(57)【要約】【課題】フォトリソグラフィ工程での解像限界を克服し微細ピッチのパターンを実現可能なパターン形成のためのセルフアラインパターニング方法を提供する。【解決手段】この方法は、第１膜を形成し、第１膜上に複数の第１ハードマスクパターンを形成し、第１ハードマスクパターンの上面及び側壁を覆う犠牲膜２３を、第１ハードマスクパターンの側壁上に形成された犠牲膜２３の相互対向する部分の間にギャップを残存させて形成するステップと、ギャップ内に第２ハードマスクパターン２４ａを形成し、第２ハードマスクパターン２４ａをマスクとして犠牲膜２３をエッチングし第１ハードマスクパターンを露出させるステップと、第２ハードマスクパターン２４ａと露出された第１ハードマスクパターンとを使用し導電膜を露出させるステップと、第１ハードマスクパターンと第２ハードマスクパターンとを使用し露出された第１膜をエッチングするステップと、を含む。【選択図】図１Ｆ
2008091925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１膜を形成するステップと、
前記第１膜上に複数の第１ハードマスクパターンを形成するステップと、
前記第１ハードマスクパターンの上面及び側壁を覆う犠牲膜を形成するが、前記第１ハードマスクパターンの側壁上に形成された前記犠牲膜の相互対向する部分の間にギャップが残存するように形成するステップと、
前記ギャップ内に第２ハードマスクパターンを形成するステップと、
前記第２ハードマスクパターンをマスクとして前記犠牲膜をエッチングして前記第１ハードマスクパターンを露出させるステップと、
前記第２ハードマスクパターンと前記露出された第１ハードマスクパターンとを使用して前記導電膜を露出させるステップと、
前記第１ハードマスクパターンと前記第２ハードマスクパターンとを使用して前記露出された第１膜をエッチングするステップと、を含むことを特徴とするパターン形成のためのセルフアラインパターニング方法。
【請求項２】
前記犠牲膜は、原子層蒸着法を使用して形成することを特徴とする請求項１に記載のパターン形成のためのセルフアラインパターニング方法。
【請求項３】
前記第２ハードマスクパターンを形成することは、
前記犠牲膜上に前記ギャップを埋め込むハードマスク層を形成するステップと、
前記犠牲膜が露出されるまで前記ハードマスク層を等方性エッチングするステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成のためのセルフアラインパターニング方法。
【請求項４】
前記等方性エッチングは、湿式エッチングであることを特徴とする請求項３に記載のパターン形成のためのセルフアラインパターニング方法。
【請求項５】
前記第１及び第２ハードマスクパターンは、それぞれ酸化膜、窒化膜及びポリシリコン膜からなる群から選択される何れか一層の膜を備えることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成のためのセルフアラインパターニング方法。
【請求項６】
前記第１及び第２ハードマスクパターンは、ポリシリコン膜であることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成のためのセルフアラインパターニング方法。
【請求項７】
前記第１膜は、導電膜であることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成のためのセルフアラインパターニング方法。
【請求項８】
前記複数の第１ハードマスクパターンを形成することは、前記導電膜上に前記複数の第１ハードマスクパターンを形成することを含むが、前記各第１ハードマスクパターンは、第１線間幅を有する第１ラインマスクパターン及び前記第１ラインマスクパターンから延び、第２線間幅を有する第１パッドマスクパターンを備え、相互隣接する第１ハードマスクパターンに備えられた前記第１パッドマスクパターンと前記第１ラインマスクパターンとの間隔または前記第１パッドマスクパターン間の間隔は、相互隣接する第１ハードマスクパターンに備えられた第１ラインマスクパターン間の間隔に比べて広く、
前記第２ハードマスクパターンを形成することは、前記ギャップ内に前記第２ハードマスクパターンを形成することを含むが、前記第２ハードマスクパターンは、前記相互隣接する第１ハードマスクパターンに備えられた前記第１パッドマスクパターンと前記第１ラインマスクパターンとの間、または前記第１パッドマスクパターンの間に形成された第２パッドマスクパターンと相互隣接する第１ハードマスクパターンに備えられた第１ラインマスクパターンとの間に形成された第２ラインマスクパターンを備え、
前記露出された第１膜をエッチングすることは、前記第１及び第２ハードマスクパターンを使用してパッドパターンを形成することを含むことを特徴とする請求項７に記載のパターン形成のためのセルフアラインパターニング方法。
【請求項９】
前記パッドパターン間の間隔は、均一であることを特徴とする請求項８に記載のパターン形成のためのセルフアラインパターニング方法。
【請求項１０】
前記パッドパターン間の距離は、前記犠牲膜の厚さに対応することを特徴とする請求項９に記載のパターン形成のためのセルフアラインパターニング方法。
【請求項１１】
前記第１ハードマスクパターンを形成することは、前記第１ハードマスクパターンの下部に補助層パターンがそれぞれ形成されることを特徴とする請求項８に記載のパターン形成のためのセルフアラインパターニング方法。
【請求項１２】
前記補助層パターンは、前記犠牲膜と厚さが同じであることを特徴とする請求項１１に記載のパターン形成のためのセルフアラインパターニング方法。
【請求項１３】
前記第１膜は、絶縁膜であることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成のためのセルフアラインパターニング方法。
【請求項１４】
前記第２ハードマスクパターン上にフォトレジストパターンを形成するステップをさらに含むが、前記フォトレジストパターンは、前記第２ハードマスクパターンを横切るスリットを備え、前記スリット内に前記第２ハードマスクパターンの一部及び前記第２ハードマスクパターンに隣接する前記犠牲膜の一部が露出され、
前記第１膜を形成するステップは、高密度パターン領域及び低密度パターン領域を備える基板上に絶縁膜を形成することを含み、
複数の第１ハードマスクパターンを形成するステップは、前記高密度パターン領域の絶縁膜上に複数の第１ハードマスクパターンを形成することを含み、
前記犠牲膜をエッチングするステップは、前記フォトレジストパターン及び前記第２ハードマスクパターンをマスクとして前記犠牲膜をエッチングして前記第１ハードマスクパターンを露出させることを含み、
前記第１膜を露出させるステップは、前記フォトレジストパターン、前記第２ハードマスクパターン及び前記第１ハードマスクパターンをマスクとして、前記第１ハードマスクパターンと前記第２ハードマスクパターンとの間の前記犠牲膜をエッチングして前記絶縁膜を露出させることを含み、
前記露出された第１膜をエッチングするステップは、前記フォトレジストパターン、前記第１ハードマスクパターン及び前記第２ハードマスクパターンをマスクとして、前記露出された絶縁膜をエッチングしてコンタクトホールを形成することを含むことを特徴とする請求項１３に記載のパターン形成のためのセルフアラインパターニング方法。
【請求項１５】
前記第１ハードマスクパターンは、前記低密度パターン領域の絶縁膜上にも形成され、
前記低密度パターン領域上の第１ハードマスクパターン間のスペース幅は、前記低密度パターン領域上に前記第２ハードマスクパターンが形成されないほどであることを特徴とする請求項１４に記載のパターン形成のためのセルフアラインパターニング方法。
【請求項１６】
前記フォトレジストパターンは、前記低密度パターン領域の第１ハードマスクパターン間の犠牲膜の一部を露出させる開口部を備えることを特徴とする請求項１５に記載のパターン形成のためのセルフアラインパターニング方法。
【請求項１７】
前記フォトレジストパターンを形成する前に前記第２ハードマスクパターン上に平坦化膜を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載のパターン形成のためのセルフアラインパターニング方法。
【請求項１８】
基板上に絶縁膜を形成するステップと、
前記絶縁膜上に複数の第１ハードマスクパターンを形成するステップと、
前記第１ハードマスクパターンの上面及び側壁を覆う犠牲膜を形成するが、前記第１ハードマスクパターンの対向する側壁上に形成された犠牲膜の間にギャップを形成するステップと、
前記ギャップ内に第２ハードマスクパターンを形成するステップと、
前記第２ハードマスクパターンをマスクとして、前記犠牲膜をエッチングして前記第１ハードマスクパターンを露出させ、前記第２ハードマスクパターン及び前記第１ハードマスクパターンをマスクとして、前記第１ハードマスクパターンと前記第２ハードマスクパターンとの間に位置した前記犠牲膜をエッチングして前記絶縁膜を露出させるステップと、
前記第２ハードマスクパターン及び前記第１ハードマスクパターンをマスクとして、前記露出された絶縁膜を一部エッチングするステップと、
前記一部のエッチングされた絶縁膜上にコンタクトホールエッチングマスク層を形成するステップと、
前記コンタクトホールエッチングマスク層をマスクとして、前記第１ハードマスクパターン、前記第２ハードマスクパターン、前記第２ハードマスクパターンの下部の前記犠牲膜及び前記第１及び第２ハードマスクパターンの下部の絶縁膜をエッチングして前記絶縁膜内にコンタクトホールを形成するステップと、を含むことを特徴とするコンタクトホールの形成方法。
【請求項１９】
前記絶縁膜を形成することは、前記基板上に第１絶縁膜を形成し、前記第１絶縁膜上にエッチング阻止膜を形成し、前記エッチング阻止膜上に第２絶縁膜を形成することを含むことを特徴とする請求項１８に記載のコンタクトホールの形成方法。
【請求項２０】
前記露出された絶縁膜を一部エッチングすることは、前記第２絶縁膜をエッチングして前記エッチング阻止膜を露出させるステップであることを特徴とする請求項１９に記載のコンタクトホールの形成方法。
【請求項２１】
前記コンタクトホールエッチングマスク層は、有機膜であることを特徴とする請求項２０に記載のコンタクトホールの形成方法。
【請求項２２】
基板上に配置され、一方向に延びる第１配線と前記第１配線から延びた第１パッド部とを備える複数の第１パッドパターンと、
相互隣接する前記第１パッドパターンの間に配置され、第２配線と前記第２配線から延びた第２パッド部とを備える第２パッドパターンと、を備え、
前記第２配線は、相互隣接する前記第１パッドパターンにそれぞれ備えられた前記第１配線の間に位置し、前記第２パッド部は、相互隣接する前記第１パッドパターンにそれぞれ備えられた前記第１パッド部と前記第１配線との間または前記第１パッド部との間に位置し、
前記第１パッドパターンと前記第２パッドパターンとの間隔は、均一であることを特徴とするパッドレイアウト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の製造方法に係り、さらに詳細には、セルフアラインダブルパターニング法を使用した半導体素子のパターンの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子を高集積化するためには、パターンの微細化が必須である。狭い面積に多くの素子を集積させるためには、個別素子のサイズを小さく形成しなくてはならず、このためには、形成しようとするパターンの幅と間隔との和であるピッチを小さくしなければならない。最近、素子デザインルールの減少が急に進められるにつれて、半導体素子の実現に必要なパターンを形成するためのフォトリソグラフィ工程の解像限界によって、微細ピッチを有するパターンの形成に限界がある。
パターンの多様な形態、例えば、ラインパターン、パッドパターン及びコンタクトホールパターン及び異なるパターンを備えるパターンの形成に適する技術が要求される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が解決しようとする技術的課題は、前記従来の技術での問題点を解決しようとすることであって、フォトリソグラフィ工程での解像限界を克服できる微細ピッチのパターンを実現できる半導体素子の微細パターンの形成方法を提供することである。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、同じ基板上に多様なサイズ及び多様なピッチのパターンを同時に形成できる半導体素子の微細パターンの形成方法を提供することである。
本発明が解決しようとするさらに他の技術的課題は、フォトリソグラフィ工程の限界解像度以下のコンタクトホールを形成できる半導体素子の微細パターンの形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記課題を達成するために、本発明の一側面は、パターン形成のためのセルフアラインパターニング方法を提供する。
前記方法は、基板上に第１膜を形成するステップを含む。前記第１膜上に複数の第１ハードマスクパターンを形成する。前記第１ハードマスクパターンの上面及び側壁を覆う犠牲膜を形成するが、前記第１ハードマスクパターンの側壁上に形成された前記犠牲膜の相互対向する部分の間にギャップが残存するように形成する。前記ギャップ内に第２ハードマスクパターンを形成する。前記第２ハードマスクパターンをマスクとして、前記犠牲膜をエッチングして前記第１ハードマスクパターンを露出させる。前記第２ハードマスクパターンと前記露出された第１ハードマスクパターンとを使用して前記導電膜を露出させる。前記第１ハードマスクパターンと前記第２ハードマスクパターンとを使用して前記露出された第１膜をエッチングする。
【０００５】
前記犠牲膜は、原子層蒸着法を使用して形成しうる。
前記第２ハードマスクパターンを形成することは、前記犠牲膜上に前記ギャップを埋め込むハードマスク層を形成するステップ、前記犠牲膜が露出されるまで前記ハードマスク層を等方性エッチングするステップを含みうる。前記等方性エッチングは、湿式エッチングでありうる。
前記第１及び第２ハードマスクパターンは、それぞれ酸化膜、窒化膜及びポリシリコン膜からなる群から選択される何れか一層の膜を備えうる。
前記第１及び第２ハードマスクパターンは、ポリシリコン膜でありうる。
【０００６】
前記第１膜は、導電膜でありうる。前記複数の第１ハードマスクパターンを形成することは、前記導電膜上に前記複数の第１ハードマスクパターンを形成することを含みうる。前記各第１ハードマスクパターンは、第１線間幅を有する第１ラインマスクパターン及び前記第１ラインマスクパターンから延び、第２線間幅を有する第１パッドマスクパターンを備えうる。相互隣接する第１ハードマスクパターンに備えられた前記第１パッドマスクパターンと前記第１ラインマスクパターンとの間隔または前記第１パッドマスクパターン間の間隔は、相互隣接する第１ハードマスクパターンに備えられた第１ラインマスクパターン間の間隔に比べて広い。
【０００７】
前記第２ハードマスクパターンを形成することは、前記ギャップ内に前記第２ハードマスクパターンを形成することを含みうる。前記第２ハードマスクパターンは、前記相互隣接する第１ハードマスクパターンに備えられた前記第１パッドマスクパターンと前記第１ラインマスクパターンとの間、または前記第１パッドマスクパターンの間に形成された第２パッドマスクパターンと相互隣接する第１ハードマスクパターンに備えられた第１ラインマスクパターンの間に形成された第２ラインマスクパターンとを備えうる。前記露出された第１膜をエッチングすることは、前記第１及び第２ハードマスクパターンを使用してパッドパターンを形成することを含みうる。前記パッドパターン間の間隔は、均一でありうる。前記パッドパターン間の距離は、前記犠牲膜の厚さに対応しうる。
【０００８】
前記第１ハードマスクパターンを形成するとき、前記第１ハードマスクパターンの下部に補助層パターンがそれぞれ形成される。前記補助層パターンは、前記犠牲膜と厚さが同じでありうる。
【０００９】
前記第１膜は、絶縁膜でありうる。この場合、前記第２ハードマスクパターン上にフォトレジストパターンを形成しうる。前記フォトレジストパターンは、前記第２ハードマスクパターンを横切るスリットを備えうる。前記スリット内に前記第２ハードマスクパターンの一部及び前記第２ハードマスクパターンに隣接する前記犠牲膜の一部が露出される。前記第１膜を形成するステップは、高密度パターン領域及び低密度パターン領域を備える基板上に絶縁膜を形成することを含みうる。複数の第１ハードマスクパターンを形成するステップは、前記高密度パターン領域の絶縁膜上に複数の第１ハードマスクパターンを形成することを含みうる。前記犠牲膜をエッチングするステップは、前記フォトレジストパターン及び前記第２ハードマスクパターンをマスクとして、前記犠牲膜をエッチングして前記第１ハードマスクパターンを露出させることを含みうる。前記第１膜を露出させるステップは、前記フォトレジストパターン、前記第２ハードマスクパターン及び前記第１ハードマスクパターンをマスクとして、前記第１ハードマスクパターンと前記第２ハードマスクパターンとの間の前記犠牲膜をエッチングして前記絶縁膜を露出させることを含みうる。前記露出された第１膜をエッチングするステップは、前記フォトレジストパターン、前記第１ハードマスクパターン及び前記第２ハードマスクパターンをマスクとして、前記露出された絶縁膜をエッチングしてコンタクトホールを形成することを含みうる。
【００１０】
前記第１ハードマスクパターンは、前記低密度パターン領域の絶縁膜上にも形成される。前記低密度パターン領域上の第１ハードマスクパターン間のスペース幅は、前記低密度パターン領域上に前記第２ハードマスクパターンが形成されないほどでありうる。
前記フォトレジストパターンは、前記低密度パターン領域の第１ハードマスクパターン間の犠牲膜の一部を露出させる開口部を備えうる。
前記フォトレジストパターンを形成する前に、前記第２ハードマスクパターン上に平坦化膜を形成しうる。
【００１１】
前記課題を達成するために、本発明の他の側面は、コンタクトホールの形成方法を提供する。
前記方法は、基板上に絶縁膜を形成するステップを含む。前記絶縁膜上に複数の第１ハードマスクパターンを形成する。前記第１ハードマスクパターンの上面及び側壁を覆う犠牲膜を形成するが、前記第１ハードマスクパターンの対向する側壁上に形成された犠牲膜の間にギャップを形成する。前記ギャップ内に第２ハードマスクパターンを形成する。前記第２ハードマスクパターンをマスクとして、前記犠牲膜をエッチングして前記第１ハードマスクパターンを露出させ、前記第２ハードマスクパターン及び前記第１ハードマスクパターンをマスクとして、前記第１ハードマスクパターンと前記第２ハードマスクパターンとの間に位置した前記犠牲膜をエッチングして前記絶縁膜を露出させる。前記第２ハードマスクパターン及び前記第１ハードマスクパターンをマスクとして、前記露出された絶縁膜を一部エッチングする。前記一部エッチングされた絶縁膜上にコンタクトホールエッチングマスク層を形成する。前記コンタクトホールエッチングマスク層をマスクとして、前記第１ハードマスクパターン、前記第２ハードマスクパターン、前記第２ハードマスクパターンの下部の前記犠牲膜及び前記第１及び第２ハードマスクパターンの下部の絶縁膜をエッチングして前記絶縁膜内にコンタクトホールを形成する。
【００１２】
前記絶縁膜を形成することは、前記基板上に第１絶縁膜を形成し、前記第１絶縁膜上にエッチング阻止膜を形成し、前記エッチング阻止膜上に第２絶縁膜を形成することを含みうる。前記露出された絶縁膜を一部エッチングすることは、前記第２絶縁膜をエッチングして前記エッチング阻止膜を露出させることである。前記コンタクトホールエッチングマスク層は、有機膜でありうる。
【００１３】
前記課題を達成するために、本発明の他の側面は、パッドレイアウトを提供する。前記レイアウトは、基板上に配置され、一方向に延びる第１配線と前記第１配線から延びた第１パッド部とを備える複数の第１パッドパターンを備える。相互隣接する前記第１パッドパターンの間に第２配線と前記第２配線から延びた第２パッド部とを備える第２パッドパターンが配置される。前記第２配線は、相互隣接する前記第１パッドパターンにそれぞれ備えられた前記第１配線の間に位置する。前記第２パッド部は、相互隣接する前記第１パッドパターンにそれぞれ備えられた前記第１パッド部と前記第１配線との間または前記第１パッド部との間に位置する。前記第１パッドパターンと前記第２パッドパターンとの間隔は、均一である。
【００１４】
２００６年１０月２日付に韓国特許庁に出願され、“セルフアラインダブルパターニング法を使用したパッドパターンの形成方法、それにより形成されたパッドパターンレイアウト及びセルフアラインダブルパターニング法を使用したコンタクトホールの形成方法”を題目とする韓国特許出願第１０−２００６−００９７４０４号明細書は、ここに参照として組込まれる。
（発明の効果）
【００１５】
本発明による半導体素子の微細パターンの形成方法では、被エッチング膜上に第１ハードマスクパターンを形成した後、前記第１ハードマスクパターンにセルフアラインさせて第２ハードマスクパターンを形成し、前記第１ハードマスクパターン及び第２ハードマスクパターンを使用して、前記被エッチング膜にパターン転写を行って、前記高密度パターン領域でフォトリソグラフィ工程の解像限界を超える微細なピッチのパターンを容易に実現しうる。
前記低密度パターン領域では、第１ハードマスクパターン間のスペース幅の調節または追加的なフォトリソグラフィ工程を通じて、第２ハードマスクパターンを形成させないことにより、前記第１ハードマスクパターンのみを使用して前記被エッチング膜にパターン転写を行うことによって多様なスペース幅または多様なピッチを有する素子パターンを実現しうる。また、このような微細パターンの形成方法を使用してパッドパターン及びコンタクトホールパターンを形成しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。本発明は、ここで説明される実施例に限定されず、他の形態に具体化されることもある。ここで紹介される実施例は、開示された内容が徹底的であり、かつ完全になるように、そして当業者に本発明の思想が十分に伝えられるようにするために提供される。
【００１７】
図面において、層及び領域の厚さは、明確性のために誇張した。第１層または要素が第２層または要素“上”に位置すると記載された場合、前記第１層は、前記第２層の真上に位置することもあり、前記第１層と前記第２層との間に他の層が介在されることもある。さらに、第１層または要素が第２層または要素“の下”に位置すると記載された場合、前記第１層は、前記第２層の直下に位置することもあり、前記第１層と前記第２層との間に他の層が介在されることもある。また、第１層または要素が他の二層または要素の“間”に位置すると記載された場合、前記二層または要素の間に前記第１層のみが位置することもあり、一層以上の層または要素がさらに位置することもある。
明細書全体にわたって、同じ参照符号は、同じ構成要素を表す。
【００１８】
（第１実施例）
図１Ａから図１Ｇは、本発明の第１実施例による半導体素子のラインパターンの形成方法を工程順序にそって示す断面図である。
【００１９】
図１Ａを参照すれば、高密度パターン領域（Ａ）及び低密度パターン領域（Ｂ）を備える半導体基板１０を提供する。高密度パターン領域（Ａ）は、同じ線間幅を有するパターンが反復的に形成される領域であり、低密度パターン領域（Ｂ）は、多様な線間幅を有するパターンが形成される領域でありうる。メモリ素子のセルアレイ領域は、高密度パターン領域（Ａ）を備え、メモリ素子のセルアレイ領域は、場合によっては、一部分に低密度パターン領域（Ｂ）を備えることもある。また、周辺回路領域の場合、低密度パターン領域（Ｂ）を備えうる。
【００２０】
半導体基板１０上に被エッチング膜１２を形成しうる。被エッチング膜１２は、形成しようとする目標パターンの用途によって多様な物質で形成される。例えば、目標パターンが活性領域である場合、被エッチング膜１２は、シリコン層であり、目標パターンがゲート電極である場合、被エッチング膜１２は、導電層、例えば、ドーピングされたポリシリコンまたはドーピングされたポリシリコンと金属シリサイド層との積層構造であり、目標パターンがデータラインまたは電源ラインなどの信号線である場合、被エッチング膜１２は、金属層、例えば、タングステン層またはアルミニウム層でありうる。
【００２１】
被エッチング膜１２上に補助層（図示せず）と第１ハードマスク層（図示せず）を順次に積層しうる。第１フォトリソグラフィ工程を使用して前記第１ハードマスク層上にフォトレジストパターン（図示せず）を形成しうる。前記フォトレジストパターンをマスクとして前記第１ハードマスク層と前記補助層とを順次にエッチング、例えば、異方性エッチングして、複数の補助パターン２１ａと複数の第１ハードマスクパターン２２ａとを形成する。補助パターン２１ａと第１ハードマスクパターン２２ａは、順次に積層され、それぞれの第１ハードマスクパターン２２ａは、それぞれの補助パターン２１ａ上に積層される。その後、前記フォトレジストパターンを除去する。場合によっては、前記フォトレジストパターンを形成する前に、前記第１ハードマスク層上に反射防止膜（図示せず）を形成しうる。
【００２２】
前記第１ハードマスク層は、被エッチング膜１２に対してエッチング選択比が大きい物質で形成されることが望ましい。例えば、被エッチング膜１２の種類によって、前記第１ハードマスク層は、酸化膜、窒化膜及びポリシリコン膜のうち何れか一層の膜でありうる。さらに具体的に、前記第１ハードマスク層は、エッチング時に垂直プロファイルを実現できるポリシリコン膜でありうる。図１Ａを参照すれば、高密度パターン領域（Ａ）内で、第１ハードマスクパターン２２ａは、Ｘ方向に沿って一定のピッチで配列され、Ｘ方向に沿って同じ線間幅及びスペース幅を有しうる。言い換えれば、高密度パターン領域（Ａ）内で、Ｘ方向に沿って隣接する第１ハードマスクパターン２２ａの間のスペース幅は、同一でありうる。一方、低密度パターン領域（Ｂ）内では、第１ハードマスクパターン２２ａは、Ｘ方向に沿って異なるピッチで配列され、Ｘ方向に沿って異なる線間幅及びスペース幅を有しうる。言い換えれば、低密度パターン領域（Ｂ）内で、Ｘ方向に沿って隣接する第１ハードマスクパターン２２ａの間のスペース幅は、異なりうる。
【００２３】
高密度パターン領域（Ａ）内で、第１ハードマスクパターン２２ａは、最小ピッチＰ1を有しうるが、最小ピッチＰ1は、第１ハードマスクパターン２２ａの形成に使われるフォトリソグラフィ工程の限界解像度でありうる。図１Ａに示したように、高密度パターン領域（Ａ）内で、第１ハードマスクパターン２２ａは、ピッチＰ1及び線間幅Ｗ1を有し、ピッチＰ1は、線間幅Ｗ1の４倍でありうる（Ｐ1＝４Ｗ1）。高密度パターン領域（Ａ）内で、第１ハードマスクパターン２２ａは、Ｘ方向に相互隣接する第１ハードマスクパターン２２ａの間の第１スペースＳ1を有し、第１スペースＳ1は、第１スペース幅Ｓｄ1を有しうる。一方、低密度パターン領域（Ｂ）内では、第１ハードマスクパターン２２ａは、Ｘ方向に相互隣接する第１ハードマスクパターン２２ａの間の第２、第３及び第４スペースＳ2,Ｓ3,Ｓ4を有し、第２、第３及び第４スペースＳ2,Ｓ3,Ｓ4は、第２、第３及び第４スペース幅Ｓｄ2,Ｓｄ3,Ｓｄ4を有しうる。一実施例で、第２スペース幅Ｓｄ2は、第１スペース幅Ｓｄ1と同じであり、第３スペース幅Ｓｄ3は、第１スペース幅Ｓｄ1より狭く、第４スペース幅Ｓｄ4は、第１スペース幅Ｓｄ1より広い。たとえ第１、第２、第３及び第４スペースＳ1,Ｓ2,Ｓ3,Ｓ4と第１、第２、第３及び第４スペース幅Ｓｄ1,Ｓｄ2,Ｓｄ3,Ｓｄ4とが示したとしても、本発明の実施例は、これに限定されない。
【００２４】
図１Ｂを参照すれば、第１ハードマスクパターン２２ａが形成された基板１０上に犠牲膜２３を形成しうる。犠牲膜２３は、第１ハードマスクパターン２２ａの上面及び側壁、補助パターン２１ａの側壁、及び被エッチング膜１２の露出された部分を均一な厚さに覆うように形成することが望ましい。したがって、犠牲膜２３は、ステップカバレージに優れ、下部パターンの密度に影響を受けずにコンフォーマルに形成される膜であることが望ましい。このために、犠牲膜２３は、原子層蒸着（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）法を使用して形成しうる。
【００２５】
このとき、犠牲膜２３の厚さｔ1は、高密度パターン領域（Ａ）上に形成しようとする目標パターン（図１Ｇの１２ａ）の間のスペース幅（図１ＧのＷ＿１２ａ）に対応して決定される。また、第１ハードマスクパターン２２ａの側壁上に形成された犠牲膜２３の間にギャップｇ1が形成されるが、ギャップの幅ｇｄ1、すなわち、第１ハードマスクパターン２２ａの側壁上に形成された犠牲膜２３の間の距離ｇｄ1は、第１スペースＳ１内に形成される目標パターン（図１Ｇの１２ａ）の線間幅に対応して決定される。
【００２６】
一実施例であって、犠牲膜２３が第１ハードマスクパターン２２ａの上部及び側壁上で同じ厚さに積層されると仮定するとき、犠牲膜２３の厚さｔ1は、ギャップの幅ｇｄ1及び第１ハードマスクパターン２２の線間幅Ｗ1と同一（ｔ1＝ｇｄ1＝Ｗ1）でありうる。また、低密度パターン領域（Ｂ）上で相互隣接する第１ハードマスクパターン２２ａの間のスペース幅のうち、第３スペース幅Ｓｄ3は、犠牲膜２３の厚さｔ1の二倍以下（Ｓｄ3≦２ｔ1）に設定される。この場合、第１ハードマスクパターン２２ａの側壁上に形成された犠牲膜２３の間にギャップが形成されず、場合によっては、ボイドｖが形成される。しかし、第２スペースＳ2及び第４スペースＳ4の場合、第１ハードマスクパターン２２ａの側壁上に形成された犠牲膜２３の間にギャップｇ2,ｇ4が形成される。
【００２７】
次いで、犠牲膜２３上に第２ハードマスク層２４を形成する。第２ハードマスク層２４は、第１ハードマスク層２２ａと類似したエッチング特性を有する物質で形成される。具体的に、第２ハードマスク層２４は、第１ハードマスク層２２ａと同じ物質で形成されることもあり、エッチング特性は類似しているが、異なる物質で形成されることもある。例えば、第１ハードマスク層２２ａは、窒化膜で形成され、第２ハードマスク層２４は、ポリシリコン膜で形成される。もちろん、その逆の場合も可能である。望ましくは、第２ハードマスク層２４は、第１ハードマスク層２２ａのように、エッチング時に垂直プロファイルを実現できるポリシリコン膜でありうる。
【００２８】
第２ハードマスク層２４の厚さｔ2は、高密度パターン領域（Ａ）上の犠牲膜２３間のギャップｇ1を十分に埋め込める厚さに決定される。その結果、第１スペースＳ1及び第２スペースＳ2内に形成された犠牲膜２３間のギャップｇ1,ｇ2は、第２ハードマスク層２４で埋め込まれ、ギャップが形成されていない第３スペースＳ3内には、第２ハードマスク層２４が形成されない。一方、第４スペースＳ4内には、第２ハードマスク層２４が犠牲膜２３に沿って形成され、犠牲膜２３の側壁上に形成された第２ハードマスク層２４の間にギャップｇ5が形成される。犠牲膜２３及び第２ハードマスク層２４が第１ハードマスクパターン２２ａの上部及び側壁上で同じ厚さに積層されると仮定するとき、第４スペース幅Ｓｄ4は、犠牲膜２３の厚さｔ1と第２ハードマスク層２４の厚さｔ2とを加算した値の二倍を超えうる（Ｓｄ4＞２ｔ1＋２ｔ2）。
【００２９】
図１Ｂを参照すれば、補助パターン２１ａは、第１ハードマスクパターン２２ａを第２ハードマスク層２４と同じ高さに形成させるための層であって、犠牲膜２３の厚さと同じ厚さに形成されることが望ましい。また、補助パターン２１ａは、犠牲膜２３と同じ工程段階で除去されるので、犠牲膜２３と同じエッチング特性を有する物質で形成されることが望ましい。例えば、補助パターン２１ａと犠牲膜２３とは、酸化膜または窒化膜でありうる。また、補助パターン２１ａと犠牲膜２３とは、被エッチング層１２と同じエッチング特性を有する物質で形成される。
【００３０】
図１Ｃを参照すれば、第２ハードマスク層２４の一部を選択的に除去するが、犠牲膜２３の上面が露出されるまで進めて第２ハードマスクパターン２４ａを形成する。第２ハードマスク層２４の一部を選択的に除去することは、等方性エッチング法を利用して行える。一実施例で、第２ハードマスク層２４によって完全に埋め込まれていない第４スペースＳ4では、第２ハードマスク層２４が完全に除去される一方、第２ハードマスク層２４によって完全に埋め込まれた第１及び第２スペースＳ1,Ｓ2には、第２ハードマスク層２４が残存して第２ハードマスクパターン２４ａを形成する。また、第２ハードマスクパターン２４ａの上面は、第１ハードマスクパターン２２ａの上面と実質的に同じレベルを有しうる。
【００３１】
図１Ｃに示したように、第２ハードマスクパターン２４ａは、第１ハードマスクパターン２２ａとＸ方向に重畳され、第１ハードマスクパターン２２ａに平行に延びる。このような第２ハードマスクパターン２４ａによって、第１ハードマスクパターン２２ａと第２ハードマスクパターン２４ａとは、Ｘ−Ｙ面に沿って延びる。さらに、本発明の実施例で、第１ハードマスクパターン２２ａと第２ハードマスクパターン２４ａとは、Ｘ方向に沿ってほぼ完全に重畳される。
【００３２】
第２ハードマスク層２４の一部を選択的に除去する前記等方性エッチング法は、湿式エッチング法でありうる。この場合、第２ハードマスク層２４が窒化膜であれば、リン酸溶液をエッチング液として使用でき、酸化膜であれば、ＨＦ溶液、Ｈ2ＳＯ4溶液、ＮＨ4ＯＨとＨ2Ｏ2との混合溶液（以下、ＳＣ−１溶液という）、ＮＨ4ＦとＨＦとの混合溶液（以下、ＬＡＬ溶液という）をエッチング液として使用でき、ポリシリコン膜であれば、ＨＮＯ3とＳＣ−１との混合溶液をエッチング液として使用しうる。
【００３３】
図１Ｄ及び図１Ｅは、第２スペースＳ2内に形成された第２ハードマスクパター２４ａが不要なパターンである場合、これを除去する工程を概略的に示す。たとえ、図１Ｄ及び図１Ｅが一つの第２ハードマスクパターン２４ａを除去することを示したとしても、本発明の実施例で、第２ハードマスクパターン２４ａを全く除去しないか、または二つ以上を除去することもある。
【００３４】
第２フォトレジスト工程を使用して犠牲膜３２及び第２ハードマスクパターン２４ａ上にフォトレジストパターン３２を形成しうる。フォトレジストパターン３２によって第２スペースＳ２内に形成された第２ハードマスクパターン２４ａが露出される。このとき、前記第２フォトレジスト工程において、パターンピッチは、第１ハードマスクパターン２２ａを形成するための第１フォトレジスト工程のパターンピッチに比べて増大することは当然である。
図１Ｄ及び図１Ｅに示したように、フォトレジストパターン３２をマスクとして、第２スペースＳ2内に形成された第２ハードマスクパターン２４ａを除去する。次いで、フォトレジストパターン３２も除去する。その結果が図１Ｅに示された。
【００３５】
図１Ｆを参照すれば、第２ハードマスクパターン２４ａをエッチングマスクとして、犠牲膜２３を異方性エッチングして第１ハードマスクパターン２２ａを露出させうる。第２ハードマスクパターン２４ａ及び露出された第１ハードマスクパターン２２ａをエッチングマスクとして、犠牲膜２３を異方性エッチングして被エッチング膜１２の上面の一部分を露出させうる。その結果、高密度パターン領域（Ａ）では、第１ハードマスクパターン２２ａの間に順次に積層された犠牲膜パターン２３ａと第２ハードマスクパターン２４ａとが形成され、第１ハードマスクパターン２２ａと第２ハードマスクパターン２４ａとの間に被エッチング膜１２が露出される。
【００３６】
図１Ｆを依然として参照すれば、低密度パターン領域（Ｂ）では、第１ハードマスクパターン２２ａの間で被エッチング膜１２が露出される。
図１Ｇを参照すれば、第１ハードマスクパターン２２ａ及び第２ハードマスクパターン２４ａをエッチングマスクとして使用して、露出された被エッチング膜１２を異方性エッチングして素子パターン１２ａを形成しうる。
【００３７】
このように、第１ハードマスクパターン２２ａを形成した後、第１ハードマスクパターン２２ａに完全にまたは実質的にセルフアラインさせて第２ハードマスクパターン２４ａを形成した後に、第１ハードマスクパターン２２ａ及び第２ハードマスクパターン２４ａを使用して被エッチング膜１２にパターン転写を行って、高密度パターン領域（Ａ）でフォトリソグラフィ工程の解像限界を超える微細なピッチのパターンを容易に実現しうる。このようなパターン転写法をセルフアラインダブルパターニング法と称す。
【００３８】
低密度パターン領域（Ｂ）では、第１ハードマスクパターン２２ａ間のスペース幅の調節または追加的なフォトリソグラフィ工程を通じて第２ハードマスクパターン２４ａを形成させないことにより、第１ハードマスクパターン２２のみを使用して被エッチング膜１２にパターン転写を行うことによって多様なスペース幅または多様なピッチを有する素子パターン１２ａを実現しうる。
【００３９】
一方、図１Ａから図１Ｇを参照して記述された実施例による半導体素子パターン１２ａにおいて、高密度パターン領域（Ａ）では、相互隣接する第１ハードマスクパターン２２ａの間に第２ハードマスクパターン２４ａが形成されるので、ハードマスクパターン２２ａ,２４ａの個数が奇数であり、また、素子パターン１２ａの個数も奇数でありうる。しかし、ハードマスクパターン２２ａ,２４ａを使用して偶数の素子パターン１２ａを形成しようとする場合、素子パターン１２ａのうち一つは、ダミーパターンで形成しうる。また、図１Ａから図１Ｇを参照して記述された実施例では、高密度パターン領域（Ａ）で第１ハードマスクパターン２２ａと第２ハードマスクパターン２４ａとが同じ線間幅を有する場合を例として説明したが、これに限定されず、第１ハードマスクパターン２２ａと第２ハードマスクパターン２４ａとは、他の線間幅を有しうる。この場合、高密度パターン領域（Ａ）に異なる線間幅を有する素子パターン１２ａが反復されて形成される。
【００４０】
（第２実施例）パッドパターン
図２Ａから図２Ｃは、本発明の第２実施例によるパッドパターンの形成方法を、工程順序にそって示すレイアウト図である。図３Ａから図３Ｆは、本発明の第２実施例によるパッドパターンの形成方法を工程別に順次に示す断面図である。
【００４１】
特に、図２Ａは、第１ハードマスクパターン１２２ａに対応するパターニングされた第１ハードマスク層１２２を備えるＸＹ層の例示的な一部レイアウトを示す。図２Ｂは、第１及び第２ハードマスクパターン１２２ａ,１２４ａに対応する第１及び第２ハードマスク層１２２,１２４を備えるＸＹ層の例示的な一部レイアウトを表す。図２Ｃは、第１及び第２パッドパターン１１２ａ,１１２ｂ、第１及び第２ライン１１２ａＬ,１１２ｂＬ及び、第１及び第２パッド１１２ａＰ,１１２ｂＰに対応するパターニングされた導電膜１１２を備えるＸＹ層の例示的な一部レイアウトを表す。図３Ａは、図２Ａの切断線Ｉ−Ｉ’による断面図である。図３Ｄ及び図３Ｅは、図２Ｂの切断線ＩＩ−ＩＩ’による断面図であり、図３Ｆは、図２Ｃの切断線ＩＩＩ−ＩＩＩ’による断面図である。
【００４２】
図２Ａから図２Ｃ、及び図３Ａから図３Ｆに現れた実施例によるパッドパターンの形成方法は、図１Ａから図１Ｇを参照して説明したセルフアラインダブルパターニング法をパッドパターンに適用したと後述することを除いては、図１Ａから図１Ｇを参照して説明した実施例の対応部分と類似している。
【００４３】
図３Ａを参照すれば、半導体基板１１０上に被エッチング膜として導電膜１１２を形成しうる。導電膜１１２は、目標パターンがゲートパッドである場合、ドーピングされたポリシリコンまたはドーピングされたポリシリコンと金属シリサイド層との積層構造であり、目標パターンがデータパッドまたは電源パッドである場合、金属層、例えば、タングステン層またはアルミニウム層でありうる。
【００４４】
導電膜１１２上に補助層と第１ハードマスク層とを順次に積層しうる。第１フォトリソグラフィ工程を使用して前記第１ハードマスク層上に第１フォトレジストパターン（図示せず）を形成し、前記第１フォトレジストパターンをマスクとして、前記第１ハードマスク層と前記補助層とを順次にパターニングして、複数の補助パターン１２１ａと複数の第１ハードマスクパターン１２２ａとを形成しうる。各補助パターン１２１ａは、各第１ハードマスクパターン１２２ａ上に連続的に積層される。図２Ａは、第１ハードマスクパターン１２２ａに対応するパターニングされた第１ハードマスク層１２２の例示的な一部レイアウトを表す。補助パターン１２１ａは、酸化膜であり、第１ハードマスクパターン１２２ａは、エッチング時に垂直プロファイルを実現できるポリシリコン膜でありうる。
【００４５】
補助パターン１２１ａは、第１ハードマスクパターン１２２ａを後述する第２ハードマスクパターンと同じかまたは実質的に同じであるＸＹ面上に位置させうる。他の実施例では、補助パターン１２１ａは、省略されることもある。
図２Ａに示したように、第１ハードマスクパターン１２２ａのうち少なくとも一つは、Ｘ方向に第１線間幅Ｗ1を有する第１ラインマスクパターン１２２Ｌと、第１ラインマスクパターン１２２Ｌから延びてＸ方向に第２線間幅Ｗ2を有する第１パッドマスクパターン１２２Ｐとを備える。相互隣接する第１ハードマスクパターン１２２ａに備えられた第１パッドマスクパターン１２２Ｐと第１ラインマスクパターン１２２Ｌとの距離、すなわち、Ｘ方向の第１スペース幅Ｓ1は、相互隣接する第１ハードマスクパターン１２２ａに備えられた第１ラインマスクパターン１２２Ｌとの距離、すなわち、Ｘ方向の第２スペース幅Ｓ2に比べて広い。また、相互隣接する第１ハードマスクパターン１２２ａに備えられた第１パッドマスクパターン１２２Ｐとの距離、すなわち、Ｘ方向の第３スペース幅Ｓ３は、第２スペース幅Ｓ2に比べて広い。さらに、第１スペース幅Ｓ1と第３スペース幅Ｓ3とは、相互同一でありうる。
【００４６】
図３Ｂを参照すれば、第１ハードマスクパターン１２２ａが形成された基板１１０上に犠牲膜１２３を形成しうる。その結果、第１ハードマスクパターン１２２ａの側壁上に形成された犠牲膜１２３の間にギャップｇ1,ｇ2が形成される。
犠牲膜１２３は、ステップカバレージに優れ、下部パターンの密度に影響を受けずにコンフォーマルに形成される膜であり、一例として、原子層蒸着法を使用して形成した原子層蒸着酸化膜でありうる。
【００４７】
犠牲膜１２３の厚さｔ1は、目標パターン（図２Ｃの１１２ａ,１１２ｂ）の間の最小スペース幅（図２ＣのＷ＿１１２）に対応して決定される。ギャップｇ1,ｇ2の幅は、目標パターン（図２Ｃの１１２ａ,１１２ｂ）のＸ方向幅、すなわち、パッド部１１２ａ＿Ｐ,１１２ｂ＿ＰのＸ方向幅及び配線１１２ａ＿Ｌ,１１２ｂ＿ＬのＸ方向幅にそれぞれ対応して決定される。
【００４８】
次いで、犠牲膜１２３上に第２ハードマスク層１２４を形成しうる。第２ハードマスク層１２４は、第１ハードマスク層１２２ａのようにエッチング時に垂直プロファイルを実現できるポリシリコン膜でありうる。第２ハードマスク層１２４の厚さｔ2は、犠牲膜１２３の間のギャップｇ1,ｇ2を十分に埋め込める厚さに決定される。
図３Ｃを参照すれば、等方性エッチング法を利用して、第２ハードマスク層１２４の一部を選択的に除去するが、第１ハードマスク層１２２ａ上に形成された犠牲膜１２３の上面が露出されるまで進める。その結果、第２ハードマスク層１２４によって完全に埋め込まれた第１から第３スペース（図２ＡのＳ1,Ｓ2,Ｓ3）には、第２ハードマスク層１２４が残存して第１ハードマスクパターン１２２ａ延長方向と同じ方向に延びる第２ハードマスクパターン１２４ａを形成しうる。第２ハードマスクパターン１２４ａは、第１ハードマスクパターン１２２ａとほぼ同じＸＹ面上に位置される。
一方、第２ハードマスク層１２４によって完全に埋め込まれていない部分、すなわち、第１ハードマスクパターンアレイの外郭部分（Ｐ）では、第２ハードマスク層１２４が完全に除去される。
第２ハードマスク層１２４をポリシリコン膜で形成した場合、前記等方性エッチングは、ＨＮＯ3とＳＣ−１との混合溶液を使用した湿式エッチングでありうる。
【００４９】
図２Ｂ及び図３Ｄを参照すれば、第２ハードマスクパターン１２４ａをエッチングマスクとして、犠牲膜１２３を異方性エッチングして第１ハードマスクパターン１２２ａを露出させ、第２ハードマスクパターン１２４ａ及び露出された第１ハードマスクパターン１２２ａをエッチングマスクとして、犠牲膜１２３を連続的に異方性エッチングして導電膜１１２の上面を露出させうる。その結果、第２ハードマスクパターン１２４ａの下部に犠牲膜パターン１２３ａが形成され、第１ハードマスクパターン１２２ａと第２ハードマスクパターン１２４ａとの間に導電膜１１２が露出される。
図２Ｂを参照すれば、第２ハードマスクパターン１２４ａは、相互隣接する第１ハードマスクパターン１２２ａに備えられた第１パッドマスクパターン１２２Ｐと第１ラインマスクパターン１２２Ｌとの間（図２ＡのＳ1）または第１パッドマスクパターン１２２Ｐとの間（図２ＡのＳ3）に配置された第２パッドマスクパターン１２４Ｐ及び、相互隣接する第１ハードマスクパターン１２２ａに備えられた第１ラインマスクパターン１２２Ｌとの間に配置された第２ラインマスクパターン１２４Ｌを備えうる。
図３Ｅを参照すれば、第１ハードマスクパターン１２２ａ及び第２ハードマスクパターン１２４ａをエッチングマスクとして使用して、露出された導電膜１１２を異方性エッチングして第１及び第２パッドパターン１１２ａ,１１２ｂを形成しうる。
【００５０】
図２Ｃ及び図３Ｆを参照すれば、第１ハードマスクパターン１２２ａ、第２ハードマスクパターン１２４ａ、補助層パターン１２１ａ及び犠牲膜パターン１２３ａを除去してパッドパターン１１２ａ,１１２ｂを露出させる。具体的に、第１パッドパターン１１２ａは、第１ハードマスクパターン１２２ａをマスクとして形成され、第２パッドパターン１１２ｂは、第２ハードマスクパターン１２２ｂをマスクとして形成される。
【００５１】
図２Ｃを参照すれば、第１パッドパターン１１２ａは、一方向に延びる第１配線１１２ａ＿Ｌと第１配線１１２ａ＿Ｌから延びた第１パッド部１１２ａ＿Ｐとを備え、第２パッドパターン１１２ｂは、一方向に延びた第２配線１１２ｂ＿Ｌと第２配線１１２ｂ＿Ｌから延びた第２パッド部１１２ｂ＿Ｐとを備えうる。第２パッドパターン１１２ｂは、相互隣接する第１パッドパターン１１２ａの間に配置される。具体的に、第２配線１１２ｂ＿Ｌは、相互隣接する第１配線１１２ａ＿Ｌの間に位置し、第２パッド部１１２ｂ＿Ｐは、相互隣接する第１パッド部１１２ａ＿Ｐと第１配線１１２ａ＿Ｌとの間、または第１パッド部１１２ａ＿Ｐとの間に位置しうる。このとき、第１パッドパターン１１２ａと第２パッドパターン１１２ｂとの間のスペース幅Ｗ＿１１２は、犠牲膜１２３の厚さｔ1によって決定されるので、パッドパターン全体にわたって均一でありうる。
【００５２】
図３Ｃを参照すれば、パッドパターン１１２ａ,１１２ｂ上に絶縁膜１１３を形成し、絶縁膜１１３内に第１及び第２パッド部１１２ａ＿Ｐ,１１２ｂ＿Ｐを露出させるコンタクトホール１１３ａを形成しうる。
前述したように、図１Ａから図１Ｇを参照して説明したセルフアラインダブルパターニング法を使用してパッドパターンを形成しうる。これにより、図１Ａから図１Ｇを参照して説明したセルフアラインダブルパターニング法という同じ工程を使用して、他の領域にゲートパターンまたは信号線パターンを形成すると同時に、パッド領域にパッドパターンを形成しうる。
【００５３】
（第３実施例）
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の第３実施例によるパッドパターンを工程別に示すＳＥＭ（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）イメージである。
図４Ａを参照すれば、図３Ａを参照して説明した方法を使用して形成した第１ハードマスクパターン４２２ａが現れる。第１ハードマスクパターン４２２ａのうち中央部に位置した第１ハードマスクパターン４２２ａ間のスペース幅Ｓｄ＿４２２ａは、他のスペース幅に比べて狭い。
【００５４】
図４Ｂを参照すれば、図３Ｂから図３Ｅを参照して説明した方法を使用して形成した第１パッドパターン４１２ａと第２パッドパターン４１２ｂとが現れる。第１パッドパターン４１２ａは、図４Ａの第１ハードマスクパターン４２２ａをマスクとして形成されたパターンであり、第２パッドパターン４１２ｂは、第１ハードマスクパターン４２２ａにセルフアラインされて形成された第２ハードマスクパターン（図示せず）によって形成されたパターンである。このとき、第１パッドパターン４１２ａのうち中央部に位置した第１パッドパターン４１２ａの間には、第２パッドパターン４１２ｂが形成されていないが、これは、第１ハードマスクパターン（図４Ａの４２２ａ）間のスペース幅Ｓｄ＿４２２ａを他のスペース幅に比べて狭く形成した結果である。
これにより、偶数のパッドパターンを有するゲートパッドを形成しうる。
【００５５】
（第４実施例）
図５Ａから図５Ｆは、本発明の第５実施例によるセルフアラインダブルパターニング法を使用したコンタクトホールパターンの形成方法を、工程順序にそって表す平面図である。図６Ａから図６Ｆは、それぞれ図５Ａから図５Ｆの切断線ＩＩａ−ＩＩａ’とＩＩｂ−ＩＩｂ’とによる断面図である。特に、図６Ａから図６ＦのＡ領域は、図５Ａから図５Ｆの切断線ＩＩａ−ＩＩａ’による断面図であり、図６Ａから図６ＦのＢ領域は、図５Ａから図５Ｆの切断線ＩＩｂ−ＩＩｂ’による断面図である。
【００５６】
図５Ａから図５Ｆ及び図６Ａから図６Ｆに示したコンタクトホールパターンの形成方法は、図１Ａから図１Ｆを参照して説明したセルフアラインダブルパターニング法をコンタクトホールパターンに適用したと後述することを除いては、図１Ａから図１Ｇを参照して説明した実施例の対応部分と類似している。
図５Ａ及び図６Ｇを参照すれば、高密度パターン領域（Ａ）及び低密度パターン領域（Ｂ）を備える半導体基板２１０を提供しうる。高密度パターン領域（Ａ）は、同じサイズのパターンが反復的に形成される領域であり、低密度パターン領域（Ｂ）は、その他の領域でありうる。
【００５７】
半導体基板２１０上に被エッチング膜２１４を形成しうる。被エッチング膜２１４は、絶縁膜であって、例えば、酸化膜または窒化膜でありうる。被エッチング膜２１４を形成する前に基板２１０上にエッチング阻止膜２１１を形成しうる。エッチング阻止膜２１１は、被エッチング膜２１４及び基板２１０に対してエッチング選択比を有する膜であって、被エッチング膜２１４をエッチングするときにエッチング終了点の役割を行える。
【００５８】
被エッチング膜２１４上に補助層と第１ハードマスク層とを順次に積層しうる。第１フォトリソグラフィ工程を使用して前記第１ハードマスク層上に第１フォトレジストパターン（図示せず）を形成し、前記第１フォトレジストパターンをマスクとして前記第１ハードマスク層と前記補助層とを順次にパターニングしうる。その結果、順次に積層された補助パターン２２１ａと第１ハードマスクパターン２２２ａとを形成しうる。
【００５９】
補助層２２１ａは、酸化膜であり、第１ハードマスク層２２２ａは、エッチング時に垂直プロファイルを実現できるポリシリコン膜でありうる。
補助パターン２２１ａは、第１ハードマスクパターン２２２ａを後述する第２ハードマスクパターンと同じまたは実質的に同じＸＹ面上に形成させうる。他の実施例では、補助パターン２２１ａは、省略されることもある。
【００６０】
第１ハードマスクパターン２２２ａは、島状のパターンであって、相互隣接する目標コンタクトホールパターン２１４ａ,２１４ｂ,２１４ｃの間に位置しうる。目標コンタクトホールパターン２１４ａ,２１４ｂ,２１４ｃは、本実施例による方法を使用して、形成しようとするコンタクトホールパターンであって、図５Ｆに示される。
【００６１】
図５Ａに示したように、第１ハードマスクパターン２２２ａは、高密度パターン領域（Ａ）上で目標コンタクトホールパターン２１４ａの間の奇数番目のギャップまたは偶数番目のギャップ内に形成され、低密度パターン領域（Ｂ）上では、全ての目標コンタクトホールパターン２１４ｂ,２１４ｃの間のギャップに形成される。高密度パターン領域（Ａ）上で第１ハードマスクパターン２２２ａは、最小ピッチＰ1を有するように形成されるが、最小ピッチＰ1は、前記フォトリソグラフィ工程の限界解像度でありうる。一実施例として、高密度パターン領域（Ａ）上で第１ハードマスクパターン２２２ａのピッチＰ1は、第１ハードマスクパターン２２２ａの線間幅Ｗ1の４倍となるように設計しうる（Ｐ1＝４Ｗ1）。一方、高密度パターン領域（Ａ）上の第１ハードマスクパターン２２２ａの間のスペース、すなわち、第１スペースＳ1と低密度パターン領域（Ｂ）上の第１ハードマスクパターン２２２ａの間のスペース、すなわち、第２及び第３スペースＳ2,Ｓ3とのスペース幅を比較するとき、第２スペース幅Ｓｄ2は、第１スペース幅Ｓｄ1より狭く、第３スペース幅Ｓｄ3は、第１スペース幅Ｓｄ1より広い。
【００６２】
図５Ｂ及び図６Ｂを参照すれば、第１ハードマスクパターン２２２ａが形成された基板２１０上に犠牲膜２２３を形成しうる。犠牲膜２２３は、ステップカバレージに優れ、下部パターンの密度に影響を受けずにコンフォーマルに形成される膜であり、一例として、原子層蒸着法を使用して形成した原子層蒸着酸化膜でありうる。
【００６３】
犠牲膜２２３の厚さｔ1は、高密度パターン領域（Ａ）上に形成しようとする目標コンタクトホールパターンのＸ方向幅（図５ＡのＷｘ＿２１４ａ）に対応して決定される。また、第１ハードマスクパターン２２２ａの側壁上に形成された犠牲膜２２３の間にギャップｇ1が残存するが、ギャップの幅ｇｄ1、すなわち、第１ハードマスクパターン２２２ａの側壁上に形成された犠牲膜２２３との距離ｇｄ1は、高密度パターン領域（Ａ）上の第１ハードマスクパターン２２２ａのＸ方向線間幅（図６ＡのＷ1）と同一でありうる。
【００６４】
一方、犠牲膜２２３が第１ハードマスクパターン２２２ａの上部及び側壁上で同じ厚さに積層されると仮定するとき、低密度パターン領域（Ｂ）上で相互隣接する第１ハードマスクパターン２２２ａの間のスペース幅のうち、第２スペース幅Ｓｄ2は、犠牲膜２２３の厚さｔ1の二倍以下（Ｓｄ2≦２ｔ1）に設定される。この場合、第１ハードマスクパターン２２２ａの側壁上に形成された犠牲膜２２３の間にギャップが形成されず、場合によっては、ボイドｖが形成される。しかし、第３スペースＳ3の場合、第１ハードマスクパターン２２２ａの側壁上に形成された犠牲膜２２３の間にギャップｇ3が形成される。
【００６５】
次いで、犠牲膜２２３上に第２ハードマスク層２２４を形成しうる。第２ハードマスク層２２４は、第１ハードマスク層２２２ａと類似しているか、または同じエッチング特性を有する物質で第１ハードマスク層２２２ａのようにエッチングするときに垂直プロファイルを実現できるポリシリコン膜でありうる。
【００６６】
第２ハードマスク層２２４の厚さｔ2は、高密度パターン領域（Ａ）上の犠牲膜２２３とのギャップｇ1を十分に埋め込める厚さに決定される。その結果、第１スペースＳ1内に形成された犠牲膜２２３とのギャップｇ1は、第２ハードマスク層２２４で埋め込まれ、ギャップが形成されていない第２スペースＳ2内には、第２ハードマスク層２２４が形成されない。一方、第３スペースＳ3内には、第２ハードマスク層２２４が犠牲膜２２３に沿って形成される。犠牲膜２２３及び第２ハードマスク層２２４がそれぞれ第１ハードマスクパターン２２２ａの上部及び側壁上で同じ厚さに積層されると仮定するとき、第３スペース幅Ｓｄ3は、犠牲膜２２３の厚さｔ1と第２ハードマスク層２２４の厚さｔ2とを加算した値の二倍を超えることが望ましい（Ｓｄ3＞２ｔ1＋２ｔ2）。
【００６７】
図５Ｃ及び図６Ｃを参照すれば、等方性エッチング法を利用して第２ハードマスク層２２４の一部を選択的に除去するが、犠牲膜２２３が露出されるまで進める。その結果、第２ハードマスク層２２４によって完全に埋め込まれていない第３スペースＳ3では、第２ハードマスク層２２４が完全に除去される一方、第２ハードマスク層２２４によって完全に埋め込まれた第１スペースＳ1には、第２ハードマスク層２２４が残存して第１ハードマスクパターン２２２ａの延長方向と同じ方向に延びる第２ハードマスクパターン２２４ａを形成する。また、第２ハードマスクパターン２２４ａは、第１ハードマスクパターン２２２ａとほぼ同じＸＹ面上に位置しうる。
第２ハードマスク層２２４がポリシリコン膜であるとき、前記等方性エッチングは、ＨＮＯ3とＳＣ−１との混合溶液を使用した湿式エッチングでありうる。
【００６８】
図５Ｄ及び図６Ｄを参照すれば、第２ハードマスクパターン２２４ａを備える基板上に第２フォトリソグラフィ工程を使用してフォトレジストパターン２３１を形成しうる。フォトレジストパターン２３１は、高密度パターン領域（Ａ）上で第２ハードマスクパターン２２４ａをＸ方向に横切るスリット２３１ａを備える。詳細には、スリット２３１ａは、相互隣接する複数の第２ハードマスクパターン２２４ａを何れも横切るように形成される。スリット２３１ａ内に第２ハードマスクパターン２２４ａの一部及び第２ハードマスクパターン２２４ａに隣接する犠牲膜２２３が露出される。前記スリットのＹ方向幅Ｗｙ＿２３１ａは、高密度パターン領域（Ａ）上に形成しようとする目標コンタクトホールパターン（図５Ａの２１４ａ）のＹ方向幅Ｗｙ＿２１４ａに対応するように形成される。したがって、目標コンタクトホールパターン（図５Ａの２１４ａ）のＸ方向幅Ｗｘ＿２１４ａは、犠牲膜２２３の厚さｔ1によって決定され、目標コンタクトホールパターン（図５Ａの２１４ａ）のＹ方向幅Ｗｙ＿２１４ａは、前記スリットのＹ方向幅Ｗｙ＿２３１ａによって決定される。
【００６９】
一方、フォトレジストパターン２３１は、低密度パターン領域（Ｂ）上で相互隣接する第１ハードマスクパターン２２２ａの間のスペース、すなわち、第２スペースＳ2及び第３スペースＳ3内に形成された犠牲膜２２３を露出させる開口部２３１ｂ,２３１ｃを有する。具体的に、低密度パターン領域（Ｂ）上に形成された開口部２３１ｂ,２３１ｃのＹ方向幅Ｗｙ＿２３１ｂ,Ｗｙ＿２３１ｃは、目標コンタクトホールパターン（図５Ａの２１４ｂ、２１４ｃ）のＹ方向幅Ｗｙ＿２１４ｂ,Ｗｙ＿２１４ｃにそれぞれ対応して形成される。このとき、多数の目標コンタクトホールパターン（図５Ａの２１４ｃ）がＸ方向に相互隣接する場合、開口部２３１ｃは、前記多数の目標コンタクトホールパターン（図５Ａの２１４ｃまたは図６Ｅの２１４ｃ）と重畳される。
【００７０】
本実施例では、第２フォトレジスト工程におけるパターンピッチは、第１ハードマスクパターン２２２ａを形成するための第１フォトレジスト工程に比べて緩和される。
図６Ｄに示したように、フォトレジストパターン２３１を形成する前に基板２１０上に平坦化膜２２７を形成しうる。平坦化膜２２７は、第２フォトリソグラフィ工程の焦点深度（ＤＯＦ：Ｄｅｐｔｈ Ｏｆ Ｆｏｃｕｓ）を緩和しうる。前記平坦化膜は、平坦化特性の良好な絶縁膜であってＳＯＧ膜（Ｓｐｉｎ Ｏｎ Ｇｌａｓｓ ｆｉｌｍ）またはＦＯＸ膜（Ｆｌｏｗａｂｌｅ Ｏｘｉｄｅ ｆｉｌｍ）でありうる。
【００７１】
図５Ｅ及び図６Ｅを参照すれば、フォトレジストパターン２３１をマスクとして平坦化膜２２７をエッチングして第２ハードマスクパターン２２４ａ及び第２ハードマスクパターン２２４ａに隣接する犠牲膜２２３を露出させた後、フォトレジストパターン２３１及び第２ハードマスクパターン２２４ａをエッチングマスクとして犠牲膜２２３を異方性エッチングし、第１ハードマスクパターン２２２ａを露出させうる。次いで、フォトレジストパターン２３１、第２ハードマスクパターン２２４ａ及び露出された第１ハードマスクパターン２２２ａをエッチングマスクとして、犠牲膜２２３をさらに異方性エッチングして被エッチング膜２１４の上面を露出させる。その結果、高密度パターン領域（Ａ）では、第１ハードマスクパターン２２２ａの間に順次に積層された犠牲膜パターン２２３ａと第２ハードマスクパターン２２４ａとが形成され、第１ハードマスクパターン２２２ａと第２ハードマスクパターン２２４ａとの間に被エッチング膜２１４が露出される。
【００７２】
一方、低密度パターン領域（Ｂ）では、第１ハードマスクパターン２２２ａの間で被エッチング膜２１４が露出される。このために、低密度パターン領域（Ｂ）での第１ハードマスクパターン２２２ａの間のスペースである第２スペースＳ2及び第３スペースＳ3では、スペース幅の調節を通じて第２ハードマスクパターン２２４ａが完全にエッチングされて第２ハードマスクパターン２２４ａが形成されない。次いで、フォトレジストパターン２３１、第２ハードマスクパターン２２４ａ及び露出された第１ハードマスクパターン２２２ａをエッチングマスクとして使用して、露出された被エッチング膜２１４及びその下部のエッチング阻止膜２１１を異方性エッチングしてコンタクトホールパターン２１４ａ,２１４ｂ,２１４ｃを形成しうる。
【００７３】
図５Ｆ及び図６Ｆを参照すれば、フォトレジストパターン２３１、平坦化膜２２７、第２ハードマスクパターン２２４ａ、犠牲膜パターン２２３ａ、第１ハードマスクパターン２２２ａ及び補助層パターン２２１ａを除去しうる。その結果、コンタクトホール２１４ａ,２１４ｂ,２１４ｃを備える絶縁膜、すなわち、被エッチング膜２１４の上面が露出される。
【００７４】
このように、第１フォトリソグラフィ工程を使用して第１ハードマスクパターン２２２ａを形成した後、第１ハードマスクパターン２２２ａにセルフアラインさせて第２ハードマスクパターン２２４ａを形成し、第２フォトリソグラフィ工程を使用して目標コンタクトホールのＹ方向幅を定義するフォトレジストパターン２３１を形成した後、フォトレジストパターン２３１、第１ハードマスクパターン２２２ａ及び第２ハードマスクパターン２２４ａを使用して被エッチング膜２１４にパターン転写を行って、高密度パターン領域（Ａ）でフォトリソグラフィ工程の解像限界を超える微細なピッチのコンタクトホールパターン２１４ａを容易に実現しうる。
【００７５】
一方、低密度パターン領域（Ｂ）では、スペース幅の調節を通じて第２ハードマスクパターン２２４ａを形成させず、目標コンタクトホールのＹ軸方向幅を定義するフォトレジストパターン２３１を形成した後、フォトレジストパターン２３１及び第１ハードマスクパターン２２２ａを使用して被エッチング膜２１４にパターン転写を行うことにより、多様なスペース幅または多様なピッチを有するコンタクトホールパターン２１４ｂ,２１４ｃを実現しうる。これとは異なり、低密度パターン領域（Ｂ）のコンタクトホールパターン２１４ｂ,２１４ｃは、第２フォトリソグラフィ工程のみを通じて形成することもある。
【００７６】
（第５実施例）
図７Ａから図７Ｇは、本発明の第５実施例によるセルフアラインダブルパターニング法を使用したコンタクトホールパターンの形成方法を、工程順序にそって示す平面図である。図８Ａから図８Ｇは、それぞれ図７Ａから図７Ｇの切断線ＩＩＩａ−ＩＩＩａ’とＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ’とによる断面図である。特に、図８Ａから図８ＧのＡ領域は、図７Ａから図７Ｇの切断線ＩＩＩａ−ＩＩＩａ’による断面図であり、図８Ａから図８ＧのＢ領域は、図７Ａから図７Ｇの切断線ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ’による断面図である。
【００７７】
図７Ａから図７Ｇ及び図８Ａから図８Ｇによるコンタクトホールパターンの形成方法は、図１Ａから図１Ｇを参照して説明したセルフアラインダブルパターニング法をコンタクトホールパターンに適用したものである。したがって、図７Ａから図７Ｇ及び図８Ａから図８Ｇによる実施例は、図１Ａから図１Ｇを参照して説明した実施例を含み、下記には、二実施例の間の差異点のみを記述する。
【００７８】
図７Ａ及び図８Ａを参照すれば、高密度パターン領域（Ａ）及び低密度パターン領域（Ｂ）を備える半導体基板３１０を提供しうる。高密度パターン領域（Ａ）は、実質的にまたは同じサイズのパターンが反復的に形成される領域であり、低密度パターン領域（Ｂ）は、それ以外の領域または他の領域でありうる。
【００７９】
半導体基板３１０上に第１エッチング阻止膜３１１、第１被エッチング膜３１４、第２エッチング阻止膜３１５、第２被エッチング膜３１６を順次に形成しうる。被エッチング膜３１４,３１６及びエッチング阻止膜３１１,３１５は、絶縁膜３１７でありうる。例えば、被エッチング膜３１４,３１６は、酸化膜または窒化膜であり、第１エッチング阻止膜３１１及び第２エッチング阻止膜３１５は、被エッチング膜３１４,３１６に対してエッチング選択比を有する膜であってエッチング終了点の役割を行う。第１エッチング阻止膜３１１及び第２エッチング阻止膜３１５は、同じ物質で形成することが望ましい。
【００８０】
場合によっては、第１エッチング阻止膜３１１及び／または第２エッチング阻止膜３１５を形成することを省略することもある。もし、第２エッチング阻止膜３１５を形成することを省略する場合、被エッチング膜３１４,３１６を分離されない一つの層で形成しうる。
【００８１】
第２被エッチング膜３１６上に補助層（図示せず）と第１ハードマスク層（図示せず）とを順次に積層しうる。第１フォトリソグラフィ工程を使用して、前記第１ハードマスク層上に第１フォトレジストパターン（図示せず）を形成し、前記第１フォトレジストパターンをマスクとして前記第１ハードマスク層と前記補助層とを順次にパターニングしうる。その結果、順次に積層された補助パターン３２１ａと第１ハードマスクパターン３２２ａとを形成しうる。
【００８２】
前記補助層は、酸化膜であり、前記第１ハードマスク層は、エッチング時に垂直プロファイルを実現できるポリシリコン膜でありうる。補助パターン３２１ａは、第１ハードマスクパターン３２２ａを後述する第２ハードマスクパターンと同じＸＹ面上に形成させる役割を行える。場合によっては、補助パターン３２１ａは、省略されることもある。
【００８３】
第１ハードマスクパターン３２２ａは、島状のパターンであって高密度パターン領域（Ａ）上では、目標コンタクトホールパターン３１４ａに対応して形成される。目標コンタクトホールパターン３１４ａは、本実施例による方法を使用して形成しようとするコンタクトホールパターンで図７Ｆに示される。具体的に、第１ハードマスクパターン３２２ａは、高密度パターン領域（Ａ）上で目標コンタクトホールパターン３１４ａのうち奇数番目または偶数番目のパターンにそれぞれ対応して形成される。一方、第１ハードマスクパターン３２２ａは、低密度パターン領域（Ｂ）上では、目標コンタクトホールパターン（図７Ｆの３１４ｂ,３１４ｃ）にそれぞれ対応して形成される。したがって、低密度パターン領域（Ｂ）上では、第１ハードマスクパターン３２２ａによって目標コンタクトホールパターンのＸ軸幅とＹ軸幅とが何れも定義される。
【００８４】
このとき、高密度パターン領域（Ａ）上で第１ハードマスクパターン３２２ａは、最小ピッチＰ1を有するように形成されるが、最小ピッチＰ1は、前記フォトリソグラフィ工程の限界解像度でありうる。一実施例として、高密度パターン領域（Ａ）上で第１ハードマスクパターン３２２ａのピッチＰ1は、第１ハードマスクパターン３２２ａの線間幅Ｗ1の４倍となるように設計しうる（Ｐ1＝４Ｗ1）。一方、高密度パターン領域（Ａ）上の第１ハードマスクパターン３２２ａの間のスペース、すなわち、第１スペースＳ1の第１スペース幅Ｓｄ1と、低密度パターン領域（Ｂ）上の第１ハードマスクパターン２２２ａの間のスペース、すなわち、第２、第３及び第４スペースＳ2,Ｓ3,Ｓ4のスペース幅Ｓｄ2,Ｓｄ3,Ｓｄ4とを比較するとき、第３スペース幅Ｓｄ3は、第１スペース幅Ｓｄ1より広く、第２スペース幅Ｓｄ2及び第４スペース幅Ｓｄ4は、第１スペース幅Ｓｄ1より狭い。
【００８５】
図７Ｂ及び図８Ｂを参照すれば、第１ハードマスクパターン３２２ａが形成された基板２１０上に犠牲膜３２３を形成しうる。犠牲膜３２３は、ステップカバレージに優れ、下部パターンの密度に影響を受けずにコンフォーマルに形成される膜であることが望ましいが、一例として、原子層蒸着法を使用して形成した原子層蒸着酸化膜でありうる。
犠牲膜３２３の厚さｔ1は、高密度パターン領域（Ａ）上に形成しようとする目標コンタクトホールパターンの間のスペース幅（図７ＡのＳｄ＿３１４ａ）に対応して決定される。また、第１ハードマスクパターン３２２ａの側壁上に形成された犠牲膜３２３の側壁の間にギャップｇ1が残存するが、ギャップの幅ｇｄ1、すなわち、第１ハードマスクパターン３２２ａの側壁上に形成された犠牲膜３２３の側壁の間の距離ｇｄ1は、高密度パターン領域（Ａ）上の第１ハードマスクパターン３２２ａの線間幅Ｗ1と同一でありうる。
【００８６】
一方、犠牲膜３２３が第１ハードマスクパターン３２２ａの上部及び側壁上で同じ厚さに積層されると仮定するとき、低密度パターン領域（Ｂ）上で相互隣接する第１ハードマスクパターン３２２ａの間のスペースのうち、第２スペース幅Ｓｄ2及び第４スペース幅Ｓｄ4は、犠牲膜３２３の厚さｔ1の二倍以下（Ｓｄ2≦２ｔ1、Ｓｄ4≦２ｔ1）に設定される。この場合、第１ハードマスクパターン３２２ａの側壁上に形成された犠牲膜３２３の側壁の間にギャップが形成されず、場合によっては、ボイドｖが形成される。しかし、第３スペースＳ３の場合、第１ハードマスクパターン３２２ａの側壁上に形成された犠牲膜３２３の間にギャップｇ3が形成される。
【００８７】
次いで、犠牲膜３２３上に第２ハードマスク層３２４を形成しうる。第２ハードマスク層３２４は、第１ハードマスク層３２２ａと類似するか、あるいは同じエッチング特性を有する物質で第１ハードマスク層３２２ａのようにエッチングするときに垂直プロファイルを実現できるポリシリコン膜でありうる。
第２ハードマスク層３２４の厚さｔ2は、高密度パターン領域（Ａ）上の犠牲膜３２３の間のギャップｇ1を十分に埋め込める厚さに決定される。その結果、第１スペースＳ1内に形成された犠牲膜３２３の間のギャップｇ1は、第２ハードマスク層３２４で埋め込まれ、ギャップが形成されていない第２スペース及び第４スペースＳ2,Ｓ4内には、第２ハードマスク層３２４が形成されない。
【００８８】
図８Ｂを参照すれば、第３スペースＳ3内に、第２ハードマスク層３２４は、犠牲膜３２３の側壁及びＸＹ面に沿って延びた前記犠牲膜の部分上に形成される。犠牲膜３２３及び第２ハードマスク層３２４が第１ハードマスクパターン３２２ａの上部及び側壁上で同じ厚さに積層されると仮定するとき、第３スペース幅Ｓｄ3は、犠牲膜３２３の厚さｔ1と第２ハードマスク層３２４の厚さｔ2とを加算した値の二倍を超えることが望ましい（Ｓｄ3＞２ｔ1＋２ｔ2）。
【００８９】
図７Ｃ及び図８Ｃを参照すれば、等方性エッチング法を利用して第２ハードマスク層３２４の一部を選択的に除去するが、第１ハードマスクパターン３２２ａ上に形成された犠牲膜３２３が露出されるまで進める。その結果、第２ハードマスク層３２４によって完全に埋め込まれていない第３スペースＳ３では、第２ハードマスク層３２４が完全に除去される一方、第２ハードマスク層３２４によって完全に埋め込まれた第１スペースＳ1には、第２ハードマスク層３２４が残存して第１ハードマスクパターン３２２ａの延長方向と同じ方向に延びる第２ハードマスクパターン３２４ａを形成する。また、第２ハードマスクパターン３２４ａの上面は、第１ハードマスクパターン３２２ａの上面とほぼ同じ水平面上に位置しうる。
第２ハードマスク層３２４がポリシリコン膜であるとき、前記等方性エッチングは、ＨＮＯ3とＳＣ−１との混合溶液を使用した湿式エッチングでありうる。
【００９０】
図７Ｄ及び図８Ｄを参照すれば、第２ハードマスクパターン３２４ａをエッチングマスクとして犠牲膜３２３を異方性エッチングし、第１ハードマスクパターン３２２ａを露出させる。次いで、第２ハードマスクパターン３２４ａ及び露出された第１ハードマスクパターン３２２ａをエッチングマスクとして、犠牲膜３２３を異方性エッチングして第２被エッチング膜３１６の上面を露出させる。その結果、高密度パターン領域（Ａ）では、第１ハードマスクパターン３２２ａの間に順次に積層された犠牲膜パターン３２３ａと第２ハードマスクパターン３２４ａとが形成され、第１ハードマスクパターン３２２ａと第２ハードマスクパターン３２４ａとの間に第２被エッチング膜３１６が露出される。
【００９１】
一方、低密度パターン領域（Ｂ）では、第１ハードマスクパターン３２２ａの間で第２被エッチング膜３１６が露出される。このために、第２スペースＳ2、第３スペースＳ3及び第４スペースＳ4では、スペース幅の調節を通じて第２ハードマスクパターン３２４ａが形成されないようにした。
【００９２】
図７Ｅ及び図８Ｅを参照すれば、第２ハードマスクパターン３２４ａ及び露出された第１ハードマスクパターン３２２ａをエッチングマスクとして使用して絶縁膜３１７を一部エッチングする。具体的に、第２ハードマスクパターン３２４ａ及び露出された第１ハードマスクパターン３２２ａをエッチングマスクとして使用して第２エッチング阻止膜３１５をエッチング終了点として使用し、露出された第２被エッチング膜３１６を異方性エッチングして第２ハードマスクパターン３２４ａと第１ハードマスクパターン３２２ａとの間に第２エッチング阻止膜３１５を露出させる。このとき、第２エッチング阻止膜３１５によって第２ハードマスクパターン３２４ａと第１ハードマスクパターン３２２ａとの間に残存する絶縁膜３１７は、パターン密度に関係なく均一な高さを有しうる。付け加えれば、第２エッチング阻止膜３１５が省略された場合には、被エッチング膜３１４,３１６は、一つの連続した膜で形成され、この場合に前記被エッチング膜を一部分のみをエッチングさせねばならないので、残存する被エッチング膜の高さがパターン密度によって均一でないこともある。
【００９３】
次いで、一部エッチングされた絶縁膜３１７、すなわち、第２エッチング阻止膜３１５上にコンタクトホールエッチングマスク膜３２９を積層した後、コンタクトホールエッチングマスク膜３２９をエッチバックしてハードマスクパターン３２２ａ,３２４ａ、犠牲膜パターン３２３ａ及び補助層パターン３２１ａを露出させる。コンタクトホールエッチングマスク膜３２９は、平坦化特性に優れ、かつ下部膜のエッチング時にエッチング耐性が大きい物質で形成することが望ましい。さらに、コンタクトホールエッチングマスク膜３２９は、アッシングによって容易に除去される物質であることが望ましい。したがって、コンタクトホールエッチングマスク膜３２９は、有機膜、具体的には、有機高分子膜でありうる。一例として、エッチングマスク膜３２９は、半導体工程で使われるフォトレジスト物質膜または有機反射物質膜でありうる。さらに具体的には、ポリスチレン（ＰｏｌｙＳｔｙｒｅｎｅ：ＰＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰｏｌｙＭｅｔｈｙｌＭｅｔｈＡｃｒｙｌａｔｅ：ＰＭＭＡ）、ポリイミド（ＰｏｌｙＩｍｉｄｅ：ＰＩ）、ノボラックレジンまたはこれらの混合膜でありうる。この場合、前記エッチバックは、アッシング法を使用して行える。
【００９４】
図７Ｆ及び図８Ｆを参照すれば、コンタクトホールエッチングマスク膜３２９をエッチングマスクとして第１エッチング阻止膜３１１をエッチング終了点として、ハードマスクパターン３２２ａ,３２４ａ、犠牲膜パターン３２３ａ及び補助層パターン３２１ａを除去し、次いで、その下部の第２被エッチング膜３１６、第２エッチング阻止膜３１５及び第１被エッチング膜３１４を異方性エッチングしてコンタクトホールパターン３１４ａ,３１４ｂ,３１４ｃを形成する。コンタクトホールパターン３１４ａ,３１４ｂ,３１４ｃ内に第１エッチング阻止膜３１１が露出されうる。
【００９５】
図６Ｇ及び図７Ｇを参照すれば、コンタクトホールエッチングマスク膜３２９を除去してコンタクトホールパターン３１４ａ,３１４ｂ,３１４ｃに隣接する第２エッチング阻止膜３１５を露出させる。その後、コンタクトホールパターン３１４ａ,３１４ｂ,３１４ｃ内に露出された第１エッチング阻止膜３１１及びコンタクトホールパターン３１４ａ,３１４ｂ,３１４ｃに隣接する第２エッチング阻止膜３１５をエッチバックしてコンタクトホールパターン３１４ａ,３１４ｂ,３１４ｃを備える第１被エッチング膜３１４の上面を露出させると同時に、コンタクトホールパターン３１４ａ,３１４ｂ,３１４ｃ内に基板３１０を露出させる。
【００９６】
本実施例で形成されたコンタクトホールパターン３１４ａ,３１４ｂ,３１４ｃは、前述した第３実施例によって形成されたコンタクトホールパターン２１４ａ,２１４ｂ,２１４ｃと同じである。しかし、前述した第４実施例では、第１ハードマスクパターン２２２ａを目標コンタクトホールパターン２１４ａ,２１４ｂ,２１４ｃの間のスペースのうち一部に対応して形成する一方、本実施例では、第１ハードマスクパターン３２２ａを目標コンタクトホールパターン３１４ａ,３１４ｂ,３１４ｃのうち一部に対応して形成する。したがって、本実施例では、第４実施例と同じ目標コンタクトホールパターンのＹ軸方向幅を定義する第２フォトリソグラフィ工程が不要である。
【００９７】
以上、本発明を望ましい実施例として詳細に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されず、本発明の技術的思想及び範囲内で、当業者によって色々な変形及び変更が可能である。
（産業上の利用可能性）
本発明は、半導体素子関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１Ａ】本発明の第１実施例による半導体素子のラインパターンの形成方法を示す断面図である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施例による半導体素子のラインパターンの形成方法を示す断面図である。
【図１Ｃ】本発明の第１実施例による半導体素子のラインパターンの形成方法を示す断面図である。
【図１Ｄ】本発明の第１実施例による半導体素子のラインパターンの形成方法を示す断面図である。
【図１Ｅ】本発明の第１実施例による半導体素子のラインパターンの形成方法を示す断面図である。
【図１Ｆ】本発明の第１実施例による半導体素子のラインパターンの形成方法を示す断面図である。
【図１Ｇ】本発明の第１実施例による半導体素子のラインパターンの形成方法を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明の第２実施例によるパッドパターンの形成方法を示すレイアウト図である。
【図２Ｂ】本発明の第２実施例によるパッドパターンの形成方法を示すレイアウト図である。
【図２Ｃ】本発明の第２実施例によるパッドパターンの形成方法を示すレイアウト図である。
【図３Ａ】本発明の第２実施例によるパッドパターンの形成方法を示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の第２実施例によるパッドパターンの形成方法を示す断面図である。
【図３Ｃ】本発明の第２実施例によるパッドパターンの形成方法を示す断面図である。
【図３Ｄ】本発明の第２実施例によるパッドパターンの形成方法を示す断面図である。
【図３Ｅ】本発明の第２実施例によるパッドパターンの形成方法を示す断面図である。
【図３Ｆ】本発明の第２実施例によるパッドパターンの形成方法を示す断面図である。
【図４Ａ】本発明の第３実施例によるパッドパターンを工程別に示すＳＥＭイメージである。
【図４Ｂ】本発明の第３実施例によるパッドパターンを工程別に示すＳＥＭイメージである。
【図５Ａ】本発明の第４実施例によるコンタクトホールパターンの形成方法を示す平面図である。
【図５Ｂ】本発明の第４実施例によるコンタクトホールパターンの形成方法を示す平面図である。
【図５Ｃ】本発明の第４実施例によるコンタクトホールパターンの形成方法を示す平面図である。
【図５Ｄ】本発明の第４実施例によるコンタクトホールパターンの形成方法を示す平面図である。
【図５Ｅ】本発明の第４実施例によるコンタクトホールパターンの形成方法を示す平面図である。
【図５Ｆ】本発明の第４実施例によるコンタクトホールパターンの形成方法を示す平面図である。
【図６Ａ】図５Ａの切断線ＩＩａ−ＩＩａ’とＩＩｂ−ＩＩｂ’による断面図である。
【図６Ｂ】図５Ｂの切断線ＩＩａ−ＩＩａ’とＩＩｂ−ＩＩｂ’による断面図である。
【図６Ｃ】図５Ｃの切断線ＩＩａ−ＩＩａ’とＩＩｂ−ＩＩｂ’による断面図である。
【図６Ｄ】図５Ｄの切断線ＩＩａ−ＩＩａ’とＩＩｂ−ＩＩｂ’による断面図である。
【図６Ｅ】図５Ｅの切断線ＩＩａ−ＩＩａ’とＩＩｂ−ＩＩｂ’による断面図である。
【図６Ｆ】図５Ｆの切断線ＩＩａ−ＩＩａ’とＩＩｂ−ＩＩｂ’による断面図である。
【図７Ａ】本発明の第５実施例によるコンタクトホールパターンの形成方法を示す平面図である。
【図７Ｂ】本発明の第５実施例によるコンタクトホールパターンの形成方法を示す平面図である。
【図７Ｃ】本発明の第５実施例によるコンタクトホールパターンの形成方法を示す平面図である。
【図７Ｄ】本発明の第５実施例によるコンタクトホールパターンの形成方法を示す平面図である。
【図７Ｅ】本発明の第５実施例によるコンタクトホールパターンの形成方法を示す平面図である。
【図７Ｆ】本発明の第５実施例によるコンタクトホールパターンの形成方法を示す平面図である。
【図７Ｇ】本発明の第５実施例によるコンタクトホールパターンの形成方法を示す平面図である。
【図８Ａ】図７Ａの切断線ＩＩＩａ−ＩＩＩａ’とＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ’とによる断面図である。
【図８Ｂ】図７Ｂの切断線ＩＩＩａ−ＩＩＩａ’とＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ’とによる断面図である。
【図８Ｃ】図７Ｃの切断線ＩＩＩａ−ＩＩＩａ’とＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ’とによる断面図である。
【図８Ｄ】図７Ｄの切断線ＩＩＩａ−ＩＩＩａ’とＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ’とによる断面図である。
【図８Ｅ】図７Ｅの切断線ＩＩＩａ−ＩＩＩａ’とＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ’とによる断面図である。
【図８Ｆ】図７Ｆの切断線ＩＩＩａ−ＩＩＩａ’とＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ’とによる断面図である。
【図８Ｇ】図７Ｇの切断線ＩＩＩａ−ＩＩＩａ’とＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ’とによる断面図である。
【符号の説明】
【００９９】
１０：半導体基板、１２：被エッチング膜、２１ａ：補助パターン、２２ａ：第１ハードマスクパターン、２３ａ：犠牲膜パターン、２４ａ：第２ハードマスクパターン
【図１Ａ】
2008091925.tif 000003
【図１Ｂ】
2008091925.tif 000004
【図１Ｃ】
2008091925.tif 000005
【図１Ｄ】
2008091925.tif 000006
【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
2008091925.tif 000009
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2008091925.tif 000011
【図２Ｃ】
2008091925.tif 000012
【図３Ａ】
2008091925.tif 000013
【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
2008091925.tif 000015
【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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