KR20070079161A - 반도체 소자의 웨이퍼 정렬방법 - Google Patents

반도체 소자의 웨이퍼 정렬방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 소자의 웨이퍼 정렬방법에 관한 것으로, 다수의 코얼스(coarse) 정렬용 필드와 파인(fine) 정렬용 필드가 정의된 테스트 웨이퍼가 제공되는 단계와, 제1 마스크를 이용하여 상기 테스트 웨이퍼에 노광 공정을 실시하는 단계와, 제2 마스크를 이용하여 상기 웨이퍼에 노광 공정을 실시한 후 상기 제1 마스크를 이용한 노광 결과의 다이핏 끝점과 상기 제2 마스크를 이용한 노광 결과의 다이핏 끝점 간의 오프셋 값을 측정하는 단계와, 상기 측정된 오프셋 값만큼의 거리를 보상하고, 상기 오프셋 값만큼 보상된 상태에서 상기 코얼스 정렬용 필드를 이용하여 회전 값을 보상하는 단계와, 상기 파인 정렬용 필드를 이용하여 파인 정렬을 실시하는 단계를 포함함으로써 TAT(Turn Around Time) 및 장비효율을 향상시킬 수 있고, 모든 웨이퍼에 XPA키를 형성하지 않아 넷 다이가 감소하는 것을 방지할 수 있다.
웨이퍼, X, Y 오프셋 값, 코얼스 정렬, 파인 정렬

Description

반도체 소자의 웨이퍼 정렬방법{Method for wafer alignment in semiconductor device}
도 1은 XPA키를 포함하는 웨이퍼를 도시한 도면이다.
도 2는 제1 마스크를 이용한 웨이퍼 노광 후 XPA키를 사용하지 않고 제2 마스크를 이용한 웨이퍼 노광시 정렬에 실패한 결과를 나타낸 것이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 웨이퍼 정렬 방법을 설명하기 위해 단계적으로 도시한 웨이퍼의 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
A : XPA키 B : 제1 마스크를 이용하여 웨이퍼 노광한 결과
C : 제2 마스크를 이용하여 웨이퍼 노광한 결과
D : 코얼스 정렬용 필드 E : 파인 정렬용 필드
a : 다이핏 끝점
본 발명은 반도체 소자의 웨이퍼 정렬방법에 관한 것으로, 특히, 제1 마스크를 이용한 웨이퍼 노광 후 제2 마스크를 이용한 웨이퍼 노광시 XPA키를 사용하지 않고도 파인 정렬이 가능하도록 하기 위한 반도체 소자의 웨이퍼 정렬방법에 관한 것이다.
DRAM의 경우, 제1 마스크를 이용하여 웨이퍼를 노광한 후 제2 마스크를 이용하여 웨이퍼 노광시 장비의 조화(matching)와 상호관계가 좋기 때문에 제1 마스크를 이용한 노광시 웨이퍼의 프리정렬키(즉, XPA키 라고 함)를 사용하지 않고 공정을 진행할 수 있다.
그러나 낸드 플래쉬 메모리 소자의 경우, 예컨데, 제1 마스크를 이용하여 웨이퍼를 노광할 경우 니콘사의 i-Line 장비를 사용하고, 제2 마스크를 이용하여 웨이퍼를 노광할 경우 ASML사의 DUV 장비를 사용한다. 이 경우 장비 업체가 서로 달라 i-Line과 DUV 장비간 웨이퍼 정렬 문제가 발생한다. 따라서, DUV 장비를 이용하여 제2 마스크를 이용한 웨이퍼 노광시 웨이퍼 프리정렬 기능은 웨이퍼 플랫존센서를 이용하여 진행한다. 그런데, 제1 마스크를 이용한 웨이퍼 노광시 i-Line 장비의 프리정렬 정도와 제2 마스크를 이용한 웨이퍼 노광시 DUV 장비의 프리정렬 정도가 서로 다르다. 따라서, 플랫존센서를 이용하여 진행하는 제2 마스크를 이용한 웨이퍼 노광의 경우 정렬에 실패하여 노광 공정을 실시할 수 없다.
그러나, 이를 해결하기 위해 i-Line 장비를 사용하여 제1 마스크를 이용한 웨이퍼 노광 공정시 도 1에 나타난 XPA키(A)를 웨이퍼 상에 형성한 후 제2 마스크 를 이용한 노광 공정시 XPA키(A)를 기준으로 노광 공정을 진행하면 정렬이 가능하여 노광 공정을 진행할 수 있다. 그러나, XPA키(A)를 기준으로 노광 공정시 다음과 같은 문제점들이 발생하여 정상적인 노광이 이루어지지 않는다.
첫째, i-Line 장비를 이용한 제1 마스크로 웨이퍼 노광시 XPA키(A)를 형성하기 위한 노광을 실시하기 위해 추가 블라인드를 이용하여야 함으로 TAT(Turn Around Time) 및 장비효율이 감소한다.
둘째, 웨이퍼 끝단부의 XPA키(A)를 기준으로 노광 공정시 실제 동작 필드와 XPA키(A) 간의 패턴과의 차이에 의해 연마 공정시 반도체 기판의 패턴 및 CD(Critical Dimension) 균일도가 불량해질 가능성이 발생한다.
셋째, 노광을 위한 모든 웨이퍼 끝단부에 XPA키(A)가 존재하기 때문에 XPA키(A)가 존재하는 만큼 넷 다이(net die)가 감소한다.
이에 대한 결과를 도 2에서 보여주고 있으며, 도 2는 제1 마스크를 이용한 웨이퍼 노광 후 XPA키를 사용하지 않고 제2 마스크를 이용한 웨이퍼 노광시 정렬에 실패한 결과를 나타낸 것이다. 여기서, B는 제1 마스크를 이용하여 웨이퍼를 노광한 결과이고, C는 제2 마스크를 이용하여 웨이퍼를 노광한 결과이다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 웨이퍼 노광시 XPA키를 기준으로 노광 공정을 실시하지 않고 TAT 및 장비효율을 향상시키기 위한 반도체 소자의 웨이퍼 정렬방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 웨이퍼 끝단부에도 실제 동작 필드만 노광하게 하여 연마 공정시 반도체 기판의 패턴 및 CD 균일도 불량 가능성을 제거하기 위한 반도체 소자의 웨이퍼 정렬방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 모든 웨이퍼에 XPA키를 형성하지 않아 넷 다이가 감소하는 것을 방지하기 위한 반도체 소자의 웨이퍼 정렬방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 웨이퍼 정렬방법은, 다수의 코얼스 정렬용 필드와 파인 정렬용 필드가 정의된 테스트 웨이퍼가 제공되는 단계와, 제1 마스크를 이용하여 상기 테스트 웨이퍼에 노광 공정을 실시하는 단계와, 제2 마스크를 이용하여 상기 웨이퍼에 노광 공정을 실시한 후 상기 제1 마스크를 이용한 노광 결과의 다이핏 끝점과 상기 제2 마스크를 이용한 노광 결과의 다이핏 끝점 간의 오프셋 값을 측정하는 단계와, 상기 측정된 오프셋 값만큼의 거리를 보상하고, 상기 오프셋 값만큼 보상된 상태에서 상기 코얼스 정렬용 필드를 이용하여 회전 값을 보상하는 단계와, 상기 파인 정렬용 필드를 이용하여 파인 정렬을 실시하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 웨이퍼 정렬방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 웨이퍼 정렬 방법 을 설명하기 위해 단계적으로 도시한 도면들이다.
낸드 플래쉬 메모리 소자 제조 공정 중 포토마스크 공정에서 다수의 웨이퍼에 노광 공정을 실시하기 이전에 테스트 웨이퍼를 이용하여 제1 마스크를 이용한 노광 결과와 제2 마스크를 이용한 노광 결과의 차이를 보상하여 웨이퍼를 정렬함으로써 웨이퍼 끝단에 위치한 XPA키를 사용하지 않고 노광 공정을 실시한다. 이때, 제1 마스크를 이용한 웨이퍼 노광시 4×배율 내지 5×배율을 갖는 레티클을 이용한 노광 장비를 사용하여 노광한다.
도 3을 참조하면, 테스트 웨이퍼 내에 다수의 코얼스(coarse) 정렬용 필드와 파인(fine) 정렬용 필드가 정의되는데, 예컨데, 테스트 웨이퍼의 스크라이브 라인 상에 코얼스(coarse) 정렬용 필드(D) 2개와 파인(fine) 정렬용 필드(E) 8개가 정의된다.
도 4를 참조하면, 제1 마스크를 이용하여 테스트 웨이퍼를 노광한 후 제2 마스크를 이용하여 테스트 웨이퍼를 노광하면 정렬에 실패한 노광 결과가 나타난다. 따라서, 제1 마스크를 이용하여 웨이퍼를 노광한 결과(B)의 다이핏 끝점(a)과 제2 마스크를 이용하여 웨이퍼를 노광한 결과(C)의 다이핏 끝점(a) 간의 X, Y 오프셋 값을 측정한다. 이때, X 오프셋 값은 0.001um 내지 100um이고, Y 오프셋 값은 0.001um 내지 100um이다. 코얼스(coarse) 정렬을 가능하도록 하기 위해 측정된 X, Y 오프셋 값만큼의 거리를 보상한다.
도 5를 참조하면, 제1 마스크를 이용하여 웨이퍼를 노광한 결과(B)와 제2 마스크를 이용하여 웨이퍼를 노광한 결과(C) 간에 웨이퍼 회전 값(θ1, θ2)이 존재 하기 때문에 이를 측정하여 웨이퍼 코얼스(coarse) 정렬을 실시하여 회전 값(θ1, θ2)을 보상한다. 그러나 제1 마스크를 이용하여 웨이퍼를 노광한 결과(B)와 제2 마스크를 이용하여 웨이퍼를 노광한 결과(C) 간의 X, Y 오프셋 값은 실질적으로 측정이 가능하나, 회전 값(θ1, θ2)은 정확하게 측정할 수 없는 문제점을 가지고 있다.
그리하여 2개의 코얼스(coarse) 정렬용 필드(도 3의 D) 간에서 발생하는 회전 값을 보상한다. 이때, 코얼스(coarse) 정렬의 효과를 최대화하고, 실패 가능성을 최소화하기 위하여 2개의 필드(도 3의 D)를 서로 가깝게 위치하고, 2개의 코얼스(coarse) 정렬용 필드(도 3의 D)가 서로 가까울수록 코얼스(coarse) 정렬 장비능력 즉, 코얼스(coarse) 정렬이 가능한 정도의 거리를 벗어나지 않도록 하여 파인(fine) 정렬을 하는데 문제가 발생하지 않도록 한다.
도 6을 참조하면, 파인(fine) 정렬은 웨이퍼 내에 8개의 파인(fine) 정렬용 필드(도 3의 E)를 가지고 있기 때문에 8개의 파인(fine) 정렬용 필드(도 3의 E)를 이용하여 파인(fine) 정렬을 한다. 파인(fine) 정렬의 효과를 최대화하고, 실패 가능성을 최소화하기 위하여 8개의 필드(도 3의 E)를 웨이퍼의 전지역에 걸쳐 골고루 위치한다.
테스트 웨이퍼를 이용하여 코얼스(coarse) 정렬 및 파인(fine) 정렬을 실시한 후 다수의 메인 웨이퍼에 정상적인 노광 공정을 실시한다. 노광 공정시 노광 장비는 365nm의 l-선, 248nm의 KrF, 193nm의 ArF 또는 157nm의 EUV의 광원을 사용하고, 상기와 같은 광원을 사용하는 감광제를 이용하여 포토 마스크 공정을 실시한 다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 제1 마스크를 이용하여 웨이퍼 노광시 XPA키 노광을 사용하지 않음으로써 TAT 및 장비효율을 향상시킬 수 있다.
둘째, 웨이퍼 끝단부에도 실제 동작 필드만 노광하게 하여 연마 공정시 반도체 기판의 패턴 및 CD 균일도 불량 가능성을 제거할 수 있다.
셋째, 모든 웨이퍼에 XPA키를 형성하지 않아 넷 다이가 감소하는 것을 방지할 수 있다.

Claims (6)

  1. 다수의 코얼스 정렬용 필드와 파인 정렬용 필드가 정의된 테스트 웨이퍼가 제공되는 단계;
    제1 마스크를 이용하여 상기 테스트 웨이퍼에 노광 공정을 실시하는 단계;
    제2 마스크를 이용하여 상기 웨이퍼에 노광 공정을 실시한 후 상기 제1 마스크를 이용한 노광 결과의 다이핏 끝점과 상기 제2 마스크를 이용한 노광 결과의 다이핏 끝점 간의 오프셋 값을 측정하는 단계;
    상기 측정된 오프셋 값만큼의 거리를 보상하고, 상기 오프셋 값만큼 보상된 상태에서 상기 코얼스 정렬용 필드를 이용하여 회전 값을 보상하는 단계; 및
    상기 파인 정렬용 필드를 이용하여 파인 정렬을 실시하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 웨이퍼 정렬방법.
  2. 제1항에 있어서 상기 오프셋 값에서 X 오프셋 값은 0.001um 내지 100um이고, Y 오프셋 값은 0.001um 내지 100um인 반도체 소자의 웨이퍼 정렬방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 코얼스 정렬용 필드는 상기 웨이퍼 내에 적어도 2개가 정의되는 반도체 소자의 웨이퍼 정렬방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 다수의 코얼스 정렬용 필드는 상기 웨이퍼 내에 서로 가깝게 위치하는 반도체 소자의 웨이퍼 정렬방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 파인 정렬용 필드는 상기 웨이퍼 내에 적어도 8개가 정의되는 반도체 소자의 웨이퍼 정렬방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 다수의 파인 정렬용 필드는 상기 웨이퍼의 전지역에 걸쳐 골고루 정의되는 반도체 소자의 웨이퍼 정렬방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108130521A (zh) * 2014-02-27 2018-06-08 Vni斯陆深株式会社 对准器结构及对准方法

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