KR100660542B1 - Overlay measurement equipment for semiconductor device fabrication equipment - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광원의 광도변화나 광원의 수명에 의해 발생되는 문제를 미연에 방지할 수 있도록 개선한 반도체 제조용 오버레이 계측설비에 관한 것이다. 본 발명의 반도체 제조용 오버레이 계측설비는 광원과, 상기 광원으로부터 나온 빔을 투과 및 반사시켜 제1 및 제2경로로 진행시키는 빔스플리터; 상기 빔스플리터를 투과한 제1경로의 빔을 반사시켜 상기 빔스플리터에 다시 입사시키는 기준미러; 상기 빔스플리터를 반사한 제2경로의 빔이 입사된 후 오버레이 측정 패턴에서 반사되어 상기 빔스플리터에 다시 입사되는 웨이퍼 스테이지; 상기 빔스플리터에 재입사되어 반사된 제1경로의 빔과, 상기 웨이퍼의 오버레이 측정 패턴에서 재반사된 후에 상기 빔스플리터에 재입사되어 투과된 제2경로의 빔을 촬상하는 오버레이 계측부; 상기 광원과 상기 빔스플리터 사이에 설치되어 상기 광원의 빔 세기를 조절하기 위한 필터부를 포함한다. The present invention relates to an overlay metrology facility for semiconductor fabrication that can be improved to prevent problems caused by changes in light intensity of a light source or lifetime of the light source. An overlay metrology facility for manufacturing a semiconductor of the present invention includes a light source and a beam splitter for transmitting and reflecting a beam from the light source to the first and second paths; A reference mirror which reflects the beam of the first path passing through the beam splitter and enters the beam splitter again; A wafer stage in which a beam of a second path reflecting the beam splitter is incident and then reflected in an overlay measurement pattern to be incident again into the beam splitter; An overlay measuring unit configured to image the beam of the first path re-entered and reflected by the beam splitter and the second path of the second path that is re-entered and transmitted to the beam splitter after being re-reflected from the overlay measurement pattern of the wafer; It is installed between the light source and the beam splitter and includes a filter for adjusting the beam intensity of the light source.
Description
도 1은 본 발명의 실시예인 오버레이 계측장치의 개략적인 구성도;1 is a schematic configuration diagram of an overlay metrology apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 2는 필터부의 회전판을 보여주는 도면이다. 2 is a view showing a rotating plate of the filter unit.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
110 : 웨이퍼 스테이지110: wafer stage
120 : 오버레이 계측부120: overlay measurement unit
130 : 광원부130: light source
140 : 렌즈부140: lens unit
150 : 세기측정부150: strength measuring unit
160 : 필터부 160: filter unit
본 발명은 반도체 제조용 오버레이 계측설비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광원의 광도변화나 광원의 수명에 의해 발생되는 문제를 미연에 방지할 수 있도록 개선한 반도체 제조용 오버레이 계측설비에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an overlay metrology facility for semiconductor manufacturing, and more particularly, to an overlay metrology facility for semiconductor manufacturing that is improved to prevent problems caused by light intensity changes of light sources and lifetimes of light sources.
일반적으로 반도체 칩(Chip)을 제조하기 위해서는 적층식으로 회로를 형성시켜 레이어(Layer)를 만들게 되는데, 이러한 레이어는 포토레지스트(Photoresist) 도포, 노광, 현상 등의 단계로 구성된 포토리소그래피(Photolithography)공정에 의해 구현된다. 즉, 포토리소그래피 공정은 마스크(Mask)에 형성된 원하는 패턴(Pattern)을 포토레지스트 도포, 노광, 현상 등의 단계를 통해 실제 반도체 칩을 만드는 기판상에 이식시키는 것이다. In general, in order to manufacture a semiconductor chip, a layer is formed by forming a circuit in a stacked manner, which is a photolithography process consisting of photoresist coating, exposure, and development. Is implemented by In other words, the photolithography process involves implanting a desired pattern formed on a mask onto a substrate on which an actual semiconductor chip is formed through photoresist coating, exposure, and development.
여기에서, 이와 같은 포토리소그래피 공정은 대부분 렌즈(Lens)가 구비된 광학기술을 이용하게 되는데, 이러한 렌즈는 그 특성상 실제패턴의 모양과 크기에 따라 정도가 다른 쉬프트(Shift)를 발생시켜 포토리소그래피 공정진행시 정렬불량을 유발시키게 된다. Here, most of the photolithography process uses an optical technology equipped with a lens, and such a lens generates a shift that is different in accuracy depending on the shape and size of an actual pattern. This can cause misalignment.
이에 종래에는 노광단계를 진행한 다음 웨이퍼에 형성된 실제패턴이 마스크에 형성된 기준패턴에 어느정도 정렬되었는지 패턴 정렬도를 비교 측정하고 이를 보정해주는 오버레이 계측공정을 진행하게 되며, 이는 오버레이 계측설비에 의해 수행된다. Therefore, in the related art, after performing the exposure step, an overlay measurement process for comparing and measuring the pattern alignment degree and how much the actual pattern formed on the wafer is aligned with the reference pattern formed on the mask is performed, which is performed by the overlay measurement facility. .
이때, 종래 오버레이 계측설비 같은 경우 특정 파장과 특정 주파수 대역을 갖는 가시광선을 광원으로 하여 오버레이 계측을 수행하였으며, 계측 후에는 웨이퍼 스테이지(Wafer stage) 등을 이용하여 보정하였다. 예를 들면, 종래 오버레이 계측설비 같은 경우 가시광선을 광원으로 얻기위해 광원 소스로 아크 램프(Arc lamp)나 할로겐 램프(Halogen lamp)를 사용하여 가시광선 광원을 얻었으며, 이를 이용하여 오버레이 계측을 수행하였다. In this case, in the case of the conventional overlay measuring equipment, overlay measurement was performed using visible light having a specific wavelength and a specific frequency band as a light source, and after the measurement, the wafer was corrected using a wafer stage. For example, in the case of a conventional overlay measuring equipment, a visible light source is obtained by using an arc lamp or a halogen lamp as a light source to obtain visible light as a light source, and performs overlay measurement using the same. It was.
그러나, 이와 같은 종래 오버레이 계측설비 같은 경우 광원 소스로 아크 램프나 할로겐 램프와 같은 비교적 수명이 짧은 램프를 사용하기 때문에 일정시간 램프를 사용한 후에는 주기적으로 램프를 교체해야하는 문제점이 발생된다. However, in the case of such a conventional overlay measuring equipment, since a relatively short life lamp, such as an arc lamp or a halogen lamp, is used as a light source, a problem arises in that the lamp needs to be periodically replaced after a certain time of use.
그리고, 이와 같이 램프를 교체할 경우, 전(前)램프의 광도와 현(現)램프의 광도가 변화를 일으키게 되고, 이 급격한 광도변화는 정확한 오버레이 계측을 어렵게 할 뿐만 아니라, 검출기의 손상(fail)을 유발시켜 설비 고장을 야기한다. When the lamp is replaced in this manner, the brightness of the front lamp and the brightness of the string lamp are changed, and this sudden brightness change not only makes accurate overlay measurement difficult, but also damages the detector. ) Will cause equipment failure.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 새로 교체된 광원의 광도변화에 의해 발생되는 손실을 미연에 방지할 수 있도록 반도체 제조용 오버레이 계측설비를 제공함에 있다. The present invention is to solve such a conventional problem, an object of the present invention is to provide an overlay measurement equipment for semiconductor manufacturing to prevent the loss caused by the brightness change of the newly replaced light source in advance.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조용 오버레이 계측설비는 광원과; 상기 광원으로부터 나온 빔을 투과 및 반사시켜 제1 및 제2경로로 진행시키는 빔스플리터; 상기 빔스플리터를 투과한 제1경로의 빔을 반사시켜 상기 빔스플리터에 다시 입사시키는 기준미러; 상기 빔스플리터를 반사한 제2경로의 빔이 입사된 후 오버레이 측정 패턴에서 반사되어 상기 빔스플리터에 다시 입사되는 웨이퍼 스테이지; 상기 빔스플리터에 재입사되어 반사된 제1경로의 빔과, 상기 웨이퍼의 오버레이 측정 패턴에서 재반사된 후에 상기 빔스플리터에 재입사되어 투과된 제2경로의 빔을 촬상하는 오버레이 계측부; 상기 광원과 상기 빔스플리터 사이에 설치되어 상기 광원의 빔 세기를 조절하기 위한 필터부를 포함한다.In order to achieve the above object, an overlay measuring apparatus for manufacturing a semiconductor of the present invention includes a light source; A beam splitter which transmits and reflects the beam from the light source and proceeds to the first and second paths; A reference mirror which reflects the beam of the first path passing through the beam splitter and enters the beam splitter again; A wafer stage in which a beam of a second path reflecting the beam splitter is incident and then reflected in an overlay measurement pattern to be incident again into the beam splitter; An overlay measuring unit configured to image the beam of the first path re-entered and reflected by the beam splitter and the second path of the second path that is re-entered and transmitted to the beam splitter after being re-reflected from the overlay measurement pattern of the wafer; It is installed between the light source and the beam splitter and includes a filter for adjusting the beam intensity of the light source.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 필터부는 서로 다른 투과율을 갖는 필터들과, 상기 필터들이 설치되는 회전판과, 원하는 투과율을 갖는 필터가 빔의 경로상에 위치되도록 상기 회전판을 회전시키는 회전부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the filter unit includes filters having different transmittances, a rotating plate on which the filters are installed, and a rotating unit rotating the rotating plate so that the filter having a desired transmittance is positioned on the path of the beam. .
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 필터는 빔의 투과율이 100%-50%까지 조정 가능하도록 석영 유리(fused silica)판에 코팅한 것을 사용하게 된다.According to an embodiment of the present invention, the filter is coated with a quartz glass (fused silica) plate so that the transmittance of the beam can be adjusted to 100% -50%.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 필터는 원형 또는 정사각형 또는 직사각형으로 이루어진다.According to an embodiment of the invention, the filter consists of a circle or square or rectangle.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 반도체 제조용 오버레이 계측설비는 상기 제1경로의 빔과 제2경로의 빔의 세기를 측정하여 상기 필터부로 그 측정데이타를 제공하는 세기측정기를 더 포함하고; 상기 필터부는 상기 세기측정기로부터 측정데이타를 받아 자동으로 빔의 세기 조절을 위한 필터 교환이 이루어진다.According to an embodiment of the present invention, the semiconductor manufacturing overlay measuring apparatus further includes an intensity measuring instrument for measuring the intensity of the beam of the first path and the beam of the second path to provide the measurement data to the filter unit; The filter unit receives measurement data from the intensity meter and automatically performs a filter replacement for beam intensity control.
예컨대, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다. For example, the embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. These examples are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of the elements in the drawings and the like are exaggerated to emphasize a clearer description.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 및 도 2에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. In addition, in the drawings, the same reference numerals are denoted together for components that perform the same function.
도 1은 본 발명의 실시예인 오버레이 계측장치의 개략적인 구성도이며, 도 2 는 필터부의 회전판을 보여주는 도면이다. 1 is a schematic configuration diagram of an overlay measurement apparatus according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing a rotating plate of the filter unit.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예인 반도체 제조용 오버레이 계측설비(100)는 전체적으로 보아 웨이퍼(w)가 안착되는 웨이퍼 스테이지부(110)와, 이 웨이퍼 스테이지부(110)에 안착된 웨이퍼의 패턴 정렬도를 계측하는 오버레이 계측부(120)와, 오버레이 계측부(120)가 웨이퍼를 계측할 수 있도록 웨이퍼 스테이지부(110)의 웨이퍼 상에 소정 파장의 빔을 조사해주는 광원부(130)와, 광원부(130)와 웨이퍼 스테이지부(110) 사이에 설치되어 광원부(130)의 빔을 소정 각도로 굴절 및 반사 또는 투과시켜 웨이퍼 스테이지부(110) 상의 웨이퍼에 조사되게 하는 렌즈부(140), 상기 빔의 세기를 측정하는 세기측정부(150), 상기 광원부로부터 나온 빔의 세기를 조절하는 필터부(160)를 포함한다. As shown in FIG. 1, an
좀 더 구체적으로 살펴보면, 상기 광원부(130)는 앞에서 설명한 바와 같이 오버레이 계측부(120)가 웨이퍼를 계측할 수 있도록 웨이퍼 스테이지부(110)의 웨이퍼 상에 소정 파장의 광을 조사해주는 역할을 하는 바, 오버레이 계측부(120)가 정확한 계측을 할 수 있도록 광도의 세기를 일정하게 유지시켜주는 필터부(160)를 갖는다. 상기 광원부의 광원으로는 할로겐 램프가 사용될 수 있다. In more detail, as described above, the
상기 필터부(160)는 상기 광원부(130)에 설치되어 빔스플리터(142)로 제공되는 빔의 세기를 조절하게 된다. 상기 필터부(160)는 서로 다른 투과율을 갖는 필터(162)들이 설치되는 회전판(164)과, 원하는 투과율을 갖는 필터가 빔의 경로상에 위치되도록 상기 회전판(164)을 회전시키는 회전부(166)를 포함한다. 상기 필터(162)는 빔의 투과율이 100%-50%까지 조정 가능하도록 석영 유리(fused silica)판 에 코팅된 것을 사용하게 되며, 필터의 형상은 원형 또는 정사각형 또는 직사각형으로 이루어질 수 있다. 상기 필터부(160)는 상기 세기측정기(150)로부터 측정데이타를 받아 원하는 빔의 세기가 기준값보다 크면 투과율이 낮은 필터를 빔 경로상에 위치시키고, 반대로 빔의 세기가 기준값보다 낮으면 투과율이 높은 필터를 빔 경로상에 위치시키게 됨으로써, 자동으로 빔의 세기를 일정하게 유징하도록 한다. The
상기 광원부(130)로부터 나온 빔은 빔스플리터(142)로 입사된 후 상기 빔스플리터(142)를 투과 및 반사하여 제1경로의 빔과 제2경로의 빔으로 나뉘어 진행된다. 상기 빔스플리터(142)에 투과되어 제1경로로 진행한 빔은 기준미러(144)에 의해 반사되어 다시 빔스플리터(142)로 입사되고, 상기 빔스플리터(142)에 반사되어 제2경로로 진행한 빔은 웨이퍼 스테이지부(110)에 놓여진 웨이퍼(w)에 입사된 후 에 오버레이 측정패턴에서 반사되어 빔스플리터(142)로 다시 입사된다. 상기 빔스플리터(142)로 입사된 두 경로의 빔은 오버레이 계측부(120)로 제공된다. 상기 오버레이 계측부(120)는 웨이퍼 상에 실제 형성된 패턴이 마스크에 형성된 기준패턴에 어느 정도 정렬되었는지 오버레이를 통해 패턴 정렬도를 비교 측정하는 역할을 하게 되며, 주로 CCD 카메라(Charge Coupled Device camera) 등에 의해 이루어진다. The beam emitted from the
상기 오버레이 계측부는 상기 빔스플리터(142)에 재입사되어 반사된 제1경로의 빔과, 상기 웨이퍼의 오버레이 측정 패턴에서 재 반사된 후에 상기 빔스플리터에 재입사되어 투과된 제2경로의 빔을 촬상하고, 이를 상기 오버레이 계측부의 기설정된 프로그램에 따라 오버레이 정렬도를 측정하게 된다. The overlay measuring unit captures a beam of a first path that is re-entered into the
한편, 상기 빔스플리터와 상기 오버레이 계측부 사이에는 제2빔스플리터(147)가 설치되며, 이 제2빔스플리터(147)에서 반사된 빔은 세기 측정부(150)에서 빔의 세기를 측정하며, 그렇게 측정된 데이터는 상기 필터부(160)로 제공된다. On the other hand, a
이와 같이, 본 실시예에서는 필터부에서 빔의 세기를 조절함으로써, 광원인 할로겐 램프를 교체한 직후 급격하게 빔의 세기가 상승함으로써 발생되는 문제점을 예방할 수 있다. As described above, in the present embodiment, by adjusting the intensity of the beam in the filter unit, it is possible to prevent a problem caused by a sudden increase in the intensity of the beam immediately after replacing the halogen lamp as the light source.
이상에서, 본 발명에 따른 오버레이 계측설비의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다. In the above, the configuration and operation of the overlay measurement equipment according to the present invention is shown in accordance with the above description and drawings, but this is merely an example, and various changes and modifications are possible without departing from the technical spirit of the present invention. Of course.
이와 같은 본 발명에 의하면, 빔의 세기를 일정하게 유지시켜줌으로써, 정확한 오버레이 계측이 가능할 뿐만 아니라, 급격한 광도 변화로 인한 오버레이 계측부의 손상을 예방할 수 있다.
According to the present invention, by maintaining the intensity of the beam, not only accurate overlay measurement is possible, but also it is possible to prevent damage to the overlay measurement unit due to a sudden brightness change.
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KR20030054781A (en) * | 2001-12-26 | 2003-07-02 | 동부전자 주식회사 | Apparatus for overlay measurement and method for measuring overlay using the same |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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05861944 |
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Publication number | Publication date |
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KR20060057212A (en) | 2006-05-26 |
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