KR100645198B1 - 오버레이 측정 장비의 동작 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조 장비 중 오버레이 측정 장비에 관한 것으로 특히, 작업자에 의해 오버레이 측정 장비의 초기 동작에 표시되는 메인메뉴 중 자동검사 모드가 선택되었는가를 판단하는 제 1단계와; 제 1단계에서 자동검사 모드가 선택되면 작업자에 의해 예약 작업 모드가 선택되었는가를 판단하는 제 2단계와; 제 2단계에서 예약 작업 모드가 선택되면 작업자에 의해 입력되는 복수의 작업을 수행하기 위한 여러 사항들을 저장 세팅하는 제 3단계와; 제 3단계에서 세팅된 사항에 따라 준비된 측정 카세트를 로딩하고, 해당 측정 카세트에 정렬되어 있는 웨이퍼 중 세팅 데이터를 기준으로 특정 웨이퍼를 픽업하여 측정 스테이지에서 오버레이 정도를 측정하는 제 4단계; 및 기존의 측정 카세트와 다른 측정 카세트를 로딩하여 상기 제 4단계의 과정을 재 수행하는 제 5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 장비의 동작 제어 방법에 관한 것이다.

오버레이, 측정, 장비, 동작, 제어

Description

오버레이 측정 장비의 동작 제어 방법{Operating Control Method of Overlay Measurement System}

도 1은 본 발명에 따른 오버레이 측정 장비의 동작 제어 방법에 따른 동작 순서 예시도

도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 오버레이 측정 장비의 동작 중 디스플레이되는 운영 프로그램의 화면 예시도

본 발명은 반도체 제조 장비 중 오버레이 측정 장비에 관한 것으로 특히, 오버레이 측정을 위한 측정 레시피를 예약할 수 있도록 함으로써 작업자는 장비에 파드만 올려놓으면 자동으로 로딩 및 언로딩을 수행하여 검사하고자 하는 웨이퍼들의 오버레이를 자동으로 측정하도록 하기 위한 오버레이 측정 장비의 동작 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체장치의 제조에 있어서 포토-리소그라피(Photo-Lithography) 공정을 이용하여 웨이퍼의 표면에 집적회로의 패턴을 형성한다. 포토-리소그라피 공정은 마스크에 자외선 등을 조사하여 웨이퍼의 표면에 도포되어 있 는 감광막에 원하는 패턴을 선택적으로 복사하는 노광공정을 포함한다.

이와 같은 노광방법에는 콘택트법, 프로시미티법, 프로젝션법 등이 있으나, 이러한 노광방법들은 최근 반도체장치가 초 고집적화되어 가는 추세에 따라 회로의 선폭이 미세해지므로 사용에 한계를 드러내고 있다.

또한, 다른 노광방법으로서 웨이퍼 스텝핑법이 있는데, 이 웨이퍼 스텝핑법은 칩 패턴의 5 10배 정도의 크기를 갖는 마스크를 사용하여 스텝-앤드-리피드 방법으로 노광을 하는 것으로 미세한 선폭을 얻을 수 있다는 장점이 있어 최근 많이 사용되고 있는 방법이다.

이와 같은 노광공정에서 정렬과 노출은 감광막에 상을 형성하는데 가장 중요한 과정으로서, 사용되는 장비는 정렬의 정확도를 0.5μm이내로 유지시킬 수 있어야 한다. 여기서 정렬이라 함은 포토 마스크의 소자 패턴을 웨이퍼에 도포된 감광막의 정확한 위치에 전사한다는 의미로서 이는 포토 마스크의 위치에 따라 결정된다.

즉, 포토 마스크가 기울어지거나 회전 변위된 상태, 예를 들어 미스 정렬된 상태로 위치하게 되면 웨이퍼의 감광막에 전사되는 마스크 패턴의 화상왜곡(Distortion) 및 패턴 기움(Trapezoid) 현상이 나타나므로 정확한 정렬은 매우 중요하다 하겠다. 이를 위하여 노광공정에서는 포토 마스크 패턴 형성의 경우 서브 레이어의 패턴과 사용되는 포토 마스크 패턴과의 정렬 도를 확인하는 공정이 필요하다.

또한 기존에 형성된 레이어(layer)와 지금 형성하고자 하는 레이어(layer)의 중첩 정확도를 확인하기 위한 오버레이 측정을 하게 된다.

오버레이(OVERLAY)는 임계크기를 측정하는 CD SEM 장비처럼 작업자가 직접 측정을 하는 것이 아니라 각각의 디바이스의 레이어(layer)에 따라 엔지니어가 만들어놓은 레시피 중 해당되어 있는 측정 레시피를 이용하여 장비에 측정 웨이퍼를 로딩만 시키며 장비는 로딩된 웨이퍼를 자동으로 측정하게 된다.

종래에 작업자가 오버레이를 측정하기 위한 방법을 간략히 서술하면 먼저 작업자가 측정하기위한 웨이퍼가 들어 있는 카세트 및 파드를 오버레이 포트에 올려 놓는다. 이후 메인 메뉴 윈도우에서 자동 런(Auto-Run)을 선택하고 자동 런 윈도우에서 측정하고자 하는 프로그램을 선택하고 롯트 번호 및 스텝퍼 진행 장비를 선택한다.

그 후에 측정하고자 하는 카세트의 웨이퍼를 선택한 후에 실행을 시키면 카세트가 로딩되면서 선택된 웨이퍼가 웨이퍼 이송 암을 통해서 프리얼라인먼트 후에 측정 스테이지로 올라가게 된다. 스테이지에 올라 간 후 오버레이를 계측하고 계측이 끝나면 웨이퍼 이송 암은 웨이퍼를 카세트의 지정된 위치로 옮겨 놓고 카세트는 언로딩 되면서 측정이 종료된다.

그러나 상술한 기존의 오버레이 측정방법은 측정하고자 하는 디바이스 레이어의 레시피를 선택 하며 측정 웨이퍼를 선택하고 측정이 끝난 후 오버레이 측정이 끝나며 다시 오버레이 측정을 하려면 동일한 작업을 반복해야 했으며 또한 하나의 카세트만을 로딩 할 수 있게 되어 처리량(throughput)에도 불리한 점이 많았다.

상술한 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 반도체 제조 장비 중 오버레이 측정 장비에 관한 것으로 특히, 오버레이 측정을 위한 측정 레시피를 예약할 수 있도록 함으로써 작업자는 장비에 파드만 올려놓으면 자동으로 로딩 및 언로딩을 수행하여 검사하고자 하는 웨이퍼들의 오버레이를 자동으로 측정하도록 하기 위한 오버레이 측정 장비의 동작 제어 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오버레이 측정 장비의 동작 제어 방법의 특징은, 적어도 둘 이상의 웨이퍼 카세트 로딩 포트를 포함하는 오버레이 측정 장비의 동작 제어 방법으로서, 작업자에 의해 상기 오버레이 측정 장비의 초기 동작에 표시되는 메인메뉴 중 자동검사 모드가 선택되었는가를 판단하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 자동검사 모드가 선택되면 작업자에 의해 예약 작업 모드가 선택되었는가를 판단하는 제 2단계와; 상기 제2 단계에서 예약 작업 모드가 선택되면 서로 다른 오버레이 측정 방식으로 진행되도록 하는 복수의 오버레이 측정 사항을 저장 및 세팅하는 제3 단계와; 제1 포트에 장착된 제1 웨이퍼 카세트를 측정 스테이지에 로딩하고 상기 복수의 오버레이 측정 사항들 중에서 첫번째 오버레이 측정 사항을 기준으로 상기 제1 웨이퍼 카세트에 정렬되어 있는 복수의 웨이퍼들 중에서 특정 웨이퍼를 픽업하여 오버레이 정도를 측정하는 제4 단계; 및 상기 제1 웨이퍼 카세트에 대한 오버레이 측정이 종료된 후 연속하여 제2 포트에 장착된 제2 웨이퍼 카세트를 상기 측정 스테이지에 로딩하고 상기 복수의 오버레이 측정 사항들 중에서 두번째 오버레이 측정 사항을 기준으로 상기 제2 웨이퍼 카세트에 정렬되어 있는 복수의 웨이퍼들 중에서 특정 웨이퍼를 픽업하여 오버레이 정도를 측정하는 제5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오버레이 측정 장비의 동작 제어 방법의 부가적인 특징으로, 상기 제 4단계에서 오버레이 정도가 측정하는 방식은 작업자의 요청시 다수의 오버레이 측정 방식을 입력시킨 세팅 데이터에 따 라 해당하는 다수의 오버레이 측정 방식을 모두 수행하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오버레이 측정 장비의 동작 제어 방법의 부가적인 다른 특징으로, 상기 제5 단계 이전에, 상기 측정 스테이지에 로딩된 제1 웨이퍼 스테이지를 언로딩함과 동시에 상기 제2 포트에 장착된 상기 제2 웨이퍼 카세트를 상기 측정 스테이지에 로딩할 수 있는 장소까지 이송시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 오버레이 측정 장비의 동작 제어 방법에 따른 동작 순서 예시도이며, 도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 오버레이 측정 장비의 동작 중 디스플레이되는 운영 프로그램의 화면 예시도이다.

스텝 S101에서 작업자는 오버레이 측정 장비를 구동시켜 메인메뉴(첨부한 도 2 참조)를 디스플레이 한다.

이때 오버레이 측정 장비의 중앙처리 장치는 작업자가 화면에 표시된 메인메뉴 중 자동검사 모드인 오토런(Auto-Run) 모드를 동작시켰는가를 스텝 S102에서 판단한다.

만약, 스텝 S102에서 작업자가 화면에 표시된 메인메뉴 중 자동검사 모드인 오토런(Auto-Run) 모드 이외의 동작모드 예를 들면 setup 이라든지 웨이퍼라든지 다른 동작모드를 선택했다고 판단되면 스텝 S103으로 진행하여 작업자가 선택한 작업모드의 해당 동작을 수행하게 된다.

반면에 스텝 S102에서 작업자가 화면에 표시된 메인메뉴 중 자동검사 모드인 오토런(Auto-Run) 모드를 선택하였다고 판단되면 스텝 S104로 진행하여 자동검사모드를 수행하기 위하여 첨부한 도 3에 도시되어 있는 바와 같은 윈도우를 작업자에게 디스플레이하게 된다.

이후 오버레이 측정 장비의 중앙처리 장치는 스텝 S201의 과정에서 작업자가 예약검사 모드를 선택하는 가를 판단하게 되는데, 예약 검사모드를 선택하지 않았다고 판단되면 스텝 S105로 진행하여 작업자가 지시사항을 세팅할 수 있도록 작업 스펙에 대한 세팅입력이 가능하도록 해당 윈도우를 작업자에게 디스플레이하게 된다.

이후 작업자가 스텝 S105의 과정을 통해 세팅입력 완료되어지면, 스텝 S106으로 진행하여 웨이퍼가 정렬되어 있는 측정 카세트를 로딩하고, 스텝 S107의 과정을 통해 웨이퍼 이송 암을 작동시켜 스텝 S106의 과정에서 로딩되어진 측정 카세트에 정렬되어 있는 웨이퍼 중 작업자가 스텝 S105의 과정을 통해 세팅 입력한 스펙에 따라 해당 웨이퍼를 픽업(pick-up)하게 된다.

스텝 S107의 과정을 통해 웨이퍼 이송 암이 픽업한 웨이퍼는 스텝 S108의 과정을 통해 측정 스테이지에 안착되어지고, 스텝 S109의 과정에서 오버레이 정도가 측정되어진다.

스텝 S109에서 오버레이 정도가 측정되어진 웨이퍼는 스텝 S110의 과정을 통 해 웨이퍼 이송 암을 작동시켜, 스텝 S111의 과정으로 진행하는데, 스텝 S111의 과정은 측정 스테이지에 안착되어져 있던 웨이퍼가 웨이퍼 이송 암에 의해 스텝 S106의 과정에서 로딩되어진 측정 카세트에 원상태로 정렬되어진다. 이때, 스텝 S111의 과정은 스텝 S109에서 오버레이 정도가 측정되어진 웨이퍼가 이상 없다는 가정에서의 동작순서임을 미리 밝혀둔다.

이후 오버레이 측정이 종료되어진다.

상술한 과정은 종래 과정과 동일하며, 본 발명에 따른 제어동작은 스텝 S201의 과정에서 작업자가 예약검사 모드를 선택하였다고 판단되는 경우 스텝 S202로 진행하여 첨부한 도 4에 도시되어 있는 바와 같은 예약 검사모드에 따른 윈도우를 작업자에게 디스플레이하게 된다.

이후 작업자는 스텝 S203의 과정에서 복수의 작업을 수행하기 위한 여러 가지 사항들에 대한 세팅하게 되는데 첨부한 도 4에서 “측정웨이퍼예약”을 선택하게 되면 첨부한 도 5에 도시되어 있는 바와 같은 화면이 원래의 화면에 오버랩되어 디스플레이되고, 첨부한 도 5에서 “추가”를 선택하게 되면 첨부한 도 6의 화면이 다시 원래의 화면에 오버랩되어 디스플레이된다.

따라서 오버레이 측정 장비의 중앙처리 장치는 스텝 S203의 과정에서 작업자가 입력시킨 지시사항을 저장하며, 이후 작업자의 측정 시작 요청이 확인되면 스텝 S204의 과정으로 진행하게 된다.

스텝 S204의 과정에서는 웨이퍼가 정렬되어 있는 측정 카세트를 로딩하고, 스텝 S205의 과정을 통해 웨이퍼 이송 암을 작동시켜 스텝 S204의 과정에서 로딩되 어진 측정 카세트에 정렬되어 있는 웨이퍼 중 작업자가 스텝 S203의 과정을 통해 세팅 입력한 스펙에 따라 해당 웨이퍼를 픽업(pick-up)하게 된다.

스텝 S205의 과정을 통해 웨이퍼 이송 암이 픽업한 웨이퍼는 스텝 S206의 과정을 통해 측정 스테이지에 안착되어지고, 스텝 S207의 과정에서 오버레이 정도가 측정되어진다.

스텝 S207에서 오버레이 정도가 측정되어진 웨이퍼는 스텝 S208의 과정을 통해 웨이퍼 이송 암을 작동시켜, 스텝 S209의 과정으로 진행하는데, 스텝 S209의 과정은 측정 스테이지에 안착되어져 있던 웨이퍼가 웨이퍼 이송 암에 의해 스텝 S204의 과정에서 로딩되어진 측정 카세트에 원상태로 정렬되어진다. 이때, 스텝 S209의 과정은 스텝 S207에서 오버레이 정도가 측정되어진 웨이퍼가 이상 없다는 가정에서의 동작순서임을 미리 밝혀둔다.

또한, 스텝 S207에서 오버레이 정도가 측정하는 방식은 종래에는 하나의 방식으로만 측정 가능하였으나, 스텝 S203의 과정에서 작업자가 다수의 오버레이 측정 방식을 선택하는 경우 입력시킨 지시사항에 따라 해당하는 오버레이 측정을 모두 수행하게 된다.

이후, 오버레이 측정 장비의 중앙처리 장치는 스텝 S210의 과정에서 스텝 S203의 과정에서 작업자가 요청했던 예약 작업이 모두 종료되었는가를 판단한다.

스텝 S210에서 오버레이 측정 장비의 중앙처리 장치가 작업자의 예약 작업이 모두 종료되었다고 판단하면 오버레이 측정이 종료되어진다.

반면에 스텝 S210에서 오버레이 측정 장비의 중앙처리 장치가 작업자의 예약 작업이 모두 종료되지 않았다고 판단하면 스텝 S211로 진행하여 작업자가 준비시킨 예약된 카스트를 로딩할 수 있는 위치까지 컨베어 등의 수단을 작동시켜 이송하고, 스텝 S212의 과정에서는 이송되어진 예약된 측정 카세트를 로딩한 후, 스텝 S205로 진행하게 된다.

따라서 스텝 S205는 웨이퍼 이송 암을 작동시켜 스텝 S212의 과정에서 로딩되어진 측정 카세트에 정렬되어 있는 웨이퍼 중 작업자가 스텝 S203의 과정을 통해 세팅 입력한 스펙에 따라 해당 웨이퍼를 픽업(pick-up)하게 된다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 오버레이 측정 장비의 동작 제어 방법을 제공하면, 포토리소그래피 공정에서 오버레이 장비는 중요한 역할을 차지하는 데, 본 발명이 적용된 오버레이 측정 장비는 두개의 포트 또는 그 이상의 포트를 사용하면서 측정할 수 있어서 작업자 및 장비의 효율이 증대되며, 예약기능을 이용하여 측정을 하게 되는 웨이퍼에 대해서 예약을 해 두면 작업자는 측정을 해야 되는 웨이퍼가 있는 카세트를 지정된 포트에 올려 놓기만 하면 자동으로 로딩되면서 측정이 끝나게 되며, 또한 본 발명이 적용되는 시스템은 작업자가 없이 전산화된 시스템 및 로봇 시스템을 이용하여 예정된 오버레이 측정 웨이퍼의 카세트를 오 버레이 장비의 지정된 포트에 올려놓기만 하면 자동으로 측정이 가능하기 때문에 향후 자동화 시스템에 응용이 가능하다.

Claims (3)

1. 적어도 둘 이상의 웨이퍼 카세트 로딩 포트를 포함하는 오버레이 측정 장비의 동작 제어 방법으로서,

   작업자에 의해 상기 오버레이 측정 장비의 초기 동작에 표시되는 메인메뉴 중 자동검사 모드가 선택되었는가를 판단하는 제1 단계와;

   상기 제1 단계에서 자동검사 모드가 선택되면 작업자에 의해 예약 작업 모드가 선택되었는가를 판단하는 제 2단계와;

   상기 제2 단계에서 예약 작업 모드가 선택되면 서로 다른 오버레이 측정 방식으로 진행되도록 하는 복수의 오버레이 측정 사항을 저장 및 세팅하는 제3 단계와;

   제1 포트에 장착된 제1 웨이퍼 카세트를 측정 스테이지에 로딩하고 상기 복수의 오버레이 측정 사항들 중에서 첫번째 오버레이 측정 사항을 기준으로 상기 제1 웨이퍼 카세트에 정렬되어 있는 복수의 웨이퍼들 중에서 특정 웨이퍼를 픽업하여 오버레이 정도를 측정하는 제4 단계; 및

   상기 제1 웨이퍼 카세트에 대한 오버레이 측정이 종료된 후 연속하여 제2 포트에 장착된 제2 웨이퍼 카세트를 상기 측정 스테이지에 로딩하고 상기 복수의 오버레이 측정 사항들 중에서 두번째 오버레이 측정 사항을 기준으로 상기 제2 웨이퍼 카세트에 정렬되어 있는 복수의 웨이퍼들 중에서 특정 웨이퍼를 픽업하여 오버레이 정도를 측정하는 제5 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 장비의 동작 제어 방법.
2. 삭제
3. 제1항에서,

   상기 제5 단계 이전에, 상기 측정 스테이지에 로딩된 제1 웨이퍼 스테이지를 언로딩함과 동시에 상기 제2 포트에 장착된 상기 제2 웨이퍼 카세트를 상기 측정 스테이지에 로딩할 수 있는 장소까지 이송시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 장비의 동작 제어 방법.

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