KR102077337B1 - 프리-얼라인먼트 키를 갖는 포토마스크 및 이를 포함하는 포토리소그라피 장비 - Google Patents

프리-얼라인먼트 키를 갖는 포토마스크 및 이를 포함하는 포토리소그라피 장비 Download PDF

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Abstract

포토마스크는, 포토리소그리피 장비 내에서의 프리-얼라인먼트를 위한 프리-얼라인먼트 키를 갖는 포토마스크에 있어서, 프리-얼라인먼트 키는, 광을 투과시키는 투광영역으로 구성되는 프리-얼라인먼트 패턴과, 그리고 프리-얼라인먼트 패턴을 둘러싸되, 복수개의 광차단층패턴들과, 광차단층패턴들을 구분하는 회절격자패턴으로 구성되는 광차단영역을 포함한다.

Description

프리-얼라인먼트 키를 갖는 포토마스크 및 이를 포함하는 포토리소그라피 장비{Photomask having a pre-alignment key and photolighography apparatus having the photomask}
본 개시의 여러 실시예들은 프리-얼라인먼트 키를 갖는 포토마스크 및 이를 포함하는 포토리소그라피 장비에 관한 것이다.
일반적으로, 포토마스크는, 웨이퍼 위에 회로 패턴들을 전사하기 위해 포토리소그라피 장비 내의 웨이퍼와 광원 사이에 위치한다. 포토리소그라피 공정을 수행하기 위해서는 먼저 포토마스크를 포토리소그라피 장비 내의 스테이지(stage) 위에 로딩시키는 로딩 과정에 요구된다. 포토마스크를 기설정된 위치(predetermined position)에 정확하게 위치시키는 것은 중요하다. 포토마스크가 정확한 위치에 로딩되어야만, 포토리소그라피 공정 동안 얼라인먼트(alignment)를 위해 스테이지를 움직임으로써 유발되는 위치 에러(position error)가 허용 범위 내에 속할 수 있다. 포토마스크를 리소그라피 장비 내의 기설정된 위치에 정확하게 위치하였는지의 여부는 프리-얼라인먼트 키(pre-alignment key)를 이용한 프리-얼라인먼트 과정에 의해 좌우될 수 있다.
본 출원이 해결하고자 하는 과제는, 투광 영역으로 구성되는 프리-얼라인먼트 키를 둘러싸는 광차단 영역을 투과하여 스테이지의 광 수신부로 조사되는 광량을 최소화시킴으로써 플리-얼라인먼트 키를 투과하는 광이 광 수신부에 의해 정확하게 검출되도록 하고, 이로 인해 프리-얼라인먼트 공정의 에러를 줄일 수 있도록 하는 프리-얼라인먼트 키를 갖는 포토마스크를 제공하는 것이다.
본 출원이 해결하고자 하는 다른 과제는, 위와 같은 포토마스크를 갖는 포토리소그라피 장비를 제공하는 것이다.
일 예에 따른 포토마스크는, 포토리소그리피 장비 내에서의 프리-얼라인먼트를 위한 프리-얼라인먼트 키를 갖는 포토마스크에 있어서, 프리-얼라인먼트 키는, 광을 투과시키는 투광영역으로 구성되는 프리-얼라인먼트 패턴과, 그리고 프리-얼라인먼트 패턴을 둘러싸되, 복수개의 광차단층패턴들과, 광차단층패턴들을 구분하는 회절격자패턴으로 구성되는 광차단영역을 포함한다.
일 예에 따른 포토마스크는, 포토리소그리피 장비 내에서의 프리-얼라인먼트를 위한 프리-얼라인먼트 키를 갖는 포토마스크에 있어서, 프리-얼라인먼트 키는, 광을 투과시키는 투광영역으로 구성되는 제1 프리-얼라인먼트 패턴과, 제1 프리-얼라인먼트 패턴 내에 배치되는 제2 프리-얼라인먼트 패턴과, 그리고 제1 프리-얼라인먼트 패턴을 둘러싸되, 복수개의 제1 광차단층패턴들과, 제1 광차단층패턴들을 구분하는 제1 회절격자패턴으로 구성되는 제1 광차단영역을 포함한다.
일 예에 따른 포토마스크는, 포토리소그리피 장비 내에서의 프리-얼라인먼트를 위한 프리-얼라인먼트 키를 갖는 포토마스크에 있어서, 프리-얼라인먼트 키는, 바코드 형태의 식별정보패턴을 갖는 식별정보패턴영역과, 그리고 식별정보패턴영역의 제1 측면에 접하도록 배치되며, 복수개의 제1 광차단층패턴들과, 제1 광차단층패턴들을 구분하는 제1 회절격자패턴으로 구성되는 제1 광차단영역을 포함한다.
일 예에 따른 포토리소그라피 장비는, 정렬용 광원과, 정렬용 광원으로부터 조사되는 광을 선택적으로 투과시키도록 배치되는 포토마스크와, 그리고 포토마스크를 투과하는 광을 검출하는 광검출기를 포함하되, 포토마스크는, 광을 투과시키는 투광영역으로 구성되는 프리-얼라인먼트 패턴과, 그리고 프리-얼라인먼트 패턴을 둘러싸되, 복수개의 광차단층패턴들과, 광차단층패턴들을 구분하는 회절격자패턴으로 구성되는 광차단영역으로 구성되는 프리-얼라인먼트 키를 포함한다.
일 예에 따른 포토리소그라피 장비는, 정렬용 광원과, 정렬용 광원으로부터 조사되는 광을 선택적으로 투과시키도록 배치되는 포토마스크와, 그리고 포토마스크를 투과하는 광을 검출하는 광검출기를 포함하되, 포토마스크는, 광을 투과시키는 투광영역으로 구성되는 제1 프리-얼라인먼트 패턴과, 제1 프리-얼라인먼트 패턴 내에 배치되는 제2 프리-얼라인먼트 패턴과, 그리고 제1 프리-얼라인먼트 패턴을 둘러싸되, 복수개의 제1 광차단층패턴들과, 제1 광차단층패턴들을 구분하는 제1 회절격자패턴으로 구성되는 제1 광차단영역을 포함하는 프리-얼라인먼트 키를 갖는다.
일 예에 따른 포토리소그라피 장비는, 정렬용 광원과, 정렬용 광원으로부터 조사되는 광을 선택적으로 투과시키도록 배치되는 포토마스크와, 그리고 포토마스크를 투과하는 광을 검출하는 광검출기를 포함하되, 포토마스크는, 바코드 형태의 식별정보패턴을 갖는 식별정보패턴영역과, 그리고 식별정보패턴영역의 제1 측면에 접하도록 배치되며, 복수개의 제1 광차단층패턴들과, 제1 광차단층패턴들을 구분하는 제1 회절격자패턴으로 구성되는 제1 광차단영역을 포함하는 프리-얼라인먼트 키를 갖는다.
여러 실시예들에 따르면, 투광 영역으로 구성되는 프리-얼라인먼트 패턴을 둘러싸는 광차단영역을 투과하여 광검출기로 조사되는 광량을 최소화시킴으로써 프리-얼라인먼트 키를 투과하는 광과 광차단영역을 투과하는 광 사이의 해상도를 증가시킴으로써, 프리-얼라인먼트 공정의 에러를 줄일 수 있다는 이점이 제공된다.
도 1은 일 예에 따른 프리-얼라인먼트 키를 갖는 포토마스크를 개략적으로 나타내 보인 평면도이다.
도 2는 도 1의 포토마스크의 프리-얼라인먼트 키를 상세하게 나타내 보인 평면도이다.
도 3은 도 2의 선 I-I'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면도이다.
도 4는 도 2의 포토마스크를 이용한 프리-얼라인먼트 과정을 설명하기 위해 포토리소그라피 장비의 일부를 개략적으로 나타내 보인 도면이다.
도 5는 다른 예에 따른 프리-얼라인먼트 키를 갖는 포토마스크를 개략적으로 나타내 보인 평면도이다.
도 6은 도 5의 포토마스크의 프리-얼라인먼트 키를 상세하게 나타내 보인 평면도이다.
도 7은 도 5의 선 II-II'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면도이다.
도 8은 도 6의 제2 프리-얼라인먼트 패턴을 상세하게 나타내 보인 도면이다.
도 9는 도 8의 선 III-III'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면도이다.
도 10은 도 5의 포토마스크를 이용한 프리-얼라인먼트 과정을 설명하기 위해 포토리소그라피 장비의 일부를 개략적으로 나타내 보인 도면이다.
도 11은 또 다른 예에 따른 프리-얼라인먼트 키를 갖는 포토마스크를 개략적으로 나타내 보인 평면도이다.
도 12는 도 11의 포토마스크의 프리-얼라인먼트 키를 상세하게 나타내 보인 평면도이다.
도 13은 도 12의 선 IV-IV'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면도이다.
도 14은 도 11의 포토마스크를 이용한 프리-얼라인먼트 과정을 설명하기 위해 포토리소그라피 장비의 일부를 개략적으로 나타내 보인 도면이다.
본 출원의 예의 기재에서 "제1" 및 "제2"와 같은 기재는 부재를 구분하기 위한 것이며, 부재 자체를 한정하거나 특정한 순서를 의미하는 것으로 사용된 것은 아니다. 또한, 어느 부재의 "상"에 위치하거나 "상부", "하부", 또는 "측면"에 위치한다는 기재는 상대적인 위치 관계를 의미하는 것이지 그 부재에 직접 접촉하거나 또는 사이 계면에 다른 부재가 더 도입되는 특정한 경우를 한정하는 것은 아니다. 또한, 어느 한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어 있다"거나 "접속되어 있다"의 기재는, 다른 구성 요소에 전기적 또는 기계적으로 직접 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수 있으며, 또는, 중간에 다른 별도의 구성 요소들이 개재되어 연결 관계 또는 접속 관계를 구성할 수도 있다.
도 1은 일 예에 따른 프리-얼라인먼트 키를 갖는 포토마스크를 개략적으로 나타내 보인 평면도이다. 도 1을 참조하면, 일 예에 따른 포토마스크(100)는, 패턴영역(110) 및 프레임영역(120)을 포함하여 구성된다. 프레임영역(120)은 패턴영역(110)을 둘러싸도록 배치된다. 패턴영역(110)에는 웨이퍼로 전사시키고자 하는 전사패턴들(미도시)이 배치될 수 있다. 전사패턴들은, 다크 톤(dark tone) 패턴들로 구성되거나, 브라이트 톤(bright tone) 패턴들로 구성될 수 있다. 프레임영역(120)에는 광차단층패턴이 배치될 수 있다. 프레임영역(120)은, 포토리소그라피 공정을 수행하는 과정에서, 단일 샷(shot)이 중복되어 노광되는 중첩 효과와 같은 공정 에러를 방지하기 위한 마진(margin)으로 정의될 수 있다. 프레임영역(120) 내에는 적어도 하나 이상의 프리-얼라인먼트 키(200)가 배치될 수 있다. 본 예에서는 4개의 프리-얼라인먼트 키(200)들이 프레임영역(120)의 모서리에 각각 배치되지만, 이는 단지 하나의 예시로서 프리-얼라인먼트 키(200)의 개수 및 위치는 다양하게 설정될 수 있다. 프리-얼라인먼트 키(200)는, 프리-얼라인먼트 패턴(210)과, 프리-얼라인먼트 패턴(210)을 둘러싸는 광차단영역(220)을 포함하여 구성된. 프리-얼라인먼트 키(200)의 구조에 대해서는 아래에서 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 도 1의 포토마스크의 프리-얼라인먼트 키를 상세하게 나타내 보인 평면도이다. 그리고 도 3은 도 2의 선 I-I'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 프리-얼라인먼트 키(200)는, 일정 형태를 갖는 프리-얼라인먼트 패턴(210)과, 프리-얼라인먼트 패턴(210)을 둘러싸는 광차단영역(220)으로 구성된다. 프리-얼라인먼트 패턴(210)은, 투광기판(101)의 상부면(101a)이 노출되는 투광영역으로 구성된다. 이에 따라 프리-얼라인먼트 패턴(210) 내로 투광기판(101)의 하부면(101b)을 향해 광이 조사되는 경우, 이 광은 투광기판(101)을 투과한 후에 프리-얼라인먼트 패턴(210)을 그대로 통과한다. 투광기판(101) 내에서의 광 손실을 무시할 경우, 조사되는 광의 100%가 프리-얼라인먼트 패턴(210)을 통과할 수 있다. 본 예에서 프리-얼라인먼트 패턴(210)은 십자의 평면 형상을 갖지만, 이는 단지 하나의 예시로서 그 밖의 다른 다양한 평면 형상을 가질 수도 있다. 광차단영역(220)은 복수개의 광차단층패턴들(222)과, 광차단층패턴들(222)을 구분하는 회절격자패턴(224)으로 구성된다. 광차단층패턴들(222)은 투광기판(101) 위에서 아일랜드 형태로 배치된다. 이에 따라 광차단층패턴들(222) 사이에 배치되는 회절격자패턴(224)은 매쉬(mesh) 형태를 갖는다. 회절격자패턴(224)은 투광기판(101) 상부면(101a)이 노출되는 투광영역으로 구성될 수 있다. 회절격자패턴(224)의 제1 방향으로의 제1 폭(W1), 예컨대 도면에서 세로 방향을 따라 측정되는 제1 폭(W1)은, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로의 제2 폭(W2), 예컨대 도면에서 가로 방향을 따라 측정되는 제2 폭(W2)과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 2에서 원으로 상세하게 나타낸 바와 같이, 광차단층패턴들(222)은, 제1 방향으로의 제1 피치(d1)와, 제2 방향으로의 제2 피치(d2)와, 대각 방향으로의 제3 피치(d3)를 갖는다. 제1 피치(d1)와 제2 피치(d2)는 실질적으로 동일할 수 있다. 제3 피치(d3)는 제1 피치(d1) 및 제2 피치(d2)보다 큰 값을 갖는다. 광차단층패턴들(222)이 갖는 피치에 따라 프리-얼라인먼트 패턴(210)을 둘러싸는 광차단영역(220)에서의 광 투과율이 결정될 수 있다. 구체적으로 아래의 수학식 1에 의해, 광차단영역(220)으로 조사되는 광의 파장(λ)과 광차단층패턴들(222)이 갖는 피치(d)의 비에 의해 광차단영역(220)을 투과하는 광의 회절각도(θ)가 결정된다.
Figure 112015037630504-pat00001
위 수학식 1에서 광차단층패턴들(222)이 갖는 피치(d)가 광차단영역(220)으로 조사되는 광의 파장(λ)과 같을 경우 광차단영역(220)을 투과하는 광의 회절각도(θ)는 90°가 되며, 이 조건에서 광차단영역(220)을 투과하는 광의 세기는 최소화된다. 따라서 광차단층패턴들(222)이 가질 수 있는 피치들 중 가장 큰 값을 갖는 제3 피치(d3)를 광차단영역(220)으로 조사되는 광의 파장(λ)과 동일하게 함으로써 광차단영역(220)을 투과하는 광의 세기를 최소화시킬 수 있다. 일 예에서 광차단영역(220)을 투과하는 광의 회절각도(θ)가 42° 이상이 되도록 함으로써, 광차단영역(220)을 투과하는 광의 세기를 광차단영역(220)이 광차단층으로 모두 덮여 있는 경우에서의 광차단영역(220)을 투과하는 광의 세기보다 더 작게 할 수 있다. 광차단영역(220)을 투과하는 광의 회절각도(θ)가 42° 이상이 되도록 하기 위해서는, 광차단층패턴들(222)이 가질 수 있는 피치들 중 가장 큰 값을 갖는 제3 피치(d3)를 광차단영역(220)으로 조사되는 광의 파장(λ)의 1.5배보다 같거나 작게 설정한다. 결과적으로 광차단층패턴들(222)이 갖는 최대 피치인 제3 피치(d3)를 광차단영역(220)으로 조사되는 광의 파장(λ)의 1.5배 이하로 설정함으로써, 광차단영역(220)을 투과하는 광의 회절각도(θ)가 42° 내지 90°가 되도록 할 수 있다. 그리고 이와 같은 조건에서 광차단영역(220)을 투과하는 광의 세기를 광차단영역(220)이 광차단층으로 모두 덮여 있는 경우에서의 광차단영역(220)을 투과하는 광의 세기보다 더 작게 할 수 있다.
도 4는 도 2의 포토마스크를 이용한 프리-얼라인먼트 과정을 설명하기 위해 포토리소그라피 장비의 일부를 개략적으로 나타내 보인 도면이다. 도 4를 참조하면, 포토리소그라피 장비(300)는, 정렬용 광원(310)과, 포토마스크(100)와, 그리고 광수신부(320)를 포함할 수 있다.
포토마스크(100)는 정렬용 광원(310)과 광수신부(320) 사이에 배치된다. 포토마스크(100)는, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 투광기판(101)의 상부면(101a) 위에 배치되는 적어도 하나의 프리-얼라인먼트 키(200)를 포함한다. 프리-얼라인먼트 키(200)는, 투광 영역으로 구성되는 프리-얼라인먼트 패턴(210)과, 프리-얼라인먼트 패턴(210)을 둘러싸는 광차단영역(220)을 포함하여 구성된다. 광차단영역(220)은 복수개의 광차단층패턴들(222)과, 광차단층패턴들(222)을 구분하는 회절격자패턴(224)으로 구성된다. 포토마스크(100)는, 포토리소그라피 장비(300) 내에서, 프리-얼라인먼트 키(200)가 배치되는 투광기판(101)의 상부면(101a)은 광수신부(320)에 대향되고, 투광기판(101)의 하부면(101b)은 정렬용 광원(310)에 대향되도록 배치된다.
정렬용 광원(310)은, 프리-얼라인먼트 키(200)를 이용하여 포토마스크(100)가 포토리소그라피 장비(300) 내의 일정 위치에 정확하게 위치하는데 사용되는 광원으로서, 포토리소그라피 공정이 수행되는 과정에서 사용되는 광원과는 구별된다. 일 예에서 포토리소그라피 공정에서 사용되는 광원은, 포토리소그라피 장비에 따라서 436nm 파장의 g-라인용 광원, 364 nm 파장의 i-라인용 광원, 248nm 파장의 KrF 레이저, 193 nm 파장의 ArF 레이저로 분류될 수 있다. 본 프리-얼라인먼트 과정에서 사용되는 정렬용 광원(310)은, 발광다이오드(LED; Light Emitting Diode)로서, 일 예에서 780nm 내지 980nm의 파장을 가질 수 있다. 이와 같은 발광다이오드로부터 출사되는 광은 크롬(Cr)층과 같은 광차단층에 대해 대략 40%의 투과율을 나타낸다.
광수신부(320)는 정렬용 광원(310)으로부터 출사되어 포토마스크(100)의 프리-얼라인먼트 키(200)를 통과한 광, 특히 프리-얼라인먼트 패턴(210)을 통과한 광을 검출한다. 이와 같은 광 검출을 통해, 포토마스크(100)가 포토리소그라피 장비(300) 내에서 위치하는 좌표를 파악할 수 있으며, 이 파악된 좌표를 이용하여 포토마스크(100)가 포토리소그라피 장비(300) 내에서 정렬되도록 할 수 있다.
광수신부(320)에 의해 프리-얼라인먼트 패턴(210)을 통과하는 광을 정확하게 검출하기 위해서는, 프리-얼라인먼트 패턴(210)을 둘러싸는 광차단영역(220)을 통과하는 광량이 일정 크기를 넘지 않아야 한다. 예컨대 프리-얼라인먼트 패턴(210)을 통과하는 광(352)이 정렬용 광원(310)으로부터 출사되는 광(351)의 대략 100%이고, 광차단영역(220)을 통과하는 광(353)이 정렬용 광원(310)으로부터 출사되는 광(351)의 대략 40%인 경우, 프리-얼라인먼트 패턴(210)을 통과하는 광(352)과 광차단영역(220)을 통과하는 광(353) 사이의 경계에서의 해상도(resolution)가 저하되고, 그 결과 포토마스크(100)가 포토리소그라피 장비(300) 내에서 위치하는 좌표 검출에 에러가 발생될 수 있다. 이와 같은 프리-얼라인먼트 에러는, 정렬용 광원(310)으로부터 출사되는 광(351)의 대략 40% 이상의 광이 광차단영역(220)을 통과하는 경우에 발생된다.
광차단영역(220) 내의 광차단층패턴들(222) 및 회절격자패턴(224)은, 광차단층패턴들(222)이 가질 수 있는 피치들 중 가장 큰 값을 갖는 제3 피치(d3)가 광차단영역(220)으로 조사되는 광(351)의 파장(λ)의 많아야 대략 1.5배가 되도록 구성된다. 제3 피치(d3)가 광차단영역(220)으로 조사되는 광(351)의 파장(λ)의 대략 1.5배인 경우, 광차단층패턴들(222) 및 회절격자패턴(224)을 통과하는 광은 대략 42°의 회절각도(θ)를 갖는다. 제3 피치(d3)가 광차단영역(220)으로 조사되는 광(351)의 파장(λ)의 대략 1배인 경우, 광차단층패턴들(222) 및 회절격자패턴(224)을 통과하는 광은 대략 90°의 회절각도(θ)를 갖는다. 제3 피치(d3)가 광차단영역(220)으로 조사되는 광(351)의 파장(λ)의 대략 1배 미만인 경우에도, 광차단층패턴들(222) 및 회절격자패턴(224)을 통과하는 광은 대략 90°의 회절각도(θ)를 갖는다. 따라서 제3 피치(d3)가 광차단영역(220)으로 조사되는 광(351)의 파장(λ)의 대략 1.5배 이하인 경우, 광차단층패턴들(222) 및 회절격자패턴(224)을 통과하는 광은 대략 42° 내지 90°의 회절각도(θ)를 갖는다. 광차단층패턴들(222) 및 회절격자패턴(224)을 통과하는 광이 대략 42° 내지 90°의 회절각도(θ)를 갖도록 함으로써, 광차단층패턴들(222)을 통과하는 광과, 회절격자패턴(224)을 통과하는 광이 서로 상쇄될 수 있다. 광차단층패턴들(222)을 통과하는 광과, 회절격자패턴(224)을 통과하는 광이 서로 상쇄되는 정도는 회절각도(θ)가 90°에 가까울수록 커진다. 이와 같이 회절각도(θ)를 특정 각도 범위가 되도록 함으로써, 광차단영역(220)을 투과하는 광(353)의 세기가 광차단영역(220)으로 조사되는 광(351)의 대략 40%보다 작아지도록 할 수 있다. 따라서 광차단영역(220)이 광차단층으로 모두 덮여 있는 경우에서의 광차단영역(220)을 투과하는 광의 세기에 비하여 작은 세기의 광을 투과하도록 함으로써, 프리-얼라인먼트 패턴(210)을 투과하는 광(352)과의 해상도를 증가시킬 수 있다. 따라서 광차단영역(220)을 투과하는 광으로 인해 프리-얼라인먼트 패턴(210)을 투과하는 광(352)의 인식 에러를 방지할 수 있다.
도 5는 다른 예에 따른 프리-얼라인먼트 키를 갖는 포토마스크를 개략적으로 나타내 보인 평면도이다. 도 5를 참조하면, 일 예에 따른 포토마스크(400)는, 패턴영역(410) 및 프레임영역(420)을 포함하여 구성된다. 프레임영역(420)은 패턴영역(410)을 둘러싸도록 배치된다. 패턴영역(410)에는 웨이퍼로 전사시키고자 하는 전사패턴들(미도시)이 배치될 수 있다. 전사패턴들은, 다크 톤(dark tone) 패턴들로 구성되거나, 브라이트 톤(bright tone) 패턴들로 구성될 수 있다. 프레임영역(420)에는 광차단층패턴이 배치될 수 있다. 프레임영역(420)은, 포토리소그라피 공정을 수행하는 과정에서, 단일 샷이 중복되어 노광되는 중첩 효과와 같은 공정 에러를 방지하기 위한 마진으로 정의될 수 있다. 프레임영역(420) 내에는 적어도 하나 이상의 프리-얼라인먼트 키(400)가 배치될 수 있다. 본 예에서는 4개의 프리-얼라인먼트 키(500)들이 프레임영역(420)의 모서리에 각각 배치되지만, 이는 단지 하나의 예시로서 프리-얼라인먼트 키(500)의 개수 및 위치는 다양하게 설정될 수 있다.
프리-얼라인먼트 키(500)는, 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)과, 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511) 내부에 배치되는 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)과, 그리고 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)을 둘러싸는 광차단영역(520)을 포함하여 구성된다. 일 예에서 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)은 투광영역으로 구성되며, 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)은 광차단영역으로 구성될 수 있다. 본 예에 따른 프리-얼라인먼트 키(500)는, 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511) 및 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)의 두 개의 프리-얼라인먼트 패턴들을 이용함으로써 프리-얼라인먼트 프로세스의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 프리-얼라인먼트 키(500)의 구조에 대해서는 아래에서 상세하게 설명하기로 한다.
도 6은 도 5의 포토마스크의 프리-얼라인먼트 키(500)를 상세하게 나타내 보인 평면도이다. 그리고 도 7은 도 5의 선 II-II'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면도이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 프리-얼라인먼트 키(500)는, 일정 형태를 갖는 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)과, 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)을 둘러싸는 광차단영역(520)과, 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511) 내부에 배치되는 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)으로 구성된다. 본 예에 따른 프리-얼라인먼트 키(500)는, 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)을 통과하는 광과 광차단영역(520)을 통과하는 광 사이의 해상도 차이 외에도, 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)을 통과하는 광과 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)을 통과하는 광의 해상도 차이를 이용하여 프리-얼라인먼트 키(500)를 이용한 프리-얼라이먼트 공정의 정밀도를 증대시킬 수 있다.
제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)은, 투광기판(401)의 상부면(401a)이 노출되는 투광영역으로 구성된다. 이에 따라 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511) 내로 투광기판(401)의 하부면(401b)을 향해 광이 조사되는 경우, 이 광은 투광기판(401)을 투과한 후에 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)을 그대로 통과한다. 투광기판(401) 내에서의 광 손실을 무시할 경우, 조사되는 광의 100%가 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)을 통과할 수 있다. 본 예에서 프리-얼라인먼트 패턴(511)은 십자의 평면 형상을 갖지만, 이는 단지 하나의 예시로서 그 밖의 다른 다양한 평면 형상을 가질 수도 있다. 광차단영역(520)은 복수개의 제1 광차단층패턴들(522)과, 제1 광차단층패턴들(522)을 구분하는 제1 회절격자패턴(524)으로 구성된다. 제1 광차단층패턴들(522)은 투광기판(401) 위에서 아일랜드 형태로 배치된다. 이에 따라 제1 광차단층패턴들(522) 사이에 배치되는 제1 회절격자패턴(524)은 매쉬(mesh) 형태를 갖는다. 제1 회절격자패턴(524)은 투광기판(401) 상부면(401a)이 노출되는 투광영역으로 구성될 수 있다. 제1 회절격자패턴(524)의 제1 방향으로의 제1 폭(W3), 예컨대 도면에서 세로 방향을 따라 측정되는 제1 폭(W3)은, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로의 제2 폭(W4), 예컨대 도면에서 가로 방향을 따라 측정되는 제2 폭(W4)과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 6에서 원으로 상세하게 나타낸 바와 같이, 제1 광차단층패턴들(522)은, 제1 방향으로의 제1 피치(d4)와, 제2 방향으로의 제2 피치(d5)와, 대각 방향으로의 제3 피치(d6)를 갖는다. 제1 피치(d4)와 제2 피치(d5)는 실질적으로 동일할 수 있다. 제3 피치(d6)는 제1 피치(d4) 및 제2 피치(d5)보다 큰 값을 갖는다. 제1 광차단층패턴들(522)이 갖는 피치에 따라 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)을 둘러싸는 광차단영역(520)에서의 광 투과율이 결정될 수 있다. 위의 수학식 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 광차단층패턴들(522)이 가질 수 있는 피치들 중 가장 큰 값을 갖는 제3 피치(d6)를 광차단영역(520)으로 조사되는 광의 파장(λ)과 동일하게 함으로써 광차단영역(520)을 투과하는 광의 세기를 최소화시킬 수 있다. 일 예에서 광차단영역(520)을 투과하는 광의 회절각도(θ)가 42° 이상이 되도록 함으로써, 광차단영역(520)을 투과하는 광의 세기를 광차단영역(520)이 광차단층으로 모두 덮여 있는 경우에서의 광차단영역(520)을 투과하는 광의 세기보다 더 작게 할 수 있다. 광차단영역(520)을 투과하는 광의 회절각도(θ)가 42° 이상이 되도록 하기 위해서는, 제1 광차단층패턴들(522)이 가질 수 있는 피치들 중 가장 큰 값을 갖는 제3 피치(d6)를 광차단영역(520)으로 조사되는 광의 파장(λ)의 1.5배보다 같거나 작게 설정한다. 제1 광차단층패턴들(522)이 갖는 최대 피치인 제3 피치(d6)를 광차단영역(520)으로 조사되는 광의 파장(λ)의 1.5배 이하로 설정함으로써, 광차단영역(520)을 투과하는 광의 회절각도(θ)가 42° 내지 90°가 되도록 할 수 있다. 그리고 이와 같은 조건에서 광차단영역(520)을 투과하는 광의 세기를 광차단영역(520)이 광차단층으로 모두 덮여 있는 경우에서의 광차단영역(520)을 투과하는 광의 세기보다 더 작게 할 수 있다.
도 8은 도 6의 제2 프리-얼라인먼트 패턴을 상세하게 나타내 보인 도면이다. 그리고 도 9는 도 8의 선 III-III'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면도이다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)은 광차단영역(520)의 구조와 유사한 구조를 갖는다. 즉 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)은, 복수개의 제2 광차단층패턴들(512a)과, 제2 광차단층패턴들(512a)을 구분하는 제2 회절격자패턴(512b)으로 구성된다. 제2 광차단층패턴들(512a)은 투광기판(401)의 상부면(401a) 위에서 아일랜드 형태로 배치된다. 이에 따라 제2 광차단층패턴들(512a) 사이에 배치되는 제2 회절격자패턴(512b)은 매쉬(mesh) 형태를 갖는다. 제2 회절격자패턴(512b)은 투광기판(401)의 상부면(401a)이 노출되는 투광영역으로 구성될 수 있다. 제2 회절격자패턴(512b)의 제1 방향으로의 제1 폭(W5), 예컨대 도면에서 세로 방향을 따라 측정되는 제1 폭(W5)은, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로의 제2 폭(W6), 예컨대 도면에서 가로 방향을 따라 측정되는 제2 폭(W6)과 실질적으로 동일할 수 있다.
제2 광차단층패턴들(512b)은, 제1 방향으로의 제1 피치(d7)와, 제2 방향으로의 제2 피치(d8)와, 대각 방향으로의 제3 피치(d9)를 갖는다. 제1 피치(d7)와 제2 피치(d8)는 실질적으로 동일할 수 있다. 제3 피치(d9)는 제1 피치(d7) 및 제2 피치(d8)보다 큰 값을 갖는다. 제2 광차단층패턴들(512b)이 갖는 피치에 따라 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)에서의 광 투과율이 결정될 수 있다. 위의 수학식 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 제2 광차단층패턴들(512b)이 가질 수 있는 피치들 중 가장 큰 값을 갖는 제3 피치(d9)를 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)으로 조사되는 광의 파장(λ)과 동일하게 함으로써 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)을 투과하는 광의 세기를 최소화시킬 수 있다. 일 예에서 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)을 투과하는 광의 회절각도(θ)가 42° 이상이 되도록 함으로써, 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)을 투과하는 광의 세기를 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)이 광차단층으로 모두 덮여 있는 경우에서의 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)을 투과하는 광의 세기보다 더 작게 할 수 있다. 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)을 투과하는 광의 회절각도(θ)가 42° 이상이 되도록 하기 위해서는, 제2 광차단층패턴들(512b)이 가질 수 있는 피치들 중 가장 큰 값을 갖는 제3 피치(d9)를 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)으로 조사되는 광의 파장(λ)의 1.5배보다 같거나 작게 설정한다. 제2 광차단층패턴들(512b)이 갖는 최대 피치인 제3 피치(d9)를 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)으로 조사되는 광의 파장(λ)의 1.5배 이하로 설정함으로써, 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)을 투과하는 광의 회절각도(θ)가 42° 내지 90°가 되도록 할 수 있다. 그리고 이와 같은 조건에서 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)을 투과하는 광의 세기를 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)이 광차단층으로 모두 덮여 있는 경우에서의 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)을 투과하는 광의 세기보다 더 작게 할 수 있다.
도 10은 도 5의 포토마스크를 이용한 프리-얼라인먼트 과정을 설명하기 위해 포토리소그라피 장비의 일부를 개략적으로 나타내 보인 도면이다. 도 10을 참조하면, 포토리소그라피 장비(600)는, 정렬용 광원(610)과, 포토마스크(400)와, 그리고 광수신부(620)를 포함할 수 있다.
포토마스크(400)는 정렬용 광원(610)과 광수신부(620) 사이에 배치된다. 포토마스크(400)는, 도 5 내지 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 투광기판(401)의 상부면(401a) 위에 배치되는 적어도 하나의 프리-얼라인먼트 키(500)를 포함한다. 프리-얼라인먼트 키(500)는, 모든 영역이 투광 영역으로 구성되는 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)과, 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)을 둘러싸는 광차단영역(520)과, 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511) 내에 배치되는 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)을 포함하여 구성된다. 광차단영역(520)은 복수개의 제1 광차단층패턴들(522)과, 제1 광차단층패턴들(522)을 구분하는 제1 회절격자패턴(524)으로 구성된다. 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)은 복수개의 제2 광차단층패턴들(512a)과, 제2 광차단층패턴들(512a)을 구분하는 제2 회절격자패턴(512b)으로 구성된다. 포토마스크(400)는, 포토리소그라피 장비(600) 내에서, 프리-얼라인먼트 키(500)가 배치되는 투광기판(401)의 상부면(401a)은 광수신부(620)에 대향되고, 투광기판(401)의 하부면(401b)은 정렬용 광원(610)에 대향되도록 배치된다.
정렬용 광원(610)은, 프리-얼라인먼트 키(500)를 이용하여 포토마스크(400)가 포토리소그라피 장비(600) 내의 일정 위치에 정확하게 위치하는데 사용되는 광원으로서, 포토리소그라피 공정이 수행되는 과정에서 사용되는 광원과는 구별된다. 일 예에서 포토리소그라피 공정에서 사용되는 광원은, 포토리소그라피 장비에 따라서 436nm 파장의 g-라인용 광원, 364 nm 파장의 i-라인용 광원, 248nm 파장의 KrF 레이저, 193 nm 파장의 ArF 레이저로 분류될 수 있다. 본 프리-얼라인먼트 과정에서 사용되는 정렬용 광원(610)은, 발광다이오드(LED; Light Emitting Diode)로서, 일 예에서 780nm 내지 980nm의 파장을 가질 수 있다. 이와 같은 발광다이오드로부터 출사되는 광은 크롬(Cr)층과 같은 광차단층에 대해 대략 40%의 투과율을 나타낸다.
광수신부(620)는 정렬용 광원(610)으로부터 출사되어 포토마스크(400)의 프리-얼라인먼트 키(500)를 통과한 광, 특히 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)을 통과한 광을 검출한다. 이와 같은 광 검출을 통해, 포토마스크(400)가 포토리소그라피 장비(500) 내에서 위치하는 좌표를 파악할 수 있으며, 이 파악된 좌표를 이용하여 포토마스크(400)가 포토리소그라피 장비(500)의 정확한 위치에 정렬되도록 할 수 있다.
광수신부(620)에 의해 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)을 통과하는 광을 정확하게 검출하기 위해서는, 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)을 둘러싸는 광차단영역(520)을 통과하는 광량과 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)을 통과하는 광량이 일정 크기를 넘지 않아야 한다. 예컨대 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)을 통과하는 광(652)이 정렬용 광원(610)으로부터 출사되는 광(651)의 대략 100%이고, 제2 프리얼라인먼트 패턴(512)을 통과하는 광(653) 및 광차단영역(520)을 통과하는 광(654)이 정렬용 광원(610)으로부터 출사되는 광(651)의 대략 40%인 경우, 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)을 통과하는 광(652)과 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)을 통과하는 광(653) 사이의 경계에서의 해상도와, 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)을 통과하는 광(652)과 광차단영역(520)을 통과하는 광(554) 사이의 경계에서의 해상도가 저하된다. 이 경우 포토마스크(400)가 포토리소그라피 장비(600) 내에서 위치하는 좌표 검출에 에러가 발생될 수 있다. 이와 같은 프리-얼라인먼트 에러는, 정렬용 광원(610)으로부터 출사되는 광(651)의 대략 40% 이상의 광이 광차단영역(520) 및 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)을 통과하는 경우에 발생된다.
광차단영역(520) 내의 제1 광차단층패턴들(522) 및 제1 회절격자패턴(524)은, 제1 광차단층패턴들(522)이 가질 수 있는 피치들 중 가장 큰 값을 갖는 제3 피치(d6)가 광차단영역(520)으로 조사되는 광(651)(즉, 정렬용 광원(610)으로부터 출사되는 광)의 파장(λ)의 많아야 대략 1.5배가 되도록 구성된다. 제3 피치(d6)가 광차단영역(520)으로 조사되는 광(651)의 파장(λ)의 대략 1.5배인 경우, 제1 광차단층패턴들(522) 및 제1 회절격자패턴(524)을 통과하는 광은 대략 42°의 회절각도(θ)를 갖는다. 제3 피치(d6)가 광차단영역(520)으로 조사되는 광(651)의 파장(λ)의 대략 1배인 경우, 제1 광차단층패턴들(522) 및 제1 회절격자패턴(524)을 통과하는 광은 대략 90°의 회절각도(θ)를 갖는다. 제3 피치(d6)가 광차단영역(520)으로 조사되는 광(651)의 파장(λ)의 대략 1배 미만인 경우에도, 제1 광차단층패턴들(522) 및 제1 회절격자패턴(524)을 통과하는 광은 대략 90°의 회절각도(θ)를 갖는다. 따라서 제3 피치(d6)가 광차단영역(520)으로 조사되는 광(651)의 파장(λ)의 대략 1.5배 이하인 경우, 제1 광차단층패턴들(522) 및 제1 회절격자패턴(524)을 통과하는 광은 대략 42° 내지 90°의 회절각도(θ)를 갖는다. 제1 광차단층패턴들(522) 및 제1 회절격자패턴(524)을 통과하는 광이 대략 42° 내지 90°의 회절각도(θ)를 갖도록 함으로써, 제1 광차단층패턴들(522)을 통과하는 광과, 제1 회절격자패턴(524)을 통과하는 광이 서로 상쇄될 수 있다. 제1 광차단층패턴들(522)을 통과하는 광과, 제1 회절격자패턴(524)을 통과하는 광이 서로 상쇄되는 정도는 회절각도(θ)가 90°에 가까울수록 커진다. 이와 같이 회절각도(θ)를 특정 각도 범위가 되도록 함으로써, 광차단영역(520)을 투과하는 광(654)의 세기가 광차단영역(520)으로 조사되는 광(651)의 대략 40%보다 작아지도록 할 수 있다. 광차단영역(520)이 광차단층으로 모두 덮여 있는 경우에서의 광차단영역(520)을 투과하는 광의 세기에 비하여 작은 세기의 광을 투과하도록 함으로써, 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)을 투과하는 광(652)과 광차단영역(520)을 투과하는 광(654)의 경계면에서의 해상도를 증가시킬 수 있다. 따라서 광차단영역(520)을 투과하는 광(654)으로 인해 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)을 투과하는 광(652)의 인식 에러를 방지할 수 있다.
유사하게, 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512) 내의 제2 광차단층패턴들(512a) 및 제2 회절격자패턴(512b)은, 제2 광차단층패턴들(512a)이 가질 수 있는 피치들 중 가장 큰 값을 갖는 제3 피치(d9)가 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)으로 조사되는 광(651)(즉, 정렬용 광원(610)으로부터 출사되는 광)의 파장(λ)의 많아야 대략 1.5배가 되도록 구성된다. 제3 피치(d9)가 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)으로 조사되는 광(651)의 파장(λ)의 대략 1.5배인 경우, 제2 광차단층패턴들(512a) 및 제2 회절격자패턴(512b)을 통과하는 광은 대략 42°의 회절각도(θ)를 갖는다. 제3 피치(d9)가 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)으로 조사되는 광(651)의 파장(λ)의 대략 1배인 경우, 제2 광차단층패턴들(512a) 및 제2 회절격자패턴(512b)을 통과하는 광은 대략 90°의 회절각도(θ)를 갖는다. 제3 피치(d9)가 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)으로 조사되는 광(651)의 파장(λ)의 대략 1배 미만인 경우에도, 제2 광차단층패턴들(512a) 및 제2 회절격자패턴(512b)을 통과하는 광은 대략 90°의 회절각도(θ)를 갖는다. 따라서 제3 피치(d9)가 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)으로 조사되는 광(651)의 파장(λ)의 대략 1.5배 이하인 경우, 제2 광차단층패턴들(512a) 및 제2 회절격자패턴(512b)을 통과하는 광은 대략 42° 내지 90°의 회절각도(θ)를 갖는다. 제2 광차단층패턴들(512a) 및 제2 회절격자패턴(512b)을 통과하는 광이 대략 42° 내지 90°의 회절각도(θ)를 갖도록 함으로써, 제2 광차단층패턴들(512a)을 통과하는 광과, 제2 회절격자패턴(512b)을 통과하는 광이 서로 상쇄될 수 있다. 제2 광차단층패턴들(512a)을 통과하는 광과, 제2 회절격자패턴(512b)을 통과하는 광이 서로 상쇄되는 정도는 회절각도(θ)가 90°에 가까울수록 커진다. 이와 같이 회절각도(θ)를 특정 각도 범위가 되도록 함으로써, 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)을 투과하는 광(653)의 세기가 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)으로 조사되는 광(651)의 대략 40%보다 작아지도록 할 수 있다. 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)이 광차단층으로 모두 덮여 있는 경우에서의 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)을 투과하는 광의 세기에 비하여 작은 세기의 광을 투과하도록 함으로써, 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)을 투과하는 광(652)과 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)을 투과하는 광(653)의 경계면에서의 해상도를 증가시킬 수 있다. 따라서 제2 프리-얼라인먼트 패턴(512)을 투과하는 광(653)으로 인해 제1 프리-얼라인먼트 패턴(511)을 투과하는 광(652)의 인식 에러를 방지할 수 있다.
도 11은 또 다른 예에 따른 프리-얼라인먼트 키를 갖는 포토마스크를 개략적으로 나타내 보인 평면도이다. 도 11을 참조하면, 일 예에 따른 포토마스크(700)는, 패턴영역(710) 및 프레임영역(720)을 포함하여 구성된다. 프레임영역(720)은 패턴영역(710)을 둘러싸도록 배치된다. 패턴영역(710)에는 웨이퍼로 전사시키고자 하는 전사패턴들(미도시)이 배치될 수 있다. 전사패턴들은, 다크 톤(dark tone) 패턴들로 구성되거나, 브라이트 톤(bright tone) 패턴들로 구성될 수 있다. 프레임영역(720)에는 광차단층패턴이 배치될 수 있다. 프레임영역(720)은, 포토리소그라피 공정을 수행하는 과정에서, 단일 샷이 중복되어 노광되는 중첩 효과와 같은 공정 에러를 방지하기 위한 마진으로 정의될 수 있다. 프레임영역(720) 내에는 적어도 하나 이상의 바코드(bar code) 형태의 프리-얼라인먼트 키(800)가 배치될 수 있다. 본 예에서는 4개의 프리-얼라인먼트 키(800)들이 프레임영역(720)의 모서리에 각각 배치되지만, 이는 단지 하나의 예시로서 프리-얼라인먼트 키(800)의 개수 및 위치는 다양하게 설정될 수 있다. 바코드(barcode) 형태의 프리-얼라인먼트 키(800)는, 식별정보에 대응하는 패턴을 갖는 식별정보패턴영역(810)과, 일 방향을 따라 식별정보패턴영역(810)의 양 단부에 각각 배치되는 제1 광차단영역(820) 및 제2 광차단영역(830)을 포함하여 구성된다. 다른 예에서 제1 광차단영역(820) 및 제2광차단영역(830) 중 어느 하나만을 포함하여 구성될 수도 있다.
도 12는 도 11의 포토마스크의 프리-얼라인먼트 키(800)를 상세하게 나타내 보인 평면도이다. 그리고 도 13은 도 12의 선 IV-IV'를 따라 절단하여 나타내 보인 단면도이다. 도 12 및 도 13을 참조하면, 프리-얼라인먼트 키(800)는, 식별정보에 대응하는 복수개의 식별정보패턴들(812)을 갖는 식별정보패턴영역(810)과, 일 방향을 따라 식별정보패턴영역(810)의 양 단부에 각각 배치되는 제1 광차단영역(820) 및 제2 광차단영역(830)을 포함하여 구성된다. 식별정보패턴영역(810) 내에서, 투광기판(701)의 상부면(701a) 위에 배치되는 식별정보패턴들(812)의 각각은, 다양한 폭을 가지며, 식별정보패턴들(812) 중 상호 인접하는 식별정보패턴들(812)의 간격 또한 다양하게 설정될 수 있다. 식별정보패턴들(812)의 폭 및 간격은, 포토마스크(700)의 식별정보를 제공하기 위한 데이터로 기능할 수 있다. 식별정보패턴들(812) 사이에는 투광기판(710)의 상부면(701a)이 노출된다. 일 예에서 식별정보패턴들(812) 각각은 크롬(Cr)층패턴과 같은 광차단층패턴으로 구성될 수 있다.
제1 광차단영역(820)은 복수개의 제1 광차단층패턴들(822)과, 제1 광차단층패턴들(822)을 구분하는 제1 회절격자패턴(824)으로 구성된다. 제1 광차단층패턴들(822)은 투광기판(701)의 상부면(710a) 위에서 아일랜드 형태로 배치된다. 이에 따라 제1 광차단층패턴들(822) 사이에 배치되는 제1 회절격자패턴(824)은 매쉬(mesh) 형태를 갖는다. 제1 회절격자패턴(824)은 투광기판(701) 상부면(701a)이 노출되는 투광영역으로 구성될 수 있다. 제1 회절격자패턴(824)의 제1 방향으로의 제1 폭(W7), 예컨대 도면에서 세로 방향을 따라 측정되는 제1 폭(W7)은, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로의 제2 폭(W8), 예컨대 도면에서 가로 방향을 따라 측정되는 제2 폭(W8)과 실질적으로 동일할 수 있다. 제1 광차단층패턴들(822)은, 제1 방향으로의 제1 피치(d10)와, 제2 방향으로의 제2 피치(d11)와, 대각 방향으로의 제3 피치(d12)를 갖는다. 제1 피치(d10)와 제2 피치(d11)는 실질적으로 동일할 수 있다. 제3 피치(d12)는 제1 피치(d10) 및 제2 피치(d11)보다 큰 값을 갖는다. 제1 광차단층패턴들(822)이 갖는 피치에 따라 제1 광차단영역(820)에서의 광 투과율이 결정될 수 있다. 위의 수학식 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 제1 광차단층패턴들(822)이 가질 수 있는 피치들 중 가장 큰 값을 갖는 제3 피치(d12)를 제1 광차단영역(820)으로 조사되는 광의 파장(λ)과 동일하게 함으로써 제1 광차단영역(820)을 투과하는 광의 세기를 최소화시킬 수 있다. 일 예에서 제1 광차단영역(820)을 투과하는 광의 회절각도(θ)가 42° 이상이 되도록 함으로써, 제1 광차단영역(820)을 투과하는 광의 세기를 제1 광차단영역(820)이 광차단층으로 모두 덮여 있는 경우에서의 제1 광차단영역(820)을 투과하는 광의 세기보다 더 작게 할 수 있다. 제1 광차단영역(820)을 투과하는 광의 회절각도(θ)가 42° 이상이 되도록 하기 위해서는, 제1 광차단층패턴들(822)이 가질 수 있는 피치들 중 가장 큰 값을 갖는 제3 피치(d12)를 제1 광차단영역(820)으로 조사되는 광의 파장(λ)의 1.5배보다 같거나 작게 설정한다. 제1 광차단층패턴들(822)이 갖는 최대 피치인 제3 피치(d12)를 제1 광차단영역(820)으로 조사되는 광의 파장(λ)의 1.5배 이하로 설정함으로써, 제1 광차단영역(820)을 투과하는 광의 회절각도(θ)가 42° 내지 90°가 되도록 할 수 있다. 그리고 이와 같은 조건에서 제1 광차단영역(820)을 투과하는 광의 세기를 제1 광차단영역(820)이 광차단층으로 모두 덮여 있는 경우에서의 제1 광차단영역(820)을 투과하는 광의 세기보다 더 작게 할 수 있다.
제2 광차단영역(830)은 복수개의 제2 광차단층패턴들(832)과, 제2 광차단층패턴들(832)을 구분하는 제2 회절격자패턴(834)으로 구성된다. 제2 광차단층패턴들(832)은 투광기판(701)의 상부면(710a) 위에서 아일랜드 형태로 배치된다. 이에 따라 제2 광차단층패턴들(832) 사이에 배치되는 제2 회절격자패턴(834)은 매쉬(mesh) 형태를 갖는다. 제2 회절격자패턴(834)은 투광기판(701) 상부면(701a)이 노출되는 투광영역으로 구성될 수 있다. 제2 회절격자패턴(834)의 제1 방향으로의 제1 폭(W9), 예컨대 도면에서 세로 방향을 따라 측정되는 제1 폭(W9)은, 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로의 제2 폭(W10), 예컨대 도면에서 가로 방향을 따라 측정되는 제2 폭(W10)과 실질적으로 동일할 수 있다. 제2 회절격자패턴(834)의 제1 폭(W9) 및 제2 폭(W10)은, 각각 제1 회절격자패턴(824)의 제1 폭(W7) 및 제2 폭(W8)과 실질적으로 동일할 수 있다. 제2 광차단층패턴들(832)은, 제1 방향으로의 제1 피치(d13)와, 제2 방향으로의 제2 피치(d14)와, 대각 방향으로의 제3 피치(d15)를 갖는다. 제1 피치(d13)와 제2 피치(d14)는 실질적으로 동일할 수 있다. 제3 피치(d15)는 제1 피치(d13) 및 제2 피치(d14)보다 큰 값을 갖는다. 제2 광차단층패턴들(832)이 갖는 피치에 따라 제2 광차단영역(830)에서의 광 투과율이 결정될 수 있다. 위의 수학식 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 제2 광차단층패턴들(832)이 가질 수 있는 피치들 중 가장 큰 값을 갖는 제3 피치(d15)를 제2 광차단영역(830)으로 조사되는 광의 파장(λ)과 동일하게 함으로써 제2 광차단영역(830)을 투과하는 광의 세기를 최소화시킬 수 있다. 일 예에서 제2 광차단영역(830)을 투과하는 광의 회절각도(θ)가 42° 이상이 되도록 함으로써, 제2 광차단영역(830)을 투과하는 광의 세기를 제2 광차단영역(830)이 광차단층으로 모두 덮여 있는 경우에서의 제2 광차단영역(830)을 투과하는 광의 세기보다 더 작게 할 수 있다. 제2 광차단영역(830)을 투과하는 광의 회절각도(θ)가 42° 이상이 되도록 하기 위해서는, 제2 광차단층패턴들(832)이 가질 수 있는 피치들 중 가장 큰 값을 갖는 제3 피치(d15)를 제2 광차단영역(830)으로 조사되는 광의 파장(λ)의 1.5배보다 같거나 작게 설정한다. 제2 광차단층패턴들(832)이 갖는 최대 피치인 제3 피치(d15)를 제2 광차단영역(830)으로 조사되는 광의 파장(λ)의 1.5배 이하로 설정함으로써, 제2 광차단영역(830)을 투과하는 광의 회절각도(θ)가 42° 내지 90°가 되도록 할 수 있다. 그리고 이와 같은 조건에서 제2 광차단영역(830)을 투과하는 광의 세기를 제2 광차단영역(830)이 광차단층으로 모두 덮여 있는 경우에서의 제2 광차단영역(830)을 투과하는 광의 세기보다 더 작게 할 수 있다. 제2 광차단층패턴들(832)의 제1 피치(d13), 제2 피치(d14), 및 제3 피치(d15)는, 각각 제1 광차단층패턴들(822)의 제1 피치(d10), 제2 피치(d11), 및 제3 피치(d12)와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 14은 도 11의 포토마스크를 이용한 프리-얼라인먼트 과정을 설명하기 위해 포토리소그라피 장비의 일부를 개략적으로 나타내 보인 도면이다. 도 14를 참조하면, 포토리소그라피 장비(900)는, 정렬용 광원(910)과, 포토마스크(700)와, 그리고 광수신부(920)를 포함할 수 있다.
포토마스크(700)는 정렬용 광원(910)과 광수신부(920) 사이에 배치된다. 포토마스크(700)는, 도 11 내지 도 13을 참조하여 설명한 바와 같이, 투광기판(701)의 상부면(701a) 위에 배치되는 바코드 형태의 프리-얼라인먼트 키(800)를 포함한다. 프리-얼라인먼트 키(800)는, 식별정보에 대응하는 복수개의 식별정보패턴들(812)을 갖는 식별정보패턴영역(810)과, 일 방향을 따라 식별정보패턴영역(810)의 양 단부에 각각 배치되는 제1 광차단영역(820) 및 제2 광차단영역(830)을 포함하여 구성된다. 제1 광차단영역(820)은 복수개의 제1 광차단층패턴들(822)과, 제1 광차단층패턴들(822)을 구분하는 제1 회절격자패턴(824)으로 구성된다. 제2 광차단영역(830)은 복수개의 제2 광차단층패턴들(832)과, 제2 광차단층패턴들(832)을 구분하는 제2 회절격자패턴(834)으로 구성된다. 포토마스크(700)는, 포토리소그라피 장비(900) 내에서, 프리-얼라인먼트 키(800)가 배치되는 투광기판(701)의 상부면(701a)은 광수신부(920)에 대향되고, 투광기판(701)의 하부면(701b)은 정렬용 광원(910)에 대향되도록 배치된다.
정렬용 광원(910)은, 프리-얼라인먼트 키(800)를 이용하여 포토마스크(700)가 포토리소그라피 장비(900) 내의 일정 위치에 정확하게 위치하는데 사용되는 광원으로서, 포토리소그라피 공정이 수행되는 과정에서 사용되는 광원과는 구별된다. 일 예에서 포토리소그라피 공정에서 사용되는 광원은, 포토리소그라피 장비에 따라서 436nm 파장의 g-라인용 광원, 364 nm 파장의 i-라인용 광원, 248nm 파장의 KrF 레이저, 193 nm 파장의 ArF 레이저로 분류될 수 있다. 본 프리-얼라인먼트 과정에서 사용되는 정렬용 광원(910)은, 발광다이오드(LED; Light Emitting Diode)로서, 일 예에서 780nm 내지 980nm의 파장을 가질 수 있다. 이와 같은 발광다이오드로부터 출사되는 광은 크롬(Cr)층과 같은 광차단층에 대해 대략 40%의 투과율을 나타낸다.
광수신부(920)는 정렬용 광원(910)으로부터 출사되어 포토마스크(700)의 프리-얼라인먼트 키(800)를 통과한 광, 특히 식별정보패턴영역(810)을 통과한 광을 검출한다. 이와 같은 광 검출을 통해, 포토마스크(700)가 포토리소그라피 장비(900) 내에서 위치하는 좌표 및 포토마스크(700)에 대한 여러 정보들을 파악할 수 있으며, 특히 파악된 좌표를 이용하여 포토마스크(700)가 포토리소그라피 장비(900)의 정확한 위치에 정렬되도록 할 수 있다.
광수신부(920)에 의해 식별정보패턴영역(810)을 통과하는 광(952)을 정확하게 검출하기 위해서는, 제1 광차단영역(820)을 통과하는 광량과 제2 광차단영역(830)을 통과하는 광량이 일정 크기를 넘지 않아야 한다. 예컨대 제1 광차단영역(820)을 통과하는 광량과 제2 광차단영역(830)을 통과하는 광량이 정렬용 광원(910)으로부터 출사되는 광(951)의 대략 40%인 경우, 식별정보패턴영역(810)을 통과하는 광(952)과 제1 광차단영역(820)을 통과하는 광(953) 사이의 경계에서의 해상도와, 식별정보패턴영역(810)을 통과하는 광(952)과 제2 광차단영역(830)을 통과하는 광(954) 사이의 경계에서의 해상도가 저하된다. 이 경우 포토마스크(700)가 포토리소그라피 장비(900) 내에서 위치하는 좌표 검출에 에러가 발생될 수 있다. 이와 같은 프리-얼라인먼트 에러는, 정렬용 광원(910)으로부터 출사되는 광(951)의 대략 40% 이상의 광이 제1 광차단영역(820) 및 제2 광차단영역(830)을 통과하는 경우에 발생된다.
제1 광차단영역(820) 내의 제1 광차단층패턴들(822) 및 제1 회절격자패턴(824)은, 제1 광차단층패턴들(822)이 가질 수 있는 피치들 중 가장 큰 값을 갖는 제3 피치(d12)가 제1광차단영역(820)으로 조사되는 광(951)(즉, 정렬용 광원(910)으로부터 출사되는 광)의 파장(λ)의 많아야 대략 1.5배가 되도록 구성된다. 제3 피치(d12)가 제1 광차단영역(820)으로 조사되는 광(951)의 파장(λ)의 대략 1.5배인 경우, 제1 광차단층패턴들(822) 및 제1 회절격자패턴(824)을 통과하는 광은 대략 42°의 회절각도(θ)를 갖는다. 제3 피치(d12)가 제1광차단영역(820)으로 조사되는 광(951)의 파장(λ)의 대략 1배인 경우, 제1 광차단층패턴들(822) 및 제1 회절격자패턴(824)을 통과하는 광은 대략 90°의 회절각도(θ)를 갖는다. 제3 피치(d12)가 제1 광차단영역(820)으로 조사되는 광(951)의 파장(λ)의 대략 1배 미만인 경우에도, 제1 광차단층패턴들(822) 및 제1 회절격자패턴(824)을 통과하는 광은 대략 90°의 회절각도(θ)를 갖는다. 따라서 제3 피치(d12)가 제1 광차단영역(820)으로 조사되는 광(951)의 파장(λ)의 대략 1.5배 이하인 경우, 제1 광차단층패턴들(822) 및 제1 회절격자패턴(824)을 통과하는 광은 대략 42° 내지 90°의 회절각도(θ)를 갖는다. 제1 광차단층패턴들(822) 및 제1 회절격자패턴(824)을 통과하는 광이 대략 42° 내지 90°의 회절각도(θ)를 갖도록 함으로써, 제1 광차단층패턴들(822)을 통과하는 광과, 제1 회절격자패턴(824)을 통과하는 광이 서로 상쇄될 수 있다. 제1 광차단층패턴들(822)을 통과하는 광과, 제1 회절격자패턴(824)을 통과하는 광이 서로 상쇄되는 정도는 회절각도(θ)가 90°에 가까울수록 커진다. 이와 같이 회절각도(θ)를 특정 각도 범위가 되도록 함으로써, 제1 광차단영역(820)을 투과하는 광(953)의 세기가 제1 광차단영역(820)으로 조사되는 광(951)의 대략 40%보다 작아지도록 할 수 있다. 제1 광차단영역(820)이 광차단층으로 모두 덮여 있는 경우에서의 제1 광차단영역(820)을 투과하는 광의 세기에 비하여 작은 세기의 광을 투과하도록 함으로써, 식별정보패턴영역(810)을 투과하는 광(952)과 제1 광차단영역(820)을 투과하는 광(953)의 경계면에서의 해상도를 증가시킬 수 있다. 따라서 제1 광차단영역(820)을 투과하는 광(953)으로 인해 식별정보패턴영역(810)을 투과하는 광(952)의 인식 에러를 방지할 수 있다.
유사하게, 제2 광차단영역(830) 내의 제2 광차단층패턴들(832) 및 제2 회절격자패턴(834)은, 제2 광차단층패턴들(832)이 가질 수 있는 피치들 중 가장 큰 값을 갖는 제3 피치(d15)가 제2 광차단영역(830)으로 조사되는 광(951)(즉, 정렬용 광원(910)으로부터 출사되는 광)의 파장(λ)의 많아야 대략 1.5배가 되도록 구성된다. 제3 피치(d15)가 제2 광차단영역(830)으로 조사되는 광(951)의 파장(λ)의 대략 1.5배인 경우, 제2 광차단층패턴들(832) 및 제2 회절격자패턴(834)을 통과하는 광은 대략 42°의 회절각도(θ)를 갖는다. 제3 피치(d15)가 제2 광차단영역(820)으로 조사되는 광(951)의 파장(λ)의 대략 1배인 경우, 제2 광차단층패턴들(832) 및 제2 회절격자패턴(834)을 통과하는 광은 대략 90°의 회절각도(θ)를 갖는다. 제3 피치(d15)가 제2 광차단영역(830)으로 조사되는 광(951)의 파장(λ)의 대략 1배 미만인 경우에도, 제2 광차단층패턴들(832) 및 제2 회절격자패턴(834)을 통과하는 광은 대략 90°의 회절각도(θ)를 갖는다. 따라서 제3 피치(d15)가 제2 광차단영역(830)으로 조사되는 광(951)의 파장(λ)의 대략 1.5배 이하인 경우, 제2 광차단층패턴들(832) 및 제2 회절격자패턴(834)을 통과하는 광은 대략 42° 내지 90°의 회절각도(θ)를 갖는다. 제2 광차단층패턴들(832) 및 제2 회절격자패턴(834)을 통과하는 광이 대략 42° 내지 90°의 회절각도(θ)를 갖도록 함으로써, 제2 광차단층패턴들(832)을 통과하는 광과, 제2 회절격자패턴(834)을 통과하는 광이 서로 상쇄될 수 있다. 제2 광차단층패턴들(832)을 통과하는 광과, 제2 회절격자패턴(834)을 통과하는 광이 서로 상쇄되는 정도는 회절각도(θ)가 90°에 가까울수록 커진다. 이와 같이 회절각도(θ)를 특정 각도 범위가 되도록 함으로써, 제2 광차단영역(830)을 투과하는 광(954)의 세기가 제2 광차단영역(830)으로 조사되는 광(951)의 대략 40%보다 작아지도록 할 수 있다. 제2 광차단영역(830)이 광차단층으로 모두 덮여 있는 경우에서의 제2 광차단영역(830)을 투과하는 광의 세기에 비하여 작은 세기의 광을 투과하도록 함으로써, 식별정보패턴영역(810)을 투과하는 광(952)과 제2 광차단영역(830)을 투과하는 광(954)의 경계면에서의 해상도를 증가시킬 수 있다. 따라서 제2 광차단영역(830)을 투과하는 광(954)으로 인해 식별정보패턴영역(810)을 투과하는 광(952)의 인식 에러를 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 출원의 실시 형태들을 도면들을 예시하며 설명하지만, 이는 본 출원에서 제시하고자 하는 바를 설명하기 위한 것이며, 세밀하게 제시된 형상으로 본 출원에서 제시하고자 하는 바를 한정하고자 한 것은 아니다.
100...포토마스크 110...패턴영역
120...프레임영역 200...프리-얼라인먼트 키
210...프리-얼라인먼트 패턴 220...광차단영역
222...광차단층패턴 224...회절격자패턴

Claims (52)

  1. 포토리소그리피 장비 내에서의 프리-얼라인먼트를 위한 프리-얼라인먼트 키를 갖는 포토마스크에 있어서,
    상기 프리-얼라인먼트 키는,
    광을 투과시키는 투광영역으로 구성되는 프리-얼라인먼트 패턴; 및
    상기 프리-얼라인먼트 패턴을 둘러싸되, 복수개의 광차단층패턴들과, 상기 광차단층패턴들을 구분하는 회절격자패턴으로 구성되는 광차단영역을 포함하는 포토마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    전사패턴이 배치되는 패턴영역과, 상기 패턴영역을 둘러싸며 광차단층이 배치되는 프레임영역을 더 포함하는 포토마스크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프리-얼라인먼트 키는 상기 프레임영역 내에 배치되는 포토마스크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프리-얼라인먼트 패턴은 십자의 평면 형상을 갖는 포토마스크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광차단층패턴들은 아일랜드 형태로 배치되고, 상기 회절격자패턴은 메시(mesh) 형태로 배치되는 포토마스크.
  6. 제5항에있어서,
    상기 광차단층패턴들 각각은 사각의 평면 형상을 갖는 포토마스크.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 회절격자패턴은 투광영역으로 구성되는 포토마스크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회절격자패턴의 일 방향으로의 제1 폭과, 상기 일 방향과 교차하는 다른 방향으로의 제2폭은 실질적으로 동일한 포토마스크.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 광차단층패턴들이 갖는 최대 피치는, 상기 광차단영역을 투과하는 광의 회절각도가 42° 내지 90°가 되도록 설정되는 포토마스크.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광차단층패턴들이 갖는 최대 피치는, 상기 광차단영역으로 조사되는 광의 파장의 1.5배 이하인 포토마스크.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 광차단층패턴들이 갖는 최대 피치는, 780nm 내지 980nm의 1.5배 이하인 포토마스크.
  12. 포토리소그리피 장비 내에서의 프리-얼라인먼트를 위한 프리-얼라인먼트 키를 갖는 포토마스크에 있어서,
    상기 프리-얼라인먼트 키는,
    광을 투과시키는 투광영역으로 구성되는 제1 프리-얼라인먼트 패턴;
    상기 제1 프리-얼라인먼트 패턴 내에 배치되는 제2 프리-얼라인먼트 패턴; 및
    상기 제1 프리-얼라인먼트 패턴을 둘러싸되, 복수개의 제1 광차단층패턴들과, 상기 제1 광차단층패턴들을 구분하는 제1 회절격자패턴으로 구성되는 제1 광차단영역을 포함하는 포토마스크.
  13. 제12항에 있어서,
    전사패턴이 배치되는 패턴영역과, 상기 패턴영역을 둘러싸며 광차단층이 배치되는 프레임영역을 더 포함하는 포토마스크.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 프리-얼라인먼트 키는 상기 프레임영역 내에 배치되는 포토마스크.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 프리-얼라인먼트 패턴 및 제2 프리-얼라인먼트 패턴은 십자의 평면 형상을 갖는 포토마스크.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제1 광차단층패턴들은 아일랜드 형태로 배치되고, 상기 제1 회절격자패턴은 메시(mesh) 형태로 배치되는 포토마스크.
  17. 제16항에있어서,
    상기 제1 광차단층패턴들 각각은 사각의 평면 형상을 갖는 포토마스크.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제1 회절격자패턴은 투광영역으로 구성되는 포토마스크.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 회절격자패턴의 일 방향으로의 제1 폭과, 상기 일 방향과 교차하는 다른 방향으로의 제2 폭은 실질적으로 동일한 포토마스크.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제1 광차단층패턴들이 갖는 최대 피치는, 상기 제1 광차단영역을 투과하는 광의 회절각도가 42° 내지 90°가 되도록 설정되는 포토마스크.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 광차단층패턴들이 갖는 최대 피치는, 상기 제1 광차단영역으로 조사되는 광의 파장의 1.5배 이하인 포토마스크.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 제1 광차단층패턴들이 갖는 최대 피치는, 780nm 내지 980nm의 1.5배 이하인 포토마스크.
  23. 제12항에 있어서, 상기 제2 프리-얼라인먼트 패턴은,
    복수개의 제2 광차단층패턴들; 및
    상기 제2 광차단층패턴들을 구분하는 제2 회절격자패턴으로 구성되는 제2 광차단영역을 포함하는 포토마스크.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제2 광차단층패턴들은 아일랜드 형태로 배치되고, 상기 제2 회절격자패턴은 메시(mesh) 형태로 배치되는 포토마스크.
  25. 제24항에있어서,
    상기 제2 광차단층패턴들 각각은 사각의 평면 형상을 갖는 포토마스크.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 제2 회절격자패턴은 투광영역으로 구성되는 포토마스크.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제2 회절격자패턴의 일 방향으로의 제1 폭과, 상기 일 방향과 교차하는 다른 방향으로의 제2 폭은 실질적으로 동일한 포토마스크.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제2 회절격자패턴의 제1 폭 및 제2 폭은, 각각 상기 제1 회절격자패턴의 일 방향으로의 제1 폭 및 상기 다른 방향으로의 제2 폭과 실질적으로 동일한 포토마스크.
  29. 제26항에 있어서,
    상기 제2 광차단층패턴들이 갖는 최대 피치는, 상기 제1 광차단영역을 투과하는 광의 회절각도가 42° 내지 90°가 되도록 설정되는 포토마스크.
  30. 제26항에 있어서,
    상기 제2 광차단층패턴들이 갖는 최대 피치는, 780nm 내지 980nm의 1.5배 이하인 포토마스크.
  31. 포토리소그리피 장비 내에서의 프리-얼라인먼트를 위한 프리-얼라인먼트 키를 갖는 포토마스크에 있어서,
    상기 프리-얼라인먼트 키는,
    바코드 형태의 식별정보패턴을 갖는 식별정보패턴영역; 및
    상기 식별정보패턴영역의 제1 측면에 접하도록 배치되며, 복수개의 제1 광차단층패턴들과, 상기 제1 광차단층패턴들을 구분하는 제1 회절격자패턴으로 구성되는 제1 광차단영역을 포함하는 포토마스크.
  32. 제31항에 있어서,
    전사패턴이 배치되는 패턴영역과, 상기 패턴영역을 둘러싸며 광차단층이 배치되는 프레임영역을 더 포함하는 포토마스크.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 프리-얼라인먼트 키는 상기 프레임영역 내에 배치되는 포토마스크.
  34. 제31항에 있어서,
    상기 제1 광차단층패턴들은 아일랜드 형태로 배치되고, 상기 제1 회절격자패턴은 메시(mesh) 형태로 배치되는 포토마스크.
  35. 제34항에있어서,
    상기 제1 광차단층패턴들 각각은 사각의 평면 형상을 갖는 포토마스크.
  36. 제34항에 있어서,
    상기 제1 회절격자패턴은 투광영역으로 구성되는 포토마스크.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 제1 회절격자패턴의 일 방향으로의 제1 폭과, 상기 일 방향과 교차하는 다른 방향으로의 제2 폭은 실질적으로 동일한 포토마스크.
  38. 제36항에 있어서,
    상기 제1 광차단층패턴들이 갖는 최대 피치는, 상기 제1 광차단영역을 투과하는 광의 회절각도가 42° 내지 90°가 되도록 설정되는 포토마스크.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 제1 광차단층패턴들이 갖는 최대 피치는, 상기 제1 광차단영역으로 조사되는 광의 파장의 1.5배 이하인 포토마스크.
  40. 제36항에 있어서,
    상기 제1 광차단층패턴들이 갖는 최대 피치는, 780nm 내지 980nm의 1.5배 이하인 포토마스크.
  41. 제31항에 있어서,
    상기 식별정보패턴영역의 상기 제1 측면과 반대의 제2 측면에 접하도록 배치되며, 복수개의 제2 광차단층패턴들과, 상기 제2 광차단층패턴들을 구분하는 제2 회절격자패턴으로 구성되는 제2 광차단영역을 포함하는 포토마스크.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 제2 광차단층패턴들은 아일랜드 형태로 배치되고, 상기 제2 회절격자패턴은 메시(mesh) 형태로 배치되는 포토마스크.
  43. 제42항에있어서,
    상기 제2 광차단층패턴들 각각은 사각의 평면 형상을 갖는 포토마스크.
  44. 제42항에 있어서,
    상기 제2 회절격자패턴은 투광영역으로 구성되는 포토마스크.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 제2 회절격자패턴의 일 방향으로의 제1 폭과, 상기 일 방향과 교차하는 다른 방향으로의 제2 폭은 실질적으로 동일한 포토마스크.
  46. 제45항에 있어서,
    상기 제2 회절격자패턴의 제1 폭 및 제2 폭은, 각각 상기 제1 회절격자패턴의 일 방향으로의 제1 폭 및 상기 다른 방향으로의 제2 폭과 실질적으로 동일한 포토마스크.
  47. 제44항에 있어서,
    상기 제2 광차단층패턴들이 갖는 최대 피치는, 상기 제2 광차단영역을 투과하는 광의 회절각도가 42° 내지 90°가 되도록 설정되는 포토마스크.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 제2 광차단층패턴들이 갖는 최대 피치는, 상기 제2 광차단영역으로 조사되는 광의 파장의 1.5배 이하인 포토마스크.
  49. 제44항에 있어서,
    상기 제2 광차단층패턴들이 갖는 최대 피치는, 780nm 내지 980nm의 1.5배 이하인 포토마스크.
  50. 정렬용 광원;
    상기 정렬용 광원으로부터 조사되는 광을 선택적으로 투과시키도록 배치되는 포토마스크; 및
    상기 포토마스크를 투과하는 광을 검출하는 광검출기를 포함하되,
    상기 포토마스크는,
    광을 투과시키는 투광영역으로 구성되는 프리-얼라인먼트 패턴; 및
    상기 프리-얼라인먼트 패턴을 둘러싸되, 복수개의 광차단층패턴들과, 상기 광차단층패턴들을 구분하는 회절격자패턴으로 구성되는 광차단영역으로 구성되는 프리-얼라인먼트 키를 포함하는 포토리소그라피 장비.
  51. 정렬용 광원;
    상기 정렬용 광원으로부터 조사되는 광을 선택적으로 투과시키도록 배치되는 포토마스크; 및
    상기 포토마스크를 투과하는 광을 검출하는 광검출기를 포함하되,
    상기 포토마스크는,
    광을 투과시키는 투광영역으로 구성되는 제1 프리-얼라인먼트 패턴;
    상기 제1 프리-얼라인먼트 패턴 내에 배치되는 제2 프리-얼라인먼트 패턴; 및
    상기 제1 프리-얼라인먼트 패턴을 둘러싸되, 복수개의 제1 광차단층패턴들과, 상기 제1 광차단층패턴들을 구분하는 제1 회절격자패턴으로 구성되는 제1 광차단영역을 포함하는 프리-얼라인먼트 키를 갖는 포토리소그라피 장비.
  52. 정렬용 광원;
    상기 정렬용 광원으로부터 조사되는 광을 선택적으로 투과시키도록 배치되는 포토마스크; 및
    상기 포토마스크를 투과하는 광을 검출하는 광검출기를 포함하되,
    상기 포토마스크는,
    바코드 형태의 식별정보패턴을 갖는 식별정보패턴영역; 및
    상기 식별정보패턴영역의 제1 측면에 접하도록 배치되며, 복수개의 제1 광차단층패턴들과, 상기 제1 광차단층패턴들을 구분하는 제1 회절격자패턴으로 구성되는 제1 광차단영역을 포함하는 프리-얼라인먼트 키를 갖는 포토리소그라피 장비.
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