KR100607801B1 - 반도체 소자의 결함 검출 방법 - Google Patents
반도체 소자의 결함 검출 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 결함 검출 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 감광막의 현상 후 금속막을 얇게 형성하여 반사율을 높임으로써 미세하고 투명한 결함까지도 용이하게 검출하고자 하는 반도체 소자의 결함 검출 방법에 관한 것이다.
본 발명의 상기 목적은 기판 상부에 감광막 패턴을 형성하는 단계, 상기 감광막 패턴을 포함한 기판 전면에 라이너 금속막을 형성하는 단계 및 상기 금속막의 반사율을 이용하여 감광막 패턴 결함을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 결함 검출 방법에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명의 반도체 소자의 결함 검출 방법은 감광막의 현상 후 금속막을 얇게 형성하여 반사율을 높임으로써 통상의 결함 검출 방법으로는 검출되지 않는 미세하고 투명한 결함까지도 용이하게 검출하여 반도체 소자의 수율을 향상시키는 효과가 있다.
감광막, 결함 검출, 라이너 금속막, 반사율
Description
도 1은 종래 기술에 의한 감광막 패턴 형성 공정 및 결함 검출 방법을 나타낸 흐름도.
도 2는 감광막 현상 후의 각종 결함을 나타낸 단면도.
도 3은 감광막 현상 후의 각종 결함을 나타낸 평면도.
도 4는 본 발명에 의한 감광막 패턴 형성 공정 및 결함 검출 방법을 나타낸 흐름도.
도 5는 본 발명에 의한 반도체 소자의 결함 검출 방법을 설명하기 위한 단면도.
본 발명은 반도체 소자의 결함 검출 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 감광막의 현상 후 금속막을 얇게 형성하여 반사율을 높임으로써 미세하고 투명한 결함까지도 용이하게 검출하고자 하는 반도체 소자의 결함 검출 방법에 관한 것이다.
근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 발전에 따라 반도체 소자 제조 기술도 비약적으로 발전하고 있다. 상기 반도체 소자는 집적도, 미세화, 동작속도 등을 향상시키는 방향으로 기술이 발전하고 있다. 이에 따라 집적도 향상을 위한 리소그래피 공정과 같은 미세 가공 기술에 대한 요구 특성 또한 엄격해지고 있다.
리소그래피 기술은 마스크(mask) 상에 형성된 패턴을 기판으로 전사하는 사진 기술로서 반도체 소자의 미세화 및 고집적화를 주도하는 핵심 기술이다. 일반적으로, 리소그래피 공정은 감광막을 코팅하는 단계, 소프트베이크(softbake)하는 단계, 정렬 및 노광하는 단계, 노광후베이크(Post Exposure Bake, 이하 PEB)하는 단계 및 현상하는 단계를 포함하는 일련의 공정을 거쳐 수행된다.
감광막은 하부층을 식각할 때 내식각성을 가지고 빛에 반응하는 감광성을 가진 재료로 양성 감광막(positive photoresist)과 음성 감광막(negative photoresist)이 존재한다. 양성 감광막은 빛에 노출된 영역에서 분해, 분자쇄 절단 등의 반응이 일어나 용해성이 크게 증가하여 현상시 제거되는 것으로서 내식각성이 강하고 해상력이 뛰어나 고집적도 반도체 공정에 많이 사용되고 있다. 이에 비해 음성 감광막은 빛에 노출된 영역에서 가교 등의 반응이 일어나 분자량이 크게 증가하여 현상시 제거되지 않고 남는 특성을 보이는 감광막이다.
현상이란 노광에 의해 변화된 감광막을 제거하여 마스크의 패턴을 기판에 전사하는 공정으로, 일반적으로 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드(TetraMethyl Ammonium Hydroxide, 이하 TMAH)를 주성분으로 하는 알칼리 수용액을 현상액으로 사용하는 습식 현상을 주로 이용한다.
도 1은 종래 기술에 의한 감광막 패턴 형성 공정 및 결함 검출 방법을 나타낸 흐름도이며 도 2 및 도 3은 각각 감광막 현상 후의 각종 결함을 나타낸 단면도 및 평면도이다. 이하에서는 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 종래 기술에 의한 감광막 패턴 형성 공정 및 결함 검출 방법을 설명하도록 한다.
먼저, 기판 상에 감광막의 접착력을 강화시키기 위한 표면처리를 한 후 감광막을 코팅한다(S100). 접착력 향상을 위해서는 기판 표면을 소수성화시켜 수분에 대한 저항을 향상시키는 재료, 예를 들어 HMDS(Hexa Methyldisilazane)를 질소 가스와 함께 탱크 내로 도입하여 기판에 기상도포한다.
다음, 소프트베이크를 실시한다(S101). 상기 소프트베이크는 감광막의 용액을 제거하기 위한 것으로 감광막 성분이 열분해되지 않을 정도의 온도 조건을 설정한다.
다음, 마스크의 패턴이 이전에 형성된 패턴과 정확히 일치하도록 기판을 정렬하고 노광한다(S102).
다음, 감광막을 현상한다(S103). 상기 감광막의 현상 후 기판(100) 상에는 정상적인 감광막 패턴(110)뿐만 아니라 다양한 결함(defect)이 존재하게 된다. 예를 들어, 감광막 패턴의 치수가 본래 디자인된 패턴 치수와 다르게 형성된 패턴 결함(101), 코팅, 노광, 현상 등 패턴 형성 공정에서의 에러로 인해 감광막 패턴에 변형이 생긴 결함(102), 감광막 파티클(103), 스컴(scum)과 같은 감광막 잔류물(104) 및 투명한 파티클(105) 등이 존재한다.
마지막으로, 반도체 소자의 결함을 검출한다(S104). 상기 결함을 검출하기 위해서는 광원에서 송출된 빛을 기판 상에 조사하고 반사되는 빛을 이용하게 되는데 불투명한 결함들은 빛을 충분히 흡수하여 검출이 되지만 감광막 자체의 결함(101, 102, 103, 104) 또는 투명한 파티클(105)과 같이 투과율이 높은 결함들은 잘 검출이 되지 않으며 식각 공정 이후에 발견되므로 대처하기가 어렵고 식각 공정에서 유발된 결함과 혼합되어 감광막 패턴 형성 공정에서 발생한 결함만을 분리해서 분석하기가 어렵다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 감광막의 현상 후 라이너 금속막을 얇게 형성하여 반사율을 높임으로써 미세하고 투명한 결함까지도 용이하게 검출할 수 있는 반도체 소자의 결함 검출 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 기판 상부에 감광막 패턴을 형성하는 단계, 상기 감광막 패턴을 포함한 기판 전면에 라이너 금속막을 형성하는 단계 및 상기 금속막의 반사율을 이용하여 감광막 패턴 결함을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 결함 검출 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 감광막 패턴 형성 공정 및 결함 검출 방법을 나타낸 흐름도이며 도 5는 본 발명에 의한 반도체 소자의 결함 검출 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
먼저, 기판 상에 감광막의 접착력을 강화시키기 위한 표면처리를 한 후 감광막을 코팅한다(S200). 접착력 향상을 위해서는 기판 표면을 소수성화시켜 수분에 대한 저항을 향상시키는 재료, 예를 들어 HMDS를 질소 가스와 함께 탱크 내로 도입하여 기판에 기상도포한다.
본 발명에서 사용가능한 감광막으로는 예를 들어, 솔벤트(solvent)에 노볼락 레진과 PAC(Photo Acid Compound)를 함유하는 지-라인(g-line) 또는 아이-라인(i-line)용 감광막, 원자외선(DUV: Deep Ultra Villet)용 감광막, 노볼락 계열의 X-ray용 감광막 및 전자빔 리소그래피용 감광막 등이 가능하다.
다음, 소프트베이크를 실시한다(S201). 상기 소프트베이크는 감광막의 용액을 제거하기 위한 것으로 감광막 성분이 열분해되지 않을 정도의 온도 조건을 설정한다.
다음, 마스크의 패턴이 이전에 형성된 패턴과 정확히 일치하도록 기판을 정렬하고 노광한다(S202). 본 발명에서 사용가능한 마스크로는 석영 기판상에 크롬/산화크롬을 증착한 통상의 마스크 외에도 반사형 마스크(reflective mask) 또는 위 상 반전 마스크(phase shift mask) 등을 들 수 있다. 사용할 수 있는 광원으로는, 예를 들어 수은 램프나 제논(Xe) 램프 등에서 나오는 436nm의 지-라인, 365nm의 아이-라인, 원자외선 영역의 248nm의 파장을 가지는 KrF 레이저와 193nm의 파장을 가지는 ArF 레이저 같은 엑시머 레이저 및 X-ray 등이 가능하다.
다음, 감광막을 현상한다(S203). 상기 감광막의 현상은 TMAH를 주성분으로 하는 알칼리 수용액을 현상액으로 사용하는 습식 현상을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 감광막 현상 전에 PEB 공정을 실시하여 정재파(standing wave) 효과를 제거하여 기판 내의 선폭의 균일성을 높이는 것이 바람직하다.
다음, 라이너(liner) 금속막(250)을 코팅한다(S204). 상기 라이너 금속막으로는 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 티타늄(Ti) 및 텅스텐(W) 등을 포함하는 모든 금속 및 그 합금이 가능하며 상기 라이너 금속막(250)을 형성하기 위한 방법으로는 진공증착(vacuum evaporation), 스퍼터링(sputtering), 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition, 이하 CVD) 및 이온 도금(ion plating) 등의 방법이 가능하다. 스퍼터링은 전압 인가 방식에 따라 DC 또는 RF 스퍼터링, 전극 수에 따라 다이오드(diode), 트라이오드(triode) 스퍼터링, 타겟에 자기장을 걸어주는 마크네트론 스퍼터링, 기판에 전압을 인가하는 바이어스 스퍼터링 및 이온빔 스퍼터링 등 다양한 방식이 존재하는데 본 발명은 상기와 같은 스퍼터링 방식 중 어느 것을 사용해도 무방하다. CVD 방식에는 반응실의 생성 압력에 따라 LPCVD(Low Pressure CVD)와 APCVD(Atomospheric Pressure CVD)가 있으며 고속 전자나 여기 에너지에 따라 열(thermal) CVD, 플라즈마 CVD, 포톤(photon) CVD, 레이저 CVD 등이 존재하며 본 발명은 어느 CVD 방식을 사용해도 무방하다.
상기 라이너 금속막(250)은 100nm 이하의 두께로 얇게 형성하여 불투명하거나 반투명하도록 형성하는 것이 바람직하다. 또한 상기 라이너 금속막(250)의 형성은 한 번에 원하는 두께를 형성할 수도 있으며 다수 회 증착을 반복하여 기판 내 금속막의 균일도를 높이는 방법도 가능하다.
다음, 결함을 검출한다(S205). 결함을 검출하기 위해서는 레이저와 같은 광원에서 송출된 빛을 기판에 조사한 후 반사된 빛을 이미지 센서로 수신하여 디지털화된 상태로 화상을 처리한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(200) 상에는 정상적인 감광막 패턴(210)뿐만 아니라 감광막 패턴의 치수가 본래 디자인된 패턴 치수와 다르게 형성된 패턴 결함(201), 코팅, 노광, 현상 등 패턴 형성 공정에서의 에러로 인해 감광막 패턴에 변형이 생긴 결함(202), 감광막 파티클(203), 스컴과 같은 감광막 잔류물(204) 및 투명한 파티클(205) 등의 다양한 결함이 존재한다. 상기 정상적인 감광막 패턴(210) 및 결함 상부에 형성된 라이너 금속막(250)에 의해 측정 광원에서 송출된 빛의 반사율을 높임으로써 미세한 결함까지도 용이하게 검출할 수 있고 감광막 패턴 자체가 잘못 형성되거나 변형이 생겨 발생하는 투명한 결함(예를 들어, 201, 202, 202, 203 및 204) 및 투명한 파티클(205) 등에 의해 발생하는 결함 등을 정확하게 검출하여 치명적인 패턴 결함을 방지할 수 있다.
상기 기판은 반도체 소자 형성을 위한 실제 공정을 진행하는 기판일 수도 있으며 각종의 테스트를 진행하는 더미(dummy) 기판일 수도 있다. 이처럼 더미 기판 을 사용하여 감광막 패턴 형성 공정의 결함 원인을 파악하고 그 원인을 제거한 후 실제 공정을 진행함으로써 각종 결함에 의한 수율 저하를 미연에 방지할 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 반도체 소자의 결함 검출 방법은 감광막의 현상 후 라이너 금속막을 얇게 형성하여 반사율을 높임으로써 통상의 결함 검출 방법으로는 검출되지 않는 미세하고 투명한 결함까지도 용이하게 검출하여 반도체 소자의 수율을 향상시키는 효과가 있다.
Claims (4)
- 반도체 소자의 결함 검출 방법에 있어서,기판 상부에 감광막 패턴을 형성하는 단계;상기 감광막 패턴을 포함한 기판 전면에 라이너 금속막을 형성하는 단계; 및상기 금속막의 반사율을 이용하여 감광막 패턴 결함을 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 결함 검출 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 금속막은 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈, 크롬, 티타늄 및 텅스텐 중 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 결함 검출 방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 금속막은 진공증착, 스퍼터링 또는 CVD 중 어느 하나의 방법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 결함 검출 방법.
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Citations (5)
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-
2004
- 2004-07-15 KR KR1020040055117A patent/KR100607801B1/ko not_active IP Right Cessation
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