KR20080022206A

KR20080022206A - 위치 맞춤 방법

Info

Publication number: KR20080022206A
Application number: KR1020087001590A
Authority: KR
Inventors: 데루요시 야오
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-07-26
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2008-03-10
Also published as: JPWO2007013140A1; US20080118851A1; US7479356B2; CN101228615B; WO2007013140A1; CN101228615A; KR100919173B1

Abstract

1숏의 노광 영역 내에 형성된 복수의 기본 영역을 갖는 제 1 패턴이 복수 형성된 기판 위에, 기본 영역의 각각에 대응한 복수 숏의 노광으로 제 2 패턴을 형성할 때에, 기판 위에 형성된 복수의 제 1 패턴에 대해서, 얼라인먼트 마크의 위치를 계측하여 제 1 위치 정보로 하고, 제 1 위치 정보에 의거하여, 제 1 좌표계에 대한 복수의 제 1 패턴의 위치 어긋남량을 연산하고, 제 1 위치 정보로부터 제 1 위치 어긋남량이 차감된 제 2 위치 정보에 의거하여, 제 2 좌표계에 대한 제 1 패턴의 제 2 위치 어긋남량을 연산하고, 제 1 위치 정보로부터 제 1 위치 어긋남량 및 제 2 위치 어긋남량이 차감된 제 3 위치 정보에 의거하여, 제 2 패턴의 숏의 중심을 원점으로 하는 제 3 좌표계에 대한 제 1 패턴의 제 3 위치 어긋남량을 연산하고, 제 1 내지 제 3 위치 어긋남량에 의거하여, 제 2 패턴을 노광할 때에 제 1 패턴에 대한 위치 결정을 행한다.

MLR 노광의 숏, SLR 노광의 숏, 얼라인먼트 마크, 레티클

Description

위치 맞춤 방법{ALIGNING METHOD}

본 발명은 기판 위에 1숏(shot)의 노광(露光)으로 형성된 제 1 패턴에 대해서, 복수 숏의 노광으로 형성되는 복수의 제 2 패턴을 중첩시킬 때의 위치 맞춤 방법에 관한 것이다.

반도체 장치 등에서의 미세 패턴을 형성하기 위해서, 노광 프로세스에서, 하프톤(halftone)형 위상 시프트 마스크, 레벤슨(levenson)형 위상 시프트 마스크 등의 위상 시프트 마스크가 사용되고 있다. 위상 시프트 마스크를 사용한 노광법은, 노광 여유도나 초점 심도 등의 향상이 도모되어, 미세 패턴의 형성에 유효하다. 그러나, 위상 시프트 마스크는 고가이기 때문에, 최근, 마스크(레티클) 비용의 증대가 큰 문제가 되고 있다.

마스크 비용의 증대에 대한 대책의 하나로서, 1매의 레티클에 복수층의 패턴이 배치된 멀티레이어 레티클(이하, MLR이라고 함)을 사용하는 것이 제안되고 있다.

도 19는 1매의 레티클에 2층의 패턴이 배치된 MLR을 나타낸 평면도이다. 도시한 바와 같이, 1매의 레티클(100)에, 예를 들면, 제 1 배선층의 패턴을 갖는 숏 영역(102)과, 예를 들면, 제 2 배선층의 패턴을 갖는 숏 영역(104)이 배치되어 있 다.

MLR은 마스크 비용을 삭감할 수 있다는 장점을 갖는 반면, 1층의 패턴당 노광 영역이 작아지기 때문에, 노광기의 제조 수율이 저하된다는 단점을 갖고 있다. 이 때문에, MLR은 위상 시프트 마스크, 크리티칼(critical)층의 마스크 등 고가인 마스크를 사용하는 층에 한정된 사용이 고려되고 있다.

또한, 마스크의 노광 프로세스에서는, 통상, 레티클을 사용하는 층마다, 예를 들면, 포지티브형의 레지스트가 사용되거나, 네거티브형의 레지스트가 사용되기도 하는 것처럼, 마스크 프로세스가 다르다. 또한, 예를 들면, 바이너리(binary) 마스크가 사용되거나, 위상 시프트 마스크가 사용되기도 하는 것처럼, 마스크의 종류도 다르다. 이 때문에, 마스크 프로세스나 마스크의 종류가 다른 층의 패턴을 1매의 레티클에 배치하는 것은 곤란하다.

상술한 바와 같이, MLR은 사용하는 층이 한정된 것이 된다. 따라서, 실제의 제조 공정에서는, MLR 이외의 레티클(이하, 싱글 레이어 레티클(SLR)이라고 함)도 사용하여 노광을 행할 필요가 있다. 즉, 실제의 제조 공정에서는, SLR을 사용한 노광(이하, SLR 노광이라고 함)과, MLR을 사용한 노광(이하, MLR 노광이라고 함)의 믹스 앤드 매치(mix and match) 노광을 행하는 것이 필요하게 된다.

도 20의 (a)는 SLR 노광의 숏 레이아웃을 나타낸 평면도, 도 20의 (b)는 도 20의 (a)에 나타낸 SLR 노광의 숏에 중첩되는 MLR 노광의 숏 레이아웃을 나타낸 평면도이다. 도 20에 나타낸 경우, SLR 노광의 1개의 숏(106)에 대해서, MLR 노광의 2개의 숏(108)을 중첩시키는 것이 필요하게 된다.

특허문헌 1 : 일본국 특허공개 평8-236433호 공보

그러나, 종래의 SLR 노광과 MLR 노광의 믹스 앤드 매치 노광에서는, SLR 노광의 1숏에 대해서, MLR 노광의 복수의 숏을 높은 정밀도로 중첩시키는 것이 곤란한 경우가 있었다.

본 발명의 목적은, SLR 노광의 1숏에 대해서, MLR 노광의 복수의 숏을 높은 정밀도로 중첩시킬 수 있는 위치 맞춤 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 한 관점에 의하면, 1숏의 노광 영역 내에 형성된 복수의 기본 영역을 갖는 제 1 패턴이 복수 형성된 기판 위에, 상기 기본 영역의 각각에 대응한 복수 숏의 노광으로 제 2 패턴을 형성할 때의 위치 맞춤 방법으로서, 상기 기판 위에 형성된 복수의 상기 제 1 패턴에 대해서, 얼라인먼트 마크의 위치를 계측하여 제 1 위치 정보로 하고, 계측한 상기 제 1 위치 정보에 의거하여, 상기 기판의 중심을 원점으로 하는 제 1 좌표계에 대한 복수의 상기 제 1 패턴의 상대적인 위치를 구함으로써, 상기 제 1 좌표계에 대한 복수의 상기 제 1 패턴의 위치 어긋남량을 연산하고, 상기 제 1 위치 정보로부터 상기 제 1 위치 어긋남량이 차감된 제 2 위치 정보를 산출하고, 상기 제 2 위치 정보에 의거하여, 상기 제 1 패턴의 숏의 중심을 원점으로 하는 제 2 좌표계에 대한 복수의 상기 기본 영역의 상대적인 위치를 구함으로써, 상기 제 2 좌표계에 대한 상기 제 1 패턴의 제 2 위치 어긋남량을 연산하고, 상기 제 1 위치 정보로부터 상기 제 1 위치 어긋남량 및 상기 제 2 위치 어긋남량이 차감된 제 3 위치 정보를 산출하고, 상기 제 3 위치 정보에 의거하여, 상기 제 2 패턴의 숏의 중심을 원점으로 하는 제 3 좌표계에 대한 상기 제 1 패턴의 제 3 위치 어긋남량을 연산하고, 상기 제 1 내지 제 3 위치 어긋남량에 의거하여, 상기 제 2 패턴을 노광할 때에 상기 제 1 패턴에 대한 위치 결정을 행하는 위치 맞춤 방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 1숏의 노광 영역 내에 형성된 복수의 기본 영역을 갖는 제 1 패턴이 복수 형성되고, 상기 기본 영역의 각각에 대응한 복수 숏의 노광으로 제 2 패턴이 형성된 하나의 기판에 대해서, 위치 어긋남 검사 마크를 계측하고, 상기 제 1 패턴에 대한 상기 제 2 패턴의 위치 어긋남을 계측하여 제 1 위치 어긋남 정보로 하고, 계측한 상기 제 1 위치 어긋남 정보에 의거하여, 상기 기판의 중심을 원점으로 하는 제 1 좌표계에 대한 복수의 상기 제 2 패턴의 상대적인 위치를 구함으로써, 상기 제 1 좌표계에 대한 복수의 상기 제 2 패턴의 위치 어긋남량을 연산하고, 상기 제 1 위치 어긋남 정보로부터 상기 제 1 위치 어긋남량이 차감된 제 2 위치 어긋남 정보를 산출하고, 상기 제 2 위치 어긋남 정보에 의거하여, 상기 제 1 패턴의 숏의 중심을 원점으로 하는 제 2 좌표계에 대한 복수의 상기 제 2 패턴의 상대적인 위치를 구함으로써, 상기 제 2 좌표계에 대한 상기 제 2 패턴의 제 2 위치 어긋남량을 연산하고, 상기 제 1 위치 어긋남 정보로부터 상기 제 1 위치 어긋남량 및 상기 제 2 위치 어긋남량이 차감된 제 3 위치 어긋남 정보를 산출하고, 상기 제 3 위치 어긋남 정보에 의거하여, 상기 제 2 패턴의 숏의 중심을 원점으로 하는 제 3 좌표계에 대한 상기 제 2 패턴의 제 3 위치 어긋남량을 연산하고, 상기 제 1 내지 제 3 위치 어긋남량에 의거하여, 다른 기판 위에 형성된 상기 제 1 패턴에 대해서 상기 제 2 패턴을 노광할 때에 상기 제 1 패턴에 대한 위치 결정을 행하는 위치 맞춤 방법이 제공된다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면, 1숏의 노광 영역 내에 형성된 복수의 기본 영역을 갖는 제 1 패턴이 복수 형성된 기판 위에, 기본 영역의 각각에 대응한 복수 숏의 노광으로 제 2 패턴을 형성할 때에, 기판 위에 형성된 복수의 제 1 패턴에 대해서, 얼라인먼트 마크의 위치를 계측하여 제 1 위치 정보로 하고, 계측한 제 1 위치 정보에 의거하여, 기판의 중심을 원점으로 하는 제 1 좌표계에 대한 복수의 제 1 패턴의 상대적인 위치를 구함으로써, 제 1 좌표계에 대한 복수의 제 1 패턴의 위치 어긋남량을 연산하고, 제 1 위치 정보로부터 제 1 위치 어긋남량이 차감된 제 2 위치 정보를 산출하고, 제 2 위치 정보에 의거하여, 제 1 패턴의 숏의 중심을 원점으로 하는 제 2 좌표계에 대한 복수의 기본 영역의 상대적인 위치를 구함으로써, 제 2 좌표계에 대한 제 1 패턴의 제 2 위치 어긋남량을 연산하고, 제 1 위치 정보로부터 제 1 위치 어긋남량 및 제 2 위치 어긋남량이 차감된 제 3 위치 정보를 산출하고, 제 3 위치 정보에 의거하여, 제 2 패턴의 숏의 중심을 원점으로 하는 제 3 좌표계에 대한 제 1 패턴의 제 3 위치 어긋남량을 연산하고, 제 1 내지 제 3 위치 어긋남량에 의거하여, 제 2 패턴을 노광할 때에 제 1 패턴에 대한 위치 결정을 행하므로, 기판 위에 형성된 제 1 패턴에 대해서, 제 2 패턴을 높은 정밀도로 중첩하여 형성할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 1숏의 노광 영역 내에 형성된 복수의 기본 영역을 갖는 제 1 패턴이 복수 형성되고, 기본 영역의 각각에 대응한 복수 숏의 노광으로 제 2 패턴이 형성된 하나의 기판에 대해서, 위치 어긋남 검사 마크를 계측하고, 제 1 패턴에 대한 제 2 패턴의 위치 어긋남을 계측하여 제 1 위치 어긋남 정보로 하고, 계측한 제 1 위치 어긋남 정보에 의거하여, 기판의 중심을 원점으로 하는 제 1 좌표계에 대한 복수의 제 2 패턴의 상대적인 위치를 구함으로써, 제 1 좌표계에 대한 복수의 제 2 패턴의 위치 어긋남량을 연산하고, 제 1 위치 어긋남 정보로부터 제 1 위치 어긋남량이 차감된 제 2 위치 어긋남 정보를 산출하고, 제 2 위치 어긋남 정보에 의거하여, 제 1 패턴의 숏의 중심을 원점으로 하는 제 2 좌표계에 대한 복수의 제 2 패턴의 상대적인 위치를 구함으로써, 제 2 좌표계에 대한 제 2 패턴의 제 2 위치 어긋남량을 연산하고, 제 1 위치 어긋남 정보로부터 제 1 위치 어긋남량 및 제 2 위치 어긋남량이 차감된 제 3 위치 어긋남 정보를 산출하고, 제 3 위치 어긋남 정보에 의거하여, 제 2 패턴의 숏의 중심을 원점으로 하는 제 3 좌표계에 대한 제 2 패턴의 제 3 위치 어긋남량을 연산하고, 제 1 내지 제 3 위치 어긋남량에 의거하여, 다른 기판 위에 형성된 제 1 패턴에 대해서 제 2 패턴을 노광할 때에 제 1 패턴에 대한 위치 결정을 행하므로, 다른 기판 위에 형성된 제 1 패턴에 대해서, 제 2 패턴을 높은 정밀도로 중첩하여 형성할 수 있다.

도 1은 SLR 노광과 MLR 노광의 믹스 앤드 매치 노광에서 생길 수 있는 위치 어긋남을 설명한 제 1 평면도.

도 2는 SLR 노광과 MLR 노광의 믹스 앤드 매치 노광에서 생길 수 있는 위치 어긋남을 설명한 제 2 평면도.

도 3은 SLR 노광과 MLR 노광의 믹스 앤드 매치 노광에서 생길 수 있는 위치 어긋남을 설명한 제 3 평면도.

도 4는 SLR 노광과 MLR 노광의 믹스 앤드 매치 노광에서 생길 수 있는 위치 어긋남을 설명한 제 4 평면도.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 위치 맞춤 방법을 나타낸 플로차트.

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 위치 맞춤 방법에서의 샘플 숏의 선택을 설명한 평면도.

도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 위치 맞춤 방법에서의 얼라인먼트 마크의 배치를 설명한 평면도.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 위치 맞춤 방법을 나타낸 플로차트.

도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 위치 맞춤 방법에서의 샘플 숏의 선택을 설명한 평면도.

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 위치 맞춤 방법에서의 위치 어긋남 검사 마크의 배치를 설명한 평면도.

도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 위치 맞춤 방법의 평가를 행한 노광의 숏 레이아웃을 나타낸 평면도.

도 12는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 위치 맞춤 방법의 평가 결과를 나타낸 그래프.

도 13은 비교예에 의한 위치 맞춤 방법의 평가 결과를 나타낸 그래프.

도 14는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 반도체 장치의 제조 방법에서의 노광 공정을 설명한 도면.

도 15는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 반도체 장치의 제조 방법에서 사용되는 레티클을 나타낸 평면도.

도 16은 일반적인 이중 노광을 설명한 제 1 도.

도 17은 일반적인 이중 노광을 설명한 제 2 도.

도 18은 본 발명의 제 4 실시예에 의한 반도체 장치의 제조 방법에서 사용되는 레티클을 나타낸 평면도.

도 19는 1매의 레티클에 2층의 패턴이 배치된 MLR을 나타낸 평면도.

도 20은 SLR 노광의 숏 레이아웃 및 MLR 노광의 숏 레이아웃을 나타낸 평면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 웨이퍼 12 : SLR 노광의 숏

14a, 14b, 14c, 14d : MLR 노광의 숏 16 : 얼라인먼트 마크

20 : 위치 어긋남 검사 마크 22 : SLR 노광의 숏

24 : MLR 노광의 숏 26 : 레티클

28, 30, 32, 34 : 숏 영역 36 : 레티클

38, 40, 42, 44 : 숏 영역 46 : 레티클

48 : 하프톤형 위상 시프트부 50 : 레벤슨형 위상 시프트부

100 : 레티클 102, 104 : 숏 영역

106 : SLR 노광의 숏 108 : MLR 노광의 숏

110 : 웨이퍼 112 : SLR 노광의 숏

114 : MLR 노광의 숏

[SLR 노광과 MLR 노광의 믹스 앤드 매치 노광에서의 위치 어긋남]

본 발명에 의한 위치 맞춤 방법을 나타내기 전에, SLR 노광과 MLR 노광의 믹스 앤드 매치 노광에서 생길 수 있는 위치 어긋남에 대해서 도 1 내지 도 4를 이용하여 설명한다. 도 1 내지 도 4는 SLR 노광과 MLR 노광의 믹스 앤드 매치 노광에서 생길 수 있는 위치 어긋남을 설명한 평면도이다.

SLR 노광의 숏에 대해서 MLR 노광의 숏을 중첩시키는 경우에서는, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계와, MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계의 2개의 좌표계에서 위치 어긋남 성분을 연산하고, 이 연산의 결과에 의거하여 위치 맞춤을 행하는 것이 고려된다.

그러나, SLR 노광과 MLR 노광에서는, 서로 숏 중심이 다르다. 이 때문에, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 좌표계와, MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 좌표계의 2개의 좌표계에서 위치 어긋남 성분을 연산한 경우, 보정할 수 없는 위치 어긋남 성분이 발생하게 된다. 이 때문에, SLR 노광의 숏에 대해서 MLR 노광의 숏을 높은 정밀도로 중첩시키는 것이 곤란하게 되어, 위치 어긋남이 발생하게 된다.

우선, SLR 노광에서, Y방향으로 웨이퍼 스케일링(scaling)이 발생한 경우의 위치 어긋남에 대해서 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1의 (a)는 Y방향으로 웨이퍼 스케일링이 발생한 경우에서의 SLR 노광의 숏을 나타낸 평면도, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)에 나타낸 SLR 노광의 숏에 대해서 중첩시킨 MLR 노광의 숏을 나타낸 평면도이다.

도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(110) 위에 전사된 SLR 노광의 숏(112)은 설계상의 숏 레이아웃과 비교하여 Y방향으로 간격이 벌어져 있다. 이러한 경우에서, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 좌표계와 MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 좌표계의 2개의 좌표계에서 위치 어긋남 성분을 연산한다. 이 연산의 결과에 의거하여 위치 어긋남을 보정하고, SLR 노광의 1개의 숏(112)에 대해서 MLR 노광의 2개의 숏을 중첩시켜도, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, SLR 노광의 숏(112)과 MLR 노광의 숏(114) 사이에 위치 어긋남이 생기게 된다.

다음에, SLR 노광에서, Y축의 회전에 의한 웨이퍼의 직교도(直交度) 어긋남이 발생한 경우의 위치 어긋남에 대해서 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2의 (a)는 Y축의 회전에 의한 웨이퍼의 직교도 어긋남이 발생한 경우에서의 SLR 노광의 숏을 나타낸 평면도, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)에 나타낸 SLR 노광의 숏에 대해서 중첩시킨 MLR 노광의 숏을 나타낸 평면도이다.

도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(110) 위에 전사된 SLR 노광의 숏(112)의 Y방향의 배열에는, 설계상의 숏 레이아웃과 비교하여, Y축의 회전에 의해 어긋남이 생기고 있다. 이러한 경우에서, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 좌표계와 MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 좌표계의 2개의 좌표계에서 위치 어긋남 성분을 연산한다. 이 연산의 결과에 의거하여 위치 어긋남을 보정해서, SLR 노광의 1개의 숏(112)에 대해서 MLR 노광의 2개의 숏을 중첩시켜도, 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이, SLR 노광의 숏(112)과 MLR 노광의 숏(114)의 사이에 위치 어긋남이 생기게 된다.

다음에, SLR 노광에서, 숏 배율이 발생한 경우의 위치 어긋남에 대해서 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3의 (a)는 숏 배율이 발생한 경우에서의 SLR 노광의 숏을 나타낸 평면도, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)에 나타낸 SLR 노광의 숏에 대해서 중첩시킨 MLR 노광의 숏을 나타낸 평면도이다.

도 3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(110) 위에 전사된 SLR 노광의 숏(112)은, 설계상의 숏 레이아웃과 비교하여, X방향의 폭 및 Y방향의 폭이 각각 작아져 있다. 이러한 경우에서, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 좌표계와 MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 좌표계의 2개의 좌표계에서 위치 어긋남 성분을 연산한다. 이 연산의 결과에 의거하여 위치 어긋남을 보정해서, SLR 노광의 1개의 숏(112)에 대해서 MLR 노광의 2개의 숏을 중첩시켜도, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, SLR 노광의 숏(112)과 MLR 노광의 숏(114) 사이에 위치 어긋남이 생기게 된다.

다음에, SLR 노광에서, 숏 로테이션이 발생한 경우의 위치 어긋남에 대해서 도 4를 이용하여 설명한다. 도 4의 (a)는 숏 로테이션이 발생한 경우에서의 SLR 노광의 숏을 나타낸 평면도, 도 4의 (b)는 도 4의 (a)에 나타낸 SLR 노광의 숏에 대해서 중첩시킨 MLR 노광의 숏을 나타낸 평면도이다.

도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(110) 위에 전사된 SLR 노광의 숏(112)은, 설계상의 숏 레이아웃과 비교하여, 회전이 가해진 것으로 되어 있다. 이러한 경우에서, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 좌표계와 MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 좌표계의 2개의 좌표계에서 위치 어긋남 성분을 연산한다. 이 연산의 결과에 의거하여 위치 어긋남을 보정해서, SLR 노광의 1개의 숏(112)에 대해서 MLR 노광의 2개의 숏을 중첩시켜도, 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, SLR 노광의 숏(112)과 MLR 노광의 숏(114) 사이에 위치 어긋남이 생기게 된다.

상술한 바와 같이, SLR 노광과 MLR 노광에서는 서로 숏 중심이 다르다. 이 때문에, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 좌표계와, MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 좌표계의 2개의 좌표계에서 위치 어긋남 성분을 연산한 것만으로는, 보정할 수 없는 위치 어긋남 성분이 발생한다. 이 결과, SLR 노광의 숏에 대해서 MLR 노광의 숏을 높은 정밀도로 중첩시키는 것은 곤란하게 되어, 위치 어긋남이 발생하게 된다.

본 발명에 의한 위치 맞춤 방법은, 숏 중심이 서로 다른 SLR 노광과 MLR 노광의 믹스 앤드 매치 노광에서, SLR 노광 및 MLR 노광의 양자에서 발생한 위치 어긋남을 고정밀도로 보정하여, SLR 노광의 1개의 숏에 대해서, MLR 노광의 복수의 숏을 높은 정밀도로 중첩시키는 것을 가능하게 하는 것이다. 이하, 실시예에서, 본 발명에 의한 위치 맞춤 방법에 관하여 상세히 설명한다.

[제 1 실시예]

본 발명의 제 1 실시예에 의한 위치 맞춤 방법에 대해서 도 5 내지 도 7을 이용하여 설명한다. 도 5는 본 실시예에 의한 위치 맞춤 방법을 나타낸 플로차트, 도 6은 본 실시예에 의한 위치 맞춤 방법에서의 샘플 숏의 선택을 설명한 평면도, 도 7은 본 실시예에 의한 위치 맞춤 방법에서의 얼라인먼트 마크의 배치를 설명한 평면도이다.

본 실시예에 의한 위치 맞춤 방법은, 1개층의 패턴이 배치된 레티클을 사용한 SLR 노광을 행한 후, 복수층의 패턴이 배치된 레티클을 사용한 MLR 노광을 행하는 노광 공정에서, 웨이퍼 위에 전사된 SLR 노광의 숏에 대해서, MLR 노광의 숏의 위치 맞춤을 행하여, MLR 노광의 숏을 웨이퍼 위에 전사하는 것이다.

우선, SLR 노광을 웨이퍼에 대해서 행한 후, 웨이퍼 위에 전사된 SLR 노광의 숏의 레이아웃을 기초로, 위치 맞춤을 행하기 위한 연산에 사용하는 숏을 샘플링하여 선택한다(스텝 S11).

도 6의 (a) 및 도 6의 (b)는 웨이퍼 위에 전사된 SLR 노광의 숏 레이아웃을 나타내고 있다. 도 6의 (a)에 나타낸 웨이퍼(10) 위에 전사된 SLR 노광의 복수의 숏(12) 중에서, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 사선으로 나타낸 예를 들면, 4개의 숏(12)을, 위치 맞춤을 행하기 위한 연산에 사용하는 샘플 숏으로서 선택한다.

여기서, 샘플링된 숏(12) 내에 배치하는 얼라인먼트 마크는, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 좌표계, SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계 및 MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계의 3개의 좌표계에서 위치 어긋남을 연산할 수 있도록, SLR 노광의 숏(12)에서의 MLR 노광의 1숏이 노광되는 영역 내에 적어도 2점 이상 배치한다. 또한, 얼라인먼트 마크는, 예를 들면, 십자 형상과 같이, X방향 및 Y방향의 양방향의 위치를 계측하는 것이 가능한 형상으로 한다.

도 7의 (a)는 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 나타낸 SLR 노광의 숏에서, MLR 노광의 숏이 노광되는 영역을 나타낸 평면도이다. 도 7의 (b)는 SLR 노광의 1숏에서 MLR 노광의 숏이 노광되는 영역 내에 배치된 얼라인먼트 마크를 나타낸 평면도이다. 도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 직사각형상의 SLR 노광의 1개의 숏(12)에서, 4개의 영역(14a, 14b, 14c, 14d)이 MLR 노광의 숏이 노광되는 영역으로 되어 있다. 영역(14a, 14b, 14c, 14d)은 SLR 노광의 숏(12)을 십자선으로 균등하게 4분할한 직사각형상으로 되어 있다. 이러한 경우에서, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, MLR 노광의 숏이 노광되는 각 영역(14a, 14b, 14c, 14d) 내에, 4개의 얼라인먼트 마크(16)를 배치한다. 얼라인먼트 마크(16)의 형상은, 예를 들면, 십자 형상으로 한다. 또한, 4개의 얼라인먼트 마크(16)는 각 영역(14a, 14b, 14c, 14d)의 예를 들면, 4코너에 배치한다.

이어서, MLR 노광을 행하는 노광기에 의해, 얼라인먼트 마크(16)의 계측을 행하여, 얼라인먼트 마크(16)의 위치 정보를 취득한다(스텝 S12).

이어서, 스텝 S12에서 취득한 얼라인먼트 마크(16)의 위치 정보에 의거하여,웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에 대한, 웨이퍼(10) 위에 전사된 SLR 노광의 복수의 숏(12)의 상대적인 위치를 산출한다. 구체적으로는, SLR 노광의 각숏(12)의 각 영역(14a, 14b, 14c, 14d)에서의 얼라인먼트 마크(16)의 위치 정보를 평균화하여, SLR 노광의 각 숏(12)의 중심 좌표를 구한다. 그리고, 이 중심 좌표에 의거하여, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에 대한, 웨이퍼(10) 위 에 전사된 SLR 노광의 복수의 숏(12)의 상대적인 위치를 산출한다.

이어서, 산출된 SLR 노광의 복수의 숏(12)의 상대적인 위치에 의거하여, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에 대한, 웨이퍼(10) 위에 전사된 SLR 노광의 복수의 숏(12)의 위치 어긋남량의 각 성분을 구한다(스텝 S13). 여기서, 구해야 할 위치 어긋남량의 성분은, X방향의 시프트, Y방향의 시프트, X방향의 배율, Y방향의 배율 및 회전이다.

웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분은, 이하의 행렬식

[수식 1]

로부터 유도되는 1차 다항식

Dx_w=Tx_w+Mx_w×X-Rot_w×Y

및

Dy_w=Ty_w+My_w×Y+Rot_w×X

를 사용하여, 최소 2승법에 의한 피팅 계산을 행하여 구한다.

이어서, 스텝 S12에서 취득한 얼라인먼트 마크(16)의 위치 정보로부터, 스텝 S13에서 구한 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분을 차감한다. 계속해서, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분이 차감된 얼라인먼트 마크(16)의 위치 정보에 의거하여, SLR 노광의 숏(12)에서의 MLR 노광의 숏이 노광되는 영역(14a, 14b, 14c, 14d)의, SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에 대한 상대적인 위치를 산출한다. 환언하면, SLR 노광의 숏(12)에 중첩시켜야 할 MLR 노광의 숏의, SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에 대한 상대적인 위치를 산출한다. 구체적으로는, SLR 노광의 숏(12)에서의 각 영역(14a, 14b, 14c, 14d)의 얼라인먼트 마크(16)의 위치 어긋남량을 차감한 후의 위치 정보를 평균화하여, 각 영역(14a, 14b, 14c, 14d)의 중심 좌표를 구한다. 그리고, 이 중심 좌표에 의거하여, 영역(14a, 14b, 14c, 14d)의 SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에 대한 상대적인 위치를 산출한다.

이어서, 산출된 영역(14a, 14b, 14c, 14d)의 상대적인 위치에 의거하여, SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에 대한, 웨이퍼(10) 위에 전사된 SLR 노광의 숏(12)의 위치 어긋남량의 각 성분을 구한다(스텝 S14). 여기서, 구해야 할 위치 어긋남량의 성분은 X방향의 시프트, Y방향의 시프트, X방향의 배율, Y방향의 배율 및 회전이다.

SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분은,

이하의 행렬식

[수식 2]

로부터 유도되는 1차 다항식

Dx_s=Tx_s+Mx_s×X’-Rot_s×Y’

및

Dy_s=Ty_s+My_s×Y’+Rot_s×X’

을 이용하여, 최소 2승법에 의한 피팅 계산을 행하여 구한다.

이어서, 스텝 S12에서 취득한 얼라인먼트 마크(16)의 위치 정보로부터, 스텝 S13에서 구한 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분 및 스텝 S14에서 구한 SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분을 각각 차감한다. 계속해서, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분 및 SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분이 차감된 얼라인먼트 마크(16)의 위치 정보에 의거하여, MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에 대한, 웨이퍼(10) 위에 전사된 SLR 노광의 숏(12)의 위치 어긋남량의 각 성분을 구한다(스텝 S15). 여기서, 구해야 할 위치 어긋남량의 성분은 X방향의 시프트, Y방향의 시프트, X방향의 배율, Y방향의 배율 및 회전이다.

MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분은, 이하의 행렬식

[수식 3]

으로부터 유도되는 1차 다항식

Dx_ss=Tx_ss+Mx_ss×X”-Rot_ss×Y”

및

Dy_ss=Ty_ss+My_ss×Y”+Rot_ss×X”

을 이용하여 최소 2승법에 의한 피팅 계산을 행하여 구한다.

이어서, 스텝 S13에서 구한 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분, 스텝 S14에서 구한 SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분 및 스텝 S15에서 구한 MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분에 의거하여, 위치 어긋남의 보정을 행하여, SLR 노광의 1숏(12)에 대해서, MLR 노광으로 노광되는 숏의 위치 맞춤을 행한다. 이렇게 하여, MLR 노광으로 노광되는 숏의 위치를 결정한다(스텝 S16).

이어서, 스텝 S16에서 결정한 숏 위치에 따라서, 노광기에 의해 MLR 노광을 행하고, MLR 노광의 숏을 웨이퍼(10) 위에 전사한다(스텝 S17).

이렇게 하여, 위치 어긋남의 보정을 행한 후, SLR 노광에 의한 1숏의 노광으로 웨이퍼(10) 위에 복수 형성된 제 1 패턴의 각각에 대해서, MLR 노광에 의한 복수 숏의 노광으로 형성되는 복수의 제 2 패턴을 중첩시켜서 노광한다.

본 실시예에 의한 위치 맞춤 방법은, SLR 노광의 1숏(12)에 대해서, MLR 노광의 복수의 숏을 중첩시키는 믹스 앤드 매치 노광에서, 노광 공정에서의 위치 어긋남의 보정을, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 좌표계, SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계 및 MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계에 대한 위치 어긋남량의 각 성분을 연산한 결과에 의거하여 행하는 것에 주된 특징이 있다.

위치 어긋남의 보정을, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 좌표계 및 MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계의 2개의 좌표계만에 대한 위치 어긋남량의 각 성분을 연산한 결과에 의거하여 행하는 것이 아니고, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 좌표계, SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계 및 MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계의 3개의 좌표계에 대한 위치 어긋남량의 각 성분을 연산한 결과에 의거하여 행하므로, 위치 어긋남을 높은 정밀도로 보정할 수 있다. 이에 따라, SLR 노광의 1개의 숏에 대해서, MLR 노광의 복수의 숏을 높은 정밀도로 중첩시킬 수 있다.

여기서, 본 실시예에 의한 위치 맞춤 방법에서는, 위치 어긋남을 보정하기 위한 연산에 사용하는 얼라인먼트 마크(16)를, SLR 노광의 1개의 숏(12)에서 MLR 노광의 1숏이 노광되는 영역(14a, 14b, 14c, 14d) 내에 적어도 2점 이상 배치하고 있다. 이에 따라, 위치 어긋남을 보정하기 위한 연산을, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 좌표계, SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계 및 MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계의 3개의 좌표계로 행하는 것이 가능하게 되어 있다.

[제 2 실시예]

본 발명의 제 2 실시예에 의한 위치 맞춤 방법에 대해서 도 8 내지 도 13을 이용하여 설명한다. 도 8은 본 실시예에 의한 위치 맞춤 방법을 나타낸 플로차트, 도 9는 본 실시예에 의한 위치 맞춤 방법에서의 샘플 숏의 선택을 설명한 평면도, 도 10은 본 실시예에 의한 위치 맞춤 방법에서의 위치 어긋남 검사 마크의 배치를 설명한 평면도, 도 11은 본 실시예에 의한 위치 맞춤 방법의 평가를 행한 노광의 숏 레이아웃을 나타낸 평면도, 도 12는 본 실시예에 의한 위치 맞춤 방법의 평가 결과를 나타낸 그래프, 도 13은 비교예에 의한 위치 맞춤 방법의 평가 결과를 나타낸 그래프이다. 또한, 제 1 실시예에 의한 위치 맞춤 방법과 동일한 구성 요소에 관해서는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략하거나 또는 간략하게 한다.

본 실시예에 의한 위치 맞춤 방법은, 1개층의 패턴이 배치된 레티클을 사용한 SLR 노광과, 복수층의 패턴이 배치된 레티클을 사용한 MLR 노광과의 믹스 앤드 매치 노광을 행한 후, 위치 어긋남 검사 장치에 의한 위치 어긋남 검사 공정에서, 위치 어긋남을 보정하기 위해서 노광기에 피드백하는 위치 어긋남 보정량을 구하는 것이다.

우선, SLR 노광 후에 SLR 노광의 숏에 대해서 MLR 노광의 숏을 중첩시켜서 노광한 웨이퍼에 대해서, 웨이퍼 위에 전사된 SLR 노광의 숏의 레이아웃을 기초로, 위치 어긋남의 연산에 사용하는 숏을 샘플링하여 선택한다(스텝 S21). 웨이퍼 위에 전사된 SLR의 복수의 숏의 각각에 대해서는, MLR 노광의 복수의 숏이 중첩되어 전사되어 있다.

도 9의 (a) 및 도 9의 (b)는 웨이퍼 위에 전사된 SLR 노광의 숏 레이아웃을 나타내고 있다. 도 9의 (a)에 나타낸 웨이퍼(10) 위에 전사된 SLR 노광의 복수의 숏(12) 중에서, 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 사선으로 나타낸 예를 들면, 4개의 숏(12)을, 위치 어긋남의 연산에 사용하는 샘플 숏으로서 선택한다.

여기서, 샘플링된 숏(12) 내에 배치하는 위치 어긋남 검사 마크(중첩 검사 마크)는 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 좌표계, SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계 및 MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계의 3개의 좌표계로 위치 어긋남을 연산할 수 있도록, SLR 노광의 숏(12)에서의 MLR 노광의 1숏이 노광되는 영역 내에 적어도 2점 이상 배치한다.

도 10의 (a)는 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에 나타낸 SLR 노광의 숏에서, MLR 노광의 숏이 노광되는 영역을 나타낸 평면도이다. 도 10의 (b)는 SLR 노광의 1숏에서 MLR 노광의 숏이 노광되는 영역 내에 배치된 위치 어긋남 검사 마크를 나타낸 평면도이다. 도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이, 직사각형상의 SLR 노광의 1개의 숏(12)에서, 4개의 영역(14a, 14b, 14c, 14d)이 MLR 노광의 숏이 노광되는 영역으로 되어 있다. 영역(14a, 14b, 14c, 14d)은 SLR 노광의 숏(12)을 십자선으로 균등하게 4분할된 직사각형상으로 되어 있다. 이러한 경우에서, 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, MLR 노광의 숏이 노광되는 각 영역(14a, 14b, 14c, 14d) 내에, 4개의 위치 어긋남 검사 마크(20)를 배치한다. 4개의 위치 어긋남 검사 마크(20)는 각 영역(14a, 14b, 14c, 14d)의 예를 들면, 4코너에 배치한다.

MLR 노광의 숏은, 각 영역(14a, 14b, 14c, 14d)에 대해서 중첩되어서 노광되어 있다.

이어서, 위치 어긋남 검사 장치에서, 위치 어긋남 검사 마크(20)의 계측을 행하여, SLR 노광의 숏(12)에 대한 MLR 노광의 숏의 위치 어긋남량의 정보를 취득한다(스텝 S22).

이어서, 스텝 S22에서 취득한 위치 어긋남 검사 마크(20)의 위치 어긋남량의 정보에 의거하여, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에 대한, 웨이퍼(10) 위에 전사된 MLR 노광의 숏의 상대적인 위치를 산출한다. 구체적으로는, SLR 노광의 각 숏(12)에 중첩된 MLR 노광의 복수의 숏 내의 위치 어긋남 검사 마크(20)의 위치 어긋남량의 정보를 평균화하여, SLR 노광의 숏(12)에 중첩된 MLR 노광의 복수의 숏 세트의 중심 좌표를 구한다. 그리고, 이 중심 좌표에 의거하여, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에 대한, 웨이퍼(10) 위에 전사된 MLR 노광의 복수 숏의 상대적인 위치를 산출한다.

이어서, 산출된 MLR 노광의 숏의 상대적인 위치에 의거하여, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에 대한, 웨이퍼(10) 위에 전사된 MLR 노광의 숏의 위치 어긋남량의 각 성분을 구한다(스텝 S23). 여기서, 구해야 할 위치 어긋남량의 성분은 X방향의 시프트, Y방향의 시프트, X방향의 배율, Y방향의 배율 및 회전이다.

[수식 4]

로부터 유도되는 1차 다항식

Dx_w=Tx_w+Mx_w×X-Rot_w×Y

및

Dy_w=Ty_w+My_w×Y+Rot_w×X

를 이용하여, 최소 2승법에 의한 피팅 계산을 행하여 구한다.

이어서, 스텝 S22에서 취득한 위치 어긋남 검사 마크(20)의 위치 어긋남량의 정보로부터, 스텝 S23에서 구한 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분을 차감한다. 계속해서, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분이 차감된 위치 어긋남 검사 마크(20)의 위치 어긋남량의 정보에 의거하여, SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에 대한, 웨이퍼(10) 위에 전사된 MLR 노광의 숏의 상대적인 위치를 산출한다. 구체적으로는, SLR 노광의 숏(12)에 중첩된 MLR 노광의 각 숏 내에서의 위치 어긋남 검사 마크(20)의 위치 어긋남량을 차감한 후의 위치 어긋남량의 정보 를 평균화하여, SLR 노광의 숏(12)에 중첩된 MLR 노광의 각 숏의 중심 좌표를 구한다. 그리고, 이 중심 좌표에 의거하여, SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에 대한, 웨이퍼(10) 위에 전사된 MLR 노광의 숏의 상대적인 위치를 산출한다.

이어서, 산출된 MLR 노광의 숏의 상대적인 위치에 의거하여, SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에 대한, 웨이퍼(10) 위에 전사된 MLR 노광의 숏의 위치 어긋남량의 각 성분을 구한다(스텝 S24). 여기서, 구해야 할 위치 어긋남량의 성분은 X방향의 시프트, Y방향의 시프트, X방향의 배율, Y방향의 배율 및 회전이다.

SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분은, 이하의 행렬식

[수식 5]

로부터 유도되는 1차 다항식

Dx_s=Tx_s+Mx_s×X’-Rot_s×Y’

및

Dy_s=Ty_s+My_s×Y’+Rot_s×X’

이어서, 스텝 S22에서 취득한 위치 어긋남 검사 마크(20)의 위치 어긋남량의 정보로부터, 스텝 S23에서 구한 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분 및 스텝 S24에서 구한 SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분을 각각 차감한다. 계속해서, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분 및 SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분이 차감된 위치 어긋남 검사 마크(20)의 위치 어긋남량의 정보에 의거하여, MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에 대한, 웨이퍼(10) 위에 전사된 MLR 노광의 숏의 위치 어긋남량의 각 성분을 구한다(스텝 S25). 여기서, 구해야 할 위치 어긋남량의 성분은 X방향의 시프트, Y방향의 시프트, X방향의 배율, Y방향의 배율 및 회전이다.

[수식 6]

으로부터 유도되는 1차 다항식

Dx_ss=Tx_ss+Mx_ss×X”-Rot_ss×Y”

및

Dy_ss=Ty_ss+My_ss×Y”+Rot_ss×X”

를 이용하여 최소 2승법에 의한 피팅 계산을 행하여 구한다.

이어서, 스텝 S23에서 구한 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분, 스텝 S24에서 구한 SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분 및 스텝 S25에서 구한 MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 XY 직교 좌표계에서의 위치 어긋남량의 각 성분에 의거하여, 위치 어긋남의 보정을 행하기 위해서 노광기에 피드백하는 위치 어긋남 보정량을 구한다(스텝 S26).

이렇게 하여, SLR 노광과 MLR 노광의 믹스 앤드 매치 노광을 행한 후의 위치 어긋남 검사 장치에 의한 위치 어긋남 검사를 종료한다.

그 후, 노광기에 있어서, 스텝 S26에서 구한 위치 어긋남 보정량에 의거하여, 후속의 웨이퍼에 대해서, 웨이퍼(10) 위에 전사된 SLR 노광의 1숏에 대해서, MLR 노광의 숏의 위치 맞춤을 행한다. 계속해서, MLR 노광을 행하여, MLR 노광의 숏을 웨이퍼 위에 전사한다.

이렇게 하여, 후속의 웨이퍼에 대해서, 위치 어긋남 검사에서 구한 위치 어긋남 보정량을 이용하여 위치 어긋남 보정을 행한 후, SLR 노광에 의한 1숏의 노광으로 웨이퍼 위에 복수 형성된 제 1 패턴의 각각에 대해서, MLR 노광에 의한 복수 숏의 노광으로 형성되는 복수의 제 2 패턴을 중첩시켜서 노광한다.

본 실시예에 의한 위치 맞춤 방법은, SLR 노광의 1숏(12)에 대해서, MLR 노광의 복수의 숏을 중첩시키는 믹스 앤드 매치 노광을 행한 후의 위치 어긋남 검사 공정에서, 위치 어긋남 보정량을, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 좌표계, SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계 및 MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계의 3개의 좌표계에 대한 위치 어긋남량의 각 성분을 연산한 결과에 의거하여 구하는 것에 주된 특징이 있다.

위치 어긋남 보정량을, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 좌표계 및 MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계의 2개의 좌표계만에 대한 위치 어긋남량의 각 성분을 연산한 결과에 의거하여 구하는 것이 아니고, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 좌표계, SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계 및 MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계의 3개의 좌표계에 대한 위치 어긋남량의 각 성분을 연산한 결과에 의거하여 구하므로, 위치 어긋남을 높은 정밀도로 보정할 수 있는 위치 어긋남 보정량을 구할 수 있다. 이에 따라, SLR 노광의 1개의 숏에 대해서, MLR 노광의 복수의 숏을 높은 정밀도로 중첩시킬 수 있다.

여기서, 본 실시예에 의한 위치 맞춤 방법에서는, 위치 어긋남 보정량을 구하기 위한 위치 어긋남의 연산에 사용하는 위치 어긋남 검사 마크(20)를, SLR 노광의 1개의 숏(12)에서 MLR 노광의 1숏이 노광되는 영역(14a, 14b, 14c, 14d) 내에 적어도 2점 이상 배치하고 있다. 이에 따라, 위치 어긋남 보정량을 구하기 위한 연산을, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 좌표계, SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계 및 MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계의 3개의 좌표계로 행하 는 것이 가능하게 되어 있다.

(평가 결과)

다음에, 본 실시예에 의한 위치 맞춤 방법을 실험적으로 평가한 결과에 대해서 도 11 내지 도 13을 이용하여 설명한다.

실험에서는, 도 11의 (a)에 나타낸 X방향의 폭 24mm, Y방향의 폭 32mm의 SLR 노광의 1개의 숏(22)에 대해서, 도 11의 (b)에 나타낸 X방향의 폭 24mm, Y방향의 폭 16mm의 2개의 숏(24)을 중첩시키는 경우의 중첩 오차를 측정했다. 또한, SLR 노광에서는, Y방향으로 5ppm의 웨이퍼 스케일링이 발생하고 있었다.

실시예에서는, 상술한 바와 같이, 파일럿 웨이퍼에서, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 좌표계, SLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계 및 MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계의 3개의 좌표계에서 위치 어긋남량의 각 성분을 연산하고, 이 연산의 결과에 의거하여, 위치 어긋남 보정량을 구했다. 계속해서, 구한 위치 어긋남 보정량에 의거하여, 본체 웨이퍼에 관하여, SLR 노광의 숏에 대해서 MLR 노광의 숏의 위치 맞춤을 행하고나서, 노광, 현상을 행했다. 그 후, 위치 어긋남 검사 장치에 의해, 본체 웨이퍼 위에 전사된 SLR 노광의 숏과 MLR 노광의 숏의 중첩 오차를 측정했다. 중첩 오차의 측정은 현상 후의 전체 숏에 대해서, 숏 내의 4점의 중첩 검사 마크를 측정함으로써 행했다.

비교예에서는, 파일럿 웨이퍼에서, 웨이퍼 중심을 원점으로 하는 좌표계 및 MLR 노광의 숏 중심을 원점으로 하는 좌표계의 2개의 좌표계만으로 위치 어긋남량의 각 성분을 연산하고, 이 연산의 결과에 의거하여, 위치 어긋남 보정량을 구했 다. 계속해서, 구한 위치 어긋남 보정량에 의거하여, 본체 웨이퍼에 관하여, SLR 노광의 숏에 대해서 MLR 노광의 숏의 위치 맞춤을 행하고나서, 노광, 현상을 행했다. 그 후, 실시예의 경우와 마찬가지로, 위치 어긋남 검사 장치에 의해, 본체 웨이퍼 위에 전사된 SLR 노광의 숏과 MLR 노광의 숏의 중첩 오차를 측정했다.

도 12는 실시예의 경우에 측정된 중첩 오차의 히스토그램을 나타내고 있다. 도 12의 (a)는 X방향의 중첩 오차의 히스토그램을 나타내고, 도 12의 (b)는 Y방향의 중첩 오차의 히스토그램을 나타내고 있다. 실시예의 경우, X방향의 중첩 오차의 편차는 3σ에서 30.9nm이었다. 또한, Y방향의 중첩 오차의 편차는 3σ에서 27.5nm이었다.

도 13은 비교예의 경우에 측정된 중첩 오차의 히스토그램을 나타내고 있다. 도 13의 (a)는 X방향의 중첩 오차의 히스토그램을 나타내고, 도 13의 (b)는 Y방향의 중첩 오차의 히스토그램을 나타내고 있다. 비교예의 경우, X방향의 중첩 오차의 편차는 3σ에서 32nm이었다. 또한, Y방향의 중첩 오차의 편차는 3σ에서 117nm이었다.

도 12 및 도 13에 나타낸 히스토그램에서 명백한 바와 같이, 실시예의 경우가, 비교예의 경우와 비교하여, X방향 및 Y방향의 양방향에서, 중첩 오차 및 그 편차가 작아지고 있다.

이 결과, 본 실시예에 의하면, SLR 노광의 1숏에 대해서 MLR 노광의 복수의 숏을 높은 정밀도로 중첩시킬 수 있는 것이 확인되었다.

[제 3 실시예]

본 발명의 제 3 실시예에 의한 반도체 장치의 제조 방법에 대해서 도 14 및 도 15를 이용하여 설명한다. 도 14는 본 실시예에 의한 반도체 장치의 제조 방법에서의 노광 공정을 설명한 도면, 도 15는 본 실시예에 의한 반도체 장치의 제조 방법에서 사용되는 레티클을 나타낸 평면도이다.

본 실시예에 의한 반도체 장치의 제조 방법은, 게이트 전극이 형성되는 게이트층의 패턴을 SLR 노광에 의해 노광하는 노광 공정과, 콘택트 홀이 형성되는 홀층의 패턴을 MLR 노광에 의해 노광하는 복수의 노광 공정과, 배선층이 형성되는 라인층의 패턴을 MLR 노광에 의해 노광하는 복수의 노광 공정을 행하는 경우에서, 본 발명에 의한 위치 맞춤 방법을 적용한 것이다.

본 실시예에 의한 반도체 장치의 제조 방법은, 도 14에 나타낸 바와 같이, 게이트층의 패턴을 노광하는 노광 공정(E11)과, 제 1 층째의 홀층의 패턴을 노광하는 노광 공정(E12)과, 제 1 층째의 라인층의 패턴을 노광하는 노광 공정(E13)과, 제 2 층째의 홀층의 패턴을 노광하는 노광 공정(E14)과, 제 2 층째의 라인층의 패턴을 노광하는 노광 공정(E15)과, 제 3 층째의 홀층의 패턴을 노광하는 노광 공정(E16)과, 제 3 층째의 라인층의 패턴을 노광하는 노광 공정(E17)과, 제 4 층째의 홀층의 패턴을 노광하는 노광 공정(E18)과, 제 4 층째의 라인층의 패턴을 노광하는 노광 공정(E19)을 가지고 있다.

상술한 노광 공정을 갖는 본 실시예에 의한 반도체 장치의 제조 방법에서, 노광 공정의 마스크 프로세스에 따라서, SLR 노광과 MLR 노광이 구별되어 사용되고 있다.

구체적으로는, 게이트층의 패턴을 노광하는 노광 공정(E11)에서는, 네거티브형 레지스트가 사용된다. 이 노광 공정(E11)에서는, SLR 노광에 의해 노광을 행한다. 도 15의 (a)는 노광 공정(E11)에서 사용하는 SLR을 나타내고 있다.

한편, 제 1 내지 제 4 층째의 홀층의 패턴을 각각 노광하는 노광 공정(E12, E14, E16, E18)에서는, 포지티브형 레지스트가 사용된다. 이들의 노광 공정(E12, E14, E16, E18)에서는, 1매의 레티클을 사용한 MLR 노광에 의해 노광을 행한다. 도 15의 (b)는 노광 공정(E12, E14, E16, E18)에서 사용하는 MLR을 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 1매의 레티클(26)에, 제 1 내지 제 4 층째의 홀층의 패턴을 갖는 숏 영역(28, 30, 32, 34)이 배치되어 있다.

또한, 제 1 내지 제 4 층째의 라인층의 패턴을 각각 노광하는 노광 공정(E13, E15, E17, E19)에서는, 포지티브형 레지스트가 사용된다. 이들의 노광 공정(E13, E15, E17, E19)에서는, 1매의 레티클을 사용한 MLR 노광에 의해 노광을 행한다. 도 15의 (c)는 노광 공정(E13, E15, E17, E19)에서 사용하는 MLR을 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 1매의 레티클(36)에, 제 1 내지 제 4 층째의 라인층의 패턴을 갖는 숏 영역(38, 40, 42, 44)이 배치되어 있다.

이러한 반도체 장치의 제조 방법에서, 게이트층의 패턴을 노광하는 SLR 노광의 숏에 대해서, 제 1 실시예에 의한 위치 맞춤 방법을 이용하여, 제 1 내지 제 4 층째의 홀층의 패턴을 노광하는 MLR 노광의 숏을 각각 중첩시킨다.

또한, 게이트층의 패턴을 노광하는 SLR 노광의 숏에 대해서, 제 1 실시예에 의한 위치 맞춤 방법을 이용하여, 제 1 내지 제 4 층째의 라인층의 패턴을 노광하 는 MLR 노광의 숏을 각각 중첩시킨다.

이에 따라, 게이트층의 패턴을 노광하는 SLR 노광의 숏에 대해서, 제 1 내지 제 4 층째의 홀층의 패턴을 노광하는 MLR 노광의 숏을 높은 정밀도로 중첩시킬 수 있다. 또한, 게이트층의 패턴을 노광하는 SLR 노광의 숏에 대해서, 제 1 내지 제 4 층째의 라인층의 패턴을 노광하는 MLR 노광의 숏을, 높은 정밀도로 중첩시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 도 14에 나타낸 노광 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법에, 제 1 실시예에 의한 위치 맞춤 방법을 적용하는 경우를 설명했지만, 도 14에 나타낸 노광 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법에, 제 2 실시예에 의한 위치 맞춤 방법을 적용해도 좋다.

[제 4 실시예]

본 발명의 제 4 실시예에 의한 반도체 장치의 제조 방법에 대해서 도 16 내지 도 18을 이용하여 설명한다. 도 16 및 도 17은 일반적인 이중 노광을 설명한 도면, 도 18은 본 실시예에 의한 반도체 장치의 제조 방법에서 사용되는 레티클을 나타낸 평면도이다.

웨이퍼 위에 전사되는 패턴을 미세화하는 수법으로서, 제 1 회째의 노광을 행한 후에, 제 1 회째의 노광에서 사용한 마스크보다도 미세한 패턴을 갖는 마스크를 사용하여 제 2 회째의 노광을 행함으로써 미세한 패턴을 형성하는 이중 노광이 알려져 있다. 이러한 이중 노광은, 예를 들면, 게이트층의 패턴의 노광에 이용되고 있다.

여기서, 일반적인 이중 노광에 대해서 도 16 및 도 17을 이용하여 설명한다. 도 16은 일반적인 이중 노광을 나타낸 플로차트이다. 도 17의 (a)는 이중 노광에서의 제 1 회째의 노광에 사용되는 마스크를 나타낸 평면도, 도 17의 (b)는 이중 노광에서의 제 2 회째의 노광에 사용되는 마스크를 나타낸 평면도, 도 17의 (c)는 도 17의 (a) 및 도 17의 (b)에 나타낸 2매의 마스크를 사용한 이중 노광에 의해 형성되는 패턴을 나타낸 평면도이다.

우선, 이중 노광에서의 제 1 회째의 노광을 행한다(스텝 S101). 제 1 회째의 노광에서는, 도 17의 (a)에 나타낸 하프톤형 위상 시프트 마스크를 이용하여 노광을 행한다.

이어서, 노광기의 마스크(레티클)를, 제 2 회째의 노광에 사용하는 마스크로 교환한다(스텝 S102).

이어서, 교환한 마스크를 사용하여, 이중 노광에서의 제 2 회째의 노광을 행한다(스텝 S103). 제 2 회째의 노광에서는, 도 17의 (b)에 나타낸 레벤슨형 위상 시프트 마스크를 사용하여 노광을 행한다.

이렇게 해서, 이중 노광을 종료한다.

도 17의 (c)는 도 17의 (a) 및 도 17의 (b)에 나타낸 2매의 마스크를 사용하여 이중 노광을 행함으로써 형성되는 패턴을 나타내고 있다. 도시한 바와 같이, 도 17의 (a)에 나타낸 마스크를 사용한 노광만으로 형성되는 패턴보다도 미세한 패턴이 형성되어 있다.

이중 노광에서는, 마스크를 교환하여 2회의 노광을 행할 필요가 있다. 마스 크의 교환에는 시간을 요하기 때문에, 노광기의 제조 수율이 저하된다.

그래서, 이중 노광에 사용하는 마스크로서, 2매의 마스크에 별개로 형성되어 있던 마스크 패턴을, MLR로서 1매의 레티클에 배치함으로써, 마스크의 교환이 불필요하게 된다. 이와 같이 MLR을 이용하여 이중 노광을 행함으로써, 노광기의 제조 수율을 향상시킬 수 있다.

본 실시예에 의한 반도체 장치의 제조 방법은, MLR을 이용하여 이중 노광을 행하는 경우에서, 본 발명에 의한 위치 맞춤 방법을 적용하는 것이다.

본 실시예에 의한 반도체 장치의 제조 방법에서는, 이중 노광의 마스크로서, 도 18에 나타낸 바와 같이, 1매의 레티클(46)에, 이중 노광에서의 제 1 회째의 노광에 사용하는 마스크 패턴이 배치된 하프톤형 위상 시프트부(48)와, 이중 노광에서의 제 2 회째의 노광에 사용하는 마스크 패턴이 배치된 레벤슨형 위상 시프트부(50)를 갖는 MLR을 사용한다.

이 경우에서, 제 1 실시예에 의한 위치 맞춤 방법을 이용하여, 전(前)공정에서 웨이퍼 위에 전사된 SLR 노광의 숏에 대해서, 위치 어긋남을 보정하고, 이중 노광에서의 제 1 회째의 노광의 숏 및 제 2 회째의 노광의 숏을 각각 중첩시켜서 노광한다. 이에 따라, 전 공정에서 웨이퍼 위에 전사된 SLR 노광의 숏에 대해서, 이중 노광을 행하는 MLR 노광의 숏을 높은 정밀도로 중첩시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, MLR을 사용한 이중 노광에, 제 1 실시예에 의한 위치 맞춤 방법을 적용하는 경우를 설명했지만, MLR을 사용한 이중 노광에, 제 2 실시예에 의한 위치 맞춤 방법을 적용해도 좋다.

[변형 실시예]

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 각종 변형이 가능하다.

예를 들면, 상기 실시예에서는, SLR 노광과 MLR 노광의 믹스 앤드 매치 노광에 의해 웨이퍼 위에 패턴을 노광하는 경우를 예로 설명했지만, 웨이퍼 위뿐만 아니라 여러가지 기판 위에 SLR 노광과 MLR 노광의 믹스 앤드 매치 노광에 의해 패턴을 형성하는 경우에 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 상기 실시예에서는, SLR 노광의 1개의 숏에 대해서 MLR 노광의 2개 또는 4개의 숏을 중첩시키는 경우를 예로 설명했지만, SLR 노광의 1개의 숏에 대해서 중첩시키는 MLR 노광의 숏의 수는, 2개 또는 4개에 한정되는 것이 아니라, SLR 노광의 1개의 숏에 대해서 더 많은 MLR 노광의 숏을 중첩시켜도 좋다.

또한, 상기 실시예에서는, XY 직교 좌표계를 이용하여 위치 어긋남량의 연산을 행하는 경우를 예로 설명했지만, 위치 어긋남량의 연산은 XY 직교 좌표계 외에, 여러가지 좌표계를 이용하여 행할 수 있다.

본 발명에 의한 위치 맞춤 방법은, SLR 노광과 MLR 노광의 믹스 앤드 매치 노광에서, SLR 노광의 1숏에 대한 MLR 노광의 복수의 숏의 중첩 정밀도를 향상하는데 유용하다.

Claims

1숏의 노광 영역 내에 형성된 복수의 기본 영역을 갖는 제 1 패턴이 복수 형성된 기판 위에, 상기 기본 영역의 각각에 대응한 복수 숏의 노광으로 제 2 패턴을 형성할 때의 위치 맞춤 방법으로서,

상기 기판 위에 형성된 복수의 상기 제 1 패턴에 대해서, 얼라인먼트 마크의 위치를 계측하여 제 1 위치 정보로 하고,

계측한 상기 제 1 위치 정보에 의거하여, 상기 기판의 중심을 원점으로 하는 제 1 좌표계에 대한 복수의 상기 제 1 패턴의 상대적인 위치를 구함으로써, 상기 제 1 좌표계에 대한 복수의 상기 제 1 패턴의 위치 어긋남량을 연산하고,

상기 제 1 위치 정보로부터 상기 제 1 위치 어긋남량이 차감된 제 2 위치 정보를 산출하고,

상기 제 2 위치 정보에 의거하여, 상기 제 1 패턴의 숏의 중심을 원점으로 하는 제 2 좌표계에 대한 복수의 상기 기본 영역의 상대적인 위치를 구함으로써, 상기 제 2 좌표계에 대한 상기 제 1 패턴의 제 2 위치 어긋남량을 연산하고,

상기 제 1 위치 정보로부터 상기 제 1 위치 어긋남량 및 상기 제 2 위치 어긋남량이 차감된 제 3 위치 정보를 산출하고,

상기 제 3 위치 정보에 의거하여, 상기 제 2 패턴의 숏의 중심을 원점으로 하는 제 3 좌표계에 대한 상기 제 1 패턴의 제 3 위치 어긋남량을 연산하고,

상기 제 1 내지 제 3 위치 어긋남량에 의거하여, 상기 제 2 패턴을 노광할 때에 상기 제 1 패턴에 대한 위치 결정을 행하는 것을 특징으로 하는 위치 맞춤 방법.

제 1 항에 있어서,

상기 얼라인먼트 마크는 상기 제 2 패턴의 1숏 내에 적어도 2개 이상 배치하는 것을 특징으로 하는 위치 맞춤 방법.

1숏의 노광 영역 내에 형성된 복수의 기본 영역을 갖는 제 1 패턴이 복수 형성되고, 상기 기본 영역의 각각에 대응한 복수 숏의 노광으로 제 2 패턴이 형성된 하나의 기판에 대해서, 위치 어긋남 검사 마크를 계측하고, 상기 제 1 패턴에 대한 상기 제 2 패턴의 위치 어긋남을 계측하여 제 1 위치 어긋남 정보로 하고,

계측한 상기 제 1 위치 어긋남 정보에 의거하여, 상기 기판의 중심을 원점으로 하는 제 1 좌표계에 대한 복수의 상기 제 2 패턴의 상대적인 위치를 구함으로써, 상기 제 1 좌표계에 대한 복수의 상기 제 2 패턴의 위치 어긋남량을 연산하고,

상기 제 1 위치 어긋남 정보로부터 상기 제 1 위치 어긋남량이 차감된 제 2 위치 어긋남 정보를 산출하고,

상기 제 2 위치 어긋남 정보에 의거하여, 상기 제 1 패턴의 숏의 중심을 원점으로 하는 제 2 좌표계에 대한 복수의 상기 제 2 패턴의 상대적인 위치를 구함으로써, 상기 제 2 좌표계에 대한 상기 제 2 패턴의 제 2 위치 어긋남량을 연산하고,

상기 제 1 위치 어긋남 정보로부터 상기 제 1 위치 어긋남량 및 상기 제 2 위치 어긋남량이 차감된 제 3 위치 어긋남 정보를 산출하고,

상기 제 3 위치 어긋남 정보에 의거하여, 상기 제 2 패턴의 숏의 중심을 원점으로 하는 제 3 좌표계에 대한 상기 제 2 패턴의 제 3 위치 어긋남량을 연산하고,

상기 제 1 내지 제 3 위치 어긋남량에 의거하여, 다른 기판 위에 형성된 상기 제 1 패턴에 대해서 상기 제 2 패턴을 노광할 때에 상기 제 1 패턴에 대한 위치 결정을 행하는 것을 특징으로 하는 위치 맞춤 방법.

제 3 항에 있어서,

상기 위치 어긋남 검사 마크는 상기 제 2 패턴의 1숏 내에 적어도 2개 이상 배치하는 것을 특징으로 하는 위치 맞춤 방법.

제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 내지 제 3 위치 어긋남량의 연산에서는, 각각 시프트, 배율 및 회전을 연산하는 것을 특징으로 하는 위치 맞춤 방법.

제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 패턴은 게이트 전극이 형성되는 게이트층의 패턴이며,

상기 제 2 패턴은 콘택트 홀이 형성되는 홀층의 패턴 또는 배선이 형성되는 라인층의 패턴인 것을 특징으로 하는 위치 맞춤 방법.

제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2 패턴은 2회의 노광을 행함으로써 미세 패턴을 형성하는 이중 노광에 의해 형성되는 패턴이며,

상기 이중 노광에서의 제 1 회째의 노광 및 제 2 회째의 노광을 행할 때에, 상기 제 1 내지 제 3 위치 어긋남량에 의거하여, 상기 제 1 패턴에 대한 위치 결정을 행하는 것을 특징으로 하는 위치 맞춤 방법.