KR20060037824A - 스토리지노드패턴을 위한 포토마스크 및 그를 이용한스토리지노드패턴의 제조 방법 - Google Patents

스토리지노드패턴을 위한 포토마스크 및 그를 이용한스토리지노드패턴의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실제로 웨이퍼에 구현되는 스토리지노드의 형태를 직사각형 형태로 유지할 수 있는 스토리지노드패턴을 위한 포토마스크 및 그를 이용한 스토리지노드패턴의 제조 방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 스토리지노드패턴을 위한 포토마스크는 노광에 의해 전사되며 스토리지노드로 정의된 주패턴, 및 상기 주패턴의 주변에 위치하여 상기 주패턴의 전사 정밀도를 향상시키면서 노광에 의해 전사되지 않는 보조패턴을 포함하여, 스토리지노드로 정의된 주패턴의 주변에 노광에 영향을 미치는 보조패턴을 삽입한 포토마스크를 이용하여 스토리지노드패턴을 형성하므로써, 실제 웨이퍼에 구현되는 스토리지노드패턴의 이미지를 직사각형 형태로 구현하여 캐패시턴스를 증가시켜 리프레시 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
포토마스크, 스토리지노드패턴, 주패턴, 보조패턴, 고스트바, 크로스

Description

스토리지노드패턴을 위한 포토마스크 및 그를 이용한 스토리지노드패턴의 제조 방법{PHOTOMASK FOR STORAGE NODE AND METHOD FOR FABRICATING STORAGE NODE PATTERN USING THE SAME}
도 1은 종래기술에 따른 스토리지노드의 포토마스크,
도 2는 실제 웨이퍼에 구현되는 스토리지노드의 이미지를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스토리지노드 형성용 포토마스크의 평면도,
도 4는 도 3의 보조패턴의 상세도,
도 5는 도 3의 포토마스크를 이용한 노광 및 현상후 웨이퍼에 구현되는 스토리지노드패턴의 이미지를 나타낸 도면,
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 스토리지노드 패턴의 제조 방법을 도시한 공정 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
31 : 포토마스크
32 : 주패턴
33, 33a, 33b : 보조패턴
본 발명은 반도체장치의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 스토리지노드패턴을 위한 포토마스크 및 그를 이용한 스토리지노드 패턴의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체장치 제조 공정시, 대부분의 마스크 및 식각 작업에서는 식각하고자 하는 패턴과 같은 모양의 마스크(식각하고자 하는 패턴이 오픈되어 있는 마스크)를 제작하여 식각하고자 하는 층의 상부에 포지티브 포토레지스트를 도포한 후, 노광공정을 수행하여 빛에 노출된 지역(즉, 원하는 패턴과 같은 모양의 지역)을 오픈시킨 다음, 이 오픈된 지역을 식각하는 공정을 사용하고 있다.
그러나 0.13㎛이하 서브 0.1㎛의 디자인룰을 적용하는 공정에서는 스토리지노드와 같이 패턴이 극히 작으며 섬(Island) 형태로 분리되어 제작되는 경우에는 노광 공정에서 빛의 산란, 반사, 굴절, 간섭 등의 특성에 의해 실제 얻고자 하는 패턴과 현상후의 패턴에 많은 차이를 나타낸다. 특히, 섬 모양의 패턴밀도, 모양에 따라 노광공정의 조건이 민감하게 변화하므로 오픈되는 지역의 제어가 어려운 공정 마진이 거의 없는 조건으로 작업이 진행되며, 섬모양 패턴의 크기와 간격이 작아질수록 이와 같은 현상이 더욱 심각해진다.
일반적으로 반도체장치의 DRAM 제조시, 스토리지노드(Storage node)의 경우는 웨이퍼 상에서 구현되는 형태가 에지 부분이 둥근 원형인 타원형 모양으로 정의(Define)되고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 스토리지노드의 포토마스크이고, 도 2는 실제 웨이퍼에 구현되는 스토리지노드의 이미지를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 스토리지노드 형성을 위해 실제 포토마스크(11)에 작업할 때는 노광지역(스토리지노드 정의)이 직사각형(12) 구조로 정의(define)되지만, 실제 노광후에 웨이퍼(21) 상에 구현되는 스토리지노드는 도 2에 도시된 바와 같이 직사각형의 각 에지 부분이 둥글게 되는 타원형(22) 형태를 갖는다.
도 2를 자세히 살펴보면, 최초 포토마스크(11) 상에서 설계된 스토리지노드는 각 에지가 각이 진 직사각형(12) 형태를 가지나, 웨이퍼(21) 상에 구현되는 스토리지노드는 각 에지가 둥글게 변한 타원형(22)으로 바뀐다.
위와 같이, 종래기술은 스토리지노드의 에지가 둥글게 바뀌면서 최초 설정된 스토리지노드보다 작게 정의되는 현상('23'만큼의 감소)이 발생하는 문제가 있다.
결국, 종래기술은 실제로 구현되는 스토리지노드가 각 에지부분에서 둥글게 정의되고, 그로 인해 캐패시턴스의 감소 및 리프레시 감소를 초래한다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 실제로 웨이퍼에 구현되는 스토리지노드의 형태를 직사각형 형태로 유지할 수 있는 스토리지노드패턴을 위한 포토마스크 및 그를 이용한 스토리지노드패턴의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스토리지노드패턴을 위한 포토마스크는 노광에 의해 전사되며 스토리지노드로 정의된 주패턴, 및 상기 주패턴의 주변에 위치하여 상기 주패턴의 전사 정밀도를 향상시키면서 노광에 의해 전사되지 않는 보조패턴을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 보조패턴은 상기 주패턴의 에지를 일정 부분 감싸는 크로스 형태인 것을 특징으로 하며, 상기 보조패턴은 상기 주패턴들 사이의 공간에 위치하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 스토리지노드패턴의 제조 방법은 소정 공정이 완료된 반도체 기판 상부에 절연막을 형성하는 단계, 상기 절연막 상에 감광막을 도포하는 단계, 상기 감광막을 노광 및 현상하여 감광막패턴을 형성하되, 직사각형 형태의 스토리지노드패턴으로 설정된 주패턴과 상기 주패턴의 주변에 위치하여 상기 주패턴의 전사 정밀도를 향상시키면서 노광에 의해 전사되지 않는 보조패턴을 갖는 포토마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광하는 단계, 및 상기 감광막패턴을 식각마스크로 상기 절연막을 식각하여 스토리지노드패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스토리지노드패턴을 위한 포토마스크의 평면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 스토리지노드 형성용 포토마스크(31)는 스토리지노드패턴으로 설정된 주패턴(32)과 주패턴(32) 사이에 삽입된 크로스 형태의 보조패턴(33)을 포함한다.
도 3에서, 포토마스크(31)에 형성된 주패턴(32)은 직사각형 형태의 스토리지노드패턴으로 설정된 것이고, 보조패턴(33)은 크로스 형태의 고스트 바(Ghost bar) 패턴이다. 여기서, 고스트바 패턴이라 함은 후속 노광 공정후에 실질적으로 웨이퍼 상에 구현되는 이미지가 없고, 주패턴(32)의 노광에 영향을 미치는 패턴을 의미한다.
도 4는 도 3의 보조패턴의 상세도이다.
도 4를 참조하면, 보조패턴(33)은 이웃한 주패턴(32)들 사이의 공간에 위치하며, x축 방향으로 뻗은 제1영역(33a)과 y축 방향으로 뻗은 제2영역(33b)이 서로 교차하여 크로스(Cross) 형태를 갖는다.
그리고, 제1영역(33a)의 폭(d1)은 제2영역(33b)의 폭(d2)에 비해 상대적으로 작고, 제1영역(33a) 및 제2영역(33b)의 길이는 주패턴(32)의 각 에지 근처를 일부 감싸는 정도의 길이를 가지며, 보조패턴(33)의 폭은 주패턴(32)의 폭에 비해 작다. 즉, 후속 노광공정시에 둥글게 변하는 주패턴(32) 에지부근의 변화량을 최소화하도록 주패턴(32)의 에지 근처에 보조패턴(33)이 위치하도록 한다.
결국, 보조패턴(33)이 제1영역(33a)과 제2영역(33b)으로 구성되어 제1영역(33a)에 근접하는 주패턴(32)의 일측면(32a)과 제2영역(33b)에 근접하는 주패턴(32)의 타측면(32b)에서 모두 노광에 영향을 받도록 한다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 스토리지노드패턴으로 설정된 주패턴(32)들 사이의 공간(대각선 방향의 공간)에 크로스 형태의 보조패턴(33)을 삽입해주면, 노광공정시에 주패턴(32)의 에지가 둥글게 변하는 것을 최소화한다.
전술한 바와 같이, 보조패턴이 실제 웨이퍼에 구현되지 않는 것은, 포토마스크(31)가 하프톤 마스크(Half-tone mask)로 형성하기 때문이다.
도 5는 도 3의 포토마스크를 이용한 노광 및 현상후 웨이퍼에 구현되는 스토리지노드패턴의 이미지를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하여 도 3의 포토마스크를 이용하여 노광 및 현상한 후의 결과를 살펴보면, 최종적으로 웨이퍼(W) 상에 구현되는 스토리지노드 패턴(40)은 거의 직사각형 형태를 갖는 패턴이며, 비록 각 에지에서 패턴 왜곡이 발생하고는 있으나, 둥글게 변하는 변화량이 최소화되고 있음을 알 수 있다.
이와 같이, 스토리지노드패턴(40)의 에지가 둥글게 변하는 변화량이 최소화되는 것은 도 3의 보조패턴(33)이 주패턴(32)에 의해 구현되는 스토리지노드 패턴(40)의 노광에 영향을 미치기 때문이다.
도 2와 도 5를 비교해보면, 실제 웨이퍼에 구현되는 스토리지노드패턴이 종래기술에서는 에지의 변화량이 상대적으로 커서 타원형 형태를 갖는 것에 반해, 본 발명의 스토리지노드패턴은 에지의 변화량이 최소화되어 거의 직사각형에 가까운 형태를 갖고 있음을 알 수 있다.
이와 같이, 웨이퍼에 구현되는 스토리지노드패턴의 이미지가 직사각형에 가까운 형태를 가지면 최초 포토마스크에서 정의한 용량과 유사한 캐패시턴스를 얻을 수 있다. 따라서, 캐패시턴스 손실을 방지하여 리프레시 특성을 향상시킨다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 스토리지노드 패턴의 제조 방법을 도시한 공정 단면도이다. 여기서, 도 6c는 스토리지노드패턴의 직사각형 형태를 보여주도록 설명의 편의상 사시도로 도시하였다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(51) 상부에 층간절연막(52)을 형성한 후, 층간절연막(52)을 관통하는 콘택홀을 형성하고, 이 콘택홀에 매립되는 스토리지노드콘택플러그(53)를 형성한다. 여기서, 도시되지 않았지만, 층간절연막(52) 형성전에는 통상적으로 워드라인을 포함하는 트랜지스터, 비트라인 공정이 진행되어 있으므로, 층간절연막(52)은 다층 구조이다.
다음으로, 스토리지노드콘택플러그(53)를 포함한 층간절연막(52) 상부에 식각배리어막(54)과 스토리지노드 형성용 산화막(55)을 차례로 증착한다. 이때, 식각배리어막(54)은 후속 건식식각에서 식각정지막 역할을 함과 동시에 습식딥아웃 공정시(실린더 구조 구현시) 습식용액이 스토리지노드 아래로 침투하는 것을 방지하기 위한 것이고, 스토리지노드 형성용 산화막(55)은 스토리지노드가 형성될 영역을 정의하기 위한 것으로, 그 두께에 따라 스토리지노드의 높이가 결정된다.
다음으로, 스토리지노드 형성용 산화막(55) 상부에 감광막(56)을 도포한다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 스토리지노드로 정의된 주패턴(32)과 주패턴(32)의 노광에 영향을 미치는 보조패턴(33)을 갖는 도 3의 포토마스크(31)를 이용하여 감광막(56)을 노광한 후 현상한다. 이때, 주패턴(32)과 보조패턴(33)은 모두 빛이 투과되는 노광지역이며, 이에 의해 감광막(56)에 주패턴(32)이 전사된다. 즉, 최초 포토마스크(31)에 직사각형 형태로 정의된 주패턴(32)은 그 에지의 변화량이 보조패턴(33)에 의해 최소화되어 거의 직사각형 형태로 감광막(56)에 전사된다.
위와 같이, 주패턴(32)과 보조패턴(33)을 갖는 포토마스크(31)를 이용하여 스토리지노드패턴을 형성하기 위한 마스크 역할을 하는 감광막패턴(56a)을 형성한다. 이때, 감광막패턴(56a)의 오픈지역은 스토리지노드패턴을 한정하기 위한 지역으로서, 도 5의 '40'과 같은 거의 직사각형 형태를 갖는다.
도 6c에 도시된 바와 같이, 감광막패턴(56a)을 식각마스크로 이용하여 스토리지노드 형성용 산화막(55)과 식각배리어막(54)을 순차적으로 식각하여 스토리지노드콘택플러그(53) 상부를 개방시키는 스토리지노드패턴(57)을 형성한다.
이때, 스토리지노드패턴(57)은 타원 형태가 아닌 직사각형 형태에 근접한 형태를 갖는다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 본 발명은 스토리지노드로 정의된 주패턴의 주변에 노광에 영향을 미치는 보조패턴을 삽입한 포토마스크를 이용하여 스토리지노드패턴을 형성하므로써, 실제 웨이퍼에 구현되는 스토리지노드패턴의 이미지를 직사각형 형태로 구현하여 캐패시턴스를 증가시켜 리프레시 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 노광에 의해 전사되며 스토리지노드로 정의된 주패턴; 및
    상기 주패턴의 주변에 위치하여 상기 주패턴의 전사 정밀도를 향상시키면서 노광에 의해 전사되지 않는 보조패턴
    을 포함하는 스토리지노드패턴을 위한 포토마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조패턴은,
    상기 주패턴의 에지를 일정 부분 감싸는 크로스 형태인 것을 특징으로 하는 스토리지노드패턴을 위한 포토마스크.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보조패턴은,
    상기 주패턴들 사이의 공간에 위치하는 것을 특징으로 하는 스토리지노드패턴을 위한 포토마스크.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보조패턴은,
    이웃하는 상기 주패턴들의 대각선 방향의 공간에 위치하는 것을 특징으로 하는 스토리지노드패턴을 위한 포토마스크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 주패턴은 직사각형 형태인 것을 특징으로 하는 스토리지노드패턴을 위한 포토마스크.
  6. 소정 공정이 완료된 반도체 기판 상부에 절연막을 형성하는 단계;
    상기 절연막 상에 감광막을 도포하는 단계;
    상기 감광막을 노광 및 현상하여 감광막패턴을 형성하되, 직사각형 형태의 스토리지노드패턴으로 설정된 주패턴과 상기 주패턴의 주변에 위치하여 상기 주패턴의 전사 정밀도를 향상시키면서 노광에 의해 전사되지 않는 보조패턴을 갖는 포토마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광하는 단계; 및
    상기 감광막패턴을 식각마스크로 상기 절연막을 식각하여 스토리지노드패턴을 형성하는 단계
    를 포함하는 스토리지노드패턴의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 포토마스크에서, 상기 보조패턴은 크로스 형태인 것을 특징으로 하는 스토리지노드패턴의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보조패턴은,
    상기 주패턴의 에지를 일정 부분 감싸는 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 스토리지노드패턴의 제조 방법.
KR1020040086880A 2004-10-28 2004-10-28 스토리지노드패턴을 위한 포토마스크 및 그를 이용한스토리지노드패턴의 제조 방법 KR20060037824A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100816244B1 (ko) * 2006-08-29 2008-03-21 동부일렉트로닉스 주식회사 반도체 소자용 마스크 및 이를 이용한 패턴 형성 방법

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