KR100415090B1 - Method for forming overlay pattern of mask - Google Patents
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Abstract
본 발명은 노광광을 선택적으로 일부만 투과시키어 콘택(contact) 공정에서 정확한 형태의 오버레이 박스(overlay box)를 갖도록 할 수 있는 오버레이 패턴 방법에 관해 개시한다.The present invention discloses an overlay pattern method that can selectively transmit only a portion of the exposure light to have an overlay box of the correct form in a contact process.
개시된 본 발명의 마스크의 오버레이 패턴 형성 방법은 스크라이브라인영역 및 셀영역이 각각 정의된 석영재질의 마스크를 제공하는 단계와, 마스크 상면에 크롬막을 형성하는 단계와, 포토리소그라피 공정에 의해 크롬막을 식각하여 셀영역에 소정 형상의 셀 패턴 및 스크라이브라인영역에 상기 셀영역의 레이어 간의 정렬을 측정하기 위한 오버레이 박스를 각각 형성하는 단계와, 셀 패턴 및 오버레이 박스가 형성된 마스크의 이면에 적어도 오버레이 박스를 덮어 노광량을 선택적으로 투과시키는 반투과막을 형성하는 단계를 포함한다.The disclosed method for forming an overlay pattern of a mask of the present invention comprises providing a mask of quartz material in which a scribe brain region and a cell region are defined, forming a chromium film on an upper surface of the mask, and etching the chromium film by a photolithography process. Forming an overlay box for measuring alignment between layers of the cell region in a cell pattern and a scribe line region in a cell region, and covering an at least overlay box on a back surface of a mask in which the cell pattern and the overlay box are formed; Forming a semi-permeable membrane for selectively permeating.
Description
본 발명은 반도체장치의 미세 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노광광을 선택적으로 일부만 투과시키어 콘택(contact) 공정에서 정확한 형태의 오버레이 박스(overlay box)를 갖도록 할 수 있는 오버레이 패턴 형성 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a fine pattern of a semiconductor device, and more particularly, to a method of forming an overlay pattern in which a part of the exposure light is selectively transmitted to have an overlay box of a precise shape in a contact process. It is about.
최근 반도체 기술이 점차 발전하면서 반도체 소자 제조 과정에서 점점 미세한 패턴을 형성해야 하고, 이에 따라 보다 정확한 오버레이를 요구하고 있는 실정이다.Recently, as the semiconductor technology is gradually developed, fine patterns must be formed in the semiconductor device manufacturing process, and accordingly, more accurate overlay is required.
도 1은 종래 기술에 따른 마스크의 오버레이 패턴 형성 방법 및 이를 이용한 콘택 형성을 보인 공정단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a method of forming an overlay pattern of a mask according to the related art and forming a contact using the same.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 마스크(10)는 석영 재질로, 셀영역(cell region)(Ⅰ) 및 스크라이브라인영역(scribe line region)(Ⅱ)이 정의되어져 있고 상기 스크라이브라인영역(Ⅱ)에는 정렬을 하기 위한 오버레이 박스(16)가 형성된다.As shown in FIG. 1, the mask 10 according to the related art is made of quartz, and a cell region I and a scribe line region II are defined and the scribe line region is defined. In (II), an overlay box 16 for alignment is formed.
또한, 석영(quartz) 재질의 마스크 상의 셀영역(Ⅰ)에는 반도체 소자를 제조하기 위한 소정 형상의 크롬(Cr) 재질의 셀 패턴(12)이 형성되어져 있으며, 또한 스크라이브라인영역(Ⅱ)에는 상기 셀영역(Ⅰ)의 레이어(layer) 간의 정렬(align)을 측정하기 위한 크롬 재질의 오버레이 박스(16)가 형성되어져 있다. 도면부호 14는 셀 패턴(12)에서의 콘택(contact)을 도시한 것이다.Further, a cell pattern 12 of a chromium (Cr) material having a predetermined shape for manufacturing a semiconductor device is formed in a cell region (I) on a mask made of quartz material, and in the scribe region (II), the cell pattern 12 is formed. An overlay box 16 made of chrome is formed for measuring alignment between layers of the cell region I. Reference numeral 14 shows a contact in the cell pattern 12.
상기 구성을 가진 종래 기술에 따른 마스크(10)를 이용하여 노광 공정을 실시하여 상기 마스크(10)의 패턴을 웨이퍼(20)에 동일하게 전사시킨다.An exposure process is performed using the mask 10 according to the prior art having the above configuration to transfer the pattern of the mask 10 to the wafer 20 in the same manner.
도 2는 종래 기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 것으로, 오버레이 패턴의 평면도이다.Figure 2 is for explaining the problem according to the prior art, a plan view of an overlay pattern.
그러나, 종래의 기술에서는 반도체 배선 공정의 콘택 형성에 있어서, 노광 공정 시 오버레이 박스가 과도한 에너지로 인해, 도 2의 도면부호 16 처럼, 코너 부분이 라운딩된다. 도면부호 18은 후속의 공정에서 금속층에서 형성시킨 오버레이 박스를 도시한 것이다.However, in the prior art, in forming a contact of the semiconductor wiring process, the corner portion is rounded, as indicated by reference numeral 16 of FIG. 2 due to excessive energy in the overlay box during the exposure process. Reference numeral 18 shows the overlay box formed in the metal layer in a subsequent process.
따라서, 종래의 기술에서는 이러한 오버레이 박스의 경우 미세한 사이즈(size)의 콘택(14)과 큰 사이즈의 오버레이 박스 간의 에너지의 최적화값 차이로 인해 이론적으로 극복할 수 없는 형태의 형성 오류가 발생되는 문제점이 있었다.Therefore, in the related art, in the case of such an overlay box, there is a problem that a formation error of a form that cannot be overcome theoretically is caused due to the difference in the energy optimization value between the contact 14 of a small size and the overlay box of a large size. there was.
이에 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 노광광을 선택적으로 일부만 투과시키어 콘택에서 정확한 형태의 오버레이 박스를 갖도록 할 수 있는 오버레이 패턴 형성 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an overlay pattern forming method capable of selectively transmitting only part of an exposure light to have an overlay box of a precise shape in a contact.
도 1은 종래 기술에 따른 마스크의 오버레이 패턴 형성 방법 및 이를 이용한 콘택 형성을 보인 공정단면도.1 is a cross-sectional view showing a method for forming an overlay pattern of a mask according to the prior art and forming a contact using the same.
도 2는 종래 기술에 따른 문제점을 설명하기 위한 것으로, 오버레이 패턴의 평면도.Figure 2 is for explaining the problem according to the prior art, a plan view of an overlay pattern.
도 3은 본 발명에 따른 마스크의 오버레이 패턴 형성 방법 및 이를 이용한 콘택 형성을 보인 공정단면도.Figure 3 is a cross-sectional view showing a method of forming an overlay pattern of the mask according to the present invention and contact formation using the same.
도 4는 본 발명에 따른 오버레이 패턴의 평면도.4 is a plan view of an overlay pattern according to the present invention;
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
100. 마스크 102. 셀 패턴100.mask 102.cell pattern
104. 콘택 106. 오버레이 박스104. Contact 106. Overlay Box
110. 반투과막 200. 웨이퍼110. Transmembrane 200. Wafer
Ⅲ. 셀영역 Ⅳ. 스크라이브라인영역III. Cell Area IV. Scribine Area
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마스크의 오버레이 패턴 형성 방법은 스크라이브라인영역 및 셀영역이 각각 정의된 석영재질의 마스크를 제공하는 단계와, 마스크 상면에 크롬막을 형성하는 단계와, 포토리소그라피 공정에 의해 크롬막을 식각하여 셀영역에 소정 형상의 셀 패턴 및 스크라이브라인영역에 상기 셀영역의 레이어 간의 정렬을 측정하기 위한 오버레이 박스를 각각 형성하는 단계와, 셀패턴 및 오버레이 박스가 형성된 마스크의 이면에 적어도 오버레이 박스를 덮어 노광량을 선택적으로 투과시키는 반투과막을 형성하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the method of forming an overlay pattern of a mask of the present invention includes providing a mask of quartz material in which a scribe brain region and a cell region are defined, forming a chromium film on an upper surface of the mask, and a photolithography process. Etching the chromium film to form an overlay box for measuring the alignment between the cell pattern having a predetermined shape in the cell region and the layer of the cell region in the scribe brain region, and at least on the back surface of the mask on which the cell pattern and the overlay box are formed. And covering the overlay box to form a transflective film for selectively transmitting the exposure dose.
상기 반투과막으로는 몰리브덴막 및 몰리브덴 합금막 중 어느 하나를 이용한다. 또한, 상기 반투과막은 두께에 따라 노광량의 20∼80% 를 투과시키는 것을 포함한다.As the semitransmissive film, any one of a molybdenum film and a molybdenum alloy film is used. In addition, the said semi-permeable film includes what transmits 20 to 80% of an exposure amount according to thickness.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 마스크의 오버레이 패턴 형성 방법 및 이를 이용한 콘택 형성을 보인 공정단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating a method of forming an overlay pattern of a mask according to the present invention and forming a contact using the mask.
본 발명에 따른 마스크(100)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 석영 재질로, 셀영역(Ⅲ) 및 스크라이브라인영역(Ⅳ)이 정의되어져 있고 상기 스크라이브라인영역(Ⅳ)에는 어라인을 하기 위한 오버레이 박스(206)가 형성된다.As shown in FIG. 3, the mask 100 according to the present invention is made of quartz and has a cell region III and a scribe brain region IV defined therein, and the scribe brain region IV is aligned. Overlay box 206 is formed.
상기 석영 재질의 마스크(100)의 전면에는 크롬 재질의 패턴이 형성되는데,The front surface of the quartz mask 100 is formed with a chrome pattern,
셀영역(Ⅲ)에는 반도체 소자를 제조하기 위한 소정 형상의 크롬 재질의 셀 패턴(102)이 형성되고, 또한 스크라이브라인영역(Ⅳ)에는 상기 셀영역(Ⅲ)의 레이어 간의 정렬을 측정하기 위한 크롬(Cr) 재질의 오버레이 박스(106)가 형성된다. 여기에서, 도면부호 104는 셀 패턴(102)에서의 콘택을 도시한 것이다.In the cell region III, a cell pattern 102 made of chromium material having a predetermined shape for manufacturing a semiconductor device is formed, and in the scribe brain region IV, chromium for measuring the alignment between the layers of the cell region III is formed. An overlay box 106 of (Cr) material is formed. Here, reference numeral 104 denotes a contact in the cell pattern 102.
또한, 상기 셀패턴 및 오버레이 박스를 포함한 마스크(100) 이면에는 스크라이브라인영역(Ⅳ) 전면에 또는 오버레이 박스부와 대응되는 부분에 노광광을 선택적으로 일부만 투과시킬 수 있는 반투과막(110)이 형성된다.In addition, a semi-transmissive film 110 may be provided on the back surface of the mask 100 including the cell pattern and the overlay box to selectively transmit only part of the exposure light to the entire surface of the scribe line region IV or to a portion corresponding to the overlay box portion. Is formed.
본 발명에 따른 마스크의 오버레이 패턴 형성 방법은, 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 미세 패턴이 형성되는 셀영역(Ⅲ)과 상기 셀영역(Ⅲ) 주변의 스크라이브라인영역(Ⅳ)이 정의된 석영 재질의 마스크(100) 전면에 스퍼터링 공정에 의해 크롬막을 형성한 후, 포토리소그라피 공정에 의해 상기 크롬막을 식각하여 소정 형상의 크롬 패턴을 형성한다. 이때, 상기 크롬 패턴은 셀영역(Ⅲ)의 셀 패턴(102)과 스크라이브라인영역(Ⅳ)의 오버레이 박스(106)를 포함한다.In the method of forming an overlay pattern of a mask according to the present invention, as shown in FIG. 3, first, a cell region (III) in which a fine pattern is formed and a scribe brain region (IV) around the cell region (III) are defined. After the chromium film is formed on the entire surface of the mask 100 by the sputtering process, the chromium film is etched by the photolithography process to form a chrome pattern having a predetermined shape. In this case, the chrome pattern includes a cell pattern 102 of the cell region III and an overlay box 106 of the scribe brain region IV.
이어서, 상기 크롬 패턴이 형성된 마스크의 이면에 몰리브덴막(Mo)을 증착하고 나서, 포토리소그라피 공정에 의해 몰리브덴막(Mo)을 식각하여 상기 스크라이브라인영역(Ⅳ) 전면 또는 오버레이 박스부를 덮는 반투과막(110)을 형성한다. 이때, 몰리브덴막 이외에도 몰리브덴 합금막을 이용할 수도 있다. 또한, 상기 반투과막(110)은 막 두께에 따라 노광량의 20∼80% 정도만을 투과시킬 수 있으므로, 두께를 적절히 조절하여 사용한다.Subsequently, a molybdenum film Mo is deposited on the back surface of the mask on which the chromium pattern is formed, and then the molybdenum film Mo is etched by a photolithography process to cover the entire surface of the scribe line region IV or the overlay box portion. Form 110. At this time, in addition to the molybdenum film, a molybdenum alloy film may be used. In addition, since the transflective film 110 can transmit only about 20 to 80% of the exposure amount according to the film thickness, the semi-permeable film 110 is used by appropriately adjusting the thickness.
상기 공정에 의해 제작된 마스크(100)를 이용하여 노광 공정을 실시하여 상기 마스크(100)의 패턴을 웨이퍼(200)에 동일하게 전사시킨다.An exposure process is performed using the mask 100 produced by the above process to transfer the pattern of the mask 100 to the wafer 200 in the same manner.
이때, 상기 마스크(100)를 이용하여 노광할 경우, 정상적으로는 셀 패터닝되는 에너지의 값은 매우 높으나, 오버레이 박스(106)의 경우에는 반투과막(110)에 의해 노광량의 20∼80%의 노광광만이 투과하게 되므로 최적화된 에너지값으로 노광된다.At this time, when the exposure using the mask 100, the value of the cell patterned energy is normally very high, but in the case of the overlay box 106, the exposure amount of 20 to 80% of the exposure amount by the semi-transmissive film 110 Since only light is transmitted, it is exposed to an optimized energy value.
따라서, 본 발명에서는 수십 ㎛정도의 큰 사이즈의 오버레이 박스(106) 패턴과 0.3 ㎛ 이하의 작은 사이즈의 콘택(104) 패턴 간의 최적화 에너지값 차이를 극복할 수 있게 되어 오버레이 박스 부분에서 적당한 에너지값으로 노광이 가능하다.Therefore, in the present invention, it is possible to overcome the difference in the optimized energy value between the overlay box 106 pattern having a large size of several tens of micrometers and the contact 104 pattern having a small size of 0.3 micrometers or less. Exposure is possible.
도 4는 본 발명에 따른 오버레이 패턴의 평면도이다.4 is a plan view of an overlay pattern according to the present invention.
이 후, 상기 노광 공정을 완료하고 현상 공정을 거칠 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 오버레이 콘트롤이 가능하므로 정상적인 사각형 형태의 오버레이 박스(106)를 얻을 수 있다. 이때, 도면부호 108은 도면부호 18은 후속의 공정에서 금속층에서 형성시킨 오버레이 박스를 도시한 것이다.Thereafter, when the exposure process is completed and the development process is performed, as shown in FIG. 4, since overlay control is possible, a normal rectangular overlay box 106 may be obtained. In this case, reference numeral 108 denotes an overlay box formed from a metal layer in a subsequent process.
이상에서와 같이, 본 발명에서는 마스크의 스크라이브라인영역, 적어도 오버레이 박스부 이면에 노광광을 선택적으로 조절하여 투과시킬 수 있는 반투과막을 형성함으로써, 미세 사이즈의 콘택 공정에서 정확한 형태의 오버레이 박스를 형성할 수 있다.As described above, in the present invention, by forming a semi-transmissive film through which the exposure light can be selectively transmitted through the scribe brain region of the mask and at least the backside of the overlay box portion, an accurate shape of the overlay box is formed in a fine size contact process. can do.
따라서, 본 발명에서는 콘택 공정에서 오버레이 중첩도가 향상되므로 디바이스의 수율이 증가되는 잇점이 있다.Therefore, in the present invention, since the overlay overlap in the contact process is improved, the yield of the device is increased.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.In addition, this invention can be implemented in various changes within the range which does not deviate from the summary.
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