KR20010108999A - 반도체 소자의 콘택 형성용 마스크 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 콘택 형성용 마스크 패턴 및 그 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명은, 단차 부분을 갖는 반도체 기판상에 포토레지스트막을 형성한후, 단차 부분 및 단차가 없는 부분의 포토레지스트막을 소정 부분 노광시켜 콘택홀을 형성하기위한 마스크로서, 석영기판과, 상기 석영기판상에 형성되고, 상기 반도체 기판의 단차 부분과 대응되도록 형성되는 단차층; 상기 단차층 상부에 형성되며, 상기 콘택홀을 한정하기 위한 차단창을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 소자의 콘택 형성용 마스크 및 그 제조방법{MASK FOR FORMING CONTACT IN SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 반도체 소자의 콘택 형성용 마스크 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 단차부를 구비한 반도체 기판에 높이가 상이한 콘택홀을 형성하기 위한 마스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.

도 1은 단차부를 구비한 반도체 기판상에 콘택홀을 형성방법을 보여주기 위한 단면도이다.

도 1을 참조하여, 단차부(2)를 구비한 반도체 기판(1)이 준비된다. 반도체 기판(1)의 결과물 상부에는 층간 절연막(3)이 증착된다. 층간 절연막(3) 상부에는 포토레지스트막(4)이 도포된다.

반도체 기판(1)의 상부에는 층간 절연막(3)내에 콘택홀을 형성하기 위한 마스크(100)가 대향,배치된다. 이 마스크(100)는 석영 기판(10)과, 포토레지스트막(4)에 선택적으로 광이 전달될 수 있도록, 석영 기판(10) 저면에 형성되는 크롬 패턴(11)을 포함한다. 이때, 크롬 패턴(11)이 형성된 부분은 광이 차단되는 영역이 되고, 크롬 패턴(11)이 존재하지 않는 부분은 광이 통과하는 영역이 된다. 또한, 광이 통과하는 영역은 단차부(2) 또는 단차부(2)가 존재하지 않는 영역과 각각 대응된다.

반도체 기판(1)과 마스크(10) 사이에는 렌즈(15) 예를들어, 스텝퍼내의 프로젝션 렌즈(projection lens)가 구비되어, 입사된 광을 포토레지스트막(4)쪽으로 투사하게 된다.

이와같이 배치된 마스크(10)에 외부로 부터 광이 입사된다. 그러면, 크롬 패턴(11)이 형성된 부분에서는 광이 차단되고, 그렇지 않은 마스크(10) 부분으로 광이 통과된다. 이러한 광은 렌즈(15)를 통하여 투사,집속되어, 포토레지스트막(4)에전달된다. 광에 노출된 포토레지스트막(4b)은 공지된 바와 같이 그 결합 상태가 변화되어, 이후 현상시 쉽게 제거될 수 있는 상태가 된다. 여기서, 미설명 부호 4a는 노광되지 않은 포토레지스트막이고, 4b는 노광된 포토레지스트막이다.

그후, 도면에는 도시되지 않았지만, 노광된 포토레지스트막(4b)은 공지의 현상 공정에 의하여 제거되어, 콘택홀 형성용 포토레지스트 패턴이 형성된다. 다음, 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 층간 절연막(3)이 식각되어, 콘택홀이 형성된다.

그러나, 종래의 방식에 의하여 콘택홀을 형성하게 되면 다음과 같은 문제점이 발생된다.

일반적으로 마스크(10)를 통과한 광의 상(focus)은 프로젝션 렌즈(5)에 의하여 포토레지스트막내에 맺히게 된다. 이를 베스트 포커스(best focus)라 하고, 이 베스트 포커스는 포토레지스트막 전체 두께의 2분의 1 지점에 맺혀졌을때, 바람직하다고 볼 수 있다. 이때, 베스트 포커스는 렌즈(15)와 기판(1)간의 거리에 영향을 받는다.

그러나, 반도체 기판(1) 상부에는 소정의 회로 패턴을 형성하기 위하여 수개의 단차부(2)가 구비되어 있고, 포토레지스트막(4)은 유동성을 가지고 있기 때문에 반도체 기판(1) 상부에 평탄하게 형성된다. 이에따라, 단차부(2) 상부에 형성된 포토레지스트막(4)의 두께는 단차부(2)가 형성되지 않은 부분의 포토레지스트막(4)의 두께보다 상대적으로 얇게 형성된다. 이때, 베스트 포커스는 포토레지스트막(4)의두께를 고려하지 않은 상태에 도 1과 같이 동일 선상에 맺혀지게 되므로, 각 포토레지스트막 두께의 2분의 1 지점에 정확하게 상이 맺히지 않게 된다. 이로인하여, 단차부(2)가 형성된 영역과 그렇지 않은 영역에 균일한 형태의 콘택홀용 포토레지스트 패턴을 형성하기 어렵다.

따라서, 본 발명의 목적은, 단차부를 갖는 반도체 기판상에 단차부 및 단차가 지지 않은 영역에 상관없이, 균일한 형태의 콘택홀을 형성할 수 있는 반도체 소자의 콘택홀용 마스크를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기한 콘택홀용 마스크의 제조방법을 제공하는 것이다.

도 1은 단차부를 구비한 반도체 기판상에 콘택홀을 형성방법을 보여주기 위한 단면도.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 반도체 소자의 콘택홀용 마스크를 설명하기 위한 단면도.

도 3은 본 발명의 마스크에 의하여 콘택홀 형성방법을 설명하기 위한 도면.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

20 - 석영 기판 22 - 단차층

23,25 - 전자빔 레지스트막 24a - 차단 패턴

30 - 반도체 기판 32 - 단차부

33 - 층간 절연막 34 - 포토레지스트막

40 - 프로젝션 렌즈

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 단차 부분을 갖는 반도체 기판상에 포토레지스트막을 형성한후, 단차 부분 및 단차가 없는 부분의 포토레지스트막을 소정 부분 노광시켜 콘택홀을 형성하기위한 마스크로서, 석영 기판과, 상기 석영 기판상에 형성되고, 상기 반도체 기판의 단차 부분과 대응되도록 형성되는 단차층; 상기 단차층 상부에 형성되며, 상기 콘택홀을 한정하기 위한 차단창을 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 단차층은 SOG, TiN, W, MoSiN, Al, 경화된 폴리이미드중 선택되는 하나의 막이 이용되며, 그 두께는 약 500 내지 10000Å 두께로 증착되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 단차층이 불투명한 막으로 형성된 경우, 차단층 사이에는 석영 기판이 노출되도록 단차층이 제거된다. 또한, 차단층은 크롬층 또는 크롬층과 크롬산화막의 적층막 중 선택되는 어느 하나의 막이다.

또한, 본 발명의 다른 견지에 의하면, 단차 부분을 갖는 반도체 기판상에 포토레지스트막을 형성한후, 단차 부분 및 단차가 없는 부분의 포토레지스트막을 소정 부분 노광시켜 콘택홀을 형성하기 위한 반도체 소자의 콘택 형성용 마스크의 제조방법으로서, 석영 기판상에 단차층을 형성하는 단계; 상기 단차층을 반도체 기판의 단차 부분과 대응되도록 패터닝하여, 단차 패턴을 형성하는 단계; 상기 단차 패턴이 형성된 석영 기판 결과물 표면에 차단층을 형성하는 단계; 및 상기 차단층을 콘택홀을 한정하도록 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 단차층이 불투명한 막으로 형성된 경우, 상기 차단층을 패터닝하는 단계 이후, 차단층을 마스크로 하여, 노출된 단차층을 제거하는 단계를 추가로 포함한다.

본 발명에 의하면, 단차부를 갖는 반도체 기판에 콘택홀을 형성하기 위한 포토레지스트막 형성시, 포토레지스트막을 노광하기 위한 마스크에 반도체 기판의 단차부와 대응하도록 단차층을 형성한다. 이에따라, 반도체 기판의 단차부분은 마스크와 상대적으로 거리가 짧아지고, 단차가 없는 부분은 마스크와의 거리가 상대적으로 길어진다. 따라서, 단차부로 인하여 두께가 상이한 포토레지스트막의 중간 부분에 베스트 포커스가 맺혀지게 되어, 노광 공정이 용이해져서, 균일한 형태의 콘택홀을 형성할 수 있다.

(실시예)

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.

첨부한 도면 도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 반도체 소자의 콘택홀용 마스크를 설명하기 위한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 마스크에 의하여 콘택홀 형성방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2a를 참조하여, 석영 기판(20) 상부에 단차층(22)을 형성한다. 단차층(22)은 SOG, TiN, W, MoSiN, Al, 경화된 폴리이미드중 선택되는 하나의 막이 이용되고, 약 500 내지 10000Å 두께로 증착된다. 단차층(22) 상부에 제 1 전자빔 레지스트막(23)을 도포한다음, 제 1 전자빔용 레지스트막(23)의 소정 부분에 전자빔을 인가한다. 여기서, 미설명 부호 23a는 전자빔이 인가된 영역을 나타내며, 전자빔이 인가되는 영역(23a)은 이후, 반도체 기판에서 단차부가 존재하지 않는 영역과 대응될 영역이다.

그후, 도 2b에 도시된 바와 같이, 전자빔이 인가된 제 1 전자빔 레지스트막(23a)은 공지의 방식으로 제거하여, 제 1 레지스트 패턴(도시되지 않음)을 형성한다. 이어서, 제 1 레지스트 패턴을 마스크로 하여, 단차층(22)을 패터닝한다. 이와같은 단차층(22)의 패터닝으로, 석영 기판(20) 상부에는 인위적인 단차가 부여된다.

도 2c에 도시된 바와 같이, 석영 기판(20) 및 단차층(22) 상부에 차폐층(24)을 증착한다. 이때, 차폐층(24)으로는 예를들어, 크롬층 또는 크롬층과 크롬 산화층의 적층막이 이용된다. 그후, 차폐층(24) 상부에 제 2 전자빔 레지스트막(25)을 도포한다음, 제 2 전자빔 레지스트막(25)의 소정 부분에 전자빔을 인가한다. 여기서, 도면의 미설명 부호 25a는 전자빔이 인가된 전자빔 레지스트막을 나타낸다.

그후, 도 2d에 도시된 바와 같이, 전자빔이 인가된 전자빔 레지스트막(25b)을 공지의 방식으로 제거하여, 제 2 레지스트 패턴(25b)을 형성한다. 다음으로 제 2 레지스트 패턴(25b)의 형태로 하부의 차폐층(24)을 패터닝하여, 차단 패턴(24a)을 형성한다. 그후, 단차층(22)이 광을 차단하는 물질인 경우, 차단 패턴(24a)의 형태로 단차층(22)을 패터닝한다. 또한, 단차층(22)이 광을 투과하는 물질인 경우에는 단차층(22)을 제거하지 않은 상태로 둔다.

이어서, 도 2e에 도시된 바와 같이, 제 2 레지스트 패턴(25b)을 공지의 방법으로 제거하여, 콘택홀 형성용 마스크를 완성한다.

이와같이 형성된 마스크는 도 3에 도시된 바와 같이, 단차부(32) 및 층간 연막(33)를 구비한 반도체 기판(30) 상부에 대응시키고, 마스크와 반도체 기판(30) 사이에 프로젝션 렌즈(40)를 배치시킨다. 이때, 마스크에서 단차층(22)이 없는 부분은 반도체 기판(30)에서 단차부(32)가 없는 부분과 대응되도록 하고, 단차층(22)이 있는 부분은 단차부(32)와 대응되도록 배치한다. 이에따라, 포토레지스트막(34)의 두께가 상대적으로 큰 부분은 단차층(22)의 부재로 마스크와 반도체 기판간의 거리가 길어지게 되고, 반대로, 포토레지스트막(34)의 두께가 상대적으로 작은 부분은 단차층(22)의 존재로 마스크와 반도체 기판간의 거리가 짧아진다. 따라서, 마스크를 이용한 노광 공정시 반도체 기판에 단차부가 있더라도, 도 3에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(34) 두께의 2분의 1지점에 베스트 포커스가 맺히게 된다. 여기서, 미설명 도면 부호 34a는 노광되지 않은 포토레지스트막을 나타내고, 34b는 노광된 포토레지스트막을 나타낸다.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 단차부를 갖는 반도체 기판에 콘택홀을 형성하기 위한 포토레지스트막 형성시, 포토레지스트막을 노광하기 위한 마스크에 반도체 기판의 단차부와 대응하도록 단차층을 형성한다. 이에따라, 반도체 기판의 단차부분은 마스크와 상대적으로 거리가 짧아지고, 단차가 없는 부분은 마스크와의 거리가 상대적으로 길어진다. 따라서, 단차부로 인하여 두께가 상이한 포토레지스트막의 중간 부분에 베스트 포커스가 맺혀지게 되어, 노광 공정이 용이해져서, 균일한 형태의 콘택홀을 형성할 수 있다.

Claims (10)

1. 단차 부분을 갖는 반도체 기판상에 포토레지스트막을 형성한후, 단차 부분 및 단차가 없는 부분의 포토레지스트막을 소정 부분 노광시켜 콘택홀을 형성하기위한 마스크로서,

   석영기판과,

   상기 석영기판상에 형성되고, 상기 반도체 기판의 단차 부분과 대응되도록 형성되는 단차층;

   상기 단차층 상부에 형성되며, 상기 콘택홀을 한정하기 위한 차단창을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성용 마스크.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 단차층은 SOG, TiN, W, MoSiN, Al, 경화된 폴리이미드중 선택되는 하나의 막이 이용되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성용 마스크.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 단차층의 두께는 약 500 내지 10000Å 두께로 증착되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성용 마스크.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 단차층이 불투명한 막으로 형성된 경우, 차단층 사이에는 석영 기판이 노출되도록 단차층이 제거되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성용 마스크.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 차단층은 크롬층 또는 크롬층과 크롬 산화막의 적층막 중 선택되는 어느 하나의 막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성용 마스크.
6. 단차 부분을 갖는 반도체 기판상에 포토레지스트막을 형성한후, 단차 부분 및 단차가 없는 부분의 포토레지스트막을 소정 부분 노광시켜 콘택홀을 형성하기 위한 반도체 소자의 콘택 형성용 마스크의 제조방법으로서,

   석영 기판상에 단차층을 형성하는 단계;

   상기 단차층을 반도체 기판의 단차 부분과 대응되도록 패터닝하여, 단차 패턴을 형성하는 단계;

   상기 단차 패턴이 형성된 석영 기판 결과물 표면에 차단층을 형성하는 단계; 및

   상기 차단층을 콘택홀을 한정하도록 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성용 마스크의 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 단차층은 SOG, TiN, W, MoSiN, Al, 경화된 폴리이미드중 선택되는 하나의 막이 이용되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성용 마스크의 제조방법.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 단차층은 약 500 내지 10000Å 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성용 마스크의 제조방법.
9. 제 6 항 또는 제 7항에 있어서, 상기 단차층이 불투명한 막으로 형성된 경우, 상기 차단층을 패터닝하는 단계 이후, 차단층을 마스크로 하여, 노출된 단차층을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성용 마스크의 제조방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 차단층은 크롬층 또는 크롬층과 크롬 산화막의 적층막 중 선택되는 어느 하나의 막인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 콘택 형성용 마스크의 제조방법.