KR20050046205A - 노광공정에서 미스얼라인된 웨이퍼의 검출방법 - Google Patents

노광공정에서 미스얼라인된 웨이퍼의 검출방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 노광공정에서 미스얼라인된 웨이퍼의 검출방법은 반도체 패턴 형성을 위한 웨이퍼를 얼라인하고, 상기 웨이퍼의 미스얼라인을 계측하고 이에 대한 평균 쉬프트 값을 이용하여 미스얼라인된 웨이퍼를 검출하는 방법에 있어서, 제1 웨이퍼의 평균 쉬프트 값과 상기 제1 웨이퍼가 포함된 랏 내의 제2 웨이퍼의 평균 쉬프트 값의 차이가 소정의 기준값보다 큰 경우, 상기 제1 웨이퍼를 미스얼라인된 웨이퍼로 판단하여 검출하는 방법을 제공한다.

Description

노광공정에서 미스얼라인된 웨이퍼의 검출방법{Method For Detecting Wafers With Misalign In Lithography Process}
본 발명은 반도체장치 제조에 사용되는 노광(Photolithography, 이하 포토리소그래피) 공정의 미스얼라인(Miss Align)된 웨이퍼의 검출방법에 관한 것으로, 특히 하나의 랏(Lot) 내의 웨이퍼들 간의 평균 쉬프트 값을 비교하여 미스얼라인된 웨이퍼를 검출하는 방법에 관한 것이다.
반도체장치가 고도의 집적도를 가지고 웨이퍼에 소자를 형성하고 연결하여 이루어질 수 있는 것은 정밀한 패터닝 작업이 가능하기 때문이다. 이 정밀한 패턴닝(Patterning) 작업은 기계적인 방법이 아닌 사진, 식각 공정에 의해 이루어진다. 즉, 광화학적 반응과 식각 반응에 주로 의존하는 것이다. 현재 광학적인 해상도, 분해능의 문제로 더 미세한 패턴의 형성이 한계에 닿아 있다는 언급이 많이 이루어지고 있으나 여전히 패터닝은 기본적으로 광학적인 방법을 통해 이루어지고 있다.
반도체장치 제조에서 광화학적 반응을 이용하는 사진 공정을 포토리소그래피(Photolithography)라고 하는데 매우 정밀한 스태퍼(Stepper)라는 노광장비에서 이루어지고 있다. 노광은 웨이퍼에 감광성 물질인 포토레지스트(Photoresistor)를 도포하고 그 위에 일정 패턴을 가지고 있는 필름에 해당하는 레티클(Reticle) 혹은 포토 마스크(Photo Mask)를 위치시켜 다시 그 위에서 빛을 쪼임으로써 이루어진다. 레티클과 웨이퍼 사이에는 축소 투영을 위한 렌즈 시스템이 설치되어 있다. 그런데 하나의 웨이퍼에는 여러 개의 칩이 형성되고 포토마스크 패턴은 하나의 칩에 해당하는 패턴을 가지게 되므로 노광은 하나의 칩에 대해 각각 이루어져, 웨이퍼 전체에 대해서는 칩의 갯수 이상만큼 개별 노광이 이루어지게 된다.
따라서 웨이퍼의 다른 부분은 빛을 차단하고 순서에 해당하는 칩 부분만을 노출시켜 레티클이나 포토 마스크 아래에 위치시킨 상태에서 광원의 셔터를 열어 개별 칩 노광을 실시한 다음 웨이퍼 위치를 변경시켜 다음 순서에 해당하는 칩 부분만이 노광되도록 한다.
이때 웨이퍼의 위치를 변경시키는 작업이 잘못되는 경우 전 공정을 통해 수많은 패턴이 정해진 위치에 정렬되어 올바른 형태와 선폭을 가지는 패턴을 형성하는 작업은 이루어질 수 없다. 따라서 스태퍼에서는 칩노광이 이루어질 때마다 웨이퍼를 가로 및 세로 방향으로 칩의 크기와 칩 사이의 간격을 고려하여 정밀하게 옮겨주게 된다.
반도체장치를 제조하는 공정은 다시말하면, 웨이퍼상에 다수의 패턴을 층층이 형성하는 과정이다. 이러한 패턴을 형성하기 위해서는 막질을 패터닝하기 위한 식각마스크가 필요하다. 반도체장치의 제조공정에 사용되는 식각마스크로는 대개는 감광막 그것도 포토레지스트막을 도포하여 특정방식으로 노광하여 형성된다. 이러한 노광단계에서 형성하고자 하는 막질의 패턴이 결정되므로 노광은 매우 중요한 공정이 된다.
웨이퍼는 여러 단계의 공정을 거치면서 다음 단계에서 형성될 패턴이 정위치에서 노광을 통해 전사될 수 있도록 웨이퍼의 비 패턴형성영역에 얼라인먼트 마크(Alignment Mark)를 형성한다. 상기 얼라인먼트 마크를 기준으로 마스크패턴의 얼라인이 이루어지고 감광막 상에 노광이 실시되어 물질막의 패턴을 한정하는 포토레지스트 패턴 즉, 식각마스크가 형성된다. 이와 같이 형성된 식각마스크의 정렬이 어긋났을 경우 식각공정에서 미리 형성된 마지막 패턴에 손상을 줄 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 노광 공정에 대해 설명한다.
도 1 및 도 2는 노광방식에 따른 투영렌즈의 노광영역을 나타낸 도면들이다.
도 3은 종래기술에 의한 노광방식중 스텝 앤 리피트(step and repeat)방식에 의한 노광을 나타낸 도면이다.
도 4는 종래기술에 의한 노광방식중 스캔(scan)방식에 의한 노광을 나타낸 도면이다.
노광공정에서 얼라인먼트 마크는 마스크패턴의 정렬은 물론 웨이퍼내의 각종 정보를 알수 있게 한다. 그런데 노광방식에 따라 이러한 것은 약간씩 달라질 수 있다. 즉, 널리 사용되고 있는 노광방식에는 도 1에 도시한 바와 같이 축소투영렌즈(10)를 사용하는 스텝퍼(stepper)의 경우와 도 2에 도시한 바와 같이 스텝퍼에 사용되는 축소투영렌즈(10)와 동일한 크기의 축소투영렌즈(10)의 장축(통상 슬릿(slit))방향(30)으로 5mm∼10mm의 제한폭을 가지고 스캐닝하는 스캐너를 이용하는 경우이다. 상기 스텝퍼를 이용하는 경우에는 그 노광방식이 도 3에 도시한 바와 같이 웨이퍼(40) 상에 다수의 필드(50)를 선정한 다음 해당 필드에 상기 도 1의 축소투영렌즈(10)의 노광영역(20)을 통해서 노광을 실시한 다음, 노광되지 않은 다른 필드로 이동하는 스텝 엔드 리피트(step and repeat)방식으로 노광을 실시한다. 이어서 스캐너를 이용하는 경우 그 노광방식은 도 4에 도시한 바와 같이 웨이퍼(40)내의 노광을 위해 선택된 필드(60)의 어느 한 쪽에서 반대쪽으로 스캐닝한 후 웨이퍼(40)의 다른 필드(60)로 이동한 후 해당필드(60)의 한쪽에서 다른 쪽으로 스캐닝을 실시하는 방식인 스캔 엔드 리피트(scan and repeat)방식으로 노광을 실시한다. 상기 두 노광방식중 노광되는 영역은 스캐너방식이 스텝퍼방식보다 넓다.
일반적으로 포토리소그래피 공정은 복수 레티클에 형성된 각기 다른 패턴 이미지(pattern image)를 웨이퍼 상에 전사시키기 위한 것으로서, 이들 패턴 이미지는 식각 또는 막 증착 등의 다른 공정 수행과 함께 웨이퍼 상에 순차적으로 전사되어 조합됨으로써 요구되는 회로패턴을 이루게 된다.
이러한 포토리소그래피 공정에 있어서 중요한 관리 항목으로는 정밀한 회로패턴의 디자인과 회로패턴을 이루는 각기 다른 패턴 층이 상호 정확하게 정렬되어 중첩될 것 즉, 오버레이(overlay) 될 것 등이 있다.
현재에 있어서도 오버레이의 관리항목에 대하여 레티클의 패턴을 개정한다든지 포토레지스트를 변경하는 등 더욱 집적화되고 보다 정밀도가 높은 회로패턴을 구현하기 위해 많은 한계에 도전하고 있는 실정이다.
여기서, 패턴의 크기는 설비의 사양과 포토레지스트에 의해 거의 결정이 되지만 각 패턴 이미지의 오버레이는 정기적인 예방 보전이라든지 계측기의 발달에 의해서 끊임없이 개선될 것이 요구되고 있다.
오버레이 관리의 궁극적인 목적은, 전사된 패턴 이미지에 의한 패턴층이 기존 패턴층과 가능한 정확하게 중첩되게 하기 위한 것으로서, 이 오버레이이의 계측을 통해 현상을 포함한 계속적인 공정의 진행 또는 기존 패턴의 정렬 오차(misalign:미스얼라인)를 보정하기 위한 자료 및 재작업 여부 등을 판단하기 위한 기준을 구하기 위한 것이다.
따라서, 오버레이는 정확한 자료가 요구되지만 이에 대한 문제점으로는, 패턴 이미지를 전사하기 위해 기준이 되는 얼라인먼트 마크(alignment mark)가 각 설비에서 그 형성 관계가 다르고, 또 동일 얼라인마크에 대해서도 각 설비별로 검출 결과가 다르게 나타난다는 점을 들 수 있다.
최적의 노광을 위해서는 스태퍼는 각 공정단계에서의 다소의 웨이퍼 오차를 감안해서 보정할 수 있는 몇 가지 도구를 마련하고 있다. 즉, 스태퍼 장비에서 웨이퍼 노광을 실시할 때 정렬을 위한 마크를 센서가 계측하면 원래의 좌표에서 벗어난 거리를 오프셋 값으로 간주하여 표시하게 된다. 이러한 데이터들을 가지고 웨이퍼 전체의 정위치에서의 이탈정도(웨이퍼 상의 기존 패턴에 대해 전사되는 패턴 이미지의 x 축과 y 축 방향 오차 간격), 적정크기비율(scaling), 웨이퍼 회전도(rotation), orthogonality 를 계산한다. 즉, 웨이퍼 자체의 전체적 오차를 계산하는 것이다.
도 5는 종래 기술에 의한 포토리소그래피 공정에서의 미스얼라인된 웨이퍼의 검출방법을 나타낸 순서도이다.
이에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 포토리소그래피 공정을 살펴보면, 도 5에 도시된 바와 같이, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼를 그 상측에 위치되는 레티클에 대향하도록 로딩 위치시키게 된다(S100).
이후 포토리소그래피 공정설비는 웨이퍼의 특정 비패턴형성영역에 대한 얼라인먼트 마크와 레티클 상에 형성된 얼라인먼트 마크 등을 이용하여 웨이퍼와 레티클을 얼라인 위치시키게 되고(S110), 이어 위치된 웨이퍼에 대하여 레티클 상의 패턴 이미지를 노광하여 전사시키게 된다(S130).
이때 웨이퍼는, 레티클의 비패턴형성영역에 대하여 전사되는 얼라인먼트 마크의 이미지가 웨이퍼 상의 얼라인먼튼 마크에 대해 x축·y축 방향으로의 오차 거리, 웨이퍼 중심으로부터의 확대·축소 비율 및 x축 또는 y축을 기준한 회전각 정도 등의 파라미터와 그에 따른 미스얼라인 량을 구하게 된다. 그리고, 하나의 웨이퍼에 대하여 평균 쉬프트 값이 저장된다(S120).
여기서, 평균 쉬프트 값은, 웨이퍼 상에 형성된 얼라인먼트 마크의 기준 피크(peak)와 레티클 상에 형성된 얼라인먼트 마크에 의해 웨이퍼에 전사된 마크의 기준 피크의 간격을 의미한다.
일반적으로 하나의 랏(Lot)에 포함된 25매의 웨이퍼에 대해 상기의 공정을 모두 수행한다(S150).
이에 따라 작업자는 계측에 의해 얻어진 모든 웨이퍼에 대한 평균 쉬프트 값들이 오차범위 내에 있는지 여부를 판단하게 되고, 이 판단을 근거로 웨이퍼에 대한 작업중지 또는 계속적으로 공정을 수행토록 할 것인지를 결정하게 된다(S160).
여기서, 웨이퍼 상에 형성된 얼라인먼트 마크가 8 ㎛ 피치(pitch) 간격이고, 레티클 상에 형성된 얼라인먼트 마크가 8.8 ㎛ 피치 간격일 경우, 평균 쉬프트의 오차범위는 0.4 ㎛인 것으로 한다.
상술한 바와 같이, 소정의 웨이퍼에 대한 계측에 의해 얻어진 평균 쉬프트 값이 설정된 오차범위를 넘어선 경우, 이 웨이퍼에 대해 후속공정이 중지된다(S180). 일반적으로, 이러한 웨이퍼는 다시 그 표면상에 도포된 포토레지스트를 제거하기 위한 PR 스트립(Photo Resistor Strip) 과정과 이후의 세정 및 건조를 포함한 과정을 거쳐 다시 로딩 위치되는 재작업 과정으로 이어지게 된다. 나머지 웨이퍼는 전사된 패턴이미지를 현상하는 현상공정과 세정공정을 수행한다(S170).
만약, 모든 웨이퍼에 대한 계측에 의해 얻어진 평균 쉬프트 값이 설정된 오차범위 내에 있을 경우, 웨이퍼는 전사된 패턴 이미지를 현상하고 또 세정하는 과정을 순차적으로 수행하게 된다(S170).
도 6은 포토리소그래피 공정에서의 미스얼라인의 계측에 의한 얻어진 평균 쉬프트 값을 나타낸 것이다.
여기서, 웨이퍼 상에 형성된 얼라인먼트 마크가 8 ㎛ 피치(pitch) 간격이고, 레티클 상에 형성된 얼라인먼트 마크가 8.8 ㎛ 피치 간격일 경우, 평균 쉬프트의 오차범위는 0.4 ㎛인 것으로 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 모든 25매의 웨이퍼에 대해, 래티클의 얼라인먼트 마크에 대하여 전사된 패턴 이미지와 웨이퍼 상의 얼라인먼트 마크와의 평균 쉬프트 값(210, 220)은 각각 x축 및 y축 방향으로의 오차 거리이다.
도 6에 도시된 x축 평균 쉬프트 값(210)과 y축 평균 쉬프트 값(220)은 모두 오차범위인 0.4 ㎛ 이하이므로, 본 장치에서는 미스얼라인이 없는 것으로 판단된다.
여기서, 25매 웨이퍼에 대한 y축 평균 쉬프트 값의 평균값은 -0.075㎛이다. 하지만, 4번째 웨이퍼에 대한 y축 평균 쉬프트 값(230)은 0.246 ㎛ 로 다른 웨이퍼에 대한 y축 평균 쉬프트 값과 크게 다르다. 이러한 4번째 웨이퍼의 경우 사진 식각공정을 모두 마치고 얼라인 테스트를 하는 경우, 8㎛ 미스얼라인으로 인해 제로 일드(zero yield)가 발생한다.
따라서, 현재 노광장비의 평균 쉬프트 값의 경우, 평균 쉬프트 값에 대한 오차 범위는 들어가지만 실제적으로 미스얼라인된 웨이퍼가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 반도체 패턴 형성을 위한 웨이퍼를 얼라인하고 상기 웨이퍼의 미스얼라인을 계측하고 이에 대한 평균 쉬프트 값을 이용하여 미스얼라인된 웨이퍼를 검출하는 방법에 있어서, 일반적으로 노광장치에서 제공하는 평균 쉬프트 값의 오차 범위에는 들어가지만 실제적으로 미스얼라인된 웨이퍼를 검출하는 방법을 제공하는 것이다.
상기의 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 반도체 패턴 형성을 위한 웨이퍼를 얼라인하고, 상기 웨이퍼의 미스얼라인을 계측하고 이에 대한 평균 쉬프트 값을 이용하여 미스얼라인된 웨이퍼를 검출하는 방법에 있어서, 제1 웨이퍼의 평균 쉬프트 값과 상기 제1 웨이퍼가 포함된 랏 내의 제2 웨이퍼의 평균 쉬프트 값의 차이가 소정의 기준값보다 큰 경우, 상기 제1 웨이퍼를 미스얼라인된 웨이퍼로 판단하여 검출하는 것을 특징으로 하는 노광공정에서 미스얼라인된 웨이퍼의 검출방법을 제공한다.
상기 제2 웨이퍼는 최대 평균 쉬프트 값 또는 최소 평균 쉬프트 값 중 어느 하나를 가지는 것이 바람직하다.
상기 기준값은, 노광공정에서 사용되는 레티클 상에 형성된 제1 얼라인먼트 마크 간의 제1 피치와 상기 웨이퍼 상에 형성된 제2 얼라인먼트 마크 간의 제2 피치의 차이의 0.5배인 것이 바람직하다.
상기 기준값은 0.4 ㎛ 인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 소개하기로 한다.
이하, 본 발명의 일 실시예를 도 7에 근거하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토리소그래피 공정에서의 미스얼라인된 웨이퍼의 검출방법을 나타낸 순서도이다. 종래 기술과 동일한 부분에 대하여 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 포토리소그래피 공정의 얼라인 계측방법은, 도 7에 도시된 순서도에서 보는 바와 같이, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼가 그 상측에 위치되는 레티클에 대향하도록 로딩 위치되고(S300), 이들 웨이퍼와 레티클은 각 부위에 형성된 얼라인 마크를 이용하여 얼라인 과정을 거치게 되며(S310), 이어 얼라인 위치된 웨이퍼에 대하여 레티클 상의 패턴 이미지를 노광하여 전사시키게 된다(S330).
이때 웨이퍼는, 레티클의 비패턴형성영역에 대하여 전사되는 얼라인먼트 마크의 이미지가 웨이퍼 상의 얼라인먼튼 마크에 대해 x 축 방향, y 축 방향, 회전각도 및 웨이퍼의 기존 패턴층에 대한 확대·축소 비율에 따른 파라미터를 이용하여 그 오차 정도를 계측하고 그에 따른 미스얼라인 량을 구한다. 그리고, 하나의 웨이퍼에 대하여 평균 쉬프트 값이 저장된다 (S320).
여기서, 평균 쉬프트 값은, 웨이퍼 상에 형성된 얼라인먼트 마크의 기준 피크(peak)와 레티클 상에 형성된 얼라인먼트 마크에 의해 웨이퍼에 전사된 마크의 기준 피크의 간격을 의미한다.
일반적으로 하나의 랏(Lot)에 포함된 25매의 웨이퍼에 대해 상기의 공정을 모두 수행한다(S350).
여기서, 우선 각 웨이퍼에 대한 평균 쉬프트 값들이 오차범위 내에 있는지 여부를 판단하게 되고, 이 판단을 근거로 웨이퍼에 대한 작업중지 또는 계속적으로 공정을 수행토록 할 것인지를 결정하게 된다(S360). 여기서, 오차범위는 노광공정에서 사용되는 레티클 상에 형성된 제1 얼라인먼트 마크 간의 제1 피치와 상기 웨이퍼 상에 형성된 제2 얼라인먼트 마크 간의 제2 피치의 차이의 0.5배인 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 웨이퍼 상에 형성된 얼라인먼트 마크가 8 ㎛ 피치(pitch) 간격이고, 레티클 상에 형성된 얼라인먼트 마크가 8.8 ㎛ 피치 간격일 경우, 상기 오차범위는 0.4 ㎛인 것으로 한다.
소정의 웨이퍼에 대한 계측에 의해 얻어진 평균 쉬프트 값이 설정된 오차범위를 넘어선 경우, 이 웨이퍼에 대해 후속공정이 중지된다(S390). 일반적으로, 이러한 웨이퍼는 다시 그 표면상에 도포된 포토레지스트를 제거하기 위한 PR 스트립(Photo Resistor Strip) 과정과 이후의 세정 및 건조를 포함한 과정을 거쳐 다시 로딩 위치되는 재작업 과정으로 이어지게 된다. 나머지 웨이퍼들은 실질적으로 미스얼라인된 웨이퍼인지를 판단한다(S370).
만약, 모든 웨이퍼에 대한 계측에 의해 얻어진 평균 쉬프트 값이 설정된 오차범위 내에 있을 경우, 이하에서 설명할 실질적인 미스얼라인된 웨이퍼 여부를 판단한다(S370).
그 후, 작업자는 계측에 의해 얻어진 모든 웨이퍼에 대한 평균 쉬프트 값들의 소정의 연산값이 소정의 기준값 내에 있는지 여부를 판단하게 되고, 이 판단을 근거로 웨이퍼에 대한 작업중지 또는 계속적으로 공정을 수행토록 할 것인지를 결정하게 된다(S360, S370).
여기서, 상기 평균 쉬프트 값들에 대한 소정의 연산값이란, 제1 웨이퍼의 평균 쉬프트 값과 상기 제1 웨이퍼가 포함된 랏(Lot) 내의 제2 웨이퍼의 평균 쉬프트 값의 차이를 의미한다. 상기 소정의 연산값이 소정의 기준값보다 큰 경우, 상기 제1 웨이퍼를 미스얼라인된 웨이퍼로 판단하여 검출한다.
바람직하게는, 제2 웨이퍼는 상기 랏 내에서 최대 평균 쉬프트 값 또는 최소 평균 쉬프트 값 중 어느 하나를 가진다.
즉, 제1 웨이퍼의 평균 쉬프트 값과 상기 제1 웨치퍼가 포함된 랏 내의 최대 평균 쉬프트 값의 차이가 소정의 기준값보다 큰 경우, 상기 제1 웨이퍼는 미스얼라인된 웨이퍼로 판단하여 검출한다. 또는, 제1 웨이퍼의 평균 쉬프트 값과 상기 제1 웨치퍼가 포함된 랏 내의 최소 평균 쉬프트 값의 차이가 소정의 기준값보다 큰 경우, 상기 제1 웨이퍼는 미스얼라인된 웨이퍼로 판단하여 검출한다.
여기서, 상기 기준값은 노광공정에서 사용되는 레티클 상에 형성된 제1 얼라인먼트 마크 간의 제1 피치와 상기 웨이퍼 상에 형성된 제2 얼라인먼트 마크 간의 제2 피치의 차이의 0.5배인 것이 바람직하다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 웨이퍼 상에 형성된 얼라인먼트 마크가 8 ㎛ 피치(pitch) 간격이고, 레티클 상에 형성된 얼라인먼트 마크가 8.8 ㎛ 피치 간격일 경우, 상기 기준값은 0.4 ㎛인 것으로 한다.
상술한 바와 같이, 소정의 웨이퍼에 대한 계측에 의해 얻어진 평균 쉬프트 값들의 소정의 연산값이 소정의 기준값을 넘어선 경우, 이 웨이퍼에 대해 후속공정이 중지된다(S400). 일반적으로, 이러한 웨이퍼는 다시 그 표면상에 도포된 포토레지스트를 제거하기 위한 PR 스트립 과정과 이후의 세정 및 건조를 포함한 과정을 거쳐 다시 로딩 위치되는 재작업 과정으로 이어지게 된다. 나머지 웨이퍼는 전사된 패턴이미지를 현상하는 현상공정과 세정공정을 수행한다(S380).
만약, 모든 웨이퍼에 대한 계측에 의해 얻어진 평균 쉬프트 값들의 소정의 연산값이 소정의 기준값 내에 있을 경우, 웨이퍼는 전사된 패턴 이미지를 현상하고 또 세정하는 과정을 순차적으로 수행하게 된다(S380).
종래 기술에 의한 포토리소그래피 공정에서 미스얼라인된 웨이퍼를 검출할 때에는 각 웨이퍼에 대한 평균 쉬프트 값들을 소정의 오차범위와 비교하여 결정하였다. 하지만, 본 발명에 의한 포토리소그래피 공정에서 미스얼라인된 웨이퍼를 검출할 때에는 각 웨이퍼에 대한 평균 쉬프트 값들을 소정의 오차범위와 비교한 후, 각 웨이퍼들 간의 평균 쉬프트 값들을 비교하는 단계를 추가하여 공정설비상 오차범위 내에 속하지만 실질적으로 미스얼라인된 웨이퍼를 검출할 수 있게 되었다.
또한, 도 6에 도시된 포토리소그래피 공정에서의 미스얼라인의 계측에 의한 얻어진 평균 쉬프트 값의 경우에서 실질적으로 미스얼라인된 웨이퍼를 판단하여 검출해 본다.
여기서, 웨이퍼 상에 형성된 얼라인먼트 마크가 8 ㎛ 피치(pitch) 간격이고, 레티클 상에 형성된 얼라인먼트 마크가 8.8 ㎛ 피치 간격일 경우, 평균 쉬프트의 오차범위는 0.4 ㎛인 것으로 한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 모든 25매의 웨이퍼에 대해, 래티클의 얼라인먼트 마크에 대하여 전사된 패턴 이미지와 웨이퍼 상의 얼라인먼트 마크와의 평균 쉬프트 값(210, 220)은 각각 x축 및 y축 방향으로의 오차 거리이다.
도 6에 도시된 x축 평균 쉬프트 값(210)과 y축 평균 쉬프트 값(220)은 모두 오차범위인 0.4 ㎛ 이하이므로, 본 장치에서는 미스얼라인이 없는 것으로 판단된다.
그러나 , 4번째 웨이퍼의 경우, 이 웨이퍼의 y축 평균 쉬프트 값(0.246㎛)과 이 랏의 최소 평균 쉬프트 값(-0.286㎛)의 차이는 0.532㎛로서 기준값과 비교한다.
여기서, 기준값은 노광공정에서 사용되는 레티클 상에 형성된 제1 얼라인먼트 마크 간의 제1 피치(8.8㎛)와 상기 웨이퍼 상에 형성된 제2 얼라인먼트 마크 간의 제2 피치(8.0㎛)의 차이의 0.5배인 0.4㎛이다.
따라서, 4번째 웨이퍼의 경우, 이 웨이퍼의 y축 평균 쉬프트 값(0.246㎛)과 이 랏의 최소 평균 쉬프트 값(-0.286㎛)의 차이(0.532㎛)는 기준값(0.4㎛)보다 크므로, 이 웨이퍼는 실질적으로 미스얼라인된 웨이퍼로 판단되고 검출된다.
본 발명에서 제시한 기술적 사상은 스테퍼 설비에 한정되지 않으며, 스캐너(SCANNER)와 같은 정렬 노광(ALIGN EXPOSE)을 수행하는 모든 장비에 적용 가능하다. 본 발명은, 지금까지 상술한 바와 같이, 별도의 설비를 추가하지 않고 현재의 설비에 소프트웨어적인 개발을 통하여 구현 가능한 것이다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 노광공정에서 미스얼라인된 웨이퍼의 검출방법는, 반도체 패턴 형성을 위한 웨이퍼를 얼라인하고 상기 웨이퍼의 미스얼라인을 계측하고 이에 대한 평균 쉬프트 값을 이용하여 미스얼라인된 웨이퍼를 검출하는 방법에 있어서, 일반적으로 노광장치에서 제공하는 평균 쉬프트 값의 오차 범위에는 들어가지만 실제적으로 미스얼라인된 웨이퍼를 검출할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 노광공정에서 미스얼라인된 웨이퍼를 검출할 때에는 각 웨이퍼에 대한 평균 쉬프트 값들을 소정의 오차범위와 비교한 후, 각 웨이퍼들 간의 평균 쉬프트 값들을 비교하는 단계를 추가하여 공정설비상 오차범위 내에 속하지만 실질적으로 미스얼라인된 웨이퍼를 검출할 수 있게 되었다.
도 1 및 도 2는 노광방식에 따른 투영렌즈의 노광영역을 나타낸 도면들이다.
도 3은 종래기술에 의한 노광방식중 스텝 앤 리피트(step and repeat)방식에 의한 노광을 나타낸 도면이다.
도 4는 종래기술에 의한 노광방식중 스캔(scan)방식에 의한 노광을 나타낸 도면이다.
도 5는 종래 기술에 의한 포토리소그래피 공정에서의 미스얼라인된 웨이퍼의 검출방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 포토리소그래피 공정에서의 미스얼라인의 계측에 의한 얻어진 평균 쉬프트 값을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토리소그래피 공정에서의 미스얼라인된 웨이퍼의 검출방법을 나타낸 순서도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
10: 축소투영렌즈 20: 노광영역
30: 장축방향 40: 웨이퍼
50, 60: 필드 210: x축 평균 쉬프트 값
220: y축 평균 쉬프트 값

Claims (4)

  1. 반도체 패턴 형성을 위한 웨이퍼를 얼라인하고, 상기 웨이퍼의 미스얼라인을 계측하고 이에 대한 평균 쉬프트 값을 이용하여 미스얼라인된 웨이퍼를 검출하는 방법에 있어서,
    제1 웨이퍼의 평균 쉬프트 값과 상기 제1 웨이퍼가 포함된 랏 내의 제2 웨이퍼의 평균 쉬프트 값의 차이가 소정의 기준값보다 큰 경우, 상기 제1 웨이퍼를 미스얼라인된 웨이퍼로 판단하여 검출하는 것을 특징으로 하는 노광공정에서 미스얼라인된 웨이퍼의 검출방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 웨이퍼는 최대 평균 쉬프트 값 또는 최소 평균 쉬프트 값 중 어느 하나를 가지는 것을 특징으로 하는 노광공정에서 미스얼라인된 웨이퍼의 검출방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 기준값은, 노광공정에서 사용되는 레티클 상에 형성된 제1 얼라인먼트 마크 간의 제1 피치와 상기 웨이퍼 상에 형성된 제2 얼라인먼트 마크 간의 제2 피치의 차이의 0.5배인 것을 특징으로 하는 노광공정에서 미스얼라인된 웨이퍼의 검출방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 기준값은 0.4 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 노광공정에서 미스얼라인된 웨이퍼의 검출방법.
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