KR19990012135A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 감광막 패턴 공정의 노광 공정에서 촛점 오프셋의 편차가 작으며 최적의 촛점 측정 속도가 빠른 반도체 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a semiconductor device with a small deviation of the focal offset in the exposure process of the photoresist patterning process and a high speed of the optimum focus measurement.
본 발명의 반도체 장치는 마스크에 형성되어 사각형의 투광 영역과 상기 투광 영역 둘레에 형성되어 패턴 크기가 다양한 두 변을 가지는 사각형의 차광층을 가지는 박스 형태의 촛점 조절 패턴을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The semiconductor device of the present invention is characterized in that it comprises a box shaped focal adjustment pattern formed on a mask and having a rectangular light transmitting region and a quadrangular light shielding layer formed around the light transmitting region and having two sides with various pattern sizes .
Description
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 소자의 수율을 향상시키는 반도체 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device that improves the yield of a device.
도 1은 일반적인 노광 장치의 해상도를 나타낸 도면이고, 도 2는 종래의 촛점 조절용 패턴을 나타낸 평면도이다.FIG. 1 is a view showing a resolution of a conventional exposure apparatus, and FIG. 2 is a plan view showing a conventional focus adjustment pattern.
일반적으로 감광막을 이용한 식각대상층의 패턴 형성 공정에서 상기 감광막의 선택적 노광 및 현상 공정이 진행된다.Generally, the selective exposure and development process of the photoresist film proceeds in the pattern formation process of the etching target layer using the photoresist.
도 1에서와 같이, 상기 감광막의 노광 공정에서 촛점이 최적일 때 즉 B일 때는 상기 감광막의 패턴(Pattern) 형성이 양호하고 해상도가 좋으나 반대로 촛점 조절이 되지 않았을 때는 상기 감광막의 패턴 형성이 어렵게 되어 패턴 간격이 작을 경우에 상기 감광막의 패턴이 쓸어지므로 오버레이(Overlay) 측정시 오프셋(Offset) 현상이 발생하게 된다.As shown in FIG. 1, in the exposure process of the photoresist layer, when the focus is optimal, that is, when the photoresist layer is B, the pattern of the photoresist layer is well formed and the resolution is good. However, when the focus is not controlled, When the pattern interval is small, the pattern of the photoresist layer is wiped off, so that an offset occurs in the measurement of the overlay.
종래의 촛점 조절용 패턴은 도 2에서와 같이, 패턴 크기가 같은 5 개의 막대기들(11)이나 다수 개의 점들(12) 또는 5 개의 L-차트(Chart)들(13) 형태의 해상도 체크(Check)용으로 구성되며 상기 3가지 형태를 각각 포토 마스크(Photo Mask)에 제작하거나 혼합하여 상기 포토 마스크에 제작한다.The conventional focus adjustment pattern may be a resolution check in the form of five bars 11, a plurality of dots 12 or five L-charts 13 having the same pattern size, And the three types of photomasks are fabricated or mixed in a photomask, and the photomask is fabricated.
상기 종래의 촛점 조절용 패턴을 사용한 감광막 패턴 방법은 반도체 기판상에 식각대상층을 형성한 다음, 상기 식각대상층상에 감광막을 도포한 다음, 상기 감광막 상측에 상기 촛점 조절용 패턴을 가지는 포토 마스크를 위치한다.The photoresist patterning method using the conventional focus adjustment pattern includes forming a photoresist on a semiconductor substrate, applying a photoresist layer on the photoresist layer, and locating the photomask having the focus adjustment pattern on the photoresist layer.
그리고 상기 촛점 조절용 패턴을 가지는 포토 마스크를 사용하여 노광기에 의해 상기 감광막을 선택적으로 노광 시킨 후, 상기 감광막을 현상한다. 여기서 광학 현미경 또는 CD SEM을 사용하여 상기 감광막의 패턴 정도를 평가한 후, 최적의 촛점이 될 때까지 상기 노광기의 위치를 다르게 하여 노광한다.Then, the photoresist layer is selectively exposed to light using an exposure machine using the photomask having the pattern for focussing, and then the photoresist layer is developed. Here, the degree of the pattern of the photosensitive film is evaluated using an optical microscope or a CD SEM, and the exposure is performed by varying the position of the exposure apparatus until the optimum focus is achieved.
그러나 종래의 반도체 장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the conventional semiconductor device has the following problems.
첫째, 감광막을 촛점 조절 패턴을 갖는 포토 마스크를 통하여 단계별로 노광한 다음, 광학 현미경을 이용한 촛점 평가 방법은 작업자의 눈과 숙련 정도에 따라 촛점 오프셋의 편차가 심하여 노광기의 최적 촛점을 조절하기가 어려워 공정 불량의 원인이 된다.First, after exposing the photoresist film step by step through a photomask having a focussing pattern, the focus evaluation method using an optical microscope is difficult to control the optimum focusser of the photocopier due to a large variation of the focal offset depending on the operator's eyes and skill level Which causes a process failure.
둘째, 상기 광학 현미경을 이용한 촛점 평가 방법의 문제점을 해결하기 위해 CD SEM을 이용한 CD 측정 방법을 사용하나 생산성이 떨어지고 패턴의 위상을 관찰하는 방법을 이용할 때도 작업자에 따른 편차가 크다.Second, the CD measurement method using CD SEM is used to solve the problem of the focus evaluation method using the optical microscope, but even when the method of observing the phase of the pattern is low, productivity varies greatly depending on the operator.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 감광막 패턴 공정의 노광 공정에서 촛점 오프셋의 편차가 작으며 최적의 촛점 측정 속도가 빠른 반도체 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor device with a small offset of a focus offset in an exposure process of a photoresist patterning process and a high speed of an optimal focus measurement.
도 1은 일반적인 노광 장치의 해상도를 나타낸 도면1 is a view showing a resolution of a general exposure apparatus;
도 2는 종래의 촛점 조절용 패턴을 나타낸 평면도2 is a plan view showing a conventional focus adjustment pattern
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴을 나타낸 평면도3 is a plan view showing a focus adjustment pattern according to the first embodiment of the present invention.
도 4a내지 도 4d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴의 각 변의 패턴 크기를 나타낸 단면도4A to 4D are cross-sectional views showing pattern sizes of respective sides of the focus adjustment pattern according to the first embodiment of the present invention
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴을 나타낸 평면도5 is a plan view showing a focus adjustment pattern according to a second embodiment of the present invention.
도 6a내지 도 6d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴의 각 변의 패턴 크기를 나타낸 단면도6A to 6D are cross-sectional views showing pattern sizes of respective sides of the focus adjustment pattern according to the second embodiment of the present invention
도 7는 본 발명의 제 1, 제 2 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴의 촛점 측정 방법을 나타내기 위한 평면도7 is a plan view showing a method of measuring the focus of the focus adjustment pattern according to the first and second embodiments of the present invention
도 8은 최적의 촛점 또는 촛점이 조절되지 않는 부위의 패턴 모양을 나타낸 단면도8 is a cross-sectional view showing a pattern shape of an optimal focus or a region where the focus is not adjusted
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
31: 제 1 투광 영역 32: 제 1 차광층31: first light-transmitting region 32: first light-shielding layer
33: 제 2 투광 영역 34: 제 2 차광층33: second light transmitting region 34: second light shielding layer
35: 제 3 차광층35: Third light-shielding layer
본 발명의 반도체 장치는 마스크에 형성되어 사각형의 투광 영역과 상기 투광 영역 둘레에 형성되어 패턴 크기가 다양한 두 변을 가지는 사각형의 차광층을 가지는 박스 형태의 촛점 조절 패턴을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The semiconductor device of the present invention is characterized in that it comprises a box shaped focal adjustment pattern formed on a mask and having a rectangular light transmitting region and a quadrangular light shielding layer formed around the light transmitting region and having two sides with various pattern sizes .
상기와 같은 본 발명에 따른 반도체 장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Preferred embodiments of the semiconductor device according to the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴을 나타낸 평면도이고, 도 4a내지 도 4d는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴의 각 변의 패턴 크기를 나타낸 단면도이다. 그리고 도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴을 나타낸 평면도이고, 도 6a내지 도 6d는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴의 각 변의 패턴 크기를 나타낸 단면도 이고, 도 7는 본 발명의 제 1, 제 2 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴의 촛점 측정 방법을 나타내기 위한 평면도이며, 도 8은 최적의 촛점 또는 촛점이 조절되지 않는 부위의 패턴 모양을 나타낸 단면도이다.FIG. 3 is a plan view showing a focus adjustment pattern according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 4A to 4D are cross-sectional views showing pattern sizes of respective sides of the focus adjustment pattern according to the first embodiment of the present invention. FIGS. 6A to 6D are cross-sectional views illustrating pattern sizes of respective sides of the focus adjustment pattern according to the second embodiment of the present invention, and FIGS. 5A to 5D are cross- 7 is a plan view showing a method of measuring a focus of a focus adjustment pattern according to the first and second embodiments of the present invention, and FIG. 8 is a sectional view showing a pattern shape of an optimal focus or a focusless region.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴은 도 3에서와 같이, 사각형 형태의 제 1 투광 영역(31), 상기 제 1 투광 영역(31) 둘레에 형성되어 도 4c와 도 4d에서와 같이, 패턴 크기가 같은 변e, f, g, h로 구성된 사각형의 제 1 차광층(32), 상기 제 1 차광층(32) 둘레에 형성되어 사각형 형태의 제 2 투광 영역(33)과, 상기 제 2 투광 영역(33) 둘레에 형성되어 도 4a와 도 4b에서와 같이, 여러 가지 패턴 크기를 가지는 두 개의 변 즉 a, b를 비롯하여 도 4c와 도 4d에서와 같이, 패턴 크기가 같은 변d, c로 구성된 사각형의 제 2 차광층(34)의 박스 형태로 구성되며 또한 상기 촛점 조절용 패턴을 오버레이 측정 장비에서 평가 가능한 크기 즉 50×50㎛2이내로 형성한다.As shown in FIG. 3, the focus adjustment pattern according to the first embodiment of the present invention includes a rectangular first light-transmissive region 31, a first light-transmissive region 31 formed around the first light-transmissive region 31, A first light-shielding layer 32 having a rectangular shape composed of sides e, f, g and h having the same pattern size, a second light-transmitting region 33 formed around the first light-shielding layer 32 and having a rectangular shape, As shown in FIGS. 4A and 4B, the second light-transmissive region 33 is formed by two sides having different pattern sizes, that is, a and b, as well as FIGS. 4C and 4D, , c, and the focus adjustment pattern is formed within a size that can be evaluated by the overlay measuring equipment, that is, 50 x 50 m 2 or less.
그리고 본 발명의 제 2 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴은 도 5에서와 같이, 사각형 형태의 제 1 투광 영역(31), 상기 제 1 투광 영역(31) 둘레에 형성되어 도 6a와 도 6b에서와 같이, 여러 가지 패턴 크기를 가지는 두 개의 변 즉 i, j를 비롯하여 도 6c와 도 6d에서와 같이, 패턴 크기가 같은 변k, m로 구성된 사각형의 제 3 차광층(35)의 박스 형태로 구성되며 또한 상기 촛점 조절용 패턴을 오버레이 측정 장비에서 평가 가능한 크기 즉 50×50㎛2이내로 형성한다.As shown in FIG. 5, the focus adjustment pattern according to the second embodiment of the present invention includes a rectangular first light-transmissive region 31, a first light-transmissive region 31 formed around the first light-transmissive region 31, Similarly, as shown in FIGS. 6C and 6D including the two sides having different pattern sizes, i and j, the third light-shielding layer 35 is formed in the form of a box of a quadrangular light-shielding layer 35 having the same pattern size, And the focal point adjusting pattern is formed within a size that can be evaluated by the overlay measuring equipment, that is, 50 x 50 m 2 or less.
상기 본 발명의 제 1 또는 제 2 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴을 사용한 감광막 패턴 방법은 반도체 기판상에 식각대상층을 형성한 다음, 상기 식각대상층상에 감광막을 도포한 후, 상기 감광막 상측에 본 발명의 제 1 또는 제 2 실시예에 따른 촛점 조절용 패턴을 가지는 포토 마스크를 위치한다.The method for patterning a photoresist using the focus adjustment pattern according to the first or second embodiment of the present invention includes forming a photoresist on a semiconductor substrate, forming a photoresist layer on the photoresist layer, The photomask having the focus adjustment pattern according to the first or second embodiment of the present invention is placed.
그리고 상기 촛점 조절용 패턴을 가지는 마스크를 사용하여 노광기에 의해 상기 감광막을 선택적으로 노광 시킨 후, 상기 감광막을 현상한다. 여기서 상기 감광막의 패턴 정도를 평가하는 방법은 오버레이 측정 장비에서 오버레이 측정하는 방법으로 도 7에서와 같이, 가, 나사각형의 중심에서 다, 라사각형이 x(x=(b-a)/2), y(y=(c-d)/2) 방향으로 틀어진 정도를 측정하여 오버레이의 절대치가 가장 작은 즉 상기 상기 x와 y가 같을 때가 최적의 촛점이 된다. 또한 도 8에서와 같이, 최적의 촛점에서의 감광막 패턴은 패턴이 작은 경우에도 그 패턴이 양호하나 촛점이 조절되지 못한 부위에서의 감광막 패턴은 패턴이 작은 경우에 그 패턴이 쓸어지거나 없어진다.Then, the photoresist layer is selectively exposed to light by an exposure machine using the mask having the pattern for adjusting the focus, and then the photoresist layer is developed. The method of evaluating the degree of the pattern of the photoresist layer is a method of overlay measurement in the overlay measuring equipment. As shown in FIG. 7, the center of the quadrangle is a rectangle x (x = (ba) / 2) (y = (cd) / 2), and when the absolute value of the overlay is the smallest, that is, when x and y are equal to each other, the optimum focus is obtained. Also, as shown in FIG. 8, the photoresist pattern at the optimal focus point has a good pattern even when the pattern is small, but the photoresist pattern at the point where the focus can not be adjusted is worn or lost when the pattern is small.
본 발명의 반도체 장치는 감광막 패턴 공정의 노광 공정에서 제 1 사각형 둘레에 제 2 사각형이 형성되는 박스 형태의 촛점 조절 패턴을 포토 마스크에 제작하여 계수적인 식으로 최적의 촛점을 측정하기 때문에, 촛점 오프셋의 편차가 작아 노광기의 최적 촛점을 조절하기가 쉬워 공정 불량의 발생이 적어지며 CD SEM을 이용한 CD 측정 방법보다 최적의 촛점 측정 속도가 빨라 상기 감광막을 사용한 식각 공정이 용이하여 소자의 수율을 향상시키는 효과가 있다.The semiconductor device of the present invention forms a box-shaped focal adjustment pattern in which a second square is formed around the first rectangle in the exposure process of the photoresist patterning process in the photomask and measures the optimum focus in a counting manner, It is easy to adjust the optimum focus of the exposure machine to reduce the occurrence of process defects and the optimum focus measurement speed is faster than the CD measurement method using the CD SEM. Thus, the etching process using the photoresist film is facilitated to improve the device yield It is effective.
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