KR20080000444A - Photo mask pattern for slit type contact and method for manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 의한 반도체 소자의 홀형 콘택 및 슬릿형 콘택 이미지를 비교한 도면이다.1A and 1B illustrate a comparison of a hole contact and a slit contact image of a semiconductor device according to the related art.
도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 의한 포토 마스크의 홀형 및 슬릿형 콘택의 설계 레이아웃도이다.2A and 2B are design layout diagrams of hole type and slit type contact of a photo mask according to the prior art.
도 3a 및 도 3b는 종래 포토 마스크의 슬릿형 콘택 레이아웃과, 패터닝후 슬릿 콘택 패턴 이미지를 나타낸 도면이다.3A and 3B illustrate a slit type contact layout of a conventional photo mask and a slit contact pattern image after patterning.
도 4는 본 발명에 따른 포토 마스크의 보조 패턴을 갖는 슬릿형 콘택의 설계 레이아웃도이다.4 is a design layout diagram of a slit type contact having an auxiliary pattern of a photomask according to the present invention.
도 5a 내지 도 5c는 종래 포토 마스크의 홀형 및 슬릿형 콘택과 본 발명에 따른 포토 마스크의 슬릿형 콘택을 패터닝한 후에 패턴 이미지를 나타낸 도면이다.5A to 5C are diagrams illustrating a pattern image after patterning hole and slit contacts of a conventional photo mask and slit contacts of a photo mask according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 활성 영역100: active area
140 : 슬릿형태의 콘택 패턴140: slit contact pattern
150 : 홀 형태의 보조 패턴150: auxiliary pattern in the form of a hole
본 발명은 포토리소그래피 기술에 관한 것으로서, 특히 고집적화된 반도체 소자에 적합한 슬릿형 콘택을 위한 포토 마스크 패턴 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to photolithography technology, and more particularly to photo mask patterns for slit contacts suitable for highly integrated semiconductor devices and methods of manufacturing the same.
일반적으로 포토리소그래피 기술은 반도체 소자의 고집적화를 선도하는 기본 기술로서, 빛을 이용하여 웨이퍼 기판 위에 임의의 형상을 갖는 패턴을 형성하는 것이다. 즉, 웨이퍼 기판에 절연막이나 도전막 등의 패턴을 형성하여야 할 위치에 자외선, 전자빔 또는 X선 등과 같은 노광 장치의 빛을 조사하여 그 용해도가 변화하는 포토레지스트를 형성하고, 포토 마스크를 이용하여 포토레지스트의 소정 부위를 빛에 노출시킨 후, 현상액에 대하여 용해도가 큰 부분을 제거함으로써 임의의 형상을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이러한 포토레지스트 패턴에 의해 노출된 부분을 식각 공정으로 제거하여 원하는 반도체 소자 패턴을 형성한다.In general, photolithography technology is a basic technology leading to high integration of semiconductor devices, and forms a pattern having an arbitrary shape on a wafer substrate using light. That is, by irradiating light of an exposure apparatus such as ultraviolet rays, electron beams, or X-rays to a position where a pattern such as an insulating film or a conductive film should be formed on a wafer substrate, a photoresist whose solubility is changed is formed. After exposing a predetermined portion of the resist to light, a portion having a high solubility with respect to the developer is removed to form a photoresist pattern having an arbitrary shape. A portion exposed by the photoresist pattern is removed by an etching process to form a desired semiconductor device pattern.
한편, DRAM 등 반도체 소자의 콘택 공정은 도 1a의 홀(hole) 구조에서 도 1b의 슬릿(slit) 구조로 변환되고 있는 추세이다. 이는 소자의 크기가 축소됨에 따라 콘택 면적도 동일한 비율로 감소하는 반면에, 소자의 특성을 유지하기 위해서는 일정 크기 이상의 면적의 콘택이 필요하기 때문이다.On the other hand, the contact process of a semiconductor device such as a DRAM is a trend that is converted from the hole structure of Figure 1a to the slit structure of Figure 1b. This is because, as the size of the device is reduced, the contact area is also reduced at the same rate, while in order to maintain the characteristics of the device, a contact of a certain size or more is required.
이에 따라 포토 마스크를 이용한 반도체 소자의 패터닝 공정시 콘택홀 사이 의 절연체를 제거하여 콘택홀을 머지(merge)하여 콘택 면적이 넓은 슬릿형 콘택홀을 확보하였다.Accordingly, during the patterning process of the semiconductor device using the photo mask, the insulator between the contact holes was removed to merge the contact holes, thereby securing a slit type contact hole having a large contact area.
도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 의한 포토 마스크의 홀형 및 슬릿형 콘택의 설계 레이아웃도이다.2A and 2B are design layout diagrams of hole type and slit type contact of a photo mask according to the prior art.
도 2a에 도시된 바와 같이, 종래 홀형 콘택은, 반도체 활성 영역(100)에 게이트 전극 등의 라인(110)이 배치되어 있으며, 게이트 라인(110) 양쪽의 활성 영역(100)에 홀 형태의 콘택(120)이 서로 분리되어 배치되어 있다. 여기서, A는 콘택(120) 홀의 크기를 나타내며, B는 콘택과 활성 영역(100) 에지 사이의 거리를 나타낸다. 그리고 C는 홀형 콘택(120) 사이의 거리를 나타낸다.As shown in FIG. 2A, in the conventional hole-type contact, a
이러한 홀형 콘택(120)은 각 콘택홀의 크기(A)와 콘택(120) 사이의 거리(C)로 인해 콘택 개수가 제한적으로 설계되었다. 이를 위하여 유한한 면적에 특정치 이하의 콘택 저항이 구현되어야 함으로써, 홀형 콘택 구조보다는 콘택 면적이 넓은 슬릿형 콘택 구조가 바람직하다.The hole-
도 2b에 도시된 바와 같이, 종래 슬릿형 콘택은, 반도체 활성 영역(100)에 게이트 전극 등의 라인(110)이 배치되어 있으며, 게이트 라인(110) 양쪽의 활성 영역(100)에 슬릿 형태의 콘택(130)이 라인과 나란히 배치되어 있다. 여기서, B는 슬릿형 콘택(130)과 활성 영역(100) 에지 사이의 거리를 나타낸다.As shown in FIG. 2B, in the conventional slit type contact, a
종래 포토 마스크의 슬릿형 콘택 레이아웃은, 유한한 면적에 더 큰 콘택 면적을 확보할 수 있기 때문에 저항 측면에서 유리한 특성과 소자의 축소에 도움을 주는 이점이 있다.Since the slit type contact layout of the conventional photo mask can secure a larger contact area in a finite area, there is an advantage in that it is advantageous in terms of resistance and helps in reducing the device.
하지만, 정확한 면적의 패터닝 확보를 위한 광근접효과 보정(OPC : Optical Proximity Correction) 기술에서는 홀 형태의 콘택과 슬릿 형태의 콘택을 비교해서 많은 어려움이 존재하게 되는데, 슬릿 콘택 크기의 혼재, 장축 길이의 다양화에 따른 타겟 문제 등이 새롭게 발생하게 된다.However, in the optical proximity correction (OPC) technology to secure the accurate patterning of the area, there are many difficulties in comparing the hole-type contact and the slit-type contact. New target problems will occur due to diversification.
도 3a 및 도 3b는 종래 포토 마스크의 슬릿형 콘택 레이아웃과, 패터닝후 슬릿 콘택 패턴 이미지를 나타낸 도면이다.3A and 3B illustrate a slit type contact layout of a conventional photo mask and a slit contact pattern image after patterning.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 단축 길이가 서로 다르며 장축 길이가 서로 동일한 슬릿형 콘택이 레이아웃된 포토 마스크를 이용하여 웨이퍼의 레지스트에 패터닝을 실시하면, 단축이 큰 슬릿형 콘택 순서대로 패턴이 크게 패터닝(10)되어 레이아웃된 패턴 크기대로 동일하게 패터닝되지 않음을 알 수 있다.As shown in FIGS. 3A and 3B, when patterning the resist of the wafer using a photomask in which slit-type contacts having different short-axis lengths and having the same long-axis length are laid out, patterns in the order of the slit-type contacts with the shorter axes are larger. It can be seen that this
따라서, 종래 기술에 의한 포토 마스크의 슬릿형 콘택 제조 공정시 슬릿형 콘택 크기가 다를 경우 슬릿형 콘택의 장축 방향을 정확히 패터닝하는 것이 어렵다는 문제점이 있었다.Therefore, when the slit type contact size is different in the slit type contact manufacturing process of the photomask according to the prior art, there is a problem that it is difficult to accurately pattern the long axis direction of the slit type contact.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 에지 부분을 홀 형태로 중앙 부분을 슬릿 형태로 혼합한 콘택 패턴을 구비함으로써 슬릿형 콘택의 크기가 서로 다르더라도 추가된 에지 부분의 홀 패턴에 의해 슬릿형 콘택의 장축 방향을 정확하게 패터닝할 수 있는 슬릿형 콘택을 위한 포토 마스크 패턴을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a contact pattern in which the edge portion is mixed with the center portion in the form of a hole in the form of a hole in order to solve the problems of the prior art as described above, even if the sizes of the slit type contacts are different from each other. The present invention provides a photo mask pattern for a slit type contact which can accurately pattern the long axis direction of the slit type contact by a hole pattern.
본 발명의 다른 목적은, 에지 부분을 홀 형태로 중앙 부분을 슬릿 형태로 혼 합한 콘택 패턴을 구비함으로써 슬릿형 콘택의 크기가 서로 다르더라도 추가된 에지 부분의 홀 패턴에 의해 슬릿형 콘택의 장축 방향을 정확하게 패터닝할 수 있는 슬릿형 콘택을 위한 포토 마스크 패턴 제조 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a contact pattern in which the edge portion is mixed in the form of a hole and the center portion in the form of a slit, so that even if the sizes of the slit type contacts are different, the long axis direction of the slit type contact is formed by the hole pattern of the added edge portion. The present invention provides a method of manufacturing a photo mask pattern for a slit-type contact capable of accurately patterning.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 슬릿형 구조의 콘택 패턴을 갖는 포토 마스크에 있어서, 중앙 부분에 배치되는 슬릿 형태의 패턴과, 슬릿 형태의 패턴과 미세 간격을 두고 장축 방향의 상, 하 에지에 배치되는 홀 형태의 보조 패턴을 구비한다.In order to achieve the above object, the present invention, in the photomask having a slit-shaped contact pattern, the slit-shaped pattern disposed in the center portion, the upper and lower edges in the long axis direction at a fine interval with the slit-shaped pattern It has an auxiliary pattern in the form of a hole disposed in the.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 포토 마스크를 이용한 패턴 제조 방법에 있어서, 중앙 부분에 배치되는 슬릿 형태의 패턴과, 슬릿 형태의 패턴과 미세 간격을 두고 장축 방향의 상, 하 에지에 배치되는 홀 형태의 보조 패턴을 갖는 포토 마스크의 슬릿 콘택 패턴을 형성하는 단계와, 포토 마스크를 이용한 노광 공정을 진행하여 웨이퍼에 보조 패턴 에지 사이의 장축 길이를 갖는 슬릿 콘택의 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above another object, the present invention, in the pattern manufacturing method using a photo mask, the slit-shaped pattern disposed in the center portion, and the slit-shaped pattern and disposed at the upper and lower edges in the major axis direction at a fine interval Forming a slit contact pattern of the photomask having the auxiliary pattern in the form of a hole, and forming a slit contact pattern having a long axis length between the auxiliary pattern edges by performing an exposure process using the photomask; do.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 포토 마스크의 보조 패턴을 갖는 슬릿형 콘택의 설계 레이아웃도이다.4 is a design layout diagram of a slit type contact having an auxiliary pattern of a photomask according to the present invention.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 포토 마스크의 슬릿형 콘택은, 반 도체 활성 영역(100)에 게이트 전극 등의 라인(110)이 배치되어 있으며, 게이트 라인(110) 양쪽의 활성 영역(100)에 슬릿 형태의 콘택(140)이 라인과 나란히 배치되어 있고, 슬릿형 콘택(140)에 미세 간격을 두고 홀 형태의 보조 패턴(150)이 추가되어 있다. 여기서, A는 홀 형태의 보조 패턴(150)의 크기를 나타내며, B는 홀 형태의 보조 패턴(150)과 활성 영역(100) 에지 사이의 거리를 나타낸다.As shown in FIG. 4, in the slit type contact of the photomask according to the present invention, a
게다가, 본 발명의 슬릿형 콘택 패턴의 보조 패턴(150)은 종래 홀 형태의 콘택 패턴과 동일한 면적으로 설계된다.In addition, the
더욱이, 본 발명의 보조 패턴(150)과 슬릿형 콘택(140)의 간격은 노광 등을 이용한 패터닝 공정시 광근접효과에 의한 브릿지가 발생할 정도로 가깝게 설정한다.Further, the distance between the
그러므로, 본 발명에 따른 포토 마스크에 형성되는 슬릿형 콘택 구조는, 에지 부분에 홀 형태의 보조 패턴(150)을 배치하고, 중앙 부분에 슬릿 형태의 콘택 패턴(140)을 배치하여 슬릿형 콘택의 크기가 서로 다르더라도 추가된 에지 부분의 홀 형태의 보조 패턴(150)에 의해 슬릿형 콘택의 장축 방향을 정확하게 패터닝할 수 있다.Therefore, in the slit type contact structure formed in the photomask according to the present invention, the
따라서, 본 발명에 따른 포토 마스크의 슬릿형 콘택 레이아웃은, 슬릿형 콘택 패턴(140)에 의해 유한한 면적에 더 큰 콘택 면적을 확보할 수 있고, 에지 부분의 홀 형태의 보조 패턴(150)에 의해 슬릿형 콘택 패턴(140)의 에지 장축 방향을 정확하게 패터닝할 수 있다.Therefore, the slit-type contact layout of the photomask according to the present invention can secure a larger contact area in a finite area by the slit-
또한, 본 발명에 따른 슬릿형 콘택을 위한 포토 마스크 패턴 제조 방법은 다 음과 같이 진행된다.In addition, a method of manufacturing a photo mask pattern for a slit type contact according to the present invention proceeds as follows.
도 4와 같이, 슬릿 형태의 콘택 패턴(140)과 슬릿형 콘택(140) 장축 방향으로 미세 간격을 두고 양쪽 에지에 배치된 홀 형태의 보조 패턴(150)을 갖는 포토 마스크를 형성한다.As shown in FIG. 4, a photo mask having a slit-
이러한 포토 마스크를 이용한 노광 및 현상 공정을 진행하여 웨이퍼의 레지스트에 보조 패턴 에지 사이 장축 길이를 갖는 슬릿형 콘택의 패턴을 형성하게 된다.Exposure and development processes using the photomask are performed to form a slit-like contact pattern having a long axis length between the auxiliary pattern edges in the resist of the wafer.
도 5a 내지 도 5c는 종래 포토 마스크의 홀형 및 슬릿형 콘택과 본 발명에 따른 포토 마스크의 슬릿형 콘택을 패터닝한 후에 패턴 이미지를 나타낸 도면이다.5A to 5C are diagrams illustrating a pattern image after patterning hole and slit contacts of a conventional photo mask and slit contacts of a photo mask according to the present invention.
도 5a에 도시된 바와 같이, 종래 포토 마스크의 홀형 콘택 패턴을 이용하여 노광 및 현상의 패터닝 공정을 진행할 경우 웨이퍼에 각각 동일한 홀 크기를 갖는 콘택 패턴(200)이 형성된다.As shown in FIG. 5A, when the exposure and development patterning process is performed using a hole type contact pattern of a conventional photo mask, a
도 5b에 도시된 바와 같이, 종래 포토 마스크의 슬릿형 콘택 패턴을 이용하여 노광 및 현상의 패터닝 공정을 진행할 경우 웨이퍼에 일정한 슬릿 크기를 갖는 콘택 패턴(210)이 형성된다.As shown in FIG. 5B, when the exposure and development patterning process is performed using the slit type contact pattern of the conventional photo mask, a
하지만, 도 5c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 종래 슬릿형 콘택 패턴을 장축이 축소된 슬릿형 콘택 패턴과 이와 장축 방향으로 근접하게 위치한 홀 형태의 보조 패턴을 갖는 구조로 변경하여 패터닝 공정을 진행할 경우 웨이퍼에 일정한 슬릿 크기를 갖는 하나의 콘택 패턴(220)이 형성된다.However, as shown in FIG. 5C, according to the present invention, the patterning process is changed by changing the conventional slit type contact pattern into a structure having a slit type contact pattern having a reduced long axis and an auxiliary pattern in the form of a hole located close to the major axis thereof. As it proceeds, one
즉, 본 발명의 슬릿형 콘택 패턴(220)은 장축 방향으로 상, 하 에지에 추가 된 홀 형태의 보조 패턴이 노광 공정시 중앙 슬릿 패턴과 광근접 효과를 보여 패턴을 서로 연결하면서, 장축 방향의 에지를 홀 크기 형태로 노광함으로써 원하는 장축 크기만큼 슬릿 패턴 크기를 정확하게 확보한다.That is, in the slit-
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiment, various modifications are possible by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 에지 부분을 홀 형태로 중앙 부분을 슬릿 형태로 혼합한 콘택 패턴을 포토 마스크에 형성함으로써 포토 마스크에 구비된 슬릿형 콘택의 크기가 서로 다르더라도 추가된 에지 부분의 홀 패턴에 의해 슬릿형 콘택의 장축 방향 에지를 정확하게 패터닝할 수 있다.As described above, the present invention forms a contact pattern in which the edge portion is a hole shape and the center portion is mixed in the slit shape in the photo mask, so that even if the sizes of the slit type contacts provided in the photo mask are different from each other, The hole pattern makes it possible to accurately pattern the long axis edges of the slit contacts.
이에 따라, 본 발명은 포토 마스크의 슬릿형 콘택 패턴의 면적에 대한 규칙을 디자인 설계에 반영함으로써 이후 광근접 효과 보정(OPC) 공정시 상기 규칙을 이용하여 패턴 보정을 실시하기 때문에 상기 OPC 공정에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.Accordingly, the present invention is required for the OPC process because the pattern correction is applied to the design design by reflecting the rule for the area of the slit-type contact pattern of the photomask by using the rule in the subsequent OPC process. You can reduce the time it takes.
게다가, 본 발명은 슬릿형 콘택 패턴의 보조 패턴은 종래 홀 형태의 콘택 패턴과 동일한 면적으로 설계되기 때문에 슬릿 패턴에 대한 장축 방향의 제어가 용이하다.In addition, in the present invention, since the auxiliary pattern of the slit-type contact pattern is designed with the same area as the conventional hole-type contact pattern, it is easy to control the long axis direction with respect to the slit pattern.
또한, 본 발명은 슬릿 콘택 패턴의 장축 에지 부분을 홀 형태로 하였기 때문에 노광 에너지에 대해 슬릿의 단축 및 장축 방향의 임계 치수(CD) 변화가 동일하 게 되어 진행 타겟에 대한 변동을 쉽게 알 수 있다.In the present invention, since the long axis edge portion of the slit contact pattern has a hole shape, the slit short axis and the critical dimension (CD) change in the long axis direction are the same with respect to the exposure energy, so that the variation of the progress target can be easily known. .
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