KR102312811B1 - 웨이퍼의 휨의 평가방법 및 웨이퍼의 선별방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 웨이퍼의 휨을 평가하는 방법으로서, 흡착되어 있지 않은 프리 상태의 웨이퍼의 휨을 측정하는 제1의 공정과, 측정한 웨이퍼의 휨의 데이터를 사용하여, 웨이퍼 면내의 임의의 점 P를 통과하는 직선 상에 있고 점 P를 중심으로 하여 점 P로부터 거리 a만큼 떨어진 점 Q1과 점 Q2의 2점간의 웨이퍼 휨량 A와, 동일 직선 상에 있고 점 P를 중심으로 하여 점 P로부터 거리 a와는 다른 거리 b만큼 떨어진 점 R1과 점 R2의 2점간의 웨이퍼 휨량 B를 구하여, 웨이퍼 휨량 A 및 웨이퍼 휨량 B로부터 점 P에 있어서의 웨이퍼 휨량의 차이를 산출하는 제2의 공정을 가지고, 산출한 웨이퍼 휨량의 차이로부터 웨이퍼의 휨을 평가하는 방법이다. 이것에 의해, 웨이퍼를 흡착했을 때에 핀 척의 피치의 차이에 의해 생기는 휨의 수정정도의 차이를 나타내는 신규 파라미터를 도입하고, 이것을 사용하여 웨이퍼의 휨을 평가하는 방법이 제공된다.
Description
본 발명은, 웨이퍼의 휨의 평가방법 및 이것을 사용한 웨이퍼의 선별방법에 관한 것이다.
종래, 포토리소그래피 기술을 사용하여 반도체 디바이스나 액정 디바이스 등의 디바이스를 제조할 때에, 투영 광학계를 통해 원판(이하, 마스크라고도 칭함)의 패턴을 감광제가 도포된 감광 기판(이하, 웨이퍼라고도 칭함) 상에 노광하여 전사하고 있다.
최근 디바이스의 고집적화가 점점 가속화되고 있어, 이에 수반하는 감광 기판의 미세 가공 기술의 진전도 현저하다. 이 미세 가공 기술의 중심을 이루는 노광 장치로써, 미러 프로젝션 얼라이너(mirror projection aligner), 스테퍼(stepper), 스캐너 등이 있다. 미러 프로젝션 얼라이너는 원호형상의 노광 영역을 가지는 등배(等倍)의 미러 광학계에 대하여 원판과 감광 기판을 주사(走査)하면서 노광하는 등배 투영 노광 장치이다. 스테퍼는 원판의 패턴상을 굴절 광학계에 의해 감광 기판 상에 형성하고, 감광 기판을 스텝 앤드 리피트 방식으로 노광하는 축소 투영 노광 장치이다. 스캐너는 원판을 주사하는데에 동기시켜 감광 기판을 주사하면서 노광하는 축소 투영 노광 장치이다.
노광을 행할 때는, 마스크를 웨이퍼에 포개어 노광을 행하는데, 스테퍼를 사용하여 웨이퍼의 노광을 행할 때는, 수회의 샷으로 노광을 행하기 때문에 포개는 위치가 어긋나는, 이른바 오버레이 불량이 발생하는 경우가 있다. 이러한 오버레이 불량의 발생을 방지하기 위해, 지금까지 다양한 장치와 방법이 제안되어 왔다.
특허문헌 1에서는, 샷별로 마스크 패턴의 상(像)과 웨이퍼 상의 소정 영역을 위치 맞춤하여 마스크 패턴을 웨이퍼 상에 형성하는 투영 노광 장치에 있어서, 웨이퍼 스테이지를 샷별로 정해진 소정 위치에 스테핑 이동하는 장치가 제안되어 있다. 또한 특허문헌 2에서는, 샷별로 파인 얼라이먼트한 후, 노광을 실행하는 방법이 제안되어 있다. 이들 특허문헌에서는, 1st 샷의 패턴 위치에 맞추어 2nd 이후의 샷을 행하는 장소를 특정하고 있는데, 실제로는 일부의 얼라이먼트 마크를 확인하여, 정상적인 위치에 있으면, 나머지 샷에서는 얼라이먼트를 행하지 않기 때문에, 오버레이 불량의 발생을 충분히 방지할 수 없다는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 특허문헌 3에서는, 한 샷별로 얼라이먼트를 행하는 방법이 제안되어 있고, 또한 얼라이먼트를 다이 바이 다이(die-by-die) 얼라이먼트 방식으로 행하는 것이 제안되어 있다. 그러나 이와 같이 한 샷별로 얼라이먼트를 행하면 조작이 번잡해지고, 또한 생산성이 저하한다는 문제가 있었다.
또한, 이들 특허문헌에서는 오버레이 불량의 발생 원인에 대해서는 특정되어 있지 않았다.
웨이퍼의 형상은 주로 플랫니스(flatness)와 휨으로 나뉘며, 플랫니스는 이면을 편평하게 한 경우의 표면 형상, 즉 두께 불균일이다. 한편, 휨은 이면 흡착을 행하지 않는, 프리 상태에서의 표면 형상이다.
종래, 포토리소그래피 공정에 사용되는 웨이퍼에 있어서 중요시되었던 것은 플랫니스인데, 이것은, 노광을 행할 때에는 웨이퍼를 스테이지 상에 흡착하여 휨을 수정하기 때문에, 플랫니스가 표면 형상이 된다고 여겼기 때문이다.
스테퍼에 있어서의 웨이퍼의 흡착은 통상 진공 흡착에 의해 행해지고, 웨이퍼(1)를 흡착하는 스테이지(2)는 도 6(a)와 같이 진공에서 웨이퍼를 잡아당기는 오목부(溝凹)와 웨이퍼를 유지하는 볼록부(핀 척)(3)로 이루어지며, 웨이퍼(1)는 편평한 핀 척(3)에 흡착됨으로써, 휨이 수정되어, 이면 형상은 핀 척(3)과 마찬가지로 편평해진다고 생각했었다.
그러나, 실제로는, 흡착을 행해도 도 6(b)와 같이 핀 척(3)의 피치(pitch)와 같거나 그 이하의 주기(폭)의 휨을 수정할 수는 없기 때문에, 웨이퍼 이면은 완전히 편평해지지 않는다. 또한 흡착에 의해 휨이 수정되는 것은 웨이퍼 이면과 핀 척이 접촉하는 일부분뿐이며, 그 장소는 스테퍼에 따라 다르다. 즉, 스테퍼마다 웨이퍼의 형상의 방법이 다르다는 것이다.
스테퍼에 있어서의 핀 척의 형상이나 피치는 제조업체의 노하우이며, 제조업체나 개발 시기에 따라 다르다. 또한 디바이스 제조업체는 다양한 스테퍼를 믹스 앤 매치로 구분하여 사용하기 때문에, 하나의 디바이스를 만들기 위해서는, 몇 대의 다른 스테퍼로 포토리소그래피 공정을 행하게 된다.
항상 이면이 편평하게 된 상태에서 포토리소그래피 공정이 행해진다면, 가령 웨이퍼가 휘어져 있어도, 공정마다 동일하게 웨이퍼의 형상이 수정되므로, 패턴의 뒤틀림은 생기지 않는다. 그러나 실제로는 상술한 바와 같이 공정마다 핀 척의 피치가 다른 스테퍼를 사용할 필요가 있고, 또한 스테퍼의 차이에 따라 공정마다 웨이퍼의 형상의 방법이 다르기 때문에, 처음부터, 직선으로 만들어진 배선이 뒤틀리거나, 웨이퍼의 형상이 뒤틀려, 결과적으로 오버레이 불량이 발생한다는 문제가 있다.
본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 웨이퍼를 흡착했을 때에 핀 척의 피치의 차이에 의해 생기는 휨의 수정정도의 차이를 나타내는 신규 파라미터를 도입하고, 이것을 사용하여 웨이퍼의 휨을 평가하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 이 평가방법을 사용하여, 포토리소그래피 공정에 있어서 오버레이 불량이 발생하지 않는 웨이퍼를 선별하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는, 웨이퍼의 휨을 평가하는 방법으로서,
흡착되어 있지 않은 프리 상태의 웨이퍼의 휨을 측정하는 제1의 공정과, 상기 측정한 웨이퍼의 휨의 데이터를 사용하여, 웨이퍼 면내의 임의의 점 P를 통과하는 직선 상에 있고 상기 점 P를 중심으로 하여 상기 점 P로부터 거리 a만큼 떨어진 점 Q1과 점 Q2의 2점간의 웨이퍼 휨량 A와, 동일 직선 상에 있고 상기 점 P를 중심으로 하여 상기 점 P로부터 상기 거리 a와는 다른 거리 b만큼 떨어진 점 R1과 점 R2의 2점간의 웨이퍼 휨량 B를 구하여, 상기 웨이퍼 휨량 A 및 상기 웨이퍼 휨량 B로부터 상기 점 P에 있어서의 웨이퍼 휨량의 차이를 산출하는 제2의 공정을 가지고, 산출한 상기 웨이퍼 휨량의 차이로부터 웨이퍼의 휨을 평가하는 웨이퍼의 휨의 측정방법을 제공한다.
이와 같은 평가방법이라면, 흡착되어 있지 않은 프리 상태의 웨이퍼의 휨으로부터, 웨이퍼를 흡착했을 때에 핀 척의 피치의 차이에 의해 생기는 휨의 수정정도의 차이를 나타내는 신규 파라미터를 도입하고, 이것을 사용하여 웨이퍼의 휨을 평가할 수 있다.
또한 이때, 상기 거리 a 및 상기 거리 b는 0.5~12.5mm이면서, (거리 a-거리 b)≥5mm인 것이 바람직하다.
이와 같은 거리라면, 한층 더 웨이퍼의 휨이나 핀 척의 피치의 차이가 반영된 웨이퍼 휨량의 차이를 산출할 수 있다.
또한 이때, 상기 웨이퍼 휨량은, 상기 점 P로부터 소정의 거리만큼 떨어진 2점에 있어서의 웨이퍼 이면의 높이를 0으로 했을 때의 상기 점 P에 있어서의 웨이퍼 표면의 높이로부터 구할 수 있다.
또한 이때, 상기 웨이퍼 휨량의 차이의 산출은, 적어도 웨이퍼 면내의 중심에서 직각으로 교차하는 X축, Y축 상의 복수의 임의의 점에 있어서의 웨이퍼 휨량의 차이를 산출하는 것이 바람직하다.
이것에 의해, 보다 정확하게 웨이퍼 전면의 휨을 평가할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상기의 웨이퍼의 휨의 평가방법으로 구한 웨이퍼 휨량의 차이와, 포토리소그래피 공정에 있어서의 오버레이 불량의 발생 유무의 상관 관계를 구하여, 상기 상관 관계로부터 오버레이 불량이 발생하지 않는 웨이퍼를 선별하는 웨이퍼의 선별방법을 제공한다.
이와 같은 선별방법이라면, 포토리소그래피 공정에 있어서 오버레이 불량이 발생하지 않는 웨이퍼를 용이하게 선별할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 웨이퍼의 휨의 평가방법이라면, 흡착되어 있지 않은 프리 상태의 웨이퍼의 휨으로부터, 웨이퍼를 흡착했을 때에 핀 척의 피치의 차이에 의해 생기는 휨의 수정정도의 차이를 나타내는 신규 파라미터를 도입하고, 이것을 사용하여 웨이퍼의 휨을 평가할 수 있다. 또한 본 발명의 평가방법으로 구한 웨이퍼 휨량의 차이와, 포토리소그래피 공정에 있어서의 오버레이 불량의 발생 유무의 상관 관계를 구함으로써, 오버레이 불량이 발생하지 않는 웨이퍼를 용이하게 선별할 수 있다.
도 1은 본 발명의 웨이퍼의 휨의 평가방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 웨이퍼의 휨의 평가방법에 있어서의 핀 척 휨의 산출방법의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 3은 본 발명의 웨이퍼의 휨의 평가방법에 있어서의 핀 척 휨의 산출을 웨이퍼 전면에서 행하는 일례를 나타내는 설명도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예의 샘플 1에 있어서의 웨이퍼 전체의 휨의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4b는 본 발명의 실시예의 샘플 2에 있어서의 웨이퍼 전체의 휨의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4c는 본 발명의 실시예의 샘플 3에 있어서의 웨이퍼 전체의 휨의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5a는 본 발명의 실시예의 샘플 1에 있어서의 핀 척 휨(20/10과 20/5)의 산출결과를 플롯한 그래프이다.
도 5b는 본 발명의 실시예의 샘플 2에 있어서의 핀 척 휨(20/10과 20/5)의 산출결과를 플롯한 그래프이다.
도 5c는 본 발명의 실시예의 샘플 3에 있어서의 핀 척 휨(20/10과 20/5)의 산출결과를 플롯한 그래프이다.
도 6은 핀 척에 흡착했을 때의 웨이퍼의 형상을 나타내는 설명도이다.
도 7은 핀 척의 피치와 웨이퍼 형상의 방법의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 8은 핀 척의 피치와 웨이퍼의 신장의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 9는 웨이퍼를 흡착했을 때의 신장량 X와 웨이퍼의 휨량 Y의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 2는 본 발명의 웨이퍼의 휨의 평가방법에 있어서의 핀 척 휨의 산출방법의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 3은 본 발명의 웨이퍼의 휨의 평가방법에 있어서의 핀 척 휨의 산출을 웨이퍼 전면에서 행하는 일례를 나타내는 설명도이다.
도 4a는 본 발명의 실시예의 샘플 1에 있어서의 웨이퍼 전체의 휨의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4b는 본 발명의 실시예의 샘플 2에 있어서의 웨이퍼 전체의 휨의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4c는 본 발명의 실시예의 샘플 3에 있어서의 웨이퍼 전체의 휨의 측정 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5a는 본 발명의 실시예의 샘플 1에 있어서의 핀 척 휨(20/10과 20/5)의 산출결과를 플롯한 그래프이다.
도 5b는 본 발명의 실시예의 샘플 2에 있어서의 핀 척 휨(20/10과 20/5)의 산출결과를 플롯한 그래프이다.
도 5c는 본 발명의 실시예의 샘플 3에 있어서의 핀 척 휨(20/10과 20/5)의 산출결과를 플롯한 그래프이다.
도 6은 핀 척에 흡착했을 때의 웨이퍼의 형상을 나타내는 설명도이다.
도 7은 핀 척의 피치와 웨이퍼 형상의 방법의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 8은 핀 척의 피치와 웨이퍼의 신장의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 9는 웨이퍼를 흡착했을 때의 신장량 X와 웨이퍼의 휨량 Y의 관계를 나타내는 설명도이다.
상술한 바와 같이, 최근, 스테퍼를 사용한 포토리소그래피 공정에 있어서의 오버레이 불량의 발생이 문제가 되고 있어, 오버레이 불량의 발생의 방지가 과제가 되고 있다.
본 발명자는, 포토리소그래피 공정에 사용하는 웨이퍼의 형상에 착안하여, 종래의 포토리소그래피 공정에 있어서, 웨이퍼는 이면 흡착됨으로써 이면은 편평해진다고 생각했었으나, 실제로는 이면은 완전히 편평해지지 않는 것을 알게 되었다.
이것은, 핀 척의 피치보다 긴 주기(폭)의 웨이퍼 휨은 흡착에 의해 수정할 수 있지만, 핀 척의 피치보다 짧은 주기의 웨이퍼의 휨은 흡착에 의해 수정할 수 없기 때문이다.
즉, 핀 척의 피치가 다른 스테퍼로 포토리소그래피 공정을 행할 경우, 휨이 수정되는 부분과 수정되지 않는 부분이 있기 때문에, 도 7과 같이 핀 척(3)의 피치에 따라 웨이퍼(1)의 형상의 방법에 차이가 생긴다. 즉, 휨의 형상에 따라 패턴이 신축한다는 것이다.
또한 예를 들면 도 8에 나타내는 바와 같이, 20mm 피치의 핀 척(3)에 흡착함으로써 수정된 웨이퍼(1)의 형상과, 10mm 피치의 핀 척(3)으로 흡착함으로써 수정된 웨이퍼(1)의 형상에서는, 후자 쪽이 보다 편평해지기 때문에, 위에서부터 본 전개도에서는 면적이 넓어져 버려, 웨이퍼(1)가 변형된 것과 같은 현상이 일어나, 이것이 오버레이 불량의 발생 원인이 된다고 생각된다.
또한, 여기서, 웨이퍼의 휨량과 웨이퍼를 흡착했을 때의 신장량의 변화를 도 9와 같이 상정하여, 오버레이 불량이 발생하는 경우의 휨량을 계산하였다. 도 9 중의 X는 신장량, Y는 휨량을 나타낸다.
한편, 최신의 디바이스 칩의 최소 회로 폭은 20-10nm로 알려져 있어, 그 선폭, 혹은 절반 이상의 신축이 있으면, 오버레이 불량이 된다고 가정하여, 20nm, 10nm, 5nm의 신장이 일어날 경우의 웨이퍼의 휨량을 개략적으로 계산하였다.
(1) 흡착 없음→피치 25mm의 핀 척으로 흡착을 행한 경우
신장량 X 웨이퍼의 휨량 Y
20nm 32㎛
10nm 22㎛
5nm 16㎛
(2) 피치 25mm의 핀 척에서 피치 12.5mm의 핀 척으로 바꾼 경우)
신장량 X 웨이퍼의 휨량 Y
20nm 16㎛
10nm 11㎛
5nm 7.9㎛
(3) 피치 25mm의 핀 척에서 피치 8.3mm의 핀 척으로 바꾼 경우
신장량 X 웨이퍼의 휨량 Y
20nm 13㎛
10nm 9.1㎛
5nm 6.5㎛
(4) 피치 25mm의 핀 척에서 피치 6.25mm의 핀 척으로 바꾼 경우
신장량 X 웨이퍼의 휨량 Y
20nm 7.9㎛
10nm 5.6㎛
5nm 4.0㎛
실제로는, 휨은 복잡한 형상이기 때문에, 여기서 구한 휨량보다 작은 휨이라도 오버레이 불량의 원인이 되는 것을 생각할 수 있는데, 상기 계산 결과에 나타난 바와 같이, 피치 25mm 중에서 수㎛의 요철이 있으면, 5nm 이상의 신장이 발생할 수 있기 때문에, 오버레이 불량의 원인이 될 수 있다고 생각된다.
이상의 점으로 인해, 본 발명자는, 핀 척의 피치가 다른 스테퍼를 사용하여 웨이퍼를 흡착했을 때에, 핀 척의 피치의 차이에 의한 휨의 수정정도의 차이가 작은 웨이퍼라면, 오버레이 불량이 발생하기 어려운 것을 깨달아, 핀 척의 피치의 차이에 의한 휨의 수정정도의 차이를 나타내는 신규 파라미터를 도입함으로써, 오버레이 불량과 상관이 있는 웨이퍼의 휨을 평가할 수 있는 것을 발견하여 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은 웨이퍼의 휨을 평가하는 방법으로서,
흡착되어 있지 않은 프리 상태의 웨이퍼의 휨을 측정하는 제1의 공정과, 상기 측정한 웨이퍼의 휨의 데이터를 사용하여, 웨이퍼 면내의 임의의 점 P를 통과하는 직선 상에 있고 상기 점 P를 중심으로 하여 상기 점 P로부터 거리 a만큼 떨어진 점 Q1과 점 Q2의 2점간의 웨이퍼 휨량 A와, 동일 직선 상에 있고 상기 점 P를 중심으로 하여 상기 점 P로부터 상기 거리 a와는 다른 거리 b만큼 떨어진 점 R1과 점 R2의 2점간의 웨이퍼 휨량 B를 구하여, 상기 웨이퍼 휨량 A 및 상기 웨이퍼 휨량 B로부터 상기 점 P에 있어서의 웨이퍼 휨량의 차이를 산출하는 제2의 공정을 가지며, 산출한 상기 웨이퍼 휨량의 차이로부터 웨이퍼의 휨을 평가하는 웨이퍼의 휨의 평가방법이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하는데, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다.
도 1은, 본 발명의 웨이퍼의 휨의 평가방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 웨이퍼의 휨의 평가방법에서는, 우선 (Ⅰ)제1의 공정으로써, 흡착되어 있지 않은 프리 상태의 웨이퍼의 휨을 측정한다. 다음으로 (Ⅱ)제2의 공정으로써, 웨이퍼 면내의 임의의 점에 있어서의 웨이퍼 휨량의 차이(이하, 핀 척 휨이라고도 칭함)를 산출한다. 다음으로 (Ⅲ)산출한 핀 척 휨으로부터 웨이퍼의 휨을 평가한다.
이하, 각 공정에 대하여 상세하게 설명한다.
(제1의 공정)
본 발명의 웨이퍼의 휨의 평가방법의 제1의 공정에서는, 흡착되어 있지 않은 프리 상태의 웨이퍼의 휨을 측정한다(도 1(Ⅰ)).
웨이퍼로는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 일반적으로 포토리소그래피 공정에 사용되는 실리콘 단결정 웨이퍼라면, 본 발명에 적합하게 사용할 수 있다.
또한, 웨이퍼의 휨의 측정은, 흡착되어 있지 않은 프리 상태의 웨이퍼의 휨을 측정할 수 있는 공지의 장치·방법을 사용하여 측정하면 된다.
(제2의 공정)
본 발명의 웨이퍼의 휨의 평가방법의 제2의 공정에서는, 상기 제1의 공정에서 측정한 웨이퍼의 휨의 데이터를 사용하여, 웨이퍼 면내의 임의의 점 P를 통과하는 직선 상에 있고 상기 점 P를 중심으로 하여 상기 점 P로부터 거리 a만큼 떨어진 점 Q1과 점 Q2의 2점간의 웨이퍼 휨량 A와, 동일 직선 상에 있고 상기 점 P를 중심으로 하여 상기 점 P로부터 상기 거리 a와는 다른 거리 b만큼 떨어진 점 R1과 점 R2의 2점간의 웨이퍼 휨량 B를 구하여, 상기 웨이퍼 휨량 A 및 상기 웨이퍼 휨량 B로부터 상기 점 P에 있어서의 웨이퍼 휨량의 차이(핀 척 휨)를 산출한다(도 1(Ⅱ)).
이하, 핀 척 휨의 산출 방법에 대하여 도 2를 참조하면서 더 상세하게 설명한다.
우선, 웨이퍼 면내의 임의의 점 P를 통과하는 직선 상에 있고 점 P를 중심으로 하여 점 P로부터 거리 a만큼 떨어진 점 Q1과 점 Q2의 2점간의 웨이퍼 휨량 A를 구한다(도 2(i) 참조).
이때, 웨이퍼 휨량 A는, 예를 들면 도 2에 나타난 바와 같이 점 P로부터 거리 a만큼 떨어진 점 Q1과 점 Q2의 2점에 있어서의 웨이퍼 이면의 높이를 0으로 했을 때의 점 P에 있어서의 웨이퍼 표면의 높이(도면 중의 화살표)로부터 구할 수 있다.
또한, 점 Q1과 점 Q2의 2점에 있어서의 웨이퍼 표면의 높이를 0으로 하거나, 점 P에 있어서의 웨이퍼 이면의 높이로부터 웨이퍼 휨량 A를 구해도 되고, 웨이퍼 휨량 A와 후술하는 웨이퍼 휨량 B를 같은 기준 하에서 산출하면 된다.
다음으로, 점 P, 점 Q1, 점 Q2와 동일 직선 상에 있고 점 P를 중심으로 하여 점 P로부터 거리 a와는 다른 거리 b만큼 떨어진 점 R1과 점 R2의 2점간의 웨이퍼 휨량 B를 구한다(도 2(i) 참조).
이 웨이퍼 휨량 B도 웨이퍼 휨량 A와 동일하게 하여 구할 수 있다.
다음으로, 상술과 같이 하여 구한 웨이퍼 휨량 A 및 웨이퍼 휨량 B로부터, 점 P에 있어서의 웨이퍼 휨량의 차이(핀 척 휨)를 산출한다(도 2(iii) 참조).
이것은 핀 척 휨=(웨이퍼 휨량 A)-(웨이퍼 휨량 B)로 산출하면 된다.
한편, 본 명세서 중, 핀 척 휨의 뒤에 핀 척의 피치를 기재하는 경우가 있다.
이때, 점 Q1과 점 Q2의 2점간의 거리(2a)와, 점 R1과 점 R2의 2점간의 거리(2b)가 핀 척의 피치에 상당하기 때문에, 「핀 척 휨 2a/2b」라고 기재한다. 예를 들면, 거리 a를 10mm, 거리 b를 5mm로 했을 때의 핀 척 휨은 「핀 척 휨 20/10」이 된다.
도 2의 (i)와 같이 큰 주기로 매끄럽게 형상이 변하는 핀 척 휨이 작은 웨이퍼는, 예를 들면 20mm 피치의 핀 척으로 흡착해도, 5mm 피치의 핀 척으로 흡착해도, 표면 형상이 변하기 어렵다. 따라서, 설령 웨이퍼 전체의 휨 값이 커도 오버레이 불량이 발생하기 어렵다. 한편, 도 2의 (ii)와 같이 짧은 주기로 형상이 변하는 핀 척 휨이 큰 웨이퍼는, 피치의 차이에 의한 표면 형상의 변화가 크기 때문에, 오버레이 불량이 발생하기 쉽다.
거리 a 및 거리 b는 0.5~12.5mm이면서, 또한 (거리 a-거리 b)≥5mm인 것이 바람직하다.
이것은, 현재 스테퍼, 스캐너의 샷 면적의 주류인 35×25mm에 적용할 수 있도록, 핀 척의 피치가 1~25mm인 경우를 상정한 것이며, 물론 거리 a 및 거리 b는 이와 같은 범위에 한정되는 것이 아니다.
또한, (거리 a-거리 b)≥5mm로 함으로써, Q1 Q2간의 거리와 R1 R2간의 거리의 차이(즉, 핀 척의 피치의 차이)가 커지기 때문에, 한층 더 웨이퍼의 휨이 반영된 핀 척 휨을 산출할 수 있다.
또한, 핀 척 휨의 산출은, 적어도 웨이퍼 면 내의 중심에서 직각으로 교차하는 X축, Y축 상의 복수의 임의의 점에 있어서의 핀 척 휨을 산출하는 것이 바람직하다. X축, Y축 상의 복수 부분에서 핀 척 휨을 산출함으로써, 보다 정확하게 웨이퍼 전면의 휨을 평가할 수 있다. 또한, X축, Y축에 대하여 비스듬한 방향의 직선 상의 핀 척 휨을 산출해도 된다.
또한, 핀 척 휨의 산출을 웨이퍼 전면에서 행하면, 더 정확하게 웨이퍼 전면의 휨을 평가할 수 있다. 이때, 종횡 1~20mm 간격의 직선 상의 핀 척 휨을 산출하는 것이 바람직하다. 도 3에 웨이퍼 전면에서 종횡 20mm 간격의 직선 상의 핀 척 휨을 산출하는 예를 나타낸다.
또한, 동일 직선 상의 복수의 부분에서 핀 척 휨을 산출할 때는, 예를 들면 1mm 간격으로 핀 척 휨을 산출하면, 보다 정확하게 웨이퍼의 휨을 평가할 수 있는데, 물론 이 간격은 1mm에 한정되지 않고, 임의의 간격으로 해도 된다.
이하, 본 발명의 평가방법을 보다 구체적으로 설명한다.
1. 프리 상태에서의 웨이퍼의 휨을 측정한다.
2. 임의의 점의 핀 척 휨을 구한다.
스테퍼에 웨이퍼의 이면을 흡착시켰을 때의 핀 척간에 생기는 휨량을 웨이퍼를 흡착시키지 않고 1로 구한 프리 상태의 휨으로부터 구한다.
3. X축, Y축의 임의의 점의 양옆 10mm의 점(20mm 간격의 경우; 즉 a=10mm)의 이면 높이를 0으로 한 경우, 웨이퍼 형상은 그대로인 것으로 하여 임의의 점의 표면 높이(웨이퍼 휨량) A를 구한다.
4. 마찬가지로 양옆 2.5mm의 점(5mm 간격의 경우; 즉 b=2.5mm)의 이면 높이를 0으로 한 경우의 임의의 점의 표면 높이(웨이퍼 휨량) B를 구한다.
5. 상기 3, 4를 1mm 피치로 X축, Y축 전역에 걸쳐 구한다.
6. 높이 A와 높이 B의 차이를 그 점의 핀 척 휨 20/5로 하고, 값이 큰 경우는 핀 척의 피치가 변화한 경우의 차이가 크다는 것이 되어, 오버레이 불량이 발생하기 쉬운 웨이퍼라고 평가할 수 있다(도 1(Ⅲ)).
또한, 본 발명에서는 상기의 웨이퍼의 휨의 평가방법으로 구한 핀 척 휨과, 포토리소그래피 공정에 있어서의 오버레이 불량의 발생 유무의 상관 관계를 구하여, 상기 상관 관계로부터 오버레이 불량이 발생하지 않는 웨이퍼를 선별하는 웨이퍼의 선별방법을 제공한다.
이와 같은 선별방법이라면, 포토리소그래피 공정에 있어서 오버레이 불량이 발생하지 않는 웨이퍼를 용이하게 선별할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 웨이퍼의 휨의 평가방법이라면, 흡착되어 있지 않은 프리 상태의 웨이퍼의 휨으로부터, 웨이퍼를 흡착했을 때에 핀 척의 피치의 차이에 의한 휨의 수정정도의 차이를 나타내는 신규 파라미터를 도입하고, 이것을 사용하여 웨이퍼의 휨을 평가할 수 있다. 또한 본 발명의 평가방법으로 구한 웨이퍼 휨량의 차이와, 포토리소그래피 공정에 있어서의 오버레이 불량의 발생 유무의 상관 관계를 구함으로써, 오버레이 불량이 발생하지 않는 웨이퍼를 용이하게 선별할 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 사용하여 본 발명을 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들에 한정되는 것이 아니다.
[실시예]
직경 300mm의 실리콘 웨이퍼를 3 샘플 준비하고(각각 샘플 1~3으로 함), 코벨코카켄사(Kobelco Research Institute, Inc.) 제조 SBW330을 사용하여, 흡착되어 있지 않은 프리 상태의 웨이퍼의 휨을 측정하였다. 또한 웨이퍼의 휨은 웨이퍼의 중심을 통과하는 4선(X축, Y축 및 X축, Y축에 대하여 비스듬한 방향의 직선)으로 측정하였다. 측정 결과를 도 4-1~3에 나타낸다.
도 4a에 나타난 바와 같이 샘플 1의 웨이퍼 전체의 휨은 -24~18㎛ 정도이고, 도 4b에 나타난 바와 같이 샘플 2의 웨이퍼 전체의 휨은 -45~45㎛ 정도이며, 도 4c에 나타난 바와 같이 샘플 3의 웨이퍼 전체의 휨은 -18~15㎛ 정도였다.
다음으로, 상술과 같이 하여 웨이퍼의 휨을 측정한 샘플 1~3에 대하여, 핀 척 휨 20/10과 핀 척 휨 20/5를 산출하였다. 또한, 핀 척 휨은 노치(notch)로부터 웨이퍼의 중심을 통과하는 직선 상의 끝에서 끝까지를 1mm 간격으로 계산하여 구하였다.
산출한 샘플 1~3의 핀 척 휨 20/10과 핀 척 휨 20/5를 도 5a~c에 나타낸다.
도 5a에 나타난 바와 같이, 샘플 1의 핀 척 휨 20/10과 핀 척 휨 20/5는 절대값으로 0.45㎛ 정도 이하이고, 도 5b에 나타난 바와 같이 샘플 2의 핀 척 휨 20/10과 핀 척 휨 20/5는 절대값으로 0.50㎛정도 이하이며, 도 5c에 나타난 바와 같이 샘플 3의 핀 척 휨 20/10과 핀 척 휨 20/5는 절대값으로 0.30㎛ 정도 이하였다.
다음으로, 샘플 1~3을 사용하여 실제로 포토리소그래피 공정을 행한바, 샘플 1과 샘플 2에서는 오버레이 불량이 발생했지만, 샘플 3에서는 오버레이 불량이 발생하지 않았다.
상술과 같이, 샘플 2의 웨이퍼 전체의 휨은 다른 2개의 샘플에 비해 크지만, 샘플 1과 샘플 3의 웨이퍼 전체의 휨은 같은 정도이며, 웨이퍼 전체의 휨으로부터 오버레이 불량을 일으키지 않는 웨이퍼(샘플 3)를 선별하는 것은 곤란한 것을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 평가방법에서 도입한 핀 척 휨을 사용한 평가방법이라면, 상술과 같이 핀 척 휨이 큰 샘플 1, 2와 핀 척 휨이 작은 샘플 3을 구별할 수 있기 때문에, 용이하게 오버레이 불량을 일으키지 않는 웨이퍼(샘플 3)를 선별할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 평가방법이라면, 웨이퍼를 흡착했을 때에 핀 척의 피치의 차이에 의해 생기는 휨의 수정정도의 차이를 나타내는 신규 파라미터를 도입함으로써, 오버레이 불량과 상관이 있는 웨이퍼의 휨을 평가할 수 있기 때문에, 구한 웨이퍼 휨량의 차이로부터, 오버레이 불량이 발생하지 않는 웨이퍼를 용이하게 선별할 수 있음이 분명해졌다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지고, 동일한 작용 효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
Claims (7)
- 웨이퍼의 휨을 평가하는 방법으로서,
흡착되어 있지 않은 프리 상태의 웨이퍼의 휨을 측정하는 제1의 공정과, 상기 측정한 웨이퍼의 휨의 데이터를 사용하여, 웨이퍼 면내의 임의의 점 P를 통과하는 직선 상에 있고 상기 점 P를 중심으로 하여 상기 점 P로부터 거리 a만큼 떨어진 점 Q1과 점 Q2의 2점간의 웨이퍼 휨량 A와, 상기 직선 상에 있고 상기 점 P를 중심으로 하여 상기 점 P로부터 상기 거리 a와는 다른 거리 b만큼 떨어진 점 R1과 점 R2의 2점간의 웨이퍼 휨량 B를 구하여, 상기 웨이퍼 휨량 A 및 상기 웨이퍼 휨량 B로부터 상기 점 P에 있어서의 웨이퍼 휨량의 차이를 산출하는 제2의 공정을 가지고, 산출한 상기 웨이퍼 휨량의 차이로부터 웨이퍼의 휨을 평가하는 것을 특징으로 하는,
웨이퍼의 휨의 평가방법.
- 제1항에 있어서,
상기 거리 a 및 상기 거리 b는 0.5~12.5mm이면서, 또한 (거리 a-거리 b)≥5mm인 것을 특징으로 하는,
웨이퍼의 휨의 평가방법.
- 제1항에 있어서,
상기 웨이퍼 휨량은, 상기 점 P로부터 소정의 거리만큼 떨어진 2점에 있어서의 웨이퍼 이면의 높이를 0으로 했을 때의 상기 점 P에 있어서의 웨이퍼 표면의 높이로부터 구하는 것을 특징으로 하는,
웨이퍼의 휨의 평가방법.
- 제2항에 있어서,
상기 웨이퍼 휨량은, 상기 점 P로부터 소정의 거리만큼 떨어진 2점에 있어서의 웨이퍼 이면의 높이를 0으로 했을 때의 상기 점 P에 있어서의 웨이퍼 표면의 높이로부터 구하는 것을 특징으로 하는,
웨이퍼의 휨의 평가방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 웨이퍼 휨량의 차이의 산출은, 적어도 웨이퍼 면내의 중심에서 직각으로 교차하는 X축, Y축 상의 복수의 임의의 점에 있어서의 웨이퍼 휨량의 차이를 산출하는 것을 특징으로 하는,
웨이퍼의 휨의 평가방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 웨이퍼의 휨의 평가방법으로 구한 웨이퍼 휨량의 차이와, 포토리소그래피 공정에 있어서의 오버레이 불량의 발생 유무의 상관 관계를 구하여, 상기 상관 관계로부터 오버레이 불량이 발생하지 않는 웨이퍼를 선별하는 것을 특징으로 하는,
웨이퍼의 선별방법.
- 제5항에 기재된 웨이퍼의 휨의 평가방법으로 구한 웨이퍼 휨량의 차이와, 포토리소그래피 공정에 있어서의 오버레이 불량의 발생 유무의 상관 관계를 구하여, 상기 상관 관계로부터 오버레이 불량이 발생하지 않는 웨이퍼를 선별하는 것을 특징으로 하는,
웨이퍼의 선별방법.
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