KR100881501B1 - Method for forming pattern of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마스크 노광을 통해 반도체 소자의 패턴을 형성한다는 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 마스크 노광 공정을 통해 형성된 패턴에서 패턴 컬랩스(pattern collapse) 또는 패턴 브리지(pattern bridge) 현상이 에지 부분에 발생하는 종래 방법과는 달리, 디자인 룰에 따른 패턴 간 최소 선폭을 측정하고, 마스크 제작 후 광강도 분포를 측정하며, 테스트 마스크를 이용하여 패턴 컬랩스 및 패턴 브리지가 발생하는 노광 조건을 확인한 후에, 이들을 이용하여 특정 노광 조건을 산출하고, 산출된 특정 노광 조건에 따른 마스크의 광강도 분포를 재측정하며, 재측정된 광강도 분포를 이용하여 광학 근접 보상을 수행함으로써, 반도체 소자의 제조 과정에서 특정 노광 조건으로 광학 근접 보상 조건을 이용한 마스크 노광을 통해 패턴을 형성할 수 있다.According to the present invention, a pattern of a semiconductor device is formed through a mask exposure. For this purpose, a pattern collapse or pattern bridge phenomenon occurs in an edge portion of a pattern formed through a mask exposure process. Unlike the conventional method, which measures the minimum line width between patterns according to the design rule, the light intensity distribution after fabrication of the mask, and after confirming the exposure conditions under which the pattern collapsing and the pattern bridge are generated using the test mask, Calculating specific exposure conditions, re-measuring the light intensity distribution of the mask according to the calculated specific exposure conditions, and performing optical proximity compensation using the re-measured light intensity distribution, thereby performing a specific exposure in the manufacturing process of the semiconductor device. As a condition, a pattern may be formed through mask exposure using an optical proximity compensation condition.
포토 리소그래피(Photo Lithography) 공정, 패턴 컬랩스(pattern collapse), 패턴 브리지(pattern bridge) Photo Lithography Process, Pattern Collapse, Pattern Bridge
Description
도 1은 종래에 마스크 노광 후 패턴 컬랩스가 발생하는 것을 예시한 도면,1 is a view illustrating that pattern collapsing occurs after a mask exposure in the related art.
도 2는 본 발명에 따라 디자인 룰에 따른 특정 패턴을 나타낸 도면,2 is a view showing a specific pattern according to the design rule in accordance with the present invention;
도 3은 본 발명에 따라 마스크 제작 후 광강도 분포를 나타낸 도면,3 is a view showing the light intensity distribution after the mask fabrication according to the present invention,
도 4는 본 발명에 따라 특정 노광 조건 및 광강도에 따른 광학 근접 보상을통해 패턴을 형성하는 과정을 나타낸 플로우차트.4 is a flowchart illustrating a process of forming a pattern through optical proximity compensation according to specific exposure conditions and light intensities according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따라 마스크 제작 후 패턴의 최소 선폭에 따른 특정 영역의 광강도 그래프를 나타낸 도면,5 is a view showing a light intensity graph of a specific region according to the minimum line width of the pattern after the mask fabrication according to the present invention,
도 6은 본 발명에 따라 마스크 노광 후 형성된 패턴을 나타낸 도면.6 illustrates a pattern formed after mask exposure in accordance with the present invention.
본 발명은 반도체 소자의 패턴 형성 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 소자의 포토리소그래피 공정에서 마스크 노광을 통해 패턴을 형성하는데 적합한 반소체 소자의 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a pattern of a semiconductor device, and more particularly, to a pattern forming method for a semi-elementary device suitable for forming a pattern through mask exposure in a photolithography process of a semiconductor device.
잘 알려진 바와 같이, 반도체 소자의 제조 과정은 증착 공정, 식각 공정 및 이온 주입 공정 등의 공정들을 포함한다.As is well known, the manufacturing process of a semiconductor device includes processes such as a deposition process, an etching process and an ion implantation process.
즉, 반도체 소자는 웨이퍼 상에 다결정막, 산화막, 질화막 및 금속막 등과 같은 다수 개 층의 박막을 증착한 후에 사진 공정, 식각 공정 및 이온 주입 공정 등을 통해 패턴을 형성하는데, 포토 리소그래피(Photo Lithography) 공정은 포토마스크를 이용하여 원하는 반도체 소자의 패턴을 웨이퍼 상에 형성시키는 반도체 제조 과정의 핵심 기술이다.That is, a semiconductor device forms a pattern through a photo process, an etching process, and an ion implantation process after depositing a plurality of layers of a plurality of layers such as a polycrystalline film, an oxide film, a nitride film, and a metal film on a wafer. Photolithography ) Is a core technology of the semiconductor manufacturing process that uses a photomask to form a desired pattern of a semiconductor device on a wafer.
이러한 포토리소그래피 공정은 정교한 마스크 설계로 인해 마스크로 투광되어 나오는 빛의 양을 적절히 조절할 수 있게 되었고, 새로운 감광제, 고구경(High Numerical Aperture) 렌즈를 장착한 스캐너(Scanner), 변형 마스크 기술 등을 이용하여 포토리소그래피 공정을 더욱 정교하게 수행할 수 있게 되었다.This photolithography process allows for the proper control of the amount of light projected onto the mask due to the sophisticated mask design, and the use of new photosensitizers, scanners with high numerical aperture lenses, and modified mask technology. Thus, the photolithography process can be performed more precisely.
특히, 포토리소그래피 공정에서 광학 근접 보상(Optical Proximity Correction) 기술은 기존의 광학 노광 장치의 기술적인 한계를 극복하는 요인이 되고 있는데, 논리 소자와 같이 반복적이지 않고 불규칙적인 패턴 구조를 갖는 반도체 소자에 대해 광학 해상 한계를 극복하면서 동시에 빠른 시간 내에 정교한 패터닝을 가능하게 하였고, 이는 광학 왜곡 현상을 효과적으로 극복하면서 초미세 패턴의 제조 능력을 향상시킬 수 있으며, 광학 노광 장치가 안고 있는 빛의 왜곡 현상을 보상을 할 수 있게 되었다.In particular, in the photolithography process, optical proximity correction technology overcomes the technical limitations of the conventional optical exposure apparatus. For optical semiconductor devices having a non-repetitive and irregular pattern structure such as a logic device, Overcoming optical resolution limitations, while enabling precise patterning in a short time, can effectively overcome the optical distortion and improve the manufacturing ability of ultra fine patterns, and compensate for the distortion of light in the optical exposure device. I can do it.
한편, 종래에 반도체 소자의 제조 과정에서 밀집된 긴 라인 사이에 위치하는 스몰 패턴(small pattern)의 경우 도 1에 도시한 바와 같이 마스크 노광 후에 패턴의 선폭 조절이 최적화되지 않아 반도체 기판(100)에서 패턴 컬랩스(pattern collapse, 100a)가 발생하게 되고, 이러한 현상은 패턴 브리지(pattern collapse) 및 디포커스(defocus) 현상과 함께 반도체 웨이퍼의 에지(edge) 부분에 집중되어 발생됨으로써, 반도체 소자의 특성을 저하시키는 요인으로 작용하고 있는 실정이다.Meanwhile, in the case of a small pattern positioned between dense long lines in the manufacturing process of a semiconductor device, as shown in FIG. 1, the line width control of the pattern is not optimized after the mask exposure, so that the pattern in the
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반도체 소자의 패턴 형성 시에 패턴의 선폭에 따른 노광 조건을 조정하여 패턴 이탈 현상을 방지할 수 있는 반도체 소자의 패턴 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems of the prior art, to provide a pattern forming method of a semiconductor device that can prevent the pattern deviation by adjusting the exposure conditions according to the line width of the pattern when forming the pattern of the semiconductor device. Its purpose is to.
본 발명의 다른 목적은, 반도체 소자의 스몰 패턴 형성 시에 패턴의 광학 강도에 따른 광학 근접 보상을 수행하여 패턴 형성의 정밀도를 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 패턴 형성 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a method of forming a pattern of a semiconductor device capable of improving the precision of pattern formation by performing optical proximity compensation according to the optical intensity of the pattern when forming a small pattern of the semiconductor device.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 마스크 노광을 통해 반도체 소자의 패턴을 형성하는 방법으로서, 디자인 룰에 따른 마스크의 패턴 간 최소 선폭을 측정하는 단계와, 상기 마스크 제작 후에 상기 최소 선폭이 측정된 영역에 대한 광강도 분포를 측정하는 단계와, 상기 측정된 광강도 분포에 따라 패턴 컬랩스 및 패턴 브리지가 발생하는 각각의 노광 조건을 측정하는 단계와, 상기 측정된 각각의 노광 조건에 대한 그 사이값으로 특정 노광 조건을 설정한 후에, 상기 광강도 분포를 재측정하는 단계와, 상기 재측정된 광강도 분포에 따라 광학 근접 보상을 수행하여 상기 마스크 노광을 수행하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 패턴 형성 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of forming a pattern of a semiconductor device through a mask exposure, the step of measuring the minimum line width between the pattern of the mask according to the design rule, the minimum line width is measured after the mask fabrication Measuring a light intensity distribution over an area, measuring respective exposure conditions under which pattern collapsing and pattern bridges occur in accordance with the measured light intensity distribution, and for each of the measured exposure conditions After setting a specific exposure condition with a value, re-measuring the light intensity distribution, and performing the mask exposure by performing optical proximity compensation according to the re-measured light intensity distribution. It provides a formation method.
본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above and other objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the present invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 기술요지는, 디자인 룰에 따른 최소 선폭을 측정하고, 마스크 제작 후 광강도 분포를 측정하며, 패턴 컬랩스 노광 조건 및 패턴 브리지 노광 조건을 이용하여 특정 노광 조건을 설정한 후 이에 따른 광학 근접 보상을 수행하여 마스크 노광을 수행한다는 것으로, 이러한 기술적 수단을 통해 본 발명에서 목적으로 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.Summary of the Invention The technical gist of the present invention is to measure the minimum line width according to the design rule, to measure the light intensity distribution after fabrication of the mask, and to set the specific exposure conditions using the pattern collapsing exposure conditions and the pattern bridge exposure conditions. By performing the mask exposure by performing the proximity compensation, it is easy to achieve the object of the present invention through this technical means.
도 2는 본 발명에 따라 디자인 룰에 따른 특정 패턴을 나타낸 도면으로, 디자인 룰에 따른 제 1 패턴(202), 제 2 패턴(204) 및 제 3 패턴(206)을 포함하는 마스크의 설계도면(200)을 나타낸다. 여기에서, 스몰 패턴인 제 2 패턴(204)과 제 1 패턴(202) 및 스몰 패턴인 제 2 패턴(204)과 제 3 패턴(206) 각각의 선폭(L1, L2), 즉 최소 선폭을 측정할 수 있다.FIG. 2 is a view illustrating a specific pattern according to a design rule according to the present invention, and a design drawing of a mask including a
도 3은 본 발명에 따라 마스크 제작 후 광강도 분포를 나타낸 도면으로, 도 2에 도시된 제 1 패턴(202), 제 2 패턴(204) 및 제 3 패턴(206)에 각각 대응되는 제 1' 패턴(302), 제 2' 패턴(304) 및 제 3' 패턴(306)을 포함하는 마스크(300)의 광강도 분포를 측정하여 이를 표시할 수 있다. 이 때, 광강도 분포에서 광강도가 높은 부분(a, b) 중 스몰 패턴인 제 2' 패턴(304)과 제 1' 패턴(302)의 중심 및 스몰 패턴인 제 2' 패턴(304)과 제 3' 패턴(306)의 중심이 광강도가 가장 높은 부분이 된다.FIG. 3 is a view illustrating a light intensity distribution after fabricating a mask according to the present invention, wherein the
도 4는 본 발명에 따라 특정 노광 조건 및 광강도에 따른 광학 근접 보상을통해 패턴을 형성하는 과정을 나타낸 플로우차트이다.4 is a flowchart illustrating a process of forming a pattern through optical proximity compensation according to specific exposure conditions and light intensities according to the present invention.
도 4를 참조하면, 디자인 룰에 따른 제 1 패턴(202), 제 2 패턴(204) 및 제 3 패턴(206)을 포함하는 마스크의 설계도면(200)에서 스몰 패턴인 제 2 패턴(204)과 제 1 패턴(202) 및 스몰 패턴인 제 2 패턴(204)과 제 3 패턴(206) 각각의 선폭(L1, L2), 즉 최소 선폭을 측정한다(단계402).Referring to FIG. 4, a
그리고, 마스크의 설계 도면에 따라 도 2에 도시된 제 1 패턴(202), 제 2 패턴(204) 및 제 3 패턴(206)에 각각 대응되는 제 1' 패턴(302), 제 2' 패턴(304) 및 제 3' 패턴(306)을 포함하는 해당 마스크(300)를 제작한 후에 광학 시뮬레이션 장비를 이용하여 그 광강도 분포를 측정한다(단계404). 이 때, 도 5에 도시한 바와 같은 2D의 광강도 분포를 구하여 제 1' 패턴(302), 제 2' 패턴(304) 및 제 3' 패턴(306)과 그 사이 영역에 대한 각각의 광강도 분포를 확인한다.The
다음에, 패턴 컬랩스(pattern collapse) 및 패턴 브리지(pattern bridge)가 발생하는 노광 조건을 확인하기 위한 테스트 마스크를 제작한 후 이에 대한 패턴 컬랩스가 발생하는 노광 조건(Ec) 및 패턴 브리지가 발생하는 노광 조건(Eb)을 측정한다(단계406). 여기에서, 노광 조건은, 에너지(E)로 표시할 수 있고, 그 단위는 mJ/s, s 등으로 나타낼 수 있으며, 도우즈량 등을 포함할 수 있다.The following is a pattern curl Labs (pattern collapse) and patterns bridge (pattern bridge) is produced by a test mask to determine the exposure conditions to occur after exposure conditions that the pattern curl lapse occurs for (E c) and the pattern bridge The exposure condition E b generated is measured (step 406). Here, the exposure conditions may be expressed by energy (E), the unit may be expressed by mJ / s, s, or the like, and may include a dose amount or the like.
그리고, 측정된 패턴 컬랩스가 발생하는 노광 조건(Ec) 및 패턴 브리지가 발생하는 노광 조건(Eb)에 따라 특정 노광 조건을 산출한다(단계408). 여기에서, 특정 노광 조건은 패턴 컬랩스 및 패턴 브리지가 발생하는 각각의 노광 조건의 중간값으로 산출하며, 이는 (Ec+Eb)/2의 값으로 특정 노광 조건을 산출한다. 이 후, 산출된 특정 노광 조건에 따라 마스크(300)에 대한 광강도 분포를 재측정하고, 재측정된 광강도 분포를 단계404에서의 광강도 분포와 비교할 수 있다.Then, specific exposure conditions are calculated according to the exposure condition E c at which the measured pattern collapsing occurs and the exposure condition E b at which the pattern bridge occurs (step 408). Here, the specific exposure condition is calculated as a median value of each exposure condition in which the pattern collapsing and the pattern bridge occur, which yields the specific exposure condition with a value of (E c + E b ) / 2. Thereafter, the light intensity distribution for the mask 300 may be re-measured according to the calculated specific exposure condition, and the re-measured light intensity distribution may be compared with the light intensity distribution in
다음에, 산출된 특정 노광 조건으로 재측정된 광강도 분포에 따라 광학 근접 보상을 수행한다(단계410). 여기에서, 광학 근접 보상은 적정 선폭 조건을 산출하는 것으로서, 제 1 패턴(202) 및 제 2 패턴(204)의 선폭(L1)에 도 5에 도시한 2D 광강도 분포 곡선에서 도면부호 502와 a'의 기울기값을 곱한 값을 L1을 더하여 수행되고, 제 2 패턴(204) 및 제 3 패턴(206)의 선폭(L2)에 도 5에 도시한 2D 광강도 분포 곡선에서 도면부호 504와 b'의 기울기값을 곱한 값을 L2을 더하여 수행된다. 이러한 광학 근접 보상은 특정 노광 조건에서의 광강도 분포 곡선을 이용하여 수행된다. 즉, L1의 경우 광학 근접 보상은 L1+(L1×광강도 기울기값)의 수학식으로 표현할 수 있다.Next, optical proximity compensation is performed according to the calculated light intensity distribution re-measured under the specific exposure condition (step 410). Here, the optical proximity compensation calculates an appropriate line width condition, and the line width L 1 of the
이에 따라, 특정 노광 조건에 따라 광학 근접 보상을 수행하여 마스크 노광을 수행하고, 이를 현상하여 도 6에 도시한 바와 같이 원하는 특정 패턴을 형성할 수 있다.Accordingly, mask exposure may be performed by performing optical proximity compensation according to specific exposure conditions, and may be developed to form a desired specific pattern as illustrated in FIG. 6.
따라서, 디자인 룰에 따른 최소 선폭을 측정하고, 이러한 패턴의 광강도 분포를 측정한 후, 특정 노광 조건을 산출한 후에, 특정 노광 조건으로 재측정된 광강도 분포에 따라 광학 근접 보상을 수행하여 특정 패턴을 형성할 수 있다.Therefore, after measuring the minimum line width according to the design rule, measuring the light intensity distribution of this pattern, calculating the specific exposure conditions, and performing optical proximity compensation according to the light intensity distribution re-measured by the specific exposure conditions, Patterns can be formed.
이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.In the foregoing description, the present invention has been described with reference to preferred embodiments, but the present invention is not necessarily limited thereto. Those skilled in the art will appreciate that the present invention may be modified without departing from the spirit of the present invention. It will be readily appreciated that branch substitutions, modifications and variations are possible.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은, 마스크 노광 공정을 통해 형성된 패턴에서 패턴 컬랩스(pattern collapse) 또는 패턴 브리지(pattern bridge) 현상이 에지 부분에 발생하는 종래 방법과는 달리, 디자인 룰에 따른 최소 선폭을 측정하고, 마스크 제작 후 광강도 분포를 측정하며, 패턴 컬랩스 노광 조건 및 패턴 브리지 노광 조건을 이용하여 특정 노광 조건을 설정한 후 이에 따른 광학 근접 보상을 수행하여 마스크 노광을 수행함으로써, 패턴 컬랩스 및 패턴 브리지 현상을 방지하여 반도체 소자의 수율을 향상시킬 수 있다.As described above, the present invention, unlike the conventional method in which the pattern collapse or pattern bridge phenomenon occurs in the edge portion in the pattern formed through the mask exposure process, the minimum line width according to the design rule By measuring the light intensity distribution after fabrication of the mask, by setting specific exposure conditions using the pattern collapsing exposure conditions and the pattern bridge exposure conditions, and performing the optical proximity compensation according to the mask exposure, And it is possible to prevent the pattern bridge phenomenon to improve the yield of the semiconductor device.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |