KR100724187B1 - Method for controlling cd on photo-lithography step in an apc system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정을 제어하는 APC(advanced process control) 시스템에서 포토 공정 CD 제어 방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명에서는 고집적화가 진행되고 있는 반도체 집적회로의 포토리소그라피 공정시, 이전 진행된 롯트의 공정 조건 데이터들의 가중 평균값으로 다음에 진행할 포토공정 조건 데이터를 예측 생성하는 APC 방법에서, 이전 진행된 각 롯트의 시간 정보를 각 롯트에서의 포토공정 노출값과 CD값에 가중치로 적용하여 다음에 진행할 포토공정 조건 데이터로 생성함으로써, 포토공정 시 원하는 CD에 근접한 보다 정확한 공정제어를 수행할 수 있게 된다.The present invention relates to a photo process CD control method in an advanced process control (APC) system for controlling a semiconductor manufacturing process. That is, in the present invention, in a photolithography process of a semiconductor integrated circuit in which high integration is in progress, in the APC method of predicting and generating photoprocess condition data to be processed next by a weighted average value of process condition data of a previously processed lot, By applying the time information as a weight to the photo process exposure value and the CD value in each lot as photo process condition data to be performed next, it is possible to perform more accurate process control close to the desired CD during the photo process.

APC, 포토리소그라피, 롯트, 가중치, 시간, CD APC, Photolithography, Lot, Weight, Time, CD

Description

ＡＰＣ 시스템에서 포토공정 ＣＤ 제어 방법{METHOD FOR CONTROLLING CD ON PHOTO-LITHOGRAPHY STEP IN AN APC SYSTEM}METHOD FOR CONTROLLING CD ON PHOTO-LITHOGRAPHY STEP IN AN APC SYSTEM}

도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 반도체 소자 공정 제어를 위한 APC 시스템의 개략적인 블록 구성도,1 is a schematic block diagram of an APC system for semiconductor device process control to which an embodiment of the present invention is applied;

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 APC 시스템에서 포토공정 CD를 제어하는 공정처리 흐름도,2 is a process flow chart for controlling a photo process CD in an APC system according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 APC 시스템에서 포토공정 CD 제어시 시간 가중치 적용 예시도.3 is a diagram illustrating an application of time weights when controlling a photo process CD in an APC system according to an exemplary embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명><Brief description of the major symbols in the drawings>

100 : APC 서버 102 : 데이터 베이스100: APC server 102: database

104 : GUI 106 : 포토공정 장비104: GUI 106: Photo process equipment

108 : 측정 장비108: measuring equipment

본 발명은 반도체 제조 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 제조 공정을 제어하는 APC(advanced process control) 시스템에서 포토 공정 CD(critical dimension) 제어 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing method, and more particularly, to a photo process CD (critical dimension) control method in an advanced process control (APC) system for controlling a semiconductor manufacturing process.

통상적으로 SPC(statistical process control)를 이용한 공정 제어 방법이 0.25μ 이상의 공정에서는 안정된 제어를 가능하게 해주었지만, 최근 들어, 트랜지스터(transistor) 소자 뿐만 아니라 금속 배선의 미세화 및 다층화 요구에 따라 반도체 디바이스(device)의 사이즈(size)는 점점 작아지기 시작하면서 포토리소그라피(photo-lithography) 공정의 경우 Overlay와 CD의 관리 기준이 매우 엄격해지고 있다. In general, although the process control method using SPC (statistical process control) enables stable control in a process of 0.25μ or more, in recent years, semiconductor devices (devices) are required due to the miniaturization and multilayering of not only transistor devices but also metal wiring. ), The size of the photo-lithography process is becoming increasingly strict in the control of overlay and CD.

따라서 이를 맞추기 위한 방법으로 고급 프로세스 제어(advanced process control: APC) 방법이 널리 사용되고 있다. 위와 같은 종래 APC 방법에서는 포토 공정의 CD를 원하는 목표치(target)에 맞추어 주고 자동적으로 관리하기 위해서, 이전 진행된 웨이퍼(wafer) 롯트(lot)의 공정 조건(history)을 통해 다음에 진행될 롯트의 노출(expose)값을 예측하는 방법을 사용하고 있다.Therefore, the advanced process control (APC) method is widely used as a way to match this. In the conventional APC method as described above, in order to adjust the CD of the photo process to a desired target and automatically manage the exposure of the next lot to be processed through the process conditions of the wafer lot that has been previously processed, We use the method of predicting the value of expose).

이때 종래 APC를 이용한 포토 공정 제어에 있어서 가장 중요한 것이 다음 진행될 노출(expose)값을 예측할 때 쓰이는 계산 알고리즘으로, 종래 APC 방법에서는 가중치 평균(weighted average) 방법을 사용한다. 이 방법은 진행된 롯트의 가장 최근의 데이터에 가중치를 주고, 최대값과 최소값을 제거시킨 후 평균값을 구해주는 방식으로 가장 최근의 데이터에 가중치를 두게 함으로써, 노출 예측치의 신뢰도를 증가시키는 방법이며, 또한 비정상적인 요소(abnormal factor) 제거를 위해서 최대값과 최소값을 제거시켜 오차를 없애주도록 하고 있다.At this time, the most important in the photo process control using the conventional APC is a calculation algorithm used to predict the next exposure value, the conventional APC method uses a weighted average method. This method is to increase the reliability of the exposure estimate by weighting the most recent data of the processed lot, weighting the most recent data by removing the maximum and minimum values and then obtaining the average value. To eliminate abnormal factors, the maximum and minimum values are eliminated to eliminate errors.

그러나 위와 같은 종래 APC 방법에서는 가장 최근의 롯트에 가중치를 줄 수는 있으나, 사용되는 롯트의 시간 정보가 사용되지 못하는 문제점이 있었다. 즉, 예를 들어 사용해야 하는 롯트의 수가 5개로 정해진 경우, 1개의 데이터(data)는 1일 전의 데이터이고 나머지 4개가 1달전의 데이터일 때, 기존의 알고리즘으로 계산을 통해서 포토공정의 노출(expose)값을 예측하는 경우, 데이터의 신뢰도가 떨어지는 1달전의 데이터가 다량으로 사용되면서 오차가 발생할 가능성이 매우 커지는 문제점이 있는 것이다.However, in the conventional APC method as described above, although the most recent lot may be weighted, there is a problem in that time information of the used lot is not used. That is, for example, when the number of lots to be used is determined to be five, when one data is one day ago and the other four data is one month ago, the existing algorithm calculates the exposure of the photo process through calculation. In the case of predicting the value of), there is a problem that an error is very likely to occur as a large amount of data is used a month ago in which the reliability of the data is low.

이로 인해 포토공정의 원하는 CD에 근접한 공정 제어를 할 수 없게 되며, 재작업(rework) 등의 작업 공수를 추가로 유발시키고, 더 나아가 안정되지 못한 공정 제어로 인하여 반도체 제품의 수율을 저하시키는 문제점이 있었다.As a result, process control close to the desired CD of the photo process cannot be controlled, causing additional work maneuvers such as rework, and further, lowering the yield of semiconductor products due to unstable process control. there was.

따라서, 본 발명의 목적은 반도체 제조 공정을 제어하는 APC(advanced process control) 시스템에서 포토공정 시 원하는 CD에 보다 근접한 정확한 공정 제어를 수행할 수 있도록 하는 포토 공정 CD 제어 방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a photo process CD control method for performing accurate process control closer to a desired CD during a photo process in an APC (Advanced Process Control) system that controls a semiconductor manufacturing process.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 APC 시스템에서 포토공정 CD 제어 방법으로서, (a)APC 방법을 통한 포토공정 조건 예측 시 일정 수의 이전 웨이퍼 롯트에서 수행된 포토공정 조건 데이터를 읽어들이는 단계와, (b)각 롯트의 포토공정 조건 데이터에 각 롯트에 대한 포토공정이 수행된 시간 정보를 가중치로 적용시키는 단계와, (c)상기 시간 정보가 가중치로 적용된 각 롯트의 포토공정 조건 데이터 를 가중 평균하여 새로이 포토공정 수행할 롯트에 대한 포토공정 조건 데이터로 산출하는 단계와, (d)상기 산출된 포토공정 조건 데이터를 포토공정 장비로 제공하여 새로이 포토공정 수행할 상기 롯트에 적용되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a method of controlling the photo process CD in the APC system, (a) reading the photo process condition data performed on a certain number of previous wafer lot when the photo process conditions are predicted by the APC method And (b) applying the time information on which the photo process for each lot is performed to the photo process condition data of each lot by weight, and (c) the photo process condition data of each lot to which the time information is weighted. (B) providing the calculated photoprocess condition data to a photoprocessing equipment so as to be applied to the lot to be newly performed in the photoprocess by performing a weighted average and calculating the photoprocess condition data for the newly to be performed photoprocess. Characterized in that it comprises a.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operation of the preferred embodiment according to the present invention.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 APC 시스템의 개략적인 블록 구성을 도시한 것이다. 이하 상기 도 1을 참조하여 APC 시스템의 각 구성요소에서의 동작을 상세히 설명하기로 한다.1 is a schematic block diagram of an APC system according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, an operation of each component of the APC system will be described in detail with reference to FIG. 1.

먼저 참조번호 (106), (108)은 APC 시스템에 연결되는 반도체 소자의 스텝별 단위 공정을 진행하는 반도체 장비 중 포토공정 장비(106)와 측정(CD, Overlay) 장비(108)를 나타낸다. First, reference numerals 106 and 108 denote photoprocessing equipment 106 and measurement (CD, overlay) equipment 108 among semiconductor equipment that performs a step-by-step unit process of a semiconductor device connected to an APC system.

포토공정 장비(106)는 반도체 기판 상 패턴 형성을 위한 포토공정이 진행되는 장비로, APC(advanced process control) 서버(100)로부터 포토공정에 필요한 Overlay, 노출(expose), CD 값 등의 공정조건 데이터를 인가받아 포토공정을 수행하게 된다.The photo process equipment 106 is a device in which a photo process for pattern formation on a semiconductor substrate is performed, and process conditions such as overlay, exposure, CD value, etc. required for the photo process from the advanced process control (APC) server 100. The data is applied to perform the photo process.

측정 장비(108)는, 상기 포토(photo-lithography) 공정을 통해 형성된 반도체 기판상 CD, Overlay를 측정하여 이를 APC 서버(100) 인가시킨다.The measuring device 108 measures the CD and the overlay on the semiconductor substrate formed through the photo-lithography process and applies the APC server 100 to the overlay.

데이터 베이스(data base)(102)는 APC 시스템에서 공정 제어를 수행하는 반 도체 소자의 스텝(step)별 단위 공정을 진행하는 다양한 반도체 장비의 공정조건 데이터를 저장하고 있으며, 포토공정 제어를 위한 Overlay, 노출(expose), CD 값 등의 공정 조건 데이터를 저장하고 있다.The database 102 stores process condition data of various semiconductor equipments performing unit processes for each step of a semiconductor device performing process control in an APC system, and overlay for photo process control. Process condition data such as, exposure, and CD values are stored.

APC 서버(100)는 반도체 소자의 스텝(step) 별 단위 공정을 진행하는 다양한 반도체 장비들 즉, 예를 들면, 포토(photo), 에칭(etching), 측정(measure), 확산(diffusion), 코팅(coating), 산화, 세정(clean), 애싱(ashing) 등을 수행하는 반도체 장비들(109)에 연결되어 각 반도체 소자 단위 공정을 제어하는 공정 제어 데이터를 제공하고, 공정을 관리한다. The APC server 100 is a semiconductor device that performs a unit process for each step of the semiconductor device, that is, for example, photo (etching), measuring (measure), diffusion (diffusion), coating It is connected to semiconductor devices 109 that perform coating, oxidation, clean, ashing, and the like, to provide process control data for controlling each semiconductor device unit process, and to manage the process.

또한 본 발명에 따른 포토공정 제어 시에는 이전 진행된 롯트(lot)의 공정 조건 데이터들의 가중 평균값으로 다음에 진행할 포토공정 조건 데이터를 예측 생성함에 있어서, 이전 진행된 각 롯트의 시간 정보를 각 롯트에서의 포토공정 노출(expose)값과 CD값에 가중치로 적용하여 다음에 진행할 롯트의 포토공정 조건 데이터로 생성하여 원하는 CD에 근접한 보다 정확한 공정제어를 수행할 수 있도록 한다.In the process of controlling the photo process according to the present invention, when predicting and generating the photo process condition data to be processed next by the weighted average value of the process condition data of the previously processed lot, the time information of each previously processed lot is obtained from the photo of each lot. By applying the weight to the process exposure value and the CD value, it is generated as photo process condition data of the next lot to perform more accurate process control close to the desired CD.

GUI(graphic user interface)(104)는 사용자 인터페이스 장치로 APC 시스템에서 공정 제어를 하고 있는 반도체 소자 장비들의 공정 상태를 디스플레이하여 사용자가 확인할 수 있다.Graphic user interface (GUI) 104 is a user interface device that displays the process status of the semiconductor device equipment that the process control in the APC system can be confirmed by the user.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 APC 시스템에서 포토공정의 CD를 제어하는 공정처리 흐름을 도시한 것이다. 이하 상기 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.2 illustrates a process flow for controlling a CD of a photo process in an APC system according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

먼저 APC 서버(100)는 포토공정에 대한 APC 방법을 통한 포토공정 조건 예측이 선택되는 경우(S200) 데이터 베이스(102)로부터 이전 롯트들에서의 포토 공정 조건 데이터를 읽어들인다(S202). First, when the photo process condition prediction through the APC method for the photo process is selected (S200), the APC server 100 reads the photo process condition data in the previous lots from the database 102 (S202).

이는 APC 방법에서 포토공정의 이전 공정 조건(history)을 통해서 다음에 진행될 웨이퍼 롯트의 노출값에 따른 CD를 예측하기 위한 것으로, 상기 이전 롯트들에 대한 포토 공정 조건 데이터들은 도 3에서와 같이 이전 포토 공정 수행한 롯트들의 날짜정보와 각 롯트에서 포토공정 진행 시 노출(expose)값에 대응된 CD값을 포함한다.This is to predict the CD according to the exposure value of the next wafer lot through the previous process condition of the photo process in the APC method, and the photo process condition data for the previous lots are shown in FIG. 3. Includes the date information of the performed lot and the CD value corresponding to the exposure value during the photo process in each lot.

이어 APC 서버(100)는 종래와 같이 상기 데이터 베이스(102)로부터 검출된 이전 롯트들의 포토공정시 노출값을 가중 평균(weighted average)하여 노출값을 산출하지 않고, 각 가중 평균을 수행하기 전에 각 롯트의 노출값에 본 발명에 따른 시간(time) 가중치를 적용시키게 된다(S204).Subsequently, the APC server 100 does not calculate the exposure value by weighting an average of the exposure values of the previous lots detected from the database 102 and calculates the exposure value as before, and performs each lot before performing each weighted average. Time weight according to the present invention is applied to the exposure value (S204).

즉, 종래에는 예를 들어 포토공정 조건 예측을 위한 이전 참조 롯트의 수가 5개로 정해지는 경우 1개의 데이터는 1일전의 데이터이고 나머지 4개가 1달전의 데이터라고 가정하면 상기 이전 롯트들에 대한 단순한 가중 평균을 산출하여 다음 수행할 롯트의 포토공정 조건으로 적용할 시 데이터의 신뢰도가 떨어져 오차가 발생할 가능성이 매우 컷음은 전술한 바와 같다.That is, in the related art, if the number of previous reference lots for the photoprocess condition prediction is set to 5, for example, one data is one day ago and the other four data are one month ago. As described above, when the average is calculated and applied to the photoprocess conditions of the next lot to be performed, the reliability of the data is very low and the error is very likely to occur.

따라서 위와 같은 종래의 문제점을 방지하기 위해 본 발명에서는 상기 도 3에서와 같이 각 롯트별 포토공정이 수행된 시간에 따라 각 시간정보에 맞도록 시간 가중치를 두어 가장 최근에 포토공정이 수행된 롯트에서의 노출값, CD값 등의 포토 공정 조건 데이터가 새로운 포토공정의 공정조건 데이터값에 가장 많이 반영될 수 있도록 한다.Therefore, in order to prevent the above conventional problem, in the present invention, as shown in FIG. The photo process condition data such as the exposure value, the CD value, and the like may be most reflected in the process condition data value of the new photo process.

그런 후, APC 서버(100)는 상기 각 롯트별 이전 포토공정이 수행된 시간정보에 따라 시간 가중치가 서로 다르게 적용된 포토공정의 노출값, CD값 등과 같은 공정조건 데이터를 산출하고, 이를 가중 평균하여 새로운 포토공정에 적용할 노출값, CD값 등의 포토공정 조건 데이터를 산출하게 된다(S206).Then, the APC server 100 calculates process condition data such as exposure value, CD value, etc. of the photo process to which time weights are applied differently according to the time information on which the previous photo process was performed for each lot, and weighted averages the new data. Photo process condition data such as an exposure value, a CD value, etc. to be applied to the photo process is calculated (S206).

이어 APC 서버(100)는 이전 롯트들에서의 포토공정 시 노출값과 CD값에 시간 가중치를 적용하여 새로운 가중 평균으로 산출한 포토공정을 위한 노출값과 CD값을 포토공정 장비로 제공하여 새로이 포토공정을 수행하는 롯트에 적용되도록 함으로써, 포토공정시 원하는 CD에 근접한 공정 제어를 수행할 수 있도록 한다.Subsequently, the APC server 100 provides the photoprocessing equipment by providing the exposure value and the CD value for the photoprocessing calculated as a new weighted average by applying time weights to the exposure value and the CD value during the photoprocessing in the previous lots. By being applied to the lot to be performed, it is possible to perform the process control close to the desired CD during the photo process.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 고집적화가 진행되고 있는 반도체 집적회로의 포토리소그라피 공정시, 이전 진행된 롯트의 공정 조건 데이터들의 가중 평균값으로 다음에 진행할 포토공정 조건 데이터를 예측 생성하는 APC 방법에서, 이전 진행된 각 롯트의 시간 정보를 각 롯트에서의 포토공정 노출값과 CD값에 가중치로 적용하여 다음에 진행할 포토공정 조건 데이터로 생성함으로써, 포토공정 시 원하는 CD에 근접한 보다 정확한 공정제어를 수행할 수 있게 된다.As described above, in the present invention, in a photolithography process of a semiconductor integrated circuit in which high integration is performed, in the APC method of predicting and generating photoprocess condition data to be processed next by a weighted average value of process condition data of a previously processed lot, By applying the time information of the lot to the photo process exposure value and the CD value in each lot as the next photo process condition data to be processed, it is possible to perform more accurate process control close to the desired CD during the photo process.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.Meanwhile, in the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the invention should be determined by the claims rather than by the described embodiments.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 고집적화가 진행되고 있는 반도체 집적회로의 포토리소그라피 공정시, 이전 진행된 롯트의 공정 조건 데이터들의 가중 평균값으로 다음에 진행할 포토공정 조건 데이터를 예측 생성하는 APC 방법에서, 이전 진행된 각 롯트의 시간 정보를 각 롯트에서의 포토공정 노출값과 CD값에 가중치로 적용하여 다음에 진행할 포토공정 조건 데이터로 생성함으로써, 포토공정 시 원하는 CD에 근접한 보다 정확한 공정제어를 수행할 수 있는 이점이 있다.As described above, in the present invention, in a photolithography process of a semiconductor integrated circuit in which high integration is performed, in the APC method of predicting and generating photoprocess condition data to be processed next by a weighted average value of process condition data of a previously processed lot, By applying the time information of each lot to the photo process exposure value and CD value in each lot as the photo process condition data to be processed next time, it is possible to perform more accurate process control closer to the desired CD during the photo process. There is this.

Claims (4)

APC 시스템에서 포토공정 CD 제어 방법으로서,As a photo process CD control method in an APC system, (a)APC 방법을 통한 포토공정 조건 예측 시 일정 수의 이전 웨이퍼 롯트에서 수행된 포토공정 조건 데이터를 읽어들이는 단계와,(a) reading the photoprocess conditions performed on a certain number of previous wafer lots when predicting photoprocess conditions using the APC method, (b)각 롯트의 포토공정 조건 데이터에 각 롯트에 대한 포토공정이 수행된 시간 정보를 가중치로 적용시키는 단계와,(b) applying the weighted time information on which the photo process for each lot is performed to the photo process condition data of each lot, (c)상기 시간 정보가 가중치로 적용된 각 롯트의 포토공정 조건 데이터를 가중 평균하여 새로이 포토공정 수행할 롯트에 대한 포토공정 조건 데이터로 산출하는 단계와,(c) calculating weighted averages of photoprocess condition data of each lot to which the time information is applied as a weight and calculating the photoprocess condition data of a lot to be newly photoprocessed; (d)상기 산출된 포토공정 조건 데이터를 포토공정 장비로 제공하여 새로이 포토공정 수행할 상기 롯트에 적용되도록 하는 단계(d) providing the calculated photo process condition data to a photo process equipment to be applied to the lot to be newly performed 를 포함하는 APC 시스템에서 포토공정 CD 제어 방법.Photo process CD control method in the APC system comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (a)단계에서, APC 방법을 통한 포토공정 조건 예측 시, 5개의 이전 웨이퍼 롯트의 포토공정 조건 데이터가 사용되는 것을 특징으로 하는 APC 시스템에서 포토공정 CD 제어 방법.In the step (a), the photo process CD control method in the APC system, characterized in that the photo process condition data of the five previous wafer lot is used when predicting the photo process conditions by the APC method. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (a)단계에서, 상기 이전 롯트의 포토공정 조건 데이터는, 각 롯트에서 포토공정 시 노출값과 상기 노출값에 대응되는 CD값을 포함하는 것을 특징으로 하는 APC 시스템에서 포토공정 CD 제어 방법.In the step (a), the photo process condition data of the previous lot, the photo process CD control method in the APC system, characterized in that for each lot includes an exposure value and a CD value corresponding to the exposure value during the photo process. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (b)단계에서, 상기 시간정보 가중치는, 상기 APC 방법을 통한 포토공정 조건 예측 시 참조되는 이전 롯트들 중 가장 최근에 포토공정 수행된 롯트 별로 높은 가중치를 적용시키는 것을 특징으로 하는 APC 시스템에서 포토공정 CD 제어 방법.In the step (b), the time information weight, in the APC system, characterized in that to apply a high weight for each lot performed the most recent photo process among the previous lots referenced in the photo process condition prediction by the APC method Photo process CD control method.
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