KR20030094677A - 반도체 제조에 사용되는 노광 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조에 사용되는 노광장치로, 노광장치는 레티클, 레티클이 장착되는 레티클 스테이지, 웨이퍼 스테이지, 센서, 그리고 디스플레이부를 구비한다. 상기 센서는 레티클 스테이지에 장착된 레티클의 평탄도를 측정하기 위한 것이다. 본 발명인 노광장치는 레티클의 평탄도를 측정하여 레티클과 레티클스테이지 사이에 파티클의 존재여부를 미리 검출할 수 있으므로, 웨이퍼에 패턴불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

Description

반도체 제조에 사용되는 노광 장치{Exposure device for manufacturing semiconductor}

본 발명은 반도체 제조에 사용되는 노광공정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레티클과 레티클 스테이지사이에 파티클의 존재여부를 검출하는 장치에 관한 것이다.

통상, 반도체소자는 증착공정, 노광공정, 노광공정 및 이온주입공정 등의 일련의 공정들을 수행하여 이루어진다. 즉, 반도체소자는 웨이퍼상에 다결정막, 산화막, 질화막 및 금속막 등과 같은 여러 층의 박막을 증착한 후, 노광공정, 식각공정 및 이온주입공정등을 통해 패턴(Pattern)을 형성시켜 완성한다. 상기 노광공정은 레티클(Reticle)을 사용하여 원하는 반도체 집적회로의 패턴을 웨이퍼 상에 형성시키는 공정이다. 상기와 같이 노광공정은 빛을 이용하여 공정을 수행하는 것으로 웨이퍼상으로 패턴전사시 디포커스의 발생을 방지하는 것이 중요하다.

상기 패턴불량을 발생시키는 디포커스는 다양한 원인에 의해서 발생하며, 이러한 원인들 중의 하나로 레티클과 레티클 스테이지 사이에 파티클이 존재할 때 발생한다.

도 1A와 도 1B는 레티클과 레티클스테이지 사이에 파티클이 존재하지 않을 때의 평면도와 측면도이며, 도 2A와 도 2B는 레티클과 레티클스테이지 사이에 파티클이 존재할 때의 평면도와 측면도이다.

노광공정에서 레티클과 레티클 스테이지 사이에 파티클이 존재하는 경우에, 도 2b에서 보는 바와 같이 레티클은 미세한 높이 차이가 발생하게 된다. 상기한 높이 차이에 의해 디포커스(Defocus)가 발생하여 웨이퍼상에는 국부적으로 패턴 불량이 발생하게 된다. 이러한 패턴불량은 공정에 있어 수율을 감소시키는 주요 원인이된다.

본 발명은 레티클과 레티클 스테이지사이에 위치되는 파티클로 인하여 웨이퍼의 패턴 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 노광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1A와 도 1B는 레티클과 레티클스테이지 사이에 파티클이 존재하지 않을 경우의 평면도와 측면도;

도 2A와 도 2B는 레티클과 레티클스테이지 사이에 파티클이 존재하는 경우의 평면도와 측면도;

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광 장치의 개략도;

도 4A와 도 4B는 제 1 실시예에 따른 도 3의 레티클과 웨이퍼 스테이지의 평면도, 도 4C는 레티클마크와 웨이퍼스테이지의 기준마크가 오버랩된 상태를 보여주는도면;

도 5A는 이상적인 경우 센서의 계측결과를 보여주는 그래프이고, 도 5B는 파티클이 존재하는 경우 센서의 계측결과를 보여주는 그래프;그리고

도 6A와 도 6B는 레티클과 레티클스테이지사이의 파티클존재유무를 검출하는 제 2 실시예를 보여주는 평면도와 측면도이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 노광 장치는 반도체 제조에 사용되는 노광 장치에 있어서, 패턴이 형성된 레티클, 상기 레티클이 장착되는 레티클 스테이지, 상기 패턴이 전사되는 웨이퍼가 장착되는 웨이퍼 스테이지, 그리고 상기 레티클과 상기 레티클 스테이지의 접촉부위에 파티클의 존재유무를 검출하는 검출수단을 구비한다.

본 발명의 일실시예에 의하면 상기 웨이퍼 스테이지에는 기준마크가 형성되고,상기 레티클에는 복수개의 레티클마크들이 형성되고, 상기 레티클 스테이지는 수직 또는 수평으로 이동가능하고, 상기 검출수단은 상기 기준마크와 각각의 상기 레티클마크가 오버랩되도록 수직이동된 상기 레티클 스테이지의 높이를 계측하는 센서를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면 상기 검출수단은 상기 레티클상에 위치되는 센서를 포함하며, 상기 센서는 상기 레티클의 표면으로부터 상기 센서까지의 거리를 측정한다.

바람직하게는 상기 노광 장치는 상기 센서에 의해서 측정된 측정값을 수치또는 그래프로 보여주는 디스플레이부를 더 포함한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 3 내지 도 6를 참조하면서 보다 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

(제 1 실시예)

도 3은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 노광장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4A와 도 4B는 도 3의 노광장치의 레티클과 웨이퍼 스테이지의 평면도이고, 도 4C는 레티클마크와 기준마크가 오버랩된 상태를 보여주는 도면이다.

도 3을 참조하면 노광 장치는 광원(100), 레티클(200), 레티클 스테이지(300), 투영렌즈(400), 웨이퍼 스테이지(500), 센서(600) 그리고 디스플레이부(800)를 구비한다.

도 4A를 참조하면, 상기 레티클(200)의 중앙에는 웨이퍼에 전사하고자 하는 패턴(220)이 형성되고, 상기 패턴(220) 형성부분의 바깥쪽으로 복수의 레티클 마크(211-219)들이 각각 배치된다. 상기 복수의 레티클 마크들(211-219)은 각각 도 4a에서 보는 바와 같이 동일한 형상으로 쌍을 이루며, 9개의 쌍이 일렬로 배치된다. 상기 레티클 마크는 한쪽끝부터 차례대로 제 1 레티클마크(211), 제 2 레티클마크(212),...제 9 레티클마크(219)로 칭한다. 상기 복수의 레티클 마크들(211-219)은 후에 설명될 웨이퍼 스테이지(500)에 형성된 기준마크(510)와 오버랩시키기 위한 것으로, 상기 레티클 마크들의 수는 본 실시예에서의 수보다 많거나 적을 수 있다.

상기 레티클마크들(211-219)이 형성되지 않은 양측 가장자리는 상기 레티클 스테이지(300)에 고정되거나 진공흡착된다. 상기 레티클 스테이지(300)는 상기 레티클의 패턴(220)부분이 아래로 전사될 수 있도록 중앙은 관통되어 있다. 상기 레티클 스테이지(300)는 구동수단(도시되지 않음)에 의해 상하 또는 수평으로 이동될 수 있다.

상기 레티클 스테이지(300)의 아래에는 투영렌즈(400)가 위치된다. 상기 투영 렌즈(400)는 상기 레티클의 패턴(220)을 상기 웨이퍼상에 축소 전사하기 위한 것이다.

도 4B를 참조하면 상기 투영 렌즈(400)의 아래에는 상기 웨이퍼가 장착되는 상기 웨이퍼 스테이지(500)가 위치된다. 상기 웨이퍼 스테이지(500)의 가장자리에는 기준마크(510)가 형성된다. 상기 기준마크(510)는 상기 레티클(200)과 상기 웨이퍼 스테이지(500)의 위치를 맞추기 위해 일반적으로 사용되는 마크를 사용하거나 본 실시예처럼 별도의 마크를 형성하여 사용할 수 있다.

본 발명인 노광 장치는 상기 레티클 스테이지(300) 상부에 센서(600)를 가진다. 상기 센서(600)는 고정되어 있으며, 상기 레티클 스테이지(300)의 높이변화를 계측하기 위한 것이다. 상기 센서(600)는 상기 웨이퍼 스테이지(500)에 형성된 상기 기준마크(510)의 수직축상에 위치되는 것이 바람직하나 센싱방법에 따라 다른 장소에 위치될 수 있다.

본 발명의 제 1 실시예에서 상기 레티클(200)과 상기 레티클 스테이지(300)사이에 파티클(700)이 존재하는지를 판단하는 과정은 다음과 같다.

상기 웨이퍼 스테이지(500)는 고정되고, 상기 레티클 스테이지(300)는 상기 한 쌍의 제 1 레티클 마크(211) 사이로 상기 기준마크(510)가 위치되도록 수평이동된다. 상기 한쌍의 제 1 레티클 마크(211) 사이에 위치된 상기 기준마크(510)가 디포커스된 상태이면 상기 레티클스테이지를 상하로 이동하여 오버랩된 상태로 맞춘다. 여기서 오버랩된 상태란 도 4c에 도시된 바와 같이 한 쌍의 레티클 마크사이에 상기 기준마크(510)가 정확하게 위치되는 상태를 말한다.이와 반대로 디포커스된 상태는 상기 레티클 마크가 선명하지 않은 상태에서 상기 기준마크(510)와 상이한 크기를 가지는 상태를 말한다. 상기 포커스된 상태에서 상기 센서(600)에 의해 상기 레티클 스테이지(300)의 높이는 측정된다. 이후에 상기 레티클 스테이지(300)는 제 2 레티클 마크(212)사이로 상기 기준마크(510)가 위치되도록 수평이동된다. 상기 제 2 레티클마크(510)가 디포커스된 상태이면 상기 레티클 스테이지(300)를 상하로 이동하여 포커스된 상태로 맞춘다. 상기 센서(600)에 의해서 높이차를 계측하며, 상기 과정을 제 9 기준마크(219)까지 반복한다. 다음에는 상기 레티클(200)의 타측에 형성된 레티클마크들에 대해서도 동일한 과정을 수행한다.

상기 계측된 높이는 수치 또는 그래프로 디스플레이부(800)에 표시된다. 도 5A에 도시된 그래프와 같이 상기 레티클(200)과 상기 레티클 스테이지(300) 사이에파티클(700)이 없는 경우에는 레티클스테이지의 높이가 동일하게 계측된다. 그러나 도 5B에 도시된 그래프와 같이 파티클이 존재하는 경우에는 상기 레티클스테이지를 상하로 이동하게 되므로 다른 부분과 상이한 높이를 가지게 된다. 그래프를 참조하여 상기 높이차가 소정의 범위 이내인 경우에는 노광공정을 진행하고, 소정범위를 벗어나는 경우에는 상기 파티클을 제거 후 노광공정을 진행한다. 도 5B에서 점선은 허용되는 높이를 나타낸다.

본 발명의 노광 장치는 상기 레티클(200)의 평탄도를 측정할 수 있는 상기 센서(600)를 구비하므로, 웨이퍼상으로 패턴이 전사되기 전에 상기 레티클(200)과 상기 레티클 스테이지(300) 사이에 파티클(700)이 존재여부를 미리 검출할 수 있다.

(제 2 실시예)

도 6A와 도 6B는 레티클과 레티클스테이지사이의 파티클존재유무를 검출하는 제 2 실시예를 보여주는 평면도와 측면도이다.

제 2 실시예에서 노광 장치가 광원(100), 레티클(200), 레티클 스테이지(300), 렌즈 광학계(400), 웨이퍼 스테이지(500), 센서(600), 그리고 디스플레이부(700)를 구비하는 것은 제 1 실시예와 동일하다. 그러나 제 2 실시예에서는 상기 레티클상에 레티클마크들이 형성될 필요가 없고, 웨이퍼 스테이지상에 상기 레티클마크에 상응한 기준마크가 형성될 필요가 없다는 점에서 제 1 실시예와 다르다. 제 2 실시예에서 상기 레티클(200)과 상기 레티클스테이지(300) 사이에 파티클(700)이 존재하는 지를 판단하는 과정은 다음과 같다.

상기 레티클(200)의 상부에는 상기 센서(600)가 위치된다. 상기 센서(600)는 상기 레티클의 소정위치로부터 상기 센서까지의 수직거리를 측정하기 위한 것이다. 도 6A 에서 점선으로 표시된 부분이 상기 센서에 의해서 측정되며, 상기 점선 표시 부분은 상기 레티클(200)과 상기 레티클 스테이지(300)가 접촉되는 부분이다. 처음에 상기 레티클 스테이지(300)는 점선으로 표시된 부분의 한쪽 끝에 상기 센서(600)가 위치되도록 수평이동된다. 상기 센서(600)는 상기 레티클(200)로부터 상기 센서(600)까지의 거리를 측정한다. 이후에 상기 레티클 스테이지(300)는 점선부분이 차례대로 상기 센서(600)에 의해 측정되도록 수평이동된다. 일측이 끝나면 타측의 점선부분에 대해서도 상기 과정을 반복한다. 상기 센서(600)에 의해 측정된 높이는 상기 디스플레이부(800)에 수치 또는 그래프로 표시된다. 제 1 실시예에서와 마찬가지로 높이 변화가 허용범위를 벗어나는 경우에는 상기 파티클(700)을 제거 후에 노광공정을 진행한다. 본 실시예에서는 상기 레티클 스테이지(300)가 이동되는 것으로 설명하였으나, 상기 레티클 스테이지(300)는 고정되고, 상기 센서(600)가 수평이동할 수 있다.

본 발명의 노광 장치는 상기 레티클(200)의 평탄도를 측정할 수 있는 상기 센서(600)를 구비하므로, 웨이퍼상으로 패턴이 전사되기 전에 상기 레티클(200)과 상기 레티클 스테이지(300) 사이에 파티클(700)의 존재여부를 미리 검출할 수 있다.

본 발명인 노광장치에 의하면, 노광공정을 진행하기 전에 레티클과 레티클스테이지 사이에 파티클의 존재여부를 미리 파악할 수 있으므로, 파티클로 인하여 웨이퍼에 패턴불량이 발생하는 것을 미리 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 반도체 제조에 사용되는 노광 장치에 있어서,

   패턴이 형성된 레티클과;

   상기 레티클이 장착되는 레티클 스테이지와;

   상기 패턴이 전사되는 웨이퍼가 장착되는 웨이퍼 스테이지와;그리고

   상기 레티클과 상기 레티클 스테이지의 접촉부위에 파티클의 존재유무를 검출하는 검출수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조에 사용되는 노광 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 웨이퍼 스테이지에는 기준마크가 형성되고,

   상기 레티클에는 복수개의 레티클마크들이 형성되고,

   상기 레티클 스테이지는 수직 또는 수평으로 이동가능하고,

   상기 검출수단은,

   상기 기준마크와 각각의 상기 레티클마크가 오버랩되도록 수직이동된 상기 레티클 스테이지의 높이를 계측하는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조를 위한 노광 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 검출수단은 상기 레티클상에 위치되는 센서를 포함하되,

   상기 센서는 상기 레티클의 표면으로부터 상기 센서까지의 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조에 사용되는 노광 장치.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 노광 장치는 상기 센서에 의해서 측정된 값을 수치 또는 그래프로 보여주는 디스플레이부를 더 포함하는 특징으로 하는 반도체 제조에 사용되는 노광 장치.