KR100329779B1

KR100329779B1 - Method for selecting thickness of photoresist

Info

Publication number: KR100329779B1
Application number: KR1019950050957A
Authority: KR
Inventors: 김주환
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 1995-12-16
Filing date: 1995-12-16
Publication date: 2002-11-07

Abstract

PURPOSE: A method for selecting thickness of photoresist is provided to be capable of obtaining a uniform pattern irrespective of the variation of photoresist thickness due to topology. CONSTITUTION: The photoresist thickness is elected by using a swing curve which represents the variation of CD(Critical Dimension). Each swing curve is obtained in accordance with wavelengths of an optical source, respectively. Then, an overlapped swing curve is determined. A portion having a minimum swing in the overlapped swing curve is obtained. Then, the thickness of the portion having the minimum swing is selected to the photoresist thickness.

Description

How to select photoresist thickness

본 발명은 반도체 소자 제조 공정중에서 스윙 커브(swing curve)에 의해 CD(critical dimension) 변화량이 가장 적은 포토레지스트(photoresist) 두께 선정을 위한 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for selecting a photoresist thickness having the smallest change in critical dimension (CD) by a swing curve during a semiconductor device manufacturing process.

통상적으로, 반도체 소자 제조 공정시 웨이퍼 상에 도포되는 포토레지스트의 두께는 다중막 간섭효과에 의하여 패턴 CD가 직접적인 관계를 갖는다. 따라서, 그 포토레지스트를 두께를 선정하기 위하여 스윙커브를 사용하는 바, 이를 제 1 도 및 제 2 도를 참조하여 살펴본다.Typically, the thickness of the photoresist applied on the wafer in the semiconductor device manufacturing process is directly related to the pattern CD due to the multi-layer interference effect. Therefore, the swing curve is used to select the thickness of the photoresist, which will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

제 1 도는 365nm 단일 파장에서 형성된 스윙 커브이고, 제 2 도는 248nm 단일 파장에서 형성된 스윙 커브이다.1 is a swing curve formed at 365 nm single wavelength, and FIG. 2 is a swing curve formed at 248 nm single wavelength.

도면에 도시된 바와 같이 스윙 커브는 X축은 포토레지스트의 두께, Y축은 노광 에너지 또는 패턴 CD(노광에너지와 패턴 CD는 비례한다)를 나타내는 것으로, 포토레지스트의 두께에 대해 패턴 CD의 변화량(스윙 커브의 기울기)이 가장 적은 부위(진폭이 가장 적은 부위)에 해당하는 포토레지스트의 두께를 공정이 진행되는 웨이퍼에 적용하는 것이다.As shown in the figure, the swing curve represents the thickness of the photoresist, the Y axis represents the exposure energy or the pattern CD (exposure energy and the pattern CD are proportional to each other), and the variation amount of the pattern CD with respect to the thickness of the photoresist (swing curve). The thickness of the photoresist corresponding to the smallest portion (the smallest amplitude) is applied to the wafer on which the process proceeds.

그러면, 상기와 같은 스윙 커브를 얻기 위한 종래의 방법을 살펴본다.Then, the conventional method for obtaining the swing curve as described above will be described.

종래에는 포토레지스트의 도포 두께를 일정량 변화시켜서 웨이퍼를 여러장 준비한 다음, 각각의 웨이퍼의 포토레지스트에 대해 스텝퍼(노광기)에서 레티클 없이 노광을 실시하여 포토레지스트가 모두 용해(dissolution)되는 에너지를 구하는 방법으로 스윙 커브를 얻고 있다. 특히 종래에는 단일 광원을 이용하여 스윙 커브를 얻고 있다.Conventionally, a plurality of wafers are prepared by varying the coating thickness of the photoresist, and then the photoresist of each wafer is subjected to exposure without a reticle using a stepper (exposure) to obtain energy for dissolving all the photoresists. Getting a swing curve. In particular, swing curves have been conventionally obtained using a single light source.

이와 같이 스윙 커브를 구한 다음, 스윙커브의 꼭지점(peak valley)에 해당하는 두께의 레지스트를 공정이 진행되는 웨이퍼에 도포하게 된다.After the swing curve is obtained as described above, a resist having a thickness corresponding to the peak valley of the swing curve is applied to the wafer on which the process is performed.

그러나, 기판의 단차 등에 의해 유발되는 포토레지스트 두께의 변화정도가 스윙커브의 반주기(약 500A) 이상이 되는 경우에는 그 두께에서 유발되는 패턴 CD 변화를 해결할 수 없다.However, when the degree of change of the photoresist thickness caused by the step of the substrate or the like becomes more than the half period (about 500 A) of the swing curve, the pattern CD change caused by the thickness cannot be solved.

따라서 본 발명은 단차가 심한 기판에서의 패턴 CD 균일도를 향상시키는데 적합한 포토레지스트 두께 선정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a photoresist thickness selection method suitable for improving pattern CD uniformity in a substrate having a high level of step.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 포토레지스트의 두께에 대해 패턴 CD의 변화량를 나타내는 스윙 커브에 의해 소자 제조에 적용한 포토레지스트 두께를 선정하는 방법에 있어서, 광원의 파장을 이원화하여 각각의 광원에 대한 스윙커브를 구한 다음, 각각의 스윙커브가 중첩된 스윙 커브를 구하여 중첩된 스윙 커브의 진폭이 가장 적은 부위의 포토레지스트 두께를 소자 제조에 적용할 포토레지스트 두께로 선정하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for selecting a photoresist thickness applied to device fabrication by a swing curve representing a change amount of a pattern CD with respect to a thickness of a photoresist, wherein the wavelength of the light source is dualized to swing for each light source. After the curve is obtained, each swing curve is obtained by overlapping a swing curve, characterized in that the photoresist thickness of the region having the smallest amplitude of the overlapping swing curve is selected as the photoresist thickness to be applied to device fabrication.

이하, 첨부된 도면 제 3 도를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 3.

반도체 소자 제조 공정중 리소그라피 공정시에 패턴의 CD(Critical Dimension) 변화를 유발하는 요인에는 여러 가지가 있으나, 특히 기판의 단차 및 포토레지스트 코팅 공정 자체의 불안정에 의한 포토레지스트 두께 변화가 가장 큰 요인으로 작용한다.There are many factors that cause CD (Critical Dimension) change of the pattern during the lithography process in the semiconductor device manufacturing process. In particular, the photoresist thickness change due to the step difference of the substrate and the instability of the photoresist coating process itself is the biggest factor. Works.

이때, 포토레지스트 두께 변화에 따른 패턴 CD의 변화는 노광 광원의 특정 파장에 따라 고유한 진폭과 주기를 갖는 스윙 커브를 형성하는데 노광 광원의 파장이 짧을 수록 주기는 감소하고(cycle = λ/2n, λ:광원의 파장, n:photoresist의 굴절율) 진폭은 증가하는 경향을 보인다. (제 1 도 및 제 2 도 참조)At this time, the change of the pattern CD according to the change of the photoresist thickness forms a swing curve having a unique amplitude and period according to the specific wavelength of the exposure light source. As the wavelength of the exposure light source is shorter, the period decreases (cycle = λ / 2n, λ: wavelength of light source, refractive index of n: photoresist) amplitude tends to increase. (See FIGS. 1 and 2)

한편, 고집적 소자에는 보다 작은 패턴의 형성방법이 필요하며, 이를 위해서 해상력 증대에 유리한 짧은 파장의 노광 광원이 적용되어야 한다. 따라서, 포토레지스트 두께 변화에 의한 패턴 CD 변화정도를 감소시키는 방법 제시가 요구된다.On the other hand, a method of forming a smaller pattern is required for the highly integrated device, and for this purpose, an exposure light source of short wavelength, which is advantageous for increasing resolution, should be applied. Therefore, there is a need to present a method of reducing the degree of change of the pattern CD due to the change in photoresist thickness.

본 발명은 스윙 커브를 구하기 위해 각각의 웨이퍼에 노광을 실시할 시, 광원의 파장을 이원화하여 각각의 파장에 의해 생성되는 스윙 커브를 중첩시켜 진폭이 매우 작은 새로운 스윙 커브를 구하는 것이다.In the present invention, when exposing each wafer to obtain a swing curve, the wavelength of the light source is dualized to superimpose the swing curve generated by each wavelength to obtain a new swing curve having a very small amplitude.

파(wave) 이론에서 근접한 파장을 갖는 두 파가 중첩하게 되면 주기적으로진폭이 변화하는 새로운 파를 얻을 수 있으므로 두 파장의 차이를 조절하므로써 원하는 구간의 포토레지스트 두께에서 진폭이 최소가 되도록 만들 수 있다.In the wave theory, when two waves with adjacent wavelengths overlap, a new wave whose amplitude changes periodically can be obtained. By controlling the difference between the two wavelengths, the amplitude can be minimized at the desired thickness of the photoresist in the desired section. .

제 3 도는 이원화 파장을 이용하여 구해진 스윙 커브를 보여주는 바, DUV(Deep Ultraviolet) 리소그라피 공정에 사용하고 있는 248nm 파장의 광원의 경우에, 파장을 각각 243nm와 253nm로 이원화하여 각각의 스윙 커브를 구한 다음, 각각의 스윙커브가 중첩된 스윙 커브를 구한 것이다.Figure 3 shows the swing curve obtained using the dualization wavelength.In the case of the 248nm wavelength light source used in the DUV (Deep Ultraviolet) lithography process, each swing curve is obtained by dualizing the wavelength to 243nm and 253nm, respectively. The swing curve of each swing curve is obtained.

이렇게 중첩된 스윙 커브를 구한 다음, 스윙 커브의 진폭이 적은 부위(도면의 A 구간)의 중심이 되는 포토레지스트 두께를 공정에 적용하면, 기판의 단차 등으로 유발되는 포토레지스트 두께 변화가 크더라도 패턴 CD의 변화가 작게 된다.After the overlapping swing curves are obtained, the photoresist thickness, which is the center of the small swing curve amplitude region (A section of the drawing), is applied to the process, even if the photoresist thickness variation caused by the step difference of the substrate is large. CD change is small.

본 발명은 파(WAVE)의 중첩효과에서 착안하여, 노광 광원의 파장을 이원화하여 스윙 커브를 얻고 이를 사용하여 패턴 CD 변화를 최소화하는 포토레지스트 두께를 선정하는 것으로써, 리소그라피 공정시 기판의 단차 등에 의한 포토레지스트 두께 변화에 관계없이 균일도가 개선된 패턴을 형성하는 효과가 있다.The present invention focuses on the superposition effect of the wave, dualizing the wavelength of the exposure light source to obtain a swing curve, and using the same to select a photoresist thickness that minimizes the change of the pattern CD. There is an effect of forming a pattern with improved uniformity regardless of the photoresist thickness change.

제 1 도는 365nm 단일 파장에서 형성된 스윙 커브,1 is a swing curve formed at 365nm single wavelength,

제 2 도는 248nm 단일 파장에서 형성된 스윙 커브,2nd swing curve formed at 248nm single wavelength,

제 3 도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구해진 스윙 커브.3 is a swing curve obtained according to a preferred embodiment of the present invention.

Claims

In the method for selecting the thickness of the photoresist to be applied to the device manufacturing by the swing curve representing the amount of change of the pattern CD with respect to the thickness of the photoresist,

The wavelength of the light source is dualized to obtain a swing curve for each light source. Then, a swing curve of each swing curve is obtained, and the photoresist thickness of the region having the smallest amplitude of the overlapping swing curve is applied to the device fabrication. The thickness of the photoresist selection method characterized in that the selection by the thickness.