KR100819638B1 - Pellicle equipment and method for forming pattern using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 펠리클 장치 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 부분별로 두께가 다른 멤브레인이 구비된 펠리클 장치를 사용하거나 금속원소 및 염료물질등을 첨가하여 부분별로 투과율이 다른 멤브레인이 구비된 펠리클 장치를 사용하여 불순물 유입 및 칩 필드 내 패턴의 선폭 차이가 방지되어 반도체 소자의 특성이 향상되며, 제조 원가 및 시간을 감소시키는 기술을 나타낸다. The present invention relates to a pellicle device and a pattern forming method using the same. A pellicle device having a membrane having a different transmittance for each part by using a pellicle device having a membrane having a different thickness for each part or by adding a metal element and a dye material, etc. It is used to prevent the inflow of impurities and the difference in the line widths of the patterns in the chip field, thereby improving the characteristics of the semiconductor device and reducing the manufacturing cost and time.

Description

펠리클 장치 및 이를 이용한 패턴 형성 방법{PELLICLE EQUIPMENT AND METHOD FOR FORMING PATTERN USING THE SAME}PELLICLE EQUIPMENT AND METHOD FOR FORMING PATTERN USING THE SAME}

도 1은 종래 기술에 따른 펠리클 장치를 도시한 단면도. 1 is a cross-sectional view showing a pellicle device according to the prior art.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 펠리클 장치를 도시한 평면도 및 단면도. 2A and 2B are a plan view and a sectional view of a pellicle device according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 펠리클 장치를 이용한 노광 방법을 도시한 단면도. 3 is a cross-sectional view showing an exposure method using a pellicle device according to the present invention.

본 발명은 펠리클 장치 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 부분별로 두께가 다른 멤브레인이 구비된 펠리클 장치를 사용하거나 금속원소 및 염료물질등을 첨가하여 부분별로 투과율이 다른 멤브레인이 구비된 펠리클 장치를 사용하여 불순물 유입 및 칩 필드 내 패턴의 선폭 차이가 방지되어 반도체 소자의 특성이 향상되며, 제조 원가 및 시간을 감소시키는 기술을 나타낸다. The present invention relates to a pellicle device and a pattern forming method using the same. A pellicle device having a membrane having a different transmittance for each part by using a pellicle device having a membrane having a different thickness for each part or by adding a metal element and a dye material, etc. It is used to prevent the inflow of impurities and the difference in the line widths of the patterns in the chip field, thereby improving the characteristics of the semiconductor device and reducing the manufacturing cost and time.

반도체 소자의 제조 공정 중 리소그래피 공정은 별도의 노광 마스크를 만들고 이를 노광 장치에 넣은 후 광원을 노광 마스크 상에 통과시켜 석영기판 상부의 패턴을 마스크로 하여 웨이퍼에 패터닝 하는 공정을 말한다.The lithography process in the manufacturing process of a semiconductor device refers to a process of making a separate exposure mask, placing it in an exposure apparatus, and then passing the light source over the exposure mask and patterning the wafer on the pattern using the upper pattern of the quartz substrate as a mask.

이때 사용되는 노광 마스크는 석영 기판 상부에 크롬 패턴을 형성한 후 외부 에서 유입되는 불순물을 방지하기 위한 펠리클 장치가 덮여져 있다. 즉, 종래의 펠리클 장치의 목적은 석영 기판 상부의 크롬 패턴상에 불순물의 부착을 방지하기 위해 구비된다. At this time, the exposure mask used is covered with a pellicle device to prevent impurities from entering after forming a chrome pattern on the quartz substrate. That is, the purpose of the conventional pellicle device is provided to prevent the adhesion of impurities on the chromium pattern on the quartz substrate.

도 1은 종래 기술에 따른 펠리클 장치를 도시한 단면도이다. 1 is a cross-sectional view showing a pellicle device according to the prior art.

도 1를 참조하면, 크롬 패턴(20)이 구비된 석영 기판(10) 상부에 알루미늄 재질의 프레임(50)을 형성하고 프레임(50) 상부에 멤브레인(70)을 구비한다. Referring to FIG. 1, an aluminum frame 50 is formed on a quartz substrate 10 provided with a chrome pattern 20, and a membrane 70 is provided on the frame 50.

여기서, 멤브레인(70)의 두께는 약 0.6μm 정도의 매우 얇은 투명막의 폴리머로 구성되며, 노광 공정시 사용되는 파장의 광원에 대해 99% 이상의 투과율을 갖는다. Here, the thickness of the membrane 70 is composed of a polymer of a very thin transparent film of about 0.6μm, and has a transmittance of 99% or more with respect to the light source of the wavelength used in the exposure process.

또한, 프레임(50)은 접착성이 갖는 물질을 사용하여 석영 기판(10) 및 멤브레인(70)과 부착된다. In addition, the frame 50 is attached to the quartz substrate 10 and the membrane 70 using an adhesive material.

상술한 종래 기술에 따른 펠리클 장치 및 이를 이용한 패턴 형성 방법에서, 석영 기판 상부에 크롬 패턴을 형성하는 과정에서 이 빔(E-Beam) 등의 조사 균일도, 석영 기판상의 패터닝 공정시 고르지 못한 식각률로 인해 미세한 크롬 패턴의 선폭 차이가 발생하게 된다. 이러한 선폭 차이가 있는 패턴이 구비된 노광 마스크를 가지고 웨이퍼 상에 패턴을 형성하게 되면 노광 마스크의 크롬 패턴 선폭보다 더욱 큰 차이로 패턴 사이즈의 전사가 일어난다. 이것을 반도체 장치 칩 필드 내 패턴의 선폭 균일도라고 하는데 이와 같은 칩 선폭 균일도는 노광 마스크 상에 형성된 크롬 패턴의 선폭 차이에서 발생하기도 하지만 노광 마스크 상에 패턴의 선폭이 균일하다 하더라도 수십개의 렌즈를 거치고 난 후 최종 웨이퍼에 노광 에너지가 전달될 때 균일하지 못하게 전달되어 발생하는 경우도 있다. 이로 인해 반도체 칩 필드 내의 좌우, 상하 또는 중앙부에서 에지부 간의 선형적 형태, 포물곡선 형태로 선폭 차이를 나타내어 반도체 소자의 특성을 악화시키는 문제점이 있다.In the above-described pellicle apparatus and the pattern forming method using the same, the uniformity of irradiation of the E-Beam and the like and the uneven etching rate during the patterning process on the quartz substrate during the formation of the chromium pattern on the quartz substrate The difference in the line width of the fine chromium pattern occurs. When the pattern is formed on the wafer with an exposure mask provided with a pattern having such a line width difference, the transfer of the pattern size occurs with a difference larger than the chromium pattern line width of the exposure mask. This is called the line width uniformity of the pattern in the semiconductor device chip field. Such chip line width uniformity may occur due to the difference in the line width of the chromium pattern formed on the exposure mask, but after passing through dozens of lenses even if the line width of the pattern is uniform on the exposure mask. In some cases, uneven transfer occurs when the exposure energy is delivered to the final wafer. Therefore, there is a problem in that the characteristics of the semiconductor device are deteriorated by the difference in the line width in the form of a linear or parabolic curve between the edges in the left, right, top, and center portions of the semiconductor chip field.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 부분별로 두께가 다른 멤브레인이 구비된 펠리클 장치를 사용하거나 금속원소 및 염료물질 등을 첨가하여 부분별로 투과율이 다른 멤브레인이 구비된 펠리클 장치를 사용하여 불순물 유입 및 칩 필드 내 패턴의 선폭 차이가 방지되어 반도체 소자의 특성이 향상되며 제조 원가 및 시간을 감소시키는 펠리클 장치 및 이를 이용한 패턴 형성 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems, impurities are introduced into the chip field by using a pellicle device having a membrane having a different thickness from each part or a pellicle device having a membrane having a different transmittance per part by adding metal elements and dye materials. It is an object of the present invention to provide a pellicle device and a pattern forming method using the same which prevents the difference in the line width of the pattern, thereby improving the characteristics of the semiconductor device and reducing the manufacturing cost and time.

본 발명에 따른 펠리클 장치는 The pellicle device according to the present invention

차광 패턴이 구비된 석영 기판과,A quartz substrate provided with a light shielding pattern,

부분별로 투과율 차이를 가지는 멤브레인과,A membrane having a permeability difference for each part,

상기 석영 기판에 상기 멤브레인을 결착하는 알루미늄 프레임Aluminum frame for binding the membrane on the quartz substrate

을 구비하는 것을 특징으로 한다. It characterized by having a.

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

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 펠리클 장치를 도시한 평면도 및 단면도이다. 2a and 2b are a plan view and a cross-sectional view showing a pellicle device according to the present invention.

도 2a를 참조하면, 크롬 패턴(110)이 구비된 석영 기판(100) 상부에 멤브레인(160)이 부착된 모습을 도시한 평면도로서 멤브레인(160)은 칩 필드 영역이 외부에 위치되도록 구비된다. Referring to FIG. 2A, the membrane 160 is attached to the quartz substrate 100 having the chrome pattern 110. The membrane 160 is provided such that the chip field region is located outside.

도 2b를 참조하면, 차광 패턴(110)이 구비된 석영 기판(100) 상부 양측에 프레임(140)이 구비되고, 석영 기판(100)에 멤브레인(160)을 결착하는 알루미늄 프레임(140)이 구비되되, 멤브레인(160)은 폴리머에 빛을 흡수 또는 차단하는 금속 원소 또는 염료 물질을 첨가하여 반투명 폴리머 물질(165)로 제조되는 것을 제 1 특징으로 한다. Referring to FIG. 2B, the frame 140 is provided on both sides of the quartz substrate 100 provided with the light blocking pattern 110, and the aluminum frame 140 which binds the membrane 160 to the quartz substrate 100 is provided. The membrane 160 may be made of a translucent polymer material 165 by adding a metal element or dye material that absorbs or blocks light to the polymer.

여기서, 차광 패턴(110)은 크롬층으로 형성되며, 멤브레인(160)을 (a), (b), (c) 의 영역으로 구분하였을 경우 노광원의 조절을 위해 일정 영역에 좌우, 상하 또는 중심부에서 에지부 간의 첨가물 차이를 두어 빛투과율 증가비가 (a)＞(b)＞(c) 인 선형적 증가 형태, (b)＞(a)＝(c)인 2차 포물 곡선 형태, (a)＞(b)＞(c)인 지수함수적 증가 형태 또는 (b)＜(a)＝(c)인 2차 포물 곡선 형태를 가지는 멤브레인(160)을 구비한 펠리클 장치를 복수개 제조하되, 투과율은 80 내지 100%의 범위 내에서 제조하는 것이 바람직하다. Here, the light shielding pattern 110 is formed of a chromium layer, and when the membrane 160 is divided into the areas of (a), (b), and (c), the light shielding pattern 110 is formed in a predetermined area to adjust the exposure source. The difference in the additives between the edges in the form of linear increases in the light transmittance increase ratio of (a)> (b)> (c), (b)> (a) = (c) secondary parabolic curve, (a) A plurality of pellicle devices having a membrane 160 having an exponentially increasing form > (b) > (c) or a second parabolic curve form (b) < (a) < It is preferable to manufacture in 80 to 100% of range.

또한, 차광 패턴(110)이 구비된 석영 기판(100)에 멤브레인(160)을 결착하는 알루미늄 프레임(140)이 구비되되, 멤브레인(160)은 부분별로 두께가 다르게 형성되는 것을 제 2 특징으로 한다.In addition, the aluminum frame 140 for binding the membrane 160 is provided on the quartz substrate 100 provided with the light shielding pattern 110, the membrane 160 is characterized in that the thickness is formed differently for each part .

여기서, 멤브레인(160)은 2 내지 5 μm의 두께로 형성하며, 부분별로 두께의 차이를 두어 투과율을 80 내지 100%로 조절하는 것이 바람직하다. Here, the membrane 160 is formed to a thickness of 2 to 5 μm, it is preferable to control the transmittance to 80 to 100% by varying the thickness for each part.

본 발명에 따른 제 1 및 2 특징을 가지는 펠리클 장치는 종래와 같이 크롬 패턴이 구비된 석영 기판 상부에 필수적으로 구비되며, 석영 기판 하부에 선택적으로 구비될 수도 있다. The pellicle device having the first and second features according to the present invention is essentially provided on the quartz substrate with a chromium pattern as in the prior art, and may be selectively provided on the quartz substrate.

본 발명에 따른 패턴 형성 방법은Pattern forming method according to the invention

차광 패턴이 구비된 석영 기판을 사용하여 웨이퍼 상에 감광막 패턴을 형성하는 단계와, Forming a photoresist pattern on a wafer using a quartz substrate provided with a light shielding pattern;

상기 감광막 패턴에서 선폭 차이의 분포를 측정하는 단계와,Measuring a distribution of line width differences in the photoresist pattern;

상기 선폭 차이의 분포에 해당하는 멤브레인이 구비된 펠리클 장치를 사용하여 최종 패턴을 형성하는 단계Forming a final pattern using a pellicle device equipped with a membrane corresponding to the distribution of the line width differences

를 포함하는 것을 특징으로 한다. Characterized in that it comprises a.

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

도 3은 본 발명에 따른 패턴 형성 방법을 도시한 단면도이다. 3 is a cross-sectional view showing a pattern forming method according to the present invention.

도 3을 참조하면, 석영 기판(100)에 이 빔(E-Beam) 등을 사용하여 크롬 패턴(110)을 형성하고 이를 사용하여 웨이퍼에 감광막 패턴을 형성한다. 형성된 감광막 패턴에서 칩 필드(Chip field) 선폭 차이의 분포를 측정하고 좌우선형, 상하선형, 좌우포물선 및 상하포물선등의 분포가 있으면 이에 해당하는 멤브레인(160)이 구비된 펠리클 장치를 사용하여 최종 패턴을 형성한다. Referring to FIG. 3, the chromium pattern 110 is formed on the quartz substrate 100 using this beam (E-Beam) and the like, and the photoresist pattern is formed on the wafer using the chromium pattern 110. Measure the distribution of the difference in the chip field line width in the formed photoresist pattern, and if there are distributions such as left, right, top, bottom, left and right parabola and top and bottom parabola, the final pattern using a pellicle device equipped with a membrane 160 corresponding thereto. To form.

예를 들어, 감광막 패턴의 선폭 분포가 좌우 선형 형태로 되어 있는 경우 투과율이 (a)＞(b)＞(c) 인 선형적 증가 형태 또는 (a)＞(b)＞(c)인 지수함수적 증가 형태를 가지는 멤브레인이 구비된 펠리클 장치를 사용하는 것이 바람직하다. For example, when the line width distribution of the photoresist pattern is in the form of left and right linearly, the linear increase in the transmittance of (a)> (b)> (c) or the exponential function of (a)> (b)> (c) Preference is given to using a pellicle device with a membrane having an ever increasing form.

여기서, 펠리클 장치가 구비된 노광 마스크를 사용하여 웨이퍼에 패턴을 형성하게 되면 칩 필드 내의 선폭 차이를 감소시키거나 방지할 수 있어 반도체 소자의 제품 특성이 향상되는 효과가 있다. Here, when the pattern is formed on the wafer using an exposure mask equipped with a pellicle device, it is possible to reduce or prevent the difference in the line width in the chip field, thereby improving the product characteristics of the semiconductor device.

본 발명에 따른 펠리클 장치 및 이를 이용한 패턴 형성 방법은 부분별로 두께가 다른 멤브레인이 구비된 펠리클 장치를 사용하거나 금속원소 및 염료물질 등을 첨가하여 부분별로 투과율이 다른 멤브레인이 구비된 펠리클 장치를 사용하여 불순물 유입 및 칩 필드 내 패턴의 선폭 차이가 방지되어 반도체 소자의 특성이 향상되며,제조 원가 및 시간을 감소시키는 효과가 있다. The pellicle device and the pattern forming method using the same according to the present invention using a pellicle device having a membrane having a different thickness for each part or a pellicle device having a membrane having a different transmittance for each part by adding metal elements and dye materials, etc. Impurity inflow and line width difference between patterns in the chip field are prevented, thereby improving the characteristics of the semiconductor device and reducing manufacturing costs and time.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.In addition, a preferred embodiment of the present invention is for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to various modifications, changes, substitutions and additions through the spirit and scope of the appended claims, such modifications and changes are the following claims It should be seen as belonging to a range.

Claims (10)

차광 패턴이 구비된 석영 기판;A quartz substrate having a light shielding pattern; 부분별로 투과율 차이를 가지는 멤브레인; 및A membrane having a difference in transmittance for each part; And 상기 석영 기판에 상기 멤브레인을 결착하는 알루미늄 프레임;An aluminum frame for binding the membrane to the quartz substrate; 을 구비하는 것을 특징으로 하는 펠리클 장치. A pellicle device comprising a. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 멤브레인의 빛 투과율은 80 내지 100%인 것을 특징으로 하는 펠리클 장치. The pellicle device, characterized in that the light transmittance of the membrane is 80 to 100%. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 멤브레인은 금속 원소 및 염료 물질이 첨가된 반투명 폴리머 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 펠리클 장치.And the membrane is formed of a translucent polymer material to which a metal element and a dye material are added. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 멤브레인은 두께의 차이를 가지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 펠리클 장치. The pellicle device characterized in that the membrane is formed to have a difference in thickness. 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 멤브레인은 2 내지 5μm 두께의 범위에서 부분별로 차이를 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 펠리클 장치. The membrane is a pellicle device, characterized in that formed in part by the difference in the range of 2 to 5μm thickness. 차광 패턴이 구비된 석영 기판을 사용하여 웨이퍼 상에 감광막 패턴을 형성하는 단계;Forming a photoresist pattern on a wafer using a quartz substrate provided with a light shielding pattern; 상기 감광막 패턴에서 선폭 차이의 분포를 측정하는 단계; 및Measuring a distribution of line width differences in the photoresist pattern; And 상기 선폭 차이의 분포에 해당하는 멤브레인이 구비된 펠리클 장치를 사용하여 최종 패턴을 형성하는 단계;Forming a final pattern using a pellicle device equipped with a membrane corresponding to the distribution of the line width differences; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법. Pattern forming method comprising a. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 선폭 차이는 좌우선형, 상하선형, 좌우포물선 및 상하포물선 형태 중 어느 하나로 구분되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법. The line width difference is a pattern forming method characterized in that divided into any one of the left and right linear, vertical and horizontal, left and right parabola and vertical parabola. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 멤브레인의 빛 투과율은 80 내지 100%인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법. The light transmittance of the membrane is a pattern forming method, characterized in that 80 to 100%. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 멤브레인은 2 내지 5μm 두께의 범위에서 부분별로 투과율의 차이를 가 지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법. The membrane is a pattern forming method, characterized in that formed to have a difference in transmittance for each part in the range of 2 to 5μm thickness. 제 6 항에 있어서, The method of claim 6, 상기 멤브레인은 금속 원소 및 염료 물질이 첨가된 반투명 폴리머 물질로 형성하여 부분별로 투과율 차이를 가지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.The membrane is a pattern forming method, characterized in that formed by the translucent polymer material to which the metal element and dye material is added to have a transmittance difference for each part.
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