KR100642483B1 - 노광 장비의 웨이퍼 척 평탄도 측정 방법 - Google Patents

Abstract

노광 장비의 웨이퍼 척 평탄도 측정 방법을 제시한다. 본 발명에 따르면, 일반 웨이퍼를 웨이퍼 척 상에 장착하여 웨이퍼 척의 평탄도를 측정하고, 측정된 웨이퍼 척의 평탄도를 일반 웨이퍼 자체의 평탄도를 이용하여 보정하여 측정된 웨이퍼 척의 평탄도로부터 웨이퍼 척의 고유 평탄도를 얻는 웨이퍼 척 평탄도 측정 방법을 제시한다.

노광, 척 평탄도, 초평탄 웨이퍼

Description

노광 장비의 웨이퍼 척 평탄도 측정 방법{Method for detecting flatness of wafer chuck in exposure equipment}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광 장비의 웨이퍼 척 평탄도 측정 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 노광 장비의 웨이퍼 척 평탄도 측정 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 공정 흐름도이다.

본 발명은 반도체 제조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노광 장비의 웨이퍼 척(wafer chuck) 평탄도 측정 방법에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하는 과정은 패턴을 웨이퍼 상에 전사하고 선택적으로 식각하여 웨이퍼 상에 패턴을 형성하는 과정들을 포함하고 있다. 이러한 웨이퍼 상에 패턴을 전사하는 과정에 다양한 형태의 리소그래피(lithography) 장비가 이용된다.

이러한 리소그래피 장비, 즉, 노광 장비에서 노광 과정 또는 패턴 과정을 수행할 때 웨이퍼가 장착되는 웨이퍼 척의 평탄도는 패턴이 형성될 웨이퍼 면의 평탄도를 결정하는 요소로 이해되고 있다. 웨이퍼 척의 평탄도는 패턴 공정 또는 노광 공정에서 X, Y 좌표 위치에 따른 상대적 높이 차이 정도를 나타내는 요소로 이해될 수 있다. 이러한 웨이퍼 척의 평탄도는 웨이퍼 면의 평탄도를 결정하므로, 웨이퍼 척의 평탄도가 좋지 않을 경우 노광 시 디포커스(defocus)가 발생하게 된다. 이에 따라, 패턴 변형 또는 불량이 발생되므로, 웨이퍼 척 평탄도는 매우 중요한 변수로 고려되고 있다.

따라서, 이러한 웨이퍼 척의 평탄도를 관리하기 위해서, 주기적으로 노광 장비 내부에 광을 이용한 측정 장치를 이용하여 초평탄 웨이퍼를 척 상에 올려놓고 평탄도를 측정하는 과정을 수행하고 있다. 이러한 척 평탄도 측정에서 평탄도가 좋지 않게 검출될 경우 웨이퍼 척을 세정하거나 또는 교체하고 있다.

그런데, 초평탄 웨이퍼의 사용 빈도가 누적되면, 초평탄 웨이퍼에 자체 변형이 발생할 수 있어 정확한 측정을 위해서는 주기적으로 새로운 초평탄 웨이퍼로 교체해야 한다. 또한, 여러 장비에서 척의 평탄도를 측정할 경우 이러한 초평탄 웨이퍼를 다수 개 준비해 둬야 한다. 따라서, 비용 증가의 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 초평탄 웨이퍼의 사용 빈도를 감소시켜 보다 저렴하게 노광 장비의 웨이퍼 척의 평탄도를 측정할 수 있는 방법을 제시하는 데 있다.

상기의 기술적 과제를 위한 본 발명의 실시예는,

일반 웨이퍼를 웨이퍼 척 상에 장착하여 상기 웨이퍼 척의 평탄도를 측정하 는 단계; 및

상기 측정된 웨이퍼 척의 평탄도를 상기 일반 웨이퍼 자체의 평탄도를 이용하여 보정하고, 상기 측정된 웨이퍼 척의 평탄도로부터 상기 웨이퍼 척의 고유 평탄도를 얻는 단계를 포함하는 웨이퍼 척 평탄도 측정 방법을 제시한다.

여기서, 초평탄 웨이퍼를 사용하여 제2의 웨이퍼 척의 제1 평탄도를 측정하는 단계; 상기 제2의 웨이퍼 척에 상기 일반 웨이퍼를 사용하여 상기 제2의 웨이퍼 척의 제2 평탄도를 측정하는 단계; 및 상기 제2 평탄도에서 상기 제1 평탄도를 차감하여 상기 웨이퍼의 자체 평탄도를 얻는 단계를 더 포함하고, 상기 웨이퍼 척의 고유 평탄도는 상기 측정된 웨이퍼 척의 평탄도로부터 상기 웨이퍼의 자체 평탄도를 차감하여 얻어질 수 있다.

상기 고유 평탄도가 측정된 상기 웨이퍼 척 상에 상기 일반 웨이퍼와는 다른 제2의 일반 웨이퍼를 장착하고 상기 웨이퍼 척의 제3 평탄도를 측정하는 단계; 상기 측정된 웨이퍼의 척의 제3 평탄도로부터 상기 웨이퍼 척의 고유 평탄도를 차감하여 상기 제2의 일반 웨이퍼의 자체 평탄도를 얻는 단계; 및 상기 제2의 일반 웨이퍼를 사용하여 다른 제2의 웨이퍼 척의 평탄도를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 웨이퍼 척은 노광 장비에 설치된 것일 수 있다.

상기 웨이퍼 척은 정전척, 핀 형태 척 또는 링 형태 척일 수 있다.

본 발명에 따르면, 초평탄 웨이퍼의 사용을 실질적으로 배제시켜 보다 저렴하게 노광 장비의 웨이퍼 척의 평탄도를 측정할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에서는 초평탄 웨이퍼 대신에 자체 평탄도를 보상한 일반 웨이퍼를 사용하여 정확하고 경제적으로 웨이퍼 척의 평탄도를 측정하는 기술을 제시한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광 장비의 웨이퍼 척 평탄도 측정 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 노광 장비의 웨이퍼 척 평탄도 측정 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 공정 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 척 평탄도 측정 방법은, 웨이퍼 척(100) 상에 별도의 고가의 초평탄 웨이퍼를 도입하지 않고 일반 웨이퍼(110)를 도입한다. 일반 웨이퍼(110) 상에 평탄도 측정부(131, 135)를 도입하고, 평탄도 측정부(131, 135)를 이용하여 일반 웨이퍼(110)의 위치에 따른 평탄도를 측정한다. 구체적으로, 발광부(131)에서 광을 발생시켜 일반 웨이퍼(110) 상에 조사하고, 반사되는 광을 수광부(135)의 센서(sensor)로 검출하여 일반 웨이퍼(110)의 위치에 따른 평탄도를 측정한다. 이후에, 측정된 평탄도를 보정하여 웨이퍼 척(100) 고유의 척 고유 평탄도를 얻어 웨이퍼 척(100)의 평탄도를 측정한다.

이와 같이 초평탄 웨이퍼가 아닌 일반 웨이퍼(110)를 이용하여 웨이퍼 척(100) 평탄도를 측정함에 따라, 의미 있는 평탄도 값을 구현하기 위해서 일반 웨이퍼(110) 자체의 평탄도를 고려하여 측정된 평탄도를 보정해야 한다. 따라서, 이러한 보정 과정 또한 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 척 평탄도 측정 방법에 포함되 게 된다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 척 평탄도 측정 방법은, 먼저, 초평탄 웨이퍼로 웨이퍼 척(도 1의 100)의 평탄도를 측정한다(도 2의 210), 이후에, 동일 웨이퍼 척(100)에 대해 일반 웨이퍼(도 1의 110)의 평탄도를 측정한다(도 2의 220). 이때, 일반 웨이퍼(110)의 평탄도에서 초평탄 웨이퍼의 평탄도 값을 빼주면 일반 웨이퍼(110)의 자체 평탄도를 웨이퍼 위치별로 얻을 수 있다(도 2의 230). 따라서, 이 일반 웨이퍼(110)로 임의의 웨이퍼 척(100)의 평탄도를 측정한 후(도 2의 240), 앞에서 구한 일반 웨이퍼(110) 자체 평탄도를 위치별로 빼주면 웨이퍼 척(100) 고유의 평탄도를 얻을 수 있다(도 2의 250).

예를 들어, 초평탄 웨이퍼를 이용하여 웨이퍼 척의 평탄도를 측정한 위치별 데이터(data)를 Fsc(X, Y)라 하고, 일반 웨이퍼를 이용하여 웨이퍼 척의 평탄도를 측정한 위치별 데이터를 Fnc(X, Y)라 하며, 일반 웨이퍼 자체의 위치별 평탄도 데이터(동일 척 측정한)를 Fw(X, Y)라 하면, Fw(X, Y) = Fnc(X, Y) - Fsc(X, Y)에 의해서 얻어지게 된다.

그리고, Fw(X, Y)를 구한 일반 웨이퍼로 임의의 척의 평탄도를 측정했을 때의 데이터를 Fac(X, Y)라 하면, 임의의 웨이퍼 척의 실제 평탄도 Fcr(X, Y)는 Fcr(X, Y) = Fac(X, Y) - Fw(X, Y)(동일 척 측정한다)로부터 웨이퍼 에러(error)를 보정하여 정확하게 구할 수 있다.

새로운 일반 웨이퍼의 자체 평탄도 Fw'(X, Y)를 구하는 방법은

Fw'(X, Y) = Fnc'(X, Y) - Fcr(X, Y) ----(동일 척 측정)로부터 구할 수 있 으며, 최초 보정 시를 제외하면 고가의 초평탄 웨이퍼를 전혀 사용하지 않고도, 웨이퍼 척의 평탄도를 정확하고 경제적으로 측정할 수 있다.

이 후 평탄도 측정에서 사용될 기준 웨이퍼는 초평탄 웨이퍼 대신에 자체 평탄도가 구해진 기존 일반 웨이퍼를 사용하여 신규 일반 웨이퍼의 자체 평탄도를 구하고, 이를 이용하여 또 다른 웨이퍼 척의 실제 평탄도를 측정할 수 있다. 구체적으로, 정리하면 다음과 같은 순서로 신규 일반 웨이퍼를 이용하면서도 웨이퍼 척의 평탄도의 측정을 계속할 수 있다.

최초 작업 시

Fw1(X, Y) = Fnc1(X, Y) - Fsc(X, Y) --------- 각각의 측정은 동일 척에서

Fcr1(X, Y) = Fac1(X, Y) - Fw1(X, Y) --------- 각각의 측정은 동일 척에서

두 번째 작업 시 (초평탄 웨이퍼 대신 자체 평탄도가 측정된 기존 일반 웨이퍼 사용)

Fw2(X, Y) = Fnc2(X, Y) - Fcr1(X, Y) --------- 각각의 측정은 동일 척에서

Fcr2(X, Y) = Fac2(X, Y) - Fw2(X, Y) --------- 각각의 측정은 동일 척에서

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n 번째 작업 시 (n-1 번째 일반 웨이퍼를 사용해서 n 번째 일반 웨이퍼의 평탄도를 측정 및 보정)

Fw[n](X, Y) = Fnc[n](X, Y) - Fcr[n-1](X, Y) ------- 각각의 측정은 동일 척에서 수행된다.

Fcr[n](X, Y) = Fac[n](X, Y) - Fw[n](X, Y) --------- 각각의 측정은 동일 척에서 수행된다.

여기서, Fsc(X, Y)는 초평탄 웨이퍼를 이용하여 웨이퍼 척의 평탄도를 측정한 위치별 데이터로 이해될 수 있고, n = 0, 1, 2, 3 ..일 수 있으며, Fcr[n](X, Y)은 n번째 웨이퍼를 이용하여 얻은 웨이퍼 척의 실제 평탄도 데이터일 수 있다. 따라서, Fcr[0](X, Y)= Fsc(X, Y)이게 된다.

Fnc[n](X, Y)는 n번째 일반 웨이퍼를 이용하여 웨이퍼 척의 평탄도를 측정한 위치별 데이터일 수 있으며, Fw[n](X, Y)은 계산된 n번째 일반 웨이퍼의 자체 평탄도 데이터일 수 있다. Fac[n](X, Y)은 n 번째 일반 웨이퍼로 측정하고자 하는 척의 평탄도를 측정했을 때의 데이터일 수 있다.

따라서, 종래의 경우, 대부분의 웨이퍼 척은 평면이 아니므로 웨이퍼를 올려놓고 평탄도를 측정할 수밖에 없어 측정되는 평탄도에는 웨이퍼 자체의 평탄도 에러가 포함되므로, 일반 웨이퍼에서는 이 값이 크지만 어느 정도인지 모르기 때문에 이것이 무시할 정도로 작게 만들어진 고가의 초평탄 웨이퍼를 사용하는 경우와는 달리, 본 발명의 실시예에서는 일반 웨이퍼의 자체 평탄도를 알 수 있으므로, 이를 이용해 측정된 척 평탄도를 보정할 수 있어, 고가의 초평탄 웨이퍼의 사용은 실질적으로 배제된다.

상술한 본 발명에 따르면, 웨이퍼 척의 평탄도를 정확하고 경제적으로 측정할 수 있다. 구체적으로, 동일 척에서 초평탄 웨이퍼를 기준으로 사용하여 측정한 평탄도에서 일반 웨이퍼로 측정한 평탄도 데이터를 차감하여 일반 웨이퍼의 자체 평탄도를 얻은 다음, 이 웨이퍼로 측정하고자 하는 척의 평탄도 데이터를 얻은 후, 웨이퍼 자체 평탄도 데이터를 빼주어 보정함으로써, 웨이퍼 척의 실제 평탄도를 얻을 수 있다. 이 후 평탄도 측정에서 사용될 기준 웨이퍼는 초평탄 웨이퍼 대신에 자체 평탄도가 구해진 기존 일반 웨이퍼를 사용하여 신규 일반 웨이퍼의 자체 평탄도를 구하고 이를 이용하여 또 다른 웨이퍼 척의 실제 평탄도를 측정할 수 있다.

이와 같이 하여, 고가의 초평탄 웨이퍼의 사용은 최초의 작업 시에만 적용되고, 나머지 작업 시에는 초평탄 웨이퍼의 사용이 배제된다. 따라서, 고가의 초평탄 웨이퍼를 사용할 필요가 없어지므로 비용이 절감될 수 있다. 실질적으로, 최초 기준 웨이퍼 이외에는 저가의 일반 웨이퍼를 사용할 수 있으므로 비용이 크게 절감되게 된다. 일반 웨이퍼의 기준 및 측정 웨이퍼로서의 사용 횟수는 대략 10번으로 제한할 수 있으나, 장비 상황이나 측정 정밀도에 따라 늘이거나 줄일 수 있다. 또한, 일반 웨이퍼들을 많이 보정하여 동시에 여러 척의 평탄도를 측정하여 작업시간을 단축할 수 있다.

이와 같은 웨이퍼 척 평탄도 측정 방법은 웨이퍼 척이 링(ring) 형태의 척 또는 핀(pin) 형태의 척 등 정전척(ESC)과는 다른 형태의 척에도 적용될 수 있다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예들을 통하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명은 여러 형태로 변형될 수 있다.

Claims (5)

1. 일반 웨이퍼를 웨이퍼 척 상에 장착하여 상기 웨이퍼 척의 평탄도를 측정하는 단계, 그리고

   상기 측정된 웨이퍼 척의 평탄도를 상기 일반 웨이퍼 자체의 평탄도를 이용하여 보정하여 상기 웨이퍼 척의 고유 평탄도를 얻는 단계를 포함하고,

   상기 일반 웨이퍼 자체의 평탄도를 얻는 단계는,

   초평탄 웨이퍼를 사용하여 웨이퍼 척의 제1 평탄도를 측정하는 단계;

   상기 웨이퍼 척에 일반 웨이퍼 사용하여 상기 웨이퍼 척의 제2 평탄도를 측정하는 단계;

   상기 제2 평탄도에서 상기 제1 평탄도를 차감하여 상기 웨이퍼의 자체 평탄도를 얻는 단계를 포함하고,

   상기 웨이퍼 척의 고유 평탄도는 상기 측정된 웨이퍼 척의 평탄도로부터 상기 웨이퍼의 자체 평탄도를 차감하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척 평탄도 측정 방법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 고유 평탄도가 측정된 상기 웨이퍼 척 상에 상기 일반 웨이퍼와는 다른 제2의 일반 웨이퍼를 장착하고 상기 웨이퍼 척의 제3 평탄도를 측정하는 단계;

   상기 측정된 웨이퍼의 척의 제3 평탄도로부터 상기 웨이퍼 척의 고유 평탄도를 차감하여 상기 제2의 일반 웨이퍼의 자체 평탄도를 얻는 단계; 및

   상기 제2의 일반 웨이퍼를 사용하여 다른 제2의 웨이퍼 척의 평탄도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척 평탄도 측정 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 웨이퍼 척은 노광 장비에 설치된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척 평탄도 측정 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 웨이퍼 척은 정전척, 핀 형태 척 또는 링 형태 척인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 척 평탄도 측정 방법.

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