KR101104608B1 - 얼라인먼트 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 또는 마스크 상에 구비되는 얼라인먼트 마크의 제작상의 오차에 관계없이 기판과 마스크 사이의 정렬을 정확히 수행할 수 있는 얼라인먼트 방법에 관한 것으로서,

본 발명에 따른 얼라인먼트 방법은 기판과 마스크를 정렬시키는 얼라인먼트 방법에 있어서, 적어도 두 쌍 이상의 얼라인먼트 마크(기판 마크)가 구비된 기판과, 적어도 한 쌍 이상의 얼라인먼트 마크(마스크 마크)가 구비된 마스크를 준비하는 단계와, 상기 기판으로부터 상부로 이격된 위치에 상기 마스크를 위치시키는 단계와, 상기 두 쌍 이상의 기판 마크와 한 쌍 이상의 마스크 마크의 동일 평면 상에서의 좌표를 인식하는 단계와, 동일한 마크끼리 연결하여 동일 평면 상에 가상의 3개의 선을 설정하는 단계와, 상기 3개의 선이 서로 겹쳐지지 않도록 기판과 마스크를 예비 정렬하는 단계와, 서로 다른 기판 마크 두 개와 마스크 마크 한 개를 꼭지점으로 하여 두 개의 삼각형을 설정하고 두 개의 삼각형의 무게 중심끼리 연결하여 무게 중심선을 정의하는 단계와, 서로 다른 두 개의 기판 마크를 연결하여 두 개의 마크선을 설정하고 각각의 마크선의 중심끼리 연결하여 마크 중심선을 정의하는 단계와, 상기 무게 중심선과 마크 중심선이 일치하도록 상기 기판 또는 마스크를 이동시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

얼라인먼트, 정렬, 기판, 마스크

Description

얼라인먼트 방법{Method for alignment}

도 1은 본 발명에 따른 얼라인먼트 방법을 설명하기 위한 순서도.

도 2는 본 발명에 따른 얼라인먼트 방법을 설명하기 위한 참고도.

도 3은 종래 기술과 본 발명의 얼라인먼트 방법의 차이를 설명하기 위한 참고도.

본 발명은 얼라인먼트 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판 또는 마스크 상에 구비되는 얼라인먼트 마크의 제작상의 오차에 관계없이 기판과 마스크 사이의 정렬을 정확히 수행할 수 있는 얼라인먼트 방법에 관한 것이다.

최근, 반도체 소자의 고집적화가 진행됨에 따라 반도체 소자의 설계 룰(design rule)이 미세화되면서 모스(MOS) 트랜지스터의 소스/드레인의 사이즈 및 게이트 전극의 선 폭이 축소되고 있다. 비단, 반도체 소자뿐만 아니라 LCD, PDP, 유기 EL 소자 등과 같은 평판표시소자 역시 고휘도 등의 성능을 구현하기 위해 단 위 화소의 크기가 작아지고 있다.

한편, 반도체 소자 또는 평판표시소자를 제작함에 있어서 포토리소그래피 공정, 식각, 증착 등의 단위 공정이 필수적으로 적용된다. 이와 같은 단위 공정들이 정상적으로 수행되기 위해서는 해당 단위 공정의 대상물인 기판(반도체 기판, 투명 기판 등등)과 상기 기판으로부터 소정 거리만큼 상부로 이격되어 있는 마스크(mask)가 정확히 정렬(alignment)되어야 한다. 상기 기판과 마스크의 정렬이 정확히 이루어지지 않은 상태에서 포토리소그래피 공정, 식각, 증착 등의 공정이 진행되면 전극의 단락, 과식각 등등의 문제점이 발생된다.

통상, 기판과 마스크 각각에는 얼라인먼트 마크가 구비되어 있어 이를 통해 기판과 마스크 사이의 정렬 과정을 진행한다. 그러나, 기판과 마스크 각각에 구비되는 얼라인먼트 마크는 제작 과정에서 최초 설계된 위치에서 다소 벗어난 위치에 구비된다. 기판에 구비되는 얼라인먼트 마크는 설계 위치에 대비하여 1㎛ 이하의 오차를 보이나, 마스크에 구비되는 얼라인먼트 마크의 경우 3∼5㎛ 정도의 비교적 큰 오차를 보인다.

기존의 얼라인먼트 장치는 이와 같은 얼라인먼트 마크의 제작상의 오차를 감안하지 못하여 기판과 마스크 사이의 정확한 정렬을 기하지 못하고 있다. 또한, 전술한 바와 같이 반도체 소자의 설계 룰이 미세화되고 평판표시소자의 화소가 작아짐에 따라 정렬 마진(alignment margin) 역시 작아져 정확한 정렬 과정의 진행이 더욱 요구된다고 할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 기판 또는 마스크 상에 구비되는 얼라인먼트 마크의 제작상의 오차에 관계없이 기판과 마스크 사이의 정렬을 정확히 수행할 수 있는 얼라인먼트 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 얼라인먼트 방법은 기판과 마스크를 정렬시키는 얼라인먼트 방법에 있어서, 적어도 두 쌍 이상의 얼라인먼트 마크(기판 마크)가 구비된 기판과, 적어도 한 쌍 이상의 얼라인먼트 마크(마스크 마크)가 구비된 마스크를 준비하는 단계와, 상기 기판으로부터 상부로 이격된 위치에 상기 마스크를 위치시키는 단계와, 상기 두 쌍 이상의 기판 마크와 한 쌍 이상의 마스크 마크의 동일 평면 상에서의 좌표를 인식하는 단계와, 동일한 마크끼리 연결하여 동일 평면 상에 가상의 3개의 선을 설정하는 단계와, 상기 3개의 선이 서로 겹쳐지지 않도록 기판과 마스크를 예비 정렬하는 단계와, 서로 다른 기판 마크 두 개와 마스크 마크 한 개를 꼭지점으로 하여 두 개의 삼각형을 설정하고 두 개의 삼각형의 무게 중심끼리 연결하여 무게 중심선을 정의하는 단계와, 서로 다른 두 개의 기판 마크를 연결하여 두 개의 마크선을 설정하고 각각의 마크선의 중심끼리 연결하여 마크 중심선을 정의하는 단계와, 상기 무게 중심선과 마크 중심선이 일치하도록 상기 기판 또는 마스크를 이동시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징 으로 한다.

바람직하게는, 상기 기판은 반도체 소자의 기판 또는 LCD, PDP, 유기 EL 소자 등과 같은 평판표시소자의 투명 기판을 포함한다.

바람직하게는, 상기 마스크는 포토리소그래피 공정의 포토 마스크, 식각 공정시의 식각 마스크 또는 증착 공정시의 마스크를 포함한다.

바람직하게는, 상기 기판 마크 및 마스크 마크의 좌표 인식은 CCD 카메라 등과 같은 촬상 장치를 이용한다.

바람직하게는, 상기 각 쌍을 구성하는 두 개의 얼라인먼트 마크는 기판 또는 마스크의 상부, 하부에 각각 구비된다.

바람직하게는, 상기 각 쌍을 구성하는 두 개의 얼라인먼트 마크는 대각선 위치에 구비된다.

본 발명의 특징에 따르면, 기판 또는 마스크 상에 구비되는 얼라인먼트 마크의 제작상의 오차를 감안하기 위해 기판 또는 마스크 상에 실제 위치되는 얼라인먼트 마크를 기준으로 정렬 과정을 수행함에 따라 기판과 마스크를 정확히 정렬할 수 있으며, 이에 따라 정렬 마진이 적은 미세 선 폭의 반도체 소자 또는 화소 크기가 작은 평판표시소자 등의 제조시 신뢰성을 담보할 수 있게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 얼라인먼트 방법을 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에 따른 얼라인먼트 방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 얼라인먼트 방법을 설명하기 위한 참고도이며, 도 3은 종래 기술과 본 발명의 얼라인먼트 방법의 차이를 설명하기 위한 참고도이다.

먼저, 도 1 및 도 2a에 도시한 바와 같이 얼라인먼트 대상물인 기판(substrate)(210)과 마스크(mask)(220)가 준비된다(S101). 상기 기판(210)은 반도체 소자의 기판이거나 LCD, PDP, 유기 EL 소자 등과 같은 평판표시소자의 투명 기판일 수 있으며, 상기 마스크(220)는 포토리소그래피 공정 수행을 위한 포토 마스크이거나 식각 공정시의 식각 마스크 또는 증착 공정시의 마스크일 수도 있다. 또한, 상기 기판에는 적어도 두 쌍 이상의 얼라인먼트 마크(211, 211`, 212, 212`)가 구비되며, 상기 마스크에는 한 쌍 이상의 얼라인먼트 마크(221, 221`)가 구비된다. 여기서, 각 쌍을 구성하는 두 개의 얼라인먼트 마크는 기판 또는 마스크의 상부, 하부에 각각 구비되며 바람직하게는 대각선 위치에 구비될 수 있다.

참고로, 이하에서는 설명의 편의상 상기 기판(210)에 구비되는 얼라인먼트 마크((211, 211`, 212, 212`)는 기판 마크라 칭하고, 마스크에 구비되는 얼라인먼트 마크(221, 221`)는 마스크 마크라 칭하기로 한다. 또한, 이하에서는 상기 기판에는 두 쌍의 기판 마크가 구비되고 상기 마스크에는 한 쌍의 마스크 마크가 구비된 것을 기준으로 설명하기로 한다.

이와 같은 전제 조건을 갖는 기판과 마스크가 구비된 상태에서 본격적인 얼라인먼트 방법을 진행한다. 먼저, 상기 기판을 준비시킨 상태에서 상기 기판으로부터 상부로 소정 거리 이격된 위치에 상기 마스크를 위치시킨다(S102). 상기 마스크의 평면을 바라보는 위치에서 상기 기판과 마스크를 보면, 기판 상의 두 쌍의 기판 마크와 마스크 상의 한 쌍의 마스크 마크가 동일 평면 상에 구비되는 것으로 인식 할 수 있다. 상기 기판 마크와 마스크 마크의 좌표 인식은 CCD 카메라와 같은 소정의 촬상 장치를 통해 이루어질 수 있다(S103).

기판과 마스크에 구비된 기판 마크와 마스크 마크를 동일한 마크끼리 연결하면 3개의 선이 존재한다(도 2b 참조). 즉, 기판 마크를 연결한 두 개의 선과 마스크 마크를 연결한 한 개의 선이 존재한다(S104).

이와 같은 상태에서, 상기 3개의 선이 서로 겹쳐지지 않도록 기판과 마스크를 예비 정렬(pre-alignment)시킨다(S105). 이에 따라, 상기 3개의 선은 나란한 형태로 배치된다. 이 때, 상기 예비 정렬을 위해 상기 기판을 고정시키고 마스크를 이동시키거나, 상기 마스크를 고정시키고 기판을 이동시키거나 또는 상기 기판 및 마스크를 모두 이동시킬 수 있다.

상기 예비 정렬이 완료된 상태에서 상기 기판 마크 및 마스크 마크가 구비된 평면을 보면, 상부와 하부에 각각 3개씩의 얼라인먼트 마크가 존재함을 알 수 있다. 또한, 3개의 얼라인먼트 마크를 꼭지점으로 하여 서로 연결하면 삼각형을 이루게 되며 이에 따라, 상부 및 하부에 각각 소정의 삼각형이 하나씩 구비된다(S106).

이와 같은 상태에서, 도 2c에 도시한 바와 같이 상부 및 하부의 삼각형 각각의 무게 중심을 서로 연결하고, 이를 무게 중심선(201)이라 칭하기로 한다(S107). 그리고, 상기 삼각형의 각 꼭지점을 구성하는 3개의 얼라인먼트 마크 중 2개의 기판 마크를 중심끼리 연결하고 이를 마크선이라 칭하기로 한다. 상부 및 하부에 각각 삼각형이 존재하므로 상기 마크선은 상부 및 하부에 각각 존재한다. 이어, 도 2d에 도시한 바와 같이 상기 상부 및 하부의 마크선을 중심끼리 연결하면 또 하나 의 선이 정의되며 이를 마크 중심선(202)이라 칭하기로 한다(S108).

상기의 과정을 통해 무게 중심선(201)과 마크 중심선(202)이 정의된다. 이와 같은 상태에서, 도 2e에 도시한 바와 같이 기판(210) 또는 마스크(220)를 이동시켜 상기 무게 중심선(201)과 마크 중심선(202)을 일치시키면 본 발명에 따른 얼라인먼트 방법은 완료된다(S109).

종래 기술에 따른 얼라인먼트 방법의 경우, 얼라인먼트 장치가 마스크 상의 얼라인먼트 마크(마스크 마크)가 마스크의 특정 위치(예를 들어, 기준 위치(301))에 구비됨을 전제로 하여 얼라인먼트 과정을 진행한다. 그러나, 전술한 바와 같이 마스크 마크는 제작상의 오차로 인해 기준 위치(301)에서 다소간 벗어난 위치(302)에 구비된다. 종래의 얼라인먼트 장치는 기준 위치에서 벗어난 곳에 위치한 마스크 마크를 기준으로 얼라인먼트 과정을 진행함에 따라 기판과 마스크 사이의 정렬이 틀려질 수밖에 없다. 본 발명은 도 3에 도시한 바와 같이 미리 설정된 기준 위치(301)의 마스크 마크를 기준으로 정렬하지 않고 실제 위치(302)한 마스크 마크를 기준으로 기판과 마스크를 정렬하기 때문에 정확한 얼라인먼트 과정을 담보할 수 있게 된다.

본 발명은 따른 얼라인먼트 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

기판 또는 마스크 상에 구비되는 얼라인먼트 마크의 제작상의 오차를 감안하기 위해 기판 또는 마스크 상에 실제 위치되는 얼라인먼트 마크를 기준으로 정렬 과정을 수행함에 따라 기판과 마스크를 정확히 정렬할 수 있으며, 이에 따라 정렬 마진이 적은 미세 선 폭의 반도체 소자 또는 화소 크기가 작은 LCD, PDP, 유기 EL 등의 평판표시소자 제조시 신뢰성을 담보할 수 있게 된다.

Claims (6)

1. 기판과 마스크를 정렬시키는 얼라인먼트 방법에 있어서,

   두 쌍의 얼라인먼트 마크(기판 마크)가 구비된 기판과, 한 쌍의 얼라인먼트 마크(마스크 마크)가 구비된 마스크를 준비하는 단계;

   상기 기판으로부터 상부로 이격된 위치에 상기 마스크를 위치시키는 단계;

   상기 두 쌍의 기판 마크와 한 쌍의 마스크 마크의 동일 평면 상에서의 좌표를 인식하는 단계;

   각 쌍의 마크끼리 서로 연결하여 동일 평면 상에 가상의 3개의 선을 설정하는 단계;

   상기 3개의 선이 서로 겹쳐지지 않도록 기판과 마스크를 예비 정렬하는 단계;

   서로 다른 기판 마크 두 개와 마스크 마크 한 개를 꼭지점으로 하여 두 개의 삼각형을 설정하고 두 개의 삼각형의 무게 중심끼리 연결하여 무게 중심선을 정의하는 단계;

   서로 다른 두 개의 기판 마크를 연결하여 두 개의 마크선을 설정하고 각각의 마크선의 중심끼리 연결하여 마크 중심선을 정의하는 단계;

   상기 무게 중심선과 마크 중심선이 일치하도록 상기 기판 또는 마스크를 이동시키는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 반도체 소자의 기판 또는 LCD, PDP, 유기 EL 소자 등과 같은 평판표시소자의 투명 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크는 포토리소그래피 공정의 포토 마스크, 식각 공정시의 식각 마스크 또는 증착 공정시의 마스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 기판 마크 및 마스크 마크의 좌표 인식은 CCD 카메라 등과 같은 촬상 장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 각 쌍을 구성하는 두 개의 얼라인먼트 마크는 기판 또는 마스크의 상부, 하부에 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 각 쌍을 구성하는 두 개의 얼라인먼트 마크는 대각 선 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 방법.

Images