KR20090069567A

KR20090069567A - 반도체소자의 패턴 및 그것을 이용한 패턴 보정방법

Info

Publication number: KR20090069567A
Application number: KR1020070137273A
Authority: KR
Inventors: 전행림
Original assignee: 주식회사 동부하이텍
Priority date: 2007-12-26
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2009-07-01
Also published as: KR100922933B1

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.

반도체소자의 패턴, 패턴 보정방법

Description

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

실시예는 반도체소자의 패턴 및 그것을 이용한 패턴 보정방법에 관한 것이다.

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.

종래의 기술에 의하면, 가로로 배열된 패턴(pattern)과 세로로 배열된 ㅍ패턴(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.

실시예는 단일 패턴(pattern)을 사용하여 쉽게 비점수차(astigmatism)가 최소화되는 조건을 관찰할 수 있는 반도체소자의 패턴 및 그것을 이용한 패턴 보정방법을 제공하고자 한다.

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.

실시예에 따른 반도체소자의 패턴 및 그것을 이용한 패턴 보정방법에 의하면 홀패턴(hole pattern) 또는 라인패턴을 통해 비점수차(astigmatism) 영향을 상대적으로 쉽게 비교 가능하다.

또한, 실시예에 의하면 비교 시간이 짧게 걸리므로 이를 관찰한 노광조건/조명 조건의 최적화도 쉽게 가능하다.

이하, 실시예에 따른 반도체소자의 패턴 및 그것을 이용한 패턴 보정방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

(실시예)

도 1은 실시예에 따른 반도체소자의 패턴의 개념도이다. 즉, 도 1은 실시에에 따른 새로운 형태의 비점수차(astigmatism) 관찰을 위한 패턴(pattern)이다.

실시예에 따른 반도체소자의 패턴은 홀 패턴에 대한 제1 군의 패턴(100)을 포함할 수 있다.

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.

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.

또한, 실시예에 따른 반도체소자의 패턴은 라인 패턴에 대한 제2 군의 패턴(200)을 포함할 수 있다.

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.

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.

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.

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.

도 2 내지 도 4는 실시예에 따른 반도체소자의 패턴 보정방법의 개념도이다. 도 2 내지 도 4는 홀 패턴(hole pattern)을 이용한 비점수차 설명이다.

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.

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.

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.

여기서 패턴이미지들은 회절 현상에 의해 원형 또는 타원형으로 형성된다.

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.

또한, 도 4와 같이 가로축으로 찌그러짐이 일어나면, 세로:가로=1:(1+a)인노광영역(12)와 대응되는 부분에 최적촛점 감광막패턴(O)이 원형으로 형성된다.

상기와 같은 성질을 이용하여 렌즈 비점수차가 어느 정도인지 측정할 수 있다.

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.

그러므로 렌즈 비점수차가 존재하면, 촛점조정을 통해 패턴 찌그러짐이 가장 적은 최적 촛점을 찾을 수 있다.

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.

본 발명은 기재된 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 청구항의 권리범위에 속하는 범위 안에서 다양한 다른 실시예가 가능하다.

도 1은 실시예에 따른 반도체소자의 패턴의 개념도.

도 2 내지 도 4는 실시예에 따른 반도체소자의 패턴 보정방법의 개념도.

Claims

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 하는 반도체소자의 패턴.
제1 항에 있어서,

상기 노광 마스크는

라인 패턴에 대한 제2 군의 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패턴.
제2 항에 있어서,

상기 라인 패턴에 대한 제2 군의 패턴은

제3 그룹 패턴으로서 우측으로 기울어진 제1 라인패턴과 상기 제1 라인패턴을 기준으로 폭(CD)이 늘어가는 복수의 제3 라인패턴을 포함하며,

상기 제2 군의 패턴은 제4 그룹 패턴으로서 좌측으로 기울어진 제2 라인패턴 과 상기 제2 라인패턴을 기준으로 폭(CD)이 늘어가는 복수의 제4 라인패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패턴.
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 하는 반도체소자의 패턴 보정방법.
제4 항에 있어서,

상기 노광 마스크는

라인 패턴에 대한 제2 군의 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 패턴 보정방법.
제5 항에 있어서,

상기 라인 패턴에 대한 제2 군의 패턴은

제3 그룹 패턴으로서 우측으로 기울어진 제1 라인패턴과 상기 제1 라인패턴을 기준으로 폭(CD)이 늘어가는 복수의 제3 라인패턴을 포함하며,

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.