KR20090064641A - 반도체 제조 공정의 패턴 형성 방법에서 오버레이 변동에대한 관리 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

반도체 제조 공정의 패턴 형성 방법에서 오버레이 변동에 대한 관리 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 반도체 제조 공정의 패턴 형성 방법에서 오버레이(overlay) 변동에 대한 관리 방법은, 스테퍼(stepper)로부터 추출된 입력 파라미터를 입력 파라미터 데이터베이스에 저장하는 단계, 입력 셋 정보를 입력 파라미터 제어장치에 입력하는 단계, 입력 파라미터가 상기 입력 셋 정보에 대해 한계치 내에 있는지 여부를 판단하는 단계를 포함한다. 그리고 입력 파라미터가 상기 한계치 내에 있는 경우 공정을 진행하고 상기 입력파라미터가 한계치를 벗어난 경우 공정을 중단하는 단계를 포함함으로써, 품질불량을 사전에 차단할 수 있을 뿐만 아니라 공정을 최적화할 수 있다.

입력 파라미터, 출력 파라미터, 오버레이

Description

반도체 제조 공정의 패턴 형성 방법에서 오버레이 변동에 대한 관리 방법 및 장치{CONTROL METHOD AND DEVICE FOR CHANGE OF OVERLAY IN PATTENRN FORMING OF SEMICONDUCTOR FABRICATING PRECESS}

본 발명은 반도체 제조 공정의 패턴 형성 방법에서 오버레이(overlay) 변동에 대한 관리 방법 및 장치에 관한 것이다.

반도체 회로의 직접도가 높아져 감에 따라 패턴 레벨(Pattern level) 사이의 오버레이(Overlay)에 대한 요구 정도는 계속해서 증가하고 있다. 반도체 회로 형성을 위한 포토(Photo) 공정은 노광을 위한 스테퍼(Stepper) 장비를 사용하게 되는데, 노광 장비에서는 형성되어야 하는 각 패턴 레벨(Pattern Level)간의 오버랩(Overlap) 정도를 원하는 수준에 맞추어 주기 위해서, 웨이퍼(Wafer) 상의 전 패턴 레벨(Pattern Level)에서 만들어진 얼라인먼트 마크(Alignment mark)를 이용하여 스테퍼(stepper) 장치에 내장된 얼라인먼트 계측계(sensor)를 이용하여 얼라인먼트 정도 계측을 하고, 내부 계산 방법을 통해서 보상한 후, 패턴 노광 작업을 진행하게 된다. 패턴 노광 작업을 진행할 때, 적정의 입력 파라미터(Input parameter)를 통해서 작업이 이루어져야 하고, 최근에는 어드밴스드 공정 제 어(Advanced Process Control, APC) 시스템을 이용하여 오버레이 출력(Output)과 스테퍼 입력의 정보를 활용하는 즉, 이전 진행 정보를 활용하여 다음 진행될 공정의 명령을 결정하는 방법을 이용하고 있다. 종래의 오버레이 관리를 위한 어드밴스드 공정 제어 방법은 도1과 같은 구조를 가지고 있다.

스테퍼에서 진행된 입력(input) 정보가 데이터 베이스(Data Base)에 저장이 되고, 오버레이 계측 장비에서 측정된 출력(Output) 값이 데이터 베이스에 저장된다. 이 정보는 어드밴스드 공정 제어 엔진(APC engine)으로 이동하여 다음에 진행될 로트(Lot)의 리커멘드(recommend)를 계산하게 한다. 계산된 레커멘드(Recommand) 정보는 어드밴스드 공정 제어 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 통해서 다음에 진행되는 로트 진행시 스테퍼에 전달된다.

상기와 같이 진행된 포토 어드밴스드 공정 제어상에서 스테퍼에서의 입력 정보와 오버레이 계측 장비에서 측정된 출력 정보는 도 2와 같이 로그(Log)를 제공해 주고 있다.

종래의 포토 공정 오버레이 관리 방법에서는 어드밴스드 공정 제어 관리 기법을 통하여 출력 인자만을 관리하는 방법을 사용하고 있다. 도 1과 같이 출력 인자의 변동량이 발생할 경우, 어드밴스드 공정 제어 알고리즘을 통하여 다음 진행되는 로트(Lot)의 입력(Input) 인자를 적정한 값으로 유지하여 주면서, 공정 출력(Output)을 일정하게 유지한다.

종래의 오버레이 관리 방법에서는 출력 인자의 통계적 공정 관리(Statistical Process Control, SPC) 챠트를 통하여 공정 산포의 흔들림과 이에 해당되는 문제점을 찾아 나가는 방식이다. 출력 인자만을 관리하는 방법은 계측 장치의 데이터에 전적으로 의존하는 결과를 가져오게 되고, 이런 관리 방법은 늦은 검수 및 원인 규명 부족이라는 단점을 초래하게 되어 품질 불량을 야기한다. 또한, 계측 장치의 측정 오차 또는 잘못된 측정 등이 발생하는 경우, 잘못된 정보가 어드밴스드 공정 제어에 피드백됨으로써 실제 오버레이의 수치를 왜곡할 수 있게 됨으로써, 심각한 품질 문제를 야기할 수 있는 단점이 있다.

종래의 반도체 회로 제작 시 패턴 공정에서는 오버레이 입력과 출력 관리 방법에서 출력 인자만을 관리함으로 인한, 측정 장치 의존도 및 이에 따르는 품질 문제를 야기할 수 있는 단점이 있다. 본 발명에서는 출력 인자뿐 아니라, 포토 어드밴스드 공정 제어를 활용한 입력 인자 관리 방법을 도입함으로써, 종래 기술의 단점을 보완하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 반도체 제조 공정의 패턴 형성 방법에서 오버레이(overlay) 변동에 대한 관리 방법은, 스테퍼(stepper)로부터 추출된 입력 파라미터를 입력 파라미터 데이터베이스에 저장하는 단계, 입력 셋 정보를 입력 파라미터 제어장치에 입력하는 단계, 입력 파라미터가 상기 입력 셋 정보에 대해 한계치 내에 있는지 여부를 판단하는 단계를 포함한다. 그리고 입력 파라미터가 상기 한계치 내에 있는 경우 공정을 진행하고 상기 입력파라미터가 한계치를 벗어난 경우 공정을 중단하는 단계를 포함한다.

입력 파라미터를 통계적 공정 관리(Statistical Process Control, SPC)화 될 수 있다. 그리고 출력 파라미터를 출력 파라미터 데이터베이스에 저장하는 단계와, 저장된 상기 출력 파라미터를 통계적 공정 제어 시스템에 입력하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 오버레이 변동에 대한 관리 장치는, 반도체에 대한 노광 공정을 진행하는 스테퍼와, 스테퍼에서 입력되는 입력 파라미터를 저장하는 입력 파라미터 데이터베이스와, 입력 파라미터 및 입력 파라미터 셋 정보가 입력되며, 상기 입력파라미터가 상기 입력 파라미터 셋 정보에 대해 한계치 내에 있는지를 파악하는 입력 파라미터 제어장치를 포함한다. 그리고 입력 파라미터 제어장치는 상기 입력 파라미터가 상기 한계치 내에 있는 경우 공정을 진행하도록 하고, 상기 한계치를 벗어나는 것으로 판단하는 경우 공정을 중단하게 한다.

상기 입력 파라미터는 공정 제어화 될 수 있다. 그리고 스테퍼가 수행한 공정을 계측하는 오버레이 계측장치와, 오버레이 계측장치를 통해 출력되는 출력 파라미터를 저장하는 출력 파라미터 데이터베이스를 더 포함할 수 있다.

스테퍼는 상기 입력 파라미터 데이터베이스와 상기 출력 파라미터 데이터베이스로부터 입력된 상기 입력파라미터 및 상기 출력 파라미터를 이용하여 다음에 진행되는 공정에 대한 리커맨드(recommand)를 제공할 수 있다.

본 발명은 측정 장치에 의한 오차 및 오측정으로 인한 잘못된 정보 발생과 이로 인한 품질 사고의 가능성을 사전에 차단할 수 있고, 이를 통하여 계측 장치의 측정 능력에 대한 최적화가 가능하게 한다.

본 발명은 제공된 기능을 통한 빠른 검수와 분석이 가능해져 품질 문제의 빠른 대응이 가능하게 한다.

본 발명은 장치에 이상이 있는 경우 조기 발견이 가능하고 불안정 요소의 조 기 확인을 통해서 포토 공정의 재작업 감소가 가능하다.

본 발명은 장치와 공정이 안정된 상태로 작동하는지 확인할 수 있고, 출력 및 입력 파라미터를 동시에 제공하기 때문에 작업 시간을 줄일 수 있다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른, 반도체 제조 공정의 패턴 형성 방법에서 오버레이(overlay) 변동에 대한 관리 장치를 나타내는 도면이다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 오버레이 변동에 대한 관리 장치는 반도체에 대한 노광 공정을 수행하는 스테퍼(stepper)(30), 스테퍼(30)가 수행한 노광 공정을 계측하는 오버레이 계측장치(40)와, 스테퍼(30)에서 출력되는 입력 정보를 저장하는 입력 APC(Advanced Process Control) 데이터베이스(50) 및 오버레이 계측장치(40)에서 출력되는 출력 정보를 저장하는 출력APC 데이터베이스(60)를 포함한다.

그리고 입력 APC 데이터베이스(50) 및 출력 APC 데이터베이스(60)에서 나온 입력 정보 및 출력 정보는 APC 엔진(10)에 입력된다. APC 엔진(10)은 입력 정보 및 출력 정보를 이용하여 다음에 스테퍼(10)에 의해 수행되는 로트(Lot)에 대한 리커맨드(recommand)를 계산한다. APC 엔진(10)에 의해 계산된 리커맨드는 APC 인터페이스(예를 들어, 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface, GUI))를 통해서 스테퍼(10)에 입력된다.

스테퍼(10)에서 나온 입력 파라미터(input parameter)는 입력 파라미터 데이터베이스(70)에 저장된다. 그리고 오버레이 계측장치(40)에서 나온 출력 파라미터는 출력 파라미터 데이터베이스(80)에 저장된다.

입력 파라미터 데이터베이스(70)에 저장된 입력 파라미터는 입력 파라미터 제어장치(110)에 입력된다. 입력 파라미터 제어장치(110)는 입력 파라미터 셋(set) 정보 또한 입력된다. 입력 파라미터 제어장치(110)는 입력 파라미터 셋 정보에 대해서 상기 입력 파라미터가 한계치 내에 있는지 여부를 판단한다. 판단 결과, 한계치 내에 있는 것으로 판단하는 경우 입력 파라미터 제어장치(110)는 공정을 진행하 게 한다. 그리고 한계치를 벗어나는 것으로 판단되는 경우, 입력 파라미터 제어장치(110)는 공정을 중단하게 한다.

입력 파라미터 제어장치(110)에 입력되는 입력 파라미터는 통계적 공정 관리(Statistical Process Control)화 된다. 따라서 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 동일한 SPC 화면에 입력 파라미터와 출력 파라미터가 동시에 표시될 수 있다. 그리고 도 6은, 도 2에 도시된 입력 파라미터 및 출력 파라미터를 SPC화 한 예를 나타낸다.

통계적 공정 관리(SPC)는 공정에서 요구되는 품질이나 생산성 목표를 달성하기 위하여 PDCA 사이클을 돌려가면서 통계적 방법으로 공정을 효율적으로 운영해 나가는 관리방법을 의미할 수 있다. SPC는 통계적 자료와 분석기법의 도움을 받아서, 공정의 품질변동을 주는 원인과 공정의 능력상태를 파악하며, 주어진 품질목표가 달성될 수 있도록 PDCA 사이클을 돌려가며 끊임없는 품질개선이 이루어지도록 관리해 가는 활동을 의미할 수 있다.

출력 파라미터 데이터베이스(80)에 저장된 출력 파라미터는 통계적 공정 관리(Statistical Process Control, SPC) 장치(120)에 입력되어 기존의 공정 작업을 수행한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 포토 어드밴스드 공정 제어에서 데이터를 흐름을 나타내는 도면.

도 2는 종래의 포토 어드밴스드 공정 제어에서 입력 및 출력 정보 제공의 예를 나타내는 도면.

도 3은 종래의 출력 파라미터를 관리하는 것을 예시적으로 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 오버레이 변동에 따른 관리 장치를 나타내는 도면.

도 5는 도 2의 정보를 이용하여 오버레이 입력 파라미터 및 출력 파라미터를 통계적 공정 관리(Statistical Process Control, SPC)화 한 예를 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오버레이 입력 파라미터 관리 개념도.

Claims (5)

1. 반도체 제조 공정의 패턴 형성 방법에서 오버레이(overlay) 변동에 대한 관리 방법에 있어서,

   스테퍼(stepper)로부터 추출된 입력 파라미터를 입력 파라미터 데이터베이스에 저장하는 단계;

   입력 셋 정보를 입력 파라미터 제어장치에 입력하는 단계;

   상기 입력 파라미터가 상기 입력 파라미터 셋 정보에 대해 한계치 내에 있는지 여부를 판단하는 단계를 포함하고,

   상기 입력 파라미터가 상기 한계치 내에 있는 경우 공정을 진행하고 상기 입력파라미터가 한계치를 벗어난 경우 공정을 중단하는 오버레이 변동에 대한 관리 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 입력 파라미터를 통계적 공정 관리(Statistical Process Control, SPC)화 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 변동에 대한 관리 방법.
3. 제1항 또는 제2항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   출력 파라미터를 출력 파라미터 데이터베이스에 저장하는 단계와;

   저장된 상기 출력 파라미터를 통계적 공정 제어 시스템에 입력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 변동에 대한 관리 방법.
4. 반도체에 대한 노광 공정을 진행하는 스테퍼와;

   상기 스테퍼에서 입력되는 입력 파라미터를 저장하는 입력 파라미터 데이터베이스와;

   상기 입력 파라미터 및 입력 파라미터 셋 정보가 입력되며, 상기 입력파라미터가 상기 입력 파라미터 셋 정보에 대해 한계치 내에 있는지를 파악하는 입력 파라미터 제어장치를 포함하고,

   상기 입력 파라미터 제어장치는 상기 입력 파라미터가 상기 한계치 내에 있는 경우 공정을 진행하도록 하고, 상기 한계치를 벗어나는 것으로 판단하는 경우 공정을 중단하게 하는 오버레이 변동에 대한 관리 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 입력 파라미터는 통계적 공정 관리(Statistical Process Control, SPC)화 되는 것을 특징으로 하는 오버레이 변동에 대한 관리 장치.

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