KR100577556B1 - 반도체 제조용 노광장치의 매칭방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조용 노광장치의 매칭방법을 개시한다. 이에 의하면, 기준 레티클을 이용하여 기준 웨이퍼에 식각홈 및 식각홈 내의 돌출부를 형성하고 감광막의 패턴을 돌출부에 오버랩하도록 형성하여 노광장치들 간의 매칭을 이룬다. 따라서, 본 발명은 노광장치들 간의 매칭을 용이하게 이루어 생산성을 향상할 수 있다.

Description

반도체 제조용 노광장치의 매칭방법{method for matching exposing equipment for semiconductor manufaction}

도 1은 본 발명에 의한 반도체 제조용 노광장치의 매칭방법에 적용된 웨이퍼 스테이지 그리드 매칭을 위한 웨이퍼 상의 풀샷(full shot)을 나타낸 예시도.

도 2는 도 1의 각 샷의 단위 패턴 배열도.

도 3은 도 2의 단위 패턴 확대도.

도 4는 기준 웨이퍼에 형성된 식각홈을 나타낸 평면도.

도 5a 및 도 5b는 도 4의 Ⅰ-Ⅰ선에 따라 절단한 단면도 및 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 절단한 단면도.

도 6은 도 5의 식각홈에 감광막의 패턴이 오버랩된 예시도.

도 7a 및 도 7b는 도 6의 Ⅰ-Ⅰ선에 따라 절단한 단면도 및 Ⅱ-Ⅱ 선을 따라 절단한 단면도.

도 8은 본 발명에 의한 반도체 제조용 노광장치의 매칭방법에 적용된 렌즈 매칭을 위한 웨이퍼 상의 풀샷(full shot)을 나타낸 예시도.

도 9는 도 8의 각 샷의 단위 패턴 배열도.

본 발명은 반도체 제조용 노광장치의 매칭방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노광장치들 간의 매칭을 용이하게 이룸으로써 생산성을 향상할 수 있도록 한 반도체 제조용 노광장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 집적회로나 액정표시장치를 제조하는 제조라인에는 웨이퍼나 글래스와 같은 기판에 회로패턴을 정렬하고 노광하는 노광장치들이 기종별, 제조회사별 및 제조모델별로 다양하게 설치된다. 또한, 렌즈들의 제조상태, 즉 리덕션(reduction) 이나 로테이션(rotation)도 다양하다. 이러한 이유로 인하여, 제품의 생산과정에서 하나의 동일한 노광장치에서 노광공정을 진행하면 아무런 문제가 발생하지 않으나 이러한 경우는 현실적으로 불가능하다. 왜냐하면, 기종이 상이하거나 동일 기종이더라도 제조회사가 상이하거나 동일 기종이고 동일 제조회사이더라도 제조모델이 상이한 노광장치들이 제조라인에 설치된 것이 통상적이므로 노광장치들 간의 얼라인먼트 향상을 위해 기준 노광장치와 나머지 노광장치들 간의 매칭을 실시하지 않으면 안된다.

노광장치들, 예를 들어 스테퍼장치들은 렌즈의 가용면적이 넓고 웨이퍼 스테이지의 제작 정밀도 및 조정(calibration)이 정교하지 못하다. 그래서, 현재 적용하고 있는 방법은 웨이퍼 스테이지의 그리드 매칭(grid matching)을 실시하고 아울러 렌즈의 매칭을 실시한다. 여기에서 발생하는 문제는 기준 장치에 대한 매칭이 가능하지만, 장치의 변경이 있으면, 웨이퍼 스테이지의 그리드 위치와 렌즈의 위치에 따라 변동 폭이 많이 발생하므로 장치 지정을 하지 않으면 공정 진행의 어려움이 많다.

따라서, 제조라인에서는 특정회사 장치의 편중현상이 심화하고 아울러 장치의 관리가 어려워진다. 특히, 무엇보다도 문제가 되는 것은 매칭을 실시할 때 장치의 변동에 따른 산포가 나타나는데, 전(前) 층에서 생긴 부정합으로 인하여 현재의 층에서 보정이 불가능하며 변동하기 전의 장치 조건에서 변동이 있으면, 여러 층에 걸쳐 영향을 계속 미친다.

따라서, 본 발명의 목적은 포토공정용 노광기들의 용이한 매칭을 이루어 생산성을 향상하도록 한 반도체 제조용 노광장치의 매칭방법을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체 제조용 노광장치의 매칭방법은

일정 거리 이격된 제 1, 2 패턴을 갖는 기준 레티클을 이용한 제 1 노광공정을 기준 웨이퍼에 실시하고 나서 현상공정 및 식각공정을 이용하여 상기 기준 웨이퍼에 상기 제 1, 2 패턴에 해당하는 제 1, 2 돌출부와 이를 둘러싸는 식각홈을 형성하는 단계;

상기 기준 레티클을 이용한 제 2 노광공정을 이용하여 상기 제 1 돌출부에 오버랩되는, 제 2 패턴에 해당하는 오버랩용 패턴을 형성하고 노광장치의 매칭 관 련 데이터를 측정하는 단계; 그리고

상기 데이터를 프로그램에 의해 노광장치의 보정을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 반도체 제조용 노광장치의 매칭방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 반도체 제조용 노광장치의 매칭방법에 적용된 웨이퍼 스테이지 그리드 매칭방법을 설명하기 위한 예시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 반도체 제조용 노광장치의 매칭방법에 적용된 렌즈 매칭방법을 설명하기 위한 예시도이다.

도 1을 참조하면, 먼저, 기준 정보에 대한 사전 확인사항은 레티클 제작을 측정장치에 의해 측정하고 기준 데이터를 확보하고 원점 위치를 갖도록 하기 위해 중첩(overlay)용 계측설비에 보정한다. 그리고 나서 다음의 절차를 거쳐 매칭을 실시한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 먼저, 웨이퍼 스테이지 그리드를 매칭하기 위해 실리콘 기판인 기준 웨이퍼(10) 상에 어떠한 막도 형성하지 않고 단지 감광막(도시 안됨)만을 코팅하고 나서 기준 노광장치를 이용하여 기준 웨이퍼(10)의 사각 필드들(A)에 대해 기준 레티클(도시 안됨)의 풀샷(full shot)을 순차적으로 제 1 노광한다. 이때, 각각의 사각 필드들(A)에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 좌변 중앙부 에서 횡방향으로 일정 간격을 두고 우변 중앙부까지 예를 들어 3mm의 간격으로 기준 레티클의 패턴(B)이 전사되도록 하고 또한, 동일 필드(A)에서 하변 중앙부에서 종방향으로 일정 간격을 두고 상변 중앙부까지 예를 들어 3mm의 간격으로 기준 레티클의 패턴(B)이 전사되도록 한다.

여기서, 기준 레티클의 패턴(B)은 도 3에 도시된 바와 같이, 투명 정사각 패턴(23),(25)이 종방향으로 일직선 상에 예를 들어 60μm의 간격을 두고 이격하며 주위의 불투명 부분(21)에 의해 에워싸여진다. 정사각 패턴(23)은 정사각 패턴(25)보다 큰 사이즈를 갖는다.

이어서, 현상공정을 이용하여 정사각 패턴(23),(25)에 해당하는, 기준 웨이퍼(10)의 부분 상에 감광막을 남기고 부분(21)에 해당하는 기준 웨이퍼(10)의 부분 상의 감광막을 제거한다. 물론, 도면에 도시되지 않았으나 부분(21)의 외측에 해당하는 기준 웨이퍼(10)의 부분 상에 감광막을 남기는 것은 자명한 사실이다. 이후, 남은 감광막을 식각마스크로 이용하여 노출된 부분의 기준 웨이퍼(10)를 일정 깊이만큼 식각하고 남은 감광막을 제거한다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 부분(21)에 해당하는 식각홈(11)이 기준 웨이퍼(10)의 각 필드에 형성되고, 정사각 패턴(23),(25)에 해당하는 정사각 돌출부들(13),(15)이 식각홈(11) 내에서 60μm 이격한다. 즉, 도 4의 Ⅰ- Ⅰ선에 따라 절단한 단면도인 도 5a에 도시된 바와 같이, 돌출부(13)가 기준 웨이퍼(10)의 식각홈(11) 내에 형성하고, 도 4의 Ⅱ-Ⅱ선에 따라 절단한 단면도인 도 5b에 도시된 바와 같이, 돌출부(13),(15)가 60μm 이격하며 기준 웨이퍼(10)의 식각홈(11) 내에 형성한다.

식각홈(11)을 형성하고 나면, 기준 웨이퍼(10)에 다시 새로운 감광막을 코팅하고 나서 기종이나 제조회사에 관계없이 각각의 노광장치를 이용하여 기준 레티클을 종방향으로 60μm의 거리만큼 상향 이동시킨 상태에서 이전의 방법과 유사하게 제 2 노광을 실시한다.

이어서, 현상공정을 이용하여 정사각 패턴(23),(25)에 해당하는, 기준 웨이퍼(10)의 부분 상에 감광막을 남기고 부분(21)에 해당하는 기준 웨이퍼(10)의 부분 상의 감광막을 제거한다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 정사각 패턴(25)에 해당하는 감광막의 패턴(35)이 돌출부들(13) 상에 형성되고, 정사각 패턴(23)에 해당하는 감광막의 패턴(33)이 식각홈(11)의 저면에 형성된다. 즉, 도 6의 Ⅰ- Ⅰ선에 따라 절단한 단면도인 도 7a에 도시된 바와 같이, 돌출부(13)의 상부면 중앙부에 정사각 패턴(25)에 해당하는 감광막의 패턴(35)이 오버랩하며 형성되고, 도 6의 Ⅱ-Ⅱ선에 따라 절단한 단면도인 도 7b에 도시된 바와 같이, 돌출부(13)의 상부면 중앙부에 감광막의 패턴(35)이 오버랩하며 형성되고, 식각홈(11)의 저면에 감광막의 패턴(33)이 형성된다.

따라서, 감광막의 패턴(35)의 좌, 우변과 돌출부(13)의 좌, 우변의 사이의 간격(G1),(G2)을 계측기나 버어니어 또는 마이크로스코프를 이용하여 평가하고 이를 이용하여 횡방향 즉, X축 방향의 부정합 경향치를 구하고, 감광막의 패턴(35)의 상, 하변과 돌출부(13)의 상, 하변의 사이의 간격(G3),(G4)을 계측기나 버어니어 또는 마이크로스코프를 이용하여 평가하고 이를 이용하여 종방향 즉, Y 방향의 부정합 경향치를 구한다. 이부분에서 3mm의 간격으로 X축 방향과 Y축 방향의 부정합 정도를 정확하게 파악하여 일직선상 원점을 기준으로 +/- 방향으로 얼마나 이동되었는 지를 계측하며 이 계측된 값을 이용하여 노광장치를 원점에 가깝도록 보정한다. 이러한 방법을 이용하여 기존의 웨이퍼 스테이지의 미러(mirror)의 굴곡이나 하드웨어적 구동 불량이나 마모된 부분을 정확하게 보정할 수 있다.

이후, 측정 완료한 기준 웨이퍼(10)로부터 감광막의 패턴들(33),(35)을 모두 제거하고 나서 기준 웨이퍼의 돌출부에 감광막을 오버랩시키는 단계를 또 다른 노광장치나 동일 노광장치에서 반복한다.

그런 다음, 웨이퍼 스테이지 그리드를 정확하게 계측할 수 있으며 그 측정된 결과를 이용하여 다른 노광장치와의 편차를 정확하게 파악할 수 있어 노광장치의 문제점을 쉽게 찾아낼 수 있고 노광설비들 간의 매칭을 그 측정된 결과를 포인트 매칭(point matching) 연산에 의해 결정할 수 있다.

또한, 렌즈 매칭을 위해 실리콘 기판인 기준 웨이퍼(도시 안됨) 상에 어떠한 막도 형성하지 않고 단지 감광막(도시 안됨)만을 코팅하고 나서 기준 노광장치를 이용하여 기준 웨이퍼의 사각 필드들(C)에 대해 기준 레티클(도시 안됨)의 풀샷(full shot)을 순차적으로 제 1 노광한다. 이때, 각각의 사각 필드들(C)에서는 도 9에 도시된 바와 같이, 매트릭스 형태로 렌즈의 각 부분을 예를 들어 3mm의 간격으로 도 3의 기준 레티클의 패턴(B)이 전사되도록 한다.

이어서, 현상공정을 이용하여 정사각 패턴(23),(25)에 해당하는 부분의 감광막의 패턴을 남기고 나머지 부분(21)의 감광막을 제거한 후 남은 감광막의 패턴을 식각마스크로 이용하여 노출된 부분의 기준 웨이퍼(10)를 일정 깊이만큼 식각하여 도 4에 도시된 바와 같이, 식각홈(11)을 형성하고 아울러 식각홈(11)에 돌출부(13),(15)를 60μm 이격하며 형성한다. 또한, 도 4의 Ⅰ- Ⅰ선에 따라 절단한 단면도인 도 5a에 도시된 바와 같이, 식각홈(11)에 돌출부(13)을 형성하고, 도 4의 Ⅱ-Ⅱ선에 따라 절단한 단면도인 도 5b에 도시된 바와 같이, 식돌출부(13),(15)을 60μm 이격하며 식각홈(11)의 저면에 형성한다.

그런 다음, 상기 감광막을 제거하고 나서 기준 웨이퍼(10)에 다시 새로운 감광막을 코팅하고 나서 기종이나 제조회사에 관계없이 각각의 노광장치를 이용하여 기준 레티클을 종방향으로 60μm의 거리만큼 상향 이동시킨 상태에서 이전의 방법과 유사하게 제 2 노광을 실시한다.

이어서, 현상공정을 이용하여 정사각 패턴(23),(25)에 해당하는, 기준 웨이퍼(10)의 부분 상에 감광막을 남기고 부분(21)에 해당하는 기준 웨이퍼(10)의 부분 상의 감광막을 제거한다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 정사각 패턴(25)에 해당하는 감광막의 패턴(35)이 돌출부들(13) 상에 형성되고, 정사각 패턴(23)에 해당하는 감광막의 패턴(33)이 식각홈(11)의 저면에 형성된다. 즉, 도 6의 Ⅰ- Ⅰ선에 따라 절단한 단면도인 도 7a에 도시된 바와 같이, 돌출부(13)의 상부면 중앙부에 정사각 패턴(25)에 해당하는 감광막의 패턴(35)이 오버랩하며 형성되고, 도 6의 Ⅱ-Ⅱ선에 따라 절단한 단면도인 도 7b에 도시된 바와 같이, 돌출부(13)의 상부면 중앙부에 감광막의 패턴(35)이 오버랩하며 형성되고, 식각홈(11)의 저면에 감광막의 패턴(33)이 형성된다.

따라서, 감광막의 패턴(35)의 좌, 우변과 돌출부(13)의 좌, 우변의 사이의 간격(G1),(G2)을 계측기나 버어니어 또는 마이크로스코프를 이용하여 평가하고 이를 이용하여 횡방향 즉, X축 방향의 부정합 경향치를 구하고, 감광막의 패턴(35)의 상, 하변과 돌출부(13)의 상, 하변의 사이의 간격(G3),(G4)을 계측기나 버어니어 또는 마이크로스코프를 이용하여 평가하고 이를 이용하여 종방향 즉, Y 방향의 부정합 경향치를 구한다. 이부분에서 3mm의 간격으로 X축 방향과 Y축 방향의 부정합 정도를 정확하게 파악하여 일직선상 원점을 기준으로 +/- 방향으로 얼마나 이동되었는 지를 계측하며 이 계측된 값을 이용하여 노광장치를 원점에 가깝도록 보정한다. 이러한 방법을 이용하여 기존의 렌즈의 왜곡이나 자체 결함에 의한 부분을 정확하게 보정할 수 있다.

이후, 측정 완료한 기준 웨이퍼(10)로부터 감광막의 패턴들(33),(35)을 모두 제거하고 나서 기준 웨이퍼의 돌출부에 감광막을 오버랩시키는 단계를 또 다른 노광장치나 동일 노광장치에서 반복한다.

그런 다음, 오버랩 측정 완료한 데이트를 프로그램에 의해 연산하여 노광장치의 웨이퍼 스테이지의 베이스라인 오프셋, 직교도, 회전과 렌즈의 왜곡율, 레티클의 돌아간 정도 등을 보정한다.

따라서, 본 발명은 모든 노광장치의 웨이퍼 스테이지 그리드 매칭과 렌즈 매칭을 이루어 웨이퍼나 렌즈의 문제점을 최소화하여 생산성을 향상한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 기준 레티클을 이용하여 기준 웨이퍼 에 식각홈 및 식각홈 내의 돌출부를 형성하고 감광막의 패턴을 돌출부에 오버랩하도록 형성하여 노광장치들 간의 매칭을 이룬다. 따라서, 본 발명은 노광장치들 간의 매칭을 용이하게 이루어 생산성을 향상할 수 있다.

한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.

Claims (2)

1. 일정 거리 이격된 제 1, 2 패턴을 갖는 기준 레티클을 이용한 제 1 노광공정을 기준 웨이퍼에 실시하고 나서 현상공정 및 식각공정을 이용하여 상기 기준 웨이퍼에 상기 제 1, 2 패턴에 해당하는 제 1, 2 돌출부와 이를 둘러싸는 식각홈을 형성하는 단계;

   상기 기준 레티클을 이용한 제 2 노광공정을 이용하여 상기 제 1 돌출부에 오버랩되는, 제 2 패턴에 해당하는 오버랩용 패턴을 형성하고 노광장치의 매칭 관련 데이터를 측정하는 단계; 그리고

   상기 데이터를 프로그램에 의해 노광장치의 보정을 실시하는 단계를 포함하는 반도체 제조용 노광장치의 매칭방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 오버랩용 패턴을 감광막의 패턴으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 노광장치의 매칭방법.

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