KR20010028305A - Method for revising registration - Google Patents

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KR20010028305A
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윤종용
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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Abstract

PURPOSE: A method of compensating registration is to change tone of photoresist to exactly compensate the registration between an over-ray key and a substantial pattern on a mask. CONSTITUTION: A layer(102) to be etched is formed on a semiconductor substrate(100). The first photoresist pattern for exposing a desired area of the layer is formed on the layer using the first tone of photoresist. The layer is etched using the first photoresist pattern to transfer the pattern on the substrate. The first photoresist pattern is removed, and then the second photoresist pattern for exposing a desired area of the patterned layer is formed on a resultant structure using the second tone of photoresist(106). The patterned layer is etched using the second photoresist pattern to form a registration-estimating pattern, which is overlapped, with each pattern on the substrate. The second photoresist pattern is removed. The first tone is a positive tone, and the second tone is a negative tone.

Description

위치정합 보정 방법{Method for revising registration}Positioning correction method {Method for revising registration}

본 발명은 위치정합(registration) 보정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 포토레지스트 톤(tone)을 변경하여 마스크의 위치정합을 보정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a registration correction method, and more particularly to a method for correcting the registration of the mask by changing the photoresist tone.

집적 회로의 제조는 실리콘 기판의 소 영역들 내에 불순물들을 주입하는 공정과, 이 영역들을 상호 연결하여 회로 구성물들을 형성하는 공정을 요구한다. 이러한 영역들을 정의하는 패턴들은 사진 공정에 의해 형성된다. 일반적으로 사진 공정에서 사용하는 패턴 도구(tool)는 레티클과 마스크이다. 레티클이란 기판 전체를 노출시키도록 스텝-반복되는 패턴 이미지가 함유되어 있는 도구이며, 마스크는 한번의 노출로 웨이퍼 전체에 전사될 수 있는 패턴들을 갖고 있는 패턴 도구이다. 레티클은 두가지 응용, 즉 패턴 이미지를 마스크 상으로 프린트하기 위한 응용과 패턴 이미지를 스테퍼(step-repeat aligner; stepper)에서 직접 웨이퍼 상으로 프린트하기 위한 응용으로 사용된다. 회로 패턴 데이터를 웨이퍼에 전사하기 위한 여러 가지 방법들 중에서, 현재는 10X 또는 5X 레티클이나 1X 마스크 상에 전자-빔을 이용하여 패턴 생성(pattern generation)을 실시하는 방법이 주로 사용되고 있다.Fabrication of integrated circuits requires implanting impurities into small regions of the silicon substrate and interconnecting the regions to form circuit components. Patterns defining these areas are formed by a photographic process. Pattern tools commonly used in photographic processes are reticles and masks. A reticle is a tool that contains a pattern image that is step-repeated to expose the entire substrate, and a mask is a pattern tool that has patterns that can be transferred across the wafer in a single exposure. Reticles are used in two applications: to print a pattern image onto a mask and to print a pattern image directly onto a wafer from a step-repeat aligner (stepper). Among various methods for transferring circuit pattern data to a wafer, at present, a method of performing pattern generation using an electron-beam on a 10X or 5X reticle or 1X mask is mainly used.

반도체 장치가 고집적화됨에 따라 회로 패턴의 사이즈가 작아지게 되었고, 이로 인해 마스크 또는 레티클에 회로 패턴을 그릴 때 타켓 사이즈를 맞추기 위하여 전자-빔의 스폿 사이즈를 최소화하는 방향으로 진행되고 있다. 빔의 스폿 사이즈를 반으로 줄이게 되면 전자-빔 기록(wrting)시의 시간은 4배로 늘어나게 된다. 또한, 패턴 사이즈에 따라 스폿 사이즈를 다르게 해야 하므로, 마스크에 회로 패턴을 그릴 때에는 먼저 전자-빔 설비의 원점을 찾은 후 다시 그리고자 할 위치로 이동하여 마스크에 회로 패턴을 그리게 된다. 따라서, 이러한 과정에서 전자-빔 설비의 스테이지 정확도(stage accuracy)만큼 마스크의 제작 오차가 발생하게 된다.As the semiconductor devices have been highly integrated, the circuit pattern has become smaller in size, and thus, in order to match the target size when drawing the circuit pattern on the mask or the reticle, the direction of the electron beam is minimized. If the spot size of the beam is reduced in half, the time for electron-beam writing is increased by four times. In addition, since the spot size must be different according to the pattern size, when the circuit pattern is drawn on the mask, the origin of the electron beam apparatus is first found, and then the circuit pattern is drawn on the mask to be moved to the position to be drawn again. Therefore, in this process, a manufacturing error of the mask is generated by the stage accuracy of the electron beam apparatus.

통상적으로 마스크 또는 레티클의 제작 오차는 마스크 자체에 위치정합 키(registration key)를 그려서 이를 검사하도록 되어 있다. 그러나, 위치정합 키를 그릴 때와 셀 패턴 또는 얼라인먼트 키를 그릴 때와의 시간 차이, 전자-빔 기록시의 스폿 사이즈 변경, 및 그려야할 회로 패턴 데이터의 양에 따른 스매싱 단위의 차이 등으로 인하여 전자-빔 설비의 원점 이동시 오류가 발생하게 되며, 이에 따라 마스크의 위치정합 오차가 발생할 경우 위치정합 키를 이용하는 종래 방법으로는 셀 내의 실 패턴에 대한 위치정합을 파악할 수 없게 된다.Typically, fabrication errors in masks or reticles are intended to check this by drawing a registration key on the mask itself. However, due to the difference in time between drawing the alignment key and the cell pattern or alignment key, changing the spot size during electron-beam recording, and the difference in the smashing unit according to the amount of circuit pattern data to be drawn, etc. When the origin of the beam equipment moves, an error occurs. Accordingly, when a mask misalignment occurs, the conventional method using a misalignment key cannot grasp the misalignment of the actual pattern in the cell.

도 1은 통상적인 사진 공정의 순서도이다.1 is a flow chart of a conventional photographic process.

도 1을 참조하면, 먼저 웨이퍼의 상부에 포토레지스트를 스핀 코팅한다. 이어서, 노광 설비에서 단파장의 레이저를 통한 회절 현상이나 광대역(broad band)의 백색광을 이용한 세기(intensity)의 차이를 이용하여 전 단계의 식각을 동반한 사진 공정에 의해 형성된 얼라인먼트 키의 좌표값을 읽고 그 보정값을 산출하여 얼라인을 진행한 후, 자외선, 전자-빔 또는 X-선과 같은 광선의 조사에 의해 포토레지스트층을 선택적으로 노광한다.Referring to FIG. 1, first, a photoresist is spin coated on the wafer. Subsequently, in the exposure apparatus, the coordinate value of the alignment key formed by the photolithography process with the previous step is read using the diffraction phenomenon by the short wavelength laser or the difference in the intensity using the broadband white light. After the correction value is calculated and aligned, the photoresist layer is selectively exposed by irradiation with light such as ultraviolet rays, electron beams, or X-rays.

이어서, 현상 공정을 통해 포토레지스트층을 패터닝한 후, 별도의 오버레이(overlay) 측정 장치에서 오버레이 키를 사용하여 이전 층에 대한 오버랩 상태를 검사한다. 이때, 노광 설비에서 사용하는 얼라인먼트 키와 오버레이 설비에서 사용하는 오버레이 키는 서로 다른 형태의 패턴을 갖는다.Subsequently, after the photoresist layer is patterned through a developing process, the overlay state of the previous layer is inspected using an overlay key in a separate overlay measuring apparatus. In this case, the alignment key used in the exposure facility and the overlay key used in the overlay facility have different patterns.

이어서, 오버레이 검사 결과를 판독하여 오버랩 측정치가 스펙-인(spec-in)이면 식각 공정과 같은 후속 공정을 진행하고, 측정치가 스펙-아웃(spec-out)이면 미스얼라인먼트에 대한 보정값을 산출한 후 다시 노광 및 현상 공정을 진행한다.Subsequently, the overlay inspection result is read, and when the overlap measurement is spec-in, a subsequent process such as an etching process is performed. When the measurement value is spec-out, a correction value for misalignment is calculated. After that, the exposure and development processes are performed again.

도 2는 통상적인 레티클의 레이아웃도이다.2 is a layout diagram of a conventional reticle.

도 2를 참조하면, 노광 설비의 얼라인먼트 키나 오버레이 설비의 오버레이 키와 같은 보조 패턴들은 회로 동작에 영향을 미치지 않도록 칩과 칩 사이를 구분하는 스크라이브 라인(scribe line) 영역에 형성한다. 통상의 얼라인먼트 방법에 의하면, 얼라인먼트 키 영역의 얼라인먼트 키를 사용하여 노광 설비에서 얼라인을 진행한 후 오버레이 설비에서 오버레이 키를 읽어 셀 내의 주요패턴(critical pattern)과 이전 층과의 오버랩 상태를 검사한다.Referring to FIG. 2, auxiliary patterns such as an alignment key of an exposure apparatus or an overlay key of an overlay apparatus are formed in a scribe line region that separates the chip from the chip so as not to affect a circuit operation. According to the conventional alignment method, the alignment key in the alignment key area is used to perform alignment at the exposure equipment, and then read the overlay key at the overlay equipment to check the overlap between the critical pattern in the cell and the previous layer. .

이때, 셀 내의 주요패턴과 이전 층과의 오버랩 상태를 정확하게 확인하기 위해서는 노광 설비의 얼라인먼트 키, 오버레이 키 및 셀 내 주요패턴의 위치가 설계치와 일치하여야 하며, 최소한 오버레이 키와 셀 내 주요패턴의 위치는 반드시 일치하여야 한다. 그러나, 마스크 또는 레티클의 외곽에 위치정합 키를 그리는 종래 방법에 의하면, 얼라인먼트 키 영역의 얼라인먼트 키나 오버레이 키에 대한 위치정합은 파악할 수 있지만 셀 내의 주요패턴에 대해서는 위치정합을 파악할 수 없게 된다.At this time, in order to accurately check the overlap state between the main pattern in the cell and the previous layer, the position of the alignment key, the overlay key, and the main pattern in the cell must match the design value, and at least the position of the overlay key and the main pattern in the cell. Must match. However, according to the conventional method of drawing the alignment key outside the mask or the reticle, the alignment of the alignment key or the overlay key of the alignment key region can be grasped, but the alignment of the main pattern in the cell cannot be grasped.

또한, 마스크 또는 레티클 상에 회로 패턴을 기록시 전자-빔 설비의 원점이동 오류에 의해 마스크의 중심부에서 외곽으로 갈수록 기록되는 회로 패턴의 오차가 증폭되므로, 셀 내 주요패턴과 얼라인먼트 키 또는 오버레이 키 간에 위치정합 오차가 발생하게 된다. 따라서, 셀 내 주요패턴이 설계치대로 얼라인먼트 키 영역에 매치되지 않는다면, 셀 내 주요패턴의 이전 층에 대한 오버레이 계측이 무의미해지게 된다.In addition, when the circuit pattern is recorded on the mask or the reticle, the error of the circuit pattern recorded from the center of the mask to the outside is amplified by an error in the origin of the electron beam apparatus. Position matching error occurs. Thus, if the key patterns in the cell do not match the alignment key region as designed, the overlay measurement for the previous layer of the key pattern in the cell becomes meaningless.

본 발명의 목적은 포토레지스트 톤을 변경하여 마스크상의 실제패턴과 오버레이키간의 위치정합을 정확히 보정할 수 있는 위치정합 보정 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a position registration correction method that can accurately correct the position registration between the overlay key and the actual pattern on the mask by changing the photoresist tone.

도 1은 통상적인 사진 공정의 순서도이다.1 is a flow chart of a conventional photographic process.

도 2는 통상적인 레티클의 레이아웃도이다.2 is a layout diagram of a conventional reticle.

도 3a 내지 도 7b는 본 발명에 의한 위치정합 평가패턴의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도 및 평면도들이다.3A to 7B are cross-sectional views and plan views illustrating a method of forming a position registration evaluation pattern according to the present invention.

도 8a 내지 도 9b는 셀 내의 실 패턴에 대한 위치정합 보정 방법을 설명하기 위한 평면도들이다.8A to 9B are plan views illustrating a method of correcting position registration for a real pattern in a cell.

도 10 내지 도 12는 각종 얼라인먼트 키에 대한 위치정합 평가패턴을 도시한 평면도들이다.10 to 12 are plan views illustrating positioning evaluation patterns for various alignment keys.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

10 : 마스크 100 : 반도체 기판10 mask 100 semiconductor substrate

102 : 피식각층 104 : 포지티브 포토레지스트102 etching target layer 104 positive photoresist

106 : 네거티브 포토레지스트106: negative photoresist

108, 202, 302, 402 : 위치정합 평가패턴108, 202, 302, 402: Position matching evaluation pattern

200 : LSA 키 300 : FIA 키200: LSA key 300: FIA key

400 : WFA 키400: WFA key

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체 기판의 상부에 피식각층을 형성하는 단계; 상기 피식각층의 상부에 제1 톤의 포토레지스트를 이용하여 상기 피식각층의 소정 영역을 노출시키는 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 제1 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 피식각층을 식각하여 상기 기판 상에 패턴들을 전사하는 단계; 상기 제1 포토레지스트 패턴을 제거하고, 결과물의 상부에 제2 톤의 포토레지스트를 이용하여 상기 패터닝된 피식각층의 소정 영역을 노출시키는 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 제2 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 패터닝된 피식각층을 식각함으로써 상기 기판 상의 각 패턴들에 오버랩되는 위치정합 평가패턴들을 형성하는 단계; 그리고 상기 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 위치정합 보정 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention comprises the steps of forming an etched layer on top of the semiconductor substrate; Forming a first photoresist pattern on the etched layer to expose a predetermined region of the etched layer using a photoresist of a first tone; Etching the etched layer using the first photoresist pattern to transfer patterns onto the substrate; Removing the first photoresist pattern and forming a second photoresist pattern on the resultant to expose a predetermined region of the patterned etched layer using a second tone photoresist; Forming alignment evaluation patterns overlapping the respective patterns on the substrate by etching the patterned etched layer using the second photoresist pattern; And it provides a position matching correction method comprising the step of removing the second photoresist pattern.

바람직하게는, 제1 톤은 포지티브 톤이고, 제2 톤은 네거티브 톤이다.Preferably, the first tone is a positive tone and the second tone is a negative tone.

바람직하게는, 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계에서, 제2 톤의 포토레지스트를 과도 노광한다.Preferably, in the step of forming the second photoresist pattern, the second tone photoresist is overexposed.

본 발명에 의하면, 서로 다른 톤의 포토레지스트를 이용하여 기판 상의 각 패턴들에 오버랩되는 위치정합 평가패턴들을 형성한다. 위치정합 평가패턴들은 셀 내의 실 패턴과 얼라인먼트 키 영역의 각종 얼라인먼트 키에 모두 형성되므로, 이를 이용하여 셀 내의 실 패턴에 대한 오버랩 정도와 각종 얼라인먼트 키에 대한 오버랩 정도를 측정하여 마스크의 위치정합을 보정할 수 있다.According to the present invention, positional evaluation patterns overlapping each of the patterns on the substrate are formed using photoresists of different tones. Since the alignment evaluation patterns are formed on both the seal pattern in the cell and the various alignment keys in the alignment key region, the position alignment correction patterns are corrected by measuring the overlap degree of the seal pattern in the cell and the overlap degree of the alignment keys. can do.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3a 내지 도 7b는 본 발명에 의한 위치정합 평가패턴의 형성 방법을 설명하기 위한 단면도 및 평면도들로서, 각 "a"도는 제조 공정 단계의 단면을 나타내고 각 "b"도는 평면을 나타낸다.3A to 7B are cross-sectional views and plan views illustrating a method of forming a position registration evaluation pattern according to the present invention, wherein each "a" diagram shows a cross section of a manufacturing process step and each "b" diagram shows a plane.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 반도체 기판(100)의 상부에 산화막을 증착하여 피식각층(102)을 형성한다. 피식각층(102)의 상부에 노광된 부분이 제거되는 성질을 갖는 포지티브 포토레지스트를 도포한 후, 마스크(10) 또는 레티클을 이용하여 포지티브 포토레지스트를 노광 및 현상함으로써 피식각층(102)의 소정 영역(105)을 노출시키는 제1 포토레지스트 패턴(104)을 형성한다. 예를 들어, 제1 포토레지스트 패턴(104)은 셀 영역의 실 패턴과 얼라인먼트 키 영역의 각종 얼라인먼트 키 패턴을 정의한다.Referring to FIGS. 3A and 3B, an etched layer 102 is formed by depositing an oxide film on the semiconductor substrate 100. After applying the positive photoresist having the property of removing the exposed portion on the upper portion of the etched layer 102, the predetermined area of the etched layer 102 by exposing and developing the positive photoresist using the mask 10 or the reticle A first photoresist pattern 104 is formed to expose 105. For example, the first photoresist pattern 104 defines a seal pattern of the cell region and various alignment key patterns of the alignment key region.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제1 포토레지스트 패턴(104)을 식각 마스크로 이용하여 피식각층(102)을 패터닝한다. 그 결과, 기판(100) 상의 셀 영역에는 실 패턴들이 전사되고, 얼라인먼트 영역에는 얼라인먼트 키 또는 오버레이 키와 같은 각종 얼라인먼트 키가 전사된다.4A and 4B, the etched layer 102 is patterned using the first photoresist pattern 104 as an etching mask. As a result, the seal patterns are transferred to the cell region on the substrate 100, and various alignment keys such as an alignment key or an overlay key are transferred to the alignment region.

이어서, 제1 포토레지스트 패턴(104)을 에싱 및 스트립 공정으로 제거한다.Subsequently, the first photoresist pattern 104 is removed by an ashing and stripping process.

도 5a를 참조하면, 피식각층(102)이 패터닝된 결과물의 상부에 도 2a의 공정에서 사용된 포토레지스트와 반대 톤의 포토레지스트, 즉 네거티브 포토레지스트(106)를 도포한다. 네거티브 포토레지스트(106)는 노광되지 않은 부분이 제거되는 성질을 갖는다.Referring to FIG. 5A, a photoresist having a tone opposite to that of the photoresist used in the process of FIG. 2A, that is, a negative photoresist 106, is applied to the patterned result of the etched layer 102. The negative photoresist 106 has a property that the unexposed portions are removed.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 마스크(10)를 이용하여 네거티브 포토레지스트를 노광 및 현상함으로써 제2 포토레지스트 패턴(106)을 형성한다. 이때, 마스크(10)는 도 2a의 공정에서 사용한 것과 동일한 마스크를 사용하는데, 네거티브 포토레지스트를 사용하였기 때문에 마스크(10)에서 차광 패턴이 형성되어 있는 부분에 해당하는 포토레지스트가 제거되므로 도 2a의 제1 포토레지스트 패턴(104)의 역상으로 제2 포토레지스트 패턴(106)이 형성된다.6A and 6B, the second photoresist pattern 106 is formed by exposing and developing the negative photoresist using the mask 10. In this case, the mask 10 uses the same mask as that used in the process of FIG. 2A. Since the photoresist corresponding to the portion where the light shielding pattern is formed in the mask 10 is removed because the negative photoresist is used, The second photoresist pattern 106 is formed in a reverse phase of the first photoresist pattern 104.

이때, 제1 포토레지스트 패턴(104)에 의해 피식각층(102)이 제거된 영역의 넓이(도 2a의 "a")보다 제2 포토레지스트 패턴(106)의 넓이(b)가 넓게 형성되어야만 후속 공정에서 피식각층(102)을 식각할 때 셀 내의 실 패턴과 얼라인먼트 키 영역의 각종 얼라인먼트 키에 대해 각각 오버랩되는 위치정합 평가패턴을 형성할 수 있다. 따라서, 제2 포토레지스트 패턴(106)을 형성하기 위한 노광 단계에서 노광량을 증가시켜 네거티브 포토레지스트가 과도 노광되도록 한다.At this time, the area (b) of the second photoresist pattern 106 is formed to be wider than the area (“a” of FIG. 2A) where the etched layer 102 is removed by the first photoresist pattern 104. When the etching target layer 102 is etched in the process, the alignment evaluation patterns overlapping the seal patterns in the cell and various alignment keys of the alignment key region may be formed. Therefore, the exposure amount is increased in the exposure step for forming the second photoresist pattern 106 so that the negative photoresist is overexposed.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 제2 포토레지스트 패턴(106)을 식각 마스크로 이용하여 셀 내의 실 패턴 및 각종 얼라인먼트 키로 패터닝된 피식각층(102)을 식각한다. 그 결과, 셀 내의 실 패턴 및 얼라인먼트 키(또는 오버레이 키) 각각에 대해 오버랩되는 위치정합 평가패턴(108)들이 형성된다.Referring to FIGS. 7A and 7B, the etched layer 102 patterned with a seal pattern and various alignment keys in a cell is etched using the second photoresist pattern 106 as an etch mask. As a result, overlapping evaluation pattern patterns 108 are formed for each of the seal pattern and the alignment key (or overlay key) in the cell.

이어서, 에싱 및 스트립 공정으로 제2 포토레지스트 패턴(106)을 제거한다.Subsequently, the second photoresist pattern 106 is removed by an ashing and stripping process.

종래 방법에서는 마스크 또는 레티클 자체에 그려져 있는 위치정합 키를 이용하여 얼라인먼트 키 영역의 각종 얼라인먼트 키에 대한 위치정합만을 평가하기 때문에 셀 내의 실 패턴이 얼라인먼트 키 영역과 설계치대로 매치되지 않을 경우에는 실 패턴의 오버레이 계측이 무의미해진다. 또한, 얼라인먼트 키의 위치정합을 보정하더라도 셀 내의 실 패턴에 대한 매칭 여부를 확인할 수 없다.In the conventional method, only the alignment of the various alignment keys of the alignment key region is evaluated using the alignment keys drawn on the mask or the reticle itself. Therefore, if the actual pattern in the cell does not match the alignment key region according to the design value, Overlay metrology becomes meaningless. In addition, even if the alignment of the alignment key is corrected, it may not be confirmed whether or not a match is made to the actual pattern in the cell.

이에 반하여, 본 발명에서는 마스크 또는 레티클에 위치정합 키를 그리지 않는 대신 셀 내의 실 패턴과 얼라인먼트 키 영역의 얼라인먼트 키 또는 오버레이 키 각각에 대해 오버랩되는 위치정합 평가패턴들을 형성하고, 이 위치정합 평가패턴으로부터 각각의 패턴들에 대한 오버랩 정도를 측정하여 마스크의 위치정합을 파악 및 보정할 수 있다.In contrast, in the present invention, instead of drawing the alignment key in the mask or the reticle, the alignment evaluation patterns overlapping each of the seal pattern in the cell and the alignment key or the overlay key of the alignment key area are formed, and from this position evaluation evaluation pattern, By measuring the degree of overlap for each pattern it is possible to identify and correct the position registration of the mask.

바람직하게는, 이러한 위치정합 평가패턴의 형성은 설비의 예방 보수(preventive maintenance; PM) 주기에 실시하며, 산화막이 증착되어 있는 별도의 웨이퍼 상에 위치정합 평가패턴을 형성하여 마스크의 위치정합을 보정한다.Preferably, the formation of the alignment evaluation pattern is performed during a preventive maintenance (PM) cycle of the equipment, and a position alignment evaluation pattern is formed on a separate wafer on which an oxide film is deposited to correct the position alignment of the mask. do.

도 8a 내지 도 9b는 셀 내의 실 패턴에 대한 위치정합 보정 방법을 설명하기 위한 평면도들이다.8A to 9B are plan views illustrating a method of correcting position registration for a real pattern in a cell.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 셀 내의 실 패턴에 대한 위치정합 평가패턴(108)을 형성한 후, X축의 오버랩 값을 좌측 패턴과 우측 패턴에 대해 각각 측정한다. 좌측 오버랩 값과 우측 오버랩 값을 평균한 값()이 위치정합 보정값이 된다.8A and 8B, after forming the position matching evaluation pattern 108 for the actual pattern in the cell, the overlap values of the X-axis are measured for the left pattern and the right pattern, respectively. The average of the left overlap value and the right overlap value ( ) Is the position registration correction value.

예컨대, 좌측 패턴의 오버랩 값(xL)이 183nm이고, 우측 패턴의 오버랩 값(xR)이 277nm일 경우, 위치정합 보정값은가 된다. 여기서, (-) 부호는 셀 내의 실 패턴이 좌측으로 치우쳤음을 나타낸다.For example, when the overlap value (x L ) of the left pattern is 183 nm and the overlap value (x R ) of the right pattern is 277 nm, the position registration correction value is Becomes Here, the minus sign indicates that the actual pattern in the cell is shifted to the left.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 셀 내의 실 패턴에 대한 위치정합 평가패턴(108)의 Y축 오버랩 값을 상부 패턴과 하부 패턴에 대해 각각 측정한다. 상부 오버랩 값과 하부 오버랩 값을 평균한 값()이 위치정합 보정값이 된다. 예컨대, 셀 내의 실 패턴을 90°로 회전시키면 위치정합 평가패턴(108)의 좌측 오버랩 값이 상부 패턴의 오버랩 값이 되고, 우측 오버랩 값이 하부 패턴의 오버랩 값이 되므로, 이 값들을 측정하여 Y축 오버랩 값을 구할 수 있다.9A and 9B, the Y-axis overlap values of the position registration evaluation pattern 108 for the actual pattern in the cell are measured for the upper pattern and the lower pattern, respectively. Average of the upper and lower overlap values ( ) Is the position registration correction value. For example, if the actual pattern in the cell is rotated by 90 °, the left overlap value of the position registration evaluation pattern 108 becomes the overlap value of the upper pattern, and the right overlap value becomes the overlap value of the lower pattern. The axis overlap value can be obtained.

예컨대, 상부 패턴의 오버랩 값(yT)이 255nm이고, 우측 패턴의 오버랩 값(yB)이 193nm일 경우, 위치정합 보정값은가 된다. 여기서, (+) 부호는 셀 내의 실 패턴이 위쪽으로 치우쳤음을 나타낸다.For example, when the overlap value y T of the upper pattern is 255 nm and the overlap value y B of the right pattern is 193 nm, the position registration correction value is Becomes Here, the (+) sign indicates that the actual pattern in the cell is biased upward.

도 10 내지 도 12는 각종 얼라인먼트 키에 대한 위치정합 평가패턴을 도시한 평면도들이다.10 to 12 are plan views illustrating positioning evaluation patterns for various alignment keys.

도 10은 니콘(Nikon)사의 레이저 스캔 얼라인먼트(laser scan alignment; LSA) 키의 평면도로서, LSA 키(200)에 대해 오버랩되는 위치정합 평가패턴(202)의 X축 오버랩 값과 Y축 오버랩 값을 각각 측정함으로써 LSA 키(200)에 대한 마스크의 위치정합을 보정한다.FIG. 10 is a plan view of a Nikon laser scan alignment (LSA) key, in which X-axis overlap values and Y-axis overlap values of the position registration evaluation pattern 202 overlapped with respect to the LSA key 200 are shown. Each measurement corrects the positional alignment of the mask with respect to the LSA key 200.

도 11은 니콘사의 필드 이미지 얼라인먼트(field image alignment; FIA) 키의 평면도로서, FIA 키(300)에 대해 오버랩되는 위치정합 평가패턴(302)의 X축 오버랩 값을 측정하여 FIA 키(300)에 대한 마스크의 위치정합을 보정한다.FIG. 11 is a plan view of Nikon's field image alignment (FIA) key, which measures the X-axis overlap value of the position registration evaluation pattern 302 overlapping the FIA key 300, and measures the FIA key 300. FIG. Correct the position registration of the mask.

도 12는 마이크로스캔(MS)사의 웨이퍼 정밀 얼라인먼트(wafer fine alignment; WFA) 키의 평면도로서, WFA 키(400)에 대해 오버랩되는 위치정합 평가패턴(402)의 X축 오버랩 값을 측정하여 WFA 키(400)에 대한 마스크의 위치정합을 보정한다.FIG. 12 is a plan view of a wafer fine alignment (WFA) key manufactured by Microscan (MS) Inc., and measures the X-axis overlap value of the position registration evaluation pattern 402 overlapped with respect to the WFA key 400. Correct the position registration of the mask with respect to 400.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 셀 내의 실 패턴 및 얼라인먼트 영역의 각종 얼라인먼트 키에 대해 각각 오버랩되는 위치정합 평가패턴을 형성한 후, 실 패턴 및 각종 얼라인먼트 키에 대한 위치정합 평가패턴의 오버랩 값들을 각각 측정하여 마스크의 위치정합을 보정한다. 또한, 셀 내의 실 패턴 대비 각종 얼라인먼트 키의 위치정합 오차량을 구할 수 있으므로, 마스크의 위치정합을 최소화하여 사진 공정의 마진을 확보함으로써 수율을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, after forming the position registration evaluation pattern overlapping with respect to the various alignment keys of the seal pattern and the alignment area in the cell, the overlap values of the position registration evaluation patterns for the seal pattern and the various alignment keys are obtained. Each measurement is made to correct the position registration of the mask. In addition, since the amount of misalignment of the alignment keys with respect to the actual pattern in the cell can be obtained, yield can be improved by minimizing the misalignment of the mask to secure a margin of the photolithography process.

상술한 본 발명의 실시예에서는 동일한 노광 설비에서 동일 마스크 또는 동일 레티클을 사용하여 셀 내의 실 패턴 대비 얼라인먼트 키의 오차량를 구하여 마스크의 위치정합을 보정하는 방법을 설명하였으나, 포지티브 포토레지스트와 네거티브 포토레지스트를 설비를 바꾸어 노광함으로써 설비 간의 위치정합을 보정할 수도 있다.In the above-described embodiment of the present invention, a method of correcting the mask alignment by obtaining an error amount of an alignment key relative to a real pattern in a cell using the same mask or the same reticle in the same exposure apparatus has been described. However, the positive photoresist and the negative photoresist are described. It is also possible to correct the positional alignment between the equipments by exposing different equipments to each other.

또한, 동일한 노광 설비에서 포지티브 포토레지스트와 네거티브 포토레지스트를 서로 다른 레티클로 노광함으로써 레티클 간의 위치정합을 보정할 수도 있다.In addition, the alignment between the reticles can be corrected by exposing the positive photoresist and the negative photoresist with different reticles in the same exposure apparatus.

상술한 바와 같이 본 발명의 위치정합 보정 방법에 의하면, 서로 다른 톤의 포토레지스트를 이용하여 기판 상의 각 패턴들에 오버랩되는 위치정합 평가패턴들을 형성한다. 위치정합 평가패턴들은 셀 내의 실 패턴과 얼라인먼트 키 영역의 각종 얼라인먼트 키에 대해 모두 형성되므로, 이를 이용하여 셀 내의 실 패턴에 대한 오버랩 정도와 각종 얼라인먼트 키에 대한 오버랩 정도를 측정하여 마스크의 위치정합을 보정할 수 있다.As described above, according to the position matching correction method of the present invention, position matching evaluation patterns overlapping each of the patterns on the substrate are formed by using photoresists of different tones. Since the alignment evaluation patterns are formed for both the seal pattern in the cell and the various alignment keys in the alignment key area, the position alignment of the mask is measured by measuring the overlap degree for the seal pattern in the cell and the overlap degree for the various alignment keys. You can correct it.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. And can be changed.

Claims (3)

반도체 기판의 상부에 피식각층을 형성하는 단계;Forming an etched layer on top of the semiconductor substrate; 상기 피식각층의 상부에 제1 톤의 포토레지스트를 이용하여 상기 피식각층의 소정 영역을 노출시키는 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;Forming a first photoresist pattern on the etched layer to expose a predetermined region of the etched layer using a photoresist of a first tone; 상기 제1 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 피식각층을 식각함으로써, 상기 기판 상에 패턴들을 전사하는 단계;Transferring the patterns onto the substrate by etching the etched layer using the first photoresist pattern; 상기 제1 포토레지스트 패턴을 제거하고, 결과물의 상부에 제2 톤의 포토레지스트를 이용하여 상기 패터닝된 피식각층의 소정 영역을 노출시키는 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;Removing the first photoresist pattern and forming a second photoresist pattern on the resultant to expose a predetermined region of the patterned etched layer using a second tone photoresist; 상기 제2 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 패터닝된 피식각층을 식각함으로써 상기 기판 상의 각 패턴들에 대해 오버랩되는 위치정합 평가패턴을 형성하는 단계; 그리고Forming an alignment evaluation pattern overlapping each of the patterns on the substrate by etching the patterned etched layer using the second photoresist pattern; And 상기 제2 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 위치정합 보정 방법.And removing the second photoresist pattern. 제1항에 있어서, 상기 제1 톤은 포지티브 톤이고, 상기 제2 톤은 네거티브 톤인 것을 특징으로 하는 위치정합 보정 방법.2. The method of claim 1, wherein the first tone is a positive tone and the second tone is a negative tone. 제1항에 있어서, 상기 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 제2 톤의 포토레지스트를 과도 노광하는 것을 특징으로 하는 위치정합 보정 방법.The method of claim 1, wherein in the forming of the second photoresist pattern, the photoresist of the second tone is overexposed.
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KR100682214B1 (en) * 2004-12-28 2007-02-12 주식회사 하이닉스반도체 Method for forming fine patterns
KR100703985B1 (en) * 2006-02-17 2007-04-09 삼성전자주식회사 Method for fabricating semiconductor device
KR100802296B1 (en) * 2006-12-27 2008-02-11 동부일렉트로닉스 주식회사 Method for manufacturing semiconductor device
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