KR20060070001A - 포토 리소그래피 방법 - Google Patents
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Abstract
반도체 소자를 제조하기 위한 반도체 제조 방법은 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트 막을 형성한 후, 상기 반도체 웨이퍼의 에지 부위 및 중심 부위를 각각 노광 및 현상하여 상기 포토레지스트 막을 선택적으로 제거한다. 오버레이 계측 설비에서 상기 반도체 웨이퍼의 층간 오버레이 및 상기 반도체 웨이퍼의 에지 폭을 인시튜로 측정한다. 따라서 상기 반도체 웨이퍼의 에지 폭 측정을 위한 별도의 설비 없이 상기 웨이퍼 에지 폭을 정확하게 측정할 수 있다.
Description
도 1은 종래 기술에 따른 포토리소그래피 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 포토리소그래피 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 도 2의 웨이퍼 에지 폭 및 오버레이를 측정하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 포토리소그래피 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트 패턴을 형성하여 오버레이를 계측하기 위한 포토리소그래피 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기 소자들을 포함하는 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하기 위한 EDS(electrical die sorting) 공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 웨이퍼의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 막 또는 패턴이 형성된 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
도 1은 종래 기술에 따른 포토리소그래피 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 1을 참조하여 포토리소그래피 공정에 대하여 설명한다. 상기 포토리소그래피 공정은 우선 스피너 설비를 이용하여 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트 막을 형성한다.(S10)
상기 포토레지스트 막이 형성된 반도체 웨이퍼의 에지 부위를 상기 스테퍼 설비에서 노광하고 다시 상기 스피너 설비에서 현상한다. 따라서 상기 반도체 웨이퍼의 에지 부위의 포토레지스트 막을 제거한다.(S20)
상기의 공정 중 상기 도포된 반도체 웨이퍼 에지 부위의 포토레지스트 막은 도포시 상기 반도체 웨이퍼의 회전의 영향으로 수평이 아닌 경사진 형태를 갖는다. 따라서 상기 반도체 웨이퍼의 에지 부위의 포토레지스트는 불균형하게 도포되어 다른 공정 진행시 포토레지스트가 떨어져 파티클 발생의 원인이 된다. 그러므로 상기 반도체 웨이퍼 에지 부위의 포토레지스트 막을 균일한 폭으로 제거한다.
상기 포토레지스트 막이 형성된 반도체 웨이퍼의 중심 부위를 상기 스테퍼 설비에서 선택적으로 노광하고 다시 상기 스피너 설비에서 현상한다. 따라서 상기 반도체 웨이퍼의 중심 부위의 포토레지스트 막을 선택적으로 제거한다. 즉 포토레지스트 패턴을 형성한다.(S30)
다음으로 오버레이 계측 설비를 이용하여 상기 포토레지스트 패턴이 형성된 층과 하부 패턴이 형성된 층의 정렬 상태를 확인한다. 상기 정렬 상태는 각 패턴의 형성시 같이 형성된 오버레이 마크를 이용하여 층간 오버레이를 측정한다.(S40)
상기 층간 오버레이 측정이 완료되면 주사 전자 현미경(sem)을 이용하여 상기 포토레지스트 패턴의 선폭을 측정한다.(S50)
이후 스코프를 이용하여 웨이퍼의 이상 유무를 검사한다. 이때 상기 웨이퍼 에지 폭을 상기 스코프를 이용하여 같이 측정한다.(S60)
그러나 상기 반도체 웨이퍼의 에지 폭은 상기 스코프를 이용하여 작업자가 수작업으로 측정한다. 따라서 상기 반도체 웨이퍼의 에지 폭 측정시 작업자마다 측정 크기가 달라질 수 있고, 상기 작업자가 측정 위치를 건너뛸 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 반도체 웨이퍼의 에지 폭을 정확하게 측정할 수 있는 반도체 제조 장치를 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 바람직한 일 실시예에 따른 포토리소그래피 방법을 제공한다. 상기 포토리소그래피 방법은 우선 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트 막을 형성한다. 다음으로 상기 반도체 웨이퍼의 에지 부위 의 포토레지스트 막을 균일한 폭으로 제거하고, 상기 반도체 웨이퍼의 중심 부위의 포토레지스트 막을 선택적으로 제거한다. 상기 포토레지스트 막이 제거된 반도체 웨이퍼의 에지 폭 및 상기 반도체 웨이퍼의 층간 오버레이를 인시튜(in-situ) 방식으로 측정한다.
상기 포토리소그래피 방법은 상기 반도체 웨이퍼 에지 폭 및 층간 오버레이 측정 후 상기 포토레지스트 패턴의 선폭을 측정하고, 상기 포토레지스트 패턴의 이상 유무를 검사하는 것이 바람직하다.
상기 포토리소그래피 방법에서 상기 웨이퍼 에지 폭 및 층간 오버레이를 측정시 상기 웨이퍼를 제1 배율로 얼라인하고, 상기 얼라인된 웨이퍼의 초기 계측 기준 위치를 설정한 후, 상기 웨이퍼의 에지 폭을 측정하며, 상기 제1 배율보다 높은 제2 배율로 초기 계측 기준 위치를 재설정하여, 상기 웨이퍼의 층간 오버레이를 측정한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 반도체 장지 제조 방법은 상기 반도체 웨이퍼의 층간 오버레이 계측시 상기 반도체 웨이퍼의 에지 폭도 측정한다. 상기 웨이퍼의 에지 폭을 정확하게 측정할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포토리소그래피 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 포토리소그래피 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 우선 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트 도포하여 포토레지 스트 막을 형성한다.(S110)
구체적으로 상기 포토레지스트 막 도포 공정은 스피너 설비에서 진행된다. 상기 반도체 웨이퍼를 회전 척에 로딩한다. 상기 회전척이 상기 반도체 웨이퍼를 고정한 상태에서 회전한다. 상기 반도체 웨이퍼가 회전하는 상태에서 상기 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트를 공급한다. 따라서 상기 포토레지스트는 상기 반도체 웨이퍼 상에 막으로 형성된다. 이때 상기 반도체 웨이퍼의 중앙 부위에 형성된 포토레지스트 막은 균일한 두께를 가지나 상기 반도체 웨이퍼의 에지 부위에 형성된 포토레지스트 막은 상기 반도체 웨이퍼의 가장자리로 갈수록 두께가 얇아진다. 상기와 같이 불균일하게 형성된 포토레지스트 막은 후속 공정시 파티클로 작용할 가능성이 높다.
따라서 상기 반도체 웨이퍼의 에지 부위의 포토레지스트 막을 균일한 폭으로 제거한다.(S120)
구체적으로 살펴보면 상기 웨이퍼 에지 부위의 포토레지스트 막을 제거하기 위해 노광 설비인 스테퍼에서 상기 웨이퍼 에지 부위를 균일한 폭으로 노광한다. 이후 상기 에지 부위가 노광된 반도체 웨이퍼를 다시 스피너로 이동시켜 상기 반도체 웨이퍼를 현상하여 노광된 포토레지스트 막을 제거한다. 따라서 상기 반도체 웨이퍼의 에지 부위의 포토레지스트 막이 균일한 폭으로 제거된다.
상기 반도체 웨이퍼의 에지 부위의 포토레지스트 막이 제거된 상태에서 상기 반도체 웨이퍼의 중심 부위의 포토레지스트 막을 선택적으로 제거한다.(S130)
구체적으로 상기 스텝퍼에서 상기 반도체 웨이퍼 중심 부위에 형성된 포토레 지스트 막을 선택적으로 노광한다. 즉 소정의 회로 패턴이 형성된 마스크에 광을 조사하고, 선택적으로 투과되는 광이 상기 포토레지스트 막을 선택적으로 노광한다. 이후 상기 노광된 포토레지스트 막을 스피너에서 다시 현상하여 노광된 포토레지스트 막을 제거한다. 따라서 상기 반도체 웨이퍼의 중심 부위에 포토레지스트 패턴이 형성된다. 상기 반도체 웨이퍼의 칩 영역에는 회로 패턴이 형성되며, 상기 반도체 웨이퍼의 스크라이브 레인 영역에는 층간 패턴들의 정렬을 위한 오버레이 마크가 형성된다.
다음으로 상기 반도체 웨이퍼의 에지 폭 및 상기 반도체 웨이퍼의 층간 오버레이를 인시튜 방식으로 측정한다.(S140)
상기 웨이퍼의 에지 폭 측정 및 층간 오버레이 측정은 오버레이 측정 설비에서 이루어진다. 상기 웨이퍼의 에지 폭 측정은 상기 에지 부위에 형성되었던 포토레지스트 막이 얼마의 폭으로 제거되었는지를 측정한다. 상기 층간 오버레이 측정은 상기 포토레지스트 패턴의 하부에 형성된 층과 상기 포토레지스트 패턴의 정렬 정도를 확인하기 위하 상기 하부층의 오버레이 마크와 상기 포토레지스트 패턴의 오버레이 마크의 얼라인 정도를 측정한다.
이하에서는 상기 웨이퍼 에지 폭 및 오버레이를 측정하기 위한 방법을 구체적으로 설명한다.
도 3은 도 2의 웨이퍼 에지 폭 및 오버레이를 측정하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 웨이퍼 에지 폭 및 층간 오버레이를 측정하 기 위해서는 우선 상기 반도체 웨이퍼를 제1 배율로 얼라인한다.(S141)
구체적으로 에지 부위의 포토레지스트 막이 제거되고 중심 부위에 포토레지스트 패턴이 형성된 반도체 웨이퍼를 상기 오버레이 계측 설비로 로딩한다. 상기 층간 오버레이 측정에 앞서, 측정 대상인 반도체 웨이퍼의 웨이퍼 정렬이 수행되어야한다. 통상적으로 반도체 웨이퍼에는 웨이퍼 정렬을 위하여 스크라이브 레인을 가로질러 기설정된 위치값을 갖는 적어도 두 개의 특정한 마크, 즉 정렬 마크가 표시되어 있다. 상기 정렬 마크의 위치 값이 기 설정된 기준 위치값과 일치될 때 웨이퍼 얼라인이 이루어진다. 그러나, 상기 반도체 웨이퍼가 패턴 크기 및 오버레이 측정을 위하여 어느 정도 정렬된 상태로 배치되지만, 작은 크기의 정렬 마크를 상기 반도체 웨이퍼 상에서 찾는 것은 쉬운일이 아니다. 따라서, 상기 반도체 웨이퍼 정렬을 위해서는 제1 배율로 확대된 반도체 웨이퍼의 영상으로부터 상기 정렬 마크를 탐색하는 것이 바람직하다. 상기 제1 배율에서 상기 반도체 웨이퍼의 영상은 12000㎛의 크기를 나타낼 수 있다. 상기 영상을 이용하여 상기 반도체 웨이퍼를 정렬한다.
상기 반도체 웨이퍼의 정렬 과정을 살펴보면, 우선 광을 발생하는 빔 발생기에서 가시광 빔원이 선택되고, 선택된 가시광 빔원으로부터 가시광 빔이 출력된다. 또한, 다수의 대물 렌즈들을 수용하며 회전 가능한 회전 트레이가 회전 구동됨으로써 제1 배율의 대물 렌즈가 선택되어 상기 빔 발생기에서 발생되는 가시광 빔을 수광하는 위치로 배치된다. 상기 빔 발생기에서 발생된 가시광 빔이 제1 배율의 대물 렌즈를 통하여 반도체 웨이퍼 상에 집광되고, 반도체 웨이퍼로부터 다시 제1 배율 의 대물 렌즈로 반사된다. 반사된 빔은 다시 제1 대물 렌즈를 통과하면서 확대된 패턴 영상을 수반하는 반사 빔으로서 형성되어 빔 스플리터를 경유하여 CCD 카메라에 촬상된다. 제어/측정부는 상기 반도체 웨이퍼를 지지하는 스테이지를 제어하여 상기 반도체 웨이퍼의 위치를 조정하면서 CCD 카메라에 촬상된 패턴 영상을 스캔하여 보다 신속하게 상기 정렬 마크를 찾는다. 이러한 스캔 작업에 의해 반도체 웨이퍼 상에 형성된 하나의 정렬 마크 부분이 탐색되면, 그 위치로부터 기 설정된 수평 또는 또는 수직 방향으로 이동하면서 다른 하나의 정렬 마크 부분을 탐색하게된다. 탐색된 다른 하나의 정렬 마크의 기설정 위치 값이 제어/측정부에 등록된 위치 값과 일치하면, 반도체 웨이퍼의 정렬이 이루어진 것으로 간주된다.
상기 얼라인된 웨이퍼의 초기 계측 기준 위치를 설정하며, 상기 반도체 웨이퍼의 에지폭을 측정한다.(S142, S143)
상기 반도체 웨이퍼가 얼라인되면, 상기 반도체 웨이퍼의 특정 부위를 오버레이 계측을 위한 위치로 설정하게 된다. 상기 제어/측정부가 상기 스테이지를 제어하여 상기 반도체 웨이퍼를 이동하면서 상기 반도체 웨이퍼에서 음영으로 구분되는 임의의 위치를 계측에 대한 초기 기준 위치로 선택한다. 이때 상기 CCD 카메라에 의해 촬상되는 상기 반도체 웨이퍼의 에지 부위의 이미지를 이용하여 상기 에지 부위의 폭을 측정할 수 있다. 상기 반도체 웨이퍼의 초기 계측 기준 위치 설정 및 상기 반도체 웨이퍼 에지 폭의 측정은 상기 오버레이 계측 설비의 제1 배율 상태에서 진행된다.
상기와 같이 선택된 초기 계측 기준 위치 및 에지 폭은 데이터화되어 저장된 다.
상기 제1 배율보다 높은 제2 배율로 초기 계측 기준 위치를 재설정한다. (S144)
사기 초기 계측 기준 위치 설정 및 에지 폭 측정이 완료된 후, 상기 계측 기준 위치의 정확도를 확인하기위하여 상기 회전 트레이를 구동시켜 제1 배율보다 더 높은 제2 배율을 갖는 대물 렌즈를 선택하여 가시광 빔원의 가시광빔 방사 위치에 정렬시킨다. 따라서, 가시광 빔은 제2 배율의 대물 렌즈를 통과하고, 반도체 웨이퍼에서 반사되고, 다시 제2 배율의 대물 렌즈에 의해 확대되어, CCD 카메라에 확대된 영상으로서 촬상된다. 이때, CCD 카메라에 촬상된 확대된 영상은 제1 배율의 대물 렌즈에 의해 확대된 영상보다 높은 배율을 갖지만, 그보다 좁은 크기의 영상이다. 상기 제2 배율의 대물 렌즈에 의한 영상은 750㎛의 크기를 나타낼 수 있다. 따라서, 제2 배율의 대물 렌즈에 의해 형성된 확대 영상을 이용하여 보다 상기 초기 계측 기준 위치보다 더욱 정교한 계측 기준 위치를 재설정할 수 있다.
이후 상기 웨이퍼의 층간 오버레이를 측정한다.(S145)
상기 반도체 웨이퍼가 오버레이 계측을 위한 계측 기준 위치 설정이 완료되면 층간 오버레이 계측이 시작된다. 층간 오버레이를 측정하고자 할 때는 빔 발생기에서 가시광 빔원이 선택되고, 상기 회전 트레이를 구동시켜 제2 배율의 대물 렌즈보다 더 높은 제3 배율을 갖는 대물 렌즈를 정렬된 반도체 웨이퍼상의 측정하고자하는 위치와 빔 발생기와의 사이에 배치한다. 이 상태에서, 빔 발생기의 가시광 빔원에서 발생된 가시광 빔이 제3 배율의 대물 렌즈를 통하여 반도체 웨이퍼 상의 스크라이브 레인 상에 형성된 오버레이 마크에 집광되고, 집광된 빔이 반도체 웨이퍼로부터 반사된다.
상기 반도체 웨이퍼 상에서 이전에 형성된 하부 층의 오버레이 마크와 현재 형성된 상부 층의 오버레이 마크로부터 각기 서로 상이한 파장으로서 반사되는 빔에 의해 형성되는 오버레이 마크 영상이 CCD 카메라에 촬상된다. 상기 촬상된 하부 오버레이 마크와 상부 오버레이 마크를 비교하여 x 축 방향, y 축 방향, 회전 각도 및 웨이퍼의 수축 정도 등의 파라미터를 이용하여 그 오차범위를 계측함으로써 층간 오버레이를 계측한다. 상기 층간 오버레이의 계측 결과는 데이터화되어 저장된다.
상기와 같이 오버레이 계측이 완료되면 상기 포토레지스트 패턴의 선폭을 측정한다.(S150)
상기 반도체 웨이퍼의 중심 부위에 형성된 포토레지스트 패턴의 선폭 측정을 위하여, 빔 발생기에 의해 전자빔원이 선택되고, 상기 오버레이 측정과 동일하게 제3 배율을 갖는 대물렌즈를 반도체 웨이퍼 상의 측정하고자하는 위치와 빔 발생기와의 사이에 배치시킨다. 이 상태에서 빔 발생기의 전자빔원에서 발생된 전자 빔이 제3 배율의 대물 렌즈를 통하여 반도체 웨이퍼 상의 포토레지스트 패턴의 선폭 측정 위치에 집광되고, 집광된 빔이 반도체 웨이퍼로부터 반사된다. 반사된 상기 빔에 의해 상기 포토레지스트 패턴의 이미지가 CCD 카메라에 촬상된다. 상기 제어부는 포토레지스트 패턴 영상으로부터 선폭을 측정할 수 있다 상기 포토레지스트 패턴의 선폭 측정 결과 역시 데이터화되어 저장된다.
이후 상기 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 패턴의 이상 유무를 검사한다.(S160)
상기 반도체 웨이퍼의 검사는 스코프 등을 사용하여 상기 반도체 웨이퍼에 형성된 포토레지스트 패턴의 이상을 검사한다.
상기 반도체 웨이퍼의 에지 폭 측정, 오버레이 측정 및 포토레지스트 패턴의 선폭 측정 결과에 의한 데이터들을 기준 데이터와 비교하여 오차범위 내에 있는지 여부를 판단하고, 이 판단을 근거로 반도체 웨이퍼에 대한 포토리소그래피 공정을 재수행할 것인지 또는 계속적으로 공정을 수행토록 할 것인지를 결정하게 된다.
상기 계측에 의해 얻어진 데이터들이 설정된 오차범위를 넘어선 경우, 상기 반도체 웨이퍼는 포토리소그래피 공정을 다시 수행해야한다. 따라서 상기 반도체 웨이퍼는 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 스트립 공정과, 세정 및 건조 공정을 거친 후 상기 포토리소그래피 공정이 진행된다. 이때 상기 데이터들은 상기 포토리소그래피 공정시 반도체 웨이퍼 또는 마스크의 위치와 노광량을 제어하기 위한 정보로서 활용된다.
상기 계측에 의해 얻어진 데이터들이 설정된 오차범위 내에 있는 경우, 상기 반도체 웨이퍼는 이후 상기 반도체 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 식각하는 식각 공정이 진행된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포토리소그래피 방법은 층간 오버레이 계측시 상기 반도체 웨이퍼의 에지 폭도 인시튜로 자동으로 계측 한다. 따라서 상기 반도체 웨이퍼의 에지 폭의 오측정을 방지할 수 있고, 작업자에 따라 측정 값이 달라지는 현상도 방지할 수 있다. 또한 상기 반도체 웨이퍼의 에지 폭 측정에 소요되는 시간을 줄일 수 있어 상기 포토리소그래피 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (4)
- 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트 막을 형성하는 단계;상기 반도체 웨이퍼의 에지 부위의 포토레지스트 막을 균일한 폭으로 제거하는 단계;상기 반도체 웨이퍼의 중심 부위의 포토레지스트 막을 선택적으로 제거하는 단계; 및상기 포토레지스트 막이 제거된 반도체 웨이퍼의 에지 폭 및 상기 반도체 웨이퍼의 층간 오버레이를 인시튜(in-situ) 방식으로 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼 에지 폭 및 층간 오버레이 측정 후 상기 포토레지스트 패턴의 선폭을 측정하는 단계; 및상기 포토레지스트 패턴의 이상 유무를 검사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 에지 폭 및 층간 오버레이를 측정하는 단계는,상기 웨이퍼를 제1 배율로 얼라인하는 단계;상기 얼라인된 웨이퍼의 초기 계측 기준 위치를 설정하는 단계;상기 웨이퍼의 에지 폭을 측정하는 단계;상기 제1 배율보다 높은 제2 배율로 초기 계측 기준 위치를 재설정하는 단계; 및상기 웨이퍼의 층간 오버레이를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 에지 폭 및 층간 오버레이 측정은 오버레이 계측 설비 내에서 이루어지는 특징으로 하는 포토리소그래피 방법.
Priority Applications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101685271B (zh) * | 2008-09-23 | 2012-01-11 | 和舰科技(苏州)有限公司 | 一种晶圆片晶边清洗宽度的检测方法 |
-
2004
- 2004-12-20 KR KR1020040108616A patent/KR20060070001A/ko not_active Application Discontinuation
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