KR20030001019A - 반도체 제조용 스테퍼설비의 이미지 자동 보정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 패턴을 정렬 노광하는 스테퍼설비에서 자가 진단에 의해 이미지를 자동으로 보정하는 이미지 자동보정방법에 관한 것이다.

반도체 제조용 스테퍼설비에서 노광 시 이미지를 자동으로 보정하기 위해, 기준 플레이트상의 기준마크를 사용하여 그 기준마크에 반사되는 빛을 센서에 의해 수광하고 수광신호를 정형화하여 현 설비상태(X)를 측정하고, 이전 측정값들 중 지정된 기간 및 지정된 개수의 표준편차(σ)를 검출하며, 상기 현 설비상태(X)의 측정한 값과 이전에 측정한 설비상태(XO)와 차이값을 계산하여 변화량(ΔX)을 구하고, 상기 구한 변화량(ΔX)을 미리 설정된 기준값과 비교하여 상기 변화량(ΔX)이 상기 설정된 기준값보다 클 시 상기 변화량(ΔX)이 상기 표준편차(σ)보다 큰지 검사하며, 상기 변화량(ΔX)이 상기 표준편차(σ)보다 크면 실제 노광 시 상기 변화량(ΔX)에서 상기 표준편차(σ)를 감산한 후 보정하도록 한다.

Description

반도체 제조용 스테퍼설비의 이미지 자동 보정방법{METHOD FOR CORRECTING ATOMATICALLY IMAGE IN STEPPER EQUIPMENT OF SEMICONDUCTOR MANUFACTURE TYPE}

본 발명은 반도체 제조용 스테퍼의 이미지 자동 보정방법에 관한 것으로, 특히 반도체 패턴을 정렬 노광하는 스테퍼설비에서 자가 진단에 의해 이미지를 자동으로 보정하는 이미지 자동보정방법에 관한 것이다.

통상적으로 반도체장치를 제조하기 위한 웨이퍼는 세정, 확산, 포토레지스트 코팅, 노광, 현상, 식각 및 이온주입 등과 같은 공정을 반복하여 거치게 되며, 이들 과정별로 해당 공정을 수행하기 위한 설비가 사용된다.

이러한 설비 중 스테퍼는 광원으로부터 주사되는 광으로 웨이퍼 상에 코팅된 포토레지스트를 노광시켜서 후속되는 현상 및 식각공정을 거쳐 웨이퍼에 원하는 패턴을 형성토록 하는 것이다.

포토레지스트가 코팅된 웨이퍼는 소정 수량 단위로 캐리어에 실려서 이송되며, 캐리어는 스테퍼 내부의 테이블로 로딩된다. 보통 스테퍼에서 웨이퍼의 노광은 낱장 단위로 이루어지므로 노광이 시작되면 웨이퍼를 한 매씩 꺼내기 위하여 페치아암(Fetch Arm)이 캐리어 내부로 들어가서 웨이퍼를 집게 되고, 이 상태에서 테이블이 한 피치(Pitch) 만큼 다운(Down)됨에 따라서 웨이퍼가 캐리어 밖으로 꺼내어진다. 캐리어 밖으로 웨이퍼가 꺼내어지면 휭슬라이더가 페치아암의 웨이퍼를 받기 위하여 이동되고, 웨이퍼는 횡슬라이더에 실려서 노광을 위한 지점으로 이동된다. 웨이퍼에 소정 패턴을 형성하기 위해 사용되는 스테퍼는 웨이퍼에 각 단위 칩마다 정렬 및 노광을 실시하여패턴을 형성시킨다. 고집적도의 칩을 형성하기 위해서는 웨이퍼의 적당한 위치에 노광을 실시하여야 하므로 웨이퍼를 정확히 정렬하는 것이 요구된다.

웨이퍼 정렬을 위한 자동정렬 장치에서 웨이퍼에 형성되어서 정렬을 위한 기준으로 삼는 마크를 설정하는 위치의 이상이 발생되는 등의 자동정렬이 실패되면 작업자가 수작업을 통해 정렬을 실시하여 웨이퍼에 노광하여야 한다.

이렇게 이루어지는 수작업은 도 1에서 웨이퍼의 위치를 파악하기 위한 제1현미경(10)을 통해 웨이퍼의 위치를 파악하고, 제2현미경(16)을 통해서는 레티클(Reticle)의 위치를 파악하게 된다. 이들을 통해 보이는 웨이퍼 및 레티클의 영상은 제1 및 제2 카메라(12, 18)에서 영상신호로 입력되어서 제어부(14)를 통해 입력된다.

이와 같이 입력된 영상신호는 작업자가 조작패널(22)을 통해 입력되는 작업선택에 따라 인터페이스 역할을 수행하는 VT284(24)를 통해 제어부(14)에서 가공되어 모니터(20)로 출력되며, 이 영상을 작업자가 판단하여 정렬여부를 확인한다.

그런데 반도체 장치는 한 번의 노광만으로 이루어지는 것이 아니고 다수의 노광공정이 결합되어 소자나 배선이 형성되는 것이므로 각각의 단계에서 이루어지는 패턴은 그 전과 그 다음 단계에서 이루어지는 패턴과 정확히 부합되는 위치에 형성되어야 한다. 그러기 위해 웨이퍼나 레티클은 정확한 위치에 놓여야 하고 레티클의패턴은 각 칩에서 위치에 부합되어야 하며 웨이퍼 스테이지와 레티클 장착대로 상대적으로 정확하게 놓여야 한다. 상대적으로 정확한 위치에 설비의 부분과 웨이퍼, 레티클을 놓는 작업을 정렬이라하며, 정확한 정렬을 위해서 웨이퍼 각 칩과 레티클에는 정렬키라는 표지가 있고 장비 각 부의 정렬상태를 측정하기 위한 자체의 정렬시스템을 갖는다.

또한 노광에 의한 패턴이 정확한 깊이와 폭을 가지고 이루어지기 위해서는 노광 시 빛의 세기가 적정한 수준이 되어야 하며, 그 전제로서 우선 패턴의 상이 명확하게 웨이퍼의 감광성막 위에 맺혀야 한다. 따라서 스테퍼의 광원 빛이 레티클과 렌즈 시스템의 경로를 지나면서 정확한 상이 웨이퍼면에 맺히도록 초점 거리도 조절하는 장치가 필요하다. 전술한 정렬 및 초점조절을 위해서 레티클 정렬블럭이 구비되어야 한다.

도 2는 일반적인 스테퍼설비의 레티클 정렬시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

광원(10)으로는 주로 수은램프를 많이 사용하며 노광단계에서 미세패턴에 대한 해상도를 높이기 위해 필터를 통해 얻어진 파장이 짧은 자외선(UV light)을 사용한다. 램프가 커져있는 동안 빛이 계속 방출되는데, 방출된 빛은 바람개의 날개와 같이 회전하는 셔터미러(21)를 가진 셔터블럭(20)에서 셔터미러(21)에 의해 차단되지 않으면 도시되지 않은 레티클과 노광렌즈 시스템을 거쳐 웨이퍼상면에 닿게 된다. 그리고 셔터미러(21)에 의해 광원으로부터 나온 빛이 차단되는 동안은 빛은 웨이퍼에 닿지않게 되고 이 시간 동안에 웨이퍼 스테이지가 기계적으로 움직여 다음 칩을 노광하기 위한 웨이퍼 이동을 실시한다. 그리고 셔터미러(21)에 부딪힌 빛은 셔터미러(21)의 설치각에 따라 일정하게 반사하여 레티클 정렬블럭(30)의 커버 글래스(31)를 통과하고 집광렌즈(32)를 통해 집광된 다음 광파이버(40)의 입력단으로 들어간다. 이 빛은 광파이버(40)를 통해 유도되어 레티클 정렬 및 초점조절 광학계(50)로 들어가 스테퍼의 일정 기준점에 있는 웨이퍼 스테이지의 얼라인먼트키를 통과하고 노광렌즈 시스템을 거쳐 레티클 설치대의 정렬키를 통과하거나 닿아 정렬이 제대로 이루어졌는지를 알게 된다.

또한 스테퍼 정렬모드가 아닌 촛점측정 모드에서 광파이버를 통해 유도된 빛이 웨이퍼 스테이지와 노광렌즈 시스템을 거쳐 레티클 스테이지의 일정위치에서 반사된 다음 수광센서에 감지되어 그 세기로서 웨이퍼 스테이지가 상대적인 노광 초점거리에 위치하는지를 알게 된다. 이렇게 스테퍼는 정확한 공정설치가 가능하도록 자가적 측정 시스템을 갖추고 있다. 그런데 이러한 자가적 시스템은 패턴 노광 시 설비 변화정도를 자동 보정하는 기능이 있으며, 설비 기종간 차이가 있으나 보통 초점면(focus tilt), X,Y 정렬상태 등의 보정을 행한다.

도 3은 종래의 패턴 노광 시 설비 변화정도를 자동으로 보정하기 위한 제어 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 101단계에서 기준 플레이트상의 기준마크를 사용하여 그 마크에 반사되는 빛을 센서에 의해 수광하고 수광신호를 정형화하여 현설비상태(X)를 측정한다. 그런 후 102단계에서 현설비상태(X)를 측정한 값과 이전에 측정한 설비상태(XO)와 차이값을 계산하여 변화량(ΔX)을 구한 후 103단계로 진행한다. 상기103단계에서 상기 구한 변화량(ΔX)을 미리 설정된 기준값과 비교하여 설정된 기준값보다 작으면 104단계에서 변화량(ΔX)을 무시한다. 그러나 상기 변화량(ΔX)이 설정된 기준값보다 크면 105단계로 진행하여 실제 노광 시 변화량(ΔX)을 보정한다.

그런데 이와 같은 종래의 설비상태의 변화량을 보정하는 방법은 기준마크를 통해 설비상태를 측정하도록 하고 있어 측정오차가 발생되어 원하는 촛점면과 정렬이 정상적으로 되지 않아 노광이 잘못되어 웨이퍼의 불량이 발생하는 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 반도체 제조용 스테퍼설비에서 노광을 위해 설비상태를 측정할 시 기존에 측정결과 데이터들의 통계를 추정한 표준편차로 이미지를 자동으로 보정하여 웨이퍼의 불량발생을 방지하는 이미지 자동 보정 방법을 제공함에 있다.

도 1은 일반적인 웨이퍼 정렬을 위한 스테퍼의 영상표시장치의 블럭도

도 2는 일반적인 스테퍼설비의 레티클 정렬시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면

도 3은 종래의 패턴 노광 시 설비 변화정도를 자동으로 보정하기 위한 제어 흐름도

도 4는 본 발명의 실시예에 따른패턴 노광 시 스테퍼설비 변화정도를 자동으로 보정하기 위한 제어 흐름도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10, 16: 현미경 12, 18: 카메라

14: 제어부 20: 모니터

22: 조작패널 24: VT284

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조용 스테퍼설비에서 노광 시 이미지를 자동으로 보정하기 위한 방법은, 기준 플레이트상의 기준마크를 사용하여 그 기준마크에 반사되는 빛을 센서에 의해 수광하고 수광신호를 정형화하여 현설비상태(X)를 측정하고, 이전 측정값들 중 지정된 기간 및 지정된 개수의 표준편차(σ)를 검출하며, 상기 현 설비상태(X)의 측정한 값과 이전에 측정한 설비상태(XO)와 차이값을 계산하여 변화량(ΔX)을 구하고, 상기 구한 변화량(ΔX)을 미리 설정된 기준값과 비교하여 상기 변화량(ΔX)이 상기 설정된 기준값보다 클 시 상기 변화량(ΔX)이 상기 표준편차(σ)보다 큰지 검사하며, 상기 변화량(ΔX)이 상기 표준편차(σ)보다 크면 실제 노광 시 상기 변화량(ΔX)에서 상기 표준편차(σ)를 감산한 후 보정함을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 실시 예에 따른 스테퍼 설비의 이미지 자동보정을 위한 하드웨어 구성은 도 1과 동일하다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른패턴 노광 시 스테퍼설비 변화정도를 자동으로 보정하기 위한 제어 흐름도이다.

상술한 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예의 동작을 상세히 설명한다.

도 4를 참조하면, 201단계에서 기준 플레이트상의 기준마크를 사용하여 그 마크에 반사되는 빛을 센서에 의해 수광하고 수광신호를 정형화하여 현설비상태(X)를 측정한다. 그런 후 202단계에서 이전 측정값들 중 지정된 기간 및 지정된 개수의 표준편차(σ)를 계산하고 203단계로 진행한다. 상기 203단계에서 현설비상태(X)를 측정한 값과 이전에 측정한 설비상태(XO)와 차이값을 계산하여 변화량(ΔX)을 구한 후 204단계로 진행한다. 상기 204단계에서 상기 구한 변화량(ΔX)을 미리 설정된 기준값과 비교하여 설정된 기준값보다 작으면 206단계에서 변화량(ΔX)을 무시한다. 그러나 상기 변화량(│ΔX│)이 설정된 기준값보다 크면 205단계로 진행하여 변화량(│ΔX│)이 표준편차(σ)보다 큰가 검사하여 표준편차(σ)보다 크지 않으면 206단계로 진행한다. 그러나 변화량(ΔX)이 표준편차(σ)보다 크면 실제 노광 시 변화량(│ΔX│)에서 표준편차(σ)를 감산(│ΔX│-σ)한 후 보정한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 반도체 제조용 스테퍼설비에서 노광을 위해 스테퍼 설비상태를 측정할 시 기존에 측정결과 데이터들의 통계를 추정한 표준편차로 이미지를 자동으로 보정하여 웨이퍼의 불량발생을 방지할 수 있으며, 또한 기준마크를 통해 스테퍼설비의 이미지를 보정할 시 계측오차분을 제외시켜 정확한 정렬에 의해 노광을 할 수 있는 이점이 있다.

Claims (3)

1. 반도체 제조용 스테퍼설비의 이미지 자동 보정 방법에 있어서,

   기준 플레이트상의 기준마크를 사용하여 그 기준마크에 반사되는 빛을 센서에 의해 수광하고 수광신호를 정형화하여 현설비상태(X)를 측정하는 과정과,

   이전 측정값들 중 지정된 기간 및 지정된 개수의 표준편차(σ)를 검출하는 과정과,

   상기 현 설비상태(X)의 측정한 값과 이전에 측정한 설비상태(XO)와 차이값을 계산하여 변화량(ΔX)을 구하는 과정과,

   상기 구한 변화량(ΔX)을 미리 설정된 기준값과 비교하는 과정과,

   상기 변화량(ΔX)이 상기 설정된 기준값보다 클 시 상기 변화량(ΔX)이 상기 표준편차(σ)보다 큰지 검사하는 과정과,

   상기 변화량(ΔX)이 상기 표준편차(σ)보다 크면 실제 노광 시 상기 변화량(ΔX)에서 상기 표준편차(σ)를 감산한 후 보정하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 제조용 스테퍼설비의 이미지 자동 보정 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 변화량(ΔX)이 설정된 기준값이나 상기 표준편차(σ)보다 작을 시 상기 변화량(ΔX)을 무시하고 보정을 행하지 않는 과정을 더 구비함을 특징으로 하는 반도체 제조용 스테퍼설비의 이미지 자동 보정 방법.
3. 반도체 제조용 스테퍼설비의 이미지 자동 보정 방법에 있어서,

   기준 플레이트상의 기준마크를 사용하여 그 기준마크에 반사되는 빛을 센서에 의해 수광하고 수광신호를 정형화하여 현설비상태(X)를 측정하는 과정과,

   이전 측정값들 중 지정된 기간 및 지정된 개수의 표준편차(σ)를 검출하는 과정과,

   상기 현 설비상태(X)의 측정한 값과 이전에 측정한 설비상태(XO)와 차이값을 계산하여 변화량(ΔX)을 구하는 과정과,

   상기 변화량(ΔX)이 상기 표준편차(σ)를 비교하는 과정과,

   상기 변화량(ΔX)이 상기 표준편차(σ)보다 크면 실제 노광 시 상기 변화량(ΔX)에서 상기 표준편차(σ)를 감산한 값으로 보정을 행하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 제조용 스테퍼설비의 이미지 자동 보정 방법.