KR20010109486A - 노출 프로세스에 대한 노출값을 보상하기 위한 방법 및시스템 및 리소그라피 시스템 - Google Patents

노출 프로세스에 대한 노출값을 보상하기 위한 방법 및시스템 및 리소그라피 시스템 Download PDF

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가네꼬 히사시
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Abstract

레지스트 막을 노출시키기 위한 노출값을 결정하는 방법이 개시되어 있는데, 이 방법은, 후속 노출 및 현상 처리에서 패터닝될 현 처리 레지스트 막의 대기 시간에 기초하여 소정의 타깃 크기로부터 레지스트 패턴의 크기 변화를 평가하는 단계; 및 상기 크기 변화에 기초하여 기준 노출값을 보정하여 보정된 노출값을 획득하는 단계를 포함한다.

Description

노출 프로세스에 대한 노출값을 보상하기 위한 방법 및 시스템 및 리소그라피 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR COMPENSATING EXPOSURE VALUE FOR EXPOSURE PROCESS AS WELL AS LITHOGRAPY SYSTEM}
본 발명은 반도체 장치를 형성하기 위한 노출 시스템 및 노출 방법에 관한 것으로, 특히 노출 시스템 및 노출 방법의 노출값을 제어하여 레지스트 패턴 크기의 변동을 감소시키기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
리소그라피 프로세스는 반도체 장치를 형성하는 데 사용된다. 레지스트막은 반도체 웨이퍼 표면 상에 애플리케이터(applicator)에 의해 도포되고, 레지스트막은 노출 및 연속된 현상이 수행되기 전에 베이크(bake)된다. 도포된 레지스트막이 미리 베이크된 후, 실제적으로 후속 노출 프로세스를 시작하는 데 대기 시간이 필하다. 이 출원에서, 단어 "대기 시간"은 도포된 레지스트막을 미리 베이크 처리한 후 노출 프로세스가 시작되기 까지의 지속 시간이라고 정의된다. 이 대기 시간에 관련하여, 웨이퍼는 애플리케이터와 노출 시스템 사이에 스토크(stoke)된다. 이 대기 시간은 순차적인 프로세스 중에서 타이밍을 매칭하기 위한 개별 캐리어 유닛에 대해서 가변적이다.
웨이퍼의 대기 시간의 변동은 노출 및 현상 프로세스후 레지스트 패턴의 크기 또는 직경의 변화를 유발한다고 알려져 있다. 도 1은 포토레지스트 패턴 대 대기 시간의 다양한 크기를 나타내는 도면이다. 포토레지스트 패턴의 크기는 가변적이다. 대기 시간이 증가함에 따라, 포토레지스트 패턴의 평균 크기는 증가하는 추세이다. 대기 시간이 제로로부터 시간 T1까지 증가함에 따라, 포토레지스트 패턴의 평균 크기의 증가율은 가파르다. 대기 시간이 시간 T1으로부터 더욱 증가하여 더 긴 시간 T5에 도달함에 따라, 포토레지스트 패턴의 평균 크기의 증가율은 완만하게 된다. 대기 시간이 훨씬 더 길어지게 됨에 따라, 포토레지스트 패턴의 크기 변화는 작아지게 된다.
도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 웨이퍼의 대기 시간의 변동은 노출 및 현상 프로세스후 레지스트 패턴의 크기 또는 직경의 변화를 유발한다. 대기 시간은 웨이퍼의 상이한 캐리어 유닛들 간에 상이할 수도 있다. 따라서, 레지스트 패턴의 크기 또는 직경은 웨이퍼의 상이한 캐리어 유닛들간에 상이할 수도 있다.
대기 시간의 과도한 증가는 레지스트 패턴의 크기 또는 직경의 변화를 감소시키는데는 효과적이지만, 웨이퍼의 처리량이 감소된다. 이 때문에, 대기 시간의 과도한 증가는 실제적으로 바람직하지 못하다.
또한, 레지스트 패턴의 크기 변동은 대기 시간의 변동은 물론 대기압의 변동에 따라 좌우될 수 있다고 알려져 있다. 대기압이 감소되는 경우, 레지스트의 두께는 증가된다. 대기압의 변동은 대기 밀도의 변동을 유발하고, 더나아가 공기에 대한 광학 렌즈의 굴절율을 변화시켜, 포커싱 포인트가 변화되게 된다.
도 2는 포토리소그라피 프로세스 및 후속 이방성 에칭 프로세스에 대한 종래의 반도체 제조 시스템의 개략적인 블럭도이다. 시스템(201)은 호스트(210), 포토레지스트 애플리케이터(202), 노출 및 현상 장치(203), 제1 크기 측정 장치(205), 에칭 장치(204), 및 제2 크기 측정 장치(206)를 포함한다. 제1 크기 측정장치(205)는 현상 프로세스 직후 포토레지스트 패턴의 크기를 측정한다. 제2 크기 측정 장치(206)는 에칭 프로세스 직후 웨이퍼의 에칭된 영역의 크기를 측정한다.
제1 및 제2 크기 측정 장치(205, 206)에 의해 크기 측정된 결과는 호스트(210)에 전송된다. 호스트(210)는 필요에 따라, 애플리케이터(202)에 의해 레지스트막에 도포하기 위한 레지스트 애플리케이션 조건과 노출 및 현상 장치(203)에 의한 노출 조건을 변경하며, 또한 에칭 장치(204)에 의한 에칭 조건을 변경한다.
상술한 종래의 기술은 이전 프로세스에서 제조된 과거에 측정된 패턴 크기에 따라 좌우되는데, 이는 장래의 웨이퍼에 대한 조건을 설정하기 위한 것으로, 즉 대기 시간 및 대기압의 변화에 대해 실시간으로 대응하지 못한다. 따라서, 종래 기술에서는 대기 시간 및 대기압의 변동에 기초한 웨이퍼의 크기 변화를 억제하기 곤란하다.
일본 공개 특허 공보 평8-172046호는 프리베이킹(pre-baking) 종료 시간, 웨이퍼의 개수 및 웨이퍼 레지스트의 종류에 대한 다양한 데이타를 데이타 전송기를 통해 저장 장치로부터 노출 제어기로 전송하여, 노출 제어기가 전송된 데이타에 기초하여 웨이퍼의 대기 시간을 계산하도록 하여 계산된 대기 시간에 기초한 적정 노출값을 설정하도록 하기 위한 기술이 개시되어 있다. 이러한 종래의 기술은 레지스트 패턴의 크기가 대기 시간에 따라 변화하는 것을 방해한다.
상술한 공보의 전술된 종래 기술은 과거 공정에서 제조된 미리 측정된 패턴 크기에 따라 좌우되는데, 이는 장래의 웨이퍼에 대한 조건을 설정하기 위한 것으로, 대기 시간 및 대기압의 변화에 대해 실시간으로 대응하지 못한다. 따라서, 종래 기술에서는 대기 시간 및 대기압의 변동에 기초한 웨이퍼의 크기 변화를 억제하기 곤란하다.
따라서, 상술한 2개의 종래 기술은 지금부터 처리될 현재 웨이퍼의 현 대기 시간을 고려하지 않고, 과거 프로세스에서 과거에 처리된 웨이퍼들의 과거 대기 시간에 기초한 레지스트막에 대한 노출값을 결정한다.
상술한 상황하에서, 상술한 문제점으로부터 자유로운 새로운 노출 시스템과 노출 방법의 개발이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제점으로부터 자유로운 새로운 노출 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상술한 문제점으로부터 자유로운 노출값을 결정하는 새로운 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 레지스트막을 노출하기 위한 노출값을 결정하는 방법을 제공하기 위한 것으로, 이 방법은 후속하는 순차 노출 및 현상 프로세스에서 패터닝될 현재의 프로세싱 레지스트막의 대기 시간에 기초한 선정된 타겟 크기로부터 레지스트 패턴의 크기 변화를 추정하는 단계; 및 상기 크기 변화에 기초한 기준 노출값을 보상하여 보상된 노출값을 구하는 단계를 포함한다.
본 발명의 상술한 그리고 다른 목적, 특징 및 이점들은 다음 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 포토 레지스트 패턴 대 대기 시간을 다양한 크기로 도시한 도면.
도 2는 포토리소그래피 공정 및 후속되는 이방성 에칭 공정에 대한 통상의 반도체 제조 시스템의 개략적 블럭도.
도 3은 본 발명에 따른 제1 실시예의 반도체 장치의 제조 시스템의 블럭도.
도 4는 도 3의 시스템에 포함된 각 장치에서의 각각의 공정을 도시하는 도면.
도 5는 도 4의 노출 공정에 포함된 각 단계의 흐름도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
201 : 시스템
202 : 포토레지스트 애플리케이터
203 : 노출 및 현상 장치
204 : 에칭 장치
205 : 제1 크기 측정 장치
206 : 제2 크기 측정 장치
210 : 호스트
본 발명에 따른 바람직한 실시예는 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 기술될 것이다.
본 발명에 따른 제1 실시예를 도 3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 시스템(101)은 반도체 웨이퍼 상에 레지스트막을 도포한 다음 도포된 레지스트막을 프리베이킹하는 제1, 제2 및 제3 레지스트 애플리케이터들(102A, 102B 및 102C)을 포함한다. 상기 시스템(101)은 또한 상기 레지스트막을 패터닝하기 위해 노출한 다음 현상 처리하는 제1, 제2 및 제3 노출 및 현상 장치(103A, 103B 및 103C)를 포함한다. 노출 처리는 자외선, X-선 및 전자빔 등의 여러 형태의 빔들 중 하나를 선택하여 사용함으로써 실행될 수 있다.
상기 시스템(101)은 상기 웨이퍼를 상기 레지스트막에 의해 이방적으로 에칭하기 위한 제1, 제2 및 제3 에칭 장치(104A, 104B 및 104C)를 포함한다. 시스템(101)은 또한 상기 웨이퍼 위에 덮힌 레지스트 패턴의 크기를 측정하기 위한 제1, 제2 및 제3 레지스트-패턴-크기 측정 장치(105A, 105B 및 105C)를 포함한다. 제1, 제2 및 제3 레지스트-패턴-크기 측정 장치(105A, 105B 및 105C)는 제1, 제2 및 제3 노출 및 현상 장치(103A, 103B 및 103C)에 추종하는 위치를 가질 수 있다. 시스템(101)은 또한 레지스트 패턴을 사용하여 에칭 공정으로 정의된 웨이퍼 패턴의 크기를 측정하기 위한 제1, 제2 및 제3 웨이퍼-패턴-크기 측정 장치(106A, 106B 및 106C)를 포함한다. 제1, 제2 및 제3 웨이퍼-패턴-크기 측정 장치(106A, 106B 및 106C)는 제1, 제2 및 제3 에칭 장치(104A, 104B 및 104C)에 추종하는 위치를 가질 수 있다.
다수의 웨이퍼를 로트 단위로 동시에 일괄 처리하기 위해 하나의 캐리어에 의해 다수의 웨이퍼를, 레지스트 애플리케이터(102A, 102B 및 102C), 노출 및 현상 장치(103A, 103B 및 103C), 레지스트-패턴-크기 측정 장치(105A, 105B 및 105C), 에칭 장치(104A, 104B 및 104C), 웨이퍼-패턴-크기 측정 장치(106A, 106B 및 106C) 순으로 반송할 수 있다.
시스템(101)은 또한 레지스트 애플리케이터(102A, 102B 및 102C), 노출 및 현상 장치(103A, 103B 및 103C), 레지스트-패턴-크기 측정 장치(105A, 105B 및 105C), 에칭 장치(104A, 104B 및 104C), 웨이퍼-패턴-크기 측정 장치(106A, 106B 및 106C)에 병렬접속되는 버스선(110)을 포함한다. 버스선(110)은 데이터를 전송할 수 있다. 버스선(110)은 개별 처리가 이루어진 후, 레지스트 애플리케이터(102A, 102B 및 102C), 노출 및 현상 장치(103A, 103B 및 103C), 레지스트-패턴-크기 측정 장치(105A, 105B 및 105C), 에칭 장치(104A, 104B 및 104C) 각각으로부터 작업 내역 데이터를 수신할 수 있다. 버스선(110)은 레지스트-패턴-크기 측정 장치(105A, 105B 및 105C)와, 웨이퍼-패턴-크기 측정 장치(106A, 106B 및 106C)로부터 측정된 데이터를 수신할 수 있다. 노출 및 현상 장치(103A, 103B 및 103C)는 보상된 노출값을 수신함으로써 노출 처리를 보상된 노출값에 기초하여 실행할 수 있다.
시스템(101)은 버스(110)에 병렬접속된 제어기(111), 데이터베이스(112), 모니터(113) 및 대기압 측정 장치(114)를 포함한다. 데이터베이스(112)는 작업 내역데이터, 크기 측정 데이터 및 판독 노출값을 저장한다. 작업 내역 데이터는 레지스트 애플리케이터(102A, 102B 및 102C), 노출 및 현상 장치(103A, 103B 및 103C) 및 에칭 장치(104A, 104B 및 104C) 각각으로부터 버스선(110)을 통해 전송된다. 레지스트 패턴 크기 측정 데이터는 각 레지스트-패턴-크기 측정 장치(105A, 105B 및 105C)로부터 전송될 수 있다. 웨이퍼 패턴 크기 측정 데이터는 각각의 웨이퍼 패턴 크기 측정 장치(106A, 106B 및 106C)로부터 버스선(110)을 통해 전송될 수 있다.
제어기(111)는 데이터베이스(112)로부터 버스선(110)을 통해 작업 내역 데이터, 레지스트 크기 측정 데이터 및 웨이퍼 패턴 크기 측정 데이터를 페칭함으로써, 제어기(111)에서 이 페치된 데이터에 기초하여 보상된 노출값을 계산한다. 계산된 노출값의 데이터가 버스선(110)을 통해 데이터를 저장하는 데이터베이스(112)로 전송된다. 보상된 노출값을 계산하는 처리를 이하에서 설명하기로 한다.
모니터(113)는 이하에서 언급한 공정으로 데이터를 분석하기 위해 데이터베이스(112)에 저장된 보상된 노출값에 대한 데이터를 모니터링하여 보상된 노출값이 사전설정된 수용가능 범위에 있는 지 여부를 검증할 수 있다. 보상된 노출값이 사전설정된 수용가능 범위에 있다면, 모니터(113)는 보상된 노출값을 유효하게 한다.보상된 노출값이 사전설정된 수용가능범위에 있지 않다면, 모니터(113)는 보상된 노출값을 무효로 만든다.
대기압 측정 장치(114)는 버스선(110)을 통해 데이터베이스(112)에 데이터를 저장하기 위한 데이터베이스(112)에 측정된 대기압에 대한 데이터를 전송하기 위해노출 및 현상 장치(103A, 103B 및 103C) 의 위치에서 대기압을 측정할 수 있다. 대기압 측정 장치(114)는 기압을 연속측정하고 매 일정 시간 간격마다 대기압 데이터를 갱신한다. 대기압 측정 장치(114)는 애플리케이터, 측정 장치 및 에칭 장치와 같은 다른 장치의 다른 위치를 선택적으로 측정할 수 있다.
웨이퍼는 상기 제1, 제2 및 제3 측정 장치에 의해 병렬처리된다. 상술한 시스템(101)에 의한 제조 처리를 도 4를 참조하여 설명하기로 한다. 제1, 제2 및 제3 레지스트 애플리케이터(102A, 102B 및 102C) 각각이 다수의 웨이퍼를 포함하는 웨이퍼 캐리어로부터 하나의 웨이퍼를 끄집어내어 레지스트막을 프리베이크하기 앞서 웨이퍼 표면에 레지스트막을 도포한다. 웨이퍼 캐리어 내의 모든 웨이퍼가 제1, 제2 및 제3 레지스트 애플리케이터(102A, 102B 및 102C)에 의해 처리된 다음, 웨이퍼 캐리어를 제1, 제2 및 제3 노출 및 현상 장치(103A, 103B 및 103C) 쪽으로 반송한다. 동시에, 작업 내역 데이터가 버스선(110)을 통하여 데이터를 저장하기 위한 데이터베이스(112)로 전송될 수 있고, 작업 내역 데이터는 웨이퍼를 반송하기 위한 캐리어를 나타내는 캐리어 데이터, 레지스트막의 종류를 나타내는 레지스트 데이터, 처리 종류를 나타내는 처리 데이터, 및 캐리어가 애플리케이터(102A, 102B 및 102C)로부터 출력되는 출력 시간에 대한 출력 시간 데이터를 포함할 수 있다.
웨이퍼는 제1, 제2 및 제3 노출 현상 장치(103A, 103B 및 104C)로 반송된다. 제1 , 제2 및 제3 노출 현상 장치(103A, 103B 및 104C)는, 노출 프로세스에 앞서, 데이터 베이스로부터 버스 라인(110)을 통한 캐리어 ID 데이터(carrier ID data)에 기초하여 다양한 웨이퍼 관련 데이터(wafer-related data)를 페치하여, 그 결과제1 , 제2 및 제3 노출 현상 장치(103A, 103B 및 104C)는 노출 프로세스 전에 처리되는 웨이퍼들에 대한 이용가능한 정보 모두 또는 선택된 것들을 수신할 수 있게 된다.
제1 , 제2 및 제3 노출 현상 장치(103A, 103B 및 104C) 각각은 웨이퍼 캐리어로부터 단일 웨이퍼를 픽업하고, 보상된 노출값을 산출한다. 일반적으로, 노출 현상 장치는 노출 빔이 선정된 일정 강도를 갖도록 설정되는데, 이는 노출 시간을 을 제어함으로써 노출값이 제어될 수 있기 때문이다. 즉, 제1 , 제2 및 제3 노출 현상 장치(103A, 103B 및 104C) 각각은, 제어된 노출 시간으로 노출 프로세스를 행하기 위해 보상된 노출값에 기초하여 노출 시간을 설정할 수 있다.
다음에, 제1 , 제2 및 제3 노출 현상 장치(103A, 103B 및 104C) 각각은, 현상 프로세스를 행하여 웨이퍼 상에 레지스트 패턴을 형성한다. 이렇게 처리된 웨이퍼는 캐리어에 수용된다. 캐리어 내의 모든 웨이퍼들이 처리된 후에, 캐리어는 레지스트 패턴 크기 측정 장치(105A, 105B 및 105C)로 반송된다. 이와 동시에, 제1 , 제2 및 제3 노출 현상 장치(103A, 103B 및 104C)는, 처리된 웨이퍼들의 캐리어를 지시하는 캐리어 ID 데이터와, 제1 , 제2 및 제3 노출 현상 장치(103A, 103B 및 104C) 중 작동된 것을 지시하는 노출 형상 장치 지시 데이터와, 노출값용의 노출값 데이터와, 노출 프로세스가 수행될 때를 지시하는 노출 시간 데이터를 포함하는 작업 내역 데이터를 출력한다. 작업 내역 데이터는 버스 라인(110)을 통해 데이터 베이스(112)로 전송된다.
다음에 웨이퍼 캐리어는 제1, 제2 및 제3 레지스트 패턴 크기 측정장치(105A, 105B 및 105C)로 반송된다. 제1, 제2 및 제3 레지스트 패턴 크기 측정 장치(105A, 105B 및 105C) 각각은 단일의 웨이퍼를 픽업하여 웨이퍼의 레지스트 패턴 크기를 측정한다. 웨이퍼들의 측정된 크기 데이터는 버스 라인(110)을 통해 데이터 베이스(112)로 전송된다.
그 다음에 웨이퍼 캐리어는 제1, 제2 및 제3 에칭 장치(104A, 104B 및 104C)로 반송된다. 제1, 제2 및 제3 에칭 장치(104A, 104B 및 104C) 각각은 단일의 웨이퍼를 픽업하고 레지스트 패턴을 마스크로 사용함으로써 웨이퍼를 에칭한다.
캐리어 내의 모든 웨이퍼들이 에칭된 후에, 캐리어는 제1, 제2 및 제3 웨이퍼 패턴 크기 측정 장치(106A, 106B 및 106C)로 반송된다. 제1, 제2 및 제3 웨이퍼 패턴 크기 측정 장치(106A, 106B 및 106C) 각각은 단일을 웨이퍼를 픽업하여 레지스트 패턴을 사용하는 에칭 프로세스에 의해 정의되는 웨이퍼 패턴의 크기를 측정한다.
제1, 제2 및 제3 노출 현상 장치(103A, 103B 및 103C)에 의한 상기 노출 프로세스가, 도 5을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
단계 S101에서, 캐리어들은 제1, 제2 및 제3 노출 현상 장치(103A, 103B 및 103C)로 반송된다.
단계 S102에서, 제어기(111)는 데이터 베이스(112)에 저장된 작업 내역 데이터를 페치하는데, 여기서 작업 내역 데이터는 이전의 노출 프로세스들에서 제1, 제2 및 제3 노출 현상 장치(103A, 103B 및 103C)로부터 데이터 베이스(112)로 이미 전송되었다. 제어기(111)는, 페치된 데이터로부터 캐리어 ID 데이터를 인식하고,또한 캐리어의 프로세스 항목을 인식하기 위해 라인 시스템에 캐리어 ID를 요청한다.
단계 S103에서, 제어기(111)는, 데이터 베이스(112)로부터, 현재 처리 중인 캐리어가 레지스트 애플리케이터(102)로부터 출력되었을 때의 작업 내역 데이터와 동일하고 유사한 이전 항목들에 관한 프로세스 데이터를 검색하여, 그 결과 제어기(111)는, 검색된 데이터에 기초하여, 레지스트막의 종류를 지시하는 데이터, 프로세스의 유형을 지시하는 데이터, 및 반송 시간을 판독할 수 있게 된다.
단계 S104에서, 제어기(111)는, 방금 획득된 데이터와 데이터 베이스(112)에 이미 저장된 데이터에 기초하여, 현재 처리 중인 웨이퍼 캐리어 내의 웨이퍼들을 처리하기 위해 보상된 노출값을 산출한다.
보상된 노출값을 산출하는 동작들이 상세히 설명될 것이다.
단계 S104a에서, 제어기(111)는 기준 노출값에 대한 보상을 위한 보상값을 산출한다. 기준 노출값은, 레지스트 패턴 크기를 설계된 크기에 일치하도록 하기 위한 처리된 웨이퍼 패턴 또는 레지스트 패턴의 측정된 크기에 기초하여 보상된 과거의 실제 노출값들의 평균값이 되도록 정의된다. 보상값은 노출 시간을 조정하기 위한 보상 시간이다.
보상값은 다음의 식들에 의해 산출될 수 있다.
보상값 = [{(크기 평균값) - (중심 표준값)} ×(노출 계수) ×(조정 계수)] - {(대기 시간 크기 변화량) ×(노출 계수)}
(a) 크기 평균값은 과거 반도체 웨이퍼들의 웨이퍼들의 웨이퍼 패턴 크기들의 평균값이고;
(b) 중심 표준값은 반도체 웨이퍼의 타겟 웨이퍼 패턴 크기이며;
(c) 노출 계수는 레지스트 패턴 크기가 1 마이크로미터만큼 변화할 때의 노출값이고;
(d) 조정 계수는 레지스트막의 종류, 노출 장치의 종류 및 노출 장치의 특성으로부터 실험적으로 얻은 패턴 크기 변화 경향에 기초하여 설계된 값이며;
(e) 대기 시간 변화량은 레지스트 패턴의 크기에 있어서의 시간 종속적인 변동이며, 대기 시간에 종속적이다.
크기 평균값, 중심 표준값, 노출 계수, 조정 계수 및 대기 시간 변동량은, 반도체 웨이퍼들을 위한 과거 프로세스들로부터 얻을 수 있으며, 또한 데이터 베이스(112)에 저장된다.
제어기(111)는, 데이터 베이스로부터, 크기 평균값, 중심 표준값, 노출 계수, 조정 계수 및 대기 시간 변화량을 판독한다. 또한, 제어기(111)는, 레지스트 애플리케이터(102)로부터의 작업 내역 데이터와 캐리어가 노출 현상 장치로 반송될 때의 시간 에 대한 반송 시간 데이터로부터 대기 시간을 산출한다. 대기 시간 변화량은 대기 시간에 기초하여 획득된다. 노출 계수 및 조정 계수는 각각 작업 내역 데이터와 노출 프로세스 데이터에 기초하여 획득된다. 크기 평균값, 중심 표준값, 노출 계수, 조정 계수 및 대기 시간 크기 변동량이 상기 식으로 대입되어 보상값을 얻는다.
단계 S104b에서, 보상된 노출값은 기준 노출값에서 보상값을 감산함으로써획득된다.
보상된 노출값 = [(기준 노출 값) - (보상값)]
기준 노출값은 지난번에 처리된 동일하거나 유사한 항목들에 대한 실제의 노출값들의 평균값이다.
단계 S105에서, 보상된 노출값은 버스 라인(110)을 통해 데이터 베이스(112)로 전송된다.
단계 S106에서, 노출 및 현상 장치(103)가 보상 노출값에 의존하여 제어되는 노출 시간 기간에 노출 공정을 수행한다.
이 보상 노출값은 제어기(111)에 의한 작동 직후에 얻어진 데이터에 기초한다. 즉, 보상 노출값은 레지스트 패턴 크기 측정 장치(105)에 의해 측정된 이전 반도체 웨이퍼의 레지스트 패턴 크기 데이터에 기초하고, 또한 웨이퍼 패턴 크기 측정 장치(106)에 의해 측정된 이전 반도체 웨이퍼의 웨이퍼 패턴 크기 데이터에 기초한다. 노출값에 대한 보상은 실제 시간에 기초하여 실현될 수 있다.
상기 연속 단계 S105 및 S106은 전체 웨이퍼 캐리어의 공정 동안 반복된다.
레지스트 도포 장치(102), 노출 및 현상 장치(103), 에칭 장치(104), 레지스트 패턴 크기 측정 장치(105) 및 웨이퍼 패턴 크기 측정 장치(106)로부터 출력된 모든 데이터가 데이터 베이스(112)에 저장된다. 가변 대기 시간에 기인한 크기 변동에 대한 실시간 응답을 실현하기 위하여, 제어기(111)가 데이터 베이스(112)에서 업데이트된 데이터에 기초한 보상 노출값을 계산할 수 있다. 이는 반도체 웨이퍼의 패턴 크기를 매우 정확하도록 한다. 특히, 레지스트 막이 웨이퍼 표면에 도포된 직후에 노출 공정이 수행되면, 보상 노출값에서의 노출 공정이 레지스트 패턴 크기 변동을 피할 수 있다. 레지스트 패턴 크기 변동을 감소시켜서 사전 베이크된(pre-bake) 웨이퍼에 대한 연속적인 노출 공정 동안 오래 기다릴 필요가 없다. 이는 작업 처리량(throughput)을 증가시킬 수 있음을 의미한다.
선택적으로, 보상 노출값이 대기압 측정 장치(114)에 의해 측정된 대기압 데이터를 더 고려하여 측정될 수 있다. 측정된 대기압은 버스 라인(110)을 통해 데이터 베이스(112)로 전송되고, 대기압은 데이터 베이스에 저장된다. 제어기(111)는 데이터 베이스(112)로부터 현재 압력 데이터를 판독하여 현재 압력 데이터와 기준 압력 데이터 사이의 압력 차를 구함으로써 기준 압력 데이터에 대하여 현재 압럭 데이터를 보상한다. 보상값은 압력차에 대한 기준을 더하여 계산될 수 있다. 압력의 강하는 레지스트 막의 두께를 증가시킨다.
압력의 변동은 노출 장치의 광학 시스템의 굴절율에 변동을 야기함으로써, 포커스 위치가 변화된다. 이 인자는 레지스트 패턴 크기를 변화시킨다. 가능한 패턴 크기 변동은 대기압의 변동에 기초하여 측정되고, 기준 노출값에 대한 보상값은 상기 가변 인자 뿐만 아니라 대기압 변동에 근거하여 계산된다.
데이터를 분석하기 위하여 모니터(113)는 데이터 베이스(112)에 저장된 개별 데이터를 계속하여 모니터한다. 모니터(113)는 동일하거나 유사한 항목에 대하여 이전의 보상 노출값을 참조하여 진행하여 평균 보상 노출값을 얻는다. 모니터(113)는 현재 계산된 보상 노출값이 중심값이 평균 보상 노출값에 대응하는 사전 결정된 허용 범위 내에 있는지를 검증한다. 사전 결정된 허용 범위는 예를들어 -10 %에서 +10 %이다.
현재 계산된 보상 노출값이 사전 결정된 허용 범위 내에 있지 않으면, 모니터(113)는 현재 계산된 보상 노출값이 제어기(111)가 현재 계산된 보상 노출값을 사용하는 것을 억제하는데 효과가 없게 하고, 대신에 제어기(111)가 이전에 계산된 보상 노출값을 선택하도록 한다. 노출 및 현상 장치(103)는 이전에 계산된 보상된 노출값에서 노출 공정을 수행한다.
현재의 계산된 보상 노출값이 미리 결정된 허용 범위 내에 있지 않으면, 모니터(113)는 현재 계산된 보상 노출값이 제어기(111)가 현재 계산된 보상 노출값을 사용하는 것을 가능케하는데 효과적으로 되게 함으로써, 노출 및 현상 장치(103)가 현재 계산된 보상 노출값에서 노출 공정을 수행하게 한다.
전술된 실시예에서, 웨이퍼 캐리어는 복수의 웨이퍼를 배치 프로세싱하는 개별 공정에 대한 단위이다. 그러나, 본 발명을 웨이퍼가 개별적으로 프로세싱되는 단일 웨이퍼 공정 시스템에 적용하는 것이 가능하다. 이 경우, 기준 노출값을 보상하는 보상값은 데이터 베이스에 저장된 최종 업데이트된 데이터에 기초하여 얻어진다. 이는 레지스트 패턴이 매우 정밀한 크기를 갖게 한다.
플로우 프로세스의 인라인 시스템(in-line system)에서, 인라인 시스템의 일부가 고장나고 연속 공정이 일시적으로 멈추면, 대기 시간은 예상외로 길어진다. 이 경우에 본 발명은 패턴 크기 변동을 피하는 효과가 있다.
전술된 실시예에서, 시스템은 연속적인 노출 및 현상 공정을 수행하는 현상및 노출 장치를 형성하는 단일체를 포함한다. 물론, 본 발명을 노출 장치 및 현상 장치를 분리하여 포함하는 다른 시스템이도 적용할 수 있다.
본 발명은 몇몇 바람직한 실시예에 관하여 전술하였지만, 이들 실시예는 단지 발명을 설명하기 위하여 제공되었으며, 한정하기 위한 것이 아니다. 많은 변경과 균등한 재료 및 기술의 대체가 본 출원을 읽을 당업자에게 자명할 것이고, 모든 이러한 변경 및 대체가 첨부된 청구 범위의 진정한 범위와 정신 내에 있음에 명백히 이해될 것이다.

Claims (21)

  1. 레지스트 막을 노출시키기 위한 노출값을 결정하는 방법에 있어서,
    후속 노출 및 현상 처리에서 패터닝될 현 처리 레지스트 막의 대기 시간에 기초하여 소정의 타깃 크기로부터 레지스트 패턴의 크기 변화를 평가하는 단계; 및
    상기 크기 변화에 기초하여 기준 노출값을 보정하여 보정된 노출값을 획득하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기준 노출값은 상기 현 처리 웨이퍼와 동일하거나 또는 유사한 아이템을 갖는 선택된 웨이퍼들에 대한 과거 실재 노출값들의 평균값에 기초하여 결정되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 레지스트 패턴의 상기 크기 변화는 과거 처리된 웨이퍼들의 측정된 패턴 크기 평균값, 및 상기 소정의 타깃 크기를 더 참조하여 평가되는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 레지스트 패턴의 상기 크기 변화는 노출 계수 및 조정 계수를 더 참조하여 평가되는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 레지스트 패턴의 상기 크기 변화는 현 측정된 대기압을 더 참조하여 평가되는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 대기 시간은 레지스트 막 애플리케이터로부터의 상기 현 처리 레지스트 막을 갖는 현 처리 웨이퍼의 출력 시간과 노출 및 현상 장치로의 상기 현 처리 웨이퍼의 입력 시간 사이에서 결정되는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 보정된 노출값이 상기 현 처리 웨이퍼와 동일하거나 또는 유사한 아이템을 갖는 선택된 웨이퍼들에 대한 과거 실재 노출값들의 평균값에 대응하는 중심값을 갖는 소정의 허용 범위 내에 있는지 여부를 검증하는 단계;
    상기 보정된 노출값이 상기 소정의 허용 범위 내에 있다면 상기 보정된 노출값을 유효화하는 단계; 및
    상기 보정된 노출값이 상기 소정의 허용 범위 내에 있지 않다면 상기 보정된 노출값을 무효화하고 과거 실재 사용된 보정된 노출값들 중의 하나를 사용하기로 결정하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  8. 레지스트 막을 노출시키기 위한 노출값을 결정하기 위한 시스템에 있어서,
    후속 노출 및 현상 처리에서 패터닝될 현 처리 레지스트 막의 대기 시간을참조하여 소정의 타깃 크기로부터 레지스트 패턴의 크기 변화를 평가하기 위한 평가 수단; 및
    상기 크기 변화에 기초하여 기준 노출값을 보정하여 보정된 노출값을 획득하기 위한 보정 수단
    을 포함하는 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 보정 수단은 상기 현 처리 웨이퍼와 동일하거나 또는 유사한 아이템을 갖는 선택된 웨이퍼들에 대한 과거 실재 노출값들의 평균값에 기초하여 상기 기준 노출값을 결정하는 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 평가 수단은 과거 처리된 웨이퍼들의 측정된 패턴 크기 평균값, 및 상기 소정의 타깃 크기를 더 참조하여 상기 레지스트 패턴의 상기 크기 변화를 평가하는 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 평가 수단은 노출 계수 및 조정 계수를 더 참조하여 상기 레지스트 패턴의 상기 크기 변화를 평가하는 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 평가 수단은 현 측정된 대기압을 더 참조하여 상기 레지스트 패턴의 상기 크기 변화를 평가하는 시스템.
  13. 제8항에 있어서, 상기 평가 수단은 레지스트 막 애플리케이터로부터의 상기 현 처리 레지스트 막을 갖는 현 처리 웨이퍼의 출력 시간과 노출 및 현상 장치로의 상기 현 처리 웨이퍼의 입력 시간 사이의 시간으로 상기 대기 시간을 결정하는 시스템.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 보정된 노출값이 상기 현 처리 웨이퍼와 동일하거나 또는 유사한 아이템을 갖는 선택된 웨이퍼들에 대한 과거 실재 노출값들의 평균값에 대응하는 중심값을 갖는 소정의 허용 범위 내에 있는지 여부를 검증하기 위한 수단;
    상기 보정된 노출값이 상기 소정의 허용 범위 내에 있다면 상기 보정된 노출값을 유효화하고, 상기 보정된 노출값이 상기 소정의 허용 범위 내에 있지 않다면 상기 보정된 노출값을 무효화하고 과거 실재 사용된 보정된 노출값들 중의 하나를 사용하기로 결정하는 수단
    을 더 포함하는 시스템.
  15. 레지스트 막을 노출시키기 위한 노출값을 결정하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램에 있어서,
    후속 노출 및 현상 처리에서 패터닝될 현 처리 레지스트 막의 대기 시간에 기초하여 소정의 타깃 크기로부터 레지스트 패턴의 크기 변화를 평가하는 단계; 및
    상기 크기 변화에 기초하여 기준 노출값을 보정하여 보정된 노출값을 획득하는 단계
    를 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램.
  16. 제15항에 있어서, 상기 기준 노출값은 상기 현 처리 웨이퍼와 동일하거나 또는 유사한 아이템을 갖는 선택된 웨이퍼들에 대한 과거 실재 노출값들의 평균값에 기초하여 결정되는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램.
  17. 제15항에 있어서, 상기 레지스트 패턴의 상기 크기 변화는 과거 처리된 웨이퍼들의 측정된 패턴 크기 평균값, 및 상기 소정의 타깃 크기를 더 참조하여 평가되는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램.
  18. 제17항에 있어서, 상기 레지스트 패턴의 상기 크기 변화는 노출 계수 및 조정 계수를 더 참조하여 평가되는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램.
  19. 제18항에 있어서, 상기 레지스트 패턴의 상기 크기 변화는 현 측정된 대기압을 더 참조하여 평가되는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램.
  20. 제15항에 있어서, 상기 대기 시간은 레지스트 막 애플리케이터로부터의 상기 현 처리 레지스트 막을 갖는 현 처리 웨이퍼의 출력 시간과 노출 및 현상 장치로의 상기 현 처리 웨이퍼의 입력 시간 사이에서 결정되는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 보정된 노출값이 상기 현 처리 웨이퍼와 동일하거나 또는 유사한 아이템을 갖는 선택된 웨이퍼들에 대한 과거 실재 노출값들의 평균값에 대응하는 중심값을 갖는 소정의 허용 범위 내에 있는지 여부를 검증하는 단계;
    상기 보정된 노출값이 상기 소정의 허용 범위 내에 있다면 상기 보정된 노출값을 유효화하는 단계; 및
    상기 보정된 노출값이 상기 소정의 허용 범위 내에 있지 않다면 상기 보정된 노출값을 무효화하고 과거 실재 사용된 보정된 노출값들 중의 하나를 사용하기로 결정하는 단계
    를 더 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 프로그램.
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