KR100539279B1 - 오버레이 측정 방법 - Google Patents
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Abstract
반도체 장치의 오버레이 측정 효율을 증대시킬 수 있는 오버레이 측정 방법이 개시된다. 공정 자료가 입력된 오버레이 측정 시스템에 공정 자료에 대응하는 표준 레시피(recipe)를 제공한 후, 표준 레시피의 오버레이 마크 정보와 측정 레시피의 오버레이 측정 범위의 대응 여부를 비교하여, 오버레이 마크 정보와 오버레이 측정 범위가 대응하지 않을 경우, 측정 레시피를 보정하여 기 설정된 오버레이 측정 공정을 수행한다. 오버레이 측정 공정을 수행하기 전 측정 레시피의 오 작성 여부를 판별함으로써 후속 공정의 사고를 미연에 방지하고, 오버레이 측정 효율을 증대시킬 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 제조에 사용되는 오버레이 측정 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 기판 상에 형성하는 반도체 장치들의 정렬 상태를 확인하기 위한 오버레이 마크들을 오버레이 시키는 방법에 관한 것이다.
현재의 반도체 장치에 대한 연구는 보다 많은 데이터를 단시간 내에 처리하기 위하여 고집적 및 고성능을 추구하는 방향으로 진행되고 있다. 반도체 장치의 고집적화 및 고성능화를 이루기 위해서는 반도체 기판 상에 박막 패턴을 정확하게 형성하는 박막 증착 기술이 무엇보다 중요하다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판 위에 다층의 막을 형성하고, 마스크 상의 패턴을 반도체 기판 위에 옮기는 공정을 수차례에서 수십 차례 반복하여 형성된다. 통상적으로 마스크 상의 패턴을 반도체 기판 위에 옮기는 공정을 포토리소그래피 공정이라 한다.
포토리소그래피 공정은 반도체 기판의 전면에 포토레지스트를 도포하는 단계, 상기 반도체 기판의 전면에 도포된 포토레지스트의 균일도 유지를 위해 열을 가하는 베이크 단계, 마스크에 형성된 패턴을 반도체 기판 표면의 패턴과 일치시킨 후 자외선 빛을 부분적으로 투과시켜 해당부위의 포토레지스트를 노광하는 단계, 노광이 끝난 반도체 기판에 현상 용액을 분사시켜 노광 시 빛을 받은 부분이나 빛을 받지 않은 부분을 화학작용에 의해 제거하는 단계, 현상된 상태와 정열(Align)된 상태를 오버레이하고 결함(Defect)을 검사하는 단계로 진행된다.
특히, 검사하는 단계에서는 선폭 전자 주사빔 현미경(Critical Dimension Scanning Electronic beam Microscope : CD SEM)을 이용해서 반도체 기판 상에 전사된 패턴의 폭이 원하는 크기로 형성되었는지를 확인하는 것과 함께, 오버레이(overlay) 측정 장치를 이용하여 이전 포토리소그래피 공정에 의해 형성된 패턴과 현재 수행된 포토리소그래피 공정에 의해 형성된 패턴과의 위치 정렬이 제대로 이루어졌는지를 확인한다.
반도체 기판의 종류가 다양해지고 적층되는 막이 증가함에 따라 반도체 기판의 각 셀들에 형성되는 패턴 층들은 갈수록 복잡해지고, 상기 패턴 층들의 중첩도(alignment)를 측정하는 것도 복잡해졌다.
일반적으로 반도체 기판의 스크라이브 레인(scribe lane) 상에는 오버레이 마크가 형성되는데, 상기 오버레이 마크를 이용하면 상기 패턴들의 중첩된 정도를 용이하게 측정할 수 있다.
도 1은 종래에 개시된 일 오버레이 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 오버레이 마크는 반도체 기판 상의 국부적인 영역이 아니라, 상기 반도체 기판의 전 영역이 포함되도록 지정되고, 중첩도의 측정도 한 반도체 기판에 구비되는 샷(shot)의 개수의 30 내지 40%정도의 개수 만큼에 대해 수행된다.
일반적으로 중첩도는 서버에 저장되고 오버레이 마크에 대한 정보를 포함하는 기준 레시피와 오버레이 설비로부터 입력되며 측정 범위에 대한 정보를 포함하는 측정 레시피(Recipe)를 이용하여 측정된다.
우선 오버레이 측정 장치로부터 프로세스 서버로 현재의 공정 자료가 입력된다(S11). 그 후, 제1 서버에서는 진행되어야 할 공정을 판단한 후, 오버레이 측정 장치로부터 측정 레시피의 입력을 요구한다(S13). 제1 서버로 측정 레시피가 입력되면 잡 프로파일(job profile) 따라 해당하는 기준 레시피가 제2 서버로부터 오버레이 측정 장치로 제공된다(S15). 오버레이 측정 장치는 측정 레시피와 기준 레시피를 이용하여 오버레이를 측정한다(S17). 이 경우, 측정 레시피는 직전의 공정으로 형성된 오버레이 마크의 위치정보를 포함하고, 기준 레시피는 종전의 공전으로 형성된 오버레이 마크의 위치정보를 포함하여 상기 오버레이 마크들의 일치 여부에 따라 중첩도가 결정된다.
기준 레시피는 잡 프로파일(job profile)에 따라서 해당 측정 레시피와 오버레이 비교되는 레시피이다. 기준 레시피는 당 패턴층 이전에 형성된, 즉 당 패턴층 하부에 형성된 패턴층의 오버레이 마크 정보를 포함한다. 기준 레시피는 제2 서버에 저장되고, 필요시마다 오버레이 장치에 다운로드된다.
일반적으로 측정 레시피는 통상 숙련된 작업자에 의해 반도체 기판의 전 영역이 포함되도록 오버레이 마크를 지정하여 작성된다. 하지만, 오버레이 측정 장치 및 반도체 기판의 종류가 다양해지고 포토리소그래피 공정의 조건이 빈번하게 변화함에 따라 작성되어야 할 측정 레시피 개수 및 종류가 증가하게 되었고, 잘못된 오버레이 마크를 포함하도록 측정 레시피가 작성되는 경우가 빈번하다.
오작성된 측정 레시피를 기준 레시피에 비교하여 패턴 층의 중첩도를 결정함으로써 오버레이 측정 효율을 저하시킬 뿐만 아니라 후속공정의 에러율 또한 상승시키게 된다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 오버레이 측정 공정 전에 측정 레시피의 오 작성 여부를 확인함으로써 측정 레시피의 오 작성으로 인한 후속 공정의 사고를 미연에 방지하고 오버레이 측정 효율도 증대 시킬 수 있는 오버레이 측정 방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 공정 자료가 입력된 오버레이 측정 시스템에 공정 자료에 대응하는 표준 레시피를 제공한 후, 표준 레시피의 오버레이 마크 정보와 측정 레시피의 오버레이 측정 범위의 대응 여부를 비교하여 오버레이 마크 정보와 오버레이 측정 범위가 대응하는 경우, 측정 레시피를 이용하여 기 설정된 오버레이 측정 공정을 수행하고, 오버레이 마크 정보와 오버레이 측정 범위가 대응하지 않을 경우, 기 설정된 오버레이 측정 공정을 수행하지 않고 측정 레시피의 오작성을 표시한다. 이 경우, 공정 자료는 진행 공정의 로트(lot)정보 및 오버레이 측정 시스템 정보를 포함하고, 표준 레시피는 회로 원판에 대응하도록 반도체 기판에 형성된 오버레이 마크의 좌표 정보를 포함하며, 측정 레시피는 반도체 기판에 형성된 반도체 장치의 오버레이 측정 범위를 포함하도록 작성한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오버레이 측정 방법에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것을 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 오버레이 측정 방법은 회로 원판에 대응하도록 반도체 기판에 형성된 오버레이 마크의 좌표 정보를 포함하는 표준 레시피를 오버레이 측정 시스템에 입력한다(S21). 이후, 공정 자료가 입력된 오버레이 측정 시스템에 상기 공정 자료에 대응하는 표준 레시피(recipe)를 제공한다(S23). 이어서, 반도체 기판에 형성된 반도체 장치의 오버레이 측정 범위를 포함하는 측정 레시피를 제공한다(S25). 계속하여, 표준 레시피의 오버레이 마크 정보와 측정 레시피의 오버레이 측정 범위의 대응 여부를 비교한다(S26). 다음으로 오버레이 마크 정보와 오버레이 측정 범위가 대응하는 경우, 기 설정된 공정 룰에 따라 기준 레시피를 다운로드 한다(S27). 그 후, 기준 레시피와 측정 레시피를 이용하여 오버레이 측정을 수행한다(S29). 만약, 오버레이 마크 정보와 오버레이 측정 범위가 대응하지 않을 경우, 기준 레시피를 다운로드 하지 않고 비교 결과에 따라 보정된 측정 레시피가 입력을 대기한다. 보정된 측정 레시피가 입력되면 기준 레시피를 다운로 드 하여 기 설정된 오버레이 측정 공정을 수행한다(S29).
기준 레시피는 잡 프로파일(job profile)에 따라서 해당 측정 레시피와 오버레이 비교되는 레시피이다. 기준 레시피는 당 패턴층 이전에 형성된, 즉 당 패턴층 하부에 형성된 패턴층의 오버레이 마크 정보를 포함한다. 측정 레시피의 오버레이 마크 정보를 기준 레시피의 오버레이 마크 정보에 서로 비교하여 당 패턴층의 중첩도를 측정한다. 기준 레시피는 오버레이 측정 장치의 저장 매체에 저장하는 것이 바람직하다.
표준 레시피는 마스크나 레티클(reticle) 같은 회로원판의 패턴에 정확히 대응하도록 반도체 기판에 형성된 오버레이 마크의 좌표 정보를 포함한다. 보다 자세히 설명하면, 표준 레시피는 회로원판 상에 형성된 패턴이 반도체 기판 상에 정확히 전사되었을 경우, 반도체 기판 상의 스크라이브 레인(scribe lane)에 형성되는 모든 오버레이 마크의 좌표 정보를 포함한다. 바람직하게는, 표준 레시피는 관련 부서의 전문가들이 회로원판의 좌표를 기반으로 작성한다. 또한, 오버레이 측정 공정 전에 표준 레시피는 오버레이 측정 시스템의 저장 매체에 저장해 두었다가 , 필요시 표준 레시피를 다운로드 하는 방식으로 이용하는 것이 바람직하다.
표준 레시피를 포함하는 오버레이 측정 시스템이 준비되면, 작업자는 공정 자료를 입력한다. 일반적으로 공정 자료는 진행할 공정의 로트 번호(lot ID), 오버레이 측정 장치의 번호 및 웨이퍼의 정보 등이다.
오버레이 측정 시스텀은 공정 자료를 바탕으로 현재 진행될 공정을 판단하고, 오버레이 장치로부터 측정 레시피 및 저장 매체로부터 현 공정에 해당하는 표준 레시피를 요구한다. 바람직하게는 측정 레시피도 오버레이 측정 시스템의 저장 매체에 저장한 후, 필요시 다운로드하여 이용한다.
일반적으로 측정 레시피는 통상 숙련된 작업자가 반도체 기판의 전 영역이 포함되도록 주요 오버레이 마크만 지정하여 작성된다. 즉, 측정 레시피는 상기 반도체 기판에 형성된 반도체 장치의 오버레이 측정 범위를 포함한다.
하지만, 측정 장치 및 반도체 기판의 종류가 다양해지고 포토리소그래피 공정의 조건이 빈번하게 변화함에 따라 작성되어야 할 측정 레시피 개수 및 종류가 증가하게 되었고, 잘못된 오버레이 마크를 포함하도록 측정 레시피가 작성되는 경우가 빈번하다. 이 경우, 오버레이 측정 공정 전에 측정 레시피를 표준 레시피와 비교하여 측정 레시피의 정상 작성 유무를 확인할 수 있다.
측정 레시피의 오버레이 측정 범위가 표준 레시피의 오버레이 마크 정보에 대응하지 않을 경우, 즉 잘못된 오버레이 측정 범위를 지정한 경우, 오버레이 측정 시스템은 기 설정된 오버레이 측정 공정에 따라 기준 레시피의 다운로드를 하지 않고 측정 레시피의 확인 알람을 표시한다. 오버레이 측정 시스템은 측정 레시피가 정확히 작성되어 입력될 때까지 오버레이 측정 공정을 수행하지 않는다.
측정 레시피와 표준 레시피의 비교 결과에 따라 보정된 측정 레시피가 오버레이 측정 시스템에 입력이 확인되면, 오버레이 측정 시스템은 기준 레시피를 다운로드하여 기 설정된 오버레이 측정 공정을 수행한다.
오버레이 측정 공정은 직전의 공정으로 반도체 기판에 형성된 패턴의 위치 정렬의 여부를 하부 층에 형성된 오버레이 마크를 이용하여 측정한다. 즉, 직전의 공정으로 형성된 패턴 층의 오버레이 마크를 기존에 하부 층에 형성된 오버레이 마크에 매핑(mapping)시켜 패턴의 위치 정렬여부를 판별하는 것이다. 오버레이 측정 결과는 반도체 기판 상의 X, Y 방향으로의 틀어진 정도 및 회전 정도를 나타내는 데이터로 확인할 수 있다.
상기와 같이 검출된 오버레이 결과 데이터를 사용하여 오버레이 보정 값을 계산하고, 상기 오버레이 보정 값을 노광 장치에 피드백 하여 이 후에 진행되는 반도체 기판 상에서 미스 오버레이 불량이 발생되지 반도체 제조 장치를 보정한다.
오버레이 측정 시스템은 네트워크로 연결된 저장 매체를 포함하여 레시피 파일들을 작성 및 수정하여 저장 매체에 보관할 수 있으며, 저장 매체로부터 레시피 파일들을 복사 및 수정 할 수 있는 개인용 컴퓨터(Personal Computer), 레시피 파일의 내용을 보여주는 디스플레이(Display)부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 오버레이 측정 공정 전에 측정 레시피를 표준 레시피와 비교하여 측정 레시피의 오 작성을 여부를 확인함으로써, 측정 레시피의 오 작성으로 인한 후속 공정의 사고를 미연에 방지하고 오버레이 측정 효율도 증대시킬 수 있다. 따라서 측정 장치 및 반도체 기판의 종류가 다양해지고 포토리소그래피 공정의 조건이 빈번하게 변화되더라도 오버레이 측정 결과의 신뢰도를 저하시키지 않을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 종래에 개시된 일 오버레이 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 측정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
Claims (5)
- 검사 대상이 되는 반도체 기판의 로트(lot) 번호를 오버레이 측정 시스템에 입력하는 단계;상기 오버레이 측정 시스템에 상기 로트 번호에 대응하는 표준 레시피를 제공하는 단계;상기 표준 레시피의 오버레이 마크 정보와 측정 레시피의 오버레이 측정 범위의 대응 여부를 비교하는 단계;상기 오버레이 마크 정보와 상기 오버레이 측정 범위가 대응하는 경우, 상기 측정 레시피를 이용하여 기 설정된 오버레이 측정 공정을 수행하는 단계; 및상기 오버레이 마크 정보와 상기 오버레이 측정 범위가 대응하지 않을 경우, 상기 비교 결과에 따라 보정된 측정 레시피를 이용하여 기 설정된 오버레이 측정 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 표준 레시피는 회로 원판에 대응하도록 반도체 기판에 형성된 오버레이 마크의 좌표 정보를 포함하고, 상기 측정 레시피는 상기 반도체 기판에 형성된 반도체 장치의 오버레이 측정 범위를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 오버레이 측정방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 회로 원판은 마스크 및 레티클(reticle) 중 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 오버레이 측정방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 오버레이 마크 정보와 상기 오버레이 측정 범위가 대응하지 않을 경우, 기 설정된 오버레이 측정 공정을 중지하고 상기 비교 결과에 따라 보정된 측정 레시피를 입력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정방법.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |