KR20030053363A - 스텝 앤드 스캔 방식의 웨이퍼 노광방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 스테이지와 레티클 스테이지의 스캐닝 방향을 자유롭게 제어함으로써 미세 패턴 형성을 가능케 할 수 있는 스텝 앤드 스캔 방식의 웨이퍼 노광방법에 관한 것으로서, 본 발명의 스텝 앤드 스캔 방식의 웨이퍼 노광방법은 레티클 스테이지와 웨이퍼 스테이지를 구비하며 스테핑 방향을 X축, 스캐닝 방향을 Y축으로 하여 정의되는 평면 상을 상기 레티클 스테이지와 상기 웨이퍼 스테이지가 구동하는 스텝 앤드 스캔 방식의 노광장치에 있어서, 상기 X, Y축으로 정의되는 평면은 Y축이 45도 기울어져 있어 상기 스캐닝 작업시 상기 레티클 스테이지 및 상기 웨이퍼 스테이지가 Y축에 45도 기울어져 움직이는 것을 특징으로 한다.

Description

스텝 앤드 스캔 방식의 웨이퍼 노광방법{Exposing method in step and scan type exposing system}

본 발명은 스텝 앤드 스캔(Step and Scan) 방식의 웨이퍼 노광방법에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼 스테이지와 레티클 스테이지의 스캐닝 방향을 자유롭게 제어함으로써 미세 패턴 형성을 가능케 할 수 있는 스텝 앤드 스캔 방식의 웨이퍼 노광방법에 관한 것이다.

반도체 소자는 다양한 형태의 막이 다층 구조로 적층되는 형태를 갖는데, 이러한 다층 구조의 반도체를 제조하는데 있어서는 여러 가지 공정들을 필요로 한다.

상기 공정 중, 임의의 막에 대한 패터닝은 임의의 막 상에 스핀 코팅(spin coating) 등의 방법을 통해 감광막을 도포하고, 이를 노광한 후 현상함으로써 임의의 막 상에 원하는 형상의 마스크 패턴을 형성한 다음, 형성된 마스크 패턴을 이용하여 하부의 막을 선택적으로 식각, 제거함으로써 수행되는데, 이러한 패터닝 과정을 위해 필요한 반도체 제조 장비 중의 하나가 축소 노광 장비이다.

한편, 상기 감광막의 노광은 준비된 레티클(reticle)을 통해 레이저 빔 등을 주사(scan)하여 레티클 상의 회로 패턴을 웨이퍼 상에 전사함으로써 행해지는데, 이 때 현재까지의 노광 과정은 6인치(inch) 크기의 메인 프레임 이미지를 웨이퍼(8인치) 상에 4 대 1 또는 5 대 1 등의 비율로 구현하기 위해 스테핑(stepping) 또는 스캐닝(scanning)을 웨이퍼 상에 반복적으로 노광하는 과정으로 웨이퍼 상에 레티클 이미지를 반복적으로 노광함으로써 다수의 반도체 칩을 하나의 웨이퍼 상에 구현한다.

즉, 레티클 상에 형성된 회로 패턴을 웨이퍼에 전사하여 회로 패턴으로 된 마스크 패턴을 형성하는데, 이 때 레티클은 노광 공정을 수행하기 전에 먼저 얼라인(align), 즉 노광장비의 레티클 스테이지에 로딩된 후 웨이퍼 스테이지 얼라인먼트(alignment) 마크, 레티클 얼라인 마크 등을 이용하여 얼라인되며, 이러한 얼라인 공정을 통해 얼라인된 레티클을 이용하여 노광 공정을 진행한다.

한편, 최근 들어 반도체 소자가 고집적화되어 가면서 회로 선 폭이 0.18㎛, 0.15㎛ 이하로 미세화되어 가고 있는데, 상기 미세 선 폭을 구현하기 위한 레티클 패턴의 CD(Critical Dimension)는 한계에 이르러, 웨이퍼를 사용하지 않고 웨이퍼에 직접 노광하는 전자빔 등이 새로운 기술이 진행되지 않고서는 더 이상의 CD 미세화는 어려운 실정이다.

이하, 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 스텝 앤드 스캔 방식의 웨이퍼 노광방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 스텝 앤드 스캔 방식의 웨이퍼 노광방법을 설명하기 위한 개략도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 스텝 앤드 스캔 방식의 노광장치는 일반적으로 반도체 웨이퍼가 안착되는 노광 척(exposure chuck)(도시하지 않음)을 포함하는 웨이퍼 스테이지(101)와 레티클(103)이 안착되는 레티클 척을 포함하는 레티클 스테이지(102), 그리고 상기 레티클 스테이지(102)와 상기 웨이퍼 스테이지(101) 사이에 위치하여 레티클(103)을 통과한 광을 축소하여 반도체 웨이퍼에 투사시켜주는 렌즈(도시하지 않음)를 구비한다.

상기 레티클 스테이지(102) 및 웨이퍼 스테이지(101)는 X, Y축으로 정의되는 평면 상에서 이동하는데, 상기 레티클 스테이지(102)는 스캐닝(scanning) 방향인 ±Y 방향, 상기 웨이퍼 스테이지(101)는 스캐닝 및 스테핑(stepping) 방향인 ±Y, ±X 방향으로 움직인다.

이 때, 상기 스캐닝 작업시에는 상기 레티클 스테이지(102)와 상기 웨이퍼스테이지(101)는 서로 반대 방향으로 움직인다.

종래 기술에 따른 노광방법은 전술한 바와 같이, 레티클 패턴 크기의 제조 한계 즉, 레티클 CD의 한계 때문에 미세 선 폭을 구현하는데 어려움이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 웨이퍼 스테이지와 레티클 스테이지의 스캐닝 방향을 자유롭게 제어함으로써 미세 패턴 형성을 가능케 할 수 있는 스텝 앤드 스캔 방식의 웨이퍼 노광방법을 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 일반적인 스텝 앤드 스캔 방식의 노광장치의 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 스텝 앤드 스캔 방식의 웨이퍼 노광방법을 설명하기 위한 노광장치의 개략도.

도 3과 도 4는 각각 종래의 노광방법과 본 발명의 노광방법에 따른 패턴의 단위길이를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

201 : 웨이퍼 스테이지 202 : 레티클 스테이지

203 : 레티클

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스텝 앤드 스캔 방식의 웨이퍼 노광방법은 레티클 스테이지와 웨이퍼 스테이지를 구비하며 스테핑 방향을 X축, 스캐닝 방향을 Y축으로 하여 정의되는 평면 상을 상기 레티클 스테이지와 상기 웨이퍼 스테이지가 구동하는 스텝 앤드 스캔 방식의 노광장치에 있어서, 상기 X, Y축으로 정의되는 평면은 Y축이 45도 기울어져 있어 상기 스캐닝 작업시 상기 레티클 스테이지 및 상기 웨이퍼 스테이지가 Y축에 45도 기울어져 움직이는 것을 특징으로 한다.

상기 레티클 스테이지와 웨이퍼 스테이지는 스캐닝 작업시 서로 반대 방향으로 움직이면서 상기 레티클을 스캐닝하며, 축소 노광 비율은 4 대 1 또는 5대 1이다.

본 발명은 상기와 같이 Y축이 45도 기울어진 상태에서 스캐닝 작업을 실시하기 때문에 노광되는 패턴의 크기를 cosθ 배율만큼 줄일 수 있게 되어 미세 선 폭의 구현이 가능하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 스텝 앤드 스캔 방식의 웨이퍼 노광방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 스텝 앤드 스캔 방식의 웨이퍼 노광방법을 설명하기 위한 노광장치의 개념도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 웨이퍼가 안착되는 노광 척(exposure chuck)(도시하지 않음)을 포함하는 웨이퍼 스테이지(201)와 레티클(203)이 안착되는 레티클 척을 포함하는 레티클 스테이지(202), 그리고 상기 레티클 스테이지(202)와 상기 웨이퍼 스테이지(201) 사이에 위치하여 레티클(203)을 통과한 광을 축소하여 반도체 웨이퍼에 투사시켜주는 렌즈(도시하지 않음)를 구비한다.

상기 레티클 스테이지(202) 및 웨이퍼 스테이지(201)는 X, Y축으로 정의되는 평면 상에서 이동하는데, 상기 레티클 스테이지(202)는 스캐닝(scanning) 방향인 ±Y 방향, 상기 웨이퍼 스테이지(201)는 스캐닝 및 스테핑(stepping) 방향인 ±Y, ±X 방향으로 움직인다. 이러한, 구성은 도 1의 종래의 노광장치와 유사하지만, 본 발명의 노광장치는 X, Y축으로 정의되는 평면이 Y축으로 45도 정도 기울어져 있는 것에 특징이 있다.

이 때, 상기 스캐닝 작업시에는 상기 레티클 스테이지(202)와 상기 웨이퍼 스테이지(201)는 서로 반대 방향으로 움직인다.

상기와 같이 X, Y축으로 정의되는 평면이 Y축 기준으로 45도 정도 기울어져있기 때문에, 스캐닝 작업시 상기 레티클 스테이지와 웨이퍼 스테이지가 Y축에 45도 기울어져 움직이게 된다.

이로 인해, 상기 Y축이 기울어진 만큼의 cosθ 의 배율만큼 패턴의 크기를 줄일 수 있게 된다.

도 3과 도 4를 비교하여 종래 기술에 따른 노광방법과 본 발명에 따른 노광방법에 의해 형성되는 패턴의 크기 변화를 알 수 있다.

종래의 경우, 패턴의 단위 길이를 A라 한다면 X, Y축으로 정의되는 평면이 직각을 이루기 때문에 패턴의 형성 역시 그대로 이루어짐에 따라 패턴의 단위 길이의 변화는 없다. 반면, 본 발명의 경우 X, Y축으로 정의되는 평면이 Y축 기준으로 45도 정도 기울어진 상태이므로 스캐닝 작업시 도 4에 도시한 바와 같이, 패턴의 단위길이를 A라 한다면 Acosθ 만큼의 길이가 줄어들게 되는 것이다.

본 발명의 스텝 앤드 스캔 방식의 웨이퍼 노광방법은 상기 레티클 상에 형성되어 있는 고정 패턴을 웨이퍼 상에 전사시킬 때, 스캐닝 각도를 자유롭게 변화시킬 수 있다.

따라서, 상기 θ의 값은 고정되어 있는 수치가 아니고 사용자의 노광장치 제어에 따라 변하게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 스텝 앤드 스캔 방식의 웨이퍼 노광방법은 다음과 같은 효과가 있다.

레티클 스테이지와 웨이퍼 스테이지의 스캐닝 각도를 자유롭게 조절함으로써고정되어 있는 레티클 상의 패턴 크기를 웨이퍼 상에 유동적으로 CD(Critical Dimension)를 변화시키면서 구현할 수 있게 된다.

또한, 레티클 스테이지와 웨이퍼 스테이지의 스캐닝 각도를 자유롭게 조절함으로써 레티클 상의 패턴과 상이한 패턴 이미지를 웨이퍼 상에 구현할 수 있는 장점이 있다.

Claims (2)

1. 레티클 스테이지와 웨이퍼 스테이지를 구비하며 스테핑 방향을 X축, 스캐닝 방향을 Y축으로 하여 정의되는 평면 상을 상기 레티클 스테이지와 상기 웨이퍼 스테이지가 구동하는 스텝 앤드 스캔 방식의 노광장치에 있어서, 상기 X, Y축으로 정의되는 평면은 Y축이 45도 기울어져 있어 상기 스캐닝 작업시 상기 레티클 스테이지 및 상기 웨이퍼 스테이지가 Y축에 45도 기울어져 움직이는 것을 특징으로 하는 스텝 앤드 스캔 방식의 웨이퍼 노광방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 레티클 스테이지와 웨이퍼 스테이지의 전사 각도를 조절하여 상기 레티클 상에 형성되어 있는 패턴 크기와 다르게 웨이퍼 상에 패턴을 형성하는 스텝 앤드 스캔 방식의 웨이퍼 노광방법.