KR20020010767A - 노광 공정에서 웨이퍼 정렬 방법 - Google Patents

Abstract

노광 공정을 수행할 시에 웨이퍼 정렬 방법이 개시되어 있다. 포토레지스트층이 코팅된 웨이퍼를 정확한 위치에 정렬하기 위한 미세 정렬이 수행되지 못할 경우, 수동으로 상기 웨이퍼의 위치를 보정하고 상기 보정에 의한 위치 데이터를 피드백 한다. 위치가 보정된 상기 웨이퍼에 상기 미세 정렬을 재수행하여 상기 웨이퍼를 정확한 위치에 정렬한 후 노광 공정을 실시한다. 또한 상기 수동으로 보정한 위치 데이터에 의거하여 상기 미세 정렬의 초기 위치 데이터 값을 수정하여 후속으로 진행되는 웨이퍼에서 미세 정렬이 수행되지 못하는 불량을 방지한다. 따라서 상기 미세 정렬이 수행되지 못하는 불량이 발생하여도 상기 웨이퍼의 리워크를 실시하지 않으므로 반도체 장치의 생산성이 향상된다.

Description

노광 공정에서 웨이퍼 정렬 방법{Method for aligning of a wafer in a exposure processing}

본 발명은 노광 공정에서 웨이퍼 정렬 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼 정렬 수행의 불량으로 인한 리워크(rework)를 최소화하는 웨이퍼 정렬 방법 에 관한 것이다.

근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능면에 있어서, 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답속도 등을 향상시키는 방향으로 제조기술이 발전되고 있다. 이에 따라 상기 반도체 장치의 집적도 향상을 위한 주요한 기술로서 포토리소그라피(photolithography) 기술과 같은 미세 가공 기술에 대한 요구도 엄격해 지고 있다.

상기 포토리소그라피 공정은 유기물인 포토레지스트층을 선택적으로 노광하여 포토레지스 패턴을 형성하는 기술이다. 구체적으로 상기 포토레지스트층에 광을 조사하면 상기 포토레지스트층이 알칼리성 용액에 대해 용해도의 변화가 일어난다. 따라서 상기 포토레지스트층을 마스크 패턴를 사용하여 선택적으로 노광한 후, 현상하여 용해도가 큰 부분을 제거하는 방법으로 상기 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토리소그라피 기술 중에서 상기 노광 공정을 수행할 시에는 웨이퍼를 정확한 위치에 정렬해야 한다. 상기 웨이퍼의 정렬이 정확하지 않을 경우, 상기 마스크 패턴과 상기 웨이퍼가 어긋나게 되어 미스얼라인 불량(misalign fail)이 발생되기 때문이다. 상기 웨이퍼 정렬은 상기 웨이퍼의 소정 영역에 위치를 확인하기 위한 마크(mark)를 형성하고, 상기 마크를 확인하는 방법으로 수행한다. 상기 노광 공정시에 상기 웨이퍼에 형성된 상기 마크를 확인하여 상기 웨이퍼의 정렬을 수행하는 방법의 일 예가 야마다(Yamada et al.)등에게 허여된 미 합중국 특허 제4.962,423호에 개시되어 있다.

도 1은 종래의 노광 공정에서 웨이퍼 정렬 방법을 설명하기 위한 공정도이다.

도 1을 참조하면, 소정 영역에 위치 확인을 위한 마크(mark)가 형성되고 포토레지스트층이 코팅된 반도체 웨이퍼를 예비 정렬한다.(S10) 상기 예비 정렬은 상기 웨이퍼를 정확한 위치에 정렬하기 위한 전단계로, 상기 웨이퍼가 놓여야 하는정확한 위치의 일정 범위내에 상기 웨이퍼가 놓이도록 한다. 상기 예비 정렬된 웨이퍼를 상기 노광 공정이 수행되는 스테이지로 이송한다.(S12) 상기 스테이지로 이송된 웨이퍼를 정확한 위치에 정렬하기 위한 미세 정렬(global_align)을 수행한다.(S14) 상기 웨이퍼가 정확한 위치에 정렬되면(S16), 상기 웨이퍼에 노광 공정을 실시한다.(S18)

상기 웨이퍼의 미세 정렬은, 상기 웨이퍼 상의 상기 마크를 설정된 위치에서 확인하는 방법으로 수행된다. 상기 웨이퍼 상의 마크를 설정된 위치에서 확인하기 위해 상기 마크가 놓여지는 설정된 위치에 레이저를 포함하는 광을 조사하고, 상기 광이 상기 마크에 조사되도록 상기 웨이퍼가 놓여진 스테이지를 이동한다. 상기 광이 상기 웨이퍼의 마크에 조사되어 상기 마크를 확인하면, 상기 광은 반사하여 정렬 신호를 출력함으로서 상기 미세 정렬이 성공적으로 수행되었음을 알려준다.(S16)

그러나 정확한 위치에 상기 웨이퍼를 정렬하기 위한 상기 미세 정렬을 수행할 때 상기 광이 상기 마크에 조사되지 않아서 상기 웨이퍼의 미세 정렬이 수행되지 못하는 불량이 빈번히 발생된다. 상기 불량은 상기 웨이퍼 상의 마크가 상기 미세 정렬을 수행할 수 있는 범위 내로 들어오지 않아서 상기 광이 상기 마크에 조사되지 않으므로 주로 발생된다. 상기 미세 정렬을 수행할 때 상기 설정된 시간 내에 상기 광이 상기 마크에 조사되지 못할 경우, 동일한 상태에서 미세 정렬을 재수행한다.(S14) 그러나 상기 웨이퍼의 위치를 보정하지 않은 동일한 상태에서 상기 미세 정렬이 재수행되므로, 상기 미세 정렬의 재수행에 의해 상기 광이 상기 마크에조사되어 상기 웨이퍼의 미세 정렬이 성공적으로 이루어지는 경우는 거의 없다.

상기 미세 정렬을 재수행하여도 상기 웨이퍼의 미세 정렬이 수행되지 않을 경우에는 상기 웨이퍼를 상기 노광 장치에서 꺼내어 상기 웨이퍼에 코팅된 포토레지스트를 벗겨낸(strip)후 다시 포토레지스트를 코팅하는 리워크(rework)를 수행하여야 한다. 따라서 상기 리워크의 수행으로 상기 반도체 장치의 제조를 위한 시간이 증가하게 되므로 반도체 장치의 생산성이 감소된다. 또한 이러한 미세 정렬의 불량이 발생되었을 경우 후속으로 진행되는 웨이퍼에서 계속적으로 불량이 발생될 가능성이 매우 크다.

본 발명은 노광 공정을 수행할 시에 웨이퍼의 정렬 수행의 불량으로 인한 웨이퍼의 리워크(rework)를 최소화하는 웨이퍼 정렬 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 노광 공정에서 웨이퍼 정렬 방법을 설명하기 위한 공정도 이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 공정에서 웨이퍼 정렬 방법을 설명하기 위한 공정도이다.

상기 목적을 달성하기 위한 노광 공정에서의 웨이퍼 정렬 방법은, 포토레지스트층이 코팅된 반도체 웨이퍼를 정확한 위치에 정렬하기 위한 미세 정렬을 수행하는 단계와, 상기 웨이퍼의 미세 정렬이 수행되지 못할 경우 수동으로 상기 웨이퍼의 위치를 보정하고 상기 보정에 의한 위치 데이터를 피드백 하는 단계와, 상기 위치가 보정된 웨이퍼에 상기 미세 정렬을 재수행하는 단계와 상기 정렬이 이루어진 웨이퍼를 노광하는 단계와, 상기 수동으로 보정한 위치 데이터에 의거하여 상기 미세 정렬의 초기 위치 데이터 값을 수정하는 단계를 포함한다.

상기 웨이퍼 상에는 위치를 확인하는 마크가 형성되고, 상기 미세 정렬은 상기 마크를 확인하여 수행한다.

상기 수동으로 상기 웨이퍼의 위치를 보정하는 단계는, 상기 웨이퍼가 상기 미세 정렬이 수행 가능한 위치 범위내에 존재하도록 상기 웨이퍼가 놓여진 상기 스테이지를 임의로 이동하여 실시한다.

따라서 상기 웨이퍼의 미세 정렬을 수행하지 못하는 불량이 발생할 시에는 수동으로 상기 웨이퍼의 위치를 상기 미세 정렬이 수행되는 범위내로 이동하여 보정하므로, 상기 위치가 보정된 웨이퍼에 상기 미세 정렬을 재수행하면 상기 웨이퍼의 미세 정렬이 정상적으로 수행된다. 상기 미세 정렬의 수행으로 정확한 위치로 정렬된 상기 웨이퍼에 노광 공정을 실시하므로 상기 웨이퍼의 리워크가 수행되지 않는다. 또한 상기 수동으로 보정한 위치 데이터에 의거하여 미세 정렬시에 초기 위치 데이터 값을 수정하므로 후속으로 진행되는 웨이퍼에서 상기 미세 정렬을 수행하지 못하는 불량이 방지된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라서 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 공정에서 웨이퍼 정렬 방법을 설명하기 위한 공정도이다.

도 2를 참조하면, 포토레지스트층이 코팅된 반도체 웨이퍼의 예비 정렬을 수행한다.(S20) 상기 웨이퍼 상의 소정 영역에는 상기 웨이퍼의 예비 정렬을 위해 상기 웨이퍼의 위치를 확인하기 위한 마크가 형성되어 있다. 상기 마크는 일반적으로 웨이퍼의 스크라이브 라인(scribe line)상에 형성되어 있다. 상기 예비 정렬은 상기 웨이퍼를 정확한 위치에 정렬하기 위한 전단계로, 상기 웨이퍼가 놓여야 하는 정확한 위치의 일정 범위내에 상기 웨이퍼가 놓이도록 한다. 상기 예비 정렬이 수행된 웨이퍼를 노광 공정을 수행하는 웨이퍼 스테이지로 이송한다.(S22) 상기 웨이퍼의 이송은 로봇암 등에 의한 자동 구동으로 이루어진다. 상기 스테이지 상에 이송된 상기 웨이퍼를 정확한 위치에 정렬하기 위한 미세 정렬이 수행된다.(S24) 상기 미세 정렬은 상기 웨이퍼 상의 마크를 확인하는 방법으로 수행된다. 구체적으로, 레이저를 포함하는 광을 상기 웨이퍼 상의 마크가 위치하여야 하는 설정된 위치에 조사하고, 상기 조사되는 광이 웨이퍼 상의 마크를 확인할 수 있도록 상기 스테이지를 이동한다. 상기 광이 상기 웨이퍼의 마크에 조사되면 상기 광이 반사하고, 상기 반사광에 의한 정렬 신호를 출력하여 상기 정렬이 성공적으로 수행되었음을 알려준다.(S26)

그러나 설정된 시간안에 상기 광이 상기 마크에 조사되지 않을 경우가 빈번히 발생한다. 상기 광이 상기 마크에 조사되지 않아 상기 마크가 확인되지 않아서 상기 웨이퍼의 정렬이 수행되지 못하는 불량이 발생한다. 상기 불량은 상기 웨이퍼 상의 상기 마크가 미세 정렬이 수행될 수 있는 범위 내로 들어오지 않아서 주로 발생된다. 즉 상기 정렬을 수행하기 위해 상기 웨이퍼를 스캔(scan)하는 범위를 벗어나서 상기 마크가 존재하므로 상기 광이 상기 마크에 조사되지 않는 것이다. 상기 불량이 발생되는 원인은 여러 가지가 있는데, 상기 웨이퍼 상의 마크의 위치가 소정의 영역에서 크게 벗어나서 형성되어 있는 경우와, 상기 에비 정렬이 제대로 수행되지 않아 상기 웨이퍼의 위치가 설정된 위치에 놓이지 못하는 경우 또는 상기스테이지로 상기 웨이퍼가 이송되는 과정에서 불량이 발생하여 상기 웨이퍼가 설정된 위치에 놓이지 못하는 경우 등이 있다. 상기 미세 정렬이 수행되지 못하는 불량이 발생하면 작업자가 수동으로 상기 웨이퍼의 위치를 보정하고, 상기 보정에 의한 위치 데이터를 피드백(feed back)한다.(S28) 즉 상기 웨이퍼 상에 형성되어 있는 마크가 상기 미세 정렬이 수행 가능한 범위 내에 위치하도록 작업자가 수동으로 상기 웨이퍼가 놓여진 스테이지를 이동한다. 상기 작업자는 정렬 모니터를 통하여 상기 웨이퍼상의 상기 마크의 위치를 확인하면서, 상기 스테이지를 임의로 이동할 수 있는 이동키(moving key)를 조작하여 상기 웨이퍼의 위치를 보정한다. 상기 위치가 보정된 웨이퍼에 상기 미세 정렬을 재수행한다.(S24) 이 때 상기 웨이퍼는 미세 정렬이 수행 가능한 범위내에 위치하므로 상기 웨이퍼가 미세 정렬을 수행하지 못하는 불량이 발생하지 않는다. 따라서 상기 웨이퍼는 상기 미세 정렬에 의해 정확한 위치에 정렬된다. 미세 정렬이 수행된 상기 웨이퍼 상의 포토레지스트층에 선택적으로 광을 조사하는 노광 공정을 실시한다.(S30) 상기 수동으로 상기 웨이퍼의 위치를 보정한 위치 데이터에 의거하여 상기 미세 정렬시에 초기 위치 데이터 값을 보정한다.(S32) 상기 데이터 값의 보정은 후속으로 진행되는 웨이퍼에서 상기 미세 정렬이 수행되지 못하는 불량을 방지하기 위해서 수행된다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 후속으로 진행되는 상기 웨이퍼도 상기 웨이퍼 상의 마크가 상기 미세 정렬이 수행될 수 있는 범위 내로 들어오지 않아서 상기 미세 정렬이 수행되지 못할 가능성이 크고, 그럴 경우 상기 웨이퍼를 계속하여 수동으로 정렬하여야 한다. 따라서 상기 미세 정렬을 수행할 때의 초기 위치 데이타를 상기 수동으로 정렬한 위치데이터에 의거하여 보정하여 후속으로 진행되는 웨이퍼는 수동으로 정렬하지 않도록 하는 것이다.

이에 따라 미세 정렬이 수행되지 못하는 불량이 발생할 시에도 리워크를 수행하지 않고 상기 웨이퍼의 노광 공정을 수행할 수 있다. 또한 후속으로 진행되는 웨이퍼에 대해서는 수동으로 보정하지 않고 정확하게 상기 웨이퍼를 정렬하여 노광 공정을 수행할 수 있다.

따라서 미세 정렬을 수행하지 못하는 불량이 발생할 시에도 상기 웨이퍼의 리워크를 수행하지 않아도 된다. 이는 상기 미세 정렬을 수행하지 못하는 경우 수동으로 상기 웨이퍼의 위치를 수동으로 보정한 다음, 상기 미세 정렬을 재수행하므로 상기 웨이퍼를 정확한 위치로 정렬할 수 있기 때문이다. 또한 상기 수동으로 정렬한 위치 데이터에 의거하여 상기 미세 정렬의 초기 위치 데이터 값을 수정하므로 후속으로 진행되는 웨이퍼에서 상기 미세 정렬을 수행하지 못하는 불량이 방지된다. 따라서 상기 노광 공정을 수행하기 위한 시간이 감소되므로 반도체 장치의 생산성이 향상되는 효과가 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 포토레지스트층이 코팅된 반도체 웨이퍼를 정확한 위치에 정렬하기 위한 미세 정렬을 수행하는 단계;

   상기 웨이퍼의 미세 정렬이 수행되지 못할 경우 수동으로 상기 웨이퍼의 위치를 보정하고, 상기 보정에 의한 위치 데이터를 피드백하는 단계;

   상기 수동의 위치 보정을 수행한 다음 상기 미세 정렬을 재수행하는 단계;

   상기 정렬이 이루어진 웨이퍼를 노광하는 단계; 및

   상기 수동으로 보정한 위치 데이터에 의거하여 상기 미세 정렬의 초기 위치 데이터 값을 수정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 공정에서 웨이퍼 정렬 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 웨이퍼 상에는 위치를 확인하는 마크가 형성되고, 상기 미세 정렬은 상기 마크를 확인하여 수행하는 것을 특징으로 하는 노광 공정에서 웨이퍼 정렬 방법.
3. 제 1항에 있어서, 수동으로 상기 웨이퍼의 위치를 보정하는 단계는, 상기 웨이퍼가 상기 미세 정렬이 수행 가능한 위치 범위내에 존재하도록 상기 웨이퍼가 놓여진 상기 스테이지를 임의로 이동하여 실시하는 것을 특징으로 하는 노광 공정에서 웨이퍼 정렬 방법.