KR100549054B1

KR100549054B1 - 1이상 또는 2이상의 반도체웨이퍼를 노광하는 방법

Info

Publication number: KR100549054B1
Application number: KR1020037011002A
Authority: KR
Inventors: 홈멘하이코; 오토랄프; 쉐델토르스텐; 슈미트세바스티안; 피셔토마스
Original assignee: 인피니언 테크놀로지스 아게
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2006-02-02
Also published as: TW557490B; JP2004524688A; US20040029025A1; KR20040007452A; US6979522B2; EP1235109A1; JP4117195B2; EP1362261A1; WO2002069047A1

Abstract

예를 들어, 로트(10)와 같은 반도체웨이퍼(1, 2)는 그들의 정렬파라미터들을 각각 결정하여 웨이퍼스텝퍼 또는 스캐너(35)에서 정렬(20)된 후에 노광된다. 예를 들어, 툴의 특정 계수를 가지고 있는 선형식을 사용하여, 오버레이 검사툴(40)을 이용한 측정이 수행된 경우와 같이 고도의 정확성으로 미리 이들 정렬파라미터들로부터 오버레이정확성이 계산될 수 있다. 노광 툴오프셋은 구해진 오버레이 부정확성을 보정하기 위하여 매 웨이퍼를 기준으로(on a wafer-to-wafer basis) 조정될 수 있다. 또한, 특정 웨이퍼에 대한 정렬파라미터들이 사용되어, 노광에 앞서 동일한 웨이퍼에 대한 툴오프셋을 변화시킬 수 있다. 소정의 검사툴(40)의 용량이 유리하게 감소되고, 웨이퍼 재처리부가 감소되며 노광단계(30)를 수행하는데, 시간이 절약된다.

Description

1이상 또는 2이상의 반도체웨이퍼를 노광하는 방법 {Method for exposing at least one or at least two semiconductor wafers}

본 발명은 노광툴에서 노광이 수행되고, 상기 각각의 웨이퍼의 특성에 따라 달라지는 제1세트의 정렬파라미터 및 노광 툴오프셋의 원인이 되는 제2세트의 정렬파라미터에 대응하여 정렬이 수행되고, 패턴을 가지고 있는 2이상의 반도체웨이퍼를 노광하는 방법 및 1이상의 반도체웨이퍼를 노광하는 방법에 관한 것이다.

반도체웨이퍼 제조용 툴에 있어서, 툴 및 공정제어는 고도의 품질 및 제조설비의 디바이스 생산효율을 제공하기 위한 중요한 문제중의 하나이다. 일반적으로,웨이퍼가 제조용 툴에서 처리된 후, 예를 들어 로트와 같은 그룹의 웨이퍼의 소정의 특성을 측정하여 공정제어가 수행된다. 일례는 노광후에 로트내 반도체웨이퍼의 임계치수를 측정하는 것이다. 로트는 일반적으로 배치(batch)로 처리된다. 공정툴 및 검사툴은 팹(fab)의 상이한 부분들에서 공통 그룹화되므로, 로트로 결합된 웨이퍼는 배치가 처리완료된 후에 팹을 통하여 이동한다. 결국, 상기 로트의 웨이퍼는 검사툴에서 측정되고 측정된 특성은 웨이퍼가 리소그래피 클러스터(cluster)에서 처리될 때, 포커스, 정렬, 코팅 또는 현상문제들과 같은 공정툴과 함께 문제점들을 드러낼 수 있다. 이러한 문제점들은 종종 웨이퍼를 처리하는데 사용되는 툴파라미터들을 조정하여 해결될 수 있다. 따라서, 툴파라미터를 보정하기 위한 입력값으로 검사결과값을 이용하여 공정툴셋업(setup)을 조절하면, 그 다음에 들어가는 배치 또는 반도체웨이퍼의 로트가 개선된 세트의 툴파라미터를 가지고 처리되어, 생산의 수율을 향상시킬 수 있다.

일반적으로 검사툴에서의 이들 측정은 동적 또는 정적샘플링을 기초로 한다. 일반적으로, 배치내의 모든 디바이스가 제어되는 것이 아니라, 오히려 측정을 위한 로트의 서브샘플을 골라 내는데 통계적 방법이 사용되며, 그 결과값은 처리되어야 할 새로 들어오는 배치 디바이스로 피드백된다. 이에 따라, 개선된 툴파라미터를 가지고 제조될 그 다음에 들어오는 배치 디바이스는 항상 동일하지 않을 수도 있는 툴 파라미터에 대하여 이전의 배치와 동일한 방식으로 작용한다.

통계적 공정제어(SPC)의 상기 종래의 방법을 이용하면, 몇가지 또 다른 단점이 발생한다. 검사툴에서 선택적으로 측정된 배치 또는 로트의 처리된 웨이퍼들이 공정툴셋업으로 인한 문제점들을 나타내면, 그들이 각각 대부분 상기 문제들에 의하여 영향을 받기 때문에, 모든 웨이퍼들이 모두 재처리부(rework)로 이동되어야 한다는 것이다. 따라서, 공정툴의 스루풋과 수율 뿐만 아니라 여유검사툴용량(free inspection tool capacity)이 불리하게 감소된다.

또한, 예를 들어, 로트내의 제1웨이퍼는 문제에 의하여 반드시 영향을 받지만, 통계적 샘플링에 의하여 검사대상으로 선택되지 않은 경우에는, 단일 디바이스에 의한 문제가 해결될 수 없을 수 있다. 이 경우에는, 공정툴내의 파라미터 드리프트의 원인이 인식될 수 없을 수도 있고, 또는 툴 파라미터들이 측정된 파라미터 드리프트에 대한 반작용으로 부적절하게 조정될 수도 있다. 따라서, 고가의 공정툴용량이 낭비되고 디바이스를 제조하는 시간이 불리하게 길어지게 된다.

따라서, 본 발명의 제1목적은 공정툴내의 반도체웨이퍼의 로트들 또는 배치들의 스루풋을 촉진시키고, 웨이퍼수율을 향상시키며, 반도체웨이퍼 제조시의 비용을 절감시키는 것이다.

상기 목적은 패턴을 가지고 있는 2이상의 반도체웨이퍼를 노광하는 방법에 의하여 해결되고, 노광은 노광툴에서 수행되고, 정렬은 상기 웨이퍼들의 각각의 특성에 따라 달라지는 제1세트의 정렬파라미터들 및 노광툴 오프셋의 원인이 되는 제2세트의 정렬파라미터에 대응하여 수행되며, 상기 방법은, 상기 웨이퍼를 노광하는 상기 노광툴에 제1반도체웨이퍼를 제공하는 단계; 상기 제1세트의 정렬파라미터에 대한 결정값을 가지고, 상기 제1반도체 웨이퍼의 정렬을 수행하는 단계; 상기 제1 및 제2세트의 정렬파라미터의 조합을 이용하여 상기 제1반도체웨이퍼를 노광하는 단계; 상기 제1반도체웨이퍼상에 있는 상기 제1패턴의 오버레이정확성을 나타내는 한세트의 파라미터들에 대한 값을 결정하는 단계; 상기 패턴의 오버레이 부정확성을 보정하도록 상기 제2세트의 정렬파라미터의 값을 조정하는 단계; 상기 조정된 값에 대응하는 정렬을 포함하여 반도체웨이퍼를 노광하는 단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 방법을 이용하면, 몇가지 방식으로 측정될 수 있는 제1반도체웨이퍼의 오버레이 측정결과를 사용하여 배치내의 뒤따르는 또는 여타의 제2웨이 퍼에 대한 툴 파라미터셋업을 변화시킬 수 있다. 본 발명과 관련하여, 2세트의 정렬파라미터를 이용하여 정렬이 수행된다. 제1세트의 정렬파라미터들은, 각각의 웨이퍼가 정렬되는 방법 및 노광필드의 그리드가 웨이퍼상에 어떻게 설정되는 가를 설명한다. 이러한 파라미터들의 예로는 칩배율, x방향 및 y방향으로의 시프트, x방향 및 y방향에서의 그리드 스케일링, x방향 및 y방향의 직교성, 칩회전 등등이 있다. 이들 파라미터들은 웨이퍼스텝퍼 및 스캐너용으로 사용되어, 스캐너의 경우에는, 칩배율이 x방향 및 y방향에서 각각 조절될 수 있다. 이러한 파라미터들은 웨이퍼의 어떠한 노광이전의 정렬시에 정해진다.

상이한 값을 가지고 있는 동일한 파라미터들이 노광툴오프셋의 원인이 되는 제2세트의 정렬파라미터를 구축한다. 이들 오프셋값들은 상기 제1세트의 값들이 정해진 후에, 제1세트의 정렬파라미터들의 대응하는 파라미터들에 더해지거나 빼진다. 이들 툴오프셋 파라미터들은 반도체웨이퍼의 정렬시에, 오정렬을 보정하는데 사용된다.

제1반도체웨이퍼상의 패턴의 오버레이정확성을 나타내는 한 세트의 정렬파라미터에 대한 값을 정하고, 이를 노광툴에서 막 노광한 후에 또는 노광하는 도중에, 정렬성능의 품질이 체크될 수 있다. 일반적으로, 오버레이 정확성을 나타내는 세트의 파라미터들은 세트의 정렬파라미터들과 관련이 있는 것일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 오버레이 데이터가 공차레벨을 초과한 값을 나타내는 경우에, 노광된 또는 노광될 패턴의 오버레이 부정확성을 보정하기 위하여, 제2세트의 툴오프셋 정렬파라미터가 조정될 수 있다.

상기 목적은 이미 1이상의 반도체웨이퍼를 이용하여 툴오프셋 파라미터가 조정될 수 있던 경우와 유사한 방법을 이용하여 더욱 해결될 수 있다. 정렬되고, 선택적으로 노광되는 각각의 또 다른 웨이퍼를 구비하여, 툴오프셋 파라미터들이 한층 더 개량될 수 있다. 보정된 툴오프셋 파라미터들은 반드시 직접적으로 툴셋업을 개선시킬 것이고, 이로 인해, 수율이 유리하게 개선된다. 또한, 본 발명에 따른 방법은, 제2세트의 정렬파라미터이 반복적으로 조정될 필요가 없어, 오버레이정확성을 나타내는 세트의 파라미터들의 값을 결정하는 단계를 건너 뛸 수 있게 될 때까지는 본 발명의 방법이 수차례 반복될 수도 있다는 관점에서, 개선된 공정제어와 유사한 방법과 결합될 수도 있다. 따라서, 본 발명을 적용하면, 노광 후에 웨이퍼의 검사시간이 줄어들기 때문에, 비용을 절감시킬 수 있다. 또한, 증가된 수율은 스루풋 시간을 유리하게 감소시킨다.

본 발명의 또 다른 형태에서, 공식을 이용하여 오버레이 정확성을 나타내고 제2세트의 정렬파라미터 즉, 툴오프셋 정렬파라미터를 조정하여 파라미터들을 계산하는 사례가 반도체웨이퍼를 노광하기 전에 각각 수행된다. 본 발명에 따른 방법의 상기 형태는, 세트의 정렬파라미터들이 궁극적인 노광을 위하여 충분한 품질을 제공하는 값으로 배열될 때까지는 웨이퍼가 노광되지 않는다는 이점을 가진다. 따라서, 수율이 현저히 증가하고, 스루풋시간이 더욱 감소하여, 비용이 유리하게 감소된다.

본 발명의 또 다른 형태에서, 오버레이 정확성을 나타내는 세트의 파라미터들을 위한 값을 결정하는 단계는 노광툴 정렬에서 정해진 상기 정렬파라미터들 즉, 제1세트의 정렬파라미터들로부터 값을 계산하여 수행되도록 고려된다. 상기 계산은, 검사툴에서 측정된 오버레이 파라미터가 제1세트의 정렬파라미터의 조합을 포함하는 수학식으로 또한 구해지거나 계산될 수 있고, 각 파라미터들에는 노광툴에 따라 달라지는 계수들이 제공된다. 상기 측정은 대응하는 오버레이 파라미터의 샘플 측정을 고도로 정확하게 만들기 위해 실시된다. 상기 계수들은 일단 완전한 툴오프셋으로 정해져야만 하며, 그런 다음, 그 다음의 대응하는 노광툴의 완전한 셋업이 수행될 때 까지는 재사용될 수 있다. 일반적으로, 수주일 또는 몇개월동안 사용된다.

따라서, 대응하는 정렬 파라미터들의 결정이 완료될 때, 노광툴내에서 정렬된 직후, 오버레이 파라미터들이 알려진다. 이것은 정렬측정에 의하여 이루어지는 것이 바람직하다. 계산에 의하여, 세트의 오버레이 파라미터들에 대한 값이 공지되기 때문에, 검사툴에 의한 측정을 생략할 수 있어(skip), 웨이퍼의 스루풋 시간이 더욱 감소된다. 그런 다음, 제2세트의 정렬 파라미터 즉, 툴오프셋 정렬 파라미터들이 계산된 세트의 오버레이 파라미터들에 따라 조정된다.

또 다른 형태에 따르면, 오버레이 정확성을 나타내는 세트의 파라미터들의 값을 계산하는 수학식은, 채택되는 노광툴에 따라 각 정렬파라미터들의 앞에 붙는 계수가 달라지는 선형함수로 간주된다. 선형함수를 가진 오버레이 측정결과값을 만들기 위한 고도의 정확성이 알려지고, 그에 따라 연이은 계산단계가 용이하게 수행된다. 이 경우에는, 단지 몇몇 계수만 관련된다.

또 다른 형태에 있어서, 공차레벨에 대응하는 문턱값을 초과하여 오버레이 정확성을 나타내는 세트의 파라미터들에 대한 값의 결과로 배치 대기열이 중단되는 것이 고려된다. 배치 또는 로트처리가 중단된 후에, 이 때 발생되는 경고신호에 대응하여 시스템 유지보수가 수행된다. 상기 노광툴을 리셋시킨 후에, 반도체웨이퍼의 처리가 계속될 수 있다.

또 다른 형태에서, 웨이퍼패턴의 오버레이 정확성을 나타내는 세트의 파라미터들의 값의 제2결정이 고려된다. 패턴의 오버레이 정확성을 나타내는 세트의 파라미터들 중의 하나가 사전설정된 공차레벨을 초과하면, 경고신호가 발생된다. 상기 파라미터들 및 공차레벨이 초과되는 이유의 상세한 조사는 이전에 상기 제1세트의 정렬파라미터로부터 얻어진 수학식을 이용하여 계산된 오버레이 파라미터들의 값을 재측정하여 수행될 수 있다.

또 다른 형태에서는, 2이상의 각각의 반도체웨이퍼가 오버레이툴에서 검사되지 않고 노광된 후에, 그 다음 제조단계에서 처리되는 것이 고려된다.

또 다른 형태에서는, 세트의 툴오프셋 정렬파라미터에 대한 값들이 선형식을 이용하여 오버레이정확성을 나타내는 세트의 파라미터들로부터 또한 계산되는 것이 고려된다. 상기 특징은 오버레이 파라미터 결정으로부터 정렬과정에 대한 빠른 피드백을 제공한다.

또 다른 형태에서는, 오버레이정확성을 나타내는 세트의 파라미터들에 대한 상기 값을 계산하기 위한 수식을 조정하기 위하여, 검사툴(40)의 오버레이정확성을 나타내는 세트의 파라미터들에 대한 측정값을 제어유닛(100)에 의하여 수행된 오버레이정확성을 나타내는 세트의 파라미터들에 대한 계산값과 비교한 결과로 신경망 이 구성된다.

본 발명은 첨부된 도면과 함께 본 발명의 실시예에 따른 이하의 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예와 관련된 정렬피드백 뿐만 아니라 리소그래피에서의 웨이퍼의 공정흐름을 개략적으로 나타내는 도면;

도 2는 도 1과 동일하지만, 본 발명에 따른 노광에 앞서, 오프셋조정을 포함하는 실시예에 관한 도면;

도 3은 3개월의 기간내의 노광날짜에서, DRAM웨이퍼의 노광을 위하여 정렬하는 동안에, 정렬파라미터로서 측정된 x-방향, y-방향의 그리드스케일의 다이어그램을 나타내는 도면;

도 4는 도 3에 도시된 것과 동일한 DRAM웨이퍼의 노광용으로, 날짜에 대하여 종래의 기술(다이아몬드로 표시)에 따른 툴오프셋 파라미터 칩배율(magnification)에 대한 값 대 본 발명의 실시예에 따라 동일한 파라미터에 대하여 산출된 오프셋값(장사각형으로 표시)을 겹쳐서 그려놓은 도면;

도 5는 도 3에 도시된 것과 동일한 DRAM웨이퍼에 대하여 종래의 기술에 따라 툴-오프셋을 적용 및 적용하지 않으면서, 날짜별로, KLA오버레이 검사툴로 측정된 패턴의 오버레이 정확성을 나타내는 오버레이 파라미터 칩배율(각각, 다이아몬드 및 원형으로 표시) 및 본 발명에 따라 계산된 오버레이 파라미터 칩배율(정사각형으로 표시)의 플롯도이다.

참조부호 목록

1 제1반도체웨이퍼

2 제2반도체웨이퍼

10 배치 또는 로트의 웨이퍼들

20 정렬

30 노광단계

35 노광툴

40 오버레이검사

50 재처리부(rework)

90 그 다음 공정단계

100 제어유닛

101 통계적 공정제어

105 경고신호

본 발명의 방법에 의한 실시예에 따라 공정단계(20, 30, 40, 90)를 거치는 웨이퍼의 제어는 도 1에 도시된다. 여기서, 굵은 화살표는 물리적인 웨이퍼의 흐름을 나타내고, 가는 화살표는 정렬파라미터의 세트들에 대응하는 신호 및/또는 데이터와 같은 정보의 흐름을 나타낸다. 반도체웨이퍼의 배치큐(batch queue; 10)는 노광을 위하여 제공된다. 노광단계(30)에서 노광되기 이전에, 배치의 제1반도체웨이퍼(1)는 노광툴(35) 내부의 웨이퍼스테이지상에서 정렬단계(20)를 거친다.

웨이퍼가 노광된 후, 정렬단계(20)시에 측정되는 웨이퍼 정렬파라미터 데이터가 제어유닛(100)에서 조사된다. 이에 따라, 웨이퍼 정렬파라미터 데이터를 이용하여, 관련된 검사 오버레이데이터 즉, 제1반도체웨이퍼(1)상에 구성되는 패턴의 오버레이 정확성을 나타내는 세트의 오버레이 파라미터에 대한 값을 산출한다.

예를 들어, 오버레이파라미터로 표현되는 칩배율은 선형식을 이용하여 산출된다.

chip _ mag(overlay)

1.24 + 0.50·scale _ x + 0.50·scale _ y + chip _ mag(align)

여기서 chip_mag(overlay)는 오버레이정확성을 나타내는 파라미터로서의 칩배율을 나타내고, chip_mag(align)은 정렬단계시에 정해지는 웨이퍼 정렬파라미터로서의 칩배율을 나타내고, 스케일_x 및 스케일_y는 x방향 및 y방향의 그리드스케일을 각각 나타낸다. 계수들(1.24, 0,50, 0.50)은 노광툴에 따라 달라지고, 일반적인 툴설치 기간동안에는 고정된다.

그런 다음, 산출된 오버레이 파라미터값은 제품별로 제공되는 오버레이 정확성 시방에 따라 파라미터 의존공차(tolerance)레벨과 각각 비교된다. 한편, 산출된 오버레이데이터가 충분한 결과 즉, 공차범위내에서 제공되는 경우에는, 웨이퍼가 그 다음 공정단계(90)로 진행한다. 다른 한편, 오버레이 데이터가 상기 공차레벨을 초과하여 증가하는 산출된 값을 나타내는 경우에는, 웨이퍼가 오버레이파라미터의 제2결정 즉, 측정을 수행하기 위하여 검사툴(40)로 진행한다. 상기 측정이 실제로 불충분한 오버레이양을 나타내는 경우에는, 웨이퍼가 재처리부(50)로 보내 지는 반면, 오버레이측정이 반대로 충분한 오버레이 정확성을 나타내는 경우에는 다음 공정단계(90)로 진행될 수 있다. 후자의 경우에는, 세트의 웨이퍼 정렬파라미터의 값으로부터 세트의 오버레이파라미터에 대한 값을 결정하기 위하여 제어유닛(100)에 사용되는 산출식의 재측정이 사용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 새로운 정렬오프셋이 이하에 설명되는 바와 같은 검사툴(40)의 측정결과에 따라 제어유닛(100)에 의하여 결정될 수 있다.

제어유닛(100)에서 경고신호(105)가 내보내지면, 상술된 바와 같이 반도체웨이퍼(1)의 또 다른 공정을 제어하기 위하여, 세트의 툴오프셋에 대하여 조정된 값이 정렬과정을 위하여 제어유닛(100)에 의하여 측정된다. 이들 값은 정렬단계(20)시에 결정되는 세트의 웨이퍼 정렬파라미터의 값에 더해진다. 그런 다음, 제2반도체(2)가 정렬되고, 도 1의 노광유닛(30)에 점선으로 표시된 바와 같이 조정된 툴오프셋 파라미터값을 이용하여 노광툴에서 노광되어, 제1반도체(1)를 위한 제어유닛(100)에서 얻어진 있을 수 있는 오정렬(misalignment)을 보정한다. 정렬데이터는 또한 노광에 앞서 제어유닛(100)에 받아들여질 수 있지만, 정렬단계(20)로의 피드백은 다음의 제2반도체웨이퍼(2)의 정렬에만 제공된다. 제1반도체(1)의 노광은 세트의 툴오프셋 정렬파라미터(제1세트의 정렬파라미터)에 대하여 원래의 주어진 값을 이용하여 수행된다.

본 발명의 또 다른 실시예가 도 2에 도시된다. 이것은 웨이퍼가 노광단계(30)에서 노광되기 전에 정렬(20)후에 이미 웨이퍼 정렬파라미터 결정, 오버레이 파라미터산출 및 툴오프셋 파라미터조정을 수행하는 제어유닛(100)으로부터 의 폐루프피드백에 의하여 도 1에 도시된 실시예와는 차이가 난다. 정렬파라미터에 대한 값이 제어유닛에 의하여 받아들여지는 동안, 반도체웨이퍼(1)가 정렬된다. 그런 다음, 이전 실시예에서와 같이, 제어유닛(100)은 오버레이 정확성을 나타내는 세트의 오버레이 파라미터에 대한 값을 산출한다. 반도체웨이퍼(1)는 아직 노광되지 않고 여전히 정렬단계(20)를 수행하고 있기 때문에, 툴오프셋 정렬파라미터는, 오버레이정확성-이에 따른 툴오프셋이 동일한 제1반도체웨이퍼(1)에 대하여 여전히 개선될 수 있는 경우에는 인시투로 조정될 수 있다.

노광된 후, 제어유닛(100)에서 산출된 오버레이결과의 통계적검증을 수행하는 통계적 공정제어(SPC)에 의하여 오버레이 제어가 선택적으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 방법과 종래의 기술과의 비교가 도 3 내지 도 5에 도시된다. 예로서, 칩배율에 대한 툴오프셋 파라미터가 산출용 입력으로서 x-, y-방향의 그리드스케일과 같은 웨이퍼 정렬파라미터를 이용하여 구해진다. 3개월의 기간동안, 몇몇 웨이퍼들의 측정시기에 대한 양쪽 방향의 그리드스케일링이 도 3에 도시된다. 여기서는, 예를 들어, y-방향의 그리드스케일링이 대략 1.3 및 3ppm의 각각의 2개의 뚜렷한 값 주위에 산포되어 있다는 것을 쉽게 알 수 있다.

정렬파라미터로 표현되는 그리드스케일링의 변경은 오버레이정확성을 나타내는 파라미터로서 표현되는 칩배율에 대하여 영향을 미친다. 따라서, 칩배율(여기서는 정렬파라미터로서 표현됨)에는 그리드스케일링 데이터의 점프(jump)를 보정하는 오프셋이 제공된다. 도 4에는, 종래의 최적 오버레이정확성을 제공하는데 사용되었던 대응하는 툴오프셋이 다이아몬드로 디스플레이된다. 여기에는, 도 3과 동 일한 노광툴 및 웨이퍼에 대하여, 동일한 3개월기간동안에, 초기에 1.3ppm, 그 다음에 2ppm, 그 다음에 1ppm, 뒤를 이어 3ppm, 마지막으로 1.9ppm인 툴오프셋 정렬파라미터 칩배율에 대한 5개의 뚜렷한 값에 고정된다.

도 5에서, 대응하는 다이아몬드는 칩배율과 관련된 오버레이정확성에 대한 최종 결과를 나타낸다. 종래의 기술의 경우에는 칩배율의 +2ppm과 -2ppm 사이에서의 큰 산포를 특징으로 한다. 뚜렷하게 설정된 툴오프셋 파라미터 칩배율(도 4의 다이아몬드)은 도 5에서 정렬시에 오프셋을 적용하지 않고 측정되는 것으로서 측정된 칩배율 오버레이 파라미터를 나타내는 원으로 표시되는 데이터로부터 선형시프트(오프셋)를 제공한다. 따라서, 뚜렷하게 설정된 오프셋 파라미터들은, 예를 들어, -1ppm과 +1ppm 사이의 칩배율에 대한 범위로 표현될 수도 있는 오버레이에 대한 공차윈도우내로 측정된 오버레이 데이터를 유리하게 시프트시킨다. 그러나, 상기 핸드셋(hand set)칩배율 오프셋은 도 5에서 명백히 알 수 있듯이, 원형 뿐만 아니라 다이아몬드로부터 큰 산포를 방지할 수 없다.

예를 들어, 도 2에 따른 본 발명의 실시예를 이용하면, 툴오프셋 파라미터 칩배율이 각 웨이퍼에 대하여 개별적으로 산출될 수 있다. 다음과 같이 주어지는 선형식이 사용되고

chip _ mag(offset) = 4.21-0.44·scale _ x - 0.55·scale _ y,

여기서 chip_mag(offset)은 툴오프셋 파라미터 칩배율을 나타내고, scale_x, scale_y는 각각 x-, y-방향의 웨이퍼 정렬파라미터 그리드스케일링을 나타낸다. 계수(4.21, 0.44, 0,55)는 예를 들어, 유지보수 후에 툴설치의 변화 내용으로 미리 정해져 있다.

이러한 식을 이용하여 산출된 이상적인 오프셋은 도 4에 세트의 정사각형으로 표시된다. 상기 데이터는 종래에 구해진 툴오프셋 칩배율 주위에 산포된다. 그러나, 상기 산포는 칩배율 오버레이데이터의 산포의 보정으로부터 발생하기 때문에, 오버레이 결과값들의 품질은 도 5에 정사각형에서 알 수 있듯이 크게 향상된다. 오버레이 칩배율의 모든 값은 -1ppm과 +1ppm 사이의 공차범위내에 있다. 따라서, 수율이 유리하게 향상되고 스루풋시간이 현저하게 감소된다. 또한, 대다수의 경우에, 오버레이제어가 본 발명에 따른 방법을 이용하여 생략할 수 있기 때문에, 여유검사 툴용량이 증가된다.

Claims

패턴을 가지고 있는 2이상의 반도체웨이퍼(1, 2)를 노광하는 방법에 있어서,

노광툴(35)에서 노광이 수행되고, 상기 각각의 웨이퍼(1, 2)의 특성에 따라 달라지는 제1세트의 정렬파라미터들 및 노광툴오프셋의 원인이 되는 제2세트의 정렬파라미터들에 대응하여 정렬(20)이 수행되어,

ⅰ) 상기 웨이퍼를 노광하기 위하여, 상기 노광툴(35)에 제1반도체웨이퍼(1)를 제공하는 단계;

ⅱ) 상기 제1세트의 정렬파라미터에 대한 결정값을 가지고, 상기 제1반도체웨이퍼(1)의 정렬(20)을 수행하는 단계;

ⅲ)상기 제1 및 제2세트의 정렬파라미터들의 조합을 이용하여 상기 제1세트의 반도체웨이퍼를 노광하는 단계;

ⅳ) 상기 제1세트의 각각의 상기 정렬파라미터들의 함수인 오버레이정확성을 나타내는 각각의 상기 파라미터들에 대한 수식을 이용하여, 상기 제1세트의 정렬파라미터로부터 상기 제1반도체웨이퍼(1)상의 상기 제1패턴의 오버레이정확성을 나타내는 세트의 파라미터들에 대한 값을 계산하는 단계;

ⅴ) 상기 패턴의 오버레이 부정확성(overlay inaccuracy)을 보정하기 위하여 상기 제2세트의 정렬파라미터의 값을 조정하는 단계;

ⅵ)상기 조정된 값에 대응하는 정렬(20)을 포함하여 상기 제2반도체웨이퍼(2)를 노광하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼를 노광하는 방법.
패턴을 가지고 있는 1이상의 반도체웨이퍼(1)를 노광하는 방법에 있어서,

노광툴(35)에서 노광이 수행되고, 상기 각각의 웨이퍼의 특성에 따라 달라지는 제1세트의 정렬파라미터들 및 노광툴오프셋의 원인이 되는 제2세트의 정렬파라미터들에 대응하여 정렬이 수행되어,

ⅰ) 상기 웨이퍼를 노광하기 위하여, 상기 노광툴(35)에 상기 1이상의 반도체웨이퍼를 제공하는 단계;

ⅱ) 상기 제1세트의 정렬파라미터에 대한 결정값을 가지고, 상기 1이상의 반도체웨이퍼의 정렬(20)을 수행하는 단계;

ⅲ) 상기 제1세트의 각각의 상기 정렬파라미터의 함수인 오버레이정확성을 나타내는 각각의 상기 파라미터들에 대한 수식을 이용하여 상기 제1세트의 정렬파라미터들로부터 상기 1이상의 반도체웨이퍼(1)상의 상기 패턴의 오버레이정확성을 나타내는 세트의 파라미터들에 대한 값을 계산하는 단계;

ⅳ) 상기 패턴의 오버레이 부정확성을 보정하기 위하여 상기 제2세트의 정렬파라미터들의 값을 조정하는 단계;

ⅴ) 상기 웨이퍼정렬을 위한 상기 제1 및 제2세트의 정렬파라미터들의 조합을 이용하는 상기 조정에 대응하는 정렬(20)을 포함하여 상기 1이상의 반도체웨이퍼(1)를 노광하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼를 노광하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 수식은 상기 제1세트의 각각의 상기 정렬파라미터에서 선형함수이고,

상기 제1세트의 각각의 상기 정렬파라미터에는 사용되는 노광툴(35)에 따라 달라지는 계수가 제공되는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼를 노광하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

- 상기 패턴의 오버레이정확성을 나타내는 상기 세트의 파라미터들의 파라미터들 중의 하나가 사전설정된 공차레벨을 초과하는 경우에, 경고신호(105)를 발생시키는 단계;

- 상기 경고신호(105)에 응답하여 시스템의 유지보수를 수행하기 위하여, 상기 노광툴(35)의 처리를 중지하는 단계;

- 상기 노광툴(35)을 리셋한 후에, 처리를 계속 진행시키는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼를 노광하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

- 상기 패턴의 오버레이정확성을 나타내는 상기 세트의 파라미터들의 파라미터들 중의 하나가 사전설정된 공차레벨을 초과하는 경우에, 경고신호(105)를 발생시키고;

- 상기 반도체웨이퍼(1)가 상기 패턴으로 노광된 후에, 오버레이 검사툴(40)로 상기 파라미터들을 2번 측정하여, 상기 반도체웨이퍼상에 있는 상기 패턴의 오버레이정확성을 나타내는 상기 세트의 파라미터들을 구하는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼를 노광하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

노광(30)된 후에, 각각의 반도체웨이퍼가 오버레이 검사툴(40)에서 검사되지 않고, 그 다음의 제조단계에서 처리되는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼를 노광하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제2세트의 정렬파라미터들의 값을 조정하는 단계는, 각각의 정렬파라미터들에 대한 계수를 가지고 있는 선형함수인 수식을 이용하여 오버레이정확성을 나타내는 상기 세트의 파라미터들의 값으로부터 상기 제2세트의 정렬파라미터들의 값을 계산하여 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼를 노광하는 방법.
제3항에 있어서,

상기 오버레이정확성을 나타내는 세트의 파라미터들에 대한 상기 값들을 계산하기 위한 수식을 조정하기 위하여, 제어유닛(100)에 의하여 수행된 오버레이정확성을 나타내는 세트의 파라미터들의 계산값을 상기 검사툴(40)내의 오버레이정확성을 나타내는 세트의 파라미터들에 대한 측정값과 비교한 결과에 의하여 신경망(neuronal network)이 구축되는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼를 노광하는 방법.