KR20060061501A - Overlay measurement system and method for measuring overlay - Google Patents

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KR20060061501A
KR20060061501A KR1020040100276A KR20040100276A KR20060061501A KR 20060061501 A KR20060061501 A KR 20060061501A KR 1020040100276 A KR1020040100276 A KR 1020040100276A KR 20040100276 A KR20040100276 A KR 20040100276A KR 20060061501 A KR20060061501 A KR 20060061501A
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조정희
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 정확한 오버레이 측정 및 보상을 위한 오버레이 측정 시스템 및 오버레이 측정방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 오버레이 측정 시스템은. 얼라인 여부를 판단하기 위해 오버레이를 측정하고, 측정된 값에 따라 얼라인 여부를 판단하여 이를 보상하는 오버레이 측정부와; 상기 오버레이 측정부에서 오버레이를 측정하기 전에 오버레이 마크의 틸트 성분을 측정하고 이를 분석하여 틸트 발생 여부를 판단하고 이를 보상하기 위한 오토 레벨링부를 구비한다. 본 발명에 따르면, 오버레이 측정의 신뢰도를 개선할 수 있으며, 공정불량을 방지 또는 최소화할 수 있다.
The present invention relates to an overlay measurement system and an overlay measurement method for accurate overlay measurement and compensation, the overlay measurement system according to the present invention. An overlay measuring unit for measuring an overlay to determine whether the alignment is performed, and determining and adjusting the overlay according to the measured value; Before measuring the overlay in the overlay measuring unit, the tilt component of the overlay mark is measured and analyzed to determine whether the tilt is generated and an auto leveling unit for compensating for this. According to the present invention, the reliability of the overlay measurement can be improved, and process defects can be prevented or minimized.

오버레이, 틸트, 보상, 마크Overlay, Tilt, Reward, Mark

Description

오버레이 측정 시스템 및 오버레이 측정방법{Overlay measurement system and method for measuring overlay} Overlay measurement system and method for measuring overlay}             

도 1은 오버레이 마크를 이용한 오버레이 측정방법을 나타낸 도면1 is a diagram illustrating an overlay measurement method using an overlay mark.

도 2는 정상적인 오버레이 마크를 나타낸 도면2 is a view showing a normal overlay mark

도 3은 틸트 발생시의 오버레이 마크를 나타낸 도면3 is a diagram showing an overlay mark at the time of tilt generation;

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 측정시스템의 블록도4 is a block diagram of an overlay measurement system according to an embodiment of the present invention.

도 5 및 도 6는 틸트 발생여부를 판단하기 위한 신호들을 나타낸 도면5 and 6 illustrate signals for determining whether tilt is generated.

도 7은 오버레이 측정을 위한 순서도
7 is a flow chart for overlay measurement

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

100 : 오토 레벨링부 200 : 오버레이 측정부100: auto leveling unit 200: overlay measurement unit

110 : 틸트 측정부 120 : 틸트 보상부
110: tilt measurement unit 120: tilt compensation unit

본 발명은 포토 리소그래피 공정에 사용되는 오버레이 측정시스템 및 오버레이 측정방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 오토 레벨링을 할 수 있는 오버레이 측정 시스템 및 오버레이 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to an overlay measurement system and an overlay measurement method used in a photolithography process, and more particularly, to an overlay measurement system and an overlay measurement method capable of auto leveling.

근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능 면에 있어서 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다. 이에 따라 상기 반도체 장치의 집적도 향상을 위한 주요한 기술로서 포토 리소그래피 기술과 같은 미세 가공 기술에 대한 요구도 엄격해지고 있다.In recent years, with the rapid spread of information media such as computers, semiconductor devices are also rapidly developing. In terms of its function, the semiconductor device is required to operate at a high speed and to have a large storage capacity. In response to such demands, manufacturing techniques have been developed for semiconductor devices to improve the degree of integration, reliability, and response speed. Accordingly, the demand for microfabrication techniques such as photolithography techniques is becoming strict as a main technique for improving the integration degree of the semiconductor device.

일반적으로 포토리소그래피(photo-lithography) 공정은 복수 레티클(reticle)에 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 복수의 층을 갖는 회로패턴을 이룬다.In general, photo-lithography is a process for transferring different pattern images formed on a plurality of reticles onto a wafer, and these pattern images are accompanied by performing other processes such as etching or film deposition. By being sequentially transferred and combined on the wafer, a circuit pattern having a plurality of layers is formed.

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.Important management items in the photolithography process include designing a precise circuit pattern and different pattern layers constituting the circuit pattern to be precisely aligned and overlapping each other, that is, overlaying.

현재에 있어서도 오버레이의 관리항목에 대하여 레티클의 패턴을 개정한다든지 포토레지스트(photoresist)를 변경하는 등 더욱 집적화되고 보다 정밀도가 높은 회로패턴을 구현하기 위해 많은 한계에 도전하고 있는 실정이다. 따라서 오버레이 측정에 대한 신뢰도는 더욱 더 요구되고 있다.Even now, many limitations have been challenged to implement a more integrated and more accurate circuit pattern such as modifying a reticle pattern or changing a photoresist for an overlay management item. Thus, reliability for overlay measurements is increasingly required.

패턴의 크기는 설비의 사양과 포토레지스트에 의해 거의 결정이 되지만 각 패턴 이미지의 오버레이는 정기적인 예방 보전이라든지 계측기의 발달에 의해서 끊임없이 개선될 것이 요구되고 있다.Although the pattern size is largely determined by the equipment's specifications and photoresist, the overlay of each pattern image is required to be constantly improved by regular preventive maintenance or by the development of the instrument.

오버레이 관리의 궁극적인 목적은, 전사된 패턴 이미지에 의한 패턴층이 기존 패턴층에 대하여 가능한 정확하게 중첩되게 하기 위한 것으로서, 이 오버레이의 계측을 통해 현상과 후속되는 공정 진행 또는 기존 패턴의 미스얼라인(misalign)을 보정하기 위한 자료 및 재작업 여부 등을 판단하기 위한 기준을 구하는데 있다.The ultimate goal of overlay management is to ensure that the pattern layer by the transferred pattern image overlaps as accurately as possible with the existing pattern layer, and through measurement of this overlay, development and subsequent process progress or misalignment of existing patterns ( It is to obtain the data for correcting misalignment and criteria for judging rework.

반도체 소자가 고집적화 및 소형화되어 감에 따라 하부층과 상부층의 오버레이는 소자의 신뢰성 및 수율에 더욱 더 중요한 요인으로 작용하므로 정확한 오버레이 상태의 측정이 필요하다. 적층 구조의 반도체 소자를 제조하기 위한 리소그래피를 진행함에 있어서, 이미 형성된 하부층과 상부층의 오버레이의 확인은 일반적으로 도 1에서 일 예로서 나타낸 오버레이 마크를 사용하여 행해진다.As semiconductor devices become more integrated and miniaturized, the overlay of the lower and upper layers becomes more and more important for the reliability and yield of the device, so accurate measurement of the overlay state is necessary. In proceeding with the lithography for manufacturing the semiconductor device of the laminated structure, the identification of the overlay of the lower layer and the upper layer already formed is generally performed using the overlay mark shown as an example in FIG.

도 1에 도시된 바와 같이, 오버레이 마크(10)는 테스트 웨이퍼에 대해 전(前)공정에서 하부층을 형성하는 동안 형성시킨 프레임 모양의 제 1 마크(20)와, 현(現)공정에서 형성시킨 플레이트형 제 2 마크(30)로 이루어진다. 이러한 오버레이 마크(10)는 통상 다이(die)를 분할하는 스크라이브 라인에 마련된다. 그리고, 제 1 마크(20)는 하부층과 같은 물질로 이루어진 패턴으로 형성되며, 제 2 마크(30)는 포토레지스트 패턴으로 형성된다. As shown in Fig. 1, the overlay mark 10 is formed in the frame-shaped first mark 20 formed during the formation of the lower layer in the pre-process with the test wafer and in the chord process. It consists of a plate-shaped second mark 30. This overlay mark 10 is usually provided on a scribe line that divides the die. The first mark 20 is formed of a pattern made of the same material as the lower layer, and the second mark 30 is formed of a photoresist pattern.

상기 오버레이 마크(10)를 측정하기 위한 측정장비에서는 제 1 마크(20)와 제 2 마크(30)의 X축 방향 간격(X1, X2)을 리딩한다. 그런 다음, 리딩된 값으로부터 제 2 마크(30)의 중심이 제 1 마크(20)의 중심으로부터 벗어난 오프셋(X=(X1-X2)/2)을 계산한다. 오프셋이 0에 가까울수록 오버레이가 상태가 양호한 것이다.In the measurement apparatus for measuring the overlay mark 10, the X-axis spacing X1 and X2 of the first mark 20 and the second mark 30 are read. Then, from the read value, the offset X = (X1-X2) / 2 from which the center of the second mark 30 deviates from the center of the first mark 20 is calculated. The closer the offset is to zero, the better the overlay is.

제 1 마크(20)와 제 2 마크(30)는 X축 방향은 물론, Y축 방향으로도 쉬프트가 일어날 수 있으므로 X축 방향으로의 오프셋을 측정한 후에는 Y축 방향으로의 오프셋도 측정한다.Since the shift may occur not only in the X-axis direction but also in the Y-axis direction, the first mark 20 and the second mark 30 also measure the offset in the Y-axis direction after measuring the offset in the X-axis direction. .

측정장비는 측정한 X, Y 오프셋을 포함하는 각종 오버레이 파라미터를 노광장비에 피드백(feedback)한다. 이로써, 실제 소자를 형성하기 위한 다음 웨이퍼에 대해서부터는 측정된 오버레이 파라미터에 의한 오버레이의 강제보정이 이루어지게 된다.The measuring device feeds back the various overlay parameters including the measured X and Y offsets to the exposure device. As a result, the compensating of the overlay by the measured overlay parameter is performed on the next wafer for forming the actual device.

최근에는 광에서 입사되는 광의 쉬프트(shift)및 측정 마크의 막질에 따른 영향성을 최소화하기 위하여 최근에는 TIS(tool induced shift) 보정을 행한다.Recently, tool-induced shift (TIS) correction is performed in order to minimize the influence of the light incident on the light and the influence of the film quality of the measurement mark.

TIS 보정은 다음과 같이 행해진다.TIS correction is performed as follows.

제1마크(20)와 제2마크(30)가 형성된 웨이퍼를 0도와 180도로 회전시켜 0도일때와 180도 일때의 X, Y 오프셋을 측정한다.The wafer on which the first mark 20 and the second mark 30 are formed is rotated at 0 degrees and 180 degrees to measure X and Y offsets at 0 degrees and 180 degrees.

이상적인 경우에는 0도에서의 오프셋이 X = 0.12 Y = - 0.1 이면, 180도에서는 X = - 0.12 Y = 0.1 이어야 한다. 따라서, TIS 오프셋 X = (X값 0도 + X값 180 도) / 2 = ( 0.12 + 0.12 ) / 2 = 0, TIS 오프셋 Y = ( Y값 0도 + Y값 180 도) / 2 = (- 0.1 + 0.1) / 2 = 0 이 된다.Ideally, if the offset at 0 degrees is X = 0.12 Y =-0.1, then at 180 degrees, X =-0.12 Y = 0.1. Thus, TIS offset X = (X value 0 degrees + X value 180 degrees) / 2 = (0.12 + 0.12) / 2 = 0, TIS offset Y = (Y value 0 degrees + Y value 180 degrees) / 2 = (- 0.1 + 0.1) / 2 = 0.

그러나 실제 상황에서는, 예를 들어 0도 에서 X= 0.12 Y= - 0.1 이고 180 도에서 X= - 0.14 Y= 0.09 이면, TIS 오프셋 X =(X값 0도 - X값 180 도) / 2 = ( 0.12 + 0.14 ) / 2 = -0.01, TIS 오프셋 Y =(Y값 0도 - Y값 180 도) / 2 = (- 0.1 + 0..09)/2 = - 0 .005 가 된다. However, in practical situations, for example, if X = 0.12 Y =-0.1 at 0 degrees and X =-0.14 Y = 0.09 at 180 degrees, then TIS offset X = (X value 0 degrees-X value 180 degrees) / 2 = ( 0.12 + 0.14) / 2 = -0.01, TIS offset Y = (Y value 0 degrees-Y value 180 degrees) / 2 = (-0.1 + 0..09) / 2 =-0.05.

이러한 TIS 오프셋은 TIS 보정을 행하면, 0도에서 실제 reading 한 target값에 미리 계산 되어진 TIS 오프셋 값을 각각의 타겟에 가감한다. 이로 인해 좀더 정확하고 이상적인 데이터를 얻을 수 있게 된다. When the TIS offset is performed, the TIS offset is added to each target by adding or subtracting the TIS offset value, which has been pre-calculated to the actual reading of the target value at 0 degrees. This results in more accurate and ideal data.

그러나, 웨이퍼 스테이지 위에 자동 반송되어 웨이퍼 홀더 위에서 흡착고정된 웨이퍼는 보기에는 완전한 평면(FLAT)과 같이 보이지만 고온 공정등의 공정처리를 행하기 때문에 보통 약간의 휨이나 비틀림이 발생하고 있다. 이러한 휘어짐이나 비틀림이 발생하면 칩에 따라서는 노광면이 노광광축에 대해서 수직으로 되지 않는 일이 있다. 이러한 웨이퍼의 휘어짐이나 비틀림에 의해 웨이퍼 마크에 틸트(tilt)가 발생하게 되면, 오버레이 측정 결과가 실제적인 얼라인 정상상태 일지라도 미스 얼라인 상태로 나타날 수 있고, 이와 반대로 미스 얼라인 상태임에도 불구하고 정상 얼라인 상태로 나타날 수 있다.However, a wafer which is automatically conveyed onto the wafer stage and fixed on the wafer holder looks like a completely flat surface (FLAT), but usually undergoes some warping or twisting due to processing such as a high temperature process. If such warpage or twist occurs, the exposure surface may not be perpendicular to the exposure optical axis depending on the chip. If a tilt occurs in the wafer mark due to the warping or twisting of the wafer, the overlay measurement result may appear in the misaligned state even though the actual aligned state is normal. May appear in alignment.

도 2는 정상적인 오버레이 마크의 상태를 나타낸 것이고, 도 3은 틸트 발생시의 오버레이 마크를 나타낸 것이다.FIG. 2 shows the normal overlay mark state, and FIG. 3 shows the overlay mark at the time of tilt generation.

도 2에 도시된 바와 같이, 오버레이 마크(110)가 정상적일 경우에는 제 1 마크(120)와 제 2 마크(130)가 정상적인 상태로 측정되나, 도 3에 도시된 바와 같이, 오버레이 마크(210)에 틸트 발생시에는, 상기의 TIS 오프셋 등의 측정값이 실제적으로 광은 정 얼라인되었는 데 웨이퍼의 휨 정도나 막질의 영향 등으로 실제적으로 마크가 틸트 되었다면 오버레이 측정시 측정값에 영향을 미칠수 있는 요인(factor)이 될 수 있다. 즉, 제1마크(220)와 제2마크(230)가 정상적으로 얼라인 된 경우, 상기 마크(210)에 틸트 발생되지 않은 경우에는 에러 성분이 "0"에 가까운 값으로 측정되는 데 반해, 실제적으로 틸트가 발생시에는 몇 nm 내지 수십 nm의 미스 리딩(miss reading)이 발생한 상태로 측정된다. As shown in FIG. 2, when the overlay mark 110 is normal, the first mark 120 and the second mark 130 are measured in a normal state. As shown in FIG. 3, the overlay mark 210 is measured. At the time of tilt generation, if the measured value such as TIS offset is actually aligned with light, but the mark is tilted due to the degree of warpage of the wafer or the effect of film quality, it may affect the measured value during overlay measurement. It can be a factor. That is, when the first mark 220 and the second mark 230 are normally aligned, when the tilt is not generated in the mark 210, the error component is measured as a value close to "0", When the tilt occurs, it is measured in the state of miss reading of several nm to several tens nm.

따라서, 이러한 에러 성분을 최소화 할 수 있도록 오버레이 측정시스템에서 웨이퍼의 틸트 성분을 보상할 수 있는 시스템이 필요하게 되었다.
Therefore, there is a need for a system capable of compensating the tilt component of the wafer in the overlay measurement system to minimize such error components.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 오버레이 측정 시스템 및 오버레이 측정방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an overlay measuring system and an overlay measuring method capable of overcoming the above-mentioned conventional problems.

본 발명의 다른 목적은 오버레이 마크의 틸트를 측정하여 보상할 수 있는 오버레이 측정 시스템 및 오버레이 측정방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide an overlay measuring system and an overlay measuring method capable of compensating by measuring the tilt of the overlay mark.

본 발명의 또 다른 목적은 오버레이 측정의 신뢰도를 개선시킬 수 있는 오버레이 측정 시스템 및 오버레이 측정방법을 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide an overlay measuring system and an overlay measuring method capable of improving the reliability of overlay measuring.

본 발명의 또 다른 목적은 오버레이 마크의 미스 얼라인에 따른 공정불량을 방지 또는 최소화할 수 있는 오버레이 측정 시스템 및 오버레이 측정방법을 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide an overlay measuring system and an overlay measuring method capable of preventing or minimizing a process defect caused by misalignment of an overlay mark.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 양상(aspect)에 따라, 본 발명에 따른 오버레이 측정 시스템은, 얼라인 여부를 판단하기 위해 오버레 이를 측정하고, 측정된 값에 따라 얼라인 여부를 판단하여 이를 보상하는 오버레이 측정부와; 상기 오버레이 측정부에서 오버레이를 측정하기 전에 오버레이 마크의 틸트 성분을 측정하고 이를 분석하여 틸트 발생 여부를 판단하고 이를 보상하기 위한 오토 레벨링부를 구비한다.According to an aspect of the present invention for achieving some of the above technical problems, the overlay measurement system according to the present invention measures the overlay to determine whether the alignment, and whether or not according to the measured value An overlay measurement unit for determining and compensating for this; Before measuring the overlay in the overlay measuring unit, the tilt component of the overlay mark is measured and analyzed to determine whether the tilt is generated and an auto leveling unit for compensating for this.

상기 오버레이는 X, Y 오프셋, TIS 오프셋 값을 포함하는 각종 오버레이 파라미터일 수 있으며, 상기 오토 레벨링부는, 상기 오버레이 마크의 틸트 성분을 측정하기 위한 틸트 측정부와; 상기 측정된 오버레이 마크의 틸트 성분을 분석하고, 분석된 데이터에 따라 상기 오버레이 마크가 형성되어 있는 웨이퍼의 위치를 보상하는 틸트 보상부를 구비한다. 상기 웨이퍼의 위치 보상은, 웨이퍼 스테이지에 장착되어 인가되는 전압에 대한 부피 상관계수를 가지는 PZT에 의해 행해질 수 있다.The overlay may be various overlay parameters including X, Y offset, and TIS offset values, and the auto leveling unit may include a tilt measuring unit for measuring a tilt component of the overlay mark; And a tilt compensator for analyzing the tilt component of the measured overlay mark and compensating for the position of the wafer on which the overlay mark is formed according to the analyzed data. The position compensation of the wafer may be performed by PZT having a volume correlation coefficient with respect to the voltage applied to the wafer stage.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상에 따라, 본 발명에 따른 오버레이 측정방법은, 오버레이 마크의 틸트 성분을 측정하고 이를 분석하여 틸트 여부를 판단하여 틸트 발생시에는 이를 보상하는 단계와; 상기 오버레이 마크의 오버레이를 측정하고 이를 분석하여 얼라인 여부를 판단하여 미스 얼라인 시에는 이를 보상하는 단계를 구비한다.According to another aspect of the present invention for achieving some of the above technical problem, the overlay measuring method according to the present invention, by measuring the tilt component of the overlay mark and analyzing it to determine whether the tilt to compensate for the tilt generation Wow; The method may include measuring the overlay of the overlay mark and analyzing the overlay to determine whether the alignment is aligned, and compensating for the misalignment.

상기 오버레이는 X, Y 오프셋, TIS 오프셋값을 포함하는 각종 오버레이 파라미터일 수 있으며, 상기 오버레이 마크의 틸트 보상은, 웨이퍼 스테이지에 장착되어 인가되는 전압에 대한 부피 상관계수를 가지는 PZT에 소정의 전압을 인가함에 의하여 행해질 수 있다.The overlay may be various overlay parameters including X, Y offset, and TIS offset values, and the tilt compensation of the overlay mark may be performed by applying a predetermined voltage to a PZT having a volume correlation coefficient with respect to the voltage applied to the wafer stage. By applying.

상기한 장치적ㆍ방법적 구성에 따르면, 오버레이 마크의 틸트 보상을 할 수 있어 오버레이 측정의 신뢰도를 개선시킬 수 있다.
According to the above apparatus and method configuration, tilt compensation of the overlay mark can be performed and the reliability of overlay measurement can be improved.

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 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 측정시스템의 블록도이다.4 is a block diagram of an overlay measurement system according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 측정 시스템은, 오토 레벨링부(100)와 오버레이 측정부(200)를 구비한다.As shown in FIG. 4, the overlay measurement system according to the exemplary embodiment includes an auto leveling unit 100 and an overlay measurement unit 200.

상기 오토 레벨링부(100)는 오버레이 마크의 틸트 성분을 측정하고 이를 분석하여 틸트 발생 여부를 판단하고 이를 보상하기 위한 것으로, 틸트 측정부(110)와 틸트 보상부(120)를 구비한다. The auto leveling unit 100 measures the tilt component of the overlay mark and analyzes the tilt component to determine whether the tilt is generated and compensates for it. The auto leveling unit 100 includes a tilt measuring unit 110 and a tilt compensating unit 120.

상기 틸트 측정부(110)는 상기 오버레이 마크의 틸트 성분을 측정한다. The tilt measuring unit 110 measures the tilt component of the overlay mark.

상기 오버레이 마크의 틸트 여부는 웨이퍼 상의 오버레이 마크를 이미지 카메라(image camera)로 측정하고 측정된 이미지 신호를 분석하여 알 수 있게 된다. Whether the overlay mark is tilted can be determined by measuring the overlay mark on the wafer with an image camera and analyzing the measured image signal.

상기 틸트 보상부(120)는 상기 측정된 오버레이 마크의 틸트 성분을 분석하고, 분석된 데이터에 따라 상기 오버레이 마크가 형성되어 있는 웨이퍼의 위치를 보상한다. 상기 웨이퍼의 위치 보상은, 웨이퍼 스테이지에 장착되어 인가되는 전압에 대한 부피 상관계수를 가지는 PZT(Piezo Crystal Controller)에 의해 행해진다.The tilt compensator 120 analyzes the tilt component of the measured overlay mark and compensates the position of the wafer on which the overlay mark is formed according to the analyzed data. The position compensation of the wafer is performed by a Piezo Crystal Controller (PZT) having a volume correlation coefficient with respect to the voltage applied to the wafer stage.

상기 오버레이 측정부(200)에서는 종래와 같이, X, Y 오프셋, TIS 오프셋 값 등을 포함하는 각종 오버레이 파라미터를 측정하고 이를 분석하여 얼라인 여부를 판단하여 이를 보상한다.The overlay measuring unit 200 measures the overlay parameters including X, Y offset, TIS offset value, and the like as in the related art, analyzes them, determines whether to align, and compensates for them.

도 5 및 도 6은 오버레이 마크의 틸브 발생 여부를 판단하는 방법을 설명하기 위한 것으로, 도 5는 정상적인 경우의 오버레이 마크의 이미지 신호이고, 도 6는 틸트 발생시의 오버레이 마크의 이미지 신호를 나타낸 것이다.5 and 6 illustrate a method of determining whether or not an overlay mark is generated. FIG. 5 is an image signal of an overlay mark in a normal case, and FIG. 6 is an image signal of an overlay mark when tilt is generated.

도 5에 도시된 바와 같이, 정상적인 경우의 오버레이 마크의 이미지 신호는 좌우가 대칭되는 구조로 되어있어 틸트가 발생되지 않았음을 알 수 있다.As shown in FIG. 5, the image signal of the overlay mark in the normal case has a structure in which the left and right are symmetric, and thus, no tilt is generated.

도 6에 도시된 바와 같이, 틸트가 발생된 경우에는 좌측 신호(40)와 우측신호(50)의 차이가 존재하게 된다. 예를 들어, 이와 같은 신호의 분석에 의해 웨이퍼의 좌측이 우측보다 높게 형성되어 있다고 판단된다.As shown in FIG. 6, when the tilt is generated, there is a difference between the left signal 40 and the right signal 50. For example, it is determined that the left side of the wafer is formed higher than the right side by analyzing such a signal.

도 7은 도 4에서의 오버레이 측정 및 보상을 위한 동작 순서도를 나타낸 것이다. FIG. 7 illustrates an operation flowchart for overlay measurement and compensation in FIG. 4.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 측정시스템의 동작은, 우선 웨이퍼가 웨이퍼 스테이지에 로딩됨에 의해서 시작된다(312).As shown in FIG. 7, the operation of the overlay measurement system according to an embodiment of the present invention begins by first loading a wafer into a wafer stage (312).

웨이퍼가 로딩되면(312), 오버레이 측정을 위한 얼라인이 행해진다(314).Once the wafer is loaded 312, alignment for overlay measurement is done 314.

상기 얼라인이 행해지면(314), 오버레이 측정을 위해 측정하고자 하는 오버레이 마크로 이동하게 된다(316). Once the alignment is done (314), it moves to the overlay mark to be measured for overlay measurement (316).

이후에 자동 초점 조정을 실시하고(318), 이에 따른 가장 최적의 초점으로 이동하여 오버레이 측정을 위한 준비가 행해진다(320).Thereafter, auto focus adjustment is performed (318), and thus the movement to the most optimal focus is prepared (320) for overlay measurement.

다음으로 오버레이 측정시스템의 오토 레벨링부(100)에 의해서 오버레이 마 크의 틸트 성분을 측정하게 되고, 이에 따라 측정된 틸트 성분을 분석하여 틸트 여부를 판단하게 된다(322).Next, the tilt component of the overlay mark is measured by the auto leveling unit 100 of the overlay measurement system, and thus the tilt component is determined by analyzing the measured tilt component (322).

틸트 여부의 분석은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 이미지 신호를 분석하여 X축으로는 좌우의 신호를 비교하고 Y축 방향으로는 상하의 신호를 비교하여 분석하게 된다.Tilt analysis is to analyze the image signal as shown in Figures 5 and 6 by comparing the left and right signals in the X-axis, and the top and bottom signals in the Y-axis direction.

마크가 틸트 되지 않았다고 판단되면 다음 단계로 넘어가고, 마크가 틸트 되었다고 판단된 경우에는 틸트 보상을 행한다(326).If it is determined that the mark is not tilted, the process proceeds to the next step. If it is determined that the mark is tilted, tilt compensation is performed (326).

상기 틸트 보상은 웨이퍼 스테이지에 장착되어 인가되는 전압에 대한 부피 상관계수를 가지는 PZT에 의해 행해진다. X축 방향의 보상은, 좌측 신호의 피크(peak)값에서 우측신호의 피크값을 뺀 결과값이 양(positive)의 값을 가지면 상기 PZT를 위로 움직이도록 하고 음(negative)의 값을 가지면, 상기 PZT를 아래로 움직이도록 한다. 이에 따라, 웨이퍼 스테이지를 움직임에 의해 틸트를 보상한다. The tilt compensation is done by PZT having a volume correlation coefficient for the voltage applied to the wafer stage. The compensation in the X-axis direction is that if the result of subtracting the peak value of the left signal from the peak value of the left signal has a positive value, the PZT is moved upward, and if it has a negative value, Move the PZT down. Accordingly, the tilt is compensated for by moving the wafer stage.

그리고, Y축 방향의 보상은 하측 신호의 피크값에서 상측 신호의 피크값을 뺀 결과값이 양(positive)의 값을 가지면 상기 PZT를 위로 움직이도록 하고 음(negative)의 값을 가지면 상기 PZT를 아래로 움직이도록 한다. 이에 따라 웨이퍼의 틸트가 보상된다. And, the compensation in the Y-axis direction is to move the PZT up if the result of subtracting the peak value of the lower signal from the peak value of the lower signal has a positive value, and if the negative value has a negative value, Make it move down. As a result, the tilt of the wafer is compensated.

다음으로 다시 마크의 틸트 여부를 측정하고 이러한 틸트 성분이 기준 스펙(spec)의 범위 내인지 여부를 판단한다(326).Next, it is measured whether the mark is tilted again, and it is determined whether the tilt component is within the range of the reference spec (326) (326).

틸트 성분이 기준 스펙을 벗어나면 다시 틸트 성분을 분석하여 보상을 행하고 기준스펙의 범위 내에 있는 경우에는 종래와 같이 오버레이 측정을 행한다 (328). 즉, X, Y 오프셋, TIS 오프셋 값 등을 포함하는 각종 오버레이 파라미터의 측정값을 분석하여 얼라인 여부를 판단하여 이를 보상한다(330).If the tilt component is out of the reference specification, the tilt component is analyzed and compensated again. If the tilt component is in the range of the reference specification, overlay measurement is performed as in the prior art (328). In other words, by analyzing the measured values of the various overlay parameters including the X, Y offset, TIS offset value, etc. to determine whether to align or compensate for them (330).

이와 같은 오버레이 마크의 보상이 행해지면 다음 타겟으로 이동한다(332).When the compensation of the overlay mark is performed, the control moves to the next target (332).

이상의 과정에 의하여 오버레이 측정 및 보상이 행해지게 된다. Overlay measurement and compensation are performed by the above process.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 종래와 달리 오버레이 마크의 틸트 여부를 판단하여 이를 자동으로 보상하는 시스템을 구비함에 의하여 오버레이 측정의 신뢰도를 개선시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to improve the reliability of the overlay measurement by providing a system that automatically determines whether the overlay mark is tilted and compensates it, unlike the conventional art.

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, 종래의 각종 오버레이 파라미터 만을 측정하여 이를 보상하는 것과는 달리, 오버레이 마크의 틸트 여부를 판단하고 이를 자동으로 보상할 수 있도록 함에 의하여 오버레이 측정의 신뢰도를 개선할 수 있으며, 오버레이 마크의 미스얼라인에 따른 공정 불량을 방지 또는 최소화할 수 있다.As described above, according to the present invention, unlike measuring only various overlay parameters in the related art, the reliability of overlay measurement can be improved by determining whether the overlay mark is tilted and automatically compensating for it. As a result, process defects due to misalignment of overlay marks may be prevented or minimized.

Claims (7)

오버레이 측정 시스템에 있어서:In the overlay measurement system: 얼라인 여부를 판단하기 위해 오버레이를 측정하고, 측정된 값에 따라 얼라인 여부를 판단하여 이를 보상하는 오버레이 측정부와; An overlay measuring unit for measuring an overlay to determine whether the alignment is performed, and determining and adjusting the overlay according to the measured value; 상기 오버레이 측정부에서 오버레이를 측정하기 전에 오버레이 마크의 틸트 성분을 측정하고 이를 분석하여 틸트 발생 여부를 판단하고 이를 보상하기 위한 오토 레벨링부를 구비함을 특징으로 하는 오버레이 측정 시스템.And an auto leveling unit configured to measure the tilt component of the overlay mark and analyze the tilt component of the overlay mark before measuring the overlay in the overlay measurement unit to determine whether the tilt is generated and compensate for it. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 오버레이는 X, Y 오프셋, TIS 오프셋 값을 포함하는 각종 오버레이 파라미터임을 특징으로 하는 오버레이 측정 시스템.The overlay measurement system, characterized in that the overlay parameters including the X, Y offset, TIS offset value. 제2항에 있어서, 상기 오토 레벨링부는, The method of claim 2, wherein the auto leveling unit, 상기 오버레이 마크의 틸트 성분을 측정하기 위한 틸트 측정부와;A tilt measuring unit for measuring a tilt component of the overlay mark; 상기 측정된 오버레이 마크의 틸트 성분을 분석하고, 분석된 데이터에 따라 상기 오버레이 마크가 형성되어 있는 웨이퍼의 위치를 보상하는 틸트 보상부를 구비함을 특징으로 하는 오버레이 측정 시스템.And a tilt compensator for analyzing the tilt component of the measured overlay mark and compensating for the position of the wafer on which the overlay mark is formed according to the analyzed data. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 웨이퍼의 위치 보상은, 웨이퍼 스테이지에 장착되어 인가되는 전압에 대한 부피 상관계수를 가지는 PZT에 의해 행해짐을 특징으로 하는 오버레이 측정시스템. Position compensation of the wafer is performed by the PZT having a volume correlation coefficient for the voltage applied to the wafer stage. 오버레이 측정방법에 있어서:In the overlay measurement method: 오버레이 마크의 틸트 성분을 측정하고 이를 분석하여 틸트 여부를 판단하여 틸트 발생시에는 이를 보상하는 단계와;Measuring the tilt component of the overlay mark and analyzing the tilt component to determine whether the tilt is to be compensated for when the tilt is generated; 상기 오버레이 마크의 오버레이를 측정하고 이를 분석하여 얼라인 여부를 판단하여 미스 얼라인 시에는 이를 보상하는 단계를 구비함을 특징으로 하는 오버레이 측정방법. And measuring the overlay of the overlay mark and analyzing the overlay to determine whether the alignment is aligned, and compensating for the misalignment. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 오버레이는 X, Y 오프셋, TIS 오프셋값을 포함하는 각종 오버레이 파라미터임을 특징으로 하는 오버레이 측정방법.The overlay measuring method of the overlay characterized in that the various overlay parameters including the X, Y offset, TIS offset value. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 오버레이 마크의 틸트 보상은, 웨이퍼 스테이지에 장착되어 인가되는 전압에 대한 부피 상관계수를 가지는 PZT에 소정의 전압을 인가함에 의하여 행해짐을 특징으로 하는 오버레이 측정방법.Tilt compensation of the overlay mark is performed by applying a predetermined voltage to the PZT having a volume correlation coefficient with respect to the voltage applied to the wafer stage.
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