KR20070026171A - 디바이스 제조 방법, 마스크 및 디바이스 - Google Patents
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Abstract
컬러 방사선 감응재의 층으로 덮인 기판이 상기 기판 상에 투영된 패터닝된 방사선 빔을 갖는 CCD 또는 CMOS 이미지 센서를 제조하는데 사용되는 방법이 제공된다. 상기 패터닝된 방사선 빔은 제품 다이의 영역에 디바이스 피처를 형성하는 패턴 및 다른 영역에 정렬 마크의 피처를 형성하는데 사용되는 패턴을 포함한다. 이는 컬러 레지스트 아래의 정렬 마크에 대한 정렬의 어려움을 회피한다.
Description
이하 대응하는 참조 부호들이 대응하는 부분들을 나타내는 첨부된 개략적인 도면들을 참조하여, 단지 예시의 방식으로만 본 발명의 실시예들을 설명할 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 도시하는 도면;
도 2는 제 1 컬러 방사선 감응재(color radiation sensitive material)가 조사되고 있는 제조 단계의 단면도;
도 3은 조사한 다음의 도 2의 기판을 예시하는 도면;
도 4는 현상한 다음의 도 3의 기판을 예시하는 도면;
도 5a는 컬러 방사선 감응재의 제 2 층을 도포한 다음의 도 4의 기판을 예시하는 도면;
도 5b는 컬러 방사선 감응재의 제 2 층의 대안적인 도포 다음의 도 4의 기판을 예시하는 도면;
도 6은 CCD 또는 CMOS 이미지 센서의 평면도; 및
도 7은 예시된 복수의 다이 및 스크라이브 라인(scribe line)을 갖는 전체 기판(W)의 평면도이다.
본 발명은 디바이스를 제조하는 방법, 상기 방법에서 사용되는 마스크 및 상기 방법에 의해 제조된 디바이스에 관한 것이다.
리소그래피 장치는 기판 상에, 통상적으로는 기판의 타겟부 상에 원하는 패턴을 적용시키는 기계이다. 리소그래피 장치는, 예를 들어 집적 회로(IC)의 제조시에 사용될 수 있다. 그 상황에서, 대안적으로 마스크 또는 레티클이라 칭하는 패터닝 디바이스가 IC의 개별층 상에 형성될 회로 패턴을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 패턴은 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상의 (예를 들어, 1 개 또는 수 개의 다이의 부분을 포함하는) 타겟부 상으로 전사(transfer)될 수 있다. 패턴의 전사는 통상적으로 기판 상에 제공된 방사선-감응재(레지스트) 층 상으로의 이미징(imaging)을 통해 수행된다. 일반적으로, 단일 기판은 연속하여 패터닝되는 인접한 타겟부들의 네트워크를 포함할 것이다. 공지된 리소그래피 장치는 한번에 타겟부 상으로 전체 패턴을 노광함으로써 각각의 타겟부가 조사(irradiate)되는 소위 스테퍼, 및 방사선 빔을 통해 주어진 방향("스캐닝" - 방향)으로 패턴을 스캐닝하는 한편, 이 방향과 평행한 방향(같은 방향으로 평행한 방향) 또는 역-평행 방향(반대 방향으로 평행한 방향)으로 기판을 동기적으로 스캐닝함으로써 각각의 타겟부가 조사되는 소위 스캐너를 포함한다. 또한, 기판 상에 패턴을 임프린트(imprint)함으로써, 패터닝 디바이스로부터 기판으로 패턴을 전사할 수도 있다.
CCD 및 CMOS 이미지 센서의 제조시, 컬러 필터(color filter)에 의해 각각의 검출 픽셀(detection pixel)이 덮이도록 이미지 센서의 표면에 컬러 필터가 적용된다. 대부분의 적용들은 적색, 녹색 및 청색 필터를 사용하며, 또한 몇몇 적용들은 시안(cyan), 마젠타(magenta), 녹색 및 황색 컬터 필터도 사용한다. 따라서, CCD 또는 CMOS 이미지 센서의 제조의 최종 단계(last phase)들 중 하나는 기판에 컬러 방사선 감응재(colored radiation sensitive material)(레지스트) 층을 도포하고, 레지스트의 후속 현상 동안에 그 특정 컬러의 요구된 필터들이 원하는 픽셀 위에 올바르게(in place) 유지되도록 상기 방사선 감응재(컬러 레지스트는, 통상적으로 네거티브 레지스트(negative resist)임)를 조사하는 단계를 포함한다. 청색(B), 적색(R) 및 녹색(G) 필터가 픽셀 위에 규칙적인 패턴(regular pattern)으로 배치된 도 6에 나타낸 바와 같은 픽셀의 그리드(grid)를 구성하기 위해, 일반적으로 녹색 또는 적색 레지스트가 먼저 사용되며, 뒤어어 녹색 또는 적색 레지스트 중 다른 하나가 사용되고, 최종적으로는 청색 레지스트가 사용된다.
CCD 및 CMOS 이미지 센서 상에 컬러 필터를 생성하는 최종 제조 단계시에 마스크에 대한 기판의 정렬의 정확성이 개선될 수 있는 방법을 제공하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면,
- 컬러 방사선 감응재의 제 1 층으로 덮인 기판 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 패터닝된 빔의 패턴은 제품 다이(product die)의 영역 내에 디바이스 피처를 형성하는데 사용되는 패턴 및 다른 영역 내에 정렬 마크의 피처를 형성하는데 사용되는 패턴을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 기판 상의 다이 또는 다이들 상에 컬러 필터를 형성하는데 유용한 패턴을 방사선의 투영 빔에 부여하는 패터닝 구조체 및 상기 다이들의 외부 영역에 정렬 마크를 형성하는데 유용한 패턴을 상기 방사선의 투영 빔에 부여하는 패터닝 구조체를 포함하는 방법에서 사용되는 마스크가 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 정렬 마크의 피처들을 포함하는 방법에 따라 제조된 디바이스가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 리소그래피 장치를 개략적으로 도시한다. 상기 장치는:
- 방사선 빔(B)(예를 들어, UV 방사선 또는 EUV 방사선)을 컨디셔닝(condition)하도록 구성된 조명 시스템(일루미네이터)(IL);
- 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크)(MA)를 지지하도록 구성되고, 소정 파라미터들에 따라 패터닝 디바이스를 정확히 위치시키도록 구성된 제 1 위치설정기(PM)에 연결된 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블)(MT);
- 기판(예를 들어, 레지스트-코팅된 웨이퍼)(W)을 유지하도록 구성되고, 소정의 파라미터들에 따라 기판을 정확히 위치시키도록 구성된 제 2 위치설정기(PW)에 연결된 기판 테이블(예를 들어, 웨이퍼 테이블)(WT); 및
- 기판(W)의 (예를 들어, 1 이상의 다이를 포함하는) 타겟부(C) 상으로 패터닝 디바이스(MA)에 의해 방사선 빔(B)에 부여된 패턴을 투영하도록 구성된 투영 시스템(예를 들어, 굴절 투영 렌즈 시스템)(PS)을 포함한다.
조명 시스템은 방사선을 지향, 성형 또는 제어하기 위하여, 굴절, 반사, 자기, 전자기, 정전기 또는 다른 타입의 광학 구성요소들, 또는 여하한의 그 조합과 같은 다양한 타입들의 광학 구성요소들을 포함할 수 있다.
지지 구조체는 패터닝 디바이스를 지지, 즉 그 무게를 견딘다. 이는 패터닝 디바이스의 방위, 리소그래피 장치의 디자인, 및 예를 들어 패터닝 디바이스가 진공 환경에서 유지되는지의 여부와 같은 다른 조건들에 의존하는 방식으로 패터닝 디바이스를 유지한다. 지지 구조체는 패터닝 디바이스를 유지하기 위해 기계적, 진공, 정전기 또는 다른 클램핑 기술들을 이용할 수 있다. 지지 구조체는, 예를 들어 필요에 따라 고정되거나 이동가능할 수 있는 프레임 또는 테이블일 수 있다. 지지 구조체는, 패터닝 디바이스가 예를 들어 투영 시스템에 대해 원하는 위치에 있을 것을 보장할 수 있다. 본 명세서의 "레티클" 또는 "마스크"라는 용어의 어떠한 사용도 "패터닝 디바이스"와 같은 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "패터닝 디바이스"라는 용어는, 기판의 타겟부에 패턴을 생성하기 위해서, 방사선 빔의 단면에 패턴을 부여하는데 사용될 수 있는 여하한의 디바이스를 언급하는 것으로 폭넓게 해석되어야 한다. 방사선 빔에 부여된 패턴은, 예를 들어 상기 패턴이 위상-시프팅 피처(phase-shifting feature)들 또는 소위 어시스트 피처(assist feature)들을 포함하는 경우, 기판의 타겟부 내의 원하 는 패턴과 정확히 일치하지 않을 수도 있다는 것을 유의하여야 한다. 일반적으로, 방사선 빔에 부여된 패턴은 집적 회로와 같이 타겟부에 생성될 디바이스 내의 특정 기능층에 해당할 것이다.
패터닝 디바이스는 투과형 또는 반사형일 수 있다. 패터닝 디바이스의 예로는 마스크, 프로그램가능한 거울 어레이 및 프로그램가능한 LCD 패널들을 포함한다. 마스크는 리소그래피 분야에서 잘 알려져 있으며, 바이너리(binary)형, 교번 위상-시프트형, 및 감쇠 위상-시프트형과 같은 마스크 타입뿐만 아니라, 다양한 하이브리드(hybrid) 마스크 타입들을 포함한다. 프로그램가능한 거울 어레이의 일 예시는 작은 거울들의 매트릭스 구성을 채택하며, 그 각각은 입사하는 방사선 빔을 상이한 방향으로 반사시키도록 개별적으로 기울어질 수 있다. 기울어진 거울들은 거울 매트릭스에 의해 반사되는 방사선 빔에 패턴을 부여한다.
본 명세서에서 사용되는 "투영 시스템"이라는 용어는, 사용되는 노광 방사선에 대하여, 또는 침지 액체의 사용 또는 진공의 사용과 같은 다른 인자들에 대하여 적절하다면, 굴절, 반사, 카타디옵트릭(catadioptric), 자기, 전자기 및 정전기 광학 시스템, 또는 여하한의 그 조합을 포함하는 여하한의 타입의 투영 시스템을 내포하는 것으로서 폭넓게 해석되어야 한다. 본 명세서의 "투영 렌즈"라는 용어의 어떠한 사용도 "투영 시스템"이라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수 있다.
본 명세서에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 (예를 들어, 투과 마스크를 채택하는) 투과형으로 구성된다. 대안적으로, 상기 장치는 (예를 들어, 상기 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이를 채택하거나, 반사 마스크를 채택하는) 반사형으로 구성될 수도 있다.
리소그래피 장치는 2 개(듀얼 스테이지) 이상의 기판 테이블 (및/또는 2 개 이상의 마스크 테이블)을 갖는 형태로 구성될 수 있다. 이러한 "다수 스테이지" 기계에서는 추가 테이블이 병행하여 사용될 수 있으며, 또는 1 이상의 테이블이 노광에 사용되고 있는 동안 1 이상의 다른 테이블에서는 준비작업 단계가 수행될 수 있다.
또한, 리소그래피 장치는 투영 시스템과 기판 사이의 공간을 채우기 위해서, 기판의 전체 또는 일부분이 비교적 높은 굴절률을 갖는 액체, 예컨대 물로 덮이는 형태로도 구성될 수 있다. 또한, 침지 액체는 리소그래피 장치 내의 다른 공간들, 예를 들어 마스크와 투영 시스템 사이에도 적용될 수 있다. 침지 기술은 투영 시스템의 개구수(numerical aperture)를 증가시키는 기술로 당업계에 잘 알려져 있다. 본 명세서에서 사용되는 "침지"라는 용어는 기판과 같은 구조체가 액체 내에 담그어져야 함을 의미하는 것이라기보다는, 노광시 액체가 투영 시스템과 기판 사이에 놓이기만 하면 된다는 것을 의미한다.
도 1을 참조하면, 일루미네이터(IL)는 방사선 소스(SO)로부터 방사선 빔을 수용한다. 예를 들어, 상기 소스가 엑시머 레이저(excimer laser)인 경우, 상기 소스 및 리소그래피 장치는 별도의 개체일 수 있다. 이러한 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 일부분을 형성하는 것으로 간주되지 않으며, 상기 방사선 빔은 예를 들어 적절한 지향 거울 및/또는 빔 익스팬더(beam expander)를 포함하는 빔 전달 시스템(BD)의 도움으로, 소스(SO)로부터 일루미네이터(IL)로 통과된다. 다른 경우, 예를 들어 상기 소스가 수은 램프인 경우, 상기 소스는 리소그래피 장치의 통합부일 수 있다. 상기 소스(SO) 및 일루미네이터(IL)는, 필요에 따라 빔 전달 시스템(BD)과 함께 방사선 시스템이라고도 칭해질 수 있다.
상기 일루미네이터(IL)는 방사선 빔의 각도 세기 분포를 조정하는 조정기(AD)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 일루미네이터의 퓨필 평면 내의 세기 분포의 적어도 외반경 및/또는 내반경 크기(통상적으로, 각각 외측-σ 및 내측-σ라 함)가 조정될 수 있다. 또한, 일루미네이터(IL)는 인티그레이터(IN) 및 콘덴서(CO)와 같이, 다양한 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다. 일루미네이터는 방사선 빔의 단면에 원하는 균일성(uniformity) 및 세기 분포를 갖기 위해, 방사선 빔을 컨디셔닝하는데 사용될 수 있다.
상기 방사선 빔(B)은 지지 구조체(예를 들어, 마스크 테이블(MT)) 상에 유지되어 있는 패터닝 디바이스(예를 들어, 마스크(MA)) 상에 입사되며, 패터닝 디바이스에 의해 패터닝된다. 상기 마스크(MA)를 가로질렀으면, 상기 방사선 빔(B)은 투영 시스템(PS)을 통과하여 기판(W)의 타겟부(C) 상에 상기 빔을 포커스한다. 제 2 위치설정기(PW) 및 위치 센서(IF)(예를 들어, 간섭계 디바이스, 리니어 인코더 또는 용량성 센서)의 도움으로, 기판 테이블(WT)은, 예를 들어 방사선 빔(B)의 경로 내에 상이한 타겟부(C)들을 위치시키도록 정확하게 이동될 수 있다. 이와 유사하게, 제 1 위치설정기(PM) 및 또 다른 위치 센서(도 1에 명확히 도시되지 않음)는, 예를 들어 마스크 라이브러리(mask library)로부터의 기계적인 회수 후에, 또는 스 캔하는 동안, 방사선 빔(B)의 경로에 대해 마스크(MA)를 정확히 위치시키는데 사용될 수 있다. 일반적으로, 마스크 테이블(MT)의 이동은, 장-행정 모듈(long-stroke module: 개략 위치설정) 및 단-행정 모듈(short-stroke module: 미세 위치설정)의 도움을 받아 실현될 수 있으며, 이는 제 1 위치설정기(PM)의 일부분을 형성한다. 이와 유사하게, 기판 테이블(WT)의 이동은 장-행정 모듈 및 단-행정 모듈을 이용하여 실현될 수 있으며, 이는 제 2 위치설정기(PW)의 일부분을 형성한다. (스캐너와는 대조적으로) 스테퍼의 경우, 마스크 테이블(MT)은 단-행정 액추에이터에만 연결되거나 고정될 수 있다. 마스크(MA) 및 기판(W)은 마스크 정렬 마크들(M1 및 M2) 및 기판 정렬 마크들(P1 및 P2)을 이용하여 정렬될 수 있다. 예시된 기판 정렬 마크들이 지정된(dedicated) 타겟부들을 차지하고 있지만, 그것들은 타겟부들 사이의 공간들 내에 위치될 수도 있다(이들은 스크라이브-레인 정렬 마크(scribe-lane alignment mark)들로 알려져 있다). 이와 유사하게, 마스크(MA) 상에 1 이상의 다이가 제공되는 상황들에서, 마스크 정렬 마크들은 다이들 사이에 위치될 수 있다.
도시된 장치는 다음과 같은 모드들 중 1 이상에서 사용될 수 있다:
1. 스텝 모드에서 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 기본적으로 정지 상태로 유지되는 한편, 방사선 빔에 부여되는 전체 패턴은 한번에 타겟부(C) 상에 투영된다(즉, 단일 정적 노광(single static exposure)). 그 후, 기판 테이블(WT)은 상이한 타겟부(C)가 노광될 수 있도록 X 및/또는 Y 방향으로 시프트된다. 스텝 모드에서 노광 필드의 최대 크기는 단일 정적 노광시에 이미징되는 타겟부(C)의 크기를 제한한다.
2. 스캔 모드에서 마스크 테이블(MT) 및 기판 테이블(WT)은 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안에 동기적으로 스캐닝된다(즉, 단일 동적 노광(single dynamic exposure)). 마스크 테이블(MT)에 대한 기판 테이블(WT)의 속도 및 방향은 투영 시스템(PS)의 확대(축소) 및 이미지 반전 특성에 의하여 결정될 수 있다. 스캔 모드에서 노광 필드의 최대 크기는 단일 동적 노광시 타겟부의 (스캐닝 되지 않는 방향으로의) 폭을 제한하는 반면, 스캐닝 동작의 길이는 타겟부의 (스캐닝 방향으로의) 높이를 결정한다.
3. 또 다른 모드에서 마스크 테이블(MT)은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 유지하여 기본적으로 정지된 상태로 유지되며, 방사선 빔에 부여된 패턴이 타겟부(C) 상에 투영되는 동안, 기판 테이블(WT)이 이동되거나 스캐닝된다. 이 모드에서는, 일반적으로 펄스화된 방사선 소스(pulsed radiation source)가 채택되며, 프로그램가능한 패터닝 디바이스는 기판 테이블(WT)이 각각 이동한 후, 또는 스캔 중에 계속되는 방사선 펄스 사이사이에 필요에 따라 업데이트된다. 이 작동 모드는 상기 언급된 바와 같은 타입의 프로그램가능한 거울 어레이와 같은 프로그램가능한 패터닝 디바이스를 이용하는 마스크없는 리소그래피(maskless lithography)에 용이하게 적용될 수 있다.
또한, 상술된 사용 모드들의 조합 및/또는 변형, 또는 완전히 다른 사용 모드들이 채택될 수도 있다.
도 2는 CCD 또는 CMOS 이미지 센서가 제조되고 있는 기판(W)을 예시한다. 금속 산화물 층(metal oxide layer: 1)은 기판 상에 증착(deposit)되며, 전형적으로 산화물인 제 1 패시베이션 층(passivation layer: 2)을 갖는다. 그 최상부에는 전형적으로 SiON인 제 2 패시베이션 층(3)이 증착된다. 기판은 통상적으로 처리되며(디바이스 패턴(도시되지 않음)은 기판과 금속 산화물 층(1) 사이에 이미 생성됨), 디바이스의 후속 층 또는 기판(W) 상에 증착되거나 그 안에 에칭된 정렬 마크 상에서 통상의 방식으로 정렬이 행해진다.
그 후, 컬러 방사선 감응재(10)가 제 1 층에 도포된다. 전형적으로, 컬러 방사선 감응재의 이러한 제 1 층은 적색 또는 녹색으로 선택되며, 정렬 센서들이 녹색 또는 적색 컬러의 제 1 방사선 감응재(10)를 통과(penetrate)할 수 있기 때문에 본래(original)의 정렬 마크 상에서 기판(W)이 정렬될 수 있다.
하지만, 리소그래피 장치에서 사용되는 현재의 정렬 센서로는 청색(또는 시안) 컬러 레지스트를 통해 기판을 정확히 정렬시키는 것이 어려울 수 있으며, 이는 현재의 기술 수준의 정렬 센서가 적색 레이저 기반 정렬 시스템을 사용하기 때문이다. 광대역 적용과 같은 대안예들은 파장 범위에 걸쳐 소정 신호가 검출될 수 있는 가능성을 증가시키지만 이는 정렬 실패(alignment failure)를 초래할 수 있다.
상기 언급된 난제를 경감시키기 위해, 컬러 방사선 감응재(10)의 제 1 층의 이미징 동안에 또는 컬러 방사선 감응재의 후속 층 또는 층들의 이미징 동안에 컬러 방사선 감응재(10)의 소정 영역들만을 조명하도록 패터닝되는 패터닝된 방사선 빔(PB)은 다이(40)의 영역들 및 다이들 사이에 위치된 스크라이브 라인(scribe line: 50)의 영역들을 조명하도록 패터닝된다. 따라서, 상기 패터닝된 방사선 빔(PB)은 제품 다이(40)의 영역 내에 디바이스 피처(즉, 필터)들을 형성하는데 사 용하기 위해 패터닝되는 영역들(80) 뿐만 아니라, 특히 스크라이브 라인(50) 내에 정렬 마크의 피처들을 형성하는데 사용하기 위해 패터닝되는 영역들(90)을 갖는다.
도 7은 복수의 다이(40)가 예시되어 있는 기판(W)을 평면도로 예시한다. 각각의 다이는 리소그래피 처리의 종료시 디바이스(예를 들어, CCD 또는 CMOS 이미지 센서)를 형성할 것이다. 스크라이브 라인(50)으로 공지된 영역들 내의 라인(70)을 따라 기판(W)이 절단될 수 있도록 다이들(40) 사이에는 공간이 남겨진다. 이러한 방식으로 개별적인 디바이스(40)들이 생산된다. 나타난 바와 같이, 스크라이브 라인(50)의 영역은 디바이스로 사용되지 않고, 다이(40)들의 분리 간격(separation)을 허용하기 위해서만 제공되는 여분의 공간(redundant space)이므로, 다이들은 다이들의 손상없이 제품 디바이스들을 형성하기 위해 절단될 수 있다. 따라서, 이 공간은 때때로 테스트 구조체 등을 위해 사용되지만 현재 사용되지 않는 영역들이 존재하며, 본 발명에서의 사용을 위해 "비어" 있다.
도 6은 RGB, CMOS 또는 CCD 이미지 센서에 사용되는 전형적인 패턴을 예시한다. 2 개의 인접한 다이(40)는 스크라이브 라인 영역(50) 내의 정렬 마크(101)와 함께 예시된다. 본 발명은 다른 타입의 패턴, 다른 타입의 마크뿐만 아니라, 시안, 마젠타, 녹색 및 황색과 같은 다른 컬러 타입에도 적용된다. 그러므로, 도 2에 예시된 컬러 방사선 감응재(10)의 제 1 층이 적색이라고 가정하면, 적색 필터가 요구되는 영역들 내에 적색 픽셀의 정사각형 영역들이 예시되고, 정렬 마크(101)의 피처들도 예시되도록 하기 위해 단면은 도 6에 예시된 픽셀의 제 2 로우(row)를 따라 절단된다고 가정할 수 있다. 이는 네거티브 레지스트가 사용되는 경우이며, 분명하 게는 포지티브 레지스트가 사용되는 경우에는 적색 필터들을 갖지 않도록 요구되는 영역들 또는 그것들에 적용된 정렬 마크 피처들이 조명된다.
또한, 도 2에서 제 1 방사선 감응재(10)의 영역이 기판(W)의 스크라이브 라인 영역(50) 내의 패턴(90)으로 예시된다는 것을 알 수 있다. 상기 패턴(90)은 스크라이브 라인 영역(50) 내에 형성되고 동일한 물질로부터 컬러 방사선 감응 레지스트(10) 내에 정의될 정렬 마크(101)의 피처를 형성하는데 사용되며, 필터의 물질과 동일한 방식으로 취급된다.
도 3은 그물 모양(cross hatching: 110)으로 나타낸 디바이스(40)의 영역들이 조사된 컬러 방사선 감응재의 영역들을 나타내고, 스크라이브 라인(50) 내의 그물 모양의 영역(100) 또한 조사된 영역을 나타내는 투영(PB)에 의한 조명 이후의 상황을 도시한다. 제 1 방사선 감응재(10)가 네거티브 레지스트라고 가정하면, 현상 이후의 도 4에 예시된 상황은 컬러 필터(110)의 영역이 제 2 패시베이션 층(3) 위로 돌출(protrude)된 상태로 있으며, 현상된 방사선 감응재의 돌출된 영역(100)도 스크라이브 라인 영역(50) 내에 존재한다. 돌출부(100 및 110) 사이에는 후퇴부(recess: 120)가 존재한다.
이해할 수 있는 바와 같이, 도 6에 예시된 바에 따른 패턴이 도 4의 기판(W) 상에 현상되는 경우 상기 돌출부(110)는 평면에서 정사각형의 형태로 존재할 것이다. 돌출부(100)는 개략적으로만 도시되어 있으며, 평면도에서 상기 패턴은 도 6의 정렬 마크(101)와 유사한 것처럼 보일 수 있다. 스크라이브 라인 영역 내의 패턴은 정렬 마크로 구성되고, 수평 및 수직 정렬을 위한 피처들을 포함할 수 있으며, 부 연하면 2 차원으로의 정렬을 위해 서로 직교(orthogonal)인 피처들을 가질 것이다. x 방향으로 연장되는 스크라이브 라인 영역 내의 피처들이 어느 한 방향으로의 정렬을 위해 사용될 수 있으며, y 방향으로 연장되는 스크라이브 라인 영역 내의 피처들은 다른 한 방향으로의 정렬을 위해 사용될 수 있다.
도 5a는 제 2 방사선 감응재(20)가 제 1 컬러 방사선 감응재(110)의 현상 다음에 기판(W)에 도포되는 제 1 실시예를 나타낸다. 제 2 방사선 감응재(20)는 제 1 방사선 감응재(10)와는 상이한 컬러로 구성된다. 도 5a의 실시예에서는 낮은 점성(viscosity)의 제 2 방사선 감응재가 사용된다. 이 실시예에서 상기 방사선 감응재는 도 4에 예시된 바와 같은 제 1 방사선 감응재의 돌출부(100 및 110) 사이에 형성된 갭(120) 안으로 유동한다. 경화(cure)된 제 1 방사선 감응재의 이미징된 정렬 피처 돌출부(100)와 노출되지 않고 현상되지 않은 제 2 방사선 감응재(20)의 이미징된 정렬 피처 돌출부 사이의 반사율에서의 차이는 정렬 마크(100 및 101)를 검출하기 위해 정렬 시스템에 "콘트라스트(contrast)"를 제공한다.
제 2 방사선 감응재가 비교적 높은 점성으로 구성되며, 이 경우 잔류하는 제 1 방사선 감응재의 돌출부의 패턴이 방사선 감응재의 제 2 층에 의해 뒤따르도록 제 2 방사선 감응재(20)가 제 1 레지스트의 돌출부(100 및 110) 상에 구성된다는 것을 알 수 있는 제 2 실시예가 도 5b에 예시된다. 이러한 상황에서, 정렬 마크의 콘트라스트는 제 1 방사선 감응재의 돌출부(100)의 위치에서의 제 2 방사선 감응재의 단차 높이(step height)의 변화에 의해 제공된다.
이러한 방식으로 (이 경우, 제 1 컬러 레지스트의 노광 이전에 정렬하기 위 해) 컬러 레지스트를 통해 오직 한번만 기판을 정렬할 수 있다. 사용될 제 1 컬러 레지스트(즉, 종래의 정렬 마크들이 가장 쉽게 이미징될 수 있는 것)를 신중하게 선택함으로써, 컬러 레지스트를 통한 정렬에 따른 여하한의 난제들이 최소화될 수 있다. 후속 정렬은 레지스트(10) 내의 정렬 마크(101) 상에서 행해질 것이다.
정렬 마크(100)는 모든 후속 컬러 방사선 감응재를 수반하는 처리 동안에 남아 있을 것이며, 후속 컬러 방사선 감응재의 이미징 동안에 또 다른 정렬 피처들을 추가하는 것은 필수적이지 않지만, 바람직하다면 이것이 행해질 수도 있다. 또한, 상기 방법은 기판(W) 상에 먼저 도포될 컬러 방사선 감응재(10) 내에 피처들을 만드는 것에 관해 상기에 설명되었다. 하지만, 이는 필수적인 경우는 아니며, 피처들은 처리 루트 더 아래에서 다른 컬러 방사선 감응재에서 만들어질 수 있다. 예를 들어, 적색 방사선 감응재는 통상의 방식으로 처리될 수 있으며 녹색 컬러 방사선 감응재의 이미징시에 정렬 마크들만이 스크라이브 라인 영역(50) 내에 형성될 수 있다. 이는 적색 및 녹색 컬러 레지스트가 현재의 정렬 시스템에서 특정한 문제를 일으키지 않기 때문에 가능하며, 지금으로서는 정렬 시스템을 이미징하는데 어려움을 일으키는 것은 청색 및 시안 컬러 레지스트이다. 하지만, 향후의 정렬 시스템을 사용하여도 상이한 컬러 레지스트들은 여러가지 문제를 일으킬 수 있으며, 레지스트 내에 정렬 마크들이 먼저 생산되는 경우에 레지스트 아래에 놓이는 순서는 이에 따라 선택될 수 있다.
스크라이브 라인 영역(50) 내의 정렬 마크들은 기판의 처리가 완료된 이후에 나타나며, 디바이스들이 기판(W)으로부터 절단되면 디바이스의 에지에 나타날 수도 있다. 그러므로, 상기 설명된 방법을 이용하여 디바이스가 상기 디바이스로부터만 제조되었는지의 여부를 설명하는 것이 가능할 수 있다.
이해할 수 있는 바와 같이, 디바이스(40) 및 스크라이브 라인 영역(50) 내의 정렬 마크를 패터닝하는데 사용되는 마스크는 이전 마스크들이 다이들 외부의 영역에 정렬 마크를 형성하기 위해 사용되는 패턴을 방사선의 투영 빔에 부여하는 패터닝 구조체를 갖지 않았다는 점에서 이전 마스크들과 상이할 것이다. 정렬 마크들을 형성하는 패터닝 구조체들은 이전에 더 낮은 레벨에서 사용되었으며, 이러한 마스크들은 이미지 센서의 컬러 필터를 형성하도록 컬러 레지스트를 이미징하는데에는 적절하지 않았을 것이다.
본 명세서에서는, IC 제조에 있어서 리소그래피 장치의 특정 사용예에 대하여 언급되지만, 본 명세서에 서술된 리소그래피 장치는 집적 광학 시스템, 자기 도메인 메모리용 안내 및 검출 패턴, 평판 디스플레이(flat-panel display), 액정 디스플레이(LCD), 박막 자기 헤드 등의 제조와 같이 다른 응용예들을 가질 수도 있음을 이해하여야 한다. 당업자라면, 이러한 대안적인 응용예와 관련하여, 본 명세서의 "웨이퍼" 또는 "다이"와 같은 어떠한 용어의 사용도 각각 "기판" 또는 "타겟부"라는 좀 더 일반적인 용어와 동의어로 간주될 수도 있음을 이해할 것이다. 본 명세서에서 언급되는 기판은 노광 전후에, 예를 들어 트랙(전형적으로, 기판에 레지스트 층을 도포하고 노광된 레지스트를 현상하는 툴), 또는 메트롤로지 및/또는 검사 툴에서 처리될 수 있다. 적용가능하다면, 이러한 기판 처리 툴과 다른 기판 처리 툴에 본 명세서의 기재 내용이 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 다층 IC를 생성하 기 위하여 기판이 한번 이상 처리될 수 있으므로, 본 명세서에 사용되는 기판이라는 용어는 이미 여러번 처리된 층들을 포함한 기판을 칭할 수도 있다.
이상, 광학 리소그래피와 관련하여 본 발명의 실시예들의 특정 사용예를 언급하였지만, 본 발명은 다른 응용예들, 예를 들어 임프린트 리소그래피(imprint lithography)에 사용될 수 있으며, 본 명세서가 허용한다면 광학 리소그래피로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 임프린트 리소그래피에서 패터닝 디바이스 내의 토포그래피(topography)는 기판 상에 생성된 패턴을 정의한다. 패터닝 디바이스의 토포그래피는 기판으로 공급되는 레지스트 층으로 가압(press)될 수 있으며, 레지스트는 전자기 방사선(electromagnetic radiation), 열(heat), 압력 또는 그 조합을 인가함으로써 경화(cure)된다. 상기 패터닝 디바이스는 레지스트가 경화된 후에 그 안에 패턴을 남기는 레지스트로부터 이동된다.
본 명세서에서 사용된 "방사선" 및 "빔"이라는 용어는 (예를 들어, 365, 355, 248, 193, 157 또는 126 nm의 파장을 가지거나 대략 이 정도의 파장을 갖는) 자외(UV)방사선 및 (예를 들어, 5 내지 20 nm 범위 내의 파장을 갖는) 극자외(EUV)방사선뿐만 아니라, 이온 빔 또는 전자 빔과 같은 입자 빔을 포함하는 모든 형태의 전자기 방사선을 포괄한다.
본 명세서가 허용한다면 "렌즈"라는 용어는, 굴절, 반사, 자기, 전자기 및 정전기 광학 구성요소들을 포함하는 다양한 타입의 광학 구성요소들 중 어느 하나 또는 그 조합을 칭할 수 있다.
이상 본 발명의 특정 실시예들이 서술되었지만, 본 발명은 서술된 것과 다르 게 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 본 발명은 상기에 개시된 바와 같은 방법을 설명하는 기계-판독가능한 명령어들의 1 이상의 시퀀스들을 포함하는 컴퓨터 프로그램, 또는 이러한 컴퓨터 프로그램이 저장되는 데이터 저장 매체(예를 들어, 반도체 메모리, 자기 또는 광학 디스크)의 형태를 취할 수 있다.
상기 서술내용은 예시를 위한 것이지, 제한하려는 것이 아니다. 따라서, 당업자라면, 하기에 설명되는 청구항들의 범위를 벗어나지 않고 서술된 본 발명에 대한 변형예가 행해질 수도 있음을 이해할 것이다.
본 발명에 따르면, CCD 및 CMOS 이미지 센서 상에 컬러 필터를 생성하는 경우에 마스크에 대한 기판의 정렬의 정확성을 개선하기 위해서 컬러 방사선 감응재를 이용한 디바이스 제조 방법, 마스크 및 디바이스가 제공된다.
Claims (14)
- 디바이스 제조 방법에 있어서:- 컬러 방사선 감응재(colored radiation sensitive material)의 제 1 층으로 덮인 기판 상에 패터닝된 방사선 빔을 투영하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 패터닝된 빔의 패턴은 제품 다이(product die)의 영역에 디바이스 피처들을 형성하는데 사용되는 패턴 및 다른 영역에 정렬 마크의 피처들을 형성하는데 사용되는 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,조사된 제 1 물질의 영역은 남겨지고, 조사되지 않은 제 1 물질의 영역은 제거되도록 또는 그 반대로 행해지도록 상기 방사선 감응재를 현상하고, 제 2 방사선 감응재를 도포하는 단계를 더 포함하여 이루어지며, 상기 방사선 감응재의 제 2 층은 상기 제 1 방사선 감응재의 컬러와 상이한 컬러를 갖는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 2 방사선 감응재의 컬러는 청색 또는 시안(cyan)인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 정렬 마크는 2 개의 직교 방향으로의 정렬을 위해 실질적으로 직교로 방위된(orthogonally orientated) 피처를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,제 2 방사선 감응재의 현상 및 도포 이후의 상기 정렬 마크는 높이의 단차 변화(step change)로 인해 콘트라스트(contrast)를 갖는 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,제 2 방사선 현상 및 감응재의 도포 이후의 상기 정렬 마크는 현상된 제 1 방사선 감응재가 존재하는 상기 마크의 영역들과 제 2 방사선 감응재가 존재하는 상기 영역들 사이의 반사율의 변화로 인해 콘트라스트를 갖는 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 방사선 감응재의 컬러는 녹색 또는 적색 또는 마젠타(magenta) 또는 황색인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 다른 영역들은 상기 기판의 스크라이브 라인(scribe line) 영역인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,현상된 방사선 감응재는 상기 디바이스의 일부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 디바이스는 CMOS 또는 CCD 디바이스인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 디바이스 피처들은 컬러 필터(colour filter)인 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 정렬 마크의 상기 피처들을 이용하여 리소그래피 투영 장치 내에 상기 기판을 정렬시키는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
- 상기 정렬 마크의 피처들을 포함하여 이루어지는 제 1 항의 방법에 따라 제조된 디바이스.
- 제 1 항의 방법으로 사용하는 마스크에 있어서,기판 상의 다이 또는 다이들 상에 컬러 필터를 형성하는데 유용한 패턴을 방사선의 투영 빔에 부여하는 패터닝 구조체, 및 상기 다이들 외부의 영역에 정렬 마크를 형성하는데 유용한 패턴을 상기 방사선의 투영 빔에 부여하는 패터닝 구조체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스크.
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