KR100818408B1

KR100818408B1 - 노광공정용 얼라인먼트 키

Info

Publication number: KR100818408B1
Application number: KR1020060133673A
Authority: KR
Inventors: 하정혁
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2008-04-01

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조를 위한 노광공정용 얼라인먼트 키(alignment key)에 관한 것으로, LSA(Laser Stop Alignment) 키와 FIA(Field Image Alignment) 키를 합하여 하나의 병합키를 구성하여 해당 병합키가 하나의 위치 좌표를 갖도록 함으로써, 키 변경시 구지 위치 좌표를 새로이 찾아 입력할 필요가 없도록 하여 소요시간 절감에 따른 생산성 향상이 가능하도록 하게 된다.

얼라인먼트, 키, 정렬, LSA, FIA, 노광, 잡파일, 변경, 좌표, 병합, 반도체

Description

노광공정용 얼라인먼트 키{ALIGNMENT KEY FOR EXPOSURE PROCESS}

도 1은 종래의 노광공정용 얼라인먼트 키중 LSA 키를 보여주는 평면도,

도 2는 도 1의 LSA 키에 대한 검출신호 파형을 보여주는 도면,

도 3은 종래의 노광공정용 얼라인먼트 키중 FIA 키를 보여주는 평면도,

도 4는 도 3의 FIA 키에 대한 검출신호 파형을 보여주는 도면,

도 5는 본 발명에 따른 노광공정용 얼라인먼트 키를 보여주는 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : LSA 키 10a : 분할 키패턴

20 : FIA 키 20a : 라인 키패턴

30 : 병합 키

본 발명은 반도체 소자 제조를 위한 노광공정용 얼라인먼트 키(alignment key)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 LSA(Laser Stop Alignment) 키와 FIA(Field Image Alignment) 키를 합하여 하나의 병합키를 구성하여 해당 병합키가 하나의 위치 좌표를 갖도록 함으로써, 키 변경시 구지 위치 좌표를 새로이 찾아 입 력할 필요가 없도록 하여 소요시간 절감에 따른 생산성 향상이 가능하도록 하게 되는 노광공정용 얼라인먼트 키에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자를 제조하는 과정중에서 노광(exposure)공정은 노광기(stepper)를 이용하여 레티클(reticle, 일명, 마스크(mask))에 빛을 조사하여 하부측 웨이퍼(wafer)상의 감광막을 선택적으로 감광시킴으로써 레티클상의 회로패턴이 감광막상에 그대로 전사되도록 하는 공정이다.

즉, 감광막이 도포된 웨이퍼의 상부측에 원하는 회로패턴이 형성된 레티클을 위치시키고 해당 레티클 상부의 빔발생부로부터 노광용 빔을 하향되도록 조사하여, 조사된 빔이 레티클을 거쳐 웨이퍼상에 선택적으로 조사되도록 하게 된다.

이러한 노광공정에서는 레티클과 웨이퍼 및 해당 웨이퍼상의 상하 레이어(layer)간을 고정도로 상호 위치 정렬(align)하는 것이 매우 중요하게 되며, 이러한 정렬을 위해 레이클 및 웨이퍼의 각 레이어상에 형성된 얼라인먼트 키(alignment key : 정렬키)를 검출하여 이용하게 된다.

이때, 현재 매우 범용성 있게 이용되고 있는 얼라인먼트 키의 종류로는 LSA 키와 FIA 키가 있다.

이 중, LSA 키(10)는 도 1과 같이, 가로 및 세로 방향으로 일정 개수씩 배열되어 전체적으로는 사각형 형태를 이루는 분할된 다수개의 분할 키패턴(10a)으로 이루어지는 것으로, 해당 키패턴(10a)은 음각 또는 양각 또는 혼합되게 형성되게 된다.

해당 LSA 키(10)는 조사된 레이저(laser)광이 배열된 분할 키패턴들(10a)에 서 회절 및 산란되어 반사되는 것을 검출하여 해당 LSA 키(10)를 인식하게 되며, 즉 도 2에 나타낸 바와 같이, x축방향의 위치에 따른 y축방향의 검출신호(detecting signal)의 강도로부터 인식하고 또한 중심 좌표를 확인하게 된다.

즉, LSA 키(10)는 회절현상을 이용하므로, 회절이 원활히 일어날 수 있도록 다수개로 분할된 형태를 갖는 것이다.

반면, FIA 키(20)는 도 3과 같이, 서로 이격되어 평행되는 라인화된 다수개의 라인 키패턴(20a)으로 이루어지는 것으로, CCD(Charge Coupled Device) 카메라를 이용한 화상처리 방식으로 해당 FIA 키(20)를 검출하게 되며, 즉 도 4에 나타낸 바와 같이, x축방향의 위치에 따른 y축방향의 획득된 영상의 컨트라스트(contrast)로부터 인식하고 또한 중심 좌표를 확인하게 된다.

즉, FIA 키(20)는 명확한 컨트라스트가 중요하게 되므로, 명확히 구분될 수 있는 컨트라스트를 발생시킬 수 있도록 분할되지 않고 라인화된 라인 키패턴(20a)으로 형성되게 되는 것이다.

한편, 레티클 및 웨이퍼상에는 서로 다른 좌표 위치에 각각 전술한 LSA 키(10)와 FIA 키(20)가 형성되어 있어, 전사하고자 하는 패턴의 특성 및 공정 조건 등에 따라 특정 키를 선택하여 사용하게 된다.

그러나, 목적하는 특정 키가 앞선 공정에서 손상되어 변형된 경우에는 해당 키를 이용하여 정렬을 실시할 수 없게 되므로, 나머지 다른 키로 변경하여 정렬을 실시하게 되며, 즉 LSA 키(10)를 먼저 이용한 경우에는 FIA 키(20)로 변경하고 반대로 FIA 키(20)를 먼저 이용한 경우에는 LSA 키(10)로 변경하게 된다.

그러나, 이와 같은 작업 변경(job modification)은 다소 시간을 소요하고 불편성을 야기하게 되는데, 즉 노광장비를 운용하기 위해 작성하는 프로그램인 잡파일(job file)상에 변경하고자 하는 다른 키의 위치 좌표를 새로이 찾아 입력하고 저장한 다음 재실행해 주어야만 하므로, 이 수정 작업에 다소 오랜 시간이 소요되어 생산성을 저하시키고 안정된 공정 진행을 방해하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, LSA 키와 FIA 키를 병합하여 하나의 얼라인먼트 키를 구성하여 병합된 해당 얼라인먼트 키가 하나의 동일한 위치 좌표를 갖도록 함으로써, 작업 변경시 구지 위치 좌표를 수정 입력할 필요가 없도록 하여, 소요 시간의 발생을 방지하게 되는 노광공정용 얼라인먼트 키를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 노광공정용 얼라인먼트 키는, 가로 및 세로 방향으로 일정 개수씩 배열되어 전체적으로는 사각형 형태를 이루는 분할된 다수개의 분할 키패턴으로 이루어지는 LSA 키와, 단순히 서로 이격되어 평행되는 라인화된 다수개의 라인 키패턴으로 이루어지는 FIA 키를 함께 이용하되, 목적하는 특정 키를 이용한 정렬작업이 불가능한 경우 다른 나머지 키로 변경하여 정렬 작업을 실시하게 되는 노광공정용 얼라인먼트 키에 있어서, FIA 키의 라인 키패턴 사이마다 LSA 키의 다수개 분할된 키패턴의 열이 평행되게 위치되도록 병합된 병합 키로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

노광공정에서는 레티클상의 회로패턴을 웨이퍼상에 전사함에 있어, 레티클과 웨이퍼 및 해당 웨이퍼상의 상하 레이어간의 정렬을 실시하기 위하여 해당 레이클 및 웨이퍼의 각 레이어상에 형성된 얼라인먼트 키를 이용하게 된다.

이때, 현재 범용성 있게 주로 이용되고 있는 얼라인먼트 키로는 LSA 키(10)와 FIA 키(20)가 있는데, 이 중 LSA 키(10)는 도 1과 같이, 가로 및 세로 방향으로 일정 개수씩 배열되어 전체적으로는 사각형 형태를 이루도록 분할된 다수개의 분할 키패턴(10a)으로 이루어져, 회절에 따른 검출신호의 강도로부터 해당 LSA 키(10)를 인식하게 되며, 한편 FIA 키(20)는 도 3과 같이. 서로 이격되어 평행되는 라인화된 다수개의 라인 키패턴(20a)으로 이루어져, CCD 카메라를 통해 획득되는 화상상의 컨트라스트로부터 해당 FIA 키(20)를 인식하게 된다.

그리고, 레티클 및 웨이퍼상에는 전술한 LSA 키(10) 및 FIA 키(20)가 서로 다른 좌표 위치에 각각 형성되어 있어, 전사하고자 하는 패턴의 특성 및 공정 조건 등에 따라 선택하여 사용하게 되는데, 만약 목적하는 특정 키가 앞선 공정에서 손상되어 해당 키를 이용한 정렬이 불가능한 경우에는 나머지 다른 키로 변경하여 정렬을 시도하게 되며, 즉 LSA 키(10)를 먼저 이용한 경우에는 FIA 키(20)로 변경하 게 되고 반대로 FIA 키(20)를 먼저 이용한 경우에는 LSA 키(10)로 변경하게 된다.

그러나, 이와 같은 작업 변경시에는 노광장비를 운용하기 위해 작성하는 프로그램인 잡파일상에서 변경하고자 하는 다른 키의 위치 좌표를 새로이 찾아 입력하고 저장한 다음 재실행해 주어야만 하므로, 이 수정 작업에 다수 오랜 시간이 소요되어 생산성을 저하시키고 안정된 공정 진행을 방해하게 되는 문제점이 발생되였었다.

이에, 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 전술한 LSA 키(10)와 FIA 키(20) 두 개를 합한 하나의 병합 키(30)를 구성하여 이용하게 되며, 해당 병합 키(30)를 도 5에 나타낸다.

즉, 병합 키(30)는 FIA 키(20)의 라인 키패턴(20a) 사이마다 LSA 키(10)의 다수개 분할 키패턴(10a)의 열이 서로 평행되게 위치되는 것으로, 즉 라인 키패턴(20a)과 분할 키패턴(10a)의 열이 반복적으로 형성되되, 서로 일정간격씩 이격되도록 형성되게 된다.

이와 같이, LSA 키(10)와 FIA 키(20)가 합해져 하나의 병합 키(30)를 구성하게 됨에 따라 해당 병합 키(30)는 하나로 통일된 위치 좌표를 갖게 된다.

이로써, 전사하고자 하는 패턴의 특성 및 공정 조건 등에 따라 병합 키(30)를 이루고 있는 LSA 키(10)나 FIA 키(20)중의 어느 하나를 이용하여 정렬을 실시하다가, 목적하는 해당 특정 키가 손상되어 있어 그것을 이용한 정렬작업이 불가능한 경우에는 나머지 다른 키로 변경하여 이용하게 되는데, 그 때에는 해당 키들(10, 20)이 동일한 좌표를 갖고 있어 구지 잡파일상에서 위치 좌표를 수정하는 작업을 수행하지 않아도 되게 되어, 해당 수정 작업에 소요되는 시간을 절약하여, 그 만큼 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, LSA 키(10)와 FIA 키(20)가 병합되어 하나의 병합키(30)를 이루게 됨에 따라 그 패턴밀도(pattern density)가 대폭 증가되게 되므로, 종래에 각 키가 패턴밀도가 낮아 앞선 CMP(Chemical Mechanical Polishing : 화학적 기계적 연마) 공정 등에서 쉽게 과연마되어 손상되는 것도 방지할 수 있게 되므로, 사실상 종래와 같이 빈번하게 작업 변경을 실시할 상황도 거의 발생되지 않게 되며, 이 점에서도 생산성을 향상시키고 원활한 공정진행을 이루도록 하게 된다.

종합하면, 얼라인먼트 키의 패턴밀도가 증가됨에 따라 키가 손상되는 것이 최대한 방지되게 되어 종래에 비해 대폭적으로 키 변경 회수가 줄어들게 되며, 그래도 키 변경이 요구되는 때에는 위치 좌표를 수정 입력하는 과정 없이 바로 다른 키를 이용하여 다시 정렬을 실시하면 되므로, 대폭적인 생산성 향성 및 안정적인 공정진행을 이룰 수 있게 된다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

본 발명에 따르면, LSA 키와 FIA 키가 합해진 하나의 병합키를 이용하게 되므로, 병합에 따라 그 패턴밀도가 증가되어 CMP시에 손상되는 것이 방지될 수 있게 되고, 만약 특정 키가 손상된 경우 동일 위치 좌표를 가져 구지 위치 좌표를 새로 이 수정 입력하는 잡파일 변경작업을 실시하지 않고 바로 나머지 다른 키를 이용하여 정렬을 실시할 수 있게 되므로, 작업 변경의 발생이 최대한 방지될 수 있게 됨과 아울러 작업 변경시의 소요시간을 대폭 줄일 수 있게 되어, 생산성을 향상시키고, 안정적인 공정진행이 가능하도록 하는 효과가 달성될 수 있다.

Claims

가로 및 세로 방향으로 일정 개수씩 배열되어 전체적으로는 사각형 형태를 이루는 분할된 다수개의 분할 키패턴(10a)으로 이루어지는 LSA 키(10)와, 단순히 서로 이격되어 평행되는 라인화된 다수개의 라인 키패턴(20a)으로 이루어지는 FIA 키(20)를 함께 이용하되, 목적하는 특정 키를 이용한 정렬작업이 불가능한 경우 다른 나머지 키로 변경하여 정렬작업을 실시하게 되는 노광공정용 얼라인먼트 키에 있어서,

FIA 키(20)의 라인 키패턴(20a) 사이마다 LSA 키(10)의 다수개 분할된 키패턴(10a)의 열이 평행되게 위치되도록 병합된 병합 키(30)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 노광공정용 얼라인먼트 키.
제 1 항에 있어서,

상기 병합 키(30)는,

하나의 위치 좌표를 가져 키 변경시 위치 좌표를 수정할 필요가 없게 되는 것을 특징으로 하는 노광공정용 얼라인먼트 키.
제 1 항에 있어서,

상기 라인 키패턴(20a)과 상기 분할 키패턴(10a)의 열이 서로 일정간격씩 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 노광공정용 얼라인먼트 키.