KR100268042B1

KR100268042B1 - 반도체 웨이퍼의 오버레이 보정 방법

Info

Publication number: KR100268042B1
Application number: KR1019980008312A
Authority: KR
Inventors: 정웅재; 이동윤
Original assignee: 김규현; 아남반도체주식회사
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 2000-11-01
Also published as: KR19990074610A

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 가공(fabrication) 공정에서 스테퍼에 의해 노광되는 반도체 웨이퍼를 정렬시키기위하여 반도체 웨이퍼의 오버레이를 보정하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 오버레이 보정 방법은 보정된 오버레이 데이터와 상기 측정된 오버레이 데이터와의 차를 유효 데이터로서 생성하고, 생성된 유효 데이터들에서 최대 값과 최소 값을 제외한 유효 데이터들의 평균 값을 상기 보정된 오버레이 데이터로서 스테퍼에 제공하는 과정으로 수행된다. 스테퍼는 보정된 오버레이 데이터에 응답하여 반도체 웨이퍼에 대한 오버레이를 조정한다.

따라서, 종래 기술에서 작업자의 임의적인 보정 값을 이용하는 것보다 정확한 오버레이 보정 데이터를 구할 수 있으며, 정확한 오버레이 보정 데이터를 이용함으로써 시간 지연을 줄일 수 있으며, 정밀한 오버레이의 보정이 가능하다.

Description

반도체 웨이퍼의 오버레이 보정 방법

본 발명은 반도체 웨이퍼 가공(fabrication) 공정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스테퍼(stepper)에 의해 노광되는 반도체 웨이퍼를 정렬시키기위한 오버레이 보정 방법에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 반도체 웨이퍼 가공은 로트(lot) 단위의 매 반도체 웨이퍼의 표면에 여러 종류의 막을 형성시켜, 이미 만들어진 마스크를 이용하여 반도체 웨이퍼의 특징 부분을 선택적으로 깍아내는 작업을 되풀이함으로서 반도체 웨이퍼상의 각각의 칩상에 동일한 전자 회로를 구성해나가는 전 과정을 지칭한다.

상술한 반도체 웨이퍼 가공 과정에서, 스테퍼로부터 자외선을 발생하여 마스크상에 그려진 회로 패턴을 웨이퍼 표면에 전사해주는 포토마스킹(photomasking) 공정은 웨이퍼 스테이지상에 안착된 반도체 웨이퍼의 정확한 정렬과 정렬된 웨이퍼에 대하여 정확한 노광량 및 노광 시간조절을 필요로한다. 전형적인 반도체 웨이퍼의 정렬 방식은 선진행된 웨이퍼들 또는 샘플에 대하여 측정된 오버레이(overlay) 데이터를 기초로하여 작업자들이 오버레이 보정값을 어림잡아 계산한후, 계산된 오버레이 보정값을 스테퍼에 입력하여 다음번에 처리될 웨이퍼들의 가공 데이터중의 하나로서 사용하는 방식으로 진행되고 있다.

이와 같이, 스테퍼에 제공되는 오버레이 보정값이 작업자의 주관적인 판단과 계산에 의존하고 있기때문에, 정확한 정렬을 성취하지못하며, 그 결과에 따라 재작업이 반복 실행되고 있다. 따라서, 샘플 진행으로 인한 시간지연으로 발생되기 때문에 손실되는 시간이 증가되어 생산성이 저하되는 문제가 있다.

그러므로, 본 발명은 상술한 문제를 해결하고자 안출된 것으로, 스테퍼에 의해 노광되는 반도체 웨이퍼의 오버레이를 정확하게 보정하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로한다.

상술한 목적을 달성하기위한 본 발명에 따르면, 보정된 오버레이 데이터에 따라 구동하는 스테퍼에 의해 노광되는 반도체 웨이퍼의 오버레이를 보정하는 방법은: 상기 스테퍼에 의해 노광된 상기 반도체 웨이퍼의 오버레이를 측정하는 단계와, 상기 스테퍼에 제공되는 이전의 보정된 오버레이 데이터와 상기 측정된 오버레이 데이터와의 차를 오버레이 유효 데이터로서 생성하여 생성된 시간 순서대로 저장하는 단계와, 상기 저장된 유효 데이터들로부터 상기 스테퍼의 오버레이 보정에 사용될 N개의 유효 데이터를 선택하는 단계와, 상기 선택된 유효 데이터들에서 최대 값과 최소 값을 갖는 유효 데이터를 제거하는 단계와, 상기 제거되지않고 남은 나머지 유효 데이터들의 평균 값을 상기 이전의 보정된 오버레이 데이터로서 상기 스테퍼에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 반도체 웨이퍼의 오버레이 보정 방법을 구현하는데 적합한 스테퍼 시스템의 블록 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 오버레이 보정 방법을 설명하는 플로우차트.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

100 : 스테퍼 140 : 반도체 웨이퍼

300 : 오버레이 측정기 500 : 오버레이 보정 제어부

600 : 메모리

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따라 반도체 웨이퍼에 대하여 포토마스킹과 오버레이 보정을 실행하는 데 적합한 스테퍼 시스템의 블록 구성을 도시한 것으로, 스테퍼(100), 오버레이 측정기(300), 및 오버레이 보정 제어부(500)를 포함한다.

도시된 바와 같이, 스테퍼(100)는 외부로부터 제공되는 노광에 필요한 여러 파라미터를 수신하여 반도체 웨이퍼에 대하여 노광을 실행하는 장치로서, 자외선 발생 및 조리개 등으로 구성된 노광계(110), 마스크(120), 렌즈 조립체(130), 가공용 웨이퍼(140)가 안착된 웨이퍼 스테이지(150)를 구비한다. 스테퍼(100)의 도시안된 자외선 발생부에서 발생된 자외선이 노광계(110)에의해 조절되어 방사되면, 마스크(120)상의 회로 패턴은 렌즈 조립체(130)에 의해 일정 배율로 축소되어 웨이퍼(140)의 각 칩상에 전사된다. 이러한 포토마스킹 과정은 대개의 경우 25개들이 웨이퍼 한 세트를 지칭하는 로트단위로 행하여 지고 있다. 이렇게 회로 패턴이 전사된 반도체 웨이퍼(140)는 오버레이 측정기(300)로 전달된다.

오버레이 측정기(200)는 스테퍼(100)에 의해 노광된 웨이퍼(140)의 3축 옵셋을 측정하여 측정된 오버레이 데이터를 생성한다. 오버레이 측정기(300)에서 생성된 오버레이 데이터는 본 발명에 따른 오버레이 보정 제어부(500)로 제공된다. 오버레이 보정 제어부(500)는 오버레이 측정기(300)에서 제공된 오버레이 데이터를 이용하여 보정된 오버레이 데이터를 생성하며, 이렇게 생성된 오버레이 데이터는 다시 스테퍼(100)로 제공되어 다음번에 처리될 반도체 웨이퍼(140)에 대한 오버레이 보정 데이터로서 사용된다.

상술한 구성을 갖는 스테퍼 시스템에서 수행되는 반도체 웨이퍼의 오버레이 보정 방법은 첨부된 도 2의 플로우차트를 참조하여 다음과 같이 상세히 설명될 것이다.

본 발명의 동작은 오버레이 보정 제어부(500)로부터 이전의 보정된 오버레이 데이터(Di)가 스테퍼(100)로 제공되면, 스테퍼(100)는 그 보정된 오버레이 데이터(Di)에 따라 웨이퍼(140)에 대하여 노광을 실행하고, 오버레이 측정기(300)가 노광된 웨이퍼(140)에 대하여 측정한 오버레이 데이터(Do)를 오버레이 보정 제어부(500)로 제공하는 단계(510)로부터 시작된다.

단계(520)에서, 오버레이 보정 제어부(500)는 보정된 오버레이 데이터(Di)와 측정된 오버레이 데이터(Do)와의 차, 즉, (Di - Do)를 계산하고, 계산된 차 데이터를 유효 데이터(Xn)으로서 생성한 다음, 그 생성 시간 순서대로 오베레이 보정 제어부(500)내 메모리(도시안됨)에 저장한다. 메모리에 저장되는 유효 데이터(Xn)는 동일 스테퍼로 진행된 로트, 동일 로트의 동일 패턴, 동일 디바이스 등의 종류별로 구분된다. 이러한 구분에 의해 동일 유형의 유효 데이터들의 집합을 형성하게되므로 데이터의 일관성이 유지될 수 있다. 하기 표 1에는 설명의 편의를 위하여 동일 로트들에 대하여 스테퍼(100)에 의해 노광이 진행된 다음, 시간별로 오버레이 측정기(300)에 의해 측정된 오버레이 데이터(Do)와, 오버레이 보정 제어부(500)에 의해 보정된 오버레이 데이터(Di) 및 유효 데이터(Xn)의 값을 예시한다.

시간	8일전	6일전	4일전	3일전	1일전아침	1일전저녁	당일
Di	0.02	0.03	0.032	0.022	0.025	0.3
Do	0.01	0.014	0.021	0.01	0.02	0.012
Xn	0.01	0.016	0.011	0.021	0.005	0.018

단계(530)에서는 메모리에 종류별로 구분되어 저장된 동일 유형의 유효 데이터(Xn)중에서 오버레이 데이터 보정에 사용될 유효 데이터의 개수(N)를 선택한다. 본 발명에 따르면, 유효 데이터의 선택 기준은 기설정 기간을 만족하는 데이터로서, 메모리에 저장된 동일 유형의 유효 데이터들중에서 기설정 기간이내, 예를 들면, 5일 이내에 생성된 데이터로서 가장 최근의 유효 데이터를 N개 선택한다. 또한, 상술한 기간 조건을 만족하는 유효 데이터의 개수(N)는 적어도 두 개 또는 두 개 이상 내지 다섯 개 이하로 한정한다. 이것은 유효 데이터가 하나인 경우 정확한 오버레이 보정이 불가능하고 그와 반대로 유효 데이터의 개수(N)가 너무 많은 경우에는 복잡한 데이터 가공이 필요하므로 개수의 제한을 둔 것이다. 상술한 유효 데이터의 개수(N)가 하나인 경우에는 로트중에서 샘플용 웨이퍼에 대하여 노광 및 측정을 수행함으로서 불필요한 웨이퍼의 손실을 절감할 수 있으며, 다음번에 사용될 보정 데이터를 생성할 수 있게 될 것이다. 이렇게 선택된 유효 데이터는 오래된 순서부터 일련의 번호가 할당된다.

따라서, 당일 오버레이를 보정하는 경우에 상술한 조건에 만족하는 유효 데이터(Xn)의 개수(N)는 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이 시간 순서대로 1, 2, 3, 4의 일련의 번호로 할당된 유효 데이터 0.011, 0.021, 0,005, 0.018 임을 알 수 있다.

그 다음 단계(540)에서, 선택된 유효 데이터들의 생성 시간에 따라 가장 오래된 데이터로부터 가장 최근 데이터까지 순차적으로 증가하는 가중치를 부여한다. 본 발명에 따른 가중치 부여는 유효 데이터들의 생성 순서에 비례하는 회수의 데이터 복제를 실행하여 총 N개의 유효 데이터를 생성한다. 즉, 할당 번호에 비례하여 순서가장 오래된 유효 데이터 0.011은 1회, 그 다음 순서의 데이터 0.021은 2 회, 그 다음 순서의 데이터 0.005 는 3 회, 그리고 가장 최근의 데이터 0.018은 4 회 복제하는 방식으로 데이터 복제를 실행한다. 따라서, 복제된 유효 데이터는 하기 표 2에서와 같이 총 10개가 된다.

할당 번호	유효 데이터 1	유효 데이터 2	유효 데이터 3	유효 데이터 4
복제 데이터				0.018
			0.005	0.018
		0.021	0.005	0.018
	0.011	0.021	0.005	0.018

그 다음 단계(550)는 유효 데이터들중에서 최대 값과 최소 값을 갖는 유효 데이터를 제거하는 단계로서, 유효 데이터의 개수(N)에서 기설정 값, 예로 2을 감산한 값에 대응하는 개수, 즉, (N-2)개 만큼의 최대 값의 유효 데이터와 최소 값의 유효 데이터를 각기 제거한다. 따라서, 복제된 유효 데이터들중에서 최소값과 최대값의 유효 데이터는 각기 0.021과 0.005이며, 하기 표 3에 예시된 바와 같이 각기 두 개씩 제거된다.

할당 번호	유효 데이터 1	유효 데이터 2	유효 데이터 3	유효 데이터 4
복제 데이터				0.018
			제거	0.018
		제거	제거	0.018
	0.011	제거	0.005	0.018

그 다음 단계(560)는 제거되지않고 남은 나머지 유효 데이터들의 평균 값을 계산하는 단계로서, 평균값은 다음과 같이 "(0.011 + 0.005 + 0.018 + 0.018 + 0.018 + 0.018)/6 = 0.0147"로 계산될 수 있다.

마지막으로, 단계(570)에서 계산된 평균값은 단계(510)에서 설명된 바와 같은 스테퍼(100)의 보정된 오버레이 데이터(Di)로서 제공된다(단계570). 스테퍼(100)는 보정된 오버레이 데이터(Di)를 이용하여 다음에 진행될 반도체 웨이퍼 로트에 대하여 노광을 실행하고 노광된 반도체 웨이퍼에 대하여 오버레이를 측정하고 측정된 오버레이 테이터(Do)를 생성하게 될 것이다. 그 결과로서, 표 1의 최우측에는 다음번 로트에 대하여 진행될 데이터로서 사용되는 보정된 오버레이 데이터(Di)와 당일 측정된 오버레이 데이터(Do) 및 이들로부터 유도된 유효 데이터(Xn)가 리스트될 것이다.

그러므로, 본 발명에 따라서 보다 정확한 오버레이 보정 데이터를 구할 수 있으며, 정확한 오버레이 보정 데이터를 이용함으로써 시간 지연을 줄일 수 있으며, 수율의 증대를 기대할 수 있을 것이다.

Claims

보정된 오버레이 데이터에 따라 구동하는 스테퍼에 의해 노광되는 반도체 웨이퍼의 오버레이를 보정하는 방법에 있어서,

상기 스테퍼에 의해 노광된 상기 반도체 웨이퍼의 오버레이를 측정하는 단계;

상기 스테퍼에 제공되는 이전의 보정된 오버레이 데이터와 상기 측정된 오버레이 데이터와의 차를 오버레이 유효 데이터로서 생성하여 생성된 시간 순서대로 저장하는 단계;

상기 저장된 유효 데이터들로부터 상기 스테퍼의 오버레이 보정에 사용될 N개의 유효 데이터를 선택하는 단계;

상기 선택된 유효 데이터들에서 최대 값과 최소 값을 갖는 유효 데이터를 제거하는 단계;

상기 제거되지않고 남은 나머지 유효 데이터들의 평균 값을 상기 이전의 보정된 오버레이 데이터로서 상기 스테퍼에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 반도체 웨이퍼 노광용 스테퍼의 오버레이 데이터 보정 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 선택 단계는 상기 생성 시간 순서대로 저장된 유효 데이터들중에서 기설정 기간이내에 생성된 데이터로서 가장 최근의 N 개의 유효 데이터를 선택하는 것을 특징으로하는 반도체 웨이퍼용 스테퍼의 오버레이 데이터 보정 방법.
제 2 항에 있어서, 상기 방법은 상기 선택 단계와 상기 제거 단계사이에서 상기 선택된 유효 데이터들의 생성 시간에 따라 순차적으로 증가하는 가중치를 부여하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로하는 반도체 웨이퍼용 스테퍼의 오버레이 데이터 보정 방법.
제 3 항에 있어서, 상기 가중치 부여 단계는:

상기 선택된 유효 데이터들의 생성 순서에 비례하는 회수의 데이터 복제를 실행하는 것을 특징으로하는 반도체 웨이퍼용 스테퍼의 오버레이 데이터 보정 방법.
제 3 항에 있어서, 상기 유효 데이터들에서 최대 값과 최소 값을 갖는 유효 데이터를 제거하는 단계는 상기 유효 데이터의 개수(N)에서 기설정 값을 감산한 값에 대응하는 개수만큼의 최대 값의 유효 데이터와 최소 값의 유효 데이터를 각기 제거하는 것을 특징으로하는 반도체 웨이퍼용 스테퍼의 오버레이 데이터 보정 방법.
제 5 항에 있어서, 상기 선택된 유효 데이터의 개수(N)는 2개 이상인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼용 스테퍼의 오버레이 데이터 보정 방법.