KR20020042190A - 노광 장비의 중첩도 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수개의 칩으로 구성된 멀티칩에 버니어를 삽입함으로써 중첩도를 정확하게 측정할 수 있도록 한 노광 장비의 중첩도 측정장치에 관한 것으로, 여러 종류의 설계 칩으로 형성된 멀티칩과, 상기 멀티칩의 중첩성을 측정하기 위해 다수개의 정렬 마크를 포함하는 프레임과, 상기 프레임 안쪽에 위치한 칩의 중첩도를 측정하기 위해 칩의 옆에 삽입된 버니어를 포함하여 구성된다.

Description

노광 장비의 중첩도 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING OVERLAY OF EXPOSURE DEVICE}

본 발명은 노광 장비의 중첩도 측정장치에 관한 것으로, 특히 복수개의 칩으로 구성된 멀티칩에 버니어를 삽입함으로써 정확한 중첩도를 측정하는데 적당한 노광 장비의 중첩도 측정장치에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하는 공정 중에는 스텝퍼(Stepper) 등과 같은 노광 장비를 사용하는 공정이 있다.

상기 노광 공정의 중요한 요소 중의 하나로 노광면 즉, 반도체 기판이 노광 광의 광축에 대한 일정한 각도, 예컨대 수직을 유지하는 공정이 요구된다.

이를 위해서 노광 장비에 장착되는 반도체 기판의 노광면의 기울기를 조절하는 레벨링 공정이 수반된다.

한편, 상기 레벨링 공정은 이전 공정에 의해서 발생한 반도체 기판의 휘어짐 또는 비틀림 등과 같은 기울기 왜곡을 보정해 준다.

즉, 상기한 왜곡에 의해서 반도체 기판 상의 어느 한 단위 칩(chip) 또는 샷(shot)에서는 노광면이 노광 광축에 대해서 수직이 되지 않게 되어 칩 전면에 걸쳐 레티클 상(reticle image)의 초점이 맞기 어렵게 된다.

이를 보정하여 상면(image plane)이 반도체 기판 상의 칩(chip) 전면에 걸쳐 정밀한 상(sharp image)을 얻도록 반도체 기판의 기울기를 조절한다.

반도체 제조 공정 등에 이용되는 노광 장치에 있어서는, 마스크에 형성된 패턴의 상(像을) 웨이퍼상에 정확히 전사하기 위하여, 투영 광학계의 결상면(結像面)에 대한 웨이퍼의 경사량을 보정하는 것이 중요하다.

종래의 노광장치에 있어서는 예를 들면, 노광 장치의 사양에 따라 기판을 탑재하는 스테이지의 주행면을 고정밀도로 평탄하게 가공함으로써, 해당 스테이지의 이동에 따른 경사량의 변동을 방지하였다.

그러나, 스테이지의 경사량 제어가 그 스테이지의 주행면의 가공 정밀도에 의존하기 때문에, 스테이지의 경사량 제어에 있어서의 정밀도 향상에 한계가 발생함과 동시에, 정밀한 기계 가공을 위해 스테이지의 제조 비율이 높아지게 된다는 등의 여러 가지 문제점이 있었다.

이 문제점을 해소하기 위하여 여러 가지 방법이 실행되어 왔다. 예를 들면,일본 특허 공개 평성 제 5-283310호 공보에는, 투영 광학계의 결상면에 대한 감응기판의 표면 경사량을 전체적으로 보정하는 방법, 이른바 EGL(Enhanced Global Leveling) 방식을 채용한 노광 방법이 개시되어 있다.

이 방법에 있어서는 처리 대상으로 되는 웨이퍼를 스테이지상에 탑재한 후, 투영 광학계의 결상명에 대한 그 웨이퍼의 표면 경사량(요철)을 여러 개의 점에서 계측한다.

그리고, 그 계측 결과에 근거하여 웨이퍼 전체의 표면 경사량을 통계적으로 구해, 구해진 경사량에 근거하여 웨이퍼의 표면 경사를 보정하고 있다.

그러나, 상기한 바와 같이 스테이지상에 웨이퍼를 탑재한 후에, 그 웨이퍼 표면의 경사량을 그때그때 마다 통계적 연산을 통해 계측하는 방법에 있어서는, 스루풋(through foot)이 저하된다고 하는 문제점이 있었다.

따라서 노광 장비의 운용시 중요한 부분 중의 하나가 레티클의 정확한 장착과 보상에 있다. 특히 이는 미세화 정도가 급격히 높아짐에 따라서 초점심도(depth of focus)의 개선 측면이 무엇보다도 주요한 항목이다.

뿐만 아니라 웨이퍼상에서의 단차 효과를 최소화하여 초점심도를 개선시키는 측면은 물론 노광 장비내 레티클의 장착시 수평 성분의 정렬 정도에 따라서 미세화 기술의 개발시 큰 비중을 차지하고 있다.

즉, 레티클 스테이지(reticle stage)의 레벨링(leveling) 제어성과 레벨링 에러 발생시 이에 대한 보상 방법이 또한 주요한 측면을 보여주고 있다.

이하, 종래 기술에 따른 노광 장비의 중첩도 측정장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 종래 노광 장비의 중첩도 측정장치를 나타낸 구성도이다.

노광 공정에 있어서, 한 종류의 칩에 대한 레티클을 각각 제작하는데는 많은 원가가 필요하므로 여러 종류의 설계 칩을 하나의 레티클을 통해 공정을 실시한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 정렬을 위한 일정한 기준 프레임(Frame)(1)을 형성하고 레티클(도시하지 않음)의 안쪽 하측에 위치시켜 노광 공정을 수행한다.

따라서, 상기 프레임(1)을 형성하는 복수개의 칩의 위치는 이전 공정의 칩의 위치와 일치해야 한다.

이러한 위치의 일치 여부를 측정하기 위하여 프레임(1)상에 다수개의 정렬 마크(2)를 설정한다.

그리고, 조명광을 복수개의 칩상에 조명하면 반사된 광이 CCD 센서(도시하지 않음)에 입사되어 화상신호로서 인식되면 소프트웨어적인 알고리즘 처리를 시행하여 중첩도를 측정한다.

그러나, 상기와 같은 종래의 노광 장비의 중첩도 측정장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

프레임을 형성하는 복수개의 칩이 동일한 칩으로 구성된 경우에는 4곳에 설정된 정렬 마크로 정확한 중첩도를 얻을 수 있으나 다양한 칩으로 구성된 경우에 프레임 안쪽에 위치한 칩은 정확한 중첩도를 얻을 수 없다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 노광 장비의 중첩도 측정장치의 문제를해결하기 위한 것으로, 프레임 안쪽에 위치한 칩의 중첩도를 측정할 수 있는 버니어를 삽입함으로써 중첩도의 정확성을 높일 수 있는 노광 장비의 중첩도 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술의 노광 장비의 중첩도 측정장치

도 2는 본 발명에 따른 노광 장비의 중첩도 측정장치

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

21 : 프레임 22 : 정렬 마크

23 : 버니어

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 노광 장비의 중첩도 측정장치는 여러 종류의 설계 칩으로 형성된 멀티칩과, 상기 멀티칩의 중첩성을 측정하기 위해 다수개의 정렬 마크를 포함하는 프레임과, 상기 프레임 안쪽에 위치한 칩의 중첩도를 측정하기 위해 칩의 옆에 삽입된 버니어를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 노광 장비의 중첩도 측정장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2은 본 발명에 따른 노광 장비의 중첩도 측정장치를 나타낸 구성도이다.

스택(Stack)형 반도체 소자 제조의 경우 하부구조와 상부구조를 일치시켜 소자의 불량을 방지하고, 기준을 설정함으로써 공정의 안정화와 흐름을 용이하게 한다.

이를 위해 정렬을 위한 일정한 기준 프레임을 형성하여 노광 공정에서 사용한다.

현재, 노광 공정에서 복수개의 칩으로 구성된 프레임은 노광기의 최대한의 범위까지 사이즈를 활용하여 원가를 최소화되고 있다.

그러나, 프레임의 사이즈가 증가함에 따라 프레임 안쪽에 위치한 칩은 중첩도의 신뢰성이 떨어진다.

도 2에서와 같이, 본 발명의 노광 장비의 중첩도 측정장치의 구성은 여러 종류의 설계 칩으로 일정한 기준 모양을 형성하는 멀티칩(예를 들어, 다수개의 모듈과 e3080칩과, c4300 등으로 구성됨)과, 상기 멀티칩의 중첩성을 측정하기 위해 다수개의 정렬 마크를 포함하는 프레임과, 상기 프레임 안쪽에 위치한 칩의 중첩도를 측정하기 위해 칩의 옆에 삽입된 버니어를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 버니어(23)는 중첩도의 정확성이 크게 요구되는 칩(24) 옆의 공간에 삽입한다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명에 다른 노광 장비의 중첩도 측정장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

조명광(도시하지 않음)을 멀티칩상에 조명하여 반사광이 CCD 센서(도시하지 않음)에 입사되어 화상신호로서 인식되게 한다.

상기 멀티칩에서 반사되는 광에는 정렬 마크(22)와 버니어(23)의 가장자리에 명암이 있기 때문에 화면상에는 흑과 백의 화상으로 나타난다.

반사율이 서로 다른 표시에 대해서는 반사율이 높은 곳은 백색, 반사율이 낮은 곳은 흑색으로 보인다.

반사율이 요철부와 같은 표시에 대해서는 표시 가장자리부가 검고, 평면부는 희게 보인다.

여기서 발생한 신호를 정렬 제어장치(도시하지 않음)로 보내어 소프트웨어적으로 알고리즘 처리를 시행하여 상기 정렬 마크(22)와 상기 버니어(23)의 위치를찾아 전 공정과의 중첩도를 측정한다.

상기와 같은 본 발명의 노광 장비의 중첩도 측정장치는 다음과 같은 효과가 있다.

프레임 안쪽에 위치한 칩의 중첩도를 측정할 수 있는 버니어를 삽입함으로써 중첩도 측정의 정확성을 높여 소자의 불량을 줄이는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 여러 종류의 설계 칩으로 형성된 멀티칩과,

   상기 멀티칩의 중첩성을 측정하기 위해 다수개의 정렬 마크를 포함하는 프레임과,

   상기 프레임 안쪽에 위치한 칩의 중첩도를 측정하기 위해 칩의 옆에 삽입된 버니어를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 노광 장비의 중첩도 측정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 중첩도의 정확성이 크게 요구되는 칩 옆의 공간에 버니어를 삽입하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 중첩도 측정장치.