KR920001399B1 - 포토레지스트에 의한 얼라이먼트 키(Alignment Key) 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

포토레지스트에 의한 얼라이먼트 키(Alignment Key) 제조방법

제1도는 웨이퍼에 칩과 칩사이의 절단선을 얼라이먼트 키와 판독눈금을 형성한 상태의 평면도.

제2도는 칩내에 1차 패턴을 형성한 상태의 평면도.

제3도는 절단선에 형성된 얼라이먼트 키의 평면도.

제4도는 절단선에 형성된 1차 판독눈금의 평면도.

제5도는 제2도의 1차 패턴 상부에 2차 패턴을 중첩한 상태의 평면도.

제6도는 제3도의 얼라이먼트 키가 2차 패턴 공정후에도 남아있는 상태의 평면도.

제7도는 제4도의 1차 판독눈금에 제2차 패턴 공정시에 2차 판독눈금을 형성한 상태의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 반도체 칩(Chip) 2 : 얼라이먼트 키(Alignment Key)

3 : 판독눈금(Reading Vernier) 4 : 절단선(Scrape Line)

5 : 필드영역 6 : 액티브영역

7 : 워드라인

본 발명은 고집적 반도체 소자의 제조공정에서 중첩된 패턴 형성시에 사용되는 얼라이먼트 키(Alignment Key) 제조방법에 관한 것으로, 특히 1차 패턴을 형성하고 그 상부에 2차 패턴을 정확하게 중첩하기 위해 마스크 정렬시 하부의 1차 패턴의 위치를 파악하기 위한 얼라이먼트 키를 포토레지스트만을 사용하여 형성하는 포토레지스트에 의한 얼라이먼트 키 제조방법에 관한 것이다.

고집적 반도체 소자의 제조공정시 포토레지스트층에 패턴을 형성화시키는 석판 인쇄기술(Lithography)은 공정이 진행됨에 따라 수차례에 걸쳐 다양한 패턴을 설계 규칙에 의해 정확하게 정렬(Align)시켜야 한다.

실리콘 기판상에 형성된 1차 패턴 상부에 또다른 물질의 2차 패턴을 중첩시켜 형성하기 위해서는 먼저 형성된 1차 패턴에 정확하게 나중에 형성될 2차 패턴의 마스크층이 정렬되어야 하는데, 이것을 수행하기 위해서는 먼저 형성된 패턴의 주변에 정확하게 정렬할 수 있는 얼라이먼트 키가 있어야 함으로, 이 얼라이먼트키를 칩과 칩 사이의 절단선 상부에 형성하고 1차 패턴 상부에 중첩하고자 하는 물질을 형성하고 그 물질 상부에 포토레지스트를 도포한다음 레이저를 얼라이먼트 키에 조사하여 얼라이먼트 키의 위치를 파악한다음, 그 상부에 2차 패턴마스크를 정렬시키고 자외선을 노광시켜 2차 패턴을 형성해야 한다.

상기의 얼라이먼트 키를 제조하는 종래의 방법으로는 3가지로 분류할 수가 있다.

첫째는 실리콘 기판상에 산화막(Oxide)을 형성한다음 석판 인쇄기술 공정시 얼라이먼트 키를 전사한 후 포토레지스트를 보호막으로 사용하여 산화막을 식각한다음, 산화막을 보호막으로 하여 실리콘 기판을 1000 내지 2000Å 정도 깊이로 RIE (Reactive Ion Etch)하여 얼라이먼트 키를 형성하는 방법과, 둘째는 실리콘 기판위에 얇은 산화막을 키운다음 산화막 위에 질화막(Nitride)을 증착하여 석판 인쇄 기술 공정시 얼라이먼트 키를 전사한다음, 포토레지스트를 보호막으로 사용하여 질화막을 식각하여 포토레지스트를 제거하고, 질화막이 없는 부분에서 선택적으로 산화막을 키워서 단차를 형성한다음 질화막을 제거하여 얼라이먼트 키를 형성하는 방법 및, 셋째는 실리콘 기판 위에 산화막, 다결정 실리콘 또는 알루미늄 등을 증착하고 석판 인쇄 기술 공정시 얼라이먼트 키를 전사한 후 포토레지스트를 보호막으로 하여 기판위에 형성된 산화막, 다결정 실리콘 또는 알루미늄을 식각한다음, 포토레지스트를 제거하여 얼라이먼트 키를 형성하는 방법등이 있다.

그러나 상기의 세가지 방법은 얼라이먼트 키를 형성하기 위해 여러가지 물질과 몇단계의 공정을 거쳐야 함으로, 제조공정이 복잡하고 공정시간이 오래걸리는 문제점이 발생하였다.

따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 중첩되는 패턴 형성시에 칩사이의 절단선에 얼라이먼트 키를 포토레지스트만으로 형성한 후 경화시키는 포토레지스트에 의한 얼라이먼트 키 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의하면 종래의 얼라이먼트 키 제조방법보다 제조공정이 간단할 뿐만아니라 포토레지스트만 가지고 간단히 형성할 수 있는 큰 특징이 있다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 실리콘 웨이퍼상에 형성된 칩의 일부 평면도로써, 반도체 칩(1) 사이에 절단선(4)이 형성되고 그 절단선(4) 상부에 얼라이먼트 키(2)와 판독눈금(3)이 형성된 것을 알기 쉽게 보인 것으로, 칩의 가장자리에 각각 얼라이먼트 키(2)와 판독눈금(3)이 형성됨을 알수 있고, 상기 얼라이먼트 키(2)와 판독눈금(3)은 계속해서 존속하는 것이 아니라 패턴을 중첩시키고자 할때만 사용하고 칩을 절단하는 단계에서 제거되는 것임을 알수 있다.

제2도는 칩상부에 DRAM셀을 형성하기 위해 1차 패턴 공정으로 필드산화막(5)을 형성한 상태의 평면도로서, 기판상부에 마스크용 산화막 및 질화막을 형성하고 그 상부에 HMDS(Hexamethyldisilazane)를 실시한 후 포토레지스트를 도포하고, 그 상부에서 마스크층을 이용하여 자외선을 조사시켜 자외선의 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분을 현상액으로 현상하고, 포토레지스트가 제거된 부분의 질화막 및 산화막을 제거하고, 포토레지스트를 완전히 제거한다음, 노출된 실리콘 기판에 필드산화막(5)을 형성하고 마스크층 질화막 및 산화막을 제거하여 액티브영역(6)을 노출하는 1차 패턴공정을 형성한 것이다.

여기에서는 본 발명을 실리콘 기판 상부에 DRAM셀을 형성하였지만 DRAM셀이 아닌 다른 반도체 소자에도 적용할 수 있다.

제3도는 1차 패턴 공정을 진행한 후에 칩과 칩사이의 절단될 부분에 형성된 얼라이먼트 키를 도시한 평면도로서, 포토레지스트를 도포하기 전에 진공증기 초벌기(Vacuum Vapor Primer)를 이용하여 HMDS(Hexamethyldisilazane)를 실시하여 웨이퍼 전면 HMDS 처리된 후에 형성될 포토레지스트를 실리콘 또는 산화막상에 잘 부축되도록 도포한 후, (일예로써 KTI820(Viscosity 27CS) 포토레지스트를 스피너 속도 5500RPM에서 1.2㎛ 정도로 도포) 절단선 상부에 얼라이먼트 키 및 1차 패턴 눈금 마스크를 사용하여 자외선을 노광한다음, KTI934 현상액으로 현상하여 칩 절단선상에 얼라이먼트 키와 1차 패턴눈금을 형성한다. 그다음 U.V 장치를 이용하여 파장은 200 내지 320㎚로 60초간 전면 노광을 실시한다음, 130℃에서 30분간 대류 오븐(Convention Oven)에서 하드베이커(Hardbake)를 실시하여 완전히 경화시킨다. 여기서 형성된 얼라이먼트 키는 제2차 마스크 패턴를 정렬할때 레이저를 투사시키면 경화된 얼라이먼트 키의 표면에서 반사되어 얼라이먼트 키의 위치를 파악할 수 있도록 하는 것이다.

제4도는 제3도의 얼라이먼트 키를 형성하는 공정시에 1차 판독눈금(Reading Vernier)을 제3도의 얼라이먼트 키가 없는 부분의 절단선에 형성한 것을 도시한 평면도로서, 가로·세로축에 판독눈금을 포토레지스트로 형성하되, 가로·세로축의 각각 중앙부에서 각각 ±0.1㎛씩 증감시켜 1㎛까지 눈금을 형성한 것이다. 1차 판독눈금에 2차 패턴 공정시에 1차 판독눈금의 가로축의 상부 및 세로축의 좌측에도 2차 판독눈금이 형성되도록하여 1차 판독눈금과 2차 판독눈금이 일직선이 되는 곳을 판독하여 2차 패턴 마스크의 배열정도를 확인하는데 사용한다.

제5도는 제2도의 1차 패턴공정으로 구분된 액티브영역(6)과 필드산화막(5) 상부에 또다른 2차 패턴이 형성된 상태의 평면도로써, 상기 액티브영역(6)과 필드산화막(5) 상부에 도전층 예를들어 폴리실리콘을 증착 또는 침착하고, 2차 패턴을 형성하기 위하여 HMDS를 전도물질 상부에 실시한 후, 포토레지스트를 도포한다음, 제3도의 얼라이먼트 키에 레이저를 주사하여 그 반사된 것을 감지하여 얼라이먼트 키의 위치와 1차 패턴의 위치를 정확하게 포착한다음, 2차 패턴 마스크를 배열하고 포토레지스트에 자외선을 노광시켜서 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분의 포토레지스트를 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하고, 노출된 하부 도전층을 식각하여 2차 패턴 예를들어 워드라인(7)을 형성하고 상기 포토레지스트를 제거한 것으로 액티브영역(6)과 필드산화막(5) 상부에 워드라인(7) 다수개 연장되어 형성되어 있음을 알수 있다.

제6도는 제3도의 얼라이머트 키가 2차 패턴 공정후에도 얼라이먼트 키가 남아있는 상태를 나타낸 평면도로써, 포토레지스트로 제조된 얼라이먼트 키가 다른 공정과정의 형상공정 및 식각공정을 거쳐도 남아있는 상태가 양호한 것을 알 수 있다.

제7도는 제4도에서 형성된 1차 판독눈금에 2차 패턴 공정으로 1차 판독눈금의 가로·세로축의 상부 및 좌측에 2차 판독눈금이 형성된 상태의 평면도로서, 제5도의 2차 패턴 공정시 칩영역에는 워드라인을 형성하고, 절단선 영역에는 2차 판독눈금을 형성한 것이다. 이러한 판독눈금을 읽는 방법은 1차 판독눈금과 2차 판독눈금이 일직선으로된 곳을 읽어서 가로, 세로축의 마스크 오배열의 정도를 알 수 있는데, 제7도에서는 가로, 세로축에서 모두 “0”에서 일직선이 된 것을 나타낸다. 따라서, 정확하게 2차 패턴의 위치가 중첩되어 형성되었음을 도시한다.

상기한 바와같이 본 발명에 의하면 종래의 여러가지 물질을 사용하여 얼라이먼트 키를 제조함으로 제조공정이 복잡하고 공정시간이 오래 걸리는 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 석판 인쇄 기술에 필수적으로 사용하는 포토레지스트를 사용하여 얼라이먼트 키를 제조함으로 공정이 간단해짐을 따라 경제성이 좋아지는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 반도체 제조과정으로 1차 패턴을 형성하고 상기 1차 패턴 상부에 2차 패턴을 형성할때 2차 패턴마스크를 정확하게 정렬하는데 사용하는 얼라이먼트 키(Alignment Key)의 제조방법에 있어서, 1차 패턴이 형성된 칩과 칩사이의 절단선 상부에 포토레지스트를 도포한다음, 포토레지스트 상부에 얼라이먼트 키 마스크를 사용하여 자외선을 노광시키고 노광된 포토레지스트를 현상하여 얼라이먼트 키를 형성하고, 상기 형상된 포토레지스트를 자외선 장치 및 대류 오븐에서 완전히 경화시키는 것을 특징으로 하는 포토레지스트에 의한 얼라이먼트 키 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 자외선 장치 및 대류 오븐에서 경화시키는 것은, 자외선 장치에서 사용되는 파장을 200 내지 320㎚로하여 60초간 전면 노광된 후, 대류 오븐에서는 130℃ 정도로 하여 약 30분 정도 포토레지스트를 경화시키는 것을 특징으로 하는 포토레지스트에 의한 얼라이먼트 키 제조방법.

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