KR100790826B1 - 오버레이 계측방법 및 그가 사용되는 반도체 제조설비의관리시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있는 오버레이 계측방법 및 그가 사용되는 반도체 제조설비의 관리시스템에 대하여 개시한다. 그의 계측방법은, 호스트 컴퓨터에서 출력되는 기준 레시피를 이용하여 설비 컴퓨터에서 오버레이 계측이 수행될 웨이퍼에 대응되는 맵을 설정하면서 노광설비의 레티클에 형성된 오버레이 마크의 위치 정보를 이용하여 설정정보를 입력하는 단계; 상기 설비 컴퓨터에 연결된 광학장치를 이용하여 상기 맵에 따라 상기 웨이퍼의 중심과, 상기 웨이퍼에 형성된 다수개의 칩 경계에 형성된 소정의 정렬마크를 계측하고 인식하는 단계; 상기 정렬마크에서 소정 거리에 이격하여 형성된 오버레이 마크를 계측하여 상기 오버레이 마크의 위치에 대응되는 계측정보를 상기 설비 컴퓨터에 입력시키는 단계; 및 상기 설비 컴퓨터에 입력되는 상기 계측정보와 상기 설정정보를 비교하고, 상기 계측정보가 상기 설정정보의 허용치 이상으로 벗어날 경우, 오버레이 계측이 수행되지 못하도록 상기 설계 컴퓨터에서 인터락 제어신호를 출력하는 단계를 포함하여 이루어진다.
포토레지스트(photo-resist), 오버레이(overlay), 정렬마크(align mark)
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 계측방법을 설명하기 위한 반도체 제조설비 관리시스템을 개략적으로 나타낸 다이아 그램.
도 2는 본 발명의 오버레이 계측방법을 설명하기 위해 나타낸 흐름도.
도 3은 도2의 맵 설정시 설비 컴퓨터의 출력장치에 나타나는 윈도우즈 화면을 나타내는 도면.
도 4는 오버레이 마크와 상기 오버레이 마크의 라벨을 나타내는 도면.
도 5는 도 4의 오버레이 마크 위치를 나타내는 윈도우즈 화면을 나타내는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 오버레이 계측설비 110 : 설비 컴퓨터
120 : 호스트 컴퓨터 130 : 오버레이 마크
본 발명은 반도체 제조설비 및 반도체 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼 상에 형성되는 오버레이 마크를 이용하여 오버레이 보정값을 산출하는 오버레이 계측방법 및 그가 사용되는 반도체 제조설비의 관리시스템에 관한 것이다.
최근, 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능 면에 있어서, 상기 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여, 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다.
이에 따라, 반도체 산업에서 경쟁력 강화를 위한 일환으로 높은 생산 수율을 보장할 수 있는 각각의 단위 공정이 개발되고 있으며, 동시에 각 단위 공정에서의 공정 에러를 측정하는 방법 및 장치도 활발하게 연구되고 있다. 특히 핵심 반도체 제조 공정들 중의 하나인 사진 공정(photo-lithographic process)의 경우에도 공정 조건의 변화가 빈번하여 이에 대처할 수 있는 공정 개발 및 이를 수행하기 위한 장치가 필요한 실정이다.
사진 공정 시에 고려되어야 하는 문제점 중의 하나는 노광 및 현상에 의해 형성되는 포토레지스트 패턴의 미스얼라인(misalign)이다. 상기 미스얼라인은 반도체 장치의 고집적화에 따른 얼라인 마진(align margin)의 축소, 웨이퍼의 대구경화 및 포토 리소그래피 공정의 증가 등에 따라 정확한 얼라인이 점점 어려워지면서, 더욱 심각한 문제점으로 대두되고 있다. 상기 미스얼라인 불량을 방지하기 위해, 웨이퍼에 형성되어 있는 포토레지스트 패턴의 정렬도를 확인하는 작업인 오버레이 계측의 최적화가 필수적으로 요구된다.
이와 같은 오버레이 계측을 최적화하기 위한 오버레이 계측방법은 미합중국 특허 제5,696,835호 및 제 6,357,131호에 개시되어 있다.
종래의 오버레이 계측방법을 설명하면, 우선, 해당 웨이퍼의 오버레이 계측을 수행하기 위해서는 상기 포토레지스트 패턴의 형성 시 사용되는 노광설비에서의 레티클에 형성된 칩 패턴 이미지의 정보가 들어있는 기준 레시피가 요구된다. 이때, 상기 기준 레시피는 오버레이 계측설비의 설비 컴퓨터를 제어하는 호스트 컴퓨터에서 출력된다. 따라서, 오버레이 계측설비는 상기 호스트 컴퓨터에서 출력되는 상기 기준 레시피를 이용하여 해당 웨이퍼에 형성된 다수개의 칩 패턴에 대응되는 맵을 설정한다. 이때, 상기 칩 패턴은 웨이퍼의 크기에 따라 그 개수가 달라질 수 있으나, 동일 웨이퍼에 형성되는 상기 칩 패턴의 크기에 따라 그 개수가 달라질 수 있다. 예컨대, 8인치 하나의 웨이퍼에 형성되는 칩 패턴은 약 77개(5X), 40개, 17개(25X)등으로 다양한 개수를 갖고 형성된다. 따라서, 상기 설비 컴퓨터는 모양과 개수가 다양한 상기 칩 패턴이 형성된 상기 웨이퍼의 오버레이 계측에 대응하여 그 때마다 해당 칩 패턴 이미지가 들어있는 상기 기준 레시피를 이용하여 복잡한 맵을 설정해야 한다. 이때, 상기 호스트 컴퓨터 또는 작업자의 오류에 의해 잘못된 기준 레시피가 상기 설비 컴퓨터에 입력될 경우, 상기 설비 컴퓨터는 상기 잘못된 기준 레시피에 따라 맵을 작성하고 상기 맵에 기초하여 오버레이 계측이 수행되어 오버레이 계측 불량이 유발될 수도 있다.
또한, 오버레이 계측이 실질적으로 수행되는 오버레이 마크는 웨이퍼 상에 형성되는 다수개의 박막사이의 상관관계를 나타내는 것으로 매우 다양하게 존재하기 때문에 맵 설정작업 시 특정 오버레이 마크에 대한 위치 정보를 모두 제공할 수 없다. 따라서, 해당 오버레이 마크의 오버레이 계측은 작업자의 수작업에 의해 선택되는 해당 오버레이 마크의 위치정보가 기록된 이후에 이루어진다.
하지만, 작업자에 의해 잘못 입력된 해당 오버레이 마크의 위치 정보(예를 들어, 계측 정보)가 상기 설비 컴퓨터에 입력되면 오버레이 계측 불량을 유발시킬 수 있기 때문에 반도체 생산라인에서의 대형사고를 유발시킬 수도 있다.
한편, 상기 설비 컴퓨터는 상기 오버레이 계측설비의 광학장치를 이용하여 상기 웨이퍼 상에서 형성되는 포토레지스트 패턴(이하, 아들자로 칭함)과, 상기 포토레지스트 패턴 하부의 적어도 어느 한 층을 나타내는 하부 패턴층(이하, 어미자로 칭함)과의 중첩된 위치를 측정한다. 이때, 상기 웨이퍼의 각 칩 영역들에 형성된 패턴층들은 너무 복잡하여 이를 이용한 오버레이 측정이 쉽게 이루어질 수 없기 때문에 웨이퍼 칩 영역 외곽의 스크라이브 라인과 상기 칩 영역의 중심에서 별도로 형성된 오버레이 마크를 이용한 오버레이 계측이 수행될 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 상기 오버레이 계측은 일반적으로 하나의 웨이퍼에 구비되는 샷(shot)의 개수에 따른 소정의 비율 또는 웨이퍼의 크기에 따라 수행한다. 또한, 오버레이 계측은 오버레이 계측설비에서의 광학장치를 이용해 상기 웨이 퍼의 전 영역에서부터 국부적인 영역까지 순차적으로 수행된다. 이때, 상기 오버레이 계측설비를 제어하는 설비 컴퓨터는 상기 광학장치로 하여금 얼라인 마크들을 기준점으로 지정하여 상기 광학장치에서의 배율을 증가시키며 해당 오버레이 마크를 계측토록 할 수 있다.
먼저, 포토 공정이 완료된 웨이퍼가 오버레이 계측설비에 위치되면 상기 설비 컴퓨터는 상기 오버레이 계측설비가 상기 웨이퍼 상의 오버레이 마크를 계측토록 하기 위해 먼저, 상기 웨이퍼의 중심 위치를 인식토록 하고 상기 광학장치의 렌즈가 상기 웨이퍼의 중심을 찾아 확대토록 제어 할 수 있다. 이때, 상기 광학장치는 약 12mm(12K)정도 크기의 패턴을 이미지화할 수 있게 확대토록 제어된다.
또한, 상기 광학장치의 렌즈가 상기 웨이퍼 중심에서 소정 거리를 갖도록 이격되어 복수개의 칩 영역의 경계에 형성된 '+'자 모양의 정렬마크를 찾아 확대시키도록 제어된다. 예컨대, 상기 정렬마크의 중심위치는 샷 기준점 또는 샷 구분점으로 지칭되고, 상기 정렬마크의 중심위치는 상기 광학장치의 렌즈에 의해 약 750㎛ 정도 크기의 패턴을 이미지화할 수 있는 배율에서 계측될 수 있다. 이때, 상기 광학장치는 상기 맵에 근거하여 상기 설비 컴퓨터에서 출력되는 제어신호에 의해 상기 웨이퍼의 중심에서 상기 샷 기준점 또는 샷 구분점을 찾아 상기 웨이퍼 표면을 확대 투영시킨다. 이때, 상기 샷 기준점 또는 샷 구분점은 상기 칩 영역의 좌측 하단(Left Low : LL)을 기준점(0,0)에 대응될 수 있다.
그리고, 상기 광학장치의 렌즈가 상기 정렬마크의 중심위치에서 소정 거리로 이격하여 형성된 오버레이 마크를 확대 투영시킬 수 있도록 제어된다. 여기서, 상기 오버레이 마크는 선행 반도체 제조공정을 통해 웨이퍼 상에 패터닝되는 하부 패턴층에 형성되는 어미자와, 후속 반도체 제조공정을 통해 상기 하부막 상에서 상기 어미자와 수평방향으로 소정간격을 갖고 오버랩되도록 형성되는 아들자와, 상기 어미자 또는 아들자의 일측에서 상기 어미자 및 아들자가 형성되는 반도체 제조공정의 고유명을 나타내도록 형성된 라벨을 포함하여 이루어진다. 라벨은 웨이퍼 상에 순차적으로 형성되는 박막을 나타낼 수 있도록 해당 층(layer)과 하부 패턴층의 정보를 포함하여 나타낼 수 있다. 예컨대, '40 TO 10'은 상기 웨이퍼 상에 형성되는 네 번째 해당 층과 첫 번째 사이의 오버레이 보정값을 산출하기 위해 계측되는 오버레이 마크의 라벨이다. 특정 고유명을 갖는 오버레이 마크는 상기 칩 영역의 중심과 상기 칩 영역의 각 모서리에 인접하도록 형성되어 있다. 따라서, 오버레이 계측 초기에 작업자는 상기 샷 기준점 또는 샷 구분점으로부터 소정 거리를 갖고 형성되는 복수개의 오버레이 마크간의 거리를 선택하여 상기 설비 컴퓨터에 계측 정보를 입력함으로서 상기 설비 컴퓨터가 오버레이 계측 초기에 입력된 상기 계측 정보에 따라 후속의 오버레이 계측이 수행될 수 있도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 종래 기술에 따른 오버레이 계측방법은 오버레이 계측 초기에 오버레이 마크의 위치에 대응되는 계측 정보가 작업자의 실수로 설비 컴퓨터에 잘못 입력될 경우, 오버레이 계측 불량을 유발시키고, 반도체 생산라인의 대형 사고를 발생시킬 수 있기 때문에 생산성이 떨어지는 단점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 오버레이 계측초기에 오버레이 마크의 위치에 대응되는 계측 정보가 작업자의 실수로 설비 컴퓨터에 잘못 입력되더라도 오버레이 계측 불량을 유발시키지 않고 반도체 생산라인의 대형 사고를 방지하여 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있는 오버레이 계측방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 양태에 따른 오버레이 계측방법은, 호스트 컴퓨터에서 출력되는 기준 레시피를 이용하여 설비 컴퓨터에서 오버레이 계측이 수행될 웨이퍼에 대응되는 맵을 설정하면서 노광설비의 레티클에 형성된 오버레이 마크의 위치에 대응되는 설정정보를 입력하는 단계; 상기 설비 컴퓨터에 연결된 광학장치를 이용하여 상기 맵에 따라 상기 웨이퍼의 중심과, 상기 웨이퍼에 형성된 다수개의 칩 경계에 형성된 소정의 정렬마크를 계측하고 인식하는 단계; 상기 정렬마크에서 소정 거리에 이격하여 형성된 오버레이 마크를 계측하여 상기 광학장치에서 계측되는 상기 오버레이 마크의 위치에 대응되는 계측정보를 상기 설비 컴퓨터에 입력시키는 단계; 및 상기 설비 컴퓨터에 입력되는 상기 계측정보와 상기 설정정보를 비교하고, 상기 계측정보가 상기 설정정보의 허용치 이상으로 벗어날 경우, 오버레이 계측이 수행되지 못하도록 상기 설계 컴퓨터에서 인터락 제어신호를 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 설정정보는 상기 레티클에 형성된 상기 정렬마크를 기준으로 상기 오버레이 마크가 형성된 위치에 대응되는 위치정보와, 상기 오버레이 마크가 형성된 위치를 기준으로 소정 거리의 하한선과 상한선을 갖는 상기 허용치를 포함 하고, 상기 하한선과 상한선은 각각의 오버레이 마크 위치점으로부터 약 ±0.0200mm의 오차범위에 대응되도록 설정함이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 양태는, 호스트 컴퓨터에서 기준 레시피를 출력하는 단계; 상기 기준 레시피를 이용하여 설비 컴퓨터에서 오버레이 계측이 수행될 웨이퍼에 대응되는 맵을 설정하여 저장하면서 노광설비의 레티클에 형성된 오버레이 마크의 위치에 대응되는 설정정보를 입력하는 단계; 오버레이 계측설비의 웨이퍼 스테이션에 위치되는 웨이퍼를 일방향으로 정렬하고, 상기 오버레이 계측설비의 광학장치를 이용하여 상기 맵에 기초한 상기 웨이퍼의 중심을 계측하고 인식하는 단계; 상기 웨이퍼의 중심에서 상기 웨이퍼 상의 다수개의 칩 경계에 형성된 소정의 정렬마크를 계측하고 인식하는 단계; 상기 정렬마크에서 소정 거리에 이격하여 형성된 오버레이 마크를 계측하여 상기 광학장치에서 계측된 상기 오버레이 마크의 위치에 대응되는 계측정보를 상기 설비 컴퓨터에 입력시키는 단계; 및 상기 설비 컴퓨터에 입력되는 상기 계측정보와 상기 설정정보를 비교하여 상기 계측정보의 입력이 정상적으로 이루어졌는지를 판단하고, 상기 계측정보가 상기 설정정보의 허용치 이상으로 벗어날 경우, 오버레이 계측이 수행되지 못하도록 상기 오버레이 계측설비에 인터락 제어신호를 출력하는 단계를 포함하는 오버레이 계측방법이다.
그리고, 본 발명의 또 다른 양태는, 웨이퍼 상에 형성된 복수개의 오버레이 마크의 보정값을 산출하기 위해 오버레이 계측 공정을 수행하는 오버레이 계측설비; 상기 오버레이 계측 공정이 수행되는 상기 오버레이 계측설비를 제어하는 데 필요한 수많은 정보를 제공하는 데이터 베이스를 구비한 호스트 컴퓨터; 및 상기 호스트 컴퓨터와 상기 오버레이 계측설비간에 온라인으로 연결되어 있으며, 상기 호스트 컴퓨터 또는 외부의 작업자에 의해 레티클의 정보에 바탕을 두고 제공되는 상기 오버레이 마크의 위치에 대응되는 설정 정보와, 상기 오버레이 계측설비를 통해 계측되는 계측 정보를 서로 비교하고, 상기 계측 정보가 상기 설정 정보의 허용치를 벗어날 경우, 상기 오버레이 계측설비를 통해 후속의 오버레이 계측공정이 수행되지 못하도록 인터락 제어신호를 출력하는 설비 컴퓨터를 포함하는 반도체 제조설비 관리시스템이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 계측 방법 및 그가 사용되는 반도체 제조설비 관리시스템을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 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 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 계측방법을 설명하기 위한 반도체 제조설비 관리시스템을 개략적으로 나타낸 다이아 그램이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 반도체 제조설비 관리 시스템은, 웨이퍼 상에 형성된 복수개의 오버레이 마크(도 3의 130)의 보정값을 산출하기 위해 오버레이 계측 공정을 수행하는 오버레이 계측설비(100)들과, 상기 오버레이 계측공정이 수행되는 상기 오버레이 계측설비(100)를 제어하는 데 필요한 수많은 정보를 제공하는 데이터 베이스를 구비한 호스트 컴퓨터(120)와, 상기 호스트 컴퓨터(120)와 상기 오버레이 계측설비(100)간에 온라인으로 연결되어 있으며, 상기 호스트 컴퓨터(120) 또는 외부의 작업자에 의해 레티클의 정보에 바탕을 두고 제공되는 상기 오버레이 마크(130)의 위치에 대응되는 설정 정보와, 상기 오버레이 계측설비(100)를 통해 계측되는 계측 정보를 서로 비교하고, 상기 계측 정보가 상기 설정 정보의 허용치를 벗어날 경우, 상기 오버레이 계측설비(100)를 통해 후속의 오버레이 계측공정이 수행되지 못하도록 인터락 제어신호를 출력하는 설비 컴퓨터(110)를 포함하여 구성된다.
도시되지는 않았지만, 상기 호스트 컴퓨터(120)와 온라인으로 연결되어 반도체 제조 공정진행과 관련된 정보가 작업자에 의해 입력되거나 출력되고, 상기 오버레이 계측설비(100)에서 수행되는 오버레이 계측방법을 가상 시뮬레이션 처리하여 상기 설비 컴퓨터(110)에 전송시키는 RDM 컴퓨터와, 상기 설비 컴퓨터(110), 상기 호스트 컴퓨터(120) 및 상기 RDM 컴퓨터간에 서로를 온라인으로 연결하는 서버를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
여기서, 상기 오버레이 계측설비(100)는 반도체 제조공정(패터닝 공정)의 진 행과정을 모니터링할 수 있도록 선행공정을 통해 선행 패터닝된 어미자(도 3의 132)와, 후속공정을 통해 후속에서 패터닝된 아들자(도 3의 134)를 포함하여 이루어진 오버레이 마크(130)의 중심위치를 계측할 수 있도록 형성되어 있다. 예컨대, 상기 오버레이 계측설비(100)는 상기 오버레이 마크(130)가 형성된 웨이퍼를 일방향으로 정렬하여 지지하고, 설정된 위치로 상기 웨이퍼를 수평 위치 이동시키는 웨이퍼 스테이션과, 상기 웨이퍼 스테이션에서 지지되는 상기 웨이퍼에 형성된 상기 오버레이 마크(130)를 확대 투영시켜 상기 오버레이 마크(130)에 대응되는 패턴 이미지를 획득토록 하는 광학장치를 포함하여 이루어진다. 상기 광학장치는 상기 웨이퍼 표면에 형성되는 오버레이 마크(130)를 확대 투영시키는 복수개의 렌즈와, 상기 렌즈를 통해 확대 투영되는 오버레이 마크(130)를 촬상하는 카메라를 포함하여 이루어진다.
상기 설비 컴퓨터(110)는 상기 오버레이 계측설비(100)의 상기 광학장치에서 획득되는 상기 오버레이 마크(130)에 대응되는 패턴 이미지를 이용하여 상기 웨이퍼의 해당 반도체 공정의 정상 여부를 판별토록 하고, 상기 오버레이 마크(130)를 이용하여 후속에서 상기 해당 반도체 공정을 수행하는 또 다른 웨이퍼의 공정 조건을 재설정 또는 일부 변경토록 할 수 있는 오버레이 보정값을 산출할 수 있다. 상기 설비 컴퓨터(110)와, 상기 서버는 반도체 설비의 통신 규약인 SECS(Semi Equipment Communications Standard) 프로토콜에 의해 상호 통신을 하므로 데이터를 공유하거나 교환하며, 상기 서버와 상기 호스트 컴퓨터(120)는 일반적인 통신 규약인 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)에 의해 통신을 하면서 상호 데이터를 주고받는다. 예컨대, 상기 설비 컴퓨터(110)는 명령 또는 연산을 수행하는 중앙처리장치와, 상기 중앙처리장치에서 수행되는 명령 또는 연산에 대응되는 프로그램 및 입력자료를 저장하는 기억장치와, 상기 중앙처리장치를 통해 상기 기억장치에 상기 입력자료를 저장토록 하거나, 상기 중앙처리장치에서 명령 또는 연산이 수행되도록 입력제어신호를 입출력시키는 입력장치와, 상기 중앙처리장치에서 출력신호를 출력하는 출력장치를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 중앙처리장치는 상기 컴퓨터 전체를 제어하는 핵심적인 장치로서, 상기 입력장치로부터 소정의 입력자료를 받아서 처리한 후 그 결과를 상기 기억장치에 정장시키거나, 출력장치로 출력하는 일련의 과정을 제어하고 조정하는 일을 수행한다. 모든 컴퓨터의 작동과정이 중앙처리장치의 제어를 받기 때문에 컴퓨터의 두뇌에 해당된다. 이때, 중대형 컴퓨터에서는 이를 중앙처리장치(central processing unit:CPU)라 하지만, 소형 컴퓨터에서는 때로 마이크로프로세서(micro processor) 또는 줄여서 그냥 프로세서라 부르기도 하는데, 명칭만 다를 뿐 기본적으로 동일한 기능을 수행한다. 예컨대, 마이크로프로세서는 명령 집합 형태에 따라 두 가지 종류가 있다. CISC(complex instruction set computer)는 마이크로 프로그래밍을 통해 다양한 명령어 형식을 제공하지만 구조가 복잡해서 생산단가가 비싸다. 반면, RISC(reduced instruction set computer)는 연산속도를 향상시키기 위해 제어 논리를 단순화해서 CISC에 비해 가격이 저렴하고 주로 워크스테이션에 쓰인다. 또한, 중앙처리장치는 비교, 판단, 연산을 담당하는 논리연산장치(arithmetic logic unit)와 명령어의 해석과 실행을 담당하는 제어장치(control unit)로 구성된다. 논리연산장치는 각종 덧셈을 수행하고 결과를 수행하는 가산기(adder)와 산술과 논리연산의 결과를 일시적으로 기억하는 레지스터인 누산기(accumulator), 중앙처리장치에 있는 일종의 임시 기억장치인 레지스터(register) 등으로 구성되어 있다. 제어장치는 프로그램의 수행 순서를 제어하는 프로그램 계수기(program counter), 현재 수행중인 명령어의 내용을 임시 기억하는 명령 레지스터(instruction register), 명령 레지스터에 수록된 명령을 해독하여 수행될 장치에 제어신호를 보내는 명령해독기(instruction decoder)로 이루어져 있다. 따라서, 컴퓨터의 기본적인 차이는 중앙처리장치 또는 마이크로프로세서의 처리 능력에 따라 구분된다. 상기 중앙처리장치 또는 마이크로프로세서는 내부 또는 외부와 데이터나 제어신호 등을 주고받을 수 있는 통로를 버스(bus)라고 하는데 동시에 옮겨 갈 수 있는 비트 수에 따라 8bit, 16bit, 32bit, 64bit 등으로 구분된다. 이때, 일반적으로 말하는 펜티엄 컴퓨터는 내부 버스의 크기가 64bit인 컴퓨터이다. 반도체 생산라인에서는 윈도우즈 시스템이 수행될 수 있는 32bit 또는 64bit 이상의 성능을 갖는 중앙처리장치가 탑재된 상기 설비 컴퓨터(110)를 이용하여 작업자의 인지를 용이하게 할 수 잇도록 표시장치와 같은 출력장치를 통해 오버레이 계측공정을 표시토록 할 수 있다.
또한, 상기 기억장치는 주기억장치와 보조기억장치로 나뉘어 진다. 먼저, 주기억장치는 상기 중앙처리장치에서 연산이 실행될 때, 보조기억장치로부터 프로그램이나 입력자료를 이동시켜 실행시킬 수 있는 기억장소로서, 상기 프로그램을 기억하는 프로그램 영역과, 입력자료를 기억하는 영역, 출력자료를 기억하는 영역, 작업을 실행하여 중간계산결과를 기억하는 작업영역으로 구성된다. 상기 주기억장 치는 대부분 반도체 기억장치를 사용하는데 반도체 기억장치에는 롬(ROM)과 램(RAM)이 있다. 예컨대, 롬은 읽기만 하는 기억장치로서 전원이 끊어져도 기억된 내용이 지워지지 않으며, 종류로는 마스크롬, 피롬, 이피롬 등이 있다. 반면, 램은 기억된 내용을 사용자가 임의로 변경할 수 있으며 프로그램이나 입력자료를 저장할 수 있으나 전원이 꺼지면 기억된 내용이 모두 지워지기 때문에 휘발성메모리라고도 한다. 램에는 에스램(static RAM)과 디램(dynamic RAM)이 있다. 에스램은 전원이 공급되는 동안은 기억된 내용이 유지되며, 디램은 전원이 공급되어도 주기적으로 충전(refresh)을 하여 주어야 기억된 자료가 유지되는데 동작 속도가 매우 빨라 대용량 기억장치에 많이 사용된다. 그리고, 보조기억장치는 프로그램이나 데이터를 보관하기 위한 외부 기억장치로서, 컴퓨터의 중앙처리장치가 아닌 외부에 존재하여 주기억장치의 한정된 기억용량을 보조하기 위해 사용하는 것으로 전원이 차단되어도 기억된 내용이 상실되지 않는다. 이때, 반도체로 만들어진 상기 주기억장치는 처리속도가 빠르기는 하지만, 대부분 전원이 끊어지면 저장된 자료가 소멸되고 가격이 비싸 다량의 자료를 영구적으로 보관할 수가 없다. 반면, 상기 보조기억장치는 속도가 상대적으로 느리기는 하지만, 다량의 자료를 영구적으로 저장할 수 있는 특징이 있다. 이때, 상기 보조기억장치에 저장되는 프로그램은 오버레이 계측설비(100)를 제어토록 하는 비주얼 베이직 프로그램으로 이루어질 수 있다.
상기 입력장치와 출력장치는 컴퓨터와, 작업자 또는 사용자 사이의 정보를 교환할 수 있는 장치의 집합을 말한다. 컴퓨터로 데이터를 처리하기 위해서는 우선 처리할 데이터를 입력장치를 통하여 컴퓨터로 입력시켜야 하고, 컴퓨터가 처리한 결과의 데이터는 출력장치를 통하여 상기 작업자 또는 사용자가 읽을 수 있는 형태로 다시 되돌려야 한다. 따라서, 입력장치는 자료를 컴퓨터가 인식할 수 있는 형태로 변환시켜 상기 중앙처리장치를 통해 주기억장치로 읽어 들이는 장치이고, 출력장치는 컴퓨터에서 처리된 내용을 사용자가 인식할 수 있는 형태로 바꾸어 문자나 도형 등으로 표시하는 장치이다. 예컨대, 입력장치는 카드판독기, 광학식 문자판독기(OCR), 광학마크판독기(OMR), 바코드인식기, 자기잉크문자인식기, 키보드, 스캐너, 음성입력장치, 라이트펜, 터치스크린, 조이스틱, 마우스, 디지타이저 등이 있고 출력장치는 CRT 또는 LCD와 같은 표시장치와, 프린터, 음성합성장치, 플로터, 음성응답장치 등이 있다. 상기 입력장치와 출력장치는 입력 또는 출력 제어 소프트웨어에 의하여 상호 유기적인 관계를 갖도록 제어되고 입출력 조작이 이루어지고 있기 때문에 분리되어 구분시키지 않고 입출력시스템으로 정의되기도 한다. 여기서, 오버레이 계측을 수행하기 위한 출력장치는 오버레이 계측설비(100)가 될 수도 있다.
따라서, 설비 컴퓨터(110)는 상기 호스트 컴퓨터(120)를 통해 입력되는 기준 레시피를 이용하여 상기 웨이퍼 상에서 형성된 다수개의 칩의 위치를 판독할 수 있도록 맵 설정작업(예를 들어, 맵핑)을 수행한다. 맵 설정작업 시 웨이퍼의 중심좌표가 설정되고, 상기 웨이퍼 중심좌표에서 소정의 거리를 갖고 이격되는 다수개의 칩 경계지점에 대응되는 샷기준점 또는 샷구분점이 설정된다. 예컨대, 샷기준점 또는 샷구분점은 상기 칩의 좌측하단(LL)이 초기값(0,0)으로 지정되도록 설정된다. 이때, 상기 설비 컴퓨터(110)는 상기 출력장치에 상기 맵 설정작업이 수행되는 윈 도우즈 화면 또는 별도의 윈도우즈 화면에 활성 화면이 나타나도록 출력하여 작업자에 의해 레티클의 정보에서 독출되는 상기 샷기준점 또는 샷구분점으로부터 소정거리를 갖고 형성된 오버레이 마크(130) 위치의 설정좌표에 대응되는 설정정보가 입력되도록 할 수 있다. 또한, 상기 활성 화면에 입력되는 설정정보는 상기 오버레이 마크(130)의 정확한 위치좌표와 함께 임의로 설정되는 허용치를 포함할 수도 있다. 그리고, 상기 설비 컴퓨터(110)는 맵에 근거하여 상기 오버레이 계측설비(100)에서 상기 웨이퍼의 중심 위치와, 상기 샷기준점 또는 샷구분점의 위치를 순차적으로 계측되면, 상기 작업자에 의해 상기 샷기준점 또는 샷구분점에서 소정거리를 갖고 형성된 오버레이 마크(130)의 위치의 계측좌표에 대응되는 계측정보가 입력장치를 통해 입력된다. 이상적일 경우 상기 계측정보와 설정정보가 서로 일치되는 위치좌표를 가져야 하나, 오버레이 마크(130)의 형성공정 조건 또는 상기 오버레이 계측설비(100)의 오버레이 계측조건에 따라 조금씩 달라질 수 있다. 따라서, 상기 계측정보는 상기 설정정보와 정확하게 서로 일치되는 위치좌표를 갖거나, 상기 설정정보의 허용치 내의 위치좌표를 갖도록 설정되어 있어야 한다. 하지만, 상기 계측정보의 입력시 작업자가 상기 오버레이 계측설비(100)를 통해 수많은 오버레이 마크(130) 중 해당 오버레이 계측이 수행되어야할 특정 오버레이 마크(130)를 지정하지 못하고 임의의 오버레이 마크(130)를 지정할 수 있다. 이때, 상기 설비 컴퓨터(110)는 상기 계측정보에 대응되는 위치좌표가 상기 설정정보에 대응되는 위치좌표와 일치되지 않고, 상기 허용치에 대응되는 위치좌표를 벗어나는 것으로 판단하고, 오버레이 계측설비(100)에 인터락 제어신호를 출력한다.
따라서, 본 발명에 실시예에 따른 반도체 제조관리시스템은 설비컴퓨터의 맵 설정작업 시 레티클의 정보에 바탕을 둔 해당 오버레이 마크(130)의 위치에 대응되는 설정정보가 입력되고, 오버레이 계측공정을 통해 획득되는 오버레이 마크(130)의 계측 위치에 대응되는 계측정보가 입력되면 상기 계측정보와 설정정보를 비교하여 상기 계측 정보가 상기 설정 정보의 허용치를 벗어날 경우, 오버레이 계측이 더 이상 수행되지 못하도록 인터락 제어신호를 출력하여 오버레이 계측불량을 방지토록 할 수 있기 때문에 생산성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 구성된 반도체 제조관리 시스템을 이용한 오버레이 계측방법을 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 오버레이 계측방법을 설명하기 위해 나타낸 흐름도이고, 도 3은 도2의 맵 설정시 설비 컴퓨터(110)의 출력장치에 나타나는 윈도우즈 화면을 나타내는 도면이고, 도 4는 오버레이 마크(130)와 상기 오버레이 마크(130)의 라벨을 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4의 오버레이 마크(130) 위치를 나타내는 윈도우즈 화면을 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 오버레이 계측 방법은, 먼저, 상기 호스트 컴퓨터(120)는 해당 오버레이 계측을 수행하기 위한 기준 레시피를 상기 설비 컴퓨터(110)에 출력한다(S100). 여기서, 상기 호스트 컴퓨터(120)는 상기 웨이퍼 상에 형성되는 포토레지스트 패턴을 형성하기 위해 노광설비에서 패턴 마스크로 사용되는 설비의 레티클에 형성된 칩 패턴 이미지에 대응되는 정보가 수록된 상기 기준 레시피를 상기 설비 컴퓨터(110)에 출력한다. 예컨대, 상기 기준 레시피는 상 기 칩 패턴 이미지의 종류와 크기에 대응되는 정보와, 상기 칩 패턴 내에 형성되는 정렬 마크 및 오버레이 마크(130)의 모양 및 위치에 대응되는 정보를 정의하는 숫자 또는 문자를 포함하여 이루어진다.
다음, 상기 설비 컴퓨터(110)는 상기 기준 레시피에 따라 상기 오버레이 계측이 수행될 웨이퍼 전체에 대응되는 맵을 설정하고, 상기 맵의 설정작업 시 상기 레티클의 정보에 의해 제공되는 샷기준점 또는 샷구분점에서 오버레이 마크(130)의 위치 정보가 상기 호스트 컴퓨터(120) 또는 작업자로부터 입력받아 저장된다.(S200). 여기서, 상기 설비 컴퓨터(110)는 상기 기준 레시피에 포함된 정보에 대응되는 상기 칩 패턴 이미지를 이용하여 상기 웨이퍼 전체에 형성되는 다수개의 칩 패턴이 형성되는 위치를 파악하기에 용이하게 하기 위해 상기 맵을 설정한다. 이때, 상기 맵은 상기 웨이퍼의 중심을 기준으로 방사상으로 상기 다수개의 칩 패턴이 배치되도록 설정된다. 예컨대, 8인치 크기의 지름을 갖는 하나의 웨이퍼에 형성되는 칩 패턴은 약 77개(5X), 40개, 17개(25X)등으로 다양한 개수를 갖고 형성된다. 또한, 상기 맵은 웨이퍼 상에 형성되는 다수개의 상기 칩 패턴의 위치정보를 나타내는 중요한 정보로서 해당 웨이퍼 당 하나씩 설정될 수 있다. 따라서, 상기 맵은 상기 웨이퍼 상에 형성되는 다수개의 박막이 패터닝될 때마다 계속하여 수행되는 오버레이 계측의 근간이 되는 자료로서 설비 컴퓨터(110)의 기억장치에 저장되어 있으면서 필요시마다 입출력될 수 있다. 여기서, 상기 설비 컴퓨터(110)에서 맵이 설정되면서 오버레이 마크(130)의 위치정보에 대응되는 설정정보가 입력될 수 있다. 이때, 상기 설정정보는 상기 레티클의 정보를 바탕으로 하여 작업자 또는 호 스트 컴퓨터(120)에 의해 상기 설비 컴퓨터(110)에 입력될 수 있다. 이때, 상기 설비 컴퓨터(110)는 오버레이 계측이 수행되기 전에 맵을 설정하여 저장하고, 상기 웨이퍼 상에 형성되는 해당 박막의 패터닝의 정상여부를 판별하기 위한 오버레이 계측 시 상기 맵에서 지정되는 위치로 오버레이 계측설비(100)의 광학장치 초점이 옮겨질 수 있도록 제어신호를 출력한다. 예컨대, 상기 설비 컴퓨터(110)는 출력 장치를 통해 출력되는 맵을 도 3에서와 같이 설정할 수 있다. 도 3의 좌측 상단에는 웨이퍼의 이미지와 다수개의 칩 패턴 이미지가 오버랩되어 보여지고 있으며, 우측 상단에는 맵 설정작업 시 초기값들이 입력되는 활성 화면이 보여지고 있으며, 하단에는 오버레이 마크(130)의 위치에 대응되는 설정정보가 입력되는 활성 화면이 보여지고 있다. 도시되지는 않았지만, 도 3의 최상단 또는 최좌측에 특정 단축기가 나타나는 도구틀 또는 윈도우즈 탐색기가 추가적으로 보여질 수도 있다. 여기서, 상기 맵 설정작업 시 입력되는 초기값들은 칩 패턴 이미지의 크기에 대응되는 '필드 스텝 사이즈(Field Step Size)'와, 노광설비의 샷의 순서에 대응되는 '다이/필드(Die/Field)'와, 웨이퍼 플랫존의 방위각 방향에 대응되는 '오리엔테이션(Orientation)'과, 상기 웨이퍼의 중심위치에서 해당 칩 패턴 이미지의 경계에 지정된 위치(예를 들어, 샷기준점 또는 샷구분점)까지의 좌표를 나타내는 '웨이퍼 그리드 쉬프트 벡터-R1(Wafer Grid Shift Vector-R1)'과, 웨이퍼의 정보에 대응되는 '타입(Type)', '쉐이프(Shape)', '다이아미터(Diameter)', 및 티크니스(Thickness)와, 칩이 형성되지 않는 웨이퍼 가장자리에 대응되는 에지 익스클루젼(edge exclusion)을 포함하여 이루어진다. 예컨대, 플랫존이 270° 방향으로 형 성된 약 200mm 반경을 갖는 원형의 웨이퍼에서 '필드 스텝 사이즈(Field Step Size)'가 X축 방향으로 약 17.12mm 이고, Y축 방향으로 약 14.74 크기를 가지는 칩 패턴이 웨이퍼의 중심을 기준으로 X축 및 Y축 방향으로 첫 번째(1, 1)에 형성될 경우, '웨이퍼 그리드 쉬프트 벡터-R1(Wafer Grid Shift Vector-R1)'은 X축 방향으로 약 17.09433mm이고, Y축 방향으로 9.7336mm인 지점으로 설정된다. 여기서, 상기 칩 패턴 이미지의 경계에서 지정된 위치에 대응되는 샷기준점 또는 샷구분점은 '＋' 모양을 갖도록 형성된 정렬마크로 설정될 수 있고, 상기 칩 패턴의 하부좌측(Low Left : LL) 스크라이브 라인을 기준점(0,0)으로 정의된다. 이때, 상기 칩 패턴은 세로보다 가로가 큰 직사각형 모양을 갖도록 형성된다. 또한, 상기 칩 패턴의 중심과, 각 모서리에 인접하는 스크라이브 영역에 모두 5개의 오버레이 마크(130)가 형성된다. 따라서, 상기 설비 컴퓨터(110)의 맵 설정작업 시 설비 컴퓨터(110)의 출력장치를 통해 레티클 정보에 바탕을 둔 오버레이 마크(130)의 위치에 대응되는 설정정보가 입력되는 활성 화면이 도 5의 우측 하단에 보여지고 있다. 여기서, '테이스트(TEST)는 하나의 칩 패턴에 형성된 오버레이 마크(130)의 순번(number)을 나타내고, 'X'와 'Y'는 상기 샷기준점 또는 샷구분점에서 X축과 Y축 방향으로 레티클 정보에 바탕을 둔 오버레이 마크(130)의 정확한 위치를 나타낸다. '얼라우런스(allowance)'는 상기 레티클 정보에 바탕을 둔 오버레이 마크(130)의 정확한 위치를 기준으로 후속에서 계측되는 오버레이 마크(130)의 위치가 소정의 설정범위 내에 존재하는 지를 판단하기 위해 설정되는 하한선(lower limit)과, 상한선(upper limit)을 포함하여 이루어진다. 이때, '1'은 칩 패턴의 중심에 형성된 오버레이 마 크(130)의 위치를 나타내고, '2'는 직사각형 모양으로 형성된 칩 패턴의 상부좌측(Up Left : UL) 모서리, '3'은 칩 패턴의 상부우측(Up Right : UR)모서리, '4'는 칩 패턴의 하부우측(Low Right : LR)모서리, '5'는 칩 패턴의 하부좌측(Low Left :LL)모서리 각각에 형성된 오버레이 마크(130)의 위치를 나타낸다. 예컨대, '1', '2', '3', '4', '5'에 대응되는 오버레이 마크(130)는 상기 샷기준점 또는 샷구분점에서 X축과 Y축의 방향으로 각각 (6.6317, 15.3550), (0.0244, 29.6492), (14.1785, 29.6492), (14.1785, 1.0217), (0.0244, 1.0217)의 위치에 이격하여 형성되며, 각각의 하한선과 상한선은 각각의 오버레이 마크(130) 위치점으로부터 약 ±0.0200mm의 오차범위에 대응되도록 설정된다. 여기서, 좌표점의 모든 단위는 mm로 한다.
따라서, 본 발명의 오버레이 계측방법은 맵 설정작업 시 레티클 정보를 이용하여 오버레이 마크(130)의 위치에 대응되는 설정 정보를 설비 컴퓨터(110)에 입력하여 후속에서 광학장치를 통해 계측되어 상기 설비 컴퓨터(110)에 입력되는 계측 정보와 상기 설정 정보를 비교토록 하고, 상기 계측 정보가 상기 설정 정보의 허용치를 벗어날 경우 후속의 오버레이 계측 공정이 수행되지 못하도록 인터락 제어신호를 출력하여 오버레이 계측 불량을 방지토록 할 수 있기 때문에 생산성을 향상시킬 수 있다.
그 다음, 설비 컴퓨터(110)에 의해 제어되는 오버레이 계측설비(100)의 광학장치를 통해 상기 오버레이 계측이 수행된다(S300). 여기서, 상기 광학장치는 상기 설비 컴퓨터(110)에서 출력되는 맵을 따라 상기 웨이퍼의 중심 위치와, 상기 샷기 준점 또는 샷구분점의 위치를 찾아 이동되면서 상기 오버레이 마크(130)를 확대하여 찾기 위한 일련의 과정이 순차적으로 수행된다. 예컨대, 상기 오버레이 계측은 상기 오버레이 계측설비(100)의 웨이퍼 스테이션에서 웨이퍼가 정렬되면 상기 광학장치에 의해 상기 웨이퍼의 중심위치가 계측되고, 상기 웨이퍼의 중심위치에서 소정거리로 이격되어 칩 패턴의 경계에 형성되는 정렬마크의 위치가 계측되면서 이루어진다.
먼저, 상기 웨이퍼 스테이션에서 상기 웨이퍼에 형성된 플랫존 또는 노치를 기준으로 일방향으로 정렬되면, 상기 설비 컴퓨터(110)는 상기 광학장치를 통해 계측하고 웨이퍼의 중심위치를 인식한다(S400). 여기서, 상기 설비 컴퓨터(110)는 상기 광학장치를 통해 계측되는 웨이퍼 이미지와 상기 맵 상의 웨이퍼 이미지를 대응시키면서 상기 웨이퍼의 중심 위치를 계측하고 인식할 수 있다. 예컨대, 상기 광학장치의 렌즈는 상기 웨이퍼 상에 형성된 약 12mm정도 크기의 패턴을 확대 투영할 수 있도록 상기 웨이퍼의 중심을 포커싱할 수 있다.
그 후, 상기 설비 컴퓨터(110)는 상기 광학장치를 통해 상기 웨이퍼의 중심 위치에서 소정거리를 갖고 웨이퍼 상의 칩 경계의 스크라이브 라인에 형성된 정렬마크를 계측하고 상기 정렬마크에 대응되는 샷기준점 또는 샷구분점의 위치를 인식한다(S500). 여기서, 상기 설비 컴퓨터(110)는 상기 맵 상의 정렬마크의 이미지와 비교 또는 대응시키면서 상기 광학장치를 통해 상기 웨이퍼 상에서 형성된 정렬마크를 계측하고, 상기 웨이퍼 상에서 형성된 상기 정렬마크의 위치에 대응되는 샷기준점 또는 샷구분점의 위치를 인식할 수 있다. 예컨대, 상기 광학장치의 렌즈는 약 12mm 정도 크기의 패턴을 확대 투영할 수 있는 소정의 배율을 갖는 상태에서 상기 웨이퍼의 중심 위치에서 상기 정렬마크가 형성된 위치로 초점이 수평으로 이동되고, 약 750㎛정도 크기의 상기 정렬마크를 확대 투영시킬 수 있는 배율을 갖도록 제어될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 오버레이 계측방법은 설비 컴퓨터(110)로 하여금 웨이퍼 상에 형성되는 다수개의 박막의 패터닝 시마다 수행되는 오버레이 계측 공정이 있을 때마다 광학장치를 이용하여 상기 웨이퍼의 중심과, 샷기준점 또는 샷구분점을 계측하고 인식할 수 있도록 해야만 한다.
이후, 상기 설비 컴퓨터(110)는 상기 샷기준점 또는 샷구분점에서 소정거리에 형성된 오버레이 마크(130)의 위치를 계측하고, 인식하여 오버레이 계측공정이 수행된다(S600). 상술한 바와 같이, 웨이퍼 상에서 형성되는 다수개의 박막 패터닝 시마다 서로 다르게 나타날 수 있는 오버레이 마크(130)의 위치를 상기 설비 컴퓨터(110)에 고정 저장하여 계속적으로 사용할 수 없기 때문에 해당 오버레이 마크(130)가 나타나는 박막의 패터닝 시 적용되는 초기 오버레이 계측공정에서 새롭게 계측 정보(예를 들어, 레시피)로 설정되어 상기 설비 컴퓨터(110)에 저장되고, 상기 설비 컴퓨터(110)로 하여금 동일한 해당 박막에서 후속에 수행되는 오버레이 계측공정에서 상기 계측 정보를 이용하여 오버레이 마크(130)의 위치를 계측하고 인식토록 할 수 있다. 상기 오버레이 마크(130)는 선행되는 공정에 의해 박막에 패터닝된 어미자(132)와, 후속되는 공정에 의해 포토레지스트와 같은 마스크막에 패터닝된 아들자(134)와, 상기 아들자(134) 및 어미자(132)에 인접하여 오버레이 마 크(130) 정보를 나타내도록 형성된 라벨을 포함하여 도 4와 같이 이루어진다. 여기서, 상기 어미자(132)는 직사각형의 각 변에 대응되는 복수개의 바 모양을 갖고, 상기 아들자(134)는 상기 어미자(132)의 내부에서 형성된 직사각형 모양을 갖도록 형성되어 있다. 이때, 상기 어미자(132)와 아들자(134)의 모양은 서로 바뀌어 형성될 수도 있다. 상기 어미자(132)의 중심과, 아들자(134)의 중심은 오버레이 보정값을 산출하기 위해 사용되는 중요한 것으로, 이상적으로는 서로 일치되어야 하나, 반도체 제조공정 상 특히, 노광공정 상 발생되는 작은 변화로 인하여 소정부분 서로 이격하여 나타날 수가 있다. 또한, 상기 라벨은 상기 어미자(132)와 아들자(134)가 패터닝되는 박막의 정보를 포함하고 있다. 예컨대, '40 TO 10'으로 명명된 라벨의 경우, 아들자(134)가 패터닝되는 포토레지스트에 의해 노출되는 현재의 박막이 상기 웨이퍼 상으로부터 4번째 형성되는 박막이고, 어미자(132)가 패터닝되는 과거의 박막이 상기 웨이퍼 상으로부터 1번째 형성되는 박막이란 정보를 갖는다. 상기 오버레이 마크(130)는 웨이퍼 상에 형성되는 다수개의 박막간에 오버레이 보정값이 산출될 수 있도록 상기 웨이퍼의 칩 패턴 영역 내에 다양한 종류로 설계되어 패터닝될 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 설비 컴퓨터(110)는 하나의 칩 패턴 영역 내에서 패터닝되는 다양한 종류의 오버레이 마크(130) 중 특정 오버레이 마크(130)에서 나타나는 박막들간의 오버레이 보정값을 산출하기 위하여 오버레이 계측공정 초기에 입력되는 해당 박막들의 정보가 나타나는 라벨이 포함되는 오버레이 마크(130)의 위치 좌표를 필요로 한다. 따라서, 상기 샷기준점 또는 샷구분점에서 상기 오버레이 마크(130)의 위치 좌표까지의 거리를 나타내는 상기 계측정보는 상기 광학장치에서 상기 설비 컴퓨터(110)로 입력된 웨이퍼 표면의 이미지 정보를 바탕으로 상기 출력장치에 나타나는 화면에서 작업자에 의해 선택되어 입력된다. 이때, 상기 광학장치는 상기 정렬마크로부터 소정 거리에 이격하여 형성되는 약 50㎛정도 크기의 오버레이 마크(130)를 확대 투영할 수 있도록 상기 설비 컴퓨터(110)에 의해 제어된다. 예컨대, 상기 작업자는 상기 출력장치의 화면에 나타나는 오버레이 마크(130) 이미지를 보고, 상기 오버레이 마크(130)의 아들자(134) 또는 어미자(132)의 중심을 마우스로 클릭함으로서 상기 계측정보를 상기 설비 컴퓨터(110)에 입력시킬 수 있다. 비로소, 상기 설비 컴퓨터(110)는 상기 오버레이 마크(130)의 계측정보를 저장하고, 상기 샷기준점 또는 샷구분점으로부터 소정 거리를 갖고 이격하여 나타나는 상기 오버레이 마크(130) 위치 좌표에 대응되는 계측정보를 획득할 수 있다.
다음, 상기 설비 컴퓨터(110)는 광학장치를 통해 작업자에 의해 입력된 상기 계측정보와, 맵 설정작업 시에 입력된 상기 설정정보를 서로 비교하고(S700), 상기 계측정보가 상기 설정정보와 일치되거나 상기 설정정보의 허용치를 벗어나는지를 판단한다(S800). 예컨대, 상기 설비 컴퓨터(110)는 도 5에서와 같이 획득되는 상기 계측정보와, 상기 도 3에서와 같이 입력된 설정정보에서의 해당 오버레이 마크(130) 위치를 서로 비교하여 정상 여부를 판단한다. 여기서, 설비 컴퓨터(110)의 출력장치로 출력되는 상기 계측정보는 상기 설정정보에서 색인되는 각각의 순번에 따라 대응되어 서로 비교될 수 있도록 오버레이 마크(130)의 중심위치를 X축 좌표와, Y축 좌표로 구분되어 보여질 수 있다. 이때, 도 5의 항목에 대하여 좌측에서부 터 설명하면 다음과 같다. 먼저, '#(#TEST)'은 계측되는 오버레이 마크(130)의 순번을 표시하고, 'Nam...(Name)'은 광학장치의 초점배율이 설비 컴퓨터(110)에서 고유화되어 명명되는 특정 번호이고, 'Optimiz...(Optimization)'은 상기 오버레이 마크(130)의 중심좌표를 나타내기 위해 사용되는 평면 좌표계에서의 기준 축의 개수이고, 'Statu...(Status)'는 오버레이 마크(130)의 계측 시 소정의 조건이 개별사항인지 종속사항인지를 나타내는 것이고, 'TIS(Tool Induced Shift)'는 상기 오버레이 마크(130)를 0°와 180°방위각에서 계측하는 것이고, 'AR(ARea)'는 이웃하는 4개의 칩 중 해당 오버레이 마크(130) 계측위치를 나타내는 것이고, 'X'와, 'Y'는 각각 X축과 Y축의 좌표를 나타내고, 'O'는 상기 오버레이 마크(130)가 계측되는 칩 패턴에서 샷기준점 또는 샷구분점이 인접하는 위치를 나타내는 것이다. 예컨대, '1'의 순번을 갖는 오버레이 마크(130)는 광학장치가 'df10_1의 고유명에 해당되는 초점을 갖도록 제어되는 오버레이 계측설비(100)에서 소정의 위치에서 형성된 칩 패턴의 인접하는 샷기준점 또는 샷구분점에서 X축 방향으로 약 '6.6306mm'과, Y축 방향으로 '15.3542mm'에 위치되는 상기 칩 패턴의 중심에서 계측되었다. 이때, X축과 Y축은 두 개의 축(Both Axes)에 대응된다. 여기서, 설비 컴퓨터(110)는 계측 정보와 설정 정보를 비교하여 해당 순번을 갖는 오버레이 마크(130)의 위치에서 계측되는 계측 정보의 정상 여부를 판단한다. 예컨대, 상기 설비 컴퓨터(110)는 해당 오버레이 마크(130)가 계측되는 계측 정보에 근거하는 계측 위치가 상기 설정 정보에 근거하는 설정 위치의 하한선과 상한선 내에 있는지를 판단하여 상기 계측 정보의 정상여부를 판단할 수 있다.
이때, 상기 계측정보가 설정정보와 서로 일치되거나, 상기 설정정보의 하한선과 상한선인 허용치를 벗어나지 않을 경우, 상기 설비 컴퓨터(110)는 상기 계측 정보를 계측 레시피로 설정하여 상기 기억장치에 저장하여 후속의 오버레이 계측 공정 수행토록 할 수 있다(S900). 도 3과 도 5를 서로 비교하여 설명하면, '1', '2', '4', '5'의 순번을 갖는 오버레이 마크(130)는 계측 위치가 X축과 Y축 방향으로 하한선과 상한선 내에 있음으로 정상이고, '3' 순번을 갖는 오버레이 마크(130)는 계측 위치가 X축 방향으로 정상이나, Y축 방향으로 하한선의 아래에 존재함으로 비정상으로 판단된다.
이와 같이, 상기 계측 정보가 상기 설정 정보의 허용치를 벗어날 경우, 상기 설비 컴퓨터(110)는 상기 계측 정보를 바탕으로 후속의 오버레이 계측 공정이 수행되지 못하도록 오버레이 계측설비(100)에 인터락 제어신호를 출력한다(S1000). 이때, 상기 설비 컴퓨터(110)는 오버레이 계측의 오류가 발생된 오버레이 마크(130)를 상기 표시장치로 표시하고, 후속의 오버레이 계측 공정이 정상적으로 이루어지지 못함을 상기 표시장치에 표시토록 제어하는 제어신호를 출력한다. 이때, 작업자는 상기 설비 컴퓨터(110)에서 출력되는 인터락 제어신호를 해제하고, 상기 설비 컴퓨터(110)에 상기 설정정보의 허용치를 벗어나는 해당 오버레이 마크(130)에 대한 오버레이 계측공정을 수행하여 상기 오버레이 계측 정보를 재차 입력하여 이전의 오버레이 마크(130) 계측을 통해 설비 컴퓨터(110)에 입력되는 상기 오버레이 마크(130) 위치 정보가 잘못 입력되었는지를 확인할 수 있다. 또한, 작업자는 확인되는 상기 계측 정보가 계속하여 일정하거나 정상적인 것으로 판단될 경우, 상기 레티클 정보에 근거하여 입력된 설정 정보의 정상 여부 또한 판별할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 오버레이 계측방법은 맵 설정작업 시 레티클 정보를 이용하여 오버레이 마크(130)의 위치에 대응되는 설정 정보를 설비 컴퓨터(110)에 입력하고, 광학장치를 통해 확대 투영되어 계측되는 오버레이 마크(130)의 위치에 대응되는 계측 정보를 상기 설비 컴퓨터(110)에 입력하고, 상기 설비 컴퓨터(110)에서 상기 계측 정보와 상기 설정 정보를 비교하여 상기 계측 정보가 상기 설정 정보의 허용치를 벗어나는지를 판단하고, 상기 계측 정보가 상기 설정 정보의 허용치를 벗어나면 후속의 오버레이 계측공정이 수행되지 못하도록 인터락 제어신호를 출력하여 오버레이 계측 불량을 방지토록 할 수 있기 때문에 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있다.
또한, 상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 제공하기 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 그리고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 맵 설정작업 시 레티클 정보를 이용하여 오버레이 마크의 위치에 대응되는 설정 정보를 설비 컴퓨터에 입력하고, 광학장치를 통해 확대 투영되어 계측되는 오버레이 마크의 위치에 대응되는 계측 정보를 상기 설비 컴퓨터에 입력하고, 상기 설비 컴퓨터에서 상기 계측 정보와 상기 설정 정보를 비교하여 상기 계측 정보가 상기 설정 정보의 허용치를 벗어나는지를 판단하고, 상기 계측 정보가 상기 설정 정보의 허용치를 벗어나면 후속의 오버레이 계측공정이 수행되지 못하도록 인터락 제어신호를 출력하여 오버레이 계측 불량을 방지토록 할 수 있기 때문에 생산성을 증대 또는 극대화할 수 있는 효과가 있다.
Claims (16)
- 호스트 컴퓨터에서 출력되는 기준 레시피를 이용하여 설비 컴퓨터에서 오버레이 계측이 수행될 웨이퍼에 대응되는 맵을 설정하면서 노광설비의 레티클에 형성된 오버레이 마크의 위치에 대응되는 설정정보를 입력하는 단계;상기 설비 컴퓨터에 연결된 광학장치를 이용하여 상기 맵에 따라 상기 웨이퍼의 중심과, 상기 웨이퍼에 형성된 다수개의 칩 경계에 형성된 소정의 정렬마크를 계측하고 인식하는 단계;상기 정렬마크에서 소정 거리에 이격하여 형성된 오버레이 마크를 계측하여 상기 광학장치에서 계측되는 상기 오버레이 마크의 위치에 대응되는 계측정보를 상기 설비 컴퓨터에 입력시키는 단계; 및상기 설비 컴퓨터에 입력되는 상기 계측정보와 상기 설정정보를 비교하고, 상기 계측정보가 상기 설정정보의 허용치 이상으로 벗어날 경우, 오버레이 계측이 수행되지 못하도록 상기 설계 컴퓨터에서 인터락 제어신호를 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 오버레이 계측방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 설정정보는 상기 레티클에 형성된 상기 정렬마크를 기준으로 상기 오버레이 마크가 형성된 위치에 대응되는 위치정보와, 상기 오버레이 마크가 형성된 위 치를 기준으로 소정 거리의 하한선과 상한선을 갖는 상기 허용치를 포함함을 특징으로 하는 오버레이 계측방법.
- 제 2 항에 있어서,하한선과 상한선은 각각의 오버레이 마크 위치점으로부터 ±0.0200mm의 오차범위에 대응되도록 설정함을 특징으로 하는 오버레이 계측방법.
- 호스트 컴퓨터에서 기준 레시피를 출력하는 단계;상기 기준 레시피를 이용하여 설비 컴퓨터에서 오버레이 계측이 수행될 웨이퍼에 대응되는 맵을 설정하여 저장하면서 노광설비의 레티클에 형성된 오버레이 마크의 위치에 대응되는 설정정보를 입력하는 단계;오버레이 계측설비의 웨이퍼 스테이션에 위치되는 웨이퍼를 일방향으로 정렬하고, 상기 오버레이 계측설비의 광학장치를 이용하여 상기 맵에 기초한 상기 웨이퍼의 중심을 계측하고 인식하는 단계;상기 웨이퍼의 중심에서 상기 웨이퍼 상의 다수개의 칩 경계에 형성된 소정의 정렬마크를 계측하고 인식하는 단계;상기 정렬마크에서 소정 거리에 이격하여 형성된 오버레이 마크를 계측하여 상기 광학장치에서 계측되는 상기 오버레이 마크의 위치에 대응되는 계측정보를 상 기 설비 컴퓨터에 입력시키는 단계; 및상기 설비 컴퓨터에 입력되는 상기 계측정보와 상기 설정정보를 비교하여 상기 계측정보의 입력이 정상적으로 이루어졌는지를 판단하고, 상기 계측정보가 상기 설정정보의 허용치 이상으로 벗어날 경우, 오버레이 계측이 수행되지 못하도록 상기 오버레이 계측설비에 인터락 제어신호를 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 오버레이 계측방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 맵은 상기 웨이퍼 상에 형성되는 상기 칩의 크기에 대응되는 '필드 스텝 사이즈(Field Step Size)'와, 상기 노광설비의 샷의 순서에 대응되는 '다이/필드(Die/Field)'와, 웨이퍼 플랫존의 방향에 대응되는 '오리엔테이션(Orientation)'과, 상기 웨이퍼의 중심위치에서 해당 칩 패턴 이미지의 경계에 지정된 위치까지의 좌표를 나타내는 '웨이퍼 그리드 쉬프트 벡터-R1(Wafer Grid Shift Vector-R1)'과, 웨이퍼의 정보에 대응되는 '타입(Type)', '쉐이프(Shape)', 및 '다이아미터(Diameter)'와, 칩이 형성되지 않는 웨이퍼 가장자리에 대응되는 에지 익스클루젼(edge exclusion)을 포함하는 초기값들을 이용하여 설정함을 특징으로 하는 오버레이 계측방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 정렬마크는 상기 칩의 하부좌측 스크라이브 라인을 기준점으로 하는 상기 칩의 경계에서 지정된 위치의 샷기준점 또는 샷구분점에 대응함을 특징으로 하는 오버레이 계측 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 설정정보는 상기 레티클에 형성된 상기 정렬마크를 기준으로 상기 오버레이 마크가 형성된 위치에 대응되는 위치정보와, 상기 오버레이 마크가 형성된 위치를 기준으로 소정 거리의 하한선과 상한선을 갖는 상기 허용치를 포함함을 특징으로 하는 오버레이 계측방법.
- 제 7 항에 있어서,하한선과 상한선은 각각의 오버레이 마크 위치점으로부터 ±0.0200mm의 오차범위에 대응되도록 설정함을 특징으로 하는 오버레이 계측방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 웨이퍼의 중심은 웨이퍼 상에 형성된 12mm 크기의 패턴을 확대 투영하 여 계측함을 특징으로 하는 오버레이 계측방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 정렬마크는 750㎛ 크기의 패턴을 확대 투영하는 배율을 갖는 상기 광학장치를 이용하여 계측함을 특징으로 하는 오버레이 계측방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 오버레이 마크는 50㎛ 크기의 패턴을 확대 투영하는 배율을 갖는 상기 광학장치를 이용하여 계측함을 특징으로 하는 오버레이 계측방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 계측정보는 하나의 칩 내에서 계측되는 오버레이 마크의 순번과, 상기 광학장치의 초점 배율과, 평면 좌표계를 이용한 상기 오버레이 마크의 위치점과, 해당 오버레이 마크의 계측 조건의 개별사항 또는 종속사항을 구비하는 항목들을 포함함을 특징으로 하는 오버레이 계측방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 계측정보가 상기 설정정보와 서로 일치되거나, 상기 설정정보의 허용치를 벗어나지 않을 경우, 상기 설비 컴퓨터는 상기 계측정보를 후속의 오버레이 계측공정에 적용할 수 있도록 계측 레시피로 설정함을 특징으로 하는 오버레이 계측방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 설비 컴퓨터로부터 상기 인터락 제어신호가 출력되면 오버레이 계측의 오류가 발생된 해당 오버레이 마크의 위치와, 후속의 오버레이 계측공정이 정상적으로 이루어지지 못함이 표시장치를 통해 표시되도록 제어하는 제어신호를 출력하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 오버레이 계측방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 인터락 제어신호가 출력되어 후속의 오버레이 계측공정이 수행되지 못하면, 상기 설정정보의 허용치를 벗어나는 해당 오버레이 마크에 대한 오버레이 계측공정을 수행하여 상기 계측정보를 재차 입력하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 오버레이 계측방법.
- 웨이퍼 상에 형성된 복수개의 오버레이 마크의 보정값을 산출하기 위해 오버레이 계측 공정을 수행하는 오버레이 계측설비;상기 오버레이 계측 공정이 수행되는 상기 오버레이 계측설비를 제어하는 데 필요한 수많은 정보를 제공하는 데이터 베이스를 구비한 호스트 컴퓨터; 및상기 호스트 컴퓨터와 상기 오버레이 계측설비간에 온라인으로 연결되어 있으며, 상기 호스트 컴퓨터 또는 외부의 작업자에 의해 레티클의 정보에 바탕을 두고 제공되는 상기 오버레이 마크의 위치에 대응되는 설정 정보와, 상기 오버레이 계측설비를 통해 계측되는 계측 정보를 서로 비교하고, 상기 계측 정보가 상기 설정 정보의 허용치를 벗어날 경우, 상기 오버레이 계측설비를 통해 후속의 오버레이 계측공정이 수행되지 못하도록 인터락 제어신호를 출력하는 설비 컴퓨터를 포함함을 특징으로 하는 반도체 제조설비 관리시스템.
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2006
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2007
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Patent Citations (2)
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| KR100539279B1 (ko) | 2003-05-20 | 2005-12-27 | 삼성전자주식회사 | 오버레이 측정 방법 |
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