KR20080000828A - 노광 마스크 및 그를 이용한 리소그래피 방법 - Google Patents

노광 마스크 및 그를 이용한 리소그래피 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노광 마스크 및 그를 이용한 리소그래피 방법에 관한 것으로, 종래의 부분 노광을 이용하여 웨이퍼 에지 필드 영역에 리소그래피 공정을 수행할 경우 오정렬의 위험 및 리소그래피 공정 마진이 감소하는 문제를 해결하기 위하여, 웨이퍼의 에지 필드 영역에 필드 단위로 리소그래피 공정을 수행하되, 다이 오픈 마크를 이용하여 결함 유발 영역의 패턴 형성을 근본적으로 차단함으로써 웨이퍼의 에지 영역에 형성되는 불량 문제를 방지할 수 있도록 하는 발명에 관한 것이다.

Description

노광 마스크 및 그를 이용한 리소그래피 방법 {MASK AND LITHOGRAPHY METHOD USING THE SAME}
도 1a 내지 도 1d는 웨이퍼의 에지 부분을 나타낸 사진이다.
도 2는 웨이퍼의 에지 필드 영역에 부분 노광을 적용한 것을 나타낸 평면도.
도 3은 본 발명에 따른 메인 필드 마스크 및 에지 필드 마스크를 도시한 평면도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 에지 필드 마스크를 이용한 리소그래피 방법을 도시한 평면도들.
본 발명은 노광 마스크 및 그를 이용한 리소그래피 방법에 관한 것으로, 종래의 부분 노광을 이용하여 웨이퍼 에지 필드 영역에 리소그래피 공정을 수행할 경우 오정렬의 위험 및 리소그래피 공정 마진이 감소하는 문제를 해결하기 위하여, 웨이퍼의 에지 필드 영역에 필드 단위로 리소그래피 공정을 수행하되, 다이 오픈 마크를 이용하여 결함 유발 영역의 패턴 형성을 근본적으로 차단함으로써 웨이퍼의 에지 영역에 형성되는 불량 문제를 방지할 수 있도록 하는 발명에 관한 것이다.
고집적 반도체 소자의 형성 공정에 있어서, 웨이퍼의 에지 영역에 형성되는 패턴이 끊어져 불량이 발생할 위험이 높다.
도 1a 내지 도 1d는 웨이퍼의 에지 부분을 나타낸 사진이다.
도 1a를 참조하면, 에지 필드(Field) 영역(20) 내에 다이(Die) 단위로 결함이 발생한 다이(40)와 정상 패턴이 형성된 다이(30)가 나타난다.
도 1b는 정상 패턴이 형성된 다이(30)의 단면을 나타낸 것이다.
도 1c는 결함이 발생한 다이(40) 내에 리프팅 결함을 나타낸 것이고, 도 1d는 결함이 발생한 다이(40) 내에 패턴이 끊어진 결함을 나타낸 것이다.
상기 결함들은 후속 공정에서 웨이퍼(10)의 에지 필드 영역(20)에 형성되는 반도체 소자의 불량 발생 원인이 된다. 따라서 웨이퍼의 에지부에는 리소그래피 공정을 수행하지 못하는 문제가 있다.
도 2는 웨이퍼의 에지 필드 영역에 부분 노광을 적용한 것을 나타낸 평면도이다.
도 2를 참조하면, 웨이퍼(10)의 에지 필드 영역(20)에 결함이 발생하지 않은 영역을 활용하기 위하여 다이 단위로 리소그래피 공정을 수행한다. 다이 단위로 패턴 형성 공정을 수행하기 위하여 부분 노광 마스크(60)를 이용하여 다이 하나 하나에 리소그래피 공정을 수행하게 되는데, 다이 단위에는 정렬 키 및 오버레이 버니어가 존재하지 않아서 정렬 공정이 불가능하므로 패턴의 정밀도가 감소되고 불량이 발생할 위험이 높다.
이상에서 설명한 바와 같이, 웨이퍼의 에지 필드 영역에 결함이 발생하는 것 을 방지하기 위하여 에지 필드 영역에 부분 노광을 이용하여 다이 하나 하나에 리소그래피 공정을 수행하게 되는데, 다이 단위에는 정렬 키 및 오버레이 버니어가 존재하지 않아서 정렬 공정이 불가능하므로 패턴의 정밀도가 감소되고 불량이 발생하는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 웨이퍼의 에지 필드 영역에 정렬 키 및 오버레이 버니어를 활용할 수 있는 필드 단위로 리소그래피 공정을 수행하되, 다이 오픈 마크를 이용하여 결함 유발 영역의 패턴 형성을 근본적으로 차단함으로써 웨이퍼의 에지 영역에 형성되는 불량 문제를 방지할 수 있도록 하는 노광 마스크 및 리소그래피 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 노광 마스크는,
웨이퍼의 에지 영역을 노광하기 위한 에지 필드 마스크에 있어서,
상기 웨이퍼 에지부의 결함 유발 영역에 대응하는 에지 필드 마스크에는 다이(Die) 오픈 마크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 다이 오픈 마크는 바이너리 마스크(Binary Mask), PSM(Phase Shift Mask) 및 이들이 조합된 마스크 중 선택된 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하고, 상기 에지 필드 마스크는 다이 오픈 마크만 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 에지 필드 마스크는 메인 필드 마스크에 다이 오픈 마크가 결합된 형태로 구비되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 노광 마스크를 이용한 본 발명에 따른 리소그래피 방법은,
웨이퍼의 메인 필드(Field) 영역 및 에지 필드 영역을 포함하는 전 영역에 필드 단위로 제 1 노광 공정을 수행하는 단계와,
상기 웨이퍼의 에지 필드 영역에서 결함 유발 영역을 다이(Die) 단위로 노출시키는 다이 오픈 마크를 이용하여 제 2 노광 공정을 수행하는 단계 및
상기 웨이퍼 전 영역에 현상 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 다이 오픈 마크는 바이너리 마스크(Binary Mask), PSM(Phase Shift Mask) 및 이들이 조합된 마스크 중 선택된 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 노광 마스크 및 이를 이용한 리소그래피 방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 메인 필드 마스크 및 에지 필드 마스크를 도시한 평면도이다.
도 3을 참조하면, 웨이퍼(100)의 에지 필드 영역을 정의하는 에지 필드 마스크(130)는 웨이퍼(100) 에지 부분의 결함 유발 영역에 대응하는 부분에 다이(Die) 오픈 마크(140)를 포함하고 있다. 이때, 다이 오픈 마크(140)는 바이너리 마스크(Binary Mask), PSM(Phase Shift Mask) 및 이들이 조합된 마스크 중 선택된 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다. 바이너리 마스크는 노 크롬(No Cr)으로 형성되며 PSM은 오픈 영역을 위상 반전 패턴으로 형성한다.
또한, 에지 필드 마스크(130)는 다이 오픈 마크(140)만으로 구비될 수 있으며, 메인 필드 마스크(120)에 다이 오픈 마크(140)가 결합된 형태로 구비될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 에지 필드 마스크를 이용한 리소그래피 방법을 도시한 평면도들이다.
도 4a를 참조하면, 메인 필드(Field) 영역(125) 및 에지 필드 영역(135)을 포함하는 전 영역에 필드 단위로 제 1 노광 공정을 수행한다. 이때, 웨이퍼의 에지 필드 영역(135)도 메인 필드 마스크와 동일한 마스크로 노광 공정을 수행하기 때문에 메인 필드 마스크의 외곽에 형성된 정렬 키 및 오버레이 버니어를 이용할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 웨이퍼의 에지 필드 영역(135)에서 결함 유발 영역(145)을 다이(Die) 단위로 노출시키는 다이 오픈 마크를 이용하여 제 2 노광 공정을 수행한다. 다음에는, 웨이퍼 전 영역에 현상 공정을 수행한다. 이때, 웨이퍼의 메인 필드 영역(125)을 정의하는 메인 필드 마스크를 포함하되, 에지 필드 영역의 결함 유발 영역(145)에 구비되는 다이(Die) 오픈 마크를 동시에 포함하는 마스크를 이용하여 한 번에 노광 및 현상 공정을 수행할 수 있다.
이상의 노광 마스크 및 리소그래피 방법을 이용한 반도체 소자의 형성 공정에 대한 예로 캐패시터 형성 공정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 저장 전극 콘택 플러그를 포함하는 층간절연막을 웨이퍼 전면에 형성한다. 다음에는, 층간절연막 상부에 저장 전극 형성용 희생산화막층을 형성한다. 그 다음에는, 희생산화막층 상부에 저장 전극 영역을 정의하는 감광막 마스크 패턴을 형성한다. 이때, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 방법으로 웨이퍼의 에지 필드 영역에도 저장 전극 패턴형성을 위한 제 1 노광 공정을 수행한 후 다이 오픈 마크를 포함하는 에지 필드 마스크를 이용하여 제 2 노광 공정을 수행함으로써, 결함 유발 영역의 감광막 패턴을 모두 노광한다. 그 다음에는, 감광막 마스크 패턴을 식각 장벽으로 희생산화막층을 식각한다. 그 다음에는, 희생산화막층 패턴으로 형성된 저장 전극 영역의 표면에 저장 전극 물질을 형성한 후 딥-아웃(Dip-Out) 공정을 수행하여 희생산화막층 패턴을 모두 제거한다. 이때, 웨이퍼의 에지 필드 영역에는 패턴들이 형성되어 있지 않기 때문에, 패턴들이 끊어져 결함이 발생하는 문제가 일어나지 않는다.
아울러, 감광막 마스크 패턴은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 방법으로 저장 전극 영역 형성을 위한 패턴 및 결함 유발 영역의 다이 오픈 마크를 동시에 포함하는 에지 필드 마스크를 이용하여 한 번의 노광 및 식각 공정으로 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 웨이퍼의 에지 필드 영역에 노광 공정을 수행하되, 다이 오픈 마크를 이용하여 결함 유발 영역의 패턴 형성을 근본적으로 차단함으로써 웨이퍼의 에지 영역에 형성되는 불량 문제를 방지할 수 있다. 이때, 필드 단위로 노광 공정을 수행하여 정렬 키 및 오버레이 버니어를 이용한 정확한 정렬 공정을 수행할 수 있으므로 에지 필드의 결함 발생 영역 이외의 부분에 형성되는 유효 패턴들의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 부분 노광을 이용하여 웨이퍼 에지 필드 영역에 리소그래피 공정을 수행할 경우 오정렬의 위험 및 리소그래피 공정 마진이 감소하는 문제를 해결하기 위하여, 웨이퍼의 에지 필드 영역에 필드 단위로 리소그래피 공정을 수행하되, 다이 오픈 마크를 이용하여 결함 유발 영역의 패턴 형성을 근본적으로 차단함으로써 웨이퍼의 에지 영역에 형성되는 불량 문제를 효율적으로 방지할 수 있다. 또한, 필드 단위로 리소그래피 공정을 수행하여 정렬 키 및 오버레이 버니어를 이용한 정확한 정렬 공정을 수행할 수 있으므로 리소그래피 공정의 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 웨이퍼의 에지 영역을 노광하기 위한 에지 필드 마스크에 있어서,
    상기 웨이퍼 에지부의 결함 유발 영역에 대응하는 에지 필드 마스크에는 다이(Die) 오픈 마크를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 마스크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다이 오픈 마크는 바이너리 마스크(Binary Mask), PSM(Phase Shift Mask) 및 이들이 조합된 마스크 중 선택된 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 노광 마스크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 에지 필드 마스크는 다이 오픈 마크만 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 마스크.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 에지 필드 마스크는 메인 필드 마스크에 다이 오픈 마크가 결합된 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 노광 마스크.
  5. 웨이퍼의 메인 필드(Field) 영역 및 에지 필드 영역을 포함하는 전 영역에 필드 단위로 제 1 노광 공정을 수행하는 단계;
    상기 웨이퍼의 에지 필드 영역에서 결함 유발 영역을 다이(Die) 단위로 노출시키는 다이 오픈 마크를 이용하여 제 2 노광 공정을 수행하는 단계; 및
    상기 웨이퍼 전 영역에 현상 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 다이 오픈 마크는 바이너리 마스크(Binary Mask), PSM(Phase Shift Mask) 및 이들이 조합된 마스크 중 선택된 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 리소그래피 방법.
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