KR20060055112A - Exposure apparatus and method for control the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 노광장치에서의 정렬을 정확하게 하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 노광장치는 노광공정을 수행하는 노광처리부와; 노광처리되어 현상된 포토레지스트 패턴의 얼라인먼트를 측정하여 얻은 측정값과 본래 입력된 얼라인먼트 입력값과의 오차값을 분석하여 보정값을 산출함에 있어서 상기 오차값이 일정수준의 이상의 값을 가지는 경우 이를 제외하고 나머지 오차값을 가지고 보정값을 산출하는 오버레이 측정기와; 상기 보정값에 따른 알고리즘을 수행하여 이에 따른 데이터를 상기 노광처리부에 제공하는 오버레이 보정제어기를 구비한다. 본 발명에 따르면, 오버레이 측정에 의한 보정값의 에러를 줄여 정확한 정렬이 가능해진다.
The present invention is to accurately align the exposure apparatus, the exposure apparatus according to the present invention includes an exposure processing unit for performing an exposure process; Except when the error value has a certain level or more in calculating the correction value by analyzing the error value between the measured value obtained by measuring the alignment of the photoresist pattern exposed and developed and the originally input alignment input value. An overlay measuring device for calculating a correction value with the remaining error values; And an overlay correction controller configured to perform an algorithm according to the correction value and provide the data according to the exposure processing unit. According to the present invention, it is possible to reduce the error of the correction value by the overlay measurement, thereby enabling accurate alignment.
노광, 오버레이 측정기, 오차값, 보정값Exposure, Overlay Meter, Error Value, Correction Value
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광장치의 제어시스템의 블록도
1 is a block diagram of a control system of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention;
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
W : 웨이퍼 10 : 노광 장치W: Wafer 10: Exposure Device
20 : 오버레이 측정기 30 : 오버레이 보정제어기
20: overlay meter 30: overlay calibration controller
본 발명은 노광장치의 제어방법에 관한 것으로서, 특히 반도체 소자 제조공정 중 노광공정의 스텝퍼의 보정값을 산출하기 위한 노광장치의 제어방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control method of an exposure apparatus, and more particularly, to a control method of an exposure apparatus for calculating a correction value of a stepper of an exposure process during a semiconductor element manufacturing process.
반도체 산업에서 경쟁력 강화를 위한 일환으로 높은 생산 수율을 보장할 수 있는 효율적인 생산 시스템을 구축하기 위해 수많은 연구를 진행하고 있다. 특히 핵심 반도체 제조 공정들 중의 하나인 노광 공정(Photo-lithographic Process)의 경우에도 공정 조건의 변화가 빈번하여 이에 대처할 수 있는 체계적인 생산 시스템 개발이 필요한 실정으로, 생산수율을 높이기 위해서 샘플링(Sampling) 공정의 빈도를 줄이기 위한 시스템 구축을 위해 많은 노력을 하고 있다.As part of strengthening competitiveness in the semiconductor industry, numerous studies are being conducted to establish an efficient production system that can guarantee high production yields. In particular, in the case of the photolithographic process, one of the key semiconductor manufacturing processes, there is a need to develop a systematic production system that can cope with the change of process conditions frequently. In order to increase the production yield, the sampling process is required. A lot of efforts are being made to build a system to reduce the frequency.
이러한 시스템 구축을 위해 노광 공정에서 우선적으로 고려해야 할 사항으로 공정상의 정렬오차 문제가 있으며, 이것은 공정의 물리적, 화학적 특성 해석의 어려움과 공정 중에 개입되는 잡음 및 공정 후의 측정 오차에 의해 주로 발생하는 것으로 생산 수율에 직접적으로 영향을 주는 샘플링의 빈도를 증가시키는 원인이 된다. 따라서 정렬 오차값을 구하여 이를 보정하는 것이 중요한 문제로 대두되고 있다.
The first consideration in the exposure process for such a system is a process alignment error, which is mainly caused by difficulty in analyzing physical and chemical properties of the process, noise caused during the process, and measurement errors after the process. This increases the frequency of sampling, which directly affects yield. Therefore, it is important to obtain the alignment error value and to correct it.
따라서, 본 발명의 목적은 노광장치에서 공정상의 정렬을 정확하게 할 수 있는 노광장치의 제어방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a control method of an exposure apparatus that can accurately process alignment in the exposure apparatus.
본 발명의 다른 목적은 공정상의 정렬 오차값에 대한 정확한 보정값을 구할 수 있는 노광장치의 제어방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a control method of an exposure apparatus that can obtain an accurate correction value for an alignment error value in a process.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 양상(aspect)에 따라, 본 발명에 따른 노광장치는, 노광공정을 수행하는 노광처리부와; 노광처리되어 현상된 포토레지스트 패턴의 얼라인먼트를 측정하여 얻은 측정값과 본래 입력된 얼라인먼트 입력값과의 오차값을 분석하여 보정값을 산출함에 있어서 상기 오차값이 일정수준의 이상의 값을 가지는 경우 이를 제외하고 나머지 오차값을 가지고 보정값을 산출하는 오버레이 측정기와; 상기 보정값에 따른 알고리즘을 수행하여 이에 따른 데이터를 상기 노광처리부에 제공하는 오버레이 보정제어기를 구비한다.According to an aspect of the present invention for achieving some of the above technical problems, an exposure apparatus according to the present invention comprises: an exposure processing unit for performing an exposure process; Except when the error value has a certain level or more in calculating the correction value by analyzing the error value between the measured value obtained by measuring the alignment of the photoresist pattern exposed and developed and the originally input alignment input value. An overlay measuring device for calculating a correction value with the remaining error values; And an overlay correction controller configured to perform an algorithm according to the correction value and provide the data according to the exposure processing unit.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상에 따라, 본 발명에 따른 노광장치의 제어방법은, 웨이퍼 상의 포토레지스트를 노광하기 위한 노광장치의 얼라인먼트에 대한 입력값과 오버레이 측정장치를 통하여 측정하여 얻은 얼라인먼트 측정값과의 오차값을 구하는 단계와; 상기 오차값을 줄이는 방향으로 상기 입력값을 보정하기 위한 보정값을 산출함에 있어, 상기 오차값이 일정수준의 이상의 값을 가지는 경우 이를 제외하고 나머지 오차값을 가지고 보정값을 산출하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention for achieving some of the above technical problems, the control method of the exposure apparatus according to the present invention, the input value for the alignment of the exposure apparatus for exposing the photoresist on the wafer and the overlay measuring apparatus Obtaining an error value from the alignment measurement value obtained by measuring through; Calculating a correction value for correcting the input value in a direction of reducing the error value, and calculating a correction value with the remaining error values except for the case where the error value has a predetermined level or more. .
상기한 장치적ㆍ방법적 구성에 따르면, 노광장치에서 공정상의 정렬을 정확하게 할 수 있다.
According to the above apparatus and method configuration, the alignment in the process can be accurately performed in the exposure apparatus.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, without any other intention than to provide a thorough understanding of the present invention to those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 노광장치의 제어시스템의 블록도이다.1 is a block diagram of a control system of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 노광장치(10)에서 수행되는 노광공정은 크게 코팅공정, 얼라인먼트 및 노광공정, 현상공정으로 구분될 수 있으며 이는 코팅처리부 (12), 얼라인 및 노광처리부(14) 및 현상처리부(20)등에서 수행된다.As shown in FIG. 1, an exposure process performed in the exposure apparatus 10 may be roughly divided into a coating process, an alignment process and an exposure process, and a developing process, which is a
상기 노광장치(10)는 웨이퍼(W) 상에 피식각층을 증착(deposition)하고, 피식각층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하고, 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 피식각층을 식각하는 포토리소그라피(photo lithography) 공정에 의해 웨이퍼 상에 하나의 패턴층을 형성한다. 이와 같은 공정을 각층마다 반복하여 다층의 패턴층들을 중첩 형성하여 원하는 회로패턴을 웨이퍼 상에 형성함으로써 하나의 웨이퍼 상에 다수의 집적 회로 칩들을 만든다.The exposure apparatus 10 deposits an etched layer on a wafer W, forms a photoresist pattern on the etched layer, and uses a photoresist pattern as an etching mask to etch the etched layer. One pattern layer is formed on the wafer by a photo lithography process. This process is repeated for each layer to form a plurality of integrated circuit chips on one wafer by overlapping and forming a plurality of pattern layers to form a desired circuit pattern on the wafer.
그러므로, 포토리소그라피 공정은 반도체 소자의 제조공정에 있어서 생산수율에 지대한 영향을 미치는 매우 중요한 핵심 공정이라 할 수 있다.Therefore, the photolithography process is a very important core process that has a great influence on the production yield in the semiconductor device manufacturing process.
코팅처리부(12)에서는 웨이퍼 표면의 습기를 제거하고, 도포될 포토레지스트와 웨이퍼 표면과의 밀착성을 증가시키기 위하여 프리 베이크 공정과 고압 순수와 브러쉬를 이용하여 웨이퍼 표면의 불순물을 제거하는 스크러빙공정, 균일한 코팅을 위한 스핀공정, 솔벤트를 휘발시키고 포토레지스트를 경화시키는 소프트 베이크 공정 등을 수행한다.The
얼라인 및 노광처리부(14)에서는 스텝퍼의 기준마크에 의해 레티클을 정렬시키고, 웨이퍼와 레티클을 정렬시키는 프리 얼라인공정, 웨이퍼의 플랫존을 고정시키는 얼라인 공정, 노출량을 결정하여 포토레지스트를 노광시키는 노광공정 등을 수행한다.The alignment and
현상처리부(16)에서는 정재파 효과를 제거하는 포스트 노광공정, UV광과 반응한 부분을 선택적으로 제거하는 현상공정, 웨이퍼에 남겨진 포토레지스트 패턴이 충분히 열적 환경에 견딜 수 있도록 경화시키는 하드 베이크 공정 등을 수행한다.The developing
이와 같이 노광장치(10)를 통하여 웨이퍼(W) 상에 포토레지스트 패턴을 형성시킨 다음에 하부 패턴층과의 중첩된 위치의 미스얼라인먼트를 측정하여 오차허용한계 이내의 값을 가지는 가를 오버레이 측정기(20)를 통하여 반드시 측정을 통해 확인해야 한다.As such, after forming the photoresist pattern on the wafer W through the exposure apparatus 10, the misalignment of the overlapped position with the lower pattern layer is measured to determine whether the photoresist pattern has a value within the error tolerance. Must be confirmed by measurement.
노광장치의 일종인 스텝퍼는 잘 알려진 바와 같이, 웨이퍼 스테이지, 렌즈계, 레티클 및 광원계를 포함하여 구성된다.A stepper, which is a type of exposure apparatus, is well known and includes a wafer stage, a lens system, a reticle, and a light source system.
일반적으로 광원계의 광이 레티클의 마스크 패턴 및 렌즈계를 통하여 웨이퍼(W) 상에 조사되면 웨이퍼 상에 레티클의 마스크 패턴이 축소투영된다. 따라서, 웨이퍼 얼라인먼트는 웨이퍼 스테이지에 배치된 웨이퍼(W)의 X축 및 Y축 어긋남, 회전, 직교 등의 보정이 필요하고, 웨이퍼 상에 투영된 상의 좌우 틀어짐 등의 보정이 필요하다. 레티클 얼라인먼트는 레티클의 회전 및 축소 등의 보정이 필요하다.In general, when the light of the light source system is irradiated onto the wafer W through the mask pattern of the reticle and the lens system, the mask pattern of the reticle is projected on the wafer. Therefore, wafer alignment requires correction of X-axis and Y-axis misalignment, rotation, orthogonality, and the like of the wafer W disposed on the wafer stage, and correction of left and right distortion of the image projected on the wafer. Reticle alignment requires correction, such as rotation and reduction of the reticle.
오버레이 측정기(20)에서는 웨이퍼(W) 상에 부가된 미스얼라인먼트 측정 사이트를 통하여 미스얼라인먼트를 측정하고 있다. 즉 웨이퍼(W)상에 부가된 얼라인먼트 마크 들을 통하여 오차값을 측정하게 되고 이에 오차값에 대한 회귀분석을 통해 미스얼라인먼트 보정값을 추출하게 된다.The overlay measuring device 20 measures the misalignment through the misalignment measuring site added on the wafer W. That is, the error value is measured through the alignment marks added on the wafer W, and the misalignment correction value is extracted through the regression analysis on the error value.
상기 미스얼라인먼트 보정값을 나타내는 데이터들은 다음과 같다.The data representing the misalignment correction value are as follows.
오프셋(Offset)은 얼라인먼트 패턴이 좌우, 상하로 어긋난 정도를 나타내며, 스케일링(Scaling ; Scal)은 렌즈에 의해 웨이퍼 상의 패턴이 좌우, 상하로 확대된 정도를 나타내며, 회전(Wafer Rotation ; W.Rot)는 얼라인먼트 패턴의 축이 얼라인 먼트 기준축에 대해 틀어진 정도를 나타내며, 직교(Orthogonality ; Ort)는 웨이퍼 얼라인 축이 서로 틀어진 정도를 나타낸다. 또한, 레티클 회전(Reticle Rotation ; R.Rot)는 레티클이 부정확하게 세팅되어 얼라인먼트 패턴의 축이 얼라인먼트 기준축에 대해 틀어진 정도를 나타내며, 레티클 축소(reticle Reduction ; Red)는 레티클이 부정확하게 세팅되어 웨이퍼 상의 패턴이 좌우 상하로 확대된 정도를 나타낸다.Offset indicates the degree to which the alignment pattern is shifted left and right and up and down, and scaling (Scaling) indicates the degree to which the pattern on the wafer is enlarged left and right and up and down by the lens, and rotates (Wafer Rotation; W. Rot) Denotes the degree to which the alignment pattern axes are distorted with respect to the alignment reference axis, and orthogonality (Ort) denotes the degree to which the wafer alignment axes are distorted. In addition, Reticle Rotation (R.Rot) indicates the degree to which the reticle is set incorrectly so that the axis of the alignment pattern is misaligned with respect to the alignment reference axis, and Reticle Reduction (Red) indicates that the reticle is incorrectly set The degree of pattern of the image is expanded to the left and right, up and down.
표1은 본 발명의 일 실시예를 설명하기 위한 하나의 예로써 오버레이 측정기의 각 사이트별 오차값을 나타낸 것이고, 표2는 상기 표1에 따른 보정값을 나타낸 것이다.Table 1 shows an error value for each site of the overlay measuring device as an example for explaining an embodiment of the present invention, and Table 2 shows a correction value according to Table 1 above.
〔표 1〕Table 1
〔표 2〕Table 2
상기 오버레이 측정기(20)는 위에서의 [표1]의 오차값이 정상적인 경우에는 [표2]에서와 같이 정상적인 보정값이 산출되므로, 이경우에는 문제가 되지 않는다. 그러나, [표1]과 동일한 측정값을 가져야 함에도 불구하고, [표3]에서와 같이 사이트 중에 어느 하나(예를들면,r3_4_ll/1)에서 측정값이 잘못되거나 일정수준이상의 값으로 측정되는 경우에는 [표4]의 보정값을 가지게 된다. 정상적인 보정값인 [표2]의 데이터와 에러가 있는 보정값인 [표4]의 데이터는 상당한 오차가 생기게 됨을 알 수 있다. 즉 하나의 사이트에서의 측정값의 에러가 발생하는 경우에 전체 보정값에 상당한 차이를 발생시키게 된다. 따라서, 본발명의 일 실시예에 따른 노광장 치에서의 오버레이 측정기(20)는 상기 오차값들의 경우에 일정수준의 기준을 정해 놓고 이 수준을 벗어나는 경우에는 이 값을 제외하고 나머지 사이트 들의 값을 가지고 보정값을 산출하게 된다. 상기와 같이 오버레이 측정기에서의 보정값을 결정하면 보정값의 에러를 줄일 수 있게된다.When the error value of Table 1 above is normal, the overlay measuring device 20 calculates a normal correction value as shown in Table 2, and therefore, this problem is not a problem. However, despite having to have the same measured value as [Table 1], when the measured value is wrong or measured above a certain level at any one of the sites as shown in [Table 3] (for example, r3_4_ll / 1) Has the correction value in [Table 4]. It can be seen that there is a significant error between the data of [Table 2] which is a normal correction value and the data of [Table 4] which is an error correction value. In other words, if an error of a measured value occurs at one site, a significant difference occurs in the total correction value. Therefore, the overlay measuring device 20 in the exposure apparatus according to an embodiment of the present invention sets a standard of a certain level in the case of the error values, and if it is out of this level, the values of the remaining sites except for this value are determined. The correction value is calculated. By determining the correction value in the overlay measuring device as described above, it is possible to reduce the error of the correction value.
〔표 3〕Table 3
〔표 4〕Table 4
상기 오버레이 측정기(20)는 상술한 바와 같이 일정 수준 이하의 값들의 오차값들을 가지고 보정값을 산출하게 되고, 이러한 보정값들을 오버레이 보정값 제어기(30)에 제공한다.The overlay measurer 20 calculates a correction value with error values of values below a predetermined level as described above, and provides these correction values to the overlay
오버레이 보정값 제어기(30)는 노광장치, 즉 스텝퍼의 보정을 위한 알고리즘을 수행하여 이에 따른 데이터를 스텝퍼에 제공하게 된다. 스뎁퍼에서는 이와 같은 데이터에 따라 정확한 정렬을 할 수 있게 된다.The overlay
상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다.
The description of the above embodiments is merely given by way of example with reference to the drawings for a more thorough understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the invention. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the basic principles of the present invention.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 오버레이 측정에 의한 오차값이 일정수준의 범위를 벗어나는 경우에 이를 제외하고 보정값을 산출함에 의하여 정렬상의 에러를 극복하고 정확한 정렬을 할 수 있게된다.As described above, according to the present invention, when the error value due to the overlay measurement is out of the range of a certain level, by calculating the correction value, it is possible to overcome the error in alignment and to perform accurate alignment.
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