KR100672703B1 - 반도체 소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 기판 상의 패턴 밀도에 따른 임계치수의 차이를 보정할 수 있도록 한 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조방법은 패턴이 형성될 반도체 기판을 스테이지 상에 안착시키는 단계와, 상기 패턴의 밀도에 따라 광원으로부터 조사되는 광의 투과율을 조절하는 보정판을 마련하는 단계와, 상기 광원을 이용하여 상기 보정판에 광을 조사하는 단계와, 상기 보정판을 투과하는 광을 상기 패턴에 대응되는 마스크 패턴이 형성된 마스크에 조사하는 단계와, 상기 마스크를 투과하는 광을 상기 반도체 기판 상에 조사하여 상기 패턴을 형성하는 단계를 포함하고; 상기 보정판을 마련하는 단계는, 상기 스테이지 상에 광센서 어레이를 안착시키는 단계와, 상기 광원으로부터의 광을 상기 마스크에 조사하여 상기 마스크를 투과하는 광을 상기 광센서 어레이에 조사하는 단계와, 상기 광센서 어레이로부터 검출되는 상기 마스크의 셀 단위 투과율을 측정하는 단계와, 상기 측정된 상기 마스크의 셀 단위 투과율에 일정상수를 곱하여 상기 마스크의 셀 단위 투과율을 보정하는 단계와, 상기 보정된 마스크의 셀 단위 투과율에 따라 상기 보정판을 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
투과율, 보정판, 마스크, 임계치수
Description
도 1은 일반적인 반도체 소자의 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 반도체 기판에 형성된 패턴을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조장치를 나타내는 도면.
도 4는 도 3에 도시된 보정판을 나타내는 도면.
도 5는 도 3에 도시된 마스크의 셀 단위 투과율을 측정하기 위한 장치를 나타내는 도면.
도 6은 도 5에 도시된 장치에서 측정된 마스크의 셀 단위 투과율을 이용하여 보정판의 제조방법을 단계적으로 나타내는 순서도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10, 110, 210 : 광원 12, 112, 212 : 제 1 렌즈
14, 16, 114, 116, 214, 216 : 렌즈 20, 120, 220 : 마스크
30, 130, 230 : 스테이지 40, 140 : 반도체 기판
122 : 보정판 124 : 일체화 수단
128 : 투과율 조절셀 250 : 광센서 어레이
260 : 투과율 측정부
본 발명은 반도체 소자의 제조장치에 관한 것으로, 특히 반도체 기판 상의 패턴 밀도에 따른 임계치수의 차이를 보정할 수 있도록 한 반도체 소자의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자는 다양한 형태의 막(예를 들어, 실리콘막, 산화막, 필드 산화막, 폴리 실리콘막, 금속 배선막 등)이 다층 구조로 적층되는 형태를 갖는다. 이러한 다층 구조의 반도체 소자는 증착공정, 산화 공정, 포토 리소그라피 공정(포토 레지스트막 도포, 노광, 현상 공정 등) 또는 패터닝 공정, 에칭 공정, 세정 공정, 린스 공정 등과 같은 여러 가지 공정들에 의해 제조된다. 이때, 임의의 막에 대한 패터닝은 임의의 막 위에 스핀 코팅 등의 방법을 통해 포토 레지스트(감광막)를 도포하고, 이를 노광한 후 현상함으로써 임의의 막 위에 원하는 형상의 마스크 패턴을 형성하며, 이와 같이 형성된 마스크 패턴을 이용하여 하부의 막을 선택적으로 제거(식각)함으로써 수행된다. 이러한 패터닝 과정을 위해 필요한 반도체 제조 장비 중의 하나가 노광장치이다.
도 1은 일반적인 반도체 소자의 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 반도체 소자의 제조장치는 광원(10)과, 광원(10)으로부터의 광을 선택적으로 투과시키는 마스크(20)와, 반도체 기판(40)이 안착되는 스테이지(30)와, 광원(10)으로부터의 광을 마스크(20)에 조사하기 위한 제 1 렌 즈(12)와, 마스크(20)를 투과하는 광을 반도체 기판(40) 상에 조사하기 위한 복수의 제 2 렌즈(14, 16)를 구비한다.
제 1 렌즈(12)는 광원(10)으로부터의 광을 확산시켜 마스크(20)의 전영역에 조사하게 된다.
마스크(20)는 반도체 기판(40) 상에 원하는 패턴을 형성하기 위한 마스크 패턴이 형성된다.
복수의 제 2 렌즈(14, 16)는 마스크(20)를 투과하는 광을 집속시켜 반도체 기판(40) 상에 조사하여 반도체 기판(40)을 노광하게 된다.
이와 같은, 일반적인 반도체 소자의 제조장치는 광원(10)으로부터의 광을 마스크(20) 및 복수의 제 2 렌즈(14, 16)를 통해 반도체 기판(40) 상에 조사하여 반도체 기판(40)을 노광함으로써 반도체 기판(40) 상에 원하는 형상의 패턴을 형성하게 된다. 그런 다음, 현상공정을 통해 노광된 반도체 기판(40)을 현상함으로써 반도체 기판(40) 상에 원하는 형상의 패턴을 형성하게 된다.
그러나, 일반적인 반도체 소자의 제조장치에서는 반도체 기판(40)에 형성되는 패턴 사이의 현상액의 이동 용이성 때문에 반도체 기판(40) 상의 패턴의 밀도에 따라 광의 세기가 달라지게 된다. 구체적으로, 반도체 기판(40) 상의 패턴의 밀도가 낮은 영역에 형성되는 패턴의 임계치수(Critical Dimension)는 패턴의 밀도가 높은(Dense) 영역의 패턴 임계치수보다 더 크게 노광되어 임계치수의 정밀도 및 균일성이 저하되는 문제점이 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 사진과 같이 셀이 밀집한 영역(A)과 셀이 거의 없는 영역(B)에서는 동일한 패턴이라 하더라도 임계치수 의 차이가 발생하여 정밀도 및 균일성이 저하된다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 반도체 기판 상의 패턴 밀도에 따른 임계치수의 차이를 보정할 수 있도록 한 반도체 소자의 제조방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 반도체 기판 상에 형성되는 패턴의 임계치수의 정밀도 및 균일성을 향상시켜 공정마진을 높일 수 있도록 한 반도체 소자의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조방법은 패턴이 형성될 반도체 기판을 스테이지 상에 안착시키는 단계와, 상기 패턴의 밀도에 따라 광원으로부터 조사되는 광의 투과율을 조절하는 보정판을 마련하는 단계와, 상기 광원을 이용하여 상기 보정판에 광을 조사하는 단계와, 상기 보정판을 투과하는 광을 상기 패턴에 대응되는 마스크 패턴이 형성된 마스크에 조사하는 단계와, 상기 마스크를 투과하는 광을 상기 반도체 기판 상에 조사하여 상기 패턴을 형성하는 단계를 포함하고; 상기 보정판을 마련하는 단계는, 상기 스테이지 상에 광센서 어레이를 안착시키는 단계와, 상기 광원으로부터의 광을 상기 마스크에 조사하여 상기 마스크를 투과하는 광을 상기 광센서 어레이에 조사하는 단계와, 상기 광센서 어레이로부터 검출되는 상기 마스크의 셀 단위 투과율을 측정하는 단계와, 상기 측정된 상기 마스크의 셀 단위 투과율에 일정상수를 곱하여 상기 마스크의 셀 단위 투과율을 보정하는 단계와, 상기 보정된 마스크의 셀 단위 투과율에 따라 상기 보정판을 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
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상기 반도체 소자의 제조방법에서 상기 보정판을 마련하는 단계는 상기 보정판과 상기 마스크를 투과하는 광에 의해 상기 반도체 기판에 형성된 패턴의 임계치수를 측정하는 단계와, 상기 측정된 패턴의 임계치수와 기준 임계치수를 비교하는 단계와, 상기 비교결과에 따라 상기 보정판의 제작을 완료하는 단계와, 상기 비교결과에 따라 상기 보정판의 투과율을 재설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 발명의 바람직한 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하 여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조장치는 광원(110)과, 광원(110)으로부터의 광을 선택적으로 투과시키는 마스크(120)와, 광원(110)으로부터의 광을 마스크(120)에 조사하기 위한 제 1 렌즈(112)와, 마스크(120)와 제 1 렌즈(112) 사이에 배치되어 제 1 렌즈(112)로부터 마스크(120)에 조사되는 광의 세기를 조절하는 보정판(122)과, 반도체 기판(140)이 안착되는 스테이지(130)와, 마스크(120)를 투과하는 광을 반도체 기판(140) 상에 조사하기 위한 복수의 제 2 렌즈(114, 116)를 구비한다.
제 1 렌즈(112)는 광원(110)으로부터의 광을 확산시켜 보정판(122)의 전영역에 조사하게 된다.
보정판(122)은 반도체 기판(140)에 형성될 패턴의 밀도에 따라 제 1 렌즈(112)로부터 조사되는 광의 투과율을 조절하여 마스크(120)의 전영역에 조사하게 된다. 이때, 보정판(122)은 일체화 수단(124)에 의해 마스크(120)의 전면에 배치되어 마스크(120)와 일체화된다.
구체적으로, 보정판(122)은 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 렌즈(112)로부터 조사되는 광의 투과율을 조절하기 위한 투과율 조절셀(128)을 구비한다. 이러한, 투과율 조절셀(128)은 반도체 기판(140) 상에 형성되는 패턴의 밀도에 따라 제 1 렌즈(112)로부터 조사되는 광의 투과율을 조절하여 마스크(120)에 조사한다.
마스크(120)는 반도체 기판(140) 상에 원하는 패턴을 형성하기 위한 마스크 패턴이 형성된다. 이러한, 마스크(120)는 보정판(122)으로부터 광의 투과율이 조절되어 조사되는 광을 마스크 패턴에 따라 복수의 제 2 렌즈(114, 116) 쪽으로 투과시키게 된다.
복수의 제 2 렌즈(114, 116)는 마스크(120)를 투과하는 광을 집속시켜 반도체 기판(140) 상에 조사하여 반도체 기판(140)을 노광하게 된다.
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 다른 반도체 소자의 제조장치는 먼저 반도체 기판(140) 상에 형성될 패턴의 밀도에 따라 제 1 렌즈(112)를 통해 광원(110)으로부터 조사되는 광의 투과율을 조절하여 마스크(120)로 조사한 후, 마스크(120)에 형성된 마스크 패턴에 따라 보정판(122) 및 마스크(120)를 투과하는 광을 복수의 제 2 렌즈(114, 116)를 통해 반도체 기판(140) 상에 조사하여 반도체 기판(140)을 노광함으로써 반도체 기판(140) 상에 원하는 형상의 패턴을 형성하게 된다. 그런 다음, 현상공정을 통해 노광된 반도체 기판(140)을 현상함으로써 반도체 기판(140) 상에 원하는 형상의 패턴을 형성하게 된다.
한편, 도 5는 도 3 및 도 4에 도시된 보정판(122)의 제조방법을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 제조장치에 있어서 보정판(122)의 제조장치는 광원(210)과, 광원(210)으로부터의 광을 선택적으로 투과시키는 마스크(220)와, 광원(210)으로부터의 광을 마스크(220)에 조사하기 위한 제 1 렌즈(212)와, 마스크(220)를 투과하는 광을 반도체 기판(240) 상에 조사하기 위한 복수 의 제 2 렌즈(214, 216)와, 스테이지(230)에 놓여지는 광센서 어레이(250)와, 광센서 어레이(250)로부터의 검출신호에 따라 셀 단위의 투과율을 측정하는 투과율 측정부(260)를 구비한다.
제 1 렌즈(212)는 광원(210)으로부터의 광을 확산시켜 마스크(220)의 전영역에 조사하게 된다.
마스크(220)는 도 3에 도시된 반도체 기판(140) 상에 원하는 패턴을 형성하기 위한 마스크 패턴이 형성된다. 이러한, 마스크(220)는 제 1 렌즈(112)로부터 조사되는 광을 마스크 패턴에 따라 복수의 제 2 렌즈(214, 216) 쪽으로 투과시키게 된다.
복수의 제 2 렌즈(214, 216)는 마스크(220)를 투과하는 광을 집속시켜 스테이지(230) 상에 놓여진 광센서 어레이(250)에 조사한다.
광센서 어레이(250)는 복수의 제 2 렌즈(214, 216)를 통해 마스크(220)로부터 조사되는 셀 단위의 광 투과율을 검출하게 된다.
투과율 측정부(260)는 광센서 어레이(250)로부터의 검출신호에 따라 마스크(220)를 투과한 광의 셀 단위의 투과율을 측정하게 된다,
이와 같은, 본 발명의 실시 예에 따른 제조장치에 있어서 보정판(122)의 제조방법은 도 6에 도시된 바와 같이 투과율 측정부(260)를 이용하여 광센서 어레이(250)로부터 검출되는 마스크(220)의 셀 단위 투과율을 검출하게 된다. 제 1 단계(S1)
그런 다음, 투과율 측정부(260)에서 측정된 마스크(220)의 셀 단위 투과율에 일정상수를 곱셈하여 셀 단위의 투과율을 보정하여 보정판(122)을 제작하게 된다. 제 2 단계(S2)
이어서, 제작된 보정판(122)과 마스크(220)를 이용하여 도 3에 도시된 바와 같이 반도체 기판(140) 상에 패턴을 노광한 후 현상하고, 반도체 기판(140) 상에 형성된 패턴 밀도에 따른 패턴의 임계치수를 측정하게 된다. 제 3 단계(S3)
그런 다음, 측정된 임계치수가 기준(Spec) 임계치수와 비교하게 된다. 제 4 단계(S4)
이어서, 제 4 단계(S4)에서 정상일 경우 보정판(122)의 제작을 완료하게 된다. 제 5 단계(S5)
반면에, 측정된 임계치수가 기준(Spec) 임계치수와 비교하여 비정상일 경우 마스크(220)의 셀 단위 투과율에 곱해지는 일정상수를 보정하여 셀 단위의 투과율을 재설정하게 된다. 제 6 단계(S6)
그런 다음, 재설정된 셀 단위의 투과율에 따라 제 2 내지 제 4 단계(S2, S3, S4)를 반복하여 보정판(122)을 제작하게 된다.
이러한, 본 발명의 실시 예에 다른 반도체 소자의 제조장치와 그의 제조방법은 보정판(122)을 이용하여 마스크(120)에 조사되는 광의 세기를 조절함으로써 반도체 기판(140)에 형성된 패턴의 밀도 차이에 따른 패턴의 임계치수 차이가 방지하여 패턴의 임계치수를 정밀도 및 균일성을 크게 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 다른 반도체 소자의 제조장치와 그의 제조방법은 패턴의 임계치수의 균일도를 크게 향상시켜 공정마진을 증가시킬 수 있다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조방법은 반도체 기판에 형성되는 패턴의 밀도에 따른 임계치수의 차이가 없어져 패턴의 임계치수를 균일하게 하여 반도체 소자의 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 패턴의 임계치수를 균일도가 향상되어 공정마진을 크게 증가시킬 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.
Claims (6)
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- 패턴이 형성될 반도체 기판을 스테이지 상에 안착시키는 단계와,상기 패턴의 밀도에 따라 광원으로부터 조사되는 광의 투과율을 조절하는 보정판을 마련하는 단계와,상기 광원을 이용하여 상기 보정판에 광을 조사하는 단계와,상기 보정판을 투과하는 광을 상기 패턴에 대응되는 마스크 패턴이 형성된 마스크에 조사하는 단계와,상기 마스크를 투과하는 광을 상기 반도체 기판 상에 조사하여 상기 패턴을 형성하는 단계를 포함하고;상기 보정판을 마련하는 단계는,상기 스테이지 상에 광센서 어레이를 안착시키는 단계와,상기 광원으로부터의 광을 상기 마스크에 조사하여 상기 마스크를 투과하는 광을 상기 광센서 어레이에 조사하는 단계와,상기 광센서 어레이로부터 검출되는 상기 마스크의 셀 단위 투과율을 측정하는 단계와,상기 측정된 상기 마스크의 셀 단위 투과율에 일정상수를 곱하여 상기 마스크의 셀 단위 투과율을 보정하는 단계와,상기 보정된 마스크의 셀 단위 투과율에 따라 상기 보정판을 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
- 삭제
- 제 4 항에 있어서,상기 보정판을 마련하는 단계는,상기 보정판과 상기 마스크를 투과하는 광에 의해 상기 반도체 기판에 형성된 패턴의 임계치수를 측정하는 단계와,상기 측정된 패턴의 임계치수와 기준 임계치수를 비교하는 단계와,상기 비교결과에 따라 상기 보정판의 제작을 완료하는 단계와,상기 비교결과에 따라 상기 보정판의 투과율을 재설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
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