KR100919802B1 - 다중 노광 방법 - Google Patents

다중 노광 방법

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KR100919802B1
KR100919802B1 KR1020060137151A KR20060137151A KR100919802B1 KR 100919802 B1 KR100919802 B1 KR 100919802B1 KR 1020060137151 A KR1020060137151 A KR 1020060137151A KR 20060137151 A KR20060137151 A KR 20060137151A KR 100919802 B1 KR100919802 B1 KR 100919802B1
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Abstract

초기 노광 조건으로 제1시험 웨이퍼 상에 제1시험 노광을 수행하여 형성된 제1패턴들에 대한 노광 필드 영역별 임계선폭(CD) 제1데이터를 측정하고, 제2시험 웨이퍼 상에 노광 필드 영역별로 포커스(focus) 및 노광 에너지 도즈(dose)를 변화시키며 제2시험 노광을 수행한 후, 제2패턴들의 임계선폭(CD)들을 일부 노광 필드 영역들에 대해 측정하여 포커스 및 노광 에너지 도즈에 따른 임계선폭(CD)의 변화의 등고선 지도(contour map) 제2데이터로 산출한다. 제1 및 제2데이터를 이용하여 웨이퍼 상에 형성될 패턴이 목표 임계선폭(CD)을 가지기 위한 시행 포커스 및 노광 에너지 도즈 설정값들을 개개의 노광 필드 영역별로 산출한 후, 해당 노광 필드 영역 각각에 적용하여 제3시험 노광한다. 제3시험 노광된 웨이퍼에 후속 공정을 진행한 후, 웨이퍼 비트 맵(WBM)을 측정하여 노광 조건에 피드백(feed back)한다. 웨이퍼 비트 맵(WBM) 데이터로부터 노광 필드 영역별로 적용할 오버 도즈(over dose)양을 산출하고, 산출된 오버 도즈양이 반영된 노광 조건으로 제품 웨이퍼에 대한 노광을 수행하는 다중 노광 방법을 제시한다.

Description

다중 노광 방법{Multi exposure method}
본 발명은 반도체 소자 제조에 관한 것으로, 특히, 다중 노광(multi exposure) 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하는 데 이용되는 노광 과정은, 포토마스크(photomask) 상에 구현된 마스크패턴의 레이아웃(layout)을 웨이퍼 상으로 전사하는 과정으로 이해될 수 있다. 이러한 노광 과정은 웨이퍼 상의 노광 필드(field) 영역 단위로 순차적으로 수행되고 있다. 웨이퍼 상의 노광 필드 영역 별로 또는 웨이퍼 상의 영역 별로 실제 노광 환경은 변동될 수 있어, 웨이퍼 상에 형성되는 웨이퍼 패턴들의 임계선폭(CD)이 영역별로 변동될 수 있다.
반도체 소자를 제조하는 과정에서 웨이퍼 상에 형성되는 패턴들의 임계선폭의 균일도(uniformity)는, 반도체 소자 제품의 질(quality)에 큰 영향을 미치는 중요한 요소로 이해되고 있다. 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 축소되어 패턴의 선폭이 매우 작아짐에 따라, 디램(DRAM)과 같은 메모리 소자의 경우 셀(cell)영역 내에서의 게이트(gate) 패턴의 선폭 균일도를 양호하게 구현하기 어려워지고 있다. 게이트 패턴의 선폭 균일도는 메모리 소자의 수율 및 트랜지스터(Tr)의 동작 특성에 크게 영향을 미치고 있어, 선폭 균일도를 개선하기 위한 노력들이 수행되고 있다.
웨이퍼 상의 게이트 패턴의 임계선폭의 균일도를 보다 높게 구현하기 위해, 노광 장비는 도즈 맵퍼(dose mapper)와 같은 노광 에너지 보정 장치를 구비하고 있다. 이러한 노광 에너지 보정 장치는 노광 정보를 미리 입력하여 패턴 선폭 균일도가 개선되도록 보정하고 있다. 그런데, 이러한 노광 에너지 보정 장치에 입력되는 정보는 수작업에 의해 이루어지고 있으며, 노광 조건이나 노광 방법이 변화될 경우 수작업으로 설정 정보를 변경해야 유효하다. 따라서, 이러한 노광 정보의 설정을 개선하는 방법의 개발이 요구되고 있으며, 또한, 패턴 선폭의 균일도를 보다 개선할 수 있는 방법의 개발이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 웨이퍼 상에 구현되는 패턴의 균일도를 개선할 수 있는 다중 노광 방법을 제시하는 데 있다.
상기 기술 과제를 위한 본 발명의 일 관점은, 초기 노광 조건으로 제1시험 웨이퍼 상에 제1시험 노광을 수행하는 단계, 상기 제1시험 웨이퍼 상에 형성된 제1패턴들에 대한 노광 필드 영역별 임계선폭(CD) 제1데이터를 측정하는 단계, 제2시험 웨이퍼 상에 노광 필드 영역별로 포커스(focus) 및 노광 에너지 도즈(dose)를 변화시키며 제2시험 노광을 수행하는 단계, 상기 제2시험 웨이퍼 상의 제2패턴들의 임계선폭(CD)들을 측정하여 포커스 및 노광 에너지 도즈에 따른 임계선폭(CD)의 차이의 제2데이터를 산출하는 단계, 상기 제1 및 제2데이터를 이용하여 제품 웨이퍼 상에 형성될 패턴이 목표 임계선폭(CD)을 가지기 위한 시행 포커스 및 노광 에너지 도즈 설정값들을 개개의 노광 필드 영역별로 산출하는 단계, 상기 산출된 시행 포커스 및 노광 에너지 도즈 설정값들을 해당 노광 필드 영역 각각에 적용하여 제3시험 웨이퍼 상에 제3시험 노광하는 단계, 상기 제3시험 웨이퍼 상에 후속 공정 진행 후 웨이퍼 비트 맵(WBM)을 측정하는 단계, 상기 웨이퍼 비트 맵의 데이터를 이용하여 상기 노광 필드 영역별로 적용할 오버 도즈(over dose)양을 산출하는 단계, 및 상기 산출된 오버 도즈양이 반영된 노광 조건으로 제품 웨이퍼에 대한 노광을 수행하는 단계를 포함하는 다중 노광 방법을 제시한다.
상기 초기 노광 조건은 웨이퍼 상으로 전사할 목표 레이아웃을 설정하는 단계, 및 상기 레이아웃을 이용한 시뮬레이션으로 상기 노광에 적용할 편광 조건, 개구수(NA) 및 시그마 조건을 설정하는 단계를 포함하여 산출될 수 있다.
상기 제1시험 노광은 상기 제1시험 웨이퍼의 노광 필드 영역들에 대해 설정된 포커스 및 노광 에너지 도즈값을 포함하는 동일한 노광 조건으로 수행될 수 있다.
상기 측정된 임계선폭(CD) 제1데이터를 상기 제품 웨이퍼 상에 구현할 패턴의 목표 임계선폭(CD)을 기준으로 선폭 차이값을 보상하는 선폭 에러 노멀라이징(normalizing) 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2시험 노광은 행 방향의 노광 필드 영역들에 노광 에너지 도즈값이 다르게 변화되고 열 방향의 노광 필드 영역들에 포커스 값이 다르게 변화시키며 수행되고, 상기 제2시험 웨이퍼 상의 패턴들의 임계선폭(CD)은 상기 노광 필드 영역들 중의 어느 하나의 행에 속하는 노광 필드 영역들 및 어느 하나의 열에 속하는 노광 필드 영역들에 대해 선택적으로 측정될 수 있다.
상기 제2데이터를 산출하는 단계는 상기 행 및 열의 노광 필드 영역들에 측정된 임계선폭(CD)들 및 상기 노광 필드 영역에 수행된 상기 제2시험 노광의 노광 조건들의 데이터를 이용하여 포커스 및 노광 에너지 도즈 변화에 따른 임계선폭(CD) 변화의 등고선 지도 데이터를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 시행 포커스 및 노광 에너지 도즈 설정값은, 상기 제1시험 웨이퍼의 노광 필드 영역에 대해 측정된 임계선폭(CD)을 보상할 포커스 및 노광 에너지 도즈 보상값을 상기 등고선 지도 데이터를 통해 구하여 상기 노광 필드 영역의 노광 조건에 산입하여 설정될 수 있다.
상기 오버 도즈(over dose)양을 산출하는 단계는, 상기 웨이퍼 비트 맵 데이터로부터 노광 필드 영역 내의 칩 다이(chip die) 수에 대한 불량 발생 칩 다이 수의 비율을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼 상에 구현되는 패턴의 균일도를 개선할 수 있는 다중 노광 방법을 제시할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 메모리 셀(memory cell)을 구성하는 트랜지스터를 위한 게이트 패턴의 레이아웃을 웨이퍼 상으로 전사하는 노광 과정에, 웨이퍼 비트 맵(Wafer Bit Map)의 결과를 피드백(feed back)하여 게이트 패턴의 선폭(CD) 균일도를 개선하는 방법을 제시한다. 게이트 패턴의 셀 CD는 트랜지스터의 특성 및 동작에 상당히 중요한 요소로 인식되고 있다. 또한, 이러한 게이트 패턴의 셀 CD의 균일도 정도는 트랜지스터 형성 과정을 포함하는 칩(chip) 형성 과정 후 실시되는 전기적 시험(test) 결과인 WBM 결과의 경향성과 상당한 상관 관계를 보이고 있다. 따라서, WBM 결과를 노광 조건의 자동 설정을 조절하는 노광 장비의 자동 도즈 조절부(auto dose controller)에 피드백하여, 노광 필드 별로 노광 에너지 도즈를 보정하는 데 반영되도록 한다. 이에 따라, 게이트 패턴의 선폭 균일도를 향상시켜 수율을 증가시킬 수 있다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다중 노광 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다중 노광 방법은, 먼저 노광 과정에 의해 웨이퍼 상에 전사할 목표 레이아웃(target layout)을 설정한다(101). 이러한 목표 레이아웃은 셀 레이아웃, 예컨대, 활성영역(active)을 설정하는 소자분리를 위한 레이아웃이나 게이트 패턴의 레이아웃일 수 있다.
이러한 목표 레이아웃을 기준으로 노광 과정에 적용할 편광(polarization) 조건을 시뮬레이션(simulation)을 이용하여 설정한다. 설정된 편광 조건은 노광 장비에 채용된 편광 광학 소자(POE: Polarization Optic Element)에 의해 실행되게 된다. 목표 셀 레이아웃을 이용한 시뮬레이션을 통해 실제 노광 과정에 채용할 편광 조건을 산출한다. 또한, 노광 과정에 적용한 개구수(NA) 및 시그마(sigma) 조건을 시뮬레이션을 통한 최적화(optimization) 및 조정(fitting) 과정을 통해 설정한다(103).
이후에, 웨이퍼 상의 실제 노광이 수행되는 영역, 즉, 노광 필드(exposure field) 영역들에 적용할 기본 노광 조건으로 고려될 수 있는 제1노광 조건을 설정한다. 제1노광 조건은 최적으로 판단되는 최적 노광 에너지 도즈(Eop) 및 최적 포커스 값(BF: Best Focus)을 시뮬레이션을 통해 산출하여 설정된다(105).
이와 같은 제1노광 조건을 이용하여, 도 2에 제시된 바와 같이, 제1시험 웨이퍼(210) 상의 제1노광 필드 영역(230)들을 순차적으로 노광한다(도 1의 111). 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기본 노광에 따른 제1시험 웨이퍼 패턴의 임계선폭을 측정하는 과정을 설명하기 위해서 도시한 측정된 웨이퍼 지도(wafer map)이다. 이때, 제1노광 필드 영역(230)은 실제 한 번의 노광 샷(shot)의 수행이 진행되는 영역이다. 제1노광 시에 설정된 편광 조건 등을 반영하여 POE를 도입하여 노광을 수행한다.
도 1을 다시 참조하면, 기본 노광(normal exposure) 조건의 제1노광이 수행될 때 제1시험 웨이퍼(도 2의 210) 상에 발생되는 웨이퍼 패턴(실제 웨이퍼 상에 형성되는 패턴 또는 포토레지스트 패턴)의 임계선폭(CD)들을 측정한다. 이러한 측정 데이터(data)는 제1시험 웨이퍼(210) 상의 제1노광 필드 영역(230)별 CD 편차 또는 차이 분포를 반영하게 된다(도 1의 113).
이때, 제1CD 측정 포인트(point: 250)는 제1노광 필드 영역(230) 내의 특정 지점, 예컨대, DRAM 소자의 경우 셀(cell) 영역 내의 게이트 패턴들에 대해 CD가 측정되도록 설정될 수 있다. 제1노광 필드 영역(230) 별로 상호 간에 대등한 위치를 제1CD 측정 포인트(250)로 설정하는 것이 바람직하다. 이러한 CD 측정에 의해서, 제1시험 웨이퍼(210) 영역 별(또는 위치별) CD 분포의 웨이퍼 지도 데이터를 구할 수 있다(도 1의 115).
본 발명의 실시예에서는 제1노광 필드 영역(230) 별로 발생된 목표 CD와의 CD 편차 또는 차이를, 제1노광 필드 영역(230) 각각에 적용되는 노광 조건의 재설정을 통해 보상하는 방법을 제시한다. 제1노광 필드 영역(230) 각각에 발생된 목표 CD와의 편차 또는 차이를 보상할 노광 조건의 보상값을 설정하기 위해서, 먼저 목표 CD 기준으로 CD 에러 노멀라이징(error normalizing)을 수행한다(도 1의 117).
예컨대, 제1CD 측정 포인트(250)에서 측정된 CD 값들 중 실제 구현하고자하는 패턴의 목표 CD에 최근하게 근접하는 CD 값을 선정하고, 이러한 선정된 최근 CD 값이 목표 CD 값으로 보상되게 보정값을 추출한다. 이후에, 이러한 CD 보정값을 전체 CD 데이터들에 적용한다. 이에 따라, CD 보정값에 해당되는 정도의 도즈량 또는 포커스 값의 변화량을 제1노광에 사용된 노광 에너지 도즈 값에 가감하여 보상할 수 있다. 따라서, CD 에러 노멀라이징에 의해서 제1노광에 사용된 초기 노광 에너지 도즈 값은 1차 보상 수정되는 것으로 이해될 수 있다.
이후에, 개별 제1노광 필드 영역(도 2의 230)별로 목표 CD와 측정된 CD와의 편차 또는 차이를 2차 보상하도록 노광 조건들을 제1노광 필드 영역(230) 별로 각각 보정하기 위해서, 이러한 보정을 위한 기본 상관 관계인 노광 에너지 도즈 및 포커스 별 CD 차이 데이터를 산출하기 위한 제2노광을 도 3에 제시된 바와 같이 제2시험 웨이퍼(310) 상에 수행한다(도 1의 121).
이때, 제2노광은, 도 3에 제시된 바와 같이 포커스-노광 매트릭스(FEM: Focus-Exposure Matrix) 웨이퍼 CD 측정 방법을 따라 수행될 수 있다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 포커스-노광 매트릭스(FEM) 노광에 따른 웨이퍼 패턴의 임계선폭을 측정하는 과정을 설명하기 위해서 도시한 웨이퍼 지도이다. FEM 웨이퍼 CD 측정은 기준으로 제1노광에 적용된 Eop 및 BF를 적용하고, 이들에 대해 제2시험 웨이퍼(310) 상의 좌우 및 상하 방향인 X축 및 Y축 방향으로 노광 에너지 도즈 및 포커스를 제2노광 필드 영역(330) 별로 변화시키며 제2노광을 수행한다. 이때, 제2노광은 제1노광과 마찬가지로 실제 제품 웨이퍼 상에 전사할 패턴 레이아웃이 구현된 포토마스크를 이용할 수 있다.
예컨대, 제2시험 웨이퍼(310) 상의 제2노광 필드 영역(330)들 순차적으로 노광할 때, 좌측에서 우측 방향으로 노광 에너지 도즈를 설정된 차이만큼 변화시키고, 상측에서 하측 방향으로는 포커스를 설정된 차이만큼 변화시키며 노광을 수행한다. 따라서, 전체 제2시험 웨이퍼(310) 상에는 노광 에너지 도즈 및 포커스가 변화되는 노광 조건에 대한 제2시험 웨이퍼 패턴들이 제2노광 필드 영역(330) 별로 형성되게 되고, 제2노광 필드 영역(330)의 각각에 대해서 CD를 측정할 수도 있다.
이때, 모든 제2노광 필드 영역(330)들에 대한 CD 측정을 상당한 시간이 소요되는 작업일 수 있으므로, 포커스 및 노광 에너지 도즈 변화에 따른 CD 변화의 상관 관계를 얻기 위해서 필요한 일부 제2노광 필드 영역(330)을 측정 노광 필드 영역(340)으로 선택하여 CD 측정 포인트(350), 예컨대, 셀 영역에 대해서 CD 측정을 수행할 수 있다. 예컨대, 좌측에서 우측 방향으로 노광 에너지 도즈 변화가 주어졌으므로, 포커스 변화의 중간값에 해당되는 중간의 노광 필드 영역의 행(341)을 측정 대상으로 선정할 수 있다. 또한, 상측에서 하측 방향으로 포커스 변화가 주어졌으므로, 노광 에너지 도즈 변화의 중간값에 해당되는 중간의 노광 필드 영역의 열(345)을 측정 대상으로 선정할 수 있다. 이러한 측정 대상으로 선정된 노광 필드 영역(340)들에 대해 제2CD 측정 포인트(350)들을 각각 선정하고, 각각의 노광 필드 영역(340)에 대한 CD 측정을 수행하여 CD 데이터를 산출한다(도 1의 123).
측정 대상 노광 필드 영역(340)에 대한 각각의 제2노광 조건들 및 측정된 CD들을 연관지어 노광 에너지 도즈 및 포커스 별 CD 차이 데이터를 산출한다(도 1의 125). 이러한 노광 에너지 도즈 및 포커스 별 CD 차이 데이터를 이용하여 도 4에 제시된 바와 같은 도즈 등고선 지도(dose contour map)를 자동 산출한다(도 1의 127). 산출된 CD 차이 데이터들을 노광 장비의 연산부에 입력하여 자동으로 도즈 등고선 지도를 산출한다. FEM 방법은, 모든 노광 필드 영역(도 3의 330)에 대한 CD 측정을 배제하고, 포커스 변화 및 노광 에너지 도즈 변화에 대한 CD 값들을 특정 행렬의 노광 필드 영역(도 3의 340)에 대해서 측정하여 얻을 수 있어, CD 측정 및 분석에 소요되는 시간 및 노력을 상당히 감소시킬 수 있다. 이러한 도즈 등고선 지도는 실제 제품 웨이퍼 상에 형성될 패턴이 목표 CD를 가질 수 있도록 하는 노광 에너지 도즈값 및 포커스 값을 구하는 기준으로 이용될 수 있다.
이와 같이 도즈 등고선 지도로 제시될 수 있는 FEM 결과 데이터, 즉, 산출된 노광 에너지 및 포커스 별 CD 차이 데이터와, CD 에러 노멀라이징 데이터를 이용하여 제1노광 필드 영역(도 2의 230) 별로 적용될 적용 노광 조건들을 산출한다(도 1의 131). 예컨대, 제1노광 필드 영역(230) 별로 발생되던 CD 차이를 보상하여 목표 CD가 각각의 제1노광 필드 영역(230)에서 구현될 수 있게, 제1노광 필드 영역(230) 별로 노광 조건들을 다시 재설정한다.
이때, 보상을 위한 노광 조건의 노광 에너지 도즈 및 포커스 변화량은 CD 에러 노멀라이징 데이터를 고려하여 FEM 결과 데이터로부터 구할 수 있다. 구해진 노광 에너지 도즈 및 포커스 변화량을 CD 에러 노멀라이징 과정에서 1차 보정된 노광 조건에 가감하여 2차 보정한다. 이와 같이 2차 보정된 노광 조건들은 각각의 제1노광 필드 영역(230)별로 달라질 수 있으며, 또한, 각각의 제1노광 필드 영역(230)에 대해 최적으로 고려될 수 있는 노광 조건들, 예컨대, 최적 포커스 및 최적 노광 에너지 도즈값들을 포함하게 되는 것으로 이해될 수 있다. 이와 같이 각각의 제1노광 필드 영역(230)별로 노광 조건들을 재설정한 후, 이러한 재설정된 노광 조건들이 해당 제1노광 필드 영역(230)별로 적용되게 다중 노광을 실제 제품 웨이퍼와 대등한 제3시험 웨이퍼에 수행한다. 이후에, 수행된 제3시험 웨이퍼에 대해 WBM 데이터를 산출하고, WBM 데이터의 불량 현상 데이터를 피드 백한다(도 1의 133).
제3시험 웨이퍼에 대한 WBM 데이터는 도 5에 제시된 바와 같은 웨이퍼 지도 데이터로 측정될 수 있다. 이러한 WBM 상의 불량(W easy fail)은 게이트 패턴의 인접하여 형성되는 랜딩 플러그 콘택홀(landing plug contact hole)의 열림(open)에 대한 불량을 반영한 결과이다. 이러한 랜딩 플러그 콘택홀의 열림 불량은 자기 정렬 콘택(SAC)의 경우 게이트 패턴의 선폭과 연관된다. 예컨대, 게이트 패턴의 선폭이 커지면, 결국 랜딩 플러그 콘택홀이 형성될 마진(margin)이 축소되고, 이는 결국 콘택홀의 열림 불량으로 연결되게 된다. 따라서, 도 5에 제시된 바와 같은 WBM 데이터를 설정된 노광 에너지 및 포커스에 피드백한다(도 1의 133).
이러한 피드백은 결국 설정된 노광 조건의 노광 에너지에 대한 오버 도즈(over dose)를 부가하는 방식으로 이루어진다. 즉, 콘택홀이 열리지 않은 불량은 게이트 패턴의 선폭이 의도하지 않게 상대적으로 크게 형성된 것을 의미하므로, 게이트 패턴의 선폭을 줄이기 위해 게이트 패턴의 패터닝을 위한 노광 과정에서의 노광 에너지를 증가시키는 것이 요구된다. 오버 도즈량은 (불량 다이(530) 수)/(노광 필드 영역(도 5의 510) 내의 총 다이(530) 수)× 100으로 산출될 수 있다(도 1의 135). 산출된 이러한 오버 도즈량은 백분율값으로 도 1의 131 단계에서 설정된 노광 에너지를 증가시키는 비율값으로 이해될 수 있다. 산출된 오버 도즈량을 설정된 노광 에너지에 산입하여 노광 에너지 조건을 3차 보정한다(도 1의 137). 이러한 노광 에너지 조건의 보정은 노광 필드 영역(도 5의 510) 별로 달리 적용된다. 이후에, 보정된 광 에너지 조건 및 포커스 조건을 이용하여 제품 웨이퍼에 대한 노광을 수행한다(도 1의 139).
한편, 이러한 다중 노광에 요구되는 노광 필드 영역(도 2의 230 또는 도 5의 510) 별 노광 조건들을 설정하는 과정은, 실제 다중 노광이 수행될 노광 장비에서 수행될 수 있다. 예컨대, 측정 및 산출된 웨이퍼 CD 차이 데이터 및, CD 에러 노멀라이징 데이터, 제1노광 시 초기 노광 조건, FEM 제2노광 조건들 및 FEM 결과 데이터, WBM 결과의 피드백 등은 노광 장비의 연산 제어부에 입력되고 기억 저장부의 데이터 베이스(DB)에 저장되고, 연산 제어부는 이러한 데이터들을 이용하여 다중 노광에 요구되는 노광 필드 영역별 시행 노광 조건들을 연산하여 실제 제품 웨이퍼 노광에 적용할 수 있다. 이에 따라, 다중 노광의 노광 조건들의 설정이 노광 장비 내에서 자동으로 수행되도록 유도할 수 있다. 이에 따라, 노광 조건 설정 등에 요구되는 시간 및 노력이 보다 경감될 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 셀 패턴 레이아웃을 이용하여 NA(Numerical Aperture), 시그마(sigma partial coherence) 및 POE(polarization optic element)를 시뮬레이션을 통해 설정하고, WBM 데이터를 피드백하여 실제 노광 조건을 노광 필드 별로 설정한다. 이에 따라, 셀 패턴의 선폭(CD) 균일도를 향상시킬 수 있으며, 소자의 수율을 증가시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것으로 해석되어지지 않고, 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능한 것으로 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 노광 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 공정흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기본 노광에 따른 웨이퍼 패턴의 임계선폭을 측정하는 과정을 설명하기 위해서 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 포커스-노광 매트릭스(FEM) 노광에 따른 웨이퍼 패턴의 임계선폭을 측정하는 과정을 설명하기 위해서 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 포커스 및 노광 에너지 도즈 변화에 따른 임계선폭의 변화의 상관 관계를 설명하기 위해서 제시한 도즈 등고선 지도(dose contour map)이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 비트 지도(WBM) 데이터를 피드백(feed back)하는 과정을 설명하기 위해서 제시한 도면이다.

Claims (8)

  1. 초기 노광 조건으로 제1시험 웨이퍼 상에 제1시험 노광을 수행하는 단계;
    상기 제1시험 웨이퍼 상에 형성된 제1패턴들에 대한 노광 필드 영역별 임계선폭(CD) 제1데이터를 측정하는 단계;
    제2시험 웨이퍼 상에 노광 필드 영역별로 포커스(focus) 및 노광 에너지 도즈(dose)를 변화시키며 제2시험 노광을 수행하는 단계;
    상기 제2시험 웨이퍼 상의 제2패턴들의 임계선폭(CD)들을 측정하여 포커스 및 노광 에너지 도즈에 따른 임계선폭(CD)의 차이의 제2데이터를 산출하는 단계;
    상기 제1 및 제2데이터를 이용하여 웨이퍼 상에 형성될 패턴이 목표 임계선폭(CD)을 가지기 위한 시행 포커스 및 노광 에너지 도즈 설정값들을 개개의 노광 필드 영역별로 산출하는 단계;
    상기 산출된 시행 포커스 및 노광 에너지 도즈 설정값들을 해당 노광 필드 영역 각각에 적용하여 제3시험 웨이퍼 상에 제3시험 노광하는 단계;
    상기 제3시험 웨이퍼 상에 후속 공정 진행 후 전기적 연결 불량에 대한 웨이퍼 비트 맵(WBM)을 측정하는 단계;
    상기 웨이퍼 비트 맵의 전기적 연결 불량 데이터를 이용하여 상기 불량을 보상하기 위해 상기 노광 필드 영역별로 상기 노광 에너지 도즈 설정값에 가산하여 적용할 오버 도즈(over dose)양을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 오버 도즈양이 반영된 노광 조건으로 제품 웨이퍼에 대한 노광을 수행하는 단계를 포함하는 다중 노광 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초기 노광 조건은
    웨이퍼 상으로 전사할 목표 레이아웃을 설정하는 단계; 및
    상기 레이아웃을 이용한 시뮬레이션으로 상기 노광에 적용할 편광 조건, 개구수(NA) 및 시그마 조건을 설정하는 단계를 포함하여 산출되는 다중 노광 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1시험 노광은 상기 제1시험 웨이퍼의 노광 필드 영역들에 대해 설정된 포커스 및 노광 에너지 도즈값을 포함하는 동일한 노광 조건으로 수행되는 다중 노광 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측정된 임계선폭(CD) 제1데이터를 상기 제품 웨이퍼 상에 구현할 패턴의 목표 임계선폭(CD)을 기준으로 선폭 차이값을 보상하는 선폭 에러 노멀라이징(normalizing) 단계를 더 포함하는 다중 노광 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2시험 노광은 행 방향의 노광 필드 영역들에 노광 에너지 도즈값이 다르게 변화되고 열 방향의 노광 필드 영역들에 포커스 값이 다르게 변화시키며 수행되고,
    상기 제2시험 웨이퍼 상의 패턴들의 임계선폭(CD)은 상기 노광 필드 영역들 중의 어느 하나의 행에 속하는 노광 필드 영역들 및 어느 하나의 열에 속하는 노광 필드 영역들에 대해 선택적으로 측정되는 다중 노광 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2데이터를 산출하는 단계는
    상기 행 및 열의 노광 필드 영역들에 측정된 임계선폭(CD)들 및 상기 노광 필드 영역에 수행된 상기 제2시험 노광의 노광 조건들의 데이터를 이용하여 포커스 및 노광 에너지 도즈 변화에 따른 임계선폭(CD) 변화의 등고선 지도 데이터를 산출하는 단계를 포함하는 다중 노광 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 시행 포커스 및 노광 에너지 도즈 설정값은
    상기 제1시험 웨이퍼의 노광 필드 영역에 대해 측정된 임계선폭(CD)을 보상할 포커스 및 노광 에너지 도즈 보상값을 상기 등고선 지도 데이터를 통해 구하여 상기 노광 필드 영역의 노광 조건에 산입하여 설정되는 다중 노광 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 오버 도즈(over dose)양을 산출하는 단계는
    상기 웨이퍼 비트 맵 데이터로부터 노광 필드 영역 내의 칩 다이(chip die) 수에 대한 불량 발생 칩 다이 수의 비율을 산출하는 단계를 포함하는 다중 노광 방법.
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