KR20020002652A - 반도체 소자의 마스크 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크라이브 라인내에 구비되어 있는 정렬키 패턴을 분명하게 형성하기 위하여, 상기 정렬키 패턴 위에 있는 막을 제거하기 위한 반도체 소자의 마스크 제조방법을 개시한다.

개시된 본 발명은, 화학 기계 연마공정 후, 실리콘 웨이퍼 상에서의 단위 칩과 칩을 분리하는 스크라이브 라인내의 정렬키 패턴을 분명하게 형성하기 위한 키 오픈 마스크의 제조 방법으로서, 석영기판에 불투명막을 형성하는 단계; 상기 불투명막 상부에 키 오픈 마스크 패턴 형성 영역을 한정하는 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 감광막 패턴을 식각 장벽으로 하여 상기 석영기판을 소정부분 노출시키면서 키 오픈 마스크 패턴이 실리콘 웨이퍼내의 스크라이브 라인의 폭 내지 그 이하의 폭으로, 길이 크기는 최대로 허용될 수 있는 크기로 제한하여, 4개 또는 그 이상의 칩을 동시에 식각하도록 상기 불투명막을 패터닝하여 차단층을 형성하는 단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 소자의 마스크 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING MASK IN SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 소자의 마스크 제조방법에 관한것으로, 보다 구체적으로는 실리콘 웨이퍼의 스크라이브 라인내에 구비되어 있는 정렬키 패턴을 분명하게 형성하기 위하여, 상기 정렬키 패턴 위에 있는 막을 제거하기 위한 반도체 소자의 마스크 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장치를 제조하는 과정에서는 수십 장의 마스크 패턴이 사용된다. 이와 같은 마스크 패턴은 반도체 장치를 제조하는 각 단계에서 한 단계의 공정, 예컨대 웰(well) 형성공정에는 웰 영역을 한정하는 마스크 패턴이 사용된다. 웰 형성공정 다음에는 다른 공정, 예컨대 소자분리를 위한 소자분리막 형성공정, 예컨데 STI 공정이 이어지는데, 이때는 소자분리를 위한 마스크 패턴이 따로 사용된다. 이와같이 반도체 장치의 패턴을 형성하는 제반공정에는 그에 해당하는 각각의 마스크 패턴이 사용된다.

상기 STI 공정시에는, 통상, 후속의 노광 공정에서 웨이퍼의 정렬에 필요한 정렬키 패턴의 형성이 함께 수행된다. 상기 정렬키 패턴은 웨이퍼의 상부에 노광 마스크를 정확한 위치에 정렬시키기 위하여 형성시키는 일종의 패턴으로서, 셀 영역의 패턴과 동시에 형성되며, 아울러, 셀 영역에 영향을 주지 않는 스크라이브 라인 부분에 형성된다.

주지된 바와같이 상기 STI 공정은 반도체 소자의 고집적도에 필요한 공정 방법으로 부수적으로 화학 기계 연마(Chemical Mechanical Polishing: 이하, CMP) 공정을 필요로 한다. 반도체 실리콘 웨이퍼상에 여러 개의 트랜치를 형성하고, 소자 분리를 위한 절연막으로 상기 트랜치를 매립한 후 상기 반도체 실리콘 웨이퍼 전면을 화학 기계 연마을 수행한다. 이 때 상기 웨이퍼의 단차는 완화 되지만, 후속의 마스크 패턴을 필요로 하는 공정에서 여러가지의 정렬 키들이 미리 연마되어, 상기 후속의 마스크 패턴 공정을 어렵게 한다.

이에 따라, 종래에는 각각의 칩마다 상기 정렬 키 패턴들의 윤곽을 확실히 나타내기 위한 키 오픈 마스크를 제조하였다.

도 1을 참조하면, 종래의 키 오픈 마스크를 나타낸 평면도로서, 석영기판 (5) 상부에 차단층(6)을 형성하고 공지의 방법인 포토 리소그라피 공정에 의해 상기 석영기판(5)이 노출되도록 상기 차단층(6)을 실리콘 웨이퍼(1)내의 스크라이브 라인(3)을 한정하도록 패터닝을 수행하여 키 오픈 마스크(7)를 형성한다. 상기 정렬키 패텬의 윤곽을 확실히 해주기 위해서 실리콘 웨이퍼 전면에 감광막(도시되지 않음)을 형성하고, 상기 키 오픈 마스크(7)를 이용하여 실리콘 웨이퍼 상에 스크라이브 라인(3) 영역에만 노광 및 현상을 수행함으로써, 각각의 칩(2)마다 ㄷ자 형태의 키 오픈 마스크 패턴(4)을 형성한다. 그런다음, 상기 감광막 패턴을 식각장벽으로 하여 스크라이브 라인(3)의 정렬키 상에 있는 막을 식각함으로써, CMP공정에 의해 단차가 완화된 정렬키를 확실한 윤곽을 갖게 하여 후속 노광 공정시 웨이퍼의 정렬에 필요한 마스크 패턴을 형성한다. 상기 차단층(6)은 바람직하게 크롬 또는 위상 반전 물질로 구성된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 키 오픈 마스크는 다음과 같은 문제점을 갖는다.

상기 스크라이브 라인 내에 구비되어 있는 정렬키 패턴 위에 있는 필름을 식각할 때, 키 오픈 마스크 공정이 별도로 필요로 하고, 각각의 칩마다 ㄷ자 형태의 키 오픈 마스크를 사용하기 때문에 공정시 시간 소비와 비용이 추가적으로 필요로하게 되는 단점이 있다.

즉, 상기 공정을 추가 하려면, 예컨대, 각각의 칩 마다 키 오픈용 포토 마스크를 제조하고 공지의 방법에 의하여 포토리소그라피 공정을 통해서 정렬키 위치 지역의 감광막을 노광 및 현상하고, 후속 식각공정을 통해서 정렬키 패턴 이미지를 분명하게 하여, 그 다음 후속 공정의 리소그라피 공정에서 얼라인 등 작업에 이상이 없도록 하고 있다

따라서, 본발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 동일한 폭과 길이의 크기가 최대로 허용되는 십자형태의 키 오픈 마스크를 제작하여 공정 진행 시간 및 비용을 줄이는 것을 그 목적으로 한다.

도1은 종래의 반도체 소자 마스크 제조방법을 설명하기 위한 평면도.

도 2a는 본 발명의 반도체 소자 마스크 제조방법을 설명하기 위한 평면도.

도 2b는 본 발명의 반도체 소자 마스크 제조방법에 대한 여러가지 형태의 평면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 실리콘 웨이퍼 12 : 각각의 칩

13 : 스크라이브 라인 14 : 키 오픈 마스크 패턴

15 : 석영기판 16 : 차단층

17 : 키 오픈 마스크

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 화학 기계 연마공정 후, 실리콘 웨이퍼 상에서의 단위 칩과 칩을 분리하는 스크라이브 라인내의 정렬키 패턴을 분명하게 형성하기 위한 키 오픈 마스크의 제조 방법으로서, 석영기판에 불투명막을 형성하는 단계; 상기 불투명막 상부에 키 오픈 마스크 패턴 형성 영역을 한정하는 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 감광막 패턴을 식각 장벽으로 하여 상기 석영기판을 소정부분 노출시키면서 키 오픈 마스크 패턴이 실리콘 웨이퍼내의 스크라이브 라인의 폭 내지 그 이하의 폭으로, 길이 크기는 최대로 허용될 수 있는 크기로 제한하여, 4개 또는 그 이상의 칩을 동시에 식각하도록 상기 불투명막을 패터닝하여 차단층을 형성하는 단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 차단층은 십자형태 또는 여러가지 형태로 패터닝이 가능하고, 상기 키오픈 마스크 패턴의 폭이 바람직하게 150㎛ 내지 80㎛를 갖고 길이는 25mm 내지 32mm 크기를 갖는 마스크 패턴을 형성한다.

또한, 상기 차단층은 바람직하게 크롬 및 위상반전 물질로 구성된다.

(실시예)

이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.

첨부한 도면 도 2a는 본 발명의 정렬키를 오픈 시키는 마스크 제조방법을 설명하기 위한 단면도이고, 도 2b는 정렬키를 오픈 시키는 여러가지 형태의 마스크의 단면도이다.

도 2a를 참조하면, 석영기판(15) 상부에 크롬과 같은 불투명 물질(16)을 증착한다. 그런다음, 공지의 방법인 포토 리소그라피 공정에 의해 상기 석영기판(15)을 소정부분 노출 시키고 실리콘 웨이퍼(11)내의 스크라이브 라인(13)을 한정하는 마스크 패턴(14)을 형성하도록 상기 불투명 물질을 패터닝하여 차단층(16)을 형성한다. 이 때 상기 차단층(16)은 십자형태로 패터닝되는데, 상기 마스크 패턴(14)의 폭이 스크라이브 라인(13)의 폭 내지 그 이하의 크기로 만들고, 길이 크기는 최대로 허용될 수 있는 크기로 제한함으로써, 키 오픈 마스크(17)를 형성한다. 바람직하게 상기 마스크 패턴(14)의 폭은 150㎛ 내지 80㎛를 갖고 길이는 25mm 내지 32mm 크기를 갖는다. 상기 마스크 패턴(14)은 실리콘 웨이퍼(11)의 칩 크기에 따라, 보통의 리소그래피 노광기술을 사용하여 선택적으로 사용되어진다. 본 발명의 실시예에서는 보통 마스크가 5 ×스탭퍼인 경우, 십자 모양을 갖는 마스크 패턴의 길이가X축 Y축 방향으로 동일한 길이로 25mm의 크기로 형성한다.

상기와 같이 형성된 키 오픈 마스크(17)을 이용하여, 도시된 바와같이, 상기 실리콘 웨이퍼(11) 전면에 감광막(도시되지 않음)을 형성하고, 실리콘 웨이퍼(11) 상에 스크라이브 라인(13) 영역을 노광 및 현상 공정을 수행한다. 이 때, 상기 스크라이브 라인(13)상에서 4개의 칩(chip)이 있는 코너를 중심으로 십자 모양의 형태로 노광 및 현상공정이 수행되고, 그런다음 상기 현상 공정이 끝난 감광막을 식각장벽으로 하여 여러 칩의 스크라이브 라인(13) 내에 형성된 정렬키 상부에 있는 막을 동시에 식각함으로써, CMP공정에 의해 단차가 완화된 정렬키를 확실한 윤곽을 갖게 하여 후속 노광 공정시 웨이퍼의 정렬에 필요한 마스크 패턴을 형성한다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 하나의 키 오픈 마스크에 대해서 도시하고 설명하였으나, 도 2b에 도시된 바와같이, 비대칭 크로스형(21), 일자 형(22) 및 불연속형(23)을 띠는 여러 형태의 키 오픈 마스크 형태를 제조할 수 있고, X축 및 Y축의 폭 과 길이가 다르게 변경되어 수행될 수 있다.

아울러, 상기와 같은 형태 뿐만 아니라 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 수행할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 반도체 소자의 마스크 제조방법에서 키 오픈 마스크 패턴의 폭은 상기 스크라이브 라인의 폭 내지 그 이하의 크기로 만들고, 길이 크기는 최대로 허용될 수 있는 크기로 제한함으로써, 종래 각각의 칩 마다 제조하는 키 오픈 마스크를 상기와 같이 4개 또는 그 이상의 칩을 동시에 식각할 수 있도록 제작함으로써, 키 오픈 마스크 제조의 생략으로 비용을 줄일수 있다.

아울러, 상기 키 오픈 마스크를 사용하여, 실리콘 웨이퍼 내의 여러 개 칩의 스크라이브 라인내 형성된 정렬키를 동시에 노광 및 현상 공정을 수행하여, 상기 정렬키 상부에 증착되어 있는 막을 한 번에 식각함으로써 공정 시간을 단축 시킬수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (4)

1. 화학 기계 연마공정 후, 실리콘 웨이퍼 상에서의 단위 칩과 칩을 분리하는 스크라이브 라인내의 정렬키 패턴을 분명하게 형성하기 위한 키 오픈 마스크의 제조 방법으로서,

   석영기판에 불투명막을 형성하는 단계;

   상기 불투명막 상부에 키 오픈 마스크 패턴 형성 영역을 한정하는 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및

   상기 감광막 패턴을 식각 장벽으로 하여 상기 석영기판을 소정부분 노출시키면서 키 오픈 마스크 패턴이 실리콘 웨이퍼내의 스크라이브 라인의 폭 내지 그 이하의 폭으로, 길이 크기는 최대로 허용될 수 있는 크기로 제한하여, 4개 또는 그 이상의 칩을 동시에 식각하도록 상기 불투명막을 패터닝하여 차단층을 형성하는 단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 마스크 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 차단층은 십자형태 또는 여러가지 형태로 패터닝이 가능한 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 마스크 제조방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 키 오픈 마스크 패턴의 폭은 바람직하게 150㎛ 내지 80㎛를 갖고 길이는 25mm 내지 32mm 크기를 갖는 마스크 패턴인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 마스크 제조방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 차단층은 바람직하게 크롬 및 위상반전 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 마스크 제조방법.