KR20040080277A - 반도체소자의 패턴수정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 반도체소자의 패턴수정방법에 관한 것으로서, 특히, 웨이퍼 상에 이빔등을 이용하여 패턴을 형성한 레퍼런스다이를 형성하고, 레퍼런스다이 인접한 부분에 다양한 축소노광장치를 이용하여 다수의 비교다이를 패터닝한 후, 상기 레퍼런스다이 및 다수의 비교다이를 서로 비교하여 패턴의 에러를 수정하므로 오피씨 수정의 정확도를 높일 뿐만아니라 수정시간을 절약하도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명에 관한 것이다.

Description

반도체소자의 패턴수정방법 { Method For Correcting The Pattern Of Semiconductor Device }

본 발명은 웨이퍼 혹은 포토마스크에 형성되는 패턴 형성에 관한 것으로서, 특히, 웨이퍼 상에 이빔등을 이용하여 패턴을 형성한 레퍼런스다이를 형성하고, 레퍼런스다이 인접한 부분에 다양한 축소노광장치를 이용하여 다수의 비교다이를 패터닝한 후, 상기 레퍼런스다이 및 다수의 비교다이를 서로 비교하여 패턴의 에러를 수정하므로 오피씨 수정의 정확도를 높일 뿐만아니라 수정시간을 절약하도록 하는 반도체소자의 패턴수정방법에 관한 것이다.

일반적으로, 포토마스크란 반도체소자 혹은 직접회로의 구조를 크롬이 증착된(Deposilion) 유리판 위에 형성한 것으로, 사진술(포토리소그래피: Photo Lithography)을 이용하여, 이것을 웨이퍼 상에, 복사하여 반도체를 제조하기 위한, 반도체소자 회로가 인쇄(Writing)된 기초 기판이(substrate)석영으로 된 장치를 말한다.

이와 같이, 포토마스크에는 다양한 종류가 있으며, 이러한 대부분의 마스크는 상기한 바와 같이, 석영으로 된 기판(이하, 석영플레이트라 함)의 상부면에 크롬을 입히는 일반계열과, 몰리브덴계열등인 위상 안전 포토마스크 장치가 있다.

이 금속막 위에 소정의 photo 공정 및 Etch공정을 통해서 회로기판과 같은 금속패턴을 형성하여 만든, 포토마스크를 축소노광장치(stepper)를 이용하여 광을 통하여 웨이퍼 상에 소정의 패턴을 전달 형성하게 된다.

상기 포토마스크는, 광이 투과하는 석영(Quartz)이기 때문에 포토마스크의 결함을 검사하는 기술적인 방법은, 포토마스크 상면에서 수직 반사되는 광(Reflectance Light)과 투과되는 광(Transmittance Light)의 정보를 분석하여 포토마스크에 있는 결함과 정상적인 크롬패턴 혹은 위상반전물질(Phase Shift Material)을 구분하게 되는 것이다.

도 1은 종래의 반도체소자의 포토마스크 패턴수정방법을 보인 흐름도이다.

종래의 포토마스크의 패턴을 수정하는 공정을 살펴 보면, 작업을 하고자하는 캐드를 배치하도록 한다.(S1)

그리고, 상기 캐드를 사용하여 미세 패턴을 마스크에 드로잉하고, 이를 이빔(e-beam) 혹은 엑스레이(X-Ray)를 통하여 크롬패턴등을 형성하여 포토마스크를 제조하도록 한다.(S2)(S3)

그리고, 상기 제조된 포토마스크를 축소노광장치를 사용하여 노광하여 웨이퍼에 노광을 진행하도록 한다.(S4)

그리고, 상기 단계 후에 SEM장비를 사용하여 패턴에 형성된 씨디 바이어스(CD Bias) 및 브릿지(Bridge)등을 측정하도록 하여 적합한지 여부를 검사하여 판단한다.(S5)

그리고, 상기 검사 후에 적합하다고 판단한 경우에는 후속공정(S7)을 진행하고, 적합하지 않은 경우에는 오피씨 씨뮬레이션(Optical Proximity Correction Simulation)을 통하여 패턴의 수정작업을 진행하도록 한다.(S6)

그런데, 상기한 바와 같이, 종래의 방법은 조그마한 로컬지역에 해당하는 곳에서는 빠르고 정확하게 수정할 수 있지만, 수 기가 디램 및 패턴의 규칙성이 덜하고 다양한 패턴으로 존재하는 로직 반도체 포토마스크에서는 많은 시간과 어려움이 따르는 문제점을 지닌다.

즉, 풀 필드(Full Fileld) 전면을 동시에 정확하게 오피씨 수정(Optical Proximity Correction)을 할 수 있는 데에는 시뮬레이션의 하드웨어적인 뒤따름이나 수행하는 속도가 매우 느리게 된다.

또한, 현재의 반도체 제조는 100nm의 회로선폭을 갖는 미세 패턴이 형성되어서 약간의 노광조건 변경이나 시뮬레이션 속조 문제, 실제 여러 리소그라피(Lithography)조건을 한꺼번에 예측 만족시켜 주기 어려운 단점을 지닌다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로서, 웨이퍼 상에 이빔등을 이용하여 패턴을 형성한 레퍼런스다이를 형성하고, 레퍼런스다이 인접한 부분에 다양한 축소노광장치를 이용하여 다수의 비교다이를 패터닝한 후, 상기 레퍼런스다이및 다수의 비교다이를 서로 비교하여 패턴의 에러를 수정하므로 오피씨 수정의 정확도를 높일 뿐만아니라 수정시간을 절약하는 것이 목적이다.

도 1은 종래의 반도체소자의 패턴수정방법을 보인 흐름도이고,

도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼에 다이를 형성한 상태를 보인 도면이고,

도 3은 본 발명에 따른 패턴수정방법을 순차적으로 보인 도면이고,

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 감광막패턴을 형성하는 상태를 보인 도면이고,

도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 축소노광패턴을 형성한 상태를 보인도면이며,

도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 수정패턴이 형성되는 상태를 보인 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 웨이퍼 12 : 레퍼런스다이

14 : 제1비교다이 16 : 제2비교다이

18 : 제3비교다이 20 : 감광막패턴

30 : 축소노광패턴 40 : 수정패턴

50 : 결함부분

S1 ∼ S7 : 종래의 패턴수정단계들

S10 ∼ S50 : 본 발명에 따른 패턴수정단계들

본 발명의 목적은, 한 개의 웨이퍼 내의 레퍼런스다이에 감광막 패턴을 형성하는 단계와; 상기 단계 후에 레퍼런스다이와 서로 비교하기 위하여 다수의 제1,제2,제3비교다이에 축소노광패턴을 형성하는 단계와; 상기 단계 후에 상기 레퍼런스다이의 감광막패턴과 상기 제1,제2,제3비교다이의 축소노광패턴을 결함검사장치로 서로 검사하여 비교하는 단계와; 상기 단계 후에 검사 비교한 데이터를 가지고, 오피씨 수정부분을 찾아 내어 패턴을 수정하여 포토마스크를 제조하는 단계로 이루어진 반도체소자의 패턴수정방법을 제공함으로써 달성된다.

그리고, 상기 레퍼런스다이는, E-beam 혹은 X-ray를 이용하여 리소그라피공정으로 현상하여 감광막패턴을 형성하도록 한다.

그리고, 상기 레퍼런스다이를 형성한 후, 감광막패턴에 잔류된 불필요한 부분을 제거하기 위하여 식각 후에 크리닝공정을 더 진행하는 것이 바람직 하다.

그리고, 상기 제1비교다이는, I-line 축소노광장치를 사용하여 형성하도록 한다.

그리고, 상기 제2비교다이는, KrF 축소노광장치를 사용하여 형성하도록 한다.

또한, 상기 제3비교다이는, ArF 축소노광장치를 사용하여 형성하도록 한다.

그리고, 상기 제1,제2,제3비교다이는, 상기 레퍼런스다이를 가리거나 하드베이킹하고 추가적인 감광막 코팅을 한 후, 리소그라피공정을 통하여 상기 축소노광패턴을 형성하도록 한다.

상기 리소그라피공정시, 상기 레퍼런스다이부분을 전면 포토마스크 오픈 노광을 실시하여 추가적으로 코팅된 감광막을 현상시 제거하도록 한다.

이하, 첨부도면에 의거하여 본 발명의 일 실시예를 살펴 보도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼에 다이를 형성한 상태를 보인 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 패턴수정방법을 순차적으로 보인 도면이고, 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 감광막패턴을 형성하는 상태를 보인 도면이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 축소노광패턴을 형성한 상태를 보인도면이며, 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 수정패턴이 형성되는 상태를 보인 도면이다.

본 발명에 따른 패터닝 수정방법은, 오피씨 수정을 제공하기 위하여 노광레이어(Layer)를 선정하도록 한다,(S10)

그리고, 한 개의 웨이퍼(10) 내의 레퍼런스다이(12)에 감광막 패턴(20)을 형성하도록 한다.

상기 레퍼런스다이(12)는, E-beam 혹은 X-ray를 이용하여 리소그라피공정으로 현상하여 감광막패턴(20)을 형성하도록 한다.

그리고, 상기 레퍼런스다이(12)를 형성한 후, 감광막패턴(20)에 잔류된 불필요한 부분을 제거하기 위하여 식각한 후에 클리닝(Cleaning)공정을 더 진행하도록 한다.

그리고, 상기 단계 후에 레퍼런스다이(12)와 서로 비교하기 위하여 다수의 제1,제2,제3비교다이(14)(16)(18)에 축소노광패턴(30)을 형성하도록 한다.(S20)

그리고, 상기 제1비교다이(14)는, I-line 축소노광장치를 사용하여 형성하도록 한다.

그리고, 상기 제2비교다이(16)는, KrF 축소노광장치를 사용하여 형성하도록 한다.

그리고, 상기 제3비교다이(18)는, ArF 축소노광장치를 사용하여 형성하도록 한다.

또한, 상기 제1,제2,제3비교다이(14)(16)(18)는, 상기 레퍼런스다이(12)를 가리거나 하드베이킹하고 추가적인 감광막 코팅을 한 후, 리소그라피공정을 통하여 상기 축소노광패턴(30)을 형성하도록 한다.

이때, 상기 리소그라피공정시, 상기 레퍼런스다이(12)부분을 전면 포토마스크 오픈 노광을 실시하여 추가적으로 코팅된 감광막을 현상시 제거하도록 한다.

그리고, 상기 단계 후에 상기 레퍼런스다이(12)의 감광막패턴(30)과 상기 제,제2,제3비교다이(14)(16)(18)의 축소노광패턴(30)을 결함검사장치로 서로 검사하여 비교하도록 한다.(S30)

상기 각 노광장비의 분해능(Resolution) 및 특성에 따라 패터닝 취약부분에서 결함으로 검출되어진다.(S40)

그리고, 상기 단계 후에 검사 비교한 데이터를 가지고, 오피씨 수정(Optical Proximity Correction)부분을 찾아 내어 패턴을 수정하여 포토마스크를 제조하도록한다.(S50)

즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(10)의 레퍼런스다이(12)에 형성된 감광막패턴(20)(도4a)과 제1,제2,제3비교다이(14)(16)(18)에 형성된 축소노광패턴(30)(도4b)을 서로 비교하여 차이점(Difference)을 도출하여 내고 차이가 발생한 결함부분(50)을 도4c에 표시된 바와 같이, 수정하여 최종적인 수정패턴(40)을 형성하도록 한다.

따라서, 상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체소자의 패턴수정방법을 이용하면, 웨이퍼 상에 이빔등을 이용하여 패턴을 형성한 레퍼런스다이를 형성하고, 레퍼런스다이 인접한 부분에 다양한 축소노광장치를 이용하여 다수의 비교다이를 패터닝한 후, 상기 레퍼런스다이 및 다수의 비교다이를 서로 비교하여 패턴의 에러를 수정하므로 오피씨 수정의 정확도를 높일 뿐만아니라 수정시간을 절약하도록 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.

Claims (8)

1. 한 개의 웨이퍼 내의 레퍼런스다이에 감광막 패턴을 형성하는 단계와;

   상기 단계 후에 레퍼런스다이와 서로 비교하기 위하여 다수의 제1,제2,제3비교다이에 축소노광패턴을 형성하는 단계와;

   상기 단계 후에 상기 레퍼런스다이의 감광막패턴과 상기 제1,제2,제3비교다이의 축소노광패턴을 결함검사장치로 서로 검사하여 비교하는 단계와;

   상기 단계 후에 검사 비교한 데이터를 가지고, 오피씨 수정부분을 찾아 내어 패턴을 수정하여 포토마스크를 제조하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패턴수정방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 레퍼런스다이는, E-beam 혹은 X-ray를 이용하여 리소그라피공정으로 현상하여 감광막패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패턴수정방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 레퍼런스다이를 형성한 후, 감광막패턴에 잔류된 불필요한 부분을 제거하기 위하여 식각 후에 크리닝공정을 더 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패터닝수정방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1비교다이는, I-line 축소노광장치를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패터닝수정방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제2비교다이는, KrF 축소노광장치를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패터닝수정방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 제3비교다이는, ArF 축소노광장치를 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패터닝수정방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 제1,제2,제3비교다이는, 상기 레퍼런스다이를 가리거나 하드베이킹하고 추가적인 감광막 코팅을 한 후, 리소그라피공정을 통하여 상기 축소노광패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패터닝수정방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 리소그라피공정시, 상기 레퍼런스다이 부분을 전면 포토마스크 오픈 노광을 실시하여 추가적으로 코팅된 감광막을 현상시 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패터닝수정방법.