KR20060039638A - 반도체소자의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로서, 스캐너 노광과 같은 고에너지 노광 공정에서 노광마스크의 이중 노광되는 스크라이브 라인 대응부에 패턴분해능 이하의 크기로된 더미 패턴을 광차단막 패턴으로 구비하도록하였으므로, 넓은 투광영역으로 인하여 인접 영역의 패턴이 산란이나 반사 등으로 인하여 패턴 불량이 되는 것을 방지하고, 중복 노광에 의해 임계크기가 불균일하고 작아지는 것을 방지하여 공정 수율 및 소자 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

더미패턴, 노광, 과노광, 중복노광

Description

반도체소자의 제조방법 {Manufacturing method of semiconductor device}

도 1은 종래 기술에 따른 노광마스크의 일부 평면도.

도 2는 본 발명에 따른 노광마스크의 일부 평면도.

도 3은 도 2의 노광마스크로 노광된 웨이퍼의 평면도.

도 4는 도 3에서의 더미 패턴을 설명하기 위한 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10, 20 : 투명기판 12, 22 : 칩부

14, 24 : 프레임부 16 : 광차단막 패턴

26 : 더미패턴 30 : 반도체기판

32 : 칩노광영역 34 : 스크라이브 라인영역

36 : 더미패턴영역

본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 고에너지 노광을 실시하는 스캐너 노광 공정시 광차단막 패턴이 형성되어 있지 않은 지역이 넓은 경우 웨이퍼상에 과노광이 실시되는 것을 방지하여 과 노광에 따른 수율 저하를 방지할 수 있는 반도체소자의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 고집적 반도체소자는 다수개의 노광 마스크가 중첩 사용되는 복잡한 공정을 거치게 되며, 단계별로 사용되는 노광 마스크들 간의 정렬은 특정 형상의 마크를 기준으로 이루어진다.

상기 마크들은 다른 마스크들간의 정렬(layer to layer alignment)이나, 하나의 마스크에 대한 다이간의 정렬에 사용되는 정렬 키(alignment key) 혹은 정렬마크와, 패턴간의 중첩 정밀도인 오버레이(overlay)를 측정하기 위한 중첩정밀도(오버레이) 측정마크가 있다.

반도체소자의 제조 공정에 사용되는 스탭 앤 리피트(step and repeat) 방식의 노광장비인 스테퍼(steper)는 스테이지가 X-Y 방향으로 움직이며 반복적으로 이동 정렬하여 노광하는 장치이다. 상기 스테이지는 정렬마크를 기준으로 자동 또는 수동으로 웨이퍼의 정렬이 이루어지며, 스테이지는 기계적으로 동작되므로 반복되는 공정시 정렬 오차가 발생되고, 정렬오차가 허용 범위를 초과하면 소자에 불량이 발생된다.

상기와 같이 오정렬에 따른 중첩 정확도의 조정범위는 소자의 디자인 룰(design rule)에 따르며, 통상 디자인 룰의 20∼30% 이내이다.

또한 반도체기판 상에 형성된 각층들간의 정렬이 정확하게 이루어졌는지를 확인하는 중첩정밀도 측정마크 또는 오버레이 측정마크도 정렬 마크와 동일한 방법으로 사용된다.

종래 정렬마크 및 오버레이 측정마크는 반도체 웨이퍼에서 칩이 형성되지 않는 부분인 스크라이브 라인(scribe line) 상에 형성되며, 상기 정렬마크를 이용한 오정렬 정도의 측정 방법으로는 버어니어(verier) 정렬마크를 이용한 시각 점검 방법과, 박스 인 박스(box in box) 나 박스 인 바(box in bar) 정렬 마크를 이용한 자동 점검 방법에 의해 측정한 후, 보상한다.

도 1a는 종래 기술에 따른 노광마스크의 일부 평면도이다.

먼저, 노광마스크는 정사각 형상의 투명기판(10)상의 중앙 부분에 투광영역과 광차단막 패턴(도시되지 않음)들이 형성되어 선택적으로 노광하는 칩부(12)가 형성되어 있고, 상기 칩부(12)의 외곽에는 웨이퍼의 스크라이브 라인에 대응되는 프레임부(14)가 위치되어 있으며, 상기 프레임부(14)에는 정렬마크 등의 광차단막 패턴(16)이 형성되어 있다.

따라서 대부분의 프레임부(14)는 광 투과영역이 된다.

상기와 같은 종래 기술에 따른 반도체소자의 제조방법은 노광마스크에서 스크라이브 라인과 대응되는 프레임부에 대면적의 광투과영역이 형성되어 있으므로, 고 에너지 노광을 실시하게 되는 스캐너 노광 공정에서는 이러한 스크라이브 라인 부분에서는 빛의 산란이나 반사로 인해 발생되는 노이즈가 인접 패터을 이중 노광하는 효과를 가져와 공정의 임계크기가 감소되고, 스크라이브 라인에는 적게는 두 번, 많게는 4번 중복 노광되는 부분이 있으며, 이 부분과 인접한 패턴은 더욱 크게 영향을 받아 웨이퍼내 임계크기 균일도를 떨어뜨리고, 임계크기 자체를 감소시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 노광마스크에서 스크라이브 라인에 대응되는 부분에 별도의 더미 패턴을 형성하여 대면적의 광투과 영역을 제거하여 중복 노광 효과를 감소??켜 임계크기를 호가보하여 공정 수율 및 소자 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체소자의 제조방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자 제조방법의 특징은,

반도체기판상에 노광마스크를 이용하여 선택 노광하는 공정을 구비하는 반도체소자의 제조방법에 있어서,

패턴이 되는 칩부와 스크라이브 라인이 되는 프레임부를 구비하는 노광마스크로 노광하는 공정에서 프레임부에 광차단막으로된 더미패턴들을 설치하여 실시하되, 상기 더미패턴들은 분해능 한계치 이하의 크기를 가지며, 중복 노광되는 부분에서도 패턴으로 나미 않도록 엇갈리게 배치되도록하여 노광하는 것을 특징으로 한다.

또한 보 발명의 다른 특징은, 상기 더미패턴이 스크라이브 라인의 측변부에 라이/스페이스 패턴으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체소자의 제조방법에 대하여 상세히 설명을 하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체소자의 제조방법을 설명하기 위한 개략도로서,

먼저, 본 발명에 따른 노광마스크는 사각 형상의 투명기판(20)상의 중앙 부분에 투광영역과 광차단막 패턴(도시되지 않음)들이 형성되어 있어 선택적으로 노광시키는 칩부(22)가 형성되어 있고, 상기 칩부(22)의 외곽에는 웨이퍼의 스크라이브 라인에 대응되는 프레임부(24)가 형성되어있고, 상기 프레임부(24)에는 투광영역을 감소시키기 위한 광차단막 패턴으로된 더미패턴 (26)이 형성되어 있다. 따라서 대부분의 프레임부(24)는 광 차단영역이 된다.

또한 이러한 노광마스크를 사용하는 노광 공정에서 형성된 노광 필드는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 반도체기판(30)상에 사각 형상의 칩노광영역(32)이 형성되고, 그 외곽으로 일정 폭의 스크라이브 라인영역(34)이 형성되고, 상하 좌우로 노광이 순차적으로 진행되면, 스크라이브 라인영역(34)의 측변 부분은 두차례 노광되고, 4군데의 모서리 부분은 4차례 노광되는 것을 알수 있다.

따라서 도 4에서와 같이 하나의 필드에서 스크라이브 라인영역(34)에 형성되는 더미 패턴은 모서리 부분은 모두 광차단막 패턴으로 막는 판형 패턴이고, 상하좌우 측변 부분은 두차례 노광시에 서로 방해되지 않도록 엇갈리게 배치된 라인/스페이스 형상의 더미패턴영역(36-1,36-2)이 형성되도록 한다. 여기서 상기 더미패턴 영역들(36-1,36-2)은 현상시 패턴이 형성되지 않는 정도의 크기, 즉 분해능 한계치 이하의 크기로 형성하고, 서로 엇갈리게 배치되도록하여 중복 노광시에도 패턴이 되지 않으며, 광차단막이 100um 이상 형성되어 있지 않은 지역에 형성한다. 따라서 C나 E 부분에는 더미패턴영역(36-1)이 형성되고, D나 F 영역에는 더미패턴영역(36-2)가 형성된다.

또한 정렬마크등은 더미 패턴과는 별도록 스크라이브 라인상에 형성할 수 있으며, 과노광에 의해 스크라이브 라인 인접 패턴이 불량이 되거나, 중복 노광에 의해 패턴 불량이 발생되지도 않는다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체소자의 제조방법은 스캐너 노광과 같은 고에너지 노광 공정에서 노광마스크의 이중 노광되는 스크라이브 라인 대응부에 패턴분해능 이하의 크기로된 더미 패턴을 광차단막 패턴으로 구비하도록하였으므로, 넓은 투광영역으로 인하여 인접 영역의 패턴이 산란이나 반사 등으로 인하여 패턴 불량이 되는 것을 방지하고, 중복 노광에 의해 임계크기가 불균일하고 작아지는 것을 방지하여 공정 수율 및 소자 동작의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims (2)

1. 반도체기판상에 노광마스크를 이용하여 선택 노광하는 공정을 구비하는 반도체소자의 제조방법에 있어서,

   패턴이 되는 칩부와 스크라이브 라인이 되는 프레임부를 구비하는 노광마스크로 노광하는 공정에서 프레임부에 광차단막으로된 더미패턴들을 설치하여 실시하되, 상기 더미패턴들은 분해능 한계치 이하의 크기를 가지며, 중복 노광되는 부분에서도 패턴으로 나미 않도록 엇갈리게 배치되도록하여 노광하는 것을 특징으로하는 반도체소자의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 더미패턴이 스크라이브 라인의 측변부에 라이/스페이스 패턴으로 형성되어 있는 것을 특징으로하는 반도체소자의 제조방법.

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