KR100241530B1 - 노광장비의 초점값 보정용 다중 초점면 웨이퍼를 이용한 초점값 보정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼의 표면을 기준으로 높이 “±a”만큼의 연속적인 단차지역을 갖는 다수의 초점면이 구비된 다중 초점면 웨이퍼상에 포토레지스트를 도포하고, 각 단차지역의 초점면에 동시에 형성될 수 있도록 배치된 테스트 패턴을 갖는 마스크를 사용하여 초점값 “Z”로 노광공정 및 현상공정으로 각 단차지역의 초점면에 포토레지스트 패턴을 형성하고, 각 단차지역의 초점면중 어떤 초점면에서 상기 테스트 패턴과 동일한 형상의 포토레지스트 패턴이 있는지를 확인하고, 확인된 포토레지스트 패턴이 웨이퍼의 표면과 동일한 높이에 형성된 기준 초점면에 형성 되면 상기 초점값 “Z”가 최적 초점값이고, 기준 초점면보다 한단계 낮은 초점면에 형성되면 “Z+a”의 값으로 보정하여 최적 초점값을 얻고, 기준 초점면 보다 한단계 높은 초점면에 형성되면 “Z-a”의 값으로 보정하여 최적 초점값을 얻을 수 있는 노광장비의 초점값 보정용 웨이퍼를 이용한 초점값 보정 방법에 관하여 기술된다.

Description

노광장비의 초점값 보정용 다중 초점면 웨이퍼를 이용한 초점값 보정 방법

본 발명은 노광장비의 초점값 보정용 다중 초점면 웨이퍼(Multi Focal Plane Warer)를 이용한 초점값 보정 방법에 관한 것으로, 특히 노광장비를 이용하는 포토리소그라피(photolithography)공정에서 피사체의 초점이 맺히는 웨이퍼 면을 일정간격으로 단차지역을 만들어 포토레지스트 패턴 형성시 최적 초점값(Best Focus Offset)을 보정할 수 있도록 한 노광장비의 초점값 보정용 다중 초점면 웨이퍼를 이용한 초점값 보정 방법에 관한 것이다.

반도체 소자 제조 공정중 초점값은 주요 공정 매개 변수인 포토리소그라피 공정에 적용된다. 최근 반도체 소자가 고집적화 되어감에 따라 포토리소그라피 공정은 점점 그 중요도를 더해가고 있다. 특히 포토그라피 공정으로 형성되는 포토레지스트 패턴의 형상에 따라 웨이퍼 상에 회로 패턴이 형성되기 때문에 포토레지스트 패턴의 형상에 따라 웨이퍼 상에 회로 패턴이 형성되기 때문에 포토레지스트 패턴의 형상이 불량할 경우 회로 패턴이 단락되는 등의 문제가 야기된다.

포토레지스트 패턴의 형상은 최적 초점값으로 노광공정을 실시할 때 양호한 형상을 얻을 수 있으며, 최적 초점값과 차이가 많이 날수록 패턴 형상은 더욱 불량해진다. 노광공정시 초점 벗어남(Defocus) 현상은 웨이퍼 스테이지의 정확도, 노광렌즈계의 초점축 정확도, 웨이퍼의 휘어짐 등 여러 가지 원인으로 기인하며 공정진행시 매번 교정을 해주어야 하며, 또한 노광장비에서 초점 조절은 포토 레지스트 도포전 웨이퍼 상단에 기준을 두고 있어 패턴 형성에 가장 좋은 초점값과 서로 일치하기가 어렵다.

최적 초점값을 구하기 위해 기존에는 여러장의 웨이퍼에 시험 노광(Trial and Error)을 실시하였다. 이 방법은 최적 초점값을 구할 때 까지 시험 노광을 계속 실시해야 하므로 많은 시간이 소요되어 생산효율이 저하되는 등의 문제가 있다.

따라서, 노광장비의 초점값을 보정할 수 있는 단차 패턴이 형성된 웨이퍼를 제작하여 포토리소그라피공정에서 최적 초점면을 확인하는 방법으로 최적 초점값을 보정할 수 있는 노광장비의 초점값 보정용 다중 초점면 웨이퍼르 이용한 초점값 보정 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 노광장비의 초점값 보정방법에 있어서, 웨이퍼의 표면을 기준으로 “±a” 만큼의 연속적인 단차지역을 갖는 다수의 초점면이 구비된 다중 초점면 웨이퍼상에 포토레지스트를 도포하는 단계; 상기 각 단차지역의 초점면에 동시에 형성될 수 있도록 배치된 테스트 패턴을 갖는 마스크를 사용하여 초점값 “Z”로 노광공정을 실시하는 단계; 현상공정으로 각 단차지역의 초점면에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 각 단차지역의 초점면중 어떤 초점면에서 상기 테스트 패턴과 동일한 형상의 포토레지스트 패턴이 있는지를 확인하는 단계; 확인된 포토레지스트 패턴이 상기 웨이퍼의 표면과 동일한 높이에 형성된 기준 초점면에 형성 되면 상기 초점값 “Z”가 최적 초점값이고, 상기 기준 초점면 보다 한단계 높은 초점면에 형성되면 “Z-a”의 값으로 보정하여 최적 초점값을 얻고, 상기 기준 초점면 보다 한단계 낮은 초점면에 형성되면 “Z+a”의 값으로 보정하여 최적 초점값을 얻는 것을 특징으로 한다.

제1도는 본 발명의 실시예에 의한 다중 초점면 웨이퍼의 단면도.

제2도는 본 발명의 초점값 보정 방법에 적용되는 마스크의 평면도.

제3(a)도 내지 제3(c)도는 제1도의 다중 초점면 웨이퍼상에 제2도의 마스크를 사용한 포토리소그라피 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성한 것을 도시한 웨이퍼 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 웨이퍼 2 : 웨이퍼 도면

2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5 : 초점면 11 : 테스트 패턴

21 : 포토레지스트 패턴 100 : 다중 초점면 웨이퍼

200 : 마스크

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

제1도는 본 발명의 실시예에 의한 다중 초점면 웨이퍼의 단면도이고, 제2도는 본 발명의 초점값 보정 방법에 적용되는 마스크의 평면도이며, 제3(a)도 내지 제3(c)도는 제1도의 다중 초점면 웨이퍼상에 제2도의 마스크를 사용한 포토리소그라피 공정으로 포토레지스트 패턴을 형성한 것을 도시한 웨이퍼 평면도이다.

제1도를 참조하면, 본 발명의 다중 초점면 웨이퍼(100)는 웨이퍼(1)상에 다른 단차지역을 갖는 다수의 초점면(2-1, 2-2, 2-3, 2-4 및 2-5)을 형성하여 이루어진다. 다수의 초점면(2-1, 2-2, 2-3, 2-4 및 2-5)은 상기 웨이퍼 표면(2)을 중심으로 두께 “a”만큼 식각공정과 증착공정을 반복 수행하여 각각 다른 단차지역을 갖도록 한다. 식각 및 증착되는 두께 “a”는 0.1 내지 0.3㎛이다. 다수의 초점면 (2-1, 2-2, 2-3, 2-4 및 2-5)중 상기 웨이퍼 표면(2)과 동일한 높이에 형성된 초점면(2-3)을 기준으로 일측으로 형성되는 초점면들(2-1 및 2-2)은 아랫방향으로 계단을 이루고, 다른측으로 형성되는 초점면들(2-3 및 2-4)은 윗방향으로 계단을 이루도록 형성된다. 각 계단의 높이 즉 “a”값은 같다.

상기한 다중 초점면 웨이퍼(100)을 이용하여 노광장비의 초점값을 보정하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

제1도에 도시된 바와같이, 웨이퍼의 표면(2)을 기준으로 높이 “±a” 만큼의 연속적인 단차지역을 갖는 다수의 초점면(2-1, 2-2, 2-3, 2-4 및 2-5)이 구비된 다중 초점면 웨이퍼(100)상에 포토레지스트(도시않음)를 도포한다.

제2도에 도시된 바와같이, 각 단차지역의 초점면(2-1, 2-2, 2-3, 2-4 및 2-5)에 동시에 형성될 수 있도록 배치된 테스트 패턴(11)을 갖는 마스크(200)를 제작하고, 이 마스크(200)를 사용하여 초점값 “Z”로 노광공정을 실시한다.

현상공정으로 각 단차지역의 초점면(2-1, 2-2, 2-3, 2-4 및 2-5)에 포토레지스트 패턴(21)을 형성한다.

각 단차지역의 초점면들(2-1, 2-2, 2-3, 2-4 및 2-5)중 어떤 초점면에서 제2도에 도시된 테스트 패턴(11)과 동일한 형상의 포토레지스트 패턴(21)이 있는지를 확인한다.

제3(a)도에 도시된 바와같이 확인된 포토레지스트 패턴(21)이 웨이퍼의 표면(2)과 동일한 높이에 형성된 기준 초점면(2-3)에 형성되면 초점값 “Z”가 최적 초점값이고, 제3(b)도에 도시된 바와같이 기준 초점면(2-3) 보다 한단계 높은 초점면(2-4)에 형성되면 “Z-a”의 값으로 보정하여 최적 초점값을 얻고, 제3(c)도에 도시된 바와같이 기준 초점면(2-3)보다 한단계 낮은 초점면(2-3)에 형성되면 “Z+a”의 값으로 보정하여 최적 초점값을 얻는다.

상기에서, 테스트 패턴(11)는 0.1 내지 50㎛의 크기로 라인(Line), 공간(Space), 콘택 홀(Contact hole), 기둥(Pillar) 형태의 단일, 복합 구성으로 배열된다.

상술한 바와같이 본 발명은 패턴 형성 공저에서 가장 양호한 초점 값을 구할 수 있어 보다 미세한 패턴 형성을 가능하게 하고, 기존 방법처럼 최적 촛점값을 구하기 위하여 여러장의 웨이퍼에 시험노광을 하지 않아도 되므로 생산 효율을 높일수 있고, 또한 노광 장비의 초점도 값을 패턴 양호도와 비교할 수 있으므로 장비를 정교하게 보정할 수 있다.

Claims (2)

1. 노광장비의 초점값 보정방법에 있어서, 웨이퍼의 표면을 기준으로 “±a” 만큼의 연속적인 단차지역을 갖는 다수의 초점면이 구비된 다중 초점면 웨이퍼상에 포토레지스트를 도포하는 단계; 상기 각 단차지역의 초점면에 동시에 형성될 수 있도록 배치된 테스트 패턴을 갖는 마스크를 사용하여 초점값 “Z”로 노광공정을 실시하는 단계; 현상공정으로 각 단차지역의 초점면에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 각 단차지역의 초점면중 어떤 초점면에서 상기 테스트 패턴과 동일한 형상의 포토레지스트 패턴이 있는지를 확인하는 단계; 확인된 포토레지스트 패턴이 상기 웨이퍼의 표면과 동일한 높이에 형성된 기준 초점면에 되면 상기 초점값 “Z”가 최적 초점값이고, 상기 기준 초점면 보다 한단계 높은 초점면에 형성되면 “Z-a”의 값으로 보정하여 최적 초점값을 얻고, 상기 기준 초점면 보다 한단계 낮은 초점면에 형성되면 “Z+a”의 값으로 보정하여 최적 초점값을 얻는 것을 특징으로 하는 노광장비의 초점값 보정용 다중 초점면 웨이퍼를 이용한 초점값 보정 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 테스트 패턴은 0.1 내지 50㎛의 크기로 라인, 공간, 콘택 홀, 기둥 형태의 단일 및 복합 구성으로 배열되는 것을 특징으로 하는 노광장비의 초점값 보정용 다중 초점면 웨이퍼를 이용한 초점값 보정 방법.