KR100362944B1 - 스테퍼의 얼라인먼트 에러 처리 방법 - Google Patents

스테퍼의 얼라인먼트 에러 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스테퍼를 이용하여 웨이퍼를 노광하기 위한 얼라인먼트 수행시 발생되는 에러를 보다 더 간단한 조작에 의해 신속히 대처할 수 있도록 하는 스테퍼의 얼라인먼트 에러 처리 방법에 관한 것으로, 얼라인먼트를 수행하기 위한 웨이퍼가 스테퍼 내의 웨이퍼 스테이지에 로딩되면, 로딩된 웨이퍼에 대한 프리 얼라인먼트(pre-alignment)를 수행하는 단계; 웨이퍼 스테이지를 X축 및 Y축 방향으로 이동시켜 서치 얼라인먼트(search alignment)를 수행하는 단계; 웨이퍼 스테이지를 X축 및 Y축 방향으로 보다 더 정밀하게 미세 이동시켜 파인 얼라인먼트(fine alignment)를 수행하는 단계; 파인 얼라인먼트 에러가 검출되면, 파인 얼라인먼트 에러가 발생된 샷(shot)을 다른 샷으로 대체하기 위한 모드로 전환시키는 단계; 다른 샷의 좌표가 입력되면, 입력된 좌표에 대응하는 샷에 대해 서치 얼라인먼트 및 파인 얼라인먼트를 수행하는 단계를 포함하므로써, 스테퍼의 파인 얼라인먼트 에러 발생시 간단한 조작에 의해 에러가 발생된 샷을 다른 샷으로 변경하여 파인 얼라인먼트의 재실행 시간을 절감하므로써, 전반적인 공정 소요 시간을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

스테퍼의 얼라인먼트 에러 처리 방법{METHOD FOR CONTROLLING AN ALIGNMENT ERROR IN A STEPPER}
본 발명은 반도체 제조 공정에서 사용되는 스테퍼에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포토 리소그래피(photo lithography) 공정시 스테퍼(stepper)에서 발생되는 얼라인먼트 에러를 적응적으로 처리할 수 있는 스테퍼의 얼라인먼트 에러 처리 방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이 반도체 제조 공정중 포토 리소그래피 공정은 웨이퍼 상에 실제로 필요한 회로를 포토 레지스트 또는 레티클(photo resist 또는 reticle)을 이용하여 그리는 공정으로서, 설계하고자 하는 회로 패턴이 그려진 포토 마스크(photo mask)에 빛을 조사하여 웨이퍼 상에 도포된 포토 레지스트를 감광시키므로써 원하는 패턴을 웨이퍼 상에 형성할 수 있게 된다.
그리고, 이러한 포토 공정에서 사용되는 스텝퍼(stepper)는 사진 노광 장비의 일종으로서, 포토 마스크의 패턴을 광학 렌즈를 이용하여 웨이퍼 상에 축소 투영하여 전사하는 장비이다.
이러한 스테퍼를 이용하여 웨이퍼를 노광시킨 다음, 원하는 패턴을 웨이퍼 상의 정확한 위치에 형성하기 위해서는 먼저, 웨이퍼의 정확한 정렬(alignment) 과정이 필수적이다.
도 1은 종래의 스테퍼에서 웨이퍼에 대한 얼라인먼트를 수행하는 과정에 대해 도시한 플로우차트로서, 동도면을 참조하면, 먼저 웨이퍼를 스테퍼 내의 웨이퍼 스테이지에 로딩(loading)하고(단계 101), 로딩된 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지의 하부로부터 공급되는 에어(air)를 이용하여 부상시킨 후 웨이퍼 노치(notch) 부분에 해머(hammer)를 구동시켜 웨이퍼를 원하는 위치로 고정시키는 프리 얼라인먼트(pre-alignment)를 수행하게 된다(단계 103).
그리고, 계속해서 웨이퍼 스테이지를 X축 및 Y축 방향으로 이동시켜 서치 얼라인먼트(search alignment)를 실행시킨 후(단계 105), 다시 서치 얼라인먼트에서 보다 더 정밀한 변화량으로 웨이퍼 스테이지를 X축 및 Y축 방향으로 미세 이동시키면서 완전한 웨이퍼 미세 정렬을 시행하는 파인 얼라인먼트(fine alignment)를 수행하게 된다(단계 107). 이러한 각각의 얼라인먼트 과정이 완료되면, 비로소 웨이퍼의 노광 공정이 진행된다(단계 109).
그리고, 도 2는 이러한 종래의 얼라인먼트 과정에서 에러가 발생할 경우에 따른 스테퍼의 처리 모드를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 먼저 'Retry(21)'는 에러가 발생한 샷(shot)의 얼라인먼트 마크를 다시 측정하기 위한 모드이며, 'Proceed(22)'는 현재의 계측된 상태로 진행하기 위한 모드이고, 'Pass(23)'는 에러가 발생한 샷을 제외하여 얼라인먼트 상태를 측정하기 위한 모드이다.
그리고, 'Reject(24)'는 웨이퍼의 노광을 실시하지 않고 제거하기 위한 모드이며, 'Abort(25)'는 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지에 놓아둔 상태에서 공정을 중지하기 위한 모드이고, 'Option(26)'은 운용자의 조작에 의해 후술하는 26-1부터 26-5의 모드를 선택할 수 있도록 하기 위한 것으로, 이 'Option(26)'내에는 운용자의 수동 조작을 위한 'Manual(26-1)' 모드와 현 상태에서 측정된 신호를 측정하여 디스플레이하기 위한 'Signal(26-2)' 모드, Y 스테이지의 서치 얼라인먼트를 재실행하기 위한 'Y Search(26-3)' 모드 및 X 스테이지의 서치 얼라인먼트를 재실행하기 위한 'X Search(26-4)' 모드, 그리고 기계적/전기적 방법을 사용하여 얼라인먼트를 재실행하기 위한 'OF(Oriental Flat)(26-5)' 모드가 각각 포함된다.
한편, 상술한 도 1에서와 같은 웨이퍼 얼라인먼트 과정중, 상술한 단계(107)의 파인 얼라인먼트 과정에서 파인 얼라인먼트를 수행하기 위한 샷의 얼라인먼트 마크가 손상되었을 경우에는 파인 얼라인먼트 에러가 발생하게 되는데, 이러한 파인 얼라인먼트 에러가 발생할 경우에는 상술한 도 2의 'Retry(21)' 모드를 수행하더라도 다시 동일한 에러가 발생하게 되고, 'Proceed(22)' 모드 또는 'Pass(23)' 모드를 수행하더라도 그에 따른 오류가 발생하게 된다.
결국, 종래의 얼라인먼트 과정에서는 이러한 파인 얼라인먼트 에러가 발생할 경우에, 'Abort(25)' 모드를 수행하여 공정을 중단한 다음, 파인 얼라인먼트 측정을 위한 샷의 좌표를 다른 샷으로 변경하여 전체 얼라인먼트 과정을 처음부터 다시 수행하게 된다. 따라서, 그 만큼 공정 시간이 더 소요되는 문제점이 있고, 운용자의 조작 실수로 인한 오동작이 발생할 가능성이 그만큼 증가하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 점에 착안하여 안출한 것으로, 스테퍼를 이용하여 웨이퍼를 노광하기 위한 얼라인먼트 수행시 발생되는 에러를 보다 더 간단한 조작에 의해 신속히 대처할 수 있는 스테퍼의 얼라인먼트 에러 처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 스테퍼를 이용하여 반도체 웨이퍼의 얼라인먼트를 실행하는 과정에서 발생되는 에러를 처리하는 방법에 있어서, 상기 얼라인먼트를 수행하기 위한 웨이퍼가 상기 스테퍼 내의 웨이퍼 스테이지에 로딩되면, 상기 로딩된 웨이퍼의 노치 부분에 해머를 구동시켜 상기 웨이퍼를 원하는 위치로 고정시키는 프리 얼라인먼트를 수행하는 제 1 단계; 상기 웨이퍼 스테이지를 X축 및 Y축 방향으로 이동시켜 상기 웨이퍼에 대한 서치 얼라인먼트를 수행하는 제 2 단계; 상기 웨이퍼 스테이지를 X축 및 Y축 방향으로 보다 더 정밀하게 미세 이동시켜 상기 웨이퍼의 파인 얼라인먼트를 수행하는 제 3 단계; 상기 파인 얼라인먼트를 수행하는 도중에 에러가 검출되면, 상기 스테퍼의 동작을 상기 파인 얼라인먼트 에러가 발생된 샷(shot)을 다른 샷으로 대체하기 위한 모드로 전환시키는 제 4 단계; 상기 다른 샷의 좌표가 입력되면, 상기 입력된 좌표에 대응하는 샷에 대해 상기 서치 얼라인먼트 및 상기 파인 얼라인먼트를 수행하는 제 5 단계를 포함하는 스테퍼의 얼라인먼트 에러 처리 방법을 제공한다.
도 1은 종래의 스테퍼에서 웨이퍼의 얼라인먼트를 수행하는 과정에 대해 도시한 플로우차트,
도 2는 종래의 얼라인먼트 과정에서 에러가 발생할 경우에 따른 스테퍼의 처리 모드를 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 스테퍼의 얼라인먼트 에러 처리 방법을 수행하기 위해서 구비되는 스테퍼의 동작 모드를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 얼라인먼트 에러 처리 방법을 적용하기에 적합한 스테퍼의 기능 블록도,
도 5는 웨이퍼 상의 서치 얼라인먼트 샷과 파인 얼라인먼트 샷을 예시적으로 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스테퍼의 얼라인먼트 에러 처리 방법에 대한 수행 과정을 도시한 플로우차트.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 광 센서 20 : 레티클
30 : 렌즈 40 : 웨이퍼
50 : 웨이퍼 스테이지 60 : 구동부
70 : 디스플레이부 80 : 제어부
90 : 키 입력부
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스테퍼의얼라인먼트 에러 처리 방법에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 도 3은 본 발명에 따른 스테퍼의 얼라인먼트 에러 처리 방법을 수행하기 위해서 스테퍼에서 수행되는 각 동작 모드를 도시한 도면으로서, 본 발명에서는 종래와 달리, 'Option(26)' 모드 내에 'Shot Move(26-6)' 모드가 별도로 추가되었으며, 이 'Shot Move(26-6)' 모드는 파인 얼라인먼트 에러가 발생할 경우에, 에러가 발생된 샷을 다른 샷으로 전환하여 파인 얼라인먼트를 재실행할 수 있도록 하는 모드이며, 이러한 기능은 본 발명에 따라 스테퍼 내에 별도로 추가된다.
그리고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 얼라인먼트 에러 처리 방법을 적용하기에 적합한 스테퍼의 기능 블록도로서, 광 센서(10), 레티클(20), 렌즈(30), 웨이퍼(40), 웨이퍼 스테이지(50), 구동부(60), 디스플레이부(70), 제어부(80), 키 입력부(90)를 포함한다.
광 센서(10)는 도시 생략된 광 발생 수단과 광 수신 수단을 통해 전자 빔을 발생 및 수신하여 레티클(20) 상에 형성된 얼라인먼트 마크와 웨이퍼(40) 상에 형성된 얼라인먼트 마크의 정렬(alignment)을 측정하며, 얼라인먼트 에러 발생시 그에 따른 에러 신호를 발생하게 된다. 그리고, 웨이퍼 스테이지(50)는 상부에 탑재된 웨이퍼를 구동부(60)의 구동에 의해 상/하, 좌/우 이동시키기 위한 수단이다.
한편, 디스플레이부(70)는 광 센서(10)를 통해 검출된 웨이퍼(40)의 정렬 상태 및 에러 여부를 디스플레이하기 위한 수단이며, 특히 파인 얼라인먼트 에러 발생시 에러가 발생된 샷에 대한 좌표를 디스플레이하게 된다.
그리고, 제어부(80)는 상술한 도 3에 도시된 바와 같은 스테퍼의 얼라인먼트에러 처리를 위한 각종 모드 및 각 모드에 따른 제어 루틴을 내장하며, 키 입력부(90)를 통해 입력되는 각종 명령에 응답하여 그에 상응하는 제어 신호를 발생하므로써, 스테퍼의 전반적인 동작 제어 및 얼라인먼트 제어를 수행하기 위한 키 신호를 발생하고, 구동부(60)를 구동하기 위한 제어 신호를 발생하게 된다.
도 4를 참조하여 본 발명에 따른 얼라인먼트 에러 처리 방법에 대해 설명하면, 먼저 웨이퍼(40)가 스테퍼 내의 웨이퍼 스테이지(50)에 로딩되면, 전술한 바와 같은 프리 얼라인먼트 및 서치 얼라인먼트가 수행한다.
그리고, 다시 파인 얼라인먼트를 수행하게 되는데, 이때 만일 광 센서(10)로부터 파인 얼라인먼트 에러가 검출되면, 디스플레이부(70)는 파인 얼라인먼트 에러 발생 여부를 디스플레이하게 된다.
이때, 운용자는 키 입력부(90)를 통해 도 3에 도시된 스테퍼의 에러 처리 모드중에서 'Option(26)' 모드를 선택한 다음, 다시 'Option(26)' 모드 내의 'Shot Move(26-6)' 모드를 선택하여 파인 얼라인먼트를 수행할 샷의 좌표를 입력할 수 있게 된다.
예를 들어 설명하면, 도 5는 웨이퍼(40) 상의 서치 얼라인먼트 샷(s)과 파인 얼라인먼트 샷(e)을 각각 도시한 도면으로서, 동도면에 도시된 파인 얼라인먼트 샷(e)으로 지정된 각 영역중 임의의 샷 내에서 얼라인먼트 마크가 손상되었을 경우에 광 센서(10)는 파인 얼라인먼트 에러가 검출하게 되고, 이때 운용자는 키 입력부(90)를 조작하여 스테퍼의 모드를 'Option(26)' 모드 내의 'Shot Move(26-6)' 모드를 선택하므로써, 파인 얼라인먼트를 수행할 다른 샷에 대한 좌표를 입력할 수있게 된다.
이와 같은 과정을 거쳐 파인 얼라인먼트를 수행할 다른 샷이 설정되면, 스테퍼는 웨이퍼(40)에 대한 서치 얼라인먼트 과정부터 재수행하게 된다. 즉, 본 발명에서는 파인 얼라인먼트 에러 발생시, 얼라인먼트 공정을 중단하고 새로운 좌표 값을 입력하여 최초의 프리 얼라인먼트 과정부터 재수행하던 종래와는 달리, 얼라인먼트 과정을 중단하지 않고 새로운 좌표값에 의한 서치 얼라인먼트 과정부터 재수행하게 됨으로써, 파인 얼라인먼트 에러 발생에 대한 처리 시간을 그 만큼 절감할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스테퍼의 얼라인먼트 에러 처리 방법에 대한 수행 과정을 도시한 플로우차트로서, 동도면을 참조하여 상술한 일련의 과정에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 얼라인먼트를 수행하기 위한 웨이퍼(40)가 스테퍼 내의 웨이퍼 스테이지(50)에 로딩되면(단계 601), 로딩된 웨이퍼(40)를 웨이퍼 스테이지(50)의 하부로부터 공급되는 에어(air)를 이용하여 부상시킨 후 웨이퍼 노치(도 5의 도면 부호 41) 부분에 해머(도시 생략됨)를 구동시켜 웨이퍼를 원하는 위치로 고정시키는 프리 얼라인먼트가 수행된다(단계 603).
그리고, 계속해서 제어부(80)는 웨이퍼 스테이지(50)를 X축 및 Y축 방향으로 이동시켜 서치 얼라인먼트(search alignment)를 수행하게 되고(단계 605), 다시 보다 더 정밀한 변화량으로 웨이퍼 스테이지(50)를 X축 및 Y축 방향으로 미세 이동시키면서 완전한 웨이퍼 미세 정렬을 시행하는 파인 얼라인먼트를 수행하게 된다(단계 607).
만일, 이때 파인 얼라인먼트 에러가 발생되어 광 센서(10)로부터 검출되면(단계 609), 디스플레이부(70)는 파인 얼라인먼트 에러 여부를 디스플레이하게 된다. 그리고, 이때 운용자가 키 입력부(90)를 조작하여 스테퍼의 에러 처리 모드중 'Option(26)' 모드 내의 'Shot Move(26-6)' 모드를 선택하면(단계 611), 디스플레이부(70)는 파인 얼라인먼트 에러가 발생된 샷의 좌표를 디스플레이하게 된다(단계 613).
따라서, 운용자는 에러가 발생된 샷을 다른 샷으로 대체하기 위하여 새로운 샷에 대한 좌표를 키 입력부(90)를 통해 입력하게 되고(단계 615), 그에 따라 제어부(80)는 입력된 좌표에 대응하는 샷에 대한 서치 얼라인먼트 과정부터 재수행하기 위한 제어 신호를 발생하므로써, 새로운 샷에 의거한 서치 얼라인먼트 과정이 수행된다(단계 617).
그리고, 서치 얼라인먼트 과정이 완료되면, 다시 제어부(80)는 파인 얼라인먼트 수행하므로써(단계 619), 웨이퍼(40)에 대한 정확한 얼라인먼트를 실행하여 웨이퍼(40)의 정상적인 노광을 수행할 수 있게 된다(단계 621).
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 파인 얼라인먼트 에러 발생시, 얼라인먼트 공정을 중단하고 새로운 좌표 값을 입력하여 최초의 프리 얼라인먼트 과정부터 재수행하던 종래와는 달리, 얼라인먼트 과정을 중단하지 않고 새로운 좌표값에 의한 서치 얼라인먼트 과정부터 재수행하게 됨으로써, 파인 얼라인먼트 에러발생에 대한 처리 시간을 그 만큼 절감할 수 있는 효과가 있으며, 그에 따라 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 스테퍼를 이용하여 반도체 웨이퍼의 얼라인먼트를 실행하는 과정에서 발생되는 에러를 처리하는 방법에 있어서,
    상기 얼라인먼트를 수행하기 위한 웨이퍼가 상기 스테퍼 내의 웨이퍼 스테이지에 로딩되면, 상기 로딩된 웨이퍼의 노치(notch) 부분에 해머(hammer)를 구동시켜 상기 웨이퍼를 원하는 위치로 고정시키는 프리 얼라인먼트(pre-alignment)를 수행하는 제 1 단계;
    상기 웨이퍼 스테이지를 X축 및 Y축 방향으로 이동시켜 상기 웨이퍼에 대한 서치 얼라인먼트(search alignment)를 수행하는 제 2 단계;
    상기 웨이퍼 스테이지를 X축 및 Y축 방향으로 보다 더 정밀하게 미세 이동시켜 상기 웨이퍼의 파인 얼라인먼트(fine alignment)를 수행하는 제 3 단계;
    상기 파인 얼라인먼트를 수행하는 도중에 에러가 검출되면, 상기 스테퍼의 동작 모드를 상기 파인 얼라인먼트 에러가 발생된 샷(shot)을 다른 샷으로 대체하기 위한 모드로 전환시키는 제 4 단계;
    상기 다른 샷의 좌표가 입력되면, 상기 입력된 좌표에 대응하는 샷에 대해 상기 서치 얼라인먼트 및 상기 파인 얼라인먼트를 수행하는 제 5 단계를 포함하는 스테퍼의 얼라인먼트 에러 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 4 단계는, 상기 파인 얼라인먼트 에러가 검출되면, 상기 파인 얼라인먼트 에러가 발생된 샷에 대한 좌표를 디스플레이 수단을 통해 디스플레이하는 과정을 더 포함하는 스테퍼의 얼라인먼트 에러 처리 방법.
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