KR20230122317A - 선택적 노광 경로 생성 방법 및 반도체 노광 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선택적 노광 경로 생성 방법 및 반도체 노광 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 노광 설비에 투입된 기판의 표면의 모양을 레벨링 센서로 측정하는 단계; 상기 기판의 삿 영역 내의 일부를 관심 영역으로 설정하는 단계; 상기 기판의 상기 샷 영역 내에서 상기 관심 영역을 제외한 비관심 영역의 레벨링 데이터를 수정하는 단계; 및 수정된 레벨링 데이터를 기반으로 노광 경로를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

선택적 노광 경로 생성 방법 및 반도체 노광 장치{A METHOD FOR GENERATING AN OPTIONAL EXPOSURE PATH AND SEMICONDUCTOR EXPOSURE APPARATUS USING THE SAME}

본 발명은 포토 공정에서 노광을 수행하는 반도체 노광 장치 및 노광하는 방법에 관한 것으로, 상세하게는 선택적 노광 경로 생성 방법 및 이를 수행하는 반도체 노광 장치에 관한 것이다.

정보 기술이 발달함에 따라 고집적 반도체 소자들의 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 반도체 소자들의 집적도는 리소그래피 공정의 정밀도에 의해 거의 결정될 수 있다. 포토 리소그래피 공정은 리소그래피 기법을 빛을 사용해 구현한 것으로 도면을 마스크에 새긴 후 빛을 쬐어 빛이 투과되는 영역만 광학계 렌즈를 통해 한 곳에 모아 작은 패턴으로 웨이퍼(Wafer)에 찍어낸다. 웨이퍼(Wafer)에 코팅된 감광액(Photo resist)은 빛이 닿은 부분만 화학 작용을 일으켜 빛이 닿지 않은 부분과 용해도 차이가 생기게 되고 이후 현상 및 에치 공정을 통해 패턴을 만들 수 있다.

포토 리소그래피 공정에서 사용되는 노광 장치란, 감광 재료가 도포된 기판 등의 피노광체 표면에 빔을 조사하여, 피노광체의 표면에 패턴을 형성 하는 장치로서, LCD(Lliquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), PCB(Printed Circuit OLED(Organic Light Emitting Diode) 등의 제조분야에서 사용되고 있다.

다만, 집적도가 향상됨에 따라 요구되는 CD(Critical Dimension)가 작아졌으며, CD(Critical Dimension)를 맞추기 위해 포커싱(Focusing) 능력을 향상시키기 위한 방법 및 반도체 장치들이 개발되고 있다. 반도체 소자의 고집적화 및 고성능화가 요구됨에 따라, 공정 최적화를 위한 다양한 연구들이 이루어지고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 주요 패턴 영역에 대한 포커싱(Focusing) 능력 및 수율이 향상된 노광 경로 생성 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 주요 패턴 영역에 대한 포커싱(Focusing) 능력 및 수율이 향상된 반도체 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 개념에 따른 노광 경로 생성 방법은, 노광 설비에 투입된 기판의 표면의 모양을 레벨링 센서로 측정하는 단계; 상기 기판의 삿 영역 내의 일부를 관심 영역으로 설정하는 단계; 상기 기판의 상기 샷 영역 내에서 상기 관심 영역을 제외한 비관심 영역의 레벨링 데이터를 수정하는 단계; 및 수정된 레벨링 데이터를 기반으로 노광 경로를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 개념에 따른 노광 장치는, 기판의 표면을 노광하는 빔 조사부; 상기 빔 조사부와 인접하게 배치되고 상기 빔 조사부를 수평 방향으로 이동시키는 정렬부; 상기 빔 조사부와 이격하여 배치되고 상기 기판의 표면의 모양에 따라 상기 기판을 이동시키는 웨이퍼 스테이지; 상기 웨이퍼 스테이지 상에 배치되어 상기 기판의 상기 표면의 모양을 측정하는 레벨링 센서; 상기 기판의 샷 영역 내에서 관심 영역을 제외한 비관심 영역의 레벨링 데이터를 수정하는 데이터 수정부; 및 수정된 레벨링 데이터를 기반으로 노광 경로를 설정하는 제어부를 포함할 수 있다.

본 발명의 개념에 따르면, 비관심 영역의 레벨링 데이터를 수정하여 노광 경로를 생성하는 방법을 제공할 수 있다. 비관심 영역의 레벨링 데이터를 수정함으로써, 주요 패턴 영역에 대한 포커싱(Focusing) 능력을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명에 따른 노광 경로 생성 방법은 주요 패턴 영역에 대한 CD(Critical Dimension)값의 목표치를 확보할 수 있다. 이를 통해 이후의 공정의 얼라인(align) 효과가 향상되므로 공정의 효율성이 확보되며, 반도체 소자의 수율 개선을 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 노광 장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 노광 장치의 빔 조사부 내 슬릿의 일 실시예를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 1의 노광 장치의 빔 조사부 내 슬릿의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 4는 기판의 레벨링 데이터에 따른 노광 경로의 이상적인 예를 보여주는 단면도이다.
도 5는 기판의 레벨링 데이터에 따른 노광 경로의 일 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 도 5의 노광 경로에 따라 기판을 이동시키는 웨이퍼 스테이지의 움직임을 보여주는 단면도들이다.
도 7은 기판의 샷 영역 내 관심 영역과 비관심 영역의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 8은 도 7의 B-B' 방향에 따른 샷 영역의 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 기존의 노광 경로에 따른 노광 시 발생하는 문제점을 보여주는 단면도들이다.
도 10은 본 발명의 노광 경로 생성 방법을 보여주는 플로우 차트이다.
도 11a 내지 도 11d는 노광 경로를 생성하는 과정을 보여주는 단면도들이다.
도 12는 본 발명의 수정된 노광 경로에 따른 노광 시 개선된 효과를 보여주는 단면도이다.
도 13은 선형 보간법을 설명하는 도면이다.
도 14a 내지 도 14d는 보간법을 적용하여 노광 경로를 생성하는 과정을 보여주는 단면도들이다.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한 본 명세서에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ‘포함한다(comprises)’ 및/또는 ‘포함하는(comprising)’은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

본 명세서에서 어떤 층이 다른 층 '상(上)에' 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 상면에 직접 형성되거나 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 영역, 층 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 층이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 층을 다른 영역 또는 층과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시예에서 제1 부분으로 언급된 부분이 다른 실시예에서는 제2 부분으로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

이하, 도 1 내지 도 14d을 참조하여 본 발명에 따른 선택적 노광 경로 생성 방법 및 반도체 노광 장치의 실시예들에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 노광 장치의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 노광 장치(1)는 슬릿을 포함하는 빔 조사부(100), 정렬부(110), 웨이퍼 스테이지(120), 레벨링 센서(130), 데이터 수정부(140) 및 제어부(150)를 포함할 수 있다.

빔 조사부(100)는 기판(10) 또는 감광 재료가 도포된 기판(10) 표면을 노광한다. 빔 조사부의 광원에서 출사된 빔은 슬릿을 통해 빔 스팟 어레이(Beam spot array) 형태로 기판(10)의 표면으로 조사된다. 빔 조사부(100)는 빔이 나오는 출구가 돌출되도록 형성될 수 있다.

정렬부(110)는 기판(10)을 노광하는 동안 빔 조사부(100)를 제2 방향(D2)으로 이동시킬 수 있다. 정렬부(110)는 빔 조사부(100)에 인접하게 배치될 수 있다. 정렬부(110)는 제어부(150)와 연결될 수 있다.

웨이퍼 스테이지(120)는 기판(10)을 지지한다. 웨이퍼 스테이지(120)의 상면에 기판(10)이 배치될 수 있다. 웨이퍼 스테이지(120)는 제1 방향(D1) 또는 제2 방향(D2) 축을 기준으로 회전할 수 있다. 웨이퍼 스테이지(120)는 제3 방향(D3)을 따라 위아래로 이동할 수 있다. 웨이퍼 스테이지(120)가 회전 또는 이동하는 경우, 웨이퍼 스테이지(120) 상면에는 기판(10)이 고정되어 함께 움직일 수 있다. 웨이퍼 스테이지(120)는 제어부(150)와 연결될 수 있다.

레벨링 센서(130)는 기판의 표면의 모양을 측정한다. 레벨링 센서(130)는 웨이퍼 스테이지(120) 상면에 배치될 수 있다. 레벨링 센서(130)를 기준으로 기판(10) 표면의 단차를 측정할 수 있다. 이 때, 측정된 기판(10)의 단차는 노광 경로를 설정하는 기준이 될 수 있다.

데이터 수정부(140)는 레벨링 센서(130)로부터 측정된 데이터를 기반으로 기판(10)의 레벨링 데이터를 수정할 수 있다. 데이터 수정부(140)는 제어부(150)와 연결될 수 있다. 데이터 수정부(140)는 수정된 레벨링 데이터를 제어부(150)로 송신할 수 있다.

제어부(150)는 데이터 수정부(140)로부터 수신된 레벨링 데이터를 기반으로 노광 경로를 설정한다. 제어부(150)는 노광 경로를 설정하여 정렬부(110)와 웨이퍼 스테이지(120)에 데이터를 송신할 수 있다. 정렬부(110)에 의해 빔 조사부(100)가 제2 방향(D2)으로 진행하며 노광하는 동안 노광 경로를 따라 웨이퍼 스테이지(120)가 이동 또는 회전할 수 있다.

도 2는 기판의 샷 영역의 일 예를 보여주는 평면도이다.

도 2를 참조하면, 기판(10)은 이차원적으로 배열된 복수 개의 샷 영역들(SHT)을 포함할 수 있다. 기판(10)은 샷 영역들(SHT)로 구획될 수 있다. 일 예로, 샷 영역(SHT)의 크기는 26mm x 33mm 일 수 있다. 샷 영역(SHT)의 크기는 확대 또는 축소될 수 있다. 제2 방향(D2)을 기준으로 기판(10)의 아래부터 샷 영역들(SHT)에 순차적으로 번호가 매겨진다. 해당 번호 순서대로 샷 영역들(SHT) 에 순차적으로 노광이 수행될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 기판(10)은 반도체 웨이퍼일 수 있다. 예를 들어, 기판(10)은 실리콘 웨이퍼, 저마늄 웨이퍼, 또는 실리콘-저마늄 웨이퍼일 수 있다.

도 3는 도 1의 노광 장치의 빔 조사부 내 슬릿의 일 실시예를 보여주는 도면이다.

도 2 및 도 3를 참조하면, 빔 조사부(100)는 슬릿(SLT)을 통해 빔을 기판(10)에 조사한다. 노광 과정은 기판(10)의 각각의 샷 영역(SHT) 단위로 진행된다. 어느 하나의 샷 영역(SHT)을 확대한 A를 참조하면, 빔 조사부(100)가 제2 방향(D2)으로 이동하면서 노광이 진행될 때, 샷 영역(SHT) 내 슬릿(SLT) 크기의 영역(20)에 빔이 조사된다. 빔 조사부(100)가 제2 방향(D2)으로 이동함에 따라 슬릿(SLT) 크기의 영역(20)도 제2 방향(D2)으로 이동한다.

도 4는 기판의 레벨링 데이터에 따른 노광 경로의 이상적인 예를 보여주는 단면도이다.

도 4를 참조하면, 레벨링 센서가 기판(10)의 표면의 모양을 측정함으로써, 기판의 단차에 따른 레벨링 데이터(LD)가 제공될 수 있다. 기판(10) 상에 타겟막(TGL)이 제공될 수 있다. 레벨링 데이터(LD)는 타겟막(TGL)의 상면의 모양을 측정함으로써 획득될 수 있다.

타겟막(TGL)은 기판(10) 상에 제공된 몰드막일 수 있다. 예를 들어, 타겟막(TGL)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 타겟막(TGL)은 외부로 노출될 수 있다. 본 실시예들을 통해 수행되는 포토리소그래피 공정을 통하여, 타겟막(TGL) 상에 포토레지스트 패턴들이 형성될 수 있다.

레벨링 데이터(LD)를 기반으로 노광 경로(EX_PRF)가 생성된다. 노광 경로(EX_PRF)는 노광이 진행되는 동안 슬릿(SLT)이 상대적으로 움직이는 경로이다. 즉, 슬릿(SLT)이 제2 방향(D2)을 따라 직선 이동하는 동안, 웨이퍼 스테이지(120)가 레벨링 데이터(LD)에 따라 제1 방향(D1) 또는 제2 방향(D2)을 축으로 회전할 수 있다. 또는 슬릿(SLT)이 제2 방향(D2) 방향을 따라 이동하는 동안, 웨이퍼 스테이지(120)가 제3 방향(D3)에 따라 이동할 수 있다. 웨이퍼 스테이지(120)의 회전 또는 이동에 따라 기판(10)에 대해 슬릿(SLT)이 상대적으로 움직일 수 있다. 노광 경로(EX_PRF)는 기판(10)에 대한 슬릿(SLT)의 상대적인 이동으로 정의할 수 있다.

도 4의 이상적인 실시예의 경우, 기판(10) 상의 타겟막(TGL)이 균일하게 도포되어 레벨링 데이터(LD)가 일정한 직선 모양으로 나타난다. 이에 따라 노광 경로(EX_PRF)도 레벨링 데이터(LD)와 동일한 모양의 직선의 형태를 갖는다.

도 5는 기판의 레벨링 데이터에 따른 노광 경로의 일 실시예를 보여주는 단면도이다.

도 5를 참조하면, 기판(10) 상의 타겟막(TGL)은 반도체 공정이 진행됨에 따라 도 4처럼 균일한 두께로 형성되지 못할 수 있다. 이러한 이유는 반도체 공정이 기판(10)의 전 영역에 있어서 균일한 공정률을 갖지 못하기 때문이다. 또는 기판(10) 자체의 평면도가 일정하지 않기 때문이다. 본 실시예의 경우, 타겟막(TGL)의 표면은 돌출 영역과 함몰 영역을 포함할 수 있다. 타겟막(TGL)의 표면의 모양에 따라 레벨링 데이터(LD) 역시 요철 형태로 생성될 수 있다.

노광 경로(EX_PRF)는 레벨링 데이터(LD)를 기반으로 생성되므로, 노광 경로(EX_PRF)는 레벨링 데이터(LD)의 프로파일(Profile)을 따라 곡선의 형태를 가질 수 있다. 레벨링 데이터(LD)의 요철 모양과는 달리 노광 경로(EX_PRF)가 곡선의 형태를 갖는 것은 웨이퍼 스테이지(120)의 연속적인 이동 때문이다. 또한 샷 영역 내 특정 영역 간의 단차 차이 때문일 수도 있다.

슬릿(SLT)이 제2 방향(D2)으로 이동함에 따라, 포커스(Focus)를 맞추기 위해 웨이퍼 스테이지(120)가 이동할 수 있다. 레벨링 데이터(LD)의 변곡점이 있는 영역에서는 웨이퍼 스테이지(120)가 연속적으로 움직일 수 있다. 노광 경로(EX_PRF)는 기판(10)에 대한 슬릿(SLT)의 상대적인 이동이므로 웨이퍼 스테이지(120)의 연속적인 이동 노선과 같게 된다. 이에 따라 노광 경로(EX_PRF)가 레벨링 데이터(LD)와 완전히 동일한 경로를 가질 수 없게 된다.

도 6a 내지 도 6c는 도 5의 노광 경로에 따라 기판을 이동시키는 웨이퍼 스테이지의 움직임을 보여주는 단면도들이다.

도 6a를 참조하면, 기판(10) 상의 타겟막(TGL) 중 상면이 기판(10)과 평행한 제1 영역(A1)에 노광이 진행된다. 이 경우, 포커스(Focus)를 맞추기 위한 웨이퍼 스테이지(120)의 구동이 필요하지 않다. 웨이퍼 스테이지(120)의 구동 없이 슬릿(SLT)이 제2 방향(D2)으로 이동하면서 빔을 조사한다.

도 6b를 참조하면, 기판(10) 상의 타겟막(TGL) 중 다른 영역 대비 높이가 낮은 제2 영역(A2)에 노광이 진행된다. 이 경우, 포커스(Focus)를 맞추기 위해 웨이퍼 스테이지(120)의 구동이 필요하다. 웨이퍼 스테이지(120)가 높이 차이를 보정하기 위해 제3 방향(D3)으로 상승한다. 웨이퍼 스테이지(120)에 놓인 기판(10)도 같이 상승하기 때문에 포커스(Focus)를 맞출 수 있다.

구체적으로 노광 경로(EX_PRF)를 따라 슬릿(SLT)이 상대적으로 이동할 수 있다. 제2 영역(A2) 상의 노광 경로(EX_PRF)는 골(trough)에 해당되므로, 슬릿(SLT)이 상대적으로 타겟막(TGL)에 가까워져야 한다. 다만, 슬릿(SLT)은 빔 조사부(100)에 고정된 상태이므로, 웨이퍼 스테이지(120)를 제3 방향(D3)으로 이동시켜 슬릿(SLT)이 타겟막(TGL)에 가까워지도록 할 수 있다.

도 6c를 참조하면, 기판(10) 상의 타겟막(TGL) 중 다른 영역 대비 기울기가 있는 제3 영역(A3)에 노광이 진행된다. 이 경우, 포커스(Focuse)를 맞추기 위해 웨이퍼 스테이지(120)의 구동이 필요하다. 웨이퍼 스테이지(120)가 높이 차이와 기울기를 보정하기 위해 D1 축을 기준으로 기울어 진다. 웨이퍼 스테이지(120)에 놓인 기판(10)도 같이 기울어지기 때문에 포커스(Focus)를 맞출 수 있다.

구체적으로 노광 경로(EX_PRF)를 따라 슬릿(SLT)이 상대적으로 이동할 수 있다. 제3 영역(A3) 상의 노광 경로(EX_PRF)는 경사면(slope)에 해당되므로, 슬릿(SLT)이 상대적으로 타겟막(TGL)에 대해 기울어져야 한다. 다만, 슬릿(SLT)은 빔 조사부(100)에 고정된 상태이므로, 웨이퍼 스테이지(120)를 제1 방향(D1) 축을 기준으로 기울어지게 하여 슬릿(SLT)이 타겟막(TGL)에 기울어지도록 할 수 있다. 또 다른 실시예에 의하면, 타겟막(TGL)의 제3 영역(A3)이 매끄럽지 않은 표면일 수 있다. 이러한 경우, 슬릿(SLT)이 상대적으로 타겟막(TGL)에 대해 기울어져야 한다. 다만, 슬릿(SLT)은 빔 조사부(100)에 고정된 상태이므로, 웨이퍼 스테이지(120)를 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2) 축을 기준으로 기울어지게 하여 슬릿(SLT)이 타겟막(TGL)에 기울어지도록 할 수 있다.

도 7은 기판의 샷 영역 내 관심 영역과 비관심 영역의 일 예를 보여주는 평면도이며, 도 8은 도 7의 B-B' 방향에 따른 샷 영역의 단면도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 기판의 샷 영역은 관심 영역(IA)과 비관심 영역(NIA)을 포함한다. 관심 영역(IA)은 패터닝(Patterning)이 설계대로 수행되어야 하는 영역일 수 있다. 노광 및 현상 공정 이후, 관심 영역(IA) 상에는 포토레지스트 패턴들(PTTN)이 형성될 수 있다. 패터닝(Patterning)에 의해 형성되는 포토레지스트 패턴(PTTN)은 CD(Critical Dimension)를 만족해야 한다. 이를 위해서 노광 공정 동안 포커스(Focus)를 맞추는 과정이 필요하다. 관심 영역(IA)은 패터닝(Patterning)을 설계대로 수행하기 위해 레티클 또는 마스크를 기반으로 하여 위치 좌표값을 통해 설정될 수 있다. 다른 실시예에 의하면, 관심 영역(IA)는 기판(Wafer)을 기반으로 하여 위치 좌표값을 통해 설정될 수 있다. 기판(Wafer)을 기반으로 하여 관심 영역(IA)을 설정할 경우, 고단차가 있는 기판(Wafer)의 엣지(edge) 부분 또는 기판(Wafer)의 비수율 영역을 관심 영역(IA)에서 제외시킬 수 있다. 이에 따라 기판(Wafer)의 수율 영역에 포커스(Focus)를 보다 집중하여 맞출 수 있게 된다.

비관심 영역(NIA)는 패터닝(Patterning)이 불필요한 영역일 수 있다. 다시 말하면, 비관심 영역(NIA) 상에는 포토레지스트 패턴(PTTN)이 형성되지 않을 수 있다. 이에 따라 포커싱의 불량(defocusing)이 일어나도 무방하다.

도 9a 및 도 9b는 기존의 노광 경로에 따른 노광 시 발생하는 문제점을 보여주는 단면도들이다.

도 9a 및 도 9b를 참조하면, 레벨링 데이터(LD)에 따라 노광 경로(EX_PRF)가 생성되는 경우 발생하는 문제점을 알 수 있다. 본 실시예처럼 타겟막(TGL)이 형성된 경우, 포커스(Focus)를 맞추기 위해 웨이퍼 스테이지(120)가 연속적인 이동한다. 이로 인해 노광 경로(EX_PRF)가 레벨링 데이터(LD) 모양와 다르게 곡선의 형태를 갖게 된다. 관심 영역(IA)의 제4 영역들(C)에 포커싱의 불량(defocusing)이 발생하게 된다. 도 9b와 같이 포커싱의 불량(defocusing)이 발생한 상태에서 노광이 진행되면 관심 영역(IA)의 제4 영역들(C)에 패터닝(Patterning)이 되지 않는다.

도 9b에 나타난 바와 같이, 포토리소그래피 공정에 의해 제4 영역들(C) 상에는 불량 패턴들(B_PTTN)이 형성될 수 있다. 불량 패턴들(B_PTTN)DMS 목적하는 크기(예를 들어, 목적하는 CD)를 갖지 못할 수 있다. 관심 영역(IA) 상에 불량 패턴(B_PTTN)이 생성될 경우, 이후에 진행되는 공정에서 불량요소로 작용할 수 있다. 결과적으로 반도체 소자의 제조 공정에서 불량이 발생하여, 반도체 소자의 신뢰성이 감소될 수 있다.

도 10은 본 발명의 노광 경로 생성 방법을 보여주는 플로우 차트이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 노광 경로 생성 방법은 기판의 단차 측정 단계(S1), 기판의 샷 영역 내 일부 관심 영역 설정 단계(S2), 비관심 영역의 레벨링 데이터 수정 단계(S3) 및 수정된 레벨링 데이터를 기반으로 노광 경로 설정 단계(S4)를 포함할 수 있다.

기판의 단차 측정 단계(S1)은 노광 설비에 투입된 기판의 표면의 모양을 레벨링 센서로 측정하는 단계이다. 기판의 표면의 모양을 측정하여 얻은 데이터를 레벨링 데이터라 한다. 레벨링 데이터는 기판의 단차(Wafer Profile)와 동일하다.

기판의 샷 영역 내 일부 관심 영역 설정 단계(S2)는 기판의 샷 영역 내의 일부를 관심 영역으로 설정하는 단계이다. 관심 영역은 기판에 패턴(PTTN)이 형성될 영역에 대응하도록 설정되는 영역일 수 있다. 또한 관심 영역은 레티클 또는 마스크를 기반으로 하여 위치 좌표값을 통해 설정되는 영역일 수 있다. 관심 영역은 목표치인 CD(Critical Dimension) 값에 따라 변경될 수 있다.

비관심 영역의 레벨링 데이터 수정 단계(S3)는 기판의 샷 영역 내에서 관심 영역을 제외한 비관심 영역의 레벨링 데이터를 수정하는 단계이다. 비관심 영역은 포커싱의 불량(defocusing)이 일어나도 관계없는 영역일 수 있다. 비관심 영역은 기판의 샷 영역 내 관심 영역을 제외한 모든 영역일 수 있다.

비관심 영역의 레벨링 데이터를 수정하는 단계는 비관심 영역의 레벨링 데이터를 삭제하는 단계 및 비관심 영역의 데이터가 삭제된 빈 영역에 관심 영역의 레벨링 데이터를 복사하는 단계를 포함할 수 있다. 비관심 영역의 레벨링 데이터를 수정하는 단계는 비관심 영역의 데이터를 삭제하는 단계 및 비관심 영역의 데이터가 삭제된 빈 영역에 보간법을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 비관심 영역의 데이터가 삭제된 빈 영역에 보간법을 적용하는 단계는 제1 관심 영역과 제2 관심 영역의 기준점을 정하는 단계 및 제1 기준점과 제2 기준점 사이에 선형 보간법(1차 보간법)을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 선형 보간법 외 비관심 영역의 레벨링 데이터를 대체할 수 있는 보간법을 적용할 수 있다.

수정된 레벨링 데이터를 기반으로 노광 경로 설정 단계(S4)는 비관심 영역의 수정된 레벨링 데이터와 관심 영역의 기존의 레벨링 데이터를 연결하여 노광 경로를 새롭게 생성하는 단계이다. 수정된 레벨링 데이터를 기반으로 노광 경로를 설정하는 단계는 관심 영역의 레벨링 데이터와 비관심 영역의 수정된 데이터를 연결하는 단계 및 연결된 데이터를 기반으로 노광 경로를 계산하는 단계를 포함할 수 있다. 비관심 영역과 관심 영역의 데이터를 연결하는 방법은 단순한 합 연산일 수 있다. 노광 장치의 데이터 수정부에 있는 알고리즘 식을 이용하여 연결할 수 있다.

도 11a 내지 도 11d는 노광 경로를 생성하는 과정을 보여주는 단면도들이다.

도 11a를 참조하면, 노광 장치의 레벨링 센서에 의해 기판(10) 상의 타겟막(TGL)의 모양이 측정된다. 타겟막(TGL)의 모양에 따라 레벨링 데이터(LD)가 결정된다. 본 실시예에 따르면 레벨링 데이터(LD)는 일정한 기울기가 있는 구간이 포함된 형태를 가진다.

도 11b를 참조하면, 레벨링 데이터(LD) 중 비관심 영역(NIA)에 해당하는 레벨링 데이터를 삭제한다. 일정한 기울기가 있는 구간과 관심 영역(IA) 대비 높이 차이가 있는 구간의 레벨링 데이터를 삭제한다. 비관심 영역(NIA)의 데이터 삭제를 통해 레벨링 데이터(LD) 중 빈 데이터 영역을 만든다.

도 11c를 참조하면, 비관심 영역(NIA)의 빈 데이터 영역에 관심 영역(IA)의 레벨링 데이터를 복사한다. 이를 수정된 레벨링 데이터라 한다. 관심 영역(IA)의 레벨링 데이터와 수정된 레벨링 데이터를 연결하여 새로운 레벨링 데이터(NLD)가 생성된다. 새로운 레벨링 데이터(NLD)는 관심 영역(IA)과 비관심 영역(NIA)의 높이 차이가 없는 레벨링 데이터이다.

도 11d를 참조하면, 새로운 레벨링 데이터(NLD)를 기반으로 한 노광 경로(EX_PRF)를 생성한다. 노광 경로(EX_PRF)는 타겟막(TGL)이 균일하게 도포된 경우처럼 직선의 형태를 갖는다. 도 11d의 노광 경로(EX_PRF)를 따라 슬릿(도 4의 SLT)을 상대적으로 이동하여 노광 공정을 수행할 경우 관심 영역(IA)의 제4 영역들(C)에 포커싱의 불량(defocusing)이 발생하지 않는다. 다시 말하면, 관심 영역(IA)의 타겟막(TGL) 상에 불량 패턴(도 9b의 B_PTTN)이 형성되지 않을 수 있다.

도 12는 본 발명의 수정된 노광 경로에 따른 노광 시 개선된 효과를 보여주는 단면도이다.

도 12를 참조하면, 도 9a 및 도 9b 대비하여 관심 영역(IA)에 패턴(PTTN) 형성이 잘 된 것을 알 수 있다. 비관심 영역(NIA)의 수정된 레벨링 데이터로 인해 기판의 단차의 차이가 작아진다. 이에 따라 노광 경로를 생성할 때, 관심 영역(IA)에 포커싱의 불량(defocusing)이 발생하지 않는다. 나아가 주요 패터닝(Patterning) 영역의 불량을 개선할 수 있고 그에 따라 CD(Critical dimension)에 맞는 패터닝(Patterning)이 가능하다. 또한 이후의 공정의 얼라인(align)이 좋아지게 되므로 공정의 효율성이 확보되며, 반도체 소자의 수율 개선을 도모할 수 있다.

도 13은 선형 보간법을 설명하는 그래프에 관한 도면이다.

도 13을 참조하면, 선형 보간법(1차 보간법)은 두 개의 점이 주어질 경우에 그 두 점을 지나는 함수를 직선의 방정식으로 나타내는 것을 말한다. 점 사이의 간격이 작을수록 더욱 정확한 근사해를 얻을 수 있다. 기판의 단차의 변동이 적을수록 포커싱의 불량(defocusing)을 줄일 수 있다. 본 발명의 경우 레벨링 데이터를 수정하는 단계에서 선형 보간법을 적용하는 것이 주요 패터닝(Patterning) 영역의 불량(defocusing)을 개선하는데 더 효과적일 수 있다.

도 14a 내지 도 14d는 선형 보간법을 적용하여 노광 경로를 생성하는 과정의 보여주는 단면도들이다.

도 14a를 참조하면, 노광 장치의 레벨링 센서에 의해 기판(10) 상의 타겟막(TGL)의 모양이 측정된다. 타겟막(TGL)의 모양에 따라 레벨링 데이터(LD)가 결정된다. 본 실시예에 따르면 레벨링 데이터(LD)는 일정한 기울기가 있는 구간과 제1 관심 영역(IA1), 제2 관심 영역(IA2) 대비 높이가 낮은 구간이 포함된 형태를 가진다.

도 14b를 참조하면, 레벨링 데이터(LD) 중 비관심 영역(NIA)에 해당하는 레벨링 데이터를 삭제한다. 일정한 기울기가 있는 구간과 구간과 관심 영역(IA1, IA2) 대비 높이가 낮은 구간의 레벨링 데이터를 삭제한다. 비관심 영역(NIA)의 데이터 삭제를 통해 레벨링 데이터(LD) 중 빈 데이터 영역을 만든다.

도 14c를 참조하면, 비관심 영역(NIA)의 빈 데이터 영역에 보간법을 적용한다. 레벨링 데이터(LD) 중 제1 관심 영역(IA1)과 비관심 영역(NIA)의 경계에 있는 지점을 제1 기준점(P1)이라 한다. 레벨링 데이터(LD) 중 제2 관심 영역(IA2)과 비관심 영역(NIA)의 경계에 있는 지점을 제2 기준점(P2)라 한다. 제1 기준점(P1)과 제2 기준점(P2) 사이의 빈 데이터 영역에 선형 보간법(1차 보간법)을 적용하여 예측되는 레벨링 데이터를 추정한다. 이를 수정된 레벨링 데이터라 한다. 제1 관심 영역(IA1) 및 제2 관심 영역(IA2)의 레벨링 데이터와 수정된 레벨링 데이터를 연결하여 새로운 레벨링 데이터(NLD)가 생성된다.

도 14d를 참조하면, 새로운 레벨링 데이터(NLD)를 기반으로 한 노광 경로(EX_PRF)를 생성한다. 노광 경로(EX_PRF)는 타겟막(TGL)의 뎁스(Depth)가 일정하게 도포된 경우처럼 완만한 곡선의 형태를 갖는다. 이러한 경우, 제1 관심 영역(IA1)과 제2 관심 영역(IA2)에 포커싱의 불량(defocusing)이 발생하지 않는다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 기판 20: 샷 영역 내 슬릿 크기의 영역
100: 빔 조사부 120: 웨이퍼 스테이지
130: 레벨링 센서 140: 데이터 수정부
150: 제어부
SHT: 샷 영역 SLT: 슬릿
TGL: 타겟막 EX_PRF: 노광 경로
PTTN: 포토레지스트 패턴
B_PTTN: 불량 패턴
LD: 레벨링 데이터 NLD: 새로운 레벨링 데이터
IA: 관심 영역 NIA: 비관심 영역

Claims (10)

1. 노광 설비에 투입된 기판의 표면의 모양을 레벨링 센서로 측정하는 단계;
   상기 기판의 샷 영역 내의 일부를 관심 영역으로 설정하는 단계;
   상기 기판의 상기 샷 영역 내에서 상기 관심 영역을 제외한 비관심 영역의 레벨링 데이터를 수정하는 단계; 및
   수정된 레벨링 데이터를 기반으로 노광 경로를 설정하는 단계를 포함하는 노광 경로 생성 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 비관심 영역의 레벨링 데이터를 수정하는 단계는,
   상기 레벨링 센서로 측정된 상기 기판의 데이터 중 상기 비관심 영역의 데이터를 삭제하는 단계; 및
   상기 비관심 영역의 데이터가 삭제된 빈 영역에 상기 관심 영역의 데이터를 복사하는 단계를 포함하는 노광 경로 생성 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 비관심 영역의 레벨링 데이터를 수정하는 단계는,
   상기 레벨링 센서로 측정된 상기 기판의 데이터 중 상기 비관심 영역의 데이터를 삭제하는 단계; 및
   상기 비관심 영역의 데이터가 삭제된 빈 영역에 보간법을 적용하는 단계를 포함하는 노광 경로 생성 방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 비관심 영역의 데이터가 삭제된 빈 영역에 보간법을 적용하는 단계는:
   제1 관심 영역과 제2 관심 영역의 기준점을 정하는 단계; 및
   제1 기준점과 제2 기준점 사이에 선형 보간법(1차 보간법)을 적용하는 단계를 포함하는 노광 경로 생성 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 수정된 레벨링 데이터를 기반으로 노광 경로를 설정하는 단계는,
   상기 관심 영역의 레벨링 데이터와 상기 비관심 영역의 수정된 데이터를 연결하는 단계; 및
   연결된 데이터를 기반으로 노광 경로를 계산하는 단계를 포함하는 노광 경로 생성 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 관심 영역은 레티클, 마스크 또는 상기 기판을 기반으로 하여 위치 좌표값을 통해 설정되는 노광 경로 생성 방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 관심 영역은 상기 기판에 패턴이 형성될 영역 또는 상기 기판의 수율 영역에 대응하도록 설정되는 노광 경로 생성 방법.
8. 기판의 표면을 노광하는 빔 조사부;
   상기 빔 조사부와 인접하게 배치되고 상기 빔 조사부를 수평 방향으로 이동시키는 정렬부;
   상기 빔 조사부와 이격하여 배치되고 상기 기판의 표면의 모양에 따라 상기 기판을 이동시키는 웨이퍼 스테이지;
   상기 웨이퍼 스테이지 상에 배치되어 상기 기판의 상기 표면의 모양을 측정하는 레벨링 센서;
   상기 기판의 샷 영역 내에서 관심 영역을 제외한 비관심 영역의 레벨링 데이터를 수정하는 데이터 수정부; 및
   수정된 레벨링 데이터를 기반으로 노광 경로를 설정하는 제어부를 포함하는 노광 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 데이터 수정부가 상기 레벨링 데이터를 수정하는 것은,
   상기 노광 장치에 투입된 상기 기판의 모양을 레벨링 센서로 측정하는 단계;
   상기 기판의 상기 샷 영역 내의 일부를 상기 관심 영역으로 설정하는 단계;
   상기 기판의 상기 샷 영역 내에서 상기 관심 영역을 제외한 상기 비관심 영역의 레벨링 데이터를 수정하는 단계; 및
   상기 수정된 레벨링 데이터를 기반으로 노광 경로를 설정하는 단계를 포함하는 노광 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 기판의 상기 샷 영역 내 상기 비관심 영역의 데이터를 수정하는 단계는:
    상기 레벨링 센서로 측정된 상기 기판의 데이터 중 상기 비관심 영역의 데이터를 삭제하는 단계; 및
    상기 비관심 영역의 데이터가 삭제된 빈 영역에 보간법을 적용하는 단계를 포함하는 노광 장치.

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