KR20090064749A - Contact hole patterning mask and fabrication method of contact - Google Patents

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Abstract

A contact hole pattering mask and a method for forming a contact are provided to elaborately form a minute contact hole pattern of a dense type by using a ghost image. A contact hole patterning mask(100) includes a quartz layer(110) and a molybdenum/silicon layer(120). The quartz layer is formed on the contact hole patterning mask. The molybdenum/silicon layer is formed on the quartz layer. A plurality of opening patterns(112) is formed on the molybdenum/silicon layer by performing a photolithography process. The molybdenum/silicon layer shifts a light amount of 8~10%. A first light which transmits the molybdenum/silicon layer is irradiated to a region between the opening patterns. A ghost image is formed by the irradiated light.

Description

컨택홀 패터닝 마스크 및 컨택 형성 방법{Contact hole patterning mask and fabrication method of contact}Contact hole patterning mask and fabrication method of contact}

실시예는 컨택홀 패터닝 마스크 및 컨택 형성 방법에 관하여 개시한다.Embodiments disclose a contact hole patterning mask and a method for forming a contact.

포토 레지스트를 패터닝하기 위하여 마스크 패턴이 사용되며, 마스크 패턴("레티클(reticle)"이라고도 지칭됨)은 OPC(Optical Proximity Correction; 근접효과보정) 과정을 거쳐 설계된다.A mask pattern is used to pattern the photoresist, and the mask pattern (also referred to as a "reticle") is designed through an OPC (Optical Proximity Correction) process.

광의 회절을 이용하여 노광공정을 하는 경우 기판에 투영되는 회로패턴인 레이아웃 패턴의 이미지는 실제 마스크 패턴의 모양과 다르며, 특히 마스크 패턴 상에서 인접한 패턴의 간격이 가까울수록 서로에게 영향을 주어 설계 수치와 많은 차이가 발생한다. 이러한 현상을 광근접효과(Optical Proximity Effect, OPE)라고 하며, 이러한 광근접효과를 보정하기 위해서 설계용 CAD 데이터에 추가적인 시뮬레이션을 통하여 패턴의 크기 혹은 마스크 패턴의 외곽 주변을 강화함으로써 마스크 패턴의 데이터에 근접하도록 OPC 과정을 수행한다.When the exposure process is performed using the diffraction of light, the image of the layout pattern, which is a circuit pattern projected on the substrate, is different from the shape of the actual mask pattern. The difference occurs. This phenomenon is called the Optical Proximity Effect (OPE) .In order to correct the optical proximity effect, the pattern size or the periphery of the mask pattern is strengthened by adding additional simulations to the CAD data for design. Perform OPC procedure to get close.

도 1은 90nm급 컨택홀 패터닝 이미지를 촬영한 도면이다.FIG. 1 is a view illustrating a 90 nm contact hole patterning image. FIG.

광근접 효과, 백그라운드 도즈(background dose) 효과 등에 의하여, 광이 마 스크 패턴을 투과하면서 회절되고, 원치 않는 패터닝 이미지가 감광막에 형성된다.Due to the optical proximity effect, the background dose effect, light is diffracted while passing through the mask pattern, and an unwanted patterned image is formed on the photoresist film.

이러한 이미지를 고스트 이미지(ghost image)라 한다.Such an image is called a ghost image.

도 1에 도시된 것처럼, 마스크를 투과한 광의 0차광에 의하여 컨택홀 패턴 이미지(A)가 형성되었으나, 인접된 투과광의 1차광 성분이 모여서 증폭됨으로써 컨택홀 패턴 이미지(A) 사이에 고스트 이미지(B)가 형성된 것을 볼 수 있다.As illustrated in FIG. 1, although the contact hole pattern image A is formed by the zero-order light of the light passing through the mask, the primary light components of adjacent transmitted light are gathered and amplified, so that a ghost image is formed between the contact hole pattern images A. It can be seen that B) is formed.

따라서, 90 nm급 이하의 반도체 기술에서는 OPC 과정을 수행하여 고스트 이미지가 발생되지 않도록 하는 기술이 연구되었다.Therefore, in the semiconductor technology of 90 nm or less, a technique for preventing ghost images by performing an OPC process has been studied.

그러나, 65nm 이상의 반도체 기술에서는, 포토 레지스트의 해상도 한계, 노광 장비의 해상도 한계, 식각 마스크로서 포토 레지스트의 내구성 문제(가령, 컨택홀 사이의 영역의 식각 내성) 등의 요인으로 인하여 고스트 이미지를 제거하고, 밀집(dense) 컨택홀 태턴을 형성하는데 많은 어려움이 있다.However, in the semiconductor technology of 65 nm or more, the ghost image is removed due to factors such as the resolution limit of the photoresist, the resolution limit of the exposure equipment, and the durability problem of the photoresist as an etching mask (for example, the etching resistance of the area between the contact holes). However, there are many difficulties in forming dense contact hole tatons.

65nm급 이상의 반도체 기술에서, 컨택홀 사이의 영역이 작아지고, 이로 인하여 식각 내성이 더욱 감소하게 되는 문제점이 있다.In the semiconductor technology of more than 65nm class, there is a problem that the area between the contact hole is smaller, thereby further reducing the etching resistance.

실시예는 미세하고 정교한 밀집형 컨택홀 패터닝 마스크를 제공한다.Embodiments provide a fine and sophisticated dense contact hole patterning mask.

실시예는 식각 내성이 향상된 마스크를 이용하여 알루미늄 재질의 컨택을 형성 할 수 있는 방법을 제공한다.The embodiment provides a method of forming a contact made of aluminum using a mask having improved etching resistance.

실시예에 따른 컨택홀 패터닝 마스크는 석영층; 및 상기 석영층 위에 형성되고, 다수의 개구 패턴이 형성되며, 주사되는 광량의 8％ 내지 10％를 위상반전시켜 투과시키는 몰리브덴/실리콘층을 포함한다.The contact hole patterning mask according to the embodiment includes a quartz layer; And a molybdenum / silicon layer formed on the quartz layer, wherein a plurality of opening patterns are formed, and inverting and transmitting 8% to 10% of the amount of light to be scanned.

실시예에 따른 컨택 형성 방법은 하부 반도체 구조물 위에 알루미늄층을 형성하는 단계; 상기 알루미늄층 위에 포토 레지스트층을 형성하는 단계; 석영층 위에 형성되고, 다수의 개구 패턴이 형성되며, 주사되는 광량의 8％ 내지 10％를 위상반전시켜 투과시키는 몰리브덴/실리콘층을 포함하는 컨택홀 패터닝 마스크를 이용하여 상기 포토 레지스트층에 컨택홀 패턴을 형성하는 단계; 상기 컨택홀 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 알루미늄층을 식각하는 단계를 포함한다.In another embodiment, a method of forming a contact includes forming an aluminum layer on a lower semiconductor structure; Forming a photoresist layer on the aluminum layer; A contact hole formed on the quartz layer, a plurality of opening patterns are formed, and a contact hole patterning mask including a molybdenum / silicon layer for reversing and transmitting 8% to 10% of the amount of light to be scanned. Forming a pattern; Etching the aluminum layer using the contact hole pattern as an etching mask.

실시예에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the embodiment, the following effects are obtained.

첫째, 고스트 이미지를 이용하여 일반적인 패터닝 설계로는 정의하기 어려운 컨택홀 패턴을 구현할 수 있고, 밀집형의 미세 컨택홀 패턴을 정교하게 형성할 수 있다.First, a contact hole pattern that is difficult to define with a general patterning design using a ghost image may be realized, and a dense fine contact hole pattern may be precisely formed.

둘째, 컨택홀 패터닝 마스크의 식각 내성을 증가시킬 수 있고, 식각 내성이 강해진 마스크를 이용하여 알루미늄층을 식각함으로써 알루미늄 컨택을 형성할 수 있다. 따라서, 컨택 저항을 감소시키고, 생산 비용이 절감되는 효과가 있다.Second, the etching resistance of the contact hole patterning mask may be increased, and the aluminum contact may be formed by etching the aluminum layer using the mask having the stronger etching resistance. Therefore, there is an effect that the contact resistance is reduced, and the production cost is reduced.

셋째, 패터닝 프로세스를 간소화할 수 있고, 공정 마진을 향상시킬 수 있다.Third, the patterning process can be simplified and process margins can be improved.

넷째, 컨택홀 패터닝 마스크의 해상도를 높일 수 있는 효과가 있다.Fourth, there is an effect that can increase the resolution of the contact hole patterning mask.

첨부된 도면을 참조하여, 실시예에 따른 컨택홀 패터닝 마스크 및 컨택 형성 방법에 대하여 상세히 설명한다.A contact hole patterning mask and a method for forming a contact according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 실시예에 따른 컨택홀 패터닝 마스크(100)를 개략적으로 도시한 상면도이고, 도 3은 실시예에 따른 컨택홀 패터닝 마스크(100)를 개략적으로 도시한 측단면도이다.2 is a top view schematically showing a contact hole patterning mask 100 according to an embodiment, and FIG. 3 is a side cross-sectional view schematically showing a contact hole patterning mask 100 according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 실시예에 따른 컨택홀 패터닝 마스크(100)는 석영층(110)과 몰리브덴/실리콘층(120; 이하, "Mosi층"이라 함)을 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 2, the contact hole patterning mask 100 according to the embodiment includes a quartz layer 110 and a molybdenum / silicon layer 120 (hereinafter referred to as a “Mosi layer”).

상기 석영층(110), 가령 석영 기판 위에 Mosi층(120)을 형성하고, 포토 리소그라피 공정을 통하여 상기 Mosi층(120)에 다수의 개구 패턴(112)을 형성한다.A Mosi layer 120 is formed on the quartz layer 110, for example, a quartz substrate, and a plurality of opening patterns 112 are formed on the Mosi layer 120 through a photolithography process.

상기 Mosi층(120)은 주사되는 광량의 8％ 내지 10％를 위상반전시켜 투과시킴으로써, 노광장비에 의하여 빛이 주사되는 경우, 고스트 이미지를 생성한다.The Mosi layer 120 inverts and transmits 8% to 10% of the amount of light to be scanned, thereby generating a ghost image when light is scanned by the exposure apparatus.

즉, 상기 Mosi층(120)은 고투과율(high transmission)을 갖는다.That is, the Mosi layer 120 has a high transmission.

도 4는 실시예에 따른 컨택홀 패터닝 마스크(100)를 투과한 광량을 측정한 그래프이다.4 is a graph measuring the amount of light transmitted through the contact hole patterning mask 100 according to the embodiment.

도 4를 참조하면, 실시예에 따른 컨택홀 패터닝 마스크(100)에 의하여 고스트 이미지(D)가 형성된 것을 볼 수 있는데, 상기 Mosi층(120)을 투과한 1차 광이 개구 패턴(112) 사이의 영역에 조사되어 고스트 이미지(D)가 형성된다.Referring to FIG. 4, it can be seen that a ghost image D is formed by the contact hole patterning mask 100 according to an embodiment, wherein primary light transmitted through the Mosi layer 120 is interposed between the opening patterns 112. The ghost image D is formed by irradiating the region of.

상기 고스트 이미지(D)는 가장 약한 광량을 갖는다.The ghost image D has the weakest light amount.

상기 고스트 이미지(D)를 제외한 나머지 영역은, 상기 1차 광이 집중되어 투과 반응을 일으키는 영역(E)과 개구 패턴(112)을 투과한 0차 광이 투과 반응을 일으키는 영역(F)이다.The remaining regions other than the ghost image D are regions E in which the primary light is concentrated to cause a transmission reaction, and regions F in which the zero-order light transmitted through the opening pattern 112 causes a transmission reaction.

따라서, 실시예에 따른 컨택홀 패터닝 마스크(100)에 의하여 포토 레지스트층이 노광되는 경우, 상기 고스트 이미지(D) 영역의 포토 레지스트만이 반응하지 않고 잔존되며, 나머지 부분은 투과 반응을 일으켜서 현상됨으로써 제거될 수 있다.Therefore, when the photoresist layer is exposed by the contact hole patterning mask 100 according to the embodiment, only the photoresist in the ghost image area D does not react, and the remaining part is developed by causing a transmission reaction. Can be removed.

즉, 상기 고스트 이미지(D) 영역에 의하여 포토 레지스트층의 아일랜드(island) 패턴을 형성시킬 수 있다.That is, the island pattern of the photoresist layer may be formed by the ghost image area D.

실시예에서는, 이렇게 고스트 이미지를 역이용함으로써 일반적인 패터닝 설계 기법으로는 정의하기 어려운 아일랜드 패턴을 정의할 수 있으며, 포토 레지스트 패턴의 식각 내성을 증진시킬 수 있다.In an embodiment, the reverse use of the ghost image may define an island pattern that is difficult to define with a general patterning design technique, and may improve the etching resistance of the photoresist pattern.

이하, 실시예에 따른 컨택홀 패터닝 마스크(100)에 의하여 알루미늄 재질의 컨택을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of forming a contact made of aluminum by the contact hole patterning mask 100 according to the embodiment will be described.

도 5는 실시예에 따른 컨택홀 패터닝 마스크(100)에 의하여 형성된 포토 레지스트 패턴(210)을 도시한 사시도이다.5 is a perspective view illustrating a photoresist pattern 210 formed by a contact hole patterning mask 100 according to an embodiment.

알루미늄은 구리에 비하여 가격이 저렴하고, 텅스텐에 비하여 텅스텐 심(seam)이 발생될 여지가 없는 장점이 있다.Aluminum is inexpensive compared to copper and has the advantage of no room for tungsten seam.

또한, 텅스텐은 저항이 상대적으로 높은 금속이므로, 컨택을 형성하는 경우 저항값을 최소화하기 위하여 메탈 패드 영역에 조밀한 미세 패턴으로 형성된다.In addition, tungsten is a metal having a relatively high resistance, and thus, when forming a contact, tungsten is formed in a dense fine pattern in the metal pad region to minimize the resistance value.

따라서, 텅스텐을 이용한 컨택홀 패턴은 밀집도가 높으며 식각 내성이 약해지는 단점이 있다.Therefore, the contact hole pattern using tungsten has a high density and a weak etching resistance.

그러나, 알루미늄은 텅스텐에 비하여 저항이 낮으므로, 알루미늄을 이용하여 컨택을 형성하는 경우, 컨택홀 패턴의 밀집도를 감소시킬 수 있다.However, since aluminum has a lower resistance than tungsten, when forming a contact using aluminum, the density of the contact hole pattern can be reduced.

따라서, 식각 내성이 강한 구조의 실시예에 따른 컨택홀 패터닝 마스크(100)는 알루미늄 컨택을 구성하는데 적합하다.Therefore, the contact hole patterning mask 100 according to the embodiment of the structure having high etching resistance is suitable for forming an aluminum contact.

우선, 하부 반도체 구조물(도시되지 않음) 위에 알루미늄층(220)을 형성하고, 알루미늄층(220) 위에 포토 레지스트층을 도포한다.First, an aluminum layer 220 is formed on a lower semiconductor structure (not shown), and a photoresist layer is coated on the aluminum layer 220.

이어서, 실시예에 따른 컨택홀 패터닝 마스크(100)를 포토 레지스트층 위에 정렬시키고, 노광 장비에 의하여 노광 공정을 진행한다.Subsequently, the contact hole patterning mask 100 according to the embodiment is aligned on the photoresist layer, and an exposure process is performed by an exposure apparatus.

따라서, 전술한 바와 같이, 고스트 이미지(D) 부분을 제외한 나머지 영역의 포토 레지스트가 투과 반응을 일으키고 현상액에 의하여 현상됨으로써 제거된다.Therefore, as described above, the photoresist in the remaining areas except the ghost image D portion is removed by causing a transmission reaction and being developed by the developer.

이와 같은 과정을 통하여, 도 5에 도시된 것과 같은 기둥 모양의 포토 레지스트 컨택홀 패턴(210)이 형성될 수 있다. Through this process, a columnar photoresist contact hole pattern 210 as shown in FIG. 5 may be formed.

즉, 상기 컨택홀 패턴(210)은 아일랜드 패턴으로 형성되며, 약 45nm 내지 65nm의 크기로 형성될 수 있다.That is, the contact hole pattern 210 may be formed as an island pattern, and may have a size of about 45 nm to 65 nm.

다음, 상기 컨택홀 패턴(210)을 이용하여 알루미늄층(220)을 식각하면, 컨택홀 패턴(210) 밑의 알루미늄층(220)이 남고 나머지 알루미늄층(220)은 제거된다.Next, when the aluminum layer 220 is etched using the contact hole pattern 210, the aluminum layer 220 under the contact hole pattern 210 remains and the remaining aluminum layer 220 is removed.

따라서, 상기 컨택홀 패턴(210)과 동일한 형태의 알루미늄 컨택이 형성될 수 있다.Therefore, an aluminum contact having the same shape as the contact hole pattern 210 may be formed.

상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments thereof, it is merely an example, which is not intended to limit the present invention, and those skilled in the art do not depart from the essential characteristics of the present invention. It will be appreciated that various modifications and applications are not possible. For example, each component specifically shown in the embodiment of the present invention can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.

도 1은 90nm급 컨택홀 패터닝 이미지를 촬영한 도면.1 is a view taken a 90nm class contact hole patterning image.

도 2는 실시예에 따른 컨택홀 패터닝 마스크를 개략적으로 도시한 상면도.2 is a top view schematically illustrating a contact hole patterning mask according to an embodiment.

도 3은 실시예에 따른 컨택홀 패터닝 마스크를 개략적으로 도시한 측단면도.3 is a side cross-sectional view schematically showing a contact hole patterning mask according to an embodiment.

도 4는 실시예에 따른 컨택홀 패터닝 마스크를 투과한 광량을 측정한 그래프.4 is a graph measuring the amount of light transmitted through a contact hole patterning mask according to an embodiment.

도 5는 실시예에 따른 컨택홀 패터닝 마스크에 의하여 형성된 포토 레지스트 패턴을 도시한 사시도.5 is a perspective view illustrating a photoresist pattern formed by a contact hole patterning mask according to an embodiment.

Claims (4)

석영층; 및Quartz layer; And 상기 석영층 위에 형성되고, 다수의 개구 패턴이 형성되며, 주사되는 광량의 8％ 내지 10％를 위상반전시켜 투과시키는 몰리브덴/실리콘층을 포함하는 컨택홀 패터닝 마스크.And a molybdenum / silicon layer formed on the quartz layer and having a plurality of opening patterns formed therein, the phase inversion of which transmits 8% to 10% of the amount of light to be scanned. 하부 반도체 구조물 위에 알루미늄층을 형성하는 단계;Forming an aluminum layer over the lower semiconductor structure; 상기 알루미늄층 위에 포토 레지스트층을 형성하는 단계;Forming a photoresist layer on the aluminum layer; 석영층 위에 형성되고, 다수의 개구 패턴이 형성되며, 주사되는 광량의 8％ 내지 10％를 위상반전시켜 투과시키는 몰리브덴/실리콘층을 포함하는 컨택홀 패터닝 마스크를 이용하여 상기 포토 레지스트층에 컨택홀 패턴을 형성하는 단계;A contact hole formed on the quartz layer, a plurality of opening patterns are formed, and a contact hole patterning mask including a molybdenum / silicon layer for reversing and transmitting 8% to 10% of the amount of light to be scanned. Forming a pattern; 상기 컨택홀 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 알루미늄층을 식각하는 단계를 포함하는 컨택 형성 방법.Etching the aluminum layer using the contact hole pattern as an etching mask. 제2항에 있어서, 상기 컨택홀 패턴은The method of claim 2, wherein the contact hole pattern is 상기 컨택홀 패터닝 마스크의 고스트 이미지를 통하여 정의되는 아일랜드(island) 패턴인 것을 특징으로 하는 컨택 형성 방법.And forming an island pattern through the ghost image of the contact hole patterning mask. 제2항에 있어서, 상기 컨택홀 패턴은The method of claim 2, wherein the contact hole pattern is 45nm 내지 65nm의 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 컨택 형성 방법.The contact forming method, characterized in that having a size of 45nm to 65nm.
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