KR0172780B1

KR0172780B1 - Mask for focusing measurement

Info

Publication number: KR0172780B1
Application number: KR1019960023641A
Authority: KR
Inventors: 박기엽
Original assignee: 김주용; 현대전자산업주식회사
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1996-06-25
Publication date: 1999-03-20
Also published as: KR980003868A

Abstract

본 발명은 균일한 두께를 가지되 수직 방향으로 일정비율 증감하는 연속적인 단차를 갖고, 상기 서로 다른 단차를 가지는 각각의 지역에 동일한 형상의 보조패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 마스크에 관한 것으로, 본 마스크를 사용하여 반도체 공정중 사진 현상 공정에서 최적의 초점값을 쉽게 측정할 수 있다.The present invention relates to a mask having a uniform thickness and a continuous step of increasing or decreasing a certain ratio in the vertical direction and having auxiliary patterns of the same shape in the respective regions having the different stepped portions, It is possible to easily measure an optimum focus value in a photographic development process in a semiconductor process.

Description

Mask for measuring the focal length

제1도는 초점 변화에 의한 라인 패턴의 변형 예시도.FIG. 1 is a view showing a modification of a line pattern due to focus change. FIG.

제2도는 종래에 마스크 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional mask. FIG.

제3a도는 본 발명의 일실시예에 따른 마스크 단면도.Figure 3a is a cross-sectional view of a mask according to an embodiment of the present invention;

제3b도는 제3a도의 각 단차에 대한 웨이퍼상의 초점 벗어남 거리를 나타내는 그래프.3b is a graph showing the focus deviation distance on the wafer for each step of Fig. 3a. Fig.

제4a, b, c도는 초점도 측정 마스크의 사용 예시도.Figures 4a, b, c illustrate use of a focal point measurement mask.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

31 : 석영기판 32 : 크롬31: quartz substrate 32: chrome

본 발명은 반도체 소자 제조공정중 사진 현상 공정에 사용하는 마스크에 관한 것으로, 특히 초점도 측정을 위한 마스크(Focus Measurement Mask)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a mask used in a photographic development process during a semiconductor device manufacturing process, and more particularly, to a focus measurement mask.

메모리 소자, CMOS 논리소자, 및 LCD등의 반도체 소자를 제조할 시, 사진 현상 공정은 필수적으로 사용되는 공정으로 사진 현상 공정이란 감광제가 도포된 웨이퍼와, 웨이퍼에 전사할 패턴이 형성된 마스크를 노광장비(스텝퍼)에 장착하고 노광을 실시한 다음, 현상에 의해 감광막을 소정의 패턴으로 형성하는 것을 일컫는다.In the manufacture of semiconductor devices such as a memory device, a CMOS logic device, and an LCD, a photographic developing process is essentially used. A photographic developing process is a process in which a wafer on which a photosensitive agent is applied and a mask on which a pattern to be transferred onto the wafer is formed, (Stepper), followed by exposure, and then forming the photosensitive film into a predetermined pattern by development.

사진 현상 공정은 마스크 상의 패턴이 노광장비를 통하여 웨이퍼에 전사될 때 초점 조절과 노광량이 가장 주요한 공정 변수이며, 그중 초점이 벗어나는 정도에 따라 전형적인 패턴 변형이 발생하게 된다.In the photographic development process, focus adjustment and exposure amount are the most important process parameters when the pattern on the mask is transferred to the wafer through the exposure equipment. Typical pattern deformation occurs depending on the degree of out of focus.

제1도는 초점 변화에 의한 라인 패턴(Line Pattern)의 전형적인 변형 예시도로서, 도면에서는 초점(f)=0에서 이상적인 라인 패턴이 형성되었음을 알 수 있다.FIG. 1 is a typical modification example of a line pattern due to focus change. It can be seen that an ideal line pattern is formed at focus (f) = 0 in the drawing.

참고적으로, 라인 패턴이란 웨이퍼 상에 남아 있는 패턴의 이미지를 일컫는다.For reference, a line pattern refers to an image of a pattern remaining on the wafer.

제2도는 종래의 마스크 단면도로서, 평판의 석영기판(21) 상에 차광막인 크롬막(22)이 형성되어 있는 상태로서, 도면부호 'd'는 석영기판이 두께를 나타낸다.2 is a cross-sectional view of a conventional mask, in which a chromium film 22, which is a light-shielding film, is formed on a quartz substrate 21 of a flat plate, and reference numeral 'd' denotes a thickness of the quartz substrate.

도면에서는 크롬막(22)이 석영기판(21)상에 전체적으로 덮여 있으나, 실질적으로는 소정의 패턴으로 형성되어 이 패턴이 웨이퍼 상의 감광막에 전사되게 된다.Although the chromium film 22 is entirely covered on the quartz substrate 21, the chromium film 22 is formed substantially in a predetermined pattern, and the pattern is transferred to the photoresist film on the wafer.

여기서, 제2도에 도시된 바와 같이 석영기판이 평판으로 형성되어 있어, 패턴 전사시 웨이퍼 상의 전지역의 동일한 초점 면에 놓이게 된다. 따라서, 종래에는 한번 초점값이 노광장비에 입력되면 그 값이 모든 웨이퍼에 적용되며, 그 벗어난 초점 정도를 웨이퍼 상에서 구체적인 값으로 알기가 어려웠다.Here, as shown in FIG. 2, the quartz substrate is formed as a flat plate, and is placed on the same focal plane of the entire region on the wafer during pattern transfer. Therefore, conventionally, once the focus value is input to the exposure equipment, the value is applied to all the wafers, and it is difficult to know the degree of focus off the wafer on a specific value.

본 발명은 사진 형상 공정후 웨이퍼 상의 패턴을 광학 현미경만의 관찰을 통해 초점 양호도를 측정할 수 있으며 각 웨이퍼 및 각 다이(Die)마다 초점의 최적값을 알 수 있도록 하여주는 초점도 측정을 위한 마스크를 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention relates to a method and apparatus for measuring the focus degree of a pattern on a wafer after a photolithography process by observing only an optical microscope, and for determining the optimum value of focus for each wafer and each die Mask is provided.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 초점도 측정을 위한 마스크에 있어서, 균일한 두께를 가지되 수직 방향으로 일정 비율 증감하는 연속적인 단차를 갖고, 상기 서로 다른 단차를 가지는 각각의 지역에 동일한 형상의 보조패턴이 형성된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a mask for measuring a focal length, the mask having a uniform thickness and a continuous step of increasing or decreasing a predetermined ratio in a vertical direction, And an auxiliary pattern is formed.

이하, 첨부된 도면 제3도 내지 제4도를 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 살펴본다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 4 attached hereto.

제3a도는 본 발명의 일실시예에 따른 마스크 단면도로서, 도면에 도시된 바와 같이, 웨이퍼의스크라이브 라인에 대응되는 마스크의 스크라이브 영역이 상하 수직방향으로 임의의 단차 델타(Δ)의 정수배 비율을 가지고 연속적인 단차를 이루고 있다. 이때, 크롬(32) 지역이 단차를 가지더라도 석영기판(31)의 두께(d)와 크롬막의 두께는 모두 같도록 가공을 해야 하는데 이는 마스크를 통하여 웨이퍼에 조사되는 노광빛의 상(Phase)이 모두 같게 하여 인접해 들어오는 빛간의 간섭과 광량의 손실의 영향을 없애기 위함이다.3A is a cross-sectional view of a mask according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, a scribe region of a mask corresponding to a scribe line of a wafer has an integer multiple of an arbitrary step difference delta in the vertical direction It is a continuous step. At this time, even if the chromium (32) region has a step, the thickness (d) of the quartz substrate (31) and the thickness of the chromium film must be equal to each other. This means that the phase of the exposure light So as to eliminate the influence of the interference between the adjacent light beams and the loss of the light amount.

그리고, 단차부의 크롬막(32)은 콘택 홑, 라인 패턴, 스페이스 패턴(space pattern)등과 같은 소정의 보조 패턴으로 형성되어 이 패턴이 웨이퍼 상의 스크라이브 라인 지역에 전사되게 된다.The chromium film 32 of the stepped portion is formed into a predetermined auxiliary pattern such as a contact sheet, a line pattern, a space pattern, or the like, and this pattern is transferred to the scribe line region on the wafer.

제3b도는 이러한 단차 마스크에 의해 웨이퍼 상에 도달하는 패턴 이미지의 초점 변화를 도시한 것이다. 각 패턴 이미지의 초점은 초점값 0을 최적 초점이라 가정했을 때 단차에 비례하여 수직 방향으로 변동이 생기게 되며 그 초점 벗어남 정도는 단차 높이의 함수(fΔn ; n은 정수, Δ는 단차)가 된다.Figure 3b shows the focus variation of the pattern image arriving on the wafer by this step mask. The focus of each pattern image changes in the vertical direction in proportion to the step difference, assuming that the focus value 0 is the best focus. The degree of focus deviation is a function of the step height (fΔn; n is an integer and Δ is a step).

즉 노광 공정을 진행후 단차지역 패턴을 관찰하고 원하는 패턴의 초점값이 최적인지 아닌지 판단할 수 있게 된다. 예를 들어 f(+1Δ) 지역의 패턴이 가장 좋다면 f(+1Δ) 만큼 오프셋을 노광장비에 보정해주면 손쉽게 초점 보정을 할 수 있다.That is, it is possible to observe the step region pattern after the exposure process and determine whether the focus value of the desired pattern is optimal or not. For example, if the pattern in the f (+ 1Δ) region is the best, correcting the offset by f (+ 1Δ) in the exposure equipment can easily correct the focus.

단차지역에는 소자 회로와는 별도의 육안으로 관찰 가능한 보조패턴 즉, 콘택홀, 라인 패턴등을 노광장비의 성능에 맞게 크기별로 넣어두고 소자 회로의 관찰과 비교하여 작업하게 된다.In the stepped area, auxiliary patterns that can be observed with the naked eye, which are separate from the device circuit, such as contact holes and line patterns, are sized according to the performance of the exposure equipment and are compared with observation of the device circuit.

제4a, b, c도는 본 발명에 따른 초점도 측정 마스크의 사용 예시도이다.4a, b, c are illustrations of use of a focal point measurement mask according to the present invention.

먼저, 제4a도는 마스크의 개략적 구성을 나타내는 것으로, 소자가 형성될 영역(41)과 칩의 경계지역인 스크라이브 라인(42) 영역이 구분되어 있음을 알 수 있다.4A schematically shows the structure of the mask, and it can be seen that the region 41 where the device is to be formed and the scribe line 42 region which is the boundary region of the chip are distinguished from each other.

이어서, 제4b도는 마스크의 스크라이브 라인(42) 지역에 형성되는 단차지역을 나타내는 것으로, 도면에서는 각각의 단차부(43)에 보조패턴(44)이 형성되어 있음을 보여준다. 보조패턴은 콘택홀 형성을 위한 패턴이다.Subsequently, FIG. 4B shows a stepped region formed in the region of the scribe line 42 of the mask. In FIG. 4B, the auxiliary pattern 44 is formed in each of the stepped portions 43. The auxiliary pattern is a pattern for forming a contact hole.

이어서, 제4c도는 사진 현상 공정후, 웨이퍼의 스크라이브 라인(45)에 나타나는 각 지역의 패턴(46) 들을 나타내는 것으로, 도면에 도시된 바와 같이 각각의 지역은 서로 단차를 가지고 있기 때문에 각기 다른 형상의 모양을 나타내게 된다.Subsequently, FIG. 4C shows the patterns 46 of each area appearing on the scribe line 45 of the wafer after the photographic development process. As shown in the figure, since each region has a step difference from each other, Shape.

따라서, 광학 현미경을 사용하여 웨이퍼 상에 형성된 이들 패턴을 관찰하면 어느 지역의 초점이 최적인가를 판단할 수 있고, 이 지역에 맞게 초점을 노광장비에서 보정해주어 이후의 웨이퍼들에 대해서는 정확한 초점 정확도로 공정을 진행할 수 있다.Therefore, by observing these patterns formed on the wafer using an optical microscope, it is possible to determine which region of focus is optimal and correct the focus in the exposure equipment for this region, so that accurate focus accuracy The process can be carried out.

또한 이러한 원리를 이용하여 노광장비의 초점 시스템을 점검하는 것도 가능하다.It is also possible to use this principle to check the focus system of the exposure equipment.

본 발명은 마스크의 일부가 일정한 단차를 이루고 있어 웨이퍼 상에서는 그 단차에 비례하여 초점 이동 효과를 가질 수 있다. 이를 이용하여 사진 현상 공정후 초점 양호도를 측정할 수 있으며 각 웨이퍼, 각 다이마다 최적값을 알 수 있게 된다.In the present invention, a part of the mask has a constant step difference, and thus it is possible to have a focus shift effect on the wafer in proportion to the step difference. By using this, it is possible to measure the degree of focus quality after the photographic development process, and the optimum value can be obtained for each wafer and each die.

본 발명은 반도체 공정중 사진 현상 공정에서 초점값을 최적값으로 맞출 수 있으며, 본 단차 마스크를 이용할 경우 보정값(초점)을 찾는데 주사전자 현미경(SEM)등을 사용하기 위하여 각 초점 변화에 대해 웨이퍼의 절단 등의 시간과 노력이 절감되며 사진 현상 공정의 주요 마진인 초점 심도(DOF : Depth of Focus)등을 광학 현미경으로도 간단히 체크할 수 있게 된다.The present invention can adjust the focus value to an optimum value in a photographic development process during semiconductor processing. In order to use a scanning electron microscope (SEM) or the like to find a correction value (focus) when using the present stepped mask, And the depth of focus (DOF), which is a major margin of the photographic development process, can be easily checked with an optical microscope.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be clear to those who have knowledge.

Claims

A mask for measuring a focal length, comprising: a mask having a uniform thickness and a continuous step of increasing or decreasing a certain ratio in a vertical direction, and an auxiliary pattern of the same shape is formed in each region having the different step .

The mask according to claim 1, wherein the step has an integer multiple of an arbitrary size and forms a continuous step.

The mask of claim 1, wherein the region on the mask having the step is an area corresponding to a scribe line on the wafer.

The mask according to claim 1, wherein the auxiliary pattern is a pattern that can be observed with the naked eye when transferred onto a wafer by a photographic developing process.

The mask according to claim 4, wherein the auxiliary pattern is one of a contact hole, a line pattern, and a space pattern.