KR100922933B1 - A Pattern of Semiconductor and Method for Designing pattern using the same - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 반도체소자의 패턴은 노광 마스크 상에 형성된 홀 패턴에 대한 제1 군의 패턴을 포함하고, 상기 제1 군의 패턴은 제1 그룹 패턴으로서 제1 정사각형의 패턴과 상기 제1 정사각형 패턴을 기준으로 세로 방향의 길이가 늘어가는 복수의 제1 직사각형의 패턴을 포함하며, 상기 제1 군의 패턴은 제2 그룹 패턴으로서 제2 정사각형의 패턴과 상기 제2 정사각형 패턴을 기준으로 가로 방향의 길이가 늘어가는 복수의 제2 직사각형의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.The pattern of the semiconductor device according to the embodiment includes a pattern of a first group with respect to a hole pattern formed on an exposure mask, wherein the pattern of the first group is a first group pattern and the first square pattern as a first group pattern. And a plurality of first rectangular patterns each having a length in a vertical direction that extends, and wherein the first group of patterns includes a second group pattern as a second group pattern and a horizontal direction based on the second square pattern. It is characterized by including a plurality of second rectangular patterns of increasing length.

반도체소자의 패턴, 패턴 보정방법 Pattern of semiconductor device, pattern correction method

Description

반도체소자의 패턴 및 그것을 이용한 패턴 보정방법{A Pattern of Semiconductor and Method for Designing pattern using the same}A pattern of semiconductor and method for designing pattern using the same

실시예는 반도체소자의 패턴 및 그것을 이용한 패턴 보정방법에 관한 것이다.The embodiment relates to a pattern of a semiconductor device and a pattern correction method using the same.

비점수차(Astigmatism)는 구면수차 다음으로 포토공정(photolithography)에 사용하는 스캐너 광학(scanner optics) 성능에 가장 큰 영향을 미치는 수차이다. 이를 제거하는 것은 불가능하지만, 가장 최소가 되는 조명조건을 찾아 photolithography 공정을 셋업(setup) 하는 것은 가능하다.Astigmatism is the aberration that has the greatest impact on the performance of scanner optics used for photolithography after spherical aberration. It is not possible to eliminate this, but it is possible to set up the photolithography process in search of the minimum lighting conditions.

종래의 기술에 의하면, 가로로 배열된 패턴(pattern)과 세로로 배열된 패턴(pattern)의 최적 포커스(focus) 차이를 측정하여 비점수차(Astigmatism)를 관찰하는데, 이를 다른 조건에서 노광된 기판(wafer)에 대해 각각 수행하기 위해서는 많은 재료와 시간이 필요하다. 이러한 이유로 비점수차(astigmatism)를 고려한 노광 조건 설정은 거의 이루어지지 않아왔다.According to the related art, astigmatism is observed by measuring an optimal focus difference between a horizontally arranged pattern and a vertically arranged pattern, which is exposed to a substrate (exposed under different conditions). Each process requires a lot of material and time. For this reason, setting of exposure conditions in consideration of astigmatism has hardly been made.

실시예는 단일 패턴(pattern)을 사용하여 쉽게 비점수차(astigmatism)가 최소화되는 조건을 관찰할 수 있는 반도체소자의 패턴 및 그것을 이용한 패턴 보정방법을 제공하고자 한다.The embodiment provides a pattern of a semiconductor device capable of observing a condition in which astigmatism is easily minimized using a single pattern, and a pattern correction method using the same.

실시예에 따른 반도체소자의 패턴은 노광 마스크 상에 형성된 홀 패턴에 대한 제1 군의 패턴을 포함하고, 상기 제1 군의 패턴은 제1 그룹 패턴으로서 제1 정사각형의 패턴과 상기 제1 정사각형 패턴을 기준으로 세로 방향의 길이가 늘어가는 복수의 제1 직사각형의 패턴을 포함하며, 상기 제1 군의 패턴은 제2 그룹 패턴으로서 제2 정사각형의 패턴과 상기 제2 정사각형 패턴을 기준으로 가로 방향의 길이가 늘어가는 복수의 제2 직사각형의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.The pattern of the semiconductor device according to the embodiment includes a pattern of a first group with respect to a hole pattern formed on an exposure mask, wherein the pattern of the first group is a first group pattern and the first square pattern as a first group pattern. And a plurality of first rectangular patterns each having a length in a vertical direction that extends, and wherein the first group of patterns includes a second group pattern as a second group pattern and a horizontal direction based on the second square pattern. It is characterized by including a plurality of second rectangular patterns of increasing length.

또한, 실시예에 따른 반도체소자의 패턴 보정방법은 기판상에 감광막을 형성하는 단계; 상기 감광막을 렌즈 비점수차 측정용 노광마스크를 사용하여 예정된 촛점에서 선택노광하는 단계; 상기 감광막을 현상하여 감광막패턴을 형성하는 단계; 상기 감광막패턴에서 원형으로 형성된 패턴을 확인하여 렌즈 비점수차를 보상하여 최적 촛점으로 웨이퍼 스테이지를 조절하는 단계;를 포함하며, 상기 노광마스크는, 상기 노광 마스크 상에 형성된 홀 패턴에 대한 제1 군의 패턴을 포함하고, 상기 제1 군의 패턴은 제1 그룹 패턴으로서 제1 정사각형의 패턴과 상기 제1 정사각형 패턴을 기준으로 세로 방향의 길이가 늘어가는 복수의 제1 직사각형의 패턴을 포함하며, 상기 제1 군의 패턴은 제2 그룹 패턴으로서 제2 정사각형의 패턴과 상기 제2 정사각형 패턴을 기준으로 가로 방향의 길이가 늘어가는 복수의 제2 직사각형의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the pattern correction method of the semiconductor device according to the embodiment comprises the steps of forming a photosensitive film on the substrate; Selectively exposing the photoresist at a predetermined focus using an exposure mask for measuring lens astigmatism; Developing the photoresist to form a photoresist pattern; And adjusting the wafer stage to an optimal focus by compensating lens astigmatism by checking a pattern formed in a circular shape in the photoresist pattern, wherein the exposure mask includes a first group of hole patterns formed on the exposure mask. The pattern of the first group includes a first square pattern as a first group pattern and a plurality of first rectangular patterns each of which has a length extending in a vertical direction based on the first square pattern. The pattern of the first group may include a second square pattern and a plurality of second rectangular patterns in which the length in the horizontal direction increases based on the second square pattern.

실시예에 따른 반도체소자의 패턴 및 그것을 이용한 패턴 보정방법에 의하면 홀패턴(hole pattern) 또는 라인패턴을 통해 비점수차(astigmatism) 영향을 상대적으로 쉽게 비교 가능하다.According to the semiconductor device pattern and the pattern correction method using the same according to the embodiment, the influence of astigmatism can be relatively easily compared through a hole pattern or a line pattern.

또한, 실시예에 의하면 비교 시간이 짧게 걸리므로 이를 관찰한 노광조건/조명 조건의 최적화도 쉽게 가능하다.In addition, according to the embodiment, since the comparison time is short, it is also possible to easily optimize the exposure conditions / lighting conditions observed.

이하, 실시예에 따른 반도체소자의 패턴 및 그것을 이용한 패턴 보정방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a pattern of a semiconductor device and a pattern correction method using the same according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(실시예)(Example)

도 1은 실시예에 따른 반도체소자의 패턴의 개념도이다. 즉, 도 1은 실시에에 따른 새로운 형태의 비점수차(astigmatism) 관찰을 위한 패턴(pattern)이다.1 is a conceptual diagram of a pattern of a semiconductor device according to an embodiment. That is, FIG. 1 is a pattern for observing a new form of astigmatism according to an embodiment.

실시예에 따른 반도체소자의 패턴은 홀 패턴에 대한 제1 군의 패턴(100)을 포함할 수 있다.The pattern of the semiconductor device according to the embodiment may include the first group of patterns 100 for the hole pattern.

예를 들어, 상기 제1 군의 패턴(100)은 제1 그룹 패턴(10)으로서 제1 정사각형의 패턴(11)과 상기 제1 정사각형 패턴(11)을 기준으로 세로 방향의 길이가 늘어가는 복수의 제1 직사각형의 패턴(12, 13, 14)을 포함할 수 있다. For example, the pattern 100 of the first group includes a plurality of vertical lengths of the first group pattern 10, the length of which extends in the vertical direction based on the first square pattern 11 and the first square pattern 11. The first rectangular pattern of 12, 13, 14 may include.

또한, 상기 제1 군의 패턴(100)은 제2 그룹 패턴(20)으로서 제2 정사각형의 패턴(21)과 상기 제2 정사각형 패턴(21)을 기준으로 가로 방향의 길이가 늘어가는 복수의 제2 직사각형의 패턴(22, 23, 24)을 포함할 수 있다.In addition, the first group of patterns 100 may include a plurality of agents having a length extending in a horizontal direction based on the second square pattern 21 and the second square pattern 21 as the second group pattern 20. It may include two rectangular patterns (22, 23, 24).

또한, 실시예에 따른 반도체소자의 패턴은 라인 패턴에 대한 제2 군의 패턴(200)을 포함할 수 있다.In addition, the pattern of the semiconductor device according to the embodiment may include a second group of patterns 200 for the line pattern.

예를 들어, 상기 제2 군의 패턴(200)은 제3 그룹 패턴(30)으로서 우측으로 기울어진 제1 라인패턴(31)과 상기 제1 라인패턴(31)을 기준으로 폭(CD)이 늘어가는 복수의 제3 라인패턴(32, 33, 34)을 포함할 수 있다. For example, the second group of patterns 200 may have a width CD with respect to the first line pattern 31 and the first line pattern 31 inclined to the right as the third group pattern 30. The plurality of third line patterns 32, 33, and 34 may be included.

또한, 상기 제2 군의 패턴(200)은 제4 그룹 패턴(30)으로서 좌측으로 기울어진 제2 라인패턴(41)과 상기 제2 라인패턴(41)을 기준으로 폭(CD)이 늘어가는 복수의 제4 라인패턴(42, 43, 44)을 포함할 수 있다.In addition, the second group pattern 200 is a fourth group pattern 30 in which the width CD is increased based on the second line pattern 41 and the second line pattern 41 inclined to the left. A plurality of fourth line patterns 42, 43, and 44 may be included.

비점수차(Astigmatism)란 이미지(image)의 가로 방향 최적 초점과 세로 방향 최적 초점이 서로 다른 현상이므로 홀 패턴(hole pattern)의 경우, 가로 직경의 최적 초점과 세로 직경 최적 초점의 차이로 홀의 형태가 일그러 지게 되거나, 다른 방향으로 뻗어있는 덴스 라인 패턴(dense line pattern)의 CD가 달라질 수 있다.Astigmatism is a phenomenon in which the horizontal and vertical optimal focuses of the image are different from each other. The CD of a dense line pattern that is distorted or extends in another direction may vary.

따라서, 비점수차가 발생하는 경우 사발형태의 홀(oval shaped hole) 형태를 띠게 되며, 비점수차(astigmatism)가 감소함에 따라 점차 원형의 홀(hole) 형태를 회복하거나 양 방향으로 뻗어있는 덴스 라인(dense line)의 CD가 점차 가까워진다.Therefore, when astigmatism occurs, it takes the form of an oval shaped hole, and as astigmatism decreases, a dense line which gradually recovers a circular hole shape or extends in both directions ( The CD of the dense line is getting closer.

도 2 내지 도 4는 실시예에 따른 반도체소자의 패턴 보정방법의 개념도이다. 도 2 내지 도 4는 홀 패턴(hole pattern)을 이용한 비점수차 설명이다.2 to 4 are conceptual views illustrating a pattern correction method of a semiconductor device according to an embodiment. 2 to 4 illustrate astigmatism using a hole pattern.

먼저, 도 1과 같이 석영 등과 같은 투명기판상에 정사각형상의 제1 정사각형 패턴(11) 또는 제2 정사각형 패턴(21)이 정의되어 있고, 상기 제1 정사각형 패턴(11) 또는 제2 정사각형 패턴(21)의 일측에 각각 세로축, 가로측의 길이가 최초길이에서 각각 약 10% 만큼 늘어난 직사각형상의 패턴(12~14, 22~24)이 정의되어있는 광차단막 패턴을 정의하는 노광마스크를 형성한다.First, as shown in FIG. 1, a square first square pattern 11 or a second square pattern 21 is defined on a transparent substrate such as quartz, and the first square pattern 11 or the second square pattern 21 is defined. An exposure mask is formed on one side of the light shielding film pattern defining the rectangular patterns 12 to 14 and 22 to 24 in which the lengths of the vertical axis and the horizontal side are increased by about 10% from the initial length, respectively.

이후, 도 2와 같이 상기 노광마스크를 사용하여 기판상에 도포되어있는 감광막(예를 들어 120, 110, 220)을 축소노광장치로 선택노광하여 패턴을 형성한 후, 현상하여 감광막 패턴을 형성한다.Thereafter, as illustrated in FIG. 2, the photoresist film (eg, 120, 110, 220) coated on the substrate is selectively exposed using a reduction exposure apparatus to form a pattern, and then developed to form a photoresist pattern. .

이때, 상기 축소노광장치의 렌즈 비점수차가 없으며, 최적촛점(optimumfocus)(O)에서 패턴 이미지의 찌그러짐이 없어, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 노광영역들(12, 11, 22)들과 각각 대응되는 감광막(120, 110, 220) 패턴들을 형성하여, 가로:세로=1:1 인 중앙의 원형 패턴이 나타낸다.In this case, there is no lens astigmatism of the reduction exposure apparatus, and there is no distortion of the pattern image at the optimum focus (O). As shown in FIG. 2, the exposure regions 12, 11, and 22 are exposed to each other. Corresponding photoresist layers 120, 110, and 220 are formed, respectively, and a circular pattern in the center of width: length = 1: 1 is shown.

여기서 패턴이미지들은 회절 현상에 의해 원형 또는 타원형으로 형성된다.Here, the pattern images are formed in a circular or elliptical shape by diffraction phenomenon.

그러나 도 3과 같이, 렌즈 비점수차가 있는 상태에서, 세로축으로 찌르러짐이 일어나면 세로:가로=(1+a):1인 노광영역(22)과 대응되는 부분에 최적촛점 감광막패턴(O)이 원형으로 형성된다.However, as shown in FIG. 3, when the stapling occurs in the vertical axis in the state of lens astigmatism, the optimum focal photosensitive film pattern O is formed at a portion corresponding to the exposure area 22 having length: width = (1 + a): 1. It is formed in a circle.

또한, 도 4와 같이 가로축으로 찌그러짐이 일어나면, 세로:가로=1:(1+a)인노광영역(12)와 대응되는 부분에 최적촛점 감광막패턴(O)이 원형으로 형성된다.In addition, when the distortion occurs along the horizontal axis as shown in FIG. 4, the optimal focus photosensitive film pattern O is formed in a circular shape on a portion corresponding to the exposure area 12 having length: width = 1: (1 + a).

상기와 같은 성질을 이용하여 렌즈 비점수차가 어느 정도인지 측정할 수 있다.By using the above properties it can be measured how much lens astigmatism.

즉, 실시예의 노광마스크를 사용하여 감광막 패턴을 형성하여, 만약 제1 그룹의 세번째 패턴(13)이 원형으로 형성되면 이 축소노광장치의 렌즈는 일단 비점수차가 존재하는 것으로 판단할 수 있고, 렌즈 비점수차가 어떤 촛점에서 얼마만큼 어떤 방향으로 존재하는지 측정할 수 있다.That is, by forming the photosensitive film pattern using the exposure mask of the embodiment, if the third pattern 13 of the first group is formed in a circular shape, the lens of the reduced exposure apparatus can be determined that astigmatism exists once, and the lens You can measure how astigmatism exists in what direction and in what direction.

그러므로 렌즈 비점수차가 존재하면, 촛점조정을 통해 패턴 찌그러짐이 가장 적은 최적 촛점을 찾을 수 있다.Therefore, if there is lens astigmatism, focusing can find the optimal focus with the least pattern distortion.

예를 들어, 도 1에 도시되어 있는 노광마스크를 사용하여 반도체기판 상에 도포되어있는 감광막을 축소노광장치의 웨이퍼 스테이지를 이동하여 p라는 촛점으로 노광 및 현상하여 콘택홀 형상의 감광막 패턴을 형성한 후, 검사한 경우 제1 그룹의 세로축 두번째 패턴(12)에 대해 최적촛점 감광막패턴(O)인 원형 패턴이 얻어지고, p+q의 촛점에서는 제1 그룹의 세로축 세번째 패턴(13)에서 최적촛점 감광막패턴(O)이 원형으로 형성되었다면, 초점간격 q와 세로축 패턴크기 간격(10%)와 비례함을 알 수 있다. 그러므로 세로:가로=1:1 인 제1 정사각형 패턴(1)에서 렌즈 비점수차로 인한 패턴 찌그러짐을 최소화할 수 있는 최적 촛점은 p-2q라는 것을 알수 있다.For example, using the exposure mask shown in FIG. 1, the photoresist film coated on the semiconductor substrate is moved and exposed to a p-focusing wafer stage of a reduction exposure apparatus to form a contact hole-shaped photoresist pattern. Then, in the case of inspection, a circular pattern, which is an optimal focal photoresist pattern (O), is obtained for the second pattern 12 of the vertical axis of the first group, and the optimal focus is obtained at the third pattern 13 of the vertical axis of the first group at the focus of p + q. If the photoresist pattern O is formed in a circular shape, it can be seen that it is proportional to the focal interval q and the vertical axis pattern size interval (10%). Therefore, it can be seen that the optimal focal point for minimizing pattern distortion due to lens astigmatism in the first square pattern 1 having length: width = 1: 1 is p-2q.

실시예에 따른 반도체소자의 패턴 및 그것을 이용한 패턴 보정방법에 의하면 홀패턴(hole pattern) 또는 라인패턴을 통해 비점수차(astigmatism) 영향을 상대적으로 쉽게 비교 가능하다.According to the semiconductor device pattern and the pattern correction method using the same according to the embodiment, the influence of astigmatism can be relatively easily compared through a hole pattern or a line pattern.

또한, 실시예에 의하면 비교 시간이 짧게 걸리므로 이를 관찰한 노광조건/조명 조건의 최적화도 쉽게 가능하다.In addition, according to the embodiment, since the comparison time is short, it is also possible to easily optimize the exposure conditions / lighting conditions observed.

본 발명은 기재된 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 청구항의 권리범위에 속하는 범위 안에서 다양한 다른 실시예가 가능하다.The present invention is not limited to the described embodiments and drawings, and various other embodiments are possible within the scope of the claims.

도 1은 실시예에 따른 반도체소자의 패턴의 개념도.1 is a conceptual diagram of a pattern of a semiconductor device according to the embodiment.

도 2 내지 도 4는 실시예에 따른 반도체소자의 패턴 보정방법의 개념도.2 to 4 are conceptual views illustrating a pattern correction method of a semiconductor device according to an embodiment.

Claims (6)

노광 마스크 상에 형성된 홀 패턴에 대한 제1 군의 패턴; 및A first group of patterns for the hole patterns formed on the exposure mask; And 상기 노광 마스크 상의 상기 제1 군의 패턴 일측에 형성된 라인 패턴에 대한 제2 군의 패턴;을 포함하고,And a pattern of a second group of line patterns formed on one side of the pattern of the first group on the exposure mask. 상기 홀 패턴에 대한 상기 제1 군의 패턴은 제1 그룹 패턴으로서 제1 정사각형의 패턴과 상기 제1 정사각형 패턴을 기준으로 세로 방향의 길이가 늘어가는 복수의 제1 직사각형의 패턴을 포함하며,The pattern of the first group with respect to the hole pattern includes a first square pattern and a plurality of first rectangular patterns each having a length extending in a vertical direction based on the first square pattern, 상기 홀 패턴에 대한 상기 제1 군의 패턴은 제2 그룹 패턴으로서 제2 정사각형의 패턴과 상기 제2 정사각형 패턴을 기준으로 가로 방향의 길이가 늘어가는 복수의 제2 직사각형의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패턴. The first group of patterns of the hole pattern may include a second square pattern and a plurality of second rectangular patterns each having a length extending in a horizontal direction based on the second square pattern. The pattern of the semiconductor element made into. 삭제delete 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 라인 패턴에 대한 제2 군의 패턴은The pattern of the second group with respect to the line pattern 제3 그룹 패턴으로서 우측으로 기울어진 제1 라인패턴과 상기 제1 라인패턴을 기준으로 폭(CD)이 늘어가는 복수의 제3 라인패턴을 포함하며,A third group pattern including a first line pattern inclined to the right and a plurality of third line patterns having a width CD increasing based on the first line pattern, 상기 제2 군의 패턴은 제4 그룹 패턴으로서 좌측으로 기울어진 제2 라인패턴과 상기 제2 라인패턴을 기준으로 폭(CD)이 늘어가는 복수의 제4 라인패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패턴.The second group of patterns may include a second line pattern inclined to the left as a fourth group pattern and a plurality of fourth line patterns having a width CD increasing based on the second line pattern. Pattern of the device. 기판상에 감광막을 형성하는 단계;Forming a photoresist film on the substrate; 상기 감광막을 렌즈 비점수차 측정용 노광마스크를 사용하여 예정된 촛점에서 선택노광하는 단계;Selectively exposing the photoresist at a predetermined focus using an exposure mask for measuring lens astigmatism; 상기 감광막을 현상하여 감광막패턴을 형성하는 단계;Developing the photoresist to form a photoresist pattern; 상기 감광막패턴에서 원형으로 형성된 패턴을 확인하여 렌즈 비점수차를 보상하여 최적 촛점으로 웨이퍼 스테이지를 조절하는 단계;를 포함하며,And adjusting the wafer stage to an optimal focus by checking a pattern formed in a circular shape in the photoresist pattern to compensate for lens astigmatism. 상기 노광마스크는, The exposure mask, 상기 노광 마스크 상에 형성된 홀 패턴에 대한 제1 군의 패턴; 및A pattern of a first group of hole patterns formed on the exposure mask; And 상기 노광 마스크 상의 상기 제1 군의 패턴 일측에 형성된 라인 패턴에 대한 제2 군의 패턴;을 포함하고,And a pattern of a second group of line patterns formed on one side of the pattern of the first group on the exposure mask. 상기 홀 패턴에 대한 상기 제1 군의 패턴은 제1 그룹 패턴으로서 제1 정사각형의 패턴과 상기 제1 정사각형 패턴을 기준으로 세로 방향의 길이가 늘어가는 복수의 제1 직사각형의 패턴을 포함하며,The pattern of the first group with respect to the hole pattern includes a first square pattern and a plurality of first rectangular patterns each having a length extending in a vertical direction based on the first square pattern, 상기 홀 패턴에 대한 상기 제1 군의 패턴은 제2 그룹 패턴으로서 제2 정사각형의 패턴과 상기 제2 정사각형 패턴을 기준으로 가로 방향의 길이가 늘어가는 복수의 제2 직사각형의 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패턴 보정방법.The first group of patterns of the hole pattern may include a second square pattern and a plurality of second rectangular patterns each having a length extending in a horizontal direction based on the second square pattern. A pattern correction method for a semiconductor device. 삭제delete 제4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 라인 패턴에 대한 제2 군의 패턴은The pattern of the second group with respect to the line pattern 제3 그룹 패턴으로서 우측으로 기울어진 제1 라인패턴과 상기 제1 라인패턴을 기준으로 폭(CD)이 늘어가는 복수의 제3 라인패턴을 포함하며,A third group pattern including a first line pattern inclined to the right and a plurality of third line patterns having a width CD increasing based on the first line pattern, 상기 제2 군의 패턴은 제4 그룹 패턴으로서 좌측으로 기울어진 제2 라인패턴과 상기 제2 라인패턴을 기준으로 폭(CD)이 늘어가는 복수의 제4 라인패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패턴 보정방법.The second group of patterns may include a second line pattern inclined to the left as a fourth group pattern and a plurality of fourth line patterns having a width CD increasing based on the second line pattern. Pattern correction method of device.
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