KR100336525B1 - 반도체 장치의 제조를 위한 노광 방법 - Google Patents

반도체 장치의 제조를 위한 노광 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 장치 제조를 위한 노광 방법에 관한 것으로,
측정 장비에서 소정의 갯수의 웨이퍼 단위에 포함되는 표본 웨이퍼의 전체 다이에 대한 정렬 편차를 측정하여 상기 전체 다이에 대한 다이별 정렬 편차의 원시 데이터를 얻는 단계, 상기 원시 데이터를 상기 측정 장비에서 노광 장비로 맵핑하여 상기 노광 장비에 가공 데이터가 저장되는 단계, 적어도 상기 가공 데이터의 일부에 근거하여 상기 노광 장비에 예비적인 작업 파일을 형성시키고, 웨이퍼에 대해 전체적으로 적용할 수 있는 편차 보정을 할 수 있도록 상기 노광 장비에 대한 기본 세팅을 실시하는 단계, 다이별로 상기 원시 데이터의 값에서 상기 기본 세팅에 의해 보정될 수 있는 편차를 제한 다이별 수정 편차를 획득하는 단계, 상기 다이별 수정 편차를 근거로 상기 예비적인 작업 파일을 변경시켜 상기 노광 장비의 최종 작업 파일을 형성시키는 단계, 상기 최종 작업 파일에 따라 상기 표본 웨이퍼에 대한 다이별 노광을 실시하는 단계를 구비하여 이루어진다.

Description

반도체 장치의 제조를 위한 노광 방법 {A Method of Aligning in a Photolithography Process for Semiconductor Device Fabrication}
본 발명은 반도체 장치 제조를 위한 노광 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼 내에서의 각 다이(die)를 스텝퍼(stepper)로 노광하면서 다이 단위의 정렬 상태를 향상시켜 정확한 노광을 실시하고, 공정 마아진을 높일 수 있는 노광 방법에 관한 것이다.
고집적의 반도체 장치의 제조에서 좁은 면적에 다수의 소자를 형성할 수 있는 것은 무엇보다 노광 기술에 의해 가능해진다. 반도체 장치의 소자 고집적화와미세화에 따라 노광 공정의 정밀도도 점차 향상될 것이 요구된다. 노광 공정의 정밀도 향상을 위해서는 노광 장비의 분해능이 향상되어야 하고, 정렬이 정확히 이루어져야 한다. 그런데, 근래에는 노광 장비의 분해능이 반도체 장치에서 요구되는 정밀도를 수용할 수 없는 것이 문제가 된다. 분해능을 높이기 위해 짧은 파장의 원자외선(DUV)을 사용하기도 하지만 한계에 다다르고 있으며, 자기 정렬적인 패터닝 방법과 기타 보조적인 방법으로 원하는 크기와 위치의 패턴을 얻어내는 기술이 여러가지로 개발되고 있다. 그러나, 이런 방법을 사용하는 것도 기본적으로 정확한 노광 정렬이 근거가 되어 이루어지는 것이다.
정확한 노광 공정을 위해서는 무엇보다도 정확한 노광 정렬이 이루어져야 한다. 반도체 장치의 제조를 위해서는 웨이퍼에 입체적인 구성을 가진 반도체 소자 및 배선이 형성되고 관계되어야 한다. 그리고, 이런 구성을 위해서 동일한 웨이퍼 영역에 다수의 물질을 단계에 따라 반복하여 적층하고, 가공한다. 이때, 가공은 대개 패터닝 작업으로 이루어지므로 웨이퍼에 대해서 각 패터닝 작업에 대응하는 다수의 노광 공정이 실시된다. 따라서, 각 패터닝 작업에 이용되는 노광용 포토 마스크 패턴은 해당 단계에서 형성되는 구조물 패턴이 전후 단계에 의해 형성되었거나 형성되어야할 구조물 패턴과 상대적으로 정확한 위치 관계에 있도록 정확히 정렬되어야 한다.
정렬을 위해서는 정렬 키를 사용한다. 전(前)단계 공정에서 다음 단계의 정렬 기준이 되는 정렬 키 패턴을 형성하고, 포토 마스크에, 전 단계에서 형성된 소자 구성 패턴이 현 단계에서 형성될 소자 구성 패턴과 상대적으로 정확한 위치에있는 경우에만 정렬 키 패턴과 일치하거나 상응하게 되도록 다른 오버레이 키 패턴을 형성하여 정렬 상태를 검사하게 된다.
정렬 상태를 측정하기 위해 KLA 같은 측정장비를 사용한다. KLA에서 측정된 정렬상 편차값은 노광(exposure)을 담당하는 스탭퍼에 전해져 노광 단계에서 정렬의 보정이 이루어진다.
종래에는 웨이퍼마다 각각의 다이에 대한 정확한 정렬을 위해 정렬상태를 검사하고 웨이퍼의 위치를 조절하는 방식을 사용하는 경우가 있었다. 그러나. 이러한 개별 검사 방식으로 웨이퍼 내의 수많은 다이에 대해 각각의 노광 단계마다 공정을 진행하는 것은 공정의 능률을 저해하는 것이 된다. 따라서, 근래에는 몇 개의 표본 다이를 선정하여 정렬 상태를 검사하고 그 편차 데이터를 통해 스탭퍼에서 웨이퍼의 전체적인 정렬을 결정할 최종 작업 파일이 생성된다. 이 최종 작업 파일에 의해 스탭퍼에서는 웨이퍼를 평행이동, 혹은 회전이동 시키거나 상의 크기를 조절하여 웨이퍼 전체에 대해서 보정을 실시하는 셋팅(setting)을 한다. 전체적인 보정이 이루어지면 개별적인 다이의 정렬은 별도로 검사하지 않은 채로 다이 크기에 의해 정해진 피치에 따라 웨이퍼가 놓인 스테이지를 옮겨가면서 단계적으로 노광을 실시한다.
이러한 전체적인 정렬 보정의 방법은 노광의 능률을 높일 수 있다는 것이 장점이다. 또한, 반도체 장치 제조용 노광 장비는 일반적으로 매우 정밀한 장비이므로 개별 다이에 발생하는 정렬상의 편차는 큰 문제가 되지 않았다. 그러나, 현재는 반도체 장치의 소자 고집적화가 진행됨에 따라 노광 공정에서도 공정 마아진은 매우 작아지며, 전체적인 보정이 이루어진 후의 다이별 작은 편차조차도 문제가 되는 실정이다. 특히 지역별 정렬 편차는 웨이퍼 지역별로 다른 방향 및 크기의 편차를 보이므로 문제가 되고 있다.
가령, 도1과 같이 각 다이의 오정렬 편차의 크기와 방향을 화살표 형태의 백터(Vector)로 나타낸다면 대부분의 다이는 비슷하거나 동일한 편차 경향을 보일 것이나 일부 지역의 다이에서는 도시된 바와 같이 영역마다 제 각각의 방향과 크기를 가질 수 있다. 따라서 현재와 같은 전체적인 보정 체제하에서는 일정 부분 불량이 발생하게 된다.
이런 다이별 정렬 편차는 여러 가지 원인에 의해 발생할 수 있다. 웨이퍼 크기의 증가 등도 그 원인이 될 수 있다. 특히, 제조 과정에서 복수 종류의 노광 설비를 이용하게 되면 장비 고유의 불완전한 특성에 의해 전체적인 보정으로 극복할 수 없는 부분적인 정렬 편차가 발생하게 된다. 가령, 웨이퍼가 놓이는 플레이트의 평면적인 위치를 정확히 옮기기 위해 또는 정렬하기 위해 사용하는 x,y축 거리측정기에 이용되는 인터페로메터(interferometer)를 구성하는 반사경(mirror)이 플레이트의 x축과 y축에 평행한 측벽들 가운데 하나에 설치된다. 반사경면의 평탄도가 완전하지 않고 장비마다 그 편차가 일치하는 것도 아니므로 x축 방향으로 고정하고 플레이트를 y축 방향으로 이동하면서 x축의 위치값을 읽으면 일정하지 않은 값이 나올 수 있다.
물론, 이런 요인에서 오는 편차는 장비의 운영 프로그램에 편차값을 반영함으로써 어느 정도 보정이 가능하다. 예를 들면, 이상적인 기준 반사면에 대한 편차를 축별로 장비의 출시단계에서 일정 거리마다 정밀하게 측정한다(grid calibration). 그리고, 장비의 상위 운영 프로그램에 기본 데이터로 편차값을 사전 입력하여 다이 피치에 의해 스탭 간에 이루어지는 평행이동에 있어서 특정 위치에서는 위치에 해당하는 편차값만큼 반대 방향으로 이동하도록 한다. 즉, 장비의 실제 운영시에는 편차가 보정되도록 장치를 조정하여 운영할 수 있다.
그러나, 대개 이러한 조정은 x,y축의 일정 단위 길이마다 그은 평행한 선이 만나 이루는 가상의 격자점 모두에 대해 편차를 측정하는 것이 아니고, x축의 일정 단위 길이마다 조사하여 얻은 편차와 y축 일정 단위 길이마다 조사하여 얻은 편차를 조합하여 해당 위치의 편차로 사용하므로 불완전함이 있다.
가령, 플레이트가 평면을 평행 이동할 때에도 x축, y축 이동 가이드를 따라 움직이는 과정에서 기계적 정밀성의 한계로 완전한 x,y축으로의 평행이동을 하지 못한다. 따라서, 반사면이 일정한 경우에도 편차 경향이 그대로 옮겨지는 것은 아니다. 결국, 플레이트가 평면상 어느 위치에 있는가에 따라 혹은 개별 다이가 웨이퍼의 어느 위치에 있는가에 따라 정렬 편차는 기존의 그리드 조정(grid calibration)이 예상하는 편차의 크기와 방향이 달라질 수 있고, 완전한 장비 고유 편차의 보정이 이루어지지 못한다.
웨이퍼에 반도체 장치 형성을 위해 수십 번의 노광 공정이 필요함을 가정할 때, 장비마다 이런 편차 특성이 다르므로 몇 가지 장치를 거치면서 노광을 실시할 경우 웨이퍼의 전체적 정렬을 통해서는 다이별 편차를 극복하기 어렵다. 그리고, 종래와는 달리 작은 공정 마아진을 고려할 때 이런 노광 설비의 차이에 따른 다이별 정렬 편차는 심각한 문제가 될 수 있다. 그렇지만, 종래와 같이 웨이퍼마다 개별 다이의 정렬 상태를 검사하고 보정하는 방식은 공정 능률상 받아들일 수는 없으므로 또한 문제가 된다.
본 발명에서는 상술한 바와 같은 고집적 반도체 장치 제조를 위한 노광 공정에서 웨이퍼 전체적인 수준이 아닌 다이별 정렬 편차로 인하여 발생하는 일부 다이에서의 공정 불량을 억제할 수 있는 새로운 노광 공정의 정렬 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1은 종래의 전체적 웨이퍼 정렬 방법 사용시에 정렬 보정 후 개별 다이에 대한 정렬 편차를 벡터로 나타낸 개념도;
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 단계들을 나타내는 흐름도,
도3은 본 발명에 따른 맵핑(mapping)의 일 예를 설명하기 위한 비교도이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 우선, 처리될 웨이퍼의 소정의 갯수를 기본 단위로 하여 기본 단위마다, 가령 라트(Lot) 단위로, 공정 웨이퍼 가운데 하나를 선택한다. 그리고, 상기 웨이퍼의 모든 다이에 대해 정렬 상태를 검사함으로써 개별 다이에 대한 정렬 편차 데이터(full shot map)를 얻는다. 이런 다이별 정렬 편차 데이터는 웨이퍼에 대한 기본 데이터, 즉, 다이의 크기에 따른 기본 이동 거리인 다이 피치 데이터 등과 함께 스탭퍼에 전해진다.
스탭퍼에 전달되는 방법은 자기 디스켓 복사나 온라인 전송 등을 사용할 수 있다. 정렬 편차 데이타는 원시 데이터(raw data) 형태로 전달 될 수 있고, 스탭퍼 셋팅을 위한 운영 프로그램에 직접 입력될 수 있는 상수값 형태로 변환될 수도 있다. 즉, 데이터 변환은 스탭퍼 외에 측정 장비나 별도의 전달 장치(mapping tool)에 의해 이루어질 수 있다.
어느 경우이든 결과적으로, 스탭퍼는 웨이퍼에 대한 기본 데이터와 측정 장비에서 출력된 개별 다이에 대한 정렬 편차 데이터에 따라 구체적인 변수 값이 입력되지 않은 원시 작업 파일(job file)을 혹은 다른 변수 값이 입력되어 있는 작업 파일을 변경하여 예비적인 작업 파일(job file)을 얻게된다. 이때 작업 파일이란 스탭퍼 장비 운영 프로그램을 의미한다. 예비적인 작업 파일에 따라 스탭퍼에서는 다이 노광을 위한 스테이지 이동 계획을 예정하고, 노광시 초점 심도나 배율을 정하고, 회전 오차를 보정할 회전각을 정하는 등의 웨이퍼 전체에 적용될 기본 셋팅을 한다.
그리고, 이러한 기본 셋팅을 한 상태에서 노광을 할 경우에 웨이퍼의 각 다이에 발생할 수정 편차를 얻는다. 수정 편차는 스탭퍼에서 기본 셋팅을 통해 보정될 수 있는 편차를 계산한 다음, 측정 장비에서 검사를 통해 측정한 개별 다이에 대한 원래의 정렬 편차 데이터에서 이 편차값을 제하는 방법으로 얻을 수도 있다.
결과로 얻어지는 다이별 수정 편차는 이미 얻어진 예비적인 작업 파일에 피드백 방식으로 입력한다. 그리고, 모든 다이에 대해서 수정 편차가 없어질 수 있도록 예비적인 작업 파일에 대한 보정이 이루어진다. 결과, 최종 작업 파일이 확정된다. 최종 작업 파일은, 대개, 다이에서 다이로 노광을 위해 웨이퍼 스테이지가 옮겨지는 평행이동시의 이동 거리를 예비적인 작업 파일 내에서 재조정하는 방식으로 이루어진다. 그리고, 대개, 예비적인 작업 파일에서 스테이지의 이동 거리는 웨이퍼에 대한 기본 데이터 내에 포함되는 웨이퍼 내의 다이의 규정적 크기에 의해 일괄적으로 결정된 것이다. 따라서, 행이 바뀌는 등의 경우를 제외하고 동일한 값이된다. 그러나, 최종 작업 파일에서는 다이별 노광을 위한 웨이퍼 플레이트 이동에서 다이별 수정 편차가 반영되어 x축, y축별로 미세조정이 이루어질 수 있다. 즉, 다이의 웨이퍼 내의 위치에 따라 노광 스탭과 노광 스탭 사이의 웨이퍼 스테이지 이동 거리는 서로 다른 값이 될 수 있다.
스탭퍼는 최종 작업 파일에 의해 다이별 이동 거리를 제외하고는 전 단계의 기본 셋팅을 유지하면서 전체 다이에 대해 검사가 이루어졌던 웨이퍼에 대한 다이별 노광을 실시한다.
그리고, 본 발명에서는 부가적으로 동일한 웨이퍼 단위에 속하는 다른 웨이퍼에 대해서도 각각의 최종 작업 파일에 의해 다이별 노광이 이루어지는 것이 일반적이다. 이때, 동일한 웨이퍼 단위에 속하는 웨이퍼들에 대해 다이별 수정 편차값은 동일하게 적용되지만, 기본 세팅과 관련된 예비적인 작업 파일은 다를 수 있으므로 웨이퍼별 최종 작업 파일은 모두 다르게 되는 것이 일반적이다. 좀 더 설명하면, 동일한 장비와 조건의 공정을 거친 라트 내에서도 웨이퍼 별로 웨이퍼 전체적인 수준에서의 회전이나 평행 이동에 따른 차이가 날 수 있다. 그러므로 기존의 노광 방식과 같이 웨이퍼별로 몇 개의 다이에 대한 샘플 방식의 정렬 상태 검사가 이루어지고, 그 정렬 편차 값에 의해 스탭퍼의 기본 셋팅이 새롭게 이루어진다. 즉, 해당 웨이퍼에 대한 예비적인 작업 파일이 독립적으로 생성된다. 그리고, 본 발명의 방법에 특징적인 단계로, 소정의 웨이퍼 단위의 표본 웨이퍼, 즉, 전체 다이가 검사된 웨이퍼에 의해 얻어진 다이별 수정 편차값은 웨이퍼가 다름에도 불구하고 웨이퍼 내에서의 다이의 위치가 동일하면 동일한 수정 편차값을 적용하여 최종 작업 파일이 확정된다.
이상을 기존의 방식과 비교하여 정리하면, 기존의 방식에서는 웨이퍼별 표본 다이를 추출하여 정렬상태를 검사하고 그 결과가 반영되어 전체적인 웨이퍼 수준에서 정렬 보정을 할 수 있도록 노광 공정에 적용할 스탭퍼 최종 작업 파일이 직접 생성된다. 그러나, 본 발명에서는 소정의 웨이퍼 단위에서 선택된 웨이퍼에 대해서는 전체 다이에 대해 검사가 이루어지고 이를 근거로 웨이퍼별로 종래의 최종 작업 파일에 해당하는 예비적인 작업 파일이 먼저 생성되고, 몇 가지 과정을 거쳐 다이별 수정 편차가 얻어지고 저장된다. 그리고, 예비적 작업 파일에 다이별 수정 편차가 적용되어 최종 작업 파일을 얻게 된다.
본 발명은 본 발명은 과거의 모든 다이의 정렬상태를 검사하고 보정하는 다이별 정렬 방식과 다이 샘플링에 의한 웨이퍼 전체 정렬 방식을 혼합하는 것으로도 볼 수 있으며, 본 발명에서 통상 전체 다이를 검사할 웨이퍼 단위, 즉, 처리할 웨이퍼의 소정의 단위를 결정하는 단계가 선행하게 된다. 소정의 웨이퍼 단위는 반도체 장치 제조라인의 상황에 따라 오퍼레이터가 결정하여 입력 시킬 수 있다.
그러나 대개 같은 라트의 웨이퍼는 동일한 경향의 정렬 편차를 보이므로 단위를 라트로 정하는 것이 바람직하다. 즉, 동일 라트에 대해서는 웨이퍼들은 전 단계 가공을 통해 동일한 이력을 가지므로 동일한 형태의 편차가 생기는 경향이 있으므로 이 경향을 이용한 것이다. 즉, 동일 라트에서 하나의 웨이퍼에 대한 다이별정렬 편차값을 알아내면 동일 라트 내의 다른 웨이퍼에 대해서도 다이의 상대적 위치가 같으면 개별 요인 정렬 편차에 있어서 동일한 정렬 편차값을 적용할 수 있다는 것이다. 여러 개의 라트가 동일한 장치에서 동일한 조건을 거쳐서 보내진 경우에는 해당 라트 전체를 하나의 단위로 할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 방법은 다이 샘플링에 의한 전체적인 웨이퍼 정렬 방법에 비해 상대적으로 복잡하고 개별적인 보정에 대한 시간을 더 필요로 하므로 항상 적용될 필요는 없으며, 공정상의 교란 요인이 있었던 경우, 여러 노광 장비를 거치게 되어 다이별 편차가 심하게 나타나는 경우 등에서 장비 모드를 바꾸어 웨이퍼 처리 주기를 설정하는 방식으로 운영할 수 있다. 즉, 라인 운영자의 선택에 의해 웨이퍼 처리 주기를 1 라트 혹은 몇 개의 라트로 할 수 있고, 오정렬에 의한 에러가 많이 발생하여 재작업량이 많아지는 경우에는 웨이퍼 단위를 개개의 웨이퍼로 낮출 수도 있다.
이하 도면을 참조하면서 본 발명을 좀 더 살펴보기로 한다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 대한 흐름도이다. 본 실시예에 따르면, 기본 단위를 이룰 웨이퍼 매수를 결정하는 단계가 최초에 설치되어 있다.
제 1 단계(111)는 본 발명을 적용할 것인가 혹은 종래와 같이 웨이퍼 전체적인 수준에서의 정렬 보정만을 할 것인가를 결정하는 단계로 활용될 수 있다. 즉, 라인의 운용상태가 적합하고, 웨이퍼에서 지역적인 혹은 독자적인 편차를 내는 다이가 나타나지 않는 경우를 가정하여 매우 많은 갯수를 기본 단위로 설정할 수 있다. 또는, 본 발명을 적용하지 않는 모드를 채택하게 할 수 있다. 통상적으로 웨이퍼 25개 1 라트를 선택하는 것으로 한다.
제 2 단계(112)는 기본 단위의 표본 웨이퍼에 대해 전체 다이에 대한 다이별 정렬 편차 데이터를 획득하는 것이다.
따라서, 노광 시스템에 라트 단위의 웨이퍼가 투입되고, 측정 장비인 KLA와 노광 장비인 스탭퍼로 이루어지는 노광 시스템에 투입된 1 라트의 웨이퍼가 거치대에 거치될 때, 가령, 첫번째 웨이퍼에 대해 KLA 장비가 전체 다이에 대한 정렬 상태를 검사하고 다이별 정렬 편차 데이터를 얻어 기억장소에 저장하게 된다. 기억 장소로는 자기 디스켓을 이용할 수 있고, 자체의 레지스터를 이용할 수도 있다.
제 3 단계(113)는 다이별 정렬 편차 데이터를 맵핑(mapping)하는 단계이다. 이 단계에서는 측정장비에서 검사를 통해 얻은 다이별 정렬 편차에 대한 원시 데이터(raw data)를 스텝퍼의 기본 셋팅을 할 수 있는 형태의 가공 데이터로 만드는 작업이 이루어진다. 이런 작업은 측정장비나 스탭퍼의 처리장치 혹은 별도의 처리장치에서 이루어질 수 있으며, 그 결과는 스탭퍼의 기본 셋팅을 위한 입력장소 등으로 전해진다.
도3은 맵핑이 이루어지는 하나의 간단한 예를 보여준다. A 부분은 KLA 장비에서 웨이퍼의 전체 다이에 대해 다이별 정렬 편차를 검사하고 그 결과를 다이별로 화살표 모양의 백터로 표시한 것이다. 화살표의 크기와 방향은 다이별 정렬 편차의 크기와 방향을 나타낸다. 즉, 다이가 있어야 할 곳에서 실제 다이가 어느 방향으로 얼마나 벗어나 있는가를 나타낸다. 설명의 편의를 위해 다른 다이들에서는 정렬 편차가 없고, 참조번호 1,2,3으로 표시된 각 다이에서는 다이별 정렬 편차가 화살표와 같이 나타난다. 가령, 1로 표시된 다이에서 정렬 편차는 x축으로 -30, y축으로 40인 것으로 나타난다. 따라서, 전체 다이에서 측정된 정렬 편차를 통해 예비적인 작업 파일을 얻고, 예비적인 작업 파일에 따라 스텝퍼의 기본 셋팅을 실시한다면 기존의 다이의 정렬상태에 영향을 주지 않는 형태, 즉, 기존의 조건을 유지하는 형태가 될 것이다. 그리고, 다이별 수정 편차는 1,2,3으로 표시되는 수정 편차를 가지는 모든 다이에서 원시 데이터의 값과 동일한 x축으로 -30, y축으로 40이 될 것이다.
그러나, 측정 장비에서 얻은 데이터가 스텝퍼에 적용되어 작업 파일을 만들 거나 수정할 때는 A 부분과 B 부분 사이의 화살표와 같이 데이터 값의 맵핑이 이루어진다. 맵핑은 정렬 편차를 보정하기 위한 목적을 달성하면 어느 방식이나 가능한 것이지만 통상 웨이퍼의 다이에서 정렬 편차를 나타내는 백터의 역백터를 만들어 예비적인 작업 파일에 따른 기본 이동값에 더하는 방식으로 이루어진다. 즉, 정렬 오차가 생기면 해당 위치의 다이에 노광을 실시할 때 다이를 편차와 역방향으로 같은 거리만큼 이동시키면 편차가 상쇄된다. 그러므로 맵핑에 의해 최종 작업파일에 반영되는 미세 보정값은 1로 표시되는 다이의 경우 x축으로 30, y축으로 -40이 된다. 따라서 다이별 노광을 할 때 1로 표시되는 다이 위치에서는 다이 피치에 따른 기본 이동값에서 스테이지를 x축으로는 30만큼, y축으로는 -40만큼 더 이동시키고 노광을 실시하게 된다. B 부분은 다이별 미세 보정값을 화살표 형태의 백터로 나타낸 것이다.
또한, 제 3 단계(113)에서 웨이퍼에 대한 기본 데이터가 스탭퍼의 입력장소등에 전해질 수 있다. 그러나, 웨이퍼에 대한 기본 데이터는 본 발명의 적용과 상관없이 이루어지는 것이며, 웨이퍼 스테이지를 이동시키면서 노광을 실시하기 전에 이루어져 최종 작업 파일에 적용될 수 있다면 언제라도 이루어 질 수 있다.
제 4 단계(114)는 맵핑 단계에서 스탭퍼로 입력된 가공 데이터를 이용하여 예비적인 작업 파일을 생성시키고, 예비적인 작업 파일에 의해 기본 셋팅을 실시하여 웨이퍼에 대한 전체적인 보정을 실시하는 단계이다.
이 단계에서의 전체적인 보정에는 모든 다이에 대한 편차값을 모두 고려할 수도 있으나 종래와 같은 일부 다이에 대한 샘플링을 하여 그 범위내에서 편차 데이터를 고려하는 방법도 사용할 수 있다. 전체적인 보정의 방법에는 웨이퍼가 놓이는 스테이지를 평면상에서 x,y축으로 평행이동하는 방법, 일정 각도 회전시키는 방법, x축 혹은 y축으로 배율을 조절하여 상의 크기를 바꾸는 방법 등을 필요한 범위에서 조합하여 사용하게 된다.
본 실시예에서는 예비적인 작업 파일이 대략 두 가지의 조정 프로그램을 이루어졌다고 생각할 수 있다. 제 1 조정 프로그램은 웨이퍼 스페이지를 옮겨가며 다이별 노광을 실시하기 위한 이동 프로그램이다. 웨이퍼에 대한 기본 데이터가 입력되면서 획득한 다이 피치는 이 이동 프로그램의 한 변수를 확정하게 된다. 스테이지에 놓인 웨이퍼를 가령, 동일 행에서 좌에서 우로 스탭별로 이동시키고, 행의 끝에서 행을 바꾸고, 다시 우에서 좌로 이동시키는 형태의 이동 계획도 이 이동 프로그램에 포함되는 것으로 한다. 이동 계획도 웨이퍼에 대한 기본 데이터에 의해 확정된다.
조정 프로그램의 다른 하나인 제 2 조정 프로그램은 노광시의 확대 배율, 초점 깊이, 전체적인 평행이동값과 회전이동값 등 웨이퍼에 전체적으로 적용되는 정렬 편차 보정과 관계된 것으로 스텝퍼의 기본 세팅은 이것에 의해 이루어진다. 이런 전제하에서 제 4 단계(114)에서 중심이 되는 것은 제 2 조정 프로그램이 된다.
제 5 단계(115)는 기본 셋팅 혹은 전체적인 보정을 적용할 경우에 이루어지는 다이별 정렬 편차 개선치를 얻어 이미 제 2 단계(112)에서 얻은 다이별 정렬 편차에서 공제함으로써 다이별 수정 편차를 획득하는 것이다. 획득된 편차는 특정 저장장소에 기억되어 이후 공정에서 불러올려져 사용될 수 있다.
제 6 단계(116)는 제 5 단계(115)에서 얻은 다이별 수정 편차를 스탭퍼 내에서 재입력하여 노광을 실시할 경우 어느 다이에서도 의미있는 편차가 발생하지 않도록 예비적인 작업 파일을 변경하는 최종 작업 파일 생성 단계이다.
이때 본 예에 따르면, 전체적인 보정, 혹은 기본 셋팅과 관련된 제 2 조정 프로그램은 변경되지 않는다. 다만, 다이별 수정 편차를 상쇄할 수 있도록 제 1 조정 프로그램에서 웨이퍼 특정 위치의 다이에서 다음 다이로 이동할 때의 이동 거리를 다이 피치에 해당하는 기본 이동거리에서 x축 및 y축의 미세조정값을 반영시킨 수정 이동거리로 변경시킨다. 따라서 제 1 조정 프로그램에는 웨이퍼에 따른 다이의 수만큼에 해당하는 새로운 변수가 추가된다고 볼 수 있다. 변경된 제 1 조정 프로그램과 변경되지 않는 제 2 조정 프로그램의 의해 최종 작업 파일이 구성된다.
제 7 단계(117)는 최종 작업 파일에 의해 첫 번째 웨이퍼에 대한 다이별 노광을 실시하는 것이다. 이 단계에서 제 2 조정 프로그램은 기본 셋팅을 통해 전체에 영향을 미치지만 다이별로 옮겨지면서 노광을 실시하는 기계적인 동작과는 무관하다. 따라서, 웨이퍼 스테이지를 이동 계획에 따라 해당 다이의 웨이퍼 내의 위치를 반영하면서 순차적으로 다이에 따른 고유의 수정 이동거리만큼 이동시키는 것은 제 1 조정 프로그램에 의해 이루어진다.
제 8 단계(118)는 기본 단위 내의 다음 웨이퍼가 측정장치에 의해 검사되는 것이다. 이때 검사는 첫번째 웨이퍼와 달리 다이 샘플링에 의해 정해진 다이들만을 대상으로 한다.
제 9 단계(119)는 검사를 통해 얻어진 값을 맵핑하는 단계이다. 이는 제 3 단계(113)와 동일한 성격을 가진다.
제 10 단계(120)는 제 4 단계(114)와 동일한 성격을 가지는 것으로 스탭퍼에서 다음 웨이퍼에 대한 예비적인 작업 파일이 얻어지고, 다음 웨이퍼에 대한 기본 셋팅이 이루어지는 단계이다.
제 11 단계(121)는 제 5 단계(115)에서 이미 얻어진 수정 편차에 의해 제 6 단계(116)에서와 동일한 성격의 작업이 이루어지는 단계이다. 즉, 다음 웨이퍼에 대한 최종 작업 파일이 생성되는 단계이다.
제 12 단계(122)는 제 7 단계(117)와 같이 다음 웨이퍼에 대한 다이별 노광이 실시되는 단계이다.
그리고, 제 13 단계(123)에 따르면, 제 8 단계(118)에서 제 12 단계(122)까지는 기본 단위의 웨이퍼들이 모두 노광될 때까지 반복적으로 이루어진다. 또한, 기본 단위에 해당하는 매수만큼의 웨이퍼들에 대한 노광이 모두 이루어지면 공정은다시 제 1 단계(111)로 돌아가서 시작되는 회귀의 성격을 띈다. 그리고 이전 라트에서 얻어진 수정 편차는 진행되는 라트의 첫번째 웨이퍼에 대한 다이 전체에 대한 검사를 통해 얻어지게 되는 새로운 수정 편차 데이터로 바뀌어 동일한 저장 장소에 기억될 것이다.
이상의 본 발명이 적절하게 이루어지고 효과를 충분히 거두기 위해 바람직하게는 스탭퍼 장비 자체의 고유 편차가 없을 것이 요청된다. 본 발명은 매우 작고 국지적인 다이별 편차까지도 없애는 것을 목적으로 한다. 스탭퍼 장비 자체의 고유 편차가 두드러지게 발생할 경우 본 발명의 목적을 거두기는 어려워진다. 이런 의미에서 본 발명과 관련하여 스탭퍼의 스테이지상의 모든 위치에 대한 정밀한 편차 보정이 이루어지는 것이 요청되는 것이다.
종래의 기술을 설명하면서 살펴본 바와 같이 x축과 y축에 대해 반사경면을 이용한 그리드 조정을 하고 스페이지 평면의 좌표값에 대해 이들을 조합하는 형태로 장비를 보정하는 기존의 방식에서 더 나아가는 것이 요청된다. 가령, 실제로 스테이지를 좁은 거리 단위로 움직이며 많은 평면상의 격자점에서 반사경면의 굴곡과 함께 가이드 레일을 통한 기계적인 동작에서 오는 편차를 고려할 수 있도록 x축과 y축의 미세 편차를 측정하고 이를 장비의 기본 운영 프로그램에 사전에 입력하여 장비 운영에서 보정을 하는 방법 등이 생각될 수 있다. 측정의 거리 단위는 좁을 수록 정밀한 보정을 이룰 수 있을 것이나 한계가 있으므로 mm 단위로 평면상의 격자점에서 편차를 측정하고, 구체적으로 다이별 노광을 하기 위해 웨이퍼를 움직일 때 격자상의 중간값이 필요하면 변화의 추세를 이용하는 보간법 등을 사용하여 커버할 수 있다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼의 각 다이 수준에서 정렬 편차를 최소로 유지할 수 있으므로 고집적도를 가진 반도체 장치를 제조하는 과정에서 노광 정렬 편차에 의한 공정 불량을 줄일 수 있다.

Claims (9)

  1. 측정 장비에서 소정의 갯수의 웨이퍼 단위에 포함되는 표본 웨이퍼의 전체 다이에 대한 정렬 편차를 측정하여 상기 전체 다이에 대한 다이별 정렬 편차의 원시 데이터를 얻는 단계,
    상기 원시 데이터를 상기 측정 장비에서 노광 장비로 맵핑하여 상기 노광 장비에 가공 데이터가 저장되는 단계,
    적어도 상기 가공 데이터의 일부에 근거하여 상기 노광 장비에 예비적인 작업 파일을 형성시키고, 웨이퍼에 대해 전체적으로 적용할 수 있는 편차 보정을 할 수 있도록 상기 노광 장비에 대한 기본 세팅을 실시하는 단계,
    다이별로 상기 원시 데이터의 값에서 상기 기본 세팅에 의해 보정될 수 있는 편차를 제한 다이별 수정 편차를 획득하는 단계,
    상기 다이별 수정 편차를 근거로 상기 예비적인 작업 파일을 변경시켜 상기 노광 장비의 최종 작업 파일을 형성시키는 단계,
    상기 최종 작업 파일에 따라 상기 표본 웨이퍼에 대한 다이별 노광을 실시하는 단계를 구비하여 이루어지는 반도체 장치 제조를 위한 노광 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표본 웨이퍼에 대한 다이별 노광을 실시하는 단계에 이어서
    동일한 상기 웨이퍼 단위에 포함되는 다른 웨이퍼들 각각에 대해서
    샘플링 방식으로 복수개의 다이를 추출하고 다이별로 정렬 편차를 측정하여 해당 웨이퍼에 대한 다이별 정렬 편차의 원시 데이터를 얻는 단계,
    상기 해당 웨이퍼에 대한 다이별 정렬 편차의 원시 데이터에 근거하여 상기 노광 장비에 해당 웨이퍼에 대한 예비적인 작업 파일을 형성시키고, 해당 웨이퍼에 대해 전체적으로 적용할 수 있는 편차 보정을 할 수 있도록 상기 노광 장비에 해당 웨이퍼에 대한 기본 세팅을 실시하는 단계,
    상기 다이별 수정 편차를 근거로 상기 해당 웨이퍼에 대한 예비적인 작업 파일을 변경시켜 상기 노광 장비의 상기 해당 웨이퍼에 대한 최종 작업 파일을 형성시키는 단계,
    상기 해당 웨이퍼에 대한 최종 작업 파일에 따라 상기 해당 웨이퍼에 대한 다이별 노광을 실시하는 단계를 더 구비하여 이루어지는 반도체 장치 제조를 위한 노광 방법.
  3. 제 2 항에 있어서
    상기 다이별 수정 편차를 근거로 상기 해당 웨이퍼에 대한 예비적인 작업 파일을 변경시키는 것은 웨이퍼 내에서의 다이의 위치가 같으면 해당 다이에 대해 상기 표준 웨이퍼에 적용한 동일한 수정 편차를 적용시키는 형태로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 장치 제조를 위한 노광 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 소정의 갯수를 결정하는 단계가 다른 모든 단계에 앞서 위치하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조를 위한 노광 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 소정의 갯수는 25개 1 라트(Lot)로 결정하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조를 위한 노광 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 맵핑에 의한 상기 가공 데이터는 상기 가공 데이터에 대응하는 상기 원시 데이터와 크기는 같고 부호는 반대가 되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조를 위한 노광 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 다이별 수정 편차를 근거로 상기 예비적인 작업 파일을 변경시켜 상기 노광 장비의 최종 작업 파일을 형성시키는 단계는 다이별로 다이 피치와 동일한 상기 예비적인 작업 파일 내의 스텝별 기본 이동거리를 상기 스텝별 기본 이동거리에 상기 다이별 수정 편차와 크기는 같고 부호는 다른 값을 더한 값으로 대체하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조를 위한 노광 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기본 세팅은 상기 노광 장비에서 상기 웨이퍼 전체에 대한 평행이동값 결정, 회전이동 각도 결정, 확대 배율 결정 및 그 조합 가운데 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조를 위한 노광 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 원시 데이터를 상기 측정 장비에서 노광 장비로 맵핑하여 상기 노광 장비에 가공 데이터가 저장되는 단계에서 상기 기본 단위에 속하는 웨이퍼의 다이 피치를 포함하는 기본 데이터가 함께 상기 노광 장비에 저장되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조를 위한 노광 방법.
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