KR100442516B1 - 노광 방법 및 노광 시스템 - Google Patents

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KR100442516B1
KR100442516B1 KR10-2001-0081055A KR20010081055A KR100442516B1 KR 100442516 B1 KR100442516 B1 KR 100442516B1 KR 20010081055 A KR20010081055 A KR 20010081055A KR 100442516 B1 KR100442516 B1 KR 100442516B1
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요시다께야스히로
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가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼
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Abstract

반도체 장치 제조를 위한 노광 처리에서, 노광 장치들 간의 장치 차이로 인한 변동이 크기 때문에, 노광 파라미터들을 추출하는 작업은 각각의 노광 장치에 대해 테스트 웨이퍼를 사용해서 노광 에너지 및 포커스 오프셋을 계산함으로써 실행된다. 다품종 소량 생산으로 반도체 장치를 제조하는 경우, 노광 파라미터들을 추출하는 작업이 실행되어야만 하는 횟수가 증가해서, 노광 장치들의 가동률이 감소되고, 반도체 장치의 TAT가 증가한다. 또한, 반도체 장치의 소형화가 진전됨에 따라, 노광 장치들 간의 장치 차가 노광 처리로 인한 결함을 야기하고, 반도체 장치 제조 수율이 감소된다. 반도체 장치들을 위한 노광 처리에서, 선정된 다수의 노광 장치들의 투영 렌즈 수차들을 사용하는 노광 장치 및 투영 광학계의 조명 파라미터들, 포토레지스트 파라미터들 및 회로 패턴 정보에 따른 노광 에너지 및 포커스 오프셋은 광학 현상 시뮬레이터(optical development simulator)를 사용해서 계산되고, 노광 처리는 다수의 노광 장치들 중에서 프로세스 윈도우가 특정한 허용오차 내에 있는 노광 장치를 사용해서 실행된다.

Description

노광 방법 및 노광 시스템{EXPOSURE METHOD AND EXPOSURE SYSTEM FOR THE SAME}
본 발명은 반도체 장치들을 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히, 회로 패턴을 반도체 장치에 전사시키는 노광 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 장치 제조 시, 회로 패턴을 반도체 장치의 기판 웨이퍼(이하에는 "웨이퍼"라고 함)에 전사시킬 때, 다수의 노광 공정들 및 에칭 공정들이 필요하다. 도 2는 웨이퍼 상에 형성된 절연막에 회로 패턴을 전사시키는 방법을 도시하고 있다. 먼저, 노광 공정에서, 회로 패턴을 웨이퍼 상의 포토레지스트 막에 전사시킨다. 그 후, 에칭 공정에서, 노광 공정에서 형성된 포토레지스트 패턴을 마스크로 사용해서 회로 패턴이 웨이퍼 상의 절연막에 형성된다. 다음 노광 공정에서, 포토레지스트 막이 도포 프로세스에 의해 웨이퍼 상에 형성되고, 그 후, 노광 프로세스에서, 회로 패턴을 노광 장치를 사용해서 포토레지스트에 전사시킨다. 그 후, 노광된 포토레지스트가 현상 프로세스에서 현상되어, 포토레지스트 패턴을 형성한다.
도 3은 노광 공정을 위해 주로 사용되는 축소 투영 노광 장치의 구성을 도시하고 있다. 축소 투영 노광 장치를 사용해서, 소위 "레티클"이라고 하는 글래스(통상은 석영 글래스로 이루어짐) 상의 금속을 에칭함으로써 형성된 회로 패턴이 축소 렌즈를 통해 축소 노광되는데, 한번에 웨이퍼상에 하나 이상의 칩들이 축소 노광된다. 레티클을 교환하여, 반도체 장치를 제조하는 데 필요한 회로 패턴이 웨이퍼 상에 형성될 수 있다. 노광 공정들의 회로 패턴 및 패턴 배치의 해상도에 따라 포토레지스트 파라미터들(타입, 두께 등) 뿐만 아니라 개구수(numerical aperture) NA 및 조명 코히어런시 σ와 같은 노광 장치의 투영 광학계의 조명 조건들을 최적화할 수 있다.
반도체 장치의 전기적 특성들을 만족시키기 위해, 해상도 뿐만 아니라 전사 패턴의 크기 변화도 허용 범위 내에 있어야 한다. 예를 들어, 트랜지스터 게이트 크기 변화는 트랜지스터의 임계 전압의 변화를 야기할 수도 있기 때문에, 포토레지스트 패턴 크기 변화는 특정 허용 범위 내에서 설정되어야만 한다. 포커스 시프트, 레티클 상에 회로 패턴을 생성할 때의 오차(discrepancies), 노광 장치의 축소 렌즈의 수차들, 또는 도포 또는 현상 프로세스로 인한 변화 등과 같이 포토레지스트 패턴의 크기 변동을 야기하는 원인은 다양하다. 실제로, 노광 장치의 변동이 가장 커서, 회로 패턴을 전사시킬 때의 노광 에너지 및 포커스 오프셋은 각각의 레티클, 노광 공정 및 노광 장치에 대해 설정되고, 노광 공정들에서 가장 적은 마진을 갖는 부분의 포토레지스트 패턴의 크기(임계 크기, 이하에는 "CD"라고 함)가 특정한 허용값 내에서 조정된다. 현재, 상이한 노광 에너지들 및 포커스들로 노광된 테스트 웨이퍼의 CD를 측정하는 작업(소위 "노광 조건 추출 작업"이라고 함)을 통해 각각의 레티클, 노광 공정 및 노광 장치에 대한 노광 에너지 및 포커스 오프셋이 계산된다. 이 때, CD값들이 특정 허용값 내에 있는 노광 에너지 및 포커스의 프로세스 윈도우가 생성되고, 윈도우의 중심값이 노광 에너지 및 포커스 오프셋의 최적값으로 취해진다. 또한, 윈도우가 클수록, 노광 공정의 CD 변동에 대한 마진이 커져서, 프로세스 윈도우가 노광 공정의 평가 지표로 사용될 수 있다. 도 4는 노광 공정에 대한 프로세스 윈도우를 사용해서 노광 에너지 및 포커스 오프셋의 최적값들을 계산하는 방법을 도시한 것이다. 노광 에너지 및 포커스 오프셋을 변경시키면서 노광 처리되는 테스트 웨이퍼의 CD값들이 특정 허용값 내에 있는 노광 에너지 및 포커스의 프로세스 윈도우가 계산된다. 동일한 레티클의 경우, 최종 최적 노광 에너지 및 포커스 오프셋 뿐만 아니라 프로세스 윈도우들이 노광 공정에서 장치 A가 사용되는지 또는 장치 B가 사용되는지에 따라 상이한 일례가 도시되어 있다.
한편, 반도체 장치들의 다품종 소량 생산 제조법은 각각의 레티클, 노광 공정 및 노광 장치에 대해 실행되는 노광 파라미터 추출 작업 횟수를 증가시켜서, 새롭게 투자한 반도체 장치들의 TAT(turn-around time) 또한 증가된다. 따라서, 각각의 타입의 반도체 장치를 위해 사용되는 노광 장치들을 고정함으로써 노광 파라미터들을 추출하는 작업이 실행되는 횟수를 억제할 수 있지만, 노광 장치들의 가동률의 변화가 야기되어서, 노광 공정 전체의 처리 능력 저하를 야기한다.
이러한 문제점들을 해결하기 위한 수단으로서, 예를 들어, 에이다(Aida) 등[전자 정보 협회, 광 리소그라피 프로세스의 통계적인 설계를 위한 응답 곡면 함수(Response Surface Functions)의 도입, 1996]은 변수로서 노광 에너지, 포커스 오프셋 및 투영 광학계의 조명 파라미터들(개구수 NA 및 조명 코히어런시 σ)을 취하는 CD값들의 응답 곡면 함수들을 생성하고, 응답 곡면 함수들로부터 노광 에너지 및 포커스 오프셋을 계산하는 방법을 제안해 왔다.
제조 장치의 가동률을 증가시키기 위해, "FIFO" 또는 "납기 우선"과 같은 특정 규칙에 따라, 제조 장치의 가동률에 따라 자동으로 장치를 선택 및 할당["디스패칭(dispatching)"이라고 함]하는 시스템이 구현되었고(예를 들면, 일본 IBM의 "Siview"), 노광 장치들의 할당을 위해 사용된다.
또한, JP H11-267952A는 각각의 공정의 제조 변화가 감소되고 품질 및 수율이 향상되는 생산 관리 시스템을 제안한다.
시스템 LSI와 같은 반도체 장치들의 다품종 소량 생산을 위한 제조에서, 메모리 장치들과 같은 대량 생산품에 비해, 신제품 제조를 위한 각각의 레티클, 노광 공정 및 노광 장치에 대한 노광 파라미터들을 추출하는 작업이 실행되는 횟수가 보다 많고, 제품의 TAT(turn-around time)가 보다 많다. 각각의 타입의 반도체 장치를 위해 사용되는 노광 장치들을 고정함으로써, 노광 파라미터들을 추출하는 작업이 실행되어야만 하는 횟수가 감소될 수는 있지만, 이는 가동률의 불규칙성을 야기하고, 노광 공정 전체의 처리 능력을 저하시킨다.
상술된 바와 같이, 에이다(Aida) 등이 제안한 노광 에너지 및 포커스 오프셋을 계산하는 방법으로, 투영 광학계의 조명 파라미터들의 차이로 인한 노광 에너지 및 포커스 오프셋의 최적값들을 계산할 수 있다. 그러나, 다수의 노광 장치들에 대한 노광 에너지 및 포커스 오프셋을 계산하기 위해서는, 투영 렌즈들의 수차들의 차들과 같은 노광 장치들 간의 장치 차들이 존재하므로, 응답 곡면 함수들을 각각의 노광 장치에 대해 생성하고, 보정(corrected)하여야 한다. 또한, 회로 패턴 정보가 고려되지 않아서, 회로 패턴에 좌우되는 노광 에너지 및 포커스 오프셋의 변동을 보정할 수 없다.
실용화되지 않은 디스패치 시스템에서는, 현재의 제조 장치의 가동 상황 및 제조 과정 정보에 기초하여 사용될 장치들을 할당할 수 있으나, 노광 조건들을 추출하는 작업이 실행되어야만 하는 횟수는 감소될 수 없어서, 노광 파라미터들이 설정되지 않은 노광 장치들을 할당할 수가 없어, 다품종 소량 생산을 위해 노광 조건들을 추출하는 작업이 실행되어야만 하는 횟수의 증가로 인해 야기되는 반도체 장치의 TAT의 증가에 대응하여 사용되지 못하였다.
JP H11-267952A에서, 제조 장치들의 결합은 실제 가공이 실행될 때의 제품 데이터(workmanship data)를 사용해서 결정되므로, 새롭게 투자한 반도체 장치들에 대한 제품 데이터가 없기 때문에, 상기 방법은 사용될 수 없다.
또한, 장치 패턴의 소형화가 진행되면, 동일한 조명 조건에서도, 프로세스윈도우들이 노광 장치들의 투영 렌즈들의 수차로 인한 노광 장치들 간의 장치 차이에 따라 변동되어서, 반도체 장치의 제조 수율이 노광 장치 간의 차이로 인해 변경된다. 보다 상세한 회로 패턴들을 형성할 때, 수율을 향상시키기 위해 다수의 노광 장치들의 프로세스 윈도우들을 비교하고, 큰 프로세스 윈도우를 갖는 노광 장치를 선택한 후에 노광 처리를 실행할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 노광 장치들의 투영 렌즈들의 수차에 따라 변하는 노광 에너지 및 포커스 오프셋의 최적값들 뿐만 아니라 노광 에너지 및 포커스의 마진들을 계산하기 위한 수단, 및 계산된 노광 에너지 및 포커스의 마진들에 기초하여 노광 처리를 위해 사용되는 노광 장치를 할당하기 위한 수단을 갖는 반도체 장치를 노광하는 방법 및 상기 반도체 장치를 위한 노광 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명은 다수의 노광 장치들의 투영 렌즈들의 수차 정보(예를 들면, Zernike 계수)를 저장하고 있는 제1 데이터베이스, 조명 파라미터들(예를 들면, 노광 파장, 렌즈의 개구수 NA, 조명 코히어런시 σ), 포토레지스트 파라미터들(예를 들면, 타입, 두께 및 현상 시간) 및 반도체 장치 제조의 노광 공정을 위한 허용 CD값들과 같은 프로세스 명세 정보를 저장하고 있는 제2 데이터베이스, 반도체 장치 제조의 노광 공정을 위해 사용되는 회로 패턴 정보를 저장하고 있는 제3 데이터베이스, 노광 장치들의 디스패치 규칙들을 저장하고 있는 제4 데이터베이스, 다수의 노광 장치들에 대한 공정들을 위한 노광 에너지 및 포커스 오프셋의 최적값들 뿐만 아니라 노광 에너지 및 포커스의 마진들이 등록되어 있는 제5 데이터베이스, 노광 에너지 및 포커스 오프셋의 최적값들 뿐만 아니라 노광 에너지 및 포커스의 마진들을 계산하기 위한 노광 파라미터 계산 처리부, 및 다수의 노광 장치들의 노광 에너지 및 포커스의 마진들 및 노광 장치의 디스패치 규칙들에 기초하여 노광 공정을 위해 사용될 노광 장치를 선택하고 노광 처리를 실행하기 위한 노광 장치 할당 처리부를 포함한다.
노광 파라미터 계산 처리부는
(1) 노광 처리를 위해 사용되는 투영 광학계의 조명 파라미터들 및 포토레지스트 파라미터들을 검색하는 단계;
(2) 노광 처리를 위해 사용되는 회로 패턴 정보를 검색하는 단계;
(3) 노광 장치의 투영 렌즈의 수차 정보를 검색하는 단계; 및
(4) 단계 (1) 내지 단계 (3)에서 검색된 정보에 기초하여 광학 현상 시뮬레이터로 노광 처리를 위한 노광 에너지 및 포커스 오프셋의 최적값 뿐만 아니라 노광 에너지 및 포커스의 마진들을 계산하는 단계
를 실행한다.
단계 (1)∼ 단계 (4)를 순서대로 실행함으로써, 노광 파라미터들을 추출하는 작업을 실행하지 않고 노광 장치들의 투영 렌즈들의 수차들로 인한 프로세스 윈도우들의 변동을 고려해서 노광 에너지 및 포커스 오프셋을 계산할 수 있다.
노광 장치 할당 처리부는
(5) 노광 파라미터 계산 처리부에 의해 계산된 다수의 노광 장치들의 노광 에너지 및 포커스의 마진들을 검색하는 단계;
(6) 노광 장치들의 디스패치 규칙들을 검색하는 단계; 및
(7) 디스패치 규칙들 뿐만 아니라 노광 에너지 및 포커스의 마진들에 기초하여 노광 장치를 선택하는 단계
를 실행한다.
단계 (5)∼단계 (7)을 순서대로 실행함으로써, 프로세스 윈도우 및 장치 가동 상태를 고려해서 노광 장치들로 노광 처리를 실행할 수 있다.
따라서, 노광 장치의 투영 렌즈의 수차에 따라 변동하는 노광 에너지 및 포커스 오프셋은 노광 파라미터들을 추출하는 작업을 실행하지 않고 결정될 수 있다. 또한, 다수의 노광 장치들 중에서 큰 프로세스 윈도우를 갖는 노광 장치를 선택함으로써 반도체 장치들의 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 반도체 장치들을 노광하는 방법 및 시스템의 제1 실시예를 도시한 블록도.
도 2는 반도체 장치들을 제조하기 위한 패턴 전사 방법을 도시한 도면.
도 3은 축소 투영 노광 장치의 구성을 도시한 도면.
도 4는 노광 에너지 및 포커스 오프셋을 계산하기 위한 방법을 도시한 도면.
도 5는 투영 렌즈들의 상이한 수차들로 인한 프로세스 윈도우들의 변화를 도시한 도면.
도 6은 투영 렌즈들의 수차들을 계산하기 위한 방법을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따라 노광 에너지 및 포커스 오프셋의 최적값들 뿐만 아니라 노광 에너지 및 포커스의 마진들을 계산하기 위한 방법을 도시한 플로우챠트.
도 8은 본 발명에 따라 노광 에너지 및 포커스의 마진들이 큰 노광 장치를 선택함으로써 노광 처리를 실행하기 위한 방법을 도시한 플로우챠트.
도 9는 본 발명에 따라 노광 장치, 레티클, 노광 에너지 및 포커스 오프셋의 계산 결과들의 출력 화면의 일례를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 제2 실시예를 도시한 블록도.
도 11은 본 발명의 제3 실시예를 도시한 블록도.
도 12는 본 발명에 따라 노광 장치를 선택하기 위한 방법을 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 노광 장치 그룹
3 : 데이터 계산 스테이션
4 : 노광 파라미터 계산 처리부
5 : 노광 장치 할당 처리부
6 : 입출력 인터페이스
7 : 데이터베이스부
8 : 레티클 집합
10 : 제조 관리 시스템
본 발명의 양호한 실시예들은 첨부된 도면들을 참조해서 이하에 설명된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 전체 구성을 도시한 블록도이다. 도 1에서, 노광 장치 그룹(1)은 적어도 2개의 노광 장치(2)로 구성된다. 노광 장치들(2)은 패턴 전사를 위한 투영 광학계를 갖는 장치들이다. 노광 장치 그룹(1)은 노광 파라미터(예를 들면, 노광 에너지 및 포커스 오프셋) 계산 처리부(4), 노광 장치 할당 처리부(5), 입출력 인터페이스(6), 및 데이터베이스부(7)를 포함하는 데이터 계산 스테이션(3)에 접속된다. 또한, 노광 장치 그룹(1)은 전체 반도체 장치 제조 라인을 관리하기 위한 제어 관리 시스템(10)에 접속된다. 노광 처리 중에, 반도체 장치 타입, 처리 공정 및 웨이퍼 명칭은 예를 들어 웨이퍼에 제공된 제품 번호(serial number)를 판독함으로써 입력되어, 제조 관리 시스템(10)으로부터 네트워크를 통해 송신될 수 있다.
적어도 2개의 레티클(9)로 이루어진 레티클 집합(8)은 데이터 계산 스테이션(3) 및 제조 관리 시스템(10)에 접속된다. 레티클들이 사용되는 반도체 장치 타입 및 노광 공정은 예를 들어 레티클에 형성된 제품 번호를 판독함으로써 입력되어서, 제조 관리 시스템(10)으로부터 네트워크를 통해 획득될 수 있다. 동일한 반도체 장치 타입 또는 노광 공정을 위해 다수의 레티클들이 존재할 수 있다.
데이터베이스부(7)는 노광 장치들의 투영 렌즈 수차 정보(예를 들면, Zernike 계수)를 저장하고 있는 투영 렌즈 수차 데이터베이스(71), 투영 광학계의 조명 파라미터들(예를 들면, 노광 파장, 렌즈의 개구수 NA, 조명 코히어런시 σ) 및 반도체 장치의 다양한 노광 공정들의 포토레지스트 파라미터들(예를 들면, 타입, 두께 현상 시간)을 저장하고 있는 공정 명세 데이터베이스(72), 반도체 장치의 회로 패턴 및 레티클들의 제조 오차의 측정 결과를 저장하고 있는 레티클 회로 패턴 데이터베이스(73), 노광 처리를 위해 사용될 노광 장치를 선택하기 위한 디스패치 규칙들이 등록된 디스패치 규칙 데이터베이스(74), 및 각각의 노광 장치(2) 및 반도체 장치 노광 공정에 대한 노광 파라미터들(예를 들면, 노광 에너지 및 포커스 오프셋)이 등록된 노광 파라미터 데이터베이스(75)를 포함한다. 노광 파라미터 계산 처리부(4) 및 노광 장치 할당 처리부(5)로부터의 문의에 응답해서, 관련 데이터가 입출력 인터페이스(6)를 통해 검색되고, 문의 응답으로서 작용하는 데이터가 노광 파라미터 계산 처리부(4) 또는 노광 장치 할당 처리부(5)에 송신된다.
데이터베이스부(7)로부터 획득된 데이터에 기초하여, 그리고 광학 현상 시뮬레이터를 사용해서, 노광 파라미터 계산 처리부(4)는 노광 장치들(2)로 노광 처리를 실행할 때 노광 에너지 및 포커스 오프셋의 최적값 뿐만 아니라 노광 에너지 및 포커스의 마진들을 계산한다. 계산 결과들은 입출력 인터페이스(6)를 통해 데이터베이스부(7)의 노광 파라미터 데이터베이스(75)에 등록된다. 본 명세서에서 "마진(margin)"은 CD 규격 내에 속하는 노광 에너지 및 포커스 오프셋의 범위를 의미하고, 노광 에너지의 마진 단위는 광량인 반면, 포커스 오프셋의 단위는 스테이지 구동 거리(stage dirving distance)이다. 마진들이 초과되면, CD는 규격을 벗어나고, 반도체 장치에 결함이 발생한다. 또한, 노광 에너지의 범위의 중심은 최적 노광 에너지이고, 포커스 오프셋의 범위의 중심은 최적 포커스 오프셋이다.
데이터베이스부(7)로부터 획득된 데이터에 기초하여, 노광 장치 할당 처리부(5)는 노광 장치 그룹(1) 및 레티클 집합(8)으로부터 노광 처리를 실행할 노광 장치 및 레티클을 선택하고, 노광 파라미터들(노광 에너지 및 포커스 오프셋)이 입출력 인터페이스(6)를 통해 노광 장치들(2)에 송신된다.
제조 관리 시스템(10)은 웨이퍼의 제조 과정 정보 뿐만 아니라 노광 장치 그룹(1)의 노광 장치들(2) 및 레티클 집합(8)의 레티클들(9)의 가동 상태를 감시하고, 노광 장치 할당 처리부(5)로부터의 문의에 응답해서 응답 데이터를 송신한다.
도 5는 광학 현상 시뮬레이터로 시뮬레이트된 투영 렌즈들의 상이한 수차들로 인한 노광 에너지 및 포커스 오프셋의 변동을 도시한 것이다. 구면 수차의 경우에, 포커스 오프셋의 최적값은 수차가 없을 때보다 더 많이 변동한다. 수차가 없는 경우, 노광 장치는 0.1㎛의 오프셋만큼 보정되어야 하고, 수차가 0.05λ인 경우, 노광 장치는 0.2㎛의 오프셋만큼 보정되어야 한다.
도 6은 투영 렌즈의 수차를 측정하기 위한 방법을 도시한 것이다.
(1) 먼저, 집속 마이크로렌즈를 통해서 노광된 수차 야기 위치 변경이 발생하는 수차 측정 패턴을 형성한다.
(2) 그 후, 수차를 야기하는 위치 변경이 발생하지 않도록 수차 측정 패턴과 중첩하여 기준 패턴을 형성한다.
(3) 그 후, 렌즈 상(像)의 높이에 좌우되는 기준 패턴과 수차 측정 패턴 간의 시프트가 측정된다.
(4) 렌즈 평면의 기준 패턴과 수차 측정 패턴 간의 시프트로부터, 파면 수차를 계산할 수 있고, 획득된 파면 수차들로부터 Zernike 계수들을 계산할 수 있다.
본 실시예에서, Zernike 계수들은 투영 렌즈의 수차 정보로서 데이터베이스에 저장된다.
도 7은 노광 에너지 및 포커스 오프셋의 최적값들 뿐만 아니라 노광 에너지 및 포커스의 마진들을 계산하기 위한 방법을 도시한 플로우챠트이다. 먼저, 단계 101에서는 처리 대상의 반도체 장치의 타입 및 노광 공정이 제조 관리 시스템으로부터 획득된다. 단계 102에서는 단계 101에서 획득된 반도체 장치의 타입, 노광 공정에 사용될 노광 장치, 및 레티클 정보가 제조 관리 시스템으로부터 획득되고, 노광 장치들 및 레티클들의 리스트가 작성된다. 단계 103에서는 처리 실행 대상의 노광 장치 및 레티클이 노광 장치 및 레티클 리스트의 초기값으로 설정된다. 단계 104에서는 조명 파라미터들, 포토레지스트 파라미터들 및 CD 허용값들이 공정 명세 데이터베이스로부터 검색된다. 그 후, 단계 105에서는 처리 대상의 레티클의 회로 패턴 정보가 검색된다. 레티클 회로 패턴 정보가 레티클의 타입(통상, 위상-시프트, 레븐슨(Levenson) 등), 패턴 치수, 패턴 레이아웃(반복, 독립), 패턴 제조 오차 등을 포함한다. 단계 106에서는, 투영 렌즈 수차 데이터베이스에서, 공정에 사용될 노광 장치의 투영 렌즈의 수차 함수들이 검색된다. 단계 107에서는, 단계 104∼단계 106에서 검색된 데이터에 기초하여, 여전히 CD 허용값 내에 존재하는 노광 에너지 및 포커스의 범위가 노광/현상 시뮬레이터에 의해 계산되고, 프로세스 윈도우가 생성된다. 이 때, 투영 렌즈의 수차 함수들을 사용해서, 투영 렌즈의 파면 수차가 노광/현상 시뮬레이터에 의해 생성된다. 그 후, 상이한 노광 에너지들 및 포커스 오프셋들에 대한 투영 렌즈의 파면 수차에 대응하는 회로 패턴 형태가 생성되고, CD값들이 계산된다.
단계 108에서는 단계 107에서 계산된 프로세스 윈도우의 중심을 결정하여, 최적 노광 에너지 및 포커스 오프셋이 계산되고, 노광 파라미터 데이터베이스에서 반도체 장치의 타입, 노광 공정, 노광 장치 및 레티클에 따라 그룹화되어, 노광 에너지 및 포커스 오프셋의 최적값 뿐만 아니라 노광 에너지 및 포커스의 마진들이 등록된다. 단계 109에서는 처리 대상의 노광 장치가 노광 장치 리스트의 최종 노광 장치인지의 여부가 결정된다. 최종 노광 장치가 아니면, 단계 110에서 처리 대상의 노광 장치가 갱신되고, 처리가 다시 단계 106으로부터 반복된다. 최종 노광 장치이면, 단계 111에서 처리 레티클이 최종 레티클인지가 결정된다. 최종 레티클이 아니면, 처리 대상의 노광 장치가 초기값으로 리턴되어서, 처리 대상의 레티클이 갱신되고, 처리가 단계 105로부터 다시 반복된다. 최종 레티클이면, 처리가 종료된다.
도 8은 노광 에너지 및 포커스의 마진들이 큰 노광 장치를 선택함으로써 노광 처리를 실행하기 위한 방법을 도시한 플로우챠트이다. 먼저, 단계 201에서는 노광 처리 대상의 반도체 장치의 타입 및 노광 공정이 제조 관리 시스템으로부터 획득된다. 단계 202에서는 다수의 노광 장치들의 가동 정보가 제조 관리 시스템으로부터 획득된다. 노광 장치의 가동 정보는 노광 장치의 가동 상태 및 다음 처리 대상의 반도체 장치의 제조 과정 정보를 포함한다. 단계 203에서는 단계 201에서 획득된 처리 대상의 반도체 장치의 타입, 노광 공정에 사용될 레티클의 사용 상태, 및 다음 사용 스케쥴이 제조 관리 시스템으로부터 획득된다. 단계 204에서는 노광 처리 대상의 반도체 장치의 디스패치 규칙들이 검색된다. 디스패치 규칙에서, 생산 과정에 적용될 각각의 반도체 장치에 대한 우선 순위 규칙들 및 제조 공정의 수주 상황(ordering conditions) 및 수율 상태에 따른 장치 할당에 대한 우선 순위 규칙들이 예컨대 if-then 형식으로 정의된다. 단계 205에서는 다수의 노광 장치들의 노광 처리를 위한 노광 공정의 프로세스 윈도우가 검색된다. 단계 206에서는 노광 처리를 실행하는 노광 장치가 단계 204에서 획득된 디스패치 규칙들에 기초하여 계산된다. 예를 들어, 디스패치 규칙에서 수율이 중요한 것으로 정의된 반도체 장치에서는, 노광 장치들의 가동 상태 및 레티클들의 사용 상태와 무관하게, 프로세스 윈도우의 면적이 노광 공정의 허용값 이상인 장치와 레티클에 대해 할당이 실행되어, 수율이 향상된다. 생산 진행 과정 및 수율을 모두 고려한 디스패치 규칙인 경우, 생산 진행 과정을 고려한 노광 장치 및 레티클의 우선 순위와 수율을 고려한 노광 장치 및 레티클의 우선 순위가 가중되며, 최고 총 우선 순위를 갖는 노광 장치 및 레티클이 할당된다. 단계 207에서는, 단계 206에서 계산된 노광 장치와 레티클을 결합해서 노광 에너지 및 포커스 오프셋의 최적값들이 검색된다. 단계 208에서는 단계 206 및 단계 207에서 계산된 노광 장치, 레티클, 노광 에너지 및 포커스 오프셋을 사용해서 노광 처리가 실행된다.
도 12는 도 8의 단계 206의 생산 진행 과정 및 수율을 모두 고려한 디스패치 방법을 도시한 것이다. 생산 진행 과정을 고려할 때, 사용되는 노광 장치의 평가 지표 P1은 노광 장치의 가동 상태, 레티클의 사용 상태, 및 처리 대상의 반도체 장치의 납기에 의거하여 계산된다.
반도체 장치가 노광 처리에 도착되면, 다수의 노광 장치들로 이루어진 노광 장치 그룹으로부터, 각각의 반도체 장치의 노광 처리에 사용될 노광 장치가 선택된다. 이 때, 납기에 우선 순위를 주는 경우, 할당받을 반도체 장치의 할당 방법은, 노광 처리를 대기하는 다른 반도체 장치들의 납기 및 할당받을 반도체 장치들의 납기 때까지 남아 있는 날들의 수를 비교하고, 노광 처리될 반도체 장치들의 우선 순위를 결정해서 남겨진 날들이 보다 적은 반도체 장치들에게 우선권을 준다. 그 후, 최고 우선 순위 순서대로, 노광 장치의 가동 상태 및 레티클의 사용 상태가 결정되고, 사용이 가능하면, 노광 처리가 실행된다. 또한, 노광 장치 및 레티클이 사용될 수 없으면, 예약이 이루어지고, 사용이 가능해지는 대로 노광 처리가 실행된다. 예를 들어, 다양한 노광 장치들에 따른 노광 처리들이 종료될 때까지의 시간이 가산되고, 할당받을 반도체 장치들의 평가 지표 P1이 해당 시간의 길이로부터 계산된다. 예를 들어, 다양한 노광 장치들의 평가 지표 P1이 0과 1 사이의 숫자로 표현되는 경우, 노광 장치들은 처리가 종료될 때까지의 시간 순서대로 배열되고, 우선 순위를 장치들의 총 수로 나눔으로써 획득된 값이 사용된다. 이러한 경우에, 우선 순위가 높을수록 지표가 커진다. 또한, 각각의 지표에 대해 개별적으로 완료될 때까지의 시간 범위를 미리 결정할 수 있고, 범위에 따라 지표를 설정할 수 있다. 본 명세서에서, 노광 장치들 및 레티클들의 납기 및 사용 상태에 따라 반도체 장치들의 노광을 실행하기 위한 노광 장치들의 할당 방법이 설명되었지만, 납기 뿐만 아니라 남은 공정들의 수 또는 반도체 장치들의 재생 작업 여부와 같은 다른 양상들을 고려해서 노광 장치들의 할당이 마찬가지로 실행될 수 있다.
한편, 수율의 관점에서 볼 때, 사용되는 노광 장치들의 평가 지표 P2가 노광 장치들의 프로세스 윈도우의 크기(노광 에너지 및 포커스 오프셋의 마진들)에 따라 계산된다. 디스패치 규칙에 정의된 바와 같이, 생산 진행 과정을 고려해서 계산된 평가 지표 P1과 수율을 고려해서 계산된 평가 지표 P2를 가중 함수들로서 가중함으로써, 전체 평가 지표들 P가 계산되고, 실제로 사용되는 노광 장치는 최대 평가 지표 P를 갖는 노광 장치이다.
가중 함수들을 설정하기 위한 방법이 이제부터 설명된다. 통상, 노광 공정의 완료 예정 시간은 할당받을 반도체 장치들의 납기에 기초하여 미리 규정된다. 평가 지표들 P1은 노광 처리들이 완료될 때까지의 시간에 기초하여 계산되고, 다음 노광 처리의 노광 공정의 납기에 대한 마진은 이 두 값들 간의 차를 계산함으로써 결정된다. 상기 값이 양수이면, 노광 처리는 계획보다 먼저 완료될 수 있고, 음수이면, 노광 처리는 계획보다 늦게 완료된다. 또한, 평가 지표들 P2는 프로세스 윈도우의 크기를 계산함으로써 결정되며, 프로세스 윈도우가 작으면, 수율에 영향을 준다. 프로세스 윈도우와 수율 간의 관계는 과거 반도체 장치들의 샘플들을 평가한 결과들로부터 결정될 수 있다. 이 때, 칩들의 획득 가능한 수는 할당받을 반도체 장치들의 각각의 노광 처리 완료 시간에 대해 개별적으로 계산된다. 수주된 칩들의 수로부터 이미 생산된 칩들의 수를 감산하고, 상기 수를 할당받을 반도체 장치들의 획득 가능한 칩들의 수와 비교함으로써 결정되는 평가 지표 P1은, 할당받을 반도체 장치들의 획득 가능한 칩들의 수가 낮은 경우에도 문제가 없는 경우에 보다 강력하게 가중된다. 반대로, 할당받을 반도체 장치들의 획득 가능한 칩의 수가 최대로 요구되면, 평가 지표 P2가 더 강력하게 가중된다. 예를 들어, 평가 지표 P1이 1이고 평가 지표 P2가 2인 반도체 장치 1과 평가 지표 P1이 2이고 평가 지표 P2가 1인 반도체 장치 2가 존재할 때의 할당을 고려해 보자. 할당받을 반도체 장치의 납기 때까지 여유가 있으면, 최고 총 지표 P를 갖는 노광 장치가 할당받을 반도체 장치가 처리되는 노광 장치로서 할당되고, 노광 처리가 실행된다. 노광 장치 및 레티클이 현재 사용 중이면, 상기 노광 장치 및 레티클에 대한 예약이 이루어지고, 상기 노광 장치 및 레티클이 사용 가능해지면 처리가 실행된다. 또한, 할당된 노광 장치가 결함 등으로 인해 사용될 수 없으면, 다음 최대 총 지표를 갖는 노광 장치가 할당된다.
도 9는 도 8의 단계 207 및 단계 208의 노광 장치, 레티클, 노광 에너지 및 포커스 오프셋의 계산 결과들의 출력 화면의 일례를 도시한 도면이다. 반도체 장치의 이름, 노광 공정, 노광 처리를 실행하는 노광 장치, 레티클의 이름, 노광 에너지 및 포커스 오프셋이 디스플레이된다. 출력 화면은 노광 장치, 제조 관리 시스템의 출력 단말기 또는 전용 출력 단말기에 출력됨을 주지해야만 한다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예를 도시한 블록도이다. 도 1과 동일한 소자들은 유사한 참조 부호들로 표시되었음을 주지해야만 한다. 본 실시예에서, 데이터베이스부(7), 노광 파라미터 계산 처리부(4), 및 노광 장치 할당 처리부(5)를 포함하는 데이터 계산 스테이션(3)은 제조 관리 시스템에 내장되어, 모드 처리들이 실행된다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예를 도시한 블록도이다. 도 1과 동일한 소자들은 유사한 참조 부호들로 표시되었음을 주지해야만 한다. 본 실시예에서, 데이터베이스부(7), 노광 파라미터 계산 처리부(4), 및 노광 장치 할당 처리부(5)를 포함하는 데이터 계산 스테이션(3)은 노광 장치들(2) 각각에 내장되어, 모드 처리들이 실행된다.
상술된 실시예들은 반도체 장치 제조 시에 본 발명을 노광 장치에 적용한 경우에 대해 설명되었지만, 본 발명은 반도체 장치 제조에만 제한되는 것이 아니고, 투영형 노광 장치들을 사용하는 제조 방법들에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
본 발명은 광학 현상 시뮬레이터를 사용하여, 투영 광학계의 조명 파라미터들, 포토레지스트 파라미터들, 및 회로 패턴 정보에 따라, 사전에 획득된 노광 장치들의 투영 렌즈 수차들을 사용해서 반도체 장치 제조를 위한 노광 공정들의 각각의 노광 장치에 대해 설정된 노광 에너지 및 포커스 오프셋을 계산하는 기능을 갖고 있어서, 다수의 노광 장치들을 사용하는 반도체 장치의 노광 처리에서, 테스트 웨이퍼들로 각각의 노광 공정 및 노광 장치에 대해 실행되는 노광 에너지 및 포커스 오프셋을 계산함으로써 노광 상태를 추출하는 작업의 횟수가 감소될 수 있고, 노광 장치들의 가동 효율성이 향상될 수 있고, 반도체 장치들의 TAT가 감소될 수 있다.
또한, 다수의 노광 장치들 중에서 큰 프로세스 윈도우를 갖는 노광 장치로 노광 처리를 실행하는 기능을 가짐으로써, 새로운 반도체 장치 제조 시 노광 공정에 의해 야기되는 결함들이 감소될 수 있고, 수율이 향상될 수 있다.
본 발명은 광학 현상 시뮬레이터를 사용하여, 투영 광학계의 조명 파라미터들, 포토레지스트 파라미터들, 및 회로 패턴 정보에 따라, 사전에 획득된 노광 장치들의 투영 렌즈 수차들을 사용해서 반도체 장치 제조를 위한 노광 공정들의 각각의 노광 장치에 대해 설정된 노광 에너지 및 포커스 오프셋을 계산하는 기능을 갖고 있어서, 다수의 노광 장치들을 사용하는 반도체 장치의 노광 처리에서, 테스트 웨이퍼들로 각각의 노광 공정 및 노광 장치에 대해 실행되는 노광 에너지 및 포커스 오프셋을 계산함으로써 노광 상태를 추출하는 작업의 횟수가 감소될 수 있고, 노광 장치들의 가동 효율성이 향상될 수 있고, 반도체 장치들의 TAT가 감소될 수 있다.
또한, 다수의 노광 장치들 중에서 큰 프로세스 윈도우를 갖는 노광 장치로 노광 처리를 실행하는 기능을 가짐으로써, 새로운 반도체 장치 제조 시 노광 공정에 의해 야기되는 결함들이 감소될 수 있고, 수율이 향상될 수 있다.

Claims (4)

  1. 반도체 장치에 소정의 패턴을 전사시키는 반도체 장치 노광 처리 방법에 있어서,
    패턴 전사를 실행하기 위한 조명 파라미터들, 포토레지스트 파라미터들, 회로 패턴 정보 및 다수의 노광 장치들에서 사용되는 투영 렌즈들의 수차 정보를 데이터베이스로부터 판독하는 단계;
    패턴 전사를 실행하기 위한 상기 조명 파라미터들, 상기 포토레지스트 파라미터들, 상기 회로 패턴 정보 및 상기 다수의 수차 정보 집합에 기초하여 광학 현상 시뮬레이션을 실행하는 단계;
    노광 에너지 및 포커스 오프셋의 최적값들 뿐만 아니라 노광 에너지 및 포커스의 마진들을 계산하는 단계; 및
    상기 다수의 노광 장치들 중에서, 상기 노광 에너지 및 포커스의 마진들이 소정의 허용오차를 만족하는 노광 장치를 사용해서 노광 처리를 실행하는 단계
    를 포함하는 반도체 장치 노광 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 계산 단계에서 계산된 상기 다수의 노광 장치들의 노광 에너지 및 포커스의 마진들을 사용해서 노광 장치들의 할당 우선 순위를 계산하는 단계; 및
    상기 노광 장치들의 우선 순위에 기초하여 노광 처리에 사용될 노광 장치를 선택하는 노광 장치 할당 단계
    를 더 포함하는 반도체 장치 노광 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 노광 파라미터 계산 단계는 광학 현상 시뮬레이터로 전사 패턴의 변화가 소정의 범위 내에 속하는 노광 에너지 및 포커스의 범위들을 결정하고, 그들의 중심값들을 상기 노광 에너지 및 포커스 오프셋의 최적값들로 취하는 반도체 장치 노광 처리 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 노광 장치 할당 단계는
    (1) 반도체 장치들의 수주 현황 및 반도체 제조 라인의 생산 진행 정보에 기초하여 각각의 노광 장치의 할당 우선 순위를 계산하는 단계;
    (2) 상기 노광 파라미터 계산 단계에서 계산된 노광 에너지 및 포커스의 마진들로부터 할당 우선 순위를 계산하는 단계; 및
    (3) 상기 단계 (1) 및 (2)에서 계산된 상기 노광 장치들의 할당 우선 순위에 따라 상기 반도체 장치들에 대해 설정된 가중 함수들을 사용해서 처리할 때의 할당 우선 순위를 계산하는 단계
    를 포함하는 반도체 장치 노광 처리 방법.
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