KR20030016458A - 오버레이 장비에서의 툴 인듀스 시프트 데이터 인터록 방법 - Google Patents

Abstract

오버레이 장비에서의 툴 인듀스 시프트 데이터 인터록 방법에 개시된다. 그러한 툴 인듀스 시프트 데이터를 인터록 하는 방법은, 규정된 툴 인듀스 시프트 데이터를 입력부로부터 수신 및 저장하는 단계와, 잡 파일의 셋업 및 실행에 의해 웨이퍼의 오버레이를 측정하는 계측부로부터 툴 인듀스 시프트 데이터를 수신하는 단계와, 상기 측정된 툴 인듀스 시프트 데이터를 상기 저장된 툴 인듀스 시프트 데이터와 비교하여 그 오차값이 설정된 범위이내에 있는 가를 체크하는 단계와, 상기 오차 값이 설정된 범위를 벗어난 경우에 인터록 기능을 행하여 툴 인듀스 시프트 데이터의 업데이트를 금지하고 에러상태를 디스플레이하는 단계를 가짐에 의해, 리딩 정확도가 양호한 잡 파일을 셋업하여 양산에 적용함으로써 정확한 얼라인 값을 얻는 효과가 있다.

Description

오버레이 장비에서의 툴 인듀스 시프트 데이터 인터록 방법 {method for inter-locking tool induce shift data in overlay measuring apparatus}

본 발명은 반도체 소자 제조에서의 오버레이 측정에 관한 것으로, 특히 오버레이 장비에서의 툴 인듀스 시프트 데이터 인터록 방법에 관한 것이다.

최근의 반도체 소자들의 경우, 경쟁력 확보에 필요한 저 비용 고품질의 달성을 위해 고집적화가 필수적이다. 고집적화를 위해서는 트랜지스터 소자의 게이트산화막 두께 및 채널 길이들을 얇고 짧게 하는 작업 등을 포함하는 스케일 다운이 수반되어지며, 그에 따라 반도체 제조공정의 기술 및 제조 시스템도 다양한 형태로 발전되고 있는 추세이다.

반도체 소자의 대량제조를 위한 웨이퍼의 가공은 웨이퍼내의 각각의 칩상에 동일한 패턴을 갖는 전자회로를 구성하기 위해 필수적인 작업이다. 그러한 웨이퍼 가공작업에서, 로트(lot)단위의 매 반도체 웨이퍼의 표면에 여러종류의 막을 형성하고, 패턴 마스크를 이용하여 웨이퍼의 특정부분을 선택적으로 식각하는 작업이 반복적으로 행해진다.

일반적으로, 반도체 제조공정중의 하나인 포토리소그래피 공정은 코팅공정, 정렬 및 노광공정, 현상공정, 오버레이 측정공정, 크리티컬 디멘젼 측정공정 등의 순으로 진행된다. 여기서, 코팅공정 및 현상공정은 스피너(트랙장비라고도 함)에 의해 통상적으로 수행되고, 정렬 및 노광공정은 스텝퍼에 의해 통상적으로 수행된다. 상기 두 장비는 대개 인라인(in-line)으로 연결되어 상기의 공정들을 차례로 수행하므로 통칭 인라인 장비로서도 불려지며, 상기 코팅, 정렬 및 노광, 현상공정들은 인라인 공정에 속해있다.

상기 인라인 공정이 완료된 직후에 수행되는 오버레이 측정 공정은 오버레이 장비를 사용하여 임의의 소자 패턴이 정확하게 정렬되어 있는 지를 체크하는 공정이다. 상기 오버레이 측정공정에서 웨이퍼상의 메인 칩들 사이에 위치된 스크라이브 레인에 통상적으로 형성된 오버레이 패턴이 이용된다. 오버레이 정확도(overlay accuracy)즉, 반도체 소자의 중첩 정확도의 측정은 이전의 포토리소그래피 공정에의해 형성된 소자 패턴과 현재 수행된 포토리소그래피 공정에 의해 형성된 소자 패턴과의 위치정렬이 제대로 이루어졌는 지를 확인하는 것으로서, 설정된 광 빔을 정렬된 웨이퍼상에 방사하고 그 웨이퍼로부터 반사되는 반사광 빔을 검출함에 의해 이전과 현재의 소자 패턴과의 벗어난 정도를 비교함으로써 달성된다.

8인치 직경 이하의 웨이퍼를 사용하고 있는 반도체 제조공정에서는 오버레이 계측시 라인의 생산효율을 고려하여 25매로 이루어진 한 로트중 수매만을 샘플링하여 체크를 통상적으로 한다. 그러나 웨이퍼의 직경이 12인치 이상으로 커지는 경우에 그러한 샘플링 체크의 수행은 한 로트에 대한 중첩 정확도의 신뢰성을 저하시킨다. 왜냐하면, 소자의 고집적화에 따른 D17 이하의 소자에서 요구되는 오버레이 편차는 30nm 정도이나, 실제적으로 한 로트의 모든 웨이퍼 25매를 측정시 웨이퍼 대 웨이퍼에서만 20nm의 편차를 가지고 있는 바, 디바이스에서 요구하는 30nm 편차를 맞추기가 어렵기 때문이다. 결국, 웨이퍼의 구경이 확대됨에 따라, 오버레이 불량을 초래할 위험이 가중된다. 더욱이, 12인치 이상의 웨이퍼에서 쿼터 마이크로 디자인 룰이 적용되면 가변적인 낱장 웨이퍼의 정렬 산포불량은 수율 산포불량의 극대화로 이어질 수 있다. 이와 같은 현상에 따라 12인치 웨이퍼의 적용시 원가부담 역시 가중된다.

상기한 오버레이 장비는 오버레이 측정을 수행하기 이전에 잡 파일 셋업을 먼저 수행한다. 상기 잡 파일 셋업시에 툴 인듀스 시프트(TIS:Tool Induce Shift)와 관련된 파라메터로서 툴 인듀스 시프트 데이터 스펙이 입력된다. 결국, 오버레이 장비의 광학(optic)적 얼라인 상태와 웨이퍼의 막질 프로파일 상태에 따라 툴인듀스 시프트가 크게 발생되면, 오버레이 장비나 막질의 프로파일이 좋지 않은 것이기 때문에 오버레이 장비의 정확한 셋업 및 보정작업이 필요한 것이다.

종래에는 잡 파일을 셋업한 후 툴 인듀스 시프트를 체크하고 체크된 툴 인듀스 시프트 데이터를 무조건 적으로 업데이트(갱신)하는 것에 의해 정확한 보정이 힘들고 리딩 정확도가 떨어지는 문제점이 있어 왔다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기의 종래의 문제점들을 해결할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 오버레이 장비에서의 툴 인듀스 시프트 데이터 인터록 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 리딩 정확도가 양호한 잡 파일을 셋업하여 양산에 적용함으로써 정확한 얼라인 값을 얻을 수 있는 오버레이 장비에서의 툴 인듀스 시프트 데이터 인터록 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상(aspect)에 따라, 오버레이 장비에서의 툴 인듀스 시프트 데이터를 인터록 하는 방법은, 규정된 툴 인듀스 시프트 데이터를 입력부로부터 수신 및 저장하는 단계와, 잡 파일의 셋업 및 실행에 의해 웨이퍼의 오버레이를 측정하는 계측부로부터 툴 인듀스 시프트 데이터를 수신하는 단계와, 상기 측정된 툴 인듀스 시프트 데이터를 상기 저장된 툴 인듀스 시프트 데이터와 비교하여 그 오차값이 설정된 범위이내에 있는 가를 체크하는 단계와,상기 오차 값이 설정된 범위를 벗어난 경우에 인터록 기능을 행하여 툴 인듀스 시프트 데이터의 업데이트를 금지하고 에러상태를 디스플레이하는 단계를 가진다.

상기한 방법적 구성에 따르면, 리딩 정확도가 양호한 잡 파일을 셋업하여 양산에 적용함으로써 정확한 얼라인 값을 얻는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 적용되는 오버레이 장비와 인라인 시스템의 연결을 보인 개략적 블록도

도 2는 도 1의 오버레이 장비의 하드웨어 블록도

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 오버레이 장비에서의 툴 인듀스 시프트 데이터 인터록의 제어흐름을 보인 플로우 챠트

도 4는 도 2중 모니터의 화면 디스플레이를 보인 일예도

이하에서는 본 발명에 따라 오버레이 장비에서의 툴 인듀스 시프트 데이터를 인터록 하는 방법에 대한 바람직한 실시 예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다. 비록 다른 도면에 표시되어 있더라도 동일내지 유사한 기능을 수행하는 구성요소들은 동일한 참조부호로서 나타나 있다.

도 1은 본 발명에 적용되는 오버레이 장비와 인라인 시스템의 연결을 보인 개략적 블록도이다. 도 1을 참조하면, 인라인 장비(10,20)와 연결된 오버레이 장비(30)가 보여진다. 도면에서 스텝 S10은 감광막 예컨대 포토레지스트를 도포하는 코팅공정, S20은 정렬공정, S30은 노광공정, S40은 현상공정을 각기 가리킨다. 이와 같이, 코팅,정렬 및 노광, 현상공정들로 이루어진 인라인 공정이 완료되면, 오버레이 측정을 행하는 단계가 상기 오버레이 장비(30)에 의해 수행된다. 상기 오버레이 장비(30)는 오버레이 측정을 행하기 이전에 오버레이 측정을 정확히 하기 위해 이미 잡 파일 셋업이 되어 있는 상태여야 한다. 이를 위해 상기 오버레이 장비(30)는 도 2와 같은 내부 기능블록들을 가지고 툴 인듀스 시프트와 관련된 파라메터로서 툴 인듀스 시프트 데이터 스펙을 수신하고, 데이터 보정작업을 행하게 된다.

도 1의 오버레이 장비의 하드웨어 블록도를 도시한 도 2를 참조하면, 오버레이 계측을 위한 계측부(110), 운영자의 입력을 수신하는 입력부(150), 상기 입력부(150)로부터 명령을 수신하며 미리 설정된 프로그램에 따라 장비의 구동 및 잡 파일 셋업에 대한 제반 제어를 수행하는 콘트롤러(100), 상기 콘트롤러(100)와 연결되어 작업의 상태를 디스플레이하는 모니터(120), 잡 파일 및 장비 구동을 위한 각종 데이터가 저장되어 있는 메모리부(140), 상기 콘트롤러(100)의 제어를 받아 장비의 구동을 수행하는 구동부(130)로 구성된다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 오버레이 장비에서의 툴 인듀스 시프트 데이터 인터록의 제어흐름을 보인 플로우 챠트로서, S110단계 내지 S170단계로 구성되어 있다.

이하에서는 상기한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 오버레이 장비에서의 툴 인듀스 시프트 데이터 인터록 방법을 상세히 설명한다. 도 2의 콘트롤러(100)는 도 3의 S110단계에서 각종 레지스터 및 플래그를 초기화하는 작업을 행한 후, 잡 파일의 셋업을 위해 S120단계에서 규정된 툴 인듀스 시프트 데이터를 입력부(150)로부터 수신하고, 이를 메모리부(140)의 설정된 저장영역에 저장한다. 물론, 이 경우에 오버레이 장비의 운영자가 키보오드 등과 같은 입력부(150)를 통해 툴 인듀스 시프트와 관련된 파라메터로서 툴 인듀스 시프트 데이터 스펙을 입력해야 한다. S120단계에서 상기 콘트롤러(100)는 잡 파일의 셋업 및 실행에 의해 웨이퍼의 오버레이를 측정하는 계측부(110)로부터 툴 인듀스 시프트 데이터를 수신한다. 이어서, S140단계에서 상기 측정된 툴 인듀스 시프트 데이터를 상기 저장된 툴 인듀스 시프트 데이터와 비교하여 그 오차값이 설정된 범위이내에 있는 가를 체크한다. 오차값이 설정된 범위이내에 있으면 S160단계의 정상동작 루틴 수행이 행해진다. 만약, 상기 오차 값이 설정된 범위를 벗어난 경우에 S150 및 S160단계가 차례로 수행된다. 상기 S150단계는 인터록 기능을 행하여 툴 인듀스 시프트 데이터의 업데이트를 금지하는 단계이고, 상기 S170단계는 에러상태를 디스플레이하는 단계이다. 상기 S170단계의 결과로서, 모니터(120)의 화면에서는 도 4와 같은 사항이 나타난다.

도 4는 도 2중 모니터의 화면 디스플레이를 보인 일예도로서, 화면(40)에는 참조부호 41과 같이 툴 인듀스 시프트 데이터가 나타나고, 그 하부에는 업데이트가 되지 않는다는 바아(43)가 표시된다. 바아(42)는 정상동작 시에 색인되는 바아이다.

결국, 상기한 바와 같이 오버레이 장비에서 셋업시 오차가 규정된 범위 이상으로 발생되는 경우에 데이터의 업데이트 없이 툴 인듀스 시프트 데이터 인터록을 행하면, 리딩 정확도가 양호한 잡 파일을 셋업할 수 있게 된다. 여기서, 상기 인터록은 데이터 업데이트 금지를 나타내는 소프트웨어적 인터록이다. 그러므로, 정확히 보정한 상태에서 오버레이 계측을 양산시에 행하여 얼라인 측정값을 보다 정확히 얻을 수 있게 된다.

한편, 도 2의 계측부(110)는 오버레이 측정실 내에 설치되는 오버레이 측정용 스테이지 및 오버레이 측정실 상면에 설치된 할로겐 광 제어장치로 구성할 수있다. 현상공정이 완료된 후, 웨이퍼가 오버레이 계측부(110)의 오버레이 측정실로 이동되면, 오버레이 측정실에 설치된 발광소자와 수광소자에 의해 이동이 검출된다. 이에 따라, 상기 할로겐 광 제어장치의 제어동작에 의해 할로겐 램프가 온된다. 상기 오버레이 측정용 스테이지까지 이동된 웨이퍼는 스테이지 상의 설정된 위치에 안착된 후 오버레이 측정이 실행된다. 상기 오버레이 측정은, 상기 할로겐 램프에 의해 발생되는 광 빔을 정렬된 웨이퍼상에 주사하고, 상기 웨이퍼로부터 반사되는 반사광 빔을 검출함에 의해 이전과 현재의 소자 패턴과의 벗어난 정도를 상기 콘트롤러(100)가 비교함으로써 수행된다. 실제의 오버레이 측정에 관하여 보다 상세한 것은, 미합중국에서 발명자 다나까에게 1995년 11월 21일자로 특허허여된 미합중국 특허번호 5,468,580호를 참조할 수 있을 것이다. 상기 특허에는 제1,2 오버레이 측정패턴을 형성한 후, 측정패턴들간의 오버레이 편차량을 측정하는 기술이 개시되어 있다.

또한, 오버래이 특정시 오버레이 패턴은 다음과 같이 제조될 수 있다. 기판상에 감광성 물질을 도포한 후 노광 및 현상하여 인너박스를 형성한다. 상기 인너 박스를 포함한 기판상에 임의의 막을 도포한 후 상기 막상에 감광성 물질을 도포하고 노광 및 현상하여 상기 인너박스보다 넓은 면적을 갖는 아우터 박스를 형성하는 것에 의해 오버레이 패턴이 제조된다. 또한, 미합중국에서 발명자 정웬제외 다수에게 1997년 5월 27일자로 특허허여된 미합중국 특허번호 5,633,505호에 개시된 바와 같은 오버레이 검사 패턴을 사용할 수 있다.

상기한 설명에서 본 발명의 실시 예를 위주로 도면을 따라 예를 들어 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 또는 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경 역시 본 발명의 범위에 속한다 할 것이다. 예를 들어, 사안이 다른 경우에 인터록 수행 방법을 다양하게 변형 또는 변경 할 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 리딩 정확도가 양호한 잡 파일을 셋업하여 양산에 적용함으로써 정확한 얼라인 값을 얻는 효과가 있다. 따라서, 수율이 개선되어 원가부담이 경감되는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 오버레이 장비에서의 툴 인듀스 시프트 데이터 인터록 방법에 있어서:

   규정된 툴 인듀스 시프트 데이터를 입력부로부터 수신 및 저장하는 단계와;

   잡 파일의 셋업 및 실행에 의해 웨이퍼의 오버레이를 측정하는 계측부로부터 툴 인듀스 시프트 데이터를 수신하는 단계와;

   상기 측정된 툴 인듀스 시프트 데이터를 상기 저장된 툴 인듀스 시프트 데이터와 비교하여 그 오차값이 설정된 범위이내에 있는 가를 체크하는 단계와;

   상기 오차 값이 설정된 범위를 벗어난 경우에 인터록 기능을 행하여 툴 인듀스 시프트 데이터의 업데이트를 금지하고 에러상태를 디스플레이하는 단계를 가짐을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 인터록은 데이터 업데이트 금지를 나타내는 소프트웨어적 인터록임을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 오버레이 장비는 계측부로서 할로겐 광 제어장치를 사용함을 특징으로 하는 방법.