KR100840497B1 - 광도파로를 이용한 마스크의 수평 조절 방법 - Google Patents

광도파로를 이용한 마스크의 수평 조절 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정에 사용되는 마스크상에 광도파로를 형성하고 레이저 광선을 투사하여 감지되는 광신호의 위치에 따라 마스크와 웨이퍼간에 수평 정렬 여부를 확인하고 보정할 수 있는 광도파로를 이용한 마스크의 수평 조절 방법에 관한 것이다. 이를 실현하기 위한 본 발명의 광도파로를 이용한 마스크의 수평 조절 방법은, 반도체 제작 공정에 사용되는 마스크상에 회로 패턴이 형성되는 부분의 둘레 부위에 광도파로를 형성하는 단계; 상기 광도파로의 일측단에 레이저 광선을 입사하는 단계; 상기 입사된 레이저 광선이 상기 광도파로의 코어의 경로를 따라 투과되어 상기 광도파로의 타측단으로 나오는 레이저 광선의 위치를 수광부에서 검지하는 단계; 상기 수광부에서 검지한 레이저 광선의 위치값과 상기 마스크가 정확한 수평 상태일 때 측정한 기준값을 비교하는 단계;및 상기 비교 결과에 따라 상기 마스크를 수평 상태로 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 출력되는 레이저 광신호의 위치를 측정하여 마스크의 수평 상태 여부를 확인하고, 수평 상태가 아닌 경우에는 수평 상태로 보정함으로써 마스크상의 패턴이 정확하게 웨이퍼에 형성되도록 마스크를 수평 정렬시킬 수 있는 장점이 있다.
마스크, 수평정렬, 광도파로, 레이저

Description

광도파로를 이용한 마스크의 수평 조절 방법{Horizontal level control method of mask by using optical waveguide}
도 1은 본 발명의 광도파로가 형성된 마스크의 구조를 나타내는 평면도,
도 2는 본 발명의 광도파로 형성 공정 순서를 도 1의 A-A' 선을 기준으로 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 레이저 수광부에 도달하는 광신호 위치와 기준값의 위치를 도 1의 B-B' 선을 기준으로 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 마스크 10A : 패턴 형성부
11,12,13,14 : 입사부 11A,12A,13A,14A : 수광부
15 : 광도파로 20 : 기판
21 : 산화막 22 : 포토레지스트
23 : 하부 클래드층 24 : 코어
25 : 상부 클래드층 28,29 : 트렌치
30 : 광센서 35 : 디스플레이 장치
본 발명은 반도체 제조 공정에 사용되는 마스크의 수평 조절 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 제조 공정에 사용되는 마스크상에 광도파로를 형성하고 레이저 광선을 투사하여 감지되는 광신호의 위치에 따라 마스크와 웨이퍼간에 수평 정렬 여부를 확인하고 보정할 수 있는 광도파로를 이용한 마스크의 수평 조절 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에 사용되는 마스크(mask)는 웨이퍼 상에 구현될 회로 패턴을 크롬이 칠해진 유리판위에 형성한 것으로, 사진술을 이용하여 마스크에 광원을 조사함으로써 웨이퍼상에 회로 패턴을 노광시키는데 사용된다.
마스크를 형성하는 과정은 일반적으로 석영(quartz)으로 이루어진 블랭크 마스크(blank mask)의 사각형 기판 표면에 차광막으로서의 크롬(Cr)층을 형성하고, 패턴이 형성되도록 우선 전체면에 포토레지스트(photoresist)를 도포한 후, 상기 포토레지스트에 전자빔 노광 장비를 사용하여 패터닝하게 된다.
상기 패터닝된 포토레지스트를 이용하여 상기 차광막을 식각하고, 포토레지스트의 패턴을 차광막에 전사한다. 이와 같은 과정으로 형성된 마스크를 사용하여 웨이퍼에 패턴을 축소 노광하는 것이다.
최근 반도체 제작 기술이 집적화되고, 요구되는 디자인 룰(design rule)이 미세화되면서 마스크와 웨이퍼간에 정확한 수평 상태를 유지할 것이 요구된다. 만 일 마스크와 웨이퍼간에 수평 상태를 유지하지 못하고 기울어진 경우에는 마스크상의 패턴이 정확하게 웨이퍼에 패터닝되지 못하는 문제가 발생하기 때문이다.
그러나 종래의 마스크는 반도체 소자의 크기가 축소(shrink)되고 집적화 되면서 점차 마스크와 웨이퍼가 정확히 규정된 간격으로, 수평을 유지하도록 정렬하기 힘들며, 또한 수평 상태의 정렬 정도를 정확히 측정하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 석영 재질로 제작된 마스크상에 형성시킨 광도파로를 이용하여 마스크의 수평 능력을 측정하고, 수평 상태가 아닌 경우에는 수평이 되도록 보정할 수 있는 광도파로를 이용한 마스크의 수평 조절 방법을 제공함을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 광도파로를 이용한 마스크의 수평 조절 방법은, 반도체 제작 공정에 사용되는 마스크상에 회로 패턴이 형성되는 부분의 둘레 부위에 광도파로를 형성하는 단계; 상기 광도파로의 일측단에 레이저 광선을 입사하는 단계; 상기 입사된 레이저 광선이 상기 광도파로의 코어의 경로를 따라 투과되어 상기 광도파로의 타측단으로 나오는 레이저 광선의 위치를 수광부에서 검지하는 단계; 상기 수광부에서 검지한 레이저 광선의 위치값과 상기 마스크가 정확한 수평 상태일 때 측정한 기준값을 비교하는 단계;및 상기 비교 결과에 따라 상기 마스크를 수평 상태로 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 광도파로를 형성하는 단계는, 석영으로 이루어진 기판 상면에 산화막을 증착하고, 상기 기판과 산화막에 광도파로 형성을 위한 트렌치가 형성될 부분 이외 부분의 상면에 포토레지스트를 도포하는 단계; 상기 포토레지스트를 식각 정지막으로 하여 상기 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치 내부 바닥면에 하부 클래드층을 증착하는 단계; 상기 하부 클래드층 상면에 고굴절률의 코어를 증착하는 단계; 상기 코어의 양측단에 트렌치를 형성하는 단계; 상기 코어의 양측단의 트렌치 내부와 상기 코어의 상면에 상부 클래드층을 증착하는 단계;및 상기 산화막과 상부 클래드층의 일부분을 제거하여 평탄화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 레이저 광선의 위치를 수광부에서 검지하는 단계는, 상기 수광부에 구비된 광센서에서 검지된 빛을 위치 데이터로 변환시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 광도파로가 형성된 마스크의 구조를 나타내는 평면도이다.
마스크(10)의 중앙 부위는 회로 패턴이 형성되는 패턴 형성부(10A)로 이루어지고, 광도파로(15)는 상기 패턴 형성부(10A)의 외곽을 둘러싸는 부위에 형성된다.
광도파로(15)는 최근 반도체 장치 분야에서 신호배선의 동작 속도를 고속화하고, 신호 배선의 배치 밀도를 높일 목적으로 이용되는 것이다.
도시된 도면에서는 광도파로(15)가 사각형상의 마스크(10)의 네 변에 각각 형성되어 4개의 경로를 형성하고 있는 모습을 나타내고 있으나, 마스크(10) 평면의 수평 상태 여부를 측정하기 위해서 필요한 광도파로(15)의 경로 갯수는 2개 이상이면 가능하다. 하나의 평면의 위치는 그 평편상에 존재하는 3개의 점이 지정됨으로써 결정되므로, 상기 광도파로(15)의 경로에 해당하는 직선은 2개가 지정됨으로써 평면의 위치를 결정할 수 있기 때문이다.
광도파로(15) 일측단의 입사부(11,12,13,14)는 레이저 광선이 입사되는 부분이고, 타측단의 수광부(11A,12A,13A,14A)는 투과되어 나오는 레이저 광선을 감지하는 부분이다.
도 2는 본 발명의 광도파로 형성 공정 순서를 도 1의 A-A' 선을 기준으로 나타낸 단면도이다.
광도파로(15)의 형성은 석영으로 이루어진 기판(20) 상면에 산화막(21)을 증착시키고, 상기 산화막(21)의 상면에는 포토레지스트(22)를 도포한다. 그 후 광도파로(15) 형성을 위한 트렌치(trench, 28)가 형성될 부분의 상면에 도포된 포토레지스트(22)를 제거한다(도 1의(a)).
상기 포토레지스트(22)를 식각 정지막으로 하여 상기 산화막(21)과 상기 기판(20)의 일정 깊이까지 식각하여 트렌치(28)를 형성한다(도 1의(b)).
상기 트렌치(28)의 내부 바닥면에 하부 클래드(clad)층(23)이 형성되고(도 1의(c)), 하부 클래드층(23) 상면에 코어(24)를 증착시킨다(도 1의(d)). 상기 코어(24)는 빛에 대한 높은 굴절률을 가지는 재질로 구성된다.
포토레지스트(22)를 코어(24)의 중앙 부위에 도포하고, 상기 코어(24)의 양측단을 식각하여 트렌치(29)를 형성한다(도 1의(e)).
상기 코어(24)의 양측단에 형성된 트렌치(29)의 내부와 상기 코어(24)의 상면에 상부 클래드층(25)을 증착시킨다(도 1의(f)).
하부 클래드층(23)과 상부 클래드층(25)은 코어(24)를 둘러싸는 피폭선의 역할을 한다. 상기 클래드층(23,25)은 빛에 대한 낮은 굴절률을 가지는 재질로 구성된다.
마지막으로 기판(20) 상면에 증착시킨 산화막(21)을 제거하고, 상기 산화막(21)이 제거된 기판(20)의 높이와 상부 클래드층(25)의 상면의 높이가 일치되도록 평탄화시킨다(도 1의(g)).
도 3은 본 발명의 레이저 수광부에 도달하는 광신호 위치와 기준값의 위치를 도 1의 B-B' 선을 기준으로 나타낸 단면도이다.
레이저 광선은 입사부(12)로 투입되어 코어(24)의 경로를 따라 투광되고 수광부(12A)로 나오게 되며, 상기 수광부(12A)에는 광센서(30)가 구비되어 레이저 광선의 투사 지점의 위치를 검지한다. 상기 광센서(30)에서는 검지된 빛을 위치 데이터로 변환시킨다.
마스크(10)가 수평으로 정확하게 정렬된 상태에서 미리 측정해 둔 위치값을 기준값으로 하여, 상기 광센서(30)에서 검지되는 위치값과 비교하여 만일 그 높이 차이값(Δh)이 허용 기준 오차를 벗어나는 경우에는 마스크(10)의 수평 정렬을 조절하여 보정하게 된다.
디스플레이 장치(35)는 상기 광센서(30)와 전기적으로 연결되어, 상기 광센서(30)에서 검지된 레이저 광선의 위치값과 기준값을 비교하여 화면상에 표시함으로써 마스크(10)의 수평 정렬 상태 여부를 확인할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 광도파로를 이용한 마스크의 수평 조절 방법에 의하면, 마스크의 외곽 부분에 형성된 광도파로의 일측단으로 레이저 광신호를 입력시키고 타측단으로 출력되는 레이저 광신호의 위치를 측정하여 마스크의 수평 상태 여부를 확인하고, 수평 상태가 아닌 경우에는 수평 상태가 되도록 보정함으로써 마스크상의 패턴이 정확하게 웨이퍼에 형성되도록 마스크를 수평 정렬시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

  1. 반도체 제작 공정에 사용되는 마스크와 웨이퍼간을 수평 상태로 조절하는 방법에 있어서, 상기 마스크상에 회로 패턴이 형성되는 부분의 둘레 부위에 광도파로를 형성하는 단계; 상기 광도파로의 일측단에 레이저 광선을 입사하는 단계; 상기 입사된 레이저 광선이 상기 광도파로의 코어의 경로를 따라 투과되어 상기 광도파로의 타측단으로 나오는 레이저 광선을 수광부에서 검지하여 위치데이터로 변환시키는 단계; 상기 위치데이터와 상기 마스크와 웨이퍼간에 정확한 수평 상태일 때 측정한 기준값을 비교하는 단계;및 상기 비교 결과에 따라 상기 마스크를 수평 상태로 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 마스크의 수평 조절 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광도파로를 형성하는 단계는, 석영으로 이루어진 기판 상면에 산화막을 증착하고, 상기 기판과 산화막에 광도파로 형성을 위한 트렌치가 형성될 부분 이외 부분의 상면에 포토레지스트를 도포하는 단계; 상기 포토레지스트를 식각 정지막으로 하여 상기 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치 내부 바닥면에 하부 클래드층을 증착하는 단계; 상기 하부 클래드층 상면에 고굴절률의 코어를 증착하는 단계; 상기 코어의 양측단에 트렌치를 형성하는 단계; 상기 코어의 양측단의 트렌치 내부와 상기 코어의 상면에 상부 클래드층을 증착하는 단계;및 상 기 산화막과 상부 클래드층의 일부분을 제거하여 평탄화시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광도파로를 이용한 마스크의 수평 조절 방법.
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