KR20100052908A - 공정 제어 시스템 및 공정 제어 방법 - Google Patents

공정 제어 시스템 및 공정 제어 방법 Download PDF

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Abstract

공정 제어 시스템 및 공정 제어 방법이 설명된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 공정 제어 방법은, 제1 조건, 제2 조건, 제3 조건 및 제4 조건을 설정하는 단계, 반도체 웨이퍼 상에 제1 공정을 진행하여 제1 패턴을 형성하는 단계, 제1 측정 장비를 이용하여 상기 제1 패턴을 측정하는 단계, 상기 제1 측정 장비를 이용하여 상기 제1 패턴을 측정한 결과를 상기 제1 조건과 비교하는 제1 비교 단계, 제2 공정을 진행하여 제2 패턴을 형성하는 단계, 상기 제2 공정의 공정 주기를 상기 제2 조건과 비교하는 제2 비교 단계, 상기 제2 측정 장비로 상기 제2 패턴을 측정하는 단계, 상기 제2 측정 장비로 상기 제2 패턴을 측정한 결과와 상기 제3 조건을 비교하는 제3 비교 단계, 제3 공정을 진행하여 제3 패턴을 형성하는 단계, 상기 제2 측정 장비를 이용하여 상기 제3 패턴을 측정하는 단계, 및 상기 제2 측정 장비를 이용하여 상기 제3 패턴을 측정한 결과와 상기 제4 조건을 비교하는 제4 비교 단계를 포함한다.
발전된 패터닝 기술, 공정 제어, 광학 측정 장비

Description

공정 제어 시스템 및 공정 제어 방법{Process Control System and Process Control Method}
본 발명은 반도체 소자의 공정 제어 시스템 및 공정 제어 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 집적도는 날로 발전되고 있고, 미세화되고 있다. 반도체 소자의 미세화에 따라 함께 발전해야 하는 분야 중 하나가 측정분야이고, 그 측정 결과를 바탕으로 한 공정 제어 분야이다. 특히, 포토리소그래피 공정의 한계 해상도를 극복하기 위한 노력으로, 침전 노광 기술 (immersion lithography), 이중 노광 기술 (double exposure technology), 이중 패터닝 기술 (double patterning technology), 및 이중 식각 기술 (double etching technology) 등, 다양한 발전된 공정 기술들(advanced process technologies)이 제안되었다. 이러한 발전된 공정 기술들은 뛰어난 미세 패턴 형성 능력을 가지고 있어서 앞으로 더욱 유용하게 적용될 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 측정 장비의 측정 능력을 최대한 활용하여 효율적으로 반도체 제조 공정을 제어할 수 있는 공정 제어 시스템을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 측정 장비의 측정 능력을 최대한 활용하여 효율적으로 반도체 제조 공정을 제어할 수 있는 공정 제어 방법을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당 업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 공정 제어 시스템은, 제1 조건, 제2 조건, 제3 조건 및 제4 조건을 설정하는 단계, 반도체 웨이퍼 상에 제1 공정을 진행하여 제1 패턴을 형성하는 단계, 제1 측정 장비를 이용하여 상기 제1 패턴을 측정하는 단계, 상기 제1 측정 장비를 이용하여 상기 제1 패턴을 측정한 결과를 상기 제1 조건과 비교하는 제1 비교 단계, 제2 공정을 진행하여 제2 패턴을 형성하는 단계, 상기 제2 공정의 공정 주기를 상기 제2 조건과 비교하는 제2 비교 단계, 상기 제2 측정 장비로 상기 제2 패턴을 측정하는 단계, 상기 제2 측정 장비로 상기 제2 패턴을 측정한 결과와 상기 제3 조건을 비교하 는 제3 비교 단계, 제3 공정을 진행하여 제3 패턴을 형성하는 단계, 상기 제2 측정 장비를 이용하여 상기 제3 패턴을 측정하는 단계, 및 상기 제2 측정 장비를 이용하여 상기 제3 패턴을 측정한 결과와 상기 제4 조건을 비교하는 제4 비교 단계를 포함한다.
상기 해결하고자 하는 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 공정 제어 방법은, 제1 조건, 제2 조건, 제3 조건 및 제4 조건을 설정하는 단계, 반도체 웨이퍼 상에 제1 공정을 진행하여 제1 패턴을 형성하는 단계, 제1 측정 장비를 이용하여 상기 제1 패턴을 측정하는 단계, 상기 제1 측정 장비를 이용하여 상기 제1 패턴을 측정한 결과를 상기 제1 조건과 비교하는 제1 비교 단계, 제2 공정을 진행하여 제2 패턴을 형성하는 단계, 상기 제2 공정의 공정 주기를 상기 제2 조건과 비교하는 제2 비교 단계, 상기 제2 측정 장비로 상기 제2 패턴을 측정하는 단계, 상기 제2 측정 장비로 상기 제2 패턴을 측정한 결과와 상기 제3 조건을 비교하는 제3 비교 단계, 제3 공정을 진행하여 제3 패턴을 형성하는 단계, 상기 제2 측정 장비를 이용하여 상기 제3 패턴을 측정하는 단계, 및 상기 제2 측정 장비를 이용하여 상기 제3 패턴을 측정한 결과와 상기 제4 조건을 비교하는 제4 비교 단계를 포함한다..
상기 제1 조건은 상기 제1 패턴의 두께와 관계된 형성 정보일 수 있다.
상기 제2 조건은 상기 단계들이 수행될 횟수의 최대값일 수 있다.
상기 제3 조건은 상기 제2 패턴의 선폭에 관한 형성 정보이고, 및 상기 제4 조건은 상기 제3 패턴의 선폭에 관한 정보일 수 있다.
상기 제1 패턴은 상기 반도체 웨이퍼 상에 전면적으로 형성되는 물질막 패턴이고, 상기 제2 패턴은 상기 물질막 상에 형성되는 마스크 패턴이고, 및 상기 제3 패턴은 상기 마스크 패턴을 패터닝 마스크로 하여 패터닝된 물질막 패턴일 수 있다.
상기 제1 공정은 반도체 웨이퍼 상에 전면적으로 물질막을 형성하는 공정이고, 상기 제2 공정은 상기 물질막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정이고, 상기 제3 공정은 상기 포토레지스트 패턴을 패터닝 마스크로 상기 물질막을 패터닝하는 공정일 수 있다.
상기 제1 측정 장비로 상기 제1 패턴을 측정하는 단계는, 상기 제1 조건에 해당하는 상기 제1 패턴의 특성을 측정하는 단계일 수 있다.
상기 제2 측정 장비로 상기 제2 패턴을 측정하는 단계는, 상기 제3 조건에 해당하는 상기 제2 패턴의 특성을 측정하는 단계일 수 있다.
상기 제2 측정 장비를 이용하여 상기 제2 패턴을 측정한 결과를 상기 제3 조건과 비교하는 단계 후에, 제3 측정 장비로 상기 제2 패턴을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 제3 측정 장비로 상기 제2 패턴을 측정한 결과를, 상기 제3 측정 장비의 측정 오차를 고려하여 보정하는 단계를 더 포함하거나, 상기 제3 측정 장비로 상기 제2 패턴을 측정한 결과와 상기 제2 측정 장비로 상기 제2 패턴을 측정한 결과를 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 측정 장비를 이용하여 상기 제3 패턴을 측정하는 단계는, 상기 제4 조건에 해당하는 상기 제3 패턴의 특성을 측정하는 단계일 수 있다.
상기 제2 측정 장비로 상기 제3 패턴을 측정한 결과를 상기 제4 조건과 비교하는 단계 후에, 제3 측정 정비로 상기 제3 패턴을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 제3 측정 장비로 상기 제3 패턴을 측정한 결과를, 상기 제3 측정 장비의 측정 오차를 고려하여 보정하는 단계를 더 포함하거나, 상기 제3 측정 장비로 상기 제3 패턴을 측정한 결과와 상기 제2 측정 장비로 상기 제3 패턴을 측정한 결과를 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 공정은 제1 공정 장비에서 수행되고, 상기 제2 공정은 제2 공정 장비에서 수행되고, 및 상기 제3 공정은 제3 공정 장비에서 수행되되, 각 공정 장비들은 서로 다른 장비들이고, 및 상기 제2 측정 장비는 상기 제3 공정 장비에 포함될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 공정 제어 방법은, 반도체 웨이퍼 상에 물질막을 형성하는 단계, 상기 물질막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 광학 측정 장비로 측정하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 물질막을 식각하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계, 및 상기 식각된 물질막을 상기 광학 측정 장비로 측정하는 단계를 포함한다.
상기 물질막을 형성하는 단계는 증착 공정 장비 내에서 수행되고, 상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계는 포토리소그래피 공정 장비 내에서 수행되고, 및 상기 물질막을 식각하는 단계는 식각 장비 내에서 수행되되, 상기 광학 측정 장비는 상기 식각 장비 내에 포함될 수 있다.
상기 포토레지스트 패턴을 전자빔을 이용한 측정 장비로 측정하여, 상기 포토레지스트 패턴을 상기 광학 장비로 측정한 결과와 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 식각된 물질막을 전자빔을 이용한 측정 장비로 측정하여 상기 식각된 물질막을 상기 광학 측정 장비로 측정한 결과와 비교하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의한 공정 제어 시스템 및 공정 제어 방법은, 측정 장비들을 효율적으로 이용하면서 안정적으로 공정들을 제어할 수 있으므로, 반도체 생산성을 증대시키고 높은 수율을 유지할 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것 일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 개략도인 평면도 및 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이고, 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다.
발전된 공정 기술들은 그 패터닝 능력이 매우 우수하지만, 실제 공정에서 기대한 만큼의 성과를 내지 못하고 있다. 그 이유는 패터닝 능력에 부합하는 산포 측정 능력 및 공정 제어 능력이 발전된 공정 기술에 비해 따르지 못하고 있기 때문인 것이 하나의 이유이다. 발전된 공정 기술들의 패터닝 능력이 우수해질수록 그 산포의 허용치는 더욱 낮아지게 되므로 산포 측정 능력과 공정 제어 능력도 향상되어야 한다. 발전된 공정 기술에 부합하는 산포 측정 기술 및 공정 제어 기술을 향상시키는데 있어서, 가장 근본적인 해결책은 발전된 공정 기술에 걸맞은 우수한 산포 측정 장비 및 우수한 공정 제어 장비를 적용하는 것이다. 그러나, 우수한 해상력을 가진 측정 장비 및 우수한 공정 제어 장비를 적용시키는 것은, 그 장비들이 매우 고가이므로 비용 부담이 매우 크다는 점도 있지만, 무엇보다도 즉시 실 공정에 적용될 수 있을 만큼 장비 기술이 충분히 개발되어 있지 못하다는 점 때문에 실행되기 어렵다. 즉, 발전된 공정 기술에 적합한 산포 측정 장비 및 공정 제어 장비를 준비하는 것은 지금으로선 가능하지 않다. 또, 그 두 가지 문제를 해결할 수 있다고 하더라도, 일부 발전된 공정 기술들은 특별한 장비를 도입하지 않고 공정 기술의 개선만으로 보다 미세한 패턴을 얻을 수 있는 기술이기 때문에, 지금 즉시의 산포 측정 또는 공정 제어만을 위하여 고가의 장비를 준비한다는 것도 바람직하지 못하다.
따라서, 본 발명자는 별도의 장비를 구입하지 않고 현재 보유하고 있는 장비들을 이용하여 발전된 공정 기술들이 적용되는 반도체 소자의 제조 공정에서, 산포 측정 및 공정 제어 능력을 향상시킬 수 있는 기술을 연구하였고, 그 연구 결과에 따른 개선된 산포 측정 및 공정 제어 기술을 제안한다.
본 발명자의 연구 결과, 다음과 같은 점들이 반도체 제조 공정의 효율화, 생산성 향상 등을 위해 보다 좋은 방법들인 것으로 생각된다. 우선, 반도체 웨이퍼에서 많은 위치를 측정해야 하는 공정에서는 측정 시간이 짧은 광학 측정 장비를 이용하고, 주기적으로 전자빔을 이용한 측정 장비 또는 고해상력을 가진 측정 장비 등으로 전체적인 검사 트렌드와 오차를 보정한다. 주기적으로 측정한다는 의미는 반도체 웨이퍼 1로트 등에 따른 주기가 공정을 관리하기 편리할 것이다. 다음으로, 광학 측정 장비로 측정한 위치가 예상되는 측정 값이 아닐 때, 즉 오차 범위를 넘어섰을 때, 전자빔을 이용한 측정 장비 또는 고해상력을 가진 측정 장비 등으로 추가 측정을 할 수 있다. 그리고, 특정 공정을 수행하기 전후에 광학 측정을 매번 수행하는 것이다. 추가적으로, 전자빔을 이용한 측정을 주기적으로 행하는 것이다. 이를 위하여, 매번 수행해야 하는 광학 측정 공정을 위하여, 광학 측정 장비를 특 정 공정을 수행하기 위한 장비에 장착 또는 포함시키면, 공정 간 변수도 낮아지고 생산성도 향상시킬 수 있다.
이어서, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부한 흐름도들을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 공정 제어 시스템의 개략적인 흐름도이다. 본 실시예는 일례로 식각 공정에 본 발명의 기술적 사상을 적용시킨 예를 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 웨이퍼를 가공하는 공정을 제어하기 위한 공정 제어 시스템은, 제1 프로시저(P1)를 포함하고, 제1 프로시저(P1)는, 제1 조건, 제2 조건, 제3 조건 및 제4 조건을 설정하는 단계(S10), 반도체 웨이퍼 상에 제1 공정을 진행하여 제1 패턴을 형성하는 단계(S20), 제1 측정 장비를 이용하여 제1 패턴을 측정하는 단계(S30), 제1 패턴을 측정한 결과를 제1 조건과 비교하는 제1 비교 단계(S40), 제2 공정을 진행하여 제2 패턴을 형성하는 단계(S50), 제2 공정의 공정 주기를 제2 조건과 비교하는 제2 비교 단계(S60), 제2 측정 장비로 제2 패턴을 측정하는 단계(S70), 제2 패턴을 측정한 결과와 제3 조건을 비교하는 제3 비교 단계(S80), 제3 공정을 진행하여 제3 패턴을 형성하는 단계(S90), 제2 측정 장비를 이용하여 제3 패턴을 측정하는 단계(S100), 및 제3 패턴을 측정한 결과와 제4 조건을 비교하는 제4 비교 단계(S110)를 포함한다.
제2 공정을 진행하여 제2 패턴을 형성하는 단계(S50)는, 제1 비교 단계(S40)에서 제1 패턴을 측정한 결과가 제1 조건에 부합될 경우에 진행될 수 있다.
제2 측정 장비로 제2 패턴을 측정하는 단계(S70)는, 제2 비교 단계(S60)에서 제2 공정의 공정 주기가 제2 조건에 부합되는지의 여부에 관계없이 진행될 수 있다.
제3 공정을 진행하여 제3 패턴을 형성하는 단계(S90)는, 제3 비교 단계(S80)에서 제2 패턴을 측정한 결과가 제3 조건에 부합될 경우에 진행될 수 있다.
다음 공정 단계(S200) 는, 제4 비교 단계(S110)에서 제3 패턴을 측정한 결과가 제4 조건에 부합될 경우에 진행될 수 있다. 다른 말로, 제1 프로시저(P1)가 종료되면 다음 공정 단계(S200)가 수행될 수 있다.
제1 조건은 제1 패턴에 대한 정보일 수 있다. 예를 들어, 제1 패턴의 두께일 수 있다. 또는, 제1 조건은 제1 패턴을 형성한 물질의 굴절률(n) 및 유전율(k)일 수 있다. 또는, 제1 측정 장비로 제1 패턴을 측정하였을 때 얻게 될 측정 결과 값일 수 있다. 예를 들어, 각 물질들의 굴절률 및 유전율은 제1 패턴의 두께 등을 산출하여 패턴이 정상적으로 형성되었는지를 판단하기 위한 참조 변수가 될 수 있다. 즉, 제1 조건을 미리 설정함으로써, 제1 패턴이 바르게 형성되었는지 판단할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 패턴은 반도체 웨이퍼 상에 전면적으로 형성된 물질막일 수 있으며, 특히 절연물일 수 있다. 각 물질들의 고유한 굴절률 및 유전율은 잘 알려져 있으므로, 따라서, 제1 조건은 제1 패턴의 두께일 수도 있고, 제1 패턴이 형성된 두께에 따른 굴절률 또는 유전율일 수 있다.
제2 조건은 제2 공정의 주기 또는 수행된 횟수의 최대값일 수 있다. 예를 들어, 제1 프로시저(P1)가 몇 회 반복되었는지 카운트하기 위한 조건일 수 있다. 예 를 들어, 제2 조건의 초기치는 0(zero)일 수 있고, 웨이퍼 로트 (lot, 보통 1로트는 25매의 웨이퍼로 구성됨) 단위 또는 그 배수가 포인트로 설정될 수 있다. 즉, 최대치는 25, 50 또는 75 등으로 설정될 수 있다. 본 실시예에서는 제2 조건이 웨이퍼 1로트에 해당하는 수치로 설정되는 것으로 가정한다. 단, 웨이퍼 로트는 정해진 것이 아니므로 본 발명의 기술적 사상을 적용하고자 하는 자의 의도에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 제2 공정의 주기 또는 수행된 횟수와 제2 조건이 일치할 경우, 제1 프로시저(P1)가 변동될 수 있다. 이것은 본 발명의 다른 실시예에서 상세히 설명될 것이다. 제2 공정의 주기 또는 수행된 횟수가 제2 조건에 부합한다는 의미는, 제2 공정의 주기 또는 수행된 횟수가 제2 조건보다 작은 숫자의 주기 또는 적은 횟수라는 의미로 이해될 수 있다.
제3 조건은 제2 패턴의 선폭, 두께, 면적, 모양 또는 기타 다양한 공정 변수 일 수 있다. 본 실시예에서는 선폭인 경우로 가정, 설명된다. 제4 조건은 제3 패턴의 선폭, 두께, 면적, 모양 또는 기타 다양한 공정 변수 일 수 있으며, 본 실시예에서는 선폭인 경우로 가정된다. 제3 조건 및 제4 조건은 복수의 조건, 예를 들어 선폭과 두께, 선폭과 면적, 기타 다양한 복수의 공정 조건들이 제3 조건 또는 제4 조건으로 포괄되어 설정될 수 있다.
제1 공정은 물질막을 형성하는 공정일 수 있다. 예를 들어, 물질막을 형성하기 위한 화학적 증착 공정, 물리적 증착 공정 등의 증착 공정, 확산층을 형성하기 위한 확산 공정, 불순물 층을 형성하기 위한 이온 주입 공정, 도포(coating) 공정, 화학적 또는 물리적 패시베이션 공정 및/또는 도금 공정 등일 수 있다. 즉, 물리적 으로 새로운 물질층을 형성하기 위한 공정일 수도 있고, 화학적으로 특별한 기능을 갖는 물질층을 형성하기 위한 공정일 수도 있다. 본 실시예에서는 본 발명의 기술적 사상을 이해하기 쉽도록 하기 위하여, 비교적 이해하기 쉬운 공정을 예시하며, 특히, 제1 공정이 증착 공정인 것으로 간주된다.
제2 공정은 마스크 패턴을 형성하기 위한 공정일 수 있다. 예를 들어, 패터닝될 타겟막을 식각 방법을 이용하여 패터닝하고자 할 때, 식각 방지를 위한 마스크 패턴을 형성하기 위한 공정일 수 있다. 일반적으로 잘 알려진 마스크 패턴 중 하나는 포토레지스트 패턴이다. 본 실시예에서는 되도록 다양한 공정을 설명함으로써, 본 발명의 기술적 사상이 다양한 분야에 응용될 수 있음을 보이고자 한다. 따라서, 제2 공정을 특히 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 공정인 것으로 간주되어 설명된다. 제2 공정이 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 공정일 경우, 포토레지스트 막을 형성하는 공정, 건조 공정, 베이크 공정, 노광 공정, 현상 공정 및 세정 공정 등을 필요에 따라 포함할 수 있다는 것으로 이해하여야 한다. 각 공정을 모두 설명할 경우, 본 명세서가 매우 복잡해지게 되어 본 발명을 기술적 사상을 이해하기 어려워 질 것이기 때문이다. 아울러, 마스크 패턴이 하드 마스크 패턴 등 무기물일 경우, 패터닝될 타겟막 상에 마스크 패턴을 형성하기 위한 물질막을 형성하고 그 물질막을 패터닝하여 마스크 패턴을 형성하는 공정까지 모두 제2 공정에 포함되는 것으로 이해하여야 한다.
제2 공정의 공정 조건(recipe)은 미리 설정되어 있으며, 제1 패턴을 측정한 결과를 참조하여 공정 조건이 수정될 수 있다. 제1 패턴을 측정한 결과가 이상이 없다면 ­ 미리 설정된 측정 결과의 허용치(tolerance) 이내라면 ­ 미리 설정되어 있는 공정 조건에 따라 제2 공정이 수행될 것이다. 그러나, 제1 패턴을 측정한 결과가 이상이 있다면 ­ 미리 설정된 측정 결과의 허용치를 벗어난다면 ­ 그 측정 결과를 참조하여 제2 공정의 공정 조건(recipe)이 수정될 수 있다. 또, 제2 패턴을 측정한 결과 값을 피드 백 받음으로써 제2 공정 조건이 수정될 수 있다.
제3 공정은 식각 공정일 수 있다. 즉, 제2 패턴을 식각 마스크로 제3 패턴을 형성하기 위한 공정일 수 있다. 제3 공정은 매우 다양한 공정들이 있으므로 일일이 설명하지 않지만, 타겟막을 패터닝하기 위한 공정을 모두 포괄하는 것으로 이해하여야 한다. 본 실시예에서는 특히 식각 공정이고, 그 중에서도 건식 식각 공정인 경우로 간주되어 설명된다. 또, 제2 패턴이 포토레지스트 패턴 등, 제거되어야 하는 패턴인 경우, 제2 패턴을 제거하는 공정을 포함할 수 있다. 그러므로, 제2 측정 장비로 제3 패턴을 측정하는 공정은 제2 패턴을 제거하기 전에 측정될 수도 있고, 제거한 후에 측정될 수도 있다. 물론 두 경우에서 모두 측정될 수도 있다. 또한, 제3 패턴을 형성한 다음, 세정 공정이 수행될 수 있는데, 이 세정 공정의 전후에 제3 패턴이 각각 측정될 수 있다. 따라서, 앞서 언급하였듯이, 제4 조건은 이러한 경우들의 모든 조건들을 가지고 있어야 하므로, 제4 조건은 복수개의 공정 조건들을 포함할 수 있는 것이다.
제3 공정은 제2 패턴이 포토레지스트 패턴일 경우, 포토레지스트 패턴을 제거하는 공정을 포함할 수 있다. 또, 제3 공정은 제2 패턴이 포토레지스트 패턴인 것과 관계 없이, 세정 공정을 포함할 수 있다.
제3 공정의 공정 조건(recipe)은 미리 설정되어 있으며, 제1 패턴을 측정한 결과 및/또는 제2 패턴을 측정한 결과를 참조하여 공정 조건이 수정될 수 있다. 제1 패턴 및/또는 제2 패턴을 측정한 결과들에 이상이 없다면 ­ 미리 설정된 측정 결과의 허용치(tolerance) 이내라면 ­ 미리 설정되어 있는 공정 조건에 따라 제3 공정이 수행될 것이다. 그러나, 제1 패턴 및/또는 제2 패턴을 측정한 결과들에 이상이 있다면 ­ 미리 설정된 측정 결과의 허용치를 벗어난다면 ­ 그 측정 결과들을 참조하여 제3 공정의 공정 조건(recipe)이 수정될 수 있다.
제1 패턴은 물질막 패턴으로서 웨이퍼, 또는 웨이퍼 상에 전면적으로 형성된 물질막을 의미할 수 있다. 본 실시예에서, 제1 패턴은 패터닝되어 제3 패턴으로 변형되어야 할 패터닝 타겟막일 수 있다.
제2 패턴은 마스크 패턴, 즉 식각 방지막일 수 있으며, 예를 들어, 포토레지스트 패턴일 수 있다. 또는 하드 마스크 등이 적용될 경우, 제2 패턴은 하드 마스크라 불리는 패턴일 수 있다. 하드 마스크라는 의미는 패터닝될 타겟막보다 식각 저항력이 우수한 물질막이라는 의미로 이해될 수 있다.
제3 패턴은 제1 패턴이 패터닝되어 형성될 수 있으며, 예를 들어, 제2 패턴을 식각 방지막으로 이용하여 제1 패턴이 식각되어 형성될 수 있다. 제3 패턴이 형성된다는 의미는, 제2 패턴이 제거된다는 의미로 이해될 수 있다. 그러나, 제2 패턴이 하드 마스크 등을 포함할 경우 제거되지 않고 제3 패턴 상에 일부 또는 전부가 남아있을 수 있다. 제3 패턴 상에 제2 패턴의 일부 또는 다른 물질 패턴이 형성되어 남을 경우, 그 패턴도 제3 패턴의 일부인 것으로 간주될 수 있다.
제1 측정 장비 및 제2 측정 장비는 광학 측정 장비일 수 있다. 즉, 빛을 이용한 측정장비 일 수 있다. 측정 장비는 크게 광학을 이용한 측정 장비와 전자빔을 이용한 측정 장비를 거론할 수 있다. 빛을 이용한 측정 장비는 전자빔을 이용한 측정 장비에 비하여 해상력이 상대적으로 떨어진다. 그러나, 광학 측정 장비는 전자빔을 이용한 측정 장비에 비해 저가이고, 측정 공정이 단순하며, 측정 시간이 짧다는 장점이 있다. 본 실시예에서는 각 조건들을 미리 설정함으로써, 광학 측정 장비의 단점을 보완할 수 있다. 예를 들어, 막질의 굴절률이나 반사율뿐만 아니라 형성된 모양 (geometrical topology)등을 미리 모델링하여 각 조건들을 설정할 수 있다. 이 경우, 각 측정 값이 공간 이미지 (areal image) 또는 그래프로 등으로 미리 설정될 수 있고, 제1 측정 장비 및 제2 측정 장비로 측정한 값을 실시간으로 비교함으로써 각 패턴들을 측정하는 공정이 수행될 수 있다. 이러한 측정 방법은 제1 측정 장비 및 제2 측정 장비를 이용한 측정 정확도를 최대한 이용할 수 있고 측정 및 비교에 걸리는 시간을 대폭 줄일 수 있는 장점이 있다. 또, 모델링된 조건에 따라 측정될 수치가 미리 입력되어 있으므로 측정 장비 상의 예기치 못한 오차가 완화될 수 있다. 예기치 못한 오차라는 것은 사실상 가능하지 않은 오차를 나타내는 것을 말한다. 이러한 측정 방법은 이 방법을 사용하지 않는 경우 보다 더 빠른 시간에 더 정확한 결과를 얻을 수 있다.
제1 측정 장비로 제1 패턴을 측정한 결과는 제2 공정 및/또는 제3 공정을 수행하기 위한 공정 조건들(recipes)을 설정하기 위한 참조 데이터로 활용될 수 있다.
제1 측정 장비로 제1 패턴을 측정하는 것은 제1 패턴의 두께와 관계된 제1 패턴의 형성 정보일 수 있다. 즉, 제1 조건과 관련된 정보일 수 있다.
제2 측정 장비로 제2 패턴을 측정하는 것은 제2 패턴의 선폭와 관계된 제2 패턴의 형성 정보일 수 있다. 즉, 제3 조건과 관련된 정보일 수 있다.
제2 측정 장비로 제3 패턴을 측정하는 것은 제3 패턴의 선폭과 관계된 제3 패턴의 형성 정보일 수 있다. 즉, 제4 조건과 관련된 정보일 수 있다. 본 실시예에서, 제3 공정이 세정 공정을 포함할 경우, 제2 측정 장비로 제3 패턴을 측정하는 것은 세정 공정 후에 측정하는 과정을 포함할 수 있다. 이때, 세정 공정 전에 제2 측정 장비로 제3 패턴을 측정하는 것이 배제되지는 않는다. 즉, 두 측정이 모두 수행될 수 있다.
본 실시예에 의한 공정 제어 시스템은, 각 조건들을 설정하여 광학 측정 장비를 이용하여 공정을 제어할 수 있으므로 공정 진행이 빠르고, 각 조건들에 의해 모델링된 조건들과 실 측정값을 비교할 수 있는 프로시저를 포함하므로, 측정 장비의 능력을 최대한 활용할 수 있다. 특히, 특정 장비 내에 포함된 광학 측정 장비를 이용하여 그 공정을 진행하기 전후에 각각 패턴을 측정할 수 있으므로, 매우 정확한 패턴 정보 및 공정 정보를 얻을 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에서, 제1 공정, 제2 공정 및 제3 공정은 각각 별도의 공정 장비에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1 공정은 증착 공정이고, 증착 공정 장비 내에서 수행될 수 있고, 제2 공정은 포토리소그래피 공정이고, 포토리소그래피 장비 내에서 수행될 수 있으며, 제3 공정은 식각 공정이고 식각 장비 내에서 수 행될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에서, 제1 공정을 진행하기 위한 장비는 내부에 제1 측정 장비를 포함할 수 있고, 제3 공정을 진행하기 위한 장비는 내부에 제2 측정 장비를 포함할 수 있다. 제1 공정을 진행하기 위한 장비, 즉 증착 장비 내에 제1 측정 장비가 포함될 수 있다. 또는, 제3 공정을 진행하기 위한 장비, 즉 식각 장비 내에 제2 측정 장비가 포함될 수 있다. 특히, 제3 공정을 진행하기 위한 장비 내에 제2 측정 장비가 포함될 경우, 두 번의 측정 공정이 하나의 장비, 즉 제3 공정을 진행하기 위한 장비 내에서 수행될 수 있다.
일반적으로, 제3 측정 장비, 즉 전자빔을 이용한 측정 장비는 매우 크고 복잡할 뿐 아니라 고가이기 때문에 다른 장비와 결합되기 어렵다. 전자빔을 이용한 장비는 다양한 기능을 갖기 때문에 특정 공정만을 모니터링하기 위하여 사용하는 것은 생산적이지 못하다. 그러나, 광학 측정 장비는 비교적 작고 간단하며 상대적으로 저가이기 때문에 특정 공정만을 모니터링하기 위하여 다른 장비에 포함시킬 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에서, 제2 패턴을 측정하는 공정과 제3 패턴을 측정하는 공정은 모두 제2 측정 장비를 이용하여 수행되고, 제2 측정 장비는 제3 공정을 진행하기 위한 장비에 포함된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 반도체 웨이퍼를 가공하는 공정을 제어하기 위한 공정 제어 시스템의 개략적인 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 반도체 웨이퍼를 가공하는 공정을 제어하기 위한 공정 제어 시스템은, 제1 프로시저(P1) 및 제2 프로시저(P2)를 포함하고, 제1 프로시저(P1)는, 제1 조건, 제2 조건, 제3 조건 및 제4 조건을 설정하는 단계(S10), 반도체 웨이퍼 상에 제1 공정을 진행하여 제1 패턴을 형성하는 단계(S20), 제1 측정 장비를 이용하여 제1 패턴을 측정하는 단계(S30), 제1 패턴을 측정한 결과를 제1 조건과 비교하는 제1 비교 단계(S40), 제2 공정을 진행하여 제2 패턴을 형성하는 단계(S50), 제2 공정의 공정 주기를 제2 조건과 비교하는 제2 비교 단계(S60), 제2 측정 장비로 제2 패턴을 측정하는 단계(S70), 제2 패턴을 측정한 결과와 제3 조건을 비교하는 제3 비교 단계(S80), 제3 공정을 진행하여 제3 패턴을 형성하는 단계(S90), 제2 측정 장비를 이용하여 제3 패턴을 측정하는 단계(S100), 및 제3 패턴을 측정한 결과와 제4 조건을 비교하는 제4 비교 단계(S110)를 포함하며, 제2 프로시저(P2)는, 제1 비교 단계(S40)에서, 제1 패턴을 측정한 결과가 제1 조건에 부합되지 않는 경우, 제1 조건을 보정하는 단계(S45)를 포함한다.
제2 공정을 진행하여 제2 패턴을 형성하는 단계는, 제1 비교 단계에서 제1 패턴을 측정한 결과가 제1 조건에 부합될 경우에 진행될 수 있다.
제2 측정 장비로 제2 패턴을 측정하는 단계는, 제2 비교 단계에서 제2 공정의 공정 주기가 제2 조건에 부합되는지의 여부에 관계없이 진행될 수 있다.
제3 공정을 진행하여 제3 패턴을 형성하는 단계는, 제3 비교 단계에서 제2 패턴을 측정한 결과가 제3 조건에 부합될 경우에 진행될 수 있다.
다음 공정 단계는, 제4 비교 단계에서 제3 패턴을 측정한 결과가 제4 조건에 부합될 경우에 진행될 수 있다. 다른 말로, 제1 프로시저(P1)가 종료되면 다음 공 정 단계가 수행될 수 있다.
제2 프로시저(P2)에서, 제1 측정장비로 제1 패턴을 측정한 결과와 제1 조건이 부합되지 않을 경우, 그 측정 결과는 제2 공정 및/또는 제3 공정의 공정 조건들(recipes)을 수정하기 위한 참조 데이터로 활용될 수 있다. 또, 제2 프로시저(P2)는 제1 조건을 보정한 결과를 제1 조건을 설정하는 단계에 되돌려 주는 과정을 포함할 수 있다. 도면에서 이러한 기능들을 점선으로 나타내었다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 반도체 웨이퍼를 가공하는 공정을 제어하기 위한 공정 제어 시스템의 개략적인 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 반도체 웨이퍼를 가공하는 공정을 제어하기 위한 공정 제어 시스템은, 제1 프로시저(P1) 및 제3 프로시저(P3)를 포함하고, 제1 프로시저(P1)는, 제1 조건, 제2 조건, 제3 조건 및 제4 조건을 설정하는 단계, 반도체 웨이퍼 상에 제1 공정을 진행하여 제1 패턴을 형성하는 단계, 제1 측정 장비를 이용하여 제1 패턴을 측정하는 단계, 제1 패턴을 측정한 결과를 제1 조건과 비교하는 제1 비교 단계, 제1 패턴을 측정한 결과가 제1 조건에 부합될 경우 제2 공정을 진행하여 제2 패턴을 형성하는 단계, 제2 공정의 공정 주기를 제2 조건과 비교하는 제2 비교 단계, 제2 공정의 공정 주기가 제2 조건에 부합되면 제2 측정 장비로 제2 패턴을 측정하는 단계, 제2 패턴을 측정한 결과와 제3 조건을 비교하는 제3 비교 단계, 제2 패턴을 측정한 결과가 제3 조건에 부합되면 제3 공정을 진행하여 제3 패턴을 형성하는 단계, 제2 측정 장비를 이용하여 제3 패턴을 측정하는 단계, 제3 패턴을 측정한 결과와 제4 조건을 비교하는 제4 비교 단계, 및 제3 패턴을 측정한 결 과가 제4 조건에 부합될 경우 다음 공정 단계를 수행하는 단계들을 포함하며, 제3 프로시저(P3)는, 제2 비교 단계에서, 제2 공정의 공정 주기 또는 수행된 횟수가 제2 조건에 부합되지 않을 경우, 제3 측정 장비로 제2 패턴을 측정하는 단계, 및 제3 측정 장비로 제2 패턴을 측정한 결과를 보정하는 단계를 포함한다.
제2 공정을 진행하여 제2 패턴을 형성하는 단계는, 제1 비교 단계에서 제1 측정 장비로 제1 패턴을 측정한 결과가 제1 조건에 부합될 경우에 진행될 수 있다.
제2 측정 장비로 제2 패턴을 측정하는 단계는, 제2 비교 단계에서 제2 공정의 공정 주기가 제2 조건에 부합되는지의 여부에 관계없이 진행될 수 있다.
제3 공정을 진행하여 제3 패턴을 형성하는 단계는, 제3 비교 단계에서 제2 측정 장비로 제2 패턴을 측정한 결과가 제3 조건에 부합될 경우에 진행될 수 있다. 제3 비교 단계에서 제2 측정 장비로 제2 패턴을 측정한 결과가 제3 조건에 부합되지 않을 경우, 제2 측정 장비로 제2 패턴을 측정한 측정 결과와 제2 장비로 제2 패턴을 측정하여 보정된 측정 결과를 상호 비교하는 단계를 더 포함할 수 있고, 그 비교 결과를 바탕으로 제3 공정의 공정 조건이 보정될 수 있다. 즉, 제3 공정은 보정된 공정 조건으로 진행될 수 있다.
다음 공정 단계는, 제4 비교 단계에서 제3 패턴을 측정한 결과가 제4 조건에 부합될 경우에 진행될 수 있다. 다른 말로, 제1 프로시저(P1)가 종료되면 다음 공정 단계가 수행될 수 있다.
제3 측정 장비는 전자빔을 이용한 측정 장비일 수 있다. 구체적으로, SEM 장비일 수 있고, 특히 인라인(in-line) SEM 장비일 수 있다. 일반적으로 SEM 장비는 다양한 측정 목적에 사용되는 장비이기 때문에 생산 라인과 별도로 설치된 SEM 전용 측정실에서 운용된다. 또는 생산 라인 내의 별도의 공간이 마련되고 SEM이 설치, 운용된다. 인라인 SEM 장비는 그 중, 패턴을 측정하는 기능, 특히 라인이나 컨택 등의 선폭을 특정하는 기능에 특화된 SEM 장비이며, 생산 라인 내에 설치 및 운용된다. 인라인 SEM 장비의 기본적인 측정 원리는 SEM 장비와 같다. 인라인 SEM 장비는 빛을 이용한 광학 측정 장비에 비하여 해상력이 우수하다. 상세하게, 인라인 SEM 장비는 광학 측정 장비가 측정하기 어려운 미세한 패턴을 측정할 수 있고, 광학 측정 장비보다 측정 값이 정확하다. 또, 인라인 SEM 장비는 광학 측정 장비로 판단하기 어려운 패턴의 미세한 모양을 직접 볼 수 있는 이미지로 제공할 수 있다. 그러나, 측정을 위하여, 측정할 피검사물을 챔버에 로딩한 다음 진공 상태를 유지해야 하고, 전자 빔의 포커스를 설정해야 하는 등, 측정 시간이 광학 측정 장비에 비해 긴 측정 시간을 필요로 한다. 또, 패턴 이미지를 촬영하고자 할 경우, 충전(charge)된 결과에 따른 이미지를 얻게 되는 것이므로 충전된 전자에 의해 패턴 크기가 변동될 가능성도 있다.
따라서, 제3 측정 장비로 제2 패턴을 측정할 때, 측정하는데 소요된 시간, 측정 조건들 (전압, 전류, 전하량 등)에 따른 변동 데이터 베이스를 참조하여, 제3 측정 장비로 제2 패턴을 측정한 결과가 보정될 수 있다. 상세하게, 제3 측정 장비가 인라인 SEM일 경우, 제2 패턴을 측정한 결과 자체가 실제와는 차이를 보일 수 있다. 그러므로, 제3 프로시저(P3)는 제3 측정 장비로 제2 패턴을 측정한 결과를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
언급 하였듯이, 제2 공정의 공정 주기 또는 수행 횟수 등이 제2 조건이 부합되지 않는다고 할지라도, 제2 측정 장비로 제2 패턴을 측정하는 단계가 수행될 수 있다. 이 결과로, 제2 측정 장비로 제2 패턴을 측정한 결과가 제3 조건에 부합되면, 제3 공정이 설정되어 있는 공정 조건으로 수행될 수 있다.
제3 프로시저(P3)는 그 측정 결과들과 보정 결과들을 제2 조건 및 제3 조건을 설정하는 단계에 되돌려 주는 과정을 포함할 수 있다.
제3 측정 장비로 각 패턴들을 측정하는 것은, 제2 측정 장비가 측정한 것을 동일하게 측정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 반도체 웨이퍼를 가공하는 공정을 제어하기 위한 공정 제어 시스템의 개략적인 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 반도체 웨이퍼를 가공하는 공정을 제어하기 위한 공정 제어 시스템은, 제1 프로시저(P1), 및 제4 프로시저(P4)를 포함하고, 제1 프로시저(P1)는, 제1 조건, 제2 조건, 제3 조건 및 제4 조건을 설정하는 단계, 반도체 웨이퍼 상에 제1 공정을 진행하여 제1 패턴을 형성하는 단계, 제1 측정 장비를 이용하여 제1 패턴을 측정하는 단계, 제1 패턴을 측정한 결과를 제1 조건과 비교하는 제1 비교 단계, 제1 패턴을 측정한 결과가 제1 조건에 부합될 경우 제2 공정을 진행하여 제2 패턴을 형성하는 단계, 제2 공정의 공정 주기를 제2 조건과 비교하는 제2 비교 단계, 제2 공정의 공정 주기가 제2 조건에 부합되면 제2 측정 장비로 제2 패턴을 측정하는 단계, 제2 패턴을 측정한 결과와 제3 조건을 비교하는 제3 비교 단계, 제2 패턴을 측정한 결과가 제3 조건에 부합되면 제3 공정을 진행하여 제3 패 턴을 형성하는 단계, 제2 측정 장비를 이용하여 제3 패턴을 측정하는 단계, 제3 패턴을 측정한 결과와 제4 조건을 비교하는 제4 비교 단계, 및 제3 패턴을 측정한 결과가 제4 조건에 부합될 경우 다음 공정 단계를 수행하는 단계들을 포함하고, 제4 프로시저(P4)는 제4 비교 단계에서, 제2 측정 장비로 제3 패턴을 측정한 측정 결과가 제4 조건에 부합되지 않는 경우, 제3 측정 장비를 이용하여 제3 패턴을 측정하는 단계, 측정된 측정 결과를 보정하는 단계, 및 보정된 측정 결과와 제2 측정 장비로 제3 패턴을 측정한 결과를 상호 비교하는 단계를 더 포함한다.
제2 공정을 진행하여 제2 패턴을 형성하는 단계는, 제1 비교 단계에서 제1 패턴을 측정한 결과가 제1 조건에 부합될 경우에 진행될 수 있다.
제2 측정 장비로 제2 패턴을 측정하는 단계는, 제2 비교 단계에서 제2 공정의 공정 주기가 제2 조건에 부합되는지의 여부에 관계없이 진행될 수 있다.
제3 공정을 진행하여 제3 패턴을 형성하는 단계는, 제3 비교 단계에서 제2 패턴을 측정한 결과가 제3 조건에 부합될 경우에 진행될 수 있다.
다음 공정 단계는, 제4 비교 단계에서 제3 패턴을 측정한 결과가 제4 조건에 부합될 경우에 진행될 수 있다. 다른 말로, 제1 프로시저(P1)가 종료되면 다음 공정 단계가 수행될 수 있다.
제4 비교 단계에서, 제2 측정 장비로 제3 패턴을 측정한 결과가 제4 조건에 부합되지 않을 경우, 제4 프로시저(P4)가 수행될 수 있다.
제4 프로시저(P4)는 보정된 측정 결과와 제2 측정 장비로 제3 패턴을 측정한 결과를 상호 비교한 정보를 다음 공정 단계로 넘겨주거나, 제2 공정의 공정 조건을 보정하기 위한 정보로 되돌려주는 과정을 포함할 수 있다. 또, 제4 프로시저(P4)는 보정된 측정 결과와 제2 측정 장비로 제3 패턴을 측정한 결과를 상호 비교한 정보를 제4 조건을 설정하는 단계로 되돌려주는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은 독립적으로 존재해야 하는 것이 아니다. 제1 내지 제4 실시예는 상호 조합될 수 있다. 그 예를 도 5에 도시한다.
도 5a 내지 5d는 본 발명의 실시예들에 의한 공정 제어 시스템들이 상호 조합될 수 있다는 것을 보이기 위한 도면이다. 도 5a를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 반도체 웨이퍼를 가공하는 공정을 제어하기 위한 공정 제어 시스템은, 제1 프로시저(P1), 제2 프로시저(P2) 및 제3 프로시저(P3)를 포함한다.
도 5b를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 반도체 웨이퍼를 가공하는 공정을 제어하기 위한 공정 제어 시스템은, 제1 프로시저(P1), 제3 프로시저(P3), 및 제4 프로시저(P4)를 포함한다.
도 5c를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 반도체 웨이퍼를 가공하는 공정을 제어하기 위한 공정 제어 시스템은, 제1 프로시저(P1), 제2 프로시저(P2), 및 제4 프로시저(P4)를 포함한다.
도 5d를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 반도체 웨이퍼를 가공하는 공정을 제어하기 위한 공정 제어 시스템은, 제1 프로시저(P1), 제2 프로시저(P2), 제3 프로시저(P3) 및 제4 프로시저(P4)를 포함한다.
각 프로시저들은 모두 설명되었고, 그 조합도 이미 설명된 내용들로부터 충분히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 기술적 사상은, 발전된 공정 기술이 적용되는 것과 관계없이, 어떠한 공정 기술이 사용되더라도, 효율적으로 패턴을 측정하고 공정을 제어하는 방법을 제공한다. 하지만, 그 중에서도 특히 패턴의 산포를 측정하는데 더욱 유용하게 응용될 수 있다.
그 외, 도면에 참조 부호가 표시되지 않은 구성 요소들은 본 명세서의 다른 도면들 및 그 설명들로부터 그 이름과 기능 등이 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 개략적으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 공정 제어 시스템의 개략적인 흐름도이다.
도 2 내지 5d는 본 발명의 다양한 실시예들에 의한 반도체 웨이퍼를 가공하는 공정을 제어하기 위한 공정 제어 시스템들의 개략적인 흐름도들이다.

Claims (20)

  1. 제1 조건, 제2 조건, 제3 조건 및 제4 조건을 설정하는 단계,
    반도체 웨이퍼 상에 제1 공정을 진행하여 제1 패턴을 형성하는 단계,
    제1 측정 장비를 이용하여 상기 제1 패턴을 측정하는 단계,
    상기 제1 측정 장비를 이용하여 상기 제1 패턴을 측정한 결과를 상기 제1 조건과 비교하는 제1 비교 단계,
    제2 공정을 진행하여 제2 패턴을 형성하는 단계,
    상기 제2 공정의 공정 주기를 상기 제2 조건과 비교하는 제2 비교 단계,
    상기 제2 측정 장비로 상기 제2 패턴을 측정하는 단계,
    상기 제2 측정 장비로 상기 제2 패턴을 측정한 결과와 상기 제3 조건을 비교하는 제3 비교 단계,
    제3 공정을 진행하여 제3 패턴을 형성하는 단계,
    상기 제2 측정 장비를 이용하여 상기 제3 패턴을 측정하는 단계, 및
    상기 제2 측정 장비를 이용하여 상기 제3 패턴을 측정한 결과와 상기 제4 조건을 비교하는 제4 비교 단계를 포함하는 공정 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 조건은 상기 제1 패턴의 두께와 관계된 형성 정보인 공정 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 조건은 상기 단계들이 수행될 횟수의 최대값인 공정 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제3 조건은 상기 제2 패턴의 선폭에 관한 형성 정보이고, 및
    상기 제4 조건은 상기 제3 패턴의 선폭에 관한 정보인 공정 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 패턴은 상기 반도체 웨이퍼 상에 전면적으로 형성되는 물질막 패턴이고,
    상기 제2 패턴은 상기 물질막 상에 형성되는 마스크 패턴이고, 및
    상기 제3 패턴은 상기 마스크 패턴을 패터닝 마스크로 하여 패터닝된 물질막 패턴인 공정 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공정은 반도체 웨이퍼 상에 전면적으로 물질막을 형성하는 공정이고,
    상기 제2 공정은 상기 물질막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정이고,
    상기 제3 공정은 상기 포토레지스트 패턴을 패터닝 마스크로 상기 물질막을 패터닝하는 공정인 공정 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 측정 장비로 상기 제1 패턴을 측정하는 단계는,
    상기 제1 조건에 해당하는 상기 제1 패턴의 특성을 측정하는 단계인 공정 제어 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 측정 장비로 상기 제2 패턴을 측정하는 단계는,
    상기 제3 조건에 해당하는 상기 제2 패턴의 특성을 측정하는 단계인 공정 제어 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 측정 장비를 이용하여 상기 제2 패턴을 측정한 결과를 상기 제3 조건과 비교하는 단계 후에, 제3 측정 장비로 상기 제2 패턴을 측정하는 단계를 더 포함하는 공정 제어 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 측정 장비로 상기 제2 패턴을 측정한 결과를, 상기 제3 측정 장비의 측정 오차를 고려하여 보정하는 단계를 더 포함하는 공정 제어 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제3 측정 장비로 상기 제2 패턴을 측정한 결과와 상기 제2 측정 장비로 상기 제2 패턴을 측정한 결과를 비교하는 단계를 더 포함하는 공정 제어 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 측정 장비를 이용하여 상기 제3 패턴을 측정하는 단계는, 상기 제4 조건에 해당하는 상기 제3 패턴의 특성을 측정하는 단계인 공정 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 측정 장비로 상기 제3 패턴을 측정한 결과를 상기 제4 조건과 비교하는 단계 후에, 제3 측정 정비로 상기 제3 패턴을 측정하는 단계를 더 포함하는 공정 제어 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제3 측정 장비로 상기 제3 패턴을 측정한 결과를, 상기 제3 측정 장비의 측정 오차를 고려하여 보정하는 단계를 더 포함하는 공정 제어 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제3 측정 장비로 상기 제3 패턴을 측정한 결과와 상기 제2 측정 장비로 상기 제3 패턴을 측정한 결과를 비교하는 단계를 더 포함하는 공정 제어 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공정은 제1 공정 장비에서 수행되고,
    상기 제2 공정은 제2 공정 장비에서 수행되고, 및
    상기 제3 공정은 제3 공정 장비에서 수행되되,
    각 공정 장비들은 서로 다른 장비들이고, 및
    상기 제2 측정 장비는 상기 제3 공정 장비에 포함되는 공정 제어 시스템.
  17. 반도체 웨이퍼 상에 물질막을 형성하는 단계,
    상기 물질막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계,
    상기 포토레지스트 패턴을 광학 측정 장비로 측정하는 단계,
    상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 상기 물질막을 식각하는 단계,
    상기 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계, 및
    상기 식각된 물질막을 상기 광학 측정 장비로 측정하는 단계를 포함하는 공정 제어 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 물질막을 형성하는 단계는 증착 공정 장비 내에서 수행되고,
    상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계는 포토리소그래피 공정 장비 내에 서 수행되고, 및
    상기 물질막을 식각하는 단계는 식각 장비 내에서 수행되되,
    상기 광학 측정 장비는 상기 식각 장비 내에 포함되는 공정 제어 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 포토레지스트 패턴을 전자빔을 이용한 측정 장비로 측정하여, 상기 포토레지스트 패턴을 상기 광학 장비로 측정한 결과와 비교하는 단계를 더 포함하는 공정 제어 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 식각된 물질막을 전자빔을 이용한 측정 장비로 측정하여 상기 식각된 물질막을 상기 광학 측정 장비로 측정한 결과와 비교하는 단계를 더 포함하는 공정 제어 시스템.
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