KR20060051014A - 노광 마스크의 위치 맞춤 방법 및 박막 소자 기판의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동일한 노광 마스크에서의 얼라인먼트 마크 간의 최소 허용 간격을 유지하면서, 대상체의 얼라인먼트 마크에 필요한 영역을 축소할 수 있는 노광 마스크의 위치 맞춤 방법, 이것을 이용한 박막 소자 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 얼라인먼트 마크가 형성된 복수의 홀로그램 마스크를 사용하여, 얼라인먼트 마크가 형성된 노광 대상으로 되는 대상체에 패턴 노광을 행할 때, 양쪽 얼라인먼트 마크를 사용하여 홀로그램 마스크와 대상체의 위치 맞춤을 복수 회 행하는 노광 마스크의 위치 맞춤 방법으로, 연속하는 3회 이상의 위치 맞춤 중, 대상체 위의 3회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크를 2회째와 1회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크 사이에 설치하거나 또는 1회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크에 대하여 2회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크가 있는 측과는 반대 측에 설치하여 위치 맞춤을 행하는 방법을 제공한다.
노광 마스크, 얼라인먼트 마크, 대상체, 위치 맞춤 방법, 박막 소자 기판
Description
도 1은 본 실시예에 따른 노광 마스크의 위치 맞춤 방법을 실시하기 위한 홀로그래픽 노광 장치의 전체 구성을 나타내는 도면.
도 2는 본 실시예에 따른 노광 마스크의 위치 맞춤 방법을 설명하기 위한 도면.
도 3의 (a) 및 (b)는 본 실시예에 따른 박막 소자 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4의 (a) 및 (b)는 본 실시예에 따른 박막 소자 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
도 5의 (a) 및 (b)는 본 실시예에 따른 박막 소자 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
도 6의 (a) 및 (b)는 본 실시예에 따른 박막 소자 기판의 제조 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7의 (a) 및 (b)는 홀로그램용 마스크를 작성하기 위한 오리지널 Cr제 마스크(기존 레티클)를 나타내는 개략 평면도.
도 8의 (a) 및 (b)는 홀로그램용 마스크(2층째 마스크)에서의 디바이스 영역 기록시와 얼라인먼트 마크 기록시 각각의 공정을 나타내는 개략 구성도.
도 9는 종래의 노광 마스크의 위치 맞춤 방법을 설명하기 위한 개략 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
200, 200a, 200b ; 홀로그램 마스크
201 ; 프리즘
202 ; 홀로그램 기록면
210 ; 피노광 기판
212 ; 감광성 재료막
212a ; 제 1 감광성 재료막
212b ; 제 2 감광성 재료막
214 ; 감광성 재료막 표면
220 ; 스테이지
222 ; 스테이지 장치
230 ; 제 1 정보 처리 장치
240 ; 거리 측정 광학계
250 ; 막 두께 측정 광학계
260 ; 광원
270 ; 제 2 정보 처리 장치
280 ; 노광 광원
282 ; 노광 광원 구동 장치
300 ; 제 1 원판 마스크
302 ; 제 2 원판 마스크
310 ; 제 1 간섭 줄무늬 패턴
312 ; 간섭 줄무늬 패턴
314 ; 패턴
316 ; 제 1 회로 패턴
320 ; 제 2 간섭 줄무늬 패턴
322 ; 간섭 줄무늬 패턴
324 ; 제 2 회로 패턴
A1 내지 A4 ; 얼라인먼트 마크
B1 내지 B4 ; 영역
HM ; 홀로그램 마스크
L ; 노광 광원
L1 ; 기록 빔
L2 ; 참조광
L3 ; 노광 빔
P ; 프리즘
P11, P21, P31, P41 ; 간섭 줄무늬 패턴
P12, P22, P32, P42 ; 얼라인먼트 마크
P1 내지 P4 ; 얼라인먼트 마크
LA1 내지 LA6 ; 하층 측 마크
UA1 내지 UA7 ; 상층 측 마크
AL2 -1, AL3 -2, AL4 -3, AL5 -4, AL6 -5, AL7 -6 ; 얼라인먼트 마크
본 발명은 홀로그램(hologram) 등의 노광 기술을 이용한 미세 가공에 관한 것으로, 상세하게는, 노광 마스크와 노광 대상으로 되는 대상체의 위치 맞춤 방법 및 그 방법을 이용한 박막 소자 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 장치의 패터닝 프로세스에서, TIR(Total Internal Reflection:전내부 반사)형 홀로그래픽 노광 기술이 주목받고 있다. 이 노광 기술은 홀로그램 노광 장치를 이용하여 홀로그램 마스크에 대하여 원하는 패턴을 기록하는 기록 공정과, 이 홀로그램 마스크에 재생광을 조사하여 반도체 패턴용의 포토레지스트를 감광하는 노광 공정으로 이루어지는 방법이 채용되고 있다.
기록 공정에서는, 우선 반도체 장치의 패턴에 대응한 마스크 패턴(기존 레티클;former reticule)에 레이저광의 기록 빔을 조사하여 회절광을 발생시키고, 홀로그램 마스크의 기록면에 사출한다. 한편, 홀로그램 마스크의 기록면에 대하여 일정한 각도에서 홀로그램 마스크의 후방으로부터 참조광을 조사하여 기존 레티클로 부터의 회절광과 간섭시킨다. 이것에 의해, 홀로그램 마스크의 기록면에 간섭 패턴을 발생시키고, 이것을 홀로그램 기록면에 기록시킨다.
노광 공정에서는, 기존 레티클과 동일 위치에 홀로그램 마스크를 두어 기록시와 반대 방향으로부터 재생광인 노광 빔을 조사하고, 포토레지스트에 기존 패턴을 재현한 회절광을 결상(結像)시켜 포토레지스트를 노광한다. 통상, 이 노광 공정에서, 홀로그램 마스크는 노광의 대상체로 되는 기판 측에 형성된 얼라인먼트 마크(alignment mark)와 홀로그램 마스크 측에 형성된 얼라인먼트 마크를 맞춤으로써, 기판과 홀로그램 마스크의 위치 맞춤을 행한다.
종래, 복수의 홀로그램 마스크를 사용하여 패터닝을 행하는 경우에는, 이 복수의 홀로그램 마스크의 각각에 형성된 각 얼라인먼트 마크에 대응하는 위치에 각각 얼라인먼트 마크가 형성된 기판을 사용하여 홀로그램 마스크와 기판의 위치 맞춤을 행했었다(비특허문헌 1 참조).
따라서, 기판 측에는 홀로그램 마스크의 수에 대응하는 얼라인먼트 마크가 복수 필요해지고, 사용하는 홀로그램 마스크의 수가 증가할수록 기판 측의 얼라인먼트 마크의 수도 증가하여, 얼라인먼트 마크를 형성하기 위해 기판 위에 넓은 면적이 필요해진다고 하는 문제가 있었다.
이러한 홀로그램 노광 장치용 홀로그램 마스크에 일체로 구성하는 얼라인먼트 마크는 디바이스 영역과 별개로 작성하지만, 작성 장치의 정밀도상, 디바이스 영역 및 다른 홀로그램 마스크(다른 레이어)용의 얼라인먼트 마크에 대하여, 5㎜ 정도의 간격을 설치하여 작성할 필요가 있다(도 7 및 도 8 참조).
여기서, 도 7의 (a) 및 (b)는 홀로그램용 마스크를 작성하기 위한 오리지널 Cr제 마스크(기존 레티클)인 제 1 층째 마스크 및 제 2 층째 마스크를 각각 나타내는 개략 평면도이다. 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 제 1 층째 마스크(1)는 중앙부에 위치하는 1층째 디바이스 영역(D1)과, 네 코너의 1층째 얼라인먼트 마크(A1)가 설치되어 있다. 또한, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제 2 층째 마스크(2)는 중앙부에 위치하는 2층째 디바이스 영역(D2)과, 네 코너의 2층째 얼라인먼트 마크(A2)가 설치되어 있다. A1과 A2는 마크 형상이 다르다.
도 8의 (a) 및 (b)는 홀로그램용 마스크(2층째 마스크)에서의 디바이스 영역 기록시와 얼라인먼트 마크 기록시 각각의 공정을 나타내는 개략 구성도이다. 도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 디바이스 영역 기록시에는 오리지널 Cr 마스크(2)의 4개의 얼라인먼트 마크(A2)를 차광판으로 막은 상태로 하여, 디바이스 영역(D2)을 통한 오브젝트 빔(object beam)과 프리즘(prism)을 통한 참조 빔에 의해 홀로그램 마스크에 기록한다. 한편, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 얼라인먼트 마크 기록시에는 디바이스 영역(D2)을 차광판으로 막은 상태로 하여, 오리지널 Cr 마스크(2)의 4개의 얼라인먼트 마크(A2)를 통한 오브젝트 빔에 의해 홀로그램 마스크에 기록한다. 여기서 작성된 홀로그램용 마스크에서는 얼라인먼트 마크와 디바이스 영역 사이가 각각 5㎜ 정도의 간격을 두고 작성되어 있다. 또한, 도시하지 않았지만, 상기 얼라인먼트 마크와 다른 레이어용의 얼라인먼트 마크를 동일 마스크 위에 설치하는 경우에는 양쪽 얼라인먼트 마크 사이도 각각 5㎜ 정도의 간격을 두고 작성되게 된다.
도 9는 종래의 노광 마스크의 위치 맞춤 방법을 설명하기 위한 개략 구성도이다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 종래는 제 1 층째 마스크(L1), 제 2 층째 마스크(L2), … 제 7 층째 마스크(L7)와 같이, 노광하는 마스크가 다수인 경우, 동일한 마스크에서의 얼라인먼트 마크 간의 최소 허용 간격을 유지할 필요성에서, 기판 등의 대상체 위의 얼라인먼트 마크가 AL2 -1, AL3 -2, AL4 -3, AL5 -4, AL6 -5, AL7 -6과 각각 5㎜ 정도의 간격을 두고 1회의 위치 맞춤마다 동일한 배치 방향을 향하여 순차적으로 설치되어 있었다. 또한, 도면에서는 설명의 편의상, 마스크를 겹쳐 나타내고 있지만, 실제의 위치 맞춤은 홀로그램 마스크에 기록된 상층 측 마크와 대상체에 기록된 하층 측 마크 사이에서 마스크마다 행해진다. 이와 같이, 노광할 마스크가 다수에 이르는 경우에는 대상체 위의 디바이스 작성 가능한 영역이 현저하게 감소한다.
[비특허문헌 1] SID03 Digest, P-40, pp.350-353.
본 발명이 해결하고자 하는 문제점은 상술한 종래 기술에서의 문제점이다.
그래서, 본 발명의 목적은 동일한 노광 마스크에서의 얼라인먼트 마크 간의 최소 허용 간격을 유지하면서, 대상체의 얼라인먼트 마크에 필요한 영역을 축소할 수 있는 노광 마스크의 위치 맞춤 방법, 이것을 이용한 박막 소자 기판의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명은 하기 1. 에 나타내는 노광 마스크의 위치 맞춤 방법을 제공함으로써, 상기 목적을 달성한 것이다.
1. 얼라인먼트 마크가 형성된 복수의 홀로그램 마스크를 사용하여 얼라인먼트 마크가 형성된 노광 대상으로 되는 대상체에 패턴 노광을 행할 때, 양쪽의 얼라인먼트 마크를 사용하여 상기 홀로그램 마스크와 상기 대상체의 위치 맞춤을 복수 회 행하는 노광 마스크의 위치 맞춤 방법으로서,
적어도 연속하는 3회의 위치 맞춤 중, 상기 대상체 위에서의 3회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크를 2회째 및 1회째 각각의 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크 사이에 설치하거나 또는 1회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크에 대하여 2회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크가 있는 측과는 반대 측에 설치하여 위치 맞춤을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 마스크의 위치 맞춤 방법.
본 발명에 의하면, 동일한 노광 마스크에서의 얼라인먼트 마크 간의 최소 허용 간격을 유지하면서, 대상체의 얼라인먼트 마크에 필요한 영역을 축소할 수 있다.
또한, 본 발명은 하기 2. 내지 5. 에 나타내는 발명을 각각 제공하는 것이다.
2. 상기 대상체 위에서의 홀수 회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크와, 짝수 회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크를 각각의 배치 영역에 교대로 설치하여 위치 맞춤을 행하는 상기 1에 기재된 노광 마스크의 위치 맞춤 방법.
이러한 방법에 의하면, 대상체의 얼라인먼트 마크에 필요한 영역을 더욱 효 율적으로 축소할 수 있다.
3. 얼라인먼트 마크가 형성된 복수의 홀로그램 마스크를 사용하여 패턴 노광을 행하는 홀로그램 노광을 이용한 박막 소자 기판의 제조 방법으로서,
상기 1 또는 2에 기재된 노광 마스크의 위치 맞춤 방법을 이용하여 위치 맞춤을 행하는 제 1 공정과,
상기 홀로그램 마스크 위에서 노광 빔을 조사함으로써, 상기 대상체를 노광하여 패터닝을 행하는 제 2 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 소자 기판의 제조 방법.
이러한 방법에 의하면, 반도체 장치 등의 디바이스에 사용되는 박막 소자 기판의 회로 패턴 형성에 이용할 수 있는 영역을 확대하는 것이 가능해지므로, 더욱 고밀도로 집적화된 디바이스를 제공하는 것이 가능해진다.
4. 얼라인먼트 마크가 형성된 복수의 홀로그램 마스크를 사용하여 패턴 노광을 행하는 홀로그램 노광을 이용한 박막 소자 기판의 제조 방법으로서,
상기 홀로그램 마스크에 얼라인먼트 마크를 포함하는 원하는 패턴을 기록하는 제 1 공정과,
상기 1 또는 2에 기재된 노광 마스크의 위치 맞춤 방법을 이용하여 위치 맞춤을 행하는 제 2 공정과,
상기 홀로그램 마스크 위에서 노광 빔을 조사함으로써, 상기 대상체를 노광하여 패터닝을 행하는 제 3 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 소자 기판의 제조 방법.
이러한 방법에 의하면, 반도체 장치 등의 디바이스에 사용되는 박막 소자 기판의 회로 패턴 형성에 이용할 수 있는 영역을 확대하는 것이 가능해지므로, 더욱 고밀도로 집적화된 디바이스를 제공하는 것이 가능해진다.
5. 상기 대상체의 얼라인먼트 마크가 그 대상체 위에 최초의 패턴을 노광할 때에 형성되는 상기 3 또는 4에 에 기재된 박막 소자 기판의 제조 방법.
이러한 방법에 의하면, 대상체 위의 얼라인먼트 마크를 별도 형성할 필요가 없어지므로, 작업 공정을 줄이는 것이 가능해져서 생산 효율을 향상시키는 것이 가능해진다.
이하에, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 실시예에 따른 노광 마스크의 위치 맞춤 방법을 실시하기 위한 홀로그래픽 노광 장치의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 이 노광 장치는 주로 프리즘(201), 스테이지(220)를 구비하는 스테이지 장치(222), 제 1 정보 처리 장치(230), 거리 측정 광학계(240), 막 두께 측정 광학계(250), 광원(260), 제 2 정보 처리 장치(270), 노광 광원(280), 노광 광원 구동 장치(282) 및 얼라인먼트계(290)에 의해 구성된다.
스테이지 장치(222)는 감광성 재료막(212)이 형성된 노광 대상체로서의 피노광 기판(210)을 진공 척(vacuum chuck) 등으로 스테이지(220) 위에 유지하여, 상하 방향(Z 방향) 및 수평 방향(XY 평면)으로의 스테이지(220)의 위치 조정이 가능하게 구성되어 있다.
광원(260)은 거리 측정 광학계(240) 및 막 두께 측정 광학계(250)의 측정용 광 빔을 사출 가능하게 구성되어 있다. 거리 측정 광학계(240)는 빔 스플리터(beam splitter), 실린드리컬 렌즈(cylindrical lens), 광센서, 오차 신호 검출기 등을 구비하고, 홀로그램 기록면(202)과 피노광 기판 위에 도포된 감광성 재료막 표면(214)의 거리를 조정하여 노광시의 포커스를 제어하는 것이 가능하게 구성되어 있다.
제 1 정보 처리 장치(230)는 거리 측정 광학계(240)에 의해 계측된 홀로그램기록면과 피노광 기판 위에 형성된 감광성 재료막 표면의 거리에 의거하여, 포커스가 적정해지도록 스테이지(220)의 위치를 설정하도록 구성되어 있다. 막 두께 측정 광학계(250)는 빔 스플리터, 포토디텍터(photo-detector), 증폭기, A/D 변환기 등을 구비하고, 피노광 기판(210) 위에 형성된 감광성 재료막(212)의 막 두께를 측정하기 위한 구성을 구비하고 있다.
제 2 정보 처리 장치(270)는 노광 광원(280)으로부터 조사되는 노광 빔이 적정한 노광 영역 내를 주사하도록 노광 광원(280)을 이동시키는 동시에, 막 두께 측정 광학계(250)에 의해 출력된 감광성 재료막(212)의 막 두께의 상대 값에 의거하여 노광의 광량을 제어하도록 구성되어 있다.
노광 광원(280)은 홀로그램 마스크(200)의 홀로그램 기록면(202)에 노광 빔을 조사 가능하게 구성되어 있다. 노광 광원 구동 장치(282)는 이 노광 광원(280)을 이동하여 피노광 기판(210) 위의 원하는 노광 영역을 주사하여 노광하도록 구성되어 있다. 또한, 상기 노광 장치는 피노광 기판(210)에 대향하는 면에 소정의 레 티클 패턴에 대응한 간섭 패턴이 기록되어 있는 홀로그램 마스크(200)를 장착한 프리즘(201)을 구비하고 있다.
또한, 얼라인먼트계(290)는 얼라인먼트 마크를 관찰하기 위한 관찰 수단과, 관찰 수단으로부터 얻은 정보에 의거하여 홀로그램 마스크(200)의 얼라인먼트 마크와 피노광 기판(210)의 얼라인먼트 마크의 위치 어긋남을 검출하는 위치 어긋남 검출 수단을 구비하고 있다.
본 실시예에서는, 관찰 수단으로서의 현미경(292)은 홀로그램 마스크(200)를 통하여 피노광 기판(210) 위에 형성된 얼라인먼트 마크를 관찰하기 위한 것이다. 현미경(292)은 관찰된 얼라인먼트 마크의 화상을 수용하기 위한, 예를 들면, CCD 카메라 등의 화상 수용 장치를 구비하고 있다. 현미경(292)에 의해 관찰되고, 화상 수용 장치에 의해 수용된 홀로그램 마스크(200)의 얼라인먼트 마크와 피노광 기판(210)의 얼라인먼트 마크의 화상은 화상 신호로 변환되고, 위치 어긋남 검출 수단으로서의 위치 어긋남 검출 장치(294)에 보내진다.
위치 어긋남 검출 장치(294)는 화상 신호로부터 홀로그램 마스크(200) 측의 얼라인먼트 마크와 피노광 기판(210) 측의 얼라인먼트 마크의 특징점을 추출하여, 특징점 간의 거리를 산출하는 것이다. 예를 들면, 피노광 기판(210) 위에 십자 형상의 얼라인먼트 마크가 형성되고, 홀로그램 마스크(200) 측에 X자 형상의 얼라인먼트 마크가 형성되어 있는 경우에 있어서, 특징점으로서, 예를 들면, 십자 교점 및 X자 교점을 각각 추출하여 상기 교점 간의 거리를 산출한다. 이 산출된 거리 정보를 제 1 정보 처리 장치(230)에 송신한다.
제 1 정보 처리 장치(230)는 또한, 이 얼라인먼트 간의 거리(얼라인먼트 어긋남 양)가 감소하도록 스테이지 장치(222)를 XY 방향으로 이동시켜 피노광 기판(210)의 위치도 설정하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 홀로그램 마스크(200)와 피노광 기판(210)의 위치 맞춤이 가능해진다.
그리고, 홀로그램 마스크(200)와 피노광 기판(210)의 위치 맞춤은 도 2에 나타내는 바와 같이 행한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서는 홀로그램 마스크(200)가 피노광 기판(210) 위의 패터닝 대상으로 되는 제 1 층째의 노광에 사용하는 마스크(제 1 층째용 마스크라고 칭함, 이하 동일)(L1), 제 2 층째용 마스크(L2), 제 3 층째용 마스크, … 제 7 층째 마스크(L7)와 같이 복수로 이루어진다.
우선, 제 1 층째용 마스크(L1)의 소정 영역에 하층 측 마크용의 얼라인먼트 마크(LA1)를 설치해 둔다. 이것에 의해, 피노광 기판(210) 위의 제 1 층째 패터닝의 노광을 행할 때, 피노광 기판(210) 위의 디바이스 영역 이외의 소정 영역에 LA1에 대응하는 얼라인먼트 마크(하층 측 마크)도 함께 형성된다. 다음에 사용되는 제 2 층째용 마스크(L2)에는 상기 제 2 층째용 마스크 자체가 피노광 기판(210)과 위치 맞춤을 행하기 위한 얼라인먼트 마크(상층 측 마크)(UA2)와, 제 3 층째용 마스크(L3)가 피노광 기판(210)과 위치 맞춤을 행하기 위한 하층 측 마크용의 얼라인먼트 마크(LA2)를 일정한 간격을 두고 설치해 둔다. 그리고, 앞서 형성된 피노광 기판(210) 위의 LA1에 대응한 얼라인먼트 마크와, 제 2 층째용 마스크 위의 UA2를 대조시킴으로써 제 1 회째의 위치 맞춤을 행한다.
제 2 층째용 마스크와 피노광 기판(210)의 위치 맞춤 후에는 피노광 기판 (210) 위의 제 2 층째 패터닝의 노광에 의해, 피노광 기판(210) 위의 디바이스 영역 이외의 소정 영역에 LA2에 대응하는 얼라인먼트 마크(하층 측 마크)도 함께 형성된다. 이때, 제 1 회째의 위치 맞춤을 행한 피노광 기판(210) 위의 얼라인먼트 마크는 UA2의 노광에 의해 별표 마크 AL2 -1로 된다. 다음에 사용되는 제 3 층째용 마스크(L3)에는 상기 제 3 층째용 마스크 자체가 피노광 기판(210)과 위치 맞춤을 행하기 위한 얼라인먼트 마크(상층 측 마크)(UA3)와, 제 4 층째용 마스크(L4)가 피노광 기판(210)과 위치 맞춤을 행하기 위한 하층 측 마크용의 얼라인먼트 마크(LA3)를 일정한 간격을 두고 소정의 위치에 설치한다. 즉, 본 실시예에서는, LA3는 앞서 형성된 피노광 기판(210) 위의 마크 AL2 -1 바로 근방에 하층 측 마크가 형성될 것 같은 위치에 설치한다. 그리고, 앞서 형성된 피노광 기판(210) 위의 LA2에 대응한 얼라인먼트 마크와, 제 3 층째용 마스크 위의 UA3를 대조시킴으로써 제 2 회째의 위치 맞춤을 행한다.
제 3 층째용 마스크와 피노광 기판(210)의 위치 맞춤 후에는 피노광 기판(210) 위의 제 3 층째 패터닝의 노광에 의해, 피노광 기판(210) 위의 디바이스 영역 이외의 소정 영역에 LA3에 대응하는 얼라인먼트 마크(하층 측 마크)도 함께 형성된다. 이때, 제 2 회째 위치 맞춤을 행한 피노광 기판(210) 위의 얼라인먼트 마크는 UA3의 노광에 의해 별표 마크 AL3 -2로 된다. 다음에 사용되는 제 4 층째용 마스크(L4)에도 제 3 층째용 마스크(L3)와 마찬가지로, 상기 제 4 층째용 마스크 자체가 피노광 기판(210)과 위치 맞춤을 행하기 위한 얼라인먼트 마크(상층 측 마크 )(UA4)와, 제 4 층째용 마스크(L4)가 피노광 기판(210)과 위치 맞춤을 행하기 위한 하층 측 마크용의 얼라인먼트 마크(LA4)를 일정한 간격을 두고 소정의 위치에 설치한다. 즉, 본 실시예에서는 LA4는 앞서 형성된 피노광 기판(210) 위의 마크 AL3 -2 바로 근방에 하층 측 마크가 형성될 것 같은 위치에 설치한다. 그리고, 앞서 형성된 피노광 기판(210) 위의 LA3에 대응한 얼라인먼트 마크와, 제 4 층째용 마스크 위의 UA4를 대조시킴으로써 제 3 회째의 위치 맞춤을 행한다.
제 5 층째 마스크(L5)와 피노광 기판(210)에 의한 제 4 회째의 위치 맞춤, 제 6 층째 마스크(L6)와 피노광 기판(210)에 의한 제 5 회째의 위치 맞춤, 제 7 층째 마스크(L7)와 피노광 기판(210)에 의한 제 6 회째의 얼라인먼트에 대해서도, 상기 제 2 회째 및 제 3 회째의 위치 맞춤과 동일한 절차에 의해 행할 수 있다. 이와 같이 하여, 제 6 회째 위치 맞춤을 행한 후, 피노광 기판(210) 위의 제 7 층째 패터닝의 노광에 의해, 피노광 기판(210) 위의 디바이스 영역 이외의 소정 영역에는 도 2에 나타낸 바와 같이, 별표 마크 AL2 -1, AL3 -2, AL4 -3, AL5 -4, AL6 -5 및 AL7 -6이 밀접하게 형성되게 된다. 즉, 동일한 홀로그램 마스크(200) 위에서의 이 얼라인먼트 마크 간의 최소 허용 간격보다도 작은 간격으로 형성할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에 의하면, 피노광 기판(210)의 얼라인먼트 마크에 필요한 영역을 축소할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 상술한 제 1 회째 내지 제 6 회째의 위치 맞춤에서, 피노광 기판(210) 위에서의 제 1 회째, 제 3 회째 및 제 5 회째인 홀수 회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크(도 2에 나타내는 AL2 -1, AL4 -3, AL6 -5에 상당하는 위치의 십자의 하층 측 마크)와, 제 2 회째, 제 4 회째 및 제 6 회째인 짝수 회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크(도 2에 나타내는 AL3 -2, AL5 -4, AL7 -6에 상당하는 위치의 십자의 하층 측 마크)를 각각의 배치 영역, 즉, 도 2에서는 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크를 형성해야 할 영역의 중앙으로부터 우측 영역과 좌측 영역에 교대로 설치하여 위치 맞춤을 행하고 있다. 이 때문에, 피노광 기판(210)의 얼라인먼트 마크에 필요한 영역의 축소화를 효율적으로 행할 수 있다.
본 실시예에서는, 예를 들면, 연속하는 제 1, 제 2 및 제 3 회째의 위치 맞춤에서, 피노광 기판(210)에서의 제 3 회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크(AL4 -3에 상당하는 위치의 십자의 하층 측 마크)를 제 1 회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크(AL2-1에 상당하는 위치의 십자의 하층 측 마크)에 대하여 제 2 회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크(AL3 -2에 상당하는 위치의 십자의 하층 측 마크)가 있는 측과는 반대 측에 설치하여 위치 맞춤을 행하고 있지만, 제 2 회째 및 제 1 회째 각각의 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크(AL3 -2 및 AL2 -1 각각에 상당하는 위치의 십자의 하층 측 마크) 사이(도 2에서는 AL5 -4, AL7 -6이 있는 위치)에 설치하여 위치 맞춤을 행할 수도 있다.
또한, 예를 들면, 연속하는 제 2, 제 3 및 제 4 회째의 위치 맞춤에서, 피노광 기판(210)에서의 제 4 회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크(AL5 -4에 상당하는 위치 의 십자의 하층 측 마크)를 제 3 회째 및 제 2 회째 각각의 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크(AL4 -3 및 AL3 -2 각각에 상당하는 위치의 십자의 하층 측 마크) 사이에 설치하여 위치 맞춤을 행하고 있지만, 제 2 회째의 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크(AL3-2에 상당하는 위치의 십자의 하층 측 마크)에 대하여 제 3 회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크(AL4 -3에 상당하는 위치의 십자의 하층 측 마크)가 있는 측과는 반대 측(도 2에서는 AL3 -2보다 좌측의 마크가 없는 위치)에 설치하여 위치 맞춤을 행할 수도 있다.
본 발명에서는, 적어도 연속하는 3회의 위치 맞춤 중, 피노광 기판에서의 3회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크를 2회째 및 1회째 각각의 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크 사이에 설치하거나 또는 1회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크에 대하여 2회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크가 있는 측과는 반대 측에 설치하여 위치 맞춤을 행하는 한, 상기한 형태에 제한되지 않는다.
또한, 도 2에서는 설명의 편의상, 복수의 홀로그램 마스크(200)를 층 형상으로 겹쳐 나타내고 있지만, 실제의 위치 맞춤은 홀로그램 마스크(200)에 기록된 상층 측 마크와 피노광 기판(210)에 기록된 하층 측 마크 사이에서 홀로그램 마스크(200)마다 행해진다. 이와 같이, 노광하는 홀로그램 마스크(200)가 다수에 이르는 경우라도 동일한 상기 홀로그램 마스크(200) 위의 얼라인먼트 마크 간의 최소 허용 간격을 유지하면서, 대상체인 피노광 기판(210) 위의 디바이스 작성 가능한 영역이 감소하는 일이 없다.
다음에, 도 3 내지 도 6을 참조하면서 본 실시예의 박막 소자 기판의 제조 방법에 대해서 설명한다.
우선, 제 1 패터닝(최초의 패터닝)을 행한다.
도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 프리즘(201)에 접합된 홀로그램 마스크(200a)의 홀로그램 기록면(202)에, 예를 들면, Cr제의 제 1 원판 마스크(300)(기존 레티클이라고도 함)를 사용하여 제 1 레티클 패턴에 대응하는 간섭 줄무늬를 기록한다. 제 1 레티클 패턴에는 적어도 목적으로 하는 박막 소자 기판에서의 박막 소자를 포함하는 박막 회로에 대응하는 패턴이 포함된다.
구체적으로는, 기록 빔(L1)(물체광)을 제 1 원판 마스크(300)에 조사하여 제 1 원판 마스크(300)를 거친 회절광을 홀로그램 마스크(200a)의 홀로그램 기록면(202)에 출사한다. 이 제 1 원판 마스크(300)를 통한 기록 빔(L1)과, 홀로그램 기록면(202)의 다른 쪽 면 측으로부터 프리즘(201)을 투과시켜 조사한 참조광(L2)을 간섭시킨다. 이것에 의해, 홀로그램 기록면(202)에 원하는 패턴의 간섭 줄무늬가 기록된다.
도 3의 (b)는 제 1 간섭 줄무늬 패턴(310)이 형성된 홀로그램 마스크(200a)의 일례를 나타내는 도면이다. 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제 1 간섭 줄무늬 패턴(310)에는 박막 회로를 구성하는 제 1 회로 패턴에 대응하는 간섭 줄무늬 패턴(312) 및 얼라인먼트 마크로 되는 간섭 줄무늬 패턴(P11, P21, P31, P41)이 포함된다.
다음에, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 원판 마스크(300)가 배치되어 있던 위치에 원판 마스크(300) 대신에 제 1 감광성 재료막(212a)이 형성된 피노광 기판(210)을 배치한다. 그 후, 재생광인 노광 빔(L3)을 도 3의 (a)에서의 참조광(L2)의 입사 측과 반대 방향(참조광(L2)의 출사 측)으로부터 프리즘(201)을 통하여 홀로그램 기록면(202)에 조사하여, 피노광 기판(210) 위에 형성된 제 1 감광성 재료막(212a)을 노광한다. 또한, 이때, 노광 빔(L3)의 입사 측에 프리즘(201)의 사면(斜面)이 향하도록 프리즘(201)의 방향을 바꾸어 홀로그램 마스크(200a)를 프리즘(201)에 바꿔 끼운다. 이것에 의해, 홀로그램 기록면(202)에 기록된 제 1 간섭 줄무늬 패턴(310)에 대응하는 패턴(314)이 피노광 기판(210) 위에 형성된다.
도 4의 (b)에, 제 1 간섭 줄무늬 패턴(310)에 의해 형성되는 패턴(314)의 일례를 나타낸다. 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 홀로그램 마스크(200a)의 간섭 줄무늬 패턴(P11, P21, P31, P41)에 대응하는 얼라인먼트 마크(A1 내지 A4) 및 간섭 줄무늬 패턴(312)에 대응하는 제 1 회로 패턴(316)이 형성된다. 그 후, 필요한 현상이나 에칭 처리가 이루어져 제 1 패터닝이 종료된다.
다음에, 제 2 패터닝을 행할 때에는 홀로그램 마스크의 얼라인먼트 마크의 위치를 소정의 간격을 두고 형성하는 것 이외는 제 1 패터닝과 마찬가지로 행한다.
다음에, 제 2 패터닝을 행한다.
도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 프리즘(201)에 접합된 홀로그램 마스크(200b)의 홀로그램 기록면(202)에, 예를 들면, Cr제의 제 2 원판 마스크(302)를 사용하여 제 2 레티클 패턴에 대응하는 간섭 줄무늬를 기록한다. 제 2 레티클 패턴에는 적어도 박막 소자 기판에서의 박막 소자를 포함하는 박막 회로에 대응하는 패 턴이 포함된다. 간섭 줄무늬를 기록하는 공정은, 도 3의 (a)의 공정과 동일한 방법, 즉 물체광(L1)과 참조광(L2)의 조사에 의해 행해진다. 이때, 다른 홀로그램 마스크와 피노광 기판(210)의 위치 맞춤을 행하기 위한 얼라인먼트 마크(P13, P23)도 형성된다. 또한, 이 간섭 줄무늬를 기록하는 공정과는 별개로 물체광(L1)만을 조사함으로써, 홀로그램 마스크(200b)의 홀로그램 기록면(202)에 얼라인먼트 마크(P12, P22, P32, P42)를 형성한다. 여기서 형성되는 얼라인먼트 마크(P12 내지 P42)와 얼라인먼트 마크(P13, P23)는 그 목적을 달리 하고 있다. 즉, 전자는 제 1 패터닝에 대하여 얼라인먼트 마크를 행하기 위한 상층 측의 마크인 것에 대해, 후자는 소위 제 3 층째의 홀로그램 마스크와 얼라인먼트 마크를 행하는 하층 측의 마크로 된다. 양쪽은 도 8에 나타내는 방법과 동일한 방법으로 나누어 제작된다.
도 5의 (b)는 제 2 간섭 줄무늬 패턴 및 제 2 얼라인먼트 마크가 형성된 홀로그램 마스크(200b)의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제 2 간섭 줄무늬 패턴에는 박막 회로를 구성하는 제 2 회로 패턴에 대응하는 간섭 줄무늬 패턴(320)이 포함된다. 또한, 홀로그램 마스크(200b)의 네 코너에는 이 홀로그램 마스크(200b)와 피노광 기판(210)의 위치 맞춤을 행하기 위한 얼라인먼트 마크(P12, P22, P32, P42, P13, P23)가 소정의 위치에 형성된다.
다음에, 도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 원판 마스크(302)가 배치되어 있던 위치에 원판 마스크(302) 대신에 제 1 회로 패턴 위에 제 2 감광성 재료막(212b)을 형성한 피노광 기판(210)을 배치한다. 그 후, 노광 빔(L3)을 도 5의 (a)에서의 참조광(L2)과 반대 방향(참조광(L3)의 출사 측)으로부터 프리즘(201)을 통하여 홀로 그램 기록면(202)에 조사하여, 제 2 감광성 재료막(212b)을 노광한다. 또한, 이때도 마찬가지로, 노광 빔(L3)의 입사 측에 프리즘(201)의 사면이 향하도록 프리즘(201)의 방향을 바꾸어 홀로그램 마스크(200b)를 프리즘(201)에 바꿔 끼운다.
본 공정에 대해서 더욱 구체적으로 설명한다.
우선, 제 2 감광성 재료막(212b)이 형성된 피노광 기판(210)과 홀로그램 마스크(200b)의 위치 맞춤을 피노광 기판(210) 위에 형성된 얼라인먼트 마크(A1 내지 A4)와 홀로그램 마스크(200b)에 형성된 얼라인먼트 마크(P12, P22, P32, P42)(도 5의 (b))를 중첩시킴으로써 행한다. 구체적으로는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 홀로그램 마스크(200b)와 피노광 기판(210)을 소정 위치에 설치한 후, 각 얼라인먼트 마크가 관찰되는 위치에 설치된 현미경(292)에 의해 프리즘(201)의 수직면을 통하여 홀로그램 마스크(200b)와 피노광 기판(210)의 얼라인먼트 마크의 중첩 화상을 수용한다. 현미경(292)에서 수용한 화상을 화상 신호로서 위치 어긋남 검출 장치(294)에 송신하고, 얼라인먼트 마크의 중첩 화상으로부터 특징점을 추출한다. 예를 들면, 얼라인먼트 마크(A1)의 십자 교점과 얼라인먼트 마크(P12)의 X자 교점의 위치를 추출하여, 이 교점 간의 거리를 산출한다. 이 거리 정보를 제 1 정보 처리 장치(230)에 보내고, 이 거리가 감소하도록 스테이지 장치(222)를 구동하여 홀로그램 마스크(200b)와 피노광 기판(210)의 위치 맞춤을 행한다.
그 후, 노광 빔(L3)을 홀로그램 기록면(202)에 조사한다. 감광성 재료막(212b)에는 홀로그램 마스크(200b)의 얼라인먼트 마크(P12, P22, P32, P42, P13, P23)에 대응하는 얼라인먼트 마크가 홀로그램 기록면(202) 위에 기록된 간섭 줄무 늬 패턴(320)에 대응하는 제 2 회로 패턴(324)과 함께 형성되게 된다(도 6의 (b)). 그 후, 필요한 현상이나 에칭 처리가 이루어져 제 2 패터닝이 종료된다.
그리고, 상술한 위치 맞춤 방법(도 2 참조)을 채용하고, 도 5 및 도 6에 기재된 공정을 반복하여, 제 3 패터닝, 제 4 패터닝, …, 을 행함으로써, 본 실시예에 따른 박막 소자 기판을 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 박막 소자 기판의 제조 방법은, 예를 들면, EL 표시 장치나 액정 표시 장치 등의 전기 광학 장치에서의 각 화소를 구성하는 화소 회로나, 상기 화소 회로를 제어하는 드라이버(집적 회로)의 형성 등에 적용할 수 있다. 또한, 이러한 전기 광학 장치의 제조 이외에도, 다양한 디바이스 제조에 적용하는 것이 가능하다. 예를 들면, FeRAM(ferroelectric RAM), SRAM, DRAM, NOR형 RAM, NAND형 RAM, 부유 게이트형 불휘발 메모리, 마그네틱 RAM(MRAM) 등의 각종 메모리 제조가 가능하다. 또한, 이 밖에, 박막 트랜지스터(TFT)를 사용하여 집적화한 센서, CPU를 탑재한 뱅크 카드 등에도 이용 가능하다. 또한, 마이크로파를 사용한 비접촉형의 통신 시스템에서, 미소한 회로 칩(IC 칩)을 탑재한 저렴한 태그(tag)를 제조하는 경우에도 적용이 가능하다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명은 동일한 노광 마스크에서의 얼라인먼트 마크 간의 최소 허용 간격을 유지하면서, 대상체의 얼라인먼트 마크에 필요한 영역을 축소할 수 있는 노광 마스크의 위치 맞춤 방법 및 고밀도로 집적화된 디바이스를 형성할 수 있는 박막 소자 기판의 제조 방법으로서, 산업상의 이용 가능성을 갖는다.
본 발명에 의하면, 동일한 노광 마스크에서의 얼라인먼트 마크 간의 최소 허용 간격을 유지하면서, 대상체의 얼라인먼트 마크에 필요한 영역을 축소할 수 있는 노광 마스크의 위치 맞춤 방법이 제공된다. 또한, 본 발명에 의하면, 고밀도로 집적화된 디바이스를 형성할 수 있는 박막 소자 기판의 제조 방법이 제공된다.
Claims (6)
- 얼라인먼트 마크가 형성된 복수의 홀로그램 마스크를 사용하여 얼라인먼트 마크가 형성된 노광 대상으로 되는 대상체에 패턴 노광을 행할 때, 양쪽의 얼라인먼트 마크를 사용하여 상기 홀로그램 마스크와 상기 대상체의 위치 맞춤을 복수 회 행하는 노광 마스크의 위치 맞춤 방법으로서,적어도 연속하는 3회의 위치 맞춤 중, 상기 대상체 위에서의 3회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크를 2회째 및 1회째 각각의 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크 사이에 설치하거나 또는 1회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크에 대하여 2회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크가 있는 측과는 반대 측에 설치하여 위치 맞춤을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 마스크의 위치 맞춤 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 대상체 위에서의 홀수 회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크와, 짝수 회째 위치 맞춤용 얼라인먼트 마크를 각각의 배치 영역에 교대로 설치하여 위치 맞춤을 행하는 노광 마스크의 위치 맞춤 방법.
- 얼라인먼트 마크가 형성된 복수의 홀로그램 마스크를 사용하여 패턴 노광을 행하는 홀로그램 노광을 이용한 박막 소자 기판의 제조 방법으로서,제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 노광 마스크의 위치 맞춤 방법을 이용하여 위치 맞춤을 행하는 제 1 공정과,상기 홀로그램 마스크 위에서 노광 빔을 조사함으로써, 상기 대상체를 노광하여 패터닝을 행하는 제 2 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 소자 기판의 제조 방법.
- 얼라인먼트 마크가 형성된 복수의 홀로그램 마스크를 사용하여 패턴 노광을 행하는 홀로그램 노광을 이용한 박막 소자 기판의 제조 방법으로서,상기 홀로그램 마스크에 얼라인먼트 마크를 포함하는 원하는 패턴을 기록하는 제 1 공정과,제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 노광 마스크의 위치 맞춤 방법을 이용하여 위치 맞춤을 행하는 제 2 공정과,상기 홀로그램 마스크 위에서 노광 빔을 조사함으로써, 상기 대상체를 노광하여 패터닝을 행하는 제 3 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 소자 기판의 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 대상체의 얼라인먼트 마크가 그 대상체 위에 최초의 패턴을 노광할 때에 형성되는 박막 소자 기판의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 대상체의 얼라인먼트 마크가 그 대상체 위에 최초의 패턴을 노광할 때에 형성되는 박막 소자 기판의 제조 방법.
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