KR0146244B1 - 포토 마스크장치 및 포토 마스크 제조 에러 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정의 리소그래피 제조 공정에서 사용되는 포토 마스크(photo Mask)의 제조시 발생된 에러를 측정하기 위해 예정된 칩의 가장자리 스크라이브 라인에 측정마크가 구비된 제1마스크와, 예정된 칩의 가장자리 스크라이브 라인에 상기 측정마크와 오버랩되도록 하는 측정마크가 구비된 제2마스크를 사용하여 측정마크용 패턴을 형성하고, 중첩도를 측정하는 기술이다.

Description

포토 마스크 장치 및 포토 마스크 제조 에러 측정방법

제1도는 종래의 기술로 마스크 제조 에러를 측정하기 위한 공정방법을 도시한 블록도.

제2도는 본 발명의 방법에 의해 마스크 제조 에러를 측정하기 위한 공정방법을 도시한 블록도.

제3도의 (a)는 종래의 제1마스크의 측정마크를 도시하고, (b)는 종래의 제2마스크의 측정마크를 도시하고, (c)는 상기 제1마스크와 제2마스크의 측정마크를 도시하고, (c)는 상기 제1마스크와 제2마스크를 이용하여 외측박스와 내측박스를 도시한 도면.

제4도는 (a)는 본 발명의 기술에 의해 제조된 제1마스크이 측정마크를 도시하고, (b)는 본 발명에 의해 제조된 제2마스크의 측정마크를 도시하고, (c)는 상기 제1마스크와 제2마스크를 이용하여 감광막을 노광한 것을 도시하고, (d)는 본 발명의 기술에 의해 형성된 외측박스와 내측박스를 도시한 도면.

제5도는 제1마스크를 이용하여 형성한 측정마크의 위치와, 제2마스크를 이용하여 형성한 측정마크의 위치를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

4, 8 : 외측박스 5, 9 : 내측박스

18, 19 : 측정마크 100 : 제1마스크

200 : 제2마스크

본 발명은 반도체 소자 제조 공정의 리소그래피(Lithography) 제조 공정에서 사용되는 포토 마스크(photo Mask)의 제조시 발생된 에러를 측정하기 위해 형성되는 포토 마스크 에러 측정방법에 관한 것이다.

본 발명은 패턴 중복(overlap) 형성이 있는 모든 반도체 제조공정의 포토 마스크의 정확도를 평가할 수 있다.

리소그래피(lithography) 제조공정의 각 포토 마스크 공정에서 사용되는 여러 마스크들은 전자빔(E-beam)으로 만들어진다. 이때 만들어지는 과정 및 포토 마스크 장치의 고유한 재질로 인하여 포토 마스크의 패턴이 확대되거나 감소되는 에러가 발생한다. 이와같이 에러가 발생된 마스크를 사용하여 실제 반도체 제조공정에 사용될때는 마스크 대 마스크 사이의 중첩 정확도를 저하시키는 요인이 된다. 특히 이러한 문제는 패턴 중복 형성과정에서 쉽게 발견되기 힘든 문제로 제품 제조의 품질을 저하시키는 요인이 된다.

종래의 마스크 제조상에서 생길 수 있는 에러는 반도체 제조공정을 진행하고 패턴 중첩도 측정 방법에 의해 평가되어지나, 이때의 각 포토 마스크의 에러 정도는 각각 다른 기판 종류위에서 평가되어 정확한 측정이 어려우며, 매우 많은 시간을 소비한 뒤에야 비로서 측정이 가능하다.

제1도는 종래의 리소그라피공정으로 패턴을 중첩시킨다음, 패턴 중첩도를 측정하는 단계를 도시한 블럭도로서, 제1마스크 노광(20), 현상(21), 식각(22), 제2마스크 노광(23), 현상(24), 패턴중첩도 측정(25)의 공정순서로 이루어진다.

제3도의 (a)는 외측박스를 형성하기 위한 제1마스크의 측정마크를 도시한 도면이고, (b)는 안쪽박스를 형성하기 위한 제2마스크의 측정마크를 도시한 도면이고, (c)는 상기 제1 및 제2 마스크들을 이용하여 기판상에 형성된 외측박스와 내측박스를 도시한 것으로 여기서는 외측박스(4)으로 하부층 패턴이 형성되고, 내측박스(5)측으로 감광막 패턴이 형성되며, 내측박스와 외측박스의 거리(x,x', y,y')를 측정하여 dx 및 dy의 측정마크의 크기가 동일한지 여부를 검사한다.

이와같이 종래의 마스크로는 안쪽 및 외측박스가 어느 한 쪽이 식각패턴이어야 하고, 동시에 두 개의 감광막 패턴으로된 측정마크의 형성은 불가능하다.

즉, 상기한 종래기술은 두 개 이상의 패턴을 형성하는 공정에서 두 번의 현상공정과 한번의 식각(Etching)공정이 뒤따라야 함으로 공정이 복잡해지고, 마스크 자체에 정확한 크롬패턴이 형성되었는지의 여부를 많은 공정을 거친후 중첩도를 측정해야지만 비로서 마스크의 패턴크기에 제조 에러 여부를 알 수가 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기위하여 감광막을 도포한 후, 제1, 제2 마스크를 이용하여 동일한 감광막을 차례로 노광시킨다음, 현상하여 내측박스로된 측정마크 및 외측박스로 된 측정마크를 감광막 패턴으로 형성하고, 중첩도를 측정하여 포토 마스크 제조 에러가 있는지를 신속하게 검사할 수 있도록 하는 하나의 포토 마스크와 그 포토 마스크를 이용하여 또다른 포토마스크 간의 제조 에러 측정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하면, 포토 마스크에 있어서, 마스크 제조 에러를 측정하기 위하여 예정된 칩의 가장자리 스크라이브 라인에 측정마크가 구비되되, 변의 길이가 D 인 정사각형으로 오픈되는 외측박스와, 변의 길이가 d' 인 정사각형으로 닫혀지는 내측박스가 구비된 제1마스크와; 예정된 칩의 가장자리 스크라이브 라인에 제1 오버랩 측정마크와 오버랩되도록 하는 측정마크가 구비되되, 변의 길이가 D' 인 정사각형으로 오픈되는 외측박스와, 변의 길이가 d 인 정사각형으로 닫혀지는 내측박스가 구비된 제2마스크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 발명의 방법에 의해 포토 마스크의 마스크 제조 에러를 측정하는 방법은, 웨이퍼상에 감광막을 도포하는 단계와, 칩의 가장자리 스크라이브 라인에 측정마크가 형성된 제1마스크를 이용하여 감광막을 노광시키는 단계와, 칩의 가장자리 스크라이브 라인에 상기 제1마스크의 측정마크의 위치와 오버랩되도록 측정마크가 구비된 제2마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광 시키는 단계와, 상기 공정으로 노광된 감광막을 현상시켜 오버랩 측정 마크용 감광막 패턴을 형성하여 중첩정확도를 검사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

제2도는 본 발명에 의해 마스크의 제조 에러를 측정하기 위한 공정방법을 도시한 블럭도로서, 제1 마스크 노광(20), 제2 마스크 노광(23), 현상(24), 패턴 중첩도 측정(25)의 공정순서로 이루어진다.

제4도는 기판 상부에 마스크 제조 에러를 측정하기 위하여 측정 마크 제조단계를 도시한 것으로, (a)는 변의 길이가 D 인 정사각형으로 오픈되는 외측박스와 변의 길이가 d' 인 정사각형으로 닫혀지는 내측박스가 구비되는 제1 마스크의 측정마크를 도시한 도면이고, (b)는 변의 길이가 D' 인 정사각형으로 오픈되는 외측박스와 변의 길이가 d 인 정사각형으로 닫혀지는 내측박스가 구비되는 제2마스크의 측정마크를 도시한 도면이고, (c)는 기판 상부에 감광막을 도포하고, 상기 제1마스크와, 제2마스크를 이용하여 차례로 감광막을 노광시켜 1차 노광된 지역(6)과 2차 노광된 빗금친 지역(7)을 도시한 도면이고, (d)는 (c)에서 노광된 감광막을 현상하여 기판 상부에 감광막이 오픈된 외측박스(8)와 감광막이 남아있는 안쪽박스(9)를 형성한 것을 도시한 것으로, 외측박스(8)와 내측박스(9)의 간격(x,x' , y,y')을 중첩도 측정 장치로 측정하여 (dx=(x-x')/2) 및 dy=(y-y')/2), 마스크 제조 에러를 평가할 수 있게 된다.

여기서 주지할 점은 제1 마스크와 제2 마스크의 외측박스 및 내측박스의 크기가 종래의 마크 패턴 크기를 그대로 유지할 수 있도록 상기 길이는 DD'd'd크기를 갖게 하고, 제1 마스크와 제2 마스크의 외측박스 및 내측박스가 측정마크로 이용된다는 점이다.

제5도는 제1 마스크(100)에 의해 형성되는 측정마크(18)와 제2 마스크(200)에 의해 형성되는 측정마크(19)의 위치를 도시한 도면으로 제2 마스크(200)의 패턴이 축소되어 형성된 것을 도시한다. 여기서 도면부호 30은 다이영역이고, 도면부호 40은 스크라이브영역이다.

본 발명은 하부층을 식각하여 패턴 형성 공정을 별도로 진행하지 않고 감광막 도포에 의해 마스크 제조 에러를 용이하게 판단할 수 있다.

본 발명에 의하면 비교 대상의 포토 마스크 내에 패턴 중첩도를 측정할 수 있도록 특별히 마련된 측정마크를 이용하여 마스크 간의 크기 에러를 용이하게 측정할 수 있고, 제5도에 도시한 바와 같이 다이가 형성되는 각 모서리 지점에 측정 마크를 형성하여 쉽게 중첩도를 평가할 수 있다.

마스크 제조 에러 평가는 미스얼라인먼트의 허용도가 매우 작은 256 메가 디램급 등에서는 매우 중요하다. 지금까지는 마스크가 입고 됨에 따라 즉시 마스크 제조 에러를 평가할 수 없었으나, 본 발명과 같이 측정 마크를 간단하게 형성시키고, 마스크가 제조 공정 라인에 들어오자마자 평가할 수 있으므로 제품불량을 미리 알 수 있고, 수율을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 포토 마스크에 있어서, 마스크 제조 에러를 측정하기 위하여 예정된 칩의 가장자리 스크라이브 라인에 측정마크가 구비되되, 변의 길이가 D 인 정사각형으로 오픈되는 외측박스와, 변의길이가 d' 인 정사각형으로 닫혀지는 내측박스가 구비된 제1마스크와; 예정된 칩의 가장자리 스크라이브 라인에 제1 오버랩 측정마크와 오버랩되도록 하는 측정마크가 구비되되, 변의 길이가 D' 인 정사각형으로 오픈되는 외측박스와, 변의 길이가 d 인 정사각형으로 닫혀지는 내측박스가 구비된 제2마스크를 포함하는 포토 마스크.
2. 제1항에 있어서, 상기 변의 길이는 DD'd'd 크기를 갖게 하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크.
3. 포토 마스크의 마스크 제조 에러를 측정하기 위하여 웨이퍼상에 감광막을 도포하는 단계와, 칩의 가장자리 스크라이브 라인에 측정마크가 형성된 제1마스크를 이용하여 감광막을 노광시키는 단계와, 칩의 가장자리 스크라이브 라인에 상기 제1마스크의 측정마크의 위치와 오버랩되도록 측정마크가 구비된 제2마스크를 이용하여 상기 감광막을 노광시키는 단계와, 상기 공정으로 노광된 감광막을 현상시켜 오버랩 측정 마크용 감광막 패턴을 형성하여 중첩정확도를 검사하는 단계를 포함하는 포토 마스크 제조 에러 측정방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1마스크의 측정마크는 변의 길이가 D 인 정사각형으로 오픈되는 외측박스와 변의 길이가 d' 인 정사각형으로 닫혀지는 내측박스가 구비되는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 제조 에러 측정방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 제2마스크의 측정마크는 변의 길이가 D' 인 정사각형으로 오픈되는 외측박스와 변의 길이가 d 인 정사각형으로 닫혀지는 내측박스가 구비되는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 제조 에러 측정방법.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 변의 길이는 DD'd'd 크기를 갖게 하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크 제조 에러 측정방법.