KR100588912B1 - 얼라인먼트 측정장비의 미세 얼라인먼트 방법 - Google Patents

얼라인먼트 측정장비의 미세 얼라인먼트 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 얼라인먼트 측정장비의 미세 얼라인먼트 방법에 관한 것이다.
본 발명의 얼라인먼트 측정장비의 미세 얼라인먼트 방법은 웨이퍼의 얼라인먼트 측정을 위한 방법에 있어서, 기준이 되는 제 1 아이포인트의 이미지를 측정 샷으로 저장하는 단계; 측정 샷을 이동하면서 동일 아이포인트를 찾는 단계; 랜덤한 9개의 샷에 대해 미세 얼라인먼트 키를 측정하는 단계; 상기 미세 얼라인먼트 키의 측정 값을 측정 장비로 피드백시키는 단계를 포함하여 이루어짐에 기술적 특징이 있다.
따라서, 본 발명의 얼라인먼트 측정장비의 미세 얼라인먼트 방법은 일반적으로 저장하는 아이포인트 외에 미세 얼라인먼트를 위한 아이포인트를 추가함으로써 얼라인먼트 측정장비의 정확도를 증가시키는 장점이 있고, 얼라인먼트의 측정 오류가 줄어드는 효과가 있다.
얼라인먼트, 측정, 포토리소그래피, 아이포인트

Description

얼라인먼트 측정장비의 미세 얼라인먼트 방법{Fine alignment method for alignment measurement apparatus}
도 1은 본 발명의 미세 얼라인먼트를 위한 아이포인트.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110. X 방향 키 120. Y 방향 키
130. 미세 얼라인먼트 아이포인트
본 발명은 얼라인먼트 측정장비의 미세 얼라인먼트 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 일반적으로 저장하는 아이포인트 외에 미세 얼라인먼트를 위한 아이포인트를 추가하여 얼라인먼트 측정장비의 정확도를 증가시키고 오류를 줄이도록 하는 얼라인먼트 측정장비의 미세 얼라인먼트 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 웨이퍼 위에 다층 박막을 형성하고, 마스 크 상의 패턴을 반도체 웨이퍼 위에 옮기는 공정을 수차례에서 수십 차례 반복해야 하며, 이를 통상적으로 포토리소그래피 공정이라 한다.
통상적인 포토리소그래피 공정은 웨이퍼 전면에 PR를 도포하는 단계, 웨이퍼 전면에 도포된 PR의 균일도 유지를 위해 열판에서 웨이퍼에 열을 가하는 베이킹(baking) 단계, 마스크에 형성된 패턴을 웨이퍼 표면의 패턴과 일치시킨 후 자외선을 부분적으로 투과시켜 해당부위의 PR을 노광하는 단계, 노광이 끝난 웨이퍼에 현상 용액을 분사시켜 노광시 자외선을 받은 부분이나 자외선을 받지 않은 부분을 화학작용에 의해 현상하는 단계, 현상된 상태와 정렬(align)된 상태를 측정하고 결함(defect)을 검사하는 단계로 진행된다.
특히, 검사하는 단계에서는 전자 주사 현미경(Scanning Electron beam Microscope, 이하 SEM 이라 칭함)을 이용해서 웨이퍼 상에 전사된 패턴의 선 폭이 원하는 크기로 형성되었는지를 확인하는 것과 함께, 오버레이(overlay) 측정장비를 이용해서 이전에 수행된 포토리소그래피 공정에 의해 형성된 패턴과 현재 수행된 포토리소그래피 공정에 의해 형성된 패턴의 위치 정렬이 제대로 이루어 졌는지를 확인한다.
종래의 일반적인 정렬 측정 방법은 형성된 패턴에 전자빔을 주사하고 반사되는 2차 전자를 검출하여 전기신호로 변환한 후 주사를 동기시킴으로써 SEM 상(phase)을 얻고 SEM 상을 통해 패턴의 선폭(Critical Dimension)을 측정하거나 이미지를 통해 해상도를 확인하는 방식이다.
포토리소그래피(Photo Lithography)에서 소자의 설계 요건(Design rule)이 갈수록 작아짐으로 인해 보다 적은 CD와 더불어 중요하게 고려 되고 있는 것이 얼라인먼트(Alignment) 정도이다.
하지만 일반적으로 사용되고 있는 얼라인먼트 정도 체크(Check) 장비는 웨이퍼에서 2 shot정도만 저장된 아이포인트(Eyepoint)에 대해 검색(Search)하고 곧바로 측정 포인트(Point)를 찾아 측정을 하므로 실제로 검색이 되더라도 측정시 측정 위치를 못찾는 경우가 발생한다.
즉, 갈수록 스크라이브 레인(Scribe Lane)도 작아지고 얼라인먼트 측정 키도 작아짐으로 인해 아이포인트를 찾아 검색을 하더라도 측정 포인트를 못찾아 가는 문제가 발생하는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 일반적으로 저장하는 아이포인트 외에 미세 얼라인먼트를 위한 아이포인트를 추가하여 얼라인먼트 측정장비의 정확도를 증가시키고 오류를 줄이도록 하는 얼라인먼트 측정장비의 미세 얼라인먼트 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 웨이퍼의 얼라인먼트 측정을 위한 방법에 있어서, 기준이 되는 제 1 아이포인트의 이미지를 측정 샷으로 저장하는 단계; 측정 샷을 이동하면서 동일 아이포인트를 찾는 단계; 랜덤한 9개의 샷에 대해 미세 얼라인먼트 키를 측정하는 단계; 상기 미세 얼라인먼트 키의 측정 값을 측정 장비로 피드백시키는 단계 를 포함하여 이루어진 얼라인먼트 측정장비의 미세 얼라인먼트 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 미세 얼라인먼트를 위한 아이포인트를 나타낸 것이다. 상기 아이포인트는 X방향과 Y방향을 동시에 인식해야 하므로 도 1과 같이 십자형태를 가진다. X방향 키(Key)는 4×7um, Y방향 키는 3×5um의 사각 박스(Box)를 9개씩 늘어선 모양이고 화학 기계적 평탄화(CMP: Chemical mechanical planarisation)에 의한 키 불량(Damage) 방지를 위해 연결되지 않은 형태를 가진다.
본 발명의 얼라인먼트 측정장비의 미세 얼라인먼트 방법은 웨이퍼의 얼라인먼트 정도 측정을 위해서 다음과 같이 2개의 아이포인트를 저장한다. 하나는 종래와 같은 일반적으로 저장하는 제 1 아이포인트이고, 다른 하나는 미세 얼라인먼트(Fine alignment)를 위한 제 2 아이포인트이다.
일반적인 얼라인먼트 측정 장비는 이미지(Image) 비교 방식이다. 우선 기준이 되는 제 1 아이포인트의 이미지를 측정 샷(Shot)으로 저장해 놓고 측정 샷을 이동하면서 동일 아이포인트를 찾아서 위치의 틀어진 정도를 계측한다. 상기와 같은 일반적인 아이포인트 외에, 본 발명은 미세 얼라인먼트를 위한 아이포인트를 작업 파일(Job file) 셋업(Set up)시 저장 한다.
도 2는 본 발명에 의한 미세 얼라인먼트 방법의 순서도이다.
본 발명의 측정 방법은 제 1 아이포인트를 검색 한 후에 웨이퍼에 랜덤(Random)한 9개의 샷에 대해 상기의 미세 얼라인먼트 키를 측정한다.
미세 얼라인먼트 키는 일반적인 아이포인트보다 적은 크기의 형태이므로 보다 정밀한 계측이 가능하고, 이때 측정된 값을 다시 장비로 피드백(Feed-Back)시켜 아이포인트의 정확한 위치를 계산하게 함으로써 아이포인트로부터 일정 거리만큼 떨어진 측정 포인트의 위치를 정확하게 계산할 수 있다.
오버레이 측정시 아이포인트의 정확한 위치를 검색만으로는 잡기 힘들었으나 본 발명은 미세 얼라인먼트를 함으로써 정확한 아이포인트를 계산할 수 있고 웨이퍼나 스테퍼(Stepper)의 스테핑 오류(Stepping Error) 등이 있어도 오류를 보정하여 아이포인트를 계산할 수 있으므로 얼라인먼트 정확도를 증가시킬 수 있다. 또한 본 발명에 의한 미세 얼라인먼트 키는 화학 기계적 평탄화에 의한 불량이 적고, X축 및 Y축을 동시에 얼라인할 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명의 얼라인먼트 측정장비의 미세 얼라인먼트 방법은 일반적으로 저장 하는 아이포인트 외에 미세 얼라인먼트를 위한 아이포인트를 추가함으로써 얼라인먼트 측정장비의 정확도를 증가시키는 장점이 있고, 얼라인먼트의 측정 오류가 줄어드는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 웨이퍼의 얼라인먼트 측정을 위한 방법에 있어서,
    기준이 되는 제 1 아이포인트의 이미지를 측정 샷으로 저장하는 단계;
    측정 샷을 이동하면서 동일 아이포인트를 찾는 단계;
    랜덤한 9개의 샷에 대해 미세 얼라인먼트 키를 측정하는 단계;
    상기 미세 얼라인먼트 키의 측정 값을 측정 장비로 피드백시키는 단계
    를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 얼라인먼트 측정장비의 미세 얼라인먼트 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 미세 얼라인먼트 키는 X 방향 키 및 Y 방향 키가 X 방향 및 Y 방향으로 9개씩 나열된 십자형태인 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 측정장비의 미세 얼라인먼트 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 미세 얼라인먼트 키의 X 방향 키는 4×7um이며, Y 방향 키는 3×5um의 사각 박스인 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 측정장비의 미세 얼라인먼트 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 상기 미세 얼라인먼트 키의 X 방향 키 및 Y 방향 키는 CMP에 의한 키 불량 방지를 위해 연결되지 않은 형태인 것을 특징으로 하는 얼라인먼트 측정장비의 미세 얼라인먼트 방법.
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