KR100576518B1 - 노광장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 노광 방법 - Google Patents
노광장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 노광 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100576518B1 KR100576518B1 KR1020040046506A KR20040046506A KR100576518B1 KR 100576518 B1 KR100576518 B1 KR 100576518B1 KR 1020040046506 A KR1020040046506 A KR 1020040046506A KR 20040046506 A KR20040046506 A KR 20040046506A KR 100576518 B1 KR100576518 B1 KR 100576518B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- exposure
- overlay mark
- latent image
- overlay
- exposing
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 28
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 14
- 238000005286 illumination Methods 0.000 claims description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 10
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 18
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 10
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 10
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
- G03F7/70633—Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/70653—Metrology techniques
- G03F7/70675—Latent image, i.e. measuring the image of the exposed resist prior to development
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/70681—Metrology strategies
- G03F7/70683—Mark designs
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/70605—Workpiece metrology
- G03F7/706843—Metrology apparatus
- G03F7/706845—Calibration, e.g. tool-to-tool calibration, beam alignment, spot position or focus
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7073—Alignment marks and their environment
- G03F9/708—Mark formation
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7088—Alignment mark detection, e.g. TTR, TTL, off-axis detection, array detector, video detection
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/544—Marks applied to semiconductor devices or parts, e.g. registration marks, alignment structures, wafer maps
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2223/00—Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
- H01L2223/544—Marks applied to semiconductor devices or parts
- H01L2223/54426—Marks applied to semiconductor devices or parts for alignment
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
본 발명은 노광장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 노광 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 오버레이 마크만을 노광하여 잠상을 형성하고 중첩 정밀도를 측정하여 정렬 오차를 산출한 후 정렬 오차를 보정하여 노광함으로써 중첩 정밀도를 향상시키고 균일한 오버레이를 달성할 수 있으며 생산성을 향상시킬 수 있는 노광장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 노광 방법에 관한 것이다.
본 발명의 상기 목적은 광원 및 1개 이상의 렌즈, 미러 및 필터를 포함하는 광학계를 구비하고 상기 광학계를 투과한 빛에 의해 레티클에 형성된 패턴을 기판 상에 투영하는 노광장치에 있어서, 기판 상의 오버레이 마크 영역을 노광하여 잠상을 형성하기 위한 오버레이 마크 영역 노광 시스템 및 상기 잠상으로부터 중첩 정밀도를 계측하기 위한 잠상 측정 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명의 노광장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 노광 방법은 오버레이 마크만을 노광하여 잠상을 형성하고 중첩 정밀도를 측정하여 정렬 오차를 산출한 후 정렬 오차를 보정하여 노광함으로써 중첩 정밀도를 향상시키고 모든 기판에 대해 오버레이를 보정하여 균일한 오버레이를 달성할 수 있으며 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
잠상, 오버레이, 중첩 정밀도(overlay accuracy), 노광
Description
도 1은 종래 기술에 의한 오버레이 마크를 나타낸 평면도 및 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 노광장치의 일 실시예를 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 노광장치의 다른 실시예를 나타낸 구성도.
도 4는 본 발명에 의한 반도체 소자의 노광 방법을 나타낸 흐름도.
도 5는 본 발명에 의한 오버레이 마크를 나타낸 평면도 및 단면도.
본 발명은 노광장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 노광 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 오버레이 마크만을 노광하여 잠상(latent image)을 형성하고 중첩 정밀도를 측정하여 정렬 오차를 산출한 후 정렬 오차를 보정하여 노광함으로써 중첩 정밀도를 향상시키고 균일한 오버레이를 달성할 수 있으며 생산성을 향상시킬 수 있는 노광장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 노광 방법에 관한 것이다.
근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 발전에 따라 반도체 소자 제조 기술도 비약적으로 발전하고 있다. 상기 반도체 소자는 집적도, 미세화, 동작속도 등을 향상시키는 방향으로 기술이 발전하고 있다. 이에 따라 집적도 향상을 위한 리소그래피 기술과 같은 미세 가공 기술에 대한 요구 특성 또한 엄격해지고 있다.
리소그래피 기술은 레티클(reticle)을 포함하는 마스크(mask) 상에 형성된 패턴을 기판으로 전사하는 사진 기술로서 반도체 소자의 미세화 및 고집적화를 주도하는 핵심 기술이다. 일반적으로, 리소그래피 공정은 포토레지스트를 도포하는 단계, 소프트베이크(softbake)하는 단계, 정렬 및 노광하는 단계, 노광후베이크(PEB : Post Exposure Bake)하는 단계 및 현상하는 단계를 포함하는 일련의 공정을 거쳐 수행한다.
고집적 반도체 소자는 다수 회의 리소그래피 공정을 거치는 복잡한 적층 구조를 가지고 있기 때문에 상부층의 패턴과 하부층의 패턴 간의 정확한 배열이 소자의 특성 및 수율을 결정하는 중요한 요소가 되고 있다. 이처럼 적층 구조 를 형성하기 위한 각 단계의 노광 마스크 간의 정렬이나 노광장치와 기판 간의 정렬은 특정 형상의 마크를 기준으로 이루어진다.
상기 마크는 다른 마스크 간의 정렬(layer to layer alignment)이나 하나의 마스크에 대한 다이(die) 간의 정렬에 사용되는 정렬키(alignment key) 혹은 정렬마크와, 패턴간의 중첩 정밀도인 오버레이(overlay)를 측정하기 위한 중첩 정밀도(overlay accuracy) 측정 마크 혹은 오버레이 마크가 있다. 중첩 정밀도란 적층 구조를 가지는 소자에서 이전 단계와 현재 단계 사이의 층간 정렬상태를 나타내는 지수로서 공정 진행 중의 에러, 마스크 자체의 에러 및 시스템 에러 등에 영향을 받는다.
1990년대 이후 많이 사용되고 있는 스텝 앤드 리피트 (step and repeat) 방식의 노광장치인 스테퍼(steper)는 하나의 샷(shot)을 노광한 후 스테이지가 X축, Y축으로 하나의 샷만큼 이동하여 다음 샷을 노광하는 방식으로 통상, 5 ~ 6 인치 정도의 마스크 사이즈를 가지며 샷 영역을 한정하기 때문에 균일도가 좋으며 스테퍼의 투영렌즈를 통과한 빛은 그 크기가 1/5로 축소되어 기판에 노광되는 것이 보통이다. 상기 스테이지는 스테퍼 정렬마크를 기준으로 자동또는 수동으로 기판의 정렬이 이루어지며, 스테이지는 기계적으로 동작되므로 반복되는 공정시 정렬오차가 발생되고, 정렬오차가 허용 범위를 초과하면 소자에 불량이 발생하게 된다.
상기 스테퍼 정렬마크는 개별 샷(shot)의 디스플레이멘트 성분은 구할 수 있으나, 필드 배율(field magnification)이나 샷 회전(shot rotation) 등의 필드 성분은 구할 수 없으며, 이러한 필드 성분은 별도의 중첩 정밀도 측정장비를 사용하여 구하게 되므로 이중의 작업으로 인해 수율 및 생산성이 저하되며, 기판간 필드 성분 차이가 발생되면 전체 랏트(lot)에 대한 적절한 보상이 불가능하며 이러한 기판간 필드 성분 차이는 리소그래피 공정에서의 오정렬로 연결되어 대량으로 불량이 발생되는 문제가 있다. 상기 오정렬에 따른 중첩정확도의 조정범위는 소자의 디자인 룰(design rule)에 따르며, 통상디자인 룰의 20~30% 이내이다.
스테퍼를 사용하는 노광 공정에 있어서, 레티클에 형성된 패턴이 기판 상에 축소 투영될 때 축소비율이 정해진 값과 달라지는 문제가 발생하는데 이를 축소비 오차라 한다.
스캐너(scanner)는 필드 내 슬릿을 이용하여 노광을 함으로써 보다 균일도를 향상시키고 칩 사이즈의 대형화에 대응 가능한 대형 필드를 구현할 수 있다는 장점 때문에 최근에 많이 사용되고 있다. 통상, 6인치 정도의 마스크 사이즈를 가지며 1/4 축소 노광을 한다.
스캐너 방식의 노광장치에서는 X축과 Y축의 배율이 일정하지 않은 비대칭 노광이 일어난다. 스캐너 장치를 이용하여 정사각형 패턴을 형성하고자 할 때 X축과 Y축의 비대칭정도를 양축대칭 오차라 한다.
또한 스캐너 방식의 노광장치에서는 레티클과 기판이 함께 이동하는데 기판의 진행방향과 레티클의 진행 방향이 일치하지 않아 의도하지 않은 평행사변형이 형성된다. 이러한 레티클과 기판의 진행방향 불일치를 방향오차라 한다.
스캐너와 스테퍼를 혼용할 경우 발생하는 양축대칭오차, 방향오차 등을 최소화시키기 위해서 종래에는 스테퍼에서 정렬마크 영역의 포토레지스트를 노광하고 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하고 그 하부층을 식각하여 정렬마크를 형성한 다음 상기 정렬마크를 기준으로 스캐너를 정렬하고 중첩 정밀도를 측정한 다음 이를 기준으로 축소비 오차, 양축대칭 오차, 방향오차 값 등을 계산하고 보정하여 패턴 형성을 위한 주 노광을 실시한다.
상기 정렬마크 및 오버레이 측정마크는 반도체 기판에서 칩이 형성되지 않는 부분인 스크라이브 레인(scribe lane) 내에 형성하며, 상기 정렬마크를 이용한 오정렬 정도의 측정 방법으로는 버어니어 (vernier) 정렬마크를 이용한 시각 점검 방법과, 박스 인 박스(box in box)나 박스 인 바(box in bar) 정렬마크를 이용한 자동 점검 방법에 의해 측정한 후 보상한다.
도 1은 종래 기술에 의한 오버레이 마크 구조를 나타낸 평면도 및 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 오버레이 마크는 이전 단계에서 형성된 외부 박스(outer box, 어미자)(11)와 현재 단계에서 형성된 내부 박스(inner box, 아들자)(13) 사이의 상하 좌우 어긋남, 회전 및 직교 등을 측정하여 오버레이 보정값을 생성하고 생성된 보정값은 노광장치의 얼라인먼트 보정값으로 다음 노광 공정에 반영된다. 여기서, 외부 박스(11)는 하부 구조물(10)의 패턴으로 이루어지고, 내부 박스(13)는 층간 절연막(12) 상부에 하부 구조물을 패터닝하기 위하여 사용되는 포토레지스트로 이루어진다. 일례로, 외부 박스(11)와 내부 박스(13) 사이의 거리(X, Y)를 측정하 여 이들 거리가 동일한지 아니면 동일하지 않은지에 따라 반도체 구조물의 중첩 정밀도를 측정한다. 즉, 중첩 정밀도는 로 구해진다.
상기한 종래 기술을 따르게 되면, 노광공정이 완전히 끝난 후에 중첩 정밀도를 측정하게 된다. 따라서, 오버레이 보정을 위해서는 노광공정을 완료한 후 중첩 정밀도를 측정하고 현상 공정을 통해 포토레지스트를 제거한 다음 보정값을 넣고 다시 반도체 소자 패턴 형성을 위한 노광공정을 진행해야 한다.
이러한 종래 기술에 의한 중첩 정밀도 측정은 다음과 같은 문제점이 있다. 첫째, 노광을 완료한 후에 중첩 정밀도를 측정하므로 노광 공정을 다시 진행하는 데 많은 시간이 걸린다. 둘째, 모든 기판에 대해서 중첩 정밀도를 측정할 수 없으므로 측정하지 않은 기판에 대한 중첩 정밀도를 알 수 없다. 세째, 측정한 기판만을 분석하여 보정값을 정하므로 측정하지 않은 기판은 정확한 보정을 할 수 없게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 대한민국 공개특허 제2001-0061363호는 스테퍼 방식의 노광장치에서 정렬 키 영역을 노광하여 잠상을 만든 후 상기 잠상을 기준으로 스캐너 방식의 노광장치를 정렬하고 상기 정렬키 영역을 노광하여 중첩 정밀도를 측정하는 스테퍼와 스캐너 방식의 노광장치를 이용하는 반도체 소자 제조 공정에서의 중첩도 향상 방법을 개시하고 있다.
그러나, 상기와 같은 중첩도 향상 방법은 실제적으로 잠상을 형성하기 위한 장치나 그 방법 등이 명시되지 않았을 뿐만 아니라 스테퍼나 스캐너만을 사용하여 노광하는 경우에는 적용이 곤란한 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 오버레이 마크만을 노광하여 잠상을 형성하고 중첩 정밀도를 측정하여 정렬 오차를 산출한 후 정렬 오차를 보정하여 노광함으로써 중첩 정밀도를 향상시키고 균일한 오버레이를 달성할 수 있으며 생산성을 향상시킬 수 있는 노광장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 노광 방법을 제공하는 데 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 광원 및 1개 이상의 렌즈, 미러 및 필터를 포함하는 광학계를 구비하고 상기 광학계를 투과한 빛에 의해 레티클에 형성된 패턴을 기판 상에 투영하는 노광장치에 있어서, 기판 상의 오버레이 마크 영역을 노광하여 잠상을 형성하기 위한 오버레이 마크 영역 노광 시스템 및 상기 잠상으로부터 중첩 정밀도를 계측하기 위한 잠상 측정 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치에 의해 달성된다.
본 발명의 상기 목적은 기판 상에 포토레지스트를 도포하는 단계, 상기 포토레지스트의 오버레이 마크 영역을 노광하여 잠상을 형성하는 단계, 상기 잠상을 이용하여 중첩 정밀도를 측정하는 단계, 상기 측정된 중첩 정밀도로부터 정렬오차를 산출하는 단계 및 상기 정렬오차를 보정하여 반도체 소자 패턴을 형성하기 위한 노광을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 노광 방법에 의해서도 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 노광장치의 일 실시예를 나타낸 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 노광장치는 광원(102), 조명계(104), 컨덴서 렌즈(106), 노광 영역 설정 시스템(250), 투영렌즈(114) 및 잠상 측정 시스템(200)을 포함하고 있으며 도면에 도시하지 않았으나 상기 조명계(104)는 빛의 균일도 향상을 위한 플라이아이 렌즈(fly's eye lens), 광집속센서, 미러, 필터, 투과되는 빛의 영역을 레티클의 면적과 대응되도록 하기 위한 레티클 블라인드(reticle blind) 및 칼리메이터 렌즈(collimator lens) 등을 포함할 수 있다.
상기 노광 영역 설정 시스템(250)은 상기 광원(102), 조명계(104) 및 컨덴서 렌즈(106)와 레티클(108)을 통과한 빛의 노광 영역을 오버레이 마크 영역으로 한정하기 위한 차광수단(252) 및 상기 차광수단을 노광장치의 광경로 상에 삽입 및 제거할 수 있도록 해주는 구동부(254)를 포함하는 것이 가능하다. 또한 상기 차광수단(252)은 디바이스와 레이어(layer)에 따라 빛을 차단하는 면적을 조정할 수 있도록 구성하거나 빛이 투과되는 면적을 일정하게 하되 상기 구동부(254)를 통해 상기 차광수단(252)을 왕복 운동하게 하여 순차적으로 오버레이 마크 영역을 노광하게 할 수도 있다. 상기 차광수단(252)을 통해 오버레이 마크 영역만을 노광함으로써 오버레이 잠상 마크가 형성되게 된다.
도면에 도시하지 않았으나, 상기 노광 영역 설정 시스템(250)은 광을 집속하기 위한 광집속장치, 상기 광집속장치로 모아진 빛으로 오버레이 마크 영역을 노광하기 위한 광섬유 및 상기 광집속장치와 광섬유를 노광장치의 광경로 상에 삽입 및 제거할 수 있도록 해주며 상기 광섬유의 왕복운동을 가능하게 해주는 구동부를 포함하는 것이 가능하다.
상기 노광 영역 설정 시스템(250)의 위치는 레티클(108)의 전, 후뿐만 아니라 상기 투영 렌즈(114)의 전, 후 등이 가능하다.
상기 잠상 측정 시스템(200)은 오버레이 마크 영역을 노광한 후 오버레이 마크를 측정하기 위한 것으로 측정용 광원(202), 빔스플리터(204), 렌즈(206), 반사경(206) 및 디텍터(210)를 포함하는 것이 가능하다. 상기 측정용 광원(202)은 상기 노광용 광원(102)과는 서로 다른 파장의 빛을 사용하며 기판(W) 상에 형성된 오버레이 잠상 마크에 빛을 조사한 후 반사된 빛을 상기 디텍터(210)에서 수신하여 중첩 정밀도를 측정하도록 한다. 상기 측정된 중첩 정밀도를 바탕으로 정렬오차를 보정하여 반도체 소자 패턴을 형성하기 위한 노광을 실시하게 된다.
도 3은 본 발명에 의한 노광장치의 다른 실시예를 나타낸 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 노광장치는 광원(102), 조명계(104), 컨덴서 렌즈(106), 투영렌즈(114), 오버레이 마크 영역 노광 시스템(300) 및 잠상 측정 시스템(200)을 포함하고 있으며 도면에 도시하지 않았으나 상기 조명계(104)는 빛의 균일도 향상을 위한 플라이아이 렌즈, 광집속센서, 미러, 필터, 투과되는 빛의 영역을 레티클의 면적과 대응되도록 하기 위한 레티클 블라인드 및 칼리메이터 렌즈 등을 포함할 수 있다.
상기 오버레이 마크 영역 노광 시스템(300)은 오버레이 마크 노광용 광원(302), 광집속 및 광로 설정 등을 위한 오버레이 마크 노광용 조명계(304), 광섬유(306) 및 구동부(308)를 포함하는 것이 가능하다. 상기 오버레이 마크 영역 시스템(300)은 디바이스 및 레이어에 따라 그 노광 위치와 면적을 조정할 수 있도록 상기 구동부(308)를 이용하여 상기 광섬유(306)를 움직일 수 있도록 구성할 수 있다. 상기 오버레이 마크 노광용 광원(302)은 상기 반도체 소자 패턴을 노광하기 위한 광원(102)과 다른 광원을 사용할 수도 있으나 같은 광원을 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 오버레이 마크 영역을 노광할 때는 상기 오버레이 마크 영역 노광 시스템(300)으로 광을 송출해주는 광경로 조절 시스템을 추가적으로 구비하는 것이 가능하다.
도면에 도시하지 않았으나, 상기 광섬유(306) 대신 차광수단을 사용할 수 있다. 이경우 상기 차광수단은 오버레이 마크 영역으로만 빛이 도달하도록 빛을 차단하는 역할을 하며 그 면적이 가변할 수 있도록 구성한다. 또한, 상기 오 버레이 마크 노광용 조명계(304)는 광집속 기능은 수행하지 않는다.
상기 잠상 측정 시스템(200)은 오버레이 마크 영역을 노광한 후 오버레이 마크를 측정하기 위한 것으로 측정용 광원(202), 빔스플리터(204), 렌즈(206), 반사경(206) 및 디텍터(210)를 포함하는 것이 가능하다. 상기 측정용 광원(202)은 상기 노광용 광원(102)과는 서로 다른 파장의 빛을 사용하며 기판(W) 상에 형성된 오버레이 잠상 마크에 빛을 조사한 후 반사된 빛을 상기 디텍터(210)에서 수신하여 중첩 정밀도를 측정하도록 한다.
본 발명의 노광장치는 스테퍼 또는 스캐너가 바람직하며 도 2 및 도 3에 도시된 광학계 구성에 한정되는 것은 아니다. 즉, 노광장치의 종류에 따른 광학계의 구성 차이에 관계없이 적용 가능하며 장치 메이커에 따른 광학계의 구성 차이에 관계없이 적용 가능하다.
도 4는 본 발명에 의한 반도체 소자의 노광 방법을 나타낸 흐름도이며 도 5는 본 발명에 의한 오버레이 마크를 나타낸 평면도 및 단면도이다.
이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 노광장치로 노광을 실시하는 공정을 살펴보기로 한다.
먼저, 반도체 기판을 노광장치로 이송하여 포토레지스트를 도포한다(S100). 상기 반도체 기판(도시하지 않음)에는 소정의 하부 구조물(20)이 형성되어 있으며 상기 하부 구조물(20)로 형성된 오버레이 측정을 위한 외부 박스(21)가 존재하며 그 상부에는 층간절연막(22)이 존재한다. 상기 층간절연막(22)은 일례를 들어 나타낸 것으로 반드시 존재해야 하는 것은 아니다.
다음, 상기 포토레지스트의 오버레이 마크 영역을 노광하여 잠상을 형성한다(S101). 오버레이 마크 영역을 노광함으로써 상기 포토레지스트가 반응을 일으키고 상기 포토레지스트는 두께 변화 또는 상변화를 일으키어 노광된 부분(30)과 노광되지 않은 부분(40)이 차이를 나타내게 되어 잠상(23)을 형성하게 된다.
다음, 상기 잠상(23)을 이용하여 중첩 정밀도를 측정한다(S102). 이전 단계에서 형성된 외부 박스(21)와 현재 단계에서 형성된 내부 박스(23) 사이의 상하 좌우 어긋남, 회전 및 직교 등을 측정하여 오버레이 보정값을 생성하고 생성된 보정값은 노광장치의 얼라인먼트 보정값으로 다음 노광 공정에 반영하게 된다. 일례로, 외부 박스(21)와 내부 박스(23) 사이의 거리(X', Y')를 측정하여 이들 거리가 동일한지 아니면 동일하지 않은지에 따라 반도체 구조물의 중첩 정밀도를 측정한다. 즉, 중첩 정밀도는 로 구해진다.
다음, 상기 측정된 중첩 정밀도로부터 정렬오차를 산출한다(S103). 상기 정렬오차에는 양축대칭오차, 축소비 오차 및 방향 오차 등이 있다.
마지막으로, 상기 정렬오차를 보정하여 반도체 소자 패턴을 형성하기 위한 노광을 실시한(S104) 후 현상 등의 후속 공정을 진행한다. 상기 정렬오차를 보정하여 노광하기 때문에 패턴간의 중첩 정밀도를 크게 향상시킬 수 있으며 반 도체 소자 패턴을 형성하기 위한 노광 전에 포토레지스트 제거 공정이 필요없기 때문에 공정이 단순화되며 모든 기판에 대한 오버레이 보상이 이루어지기 때문에 기판 간의 중첩 정밀도 편차도 없어지게 된다. 또한, 본 발명은 스테퍼 또는 스캐너 방식의 노광장치를 혼용하지 않고 단독으로 사용하는 경우에도 적용가능하다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 노광장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 노광 방법은 오버레이 마크만을 노광하여 잠상을 형성하고 중첩 정밀도를 측정하여 정렬 오차를 산출한 후 정렬 오차를 보정하여 노광함으로써 중첩 정밀도를 향상시키고 모든 기판에 대해 오버레이를 보정하여 균일한 오버레이를 달성할 수 있으며 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
Claims (5)
- 광원 및 1개 이상의 렌즈, 미러 및 필터를 포함하는 광학계를 구비하고 상기 광학계를 투과한 빛에 의해 레티클에 형성된 패턴을 기판 상에 투영하는 노광장치에 있어서,기판 상의 오버레이 마크 영역을 노광하여 잠상을 형성하기 위한 오버레이 마크 영역 노광 시스템; 및상기 잠상으로부터 중첩 정밀도를 계측하기 위한 잠상 측정 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 오버레이 마크 영역 노광 시스템은오버레이 마크 영역 노광용 광원;상기 오버레이 마크 영역 노광용 광원으로부터 송출된 빛을 조절하기 위한 조명계;상기 조명계를 통과한 빛으로 오버레이 마크 영역을 노광하기 위한 광섬유; 및상기 광섬유를 구동하기 위한 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 오버레이 마크 영역 노광 시스템은오버레이 마크 영역 노광용 광원;상기 오버레이 마크 영역 노광용 광원으로부터 송출된 빛을 조절하기 위한 조명계; 및상기 조명계를 통과한 빛이 오버레이 마크 영역에만 노광되도록 하는 차광수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 반도체 소자의 노광 방법에 있어서,기판 상에 포토레지스트를 도포하는 단계;상기 포토레지스트의 오버레이 마크 영역을 노광하여 잠상을 형성하는 단계;상기 잠상을 이용하여 중첩 정밀도를 측정하는 단계;상기 측정된 중첩 정밀도로부터 정렬오차를 산출하는 단계; 및상기 정렬오차를 보정하여 반도체 소자 패턴을 형성하기 위한 노광을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 노광 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 잠상 형성 및 잠상 측정은 동일한 노광장치 내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 노광 방법.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040046506A KR100576518B1 (ko) | 2004-06-22 | 2004-06-22 | 노광장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 노광 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020040046506A KR100576518B1 (ko) | 2004-06-22 | 2004-06-22 | 노광장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 노광 방법 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20050121390A KR20050121390A (ko) | 2005-12-27 |
KR100576518B1 true KR100576518B1 (ko) | 2006-05-03 |
Family
ID=37293553
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020040046506A KR100576518B1 (ko) | 2004-06-22 | 2004-06-22 | 노광장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 노광 방법 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100576518B1 (ko) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101071189B1 (ko) * | 2008-11-13 | 2011-10-10 | 주식회사 하이닉스반도체 | 오버레이 버어니어 마스크 구조 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100791338B1 (ko) | 2006-08-07 | 2008-01-03 | 삼성전자주식회사 | 레지스트레이션이 보정된 포토마스크 및 포토마스크의레지스트레이션 보정 방법 |
-
2004
- 2004-06-22 KR KR1020040046506A patent/KR100576518B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101071189B1 (ko) * | 2008-11-13 | 2011-10-10 | 주식회사 하이닉스반도체 | 오버레이 버어니어 마스크 구조 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20050121390A (ko) | 2005-12-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104834186A (zh) | 检验方法和设备、光刻设备、光刻处理单元和器件制造方法 | |
JP2000021751A (ja) | 露光方法および露光装置 | |
US20090190118A1 (en) | Exposure apparatus inspection mask, and method of inspecting exposure apparatus using exposure apparatus inspection mask | |
US20020037460A1 (en) | Stage unit, measurement unit and measurement method, and exposure apparatus and exposure method | |
US20090284722A1 (en) | Method for monitoring focus on an integrated wafer | |
US8149385B2 (en) | Alignment unit and exposure apparatus | |
JPH09199406A (ja) | 位置検出装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法 | |
US7050151B2 (en) | Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method | |
JP5084432B2 (ja) | 露光方法、露光装置およびデバイス製造方法 | |
JPH11143087A (ja) | 位置合わせ装置及びそれを用いた投影露光装置 | |
US8077290B2 (en) | Exposure apparatus, and device manufacturing method | |
CN111771167B (zh) | 光刻工艺中的对齐标记定位 | |
JP4174324B2 (ja) | 露光方法及び装置 | |
KR100576518B1 (ko) | 노광장치 및 그를 이용한 반도체 소자의 노광 방법 | |
JP3651630B2 (ja) | 投影露光方法及び投影露光装置 | |
JP5773735B2 (ja) | 露光装置、および、デバイス製造方法 | |
JP3259341B2 (ja) | 位置合わせ方法、及びその位置合わせ方法を用いた露光方法、及びその露光方法を用いたデバイス製造方法 | |
JP4158418B2 (ja) | レジストパターン幅寸法の調整方法 | |
KR20220034902A (ko) | 리소그래피 장치 제어 방법 | |
JP2005303043A (ja) | 位置検出方法とその装置、位置合わせ方法とその装置、露光方法とその装置、及び、位置検出プログラム | |
JPH1064808A (ja) | マスクの位置合わせ方法及び投影露光方法 | |
JPH10125589A (ja) | 走査型露光装置及びそれを用いたデバイス製造方法 | |
JPH11233424A (ja) | 投影光学装置、収差測定方法、及び投影方法、並びにデバイス製造方法 | |
JP2006286747A (ja) | 位置合わせ方法、その装置、プロセス制御装置およびプログラム | |
JP3733180B2 (ja) | 投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
N231 | Notification of change of applicant | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20090420 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |