KR100596847B1 - Reticle for double exposure and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 이중 노광을 위한 레티클은 전사시 셀 영역과 주변 회로 영역을 포함하되, 셀 영역과 상기 주변 회로 영역의 석영층의 두께가 상이한 것을 특징으로 한다. 또한 본 발명에 의한 이중 노광을 위한 레티클 제조 방법은 일면에 광차단층을 구비한 석영층의 타면에 포토레지스트막을 형성하는 단계, 포토 레지스트막을 선택적으로 노광 및 현상하여 전사시 주변 회로 영역에 해당하는 석영층의 영역을 노출시키는 포토 레지스트막 패턴을 형성하는 단계, 포토 레지스트막 패턴을 마스크로 상기 석영층을 소정 두께 식각하는 단계, 포토 레지스트막 패턴을 제거하는 단계, 및 상기 광차단층을 패터닝하여 광차단층 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.The reticle for double exposure according to the present invention includes a cell region and a peripheral circuit region during transfer, and the thickness of the quartz layer of the cell region and the peripheral circuit region is different. In addition, the method of manufacturing a reticle for double exposure according to the present invention comprises the steps of forming a photoresist film on the other surface of the quartz layer having a light blocking layer on one surface, selectively exposing and developing the photoresist film to quartz corresponding to the peripheral circuit area during transfer Forming a photoresist film pattern exposing a region of the layer, etching the quartz layer by a predetermined thickness using the photoresist film pattern as a mask, removing the photoresist film pattern, and patterning the light blocking layer to form a light blocking layer Forming a pattern.

Description

이중 노광을 위한 레티클 및 그 제조 방법{A Reticle for Double Exposure and Fabricating Method thereof}A reticle for double exposure and a method for manufacturing the same {A Reticle for Double Exposure and Fabricating Method

도 1a 및 도 1b는 레티클의 종류를 나타내는 단면도.1A and 1B are cross-sectional views illustrating the types of reticles.

도 2는 종래 기술에 의한 이중 노광 방법의 문제를 나타내는 도면.2 is a view showing a problem of the double exposure method according to the prior art.

도 3은 본 발명에 의한 이중 노광의 원리를 설명하는 도면.3 is a view for explaining the principle of double exposure according to the present invention.

도 4는 본 발명에 의한 레티클 제조 공정도.Figure 4 is a reticle manufacturing process diagram according to the present invention.

도 5a내지 도 5h는 본 발명에 의한 레티클 제조 공정에 따른 레티클의 단면도.5A to 5H are cross-sectional views of the reticle according to the reticle manufacturing process according to the present invention.

도 6은 초점에 따른 빛의 세기를 나타내는 그래프.6 is a graph showing the intensity of light according to focus.

도 7a 및 도 7b는 초점에 따른 패턴 형성 결과를 나타내는 사진.7A and 7B are photographs showing a result of pattern formation according to focus.

본 발명은 반도체 노광 공정에서 사용되는 레티클 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 이중 노광에서 발생할 수 있는 정렬 오류 문제를 해소할 수 있는 레티클 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reticle manufacturing method used in a semiconductor exposure process, and more particularly, to a reticle and a method for manufacturing the same, which can solve an alignment error problem that may occur in double exposure.

도 1a와 도 1b는 각각 종래에 사용되던 레티클의 종류를 나타낸다. 도 1a는 노광 공정에서 사용되는 레티클 중에서 100%의 광 투과율을 갖는 석영(Quartz, 10)과 0%의 투과율을 갖는 크롬(20)으로 구성된 레티클을 나타낸다. 도 1b는 투과율과 위상을 일정한 정도로 바꾸어 주는 위상천이층(Phase Shift Layer, 30)과 석영(Quartz, 10)으로 구성된 형태의 레티클을 나타낸다. 1A and 1B show the types of reticles used in the related art, respectively. 1A shows a reticle composed of quartz (Quartz) 10 having a light transmittance of 100% and chromium 20 having a transmittance of 0% among reticles used in an exposure process. FIG. 1B illustrates a reticle composed of a phase shift layer 30 and a quartz 10 that change transmittance and phase to a certain degree.

그런데 셀 영역과 주변회로 영역은 패턴이 상이하여 공통되는 노광 조건 하에서는 공정 여유도에 서로 손해가 발생한다. 이를 해소하기 위하여 이중 노광(Double Exposure) 기술을 사용하였다. 도 2는 종래의 이중 노광 기술을 간단히 설명하는 도면이다. 종래의 이중 노광 기술은 두 개의 레티클, 즉 셀 영역의 레티클(40)과 주변회로 영역의 레티클(50)을 별도로 사용하였다. 이 경우에 두 레티클이 정렬되지 않으면 패턴이 제대로 형성되지 않는 문제가 발생한다.However, the cell region and the peripheral circuit region have different patterns, and thus damages are caused to the process margin under common exposure conditions. To solve this problem, a double exposure technology was used. 2 is a view for briefly explaining a conventional double exposure technique. The conventional double exposure technique used two reticles, namely the reticle 40 in the cell region and the reticle 50 in the peripheral circuit region, separately. In this case, if the two reticles are not aligned, a pattern may not be formed properly.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제를 해결하고자 한 개의 레티클을 사용하되 셀 영역과 주변 회로 영역의 초점위치를 상이하게 하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to use one reticle to solve the problems of the related art, but to make the focal position of the cell region and the peripheral circuit region different.

또한 본 발명은 초점 위치를 상이하게 하고자 레티클 제작시 석영층의 두께를 달리하여 위상차를 주는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to give a phase difference by varying the thickness of the quartz layer when manufacturing the reticle in order to make the focus position different.

본 발명에 의한 이중 노광을 위한 레티클은
전사시 셀 영역과 주변 회로 영역을 포함하되,
상기 셀 영역의 석영층의 두께는 상기 주변 회로 영역의 석영층의 두께보다 두꺼운 것
을 특징으로 한다.Reticle for double exposure according to the present invention is
Including the cell region and the peripheral circuit region in the transfer,
The thickness of the quartz layer in the cell region is thicker than the thickness of the quartz layer in the peripheral circuit region.
It is characterized by.

또한 본 발명에 의한 이중 노광을 위한 레티클 제조 방법은 일면에 광차단층 을 구비한 석영층의 타면에 포토레지스트막을 형성하는 단계, 포토 레지스트막을 선택적으로 노광 및 현상하여 전사시 주변 회로 영역에 해당하는 석영층의 영역을 노출시키는 포토 레지스트막 패턴을 형성하는 단계, 포토 레지스트막 패턴을 마스크로 상기 석영층을 소정 두께 식각하는 단계, 포토 레지스트막 패턴을 제거하는 단계, 및 상기 광차단층을 패터닝하여 광차단층 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.In addition, the method of manufacturing a reticle for double exposure according to the present invention comprises the steps of forming a photoresist film on the other surface of the quartz layer having a light blocking layer on one surface, and selectively exposing and developing the photoresist film to quartz corresponding to the peripheral circuit area during transfer. Forming a photoresist film pattern exposing a region of the layer, etching the quartz layer by a predetermined thickness using the photoresist film pattern as a mask, removing the photoresist film pattern, and patterning the light blocking layer to form a light blocking layer Forming a pattern.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 레티클이 동작하는 원리를 개략적으로 도시한 개략도이다. 도 3에서 동일한 광원에서 출발한 빛은 동일한 위상으로 석영에 입사한다. 입사된 빛은 레티클(100)에서 두께가 3/4 T인 영역(110)과 두께가 T인 영역(120)을 각각 지나면서 위상차가 발생한다.3 is a schematic diagram schematically showing the principle of operation of the reticle according to the present invention. In FIG. 3, light starting from the same light source enters quartz in the same phase. The incident light passes through the region 110 having a thickness of 3/4 T and the region 120 having a thickness of T in the reticle 100 to generate a phase difference.

이와 같이 위상차가 있는 두 빛이 각각 렌즈(200)를 통과하면 초점 위치가 각각 F1과 F2로 상이하게 된다.As such, when two light having a phase difference pass through the lens 200, the focal positions are different to F1 and F2, respectively.

도 4는 본 발명에 따른 레티클 제조 방법을 나타낸 순서도이고, 도 5a 내지 도 5h은 도 4에 도시된 제조 공정에 따른 레티클의 단면을 나타낸다. 이하에서는 도 4에 도시된 공정도를 도 5a내지 도 5h에 도시된 단면도를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서는 석영(300)과 크롬(400)으로 구성된 레티클을 예로 들어 설명한다. 석영(300)은 셀 영역(310)과 주변 회로 영역(320)으로 구분된다.Figure 4 is a flow chart showing a reticle manufacturing method according to the invention, Figures 5a to 5h shows a cross section of the reticle according to the manufacturing process shown in FIG. Hereinafter, the process diagram shown in FIG. 4 will be described with reference to the cross-sectional views shown in FIGS. 5A to 5H. In the present embodiment, a reticle composed of quartz 300 and chromium 400 will be described as an example. The quartz 300 is divided into a cell region 310 and a peripheral circuit region 320.

제1 단계(S10, 도 5a)에서는 레티클(300)의 뒷면, 즉 크롬(400)이 위치하는 면의 반대면에 포토 레지스트막(500)을 도포한다.In the first step (S10, FIG. 5A), the photoresist film 500 is coated on the back surface of the reticle 300, that is, the surface opposite to the surface where the chrome 400 is located.

제2 단계(S20, 도 5b)에서는 주변 회로 영역(320)을 전자빔으로 노광하여 현상한다. 그 결과 주변 회로 영역에 인접한 포토 레지스트막(500)에는 개구부(510)가 형성된다.In the second step (S20, FIG. 5B), the peripheral circuit region 320 is exposed to an electron beam and developed. As a result, an opening 510 is formed in the photoresist film 500 adjacent to the peripheral circuit region.

제3 단계(S30, 도 5c)에서는 포토 레지스트막(500)을 마스크로 석영(300)의 주변 회로 영역(320)을 식각한다. In a third step (S30, FIG. 5C), the peripheral circuit region 320 of the quartz 300 is etched using the photoresist film 500 as a mask.

제4 단계(S40, 도 5d)에서는 포토 레지스트막(500)을 제거한다. 이로써 석영(300)의 셀 영역(310)과 주변 회로 영역(320)에는 두께 차이가 발생한다.In the fourth step S40 (FIG. 5D), the photoresist film 500 is removed. As a result, a thickness difference occurs between the cell region 310 and the peripheral circuit region 320 of the quartz 300.

제5 단계(S50, 도 5e)에서는 크롬(400)의 상부에 포토 레지스트막(600)을 도포한다.In a fifth step (S50, FIG. 5E), a photoresist film 600 is coated on the chromium 400.

제6 단계(S60, 도 5f)에서는 소정의 반도체 회로 정보가 담긴 패턴 정보에 따라 셀 영역(310)과 주변 회로 영역(320)을 전자빔으로 노광한다. 그 결과 도 5f과같이 포토 레지스트막(600)에 패턴(610)이 형성된다.In the sixth step S60 (FIG. 5F), the cell region 310 and the peripheral circuit region 320 are exposed by an electron beam according to pattern information containing predetermined semiconductor circuit information. As a result, a pattern 610 is formed on the photoresist film 600 as shown in FIG. 5F.

제7 단계(S70, 도 5g)에서는 포토 레지스트막(600)을 마스크로 크롬(400)을 식각한다.In the seventh step S70 (FIG. 5G), the chromium 400 is etched using the photoresist film 600 as a mask.

제8 단계(S80, 도 5h)에서는 포토 레지스트막(600)을 제거한다. 그 결과 도 5h과 같이 셀 영역(310)과 주변 회로 영역(320)에서 두께가 상이한 레티클 단면을 얻을 수 있게 된다. 본 발명의 일실시예에서 셀 영역(310)의 석영층 두께는 6400 μm이고, 주변 회로 영역(320)의 석영층 두께는 6399.85 +/- 0.15 μm이다.In the eighth step S80 (FIG. 5H), the photoresist film 600 is removed. As a result, as shown in FIG. 5H, a cross section of a reticle having a different thickness may be obtained in the cell region 310 and the peripheral circuit region 320. In one embodiment of the present invention, the quartz layer thickness of the cell region 310 is 6400 μm, and the quartz layer thickness of the peripheral circuit region 320 is 6399.85 +/− 0.15 μm.

셀 영역(310)과 주변 회로 영역(320)을 통과한 빛의 위상차는 석영의 식각량 과 거의 동일하다. 위상차 d는 다음 식으로 표현된다.The phase difference of light passing through the cell region 310 and the peripheral circuit region 320 is almost equal to the amount of etching of quartz. The phase difference d is expressed by the following equation.

d = 0.5 x L / (n-1)d = 0.5 x L / (n-1)

(L은 빛의 파장, n은 석영의 굴절률)(L is the wavelength of light, n is the refractive index of quartz)

이때 위상차는 0도 ~ 180도가 되도록 한다.At this time, the phase difference is 0 degrees to 180 degrees.

도 6은 초점에 따른 빛의 강도를 나타내는 도면이다. 초점이 맞지 않은 경우에는 초점이 맞았을 경우에 비하여 빛의 세기가 현저히 감소하게 된다. 6 is a diagram illustrating the intensity of light according to a focus. In case of out of focus, the intensity of light is significantly reduced compared to when in focus.

도 7a는 초점이 맞은 경우 웨이퍼 상에 패턴이 형성된 결과를 나타내는 도면이고, 도 7b는 초점이 맞지 않은 경우 웨이퍼 상에 패턴이 형성된 결과를 나타내는 도면이다. 초점이 맞지 않은 경우에는 빛의 세기가 작아서 포토 레지스트막이 빛을 감지할 수 없게 되므로 패턴이 발생하기 않게 된다. 즉, 셀 패턴을 노광하는 경우와 주변 회로 패턴을 노광하는 경우에 초점 위치를 상이하게 하면 하나의 레티클을 가지고 이중 노광이 가능하게 된다.7A is a diagram illustrating a result of forming a pattern on a wafer when it is in focus, and FIG. 7B is a diagram illustrating a result of forming a pattern on a wafer when it is not in focus. If the image is not in focus, the light intensity is so small that the photoresist film cannot detect light, so that no pattern is generated. That is, when exposing a cell pattern and exposing a peripheral circuit pattern, when a focal position is made different, double exposure is possible with one reticle.

본 발명을 적용함으로써 종래에 레티클이 적절하게 정렬되지 않아서 발생하던 패턴의 치우침이나 패턴의 열화 문제를 해결할 수 있다. 즉, 셀 영역과 주변 회로 영역의 조명 조건을 달리함으로써 이중 노광의 장점 중 하나인 공정 여유도를 극대화 할 수 있게 된다.By applying the present invention, it is possible to solve the problem of pattern deviation or pattern deterioration, which is caused by a conventional misalignment of the reticle. That is, by varying the illumination conditions of the cell region and the peripheral circuit region, it is possible to maximize the process margin, which is one of the advantages of the double exposure.

Claims (8)

전사시 셀 영역과 주변 회로 영역을 포함하되, Including the cell region and the peripheral circuit region in the transfer, 상기 셀 영역의 석영층의 두께는 상기 주변 회로 영역의 석영층의 두께보다 두꺼운 것을 특징으로 하는 이중 노광을 위한 레티클.The thickness of the quartz layer of the cell region is thicker than the thickness of the quartz layer of the peripheral circuit region. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 셀 영역의 석영층의 두께는 6400μm인 것을 특징으로 하는 이중 노광을 위한 레티클.Reticle for double exposure, characterized in that the thickness of the quartz layer of the cell region is 6400μm. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 주변 회로 영역의 석영층의 두께는 6399.85 +/- 0.15 μm의 범위에 포함되는 것을 특징으로 하는 이중 노광을 위한 레티클.The thickness of the quartz layer of the peripheral circuit region is in the range of 6399.85 + /-0.15 μm reticle for double exposure. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 셀 영역을 통과한 빛과 상기 주변 회로 영역을 통과한 빛의 위상차(d)는 The phase difference d between the light passing through the cell region and the light passing through the peripheral circuit region is d = 0.5 x L / (n-1)d = 0.5 x L / (n-1) (L은 빛의 파장, n은 석영의 굴절률, 0도 ≤ d ≤ 180도)와 같이 표현되는 것을 특징으로 하는 이중 노광을 위한 레티클.(L is the wavelength of light, n is the refractive index of quartz, 0 degrees ≤ d ≤ 180 degrees). 일면에 광차단층을 구비한 석영층의 타면에 제1 포토 레지스트막을 형성하는 단계;Forming a first photoresist film on the other surface of the quartz layer having the light blocking layer on one surface; 상기 제1 포토 레지스트막을 선택적으로 노광 및 현상하여 전사시 주변 회로 영역에 해당하는 상기 석영층의 영역을 노출시키는 포토 레지스트막 패턴을 형성하는 단계;Selectively exposing and developing the first photoresist film to form a photoresist film pattern exposing an area of the quartz layer corresponding to a peripheral circuit area during transfer; 상기 제1 포토 레지스트막 패턴을 마스크로 상기 석영층을 소정 두께 식각하는 단계;Etching the quartz layer by a predetermined thickness using the first photoresist film pattern as a mask; 상기 제1 포토 레지스트막 패턴을 제거하는 단계; 및 Removing the first photoresist film pattern; And 상기 광차단층을 패터닝하여 광차단층 패턴을 형성하는 단계 Patterning the light blocking layer to form a light blocking layer pattern 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 노광을 위한 레티클 제조 방법.Reticle manufacturing method for double exposure comprising a. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 광 차단층의 상부에 제2 포토 레지스트막을 도포하는 단계;Applying a second photoresist film on the light blocking layer; 상기 제2 포토 레지스트막을 소정의 회로 패턴에 따라 식각하는 단계;Etching the second photoresist film according to a predetermined circuit pattern; 상기 제2 포토 레지스트막을 마스크로 상기 광 차단층을 식각하는 단계; 및Etching the light blocking layer using the second photoresist film as a mask; And 상기 제2 포토 레지스트막을 제거하는 단계Removing the second photoresist film 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 노광을 위한 레티클 제조 방법.Reticle manufacturing method for a double exposure, characterized in that it further comprises. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 셀 영역과 상기 주변 회로 영역의 두께 차이는 각 영역을 통과한 빛의 위상차 d가 The difference in thickness between the cell region and the peripheral circuit region is that the phase difference d of light passing through each region is d = 0.5 x L / (n-1)d = 0.5 x L / (n-1) (L은 빛의 파장, n은 석영의 굴절률, 0도 ≤ d ≤ 180도)와 같이 표현되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 이중 노광을 위한 레티클 제조 방법.(L is the wavelength of light, n is the refractive index of quartz, 0 degrees ≤ d ≤ 180 degrees), the reticle manufacturing method for double exposure.
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