KR101906098B1 - Overlay mark, overlay measurement method and semiconductor device manufacturing method using the overlay mark - Google Patents

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KR101906098B1 KR1020180004192A KR20180004192A KR101906098B1 KR 101906098 B1 KR101906098 B1 KR 101906098B1 KR 1020180004192 A KR1020180004192 A KR 1020180004192A KR 20180004192 A KR20180004192 A KR 20180004192A KR 101906098 B1 KR101906098 B1 KR 101906098B1
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하호철
이길수
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(주)오로스 테크놀로지
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Abstract

The present invention relates to an overlay mark, an overlay measuring method using the same, and a manufacturing method for a semiconductor device. The overlay mark determines a relative stagger among a plurality of patterns formed separately on a plurality of consecutive pattern layers or on one pattern layer. In addition, the overlay mark comprises a first overlay mark and a second overlay mark. The first overlay mark includes: first overlay structures which are formed on a first area, a third area, a fifth area, and a seventh area that share the center of symmetry when being aligned and are selected by skipping one area by one area along a clockwise direction from the center of symmetry among eight areas divided by an X-axis, a Y-axis, and a pair of diagonal lines that pass the center of symmetry; and second overlay structures which are formed on a second area, a fourth area, a sixth area, and an eighth area that are remaining areas among the eight divided areas, and are formed on the outer side of the first overlay structure. The second overlay mark includes: third overlay structures which are symmetric to the first overlay structures with respect to the X-axis and the Y-axis; and fourth overlay structures which are symmetric to the second overlay structures with respect to the X-axis and the Y-axis. Therefore, the overlay mark can minimize impacts caused by optical aberration.

Description

오버레이 마크 및 이를 이용한 오버레이 계측방법 및 반도체 디바이스 제조방법{Overlay mark, overlay measurement method and semiconductor device manufacturing method using the overlay mark}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an overlay mark, an overlay measurement method using the overlay mark,

본 발명은 오버레이 마크 및 이를 이용한 오버레이 계측방법 및 반도체 디바이스 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an overlay mark, an overlay measurement method using the overlay mark, and a semiconductor device manufacturing method.

반도체 기판 상에는 복수 개의 패턴 층들이 순차적으로 형성된다. 또한, 더블 패터닝 등을 통해서 하나의 층의 회로가 두 개의 패턴으로 나뉘어 형성되기도 한다. 이러한 패턴 층들 또는 하나의 층의 복수의 패턴이 미리 설정된 위치에 정확하게 형성되어야만, 원하는 반도체 소자를 제조할 수 있다.A plurality of pattern layers are sequentially formed on the semiconductor substrate. In addition, a circuit of one layer is formed by dividing into two patterns through double patterning or the like. The desired pattern elements or a plurality of patterns of one layer are precisely formed at predetermined positions, so that a desired semiconductor element can be manufactured.

따라서 패턴 층들이 정확하게 정렬되었는지를 확인하기 위해서, 패턴 층들과 동시에 형성되는 오버레이 마크들이 사용된다.Thus, overlay marks formed at the same time as the pattern layers are used to ensure that the pattern layers are correctly aligned.

오버레이 마크를 이용하여 오버레이를 측정하는 방법은 아래와 같다. 먼저, 이전 공정, 예를 들어, 에칭 공정에서 형성된 패턴 층에, 패턴 층 형성과 동시에 오버레이 마크의 일부인 하나의 구조물을 형성한다. 그리고 후속 공정, 예를 들어, 포토리소그래피 공정에서, 포토레지스트에 오버레이 마크의 나머지 구조물을 형성한다. 그리고 오버레이 측정장치를 통해서 이전 공정에 형성된 패턴 층의 오버레이 구조물(포토레지스트 층을 투과하여 이미지 획득)과 포토레지스트 층의 오버레이 구조물의 이미지를 획득하고, 이들 이미지들의 중심들 사이의 오프셋 값을 계측하여 오버레이 값을 측정한다. 오버레이 값이 허용범위를 벗어나면, 포토레지스트 층을 제거하고, 재작업 한다.The method of measuring the overlay using the overlay mark is as follows. First, one structure, which is a part of the overlay marks, is formed in the pattern layer formed in the previous step, for example, the etching step, at the same time as the pattern layer formation. And in subsequent processes, e.g., photolithography processes, form the remaining structures of the overlay marks on the photoresist. Then, an overlay structure (obtained by passing through the photoresist layer) of the pattern layer formed in the previous process and an image of the overlay structure of the photoresist layer are obtained through the overlay measuring device, and an offset value between the centers of these images is measured Measure the overlay value. If the overlay value is outside the acceptable range, remove the photoresist layer and rework.

일본등록특허 JP5180419Japanese Patent JP 5180419

오버레이 측정에 사용되는 광학계에는 구면 렌즈가 사용되며, 통상의 구면 렌즈의 특성상 광학적 수차가 존재한다. 이러한 수차는 이미지 결상에 영향을 미친다.A spherical lens is used for the optical system used for the overlay measurement, and optical aberration exists due to the characteristics of a conventional spherical lens. This aberration affects image formation.

본 발명은 광학적 수차에 따른 영향을 최소화할 수 있는 오버레이 마크를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 이러한 오버레이 마크를 이용한 오버레이 계측방법 및 반도체 디바이스 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an overlay mark capable of minimizing the influence of optical aberration. Another object of the present invention is to provide an overlay measuring method and a semiconductor device manufacturing method using such an overlay mark.

상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 복수의 연속하는 패턴 층 또는 하나의 패턴 층에 따로 형성된 복수 개의 패턴 사이의 상대적 엇갈림을 결정하는 오버레이 마크로서,In order to achieve the above object, the present invention is an overlay mark for determining a relative shift between a plurality of continuous pattern layers or a plurality of patterns formed separately in one pattern layer,

정렬시 대칭 중심을 공유하며, 대칭 중심을 지나는 X축, Y축 및 한 쌍의 대각선에 의해서 8 분할된 8개의 영역 중에서 대칭 중심을 기준으로 시계방향을 따라서 하나의 영역씩 건너뛰면서 선택된 제1영역, 제3영역, 제5영역, 제7영역에 형성되는 제1 오버레이 구조물과, 8 분할된 영역 중에서 나머지 영역인 제2영역, 제4영역, 제6영역, 제8영역에, 상기 제1 오버레이 구조물의 외곽에 형성되는 제2 오버레이 구조물을 구비하는 제1 오버레이 마크와,A first region that shares the center of symmetry at the time of alignment and which skips over one region along the clockwise direction with respect to the center of symmetry among the eight regions divided into eight by the X axis, the Y axis, and the pair of diagonal lines passing through the center of symmetry, A first overlay structure formed on the first area, the third area, the fifth area, and the seventh area; and a second overlay structure formed on the second area, the fourth area, the sixth area, A first overlay mark having a second overlay structure formed on the exterior of the structure,

상기 제1 오버레이 구조물과 X축 및 Y축 대칭인 제3 오버레이 구조물과, 상기 제2 오버레이 구조물과 X축 및 Y축 대칭인 제4 오버레이 구조물을 구비하는 제2 오버레이 마크를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 마크를 제공한다.And a second overlay mark having a third overlay structure that is symmetrical with the first overlay structure with respect to the X axis and the Y axis and a fourth overlay structure that is symmetrical with the second overlay structure and the X axis and the Y axis Provide an overlay mark.

또한, 상기 제1 오버레이 마크와 제2 오버레이 마크는 서로 다른 층에 형성되는 것을 특징으로 하는 오버레이 마크를 제공한다.The overlay mark is characterized in that the first overlay mark and the second overlay mark are formed on different layers.

또한, 각각의 영역에 형성되는 제1 내지 제4 오버레이 구조물은 X축 방향 또는 Y축 방향과 나란한 적어도 하나의 바를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 마크를 제공한다.Further, the first through fourth overlay structures formed in the respective regions include at least one bar parallel to the X axis direction or the Y axis direction.

또한, 상기 제2 오버레이 구조물의 바들은 상기 제1 오버레이 구조물의 바들에 비해서 길이가 긴 것을 특징으로 하는 오버레이 마크를 제공한다.Also, the bars of the second overlay structure are longer in length than the bars of the first overlay structure.

또한, 상기 제4 오버레이 구조물의 바들은 상기 제3 오버레이 구조물의 바들에 비해서 길이가 긴 것을 특징으로 하는 오버레이 마크를 제공한다.Also, the bars of the fourth overlay structure are longer in length than the bars of the third overlay structure.

또한, 제1 오버레이 마크를 이루는 바들의 길이의 합은 제2 오버레이 마크를 이루는 바들의 길이의 합과 같은 것을 특징으로 하는 오버레이 마크를 제공한다.The sum of the lengths of the bars forming the first overlay mark is equal to the sum of the lengths of the bars forming the second overlay mark.

또한, 제1영역, 제3영역, 제5영역, 제7영역에, 상기 제1 오버레이 구조물과 제4 오버레이 구조물 사이에 형성되는 제5 오버레이 구조물과, 제2영역, 제4영역, 제6영역, 제8영역에, 상기 제3 오버레이 구조물과 제2 오버레이 구조물 사이에 형성되는 제6 오버레이 구조물을 구비하는 제3 오버레이 마크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 마크를 제공한다.In addition, a fifth overlay structure formed between the first overlay structure and the fourth overlay structure in the first region, the third region, the fifth region, and the seventh region, and a fifth overlay structure formed between the second overlay structure and the fourth overlay structure, And a third overlay mark having a sixth overlay structure formed in the eighth region between the third overlay structure and the second overlay structure.

또한, 상기 제1 오버레이 마크, 제2 오버레이 마크 및 제3 오버레이 마크는 서로 다른 층에 형성되는 것을 특징으로 하는 오버레이 마크를 제공한다.The overlay mark is characterized in that the first overlay mark, the second overlay mark and the third overlay mark are formed on different layers.

또한, 상기 제5 오버레이 구조물과 X축 및 Y축 대칭인 제7 오버레이 구조물과, 상기 제6 오버레이 구조물과 X축 및 Y축 대칭인 제8 오버레이 구조물을 구비하는 제4 오버레이 마크를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 마크를 제공한다.And a fourth overlay structure having an X-axis and Y-axis symmetry with the fifth overlay structure, and a fourth overlay mark having an X-axis and Y-axis symmetric eighth overlay structure with the sixth overlay structure As shown in FIG.

또한, 상기 제1 오버레이 마크, 제2 오버레이 마크, 제3 오버레이 마크 및 제4 오버레이 마크는 서로 다른 층에 형성되는 것을 특징으로 하는 오버레이 마크를 제공한다.The overlay mark is characterized in that the first overlay mark, the second overlay mark, the third overlay mark and the fourth overlay mark are formed on different layers.

또한, 본 발명은, 반도체 소자의 제조방법으로서, 복수의 연속하는 패턴 층 또는 하나의 패턴 층에 따로 형성된 복수 개의 패턴을 형성함과 동시에 오버레이 마크를 형성하는 단계와, 상기 오버레이 마크를 이용하여 오버레이 값을 측정하는 단계와, 측정된 오버레이 값을 복수의 연속하는 패턴 층 또는 하나의 패턴 층에 따로 형성된 복수의 패턴을 형성하기 위한 공정제어에 이용하는 단계를 포함하며, 상기 오버레이 마크는 상술한 형태의 오버레이 마크인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, including the steps of: forming a plurality of patterns formed separately on a plurality of continuous pattern layers or one pattern layer and simultaneously forming overlay marks; And using the measured overlay value for process control to form a plurality of successive pattern layers or a plurality of patterns formed separately for one pattern layer, Wherein the overlay mark is an overlay mark.

또한, 본 발명은, 복수의 연속하는 패턴 층 또는 하나의 패턴 층에 따로 형성된 복수의 패턴 사이의 오버레이를 측정하는 방법으로서, 복수의 연속하는 패턴 층 또는 하나의 패턴 층에 따로 형성된 복수의 패턴을 형성함과 동시에 형성된 오버레이 마크의 이미지를 획득하는 단계와, 상기 오버레이 마크의 이미지를 분석하는 단계를 포함하며, 상기 오버레이 마크는 상술한 형태의 오버레이 마크인 것을 특징으로 하는 오버레이 측정방법을 제공한다.The present invention also provides a method of measuring an overlay between a plurality of continuous pattern layers or a plurality of patterns formed separately on a single pattern layer, Obtaining an image of an overlay mark formed at the same time as forming the overlay mark, and analyzing the image of the overlay mark, wherein the overlay mark is an overlay mark of the type described above.

본 발명에 따른 오버레이 마크는 광학적 수차에 따른 영향을 최소화할 수 있다는 장점이 있다. 광학적 수차는 구면 렌즈의 중심으로부터의 거리에 따라서 달라진다.The overlay mark according to the present invention has an advantage that the influence due to the optical aberration can be minimized. The optical aberration depends on the distance from the center of the spherical lens.

본 발명에 따른 오버레이 마크에서는 대칭 중심을 지나는 X축, Y축 및 한 쌍의 대각선에 의해서 분할된 8개의 영역 각각의 대칭 중심에서 가까운 중심부와 중심부의 외곽인 외곽부에 서로 다른 층에 형성되는 오버레이 마크를 배치함으로써 광학적 수차를 서로 다른 층에 고르게 분산시킨다. 이를 통해서 광학적 수차에 따른 영향을 최소화할 수 있다.In the overlay mark according to the present invention, the overlay marks formed on the different layers on the outer periphery near the center of symmetry of the eight regions divided by the X-axis, the Y-axis and the pair of diagonal lines passing through the center of symmetry, By disposing the marks, the optical aberration is evenly distributed to different layers. This can minimize the influence of optical aberrations.

도 1은 본 발명에 따른 오버레이 마크의 일실시예의 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 오버레이 마크의 다른 실시예의 평면도이다1 is a plan view of an embodiment of an overlay mark according to the present invention.
Figure 2 is a plan view of another embodiment of an overlay mark according to the present invention

이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 일실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태들로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shapes and the like of the elements in the drawings are exaggerated in order to emphasize a clearer description, and elements denoted by the same symbols in the drawings denote the same elements.

도 1은 본 발명에 따른 오버레이 마크의 일실시예의 평면도이다.1 is a plan view of an embodiment of an overlay mark according to the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 오버레이 마크(100)의 일실시예는 제1오버레이 마크(10)와 제2오버레이 마크(20)를 포함한다. 본 실시예의 오버레이 마크(100)는 웨이퍼의 스크라이브 레인에 형성되어 웨이퍼 상의 2개 이상의 패턴 층들 사이 또는 단일 층 상의 2개 이상의 패턴들 간의 오버레이를 측정하기 위해 제공될 수 있다.Referring to FIG. 1, one embodiment of an overlay mark 100 in accordance with the present invention includes a first overlay mark 10 and a second overlay mark 20. The overlay mark 100 of the present embodiment may be provided in a scribe lane of a wafer to provide an overlay between two or more pattern layers on a wafer or between two or more patterns on a single layer.

서로 다른 패턴 층들 사이의 오버레이 측정에 활용될 경우에는 제1오버레이 마크(10)와 제2오버레이 마크(20)가 서로 다른 패턴 층에 형성된다. 그리고 동일 층의 서로 다른 패턴들, 예를 들어, 더블 패터닝 공정에서 형성되는 두 개의 패턴, 사이의 오버레이 측정에 활용될 경우에는 제1오버레이 마크(10)와 제2오버레이 마크(20)가 동일한 층에 형성된다. 이때, 제1오버레이 마크(10)와 제2오버레이 마크(20)는 서로 다른 공정을 통해서 동일한 층에 형성된다. 이하에서는 편의상, 서로 다른 패턴 층들 사이의 오버레이 측정을 기준으로 설명한다.The first overlay mark 10 and the second overlay mark 20 are formed in different pattern layers when used for overlay measurement between different pattern layers. And when the first overlay mark 10 and the second overlay mark 20 are utilized for overlay measurement between different patterns of the same layer, for example, two patterns formed in the double patterning process, As shown in FIG. At this time, the first overlay mark 10 and the second overlay mark 20 are formed on the same layer through different processes. For convenience, the following description will be made on the basis of overlay measurement between different pattern layers.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 오버레이 마크(100)는 정렬시 대칭 중심(C)을 공유하며, 대칭 중심(C)을 지나는 X축, Y축 및 한 쌍의 대각선(D1, D2)에 의해서 8 분할된 8개의 영역(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8)을 구비한다. 4분 면에 각각에 두 개의 영역이 포함된다. 이하에서는 12시 방향을 기준으로 시계방향을 따라서 제1영역(1) ~ 제8영역(8)으로 구별한다.As shown in Figure 1, in this embodiment, the overlay mark 100 shares the symmetry center C during alignment and has an X-axis, Y-axis and a pair of diagonals D1 2, 3, 4, 5, 6, 7, and 8 divided into eight regions by means of D2. Each area on the 4th minute plane contains two areas. Hereinafter, the first area (1) to the eighth area (8) are distinguished along the clockwise direction with reference to the 12 o'clock direction.

제1 오버레이 마크(10)는 제1 오버레이 구조물(10a)과 제2 오버레이 구조물(10b)을 포함한다.The first overlay mark 10 includes a first overlay structure 10a and a second overlay structure 10b.

제1 오버레이 구조물(10b)은 8개의 영역(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) 중에서 대칭 중심(C)을 기준으로 시계방향을 따라서 하나의 영역씩 건너뛰면서 선택된 제1영역(1), 제3영역(3), 제5영역(5), 제7영역(7)에 형성된다. 그리고 나머지 영역인 제2영역(2), 제4영역(4), 제6영역(6), 제8영역(8)에 제2 오버레이 구조물(10b)이 형성된다. 제2 오버레이 구조물(10b)은 제1 오버레이 구조물(10a)의 외곽에 형성된다.The first overlay structure 10b includes a first overlay structure 10b that skips over a region in the clockwise direction with respect to the center of symmetry C among the eight regions 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, The third region 3, the fifth region 5, and the seventh region 7, as shown in FIG. The second overlay structure 10b is formed in the second area 2, the fourth area 4, the sixth area 6 and the eighth area 8 as the remaining areas. The second overlay structure 10b is formed at the outer periphery of the first overlay structure 10a.

각각의 영역에 형성된 제1 오버레이 구조물(10a)은 세 개의 바(15a)를 포함한다. 제1영역(1)과 제5영역(5)에 각각 형성된 세 개의 바(15a)는 X축과 나란하게 형성되며, 제3영역(3)과 제7영역(7)에 각각 형성된 세 개의 바(15a)는 Y축과 나란하게 형성된다. 이러한 바(15a)들은 대칭 중심(C)에서 멀어질수록 길이가 길어진다. The first overlay structure 10a formed in each region includes three bars 15a. The three bars 15a formed in the first region 1 and the fifth region 5 are formed in parallel with the X axis and the three bars 15a formed in the third region 3 and the seventh region 7, (15a) is formed in parallel with the Y axis. These bars 15a become longer from the center C of symmetry.

또한, 각각의 영역에 형성된 제2 오버레이 구조물(10b)은 세 개의 바(15b)를 포함한다. 제2영역(2)과 제6영역(6)에 각각 형성된 세 개의 바(15b)는 Y축과 나란하게 형성되며, 제4영역(4)과 제8영역(8)에 각각 형성된 세 개의 바(15b)는 X축과 나란하게 형성된다. 이러한 바(15b)들은 대칭 중심(C)에서 멀어질수록 길이가 길어진다.In addition, the second overlay structure 10b formed in each area includes three bars 15b. Three bars 15b formed respectively in the second region 2 and the sixth region 6 are formed in parallel with the Y axis and three bars 15b formed in the fourth region 4 and the eighth region 8, (15b) are formed in parallel with the X axis. These bars 15b are longer from the center C of symmetry.

제2 오버레이 마크(20)는 제3 오버레이 구조물(20a)과 제4 오버레이 구조물(20b)을 포함한다. 제3 오버레이 구조물(20a)은 제1 오버레이 구조물(10a)과 X축 및 Y축 대칭이며, 제4 오버레이 구조물(20b)은 제2 오버레이 구조물(10b)과 X축 및 Y축 대칭이다.The second overlay mark 20 includes a third overlay structure 20a and a fourth overlay structure 20b. The third overlay structure 20a is X-axis and Y-axis symmetric with the first overlay structure 10a and the fourth overlay structure 20b is X-axis and Y-axis symmetrical with the second overlay structure 10b.

제3 오버레이 구조물(20a)은 8개의 영역(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) 중에서 대칭 중심을 기준으로 시계방향을 따라서 하나의 영역씩 건너뛰면서 선택된 제2영역(2), 제4영역(4), 제6영역(6), 제8영역(8)에 형성된다. 그리고 나머지 영역인 제1영역(1), 제3영역(3), 제5영역(5), 제7영역(7)에 제4 오버레이 구조물(20b)이 형성된다. 제4 오버레이 구조물(20b)은 제3 오버레이 구조물(20a)의 외곽에 형성된다.The third overlay structure 20a includes a second overlay structure 20a that skips over one area along the clockwise direction with respect to the center of symmetry in eight areas 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, , The fourth region 4, the sixth region 6, and the eighth region 8, respectively. The fourth overlay structure 20b is formed in the first area 1, the third area 3, the fifth area 5, and the seventh area 7 as the remaining areas. The fourth overlay structure 20b is formed at the outer periphery of the third overlay structure 20a.

각각의 영역에 형성된 제3 오버레이 구조물(20a)은 세 개의 바(25a)를 포함한다. 제2영역(2)과 제6영역(6)에 각각 형성된 세 개의 바(25a)는 Y축과 나란하게 형성되며, 제4영역(4)과 제8영역(8)에 각각 형성된 세 개의 바(25a)는 X축과 나란하게 형성된다. 이러한 바(25a)들은 대칭 중심(C)에서 멀어질수록 길이가 길어진다.The third overlay structure 20a formed in each region includes three bars 25a. The three bars 25a formed in the second region 2 and the sixth region 6 are formed in parallel with the Y axis and the three bars 25a formed in the fourth region 4 and the eighth region 8, (25a) is formed in parallel with the X axis. These bars 25a are longer from the center C of symmetry.

또한, 각각의 영역에 형성된 제4 오버레이 구조물(20b)은 세 개의 바(25b)를 포함한다. 제1영역(1)과 제5영역(5)에 각각 형성된 세 개의 바(25b)는 X축과 나란하게 형성되며, 제3영역(3)과 제7영역(7)에 각각 형성된 세 개의 바(25b)는 Y축과 나란하게 형성된다. 이러한 바(25b)들은 대칭 중심(C)에서 멀어질수록 길이가 길어진다.In addition, the fourth overlay structure 20b formed in each region includes three bars 25b. Three bars 25b formed respectively in the first region 1 and the fifth region 5 are formed in parallel with the X axis and three bars 25b formed in the third region 3 and the seventh region 7, (25b) is formed in parallel with the Y axis. The longer these bars 25b are, the farther they are from the center C of symmetry.

이하에서는 도 1에 도시된 오버레이 마크(100)를 이용한 오버레이 계측방법에 대해서 설명한다. 오버레이 계측방법은 오버레이 마크(100)의 이미지를 획득하는 단계와, 오버레이 마크(100)의 이미지를 분석하는 단계를 포함한다. 오버레이 마크(100)는 복수 개의 연속하는 패턴 층 또는 하나의 패턴 층에 따로 형성된 복수 개의 패턴을 형성함과 동시에 형성된다.Hereinafter, an overlay measurement method using the overlay mark 100 shown in FIG. 1 will be described. The overlay metrology method includes obtaining an image of the overlay mark 100 and analyzing the image of the overlay mark 100. The overlay mark 100 is formed simultaneously with forming a plurality of continuous pattern layers or a plurality of patterns separately formed in one pattern layer.

오버레이 마크(100)의 이미지를 획득하는 단계는 제1오버레이 마크(10)의 이미지를 획득하는 단계와, 제2오버레이 마크(20)의 이미지를 획득하는 단계와, 이들 이미지의 결합 이미지를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.Obtaining an image of the overlay mark 100 may include obtaining an image of the first overlay mark 10, obtaining an image of the second overlay mark 20, Step < / RTI >

제1오버레이 마크(10)와 제2오버레이 마크(20)가 서로 다른 층에 형성되어 있는 경우에는 서로 다른 광원을 사용하여 이미지를 획득할 수 있다. 이전 공정에서 형성된 제2오버레이 마크(20)는 후속 공정에서 형성된 패턴 층에 의해서 덮이므로, 후속 공정에서 형성된 패턴 층을 통과할 수 있는 파장의 빛을 이용하여 이미지를 획득하는 것이 바람직하다. 또한, 제1오버레이 마크(10)와 제2오버레이 마크(20)의 이미지를 한번에 획득할 수도 있다.When the first overlay mark 10 and the second overlay mark 20 are formed on different layers, an image can be obtained using different light sources. Since the second overlay mark 20 formed in the previous process is covered by the pattern layer formed in the subsequent process, it is preferable to obtain the image using the light of the wavelength capable of passing through the pattern layer formed in the subsequent process. Also, images of the first overlay mark 10 and the second overlay mark 20 may be acquired at one time.

오버레이 마크(100)의 이미지를 분석하는 단계는 획득된 결합 이미지에서 제1오버레이 마크(10)의 중심과 제2오버레이 마크(20)의 중심의 오프셋을 측정하는 단계일 수 있다. 또한, 제2오버레이 마크(20)의 중심과 제1오버레이 마크(10)의 내측 가장자리에 대응하는 선들 사이의 거리를 측정하는 단계일 수도 있다.The step of analyzing the image of the overlay mark 100 may be a step of measuring the offset of the center of the first overlay mark 10 and the center of the second overlay mark 20 in the obtained combined image. It may also be a step of measuring the distance between the center of the second overlay mark 20 and the lines corresponding to the inner edge of the first overlay mark 10.

이하에서는 도 1에 도시된, 오버레이 마크(100)를 이용한 반도체 소자의 제조방법을 설명한다. 오버레이 마크(100)를 이용한 반도체 소자의 제조방법은 오버레이 마크(100)를 형성하는 단계로 시작된다. 두 개의 연속하는 패턴 층 또는 하나의 패턴 층에 따로 형성된 두 개의 패턴을 형성함과 동시에 오버레이 마크(100)를 형성한다.Hereinafter, a method of manufacturing a semiconductor device using the overlay mark 100 shown in FIG. 1 will be described. The method of manufacturing a semiconductor device using the overlay mark 100 starts with the step of forming the overlay mark 100. The overlay marks 100 are formed while forming two patterns formed separately on two consecutive pattern layers or one pattern layer.

다음으로, 오버레이 마크(100)를 이용하여 오버레이 값을 측정한다. 오버레이 값을 측정하는 단계는 상술한 오버레이 계측 방법과 같다.Next, the overlay mark 100 is used to measure the overlay value. The step of measuring the overlay value is the same as the above-described overlay measurement method.

마지막으로, 측정된 오버레이 값을 두 개의 연속하는 패턴 층 또는 하나의 패턴 층에 따로 형성된 두 개의 패턴을 형성하기 위한 공정제어에 이용한다. 즉, 도출된 오버레이를 공정제어에 활용하여 연속하는 패턴 층 또는 두 개의 패턴이 정해진 위치에 형성되도록 한다.Finally, the measured overlay value is used for process control to form two successive pattern layers or two patterns formed separately on one pattern layer. That is, the derived overlay is utilized for process control so that a continuous pattern layer or two patterns are formed at predetermined positions.

도 2는 본 발명에 따른 오버레이 마크의 다른 실시예의 평면도이다.2 is a plan view of another embodiment of an overlay mark according to the present invention.

도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 오버레이 마크(200)의 다른 실시예는 제1 오버레이 마크(110) 내지 제6 오버레이 마크(160)를 포함한다. 본 실시예의 오버레이 마크(200)는 웨이퍼의 스크라이브 레인에 형성되어 웨이퍼 상의 서로 다른 6개의 패턴 층들의 오버레이를 측정하기 위해 제공될 수 있다. 이때 제1 오버레이 마크(110) 내지 제6 오버레이 마크(160)는 서로 다른 패턴 층에 각각 형성된다.2, another embodiment of an overlay mark 200 according to the present invention includes first overlay marks 110 to sixth overlay marks 160. The overlay mark 200 of the present embodiment may be provided in the scribe lane of the wafer to measure the overlay of the six different pattern layers on the wafer. At this time, the first overlay mark 110 to the sixth overlay mark 160 are formed in different pattern layers, respectively.

각각의 오버레이 마크는 두 개의 오버레이 구조물을 포함한다. 즉, 대칭 중심에 가까운 오버레이 구조물과 대칭 중심으로부터 먼 오버레이 구조물을 포함한다. 본 실시예에 있어서, 각각의 오버레이 구조물은 X축과 나란한 2개의 바와 Y축과 나란한 2개의 바를 포함한다. 따라서 하나의 오버레이 마크는 총 8개의 바를 포함한다. 그리고 각각의 오버레이 마크를 이루는 총 8개의 바의 길이의 합은 동일하다.Each overlay mark includes two overlay structures. That is, an overlay structure close to the center of symmetry and an overlay structure far from the center of symmetry. In this embodiment, each overlay structure includes two bars parallel to the X axis and two bars parallel to the Y axis. Thus, one overlay mark includes a total of eight bars. And the sum of the lengths of the eight bars constituting each overlay mark is the same.

제1 오버레이 마크(110)는 제1 오버레이 구조물(110a)과 제2 오버레이 구조물(110b)을 포함한다.The first overlay mark 110 includes a first overlay structure 110a and a second overlay structure 110b.

제1 오버레이 구조물(110a)은 제1영역(1), 제3영역(3), 제5영역(5), 제7영역(7)에 형성된다. 그리고 나머지 영역인 제2영역(2), 제4영역(4), 제6영역(6), 제8영역(8)에 제2 오버레이 구조물(110b)이 형성된다. 제1 오버레이 구조물(110a)은 대칭 중심(C)에서 가장 가까운 위치에 형성되며, 제2 오버레이 구조물(110b)은 오버레이 마크(200)의 최외곽에 형성된다.The first overlay structure 110a is formed in the first region 1, the third region 3, the fifth region 5, and the seventh region 7. The second overlay structure 110b is formed in the second area 2, the fourth area 4, the sixth area 6 and the eighth area 8 as the remaining areas. The first overlay structure 110a is formed at a position nearest to the symmetry center C and the second overlay structure 110b is formed at the outermost position of the overlay mark 200. [

각각의 영역에 형성된 제1 오버레이 구조물(110a)은 한 개의 바를 포함한다. 제1영역(1)과 제5영역(5)에 각각 제1 오버레이 구조물(110a)은 X축과 나란하게 형성되며, 제3영역(3)과 제7영역(7)에 각각 제1 오버레이 구조물(110a)은 Y축과 나란하게 형성된다.The first overlay structure 110a formed in each region includes one bar. The first overlay structure 110a is formed parallel to the X axis in the first region 1 and the fifth region 5 and the first overlay structure 110b is formed in the third region 3 and the seventh region 7, (110a) is formed in parallel with the Y axis.

또한, 각각의 영역에 형성된 제2 오버레이 구조물(110b)은 한 개의 바를 포함한다. 제2영역(2)과 제6영역(6)에 각각 형성된 제2 오버레이 구조물(110b)은 Y축과 나란하게 형성되며, 제4영역(4)과 제8영역(8)에 각각 형성된 제2 오버레이 구조물(110b)은 X축과 나란하게 형성된다. 제2 오버레이 구조물(110b)은 제1 오버레이 구조물(110a)에 비해서 길이가 길다.In addition, the second overlay structure 110b formed in each region includes one bar. The second overlay structure 110b formed in the second area 2 and the sixth area 6 is formed in parallel with the Y axis and the second overlay structure 110b formed in the second area 2 and the sixth area 6, The overlay structure 110b is formed parallel to the X axis. The second overlay structure 110b is longer than the first overlay structure 110a.

제2 오버레이 마크(120)는 제3 오버레이 구조물(120a)과 제4 오버레이 구조물(120b)을 포함한다. 제3 오버레이 구조물(120a)은 제1 오버레이 구조물(110a)과 X축 및 Y축 대칭이며, 제4 오버레이 구조물(120b)은 제2 오버레이 구조물(110b)과 X축 및 Y축 대칭이다.The second overlay mark 120 includes a third overlay structure 120a and a fourth overlay structure 120b. The third overlay structure 120a is X-axis and Y-axis symmetric with the first overlay structure 110a and the fourth overlay structure 120b is X-axis and Y-axis symmetry with the second overlay structure 110b.

제3 오버레이 마크(130)는 제5 오버레이 구조물(130a)과 제6 오버레이 구조물(130b)을 포함한다. 제5 오버레이 구조물(130a)은 제1영역(1), 제3영역(3), 제5영역(5), 제7영역(7)에 형성된다. 또한, 제5 오버레이 구조물(130a)은 제1 오버레이 구조물(110a)과 제4 오버레이 구조물(120b) 사이에 제1 오버레이 구조물(110a)에 인접하게 형성된다. 제6 오버레이 구조물(130b)은 제2영역(2), 제4영역(4), 제6영역(6), 제8영역(8)에 형성된다. 또한, 제6 오버레이 구조물(130b)은 제3 오버레이 구조물(120a)과 제2 오버레이 구조물(110b) 사이에 제2 오버레이 구조물(110b)에 인접하게 형성된다.The third overlay mark 130 includes a fifth overlay structure 130a and a sixth overlay structure 130b. The fifth overlay structure 130a is formed in the first region 1, the third region 3, the fifth region 5, and the seventh region 7. A fifth overlay structure 130a is also formed adjacent the first overlay structure 110a between the first overlay structure 110a and the fourth overlay structure 120b. The sixth overlay structure 130b is formed in the second region 2, the fourth region 4, the sixth region 6, and the eighth region 8. A sixth overlay structure 130b is also formed adjacent the second overlay structure 110b between the third overlay structure 120a and the second overlay structure 110b.

제4 오버레이 마크(140)는 제5 오버레이 구조물(130a)과 X축 및 Y축 대칭인 제7 오버레이 구조물(140a)과, 제6 오버레이 구조물(130b)과 X축 및 Y축 대칭인 제8 오버레이 구조물(140b)을 포함한다.The fourth overlay mark 140 includes a fifth overlay structure 130a and a seventh overlay structure 140a that is symmetrical in the X and Y axes with a sixth overlay structure 130b and an eighth overlay structure 140b that is in the X axis and Y axis symmetry, Structure 140b.

제5 오버레이 마크(150)는 제9 오버레이 구조물(150a)과 제10 오버레이 구조물(150b)을 포함한다. 제9 오버레이 구조물(150a)은 제1영역(1), 제3영역(3), 제5영역(5), 제7영역(7)에 형성된다. 또한, 제9 오버레이 구조물(150a)은 제5 오버레이 구조물(130a)과 제8 오버레이 구조물(140b) 사이에 제5 오버레이 구조물(130a)에 인접하게 형성된다. 제10 오버레이 구조물(150b)은 제2영역(2), 제4영역(4), 제6영역(6), 제8영역(8)에 형성된다. 또한, 제7 오버레이 구조물(140a)과 제6 오버레이 구조물(130b) 사이에 제6 오버레이 구조물(130b)에 인접하게 형성된다.The fifth overlay mark 150 includes a ninth overlay structure 150a and a tenth overlay structure 150b. The ninth overlay structure 150a is formed in the first region 1, the third region 3, the fifth region 5, and the seventh region 7. The ninth overlay structure 150a is also formed adjacent to the fifth overlay structure 130a between the fifth overlay structure 130a and the eighth overlay structure 140b. The tenth overlay structure 150b is formed in the second region 2, the fourth region 4, the sixth region 6, and the eighth region 8. Also, it is formed adjacent to the sixth overlay structure 130b between the seventh overlay structure 140a and the sixth overlay structure 130b.

제6 오버레이 마크(160)는 제9 오버레이 구조물(150a)과 X축 및 Y축 대칭인 제11 오버레이 구조물(160a)과, 제10 오버레이 구조물(150b)과 X축 및 Y축 대칭인 제12 오버레이 구조물(160b)을 포함한다.The sixth overlay mark 160 includes a ninth overlay structure 150a and an eleventh overlay structure 160a that is symmetrical in the X and Y axes with a ninth overlay structure 150a and a twelfth overlay structure 150b that is symmetrical to the X axis and the Y axis, Structure 160b.

도 2에 도시된 바와 같이, 두 개의 오버레이 구조물을 짝지어 오버레이 마크를 정할 때, 대칭 중심에서 가장 가까워 길이가 가장 짧은 오버레이 구조물(110a, 120a))과 대칭 중심으로부터 가장 멀어서 길이가 가장 긴 오버레이 구조물(110b, 120b)이 함께 오버레이 마크(110, 120)를 구성하도록 하고, 대칭 중심에서 두 번째에 위치하는 오버레이 구조물(130a, 140a)과 대칭 중심에서 다섯 번째에 위치하는 오버레이 구조물(130b, 140b)이 함께 오버레이 마크(150, 160)를 구성하도록 하고, 대칭 중심에서 세 번째에 위치하는 오버레이 구조물(150a, 160a)과 대칭 중심에서 네 번째에 위치하는 오버레이 구조물(150b, 160b)이 함께 오버레이 마크(150, 160)를 구성하도록 함으로써 각각의 오버레이 마크를 이루는 오버레이 구조물(바)들의 길이의 합이 일정하다.As shown in Figure 2, when overlaying two overlay structures, the overlay structures 110a and 120a, which are closest to the center of symmetry and have the shortest lengths, are located farthest from the center of symmetry and the longest overlay structure The overlay structures 130a and 140a located second from the center of symmetry and the overlay structures 130b and 140b located fifth from the center of symmetry are arranged such that the first and second overlays 110b and 120b together constitute the overlay marks 110 and 120, The overlay structures 150a and 160a located at the third center of symmetry and the overlay structures 150b and 160b located at the fourth center of symmetry center together constitute overlay marks 150 and 160, 150, and 160, the sum of the lengths of the overlay structures (bars) constituting each overlay mark is constant.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It will be understood by those skilled in the art that various changes, modifications, or substitutions will be possible, and that these embodiments are within the scope of the present invention.

100, 200: 오버레이 마크
10, 110: 제1 오버레이 마크
10a, 110a: 제1 오버레이 구조물
10b, 110b: 제2 오버레이 구조물
20, 120: 제2 오버레이 마크
20a, 120a: 제3 오버레이 구조물
20b, 120b: 제4 오버레이 구조물
130: 제3 오버레이 마크
140: 제4 오버레이 마크
150: 제5 오버레이 마크
160: 제6 오버레이 마크100, 200: overlay mark
10, 110: first overlay mark
10a, 110a: a first overlay structure
10b, 110b: a second overlay structure
20, 120: second overlay mark
20a, 120a: a third overlay structure
20b, 120b: fourth overlay structure
130: Third overlay mark
140: Fourth overlay mark
150: 5th overlay mark
160: Sixth overlay mark

Claims (12)

복수의 연속하는 패턴 층 또는 하나의 패턴 층에 따로 형성된 복수 개의 패턴 사이의 상대적 엇갈림을 결정하는 오버레이 마크로서,
정렬시 대칭 중심을 공유하며, 대칭 중심을 지나는 X축, Y축 및 한 쌍의 대각선에 의해서 8 분할된 8개의 영역 중에서 대칭 중심을 기준으로 시계방향을 따라서 하나의 영역씩 건너뛰면서 선택된 제1영역, 제3영역, 제5영역, 제7영역에 형성되는 제1 오버레이 구조물과, 8 분할된 영역 중에서 나머지 영역인 제2영역, 제4영역, 제6영역, 제8영역에, 상기 제1 오버레이 구조물의 외곽에 형성되는 제2 오버레이 구조물을 구비하는 제1 오버레이 마크와,
상기 제1 오버레이 구조물과 X축 및 Y축 대칭인 제3 오버레이 구조물과, 상기 제2 오버레이 구조물과 X축 및 Y축 대칭인 제4 오버레이 구조물을 구비하는 제2 오버레이 마크를 포함하며,
상기 제1 오버레이 마크와 제2 오버레이 마크는 서로 다른 층에 형성되는 것을 특징으로 하는 오버레이 마크.An overlay mark for determining relative misalignment between a plurality of successive pattern layers or a plurality of patterns formed separately in one pattern layer,
A first region that shares the center of symmetry at the time of alignment and which skips over one region along the clockwise direction with respect to the center of symmetry among the eight regions divided into eight by the X axis, the Y axis, and the pair of diagonal lines passing through the center of symmetry, A first overlay structure formed on the first area, the third area, the fifth area, and the seventh area; and a second overlay structure formed on the second area, the fourth area, the sixth area, A first overlay mark having a second overlay structure formed on the exterior of the structure,
A third overlay structure having a first overlay structure and a second overlay structure, the third overlay structure being X-axis and Y-axis symmetric with the first overlay structure, and a second overlay mark having a fourth overlay structure that is X-
Wherein the first overlay mark and the second overlay mark are formed on different layers. 제1항에 있어서,
각각의 영역에 형성되는 제1 내지 제4 오버레이 구조물은 X축 방향 또는 Y축 방향과 나란한 적어도 하나의 바를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 마크.The method according to claim 1,
Wherein the first through fourth overlay structures formed in the respective regions include at least one bar parallel to the X axis direction or the Y axis direction. 제2항에 있어서,
상기 제2 오버레이 구조물의 바들은 상기 제1 오버레이 구조물의 바들에 비해서 길이가 긴 것을 특징으로 하는 오버레이 마크.3. The method of claim 2,
Wherein the bars of the second overlay structure are longer than the bars of the first overlay structure. 제2항에 있어서,
상기 제4 오버레이 구조물의 바들은 상기 제3 오버레이 구조물의 바들에 비해서 길이가 긴 것을 특징으로 하는 오버레이 마크.3. The method of claim 2,
Wherein the bars of the fourth overlay structure are longer than the bars of the third overlay structure. 제2항에 있어서,
제1 오버레이 마크를 이루는 바들의 길이의 합은 제2 오버레이 마크를 이루는 바들의 길이의 합과 같은 것을 특징으로 하는 오버레이 마크.3. The method of claim 2,
Wherein the sum of the lengths of the bars forming the first overlay mark is equal to the sum of the lengths of the bars forming the second overlay mark. 제1항에 있어서,
제1영역, 제3영역, 제5영역, 제7영역에, 상기 제1 오버레이 구조물과 제4 오버레이 구조물 사이에 형성되는 제5 오버레이 구조물과, 제2영역, 제4영역, 제6영역, 제8영역에, 상기 제3 오버레이 구조물과 제2 오버레이 구조물 사이에 형성되는 제6 오버레이 구조물을 구비하는 제3 오버레이 마크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 마크.The method according to claim 1,
A fifth overlay structure formed between the first overlay structure and the fourth overlay structure in a first region, a third region, a fifth region, and a seventh region; 8. The overlay mark according to claim 1, further comprising a third overlay mark in a region of the second overlay structure, the third overlay structure having a sixth overlay structure formed between the third overlay structure and the second overlay structure. 제6항에 있어서,
상기 제1 오버레이 마크, 제2 오버레이 마크 및 제3 오버레이 마크는 서로 다른 층에 형성되는 것을 특징으로 하는 오버레이 마크.The method according to claim 6,
Wherein the first overlay mark, the second overlay mark and the third overlay mark are formed on different layers. 제6항에 있어서,
상기 제5 오버레이 구조물과 X축 및 Y축 대칭인 제7 오버레이 구조물과, 상기 제6 오버레이 구조물과 X축 및 Y축 대칭인 제8 오버레이 구조물을 구비하는 제4 오버레이 마크를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 마크.The method according to claim 6,
A fourth overlay structure having an X-axis and Y-axis symmetry with the fifth overlay structure, and a fourth overlay mark having an X-axis and Y-axis symmetric eighth overlay structure with the sixth overlay structure. Overlay mark. 제8항에 있어서,
상기 제1 오버레이 마크, 제2 오버레이 마크, 제3 오버레이 마크 및 제4 오버레이 마크는 서로 다른 층에 형성되는 것을 특징으로 하는 오버레이 마크.9. The method of claim 8,
Wherein the first overlay mark, the second overlay mark, the third overlay mark and the fourth overlay mark are formed on different layers. 반도체 소자의 제조방법에 있어서,
복수의 연속하는 패턴 층 또는 하나의 패턴 층에 따로 형성된 복수 개의 패턴을 형성함과 동시에 오버레이 마크를 형성하는 단계와,
상기 오버레이 마크를 이용하여 오버레이 값을 측정하는 단계와,
측정된 오버레이 값을 복수의 연속하는 패턴 층 또는 하나의 패턴 층에 따로 형성된 복수의 패턴을 형성하기 위한 공정제어에 이용하는 단계를 포함하며,
상기 오버레이 마크는 청구항 1항 내지 9항 중 어느 한 항에 기재된 오버레이 마크인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.A method of manufacturing a semiconductor device,
Forming a plurality of patterns separately formed on a plurality of continuous pattern layers or one pattern layer and forming overlay marks,
Measuring an overlay value using the overlay mark;
And using the measured overlay value for process control to form a plurality of successive pattern layers or a plurality of patterns formed separately in one pattern layer,
Wherein the overlay mark is the overlay mark according to any one of claims 1 to 9. 복수의 연속하는 패턴 층 또는 하나의 패턴 층에 따로 형성된 복수의 패턴 사이의 오버레이를 측정하는 방법으로서,
복수의 연속하는 패턴 층 또는 하나의 패턴 층에 따로 형성된 복수의 패턴을 형성함과 동시에 형성된 오버레이 마크의 이미지를 획득하는 단계와,
상기 오버레이 마크의 이미지를 분석하는 단계를 포함하며,
상기 오버레이 마크는 청구항 1항 내지 9항 중 어느 한 항에 기재된 오버레이 마크인 것을 특징으로 하는 오버레이 측정방법.A method of measuring an overlay between a plurality of successive pattern layers or a plurality of patterns formed separately in one pattern layer,
Forming a plurality of patterns separately formed in a plurality of continuous pattern layers or one pattern layer and acquiring an image of overlay marks formed at the same time,
And analyzing the image of the overlay mark,
Wherein the overlay mark is the overlay mark according to any one of claims 1 to 9. 삭제delete
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