KR20010081438A - 노광장치의 차광판 위치 확인 방법 및 그 방법에 적합한노광 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노광장치 차광판의 위치 검사 방법 및 이에 사용되는 노광 마스크에 관한 것으로, 노광 마스크는, 중앙부에 위치하며 소자 및 회로 형성용 패턴이 형성되는 회로형성 영역, 상기 회로형성 영역을 둘러싸며 정렬키가 형성되는 부분 외에 광차단막이 전체적으로 형성되는 스크라이브 라인 영역 및 상기 스크라이브 라인 영역을 둘러싸며 광차단막이 전체적으로 형성되는 주변 영역을 구비하여 이루어진 노광 마스크에 있어서, 상기 주변 영역에 투명 패턴부가 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

노광장치의 차광판 위치 확인 방법 및 그 방법에 적합한 노광 마스크 {A Method of Certifying Blinder Location in a Photo Exposure Machine and A Photomask used for it}

본 발명은 노광장치의 운용방법 및 이에 필요한 노광 마스크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노광장치 차광판의 위치 확인 방법 및 이에 사용되는 노광 마스크에 관한 것이다.

반도체 장치의 형성을 위해 반도체 기판에 많은 물질층을 형성하고 가공하는 작업을 거치게 된다. 이러한 가공 작업 가운데 물질층을 선택적으로 제거하여 일정한 형태로 조형하는 패터닝 작업은 매우 중요한데, 일반적인 패터닝 작업은 패턴닝 대상 막 위에 감광막을 적층하고 노광 마스크를 이용하여 노광하고 감광막을 현상하여 감광막 패턴을 만드는 사진공정과 감광막 패턴을 식각 마스크로 대상 막의 노출된 부분을 식각 물질에 작용시켜 제거하는 식각 공정으로 이루어진다.

대개 노광작업에서는 감광막이 도포된 웨이퍼를 스테이지에 놓고 광원과 웨이퍼 사이에 노광 마스크 및 렌즈 시스템을 위치시켜 노광 마스크에 형성된 패턴이 웨이퍼 특정 다이의 감광막에 전달되도록 한다. 웨이퍼의 각 다이는 스테이지 이동에 따라 노광되며, 스테이지 이동 중에는 광원은 셔터에 의해 차단된다.

한편 노광장치에서는 여러 종류의 칩에 대한 노광작업이 이루어지는데 각 칩은 크기가 다르고 노광 마스크도 크기가 다른 여러 가지가 사용될 수 있다. 따라서 광원의 빛을 해당 다이에만 비춰지도록 셔터와 별도로 노광 마스크 전에 차광판을 설치하여 조절하면서 사용할 필요가 있다. 차광판은 노광되는 영역을 확정하기 위한 4개의 변을 형성하며, ㄱ자, ㄴ자형으로 이루어진 2개 1쌍의 틀을 구비한다. 각 틀은 평면상의 상하 좌우로 이동가능하여 2개의 틀이 겹치면서 노광영역의 크기를결정하게 된다.

도1은 종래의 노광공정에서의 차광판과 노광 마스크를 차광판 위에서 본 평면도를 나타내며, 도2는 도1의 중간부분을 변과 평행하게 자른 단면을 나타내는 도면이다.

도1의 가운데 영역은 회로형성 영역(11)이며, 회로형성 영역의 주변을 이루는 것이 스크라이브 라인 영역(13)이다. 그 밖으로 둘레를 이루는 것이 노광 마스크의 주변 영역(15)이고, 그 바깥쪽이 2개의 틀이 겹쳐 이루어진 차광판(17)이다. 도2의 단면도를 보면 알 수 있듯이, 스크라이브 라인 영역(13)과 주변 영역(15)은 공정용 패턴을 제외하고 전체적으로 노광 마스크에 크롬 등 광차단막(23)이 적층되어 빛을 차단하는 영역이며, 스크라이브 라인 영역에는 대개 노광 정렬을 위한 키 패턴이 형성되는데 키 패턴은 투명패턴으로 크롬이 제거되어 있다.

정상적으로 운영될 때 차광판은 회로형성 영역 외측으로 빛이 나가는 것을 막기 위해 노광 마스크의 가장자리인 차단 영역과 겹쳐져야 하며, 동시에 정렬시 스크라이브 라인 영역의 키를 이용할 수 있도록 스크라이브 라인 영역을 덮어서는 안된다. 그리고 노광될 다이 및 노광 마스크의 크기에 따라 차광판을 이루는 2개의 틀이 서로 벌어지거나 좁혀져서 정상적인 위치에 놓여져야 한다.

그런데, 다른 종류의 반도체 장치 형성을 위해 차광판을 이루는 틀의 위치가 조정되어야 할 때 위치가 잘 못 조절되거나, 전혀 조절되지 않아 변화된 노광 마스크와의 관계에서 차광판이 회로형성 영역을 침범하거나 차단 영역과 겹쳐지지 못할 경우 노광의 불량이 초래된다. 또한 노광장치에서 공정이 계속됨에 따라 차광판이 초기 위치에서 옮겨져 불량이 생길 수 있다.

이러한, 차광판에 의한 불량을 방지하기 위해 주기적으로 혹은 운영자의 판단에 따라 차광판의 위치를 검사하게 된다. 종래의 차광판 위치 검사에서는 공정용 노광 마스크 대신 검사용 노광 마스크를 노광장치에 거치하고 더미 웨이퍼를 스테이지에 올려 작업을 진행한 결과를 확인하는 방식으로 작업의 상태를 검사하게 된다. 이때 사용되는 노광 마스크는 스크라이브 라인 영역과 차단 영역에 크롬층을 형성하는 대신 눈금이나 기타 노광영역의 크기를 확인할 수 있는 표지를 형성하여 사용한다.

그러나, 이러한 종래의 검사 방법에 따르면, 제조 공정을 일단 정지시킨 상태에서 노광 마스크를 검사용으로 교체하고 웨이퍼도 더미 웨이퍼로 바꾸어 검사를 실시해야 하며, 수시로 차광판의 상태를 검사할 수 없기 때문에 공정의 불량이 후속적으로 나타난 후에 문제를 인식할 수 있었다.

본 발명은 이러한 종래의 노광장치 차광판의 위치 검사 방법의 불편함과 비능률성을 없앨 수 있는 새롭고 상시적인 노광장치 차광판의 위치 검사 방법 및 이에 적합한 노광 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 종래의 노광공정에서의 차광판과 노광 마스크를 차광판 위에서 본 평면도,

도2는 도1의 중간부분을 변과 평행하게 자른 단면을 나타내는 단면도,

도3은 본 발명의 실시예에 따라 형성된 노광 마스크를 차광판 아래 설치하고 차광판 위에서 본 모습을 나타내는 평면도,

도4는 도3의 투명 패턴부를 확대하여 나타내는 확대도,

도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노광 마스크 평면도이다.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11: 회로형성 영역 13: 스크라이브 라인 영역

15: 주변 영역 17: 차광판

21: 노광 마스크 23: 광차단막

31,31': 투명 패턴부 43: 눈금

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 장치 제조용 노광 마스크는, 중앙부에 위치하며 소자 및 회로 형성용 패턴이 형성되는 회로형성 영역, 상기 회로형성 영역을 둘러싸며 정렬키가 형성되는 부분 외에 광차단막이 전체적으로 형성되는 스크라이브 라인 영역 및 상기 스크라이브 라인 영역을 둘러싸며 광차단막이 전체적으로 형성되는 주변 영역을 구비하여 이루어진 노광 마스크에 있어서, 상기 주변 영역에 투명 패턴부가 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 투명 패턴부는 상기 주변 영역에 전체적으로 형성되는 광차단막을 크게 훼손하지 않도록 얇은 패턴 혹은 작은 패턴들로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 스크라이브 라인 영역과의 경계로부터 형성되거나 회로형성 영역과의 경계로부터 형성되는 것이 바람직하다. 스크라이브 라인 영역과의 경계로부터 형성되는 경우, 투명 패턴부가 전혀 나타나지 않으면 차광판이 스크라이브 라인을 침범한 것임을 즉시로 알 수 있으므로 편리하나 조절량을 알기 어렵고, 회로형성 영역과의 경계로 부터 형성될 경우에는 투명 패턴부에 눈금을 형성하여 조절량을 판단하기 쉽다.

또한, 투명 패턴부는 노광시 인근 다이의 회로형성 영역 해당부분을 침범하지 않는 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 만약, 차광판이 너무 넓게 벌어져 있고 동시에 투명 패턴부가 너무 크게 형성되어 있다면 투명 패턴부로 인하여 인근 다이의 회로형성 영역이 노광되어 불량이 발생할 것이다. 그러나 노광 마스크가 충분히 크다면 차광판이 넓게 열리는 것에 대해서는 충분한 마아진을 가질 것이므로 차광판이 너무 내측으로 위치하여 회로형성 영역을 침범하거나 스트라이브 라인 영역의 정렬키를 가리는 경우가 발생하지 않도록 하는 것이 보다 중요하다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 노광장치 차광판의 위치 검사 방법은, 반도체 장치 제조를 위해 노광 공정을 실시하면서, 광차단막이 설치된 주변 영역에투명 패턴부가 형성된 노광 마스크를 사용하여 노광 공정을 실시하고, 노광 공정을 완료한 상태에서 웨이퍼에 형성된 포토레지스트 패턴을 계측하여 차광판의 위치가 정상적인 것인지를 판단하는 방식으로 이루어진다. 차광판은 노광 장치 내에서 위치 조절이 가능하므로 검사 방법을 실시한 후 대개 노광 장치의 교정이 이루어질 것이다.

웨이퍼로는 공정 웨이퍼를 그대로 사용하고 이 가운데 표본을 추출하여 포토레지스트 패턴을 계측, 확인할 수도 있으나, 대개 공정상의 목적으로 공정 웨이퍼들 가운데 주기적으로 배치하여 사용되는 더미 웨이퍼를 이용하여 포토레지스트 패턴을 계측 확인하는 것이 바람직하다.

그리고 차광판의 위치 판단을 위한 계측은 여러 가지 형태로 이루어질 수 있는데, 가령, 차단 영역의 투명 패턴부에 정상적인 경우 나타나서는 안되는 패턴과 나타나야할 패턴을 한계선상에 먼저 형성하고 이것에 의해 특정 포토레지스트 패턴이 형성되었는가 확인하는 방법. 투명 패턴부에 눈금 패턴을 형성하고 계측기로 이 눈금을 측정하여 적정한 크기만큼 차광판이 열려 있는가를 확인하는 방법 등을 사용할 수 있을 것이다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 살펴보기로 한다.

도3은 본 발명의 실시예에 따라 형성된 노광 마스크를 차광판(17) 아래 설치하고 차광판(17) 위에서 본 모습을 나타내는 평면도이고, 도4는 도3의 투명 패턴부(31)를 확대하여 나타내는 확대도이다. 회로형성 영역(11)의 4변을 이루는경계선이 각각이 한쪽으로 연장되어 차단 영역의 광차단막이 제거된 선의 형태로 본 발명의 투명 패턴부(31)가 나타난다. 이 예에서는 투명 패턴부(31)가 회로형성 영역(11)의 4모서리 부분에 설치되는 것으로, 투명 패턴부(31)를 나누고 있는 눈금(43)이 설치되어 있다. 스크라이브 라인 영역(13)과 주변 영역(15)의 경계부에는 투명 패턴부를 획정하는 눈금(43)이 설치된다. 이런 설치방법은 회로형성 영역의 각 변쪽으로 차광판이 상하좌우측 각각에서 정상적인 위치를 유지하고 있는가와 정상에서 벗어난다면 그 양이 얼마인가를 쉽게 판단하기 위하여 사용된 것이다. 정상적인 위치에서 차광판이 스크라이브 라인 영역과 주변 영역의 경계를 나타내는 두꺼운 눈금을 드러내면서 투명 패턴부를 부분적으로 차폐하게 된다.

만약, 투명 패턴부가 완전히 드러나는 형태로 웨이퍼에 포토레지스트 패턴이 형성된다면 차광판은 너무 벌어져 있으므로 해당 차광판 틀을 상하 혹은 좌우로 이동하도록 조절해야 한다. 반대로, 투명패턴부가 전혀 드러나지 않거나 스크라이브 라인 영역의 정렬키가 나타나지 않는다면 차광판이 너무 내측으로 위치하는 것이므로 조절을 통해 바깥쪽으로 위치하도록 한다.

도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노광 마스크이다. 본 예에서는 주변 영역에 형성되는 투명 패턴부(31')가 스크라이브 라인 영역(13)과의 경계에서 시작하여 주변 영역(15)으로 형성되며, 인근 다이의 회로형성 영역을 침범하지 않도록 형성되어 있다. 노광 공정 후에 형성된 웨이퍼의 포토레지스트 패턴에서 투명 패턴부가 드러나지 않으면 차광판은 너무 내측으로 위치하는 것으로 판정되며, 투명 패턴부가 전체적으로 드러나면 차광판이 너무 외측으로 위치하는 것으로 판정될 것이다.

본 발명에 따르면, 차광판의 위치가 잘못된 경우에 별도의 검사용 노광 마스크를 사용하지 않아도 위치의 잘못을 판단할 수 있으므로 검사를 위해 제조 공정을 중단해야 하는 문제를 해결할 수 있고, 따라서 수시로 이를 검사해도 공정 부담이 없으므로 공정 불량이 일정 기간 계속되는 것을 방지하며, 포토레지스트 패턴을 측정하여 쉽게 불량을 판단할 수 있으므로 후속 공정이 상당히 진행되는 것을 막을 수 있다.

Claims (3)

1. 중앙부에 위치하며 소자 및 회로 형성용 패턴이 형성되는 회로형성 영역,

   상기 회로형성 영역을 둘러싸며 정렬키가 형성되는 부분 외에 광차단막이 전체적으로 형성되는 스크라이브 라인 영역 및

   상기 스크라이브 라인 영역을 둘러싸며 광차단막이 전체적으로 형성되는 주변 영역을 구비하여 이루어진 노광 마스크에 있어서,

   상기 주변 영역에 투명 패턴부가 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 노광 마스크.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 투명 패턴부는 상기 스크라이브 라인 영역과의 경계로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 노광 마스크.
3. 광차단막이 설치된 주변 영역에 투명 패턴부가 형성된 노광 마스크를 사용하여 노광 공정을 실시하고,

   상기 노광 공정 통해 웨이퍼에 형성된 포토레지스트 패턴을 계측하여,

   상기 노광 공정이 실시된 노광 장치의 차광판의 위치가 정상적인 것인지를 판단하는 과정을 구비하여 이루어지는 노광장치 차광판의 위치 검사 방법.