KR20000009899A - 사진공정의 포커스 불량 판별방법 - Google Patents

사진공정의 포커스 불량 판별방법 Download PDF

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황광수
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윤종용
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Abstract

본 발명은 더미(Dummy) 웨이퍼에 라인 앤 스페이스 패턴이 형성된 레티클을 사용하여 포토레지스트 패턴을 형성하여 파티클에 의한 포커스 불량을 판별하는 사진공정의 포커스 불량 판별방법에 관한 것이다.
본 발명은 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하는 단계, 상기 포토레지스트가 도포된 상기 웨이퍼 상에 라인 앤 스페이스(Line And Space)패턴이 형성된 레티클을 정렬하여 노광하는 단계, 상기 노광된 웨이퍼를 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계 및 상기 포토레지스트 패턴의 색깔을 육안으로 관찰하여 포커스 불량 샷(Shot)을 판별하는 단계를 구비하여 이루어진다.
따라서, 포토레지스트 패턴의 색깔을 관찰함으로서 웨이퍼 상의 포커스 불량 지점의 위치를 알 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

사진공정의 포커스 불량 판별방법
본 발명은 반도체소자 제조공정중 사진공정의 공정불량 판별방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 더미(Dummy) 웨이퍼에 라인 앤 스페이스 패턴이 형성된 레티클을 사용하여 포토레지스트 패턴을 형성하여 파티클에 의한 포커스 불량을 판별하는 사진공정의 포커스 불량 판별방법에 관한 것이다.
통상, 반도체소자는 증착공정, 사진공정, 식각공정 및 이온주입공정 등의 일련의 공정들을 수행하여 이루어진다.
즉, 반도체소자는 웨이퍼상에 다결정막, 산화막, 질화막 및 금속막 등과 같은 여러 층의 박막을 증착한 후, 사진공정, 식각공정 및 이온주입공정등을 통해 패턴(Pattern)을 형성시켜 완성한다. 상기 사진공정은 포토마스크(Photo Mask)를 사용하여 원하는 반도체 집적회로의 패턴을 상기 웨이퍼 상에 형성시키는 반도체소자 제조공정의 핵심기술이다. 상기 사진공정에 사용되는 포토레지스트(Photoresist)는 빛에 의해 화학반응이 일어나 일반적으로 용해도 따위가 변화되는 감광성 고분자재질로 만들어진다. 즉, 미세회로가 기형성된 포토마스크를 통하여 빛이 조사됨에 따라 빛이 조사된 포토레지스트 부분에는 화학반응이 일어나 빛이 조사되지 않은 부분에 비하여 더욱 가용성 재질로 변형되거나 불가용성 재질로 변형됨에 따라 적당한 현상액으로 현상하면 각각 포지티브(Positive) 또는 네가티브(Negative)형 포토레지스트 패턴이 형성된다. 상기 네가티브형 포토레지스트 패턴은 현상시 빛을 조사 받은 부위가 남는 것을 의미하고, 상기 포지티브형 포토레지스트 패턴은 현상시 빛을 조사 받은 부위가 제거되는 것을 의미한다. 상기 포토레지스트 패턴은 상기 사진공정 이후의 공정 즉, 식각 및 이온주입공정 등에서 마스크 역할을 한다.
상기와 같이 사진공정은 빛을 이용하여 공정을 수행하는 것으로 상기 포토레지스트 패턴의 형성시 최적의 포커스(Focus)를 맞추는 것이 중요하다. 상기 포커스는 상기 웨이퍼상에 포토마스크상의 패턴을 원하는 선폭으로 상기 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 것으로 상기 웨이퍼와 상기 포토마스크와의 최적의 거리를 의미한다.
따라서, 사진공정에서 최적의 포커스의 선정은 중요한 공정조건이다. 상기 포커스가 적당하지 않을때 포토레지스트 패턴에서 라인 앤 스패이스 패턴은 패턴이 단락되거나 브릿지현상이 발생한다. 또한 콘택홀 패턴은 오픈(Open)되지 않는 등의 패턴불량이 발생한다.
상기 패턴불량을 발생시키는 포커스 불량은 주로 전(前)공정들을 수행하면서 상기 웨이퍼의 앞면 및 뒷면에 흡착된 파티클에 의해 발생한다.
이하 포토레지스트의 패턴불량 발생의 유형을 알아본다.
먼저 상기 웨이퍼가 뒷면에 파티클이 흡착된 상태로 노광설비의 웨이퍼 스테이지 상에 안착되면, 상기 웨이퍼는 진공에 의해 상기 웨이퍼 스테이지 상에 고정된다. 상기 웨이퍼 스테이지는 항상 평탄도(Flatness)가 유지되어 있으며, 청결을 유지하고 있다.
도1은 웨이퍼와 스테이지 사이에 파티클의 존재시 웨이퍼가 스테이지상에 안착된 상태를 보여주는 단면도이다..
도2는 웨이퍼가 노광 및 현상공정에 의해 샷(Shot) 단위로 구분된 것을 나타내는 도면이다.
도1에서 보는 바와 같이, 상기 파티클(4)에 의해 상기 웨이퍼(6)는 상기 스테이지(2) 상에 곡면을 이루며 존재하여, 상기 웨이퍼(6) 전면에 대한 최적의 포커스와 상기 파티클(4)이 존재하는 영역의 포커스는 다르다. 그러므로 도2에서 보는 바와 같이, 샷(8)단위로 사진공정이 수행된 웨이퍼(6)상에는 상기 파티클(4)이 존재하는 영역의 샷(10)은 포커스가 불량하다. 따라서, 포커스 불량 샷(10)의 포토레지스트 패턴은 브릿지가 형성되거나 콘택홀이 오픈되지 않는 등의 불량이 발생한다. 그러나 상기 포커스 불량발생시 노광설비 자체에 대해서는 웨이퍼가 직접 접촉되는 곳에 편평한 웨이퍼를 이용하여 웨이퍼 접촉부위에 대하여 편평도를 점검하여 상기 포커스 불량에 대한 사전점검은 가능하였으나 상기 웨이퍼에 흡착된 외부 파티클을 점검하는 것은 간단하지 않다. 즉, 전(前)공정의 어느 공정에서 발생한 파티클인지를 정확히 알 수 없었다.
반도체소자가 더욱 고집적화됨에 따라 상기 포커스 불량의 사전예방은 최적의 공정조건을 유지하기 위하여 필수불가결하다.
종래의 상기 포커스 불량 검사는 노광 및 현상공정이 완료된 웨이퍼를 전자현미경 또는 광학현미경으로 작업자가 관찰하여 판별하였다. 따라서, 공정시간이 길어지는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 웨이퍼상의 파티클에 의한 포커스 불량을 용이하게 판별할 수 있는 사진공정의 포커스 불량 판별방법을 제공하는 데 있다.
도1은 웨이퍼와 스테이지 사이에 파티클의 존재시 웨이퍼가 스테이지상에 안착된 상태를 보여주는 단면도이다..
도2는 웨이퍼가 노광 및 현상공정에 의해 샷 단위로 구분된 것을 나타내는 도면이다.
도3은 본 발명은 사진공정의 포커스 불량 판별방법을 설명하기 위한 공정순서도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
2 ; 웨이퍼 스테이지 4 ; 파티클
6 ; 웨이퍼 8 ; 샷
10 ; 포커스 불량 샷
본 발명에 의한 사진공정의 포커스 불량 판별방법은 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하는 단계, 상기 포토레지스트가 도포된 상기 웨이퍼 상에 라인 앤 스페이스(Line And Space)패턴이 형성된 레티클을 정렬하여 노광하는 단계, 상기 노광된 웨이퍼를 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계 및 상기 포토레지스트 패턴의 색깔을 육안으로 관찰하여 포커스 불량 샷(Shot)을 판별하는 단계를 구비하여 이루어진다.
상기 웨이퍼는 더미(Dummy) 웨이퍼 또는 특정 공정이 수행된 웨이퍼일 수 있다.
상기 레티클은 실지 단위공정에서 사용하는 라인 앤 스페이스 패턴보다 더 미세한 것일 수 있다.
본 발명은 웨이퍼상에 라인 앤 스페이스 패턴이 형성된 레티클을 사용하여 포토레지스트 패턴을 형성하여 파티클에 의한 포커스 불량을 판별하는 사진공정의 포커스 불량 판별방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도3은 본 발명은 사진공정의 포커스 불량 판별방법을 설명하기 위한 공정순서도이다.
먼저 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하는 S2단계로서, 더미 베어(Bare)웨이퍼상에 소정의 포토레지스트를 도포한다.
계속해서 상기 포토레지스트가 도포된 상기 웨이퍼상에 레티클은 정렬하는 S4단계로서, 상기 포토레지스트가 도포된 상기 웨이퍼상에 라인 앤 스페이스가 기형성된 레티클을 정렬한다. 상기 레티클상의 라인 앤 스페이스패턴의 선폭은 실지 단위공정에 사용되는 라인 앤 스페이스 패턴형성에 사용하는 레티클보다 더 미세한 선폭을 갖을 수 있다. 상기 레티클을 콘택홀이 형성된 레티클을 사용하지않는 이유는 후속공정의 현상 후, 콘택홀의 포토레지스트 패턴으로는 정확하게 포커스 불량을 알 수 없기 때문이다.
계속해서 상기 웨이퍼를 노광하는 S6단계로서, 상기 레티클상으로 특정의 빛을 조사시켜 상기 레티클을 통과한 빛이 상기 포토레지스트에 도달하도록한다. 이때 노광 포커스는 모든 샷에 대하여 동일하게하여 적용하여 노광한다.
계속해서 포토레지스트 패턴을 형성하는 S8단계로서, 상기 노광된 웨이퍼를 특정의 현상액으로 현상하여 라인 앤 스페이스의 상기 포토레지스트 패턴을 상기 웨이퍼상에 형성한다.
계속해서 포커스 불량 샷을 판별하는 S10단계로서, 상기 라인 앤 스페이스의 상기 포토레지스트 패턴을 육안으로 판별하여 상기 포커스 불량 샷을 판별한다. 상기 S6단계에서 노광시 모든 샷에 대하여 동일 포커스를 적용하여 노광을 수행하나 노광설비의 스테이지 또는 상기 웨이퍼상에 형성된 파티클에 의해서 상기 파티클이 존재하는 샷상의 상기 포토레지스트 패턴은 포커스 불량에 의해 주변의 다른 샷상의 상기 포토레지스트 패턴과 구별되는 색깔을 나타낸다. 이를 더 상세히 서술하면 광원으로부터 조사된 빛이 레티클을 통하여 포토레지스트막에 도달하는 경우 단차가 있는 부분과 없는 부분에 빛의 도달시간은 차이가 난다. 즉, 상기 파티클이 존재하는 부위의 상기 웨이퍼가 곡면을 이루어 다른 부위에 대하여 단차가 발생된다.
따라서, 동일한 시간축에서 보면 단차가 있는 부분은 단차가 없는 부위보다 많은 시간동안 빛에 노출된다. 상기 빛에 노출된 시간에 따라 형성된 포토레지스트 패턴의 색깔은 변하게 되므로 결과적으로 단차가 생긴 부분(파티클이 있는 부분)과 단차가 없는 부분(파티클이 없는 부분)간에 색깔 변화의 차가 생긴다.
그러므로, 상기 색깔을 육안으로 관찰함으로서 상기 웨이퍼상에 어느 위치에 파티클이 존재하는지 알 수 있다.
상기의 내용은 베어 웨이퍼의 사용으로 상기 파티클의 발생이 상기 포토레지스트를 도포하는 스피너(Spinner) 또는 상기 노광설비의 웨이퍼 스테이지에서 발생된 것인지를 알 수 있으며, 또한 특정공정이 수행된 웨이퍼를 선별하여 상기의 공정을 수행함으로서 미리 상기 특정공정의 웨이퍼의 파티클 상태를 알 수 있다.
따라서, 포토레지스트 패턴의 색깔을 관찰함으로서 웨이퍼 상의 포커스 불량 지점의 위치를 알 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (4)

  1. 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하는 단계;
    상기 포토레지스트가 도포된 상기 웨이퍼 상에 라인 앤 스페이스(Line And Space)패턴이 형성된 레티클을 정렬하여 노광하는 단계;
    상기 노광된 웨이퍼를 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 포토레지스트 패턴의 색깔을 육안으로 관찰하여 포커스 불량 샷(Shot)을 판별하는 단계;
    를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 사진공정의 포커스 불량 판별방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 더미(Dummy) 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 상기 사진공정의 포커스 불량 판별방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼는 특정 공정이 수행된 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 상기 사진공정의 포커스 불량 판별방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레티클은 실지 단위공정에서 사용하는 라인 앤 스페이스 패턴보다 더 미세한 것을 특징으로 하는 상기 사진공정의 포커스 불량 판별방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100756770B1 (ko) * 2001-06-30 2007-09-07 주식회사 하이닉스반도체 노광필드 외부의 플레어 노이즈 측정방법

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