KR20070037537A - 반도체 제조용 노광 설비의 이미지 보정 방법 - Google Patents

반도체 제조용 노광 설비의 이미지 보정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조용 노광 설비의 이미지 보정 방법에 관한 것이다. 본 발명은 (a) 웨이퍼를 노광하는 단계, (b) 상기 노광된 웨이퍼의 풀 오버레이와 상기 웨이퍼에 형성된 감광막 패턴의 풀 선폭을 측정하는 단계, (c) 상기 측정된 오버레이 데이터와 선폭 데이터가 설정 범위 이내인지를 판단하는 단계, 및 (d) 상기 측정된 데이터가 설정 범위 이내이면 노멀 노광 공정을 수행하고 상기 측정된 데이터가 설정 범위를 벗어나면 상기 측정된 데이터를 이용하여 이미지를 보정한 후 다른 웨이퍼에 대해 상기 과정을 반복하는 단계를 포함함으로써, 작업자에 의한 시간 손실이 감소되고, 수작업에 의한 에라 발생도 감소된다.

Description

반도체 제조용 노광 설비의 이미지 보정 방법{Method for correcting image of exposure equipment used for semiconductor fabrication}
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 일반적인 노광 장치의 노광 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명을 적용하기 위한 노광 설비를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 노광 설비의 이미지 보정 방법을 도시한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101,211; 노광 장치, 111; 광원
121; 레티클, 131; 렌즈
141; 웨이퍼 척, 201; 노광 설비
221; 측정 장치, 231; 이미지 보정 장치
본 발명은 반도체 제조에 관한 것으로서, 특히 웨이퍼에 반도체 칩들을 제조하기 위한 전 단계로서 웨이퍼에 회로 패턴을 형성하는 공정에 사용되는 노광 설비 의 이미지 보정 방법에 관한 것이다.
반도체 장치는 웨이퍼에 다수개가 형성된다. 웨이퍼는 고순도의 폴리실리콘(polysilicon)으로 이루어진 다결정 실리콘으로부터 가공되어진다. 웨이퍼에 반도체 장치들을 형성하기 위해서는 사진 공정, 이온 증착 공정, 식각 공정, 확산 공정, 박막 공정 등의 단위 공정들을 선택적이고도 반복적으로 수행한다. 이들 공정별로 해당 공정을 수행하기 위한 반도체 제조 설비가 사용된다. 이 중에서 노광 설비는 사진 공정에서 사용된다. 노광 설비의 일종으로서, 스테퍼(Stepper)가 있다.
도 1은 일반적인 노광 장치의 노광 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 1을 참조하면, 노광 장치(101)는 광원(111), 레티클(121), 렌즈(131) 및 웨이퍼 척(141)을 구비한다.
웨이퍼(미도시)에 회로 패턴을 형성하기 위해서는 먼저, 회로 패턴이 마스킹된 레티클(121)과 감광막이 형성된 웨이퍼를 웨이퍼 척(141) 위에 장착한다. 이 상태에서, 광원(111)으로부터 빛이 조사되면, 상기 빛은 레티클(121)과 렌즈(131)를 통하여 상기 웨이퍼에 도달한다. 이 과정에서 레티클(121)에 마스킹된 회로 패턴이 상기 웨이퍼에 인화된다. 즉, 상기 빛에 노출된 감광막이 제거되어 상기 웨이퍼는 레티클(121)에 마스킹된 회로 패턴대로 패터닝된다.
반도체 제조 기술이 향상됨에 따라 반도체 장치는 점차 고집적화되어 간다. 반도체 장치가 고집적화됨에 따라 웨이퍼에 형성되는 회로 패턴의 선폭도 점차 좁아지고 있기 때문에, 이러한 선폭의 관리가 더욱 엄격하게 이루어져야 한다. 더욱 이, 노광 장치(101)의 특성에 의해 웨이퍼의 가장자리나 특정 영역에 대해서는 동일한 조건으로 정렬을 한다 하더라도 선폭차가 나타나게 된다.
예컨대, 웨이퍼 가장자리 부분의 선폭이 불균일하고, 가장자리 부분의 포커스의 재현성이 부족하다. 이러한 차이를 보상하기 위해 사진 공정에서 영역별로 노광 시간 및 포커스 조건을 다르게 하는데, 이것을 이미지 보정이라 한다.
종래 기술에 따른 이미지 보정 방법은 노광 작업이 완료되고 나서 웨이퍼의 오버레이와 선폭이 측정된다. 그러면, 작업자는 상기 측정된 데이터를 이용하여 웨이퍼의 영역별로 이미지 보정을 수행한다. 작업자는 이어서, 상기 이미지 보정에 의거 노광 장치(101), 예컨대 스테퍼의 이미지를 변경한다.
이와 같이, 종래에는 작업자가 이미지 보정 방법의 모든 과정을 수작업으로 수행한다. 즉, 간단한 산술 계산은 작업자가 직접 하고, 작업자의 판단이나 감각에 의해 이미지 보정이 수작업으로 이루어진다. 따라서, 시간적인 손실이 발생할 뿐만 아니라 작업이 매우 불편하며, 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 이미지 보정 작업이 기계적으로 수행되는 노광 설비의 이미지 보정 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과정을 이루기 위하여 본 발명은
반도체 장치를 제조하기 위한 노광 설비의 이미지 보정 방법에 있어서, (a) 웨이퍼를 노광하는 단계; (b) 상기 노광된 웨이퍼의 풀 오버레이와 상기 웨이퍼에 형성된 감광막 패턴의 풀 선폭을 측정하는 단계; (c) 상기 측정된 오버레이 데이터와 선폭 데이터가 설정 범위 이내인지를 판단하는 단계; 및 (d) 상기 측정된 데이터가 설정 범위 이내이면 노멀 노광 공정을 수행하고, 상기 측정된 데이터가 설정 범위를 벗어나면 상기 측정된 데이터를 이용하여 이미지를 보정한 후 다른 웨이퍼에 대해 상기 과정을 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 설비의 이미지 보정 방법을 제공한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명을 적용하기 위한 노광 설비를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 노광 설비(201)는 노광 장치(211), 측정 장치(221) 및 이미지 보정 장치(231)를 구비한다.
노광 장치(211)는 도 1에 도시된 바와 같이, 광원(111), 레티클(121), 렌즈(131) 및 웨이퍼 척(141)을 구비하고, 이미지 보정 장치(231)로부터 이미지 맵을 받아서 레티클(121)에 형성된 회로 패턴에 따라 웨이퍼 척(141)에 장착된 웨이퍼에 형성된 감광막을 패터닝한다. 노광 장치(211)는 스테퍼, 스캐너 등을 포함한다.
측정 장치(221)는 노광 장치(211)에 의해 패터닝된 감광막 패턴의 오버레이(overlay)와 선폭(CD; Critical Dimension)을 측정한다. 측정 장치(221)는 오버레이 측정 장치 및 SEM(Scanning Electron Microscope)을 포함한다. 상기 오버레이 측정 장치는 풀 오버레이를 측정하는데 사용되고, 상기 SEM은 감광막의 풀 선폭을 측정하는데 사용된다.
이미지 보정 장치(231)는 측정 장치(221)로부터 풀 오버레이와 풀 선폭 데이터를 받아서 각 샷에 대한 오버레이와 선폭을 보정하여 노광 조건을 설정하고, 이를 노광 장치로 전달한다. 이미지 보정 장치(231)는 엑스포 시스템(Expo System)을 포함한다.
도 3은 본 발명에 따른 노광 설비(201)의 이미지 보정 방법을 도시한 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 노광 설비(201)의 이미지 보정 방법은 제1 내지 제7 단계(311∼361)를 포함한다. 도 1 내지 도 2를 참조하여 도 3에 도시된 이미지 보정 방법을 설명하기로 한다.
제1 단계(311)로써, 노광 공정을 수행할 웨이퍼를 준비하는 단계이다. 즉, 노광 공정이 수행될 웨이퍼가 웨이퍼 척(141) 위에 장착된다. 이 과정은 노광 장치(211)의 종류에 따라 작업자에 의해 실행될 수도 있고, 로봇에 의해 자동으로 수행될 수도 있다. 이 때, 노광 공정이 수행될 웨이퍼는 20개 정도로 구성된 1 로트(lot)를 준비하는 것이 바람직하다. 1 로트에 포함되는 웨이퍼의 수는 변경될 수 있다. 노광 공정을 수행하기 위해서는 웨이퍼 상에 감광막이 형성되어 있어야 한다. 감광막은 반도체 장치들을 제조하는 과정에서, 여러번에 걸쳐 웨이퍼 상에 형성된다.
제2 단계(321)로써, 노광 장치(211)는 이미지 보정 장치(231)로부터 이미지 맵(image map)을 받아서 노광 조건을 설정한다. 즉, 상기 이미지 맵에 적합하게 노광 시간이나 노광의 세기 또는 노광 포커스 등을 조정하여 웨이퍼에 노광 공정을 수행한다. 구체적으로, 웨이퍼 척(141) 위에 웨이퍼가 장착된 상태에서, 광원(111)으로부터 빛을 조사하여 레티클(121)에 형성된 회로 패턴을 웨이퍼에 인화하여 웨이퍼에 형성된 감광막을 패터닝한다. 여기서는 이미지 보정 장치(231)에 저장된 노광 조건, 즉, 이전의 데이터에 의해 설정되어 있는 노광 조건에 따라 노광을 수행한다. 모든 잡(JOB)의 모든 샷(SHOT)들은 개개적으로 보정된 데이터를 가지게 되며, 이는 현재의 엑스포 데이터에 샷 이미지 데이터가 합쳐진 것이다.
제3 단계(331)로써, 측정 장치(221)는 모든 샷에 대한 풀 오버레이(Full Overlay)와 감광막 패턴의 풀 선폭을 측정한다. 풀 오버레이는 오버레이 측정 장치에서 측정하고, 풀 선폭은 SEM에서 측정한다. 풀 오버레이와 풀 선폭은 작업자에 의해 수동으로 측정될 수도 있으나, 자동화된 오버레이 측정 장치와 선폭 측정 장치에 의해 측정되는 것이 바람직하다.
제4 단계(341)로써, 측정 장치(221)는 모든 샷에 대한 오버레이 데이터와 선폭 데이터를 이미지 보정 장치(231)로 휘드백(feedback)시킨다. 이미지 보정 장치(231)는 대량의 데이터를 저장할 수 있는 데이터베이스를 구축하여 상기 데이터를 저장하고, 이미지 저장 장치(231)를 이들 데이터를 바탕으로 이미지를 보정하는 작업을 수행한다.
제5 단계(345)로써, 측정 장치(221)는 상기 측정된 오버레이 데이터와 선폭 데이터가 설정 범위에 포함되는 지를 검사한다. 만일, 상기 데이터가 모두 설정 범위에 포함되면 이후 웨이퍼에 대해서는 노멀 노광 공정을 수행한다.
제6 단계(351)로써, 만일, 상기 오버레이 데이터와 선폭 데이터가 설정 범위 에 포함되지 않으면, 이미지 보정 장치(231)는 측정 장치(221)에서 보내온 오버레이 데이터와 선폭 데이터를 이용하여 기 설정된 오버레이와 선폭을 보정한다. 즉, 이미지 보정 장치(231)는 상기 오버레이 데이터와 선폭 데이터를 분석하고, 그 결과를 바탕으로 하여 보정된 이미지 맵을 작성하여 노광 장치(211)로 전송한다. 예컨대, 웨이퍼의 중심 영역보다 웨이퍼의 가장자리에 형성된 감광막 패턴의 선폭이 10nm 정도 작은 경우, 이를 고려하여 노광시의 이미지 샷을 설정한다.
제7 단계(361)로써, 2번째 노광 공정이 수행될 다른 웨이퍼를 준비한다. 첫 번째 단계(제1 내지 제5 단계)에서 1로트를 진행하였다면, 여기서도, 1 로트를 준비한다.
이후에는 상기 제2 내지 제5 단계를 반복 수행한다.
이러한 이미지 보정 방법은 노광 설비(201)에 인터록(interlock)이 걸릴 때마다 진행되는 것이 바람직하다.
만일, 공정 조건 변화가 심한 공정인 경우에는 체크율(10%∼5%를 체크)을 만들어 지속적으로 보정이 될 수 있도록 한다.
이미지 보정 방법을 실행함에 있어서 디자인 룰(Design Rule)이 협소한 메인 스텝만을 적용할 수도 있다. 디자인 룰이 협소한 메인 스텝은 G-POLY, B-POLY, BC, SAC, RCAT 등을 포함한다.
도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었으며, 여기서 사용된 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며, 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 따라서, 본 기 술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능할 것이므로, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 노광 설비(201)에 인터록이 발생할 때, 특정 개수의 웨이퍼들에 대해 노광을 수행하고, 풀 오버레이와 풀 선폭을 측정하고, 상기 측정된 데이터를 바탕으로 이미지를 보정하고, 노광 조건을 조정하는 것이 자동적으로 이루어지므로, 작업자에 의한 시간 손실이 감소되고, 수작업에 의한 에라 발생도 감소된다. 나아가 반도체 제조 수율이 향상되며, 반도체 장치의 신뢰성이 향상된다.

Claims (3)

  1. 반도체 장치를 제조하기 위한 노광 설비의 이미지 보정 방법에 있어서,
    (a) 웨이퍼를 노광하는 단계;
    (b) 상기 노광된 웨이퍼의 풀 오버레이와 상기 웨이퍼에 형성된 감광막 패턴의 풀 선폭을 측정하는 단계;
    (c) 상기 측정된 오버레이 데이터와 선폭 데이터가 설정 범위 이내인지를 판단하는 단계; 및
    (d) 상기 측정된 데이터가 설정 범위 이내이면 노멀 노광 공정을 수행하고, 상기 측정된 데이터가 설정 범위를 벗어나면 상기 측정된 데이터를 이용하여 이미지를 보정한 후 다른 웨이퍼에 대해 상기 과정을 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 설비의 이미지 보정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 노광 설비는 노광 장치와 측정 장치 및 이미지 보정 장치를 구비하며, 상기 이미지 보정 장치는 상기 측정된 풀 오버레이 데이터와 풀 선폭 데이터를 받아서 이미지를 보정하는 것을 특징으로 하는 노광 설비의 이미지 보정 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 측정 장치는 오버레이 측정 장치와 SEM을 포함하며, 상기 풀 오버레이 데이터는 상기 오버레이 측정 장치에서 측정되며, 상기 풀 선폭 데이터는 상기 SEM에서 측정되는 것을 특징으로 하는 노광 설비의 이미지 보정 방법.
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KR1020050092666A KR20070037537A (ko) 2005-10-01 2005-10-01 반도체 제조용 노광 설비의 이미지 보정 방법

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115167019A (zh) * 2022-07-15 2022-10-11 苏州华星光电技术有限公司 曝光缺陷感知装置、显示终端及曝光缺陷感知方法

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CN115167019A (zh) * 2022-07-15 2022-10-11 苏州华星光电技术有限公司 曝光缺陷感知装置、显示终端及曝光缺陷感知方法

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