KR100503130B1 - Mask of exposure apparatus for scan type - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스캔 방식 노광 설비의 마스크에 관한 것으로서, 스캔에 의한 노광 공정시 발생되는 스캔 방향 편차를 적절하게 제어하기 위해 마스크 몸체와, 각 모서리와 스캔 방향에 수직하는 한 쌍의 외주 변 각 모서리 사이에 형성되는 토탈 피치 키를 가지며 상기 마스크 몸체에 형성되는 하나 이상의 패턴 영역과, 상기 패턴 영역 주위에 형성되는 정렬 키를 포함하는 스캔 방식 노광 설비의 마스크를 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mask of a scanning exposure apparatus, comprising: a mask body and a pair of outer edges each of which is perpendicular to the scanning direction in order to appropriately control a scan direction deviation generated during an exposure process by scanning. It provides a mask of a scanning exposure apparatus having a total pitch key formed in the at least one pattern region formed in the mask body, and an alignment key formed around the pattern region.
본 발명에 의하면 부가되는 토탈 피치 키를 사용하여 스캔 방향의 편차를 더욱 정밀하게 제어할 수 있도록 함으로서 연속되는 노광 공정에 있어 높은 층간 중첩 정밀도를 구현할 수 있게 해준다.According to the present invention, the added total pitch key can be used to more precisely control the deviation in the scanning direction, thereby enabling high interlayer overlapping accuracy in a continuous exposure process.
Description
본 발명은 스캔 방식 노광 설비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판에 박막 패턴을 전사함에 있어 최적의 오버레이 정밀도를 가질 수 있는 스캔 방식 노광 설비의 마스크에 관한 것이다. The present invention relates to a scanning exposure apparatus, and more particularly, to a mask of a scanning exposure apparatus that can have an optimum overlay accuracy in transferring a thin film pattern to a substrate.
일반적으로 반도체 제품은 기판 상면에 고유한 특성을 갖는 박막을 형성하고, 상기 박막 상에 포토레지스트를 도포한 다음 노광 장치를 사용하여 노광을 진행한 후, 연속되는 박막 공정을 진행하는 과정을 반복하여 제조되어 지는데, 이와 같은 과정을 거쳐 제작된 반도체 제품은 단위 면적 당 매우 방대한 데이터의 저장 및 저장된 데이터를 단시간 내 처리하는 것이 가능하여 다양한 분야에서 폭넓게 적용되고 있는 실정이다.In general, a semiconductor product forms a thin film having inherent properties on a substrate, applies a photoresist on the thin film, then exposes the light using an exposure apparatus, and then repeats the process of performing a continuous thin film process. The semiconductor products manufactured through such a process have been widely applied in various fields because it is possible to store a very large amount of data per unit area and process the stored data in a short time.
이와 같은 반도체 제품을 제작하는데 있어 중요한 공정 중의 하나인 노광은 현재 스텝퍼(stepper) 또는 스캔(scan) 방식 중에 선택되는 어느 하나가 주로 사용되고 있다.Exposure, which is one of important processes in manufacturing such a semiconductor product, is mainly used in any one of stepper and scan methods.
스텝퍼 방식이란 기판 상에 다수의 필드를 선정한 다음 해당 필드에 축소 투영 렌즈의 노광 영역을 통해서 노광을 실시하고, 순차적으로 노광되지 않은 다른 필드로 이동하여 노광을 수행하는 스텝 앤드 리피트(step and repeat)방식으로서 종래 등배 투영 노광 방식의 대안으로 제안되었다.The stepper method selects a plurality of fields on a substrate and performs exposure through the exposure area of the reduction projection lens in the corresponding field, and sequentially moves to other unexposed fields to perform exposure and step (and repeat). As a method, an alternative to the conventional equal projection projection method has been proposed.
이 방식은 하나의 필드 전체에 대하여 한 개의 정렬 키(alignment key)가 검출되면 한 번의 노광으로 처리할 수 있어 층간 중첩 정밀도(overlay accuracy)가 높다는 장점을 가지나, 다수의 필드로 이루어지는 전체 기판을 노광시키기 위해서는 노광 공정을 여러 번 반복해야 하므로 생산성이 떨어진다는 단점을 동시에 가지고 있었다.This method has the advantage of high overlay accuracy because it can be processed by one exposure when one alignment key is detected for an entire field, but the entire substrate composed of multiple fields is exposed. In order to achieve this, the exposure process had to be repeated several times.
스텝퍼 방식이 기판과 마스크가 정지된 상태에서 기판에 조사되는 광의 양을 조절하는 방식이라면, 기판과 마스크가 일정한 속도 비율을 가지고 반대 방향으로 움직이면서 노광을 수행할 수 있도록 하여 기판의 노광 면적을 증대시킴으로서 스텝퍼 방식의 대안으로 제안된 것이 스캔 방식이다.If the stepper method is to adjust the amount of light irradiated to the substrate while the substrate and the mask are stopped, the exposure area of the substrate is increased by allowing the substrate and the mask to perform exposure while moving in opposite directions at a constant speed ratio. An alternative to the stepper method is the scan method.
도 1은 종래 LCD 패널(liquid crystal display panel)을 제작하기 위한 스캔 방식 노광 설비의 전형적인 구성을 보여주고 있다.Figure 1 shows a typical configuration of a scanning exposure apparatus for manufacturing a conventional liquid crystal display panel (LCD).
스캔 방식 노광 장치(100)는 기본적으로 소정 파장 길이를 갖는 광을 발생시키는 조명계(110)와, 마스크(130)가 안치되는 마스크 스테이지(120)와, 상기 조명계(110)에서 발생된 광을 축소 투영하는 투영 광학계(140), 그리고 기판(160)이 안치되는 기판 스테이지(150) 및 이들을 제어하기 위한 제어장치를 포함하여 이루어진다.The scanning exposure apparatus 100 basically reduces an illumination system 110 that generates light having a predetermined wavelength length, a mask stage 120 on which the mask 130 is placed, and light generated by the illumination system 110. A projection optical system 140 for projecting, a substrate stage 150 on which the substrate 160 is placed, and a controller for controlling them.
상기 제어장치는 상기 마스크 스테이지(120)의 스캔 속도, 위치 정렬을 제어하는 마스크 스테이지 제어장치(170)와, 상기 기판 스테이지(150)의 스캔 속도, 위치 정렬을 기판 스테이지 제어장치(190), 그리고 상기 마스크 스테이지 제어 장치(170) 및 기판 스테이지 제어 장치(190)를 제어하는 주 제어장치(180)로 이루어진다.The control device may include a mask stage controller 170 that controls a scan speed and a position alignment of the mask stage 120, a scan stage and a position alignment of the substrate stage 150, and a substrate stage controller 190. The main stage controller 180 controls the mask stage controller 170 and the substrate stage controller 190.
한편, 종래 스캔 방식 노광 설비에서 핵심적인 구성으로서 종래 마스크(130)는 도 2, 3에 각각 도시된 것처럼, 마스크 몸체(132)와, 상기 마스크 몸체(132)에 형성되며 각 모서리에 토탈 피치 키(total pitch key, 137)를 가지는 패턴 영역(134)과, 상기 마스크 몸체(132)와 패턴 영역(134) 사이의 모서리 부분에 위치하는 정렬 키(133)로 이루어진다.On the other hand, the conventional mask 130 as a key configuration in the conventional scanning type exposure equipment, as shown in Figs. 2 and 3, respectively, is formed on the mask body 132, the mask body 132 and a total pitch key at each corner a pattern region 134 having a total pitch key 137 and an alignment key 133 positioned at an edge portion between the mask body 132 and the pattern region 134.
상기 토탈 피치 키(total pitch key, 137)는 박막트랜지스터(thin film transistor 또는 TFT)와 컬러 필터(color filter)의 합착을 위한 정렬 키로서, 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 마스크 몸체(132)에 형성되는 패턴 영역(134, 135, 136)의 각 모서리에 일반적으로 형성된다. The total pitch key 137 is an alignment key for bonding a thin film transistor or TFT and a color filter, and the mask body 132 as shown in FIGS. 2 and 3. Are generally formed at each corner of the pattern regions 134, 135, and 136 formed in the < RTI ID = 0.0 >
이러한 구성의 종래 스캔 방식 노광 설비의 작동 구성을 살펴보면 다음과 같다. Looking at the operating configuration of the conventional scanning method exposure equipment having such a configuration as follows.
먼저, 조명계(110)에서 발생한 슬릿 형상의 광이 상기 조명계(110) 하부에 위치한 마스크 스테이지(120)에 안치된 마스크(130)로 주사되면, 마스크 스테이지(120)에는 마스크(130)가 안착되어 고정된 다음 Y 방향으로 구동되고 이에 따라 상기 조명계(110)에서 나온 광이 상기 마스크(130)에 형성된 박막 패턴을 상기 마스크(130) 하부로 전사시키게 된다.First, when the slit-shaped light generated in the illumination system 110 is scanned into the mask 130 placed in the mask stage 120 positioned below the illumination system 110, the mask 130 is seated on the mask stage 120. It is fixed and then driven in the Y direction, and thus the light emitted from the illumination system 110 transfers the thin film pattern formed on the mask 130 to the lower portion of the mask 130.
전사된 광은 투영 광학계(130)를 거쳐 상기 투영 광학계(130) 하부에서 기판(160)을 안치하며 상기 마스크 스테이지(120)와 반대 방향으로(-Y 방향) 구동되는 기판 스테이지(150)로 전사되면, 상기 전사된 광이 상기 기판 스테이지(150) 상의 기판(160)에 스캔 방식으로 노광됨으로서 기판에 대한 노광 공정이 수행되게 된다.The transferred light is transferred to the substrate stage 150 which is placed in the lower portion of the projection optical system 130 via the projection optical system 130 and is driven in a direction opposite to the mask stage 120 (-Y direction). When the transferred light is exposed to the substrate 160 on the substrate stage 150 in a scanning manner, an exposure process on the substrate is performed.
즉, 기판에 대한 노광 공정이란 조명계(110)에서 슬릿 형상으로 광이 방출되면 마스크(130)를 안치한 마스크 스테이지(120)와, 기판(160)을 안치한 기판 스테이지(150)가 상호 반대 방향으로(Y 방향 및 -Y 방향) 이동함에 따라 상기 마스크(130)의 패턴이 상기 기판(160)에 스캐닝되는 과정이라 할 수 있다.That is, when the light is emitted in a slit form from the illumination system 110, the mask stage 120 having the mask 130 and the substrate stage 150 having the substrate 160 placed in the opposite direction ( In the Y direction and the -Y direction), the pattern of the mask 130 is scanned on the substrate 160.
그러나 이러한 종래 마스크 구성에 의해 노광을 하는 경우 마스크(130)와 기판(160)을 정렬함에 있어 개방되는 스캔의 일 부분인 슬릿 방향에서만 정렬된 상태에서 마스크 스테이지(120)와 기판 스테이지(150)를 상호 반대 방향으로 이동시켜 노광을 진행하는 방식을 취함으로서, 스캐닝 정보인 등방성 확대(isotropic mag.), 전이(translation), 그리고 스캔 방향 확대(scan direction mag.) 등의 정보를 얻을 수가 없어 노광 정밀도가 떨어지는 단점이 있다.However, when exposing by the conventional mask configuration, the mask stage 120 and the substrate stage 150 are aligned only in the slit direction, which is a part of the scan that is opened in aligning the mask 130 and the substrate 160. By taking a method of exposure by moving in opposite directions, it is impossible to obtain information such as isotropic mag., Translation, and scan direction mag. Has the disadvantage of falling.
이를 위하여 스캔 방식 노광 설비는 마스크 스테이지 제어장치(170)와, 기판 스테이지 제어장치(190)를 이용하여 마스크 스테이지(120)판 스테이지(150)의 속도를 조절함으로서 노광에 있어서의 정밀도를 제고하고 있으나, 토탈 피치 키(137)를 패턴 영역(134)의 각 모서리에만 한정하여 형성시키는 종래 마스크를 사용하는 경우에는 상기 패턴 영역(134)의 양 모서리 사이 부분에서 발생되는 Y 방향의 편차(△Y) 성분의 제어는 여전히 곤란하였다.To this end, the scanning exposure apparatus improves the exposure accuracy by controlling the speed of the mask stage 120 and the plate stage 150 by using the mask stage controller 170 and the substrate stage controller 190. In the case of using a conventional mask in which the total pitch key 137 is formed to be limited to each corner of the pattern region 134, the deviation (△ Y) in the Y direction generated between the two corners of the pattern region 134. Control of the components was still difficult.
특히, Y 방향의 편차를 보정하기 위해 마스크 스테이지(120)와 기판 스테이지(150)의 속도를 증감시키는 경우에는 △Y 성분이 더욱 증가하여 기판의 양 모서리를 기준으로 호상(arc)으로 패턴이 형성되게 되는데, 이러한 호상 성분의 증가는 1차 노광을 하여 기판에 패턴을 형성시킨 후, 상기 1차 노광에 의한 패턴에 2차 노광으로 패턴을 노광시키는 경우 층간의 중첩 정밀도를 더욱 떨어뜨리는 결과를 초래하였다. In particular, when the speed of the mask stage 120 and the substrate stage 150 is increased or decreased to correct the deviation in the Y direction, the ΔY component is further increased to form an arc with respect to both edges of the substrate. The increase in the arc-like component results in a reduction in the overlapping accuracy between the layers when the pattern is formed on the substrate by the first exposure and then the pattern is exposed by the second exposure to the pattern by the first exposure. It was.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 고안된 것으로서, 기판에 대한 노광을 수행함에 있어 발생되는 스캔 방향 편차를 적절하게 제어할 수 있도록 하여 기판의 층간 중첩 정밀도를 제고시킬 수 있는 마스크를 제공함에 그 목적이 있다. The present invention is devised to improve the above problems, and provides a mask that can improve the overlapping accuracy of the substrate by appropriately controlling the scan direction deviation generated when performing exposure to the substrate. There is a purpose.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 마스크 몸체와, 각 모서리와 스캔 방향에 수직하는 한 쌍의 외주 변 각 모서리 사이에 형성되는 토탈 피치 키를 가지며 상기 마스크 몸체에 형성되는 하나 이상의 패턴 영역과, 상기 패턴 영역 주위에 형성되는 정렬 키를 포함하는 스캔 방식 노광 설비의 마스크를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a mask body and at least one pattern region formed in the mask body having a total pitch key formed between each corner and each pair of outer edges perpendicular to the scan direction. And an alignment key formed around the pattern region.
상기 패턴 영역의 스캔 방향에 수직하는 한 쌍의 외주 변 각 모서리 사이에 형성되는 토탈 피치 키는 복수 개인 것을 특징으로 한다.A plurality of total pitch keys formed between a pair of outer peripheral edges perpendicular to the scan direction of the pattern region may be provided.
또한, 상기 패턴 영역의 스캔 방향에 수직하는 한 쌍의 외주 변 각 모서리 사이에 형성되는 토탈 피치 키는 세 개인 것을 특징으로 한다.In addition, the total pitch keys formed between the pair of outer edges of the pair perpendicular to the scan direction of the pattern region is characterized in that three.
또한, 상기 패턴 영역의 스캔 방향에 수직하는 한 쌍의 외주 변 각 모서리 사이에 형성되는 토탈 피치 키는 다섯 개인 것을 특징으로 한다.In addition, the total pitch keys formed between the pair of outer edges of the pair perpendicular to the scan direction of the pattern region may be five.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같은데, 동일한 부분에 대해서는 도면부호만 달리할 뿐 동일한 명칭을 사용하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings, where like reference numerals are used to designate like parts.
도 4는 본 발명에 따른 마스크의 제1실시예를 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 스캔 방식 노광 설비의 마스크(230)는 마스크 몸체(232)와, 상기 마스크 몸체(232)에 형성되며 각 모서리와 상기 모서리 중 스캔 방향(Y 방향)에 수직하는 한 쌍의 외주변 모서리 사이에 형성되는 토탈 피치 키(227)를 가지는 패턴 영역(234)으로 이루어지며, 상기 마스크 몸체(232)와 패턴 영역(234) 사이에 형성되는 정렬 키(223)를 더욱 포함한다.Figure 4 shows a first embodiment of a mask according to the present invention, the mask 230 of the scanning exposure apparatus according to the present invention is formed on the mask body 232, the mask body 232, each corner And a pattern region 234 having a total pitch key 227 formed between a pair of outer peripheral edges perpendicular to the scan direction (Y direction) of the edges, wherein the mask body 232 and the pattern region ( It further includes an alignment key 223 formed between 234.
제1실시예에서의 토탈 피치 키(227)는 종래 마스크와 같이 각 모서리와, 스캔 방향(Y 방향)에 수직하는 한 쌍의 대향하는 외주 변 모서리 사이에 세 개가 부가되어 형성된다. The total pitch keys 227 in the first embodiment are formed by adding three pieces between each corner and a pair of opposing peripheral edges perpendicular to the scanning direction (Y direction) as in the conventional mask.
상기 부가되는 토탈 피치 키는 스캔에 의한 노광에 있어 편차, 특히 스캔 방향(Y 방향)의 편차인 △Y 성분(호상 성분)을 적절하게 제어할 수 있도록 해주며, Y 방향으로 스캔이 진행될 때 발생되는 편차를 제어하기 위해서는 부가되는 세 개의 토탈 피치 키는 양 모서리에 위치하는 토탈 피치 키 사이의 거리를 등분하여 형성되는 것이 바람직하다.The added total pitch key enables to appropriately control the ΔY component (arc component), which is a deviation in the exposure by the scan, in particular, a deviation in the scan direction (Y direction), and occurs when the scan proceeds in the Y direction. In order to control the deviation, the three total pitch keys are preferably formed by dividing the distance between the total pitch keys located at both corners.
도 5는 본 발명에 따른 마스크의 제2실시예로서, 스캔 방향에 수직하는 한 쌍의 대향하는 외주 변 모서리에 형성되는 토탈 피치 키 사이에 다섯 개의 토탈 피치 키를 부가한 것을 도시하고 있다.Fig. 5 shows the addition of five total pitch keys between a total pitch key formed at a pair of opposite outer peripheral edges perpendicular to the scanning direction as a second embodiment of the mask according to the present invention.
부가되는 다섯 개의 토탈 피치 키는 양 모서리에 위치하는 토탈 피치 키 사이의 거리를 등분하여 형성되는 것이 바람직함은 물론이다.Five total pitch keys to be added is preferably formed by dividing the distance between the total pitch keys located at both corners.
도 6은 본 발명에 따른 마스크의 제3실시예로서, 마스크 몸체(232)에 두 개의 패턴 영역(225, 226)을 형성하고 있으며, 상기 각 패턴 영역(225, 226)의 각 모서리와 상기 모서리 중 스캔 방향에 수직하는 한 쌍의 외주 변 모서리 사이에는 토탈 피치 키(227, 228)가 형성된다.FIG. 6 shows a third embodiment of a mask according to the present invention, in which two pattern regions 225 and 226 are formed in a mask body 232, and each corner and each corner of each pattern region 225 and 226. FIG. Total pitch keys 227 and 228 are formed between a pair of outer peripheral edges perpendicular to the middle scan direction.
이 실시예에서는 상기 각 패턴 영역(225, 226)의 대향하는 한 쌍의 외주 변 모서리 사이에 세 개의 토탈 피치 키가 부가되며, 부가되는 각각의 세 개의 토탈 피치 키는 각각의 양 모서리에 위치하는 토탈 피치 키 사이의 거리를 등분하여 형성되는 것이 바람직하다.In this embodiment, three total pitch keys are added between the pair of opposite outer edges of each of the pattern regions 225 and 226, and each of the three total pitch keys added is located at each corner. It is preferable to form by dividing the distance between the total pitch keys.
도 7은 본 발명에 따른 마스크의 제4실시예로서, 마스크 몸체에 두 개의 패턴 영역(225, 226)이 형성되며, 상기 각 패턴 영역(225, 226)에서 스캔 방향에 수직하는 각 한 쌍의 대향하는 외주 변 모서리에 형성되는 토탈 피치 키 사이에 다섯 개의 토탈 피치 키를 부가한 것이다. FIG. 7 shows a fourth embodiment of a mask according to the present invention, in which two pattern regions 225 and 226 are formed in a mask body, and each pair of the pattern regions 225 and 226 perpendicular to the scanning direction is formed. Five total pitch keys are added between the total pitch keys formed at the opposite outer edges.
이 실시예서 부가되는 각각의 다섯 개의 토탈 피치 키는 각각의 양 모서리에 위치하는 토탈 피치 키 사이의 거리를 등분하여 형성되는 것이 바람직함은 물론이다.Of course, it is preferable that each of the five total pitch keys added in this embodiment is formed by dividing the distance between the total pitch keys located at each corner.
한편, 상기에서는 마스크 몸체에 한 개 또는 두 개의 패턴 영역을 정의하고, 상기 정의된 패턴 영역에 세 개 또는 다섯 개의 토탈 피치 키가 부가되는 것을 상정하여 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않고 다양하게 변경 또는 수정될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에는 자명한 사실이다.Meanwhile, in the above description, one or two pattern regions are defined in the mask body, and three or five total pitch keys are added to the defined pattern region, but the present invention is not limited thereto and variously changed. Or it can be modified is obvious to those skilled in the art to which the present invention pertains.
본 발명은 마스크의 패턴 영역에 토탈 피치 키를 스캔 방향에 수직하는 외주 변에 복수 개 추가하여 형성함으로서 스캔에 의한 노광 공정을 수행할 때 발생되는 스캔 방향 편차를 더욱 완전하게 제어할 수 있게 해준다.According to the present invention, a plurality of total pitch keys are added to the outer periphery perpendicular to the scan direction in the pattern region of the mask, thereby more fully controlling the scan direction deviation generated when performing the exposure process by scanning.
또한, 본 발명은 토탈 피치 키를 추가하여 스캔에 의한 노광 공정시에 발생 가능한 편차를 더욱 감소시킬 수 있게 함으로서 후속 노광 공정에 따른 층간 중첩 정밀도를 더욱 높일 수 있게 해준다. In addition, the present invention can further reduce the deviation that may occur during the exposure process by scanning by adding a total pitch key to further increase the interlayer overlapping accuracy according to the subsequent exposure process.
도 1은 일반적인 스캔 방식 노광 설비의 개략적인 구성도.1 is a schematic configuration diagram of a general scanning type exposure equipment.
도 2는 종래 일례로서 마스크의 구성도.2 is a configuration diagram of a mask as an example of the related art.
도 3은 종래 다른 예로서 마스크의 구성도.3 is a configuration diagram of a mask as another conventional example.
도 4는 본 발명에 따른 제1실시예로서 마스크의 구성도.4 is a block diagram of a mask as a first embodiment according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 제2실시예로서 마스크의 구성도.5 is a block diagram of a mask as a second embodiment according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 제3실시예로서 마스크의 구성도. 6 is a block diagram of a mask as a third embodiment according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 제4실시예로서 마스크의 구성도.7 is a block diagram of a mask as a fourth embodiment according to the present invention;
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
232 : 마스크 몸체 233 : 정렬 키232: mask body 233: alignment keys
234 : 패턴 영역 237 : 토탈 피치 키234: pattern area 237: total pitch keys
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