KR100268942B1 - 반도체장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감광막 패턴 공정의 노광 공정에서 촛점 오프셋의 편차가 작으며 최적의 촛점 측정 속도가 빠른 반도체 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 반도체 장치는 마스크에 형성되어 사각형의 투광 영역과 상기 투광 영역 둘레에 형성되어 패턴 크기가 다양한 두 변을 가지는 사각형의 차광층을 가지는 박스 형태의 촛점 조절 패턴을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

반도체 장치{semiconductor device}

본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 소자의 수율을 향상시키는 반도체 장치에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 노광 장치의 해상도를 나타낸 도면이고, 도 2는 종래의 촛점 조절용 패턴을 나타낸 평면도이다.

일반적으로 감광막을 이용한 식각대상층의 패턴 형성 공정에서 상기 감광막의 선택적 노광 및 현상 공정이 진행된다.

도 1에서와 같이, 상기 감광막의 노광 공정에서 촛점이 최적일 때 즉 "B"일 때는 상기 감광막의 패턴(Pattern) 형성이 양호하고 해상도가 좋으나 반대로 촛점 조절이 되지 않았을 때는 상기 감광막의 패턴 형성이 어렵게 되어 패턴 간격이 작을 경우에 상기 감광막의 패턴이 쓸어지므로 오버레이(Overlay) 측정시 오프셋(Offset) 현상이 발생하게 된다.

종래의 촛점 조절용 패턴은 도 2에서와 같이, 패턴 크기가 같은 5 개의 막대기들(11)이나 다수 개의 점들(12) 또는 5 개의 L-차트(Chart)들(13) 형태의 해상도 체크(Check)용으로 구성되며 상기 3가지 형태를 각각 포토 마스크(Photo Mask)에 제작하거나 혼합하여 상기 포토 마스크에 제작한다.

상기 종래의 촛점 조절용 패턴을 사용한 감광막 패턴 방법은 반도체 기판상에 식각대상층을 형성한 다음, 상기 식각대상층상에 감광막을 도포한 다음, 상기 감광막 상측에 상기 촛점 조절용 패턴을 가지는 포토 마스크를 위치한다.

그리고 상기 촛점 조절용 패턴을 가지는 포토 마스크를 사용하여 노광기에 의해 상기 감광막을 선택적으로 노광 시킨 후, 상기 감광막을 현상한다. 여기서 광학 현미경 또는 CD SEM을 사용하여 상기 감광막의 패턴 정도를 평가한 후, 최적의 촛점이 될 때까지 상기 노광기의 위치를 다르게 하여 노광한다.

그러나 종래의 반도체 장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 감광막을 촛점 조절 패턴을 갖는 포토 마스크를 통하여 단계별로 노광한 다음, 광학 현미경을 이용한 촛점 평가 방법은 작업자의 눈과 숙련 정도에 따라 촛점 오프셋의 편차가 심하여 노광기의 최적 촛점을 조절하기가 어려워 공정 불량의 원인이 된다.

둘째, 상기 광학 현미경을 이용한 촛점 평가 방법의 문제점을 해결하기 위해 CD SEM을 이용한 CD 측정 방법을 사용하나 생산성이 떨어지고 패턴의 위상을 관찰하는 방법을 이용할 때도 작업자에 따른 편차가 크다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 감광막 패턴 공정의 노광 공정에서 촛점 오프셋의 편차가 작으며 최적의 촛점 측정 속도가 빠른 반도체 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 노광 장치의 해상도를 나타낸 도면

도 2는 종래의 촛점 조절용 패턴을 나타낸 평면도

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴을 나타낸 평면도

도 4a내지 도 4d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴의 각 변의 패턴 크기를 나타낸 단면도

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴을 나타낸 평면도

도 6a내지 도 6d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴의 각 변의 패턴 크기를 나타낸 단면도

도 7는 본 발명의 제 1, 제 2 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴의 촛점 측정 방법을 나타내기 위한 평면도

도 8은 최적의 촛점 또는 촛점이 조절되지 않는 부위의 패턴 모양을 나타낸 단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31: 제 1 투광 영역 32: 제 1 차광층

33: 제 2 투광 영역 34: 제 2 차광층

35: 제 3 차광층

본 발명의 반도체 장치는 마스크에 형성되어 사각형의 투광 영역과 상기 투광 영역 둘레에 형성되어 패턴 크기가 다양한 두 변을 가지는 사각형의 차광층을 가지는 박스 형태의 촛점 조절 패턴을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따른 반도체 장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴을 나타낸 평면도이고, 도 4a내지 도 4d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴의 각 변의 패턴 크기를 나타낸 단면도이다. 그리고 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴을 나타낸 평면도이고, 도 6a내지 도 6d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴의 각 변의 패턴 크기를 나타낸 단면도 이고, 도 7는 본 발명의 제 1, 제 2 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴의 촛점 측정 방법을 나타내기 위한 평면도이며, 도 8은 최적의 촛점 또는 촛점이 조절되지 않는 부위의 패턴 모양을 나타낸 단면도이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴은 도 3에서와 같이, 사각형 형태의 제 1 투광 영역(31), 상기 제 1 투광 영역(31) 둘레에 형성되어 도 4c와 도 4d에서와 같이, 패턴 크기가 같은 변e, f, g, h로 구성된 사각형의 제 1 차광층(32), 상기 제 1 차광층(32) 둘레에 형성되어 사각형 형태의 제 2 투광 영역(33)과, 상기 제 2 투광 영역(33) 둘레에 형성되어 도 4a와 도 4b에서와 같이, 여러 가지 패턴 크기를 가지는 두 개의 변 즉 a, b를 비롯하여 도 4c와 도 4d에서와 같이, 패턴 크기가 같은 변d, c로 구성된 사각형의 제 2 차광층(34)의 박스 형태로 구성되며 또한 상기 촛점 조절용 패턴을 오버레이 측정 장비에서 평가 가능한 크기 즉 50×50㎛²이내로 형성한다.

그리고 본 발명의 제 2 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴은 도 5에서와 같이, 사각형 형태의 제 1 투광 영역(31), 상기 제 1 투광 영역(31) 둘레에 형성되어 도 6a와 도 6b에서와 같이, 여러 가지 패턴 크기를 가지는 두 개의 변 즉 i, j를 비롯하여 도 6c와 도 6d에서와 같이, 패턴 크기가 같은 변k, m로 구성된 사각형의 제 3 차광층(35)의 박스 형태로 구성되며 또한 상기 촛점 조절용 패턴을 오버레이 측정 장비에서 평가 가능한 크기 즉 50×50㎛²이내로 형성한다.

상기 본 발명의 제 1 또는 제 2 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴을 사용한 감광막 패턴 방법은 반도체 기판상에 식각대상층을 형성한 다음, 상기 식각대상층상에 감광막을 도포한 후, 상기 감광막 상측에 본 발명의 제 1 또는 제 2 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴을 가지는 포토 마스크를 위치한다.

그리고 상기 촛점 조절용 패턴을 가지는 마스크를 사용하여 노광기에 의해 상기 감광막을 선택적으로 노광 시킨 후, 상기 감광막을 현상한다. 여기서 상기 감광막의 패턴 정도를 평가하는 방법은 오버레이 측정 장비에서 오버레이 측정하는 방법으로 도 7에서와 같이, "가", "나"사각형의 중심에서 "다", "라"사각형이 x(x=(b-a)/2), y(y=(c-d)/2) 방향으로 틀어진 정도를 측정하여 오버레이의 절대치가 가장 작은 즉 상기 상기 x와 y가 같을 때가 최적의 촛점이 된다. 또한 도 8에서와 같이, 최적의 촛점에서의 감광막 패턴은 패턴이 작은 경우에도 그 패턴이 양호하나 촛점이 조절되지 못한 부위에서의 감광막 패턴은 패턴이 작은 경우에 그 패턴이 쓸어지거나 없어진다.

본 발명의 반도체 장치는 감광막 패턴 공정의 노광 공정에서 제 1 사각형 둘레에 제 2 사각형이 형성되는 박스 형태의 촛점 조절 패턴을 포토 마스크에 제작하여 계수적인 식으로 최적의 촛점을 측정하기 때문에, 촛점 오프셋의 편차가 작아 노광기의 최적 촛점을 조절하기가 쉬워 공정 불량의 발생이 적어지며 CD SEM을 이용한 CD 측정 방법보다 최적의 촛점 측정 속도가 빨라 상기 감광막을 사용한 식각 공정이 용이하여 소자의 수율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 마스크의 촛점 조절 패턴이

   사각형의 제 1 투광 영역과,

   상기 제 1 투광 영역 둘레에 패턴 크기가 일정한 네 개의 변을 갖는 제 1 차광층과,

   상기 제 1 차광층 둘레에 형성되는 제 2 투광 영역과,

   상기 제 2 투광 영역 둘레에 패턴 크기가 일정한 두 개의 변 및 패턴 크기가 일정한 두 개의 변을 갖는 제 2 차광층으로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 소자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 촛점 조절 패턴은 사각형의 제 1 투광 영역과 상기 투광 영역 둘레에 패턴 크기가 일정한 두 개의 변 및 패턴 크기가 일정한 두 개의 변을 갖는 제 3 차광층으로 구성됨을 특징으로 하는 반도체 소자.
3. 기판상에 형성되는 식각대상층과 감광막;

   상기 감광막 상측에 사각형의 투광 영역과, 상기 투광 영역 둘레에 형성되어 패턴 크기가 다양한 두 변과 패턴 크기가 일정한 두 변을 갖는 차광층을 가지는 박스 형태의 촛점 조절 패턴이 형성되어 위치하는 마스크;

   상기 마스크 상측에 위치하여 상기 마스크를 통해 상기 감광막을 노광시키는 노광 장치를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체 소자.

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