KR100598263B1 - 노광 장치 및 이를 이용한 샷 정렬 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노광 장치에 관한 것으로, 특히 노광 장치의 렌즈에 정렬도 측정부를 부가 설치하여 임의의 샷 노광 공정 시 다음 샷에 대한 정렬도 측정한 후 이를 이용하여 해당 샷의 노광 공정 전에 정렬도 확인 및 보정을 실시함으로써, 웨이퍼의 모든 샷에 대한 정렬도를 향상시킬 수 있는 노광 장치와 이를 이용한 샷 정렬 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은, 레티클, 레티클 스테이지를 포함하며, 웨이퍼 스테이지에 로딩되는 다수의 샷으로 구성된 웨이퍼 상에 노광 공정을 실시하는 노광 장치에 있어서, 샷에 레티클의 패턴 상을 전사시키는 노광 렌즈와, 노광 렌즈에 설치되어 상기 샷에 패턴 상을 전사시키기 전에 샷에 대한 정렬도 확인 및 보정을 실시하고, 상기 샷에 패턴 상이 전사되는 동안 다음 샷에 대한 정렬도 확인 및 보정을 실시하는 정렬도 측정부를 포함한다.

노광, 샷, 정렬도

Description

노광 장치 및 이를 이용한 샷 정렬 방법{STEPPER AND METHOD FOR ALIGNING SHOT USING THE SAME}

도 1은 종래의 노광 장치를 이용한 샷 정렬 과정을 도시한 흐름도이고,

도 2는 종래의 노광 장치를 이용한 샷 정렬 과정에서의 문제점을 설명하기 위한 예시도이고,

도 3은 본 발명에 따른 노광 장치를 도시한 도면이고,

도 4는 본 발명에 따른 노광 장치의 샷 정렬 과정을 도시한 흐름도이다.

본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사진 공정에서의 정렬도 향상을 가져올 수 있는 노광 장치 및 이를 이용한 샷 정렬 방법에 관한 것이다.

반도체 장치, 액체 결정 디스플레이 및 박막 자기 헤드 등을 제조하는 포토리소그래피 공정에 있어서, 다음과 같은 노광 장치를 사용하고 있는데, 여기서, 조사 광 비임은 포토 마스크 또는 레티클(reticle)상에서 형성된 패턴을, 방사 광학 장치를 통해, 포토레지스트로 피복되거나 또는 감광성을 띈 웨이퍼상에 전달하는데 이용된다.

최근에는, 반도체 집적 회로의 라인 폭의 감소가 노광 장치에서 더 고도한 정확도를 필요로 하는데, 예를 들어 정확도가 약 50㎚ 만큼 높다. 그밖에도, 웨이퍼의 크기는 생산성을 향상시키고 그리고 특히, 최근에 폭넓게 사용되는 200mm 지름의 웨이퍼가 300mm 지름의 웨이퍼로 대체되어, 해마다 크게 증가하고 있다.

다양한 타입의 정렬 광학 장치는 마스크상에 형성된 회로 패턴의 이미지를 필요한 부합 정확도로 겹치도록 하는데 사용되고, 그리고 정렬 광학 장치의 실제 타입은 크게 3종류로 분류된다.

첫 번째는 레티클상에 형성된 정렬 마크 및 웨이퍼상에 형성된 정렬 마크가 동시에 방사(projection) 렌즈를 통해 관측되는(또는 감지되는) 쓰루-더-레티클(through-The-Reticle)(TTR) 방법이다.

두 번째는 레티클상에서 형성된 정렬 마크를 감지하지 않고 단지 웨이퍼상에서 형성된 정렬 마크만이 방사 렌즈를 통해 감지되는 쓰루-더-렌즈(Lense)(TTL) 방법이다.

세 번째는 단지 웨이퍼상에서 형성된 정렬 마크가 그것의 대상 렌즈가 예정된 거리만큼 방사 렌즈로부터 떨어진 위치에 배치된 현미경 장치를 통해 감지되는 축외(Off-Axis) 방법이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래의 노광 장치를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 노광 장치를 이용한 샷 정렬 과정을 도시한 흐름도이고, 도 2는 종래의 노광 장치를 이용한 샷 정렬 과정에서의 문제점을 설명하기 위한 예시도 이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 우선, 웨이퍼 로더를 사용하여 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지상에 로드하는 웨이퍼 로드 공정이 행해진다(S10).

다음에, 서치 정렬먼트 기구에 의해 웨이퍼의 대체적인 위치 검출을 하는 서치 얼라이먼트 공정이 행하여진다. 이 서치 얼라이먼트 공정은, 구체적으로는 예컨대, 웨이퍼의 외형을 기준으로 하거나, 혹은 웨이퍼상의 서치 얼라이먼트 마크를 검출함으로써 행하여진다(S12).

이후, 웨이퍼상의 각 샷(shot) 영역의 위치를 정확히 구하는 파인 얼라이먼트 공정이 실시된다. 이 파인 얼라인먼트 공정은, 일반적으로 EGA(인핸스트ㅇ글로벌ㅇ정렬먼트) 방식이 사용되고, 이 방식은, 도 2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 샷들 중 복수의 샘플 샷, 예를 들면, 1, 2, 3, 4를 선택하여 놓고 이 샘플 샷에 부설된 얼라이먼트 마크(웨이퍼 마크)의 위치를 순차적으로 계측하고, 이 계측 결과와 샷 배열의 설계치에 의거하여 소위 최소 자승법 등에 의한 통계 연산을 하여 웨이퍼상의 전 샷 배열 데이터를 구하는 것이며, 고 스루풋으로 각 쇼트 영역의 좌표 위치를 비교적 고 정밀도로 구할 수가 있다(S14).

다음에, 상술한 EGA 방식 등에 의해 구한 각 샷 영역의 X, Y 좌표위치와 미리 계측한 베이스 라인량에 의거하여 노광 위치에 웨이퍼상의 각 샷 영역을 순차적으로 위치 결정하면서, 투영 광학계를 통하여 레티클의 패턴상을 웨이퍼 상에 전사하는 노광공정이 실시된다(S16).

다음에, 노광 처리된 웨이퍼 스테이지상의 웨이퍼를 웨이퍼 언로더를 사용하 여 웨이퍼 언로드시키는 웨이퍼 언로드 공정이 실시된다(S18). 이 웨이퍼 언로드 공정은, 노광 처리를 하는 웨이퍼의 상기 단계 S10의 웨이퍼 로드 공정과 동시에 실시된다. 즉 단계 S10과 S18에 의해서 웨이퍼 교환 공정이 구성된다.

이와 같이, 종래의 노광 장치에서는 웨이퍼 교환 ->서치 얼라이먼트->파인 얼라이먼트->노광->웨이퍼 교환 ……과 같이, 크게 4 가지의 동작이 하나의 웨이퍼 스테이지를 사용하여 반복하여 실시되고 있다.

그러나, 종래의 마스크 정렬 방법인 EGA 방식은 웨이퍼의 샷들 중 일부만의 샷만을 이용하여 좌표 X, Y 방향으로의 쉬프트(shift)값만이 산출한 후 그 평균을 이용하여 웨이퍼의 샷에 대한 보정을 실시하여 노광을 실시하기 때문에 비교적 정렬도 검사가 이루어지지 않은 샷, 특히 웨이퍼의 외곽 샷은 좋지 않은 정렬도를 갖는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 노광 장치의 렌즈에 정렬도 측정부를 부가 설치하여 임의의 샷 노광 공정 시 다음 샷에 대한 정렬도 측정한 후 이를 이용하여 해당 샷의 노광 공정 전에 정렬도 확인 및 보정을 실시함으로써, 웨이퍼의 모든 샷에 대한 정렬도를 향상시킬 수 있는 노광 장치 및 이를 이용한 샷 정렬 방법을 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 레티클, 레티클 스테이지를 포함하며, 웨이퍼 스테이지에 로딩되는 다수의 샷으로 구성된 웨이퍼 상에 노광 공정을 실시하는 노광 장치에 있어서, 상기 샷에 레티클의 패턴 상을 전사시키는 노광 렌 즈와, 상기 노광 렌즈에 설치되어 상기 샷에 패턴 상을 전사시키기 전에 샷에 대한 정렬도 확인 및 보정을 실시하고, 상기 샷에 패턴 상이 전사되는 동안 다음 샷에 대한 정렬도 확인 및 보정을 실시하는 정렬도 측정부를 포함한다.

또한, 본 발명은, 레티클, 레티클 스테이지 및 상기 레티클의 패턴 상을 웨이퍼 상에 전사시키는 노광 렌즈에 설치된 정렬도 측정부로 구성된 노광 장치를 이용하여 웨이퍼 스테이지에 로딩되는 다수의 샷으로 구성된 웨이퍼 상에 노광 공정을 실시하는 방법에 있어서, 상기 웨이퍼가 웨이퍼 스테이지에 로딩되면, 상기 정렬도 측정부를 이용하여 웨이퍼 상의 임의의 샷에 대한 정렬도 측정, 확인 및 보정을 실시하는 단계와, 상기 정렬도 측정, 확인 및 보정이 실시된 샷에 상기 노광 렌즈를 통하여 상기 레티클의 패턴 상을 전사시키는 노광 공정을 실시하는 단계와, 상기 샷에 패턴 상이 전사되는 동안 다음 상기 웨이퍼 상에 노광 공정이 필요한 샷이 존재하는지를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과, 상기 웨이퍼 상에 노광 공정이 필요한 샷이 존재하는 경우 상기 정렬도 측정부를 이용하여 상기 노광 공정이 필요한 샷에 대한 정렬도 측정, 확인 및 보정을 실시하는 단계와, 상기 판단 결과, 상기 웨이퍼 상에 노광 공정이 필요한 샷이 존재하지 않은 경우 상기 웨이퍼 스테이지에 로딩된 웨이퍼를 언로딩시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 노광 장치를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 노광 장치는 레티클(100), 레티클 스테이지(102), 웨이퍼 스테이지(104), 웨이퍼(106), 노광 렌즈(108) 및 정렬도 측정부(110)로 구성된다.

본 발명에 따른 노광 장치는 다수의 샷으로 이루어진 웨이퍼(106)가 웨이퍼 스테이지(104)에 로딩되면, 레티클(100)과 레티클 스테이지(102) 간의 정렬을 실시한다. 레티클(100)과 레티클 스테이지(102) 간의 정렬은 레티클(100)의 FRA 키와 레티클 스테이지(102)의 레티클 레퍼런스 리딩을 통해 정렬한다.

이와 같은 레티클(100)과 레티클 스테이지(102)간의 정렬이 완료되면, 노광 장치의 정렬도 측정부(110)는 노광 공정이 수행될 샷에 부설된 얼라이먼트 마크의 위치를 계측하여 확인한 후 이를 토대로 보정을 실시하고, 노광 장치는 투명 광학계, 즉 노광 렌즈(108)를 통하여 레티클(100)의 패턴 상을 웨이퍼의 샷에 전사하는 노광 공정을 실시한다.

또한, 정렬도 측정부(110)는 임의의 샷에 대한 노광 공정이 수행될 때 다음 노광 공정이 수행될 샷에 부설된 얼라이먼트 마크의 위치를 계측하여 확인 후 이를 토대로 보정을 실시한다.

상기와 같은 구성을 갖는 노광 장치를 이용한 웨이퍼의 노광 과정은 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 노광 장치의 샷 정렬 과정을 도시한 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 우선, 웨이퍼 스테이지(104)에 웨이퍼(106)가 로딩되면(S400), 정렬도 측정부(110)는 노광 공정이 실시될 샷에 부설된 얼라이먼트 마크의 위치를 계측하여 정렬도를 확인한 후 이를 토대로 정렬도에 대한 보정을 실시하고, 노광 장치는 노광 렌즈(108)를 통하여 레티클(100)의 패턴 상을 웨이퍼의 샷, 즉 정렬도가 확인된 샷에 전사하여 노광 공정을 실시한다(S402, S404).

이와 같은 단계 S404와 같은 노광 공정이 실시될 때, 정렬도 측정부(110)는 웨이퍼(106) 상에 노광 공정이 필요한 다음 샷이 존재하는지를 판단한다(S406).

단계 S406의 판단 결과, 노광 공정이 필요한 다음 샷이 존재할 경우, 정렬도 측정부(110)는 노광 공정이 진행되는 동안 다음 샷에 부설된 얼라이먼트 마크를 계측하여 다음 샷에 대한 정렬도를 확인한 후 이를 토대로 다음 샷에 대한 정렬도 보정을 실시한다(S406).

이와 같은 다음 샷에 대한 정렬도 측정, 확인 및 보정이 실시되는 동안 샷에 대한 노광 공정이 완료되면, 노광 장치는 단계 S404로 진행하여 노광 렌즈(108)를 통하여 레티클(100)의 패턴 상을 웨이퍼의 다음 샷에 전사하여 노광 공정을 실시한다.

단계 S406의 판단 결과, 노광 공정이 필요한 다음 샷이 존재하지 않은 경우, 노광 장치는 웨이퍼 스테이지(104)에 로딩된 웨이퍼(106)를 언로딩시킨다(S410).

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 노광 렌즈에 정렬도 측정부를 부가 설치하 여 임의의 샷이 노광 중일때 다음 샷에 대한 정렬도를 측정함으로써, 모든 샷에 대해 정렬도를 확인 및 보정할 수 있어 반도체 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 레티클, 레티클 스테이지를 포함하며, 웨이퍼 스테이지에 로딩되는 다수의 샷으로 구성된 웨이퍼 상에 노광 공정을 실시하는 노광 장치에 있어서,

   상기 샷에 레티클의 패턴 상을 전사시키는 노광 렌즈와,

   상기 노광 렌즈에 설치되어 상기 샷에 패턴 상을 전사시키기 전에 샷에 대한 정렬도 확인 및 보정을 실시하고, 상기 샷에 패턴 상이 전사되는 동안 다음 샷에 대한 정렬도 확인 및 보정을 실시하는 정렬도 측정부

   를 포함하는 노광 장치.
2. 레티클, 레티클 스테이지 및 상기 레티클의 패턴 상을 웨이퍼 상에 전사시키는 노광 렌즈에 설치된 정렬도 측정부로 구성된 노광 장치를 이용하여 웨이퍼 스테이지에 로딩되는 다수의 샷으로 구성된 웨이퍼 상에 노광 공정을 실시하는 방법에 있어서,

   상기 웨이퍼가 웨이퍼 스테이지에 로딩되면, 상기 정렬도 측정부를 이용하여 웨이퍼 상의 임의의 샷에 대한 정렬도 측정, 확인 및 보정을 실시하는 단계와,

   상기 정렬도 측정, 확인 및 보정이 실시된 샷에 상기 노광 렌즈를 통하여 상기 레티클의 패턴 상을 전사시키는 노광 공정을 실시하는 단계와,

   상기 샷에 패턴 상이 전사되는 동안 다음 상기 웨이퍼 상에 노광 공정이 필요한 샷이 존재하는지를 판단하는 단계와,

   상기 판단 결과, 상기 웨이퍼 상에 노광 공정이 필요한 샷이 존재하는 경우 상기 정렬도 측정부를 이용하여 상기 노광 공정이 필요한 샷에 대한 정렬도 측정, 확인 및 보정을 실시하는 단계와,

   상기 판단 결과, 상기 웨이퍼 상에 노광 공정이 필요한 샷이 존재하지 않은 경우 상기 웨이퍼 스테이지에 로딩된 웨이퍼를 언로딩시키는 단계

   를 포함하는 노광 방법.

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