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Title Page

Contents

ABSTRACT 7

Chapter 1. INTRODUCTION 9

Chapter 2. Theoretical background 11

2.1. Photolithography analysis 11

2.2. Key management factors of Photolithograph 15

2.3. What is overlay 18

2.4. What is Dynamic Sampling 21

Chapter 3. Experimental procedure 24

3.1. Procedure Overview 24

3.2. Experimental introduce 27

Chapter 4. Results and discussions 30

4.1. Overlay analysis 30

4.2. Overlay errors 35

4.3. Dynamic sampling test 39

Chapter 5. Conclusion 42

References 43

논문요약 46

List of Tables

Table 1. Lithography Technology Requirements 10

Table 2. SMO, MMO spec of Scanner facilities each model 19

Table 3. Residual data of Reference and Dynamic sampling 41

List of Figures

Figure 1. Overview of Photolithography process flow 12

Figure 2. Changing pattern according to the process of photolithography 14

Figure 3. Diagram of CD (Critical Dimension) 17

Figure 4. Overlay mark and measurement point between 1st and 2nd layers 17

Figure 5. Example of Dynamic Sampling and Sampling plans 20

Figure 6. Calibration area using Dynamic sampling 23

Figure 7. Dynamic sampling flow chart 26

Figure 8. Example of Overlay Regression 26

Figure 9. (A) Box In Box, (B) Bar In Bar, (C) AIM key image 29

Figure 10. Type of Inter field overlay errors 31

Figure 11. Type of Intra field overlay errors 32

Figure 12. Structure of Scanner Facilities 38

Figure 13. Residual data of Reference and Dynamic sampling 40

초록보기

 Photolithography 공정을 진행함에 있어서 많은 인자들을 제어해야 한다. 예를 들면 Overlay, Critical Dimension, Exposure Time, Focus, Defect 등이 있다. 그 중 외부요인에 의해 가장 많은 영향을 받는 것을 overlay 라고 할 수 있다. 그 이유는 Critical Dimension, exposure time, focus 등은 photolithography 공정을 통해서 제어를 할 수 있는 것들이지만, overlay 는 전에 진행된 공정과 현재 진행되는 공정 간 pattern 의 정렬이 얼마나 잘 되었는지를 측정하는 것이기 때문이다. 2 번의 photolithography 공정 진행 사이에는 수많은 다른 공정들이 진행되기 때문에 overlay error 가 발생하게 되는 경우가 많다. 외부요인에 의한 오류를 제어하기 위해 수 많은 기술들이 현장에서 사용되고 있지만 이 논문에서는 dynamic sampling 기술을 사용하여 overlay residual 을 최소화 하여 좋은 성능을 가진 제품을 만들기 위한 실험을 진행하였다. 이 논문에서 사용한 Dynamic sampling 이란 wafer 의 full map overlay key 를 여러가지의 sampling plan 으로 나누어서 wafer 들을 계측을 하고 계측된 값들을 모두 취합하여 full map 의 overlay 형태를 파악하는 것이다. 취합 된 data 를 바탕으로 후속에 진행하는 wafer 에 overlay 보정 값을 feedback 하고 photolithography 를 진행하여 이전보다 더 좋은 overlay residual 산포를 제어할 수 있게 되었다. 실제 실험 결과 Overlay 의 Residual 이 6.5%의 산포가 개선되는 것을 확인하였다. Residual 이 개선 되었다는 것은 전 공정과 현 공정간의 pattern 이 더 잘 정렬 되었다는 것으로 제품의 성능과 전체적인 수율이 좋아질 수 있다는 의미이다. 또한, 공장에는 한정된 계측 capability 를 가지고 있는데 full map 을 측정하는 것이 아닌 sampling map 을 측정한 data 들을 합하여 full map 을 측정한 것과 같은 효과를 낼 수 있기에 정해진 capability 안에서 최소한의 비용으로 최적의 효과를 낼 수 있다.

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