KR20060004728A - 리소그래피 공정의 오버레이 향상 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리소그래피 공정의 오버레이 향상 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 모든 숏에 대한 정렬잔류에러를 측정하고 측정된 정렬잔류에러를 매숏 노광시 보정함으로써 오버레이 정확도 향상 및 불량 발생을 억제하는 리소그래피 공정의 오버레이 향상 방법에 관한 것이다.
본 발명의 상기 목적은 임의의 숏에 대한 위치오차를 측정하는 단계, 상기 위치오차를 측정하는 단계를 모든 숏에 대해 반복하는 단계, 상기 위치오차를 바탕으로 모든 숏의 정렬잔류에러를 계산하는 단계 및 상기 정렬잔류에러를 매숏 노광시 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 공정의 오버레이 향상 방법에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명의 리소그래피 공정의 오버레이 향상 방법은 정렬잔류에러를 매숏 노광시 보정함으로써 오버레이 정확도 향상 및 불량 발생을 억제하는 효과가 있다.
리소그래피, 오버레이, 정렬잔류에러, 보정

Description

리소그래피 공정의 오버레이 향상 방법{Method for improving overlay performance in lithography process}
도 1은 오버레이 패턴 구조를 나타낸 평면도 및 단면도이다.
도 2는 종래기술에 의한 정렬 및 노광 공정을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 종래기술에 의한 위치오차 측정 위치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 정렬 및 노광 공정을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 의한 위치오차 측정 위치를 나타낸 도면이다.
본 발명은 모든 숏(shot)에 대한 정렬잔류에러를 측정하고 측정된 정렬잔류에러를 매숏 노광시 보정함으로써 오버레이 정확도 향상 및 불량 발생을 억제하는 리소그래피 공정의 오버레이 향상 방법에 관한 것이다.
근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 발전에 따라 반도체 소자 제조 기술도 비약적으로 발전하고 있다. 상기 반도체 소자는 집적도, 미세화, 동작속도 등 을 향상시키는 방향으로 기술이 발전하고 있다. 이에 따라 집적도 향상을 위한 리소그래피 공정과 같은 미세 가공 기술에 대한 요구 특성 또한 엄격해지고 있다. 그러나, 소자의 미세화와는 반대로 기판 사이즈는 생산성 향상을 위해 점차 대형화되고 있다.
리소그래피 기술은 마스크(mask) 상에 형성된 패턴을 기판으로 전사하는 사진 기술로서 반도체 소자의 미세화 및 고집적화를 주도하는 핵심 기술이다. 일반적으로, 리소그래피 공정은 포토레지스트를 도포하는 단계, 소프트베이크(softbake)하는 단계, 정렬 및 노광하는 단계, 노광후베이크(PEB : Post Exposure Bake)하는 단계 및 현상하는 단계를 포함하는 일련의 공정을 거쳐 수행한다.
오버레이 정확도란 적층 구조를 가지는 소자에서 이전 단계와 현재 단계 사이의 층간 정렬상태를 나타내는 지수로서 공정 진행 중의 에러, 마스크 자체의 에러 및 시스템 에러 등에 영향을 받는다. 일반적으로, 오버레이 측정패턴 및 얼라인 마크는 다이(die) 사이를 분할하는 스크라이브 라인(scribe line) 내에 형성한다.
도 1은 오버레이 패턴 구조를 나타낸 평면도 및 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 오버레이 측정패턴은 이전 단계에서 형성된 외부 박스(outer box)(11)와 현재 단계에서 형성된 내부 박스(inner box)(13)로 이루어진다. 여기서, 외부 박스(11)는 하부 구조물(10)의 패턴으로 이루어지고, 내부 박스(13)는 층간 절연막(12) 상부에 하부 구조물을 패터닝하기 위하여 사용되는 마스크, 예를 들어 포토레지스트로 이루어진다. 그러므로 오버레이 측정은 외부 박스(11)와 내부 박스(13) 사이의 거리(X, Y)를 측정하여 이들 거리가 동일한지 아니 면 동일하지 않은지에 따라 반도체 구조물의 오버레이 정확도를 측정한다. 즉, 오버레이의 정확도는
Figure 112004029774995-PAT00001
로 구해진다.
한편, 상기 노광에 앞서 레티클(reticle)을 포함하는 마스크 상의 패턴이 기판에 정확히 형성되도록 얼라인 마크를 이용한 정렬(alignment)이 수행된다.
도 2는 종래기술에 의한 정렬 및 노광 공정을 나타낸 흐름도이며 도 3은 종래기술에 의한 위치오차 측정 위치를 나타낸 도면이다.
이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 종래기술에 따른 정렬 및 노광 공정을 설명하도록 한다.
먼저, 잡파일(job file) 생성시 기판 정렬 정보, 예를 들어 얼라인 마크의 개수와 위치 등을 입력한다(S100). 상기 기판 정렬 정보는, 도 3에 도시된 바와 같이, 일반적으로 8개 정도의 숏(100)을 선택하여 상기 선택된 숏에 대한 정보를 입력한다.
다음, 기판을 정렬한다(S101). 상기 기판 정렬시, 얼라인먼트 센서가 기판에 존재하는 얼라인먼트 마크의 위치를 읽는다.
다음, 얼라인먼트 센서가 읽은 각 얼라인 마크의 위치와 잡파일에 설정된 얼라인마크와의 위치를 비교하여 위치오차(position error)를 산출한다(S102).
다음, 상기 위치오차를 기준으로 기판의 이동(translation), 회전(rotation), 팽창(expansion) 데이터를 계산하여 현재 각 레어의 노광위치를 산출한다(S103). 상기 노광위치를 산출할 때 얼라인 마크의 위치도 다시 계산하게 되는데 이때 기판 정렬을 통해 측정된 위치와 노광을 위해 계산된 위치와의 차이를 정렬잔류에러(alignment residual error)라고 한다.
마지막으로, 노광을 실시한다(S104).
상술한 바와 같이, 반도체 소자의 미세화와 기판 사이즈의 증가로 인해 노광을 다수회 실시한다. 그러나 매 숏마다 얼라인을 수행하지 않는다. 예를 들어, 총 31개의 숏 중 8개의 숏(100)을 선택하여 얼라인 마크의 위치오차를 측정한다. 상기 얼라인 마크의 위치오차를 이용하여 이전 레어(layer)의 위치를 보정하여 현재의 레어를 노광하게 된다. 특정한 숏(100)을 선택하여 정렬오차, 예를 들어 8개의 숏에 대한 정렬오차를 측정하고 상기 측정한 결과를 위치오차를 측정하지 않은 나머지 숏(102)을 포함한 기판 전체의 숏에 평균하여 적용하게 되므로 필연적으로 정렬잔류에러(alignment residual error)값이 크게 발생하나 이를 보정하기 위한 노력이 이루어지지 않고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 모든 숏에 대한 정렬잔류에러를 측정하고 측정된 정렬잔류에러를 매숏 노광시 보정함으로써 오버레이 정확도 향상 및 불량 발생을 억제하는 리소그래피 공정의 오버레이 향상 방법을 제공하는 데 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 임의의 숏에 대한 위치오차를 측정하는 단계, 상기 위치오차를 측정하는 단계를 모든 숏에 대해 반복하는 단계, 상기 위치오차를 바탕으로 모든 숏의 정렬잔류에러를 계산하는 단계 및 상기 정렬잔류에러를 매숏 노광시 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 공정의 오버레이 향상 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 정렬 및 노광 공정을 나타낸 흐름도이며 도 5는 본 발명에 의한 위치오차 측정 위치를 나타낸 도면이다.
먼저, 잡파일 생성시 기판 정렬 정보, 예를 들어 얼라인 마크의 개수와 위치 등을 입력한다(S200). 상기 기판 정렬 정보는, 도 5에 도시된 바와 같이, 모든 숏(200)에 대한 정보를 입력한다.
다음, 기판을 정렬한다(S201). 상기 기판 정렬시, 얼라인먼트 센서가 기판에 존재하는 얼라인먼트 마크의 위치를 읽는다.
다음, 얼라인먼트 센서가 읽은 각 얼라인 마크의 위치와 잡파일에 설정된 얼라인마크와의 위치를 비교하여 위치오차를 산출한다(S202).
다음, 상기 위치오차를 기준으로 기판의 이동, 회전, 팽창 데이터를 계산하여 현재 각 레어의 노광위치를 산출한다(S203).
다음, 정렬잔류에러를 산출한다(S204).
마지막으로, 상기 정열잔류에러를 보정하여(S205) 노광한다(S206).
모든 숏을 정렬하기 때문에 최적의 기판 정렬값을 얻어서 기판의 정렬 정확도를 증가시키고 모든 숏의 정렬잔류에러를 계산할 수 있고 이 에러를 기판 노광시에 보정함으로써 오버레이 정확도 향상을 꾀할 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 리소그래피 공정의 오버레이 향상 방법은 정렬잔류에러를 매숏 노광시 보정함으로써 오버레이 정확도 향상 및 불량 발생을 억제하는 효과가 있다.

Claims (1)

  1. 리소그래피 공정의 오버레이 향상 방법에 있어서,
    임의의 숏에 대한 위치오차를 측정하는 단계;
    상기 위치오차를 측정하는 단계를 모든 숏에 대해 반복하는 단계;
    상기 위치오차를 바탕으로 모든 숏의 정렬잔류에러를 계산하는 단계; 및
    상기 정렬잔류에러를 매숏 노광시 보정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 공정의 오버레이 향상 방법.
KR1020040052247A 2004-07-06 2004-07-06 리소그래피 공정의 오버레이 향상 방법 KR100605914B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101068319B1 (ko) * 2008-02-29 2011-09-28 캐논 가부시끼가이샤 반복 학습 회로를 포함하는 위치 제어 장치, 노광 장치, 디바이스 제조 방법, 및, 학습 필터를 포함하는 반복 학습 회로를 갖는 위치 제어 장치에서 사용하기 위한 반복 학습 방법

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