KR101096191B1 - Method for forming contact hole - Google Patents

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Abstract

본 발명의 콘택홀 형성 방법은 원본 레이아웃을 설계하는 단계와 상기 원본 레이아웃을 확장하여 확장 레이아웃을 형성하는 단계와 상기 확장 레이아웃을 분리시키는 단계와 상기 분리된 확장 레이아웃들로부터 상기 원본 레이아웃과 무관한 영역을 제거하는 단계와 상기 원본 레이아웃과 무관한 영역이 제거된 상기 확장 레이아웃들과 상기 원본 레이아웃을 오버랩시켜 검증하는 단계와 상기 원본 레이아웃과 무관한 영역이 제거된 상기 확장된 레이아웃들에 대하여 광학 근접 효과를 보상하는 단계와 상기 광학 근접 효과가 보상된 레이아웃들에 대하여 노광마스크들을 제작하는 단계 및 상기 노광마스크들을 이용하여 패터닝하는 단계를 포함함으로써 불규칙한 배열을 갖는 콘택홀을 용이하게 구현할 수 있는 효과를 제공한다.The method for forming a contact hole according to the present invention comprises the steps of designing an original layout, extending the original layout to form an extended layout, separating the extended layout, and an area unrelated to the original layout from the separated extended layouts. Removing and verifying by overlapping the original layouts with the extended layouts from which areas unrelated to the original layout are removed, and the optical proximity effect with respect to the extended layouts from which the areas unrelated to the original layout are removed. Compensating for the photomask, manufacturing exposure masks for the layouts where the optical proximity effect is compensated for, and patterning using the exposure masks, thereby providing an effect of easily implementing contact holes having an irregular arrangement. do.

Description

콘택홀 형성 방법{Method for forming contact hole}Method for forming contact hole}

본 발명은 콘택홀 형성 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 주변회로 영역의 불규칙한 배열을 갖는 콘택홀 형성 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of forming a contact hole, and more particularly, to a method of forming a contact hole having an irregular arrangement of peripheral circuit regions.

반도체 메모리(memory) 소자의 집적도가 증가하고 디자인 룰(design rule)이 급격히 축소됨에 따라, 보다 미세한 크기(size) 및 피치(pitch)의 미세 패턴들이 요구되고 있다. 패턴들의 피치가 감소함에 따라 한 번의 사진 노광 및 식각 과정으로 미세 패턴들을 형성하기가 어려워지고 있다. 이에 따라, 패턴들의 레이아웃(layout)을 홀수 패턴 배열의 제1레이아웃 및 짝수 패턴 배열의 제2레이아웃으로 나누고, 제1레이아웃을 패턴 전사하는 1차 노광 및 식각 과정의 1차 패터닝(first patterning)을 수행하여 1차 패턴들을 형성한 후, 1차 패턴들 사이에 2차 패턴들을 2차노광 및 식각 과정의 2차 패터닝으로 형성하는 이중 패터닝 기술이 제시되고 있다. 그러나, 이중 패터닝 기술은 노광 과정의 해상력 한계를 극복할 수 있는 방법으로 평가되고 있지만, 1차 패터닝 과정과 2차 패터닝 과정 간에 중첩 오정렬(overlay misalign)이 유발되는 위험이 있다. 이중 패터닝에 의해 오정렬이 유발될 경우, 1차 패턴과 2차 패턴들 사이의 간격이 달라질 수 있다. 이로 인해 반도체 소자의 특성이 저하되거나, 불량이 유발되는 등의 문제가 발생할 수 있다. As the degree of integration of semiconductor memory devices increases and design rules rapidly decrease, finer patterns of finer size and pitch are required. As the pitch of patterns decreases, it becomes difficult to form fine patterns in a single photolithography and etching process. Accordingly, the layout of the patterns is divided into the first layout of the odd pattern array and the second layout of the even pattern array, and the first patterning of the first exposure and etching process of pattern transferring the first layout is performed. After performing the primary patterns to form, a dual patterning technique for forming secondary patterns between the primary patterns by secondary patterning of secondary exposure and etching has been proposed. However, although the double patterning technique is evaluated as a way to overcome the resolution limitation of the exposure process, there is a risk of causing an overlay misalignment between the first patterning process and the second patterning process. When misalignment is caused by double patterning, the gap between the primary pattern and the secondary patterns may vary. This may cause problems such as deterioration of the characteristics of the semiconductor device or inferiority.

이중 패터닝 기술 이외에도 리소그라피 공정에서 해상도를 향상시키고 공정 마진을 확장하기 위하여 이중 노광(double exposure) 기술이 개발되고 있다. 이중 노광 공정이란 감광제가 도포된 웨이퍼 상에 두 개의 마스크를 이용하여 각기 노광한 후 현상하는 공정으로서, 단순한 라인이나 콘택이 아닌 복잡한 패턴을 더욱 쉽게 노광하거나, 밀한(dense) 패턴과 소한(isolated) 패턴을 각기 노광하여 공정 마진을 확장하는데 주로 이용되고 있다. In addition to double patterning technology, double exposure technology is being developed to improve resolution and expand process margins in lithography processes. The double exposure process is a process in which two masks are exposed on a photosensitive agent-coated wafer and then developed. The double exposure process more easily exposes a complex pattern rather than a simple line or contact, or is dense and isolated. It is mainly used to expand process margins by exposing patterns individually.

보다 구체적으로, 먼저 패터닝하고자 하는 피식각층 상에 감광막을 코팅한다. 다음에 제 1 노광마스크를 이용한 통상의 노광공정을 수행하여 감광막의 일부분에 대한 용해도를 변화시킨다. 하지만, 1차 노광마스크를 이용한 노광공정에 의해 변화된 용해도는 현상액에 의해 제거되지 않을 정도이다. 이어서, 2차 노광마스크를 이용한 통상의 노광공정을 수행하여 감광막의 일부분에 대한 용해도를 변화시킨다. 이때, 제 1 노광마스크를 이용한 노광공정과 제 2 노광마스크를 이용한 노광공정이 중복되어 변화된 용해도는 현상공정을 수행하여 제거될 정도가 된다. 이후에 감광막 패턴을 식각마스크로 피식각층의 노출부분을 식각한 후에 감광막 패턴을 스트립(strip)함으로써 피식각층 패턴을 형성한다.More specifically, first, a photosensitive film is coated on the etching target layer to be patterned. Next, a normal exposure process using the first exposure mask is performed to change the solubility of a portion of the photosensitive film. However, the solubility changed by the exposure process using the primary exposure mask is such that it is not removed by the developer. Subsequently, a conventional exposure process using a secondary exposure mask is performed to change the solubility of a portion of the photosensitive film. In this case, the solubility changed by overlapping the exposure process using the first exposure mask and the exposure process using the second exposure mask is such that the development process is removed. Subsequently, after etching the exposed portion of the layer to be etched using the photoresist pattern as an etch mask, the photoresist pattern is stripped to form an etched layer pattern.

상술한 이중노광 방법은 포지티브 감광막(positive resist)을 이용한 방법과 네거티브 감광막(negative resist)을 이용한 방법이 있는데, 네거티브 감광막을 이용한 이중노광 방법은 분해능이 우수하여 미세패턴 특히 콘택홀을 형성하기에 유리하다. The above-described double exposure method includes a method using a positive photoresist film and a method using a negative photoresist film. The double exposure method using a negative photoresist film has excellent resolution and is advantageous for forming a fine pattern, especially a contact hole. Do.

그러나, 네거티브 감광막을 이용하여 콘택홀을 패터닝하는 경우 규칙적인 콘택홀 어레이의 경우에는 단순한 라인 앤 스페이스의 마스크패턴으로 이루어진 노광마스크들만으로 충분히 구현 가능하기 때문에 큰 문제없이 적용가능하지만, 주변회로 영역의 회로부의 경우에는 랜덤 콘택홀이 다수 구비되어 있어 이를 구현하기 어렵다. 따라서, 규칙적인 콘택홀과 같이 단순하게 구현하기 어렵고 불규칙한 배열을 갖는 콘택홀이 구비되는 영역마다 마스크패턴을 교차시켜 구현되도록 해야하기 때문에 시간이 많이 소요되고, 이로 인해 비용도 증가되는 문제가 있다.However, when contact holes are patterned by using a negative photoresist film, a regular contact hole array can be applied without any problem since the exposure masks formed of simple line-and-space mask patterns can be sufficiently implemented. In the case of having a plurality of random contact holes it is difficult to implement this. Therefore, since it is difficult to simply implement such a regular contact hole and must be implemented by crossing the mask pattern for each region having contact holes having an irregular arrangement, a lot of time is required, and thus, the cost is increased.

본 발명은 네거티브 노광 공정을 적용할 경우 주변회로 영역에 존재하는 불규칙한 배열을 갖는 콘택홀 패턴이 분해능 한계로 인해 불규칙한 배열을 갖는 콘택홀에 대하여 마스크 패턴을 교차시켜 구현하여야 하는 문제를 해결하고자 한다.The present invention is to solve the problem that when applying a negative exposure process, the contact hole pattern having an irregular arrangement existing in the peripheral circuit region should be implemented by crossing the mask pattern for the contact holes having an irregular arrangement due to the resolution limitation.

본 발명의 콘택홀 형성 방법은 원본 레이아웃을 설계하는 단계와 상기 원본 레이아웃을 확장하여 확장 레이아웃을 형성하는 단계와 상기 확장 레이아웃을 분리시키는 단계와 상기 분리된 확장 레이아웃들로부터 상기 원본 레이아웃과 무관한 영역을 제거하는 단계와 상기 원본 레이아웃과 무관한 영역이 제거된 상기 확장 레이아웃들과 상기 원본 레이아웃을 오버랩시켜 검증하는 단계와 상기 원본 레이아웃과 무관한 영역이 제거된 상기 확장된 레이아웃들에 대하여 광학 근접 효과를 보상하는 단계와 상기 광학 근접 효과가 보상된 레이아웃들에 대하여 노광마스크들을 제작하는 단계 및 상기 노광마스크들을 이용하여 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The method for forming a contact hole according to the present invention comprises the steps of designing an original layout, extending the original layout to form an extended layout, separating the extended layout, and an area unrelated to the original layout from the separated extended layouts. Removing and verifying by overlapping the original layouts with the extended layouts from which areas unrelated to the original layout are removed, and the optical proximity effect with respect to the extended layouts from which the areas unrelated to the original layout are removed. Compensating for and fabricating exposure masks with respect to the layouts where the optical proximity effect is compensated for, and patterning the exposure masks using the exposure masks.

이때, 상기 원본 레이아웃을 설계하는 단계는 불규칙한 배열을 갖는 콘택홀 패턴을 설계하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.In this case, the designing of the original layout may include designing a contact hole pattern having an irregular arrangement.

그리고, 상기 원본 레이아웃을 확장하여 확장 레이아웃을 형성하는 단계는 상기 원본 레이아웃의 패턴을 x축 또는 y축으로 확장하는 것을 특징으로 한다.The expanding of the original layout to form an extended layout may include extending the pattern of the original layout on an x-axis or a y-axis.

그리고, 상기 원본 레이아웃을 확장하여 상기 확장 레이아웃을 형성하는 단계는 바둑판 형태의 패턴으로 형성하는 것을 특징으로 하는 콘택홀 형성 방법.And forming the extended layout by expanding the original layout to form a checkered pattern.

그리고, 상기 확장 레이아웃을 분리시키는 단계는 x축으로 장축을 갖는 패턴이 구비된 제 1 확장 레이아웃 및 y축으로 장축을 갖는 패턴이 구비된 제 2 확장 레이아웃으로 분리시키는 것을 특징으로 한다.The separating of the extended layout may include separating the extended layout into a first extended layout provided with a pattern having a long axis on the x-axis and a second extended layout provided with a pattern having a long axis on the y-axis.

그리고, 상기 분리된 확장 레이아웃들로부터 상기 원본 레이아웃과 무관한 영역을 제거하는 단계는 상기 원본 레이아웃과 상기 제 1 확장 레이아웃을 비교하거나 상기 원본 레이아웃과 상기 제 2 확장 레이아웃을 비교하여 상기 원본 레이아웃과 중복되지 않는 영역의 패턴을 상기 제 1 확장 레이아웃 또는 상기 제 2 확장 레이아웃으로부터 제거하는 것을 특징으로 한다.The removing of the area unrelated to the original layout from the separated extended layouts may overlap the original layout by comparing the original layout with the first extended layout or by comparing the original layout with the second extended layout. The pattern of the unused area is removed from the first extended layout or the second extended layout.

그리고, 상기 분리된 확장 레이아웃들로부터 상기 원본 레이아웃과 무관한 영역을 제거하는 단계는 상기 원본 레이아웃과 상기 제 1 확장 레이아웃을 비교하거나 상기 원본 레이아웃과 상기 제 2 확장 레이아웃을 비교하여 상기 원본 레이아웃과 중복되지 않는 영역의 패턴을 상기 제 1 확장 레이아웃 및 상기 제 2 확장 레이아웃으로부터 제거하는 것을 특징으로 한다.The removing of the area unrelated to the original layout from the separated extended layouts may overlap the original layout by comparing the original layout with the first extended layout or by comparing the original layout with the second extended layout. The pattern of the unused area is removed from the first extended layout and the second extended layout.

그리고, 상기 분리된 확장 레이아웃들로부터 상기 원본 레이아웃과 무관한 영역을 제거하는 단계는 상기 원본 레이아웃과 상기 확장 레이아웃들을 비교하여 중복되지 않는 영역을 상기 확장 레이아웃들으로부터 제거하는 것을 특징으로 한다.The removing of the area unrelated to the original layout from the separated extended layouts may include comparing the original layout with the extended layouts and removing a non-overlapping area from the extended layouts.

그리고, 상기 원본 레이아웃과 무관한 영역이 제거된 상기 확장 레이아웃들을 상기 원본 레이아웃과 오버랩시켜 검증하는 단계 이후 상기 원본 레이아웃과 무관한 영역이 제거되지 않은 경우 상기 분리된 확장 레이아웃들로부터 상기 원본 레이아웃과 무관한 영역을 제거하는 단계로 다시 이동하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.After the verification of overlapping the extended layouts in which the area unrelated to the original layout is removed with the original layout, if the area not related to the original layout is not removed, the extended layouts are not related to the original layout. And moving back to the step of removing one region.

그리고, 상기 패터닝하는 단계는 피식각층이 형성된 반도체 기판 상에 감광막을 도포하는 단계와 상기 노광마스크들 중 어느 하나의 노광마스크로 1차 노광하는 단계와 상기 어느 하나의 노광마스크를 제외한 또 다른 노광마스크로 2차 노광하는 단계와 상기 감광막에 대한 현상 공정을 수행하여 감광막 패턴을 형성하는 단계 및 상기 감광막 패턴을 식각마스크로 상기 피식각층을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The patterning may include applying a photoresist film to a semiconductor substrate on which an etched layer is formed, firstly exposing the photomask with one of the exposure masks, and another exposure mask except for the one of the exposure masks. And forming a photoresist pattern by performing the second exposure and the developing process on the photoresist, and etching the etched layer using the photoresist pattern as an etch mask.

그리고, 상기 감광막을 도포하는 단계는 네거티브 타입의 감광막을 도포하는 것을 특징으로 한다.The applying of the photosensitive film may include applying a negative photosensitive film.

그리고, 상기 1차 노광하는 단계 및 상기 2차 노광하는 단계는 변형 조명계로 수행되는 것을 특징으로 한다.The first and second exposure may be performed using a modified illumination system.

본 발명은 주변회로 영역의 불규칙한 배열을 갖는 콘택홀을 형성하는데 있어 랜덤한 콘택홀 패턴을 확장시킨 후, 랜덤한 콘택홀을 구현하는데 불필요한 부분의 확장된 패턴을 제거함으로써 불규칙한 배열을 갖는 콘택홀을 용이하게 구현할 수 있는 효과를 제공한다.The present invention extends a random contact hole pattern in forming a contact hole having an irregular arrangement of peripheral circuit areas, and then removes the contact pattern having an irregular arrangement by removing an extended pattern of portions unnecessary for implementing a random contact hole. It provides an effect that can be easily implemented.

도 1은 본 발명의 콘택홀 패턴을 형성하기 위한 마스크 제조의 알고리즘을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 콘택홀을 나타내는 원본 레이아웃.
도 3은 원본 레이아웃이 확장된 상태의 패턴을 나타낸 도면.
도 4는 확장된 레이아웃이 분리된 상태를 나타낸 도면.
도 5a는 확장된 레이아웃으로부터 원본 레이아웃과 무관한 영역을 제거하는 제 1 실시예를 나타낸 것으로, (ⅰ)은 분리된 상태, (ⅱ)는 교차된 상태를 나타낸 도면.
도 5b는 확장된 레이아웃으로부터 원본 레이아웃과 무관한 영역을 제거하는 제 2 실시예를 나타낸 것으로, (ⅰ)은 분리된 상태, (ⅱ)는 교차된 상태를 나타낸 도면. 1 is a flowchart showing an algorithm of mask fabrication for forming a contact hole pattern of the present invention.
2 is an original layout showing a contact hole in one embodiment of the present invention.
3 is a view showing a pattern of the original layout is expanded.
4 is a view showing a state in which an expanded layout is separated.
5A shows a first embodiment of removing an area unrelated to the original layout from an expanded layout, in which (i) is a separated state, and (ii) is a crossed state;
FIG. 5B shows a second embodiment of removing an area unrelated to the original layout from the expanded layout, in which (i) is a separated state and (ii) is a crossed state;

이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 콘택홀 패턴을 형성하기 위한 마스크 제조의 알고리즘을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예의 콘택홀을 나타내는 원본 레이아웃이며, 도 3은 원본 레이아웃이 확장된 상태의 패턴을 나타낸 도면이고, 도 4는 확장된 레이아웃이 분리된 상태를 나타낸 도면이다. 도 5a는 확장된 레이아웃으로부터 원본 레이아웃과 무관한 영역을 제거하는 제 1 실시예를 나타낸 도면으로, (ⅰ)은 분리된 상태, (ⅱ)는 교차된 상태를 나타낸 것이고, 도 5b는 확장된 레이아웃으로부터 원본 레이아웃과 무관한 영역을 제거하는 제 2 실시예를 나타낸 도면으로,(ⅰ)은 분리된 상태, (ⅱ)는 교차된 상태를 나타낸 것이다.1 is a flow chart illustrating an algorithm of mask fabrication for forming a contact hole pattern of the present invention, FIG. 2 is an original layout showing a contact hole according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a pattern with an original layout expanded. 4 is a diagram illustrating a state in which an expanded layout is separated. 5A is a view showing a first embodiment of removing an area unrelated to the original layout from an expanded layout, in which (i) shows a separated state and (ii) shows an crossed state, and FIG. 5b shows an expanded layout A diagram showing a second embodiment of removing an area unrelated to the original layout from (i) is a separated state, and (ii) is a crossed state.

먼저, 원본 레이아웃을 설계한다(S100). 여기서, 원본 레이아웃은 주변 회로 영역에 구비되며 불규직한 배열을 갖는 콘택홀 패턴인 것이 바람직하다. 도 2에 도시된 원본 레이아웃은 일실시예의 콘택홀 패턴(200)을 나타낸 것이므로 이에 한정되지 않고 변화가능하다.First, the original layout is designed (S100). Here, the original layout is preferably a contact hole pattern provided in the peripheral circuit area and having an irregular arrangement. The original layout shown in FIG. 2 is a view showing the contact hole pattern 200 of one embodiment, and is not limited thereto.

그 다음, 원본 레이아웃을 확장시켜 확장 레이아웃을 형성한다(S110). 원본 레이아웃의 확장은 콘택홀 패턴(200)의 x축 또는 y축을 확장시키는 것이 바람직하다. 따라서, 하나의 콘택홀 패턴(200)에 대하여 확장된 패턴의 모양은 열 십자(十)의 형태가 된다. 하나의 콘택홀 패턴(200)에 대하여 확장된 패턴은 이웃하는 콘택홀(200)의 확장된 패턴의 연장선 상에 위치하는 것이 바람직하다. 따라서, 주변회로 영역에 구비되는 다수개의 콘택홀 패턴(200)에 대한 확장 패턴(210)은 콘택홀 패턴(200)을 중심으로 x축 또는 y축으로 확장시켜 바둑판 모양을 갖는 것이 바람직하다. Next, the original layout is expanded to form an extended layout (S110). In order to extend the original layout, it is preferable to extend the x-axis or the y-axis of the contact hole pattern 200. Therefore, the shape of the extended pattern with respect to one contact hole pattern 200 is in the form of ten crosses. The extended pattern with respect to one contact hole pattern 200 is preferably positioned on an extension line of the extended pattern of the neighboring contact hole 200. Therefore, it is preferable that the expansion pattern 210 of the plurality of contact hole patterns 200 provided in the peripheral circuit area extend in the x-axis or y-axis with respect to the contact hole pattern 200 to have a checkerboard shape.

그 다음, 확장 레이아웃을 분리시킨다(S120). 여기서, 확장 레이아웃은 x축으로 장축을 갖는 패턴끼리 또는 y축으로 장축을 갖는 패턴끼리 분리시키는 것이 바람직하다. 이는 네거티브 노광에 변형 조명계(strong off axis illumination)를 사용하기 때문이다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, x축으로 장축을 갖는 패턴(220)들과 y축으로 장축을 갖는 패턴(230)들을 따로 분리시키는 것이 바람직하다. 편의상, x축으로 장축을 갖는 패턴이 구비된 레이아웃을 제 1 확장 레이아웃이라하고, y축으로 장축을 갖는 패턴이 구비된 레이아웃을 제 2 확장 레이아웃이라 한다. Next, the expanded layout is separated (S120). Here, the extended layout is preferably separated from patterns having a long axis on the x axis or patterns having a long axis on the y axis. This is due to the use of strong off axis illumination for negative exposure. Therefore, as shown in FIG. 4, it is preferable to separately separate the patterns 220 having the long axis on the x axis and the patterns 230 having the long axis on the y axis. For convenience, a layout provided with a pattern having a long axis on the x axis is called a first extended layout, and a layout provided with a pattern having a long axis on the y axis is called a second extended layout.

그 다음, 제 1 확장 레이아웃 및 제 2 확장레이아웃으로부터 원본 레이아웃과 무관한 영역을 제거한다(S130). 본 단계에서는 제 1 확장 레이아웃 및 제 2 확장레이아웃을 원본 레이아웃과 비교하여 중복되지 않는 영역을 제거되도록 하는 것이 바람직하다. 본 발명은 네거티브 노광방법을 이용하여 콘택홀을 형성하기 때문에 감광막이 노광원에 노출되지 않은 부분이 제거되므로 x축으로 장축을 갖는 패턴(도 4의 '220'참조)과 y축으로 장축을 갖는 패턴(도 4의 '230'참조)이 중복되는 부분이 콘택홀 패턴이 형성된다. 따라서, 확장 레이아웃을 원본 레이아웃과 비교하여 중복되지 않는 영역은 콘택홀 패턴이 형성되지 않아야하므로 제 1 확장 레이아웃 및 제 2 확장 레이아웃을 원본 레이아웃과 비교하여 중복되지 않는 영역에 존재하는 패턴 제 1 확장 레이아웃 및 제 2 확장 레이아웃으로부터 제거한다. Next, an area unrelated to the original layout is removed from the first extended layout and the second extended layout (S130). In this step, it is preferable to compare the first extended layout and the second extended layout with the original layout so that the non-overlapping area is removed. In the present invention, since the contact hole is formed by using the negative exposure method, the portion of the photoresist that is not exposed to the exposure source is removed, so that the pattern having the long axis on the x axis (see '220' in FIG. 4) and the long axis on the y axis are provided. The contact hole pattern is formed where the pattern (see '230' of FIG. 4) overlaps. Therefore, since the contact hole pattern should not be formed in an area that does not overlap by comparing the expanded layout with the original layout, the pattern first extended layout that exists in the non-overlapping area by comparing the first and second extended layouts with the original layout. And remove from the second extended layout.

예를 들면, 도 5a의 (ⅰ)에 도시된 바와 같이, x축으로 장축을 갖는 패턴(240)과 y축으로 장축을 갖는 패턴(250)으로 분리된 레이아웃을 갖게된다. 여기서, y축으로 장축을 갖는 패턴(250)은 확장된 패턴의 레이아웃으로부터 원본 레이아웃과 무관한 영역에 해당하는 패턴(252)을 제거함으로써 원본 레이아웃과 무관한 영역에 콘택홀 패턴이 형성되지 않도록 한다. 이때, 본 발명에서는 y축으로 장축을 갖는 패턴(250)으로부터 패턴(252)을 제거하여 콘택홀 패턴을 형성하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 확장된 패턴의 레이아웃으로부터 원본 레이아웃과 무관한 영역에 해당하는 패턴이라면 x축으로 장축을 갖는 패턴(240)과 y축으로 장축을 갖는 패턴(250) 중 어느하나의 패턴으로부터 제거될 수 있다. 또는, 해당영역에 존재하는 x축으로 장축을 갖는 패턴(240) 및 y축으로 장축을 갖는 패턴(250)이 모두 제거될 수 있다. 이는 본 발명의 콘택홀은 이중노광(double exposure)을 이용하여 구현되므로 x축으로 장축을 갖는 패턴(240) 또는 y축으로 장축을 갖는 패턴(250)이 중복되지 않는 영역은 현상되지 않아 콘택홀로 구현되지 않기 때문이다.For example, as shown in (a) of FIG. 5A, the layout is divided into a pattern 240 having a long axis on the x-axis and a pattern 250 having a long axis on the y-axis. Here, the pattern 250 having the long axis as the y-axis removes the pattern 252 corresponding to the area unrelated to the original layout from the expanded pattern layout so that the contact hole pattern is not formed in the area not related to the original layout. . In this case, although the contact hole pattern is formed by removing the pattern 252 from the pattern 250 having the long axis along the y axis, the present invention is not limited thereto. If the pattern corresponds to an area unrelated to the original layout from the layout of the extended pattern, the pattern 240 may be removed from any one of the pattern 240 having the long axis on the x-axis and the pattern 250 having the long axis on the y-axis. Alternatively, both the pattern 240 having the long axis on the x axis and the pattern 250 having the long axis on the y axis may be removed. This is because the contact hole of the present invention is implemented using double exposure, so that a region in which the pattern 240 having the long axis on the x axis or the pattern 250 having the long axis on the y axis is not developed is not developed. Because it is not implemented.

제 1 확장 레이아웃 및 제 2 확장 레이아웃을 원본 레이아웃과 비교하여 중복되지 않는 영역에 존재하는 패턴을 제거하는 방법은 상술한 내용에 한정되지 않고 여러가지 방법으로 변경 가능하다. 또 다른 실시예를 살펴보면 다음과 같다.The method of removing the pattern existing in the non-overlapping area by comparing the first extended layout and the second extended layout with the original layout is not limited to the above description and can be changed in various ways. Another embodiment is as follows.

도 5b의 (ⅱ)에 도시된 바와 같이, x축으로 장축을 갖는 패턴(260)과 y축으로 장축을 갖는 패턴(270)으로 분리된 레이아웃을 갖게된다. 여기서, x축으로 장축을 갖는 패턴(260)은 확장된 패턴의 레이아웃으로부터 원본 레이아웃과 무관한 영역에 해당하는 패턴(262)을 제거하고, y축으로 장축을 갖는 패턴(270)은 확장된 패턴의 레이아웃으로부터 원본 레이아웃과 무관한 영역에 해당하는 패턴(272)을 제거하여 원본 레이아웃과 무관한 영역에 콘택홀 패턴이 형성되지 않도록 한다. 이때, 본 발명에서는 x축으로 장축을 갖는 패턴(260) 및 y축으로 장축을 갖는 패턴(270)으로부터 패턴(262,272)을 제거하여 콘택홀 패턴을 형성하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 확장된 패턴의 레이아웃으로부터 원본 레이아웃과 무관한 영역에 해당하는 패턴이라면 x축으로 장축을 갖는 패턴(260)과 y축으로 장축을 갖는 패턴(270) 중 어느하나의 패턴만이 제거될 수 있다. 이는 본 발명의 콘택홀은 이중노광(double exposure)을 이용하여 구현되므로 x축으로 장축을 갖는 패턴(260) 또는 y축으로 장축을 갖는 패턴(270)이 중복되지 않는 영역은 현상되지 않아 콘택홀로 구현되지 않기 때문이다.As shown in (ii) of FIG. 5B, the layout is divided into a pattern 260 having a long axis on the x-axis and a pattern 270 having a long axis on the y-axis. Here, the pattern 260 having the long axis on the x-axis removes the pattern 262 corresponding to an area unrelated to the original layout from the layout of the extended pattern, and the pattern 270 having the long axis on the y-axis is the extended pattern. The pattern 272 corresponding to the area not related to the original layout is removed from the layout of the layout so that the contact hole pattern is not formed in the area not related to the original layout. In this case, although the contact hole pattern is formed by removing the patterns 262 and 272 from the pattern 260 having the long axis on the x-axis and the pattern 270 having the long axis on the y-axis, the present invention is not limited thereto. If the pattern corresponds to an area unrelated to the original layout from the expanded pattern layout, only one of the patterns 260 having the long axis on the x-axis and the pattern 270 having the long axis on the y-axis may be removed. This is because the contact hole of the present invention is implemented using double exposure, so that the region where the pattern 260 having the long axis on the x axis or the pattern 270 having the long axis on the y axis does not overlap is not developed, and thus the contact hole is not exposed. Because it is not implemented.

그 다음, 원본 레이아웃과 제거된 후의 제 1 확장 레이아웃과 제 2 확장 레이아웃이 원본 레이아웃과 정확히 오버랩되었는지 검증한다(S140). 이는 제 1 확장 레이아웃과 제 2 레이아웃을 이용하여 원본 레이아웃의 콘택홀 패턴이 구현될 수 있는지를 검증하는 것으로, 도 5a의 (ⅰ)의 레이아웃을 교차시키거나, 도 5b의 (ⅰ)을 교차시켰을 때 원본 레이아웃의 패턴 이외에 중복되는 부분이 있다면 다시 확장된 패턴의 레이아웃으로부터 원본 레이아웃과 무관한 영역을 제거하는 단계(130)로 이동하여 해당영역의 패턴을 제거하는 것이 바람직하다. Then, it is verified whether the original layout, the first extended layout and the second extended layout after being removed exactly overlap the original layout (S140). This verifies whether the contact hole pattern of the original layout can be implemented by using the first extended layout and the second layout, by crossing the layout of FIG. 5A or by crossing FIG. 5B. When there is an overlapping part in addition to the pattern of the original layout, it is preferable to move back to the step 130 of removing the area unrelated to the original layout from the expanded pattern layout to remove the pattern of the corresponding area.

도 5a의 (ⅱ)에 도시된 바와 같이, 도 5a의 (ⅰ)에 도시된 레이아웃을 교차시키게 되면 콘택홀 패턴(200)이 형성되어야 하는 영역만 x축으로 장축을 갖는 패턴(240)과 y축으로 장축을 갖는 패턴(250)이 오버랩된다. 콘택홀 패턴(200) 이외의 영역에서 x축으로 장축을 갖는 패턴(240)과 y축으로 장축을 갖는 패턴(250)이 오버랩된다면 제거하는 것이 바람직하다. 여기서, x축으로 장축을 갖는 패턴(240)과 y축으로 장축을 갖는 패턴(250) 중 어느 하나만 남아있는 영역의 경우에는 현상액에의해 현상될 정도로 노광되지 않기 때문에 반드시 제거되지 않아도 무관하다. As shown in (ii) of FIG. 5A, when the layout shown in (i) of FIG. 5A is crossed, only the region where the contact hole pattern 200 should be formed is pattern 240 having a long axis along the x-axis and y. A pattern 250 having a long axis as an axis overlaps. If the pattern 240 having the long axis on the x-axis and the pattern 250 having the long axis on the y-axis overlap in the regions other than the contact hole pattern 200, it is preferable to remove the pattern 240. Here, in the case where only one of the pattern 240 having the long axis on the x-axis and the pattern 250 having the long axis on the y-axis is left, it is not necessarily removed because it is not exposed enough to be developed by the developer.

도 5b의 (ⅱ)에 도시된 바와 같이, 도 5a의 (ⅱ)에 도시된 레이아웃을 교차시키게 되면 콘택홀 패턴(200)이 형성되어야 하는 영역만 x축으로 장축을 갖는 패턴(260)과 y축으로 장축을 갖는 패턴(270)이 오버랩된다. 콘택홀 패턴(200) 이외의 영역에서 x축으로 장축을 갖는 패턴(260)과 y축으로 장축을 갖는 패턴(270)이 오버랩된다면 제거하는 것이 바람직하다. 여기서, x축으로 장축을 갖는 패턴(260)과 y축으로 장축을 갖는 패턴(270) 중 어느 하나만 남아있는 영역의 경우에는 현상액에의해 현상될 정도로 노광되지 않기 때문에 반드시 제거되지 않아도 무관하다. 그리고, 이는 후속 단계의 광학 근접 효과에서 보조 패턴(assist feature)로 작용할 수 있다.As shown in (ii) of FIG. 5B, when the layout shown in (ii) of FIG. 5A is crossed, only the area where the contact hole pattern 200 should be formed is pattern 260 having a long axis along the x-axis and y. A pattern 270 having a long axis as an axis overlaps. If the pattern 260 having the long axis on the x-axis and the pattern 270 having the long axis on the y-axis overlap with each other in the region other than the contact hole pattern 200, it is preferable to remove the pattern. Here, in the case where only one of the pattern 260 having the long axis on the x-axis and the pattern 270 having the long axis on the y-axis is left, it is not necessarily removed because it is not exposed enough to be developed by the developer. And this can serve as an assist feature in the optical proximity effect of the subsequent step.

그 다음, 구현될 콘택홀 패턴(200)에 대한 광학 근접 효과(optical proximity effect)를 보상한다(S150). 즉, 원본 레이아웃과 동일한 형태로 웨이퍼 상에 구현되지 못하고, 왜곡된 형태로 구현되는 경우 원본 레이아웃에 가까운 이미지를 얻을 수 있도록 한다. 따라서, 광학 근접 효과의 보상은 노광마스크 패턴 해상도 이하의 패턴들을 도 5a의 (ⅰ) 또는 도 5b의 (ⅰ)의 x축으로 장축을 갖는 패턴(240,260)과 y축으로 장축을 갖는 패턴(250,270)의 주변에 추가하거나 x축으로 장축을 갖는 패턴(240,260)과 y축으로 장축을 갖는 패턴(250,270)의 일부를 제거하는 방법을 사용하여 원본 레이아웃과 실제 구현되는 패턴의 차이를 최소화시키는 과정으로 이해될 수 있다. 예를 들면, 라인-엔드 처리(line-end treatment) 또는 산란 바 삽입(insertion of scattering bars)이 사용된다. 상기 라인-엔드 처리는 라인 패턴의 끝단부가 라운딩되는 문제를 극복하기 위해, 코너 세리프 패턴 또는 해머 패턴을 추가하는 방법이고, 상기 산란 바 삽입은 패턴 밀도에 따른 패턴의 선폭 변화를 최소화하기 위해, 목표 패턴(target pattern)의 주변에 분해능 이하의 산란바들(sub-resolution scattering bars)을 추가하는 방법이다. Next, an optical proximity effect on the contact hole pattern 200 to be implemented is compensated for (S150). In other words, if the image is not implemented on the wafer in the same form as the original layout, but is implemented in a distorted form, an image close to the original layout may be obtained. Therefore, compensation of the optical proximity effect includes patterns 240 and 260 having long axes on the x-axis of FIG. 5A or 5B and patterns 250 and 270 on the y-axis. ) To minimize the difference between the original layout and the actual pattern by using a method of adding a portion around the pattern or removing the pattern 240,260 having the long axis on the x axis and the pattern 250,270 having the long axis on the y axis. Can be understood. For example, line-end treatment or insertion of scattering bars is used. The line-end process is a method of adding a corner serif pattern or a hammer pattern in order to overcome the problem of rounding the end of the line pattern, and the scattering bar insertion is a method for minimizing the line width variation of the pattern according to the pattern density. It is a method of adding sub-resolution scattering bars around the target pattern.

그 다음, 광학 근접 효과의 보상이 완료된 콘택홀(200) 패턴이 구비된 레이아웃을 이용하여 노광마스크를 제조한다(S160). 이는 도시되지는 않았지만, 광학 근접 효과의 보상이 완료된 도 5a의 (ⅰ) 또는 도 5b의 (ⅰ)에 도시된 레이아웃을 마스크로 제작하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 콘택홀을 형성하기 위하여 2개의 노광마스크가 제작된다. 본 발명의 콘택홀은 네거티브 노광방법으로 형성되어 노광되는 부분은 감광막 패턴으로 남게되고 노광되지 않는 부분은 제거되기 때문에 도 5a (ⅰ)의 패턴(240,250)은 차광패턴으로 구현되고, 패턴(252)를 비롯한 나머지 영역은 투명패턴으로 구현되는 것이 바람직하다. 또한, 도 5b의 (ⅰ)의 패턴(260,270)은 차광패턴으로 구현되고, 패턴(272)를 비롯한 나머지 영역은 투명패턴으로 구현되는 것이 바람직하다.Next, an exposure mask is manufactured using the layout provided with the contact hole 200 pattern in which the compensation of the optical proximity effect is completed (S160). Although this is not shown, it is preferable to fabricate the layout shown in Fig. 5A or Fig. 5B as a mask after the compensation of the optical proximity effect is completed. Thus, two exposure masks are fabricated to form the contact holes of the present invention. Since the contact hole of the present invention is formed by the negative exposure method and the exposed portion remains as the photoresist pattern and the unexposed portion is removed, the patterns 240 and 250 of FIG. 5A are implemented as light blocking patterns, and the pattern 252 is used. It is preferable that the remaining area including the transparent pattern is implemented. In addition, the patterns 260 and 270 of FIG. 5B may be implemented as light blocking patterns, and the remaining areas including the pattern 272 may be implemented as transparent patterns.

이와 같이 제작된 2개의 노광마스크를 이용한 콘택홀 형성 방법은 다음과 같다. 아래에 서술되는 내용은 일반적인 네거티브 노광을 이용한 이중패터닝의 방법을 나타낸 것으로 반드시 이에 한정되지 않는다.The contact hole forming method using the two exposure masks manufactured as described above is as follows. The contents described below show a method of double patterning using a general negative exposure and are not necessarily limited thereto.

반도체 기판 상에 피식각층을 형성한 후, 감광막을 도포한다. 여기서, 감광막은 네거티브 타입인 것이 바람직하다. 그리고, 상술한 단계(S160)에서 제작된 2개의 노광마스크 중 어느 하나의 마스크를 이용한 1차 노광공정을 수행한다. 그리고, 나머지 노광마스크를 이용한 2차 노광공정을 수행한다. 이어서, 현상액을 이용하여 1차 노광공정에서 노광되지 않은 영역과 2차 노광공정에서 노광되지 않은 영역을 제거하여 콘택홀이 구비된 감광막 패턴을 형성한다. 그리고, 감광막 패턴을 식각마스크로 피식각층을 식각하여 콘택홀을 형성한다. 여기서, 1차 노광공정 및 2차 노광공정은 변형 조명계로 수행되는 것이 바람직하다.After the etching target layer is formed on the semiconductor substrate, a photosensitive film is applied. Here, it is preferable that a photosensitive film is a negative type. Then, the first exposure process using the mask of any one of the two exposure masks produced in the above-described step (S160) is performed. Then, a second exposure process using the remaining exposure mask is performed. Subsequently, a photoresist pattern with a contact hole is formed by using a developer to remove the areas not exposed in the first exposure step and the areas not exposed in the second exposure step. The etched layer is etched using the photoresist pattern as an etch mask to form contact holes. Here, the first exposure process and the second exposure process is preferably performed with a modified illumination system.

상술한 바와 같이, 본 발명은 주변 회로 영역에 구비되는 불규칙한 배열을 갖는 콘택홀을 형성하는데 있어서, 본 발명에 따른 알고리즘을 이용하여 단순화시켜 형성함으로써 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있어 종래에 구현하기 어려웠던 불규칙한 콘택홀 패턴을 용이하게 구현할 수 있다.As described above, the present invention is to form a contact hole having an irregular arrangement provided in the peripheral circuit region, it is possible to reduce the time and cost required by simplifying the formation using the algorithm according to the present invention is implemented in the prior art Irregular contact hole patterns, which were difficult to describe, can be easily implemented.

콘택홀 패턴(200) 확장패턴(210)
x축으로 장축을 갖는 패턴(220,240,260)
y축으로 장축을 갖는 패턴(230,250,270)
패턴(262,272)Contact Hole Pattern 200 Expansion Pattern 210
Pattern with long axis on x-axis (220,240,260)
Pattern with long axis in y-axis (230,250,270)
Pattern (262,272)

Claims (12)

원본 레이아웃을 설계하는 단계;
상기 원본 레이아웃이 x축 또는 y축으로 확장된 확장 레이아웃을 형성하는 단계;
상기 확장 레이아웃으로부터 상기 x축으로 장축을 갖는 패턴이 구비된 제 1 확장 레이아웃 및 상기 y축으로 장축을 갖는 패턴이 구비된 제 2 확장 레이아웃으로 분리시키는 단계;
상기 원본 레이아웃과 상기 확장 레이아웃들을 비교하여 중복되지 않는 영역으로 정의되는 무관한 영역을 상기 확장 레이아웃들으로부터 제거하는 단계;
상기 무관한 영역이 제거된 상기 확장 레이아웃들과 상기 원본 레이아웃을 오버랩시켜 검증하는 단계;
상기 원본 레이아웃과 무관한 영역이 제거된 상기 확장된 레이아웃들에 대하여 광학 근접 효과를 보상하는 단계;
상기 광학 근접 효과가 보상된 레이아웃들에 대하여 노광마스크들을 제작하는 단계; 및
상기 노광마스크들을 이용하여 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘택홀 형성 방법.Designing an original layout;
Forming an extended layout in which the original layout is extended along an x-axis or a y-axis;
Separating from the expanded layout into a first extended layout provided with a pattern having a long axis in the x axis and a second extended layout provided with a pattern having a long axis in the y axis;
Comparing the original layout with the extended layouts and removing an unrelated area defined as a non-overlapping area from the extended layouts;
Verifying by overlapping the original layout with the extended layouts from which the unrelated region is removed;
Compensating an optical proximity effect for the expanded layouts in which the area unrelated to the original layout has been removed;
Fabricating exposure masks for layouts in which the optical proximity effect is compensated for; And
And patterning the light using the exposure masks. 청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 2 has been abandoned due to the setting registration fee. 청구항 1에 있어서,
상기 원본 레이아웃을 설계하는 단계는
불규칙한 배열을 갖는 콘택홀 패턴을 설계하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘택홀 형성 방법.The method according to claim 1,
Designing the original layout
A method of forming a contact hole comprising designing a contact hole pattern having an irregular arrangement. 삭제delete 청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 4 was abandoned when the registration fee was paid. 청구항 1에 있어서,
상기 원본 레이아웃을 확장하여 상기 확장 레이아웃을 형성하는 단계는
바둑판 형태의 패턴으로 형성하는 것을 특징으로 하는 콘택홀 형성 방법.The method according to claim 1,
Expanding the original layout to form the extended layout
Contact hole forming method characterized in that formed in a checkerboard pattern. 삭제delete 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 6 was abandoned when the registration fee was paid. 청구항 1에 있어서,
상기 분리된 확장 레이아웃들로부터 상기 원본 레이아웃과 무관한 영역을 제거하는 단계는
상기 원본 레이아웃과 상기 제 1 확장 레이아웃을 비교하거나, 상기 원본 레이아웃과 상기 제 2 확장 레이아웃을 비교하여 상기 원본 레이아웃과 중복되지 않는 영역의 패턴을 상기 제 1 확장 레이아웃 또는 상기 제 2 확장 레이아웃으로부터 제거하는 것을 특징으로 하는 콘택홀 형성 방법.The method according to claim 1,
Removing an area unrelated to the original layout from the separated extended layouts
Comparing the original layout with the first extended layout or comparing the original layout with the second extended layout to remove a pattern of an area not overlapping with the original layout from the first extended layout or the second extended layout; Method for forming a contact hole, characterized in that. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 7 was abandoned upon payment of a set-up fee. 청구항 1에 있어서,
상기 분리된 확장 레이아웃들로부터 상기 원본 레이아웃과 무관한 영역을 제거하는 단계는
상기 원본 레이아웃과 상기 제 1 확장 레이아웃을 비교하거나, 상기 원본 레이아웃과 상기 제 2 확장 레이아웃을 비교하여 상기 원본 레이아웃과 중복되지 않는 영역의 패턴을 상기 제 1 확장 레이아웃 및 상기 제 2 확장 레이아웃으로부터 제거하는 것을 특징으로 하는 콘택홀 형성 방법.The method according to claim 1,
Removing an area unrelated to the original layout from the separated extended layouts
Comparing the original layout with the first extended layout, or comparing the original layout with the second extended layout to remove a pattern of an area not overlapping with the original layout from the first extended layout and the second extended layout; Method for forming a contact hole, characterized in that. 삭제delete 삭제delete 청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 10 was abandoned upon payment of a setup registration fee. 청구항 1에 있어서,
상기 패터닝하는 단계는
피식각층이 형성된 반도체 기판 상에 감광막을 도포하는 단계;
상기 노광마스크들 중 어느 하나의 노광마스크로 1차 노광하는 단계;
상기 어느 하나의 노광마스크를 제외한 또 다른 노광마스크로 2차 노광하는 단계;
상기 감광막에 대한 현상 공정을 수행하여 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 감광막 패턴을 식각마스크로 상기 피식각층을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘택홀 형성 방법.The method according to claim 1,
The patterning step
Coating a photosensitive film on a semiconductor substrate on which an etched layer is formed;
Firstly exposing with one of the exposure masks;
Second exposure with another exposure mask except for one of the exposure masks;
Forming a photoresist pattern by performing a developing process on the photoresist; And
And etching the layer to be etched using the photoresist pattern as an etch mask. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 11 was abandoned upon payment of a setup registration fee. 청구항 10에 있어서,
상기 감광막을 도포하는 단계는
네거티브 타입의 감광막을 도포하는 것을 특징으로 하는 콘택홀 형성 방법.The method according to claim 10,
Applying the photosensitive film is
A method of forming a contact hole, comprising applying a negative photosensitive film. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.Claim 12 was abandoned upon payment of a registration fee. 청구항 10에 있어서,
상기 1차 노광하는 단계 및 상기 2차 노광하는 단계는
변형 조명계로 수행되는 것을 특징으로 하는 콘택홀 형성 방법.The method according to claim 10,
The first and second exposure steps
Method for forming a contact hole, characterized in that performed by a modified illumination system.
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