KR100831675B1 - A photo mask for establishing a best focus and method of establishing best focus using the same - Google Patents
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Abstract
여러 번의 CD 측정을 행하지 않고도 필드의 각 영역별로 베스트 포커스를 설정할 수 있는 포토 마스크 및 이에 의한 베스트 포커스 설정방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 포토 마스크는 석영 기판, 및 상기 석영 기판상에 매트릭스 형태로 다수개가 배치된 검사 패턴부를 포함하며, 상기 검사 패턴부는 스트라이프 형태의 제 1 내지 제 4 중검사 패턴들로 구성되고, 상기 제 1 중검사 패턴은 교대로 나란히 배열된 100% 투과율을 갖는 다수의 제 1 소(小)패턴 및 제 2 소패턴으로 구성되고, 상기 제 2 중검사 패턴은 6%의 투과율을 갖는 단일의 소패턴으로 구성되고, 상기 제 3 중검사 패턴은 100% 투과율을 갖는 일정 거리 이격된 다수의 제 3 소패턴들로 구성되고, 상기 제 4 중검사 패턴은 100% 투과율을 갖으며 교대로 나란히 배열된 다수의 제 4 소패턴 및 제 5 소패턴으로 구성되며, 상기 각각의 소패턴들은 소정 상(phase)의 그레이팅을 갖는다.Disclosed are a photomask and a method for setting the best focus, by which the best focus can be set for each area of a field without having to perform several CD measurements. The disclosed photo mask includes a quartz substrate and a plurality of inspection pattern portions disposed in a matrix form on the quartz substrate, wherein the inspection pattern portions are formed of first to fourth heavy inspection patterns in the form of stripes. The first heavy inspection pattern is composed of a plurality of first small patterns and a second small pattern having alternately 100% transmittance arranged side by side, the second heavy inspection pattern having a single small transmission having a transmittance of 6% The third heavy inspection pattern is composed of a plurality of third small patterns spaced at a distance having a 100% transmittance, and the fourth heavy inspection pattern has a 100% transmittance and is arranged alternately side by side. It consists of a plurality of fourth small patterns and fifth small patterns, each of the small patterns having a predetermined phase grating.
포토 마스크, 베스트 포커스, 그레이팅 Photo Mask, Best Focus, Grating
Description
도 1은 본 발명의 일실시예를 설명하기 위한 베스트 포커스를 설정하기 위한 포토 마스크를 나타낸 평면도이다.1 is a plan view showing a photo mask for setting the best focus for explaining an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 검사 패턴부를 확대하여 나타낸 평면도이다.FIG. 2 is an enlarged plan view of the inspection pattern part of FIG. 1. FIG.
도 3a 내지 도 3d는 검사 패턴부를 구성하는 개별의 중검사 패턴을 가지고 포토레지스트 패턴을 형성하였을 때 포커스 오프셋에 따른 CD 변화를 나타낸 그래프이다. 3A to 3D are graphs showing CD changes according to a focus offset when a photoresist pattern is formed with individual heavy inspection patterns constituting the inspection pattern portion.
본 발명은 마스크 및 이를 이용한 검사방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반도체 소자의 베스트 포커스 변화를 검사하기 위한 마스크 및 이를 이용한 베스트 포커스의 변화를 검사하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a mask and an inspection method using the same, and more particularly, to a mask for inspecting a best focus change of a semiconductor device and a method of inspecting a change of a best focus using the same.
반도체 집적 회로에서의 고집적화 및 미세화에 대응하기 위하여, 패턴의 미세화가 급속히 진행되고 있다. 특히, 포토리소그라피 기술은 패턴을 형성하는 기본 기술이 되고 있다. 상기 포토리소그라피 공정은 잘 알려진 바와 같이 노광 장치에 의해 웨이퍼면상에 도포된 포토레지스트에 마스크상의 패턴을 전사하는 기술이다. In order to cope with high integration and miniaturization in semiconductor integrated circuits, miniaturization of patterns is rapidly progressing. In particular, photolithography has become a basic technique for forming patterns. The photolithography process is a technique of transferring a pattern on a mask to a photoresist coated on a wafer surface by an exposure apparatus as is well known.
노광 장치는 크게 광원, 어퍼쳐(aperture), 렌즈 및 웨이퍼가 안착될 지지대를 구비되며, 상기 광원과 렌즈 사이에 마스크가 개재되어, 마스크의 패턴 형상을 상기 웨이퍼(웨이퍼 상의 포토레지스트막)에 전사한다. 이때, 포토레지스트 패턴의 선폭은 노광원의 파장, 어퍼쳐의 구경수(numeric aperture) 및 초점 길이에 의해 결정된다. 상기 노광원의 파장 및 어퍼쳐의 구경수는 노광 공정시 이미 정하여진 팩터이므로, 초점길이를 조절하여 미세한 패턴을 형성하는 것이 중요하다.The exposure apparatus includes a light source, an aperture, a lens, and a support on which the wafer is to be mounted, and a mask is interposed between the light source and the lens to transfer the pattern shape of the mask to the wafer (photoresist film on the wafer). do. At this time, the line width of the photoresist pattern is determined by the wavelength of the exposure source, the numerical aperture of the aperture, and the focal length. Since the wavelength of the exposure source and the aperture number of the aperture are factors already determined during the exposure process, it is important to form a fine pattern by adjusting the focal length.
현재에는 임의의 노광 공정을 통해 형성된 포토레지스트 패턴의 CD(critical dimension)를 측정하여 베스트 포커스를 결정한다. 보다 자세하게는 하나의 필드(field)에 형성된 5군데 이상의 포토레지스트 패턴의 CD를 측정하여 필드의 각 지점에서의 베스트 포커스를 설정하게 된다. Currently, the best focus is determined by measuring the CD (critical dimension) of the photoresist pattern formed through an arbitrary exposure process. More specifically, CDs of five or more photoresist patterns formed in one field are measured to set the best focus at each point of the field.
그런데, 상기한 종래의 베스트 포커스를 설정하는 방법은 각 영역마다 포커스 오프셋별로 여러 번 CD를 측정하여야 하므로 베스트 포커스를 측정하는 시간이 장시간 소요되고 여러 번의 CD 측정으로 CD 측정 장치의 에러를 유발할 수 있다. However, in the conventional method of setting the best focus, since CDs need to be measured several times for each focus offset in each area, the best focus measurement takes a long time and multiple CD measurements can cause errors in the CD measuring apparatus. .
따라서, 본 발명의 목적은 여러 번의 CD 측정을 행하지 않고도 필드의 각 영역별로 베스트 포커스를 설정할 수 있는 포토 마스크 및 이에 의한 베스트 포커스 설정방법을 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a photomask and a method for setting the best focus by which the best focus can be set for each area of a field without having to perform several CD measurements.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 석영 기판, 및 상기 석영 기판상에 매트릭스 형태로 다수개가 배치된 검사 패턴부를 포함하며, 상기 검사 패턴부는 스트라이프 형태의 제 1 내지 제 4 중검사 패턴들로 구성되고, 상기 제 1 중검사 패턴은 교대로 나란히 배열된 100% 투과율을 갖는 다수의 제 1 소(小)패턴 및 제 2 소패턴으로 구성되고, 상기 제 2 중검사 패턴은 6%의 투과율을 갖는 단일의 소패턴으로 구성되고, 상기 제 3 중검사 패턴은 100% 투과율을 갖는 일정 거리 이격된 다수의 제 3 소패턴들로 구성되고, 상기 제 4 중검사 패턴은 100% 투과율을 갖으며 교대로 나란히 배열된 다수의 제 4 소패턴 및 제 5 소패턴으로 구성되며, 상기 각각의 소패턴들은 소정 상(phase)의 그레이팅을 갖는다.In order to achieve the above object of the present invention, the present invention includes a quartz substrate, and a plurality of inspection pattern portions disposed in a matrix form on the quartz substrate, wherein the inspection pattern portions are first to fourth heavy inspection patterns in the form of stripes. The first heavy inspection pattern is composed of a plurality of first small pattern and the second small pattern having a 100% transmittance alternately arranged side by side, the second heavy inspection pattern of 6% The third heavy inspection pattern is composed of a single small pattern having a transmittance, and the third heavy inspection pattern is composed of a plurality of third small patterns spaced at a predetermined distance having a 100% transmittance, and the fourth heavy inspection pattern has a 100% transmission. And a plurality of fourth small patterns and fifth small patterns alternately arranged side by side, each of the small patterns having a predetermined phase grating.
상기 제 1 소패턴, 제 2 중패턴을 구성하는 패턴, 제 3 소패턴 및 제 4 소패턴은 π상의 그레이팅을 갖고, 상기 제 2 소패턴은 3π/2 상의 그레이팅을 갖으며, 제 5 소패턴은 π/2상의 그레이팅을 갖는 것이 바람직하다.The first small pattern, the pattern constituting the second medium pattern, the third small pattern, and the fourth small pattern have a g phase of g, the second small pattern has a grating of 3 p / 2, and a fifth small pattern. It is preferable to have a grating of (pi) / 2 phase.
상기 각 소패턴들의 그레이팅은 0.2㎛의 폭, 0.06㎛의 높이 및 간격을 갖는 것이 바람직하다.The grating of each of the small patterns preferably has a width of 0.2 μm, a height and a spacing of 0.06 μm.
본 발명의 다른 견지에 따른 베스트 포커스의 설정방법은, 매트릭스 형태로 배열되며, 서로 다른 베스트 포커스를 갖는 패턴들로 구성된 다수의 검사 패턴부를 포함하는 마스크를 이용하여 선택된 포커스 오프셋하에서 노광을 실시하는 단계, 상기 노광 공정으로 형성된 포토레지스트 패턴의 CD 분포를 측정하는 단계, 및 상기 포토레지스트 패턴의 CD 분포에 의해 필드별 베스트 포커스를 설정한다According to another aspect of the present invention, a method of setting a best focus includes performing exposure under a selected focus offset by using a mask arranged in a matrix form and including a plurality of inspection pattern portions formed of patterns having different best focuses. Measuring the CD distribution of the photoresist pattern formed by the exposure process, and setting the best focus for each field by the CD distribution of the photoresist pattern.
<실시예><Example>
이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, only the embodiments are to make the disclosure of the present invention complete, the scope of the invention to those skilled in the art It is provided to fully understand the present invention, the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
도 1은 본 발명에 따른 베스트 포커스를 설정하기 위한 포토 마스크를 도시한 것이다. 1 illustrates a photomask for setting a best focus according to the present invention.
도 1을 참조하면, 석영 기판(100) 상에 다수의 검사 패턴부(150)를 형성한다. 다수의 검사 패턴부(150)는 상기 석영 기판(100) 상에 매트릭스 형태로 배열되며, 상기 검사 패턴부(150)는 제 1 내지 제 4의 중(中)검사 패턴(110,120,130,140)으로 구성된다.Referring to FIG. 1, a plurality of
상기 제 1 내지 제 4 중검사 패턴(110,120,130,140)은 도 2에 도시된 바와 같이, 일정 간격 이격된 스트라이프(stripe) 형태를 갖는다. As illustrated in FIG. 2, the first to fourth
보다 상세하게, 제 1 중검사 패턴(110)은 교대로 나란히 배열된 다수의 제 1 소(小)패턴(111) 및 제 2 소패턴(112)으로 구성된다. 상기 제 1 및 제 2 소패턴(111,112)은 100% 투과율을 갖고, 제 1 소패턴(111)은 π상(phase)의 그레이팅(grating)을 갖고, 제 2 소패턴(112)은 3π/2상의 그레이팅을 갖는다. 이때, 상 기 그레이팅은 0.2㎛의 폭, 0.06㎛의 높이 및 간격을 갖는다. In more detail, the first
제 2 중검사 패턴(120)은 6%의 투과 물질로 된 단일의 소패턴으로 구성되며, 상기 제 2 중검사 패턴(120)은 π상의 그레이팅을 갖는다. 상기 그레이팅은 0.2㎛의 폭, 0.06㎛의 높이 및 간격을 갖도록 설계된다.The second
제 3 중검사 패턴(130)은 일정 거리 이격배치되는 다수의 제 3 소패턴(131)들로 구성된다. 제 3 소패턴(131)은 100% 투과율을 가지며, π상의 그레이팅을 갖는다. 이때도 마찬가지로, 상기 그레이팅은 0.2㎛의 폭, 0.06㎛의 높이 및 간격을 갖도록 설계된다.The third
제 4 중검사 패턴(140)은 교대로 나란히 배열된 다수의 제 4 소(小)패턴(141) 및 제 5 소패턴(142)으로 구성된다. 상기 제 4 및 제 5 소패턴(141,142)은 100% 투과율을 갖되, 제 4 소패턴(141)은 π상(phase)의 그레이팅(grating)을 갖고, 제 5 소패턴(112)은 π/2상의 그레이팅을 갖는다. 이때, 상기 그레이팅은 0.2㎛의 폭, 0.06㎛의 높이 및 간격을 갖는다. The fourth
도 3a 내지 도 3d는 상기 개별의 중검사 패턴(110∼140)을 가지고 포토레지스트 패턴을 형성하였을 때 포커스 오프셋에 따른 CD 변화를 나타낸 그래프이다. 3A to 3D are graphs showing CD changes according to a focus offset when a photoresist pattern is formed using the individual
도 3a 내지 도 3d에 따르면, 제 1 중검사 패턴(110)에 의해 포토레지스트 패턴을 형성한 결과, 최적의 패턴 CD에 따른 베스트 포커스는 0.0㎛임으로 나타났고, 제 2 중검사 패턴(120)의 경우 베스트 포커스가 0.025㎛, 제 3 중검사 패턴(130)의 경우 베스트 포커스가 0.05㎛, 제 4 중검사 패턴(140)의 경우 베스트 포커스가 0.075㎛로 각각 나타났다. 3A to 3D, when the photoresist pattern is formed by the first
이를 근거로 하여, 상기 도 1의 포토 마스크를 가지고 선택된 포커스 오프셋하에서 노광을 실시한 후 각 패턴의 CD를 일괄 측정하면, 필드 각 영역에 대한 CD 분포를 예측할 수 있으며, 이에 의해 이미지 면 이탈(image plane deviation)을 한눈이 알아 볼 수 있다. Based on this, by performing exposure under the selected focus offset with the photo mask of FIG. 1 and collectively measuring the CD of each pattern, it is possible to predict the CD distribution for each area of the field, thereby causing an image plane deviation. deviation at a glance.
또한, 상기 중검사 패턴(110∼140)간이 유발하는 포커스 오프셋의 차이가 상기 도 3a 내지 도 3d에서 보여주는 바와 같이 각각 0.025㎛이므로, 중검사 패턴에 의해 형성되는 CD를 측정하여 그 차이를 비교함으로써 필드내에 포커스 이탈이 얼마나 존재하는지도 예측할 수 있어, 최적의 베스트 포커스를 설정할 수 있다. In addition, since the difference in focus offset caused by the
이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 투과율 및 그레이팅 분포가 상이한 다수의 검사 패턴 그룹이 다수개 형성된 포토 마스크에 의해 노광을 실시하므로써, 상기 노광 공정에 의해 얻어지는 포토레지스트 패턴 CD 분포에 따라 베스트 포커스 및 이미지면 이탈을 한눈에 확인할 수 있다. As described in detail above, the exposure is performed by a photomask in which a plurality of inspection pattern groups having different transmittances and grating distributions are formed, thereby deviating the best focus and image plane according to the photoresist pattern CD distribution obtained by the exposure process. You can check at a glance.
이에 의해, 필드 전체의 베스트 포커스를 확인할 수 있어 정확한 베스트 포커스 설정이 용이하고, 특정 필드 영역에서 다수번의 패턴 CD 측정을 방지할 수 있다. As a result, the best focus of the entire field can be confirmed, so that accurate best focus setting can be easily performed, and a plurality of pattern CD measurements can be prevented in a specific field area.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. .
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