KR100567520B1

KR100567520B1 - 디지털 이미지를 이용한 노광방법

Info

Publication number: KR100567520B1
Application number: KR1020030100794A
Authority: KR
Inventors: 김종훈
Original assignee: 동부아남반도체 주식회사
Priority date: 2003-12-30
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2006-04-03
Also published as: KR20050068976A

Abstract

본 고안은 디지털 이미지를 이용한 노광방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게반도체 제조공정 중 포토마스크공정에 있어서, 다수개의 레티클 또는 마스크에 형성된 패턴을 디지털 이미지화하고 실제공정에서와 같이 배열하여 만들어지는 디지털 이미지 포토마스크를 실제 웨이퍼상에 노광하여 한번에 패턴형성이 가능한 디지털 이미지를 이용한 노광방법에 관한 것이다.

이를 실현하기 위한 본 발명은 레티클을 디지털 영상화하는 디지털 영상화단계, 상기 디지털 영상화단계에서 디지털 영상화된 디지털이미지의 엣지를 명확하게하는 엣지 부각단계, 상기 디지털 영상화단계 및 상기 엣지 부각단계를 거쳐 취합되는 각 디지털 이미지를 실제 노광공정에서의 배열과 동일하게 배열하여 디지털이미지 포토마스크를 형성하는 디지털이미지 배열단계, 상기 디지털이미지 포토마스크와 실제 웨이퍼를 정렬시키는 웨이퍼 정렬단계, 상기 얼라인된 상기 디지털이미지 포토마스크를 노출시켜 패턴을 형성하는 웨이퍼 패턴형성단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 디지털 이미지를 이용한 노광방법을 제공하여 다수회의 반복공정 없이도 웨이퍼상에 일회의 노광에 의해 패턴형성이 가능한 발명임.

레티클, 디지털이미지 포토마스크, 패턴, 포토마스크공정, 웨이퍼

Description

디지털 이미지를 이용한 노광방법{Exposure method using digital image}

도 1은 종래 기술에 의한 일반적인 반도체 제조용 노광장치의 일례를 보인 개략 구성도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 디지털 이미지를 이용한 노광방법의 흐름도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 광원 20 : 블라인드

30 : 레티클 40 : 투영렌즈

50 : 웨이퍼 60 : 웨이퍼 스테이지

100: 디지털 영상화단계 110 : 엣지 부각단계

120 : 디지털이미지 배열단계 130 : 웨이퍼 정렬단계

140 : 웨이퍼 패턴형성단계

본 고안은 디지털 이미지를 이용한 노광방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 반도체 제조공정 중 포토마스크공정에 있어서, 다수개의 레티클 또는 마스크에 형성된 패턴을 디지털 이미지화하고 실제공정에서와 같이 배열하여 만들어지는 디지털 이미지 포토마스크를 실제 웨이퍼상에 노광하여 한번에 패턴형성이 가능한 디지털 이미지를 이용한 노광방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조공정 중 포토마스크(photo mask)공정은 웨이퍼상에 실제로 필요로 하는 회로를 구현하기 위하여 설계하고자 하는 회로 패턴이 그려진 레티클(reticle) 또는 마스크(mask)에 빛을 조사하여 웨이퍼상에 도포된 감광제(photo resist)를 감광시킴으로써 원하는 패턴을 웨이퍼상에 형성할 수 있게 된다.

통상 '노광공정' 또는 '사진식각공정' 이라 불리는 이 공정은 웨이퍼 표면에 일정한 패턴을 형성하는 과정과 관련된 것이다.

즉, 포토마스크공정은 사진 기술과 화학적 부식법을 병용한 것으로, 웨이퍼상에 감광제를 도포한 후, 상기 웨이퍼를 원하는 방향의 빛만 통과시키도록 패턴 정보가 담겨져 있는 레티클(reticle)을 투과한 빛에 노출시키면, 상기 감광제는 레티클에 담겨진 패턴에 따라 원하는 영역에서만 감광되므로, 감광된 영역의 감광제를 제거함으로써, 웨이퍼 표면에 원하는 패턴이 형성될 수 있는 것이다.

그리고, 이러한 포토마스크공정에서 사용되는 스텝퍼(stepper) 또는 스캐너(scanner)는 사진 노광장치의 일종으로서, 레티클의 패턴을 광학 렌즈를 이 용하여 웨이퍼상에 축소 투영하여 전사하는 장비이다.

이를 첨부한 도 1과 같이 자세히 살펴보면 상기한 노광장치는 광원(10), 블라인드(20:blind), 레티클(30), 투영렌즈(40), 웨이퍼(50) 및 웨이퍼 스테이지(60), 컴퓨터 및 제어기(도면에 표현되지 않음)를 포함한다.

광원(10)은 불화크립톤(KrF) 등이 주로 사용되고 있으며, 광원(10)에서 조사된 빛은 레티클(30)로 입사된다.

레티클(30)에 입사된 빛은 레티클(30)의 회절 격자를 통과하면서 0차광, 1차광, 2차광, 3차광 등으로 회절되어 레티클(30)에 담겨진 패턴에 따른 빛 이미지를 형성하고, 이러한 빛 이미지는 투영렌즈(40)에서 축소된 후 웨이퍼(50)상에 형성된 감광막에 입사된다.

이 때 웨이퍼(50)가 고정될 수 있도록 웨이퍼척이 설치되는 웨이퍼 스테이지(60)는 웨이퍼(50)를 가로, 세로 방향으로 일정한 간격으로 이송시켜 웨이퍼(60)상에 형성된 감광막에 전체적으로 레티클(30)의 패턴이 형성될 수 있도록 한다.

또한 광원(10) 및 웨이퍼 스테이지(60)의 구동은 제어기에서 컨트롤되며, 이를 위한 정보는 컴퓨터에 입력되어 있다.

상기에 있어서, 하나의 웨이퍼(50)에는 여러 개의 레티클(30)에서의 미세한 패턴들이 선택적으로 노광됨으로써 필요한 전체 회로의 패턴이 형성되는 것이다.

따라서, 이렇게 필요한 레티클(30)의 여러 패턴 중에서 노광을 하고자 하는 패턴만이 웨이퍼(50)에 맺혀지도록 필요 없는 광을 차단시키는 역활을 하는 것이 블라인드(20)이다.

이와 같이 여러 개의 레티클에서의 필요로 하는 미세한 패턴들이 선택적으로 노광되어 웨이퍼상에 옮겨지는 포토마스크공정은 그 공정이 수회 내지 수십회 반복됨으로써 반도체 소자의 전체 회로의 패턴이 완성되는 것이다.

그러나 이러한 반복공정에 의해 정밀하게 레티클의 패턴을 웨이퍼에 옮겨야 함에도 불구하고 노광과정이 진행되면서 발생되는 얼라인에러 등에 의해 패턴형상이 왜곡될 수 있으며 또한 다수회 반복과정이 진행됨으로 인해 시간 및 비용상의 소비가 많다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 이미지패턴이 형성된 레티클을 디지털 영상화하고 각 레티클에서 디지털영상화되어 취합된 디지털 이미지를 실제 웨이퍼상에 노광되는 것과 동일하게 배열하여 형성되는 디지털 이미지 포토마스크를 제작하여 실제 웨이퍼상에 노광하는 디지털 이미지를 이용한 노광방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 웨이퍼상에 노광되는 이미지패턴이 형성된 레티클을 디지털 영상화하는 디지털 영상화단계, 상기 디지털 영상화단계에 서 디지털 영상화된 디지털이미지의 엣지를 명확하게하는 엣지 부각단계, 상기 디지털 영상화단계 및 상기 엣지 부각단계를 거쳐 취합되는 각 디지털 이미지를 실제 노광공정에서의 배열과 동일하게 배열하여 디지털이미지 포토마스크를 형성하는 디지털이미지 배열단계, 상기 디지털이미지 배열단계에서 형성된 상기 디지털이미지 포토마스크와 실제 웨이퍼를 정렬시키는 웨이퍼 정렬단계, 상기 웨이퍼 정렬단계에서 상기 웨이퍼와 얼라인된 상기 디지털이미지 포토마스크를 상기 웨이퍼상에 노출시켜 패턴을 형성하는 웨이퍼 패턴형성단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 일실시예를 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명의 제1단계는 디지털 영상화단계(100)이다.

디지털 영상화단계(100)는 먼저 종래의 웨이퍼상에 노광되는 이미지패턴이 형성된 레티클에서의 그 이미지패턴을 디지털 영상화하는 것이다.

다음 제2단계는 엣지 부각단계(110)로서 디지털 영상화된 레티클의 이미지패턴을 엣지 오퍼레이터(edge operator) 등을 이용하여 그 엣지를 명확히 하는 엣지 부각단계(110)이다.

다음 제3단계는 상기한 바와같이 실제 하나의 웨이퍼상에 노광되어 전체회로 패턴을 형성하는 레티클의 이미지패턴을 모두 디지털 이미지화하고 또한 그 디지털 이미지의 엣지를 엣지 오퍼레이터를 이용하여 명확히 한 이후 단계로써, 각각의 디 지털 이미지를 실제 노광과정에서와 같이 동일하게 실제 웨이퍼와 1:1 크기로 형성되는 프레임에 배열하여 디지털이미지 포토마스크를 형성하는 디지털이미지 배열단계(120)이다.

이어 제4단계는 각각의 디지털 이미지가 실제 웨이퍼상에 배열되는 것과 동일하게 배열되어 이루어진 디지털이미지 포토마스크를 실제 웨이퍼와 일치되게 정렬시키는 웨이퍼 정렬단계(130)이다.

끝으로 제5단계는 실제 웨이퍼와 일치되게 정렬된 디지털이미지 포토마스크를 웨이퍼상에 노출시켜 회로 패턴을 형성하는 웨이퍼 패턴형성단계(140)이다.

이상과 같이 본 발명의 일실시예에 의하면 실제 물리적인 레티클 또는 마스크를 이용하여 다수 회 노광공정을 수행하던 것을 레티클의 이미지패턴을 모두 디지털 이미지화 하고 다시 실제 노광공정과 동일하게 배열하여 디지털이미지 포토마스크를 형성한 후 실제 웨이퍼에 노출시켜 회로패턴을 형성하므로 일회의 공정만으로도 공정이 완료가능하다.

상기한 바와같이 본 발명은 디지털 이미지 포토마스크를 사용하여 다수회의 반복공정 없이도 웨이퍼상에 일회의 노광에 의해 패턴형성이 가능함으로 종래의 노광공정에 비해 그 생산량을 월등히 높일 수 있을 뿐만 아니라 설비비용 및 유지비용도 절감된다는 장점이 있다.

Claims

웨이퍼상에 노광되는 이미지패턴이 형성된 레티클을 디지털 영상화하는 디지털 영상화단계;

상기 디지털 영상화단계에서 디지털 영상화된 디지털이미지의 엣지를 명확하게하는 엣지 부각단계;

상기 디지털 영상화단계 및 상기 엣지 부각단계를 거쳐 취합되는 각 디지털 이미지를 실제 노광공정에서의 배열과 동일하게 배열하여 디지털이미지 포토마스크를 형성하는 디지털이미지 배열단계;

상기 디지털이미지 배열단계에서 형성된 상기 디지털이미지 포토마스크와 실제 웨이퍼를 정렬시키는 웨이퍼 정렬단계;

상기 웨이퍼 정렬단계에서 상기 웨이퍼와 얼라인된 상기 디지털이미지 포토마스크를 상기 웨이퍼상에 노출시켜 패턴을 형성하는 웨이퍼 패턴형성단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 디지털 이미지를 이용한 노광방법.