KR20060024874A - 포토 스텝퍼를 이용한 레티클 패턴 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포토 스텝퍼를 이용한 레티클 패턴 형성 방법에 관한 것으로서, ⒜소정의 패턴에 대응되는 레이어 마스크를 정렬시켜 고정하는 레티클 얼라인 단계; ⒝웨이퍼 상에 감광액이 도포된 웨이퍼를 로딩하는 웨이퍼 로딩 단계; ⒞ 감광막이 도포된 웨이퍼를 웨이퍼 핸들러의 에지 감지 센서에 의해 위치 정렬 하는 웨이퍼 핸들러 웨이퍼 얼라인 단계; ⒟제 1레이어 형성 과정일 경우 스킵하고, 제 2레이어 이상의 레이어 형성 과정일 경우 진행되며, 제 2레이어 형성 과정일 경우 웨이퍼 정렬 불량이 특정 양의 로트 카운트 이상일 경우 추가 로트에 대한 노광 작업을 정지시키고 이하일 경우 노광 작업을 진행하는 정렬 불량 로트 카운트 제어에 의한 웨이퍼 스테이지 글로벌 얼라인 단계; ⒠레이어 마스크에 빛을 조사하여 웨이퍼 상에 감광액을 레이어 마스크 패턴으로 노광하는 웨이퍼 노광 단계; 및 ⒡마스크 패턴으로 노광된 감광액을 현상하는 웨이퍼 현상 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 따라서, 리젝트 처리나 재작업에 따른 시간 및 제조 비용을 크게 감소시킬 수 있다.
반도체, 포토(photo), 스텝퍼(stepper), 노광, 사진

Description

포토 스텝퍼를 이용한 레티클 패턴 형성 방법{Reticle pattern forming method using photo stepper}
도 1은 종래 기술에 따른 포토 스텝퍼를 이용한 레티클 패턴 형성 방법을 나타낸 블록도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 포토 스텝퍼를 이용한 레티클 패턴 형성 방법의 진행 과정에서 발생되는 웨이퍼 위치 정렬 불량 상태를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 포토 스텝퍼를 이용한 레티클 패턴 형성 방법을 나타낸 블록도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1; 웨이퍼
3; 플랫-존
5; 레티클 패턴
본 발명은 반도체 장치 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼에 제 1레이어를 형성하는 과정에서 설비 결함으로 인한 웨이퍼 위치 정렬 불량에 의해 대량의 웨이퍼에 대한 공정 불량의 발생을 방지할 수 있는 포토 스텝퍼를 이용한 레티클 패턴 형성 방법에 관한 것이다.
집적회로를 형성하기 위한 반도체 웨이퍼의 제조 공정은 실리콘 기판에 산화막을 성장시키고 불순물을 침적시키며 침적된 불순물을 실리콘 웨이퍼 내로 원하는 깊이까지 침투시키는 확산 공정과, 식각이나 이온주입이 될 부위의 보호 부위를 선택적으로 한정하기 위해 마스크나 레티클(reticle)의 패턴을 웨이퍼 위에 만드는 포토 공정, 감광액 현상이 끝난 후 감광액 밑에 성장되거나 침적 또는 증착된 박막들을 가스나 화학약품을 이용하여 선택적으로 제거하는 식각 공정, 및 화학기상증착(CVD; Chemical Vapor Deposition)이나 이온 주입 또는 금속 증착 방법을 이용하여 특정한 막을 형성시키는 박막 공정 등의 단위 공정을 포함한다.
위 공정들 중에서 포토 공정은 다시 감광액의 도포 공정과 그 감광액의 막을 이용하여 빛을 조사하여 이루어지는 노광 공정 등 다시 몇 가지 공정으로 세분화될 수 있다. 통상적으로 감광액의 도포에는 스피너(spinner)라는 장치를 사용하고, 현상을 위한 노광에는 스텝퍼란 장치를 사용한다.
일반적으로 반도체 포토 공정에서 사용되는 스텝퍼(stepper)는 반송되는 웨이퍼(wafer) 상부에 레티클(reticle)의 마스크 패턴(mask pattern)을 정렬 위치시켜 조명광 및 포커스렌즈(focus lens)를 이용하여 조사시킴으로써 웨이퍼 상에 회로 패턴을 형성시키는 노광이 단계(step)별로 반복적으로 이루어지는 노광 장치이다. 이하에서 종래 기술에 따른 포토 스텝퍼를 이용한 레티클 패턴 형성 방법에 의한 레티클 패턴 형성 과정에 대하여 살펴보기로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 포토 스텝퍼를 이용한 레티클 패턴 형성 방법을 나타낸 블록도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 포토 스텝퍼를 이용한 레티클 패턴 형성 방법의 진행 과정에서 발생되는 웨이퍼 위치 정렬 불량 상태를 나타낸 평면도이다.
종래 기술에 따른 포토 스텝퍼를 이용한 레티클 패턴 형성 방법에 의한 레티클 패턴 형성 과정은, 노광을 하고자 하는 레이어 마스크가 레티클 스테이지에 정렬되는 단계(301)로부터 시작된다.
다음으로 스피너와 같은 감광액 도포 장치에서 감광액이 도포되어 감광층이 형성된 상태의 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 로딩 단계가 진행된다(302).
다음으로 감광층이 형성된 웨이퍼를 웨이퍼 핸들러의 에지 감지 센서에 의한 위치 정렬 단계(303)가 진행된다.
다음으로 웨이퍼 스테이지에서 글로벌 얼라인(global align) 단계가 진행된다(304). 웨이퍼 스테이지 위의 웨이퍼 척(chuck) 상에 고정된 웨이퍼의 위치 정렬 상태가 검사되고 그에 따른 위치 보정이 이루어진다. 여기서, 글로벌 얼라인 단계는 제 2레이어의 형성 과정일 경우 실시되고 제 1레이어 형성 과정일 경우 실시되지 않는다.
다음으로 레이어 마스크에 빛을 조사하여 마스크 패턴에 따라 감광막의 특성을 변화시키는 웨이퍼 노광 단계가 진행된다(305). 그리고 마스크 패턴에 대응되는 감광막 패턴이 형성되도록 감광막의 특정 부분을 제거하는 현상 단계가 진행된다(306).
그런데, 포토 스텝퍼를 이용한 레티클 패턴 형성 과정에서는 제 1레이어를 형성하는 과정에서 웨이퍼의 정렬 상태를 감지하는 설비 결함, 예컨대 에지 감지 센서의 동작 오류로 인하여 플랫-존이 틀어진 상태에서 웨이퍼의 노광이 실시될 경우가 발생될 수 있다.
도 2에서 나타난 바와 같이 플랫-존(3) 기준으로 θ°만큼 틀어진 상태에서 제 1레이어의 노광 후 패턴 형성을 할 경우 에지 센서 동작 오류로 인하여 플랫-존(3)이 틀어진 상태에서 노광을 실행하여도 아무런 문제가 발생되지 않고 노광이 이루어진다. 제 1레이어 형성 공정에서 웨이퍼 상에 레이어가 없는 0레이어 상태이므로 글로벌 얼라인 공정이 스킵(skip)되기 때문이다. 제 1레이어 오버레이 계측 시에 데이터도 전혀 문제없이 정상적으로 나타난다.
이와 같이 제 1레이어의 형성 과정에서 에지 센서 동작 오류가 발생될 경우 플랫-존(3)이 틀어진 상태로 노광 및 현상 단계가 수행되어 틀어진 상태의 레티클 패턴(5)이 웨이퍼(1)에 형성된다.
그러나 다음 공정인 제 2레이어 형성 과정에서 글로벌 얼라인이 실행되므로 글로벌 얼라인시 제 1레이어 형성 단계에서의 위치 정렬 불량에 기인하는 웨이퍼 로테이션 데이터가 너무 크게 나타나 글로벌 얼라인 실패(fail) 현상이 발생된다. 제 2레이어가 설비 허용 오차 이내이더라도 다음 사진 공정에서 설비 허용 오차(tolerance)를 만족하지 못하면 글로벌 얼라인 실패로 웨이퍼 위치 정렬이 이루어질 수 없기 때문에 제 1레이어 형성 과정을 거쳐 포토 공정이 진행중인 로트(lot)들은 재작업을 해야 하고 포토 공정 이외의 공정에 있는 로트들은 리젝트 처리를 해야한다. 즉, 종래 기술에 따른 포토 스텝퍼를 이용하는 레티클 패턴 형성 방법은 제 1레이어 형성 과정에서 설비의 결함에 의한 웨이퍼 위치 정렬 불량이 발생될 경우 대량의 로트에 대한 공정 불량이 발생되어 리젝트 처리되거나 재작업을 해야하는 등 시간 손실 및 제조 비용 증가 등 많은 문제점이 발생된다.
따라서 본 발명의 목적은 반도체 제조 공정 중 포토 스텝퍼를 이용한 레티클 패턴 형성에 있어서 제 1레이어 형성 단계에서 발생하는 얼라인 오류에 의한 대량의 품질 사고를 개선할 수 있도록 하는 포토 스텝퍼를 이용한 레티클 패턴 형성 방법을 제공하는 데에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 포토 스텝퍼를 이용한 레티클 패턴 형성 방법은, ⒜소정의 패턴에 대응되는 레이어 마스크를 정렬시켜 고정하는 레티클 얼라인 단계; ⒝웨이퍼 상에 감광액이 도포된 웨이퍼를 로딩하는 웨이퍼 로딩 단계; ⒞ 감광막이 도포된 웨이퍼를 웨이퍼 핸들러의 에지 감지 센서에 의해 위치 정렬 하는 웨이퍼 핸들러 웨이퍼 얼라인 단계; ⒟제 1레이어 형성 과정일 경우 스킵하고, 제 2레이어 이상의 레이어 형성 과정일 경우 진행되며, 제 2레이어 형성 과정일 경우 웨이퍼 정렬 불량이 특정 양의 로트 카운트 이상일 경우 추가 로트에 대한 노광 작업을 정지시키고 이하일 경우 노광 작업을 진행하는 정렬 불량 로트 카운트 제어에 의한 웨이퍼 스테이지 글로벌 얼라인 단계; ⒠레이어 마스크에 빛을 조사하여 웨이퍼 상에 감광액을 레이어 마스크 패턴으로 노광하는 웨이퍼 노 광 단계; 및 ⒡마스크 패턴으로 노광된 감광액을 현상하는 웨이퍼 현상 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 포토 스텝퍼를 이용한 레티클 패턴 형성 방법에 있어서 상기 ⒟단계에서의 정렬 불량 로트 카운트는 4로트인 것이 바람직하다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 포토 스텝퍼를 이용한 레티클 패턴 형성 방법을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명에 따른 포토 스텝퍼를 이용한 레티클 패턴 형성 방법을 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 포토 스텝퍼를 이용하는 레티클 패턴 형성 방법은 레티클 얼라인 단계(101), 웨이퍼 로딩 단계(102), 웨이퍼 핸들러 웨이퍼 얼라인 단계(103), 정렬 불량 로트 카운트 제어에 의한 웨이퍼 스테이지 글로벌 얼라인 단계(104), 웨이퍼 노광 단계(105)를 포함하여 구성된다.
먼저, 웨이퍼에 형성하고자 하는 소정의 패턴에 대응되는 레이어 마스크를 레티클 스테이지 상에 위치 정렬시키고 고정하는 레티클 얼라인 단계가 진행된다(101).
다음으로 감광액 도포 장치에서 웨이퍼에 감광액이 웨이퍼 상면에 도포되어 감광층이 형성된 상태의 웨이퍼가 로딩되는 단계가 진행된다(102).
다음으로 감광층이 형성된 웨이퍼를 웨이퍼 핸들러의 에지 감지 센서에 의해 위치 정렬하는 웨이퍼 핸들러 웨이퍼 얼라인 단계가 진행된다(103). 이 단계에서 웨이퍼의 플랫-존을 기준으로 웨이퍼의 위치 정렬이 이루어진다.
다음으로 정렬 불량 로트 카운트 제어에 의한 웨이퍼 스테이지 글로벌 얼라인 단계가 진행된다(104). 웨이퍼가 탑재 및 고정되는 웨이퍼 스테이지 위의 웨이퍼 척(chuck) 상에서 웨이퍼의 에지부 양쪽에 형성된 얼라인 마크를 감지하여 웨이퍼의 위치 정렬 상태가 검사되고 그에 따른 위치 보정이 이루어진다.
이 단계는 제 1레이어 형성 과정일 경우 스킵이 이루어지고, 제 2레이어 이상의 레이어 형성 과정일 경우 진행된다. 여기서, 제 2레이어 형성 과정일 경우 웨이퍼 정렬 불량이 특정 양의 로트 카운트 이상일 경우 추가 로트에 대한 노광 작업을 정지시키고 이하일 경우 노광 작업이 진행된다. 이와 같은 과정은 프로세스 레시피 컨트롤러에 로트 카운트 기능을 갖도록 함으로써 특정 로트 이상일 경우 노광이 일어나지 않도록 제어가 이루어질 수 있다. 제한되는 로트 카운트 수는 필요에 따라 적절하게 설정될 수 있으나 노광과 현상 시간이나 계측 시간 등을 고려할 때 4로트로 제한하는 것이 바람직하다.
제 1레이어 카운트를 4로트로 제한하게 되면 설비 결함 발생으로 인한 노광이 4로트까지만 제한적으로 실시되고 4로트 이상이 되는 경우 글로벌 얼라인 실패 현상이 발생된 것이 감지되어 작업 관리자에 의한 감지가 가능하게 되어 추가적인 로트에 대한 노광의 진행이 중단될 수 있다. 현상 및 계측 시간이 있기 때문에 4로트 모두 리젝트 처리되지 않고 재작업만 이루어지면 된다.
다음으로 레이어 마스크에 빛을 조사하여 마스크 패턴에 따라 감광막의 특성을 변화시키는 웨이퍼 노광 단계가 진행된다(105). 그리고 마스크 패턴에 대응되는 감광막 패턴이 형성되도록 감광막의 특정 부분을 제거하는 현상 단계가 진행된다 (106).
이상과 같은 본 발명에 따른 포토 스텝퍼를 이용하는 레티클 패턴 형성 방법에 의하면, 연속적인 0레이어 상태, 즉 제 1레이어를 형성하는 과정에서의 웨이퍼 위치 틀어짐에 의해 후속 공정에서의 불량 발생이 소정 단위의 로트 이상 발생되지 않아 대량의 로트에 대한 0레이어 상태에서의 위치 틀어짐으로 인한 불량 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 리젝트 처리나 재작업에 따른 시간 및 제조 비용을 크게 감소시킬 수 있다.

Claims (2)

  1. ⒜소정의 패턴에 대응되는 레이어 마스크를 정렬시켜 고정하는 레티클 얼라인 단계; ⒝웨이퍼 상에 감광액이 도포된 웨이퍼를 로딩하는 웨이퍼 로딩 단계; ⒞ 감광막이 도포된 웨이퍼를 웨이퍼 핸들러의 에지 감지 센서에 의해 위치 정렬 하는 웨이퍼 핸들러 웨이퍼 얼라인 단계; ⒟제 1레이어 형성 과정일 경우 스킵하고, 제 2레이어 이상의 레이어 형성 과정일 경우 진행되며, 제 2레이어 형성 과정일 경우 웨이퍼 정렬 불량이 특정 양의 로트 카운트 이상일 경우 추가 로트에 대한 노광 작업을 정지시키고 이하일 경우 노광 작업을 진행하는 정렬 불량 로트 카운트 제어에 의한 웨이퍼 스테이지 글로벌 얼라인 단계; ⒠레이어 마스크에 빛을 조사하여 웨이퍼 상에 감광액을 레이어 마스크 패턴으로 노광하는 웨이퍼 노광 단계; 및 ⒡마스크 패턴으로 노광된 감광액을 현상하는 웨이퍼 현상 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토 스텝퍼를 이용한 레티클 패턴 형성 방법.
  2. 제 1항에 있어서, ⒟단계에서의 정렬 불량 로트 카운트는 4로트인 것을 특징으로 하는 포토 스텝퍼를 이용한 레티클 패턴 형성 방법.
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