KR100265055B1

KR100265055B1 - Manufacturing method of pattern

Info

Publication number: KR100265055B1
Application number: KR1019980006734A
Authority: KR
Inventors: 류달래
Original assignee: 김규현; 아남반도체주식회사
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 2000-09-01
Also published as: KR19990073660A

Abstract

PURPOSE: A method for forming patterns is provided to stably measure the exactness of a pattern overlapping in a photolithography process. CONSTITUTION: A method for forming patterns applies a photoresist film on a wafer(101). Then, the first mask is aligned and is then experienced by exposure process to transfer a pattern on the wafer(101). The photoresist film is developed. A thin film(102) except for a portion in which the pattern is formed is etched and the photoresist film is then removed to form an outer box(100). A thin film is deposited on the entire surface and a photoresist film is then applied on the thin film. The photoresist film is exposed/developed to form an inner box.

Description

Pattern Formation Method

본 발명은 패턴 형성 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 사진 공정을 실시한 후 형성되는 패턴들 간의 겹침 정확도를 측정하기 위한 마크(mark)의 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a pattern, and more particularly, to a method of forming a mark for measuring the accuracy of overlap between patterns formed after performing a photographic process.

일반적으로 반도체 제조 공정은 웨이퍼 위에 전자 회로를 구성하는 공정, 칩을 리드 프레임과 결합하여 완제품으로 조립하는 공정, 완성된 제품을 검사하는 공정을 포함한다.In general, the semiconductor manufacturing process includes a process of constructing an electronic circuit on a wafer, a process of assembling a chip into a lead frame to assemble the finished product, and a process of inspecting the finished product.

이 중에서 웨이퍼 위에 전자 회로를 구성하기 위해 실시하는 사진 식각 공정 (photolithography process)은 다음과 같다.Among them, a photolithography process performed to construct an electronic circuit on a wafer is as follows.

먼저, 유리판의 표면 위에 크롬 에멀션(emulsion) 등을 이용하여 마스크를 제작한다. 다음, 웨이퍼의 표면에 감광막을 원하는 두께로 도포한 후, 유리판 위에 크롬 패턴으로 변환, 전사하여 제조한 마스크를 통하여 빛을 조사하여 마스크의 도면화된 패턴을 웨이퍼에 옮기고 노광을 한 감광막을 현상한다. 이 때, 양성(positive) 감광제가 사용된 경우에는 빛이 조사되지 않은 부분이 남고 조사된 부분은 현상액에 용해되어 나오므로, 결과적으로, 조사되지 않은 부분이 감광막 패턴이 되며, 음성(negative) 감광제가 사용된 경우에는 빛이 조사된 부분만이 남고 조사되지 않은 부분이 용해되어 제거되므로 조사된 부분이 패턴이 된다. 이와 같이 형성된 패턴을 이용하여 박막을 식각한 후, 남아있는 감광막을 제거한다.First, a mask is manufactured on the surface of a glass plate using chromium emulsion (emulsion) etc. Next, after the photoresist film is applied to the surface of the wafer to a desired thickness, light is irradiated through a mask prepared by converting and transferring the chromium pattern onto a glass plate to transfer the masked pattern of the mask onto the wafer and developing the exposed photoresist film. . In this case, when a positive photosensitive agent is used, the portion to which no light is irradiated is left and the irradiated portion is dissolved in the developer, and as a result, the non-irradiated portion becomes a photoresist pattern, and a negative photosensitive agent When is used, only the irradiated part remains and the unirradiated part is dissolved and removed, so the irradiated part becomes a pattern. After etching the thin film using the pattern thus formed, the remaining photoresist film is removed.

반도체 제조 공정에서 웨이퍼 위에 회로를 구성하기 위해서는 수장에서 수십장의 마스크가 사용되며, 따라서, 위와 같은 사진 식각 공정을 계속 반복해서 실시해야 한다. 이 때, 각각의 마스크는 겹쳐지는 상태로 웨이퍼에 전사되기 때문에, 각 마스크의 상대적인 위치의 정확도가 중요하다.In the semiconductor manufacturing process, several to tens of masks are used to construct a circuit on a wafer. Therefore, the above-described photolithography process must be repeatedly performed. At this time, since each mask is transferred to the wafer in an overlapping state, the accuracy of the relative position of each mask is important.

이러한 마스크 정렬의 정확성을 위하여, 일반적으로 각 마스크에는 네모 고리 모양 또는 십자형의 형태를 가지고 있는 정렬 마크(mark)가 형성되어 있으며, 이러한 정렬 마크는 패턴 형성을 위한 노광 단계시 웨이퍼 위에 전사되어 각 패턴의 겹침의 정도를 파악하는데 이용된다.For this mask alignment accuracy, each mask is generally formed with an alignment mark having a square ring shape or cross shape, and the alignment mark is transferred onto the wafer during the exposure step for pattern formation, and thus each pattern is formed. It is used to determine the degree of overlap.

그러면, 도 1 및 도 2를 참고로 하여 종래 기술에 따른 사진 공정에서 각 패턴간의 겹침 정확도를 측정하기 위한 마크의 형성 방법에 대하여 설명한다.1 and 2, a method of forming a mark for measuring overlapping accuracy between patterns in a photolithography process according to the prior art will be described.

도 1은 종래 기술에 따른 사진 공정에서 하층 패턴간의 겹침 정확도를 측정하기 위해 형성한 마크를 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 평면도로서, 웨이퍼(10) 위에 바깥쪽 박스(20)와 박막(30)이 형성되어 있으며, 바깥쪽 박스(20) 내에 감광막으로 이루어진 안쪽 박스(40)가 형성되어 있다.1 is a cross-sectional view showing a mark formed to measure the overlap accuracy between the lower layer pattern in the photolithography process according to the prior art, Figure 2 is a plan view of Figure 1, the outer box 20 and the thin film on the wafer 10 30 is formed, and the inner box 40 which consists of a photosensitive film is formed in the outer box 20. As shown in FIG.

위와 같은 구조를 가진 패턴 겹침 정확도 측정용 마크의 형성 방법에 대하여 설명하면, 먼저, 감광막 도포 공정, 노광 공정, 현상 공정, 식각 공정 등을 거쳐 하층 패턴을 형성하는데, 이 때, 마크의 바깥쪽(outer) 박스(10)도 약 40um × 40um 정도의 크기로 형성한다. 다음, 박막을 증착한 후, 그 위에 감광막을 도포한다. 다음, 박막의 패턴 형성을 위한 사진 공정을 실시하는데, 이 때, 바깥쪽 박스(10) 안쪽에 약 20um × 20um 정도의 크기의 안쪽(inner) 박스(20)를 형성한다.Referring to the formation method of the pattern overlap accuracy measurement mark having the above structure, first, the lower layer pattern is formed through a photoresist coating step, an exposure step, a developing step, an etching step, and the like. outer) box 10 is also formed to a size of about 40um × 40um. Next, after the thin film is deposited, a photosensitive film is applied thereon. Next, a photographic process for pattern formation of a thin film is performed. At this time, an inner box 20 having a size of about 20 μm × 20 μm is formed inside the outer box 10.

이와 같이 형성된 감광막 패턴, 즉, 안쪽 박스(20)의 가장자리와 바깥쪽 박스(10)의 가장자리와의 좌, 우 간격(A, B)을 이미지 프로세싱(image processing) 방법을 이용하여 측정하고, 안쪽 박스(20)가 바깥쪽 박스(10)에 대하여 상대적으로 얼마만큼 이동하여 있는지를 계산하여 패턴의 겹칩의 정확도를 측정한다.The photoresist pattern thus formed, i.e., the left and right spacings A and B between the edge of the inner box 20 and the edge of the outer box 10 is measured using an image processing method, and then The accuracy of the overlap chip of the pattern is measured by calculating how much the box 20 is moved relative to the outer box 10.

그러나, 감광막 패턴 하부에 형성되어 있는 박막이 금속 박막층일 경우, 금속 박막층의 반사율이 높아, 바깥쪽 박스의 형태가 선명하게 인식되지 못하고, 이로 인하여, 패턴의 겹침 정확도 측정 결과의 정확성이 떨어지게 된다.However, when the thin film formed under the photosensitive film pattern is a metal thin film layer, the reflectance of the metal thin film layer is high, and the shape of the outer box is not clearly recognized, and thus, the accuracy of the pattern overlap accuracy measurement result is deteriorated.

본 발명이 이루고자 하는 과제는 사진 공정에서 안정적으로 패턴 겹침의 정확도를 측정할 수 있는 마크를 형성하는 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a method for forming a mark that can measure the accuracy of pattern overlap stably in a photographic process.

도 1은 종래 기술에 따른 하층 패턴간의 겹칩 정확도를 측정하기 위해 형성한 마크를 도시한 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing a mark formed for measuring the overlap chip accuracy between the lower layer pattern according to the prior art,

도 2는 도 1의 평면도이고,FIG. 2 is a plan view of FIG. 1;

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 패턴의 겹침 정확도를 측정하기 위한 마크 형성 방법을 도시한 단면도이고,3A to 3C are cross-sectional views illustrating a mark forming method for measuring the overlapping accuracy of a pattern according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3c의 평면도이다.4 is a top view of FIG. 3C.

이러한 과제를 이루기 위하여 본 발명에서는 마스크에 형성되어 있는 마크의 극성(polarity)을 달리하여 안쪽 박스를 형성한다. 즉, 감광막 도포 공정, 노광 공정, 현상 공정 및 식각 공정을 거쳐 바깥쪽 박스를 형성하고, 금속 박막을 증착한 후 감광막을 도포하여 안쪽 박스를 형성할 때, 안쪽 박스 이외의 부분에 감광막 패턴을 형성하여 바깥쪽 박스의 금속 박막이 감광막에 의해 덮여지게 한다. 이렇게 함으로써, 바깥쪽 박스 부분의 반사율을 낮추는 효과를 가져오며, 따라서, 보다 정확하고 안정적인 패턴 겹침 정확도를 측정할 수 있다.In order to achieve this problem, the present invention forms an inner box by varying the polarity of the mark formed on the mask. That is, when the outer box is formed through the photoresist coating process, the exposure process, the development process, and the etching process, the metal thin film is deposited, and then the photosensitive film is applied to form the inner box, the photoresist pattern is formed on the portions other than the inner box. The metal thin film of the outer box is covered by the photosensitive film. By doing this, the effect of lowering the reflectance of the outer box portion is obtained, and thus, more accurate and stable pattern overlapping accuracy can be measured.

그러면, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.Then, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 패턴의 겹침 정확도를 측정하기 위한 마크 형성 방법을 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3c의 평면도로서, 도 3a 내지 도 4를 참고로 하여, 본 발명의 실시예에 따른 패턴의 겹침 정확도를 측정하기 위한 마크 형성 방법에 대하여 설명한다.3A to 3C are cross-sectional views illustrating a mark forming method for measuring the overlapping accuracy of a pattern according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a plan view of FIG. 3C, with reference to FIGS. 3A to 4. A mark forming method for measuring the overlap accuracy of a pattern according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저, 박막이 형성되어 있는 웨이퍼(101) 위에 감광막을 도포한 후, 제1 마스크를 정렬하고 노광 단계를 거쳐 웨이퍼 위에 패턴을 전사한다. 감광막을 현상하고 형성된 패턴 부분을 제외한 박막을 식각한 후, 감광막을 제거하여 도 3a에 도시한 바와 같이, 약 40um × 40um 정도의 크기로 바깥쪽 박스(100)를 형성한다. 여기에서 바깥쪽 박스(100)는 박막(102)으로 둘러싸인 부분이다. 다음, 도 3b에 도시한 바와 같이, 그 위에 금속 박막(110)을 전면적으로 증착한 다음, 감광막(120)을 도포한다. 다음, 제2 마스크를 정렬하여 도 3c에 도시한 것처럼, 노광하여 바깥쪽 박스의 내부에 안쪽 박스(130)를 형성하는데, 이 때, 양성 감광막이 사용될 경우, 마스크에 형성되어 있는 안쪽 박스(130)의 안쪽이 노광되도록 마스크의 극성을 형성하고, 음성 감광막이 사용될 경우, 안쪽 박스(130)의 바깥쪽이 노광되도록 극성을 형성하여, 전사된 패턴을 현상하였을 때, 감광막 패턴(140)이 바깥쪽 박스(100) 부분에 형성되도록 한다.First, after the photosensitive film is coated on the wafer 101 on which the thin film is formed, the first mask is aligned and the pattern is transferred onto the wafer through an exposure step. After the photoresist is developed and the thin film except for the formed pattern portion is etched, the photoresist is removed to form the outer box 100 having a size of about 40 μm × 40 μm as shown in FIG. 3A. Here, the outer box 100 is a portion surrounded by the thin film 102. Next, as shown in FIG. 3B, the metal thin film 110 is deposited on the entire surface, and then the photosensitive film 120 is coated. Next, the second mask is aligned to expose the inner box 130 inside the outer box by exposing as shown in FIG. 3C. In this case, when the positive photoresist film is used, the inner box 130 formed on the mask is formed. When the negative photosensitive film is used to form the polarity of the mask and the negative photoresist film is used, the polarity is formed so that the outside of the inner box 130 is exposed, and when the transferred pattern is developed, the photosensitive film pattern 140 is outside. It is formed in the side box 100.

이와 같이, 금속 박막의 높은 반사율로 인해 형태를 인식하기 어려웠던 바깥쪽 박스(100) 부분이 감광막 패턴(140)으로 덮이도록 안쪽 박스를 형성하여, 바깥쪽 박스 부분의 반사율을 낮출 수 있다.As such, the inner box may be formed such that the outer box 100, which is difficult to recognize the shape due to the high reflectance of the metal thin film, is covered with the photosensitive film pattern 140, thereby reducing the reflectance of the outer box.

이와 같이 마크를 형성한 후, 단차가 형성되어 있는 각 박스의 에지(edge) 부분에서의 광학 농도 변화에 따라 영상 신호 처리하는 이미지 프로세싱 방법을 이용하여, 도 4에 도시한 것처럼, 안쪽 박스의 바깥쪽 박스와의 좌, 우 거리(C, D)를 측정, 비교하여 패턴 겹칩의 정확도를 측정한다. 이 때, 이미지 프로세싱 방법에 의해 관측되는 바깥쪽 박스(100) 부분의 상은 감광막을 투과한 광에 의한 상이다.After the mark is formed in this way, the image signal is processed according to the optical density change at the edge of each box where the step is formed, and as shown in FIG. Measure and compare the left and right distances (C, D) with the side boxes to measure the accuracy of the patterned chip. At this time, the image of the portion of the outer box 100 observed by the image processing method is an image due to the light transmitted through the photosensitive film.

이와 같이, 바깥쪽 박스 부분의 반사율이 감광막 패턴(140)으로 인해 낮아졌기 때문에, 금속 박막(110)의 고 반사율로 인해 바깥쪽 박스(100)의 형태가 불확실하게 인식되는 현상이 일어나지 않고 좀 더 정확하고 안정적인 형태가 인식되므로, 안쪽 박스(130)와 바깥쪽 박스(100)와의 거리 또한 정확하게 측정할 수 있다.As described above, since the reflectance of the outer box portion is lowered due to the photoresist pattern 140, the shape of the outer box 100 may not be recognized due to the high reflectance of the metal thin film 110. Since the accurate and stable shape is recognized, the distance between the inner box 130 and the outer box 100 can also be measured accurately.

위에서 언급한 바와 같이, 패턴 겹침의 정확도를 측정하기 위한 마크를 형성할 때, 마스크의 극성을 조절하여 안쪽 박스의 바깥쪽, 즉, 바깥쪽 박스 부분이 감광막으로 덮이도록 형성하여 그 부분의 반사율을 낮춤으로써, 이미지 프로세싱 방법을 이용하여 영상 처리할 경우, 금속 박막층의 고 반사율로 인해 바깥쪽 박스의 형태가 선명하게 인식되지 못하는 것을 방지할 수 있고, 따라서, 정확하고 안정적인 패턴 겹침 정확도의 측정이 가능하다.As mentioned above, when forming a mark for measuring the accuracy of pattern overlap, the polarity of the mask is adjusted so that the outer side of the inner box, that is, the outer box portion is covered with the photosensitive film, thereby improving the reflectance of the portion. By lowering, when image processing using an image processing method, it is possible to prevent the shape of the outer box from being clearly recognized due to the high reflectance of the metal thin film layer, so that accurate and stable pattern overlapping accuracy can be measured. Do.

Claims

Forming an outer box on the semiconductor substrate,

Depositing a thin film,

Applying a photoresist film on the thin film,

Exposing and developing the photoresist to form the inner and inner boxes of the outer box;

Including;

The method of forming a mark for measuring the overlap accuracy of the pattern that the outside of the inner box is covered with a photosensitive film.

In claim 1,

And the thin film is deposited on a metal thin film.