KR100922549B1 - 오정렬 발생 기판 검출 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

노광 및 현상 후, 정렬 상태를 계측하고 그 결과치를 이용하여 오정렬 가능성이 있는 기판을 검출하는 스테퍼(stepper); 상기 스테퍼로부터 오정렬 가능성이 있는 기판에 대한 정보를 제공받아 오버레이 측정 대상 기판으로 추가하는 서버; 기준 기판을 측정하고 상기 서버로부터 제공받은 정보에 따라 해당 기판을 추가로 측정하는 계측 제어 장치; 및 상기 서버로부터 제공된 오정렬 가능성이 있는 기판에 대한 정보를 표시하는 디스플레이를 포함하여 이루어지는 오정렬 발생 기판 검출 장치와 이를 이용한 오정렬 발생 기판 검출방법.
오정렬, 오버레이 측정, 스테퍼

Description

오정렬 발생 기판 검출 장치 및 방법{A misalignment wafer detecting system and a method of detection for a misalignment wafer}
본 발명은 반도체 소자 제조 장치 및 제조 공정에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오정렬 발생 기판을 검출하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조 공정 중 포토(photo) 공정에서는 노광(expose)후 원하는 패턴(pattern)이 구현되었는지 확인하기 위하여 측정과정을 거치게 된다. 일반적으로 하부 레이어(under layer)와의 오정렬(misalign) 정도를 확인하는 오버레이(overlay) 측정과 원하는 선폭의 크기(size)가 만들어졌는지 확인하는 임계치수(critical dimension: CD) 측정이 있다.
이중 오버레이(overlay) 측정 과정은 다음과 같다.
노광 및 현상(expose & develop)이 끝난 기판(wafer)를 오버레이 장비에 넣고 장치를 이용하여 작동을 시키면 원하는 위치(측정 point)로 기판이 이동된다. 미리 ㅈ지정된 샷(shot)의 오버레이 마크(overlay mark)를 측정하여 오정렬 정도를 수치로 표시하게 된다.
오정렬(misalign)이란 이전 레이어(layer)와 정렬되지 못하고 틀어진 현상을 말하는 것이다. 도 1은 정렬 키(alignment key)를 측정한 결과의 비교를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 정상인 경우 하부 레이어와 상부레이어가 서로 어긋나지 않고 깨끗한 것을 볼 수 있다. 그와 달리 오정렬된 경우에는 하부레이어와 상부레이어가 바르게 정렬되지 않아 어긋난 것을 확인할 수 있다. 만일, 이와 같이 오정렬된 기판이 재작업 없이 후속 공정으로 진행되는 경우 심각한 수율 손실을 초래할 수 있다.
오정렬(misalign)이 발생하는 이유는 여러 가지가 있다. 기판이 손상되거나 변형에 의하여 오정렬이 발생하는 경우에는 패턴 형성시 보정하기 쉽지 않다. 또한, 모든 기판에 대하여 오버레이 측정을 하는 것이 현실적으로 힘든 일이라 발견해 내는 것 또한, 쉽지 않다.
오정렬이 발생한 상태로 기판이 작업 공정에 투입되는 경우 그 피해의 정도가 매우 크다. 그러나 실제 공정 시 모든 기판에 대한 오버레이 측정이 이루어지지 못하는 이유로 이를 발견하기가 매우 어렵다.
본 발명은 오정렬의 발생 가능성이 큰 기판을 사전에 검출하여 생산 효율을 높일 수 있는 오정렬 발생 기판 검출 장치 및 이를 이용한 검출 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 오정렬 발생 가능성이 큰 기판이 오버레이 측정되지 않고 후속 공정으로 진행되는 것을 방지하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 기판의 이상이나 오버레이 측정 마크의 변형에 의한 피해를 최소화할 수 있는 오정렬 발생 기판 검출 장치 및 이를 이용한 검출 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 오정렬 발생 기판 검출 장치 및 이를 이용한 검출 방법의 특징은 노광기를 이용한 정렬 계측 정보를 이용하여 오정렬 발생 가능 기판을 선별해내는 점이다.
본 발명에 따른 오정렬 발생 기판 검출 장치의 구성의 특징은 노광 및 현상 후, 정렬 상태를 계측하고 그 결과치를 이용하여 오정렬 가능성이 있는 기판을 검출하는 스테퍼(stepper); 상기 스테퍼로부터 오정렬 가능성이 있는 기판에 대한 정보를 제공받아 오버레이 측정 대상 기판으로 추가하는 서버; 기준 기판을 측정하고 상기 서버로부터 제공받은 정보에 따라 해당 기판을 추가로 측정하는 계측 제어 장치; 및 상기 서버로부터 제공된 오정렬 가능성이 있는 기판에 대한 정보를 표시하는 디스플레이를 포함하여 이루어지는 점에 있다.
본 발명에 따른 오정렬 발생 기판 검출 장치의 세부적 구성의 특징은 상기 스테퍼는 랜덤 팩터(random factor) 값에 대한 모니터링을 수행하여 오정렬 가능성이 있는 웨이퍼를 검출하는 점이다.
본 발명에 따른 오정렬 발생 기판 검출 방법은 스테퍼(stepper)를 이용하여 기판의 오버레이 마크를 측정하여 오정렬 정도를 수치로 추출하는 과정; 상기 오정렬 정도가 기준 값을 넘어서는 경우, 해당 기판을 오정렬 가능성이 있는 기판으로서 검출하는 과정; 상기 검출된 결과에 따른 기판의 정보를 서버로 전송하는 과정; 및 상기 서버로부터 제공된 정보에 따라 해당 기판에 대한 오버레이를 추가로 측정하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 오정렬 발생 기판 검출 방법의 세부적 특징은 상기 오정렬 정도가 기준 값을 넘어서는 경우, 오정렬 발생 정보와 함께 해당 롯트의 진행 중지 명령을 디스플레이하는 과정을 더 포함하는 점이다.
본 발명에 따른 오정렬 발생 기판 검출 장치 및 검출 방법에 의한 효과는 다음과 같다.
첫째, 기판의 이상이나 오버레이 측정 마크 변형에 의한 오정렬 불량을 오버레이 장치에서 측정하여 검출하므로 후속 공정으로 진행되는 것을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
둘째, 불량 가능성이 있는 기판을 후속 공정에서 제외함으로써 이로 인해 발생할 수 있는 피해를 최소화할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 오정렬 발생 기판 검출 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다. 그 구성은 도시된 바와 같이 오정렬 가능성이 있는 기판을 검출하는 스테퍼(stepper)(10)와, 상기 스테퍼(10)로부터 오정렬 가능성이 있는 기판에 대한 정보를 제공받아 오버레이 측정 대상 기판으로 추가하는 서버(20)와, 기준 기판을 측정하고 상기 서버(20)로부터 제공받은 정보에 따라 해당 기판을 추가로 측정하는 계측 제어 장치(30)와, 상기 서버(20)로부터 제공된 오정렬 가능성 기판에 대한 정보를 작업자가 인식할 수 있도록 표시하는 디스플레이(40)를 포함하여 이루어진다.
먼저 오버레이 측정 기판을 선정한다. 다시 말해, 오정렬 가능성이 있는 기판을 발견하기 위해 스테퍼(10)를 이용한 오버레이 계측 결과를 이용한다.
정확한 노광(expose)을 하기 위하여 보정 정도를 산출하기 위하여 스테퍼(10)는 정렬 상태를 계측하고 그 결과치를 이용하여 기판에 대한 오버레이 보정을 실시한다. 이때 계측되는 값 중에서 도 3에서의 예와 같이, 랜덤 팩터(random factor)(3x, 3y)값은 기판(wafer)의 오정렬(misalign) 발생과 밀접한 관련이 있다.
도 4는 본 발명에 따른 오정렬 발생 기판 검출방법의 진행과정을 나타낸 흐름도이다. 스테퍼를 이용하여 오버레이 마크를 측정한다. 이때, 위에서 설명한 바와 같이 랜덤 팩터 값을 중심으로 모니터링한다 (S401).
측정된 값이 오정렬 발생 가능 여부의 기준값을 벗어나는지 판단한다 (S402).
만일, 측정 값이 정상 범위에 포함되는 경우에는 다음 기판을 이송하 고(S403), 오정렬 발생 가능할 것으로 보이는 경우, 해당 정보를 서버로 전송한다 (S404).
다른 오버레이 팩터의 경우 장비 내에서 보정이 가능한다. 그러나, 랜덤 팩터(random factor) 값이란 기판 내에서 경향성을 가지지 않는 고유 값을 말하는 것으로 조정이 되지 않는 요소이다. 랜덤 팩터를 모니터링하는 큰 이유는 기판의 오버레이 마크의 손상 또는 변형과 밀접한 관련이 있다. 따라서, 랜덤 팩터 값에 대한 모니터링을 실시함으로서 모든 기판을 측정하지 않고도 오정렬의 가능성이 높은 기판을 선별해 낼 수 있다.
서버에서는 계측 장치를 이용한 오버레이 측정에 추가할 대상 기판이라는 것을 계측 장치에 전달한다. 이때, 작업자가 인식할 수 있도록 해당 정보를 디스플레이 장치를 통해 출력한다. 즉, 해당 롯트(Lot)를 정지시키고 오버레이를 추가 측정하라는 메시지를 Pop-up의 형태로 표시한다 (S405).
오버레이 측정 장치를 이용하여 기준 기판 측정 외에 서버로부터 제공된 정보에 따라 오정렬 발생 가능성이 있는 기판에 대한 오버레이를 측정한다. 추가 오버레이 측정한 결과를 작업자에게 표시하고, 그 결과에 따라 후속 공정을 수행하거나 후속 공정에서 제외함으로써 불필요한 공정이 수행되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 정렬 키(alignment key)를 측정한 결과의 비교를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 오정렬 발생 기판 검출 장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시에 따라 스테퍼를 이용하여 오정렬을 계측한 결과값의 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 오정렬 발생 기판 검출방법의 진행과정을 나타낸 흐름도이다.

Claims (4)

  1. 노광 및 현상 후, 정렬 상태를 계측하고 그 결과치를 이용하여 오정렬 가능성이 있는 기판을 검출하는 스테퍼(stepper);
    상기 스테퍼로부터 오정렬 가능성이 있는 기판에 대한 정보를 제공받아 오버레이 측정 대상 기판으로 추가하는 서버;
    기준 기판을 측정하고 상기 서버로부터 제공받은 정보에 따라 해당 기판을 추가로 측정하는 계측 제어 장치; 및
    상기 서버로부터 제공된 오정렬 가능성이 있는 기판에 대한 정보를 표시하는 디스플레이를 포함하여 이루어지는 오정렬 발생 기판 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스테퍼는 랜덤 팩터(random factor) 값에 대한 모니터링을 수행하여 오정렬 가능성이 있는 웨이퍼를 검출하는 것을 특징으로 하는 오정렬 발생 기판 검출 장치.
  3. 노광 및 현상 후, 스테퍼(stepper)를 이용하여 기판의 오버레이 마크를 측정하여 오정렬 정도를 수치로 추출하는 과정;
    상기 오정렬 정도가 기준 값을 넘어서는 경우, 해당 기판을 오정렬 가능성이 있는 기판으로서 검출하는 과정;
    상기 검출된 결과에 따른 기판의 정보를 서버로 전송하는 과정;
    상기 서버로부터 정보를 제공받아 해당 기판을 추가로 측정하도록 계측 장치로 전달함과 동시에 해당 롯트의 진행 중지 및 오버레이를 추가로 측정하라는 명령을 디스플레이하는 과정;
    상기 서버로부터 제공된 정보에 따라 해당 기판에 대한 오버레이를 추가로 측정하는 과정을 포함하여 이루어지는 오정렬 발생 기판 검출 방법.
  4. 삭제
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