KR19990034619U - 반도체 제조용 포토마스크 - Google Patents

Abstract

본 고안은 웨이퍼에 패터닝 형성시 마스크의 정렬상태를 검출하는 버니어 패턴의 형상을 변형하여 회전발생시에도 회전정도를 검출할 수 있도록 하는 반도체 제조용 포토마스크에 관한 것으로 종래의 버니어에 의해서는 수직방향 및 수평방향으로 각 패턴이 상호 겹쳐지는 부분에서 수치를 측정하여 이에따라 정렬상태를 검출할 수 있으나 패터닝작업시 회전에 의한 정렬은 종래의 버니어만으로는 검출할 수 없는 문제점이 있었던바 본 고안은 마스크의 스크라이브 랜상에 형성되어 기판에 노광되는 패턴의 정렬정도를 검출하는 버니어를 다 수개의 음양형상으로 형성하여 상호 겹쳐짐에 따라 겹쳐짐 정도가 확연하게 구별되어 패터닝시 발생하는 마스크의 회전에 의한 오정렬정도를 수치화하여 효과적으로 검출하는 잇점이 있는 반도체 제조용 포토마스크이다.

Description

반도체 제조용 포토마스크

본 고안은 반도체 제조용 포토마스크에 관한 것으로 더욱 상세하게는 웨이퍼에 패터닝 형성시 마스크의 정렬상태를 검출하는 버니어 패턴의 형상을 변형하여 회전시에도 회전정도를 검출할 수 있도록 하는 반도체 제조용 포토마스크에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장치의 트랜지스터 등의 회로소자를 형성하기 위해 웨이퍼의 소정부분을 여러 단계로 패터닝하는 과정이 필요하게 되며, 이러한 패터닝 과정에서 포토마스크를 사용하게 된다.

따라서, 각 공정에서 각각의 포토마스크의 정렬상태는 외부조건에 의해 위치가 변하고 이에따라 에러가 발생되어 심각한 공정상의 문제를 유발시킬 뿐만 아니라 소자의 신뢰성을 저하시키게 된다. 따라서, 버니어(Vernier)를 이용하여 포토마스크의 정렬을 확인하고 이후의 공정을 진행한다.

도 1a와 도 1b는 종래 기술에 따른 버니어 패턴이 형성된 포토마스크의 평면도이다.

도 1a는 하층에 사용되는 제 1 포토마스크(1)이며, 도 1b는 상기 제 1 포토마스크(1)위로 정열되는 상층의 제 2 포토마스크(13)이다.

종래에는 제 1 포토마스크(1)의 양측에 형성된 스크라이브 랜(Scribe lane)(3)상의 좌하부 및 우하부에는 2개의 손가락모양의 제 1 및 제 2 패턴(5)(7)을 형성하여 한쌍의 제 1 버니어(9)를 형성한다.

상기 제 1 버니어(9)의 제 1 및 제 2 패턴(5)(7)은 셀(11) 부분을 사이에 두고 서로 대응되어 형성되며, 손가락모양의 끝이 각각 상측 및 하측을 향하도록 형성된다.

또한, 도 1b는 상기 제 1 포토마스크(1)에 의하여 형성된 패턴상에 2차적으로 정렬되는 제 2 포토마스크(13)로서, 제 1 포토마스크(1)와 상호 대향되는 위치의 제 2 포토마스크(13)의 스크라이브 랜(15)상에 2개의 손가락모양의 제 3 및 제 4 패턴(17)(19)으로 이루어진 한 쌍의 제 2 버니어(21)가 형성된다.

이 때, 상기 제 2 버니어(21)의 제 3 및 제 4 패턴(17)(19)은 셀(23) 부분을 사이에 두고 서로 대응되어 형성되며, 손가락모양의 끝이 상기 제 1 버니어(9)의 제 1 및 제 2 패턴(5)(7)과 상호 동일한 방향으로 각각 상측 및 하측을 향하도록 형성된다.

도 2는 상기 제 1 및 제 2 포토마스크를 사용하여 패턴의 정렬도를 확인하는 평면도이다.

기판 상에 포토레지스트(Photoresist : 미도시)를 도포하고, 도 1a의 제 1 포토마스크(1)를 사용하여 노광 및 현상하며 패터닝하면 상기 기판의 좌하부 및 우하부에 제 1 버니어(9)의 제 1 및 제 2 패턴(5)(7)이 형성된다.

그리고, 다시 상기 기판 상에 포토레지스트(미도시)를 도포하고, 상기 도 1b의 제 2 포토마스크(13)를 사용하여 노광하면 상기 기판상에 상기 제 1 포토마스크(1)에 의해 생성된 제 1 버니어(9)의 제 2 패턴(7)에 제 2 포토마스크(13)의 제 3 패턴(17)이 겹쳐진다.

이렇게 제 2 패턴(7)에 제 3 패턴(17)이 맞춰져서 결합될 때 한칸당 0.1 ㎛∼0.5 ㎛단위로 이전 제 1 포토마스크(1)에 의한 패턴과의 정렬상태를 알 수 있다.

즉, 제 1 포토마스크(1)상의 패턴에 제 2 포토마스크(13)의 패턴이 정렬 되었을 때는 손가락 모양으로 형성되고 방향이 반대인 제 2 패턴(7)과 제 3 패턴(17)이 각 손가락 모양의 사이사이에 반대측 손가락 모양이 끼워져 겹쳐지므로 정렬시 직사각형을 이룬다.

한편, 패턴이 정렬되지 않은 상태에서는 일측 손가락 모양의 패턴이 타측 손가락 모양의 패턴에 겹쳐져 직사각형을 형성하지 못하므로써 현미경검사에 의하여 정렬상태를 즉시 검사할 수 있으며 상호 겹쳐진 칸에 해당되는 길이를 측정하여 정렬정도를 수치화할 수 있다.

그러나, 종래의 버니어에 의해서는 수직방향 및 수평방향으로 각 패턴이 상호 겹쳐지는 부분에서 수치를 측정하여 이에따라 정렬상태를 검출할 수 있으나 패터닝작업시 회전에 의한 정렬은 종래의 일측방향성으로 수직 또는 수평방향의 정렬을 측정하는 손가락 모양의 버니어만으로는 검출할 수 없는 문제점이 있다.

본 고안의 목적은 마스크의 스크라이브 랜상에 형성되어 기판에 형성되는 패턴의 정렬정도를 검출하는 버니어를 다 수개의 음양형상으로 형성하여 패터닝시 발생하는 마스크의 회전정도를 검출하여 수치화하는 반도체 제조용 포토마스크를 제공하는 데 있다.

따라서, 본 고안은 상기의 목적을 달성하고자, 패턴이 형성되는 기판과, 다 수개의 음양이 일정간격으로 반복되어 체크무늬를 이루는 제 1 패턴 및 제 1 패턴의 음양과 반대로 음양이 형성되어 반복되는 제 2 패턴을 각각 형성하여 상기 기판상에 정렬패턴을 패터닝하는 제 1 버니어가 형성되는 제 1 포토마스크와, 상기 제 1 포토마스크의 각 패턴과 동일한 형상의 제 3 패턴 및 제 4 패턴을 각각 형성하는 제 2 버니어로 상기 정렬패턴상에 대응하여 패터닝하므로써 패턴의 정렬상태를 검사하는 제 2 포토마스크를 구비하는 특징이 있다.

도 1a와 도 1b는 종래 기술에 따른 버니어 패턴이 형성된 포토마스크의 평면도이고,

도 2는 종래의 포토마스크를 사용하여 패턴의 정렬도 검출시를 도시한 평면도이고,

도 3a와 도 3b는 본 고안에 따른 버니어 패턴이 형성된 포토마스크를 도시한 평면도이고,

도 4는 본 고안의 포토마스크를 사용하여 패턴의 정렬도 검출시를 도시한 평면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1,13,101,113 : 제 1 포토마스크, 3,15,103,115 : 스크라이브 랜,

5,105 : 제 1 패턴, 7,107 : 제 2 패턴,

9,109 : 제 1 버니어, 21,121 : 제 2 버니어,

11,23,111,123 : 셀, 17,117 : 제 3 패턴,

19,119 : 제 4 패턴.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안을 설명하면 다음과 같다.

도 3a와 도 3b는 본 고안에 따른 버니어 패턴이 형성된 포토마스크의 평면도이다.

웨이퍼를 패터닝하는 제 1 포토마스크(101)의 양측면에 형성되는 스크라이브 랜(103)상에 각각 제 1 패턴(105) 및 제 2 패턴(107)이 형성된다.

이러한 제 1 패턴(105)과 제 2 패턴(107)은 셀(111)을 사이에 두고 형성되는 스크라이브 랜(103)의 소정부위에 각각 반대되는 형상으로 형성된다.

즉, 스크라이브 랜(103)의 좌하부 및 우하부상에 형성되는 제 1 패턴(105)과 제 2 패턴(107)은 각각 일정한 크기를 갖는 다 수개의 음양이 반복되어 체크무늬를 이루는 제 1 버니어(109)를 형성한다. 그리고 상기 제 1 패턴(105)과 제 2 패턴(107)의 음양은 상호 반대로 반복되도록 형성되어 제 1 패턴(105)상에 제 2 패턴(107)이 겹쳐지면 음양이 상호 보완되며 정사각형의 박스(BOX)를 형성하도록 한다. 이때, 하나의 음양이 갖는 길이를 정확하게 측정할 수 있도록 각 음양은 정사각형으로 이루어짐이 바람직하다.

또한 상기 제 1 포토마스크(101)에 의하여 형성된 패턴상에 2차적으로 정렬되는 제 2 포토마스크(113)의 스크라이브 랜(123)상에도 다 수개의 음양이 반복되어 체크무늬가 형성되는 제 3 패턴(117)과 제 4 패턴(119)이 각각 형성되어 제 2 버니어(121)를 이룬다.

이러한 제 3 패턴(117)은 제 1 포토마스크(101)의 제 1 패턴(105)과 그 형상이 동일하고 제 4 패턴(119)은 제 2 패턴(107)과 그 형상이 동일하므로 제 3 패턴(117)과 제 4 패턴(119)이 이루는 각각의 음양이 반대로 형성되어 상호 겹쳐질 때 박스형을 형성함은 물론이다.

즉, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 설명의 편의상 제 1 포토마스크와 제 2 포토마스크에 별개의 도면부호를 사용하였으나 제 1 포토마스크와 제 2 포토마스크에 형성된 패턴의 위치와 형상은 상호 동일하다. 따라서 동일한 형상의 포토마스크를 사용하여 기판상에 인접된 패턴의 정렬정도를 검사하도록 한다.

본 고안의 버니어에 의한 패턴정렬과정을 알아보면 다음과 같다.

도면을 참조하면 기판상에 포토레지스트(미도시)를 도포하고, 도 3a에서 도시된 제 1 포토마스크(101)를 사용하여 노광 및 현상하며 패터닝하면 상기 기판의 좌하부 및 우하부에 제 1 버니어(109)의 제 1 및 제 2 패턴(105)(107)이 형성된다.

이러한 상태에서 상기 기판상에 포토레지스트(미도시)를 재도포하고, 상기 제 2 포토마스크(113)를 사용하여 노광하면 상기 기판상에 상기 제 1 포토마스크(101)에 의해 생성된 제 1 버니어(109)의 패턴상에 제 2 포토마스크(113)의 제 2 버니어(121)의 패턴이 각각 겹쳐진다.

따라서 상기 기판상에 형성되는 제 1 버니어(109)의 제 2 패턴(107)상에 제 2 버니어(121)의 제 3 패턴(117)이 겹쳐지면서 각각의 패턴이 겹쳐지는 정도에 따라 기판상에 형성되는 패턴의 정렬정도를 검사한다.

즉, 패턴이 정확하게 정렬되는 경우에는 도 4에서와 같이 제 1 포토마스크(101)에 의하여 기판상에 형성된 제 2 패턴(107)의 음양에 제 2 포토마스크(113)의 제 3 패턴(117)의 음양이 상호 겹쳐지면서 정사각형의 박스형을 이루므로써 정렬상태를 검출할 수 있다.

한편, 패턴이 수평방향이나 또는 수직방향으로 이동되어 정확하게 정렬되지 않은 경우에는 제 2 패턴상의 음영에 제 3 패턴의 음영이 겹쳐지면서 정사각형의 박스형을 형성하지 못하고 패턴이 오버랩(Overlap)되지 않는 부분에서의 음영 갯수에 해당하는 길이를 산출하므로써 수치적으로 이동에 의한 패턴의 오정렬된 정도를 검출할 수 있다.

또한 각각의 패턴이 다 수개의 음양으로 이루어진 정사각형이므로 정렬시 회전에 의하여 상호 겹쳐질 때 제 2 패턴(107)의 음양에 대응되는 제 3 패턴(117)의 음양에 의하여 회전하는 각도를 검출할 수 있고 이에따라 겹쳐짐의 정도가 보다 명확해진다.

따라서 각각의 음양이 상호 오버랩되지 않는 부분을 용이하게 검출할 수 있다.

상기에서 상술된 바와 같이, 본 고안은 마스크의 스크라이브 랜상에 형성되어 기판에 노광되는 패턴의 정렬정도를 검출하는 버니어를 다 수개의 음양형상으로 형성하여 상호 겹쳐짐에 따라 겹쳐짐 정도가 확연하게 구별되어 패터닝시 발생하는 마스크의 회전에 의한 오정렬정도를 수치화하여 효과적으로 검출하는 잇점이 있다.

Claims (2)

1. 패턴이 형성되는 기판과;

   다 수개의 음양이 일정간격으로 반복되어 체크무늬를 이루는 제 1 패턴 및 제 1 패턴의 음양과 반대로 음양이 형성되어 반복되는 제 2 패턴을 각각 형성하여 상기 기판상에 정렬패턴을 패터닝하는 제 1 버니어가 형성되는 제 1 포토마스크와;

   상기 제 1 포토마스크의 각 패턴과 동일한 형상의 제 3 패턴 및 제 4 패턴을 각각 형성하는 제 2 버니어로 상기 정렬패턴상에 대응하여 패터닝하므로써 패턴의 정렬상태를 검사하는 제 2 포토마스크를 구비하는 반도체 제조용 포토마스크.
2. 청구항 1에 있어서

   상기 음양을 정사각형으로 형성하는 반도체 제조용 포토마스크.