KR20100034615A

KR20100034615A - Method for exposuring of photomask

Info

Publication number: KR20100034615A
Application number: KR1020080093843A
Authority: KR
Inventors: 최용규
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2010-04-01

Abstract

본 발명의 포토마스크의 노광 방법은, 스테이지부, 카메라부, 화상부 및 노광부를 포함하는 마스크 노광 장치 상에 마스크를 로딩시키는 단계; 마스크 노광 장치에 로딩된 마스크를 스테이지부의 일 측에 정렬시키는 단계; 정렬된 마스크의 이미지를 카메라부로 촬영하여 검출하는 단계; 검출된 이미지로부터 마스크의 위치 데이터를 추출하여 기준 값으로부터 차이가 나는 오프셋 값을 측정하는 단계; 오프셋 값을 마스크 노광 장치에 피드백하여 노광부에 설정된 노광 값을 보정하는 단계; 및 보정된 노광 값으로 마스크 상에 노광 공정을 진행하는 단계를 포함한다.The exposure method of the photomask of the present invention comprises the steps of: loading a mask on a mask exposure apparatus including a stage portion, a camera portion, an image portion and an exposure portion; Aligning the mask loaded in the mask exposure apparatus with one side of the stage part; Photographing and detecting an image of the aligned mask by a camera unit; Extracting position data of the mask from the detected image to measure an offset value different from the reference value; Feeding the offset value back to the mask exposure apparatus to correct the exposure value set in the exposure unit; And performing an exposure process on the mask with the corrected exposure value.

Description

Exposure method for photomasks {Method for exposuring of photomask}

본 발명은 포토마스크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마스크의 위치 정밀도를 개선시키는 포토마스크의 노광 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a photomask, and more particularly, to an exposure method of a photomask for improving the positional accuracy of a mask.

포토마스크(Photomask)는 투명한 재질의 기판에 형성된 마스크막 패턴 상에 빛을 조사하여 선택적으로 투과된 빛이 웨이퍼로 전사되면서 웨이퍼 상에 원하는 패턴을 형성하는 역할을 한다. 이러한 포토마스크는 투명 기판 상에 위상반전막, 광차단막 및 레지스트막이 형성된 블랭크 마스크(blank mask) 상에 리소그래피(lithography) 공정 및 식각 공정을 진행하여 웨이퍼에 전사하고자 하는 패턴을 구현하는 방식으로 제작하고 있다. 여기서 리소그래피 공정은 웨이퍼에 형성하려는 이미지 패턴을 레지스트막으로 전사시키기 위한 노광 공정과, 전사된 이미지 패턴을 레지스트막 패턴으로 형성하기 위한 현상 공정을 포함한다. 이 때, 노광 공정을 수행하기 위한 마스크의 패턴이 설계한대로 정확하게 구현되었는지 파악하는 것이 매우 중요하다. A photomask serves to form a desired pattern on a wafer by irradiating light onto a mask layer pattern formed on a transparent substrate and transferring the selectively transmitted light to the wafer. Such a photomask is manufactured by performing a lithography process and an etching process on a blank mask on which a phase inversion film, a light blocking film, and a resist film are formed on a transparent substrate to implement a pattern to be transferred to a wafer. have. The lithography process here includes an exposure process for transferring an image pattern to be formed on a wafer to a resist film, and a developing process for forming the transferred image pattern into a resist film pattern. At this time, it is very important to know whether the pattern of the mask for performing the exposure process is correctly implemented as designed.

마스크 제작시 각 마스크의 패턴 위치는 목표 위치로부터 수십㎛ 내지 수백 ㎛ 변할 수 있다. 이는 마스크를 제작할 때 마스크를 로딩시키는 장치의 정밀도와 관계가 있다. 수십㎛ 내지 수백㎛ 정도의 오차를 가진 마스크가 포토 노광 장치에 로딩되면 각 마스크가 가지는 오차를 포토 장비에서 찾아 자동 보정하여 반영하고 있다. 이에 따라 마스크를 제작할 때, 오차 정도를 확인하기 위해 마스크 끝단으로부터 패턴이 어느 정도 떨어져 있는지 확인할 수 있는 정렬 패턴을 형성하고 마스크 출하 전 확인하는 현미경 검사 단계가 있다. 그러면 마스크가 포토 노광 장치에 로딩된 다음, 오차를 보정하기 위해 정렬 패턴(pre align key)을 찾기 위한 탐색 단계가 요구된다. 탐색 단계를 거쳐 정렬 패턴을 찾으면 기준 값과 비교하여 오차 정도를 확인하고 보정하는 기계적 정렬(mechanical align) 작업을 진행한다. 그런데 기계적 정렬 작업을 진행하는 과정에서 규정 범위 이상의 오차가 발생된 경우에는 마스크 로딩 불량(mask loading fail)이 된다. 마스크 로딩 불량이 발생되면 작업자의 매뉴얼 어시스트(manual assist)가 요구되면서 작업이 중단되는 문제가 발생하고 있다. 이와 같이 마스크 제작시 정렬 패턴을 찾기 위한 탐색 단계, 정렬 패턴 제작 단계 및 현미경 검사 단계와 같은 공정 단계가 추가되면서 마스크 제작에 시간이 지연되어 기타 공정을 진행하는 데에도 영향을 미치게 된다. 따라서 마스크 제작의 정밀도는 높이면서 공정 단계를 감소시킬 수 있는 방법이 요구된다. The pattern position of each mask may vary from several tens of micrometers to several hundreds of micrometers from the target position in manufacturing the mask. This is related to the precision of the device that loads the mask when making the mask. When a mask having an error of about several tens of micrometers to several hundreds of micrometers is loaded into a photo exposure apparatus, the error of each mask is found by the photo equipment and automatically corrected and reflected. Accordingly, when fabricating the mask, there is a microscopic step of forming an alignment pattern to check how far the pattern is from the end of the mask in order to check the degree of error, and checking before shipping the mask. The mask is then loaded into the photoexposure apparatus and then a search step is required to find a pre align key to correct for errors. When the alignment pattern is found through the search step, mechanical alignment is performed to check and correct the degree of error by comparing with a reference value. However, when an error exceeding a prescribed range occurs in the process of mechanical alignment, mask loading fails. When a mask loading failure occurs, manual assist of the operator is required and a problem occurs that the work is stopped. As such, process steps such as a search step for finding an alignment pattern, an alignment pattern manufacturing step, and a microscopic examination step are added to the mask, thereby delaying the time for making the mask and affecting other processes. Therefore, there is a need for a method capable of reducing process steps while increasing the precision of mask fabrication.

본 발명에 따른 포토마스크의 노광 방법은, 스테이지부, 카메라부, 화상부 및 노광부를 포함하는 마스크 노광 장치 상에 마스크를 로딩시키는 단계; 상기 마스크 노광 장치에 로딩된 마스크를 상기 스테이지부의 일 측에 정렬시키는 단계; 상기 정렬된 마스크의 이미지를 상기 카메라부로 촬영하여 검출하는 단계; 상기 검출된 이미지로부터 상기 마스크의 위치 데이터를 추출하여 기준 값으로부터 차이가 나는 오프셋 값을 측정하는 단계; 상기 오프셋 값을 상기 마스크 노광 장치에 피드백하여 상기 노광부에 설정된 노광 값을 보정하는 단계; 및 상기 보정된 노광 값으로 상기 마스크 상에 노광 공정을 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.An exposure method of a photomask according to the present invention includes: loading a mask on a mask exposure apparatus including a stage unit, a camera unit, an image unit, and an exposure unit; Aligning the mask loaded in the mask exposure apparatus with one side of the stage; Photographing and detecting an image of the aligned mask with the camera unit; Extracting position data of the mask from the detected image to measure an offset value different from a reference value; Feeding the offset value back to the mask exposure apparatus to correct an exposure value set in the exposure unit; And performing an exposure process on the mask with the corrected exposure value.

본 발명에 있어서, 상기 마스크를 상기 스테이지부의 일 측에 정렬하는 단계는, 푸싱 바를 이용하여 상기 마스크를 상하좌우로 1회 이상 밀어주어 정렬시키는 기계적 정렬 방식을 이용하여 정렬한다.In the present invention, the step of aligning the mask to one side of the stage portion, using a mechanical alignment method to align the mask by pushing the mask one or more times up, down, left and right using a pushing bar.

상기 마스크의 이미지는 상기 마스크의 코너부 또는 끝단부에 지정된 한 개 이상의 검사 포인트에서 촬영하는 것이 바람직하다.The image of the mask is preferably photographed at one or more inspection points designated at corners or ends of the mask.

상기 오프셋 값은 상기 카메라부에 의해 추출된 상기 마스크의 최외곽부의 위치와 상기 마스크의 기준 값으로부터 차이가 나는 정도이다.The offset value is a difference between the position of the outermost part of the mask extracted by the camera unit and the reference value of the mask.

상기 오프셋 값은 상기 카메라부로 촬영한 이미지의 픽셀당 거리이다.The offset value is a distance per pixel of an image photographed by the camera unit.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설 명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

본 발명은 마스크에 패턴을 노광하기 전에 마스크의 로딩 위치를 보정하여 노광할 수 있는 방법을 제시한다. 이를 위하여 본 발명은 마스크를 마스크 노광 장치에 로딩시킨 다음, 마스크가 놓인 위치의 이미지를 검출하고, 검출된 마스크의 위치 이미지를 마스크 노광 장치에 송부한다. The present invention proposes a method that can be exposed by correcting the loading position of the mask before exposing the pattern to the mask. To this end, the present invention loads the mask into the mask exposure apparatus, detects an image of the position where the mask is placed, and sends the detected position image of the mask to the mask exposure apparatus.

도 1은 본 발명에 따른 포토마스크의 노광 방법을 설명하기 위해 나타내보인 흐름도이다. 도 2 내지 도 7은 본 발명의 포토마스크의 노광 방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.1 is a flowchart illustrating a method of exposing a photomask according to the present invention. 2 to 7 are views for explaining the exposure method of the photomask of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 마스크 노광 장치(225)에 마스크(M)를 로딩시킨다(S100). 구체적으로, 도 2를 도시한 바와 같이, 마스크(M)를 마스크 노광 장치(225)의 스테이지부(stage, 205) 상에 장착한다. 마스크 노광 장치(225)는 마스크가 장착되는 스테이지부(205), 스테이지부(205)로부터 소정 거리만큼 이격하여 배치된 카메라부(210), 카메라부(210)로부터 검출된 이미지(image)를 확인할 수 있는 화상부(215) 및 마스크(M)에 패턴을 전사하는 노광부(writing, 220)를 포함하여 이루어진다. 여기서 카메라부(210)는 스테이지(205)에 장착된 마스크(M) 상에서 이동이 가능하다. 또한 노광부(220)는 전자빔(e-beam writer), 레이저(laser writer) 또는 레이저 리피터(laser repeater) 가운데 하나를 선택하여 구성한다. 스테이지부(205) 위에 장착된 마스크(M)는 투명한 재질의 기판 상에 위상반전막, 광차단막 및 레지스트막이 형성된 블랭크 마스크(blank mask)로 이루어진다. 1 and 2, the mask exposure apparatus 225 loads the mask M (S100). Specifically, as shown in FIG. 2, the mask M is mounted on the stage 205 of the mask exposure apparatus 225. The mask exposure apparatus 225 may check the stage unit 205 on which the mask is mounted, the camera unit 210 disposed to be spaced apart from the stage unit 205 by a predetermined distance, and the image detected by the camera unit 210. And an exposure portion (writing 220) for transferring the pattern onto the mask (M). Here, the camera unit 210 is movable on the mask M mounted on the stage 205. In addition, the exposure unit 220 is configured by selecting one of an electron beam (e-beam writer), a laser (laser writer) or a laser repeater (laser repeater). The mask M mounted on the stage unit 205 is a blank mask in which a phase inversion film, a light blocking film, and a resist film are formed on a transparent substrate.

도 3을 참조하면, 마스크 노광 장치(225)에 로딩된 마스크(M)를 기계적 정렬(mechanical align) 방식을 이용하여 정렬시킨다(도 1의 110). 여기서 도 3은 스테이지부(205) 상에 장착된 마스크(M)를 상부에서 나타내보인 도면이다. 기계적 정렬은 마스크를 일정하게 위치시키기 위해 푸싱 바(pushing bar, 300)를 이용하여 도면에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 좌우 및 위아래로 1회 이상 밀어주어 마스크(M)를 스테이지부(205)의 한 쪽에 위치시키는 방식이다. 여기서 마스크(M)를 노광 위치에서 크게 벗어나지 않게 기계적 정렬 방식으로 1차 정렬시키는 것이 바람직하다. Referring to FIG. 3, the mask M loaded in the mask exposure apparatus 225 is aligned using a mechanical alignment method (110 of FIG. 1). 3 is a view showing a mask M mounted on the stage unit 205 from above. Mechanical alignment is performed by pushing the mask M one or more times to the left and right and up and down, as indicated by the arrows in the figure, using a pushing bar 300 to uniformly position the mask. It is placed on the side. Here, it is preferable to align the mask M in a mechanical alignment manner so as not to deviate significantly from the exposure position.

도 4 및 도 5를 참조하면, 기계적 정렬 방식으로 정렬된 마스크의 이미지(image)를 촬영하여 검출한다(도 1의 S120). 구체적으로, 스테이지부(205) 상에 장착된 마스크(M) 상에 한 개 이상의 검사 포인트(305)들을 지정한다. 도 5를 참조하면, 검사 포인트(305)는 마스크(M)의 코너부(corner) 또는 마스크(M)의 끝단부에 지정할 수 있다. 다음에 마스크 노광 장치(225)의 카메라부(210)를 도 4에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 마스크(M)가 장착된 스테이지부(205) 상에서 이동시키면서 검사 포인트(305)의 이미지를 촬영한다. 카메라부(210)가 이동하면서 촬영한 마스크(M)의 코너부 또는 끝단부의 이미지는 카메라부(210)와 연결된 화상부(215)로 확인할 수 있다. 4 and 5, an image of a mask aligned by a mechanical alignment method is photographed and detected (S120 of FIG. 1). Specifically, one or more inspection points 305 are designated on the mask M mounted on the stage portion 205. Referring to FIG. 5, the inspection point 305 may be designated at the corner of the mask M or at the end of the mask M. FIG. Next, as shown by the arrow in FIG. 4, the camera part 210 of the mask exposure apparatus 225 image | photographs the image of the test | inspection point 305, moving on the stage part 205 with which the mask M was mounted. An image of the corner portion or the end portion of the mask M photographed while the camera unit 210 moves may be confirmed by the image unit 215 connected to the camera unit 210.

도 6을 참조하면, 검출된 이미지로부터 마스크(M)의 위치 데이터를 추출한다(도 1의 130). 마스크(M)의 위치 데이터는 카메라부(210)에 의해 검사 포인트(305, 도 5 참조)로부터 추출된 마스크(M)의 최외곽부의 이미지(310)를 추출한 다. 다음에 추출된 이 최외곽부의 위치와 마스크의 면으로부터 마스크의 기준 값(315)으로부터 차이가 나는 오프셋(offset) 값과 로테이션(rotation) 값을 측정하여 추출한다. 여기서 오프셋 값의 정밀도는 카메라부(210)로 촬영한 이미지의 픽셀(pixel)당 거리이다. 즉, 조망 필드(field of view)가 1mm이고, 1000x1000 픽셀의 이미지인 경우, 카메라부의 렌즈와 이미지 센서 어레이가 1 픽셀당 1㎛이면 오프셋 값의 정밀도도 1㎛가 된다. 이에 따라 수십㎛ 내지 수백㎛이었던 마스크간 패턴의 위치 정밀도를 수㎛ 이내로 개선할 수 있다. 위치 정밀도를 증가시킴으로써 마스크 제조시 선폭 균일도를 개선하기 위해 패턴의 위치별로 노광 도즈량을 다르게 하는 작업, 예를 들어 포깅 보정(fogging correction) 또는 국부적인 도즈 보정(local dose correction) 작업의 정밀도를 높여 마스크의 선폭 균일도를 개선할 수 있다.Referring to FIG. 6, position data of the mask M is extracted from the detected image (130 of FIG. 1). The position data of the mask M extracts the image 310 of the outermost portion of the mask M extracted from the inspection point 305 (see FIG. 5) by the camera unit 210. Next, an offset value and a rotation value that differ from the reference value 315 of the mask from the extracted outermost position and the surface of the mask are measured and extracted. In this case, the precision of the offset value is a distance per pixel of an image captured by the camera unit 210. That is, when the field of view is 1 mm and the image is 1000 × 1000 pixels, the precision of the offset value is 1 μm when the lens of the camera unit and the image sensor array are 1 μm per pixel. Thereby, the positional precision of the intermask pattern which was tens of micrometers-several hundred micrometers can be improved to several micrometers. Increasing the positional accuracy increases the precision of varying the exposure dose for each position of the pattern, for example, fogging correction or local dose correction, to improve linewidth uniformity in mask manufacturing. The line width uniformity of the mask can be improved.

다음에 추출된 마스크(M)의 위치 데이터를 마스크 노광 장치의 노광부에 송부한다(도 1의 140). 계속해서 송부된 마스크(M)의 위치 데이터를 이용하여 마스크 노광 장치의 노광 값을 보정한다(도 1의 S150). 마스크 노광 장치에 검출된 마스크(M)의 위치 데이터를 송부하면 마스크 노광 장치에서는 기준 값으로부터 차이가 나는 오프셋 값을 고려하여 노광을 진행할 패턴의 위치를 보정한다. Next, the position data of the extracted mask M is sent to the exposure part of a mask exposure apparatus (140 of FIG. 1). Subsequently, the exposure value of the mask exposure apparatus is corrected using the position data of the mask M sent (S150 in FIG. 1). When the position data of the detected mask M is sent to the mask exposure apparatus, the mask exposure apparatus corrects the position of the pattern to be exposed in consideration of the offset value that differs from the reference value.

도 7을 참조하면, 보정된 노광 값으로 마스크에 노광 공정을 수행한다(S160). 마스크 노광 장치에 마스크(M)를 노광시 위치가 목표 위치로부터 이탈하더라도 노광 공정시 패턴(320)을 항상 일정한 곳에 형성할 수 있다. 즉, 각 마스크의 1개 이상의 코너부에 대한 카메라 이미지를 촬영하고, 촬영된 이미지로부터 각 코너부의 위치를 추출한 다음, 이를 마스크 노광 장치에 피드백시킴으로써 전자빔 또는 레이저를 이용한 노광 공정시 패턴을 항상 일정한 곳에 형성할 수 있다. 이에 따라 마스크 대 마스크의 위치가 항상 일정하여 마스크 노광 장치에서 여러 마스크를 사용할 때 각 마스크간 위치가 일정하여 마스크의 생산성을 향상시킬 수 있다. Referring to FIG. 7, an exposure process is performed on a mask with a corrected exposure value (S160). In the mask exposure apparatus, even when the position at the time of exposure of the mask M is separated from the target position, the pattern 320 may be always formed at a constant position in the exposure process. That is, by taking a camera image of one or more corner portions of each mask, extracting the position of each corner portion from the photographed image, and then feeding it back to the mask exposure apparatus, the pattern is always kept at a constant place in the exposure process using an electron beam or a laser. Can be formed. Accordingly, the position of the mask to the mask is always constant, and when using several masks in the mask exposure apparatus, the position between the masks is constant, thereby improving the productivity of the mask.

본 발명에 의한 포토마스크의 노광 방법은 마스크를 노광 장치에 로딩한 후, 정렬 패턴을 찾기 위한 탐색 시간을 생략할 수 있어 스캐너 또는 스텝퍼의 작업 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 오차가 발생하더라도 노광 장치에 반영하여 보정할 수 있으므로 규정 범위 이상의 오차 발생에 의해 유발된 마스크 로딩 불량을 방지할 수 있다. 아울러 위치 정밀도를 수㎛ 이내로 개선함으로써 마스크 제조시 선폭 균일도를 개선하기 위해 패턴의 위치별로 노광 도즈량을 다르게 하는 작업의 정밀도를 높여 마스크의 선폭 균일도를 개선할 수 있다. The exposure method of the photomask according to the present invention may omit the search time for finding the alignment pattern after loading the mask into the exposure apparatus, thereby increasing the working efficiency of the scanner or stepper. In addition, even if an error occurs, it can be corrected by reflecting it in the exposure apparatus, thereby preventing a mask loading failure caused by an error occurring over a prescribed range. In addition, by improving the position accuracy to within a few micrometers in order to improve the line width uniformity during mask manufacturing, it is possible to improve the line width uniformity of the mask by increasing the precision of the operation of varying the exposure dose for each position of the pattern.

도 1은 본 발명에 따른 포토마스크의 노광 방법을 설명하기 위해 나타내보인 흐름도이다. 1 is a flowchart illustrating a method of exposing a photomask according to the present invention.

도 2 내지 도 7은 본 발명의 포토마스크의 노광 방법을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.2 to 7 are views for explaining the exposure method of the photomask of the present invention.

Claims

Loading a mask on a mask exposure apparatus including a stage portion, a camera portion, an image portion, and an exposure portion;

Aligning the mask loaded in the mask exposure apparatus with one side of the stage;

Photographing and detecting an image of the aligned mask with the camera unit;

Extracting position data of the mask from the detected image to measure an offset value different from a reference value;

Feeding the offset value back to the mask exposure apparatus to correct an exposure value set in the exposure unit; And

And performing an exposure process on the mask with the corrected exposure value.

The method of claim 1,

Aligning the mask to one side of the stage portion, the exposure method of the photomask to align using a mechanical alignment method of pushing the mask up, down, left, and right one or more times using a pushing bar.

The method of claim 1,

And the image of the mask is photographed at one or more inspection points designated at corners or ends of the mask.

The method of claim 1,

And the offset value is a difference between a position of the outermost part of the mask extracted by the camera unit and a reference value of the mask.

The method of claim 1,

And the offset value is a distance per pixel of an image captured by the camera unit.