KR100780761B1 - 마스크 프로세스를 통한 위치 보정 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노광 장치에서의 위치 보정 방법을 마스크 프로세스를 통하여 제어하여 정밀도 및 노광 장치의 성능을 높일 수 있도록한 마스크 프로세스를 이용한 위치 보정 제어 방법에 관한 것으로, 기판상에 형성된 차광 금속층을 갖는 위치 보정 스펙 아웃(spec out) 마스크 또는 대상 마스크에 레지스트를 도포하는 단계;노광 공정을 진행하여 칩 외곽 지역에 노광 영역을 정의하는 단계;상기 노광 영역이 정의된 레지스트를 이용하여 노출된 차광 금속층을 선택적으로 식각하여 차광 급속층의 기판 접촉량과 가해지는 스트레스량을 조절하는 단계;상기 노광 영역을 포함하는 레지스트를 제거한 후에 마스크 클리닝 실시한후 위치 보정값을 오픈 영역의 비율을 조정하며 테스트하는 단계를 포함한다.

Cr/MoSiN,마스크

Description

마스크 프로세스를 통한 위치 보정 제어 방법{Controlling Method of Adjusting a Position Using Mask Process}

도 1은 마스크 레이 아웃 구성도

도 2a내지 도 2d보 발명에 따른 마스크 프로세스를 위한 단면도

삭제

-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명-

21. 기판 22. 차광 금속층

23. 레지스트 24.25. 노광 영역

24a.25b. 레지스트 오픈 영역 24b.25b. 투광 영역

본 발명은 반도체 소자의 제조에 관한 것으로, 특히 노광 장치에서의 위치 보정 방법을 마스크 프로세스를 통하여 제어하여 정밀도 및 노광 장치의 성능을 높일 수 있도록한 마스크 프로세스를 이용한 마스크 패턴 위치 보정 제어 방법에 관한 것이다.

집적 회로의 제조는 기판의 소정 영역들 내에 불순물들을 주입하는 공정과, 이 영역들을 상호 연결하여 회로 구성물들을 형성하는 공정을 요구한다.

이러한 영역들을 정의하는 패턴들은 사진 공정에 의해 형성된다. 일반적으로 사진 공정에서 사용하는 패턴 도구(tool)는 레티클과 마스크이다.

레티클이란 기판 전체를 노출시키도록 스텝-반복되는 패턴 이미지가 함유되어 있는 도구이며, 마스크는 한번의 노출로 웨이퍼 전체에 전사될 수 있는 패턴들을 갖고 있는 패턴 도구이다.

레티클은 두가지 응용, 즉 패턴 이미지를 마스크 상으로 프린트하기 위한 응용과 패턴 이미지를 스테퍼(step-repeataligner; stepper)에서 직접 웨이퍼 상으로 프린트하기 위한 응용으로 사용된다.

반도체 장치가 고집적화됨에 따라 회로 패턴의 사이즈가 작아지게 되었고, 이로 인해 마스크 또는 레티클에 회로 패턴을 그릴 때 타켓 사이즈를 맞추기 위하여 전자-빔의 스폿 사이즈를 최소화하는 방향으로 진행되고 있다.

빔의 스폿 사이즈를 반으로 줄이게 되면 전자-빔 기록(wrting)시의 시간은 4 배로 늘어나게 된다.

또한, 패턴 사이즈에 따라 스폿 사이즈를 다르게 해야 하므로, 마스크에 회로 패턴을 그릴 때에는 먼저 전자-빔 설비의 원점을 찾은 후 다시 그리고자 할 위치로 이동하여 마스크에 회로 패턴을 그리게 된다.

따라서, 이러한 과정에서 전자-빔 설비의 스테이지 정확도(stage accuracy)만큼 마스크의 제작 오차가 발생하게 된다.

통상적으로 마스크 또는 레티클의 제작 오차는 마스크 자체에 위치정합 키(registration key)를 그려서 이를 검사하도록되어 있다.

그러나 위치정합 키를 그릴 때와 셀 패턴 또는 얼라인먼트 키를 그릴 때와의 시간 차이, 전자-빔 기록시의스폿 사이즈 변경, 및 그려야할 회로 패턴 데이터의 양에 따른 스매싱 단위의 차이 등으로 인하여 전자-빔 설비의 원점이동시 오류가 발생하게 된다.

이에 따라 마스크의 위치정합 오차가 발생할 경우 위치정합 키를 이용하는 종래 방법으로는 셀 내의 실 패턴에 대한 위치정합을 파악할 수 없게 된다.

종래 기술에서는 위치 보정값을 마스크 노광 장치(E-beam등)의 패턴 플레이스먼트의 정확도에 의존하는 파라메터를 사용한다.

이와 같이 종래 기술에서는 해당 장치의 성능을 개선하는 방법 이외에는 위치보정값에 대한 컨트롤 방법이 없다.

그러나 이와 같은 종래 기술의 마스크 위치 보정 제어 방법에 있어서는 다음과 같은 문제가 있다.

종래 기술에서는 위치 보정값을 마스크 노광 장치(E-beam등)의 패턴 플레이스먼트의 정확도에 의존하기 때문에 해당 장치의 성능을 개선하는 방법 이외에는 위치 보정값에 대한 제어 방법이 없다.

이는 비용의 증가를 가져오고 정밀도,해당 장치의 성능 측면에서 불리하다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 마스크의 위치 보정 제어 방법의 문제를 해결하기 위한 것으로, 노광 장치에서의 위치 보정 방법을 마스크 프로세스를 통하여 제어하여 정밀도 및 노광 장치의 성능을 높일 수 있도록한 마스크 프로세스를 이용한 위치 보정 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마스크 프로세서를 이용한 위치 보정 제어 방법은, 기판상에 형성된 차광 금속층을 갖는 위치 보정 스펙 아웃(spec out) 마스크 또는 대상 마스크 상에 레지스트를 도포하는 단계; 노광 공정을 진행하여 칩 외곽 지역에 노광 영역을 정의하는 단계; 상기 레지스트를 이용하여 노출된 상기 차광 금속층을 선택적으로 식각하여 차광 금속층의 기판 접촉량과 가해지는 스트레스량을 조절하는 단계; 및 상기 노광 영역을 포함하는 레지스트를 제거한 후, 위치 보정값을 오픈 영역의 비율을 조절하며 테스트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 마스크 프로세서를 이용한 위치 보정 제어 방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 마스크 위치보정 측정값의 스펙 제어 방법에 관한 것으로 위치보정 스펙 아웃인 마스크에 대해 칩 외곽 지역을 마스크 프로세싱 작업으로 오픈하여 크롬(Cr) 또는 몰리브덴실리콘나이트라이드(MoSiN)의 접착 스트레스에 변화를 주어 칩의 위치 보정값(magnificatin)을 조정하여 정상적인 위치 보정 값을 갖도록 한 것이다.
즉, 본 발명은 마스크 제조 과정 중 마스크 프로세스를 통한 위치 보정값에 대한 제어 방법에 관한 것으로, 위치보정 스펙아웃으로 리젝트(reject) 처리되는 마스크를 레지스트 코팅, 마스크 노광, 현상, 에칭 공정을 진행하여 칩 외곽을 일정 비율로 오픈하여 Cr 또는 MoSiN의 마스크 기판 접촉량을 조절하고, 이로 인한 스트레스 양을 변화시켜 마스크 위치 보정값을 제어함으로써 정상적인 마스크를 만들어 내는 것이다.

도 1은 마스크 레이아웃 구성도이고, 도 2a내지 도 2d는 본 발명에 따른 마스크 프로세스를 위한 단면도들이다.

도 1에서, "11"은 스테퍼 또는 스캐너의 얼라인 키(align key), "12"는 칩(chip) 영역을, 그리고 "13"은 위치 보정을 위하여 레지스트를 오픈(open)하는 노광영역을 각각 나타낸다.

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도 2a를 참조하면, 기판(21)상의 Cr 또는 MoSiN으로 형성된 차광 금속층(22)을 갖는 위치 보정 스펙 아웃(spec out) 마스크 또는 대상 마스크에 레지스트(23)를 코팅한다.

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그리고 도 2b와 같이, 상기 마스크에 대해 노광 공정을 진행하여 칩 외곽 지역에 노광 영역(24)(25)을 형성한다.

여기서, 상기 노광 영역(24)(25)을 형성하는 공정은 스테퍼, 전자빔(E-beam), 또는 레이저 장치를 이용하여 진행한다.

이어서, 도 2c와 같이, 상기 레지스트(23) 중 노광 영역(24)(25)을 현상액으로 제거하여 노출 영역(24a)(25a)을 형성한다.

그리고 도 2d와 같이, 상기 노출 영역을 포함하는 레지스트를 마스크로 사용하여 노출된 차광 금속층(22)을 습식 또는 건식 식각 공정으로 식각한다. 이어서, 상기 레지스트를 제거한 후에 마스크 클리닝 실시한다. 참조번호 "24b" 및 "25b"는 차광 금속층(22)이 식각되어 기판(21)이 노출된 영역을 나타낸다.

이와 같이 칩 영역을 오픈하는 공정을 진행한 후에 다음과 같이 테스트를 진행한다.

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마스크 테스트는 먼저, 마스크 전면에 크로스 마스크 패턴을 일정한 간격으로 노광한 다음 위치 보정을 측정하며, 이후 크로스 마스크 패턴 주위를 25%, 50%, 75%, 100%씩 오픈하면서 위치 보정값의 변화량을 측정한다. 측정 결과, 바이너리(Cr) 마스크에 대한 테스트 결과, 오픈 영역에 따라 위치 보정값(magnification)이 변하는 것을 알 수 있었다.

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또한, 하프톤 위상 반전 마스크( half tone PSM)에 대한 테스트에서도 오픈 비율에 따라 위치 보정값(magnification)이 변하는 것을 알 수 있었다.

한편, 실제 적용에서는 마스크 위치 보정의 스펙 아웃(spec out) 방향(-mag, +mag)에 따라 적용을 달리해야 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 마스크 프로세서를 이용한 위치 보정 제어 방법을 이용한 테스트는 실제 마스크에서는 칩 외곽 지역을 이용해야 함으로 0.1ppm 이하의 위치 보정값에 대한 제어가 가능하다.

이와 같은 본 발명에 따른 마스크 프로세서를 이용한 위치 보정 제어 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

불량(spec out)으로 처리되는 마스크를 위치 보정 제어 마스크 프로세스를 적용하여 정상적인 마스크로 만들 수 있으므로 재제작되는 비용을 절감할 수 있다.

또한, 위치 보정 불량을 해당 장치의 성능 개선이 아닌 마스크 프로세스를 이용하여 위치 보정값 개선이 가능하므로 마스크 프로세스의 변경없이 그대로 적용할 수 있다.

Claims (3)

1. 기판상에 형성된 차광 금속층을 갖는 위치 보정 스펙 아웃(spec out) 마스크 또는 대상 마스크 상에 레지스트를 도포하는 단계;

   노광 및 현상 공정을 진행하여 칩 외곽 지역에 노광 영역을 정의하는 단계;

   상기 레지스트를 이용하여 노출된 상기 차광 금속층을 선택적으로 식각하여 차광 금속층의 기판 접촉량과 가해지는 스트레스량을 조절하는 단계; 및

   상기 레지스트를 제거한 후, 위치 보정값을 오픈 영역의 비율을 조절하며 테스트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 프로세서를 이용한 위치 보정 제어 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 차광 금속층을 Cr으로 형성하는 것을 특징으로 하는 마스크 프로세서를 이용한 위치 보정 제어 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 노광 영역을 정의하는 단계는,

   스테퍼, 전자빔(E-beam) 또는 레이저 장치 중의 어느 하나를 이용하여 진행하는 것을 특징으로 하는 마스크 프로세서를 이용한 위치 보정 제어 방법.

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