KR20130014190A - 공정을 모니터링하여 공정 조건 및 구성을 보정하는 것을 포함하는 반도체 소자 제조 방법 - Google Patents

공정을 모니터링하여 공정 조건 및 구성을 보정하는 것을 포함하는 반도체 소자 제조 방법 Download PDF

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Abstract

제1 설비 및 제2 설비에서 제1 주기의 동작 및 제2 주기의 동작을 수행하는 것을 포함하고, 상기 제1 주기의 동작은, 제1 설비 및 제2 설비에서 각각 1회차 패터닝 공정을 수행하고, 상기 제1 설비의 제1 측정 데이터 및 상기 제2 설비의 제1 측정 데이터를 생성하고, 상기 제1 설비의 상기 제1 측정 데이터와 상기 제2 설비의 상기 제1 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제2 설비의 제1 차분 데이터를 생성하고, 및 상기 제2 설비의 상기 제1 차분 데이터를 참조하여, 상기 제2 설비의 구성을 보정하는 것을 포함하고, 및 상기 제2 주기의 동작은, 상기 제1 설비 및 상기 제2 설비에서 2회차 패터닝 공정을 수행하고, 상기 제1 설비의 제2 측정 데이터 및 상기 제2 설비의 제2 측정 데이터를 생성하고, 상기 제1 설비의 상기 제1 측정 데이터와 상기 제1 설비의 상기 제2 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제1 설비의 제1 차분 데이터를 생성하고, 및 상기 제1 설비의 제1 차분 데이터를 참조하여 상기 제1 설비의 구성을 보정하는 것을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법이 제안된다.

Description

공정을 모니터링하여 공정 조건 및 구성을 보정하는 것을 포함하는 반도체 소자 제조 방법{Method of Fabricating a Semiconductor Device Including Calibrating Process Conditions and Configurations by Monitoring Processes}
본 발명은 가공물(workpiece)을 가공(processing)하는 다양한 공정을 모니터링하여 공정 조건 또는 설비의 구성을 보정(calibration)하하는 방법에 관한 것이다.
반도체 등은 웨이퍼를 많은 공정들로 가공하여 제조된다. 하나의 공정은 한 대의 설비만으로 수행되는 것이 아니라, 여러 대의 동일한 설비들을 이용하여 수행된다. 여러 대의 설비들을 운영할 때 중요한 것은 각 설비들을 이용하여 수행된 공정 결과들이다. 따라서, 각 설비들의 공정을 매 공정 단계마다 모니터링하여 공정 조건 또는 설비들의 구성들을 보정하는 것이 필요하다.
본 발명이 해결하려는 과제는 공정 및/또는 설비를 모니터링 하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제는 공정 및/또는 설비를 보정하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제는 반도체 소자를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당 업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 반도체 소자 제조 방법은, 제1 설비 및 제2 설비에서 제1 주기의 동작 및 제2 주기의 동작을 수행하는 것을 포함하고, 상기 제1 주기의 동작은, 제1 설비 및 제2 설비에서 각각 1회차 패터닝 공정을 수행하고, 상기 제1 설비의 제1 측정 데이터 및 상기 제2 설비의 제1 측정 데이터를 생성하고, 상기 제1 설비의 상기 제1 측정 데이터와 상기 제2 설비의 상기 제1 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제2 설비의 제1 차분 데이터를 생성하고, 및 상기 제2 설비의 상기 제1 차분 데이터를 참조하여, 상기 제2 설비의 구성을 보정하는 것을 포함하고, 및 상기 제2 주기의 동작은, 상기 제1 설비 및 상기 제2 설비에서 2회차 패터닝 공정을 수행하고, 상기 제1 설비의 제2 측정 데이터 및 상기 제2 설비의 제2 측정 데이터를 생성하고, 상기 제1 설비의 상기 제1 측정 데이터와 상기 제1 설비의 상기 제2 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제1 설비의 제1 차분 데이터를 생성하고, 및 상기 제1 설비의 제1 차분 데이터를 참조하여 상기 제1 설비의 구성을 보정하는 것을 포함할 수 있다.
응용 실시예에서, 상기 패터닝 공정은 포토레지스트 패턴을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
응용 실시예에서, 상기 설비들은 포토리소그래피 설비를 포함할 수 있다.
응용 실시예에서, 상기 측정 데이터들은 상기 패터닝 공정들에 의해 형성된 패턴들의 기하학적 위치 상관 관계들을 포함할 수 있다.
응용 실시예에서, 상기 제2 주기의 동작은, 상기 제1 설비의 제2 측정 데이터와 상기 제2 설비의 상기 제2 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제2 설비의 제2 차분 데이터를 생성하고, 상기 제2 설비의 상기 제2 차분 데이터를 참조하여 상기 제2 설비의 구성을 보정하는 것을 더 포함할 수 있다.
응용 실시예에서, 상기 제1 설비 및 상기 제2 설비에서 제3 주기의 동작을 수행하는 것을 더 포함하고, 상기 제3 주기의 동작은, 상기 제1 설비에서 3회차 패터닝 공정을 수행하고, 상기 제1 설비의 제3 측정 데이터를 생성하고, 상기 제1 설비의 상기 제2 측정 데이터와 상기 제1 설비의 상기 제3 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제1 설비의 제2 차분 데이터를 생성하고, 및 상기 제1 설비의 제1 차분 데이터를 참조하여 상기 제1 설비의 구성을 보정하는 것을 포함할 수 있다.
응용 실시예에서, 상기 제3 주기의 동작은, 상기 제2 설비에서 3회차 공정을 수행하고, 상기 제2 설비의 제3 측정 데이터를 생성하고, 상기 제1 설비의 상기 제3 측정 데이터와 상기 제2 설비의 상기 제3 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제2 설비의 제3 차분 데이터를 생성하고, 및 상기 제2 설비의 상기 제3 차분 데이터를 참조하여 상기 제2 설비의 구성을 보정하는 것을 더 포함할 수 있다.
응용 실시예에서, 상기 제1 설비 및 상기 제2 설비에서 제4 주기의 동작을 수행하는 것을 더 포함하고, 상기 제4 주기의 동작은, 상기 제2 설비에서 4회차 공정을 수행하고, 상기 제2 설비의 제4 측정 데이터를 생성하고, 상기 제2 설비의 상기 제3 측정 데이터와 상기 제2 설비의 상기 제4 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제2 설비의 제4 차분 데이터를 생성하고, 및 상기 제2 설비의 상기 제4 차분 데이터를 참조하여 상기 제2 설비의 구성을 보정하는 것을 포함할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 반도체 소자 제조 방법은, 제1 주기의 동작을 수행하는 것을 포함하고, 상기 제1 주기의 동작은, 상기 제1 설비, 상기 제2 설비, 및 상기 제3 설비에서 각각 1회차 패터닝 공정을 수행하고, 상기 제1 설비의 제1 측정데이터, 상기 제2 설비의 제1 측정 데이터, 및 상기 제3 설비의 제1 측정 데이터를 생성하고, 상기 제1 설비의 상기 제1 측정 데이터와 상기 제2 설비의 상기 제1 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제2 설비의 제1 차분 데이터를 생성하고, 상기 제1 설비의 상기 제1 측정 데이터와 상기 제3 설비의 상기 제1 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제3 설비의 제1 차분 데이터를 생성하고, 상기 제1 설비의 제1 차분 데이터를 참조하여 상기 제1 설비의 구성을 보정하고, 및 상기 제2 설비의 제1 차분 데이터를 참조하여 상기 제2 설비의 구성을 보정하는 것을 포함할 수 있다.
응용 실시예에서, 제2 주기의 공정을 수행하는 것을 더 포함하고, 상기 제2 주기의 동작은, 상기 제1 설비에서 2회차 패터닝 공정을 수행하고, 상기 제1 설비의 제2 측정 데이터를 생성하고, 상기 제1 설비의 상기 제1 측정 데이터와 상기 제1 설비의 상기 제2 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제1 설비의 제1 차분 데이터를 생성하고, 및 상기 제1 설비의 상기 제1 차분 데이터를 참조하여 상기 제1 설비의 구성을 보정하는 것을 포함할 수 있다.
응용 실시예에서, 상기 제2 주기의 동작은, 상기 제2 설비에서 상기 2회차 패터닝 공정을 수행하고, 상기 제2 설비의 제2 측정 데이터를 생성하고, 상기 제1 설비의 상기 제2 측정 데이터와 상기 제2 설비의 상기 제2 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제2 설비의 제2 차분 데이터를 생성하고, 및 상기 제2 설비의 상기 제2 차분 데이터를 참조하여 상기 제2 설비의 구성을 보정하는 것을 더 포함할 수 있다.
응용 실시예에서, 상기 제2 주기의 동작은, 상기 제3 설비에서 상기 2회차 공정을 수행하고, 상기 제3 설비의 제2 측정 데이터를 생성하고, 상기 제1 설비의 상기 제2 측정 데이터와 상기 제3 설비의 상기 제2 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제3 설비의 제2 차분 데이터를 생성하고, 및 상기 제3 설비의 상기 제2 차분 데이터를 참조하여 상기 제3 설비의 구성을 보정하는 것을 포함할 수 있다.
응용 실시예에서, 제3 주기의 공정을 수행하는 것을 더 포함하고, 상기 제3 주기의 동작은, 상기 제2 설비에서 3회차 공정을 수행하고, 상기 제2 설비의 제3 측정 데이터를 생성하고, 상기 제2 설비의 상기 제2 측정 데이터와 상기 제2 설비의 상기 제3 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제2 설비의 제3 차분 데이터를 생성하고, 및 상기 제2 설비의 상기 제3 차분 데이터를 참조하여 상기 제2 설비의 구성을 보정하는 것을 포함할 수 있다.
응용 실시예에서, 상기 제3 주기의 동작은, 상기 제3 설비에서 상기 3회차 공정을 수행하고, 상기 제3 설비의 제3 측정 데이터를 생성하고, 상기 제2 설비의 상기 제3 측정 데이터와 상기 제3 설비의 상기 제3 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제3 설비의 제3 차분 데이터를 생성하고, 및 상기 제3 설비의 상기 제3 차분 데이터를 참조하여 상기 제3 설비의 구성을 보정하는 것을 더 포함할 수 있다.
응용 실시예에서, 상기 측정 데이터들은, 상기 패터닝 공정들에 의해 형성된 포토레지스트 패턴들의 기하학적인 측정 결과들을 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 기술적 사상의 다양한 실시예들에 의한 공정 및/또는 설비의 모니터링 방법 또는 보정 방법에 의하면, 설비들의 공정 능력 및 공정 결과를 모니터링하여, 어떤 관계를 갖는지 수치적으로 다양한 차분들 또는 관계식들을 얻을 수 있다. 특히, 다수의 설비들이 공정 능력 및 공정 결과를 초기 기준 설비의 공정 능력 및 공정 결과와 비교한 데이터를 얻을 수 있다. 따라서, 다수의 설비들이 항상 기준 설비의 초기 구성을 기준으로 측정, 산출, 및 보정될 수 있으므로, 공정, 공정 결과 및 설비들의 환경 등이 항상 일정한 범위 내에서 제어 및 유지될 수 있다. 특히, 본 발명의 기술적 사상이 포토리소그래피 공정에 적용되는 경우, 현상 후 검사(ADI, after develop inspection) 공정에서 공정등 및 설비들이 모니터링되고 보정될 수 있으므로, 빠른 시간에 공정들 및 설비들을 안정화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 설비들의 통신망을 개념적으로 도시한 블록도이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트 들이다.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 기술적 사상의 제2 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트들이다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 기술적 사상의 제3 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트들이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 기술적 사상의 제4 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트들이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 제5 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 기술적 사상의 제6 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트들이다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 기술적 사상의 제7 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트들이다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 기술적 사상의 제8 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트들이다.
도 10a 내지 12는 본 발명의 기술적 사상에 의한 반도체 소자의 제조 방법들이 적용된 실시예들을 설명하기 위한 도면들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에 첨부된 도면들에 도시된 각 구성 요소들의 모양 또는 크기 등은 본 발명의 기술적 사상을 이해하기 쉽게 설명하기 위하여 상대적 또는 개념적으로 간략화되거나 과장될 수 있다.
본 명세서의 설명들은 공정 및/또는 설비를 모니터링하는 방법, 제어하는 방법, 보정(calibration)하는 방법, 및/또는 반도체 소자를 제조하는 방법 등으로 다양하게 응용될 수 있다.
본 명세서에서, 다양한 차분들 또는 관계식들이 더 산출될 수 있다는 설명은 기존의 인위적으로 새로운 기준 수치, 변수, 또는 다양한 수식들을 입력함으로써, 다양한 결과 값들을 얻을 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 기술적 사상에서, 1회차 내지 4회차 공정들은 패턴을 형성하는 패터닝 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 현상 공정을 포함하는 포토리소그래피 공정을 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 각 공정들은 노광 공정 및/또는 현상 공정을 포함할 수 있다. 부가하여, 각 공정들은 노광 공정, 프리-베이크(pre-bake) 공정, 및/또는 현상 공정을 포함할 수 있다.본 발명의 기술적 사상에서, 측정 데이터들은 포토레지스트 패턴들을 측정한 결과를 포함할 수 있다. 예를 들어, 측정 데이터들은 노광 공정 및 현상 공정을 진행한 후, 식각 공정을 진행하기 전에 포토레지스트 패턴들의 기하학적인 위치 상관 관계 또는 선폭(CD, critical dimension)을 측정한 결과들을 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에서, 측정 데이터들을 생성하는 공정들은 현상 후 검사(ADI, after develop inspection) 공정을 포함할 수 있다. 그러므로, 측정 데이터들은 포토레지스트 패턴들의 기하학적 측정 결과들을 포함할 수 있다. 포토리소그래피 공정을 수행한 결과를 측정하는 공정들 중에서, 노광 공정을 진행한 후, 가장 빠른 시기에 진행되는 공정이 ADI 공정이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상에 따르면, 포토리소그래피 공정들 및 설비들을 모니터링하고 보정하는 작업이 가장 빠른 시간에 수행될 수 있다. 특히, 오버레이 또는 얼라인 등을 측정하고 공정들 및 설비들을 보정하는 것은 상대적으로 여유있게(loosely) 관리될 수 있으므로, 최종 패턴을 형성하고 측정하여 공정들 및 설비들을 보정하는 것은 과도한 시간 소비할 수 있다.
본 명세서 및 청구항에서 설비의 구성을 보정한다는 것은 설비의 소프트웨어 및 하드웨어의 구성들을 보정하는 것으로 이해될 수 있다. 설비의 소프트웨어는 공정 조건(process conditions) 및 공정 방법(process recipes)을 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 설비들의 통신망을 개념적으로 도시한 블록도이다. 설비들은 본 발명의 기술적 사상에 의한 설비들의 통신망은 중앙 제어부(CCU, central control unit), 제1 설비(E1, primary apparatus), 제2 설비(E2, secondary apparatus), 제3 설비(E3, tertiary apparatus) 및 측정 설비(Ei, Inspection apparatus)를 포함할 수 있다. 중앙 제어부(CCU)는 제1 내지 제3 설비들(E1-E3)과 각각 통신할 수 있다. 중앙 제어부(CCU)는 제1 내지 제3 설비들(E1-E3)로부터 제1 데이터를 수집, 컴퓨팅하여 제2 데이터를 생성할 수 있다. 제2 데이터는 사용자, 제1 내지 제3 설비들(E1-E3) 및/또는 측정 설비(Ei)들에 선택적으로 전송 또는 분배될 수 있다.
제1 내지 제3 설비(E1-E3)는 포토리소그래피 공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제1 설비(E1)는 노광(exposure) 설비, 현상(development) 설비, 또는 두 설비를 모두 포함할 수 있다. 제2 설비(E2)도 노광(exposure) 설비, 현상(development) 설비, 또는 두 설비를 모두 포함할 수 있다. 또한, 제3 설비(E3)도 노광(exposure) 설비, 현상(development) 설비, 또는 두 설비를 모두 포함할 수 있다. 제1 설비(E1)는 제2 및 제3 설비(E2, E3)들에게 기준을 제공할 수 있다. 따라서, 제2 및 제3 설비(E2, E3)는 제1 설비(E1)로부터 제공된 기준에 따라 보정(calibration)될 수 있다.
측정 설비(Ei)는 제1 설비 내지 제3 설비(E1-E3)에서 수행된 공정 결과를 모니터링 할 수 있다. 측정 설비(Ei)는 광학적 또는 전자적인 모니터, 비주얼라이저 (visualizer), 스캐너 (scanner), 카메라 (camera), 컴페어레이터 (comparator), 또는 룰러 (ruler)를 포함할 수 있다.
부가하여(furthermore), 통신망은 다수 개의 다른 설비들을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신망은 제4 설비를 더 포함할 수 있다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트 들이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법은, 먼저, 제1 설비(primary apparatus) 및 제2 설비(secondary apparatus)의 구성(configuration)을 초기화하는 단계(Sini1)를 포함할 수 있다. 각 설비들의 구성(configuration)을 초기화한다는 의미는 공정 파라미터들, 동작 조건들(operating conditions), 및/또는 공정 수행 방법들(recipes)을 동일하게 하거나, 각 설비들의 특성에 따라 독립적으로 초기화하는 것을 포함할 수 있다. 이후, 제1 설비 및 제2 설비에서는 각각 제1 주기의(first period) 동작들(PA1, PB1)이 수행될 수 있다.
제1 설비의 제1 주기의 동작(PA1)은 제1 설비에서 1회차 공정을 수행하는 단계(SA11) 및 제1 설비의 제1 측정 데이터를 생성하는 단계(SA12)를 포함할 수 있다.
제1 설비에서 1회차 공정을 수행하는 단계(SA11)는 제1 설비를 이용하여 웨이퍼 상에 포토리소그래피 공정을 수행하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
제1 설비의 제1 측정 데이터를 생성하는 단계(SA12)는 제1 설비에 의하여 진행된 1회차 공정의 결과를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 제1 설비의 제1 측정 데이터를 생성하는 단계(SA12)는 예를 들어, 제1 설비를 이용하여 1회차 공정을 통하여 얻어진 포토레지스트 패턴의 두께, 깊이, 너비, 길이, 위치 또는 기타 다양한 수치들을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 즉, 제1 설비의 제1 측정 데이터는 포토레지스트 패턴의 기하학적인 측정 결과들을 포함할 수 있다. 제1 설비의 제1 측정 데이터를 생성하는 단계(SA12)는 측정용 설비 또는 마이크로스코프, SEM, TEM, 등의 다양한 측정 장치들을 이용하여 수행될 수 있다.
제1 설비의 제1 측정 데이터를 생성하는 단계(SA12)는 측정 결과를 수치적으로 데이터화 하는 것을 포함할 수 있다. 부가하여, 목표 수치와 측정 결과의 차분 또는 관계식을 산출하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 제1 설비의 제1 측정 데이터는 다양한 수치들과 그 수치들의 목표 수치로부터 갖는 차분들 또는 관계식들을 선택적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 설비의 제1 측정 데이터는 측정 수치 A1를 포함할 수 있다.
측정 수치 A1을 생성하기 위한 측정 장치들은 제1 설비 내에 내장될 수도 있다. 즉, 제1 설비의 제1 측정 데이터를 생성하는 단계(SA12)는 별도의 측정 설비를 이용하지 않고 제1 설비 내에서 자체적으로 수행될 수도 있다. 제1 설비의 제1 측정 데이터는 측정용 설비 및/또는 중앙 제어부를 이용하여 생성될 수 있다. 이후, 제1 설비의 제2 주기의 동작(PA2)이 수행될 수 있다.
제2 설비의 제1 주기의 동작(PB1)은 제2 설비에서 1회차 공정을 수행하는 단계(SB11), 제2 설비의 제1 측정 데이터를 생성하는 단계(SB12), 및 제2 설비의 제1 차분 데이터를 생성하는 단계(SB13)를 포함할 수 있다.
제2 설비의 1회차 공정은 제1 설비의 1회차 공정과 동일한 공정을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 기술적 사상은 동일한 공정을 두 설비에서 각각 진행하는 것을 포함할 수 있다.
제2 설비의 제1 측정 데이터를 생성하는 단계(SB12)는 제2 설비에서 수행된 1회차 공정의 결과를 측정용 설비 또는 내장된 측정 장치를 이용하여 측정하는 것을 포함할 수 있다. 제2 설비의 제1 측정 데이터를 생성하는 단계(SB12)는 목표 수치와 제2 설비에서 수행된 1회차 공정의 결과를 측정하고 그 차분들 또는 관계식들을 산출하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 설비의 제1 측정 데이터는 측정 수치 B1를 포함할 수 있다. 제2 설비의 제1 측정 데이터도 별도의 측정 설비 및/또는 중앙 제어부(CCU)를 이용하여 생성될 수 있다.
도 2b를 더 참조하면, 제2 설비의 제1 차분 데이터를 생성하는 단계(SB13)는 제1 설비의 제1 측정 데이터와 제2 설비의 제1 측정 데이터의 차분 또는 관계식을 산출하는 단계(SB13a)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 설비의 제1 측정 데이터가 측정 수치 A1을 포함하고, 제2 설비의 제1 측정 데이터가 측정 수치 B1을 포함하는 경우, 제2 설비의 제1 차분 데이터는 다음과 같이 A1과 B1 사이에서 산출된 차분들 또는 관계식들을 포함할 수 있다.
(1)……A1=B1-ΔB1, (Δ는 차분)
(2)……B1=A1+ΔB1
(3)……ΔB1=B1-A1
따라서, 제2 설비의 제1 차분 데이터는 제1 설비와 제2 설비의 공정 결과들의 차분들 또는 관계식들을 포함할 수 있다. 제2 설비의 제1 차분 데이터는 자체적 또는 도 1의 측정 설비(Ei) 또는 중앙 제어부(CCU)를 이용하여 생성될 수 있다.
다시 도 2a를 참조하면, 제2 설비의 제1 주기의 동작(PB1)은 제2 설비의 제1 차분 데이터를 참조하여 제2 설비의 구성(configuration)을 보정(calibration)하는 단계(SB14)를 더 포함할 수 있다. 이후, 제2 설비의 제2 주기의 동작(PB2)이 수행될 수 있다. 각 설비들의 구성은 하드웨어 및 소프트웨어적인 모든 요소들을 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.
본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에 의하면 제1 설비의 초기 구성(configuration)과 제2 설비의 구성(configuration) 및/또는 결과가 어떤 관계를 갖는지 수치적으로 다양한 차분들 또는 관계식들을 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상의 제1 실시예에 의하면 제2 설비의 구성(configuration)이 제1 설비의 초기 구성 또는 변화된 구성을 기준으로 보정될 수 있으므로 공정, 공정 결과 및 설비의 환경 등이 항상 일정한 범위 내에서 제어 및 유지될 수 있다.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 기술적 사상의 제2 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트들이다.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 제2 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법은, 제1 실시예에 의한 모니터링 방법을 포함하고, 제1 설비 및 제2 설비에서 각각 제2 주기의 동작들(PA2, PB2)이 수행될 수 있다.
제1 설비의 제2 주기의 동작(PA2)은 제1 설비에서 2회차 공정을 수행하는 단계(SA21), 제1 설비의 제2 측정 데이터를 생성하는 단계(SA22) 및 제1 설비의 제1 차분 데이터를 생성하는 단계(SA23)를 포함할 수 있다. 제1 설비의 2회차 공정은 제1 설비의 1회차 공정과 동일한 공정을 포함할 수 있다. 제1 설비의 제2 측정 데이터를 생성하는 단계(SA22)는, 제1 설비에서 수행된 2회차 공정의 결과를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
도 3b를 더 참조하면, 제1 설비의 제1 차분 데이터를 생성하는 단계(SA23)는 제1 설비의 제1 측정 데이터와 제1 설비의 제2 측정 데이터의 차분 또는 관계식을 산출하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 설비의 제2 데이터가 측정 수치 A2를 포함하는 경우, 제1 설비의 제1 차분 데이터는 다음과 같이 A1과 A2 사이에서 산출된 차분들 또는 관계식들을 포함할 수 있다.
(4)……A1=A2-ΔA2
(5)……A2=A1+ΔA2
(6)……ΔA2=A2-A1
다시 도 3a를 참조하면, 제1 설비의 제2 주기의 동작(PA2)은 제1 설비의 제1 차분 데이터를 참조하여 제1 설비의 구성(configuration)을 보정하는 단계(SA24)를 더 포함할 수 있다. 이후, 제1 설비의 제1 주기의 동작(PA1) 또는 제3 주기의 동작(PA3)이 수행될 수 있다.
계속해서 도 3a를 참조하면, 제2 설비의 제2 주기의 동작(PB2)은 제2 설비에서 2회차 공정을 수행하는 단계(SB21), 제2 설비의 제2 측정 데이터를 생성하는 단계(SB22), 및 제2 설비의 제2 차분 데이터를 생성하는 단계(SB23)를 포함할 수 있다. 제2 설비의 2회차 공정은 제1 설비의 2회차 공정과 동일한 공정을 포함할 수 있다. 제2 설비의 제2 측정 데이터를 생성하는 단계(SB22)는 제2 설비에서 수행된 2회차 공정의 결과를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
도 3c를 더 참조하면, 제2 설비의 제2 차분 데이터를 생성하는 단계(SB23)는 제1 설비의 제2 측정 데이터와 제2 설비의 제2 측정 데이터의 차분 또는 관계식을 산출하는 단계(SB23a), 제1 설비의 제1 측정 데이터와 제2 설비의 제2 측정 데이터의 차분 또는 관계식을 산출하는 단계(SB23b), 및 제1 설비의 제1 및 제2 측정 데이터, 제1 설비의 제1 차분 데이터, 및 제2 설비의 제1 및 제2 측정 데이터의 기타 다양한 차분들 또는 관계식들을 산출하는 단계(SB23c)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 설비의 제1 측정 데이터가 측정 수치 A1을 포함하고, 제1 설비의 제2 측정 데이터가 측정 수치 A2를 포함하고, 제1 설비의 제1 차분 데이터가 차분 수치 ΔA1을 포함하고, 제2 설비의 제1 측정 데이터가 측정 수치 B1을 포함하고, 및 제2 설비의 제2 측정 데이터가 측정 수치 B2을 포함하는 경우, 제2 설비의 제2 차분 데이터는 다음과 같이 A1, A2, 및 B2 사이에서 산출된 다양한 차분들 또는 관계식들을 포함할 수 있다.
(7)……ΔB2=B2-A2
(8)……ΔB2=B2-(ΔA2+A1)
(9)……ΔB2+ΔA2=B2-A1
이외에도, 다양한 차분들 또는 관계식들이 더 산출, 포함될 수 있다.
다시 도 3a를 참조하면, 제2 설비의 제2 차분 데이터를 참조하여 제2 설비의 구성을 보정하는 단계(SB24)를 더 포함할 수 있다. 이후, 제2 설비의 제1 주기의 동작(PB1) 또는 제3 주기의 동작(PB3)이 수행될 수 있다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 기술적 사상의 제3 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트들이다.
도 4a를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 제3 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법은, 제1 실시예 및 제2 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법들을 포함하고, 제1 설비 및 제2 설비에서 각각 제3 주기의 동작들(PA3, PB3)이 수행될 수 있다.
제1 설비의 제3 주기의 동작(PA3)은 제1 설비에서 3회차 공정을 수행하는 단계(SA31), 제1 설비의 제3 측정 데이터를 생성하는 단계(SA32) 및 제1 설비의 제2 차분 데이터를 생성하는 단계(SA33)를 포함할 수 있다. 제1 설비의 3회차 공정은 제1 설비의 1회차 공정 또는 2회차 공정과 동일한 공정을 포함할 수 있다. 제1 설비의 제3 측정 데이터를 생성하는 단계(SA32)는, 제1 설비에서 수행된 3회차 공정의 결과를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
도 4b를 더 참조하면, 제1 설비의 제2 차분 데이터를 생성하는 단계(SA33)는 제1 설비의 제2 측정 데이터와 제1 설비의 제3 측정 데이터의 차분 또는 관계식을 산출하는 단계(SA33a) 및 제1 설비의 제1 측정 데이터와 제1 설비의 제3 측정 데이터의 차분 또는 관계식을 산출하는 단계(SA33b)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 설비의 제3 측정 데이터가 측정 수치 A3을 포함하면, 제1 설비의 제2 차분 데이터는 다음과 같이 A1, A2 및 A3 사이에서 산출된 다양한 차분들 또는 관계식들을 포함할 수 있다.
(10)……ΔA3=A3-A2
(11)……A3=ΔA3+A2
(12)……ΔA3=A3-ΔA2-A1
(13)……ΔA3+ΔA2 =A3 -A1
이외에도, 다양한 차분들 또는 관계식들이 더 산출, 포함될 수 있다.
다시 도 4a를 참조하면, 제1 설비의 제3 주기의 동작(PA3)은 제1 설비의 제2 차분 데이터를 참조하여 제1 설비의 구성을 보정하는 단계(SA24)를 더 포함할 수 있다. 이후, 제1 설비의 제1 주기의 동작(PA1), 제2 주기의 동작(PA2) 또는 제4 주기의 동작(PA4)이 수행될 수 있다.
계속해서 도 4a를 참조하면, 제2 설비의 제3 주기의 동작(PB3)은 제2 설비에서 3회차 공정을 수행하는 단계(SB31), 제2 설비의 제3 측정 데이터를 생성하는 단계(SB32), 및 제2 설비의 제3 차분 데이터를 생성하는 단계(SB33)를 포함할 수 있다. 제2 설비의 3회차 공정은 제1 설비의 3회차 공정과 동일한 공정을 포함할 수 있다. 제2 설비의 제3 측정 데이터를 생성하는 단계(SB32)는 제2 설비에서 수행된 3회차 공정의 결과를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
도 4c를 더 참조하면, 제2 설비의 제3 차분 데이터를 생성하는 단계(SB33)는 제1 설비의 제1 내지 제3 측정 데이터와 제2 설비의 제3 측정 데이터의 차분들 또는 관계식들을 산출하는 단계(SB33a) 및 제1 설비의 제1 내지 제3 측정 데이터, 제1 설비의 제1 및 제2 차분 데이터, 및 제2 설비의 제1 내지 제3 측정 데이터의 기타 다양한 차분들 또는 관계식들을 산출하는 단계(SB33b)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 설비의 제1 측정 데이터가 측정 수치 A1을 포함하고, 제1 설비의 제2 측정 데이터가 측정 수치 A2를 포함하고, 제1 설비의 제3 측정 데이터가 측정 수치 A3를 포함하고, 제1 설비의 제1 차분 데이터가 차분 수치 ΔA1을 포함하고, 제1 설비의 제2 차분 데이터가 차분 수치 ΔA2를 포함하고, 제2 설비의 제1 측정 데이터가 측정 수치 B1을 포함하고, 제2 설비의 제2 측정 데이터가 측정 수치 B2를 포함하고, 제2 설비의 제3 측정 데이터가 측정 수치 B3를 포함하고, 제2 설비의 제1 차분 데이터가 차분 수치 ΔB1을 포함하고, 및 제2 설비의 제2 차분 데이터가 차분 수치 ΔB2를 포함하는 경우, 제2 설비의 제3 차분 데이터는 다음과 같이 A1, A2, A3, B3 사이에서 산출된 다양한 차분들 또는 관계식들을 포함할 수 있다.
(14)……ΔB3=B3-A3
(15)……ΔB3=B3-(ΔA3+A2)
(16)……ΔB3+ΔA3=B3-A2
(17)……ΔB3+ΔA3=B3-(ΔA2+A1)
(18)……ΔB3+ΔA3+ΔA2=B3-A1
이외에도, 다양한 차분들 또는 관계식들이 더 산출, 포함될 수 있다.
다시 도 4a를 참조하면, 제2 설비의 제3 차분 데이터를 참조하여 제2 설비의 구성을 보정하는 단계(SB34)를 더 포함할 수 있다. 이후, 제2 설비의 제1 주기의 동작(PB1), 제2 주기의 동작(PB2), 또는 제4 주기의 동작(PB4)이 수행될 수 있다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 기술적 사상의 제4 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트들이다.
도 5a를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 제4 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법은, 제1 내지 제3 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법들 중 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하고, 제1 설비 및 제2 설비에서 각각 독립적으로 제4 주기의 동작들(PA4, PB4)이 수행될 수 있다. 제1 설비의 제4 주기의 동작(PA4)은 제1 설비의 가동을 멈추는 것을 포함할 수 있다.
제2 설비의 제4 주기의 동작(PB4)은 제2 설비에서 4회차 공정을 수행하는 단계(SB41), 제2 설비의 제4 측정 데이터를 생성하는 단계(SB42), 및 제2 설비의 제4 차분 데이터를 생성하는 단계(SB43)를 포함할 수 있다. 제2 설비의 4회차 공정은 제2 설비의 1회차 공정 내지 3회차 공정과 동일한 공정을 포함할 수 있다.
도 5b를 더 참조하면, 제2 설비의 제4 차분 데이터를 생성하는 단계(SB43)는, 제2 설비의 제3 측정 데이터 및 제3 차분 데이터와 제2 설비의 제4 측정 데이터의 차분들 또는 관계식들을 산출하는 단계(SB43a)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 설비의 제4 측정 데이터가 측정 수치 B4를 포함하면, 제2 설비의 제4 차분 데이터는 다음과 같이 A1, A2, A3, B3 및 B4산출된 다양한 차분들 또는 관계식들을 포함할 수 있다.
(19)……ΔB4=B4-B3
(20)……ΔB4=B4-(ΔB3+ΔA3+ΔA2+A1)
(21)……B4=ΔB4+ΔB3+ΔA3+ΔA2+A1
(22)……ΔB4+ΔB3+ΔA3+ΔA2=B4-A1
이외에도, 다양한 차분들 또는 관계식들이 더 산출, 포함될 수 있다.
다시 도 5a를 참조하면, 제2 설비의 제4 주기의 동작(PB4)은 제2 설비의 제4 차분 데이터를 참조하여 제2 설비의 구성을 보정하는 단계(SB44)를 더 포함할 수 있다. 이후, 제1 설비 및/또는 제2 설비의 제1 내지 제4 주기의 동작들(PB1 - PB4) 중 하나가 수행될 수 있다. 즉, 제1 설비 및 제2 설비의 초기 구성이 재설정될 수도 있고, 제1 설비가 다시 가동될 수도 있고, 또는 제2 설비만 가동되어 다음 공정들이 수행될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 제2 내지 제4 실시예에 의하면, 제1 설비와 제2 설비의 구성들이 제1 설비의 초기 구성을 기준으로 보정될 수 있으므로, 공정, 공정 결과 및 설비들의 환경 등이 항상 일정한 범위 내에서 제어 및 유지될 수 있다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 제5 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
도 6a를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 제5 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법은 제1 설비(primary apparatus), 제2 설비(secondary apparatus), 및 제3 설비(tertiary apparatus)의 구성을 초기화 하는 단계(Sini2)를 포함할 수 있다. 본 실시예는 셋 이상의 설비를 포함할 수 있다.
이후, 제1 설비, 제2 설비 및 제3 설비에서 각각 독립적으로 제1 주기의 동작들(PA1, PB1, PC1)이 수행될 수 있다. 제1 설비 및 제2 설비의 제1 주기의 동작들(PA1, PB1)은 도 2a 및 2b를 참조하여 이해될 수 있다.
제3 설비의 제1 주기의 동작(PC1)은 제3 설비에서 1회차 공정을 수행하는 단계(SC11), 제3 설비의 제1 측정 데이터를 생성하는 단계(SC12), 및 제3 설비의 제1 차분 데이터를 생성하는 단계(SC13)를 포함할 수 있다.
제3 설비의 1회차 공정은 제1 설비의 1회차 공정 또는 제2 설비의 1회차 공정과 동일한 공정을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 기술적 사상은 동일한 공정을 세 개 설비에서 각각 진행하는 것을 포함할 수 있다.
제3 설비의 제1 측정 데이터를 생성하는 단계(SC12)는 제3 설비에서 수행된 1회차 공정의 결과를 측정용 설비 또는 내장된 측정 장치를 이용하여 측정하는 것을 포함할 수 있다. 제3 설비의 제1 측정 데이터를 생성하는 단계(SC12)는 목표 수치와 제3 설비에서 수행된 1회차 공정의 결과를 측정하고 그 차분들 또는 관계식들을 산출하는 것을 포함할 수 있다. 제3 설비의 제1 측정 데이터도 별도의 측정 설비 및/또는 중앙 제어부(CCU)를 이용하여 생성될 수 있다.
도 6b를 더 참조하면, 제3 설비의 제1 차분 데이터를 생성하는 단계(SC13)는 제1 설비의 제1 측정 데이터와 제3 설비의 제1 측정 데이터의 차분 또는 관계식을 산출하는 단계(SC13a)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 설비의 제1 측정 데이터가 측정 수치 A1을 포함하고, 제3 설비의 제1 측정 데이터가 측정 수치 C1을 포함하는 경우, 제3 설비의 제1 차분 데이터는 다음과 같이 A1 및 C1 사이에서 산출된 차분 또는 관계식을 포함할 수 있다.
(23)……ΔC1=C1-A1
다시 도 6a를 참조하면, 제3 설비의 제1 주기의 동작(PC1)은 제3 설비의 제1 차분 데이터를 참조하여 제3 설비의 구성을 보정하는 단계(SC14)를 더 포함할 수 있다. 이후, 제3 설비의 제2 주기의 동작(PC2)이 수행될 수 있다.
부가하여, 본 발명의 기술적 사상의 제5 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법은, 제2 설비의 제1 측정 데이터 및 제1 차분 데이터와 제3 설비의 제1 측정 데이터 및 제1 차분 데이터의 차분들 또는 관계식들을 산출하는 단계(Scal1)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 다음과 같이 B1 및 C1 사이에서 산출된 다양한 차분들 또는 관계식들을 포함할 수 있다.
(24)……B1-ΔB1=C1-ΔC1
도 7a 및 7b는 본 발명의 기술적 사상의 제6 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트들이다.
도 7a를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 제6 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법은 제5 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 포함하고, 제1 설비, 제2 설비 및 제3 설비에서 각각 독립적으로 제2 주기의 동작들(PA2, PB2, PC2)이 수행되는 것을 포함할 수 있다. 제1 설비 및 제2 설비의 제2 주기의 동작들(PA2, PB2)은 도 3a 내지 3c를 참조하여 이해될 수 있다.
제3 설비의 제2 주기의 동작(PC2)은 제3 설비에서 2회차 공정을 수행하는 단계(SC21), 제2 설비의 제2 측정 데이터를 생성하는 단계(SC22) 및 제3 설비의 제1 차분 데이터를 생성하는 단계(SC23)를 포함할 수 있다. 제3 설비의 2회차 공정은 제1 설비 또는 제2 설비의 2회차 공정과 동일한 공정을 포함할 수 있다. 제3 설비의 제2 측정 데이터를 생성하는 단계(SC22)는, 제3 설비에서 수행된 2회차 공정의 결과를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
도 7b를 더 참조하면, 제3 설비의 제2 차분 데이터를 생성하는 단계(SC23)는 제1 설비의 제2 측정 데이터와 제3 설비의 제2 측정 데이터의 차분 또는 관계식을 산출하는 단계(SC23a), 제1 설비의 제1 측정 데이터와 제2 설비의 제2 측정 데이터의 차분 또는 관계식을 산출하는 단계(SC23b), 및 제1 설비의 제1 및 제2 측정 데이터, 제1 설비의 제1 차분 데이터, 및 제3 설비의 제1 및 제2 측정 데이터의 기타 다양한 차분들 또는 관계식들을 산출하는 단계(SC23c)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 설비의 제1 측정 데이터가 측정 수치 A1을 포함하고, 제1 설비의 제2 측정 데이터가 측정 수치 A2를 포함하고, 제1 설비의 제1 차분 데이터가 편치 수치 ΔA1을 포함하고, 제3 설비의 제1 측정 데이터가 측정 수치 C1을 포함하고, 및 제3 설비의 제2 측정 데이터가 측정 수치 C2을 포함하는 경우, 제3 설비의 제2 차분 데이터는 다음과 같이 A1, A2 및 C2 사이에서 산출된 다양한 차분들 또는 관계식들을 포함할 수 있다.
(25)……ΔC2=C2-A2
(26)……ΔC2=C2-(ΔA2+A1)
(27)……ΔC2+ΔA2=C2-A1
이외에도, 다양한 차분들 또는 관계식들이 더 산출, 포함될 수 있다.
다시 도 7a를 참조하면, 제3 설비의 제2 차분 데이터를 참조하여 제3 설비의 구성을 보정하는 단계(SC24)를 더 포함할 수 있다. 이후, 제3 설비의 제1 주기의 동작(PC1) 또는 제3 주기의 동작(PC3)이 수행될 수 있다.
부가하여, 본 발명의 기술적 사상의 제6 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법은, 제2 설비의 제2 측정 데이터 및 제2 차분 데이터와 제3 설비의 제2 측정 데이터 및 제2 차분 데이터의 차분들 또는 관계식들을 산출하는 단계(Scal2)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 다음과 같이 B2 및 C2 사이에서 산출된 차분들 또는 관계식들을 포함할 수 있다.
(28)……B2-ΔB2=C2-ΔC2
도 8a 및 8b는 본 발명의 기술적 사상의 제7 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트들이다.
도 8a를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 제7 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법은, 제5 실시예 및 제6 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법들을 포함하고, 제1 설비, 제2 설비 및 제3 설비에서 각각 독립적으로 제3 주기의 동작들(PA3, PB3, PC3)이 수행될 수 있다. 제1 설비 및 제2 설비의 제3 주기의 동작들(PA3, PB3)은 도 4a 내지 4c를 참조하여 이해될 수 있다.
제3 설비의 제3 주기의 동작(PC3)은 제3 설비에서 3회차 공정을 수행하는 단계(SC31), 제3 설비의 제3 측정 데이터를 생성하는 단계(SC32), 및 제3 설비의 제3 차분 데이터를 생성하는 단계(SC33)를 포함할 수 있다.
제3 설비의 3회차 공정은 제1 설비 또는 제2 설비의 3회차 공정과 동일한 공정을 포함할 수 있다. 제3 설비의 제3 측정 데이터를 생성하는 단계(SC32)는 제3 설비에서 수행된 3회차 공정의 결과를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
도 8b를 더 참조하면, 제3 설비의 제3 차분 데이터를 생성하는 단계(SC33)는 제1 설비의 제1 내지 제3 측정 데이터와 제3 설비의 제3 측정 데이터의 차분들 또는 관계식들을 산출하는 단계(SC33a) 및 제1 설비의 제1 내지 제3 측정 데이터, 제1 설비의 제1 및 제2 차분 데이터, 및 제3 설비의 제1 내지 제3 측정 데이터의 기타 다양한 차분들 또는 관계식들을 산출하는 단계(SC33b)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 설비의 제1 측정 데이터가 측정 수치 A1을 포함하고, 제1 설비의 제2 측정 데이터가 측정 수치 A2를 포함하고, 제1 설비의 제3 측정 데이터가 측정 수치 A3를 포함하고, 제1 설비의 제1 차분 데이터가 차분 수치 ΔA1을 포함하고, 제1 설비의 제2 차분 데이터가 차분 수치 ΔA2를 포함하고, 제3 설비의 제1 측정 데이터가 측정 수치 C1을 포함하고, 제3 설비의 제2 측정 데이터가 측정 수치 C2를 포함하고, 제3 설비의 제3 측정 데이터가 측정 수치 C3를 포함하고, 제3 설비의 제1 차분 데이터가 차분 수치 ΔC1을 포함하고, 및 제3 설비의 제2 차분 데이터가 차분 수치 ΔC2를 포함하는 경우, 제3 설비의 제3 차분 데이터는 다음과 같이 A1, A2, A3 및 C3 사이에서 산출된 다양한 차분들 또는 관계식들을 포함할 수 있다.
(29)……ΔC3=C3-A3
(30)……ΔC3=C3-(ΔA3+A2)
(31)……ΔC3+ΔA3=C3-A2
(32)……ΔC3+ΔA3=C3-(ΔA2+A1)
(33)……ΔC3+ΔA3+ΔA2=C3-A1
이외에도, 다양한 차분들 또는 관계식들이 더 산출, 포함될 수 있다.
다시 도 8a를 참조하면, 제3 설비의 제3 차분 데이터를 참조하여 제3 설비의 구성을 보정하는 단계(SC34)를 더 포함할 수 있다. 이후, 제3 설비의 제1 주기의 동작(PC1), 제2 주기의 동작(PC2), 또는 제4 주기의 동작(PC4)이 수행될 수 있다.
부가하여, 본 발명의 기술적 사상의 제7 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법은, 제2 설비의 제3 측정 데이터 및 제3 차분 데이터와 제3 설비의 제3 측정 데이터 및 제3 차분 데이터의 차분들 또는 관계식들을 산출하는 단계(Scal3)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 다음과 같이 B3 및 C3 사이에서 산출된 차분들 또는 관계식들을 포함할 수 있다.
(34)……B3-ΔB3=C3-ΔC3
도 9a 및 9b는 본 발명의 기술적 사상의 제8 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트들이다.
도 9a를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 제8 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법은, 제5 내지 제7 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법들 중 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하고, 제1 내지 제3 설비에서 각각 제4 주기의 동작들(PA4, PB4, PC1)이 수행될 수 있다. 제1 및 제2 설비의 제4 주기의 동작들(PA4, PB4))은 도 5a 및 5b를 참조하여 이해될 수 있다.
제3 설비의 제4 주기의 동작(PC4)은 제3 설비에서 4회차 공정을 수행하는 단계(SC41), 제3 설비의 제4 측정 데이터를 생성하는 단계(SC42), 및 제3 설비의 제4 차분 데이터를 생성하는 단계(SC43)를 포함할 수 있다.
도 9b를 더 참조하면, 제4 차분 데이터를 생성하는 단계(SC43)는, 제3 설비의 제3 측정 데이터 및 제3 차분 데이터와 제3 설비의 제4 측정 데이터의 차분들 또는 관계식들을 산출하는 단계(SB43a)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 설비의 제4 측정 데이터가 측정 수치 C4를 포함하면, 제3 설비의 제4 차분 데이터는 다음과 같이 A1, A2, A3 및 C4 사이에서 산출된 다양한 차분들 또는 관계식들을 포함할 수 있다.
(35)……ΔC4=C4-C3
(36)……ΔC4=C4-(ΔC3+ΔA3+ΔA2+A1)
(37)……C4=ΔC4+ΔC3+ΔA3+ΔA2+A1
(38)……ΔC4+ΔC3+ΔA3+ΔA2=C4-A1
이외에도, 다양한 차분들 또는 관계식들이 더 산출, 포함될 수 있다.
다시 도 9a를 참조하면, 제3 설비의 제4 주기의 동작(PC4)은 제3 설비의 제4 측정 데이터를 참조하여 제3 설비의 구성을 보정하는 단계(SC44)를 더 포함할 수 있다. 이후, 제3 설비의 제1 내지 제3 주기 또는 제5 주기의 동작들(PC1-PC3, PC5) 중 하나가 수행될 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 설비의 초기 구성이 재설정될 수도 있고, 제1 설비가 다시 가동될 수도 있고, 또는 모든 설비가 가동되어 다음 공정들이 수행될 수 있다.
부가하여, 본 발명의 기술적 사상의 제8 실시예에 의한 반도체 소자의 제조 방법은, 제2 설비의 제4 측정 데이터 및 제4 차분 데이터와 제3 설비의 제4 측정 데이터 및 제4 차분 데이터의 차분들 또는 관계식들을 산출하는 단계(Scal4)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 다음과 같이 B4 및 C4 사이에서 산출된 다양한 차분들 또는 관계식들을 포함할 수 있다.
(39)……ΔC4=C4-B4
(40)……ΔC4=C4-(ΔB4+ΔB3+ΔA3+ΔA2+A1)
(41)……ΔC4+ΔB4+ΔB3+ΔA3+ΔA2=C4-A1
이외에도, 다양한 차분들 또는 관계식들이 더 산출, 포함될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 제5 내지 제8 실시예에 의하면, 제1 내지 제3 설비의 구성들이 제1 설비의 초기 구성을 기준으로 보정될 수 있으므로, 공정, 공정 결과 및 설비들의 환경 등이 항상 일정한 범위 내에서 제어 및 유지될 수 있다.
도 10a 내지 12는 본 발명의 기술적 사상에 의한 반도체 소자의 제조 방법들이 적용된 실시예를 설명하기 위한 도면들이다. 예시적으로, 본 발명의 기술적 사상에 의한 반도체 소자의 제조 방법들이 보다 복잡하게 적용된 예를 설명하기 위하여, 포토리소그래피 공정 및 포토리소그래피 설비에 적용된 경우가 설명된다. 특히, 포토리소그래피 공정의 오버레이의 정확도를 측정하는 경우가 설명된다. 오버레이 정확도라는 것은 두 장의 포토마스크 또는 레티클에 의하여 형성된 패턴들이 수직적으로 정확하게 정렬되었는지를 의미한다.
도 10a는 오버레이 모니터링 패턴을 개략적으로 도시한 평면도이고 도 10b는 오버레이 모니터링 패턴의 I-I' 방향의 간략화된 종단면도이다.
도 10a를 참조하면, 오버레이 모니터링 패턴(100a)은 서로 평행 및/또는 직교하도록 배열된 제1 패턴(110) 및 제2 패턴(120)을 포함할 수 있다. 제1 패턴(110) 및 제2 패턴(120)은 각각 다수 개의 평행한 바(bar)들을 포함할 수 있다. 제1 패턴(110)은 외곽에 위치할 수 있고, 제2 패턴(120)은 제1 패턴(110)의 내부에 위치할 수 있다. 바(bar)들은 수직 또는 수평 방향으로 평행하게 배열될 수 있다. 제1 패턴(110)은 제1 피치(P1)로 배열될 수 있고, 제2 패턴(120)은 제2 피치(P2)로 배열될 수 있다. 제1 피치(P1)는 제2 피치(P2)보다 작을 수 있다. 그러나, 응용 실시예에서는 제1 피치(P1)와 제2 피치(P2)가 동일할 수도 있다. 제1 패턴(110)은 제1 포토리소그래피 공정에 의해 형성될 수 있고, 제2 패턴(120)은 제2 포토리소그래피 공정에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 패턴(110)은 선 주기의 공정에서 형성될 수 있고 제2 패턴(120)은 후 주기의 공정에서 형성될 수 있다.
도 10b를 참조하면, 제1 패턴(110)은 하부 레이어(50a)에 형성될 수 있고, 제2 패턴(120)은 상부 레이어(50b)에 형성될 수 있다. 본 발명의 기술적 사상에서, 측정 공정들은 제1 패턴(110)과 제2 패턴(120)의 정렬도를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 측정 공정들은 제1 패턴(110)과 제2 패턴(120)의 상대적인 위치 관계 및/또는 거리를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 보다 상세하게, 특정한 제1 패턴(110)의 특정 부분 및/또는 제2 패턴(120)의 특정 부분을 기준으로 하여 제1 패턴(110)과 제2 패턴(120)의 또 다른 특정 부분이 위치하는 곳까지의 거리를 환산하여 수치적으로 정렬도를 표시할 수 있다. 이 개념은 도 11a 내지 11c를 참조하여 보다 상세하게 설명된다.
도 11a는 오버레이 차분이 0(zero)인 경우이고 도 11b는 오버레이 차분이 양(+)인 경우이고, 도 11c는 오버레이 차분이 음(-)인 경우의 오버레이 모니터링 패턴들을 개략적으로 도시한 평면도들이다. 도 11a 내지 11c를 참조하면, 오버레이 모니터링 패턴(100b)은 수평 방향으로 평행하게 배열된 다수 개의 바(bar) 패턴들을 포함하는 제3 패턴(130)과 제4 패턴(140)을 포함할 수 있다. 제3 패턴(130)은 제3 피치(P3)로 배열될 수 있고, 제4 패턴(140)은 제4 피치로 배열될 수 있다. 제3 패턴(130)과 제4 패턴(140)은 제1 패턴(110)과 제2 패턴(120)과 다른 모양의 패턴들이지만, 기술적 사상은 서로 유사한 것으로 이해될 수도 있다.
본 오버레이 모니터링 패턴(100b)을 이용하여 수행되는 측정 공정 및/또는 측정 데이터는 다음과 같이 수집될 수 있다. 제3 패턴(130) 및 제4 패턴(140)의 좌단부의 바(bar)들이 기준점 또는 기준선으로 가정될 수 있다. 기준점들이 동일한 수평 좌표 상에 위치하면, 제3 패턴(130)의 M1번째, M6번째, 및 M11번째 바(bar) 들이 동일한 수평 좌표에 정렬될 것이다.
도 11b를 참조하면, 오버레이 차분이 양(+)인 경우, 제4 패턴(140)이 제3 패턴(130)보다 상대적으로 오른쪽으로 이동, 형성될 수 있다. 만약, M2와 N2, M7과 N8, 및 M12와 N14가 동일한 수평 좌표에 배열된 경우, 오버레이 차분은 +1인 것으로 가정될 수 있다. 도 11c를 참조하면, 오버레이 차분이 음(-)인 경우, 제4 패턴(140)이 제3 패턴(130)보다 상대적으로 왼쪽으로 이동, 형성될 수 있다. 만약, M5와 N6, 및 M10와 N12가 동일한 수평 좌표에 배열된 경우, 오버레이 차분은 -1인 것으로 가정될 수 있다. 제3 피치(P3) 및 제4 피치(P4)는 매우 다양하고 미세하게 설정될 수 있다. 그 세분도에 따라 오버레이를 정확하게 측정할 수 있고 오버레이 정확도를 높일 수 있을 것이다. 각 오버레이 차분은 미리 예정된 수치를 의미할 수도 있다. 즉, 오버레이 차분이 ±1이라는 것은, 오버레이가 약 ±16㎚ 정도 빗나간 것으로 예정될 수 있다. 물론, 더 다양하게 예정 및 해석될 수 있다.
도 11a 내지 11c를 다시 참조하면, 각 바(bar) 들이 동일한 수평 좌표에 위치할 필요는 없다. 즉, 제3 패턴(130)의 바(bar)와 제4 패턴(140)의 바(bar)의 상대적인 수평 좌표를 측정하지만, 독립적으로 각각의 수평 좌표를 측정하여 오버레이를 모니터링할 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상을 이해하기 쉽게 설명하기 위하여 특정 바(bar) 들이 동일한 수평 좌표에 위치하는 것으로 가정되었을 뿐이다.
도 12는 오버레이 모니터링 패턴들이 수평 좌표 및/또는 수직 좌표를 동시에 측정할 수 있는 또 다른 모양을 예시한 평면도이다. 도 12를 참조하면, 또 다른 오버레이 모니터링 패턴(100c)은 수평 방향 및 수직 방향으로 다수 개의 배열된 섬(island)들을 포함하는 제5 패턴(150) 및 제6 패턴(160)을 포함할 수 있다. 측정 방법은 도 11a 내지 11b를 참조하여 이해될 수 있다.
다시 도 10a 내지 12를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 다양한 실시예들에서 측정 데이터는 예를 들어, 오버레이 수치를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 기술적 사상에 의하면, 다수의 포토리소그래피 설비들의 오버레이 차분이 주기적으로 측정, 보정될 수 있다. 언급하였듯이, 포토리소그래피 설비들의 오버레이 뿐만 아니라, 식각 공정, 증착 공정, 평탄화 공정, 이온 주입 공정, 세정 공정, 또는 기타 다양한 공정들의 공정 별 및/또는 설비별 차분이 주기적으로 측정될 수 있고, 보정될 수 있다. 본 발명의 기술적 사상에 의한 오버레이 측정 방법은 버니어 캘리퍼스(vernier calipers)의 원리를 응용하여 이해될 수 있을 것이다.
그 외, 도면에 참조 부호가 표시되지 않았거나, 참조 부호만 표시된 구성 요소들은 본 명세서의 다른 도면들 및 그 설명들로부터 그 이름과 기능 등이 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 개략적으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다.
100: 오버레이 모니터링 패턴
110-160: 제1 내지 제6 패턴
50a: 하부 레이어
50b: 상부 레이어
P1: 제1 피치
P2: 제2 피치

Claims (10)

  1. 제1 설비 및 제2 설비에서 제1 주기의 동작 및 제2 주기의 동작을 수행하는 것을 포함하고,
    상기 제1 주기의 동작은,
    제1 설비 및 제2 설비에서 각각 1회차 패터닝 공정을 수행하고,
    상기 제1 설비의 제1 측정 데이터 및 상기 제2 설비의 제1 측정 데이터를 생성하고,
    상기 제1 설비의 상기 제1 측정 데이터와 상기 제2 설비의 상기 제1 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제2 설비의 제1 차분 데이터를 생성하고, 및
    상기 제2 설비의 상기 제1 차분 데이터를 참조하여, 상기 제2 설비의 구성을 보정하는 것을 포함하고, 및
    상기 제2 주기의 동작은,
    상기 제1 설비 및 상기 제2 설비에서 2회차 패터닝 공정을 수행하고,
    상기 제1 설비의 제2 측정 데이터 및 상기 제2 설비의 제2 측정 데이터를 생성하고,
    상기 제1 설비의 상기 제1 측정 데이터와 상기 제1 설비의 상기 제2 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제1 설비의 제1 차분 데이터를 생성하고, 및
    상기 제1 설비의 제1 차분 데이터를 참조하여 상기 제1 설비의 구성을 보정하는 것을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 설비들은 포토리소그래피 설비를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 측정 데이터들은 상기 패터닝 공정들에 의해 형성된 패턴들의 기하학적 위치 상관 관계들을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 주기의 동작은,
    상기 제1 설비의 제2 측정 데이터와 상기 제2 설비의 상기 제2 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제2 설비의 제2 차분 데이터를 생성하고,
    상기 제2 설비의 상기 제2 차분 데이터를 참조하여 상기 제2 설비의 구성을 보정하는 것을 더 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
  5. 제1 주기의 동작을 수행하는 것을 포함하고,
    상기 제1 주기의 동작은,
    상기 제1 설비, 상기 제2 설비, 및 상기 제3 설비에서 각각 1회차 패터닝 공정을 수행하고,
    상기 제1 설비의 제1 측정데이터, 상기 제2 설비의 제1 측정 데이터, 및 상기 제3 설비의 제1 측정 데이터를 생성하고,
    상기 제1 설비의 상기 제1 측정 데이터와 상기 제2 설비의 상기 제1 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제2 설비의 제1 차분 데이터를 생성하고,
    상기 제1 설비의 상기 제1 측정 데이터와 상기 제3 설비의 상기 제1 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제3 설비의 제1 차분 데이터를 생성하고,
    상기 제1 설비의 제1 차분 데이터를 참조하여 상기 제1 설비의 구성을 보정하고, 및
    상기 제2 설비의 제1 차분 데이터를 참조하여 상기 제2 설비의 구성을 보정하는 것을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    제2 주기의 공정을 수행하는 것을 더 포함하고,
    상기 제2 주기의 동작은,
    상기 제1 설비에서 2회차 패터닝 공정을 수행하고,
    상기 제1 설비의 제2 측정 데이터를 생성하고,
    상기 제1 설비의 상기 제1 측정 데이터와 상기 제1 설비의 상기 제2 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제1 설비의 제1 차분 데이터를 생성하고, 및
    상기 제1 설비의 상기 제1 차분 데이터를 참조하여 상기 제1 설비의 구성을 보정하는 것을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 주기의 동작은,
    상기 제2 설비에서 상기 2회차 패터닝 공정을 수행하고,
    상기 제2 설비의 제2 측정 데이터를 생성하고,
    상기 제1 설비의 상기 제2 측정 데이터와 상기 제2 설비의 상기 제2 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제2 설비의 제2 차분 데이터를 생성하고, 및
    상기 제2 설비의 상기 제2 차분 데이터를 참조하여 상기 제2 설비의 구성을 보정하는 것을 더 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 주기의 동작은,
    상기 제3 설비에서 상기 2회차 공정을 수행하고,
    상기 제3 설비의 제2 측정 데이터를 생성하고,
    상기 제1 설비의 상기 제2 측정 데이터와 상기 제3 설비의 상기 제2 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제3 설비의 제2 차분 데이터를 생성하고, 및
    상기 제3 설비의 상기 제2 차분 데이터를 참조하여 상기 제3 설비의 구성을 보정하는 것을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    제3 주기의 공정을 수행하는 것을 더 포함하고,
    상기 제3 주기의 동작은,
    상기 제2 설비에서 3회차 공정을 수행하고,
    상기 제2 설비의 제3 측정 데이터를 생성하고,
    상기 제2 설비의 상기 제2 측정 데이터와 상기 제2 설비의 상기 제3 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제2 설비의 제3 차분 데이터를 생성하고, 및
    상기 제2 설비의 상기 제3 차분 데이터를 참조하여 상기 제2 설비의 구성을 보정하는 것을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 주기의 동작은,
    상기 제3 설비에서 상기 3회차 공정을 수행하고,
    상기 제3 설비의 제3 측정 데이터를 생성하고,
    상기 제2 설비의 상기 제3 측정 데이터와 상기 제3 설비의 상기 제3 측정 데이터의 차분을 포함하는 상기 제3 설비의 제3 차분 데이터를 생성하고, 및
    상기 제3 설비의 상기 제3 차분 데이터를 참조하여 상기 제3 설비의 구성을 보정하는 것을 더 포함하는 반도체 소자의 제조 방법.
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