KR20050072349A - 툴 인듀스드 포커스 드리프트 보정장치 - Google Patents

Abstract

반도체 제조공정의 리소그래피 공정에서 사용되는 패턴 정렬도 계측장치와 같은 패턴 정렬도 측정장치의 툴 인듀스드 포커스 드리프트(TIFD; tool induced focus drift) 보정장치가 개시된다. 개시된 TIFD 보정장치는 광검출 장치를 구비하는 광축 정렬 장치와, 웨이퍼 스테이지를 좌우로 움직이면서 초점의 변동량을 측정하면 웨이퍼의 경사도를 측정할 수 있는 웨이퍼 경사 보정장치 및 TIFD에 따라 웨이퍼 스테이지의 경사보정을 수행하는 액츄에이터를 포함한다. 따라서, TIS를 보정하는 장치를 가진 계측기에도 현재는 전혀 탑재되어 있지 않으며 이런 개념도 정립되어 있지 않으나 모든 웨이퍼 상의 데이터를 읽어내는 계측기는 TIFD를 가지고 있으며, 그 정도의 차이만 있을 뿐인데 이를 보정할 방법을 제시한 것으로, 거의 모든 계측기에 적용될 수 있으며, 계측기의 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

툴 인듀스드 포커스 드리프트 보정장치{APPARATUS FOR CORRECTING TOOL INDUCED FOCUS DRIFT OF PATTERN ALIGNMENT MEASUREMENT DEVICE}

본 발명은 반도체 공정에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 반도체 제조공정의 리소그래피 공정에서 사용되는 패턴 정렬도 계측장치와 같은 툴 인듀스드 포커스 드리프트(TIFD; tool induced focus drift) 보정장치에 관한 것이다.

종래의 패턴 정렬도 측정장치는 TIS(Tool Induced Shift)란 개념을 적용하여 그 값을 보정하며, 이러한 방법은 이미 잘 알려진 기술이다.

일반적으로, 이러한 TIS는 계측장치 자체의 오류로 인한 계측결과의 편향성으로 계측 알로리듬이나 기계장치간의 부정합, 계측자, 측정 변수 등 다양한 요인에 의해 발생된다.

도 1는 종래의 TIS(tool induced shift)의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 TIS를 보정하는 방법으로 패턴 정렬도 측정장치에서는 수학식 1과 같은 방법을 사용하여 보정하는 것을 알 수 있다.

[수학식 1]

0°웨이퍼 측정값 + 180°웨이퍼 측정값 = 2 x TIS

실제값 = 0°웨이퍼 측정값 - TIS

즉, 기존의 설정치로 측정을 행하고, 웨이퍼를 180ㅀ 회전한 다음 다시 한번 측정한다. 이 두 값의 차이가 0이되게 하는 방법으로서 소프트 웨어적으로 출력된 값을 가감하는 방법을 사용한다.

도 2a는 종래의 계측기의 광축이 웨이퍼에 대하여 오정렬된 상태를 나타내며, 도 2b는 계측기의 광축에 대하여 웨이퍼가 틀어진 경우를 나타낸다.

도 2a에 도시한 바와 같이, 계측장치 자체의 광축이 기울어져 있는 경우는 보정가능하지만, 도 2b에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(10)가 광축에 대하여 기울어진 경우에는 보정이 불가능하다.

이 경우, 주사 전자 현미경(SEM; scanning electron microscope) 등 다른 계측장치와 차이를 보정할 수는 있으나 그렇게 되면 TIS는 두배로 틀어지게 되어 계측기 자체의 신뢰성은 크게 떨어지게 된다. 이는 측정 시료의 초점을 변화하면 측정값은 광축이 틀어진 방향에 대해 일정한 비율로 변화한다. 이것을 TIFD(Tool Induced Focus Drift)라고 칭한다.

따라서, 종래의 TIS 보정 장치로는 TIFD를 보정할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 주목적은 광축의 비틀림량과 웨이퍼 스테이지의 틸트(tilt) 정도를 측정하여 기운 각을 계산한 후, 이를 광축 정렬 메카니즘과 웨이퍼 틸트 스테이지에 전달하여 보상할 수 있는 TIFD 보정장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 웨이퍼 스테이지에 장착된 웨이퍼와 계측장치 사이의 정렬도를 보정하기 위한 보정 장치에 있어서, 광검출 장치를 구비하는 광축 정렬 장치와, 웨이퍼 스테이지를 좌우로 움직이면서 초점의 변동량을 측정하면 웨이퍼의 경사도를 측정할 수 있는 웨이퍼 경사 보정장치, - 광축 정렬 장치의 광축이 틀어져 있는 경우 상기 웨이퍼 경사 보정 장치는 측정된 값을 이용하여 웨이퍼 스테이지를 상하로 움직이면 틀어져 있는 광축의 입장에서는 패턴의 드리프트(TIFD)가 광검출 장치에서 발생한다-; 및 TIFD에 따라 웨이퍼 스테이지의 경사보정을 수행하는 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 TIFD 보정장치가 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TIFD 보정장치를 설명하기 위한 개략도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 광축 정렬 장치(110)와 웨이퍼 경사 보정장치(102, 104, 106)를 기본으로 탑재하여야 한다. 광축의 정렬도는 웨이퍼 스테이지(108)를 상하로 움직였을 때 화면이 옆으로 움직이는 정도를 측정하는 것인데 화면의 이동량을 측정하면 되므로 쉽다.

또한 웨이퍼 스테이지(108)를 좌우로 움직이면서 초점의 변동량을 측정하면 웨이퍼 스테이지(108)에 장착된 웨이퍼의 경사도를 측정할 수 있다. 이 방법으로 먼저 웨이퍼의 세곳에서 초점 변동량을 계측한다. 측정된 초점의 차이는 벡터로 합성되어 웨이퍼의 기울어진 방향과 크기를 나타내며 웨이퍼의 경사보정장치를 구동하여 경사를 우선 보정한다.

경사보정이 끝난 웨이퍼 스테이지(108)는 광축이 틀어져 있는 경우 웨이퍼를 상하로 움직이면 틀어져 있는 광축의 입장에서는 패턴의 드리프트가 발생한다. 이것을 TIFD라고 명명하며 TIFD 측정장치는 CMOS 이미지 센서나 CCD의 중앙에 빛이 도달할 때 TIFD는 0이며 다른 위치에서 빛이 감지되면 그 픽셀(pixel) 수 만큼의 크기로 움직인 방향만큼 TIFD가 생긴 것으로, 이 신호는 웨이퍼 스테이지(108)의 위치 보정 액츄에이터에 전달되어 경사보정을 실행한다.

다시, TIFD 센서에 빛이 중앙에 들어오면 정상적으로 경사보정이 실행된 것으로 TIS에 이어 중요한 요인인 TIFD를 효과적으로 자기 보정할 수 있다.

본 발명의 경사 보정장치는 계측기용으로 고안되었으나 상식적인 범위내에서 그 활용범위가 광범위하며, 모든 종류의 경사 보정장치에도 값싸게 응용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 광검출기는 CCD로 이루어지며 CCD의 중심에 반사된 빛이 들어와 평면 맵을 읽어 TIFD를 벡터 성분으로 읽도록 설계된 알고리듬으로 동작하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, TIFD를 경사 보정장치에 연결함으로써 실시간 경사보정이 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 TIS를 보정하는 장치를 가진 계측기에도 현재는 전혀 탑재되어 있지 않으며 이런 개념도 정립되어 있지 않으나 모든 웨이퍼 상의 데이터를 읽어내는 계측기는 TIFD를 가지고 있으며, 그 정도의 차이만 있을 뿐인데 이를 보정할 방법을 제시한 것으로, 거의 모든 계측기에 적용될 수 있으며, 계측기의 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1는 종래의 TIS의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.

도 2a 및 도 2b는 종래의 계측기의 광축이 웨이퍼에 대하여 오정렬된 상태와 계측기의 광축에 대하여 웨이퍼가 틀어진 경우를 각각 설명하기 위한 도면들이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 TIFD 보정장치를 설명하기 위한 개략도이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

102, 104, 106 : 경사 보정장치 108 : 웨이퍼 스테이지

110 : TIFD 측정장치

Claims (5)

1. 웨이퍼 스테이지에 장착된 웨이퍼와 계측장치 사이의 정렬도를 보정하기 위한 보정 장치에 있어서,

   광검출 장치를 구비하는 광축 정렬 장치와;

   상기 웨이퍼 스테이지를 좌우로 움직이면서 초점의 변동량을 측정하여 상기 웨이퍼의 경사도를 측정할 수 있는 웨이퍼 경사 보정장치 및

   상기 TIFD에 따라 웨이퍼 스테이지의 경사보정을 수행하는 액츄에이터를

   포함하는 것을 특징으로 하는 TIFD 보정장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 초점 변동량의 측정은 상기 웨이퍼의 적어도 3곳 이상에서 측정한 것을 특징으로 하는 TIFD 보정장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 광검출기는 CCD로 이루어지며 CCD의 중심에 반사된 빛이 들어와 평면 맵을 읽어 TIFD를 벡터 성분으로 읽도록 설계된 알고리듬으로 동작하는 것을 특징으로 하는 TIFD 보정장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 TIFD를 경사 보정장치에 연결함으로써 실시간 경사보정이 가능하도록 한 것을 특징으로 하는 TIFD 보정장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 광축 정렬 장치의 광축이 틀어져 있는 경우 상기 웨이퍼 경사 보정 장치는 측정된 값을 이용하여 상기 웨이퍼 스테이지를 상하로 움직여 틀어져 있는 광축 패턴의 드리프트(TIFD)가 상기 광검출 장치에서 발생하도록 하는 것을 특징으로 하는 TIFD 보정장치.