(57)【要約】【課題】  オーバレイマークを検査する工程において、計測不良が発生する場合、自動で他の色フィルタに取り替えて計測不良による露光工程の中止を最小化する。【解決手段】  本発明による多重フィルタを用いたオーバレイ検査方法は、複数のフィルタの中から第１のフィルタを選択し、オーバレイ検査装置のレンズの下方に第１のフィルタを位置させる段階と、ウェーハに形成されたオーバレイマークを前記レンズ及び前記第１のフィルタを介して認識できるか否かを判断する段階と、前記オーバレイマークを認識できる場合、オーバレイマークを計測する段階、及び前記オーバレイマークを前記第１のフィルタを介して認識できない場合、前記第１のフィルタを複数のフィルタの中から第２のフィルタに取り替える段階とを含む。【選択図】            図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多重フィルタを用いたオーバレイ検査方法であって、
複数のフィルタの中から第１のフィルタを選択し、オーバレイ検査装置のレンズの下方に前記第１のフィルタを位置させる段階と、
ウェーハに形成されたオーバレイマークを前記レンズ及び前記第１のフィルタを介して認識できるか否かを判断する段階と、
前記オーバレイマークを認識できる場合、前記オーバレイマークを計測する段階、及び
前記オーバレイマークを前記第１のフィルタを介して認識できない場合、前記第１のフィルタを前記複数のフィルタの中から第２のフィルタに取り替える段階とを含むことを特徴とするオーバレイ検査方法。
【請求項２】
前記オーバレイマークを前記レンズ及び前記第２のフィルタを介して認識できるか否かを判断する段階、及び
前記オーバレイマークを前記第２のフィルタを介して認識できる場合、前記オーバレイマークを計測する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のオーバレイ検査方法。
【請求項３】
前記オーバレイマークの計測された値を分析する段階と、
前記計測された値の分析結果を抽出する段階、及び
抽出された分析結果を前記オーバレイ検査装置にフィードバックする段階とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のオーバレイ検査方法。
【請求項４】
前記複数のフィルタの中からそれぞれのフィルタを介して前記オーバレイマークを認識できない場合、前記方法を停止させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のオーバレイ検査方法。
【請求項５】
前記複数のフィルタは、少なくとも３つ以上のフィルタを有することを特徴とする請求項１に記載のオーバレイ検査方法。
【請求項６】
前記複数のフィルタは、黄色フィルタ、緑色フィルタ及び赤色フィルタを含むことを特徴とする請求項１に記載のオーバレイ検査方法。
【請求項７】
前記第１のフィルタは、黄色フィルタであることを特徴とする請求項６に記載のオーバレイ検査方法。
【請求項８】
前記第２のフィルタは、緑色フィルタまたは赤色フィルタのいずれか一方であることを特徴とする請求項６に記載のオーバレイ検査方法。
【請求項９】
前記第２のフィルタを介して前記オーバレイマークを認識できない場合、前記第２のフィルタを前記複数のフィルタの中から第３のフィルタに取り替える段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のオーバレイ検査方法。
【請求項１０】
前記オーバレイマークを、取り替えフィルタのうちいずれか一つのフィルタにより認識できるまで、または、前記複数のフィルタを全て使用するまで、前記取り替えフィルタを未使用のフィルタに連続的に取り替える段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のオーバレイ検査方法。
【請求項１１】
前記多重フィルタは、前記複数のフィルタを含み、前記取り替える段階は、前記多重フィルタを回転させることにより行われることを特徴とする請求項１に記載のオーバレイ検査方法。
【請求項１２】
前記取り替える段階は、自動で行われることを特徴とする請求項１に記載のオーバレイ検査方法。
【請求項１３】
複数のフィルタの中から第１のフィルタを選択し、前記第１のフィルタをオーバレイ検査装置に位置させる段階と、
半導体表面に形成されたオーバレイマークを前記第１のフィルタを用いて計測できるか否かを判断する段階と、
前記オーバレイマークを計測できる場合、前記オーバレイマークを計測する段階、及び
前記オーバレイマークを前記第１のフィルタを用いて計測できない場合、前記第１のフィルタを前記複数のフィルタの中から第２のフィルタに取り替える段階とを含むことを特徴とするオーバレイ検査方法。
【請求項１４】
前記オーバレイマークを前記第２のフィルタを用いて計測できるか否かを判断する段階、及び
前記オーバレイマークを前記第２のフィルタを用いて計測できる場合、前記オーバレイマークを計測する段階とをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のオーバレイ検査方法。
【請求項１５】
前記複数のフィルタは、黄色フィルタ、緑色フィルタ、及び赤色フィルタを含むことを特徴とする請求項１３に記載のオーバレイ検査方法。
【請求項１６】
前記オーバレイマークを前記第２のフィルタを用いて計測できない場合、前記第２のフィルタを前記複数のフィルタの中から第３のフィルタに取り替える段階をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のオーバレイ検査方法。
【請求項１７】
前記オーバレイマークを、取り替えフィルタのうちいずれか一つのフィルタにより計測できるまで、または、前記複数のフィルタを全て使用するまで、前記取り替えフィルタを未使用のフィルタに連続的に取り替える段階をさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のオーバレイ検査方法。
【請求項１８】
前記取り替える段階は、前記複数のフィルタを含む前記多重フィルタを自動回転させることにより行われることを特徴とする請求項１３に記載のオーバレイ検査方法。
【請求項１９】
オーバレイ検査装置と結合して複数のフィルタを用いることにより、半導体表面のオーバレイマークを認識する段階、及び  認識可能なオーバレイマークを計測する段階とを含むことを特徴とするオーバレイ検査方法。
【請求項２０】
前記複数のフィルタのそれぞれは、前記オーバレイ検査装置のレンズと一列に交互に位置することを特徴とする請求項１９に記載のオーバレイ検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光工程のオーバレイ検査方法に関するもので、より詳しくは、多重フィルタを用いてウェーハに形成されたオーバレイマークを必要に応じて何回も計測し、計測不良による露光工程の中止を最小化することができる露光工程のオーバレイ検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、円板状のシリコンウェーハを用いて半導体素子を製造するためには、積層式に回路を形成させて層(layer)を設けることになるが、この層は、塗布、露光、現像などの細部的な工程を進行させることによって、必要なパターンに形成される。
【０００３】
このような工程を、通常、フォトリソグラフィ(photolithography)といい、このフォトリソグラフィは、マスクに形成された所望のパターンを実際の半導体素子を形成するウェーハ上に、前述した塗布、露光、現像工程により移植させるものである。
【０００４】
このようなフォト工程においては、通常、レンズ(lens)が具備された光学技術を利用することになるが、前記のレンズは、その特性上、実際パターンの形態と大きさによって程度が異なるシフト(shift)が発生することになり、露光工程の際に、整列不良を誘発させることになる。
【０００５】
そこで、従来、ウェーハに形成された実際パターンが、マスクに形成された基準パターンにある程度整列されているかを前工程と現工程のパターン整列度を計測して比較するオーバレイ検査を実施している。
【０００６】
オーバレイ検査は、基準マスク及び実際マスクの半導体素子領域の外側、つまり、チップ切断領域(scribe line)に、露光工程の整列程度を検査するためのオーバレイマークをそれぞれ形成し、基準マスクのオーバレイマークと実際マスクのオーバレイマークを計測し、互いに比較検査するものである。
【０００７】
図１は、オーバレイ検査装置１００を示す概略図である。図２は、図１の多重フィルタ２０を示す平面図である。
【０００８】
図１及び図２を参照すると、オーバレイ検査装置１００は、オーバレイマークの形成されたウェーハ４０が載置されるウェーハテーブル３０と、ウェーハテーブル３０の上部に設けられ、ウェーハ４０の表面に形成されたオーバレイマークを計測するレンズ１０と、レンズ１０とウェーハ４０との間に設けられる多重フィルタ２０とを含む。多重フィルタ２０は、ウェーハ４０の表面状態によって光源の波長を調整し、レンズ１０がオーバレイマークをよく認識できるようにする。
【０００９】
多重フィルタ２０は、円板状のフィルタ胴体２１と、フィルタ胴体２１の外郭に設けられる６つの色フィルタ２３とを含む。例えば、赤色、緑色、樺色、青色、黄色、及び白色の色フィルタ２３を含む。作業者がオーバレイ検査工程を進行する前に、ウェーハ４０の表面に形成されたオーバレイマークをよく計測することができる色フィルタ２３を選択した後、オーバレイ検査工程を進行する。一方、多重フィルタ２０には、フィルタ胴体２１の６時方向に設けられた赤色フィルタ２３ａを基準にして、時計方向に緑色フィルタ２３ｂ、樺色フィルタ２３ｃ、青色フィルタ２３ｄ、黄色フィルタ２３ｅ、及び白色フィルタ２３ｆが設けられている。
【００１０】
このようなオーバレイ検査装置１００を用いた従来技術に係る露光工程のオーバレイ検査方法による工程図（５０）が、図３に示されている。図１〜図３を参照すると、まず、作業者が、６つの色フィルタのうちウェーハテーブル３０に供給されたウェーハ４０に形成されたオーバレイマークを検査するに適した色フィルタ２３を選択した後、検査装置１００に多重フィルタ２０を固定させる（５１）。
【００１１】
次に、レンズ１０を介してウェーハ４０に形成されたオーバレイマークの認識の可否を判別する段階が進行される(５２)。まず、オーバレイマークを認識することになると、レンズ１０を介してウェーハ４０に形成されたオーバレイマークを計測する(５３)。次に、計測されたオーバレイマークを分析し（５４）、分析された結果を抽出し(５５)、抽出された値をオーバレイ検査装置にフィードバックする(５６)。一方、オーバレイマークを認識できないと、計測不良と判断し（５７）、進行している露光工程を停止させる（５８）。
【００１２】
このような計測不良が生じるのは、ウェーハ表面の段差によってオーバレイ検査装置がオーバレイマークを認識できないからである。チェック不良が生じるのは、ウェーハの直径が増加するにつれて、研磨工程後にウェーハの中心部と縁部との厚さに差異が生じているからである。特に、ビア（via）工程のような研磨工程の影響を多く受ける場合は、ウェーハの中心部と縁部との厚さの差異が顕著に発生する。このように、ウェーハの中心部に形成されたオーバレイマークとウェーハの縁部に形成されたオーバレイマークとの高さに差異が発生するが、固定された色フィルタでは、高さの差異があるオーバレイマークの全てを計測することができないので、オーバレイマークを認識できないことがあり、そのため計測不良が発生する。
【００１３】
そして、計測不良が発生したウェーハに対しては、作業者が手作業で多重フィルタの色フィルタを合わせる段階を経なければならないので、露光工程の時間が長くなり、オーバレイ検査装置から信頼性のある情報を得ることが困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って、本発明の目的は、オーバレイマークを検査する工程において、計測不良が発生する場合、自動で他の色フィルタに取り替えて計測不良による露光工程の中止を最小化することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の実施形態による多重フィルタを用いたオーバレイ検査方法は、複数のフィルタの中から第１のフィルタを選択し、オーバレイ検査装置のレンズの下方に前記第１のフィルタを位置させる段階と、ウェーハに形成されたオーバレイマークを前記レンズ及び前記第１のフィルタを介して認識できるか否かを判断する段階と、前記オーバレイマークを認識できる場合、前記オーバレイマークを計測する段階、及び前記オーバレイマークを前記第１のフィルタを介して認識できない場合、前記第１のフィルタを前記複数のフィルタの中から第２のフィルタに取り替える段階とを含む。
【００１６】
他の実施形態において、前記方法は、前記オーバレイマークを前記レンズ及び前記第２のフィルタを介して認識できるか否かを判断する段階、及び前記オーバレイマークを前記第２のフィルタを介して認識できる場合、前記オーバレイマークを計測する段階とをさらに含む。
【００１７】
前記方法は、前記オーバレイマークの計測された値を分析する段階と、前記計測された値の分析結果を抽出する段階、及び抽出された分析結果を前記オーバレイ検査装置にフィードバックする段階とをさらに含む。
【００１８】
前記方法は、前記複数のフィルタの中からそれぞれのフィルタを介して前記オーバレイマークを認識できない場合、前記方法を停止させる段階をさらに含む。
【００１９】
前記フィルタは、色フィルタであり、前記フィルタは、黄色フィルタ、緑色フィルタ及び赤色フィルタを含む。なお、前記第１のフィルタは、黄色フィルタであり、前記第２のフィルタは、緑色フィルタまたは赤色フィルタである。
【００２０】
前記方法は、前記第２のフィルタを介して前記オーバレイマークを認識できない場合、前記第２のフィルタを前記複数のフィルタの中から第３のフィルタに取り替える段階をさらに含み、前記オーバレイマークを、取り替えフィルタのうちいずれか一つのフィルタにより認識できるまで、または、前記複数のフィルタを全て使用するまで、前記取り替えフィルタを未使用のフィルタに連続的に取り替える段階をさらに含む。
【００２１】
前記多重フィルタは、前記複数のフィルタを含み、前記取り替える段階は、前記多重フィルタを回転させることにより行われる。また、前記取り替える段階は、自動で行われる。
【００２２】
本発明の他の実施形態によるオーバレイ検査方法は、複数のフィルタの中から第１のフィルタを選択し、前記第１のフィルタをオーバレイ検査装置に位置させる段階と、半導体表面に形成されたオーバレイマークを前記第１のフィルタを用いて計測できるか否かを判断する段階と、前記オーバレイマークを計測できる場合、前記オーバレイマークを計測する段階、及び前記オーバレイマークを前記第１のフィルタを用いて計測できない場合、前記第１のフィルタを前記複数のフィルタの中から第２のフィルタに取り替える段階とを含む。
【００２３】
他の実施形態において、前記方法は、前記オーバレイマークを前記第２のフィルタを用いて計測できるか否かを判断する段階、及び前記オーバレイマークを前記第２のフィルタを用いて計測できる場合、前記オーバレイマークを計測する段階とをさらに含む。前記複数のフィルタは、黄色フィルタ、緑色フィルタ、及び赤色フィルタを含む。前記方法は、前記オーバレイマークを前記第２のフィルタを用いて計測できない場合、前記第２のフィルタを前記複数のフィルタの中から第３のフィルタに取り替える段階をさらに含み、前記オーバレイマークを、取り替えフィルタのうちいずれか一つのフィルタにより計測できるまで、または、前記複数のフィルタを全て使用するまで、前記取り替えフィルタを未使用のフィルタに連続的に取り替える段階をさらに含む。前記取り替える段階は、前記複数のフィルタを含む前記多重フィルタを自動回転させることにより行われる。
【００２４】
本発明のさらに他の実施形態によるオーバレイ検査方法は、オーバレイ検査装置と結合して複数のフィルタを用いることにより、半導体表面のオーバレイマークを認識する段階、及び認識可能なオーバレイマークを計測する段階とを含む。
【００２５】
前記複数のフィルタのそれぞれは、前記オーバレイ検査装置のレンズと一列に交互に位置する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の構造によれば、オーバレイマークの認識不良が発生する場合、作業者が選択した色フィルタに取り替えながら、最大３回オーバレイマークの認識の可否を判別するので、オーバレイマークの計測不良による露光工程の停止を最小化することができる。
【００２７】
そして、作業者がプログラミングした順序により、色フィルタの取り替えが自動で行われるので、作業者が一つ一つ色フィルタを取り替える不便を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態をより詳細に説明する。
【００２９】
図４は、本発明に係る露光工程のオーバレイ検査方法による工程図（６０）である。図１、図２及び図４を参照すると、本発明によるオーバレイ検査方法は、既存と同一のオーバレイ検査装置１００を用いてオーバレイ検査工程を進行するが、認識不良が発生した場合、オーバレイ検査工程を進行する色フィルタ２３と異なる色の色フィルタ２３に自動で取り替えてオーバレイマークを再認識することができるようにプログラミングすることにより、オーバレイマークの認識不良による計測不良による露光工程の中止を最小化する。一方、図４において、「ｎ」は、フィルタの順序を示す自然数であり、「ｎ←１」（７１）は、一番目に選択される色フィルタを示す。「ｎ<３」（７２）は、オーバレイマークの認識不良が発生したｎ番目の色フィルタが３番目であるかを判別する段階を示す。この際、ｎが３を越えない場合は、「ｎ←ｎ+１」（７３）のように、ｎと異なるフィルタが選択されるようにし、ｎが３である場合は、計測不良（６７）の段階に進行されるようにする。
【００３０】
本発明によるオーバレイ検査方法を説明すると、まず、作業者が、６つの色のうちウェーハテーブル３０に供給されたウェーハ４０に形成されたオーバレイ検査に適合した色フィルタ２３を選択した後、レンズ１０が設けられた位置に当該色フィルタ２３を位置させる（６１）。この際、一番目に選択された色フィルタ２３を第１のフィルタという。第１のフィルタには、黄色フィルタ２３ｅが主に使用される。黄色フィルタ２３ｅは、単一波長に比べて様々な波長が存在するので、膜質の状態によく反応し、平均的なイメージを得ることができるので主に使用される。
【００３１】
次に、第１のフィルタが介在されたレンズ１０を介してウェーハ４０に形成されたオーバレイマークを計測する実質的な工程（６３）を進行する前に、オーバレイマークの認識の可否を判別する段階が進行される（６２）。まず、オーバレイマークを認識することになると、レンズ１０を介してウェーハ４０に形成されたオーバレイマークを計測する（６３）。次に、計測されたオーバレイマークを分析する段階（６４）と、分析された結果を抽出する段階（６５）、及び抽出された値をオーバレイ検査装置にフィードバックする段階（６６）とを含む。
【００３２】
レンズ１０が、第１のフィルタを用いてオーバレイマークを認識できない場合、従来では、計測不良と判断し、進行している露光工程を停止させた。しかし、本発明の実施の形態では、多重フィルタ２０の色フィルタ２３を作業者がプログラミングした色フィルタ２３の順に取り替えて最大もう２回オーバレイマークを再認識する工程を進行する。
【００３３】
つまり、第１のフィルタ以外の色フィルタ（以下、第２のフィルタという）が、レンズ１０が設けられた位置に移動するように多重フィルタ２０を回転させた後、第２のフィルタを用いてオーバレイマークの認識の可否を判別する工程をさらに進行する。この際、再認識工程において、オーバレイマークを認識した場合は、オーバレイマークを計測する段階（６３）からフィードバックする段階（６６）までを進行する。
【００３４】
しかし、第２のフィルタでも認識できない場合、第１及び第２のフィルタと異なる色フィルタ（以下、第３のフィルタという）に取り替えてオーバレイマークを３次に認識する工程を進行する。そして、第３のフィルタでもオーバレイマークを認識できない場合、計測不良（６７）と判断し、進行している露光工程を一時停止させる（６８）。もちろん、第３のフィルタによりオーバレイマークを認識した場合、オーバレイマークを計測する段階（６３）からフィードバックする段階（６６）までを進行する。
【００３５】
多重フィルタ２０に６つの色フィルタ２３が設けられているので、同一のオーバレイマークに対して、最大５回まで色フィルタ２３を取り替えてオーバレイマークの認識の可否を判別する段階を進行することもできる。
【００３６】
一方、第２及び第３のフィルタには、黄色フィルタ２３ｅを除いた５つの色のうち選択して使用することができ、特に緑色（green）フィルタ２３ｂや赤色（red）フィルタ２３ａのうち選択して使用することが好ましい。
【００３７】
そして、第１〜第３のフィルタ毎にオーバレイ検査装置１００のオーバレイマークをチェックする方式を別に定めることができる。
【００３８】
なお、本発明は、本発明の技術的思想から逸脱することなく、他の種々の形態で実施することができる。前述の実施の形態は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例のみに限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と特許請求の範囲内で、いろいろと変更して実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る露光工程のオーバレイ検査方法は、半導体製造の露光工程の生産性の向上に役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】オーバレイ検査装置を示す概略図である。
【図２】図１の多重フィルタを示す平面図である。
【図３】従来技術に係る露光工程のオーバレイ検査方法による工程図である。
【図４】本発明に係る露光工程のオーバレイ検査方法による工程図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０    レンズ
２０    多重フィルタ
２１    フィルタ胴体
２３    色フィルタ
３０    ウェーハテーブル
４０    ウェーハ
１００  オーバレイ検査装置
【図１】
2004221579.tif 000003
【図２】
2004221579.tif 000004
【図３】
2004221579.tif 000005
【図４】
2004221579.tif 000006