KR100806036B1

KR100806036B1 - 반도체 웨이퍼 노광 방법

Info

Publication number: KR100806036B1
Application number: KR1020030080102A
Authority: KR
Inventors: 김창호
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2003-11-13
Filing date: 2003-11-13
Publication date: 2008-02-26
Also published as: KR20050046111A

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼의 노광 방법에 관한 것으로서, 레티클 교체시 포커스 편차를 방지하여 연속적이면서 안정적인 공정 진행이 가능하도록 함으로써 수율을 향상시킬 수 있도록 한 반도체 웨이퍼 노광 방법에 관한 것이다.

본 발명에서는 노광 장비의 레티클 스테이지에 설치된 레티클을 정렬하는 단계; 상기 레티클 정렬에 따라 레티클의 정합을 확인하여 레티클의 투과율을 측정하는 단계; 상기 측정된 해당 레티클의 투과율을 입력하고 해당 투과율에 대응한 보정값을 산출하는 단계; 상기 산출된 보정값에 대응하는 노광 조건을 결정하는 단계; 웨이퍼를 정렬하는 단계; 및 웨이퍼 정렬에 따라 웨이퍼의 정합을 확인하여 노광을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 노광 방법이 제공된다.

반도체, 웨이퍼, 세정, 세정수, 보조탱크, 보조 공급 라인, 전환밸브

Description

반도체 웨이퍼 노광 방법{Exposure method for semiconductor wafer}

도 1은 일반적인 노광 장치의 구성을 나타내는 모식도

도 2은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광 방법을 나타내는 순서도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 웨이퍼 10 : 광원

12 : 조리개 14 : 조명 광학계

16 : 레티클 18 : 레티클 스테이지

20 : 레티클 스테이지 구동계

22 : 투영 광학계 24 : 웨이퍼 스테이지

26 : 웨이퍼 스테이지 구동계

28 : 제어 유닛 30 : 광전센서

본 발명은 반도체 웨이퍼의 노광 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레 티클 교체시 포커스 편차를 방지하여 연속적이면서 안정적인 공정 진행이 가능하도록 함으로써 수율을 향상시킬 수 있도록 한 반도체 웨이퍼 노광 방법에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하기 위한 공정중 웨이퍼 상에 소정의 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피(Photolithography) 공정에 있어서의 노광 공정은, 웨이퍼의 상면에 감광유제(Photo Resist)를 도포하여 구운 후, 상기 웨이퍼의 상면에 소정의 광차단막 회로 패턴이 형성된 레티클(Reticle, 또는 마스크)을 배치하고, 상기 레티클 상부에서 자외선을 투과시켜 레티클의 패턴을 웨이퍼 상에 노출시켜 전사하는 노광공정(Exposure Process)이 포함된다.

상기 노광공정은, 레티클에 형성된 패턴을 웨이퍼 표면의 패턴과 일치시키는 정렬(Align) 공정과, 자외선을 부분적으로 투과시켜 해당 웨이퍼의 포토레지스트를 선택적으로 노광시키는 노광(Exposure)공정으로 이루어진다.

첨부도면 도 1에는 일반적인 노광장치에 대한 모식도가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 노광장치는, 노광 빔을 발생시켜 균일한 조도 분포로 조명시키는 광원(10), 조리개(12) 및 조명 광학계(14)를 포함한다.

또한, 소정의 광차단막 패턴이 형성되어 있는 레티클(16), 이 레티클(16)이 놓여지는 레티클 스테이지(18) 및 레티클 스테이지 구동계(20), 상기 레티클(16)의 의 패턴을 웨이퍼(2)상에 투영 결상시키는 투영 광학계(22), 웨이퍼(2)가 놓여지는 웨이퍼 스테이지(24) 및 웨이퍼 스테이지 구동계(26), 그리고 제어 유닛(28)을 포 함한다.

이러한 노광장치에 있어서, 상기 광원(10)으로부터 조사되는 노광 빔은 상기 조리개(12) 및 조명 광학계(14)를 통해 레티클(16)에 입사된다. 상기 투영광학계(22)는 상기 레티클(16) 상의 패턴을 웨이퍼(2)상에 투영 결상시킨다. 상기 레티클 스테이지(18) 및 웨이퍼 스테이지(24)는 레티클(16)의 패턴에 초점이 일치되도록 정렬된다. 상기 제어 유닛(28)은, 예설정된 데이터를 기초로 광원(10)으로부터의 출사광량을 제어한다. 제어 유닛(28)은, 또한 상기 조리개(12), 조명 광학계(14) 및 투영 광학계(22)에 대하여 웨이퍼(2) 상에서의 전사 패턴의 해상도, 초점 심도 혹은 수차 보정 등의 조절을 수행한다. 또한, 제어 유닛(28)은, 레티클 스테이지(18) 및 웨이퍼 스테이지(24) 각각을 레티클 스테이지 구동계(28) 및 웨이퍼 스테이지 구동계(26)에 의해 구동하고, 광축에 직교하는 면내의 위치를 결정하여 노광(쇼트)을 수행한다.

상기한 웨이퍼 노광 장치에서 중요한 요소중 하나는 초점(Focus)이다. 상기 초점은 투영 광학계(22)의 전사렌즈(Projection Lens)의 초점과 웨이퍼(2)의 각 층(Layer)별 초점 옵셋(Offset)으로 구분되는데, 일반적으로 노광이 연속적으로 진행되면 상기 전사렌즈는 가열되면서 초점(Focus) 및 배율(Maginification) 성분이 변화하게 된다.

상기와 같이 전사렌즈의 가열에 의한 초점의 변화를 제어하기 위한 방법으로, 전사렌즈의 주변에 탈이온수(Deionized Water)를 순환시켜 일정한 온도를 유지시키는 방법이 있다. 또한, 노광 조건에 따라 전사 렌즈의 변화 조건을 구하기 위 해 렌즈 히트 테스트(Lens heat test)를 통해 각 보정 상수(Compensation Consatant)를 구하게 된다.

또한, 레티클 표면의 패턴 면적에 따라 빛의 투과율이 달라지는데, 이는 동일 조건에서 상기한 전사렌즈의 가열 정도에 차이를 가져온다.

여기서, 상기 전사렌즈의 보정값은 노광 장치를 구성할 때 이미 제어 유닛(28)에 설정되는 값이기 때문에 공정 진행중에 특별히 신경을 쓰지 않아도 된다.

그러나, 상기 레티클의 투과율(Transmission Rate)은, 각각의 레티클 마다 다르기 때문에 레티클을 교체할 때마다 그의 투과율을 새로 입력해 주어야 한다.

이를 위하여, 종래에는 각 레티클 마다 사전에 투과율을 계측해 두었다가 해당 레티클이 투입되면 작업자가 그 값을 입력하여 노광에 적용되도록 하였다.

그런데, 예를들어 OEM 방식의 디자인인 경우에는 그의 종류가 많아 하루에도 십수 종류 내지 수십 종류의 반도체 소자를 생산하여야 함으로써, 반도체 소자의 종류가 바뀔때마다 빈번하게 레티클을 교체해 주어야 하고, 교체시마다 해당 레티클의 투과율을 입력해 주어야 한다.

그러나, 상기와 같이 레티클의 교체가 빈번히 이루어지면 작업자가 해당 레티클의 투과율을 입력시키지 않았으면서도 입력시킨 것으로 착각하여 공정을 그대로 진행시키는 경우가 있다. 이와 같이 작업자의 착오로 인해서 입력이 누락되면 초점 편차(Focus Drift) 현상을 초래하여 웨이퍼의 불량이 발생하는데, 불량이 발생하였다는 사실은 공정이 끝난 후에라야 확인할 수 있기 때문에 수율이 저하되고 비용이 상승하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은, 해당 레티클에 대한 투과율을 사전에 계측하거나 입력시키지 않더라도 레티클 교체시 해당 레티클에 대한 투과율이 자동으로 입력되게 함으로써, 레티클 교체에 따른 포커스 편차를 방지하여 연속적이면서 안정적인 공정 진행이 가능하도록 하여 수율을 향상시킬 수 있도록 하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는, 노광 장비의 레티클 스테이지에 설치된 레티클을 정렬하는 단계; 상기 레티클 정렬에 따라 레티클의 정합을 확인하여 레티클의 투과율을 측정하는 단계; 상기 측정된 해당 레티클의 투과율을 입력하고 해당 투과율에 대응한 보정값을 산출하는 단계; 상기 산출된 보정값에 대응하는 노광 조건을 결정하는 단계; 웨이퍼(2)를 정렬하는 단계; 및 웨이퍼 정렬에 따라 웨이퍼의 정합을 확인하여 노광을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 노광 방법을 제공한다.

이와 같은 본 발명에 의하면 노광을 실시하기 이전에 반드시 레티클에 대한 투과율을 측정하고, 해당 투과율에 따른 보정이 이루어지므로, 레티클의 교체가 빈번한 경우 작업자의 착오에 의해 레티클의 투과율이 입력되지 않더라도 매번 정확한 제조가 가능하게 된다.

이하, 첨부된 예시도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

첨부도면 도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광 방법을 나타내는 순서도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 노광 장치를 병행참조한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 노광 장치에 레티클(16)이 설치(교체)되면, 레티클(16)의 정렬(Align)을 실시한다(단계 S101).

레티클(16)의 정렬은, 레티클 스테이지 구동계(20)를 구동하여 레티클(16)이 올려진 레티클 스테이지(18)를 스텝핑시켜 실시한다.

상기 레티클(16)의 정합이 이루어지면(단계 S102), 레티클(16)의 투과율(Reticle Transmission Rate)을 측정한다.

레티클(16)의 투과율의 측정은, 웨이퍼 스테이지 구동계(26)를 통하여 웨이퍼 스테이지(24) 상면 일측에 통상적으로 구비되는 광전센서(30)를 상기 레티클(30) 아래에 일치하도록 조정한다. 이 후, 광원(10)으로부터 빛을 조사하면 그 조사된 빛이 조명광학계(14), 레티클(20) 및 투영광학계(22)를 통과한 후 상기 광전센서(30)에 도달되는데, 광전센서(30)는 도달된 광량에 따라 다른 전압값을 나타내므로, 그 압값을 이용해 투과율이 산출된다.

상기와 같이 하여 레티클(16)에 대한 투과율이 측정되면(단계 S103), 해당 투과율에 대한 보정값(Compensation Constant)을 산출하고(단계 S104), 산출된 보 정값에 대응하여 노광 조건을 보정한다(단계 S105).

이와 같은 레티클(16)의 투과율에 대한 측정은, 당연히 제어유닛(28)의 제어하에서 자동으로 실시되게 된다. 따라서, 상기 제어유닛(28)에는 사전에 레티클 투과율 측정에 대해 프로그래밍 되어 있다.

따라서, 레티클의 교체가 빈번한 경우 작업자 착오에 의해 레티클의 투과율에 대한 입력을 간과하더라도, 노광을 실시하기 이전에 반드시 레티클에 대한 투과율이 자동적으로 측정되고, 해당 투과율에 따른 보정이 자동적으로 이루어지게 된다.

이후, 웨이퍼 스테이지(24)에 웨이퍼(2)를 로딩하고 정렬하며(단계 S106), 레티클의 정합여부를 확인한다(단계 S107).

상기 웨이퍼(2) 정렬은 웨이퍼 스테이지 구동계(26)를 구동하여 상기 웨이퍼(2)가 올려진 웨이퍼 스테이지(24)를 스텝핑시켜 수행한다.

상기와 같이 웨이퍼(2)의 정합이 이루어지면, 광원(10)으로부터 빛을 조사하여 웨이퍼(2)에 노광을 실시한다(단계 S108).

이상 살펴본 바와 같이 본 발명은, 레티클의 교체가 빈번하게 이루어지는 경우, 해당 레티클에 대한 투과율을 사전에 계측하거나 입력시키지 않더라도 레티클 교체시 해당 레티클에 대한 투과율을 자동으로 측정하고, 그에 따른 보정값을 산출하여 노광이 이루어지게 된다.

따라서, 레티클 교체에 따른 포커스 편차를 방지하여 연속적이면서 안정적인 공정 진행이 가능하게 됨으로써, 수율을 향상시킬 수 있으며 웨이퍼 불량에 따른 비용적 손실도 줄일 수 있게 된다.

Claims

노광 장비의 레티클 스테이지에 설치된 레티클을 정렬하는 단계;

상기 레티클 정렬에 따라 레티클의 정합을 확인하여 레티클의 투과율을 측정하는 단계;

상기 측정된 해당 레티클의 투과율을 입력하고 해당 투과율에 대응한 보정값을 산출하는 단계;

상기 산출된 보정값에 대응하는 노광 조건을 결정하는 단계;

웨이퍼를 정렬하는 단계; 및

웨이퍼 정렬에 따라 웨이퍼의 정합을 확인하여 노광을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 노광 방법.
제1항에 있어서,

상기 레티클의 투과율을 측정함에 있어서는, 웨이퍼 스테이지 상면에 설치된 광전센서를 이용하여, 광원으로부터 조사되는 빛이 상기 레티클 및 관련 조명광학계, 투영광학계를 통과한 다음 상기 광전센서에 도달되는 광량에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 노광 방법.