KR0172287B1 - 중첩 정확도와 노광장비의 포커스를 동시에 측정하기 위한 측정마크를 이용한 중첩 정확도 및 노광장비의 포커스 측정 방법 - Google Patents

중첩 정확도와 노광장비의 포커스를 동시에 측정하기 위한 측정마크를 이용한 중첩 정확도 및 노광장비의 포커스 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 박스 인 박스 형태의 내부 박스 패턴(3)과 외부 박스 패턴(1); 및 상기 내부 및 외부 박스 패턴 각각의 상·하·좌·우측변 중 적어도 어느 하나의 측변을 따라 형성된 바 패턴(2,4)을 구비하는 것을 특징으로 하는 중첩 정확도와 노광장비의 최적 포커스를 측정하기 위한 측정 마크에 관한 것으로, 노광장비를 사용하기 전에 검사하여야 하는 노광장비의 최적 포커스 및 중첩 정확도를 동시에 측정하여 결정할 수 있어, 측정에 따른 경제적, 시간적 손실을 최소화하여 반도체 소자의 제조 수율을 향상시키도록 한 것이다.

Description

중첩 정확도와 노광장비의 포커스를 동시에 측정하기 위한 측정마크를 이용한 중첩 정확도 및 노광장비의 포커스 측정 방법
제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 중첩 정확도와 노광장비의 포커스를 동시에 측정하기 위한 측정마크의 평면도.
제2도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중첩 정확도와 노광장비의 포커스를 측정하기 위한 측정마크의 평면도.
제3a도 내지 제3c도는 제2도의 측정마크를 웨이퍼 상에 형성하는 공정 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 외부 박스 패턴 30 : 내부 박스 패턴
41, 42, 43, 44 : 바 패턴 21 : 기판
22 : 산화막 23 , 24 : 감광막
본 발명은 반도체 장치 제조 분야에 관한 것으로 특히, 반도체 소자 제조시 중첩 정확도와 노광장비의 포커스를 동시에 측정하기 위한 측정 마크를 이용한 중첩 정확도와 노광장비의 포커스 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 마스크의 중첩 정확도를 측정하기 위하여 박스 인 박스(box in box) 또는 바 인 바(bar in bar) 형태의 중첩 정확도 측정 마크를 형성한다. 이러한, 종래의 중첩 정확도 측정 마크는 층간의 중첩 정확도만을 측정하도록 되어 있다.
또한, 노광장비의 포커스를 측정하기 위하여 패턴 크기별로 제조된 상기 중첩 정확도 측정 마크와는 다른 장비 테스트 레티클을 사용한다. 이러한, 테스트 레티클을 사용하여 웨이퍼 상에 포커스 및 노광 에너지에 따라 소정 패턴을 형성하고, 기준 패턴의 크기에서 선폭 및 패턴 충실도를 주사전자현미경(SEM : Scanning Electron Microscope)을 이용하여 측정 및 관찰함으로써 최적의 포커스를 결정하게 된다.
전술한 바와 같이 조광장비의 최적 포커스를 결정하기 위한 별도의 레티클을 형성하기 때문에 경제적 손실이 발생하고, 중첩정확도 측정 마크와 노광장비의 최적 포커스 측정 마크를 각각 형성하고 개별적인 측정을 실시함으로 인하여 시간적 손실이 발생하는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 중첩 정확도와 노광장비의 최적 포커스를 동시에 측정할 수 있어, 경제적 및 시간적 손실을 방지할 수 있는, 중첩정확도와 노광장비의 최적 포커스를 동시에 측정하기 위한 측정 마크를 이용한 중첩 정확도와 노광 장비의 포커스 측정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 서로 평행한 제1 변 및 제3 변과 상기 제1 변 및 제3 변과 직교하며 서로 평행한 제2 변 및 제4 변으로 이루어지는 외부 박스 패턴; 상기 외부 박스 패턴의 중심부에 위치하되, 상기 외부 박스 패턴의 제1 변으로부터 그 제1 변이 제1 간격 만큼 떨어지고, 상기 외부 박스 패턴의 제2 변으로부터 그 제2 변이 제2 간격 만큼 떨어져 위치하는 내부박스 패턴; 상기 내부 박스 패턴의 상기 제1 변과 평행한 상기 내부 박스 패턴의 제3 변에 인접하며, 상기 외부 박스 패턴의 제3변으로부터 상기 제1 간격 만큼 떨어져 위치하는 제1 바 패턴; 상기 내부 박스 패턴의 상기 제2 변과 평행한 상기 내부 박스 패턴의 제4 변에 인접하며, 상기 외부 박스 패턴의 제4변으로부터 상기 제2 간격 만큼 떨어져 위치하는 제2 바 패턴; 상기 외부 박스 패턴의 상기 제3 변과 인접하며, 상기 제1 바 패턴으로부터 상기 제1 간격 만큼 떨어져 위치하는 제3 바 패턴; 및 상기 외부 박스 패턴의 상기 제4 변과 인접하며, 상기 제2 바 패턴으로부터 상기 제2 간격 만큼 떨어져 위치하는 제4 바 패턴을 포함하는 측정 마크를 이용하여 중첩 정확도 및 노광장비의 포커스 동시에 측정하는 방법을 제공한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 서로 평행한 제1 변 및 제3 변과 상기 제1 변 및 제3 변과 직교하며 서로 평행한 제2 및 제4 변으로 이루어지는 외부 박스 패턴; 상기 외부 박스 패턴의 중심부에 위치하되, 상기 외부 박스 패턴의 제1 변으로부터 그 제1 변이 제1 간격 만큼 떨어지고, 상기 외부 박스 패턴의 제2 변으로부터 그 제2 변이 제2 간격 만큼 떨어져 위치하는 내부 박스 패턴; 상기 내부 박스 패턴의 상기 제1 변과 평행한 상기 내부 박스 패턴의 제3 변에 인접하며, 상기 외부 박스 패턴의 제3 변으로부터 상기 제1 간격 만큼 떨어져 위치하는 제1 바 패턴; 및 상기 내부 박스 패턴의 상기 제2 변과 평행한 상기 내부 박스 패턴의 제4 변에 인접하여, 상기 외부 박스 패턴의 제4 변으로부터 상기 제2 간격 만큼 떨어져 위치하는 제2 바 패턴을 포함하는 측정 마크를 이용하여 중첩 정확도 및 노광장비의 포커스 동시에 측정하는 방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 중첩정확도와 노광장비의 포커스를 측정하기 위한 마크의 평면도로서, 외부 박스 패턴(10), 외부 박스 패턴(10)의 중심부에 위치하는 내부 박스 패턴(30), 내부 박스 패턴(30) 및 외부 박스 패턴(10) 각각의 이웃하는 변을 따라 형성된 미세 바 패턴(41,42,43,44)으로 중첩정확도와 노광장비의 포커스를 측정하기 위한 마크가 이루어짐을 보이고 있다.
상기 내부 박스 패턴(30)의 제1 변(31) 및 제3 변(33), 상기 외부 박스 패턴(10)의 제1 변(11) 및 제3 변(13)이 모두 평행하고, 상기 내부 박스 패턴(30)의 제2 변(32) 및 제4 변(34)과 상기 외부 박스 패턴(10)의 제2 변(12) 및 제4 변(14)이 모두 평행하다.
상기 내부 박스 패턴(30)의 제1 변(31)은 상기 외부 박스 패턴(10)의 제1 변(11)과 'X' 만큼 간격을 두고 위치하며, 내부 박스 패턴(30)의 제3 변(33)에 인접하여 제1 바 패턴(41)이 위치하고, 외부 박스 패턴(10)의 제3 변(13)에 인접하여 제3 바 패턴(43)이 위치하며, 제1 바 패턴(41)과 제3 바 패턴(43)은 'X' 만큼 간격을 두고 위치한다.
상기 내부 박스 패턴(30)의 제2 변(32)은 상기 외부 박스 패턴(10)의 제2 변(12)과 'Y' 만큼 간격을 두고 위치하며, 내부 박스 패턴(30)의 제4 변(34)에 인접하여 제2 바 패턴(42)이 위치하고, 외부 박스 패턴(10)의 제4 변(14)에 인접하여 제4 바 패턴(44)이 위치하며, 제2 바 패턴(42)과 제4 바 패턴(44)은 'Y' 만큼 간격을 두고 위치한다.
상기와 같은 중첩정확도 및 노광장비의 초점을 동시에 측정하기 위한 마크를 정의하는 마스크 상에서 X = X' , Y = Y' 이다. 즉, 마스크의 중첩이 정확하게 이루어지고, 노광장비의 최적 포커스 상태에서 노광이 이루어질 때에 패턴 간의 간격도 X = X' , Y = Y' 의 조건을 만족하며, 중첩이 정확하게 이루어져 측정된 X 및 Y 값이 마스크에서 정의된 값과 일치할지라도 최적 포커스 상태에서 노광이 실시되지 않을 경우에는 미세 바 패턴(41,42,43,44)이 정확하게 형성되지 않아 X ≠ X' , Y ≠ Y' 인 측정 값을 얻어진다. 따라서, X 와 X'의 차, Y 와 Y'차가 최소일 때 중첩 정확도가 높고 노광장비의 최적 포커스 상태에서 노광이 이루어졌음을 알 수 있다.
제2도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중첩 정확도와 노광장비의 최적 포커스를 측정하기 위한 측정마크의 평면도로서, 외부 박스 패턴(10), 외부 박스 패턴(10)의 중심부에 위치하는 내부 박스 패턴(30), 내부 박스 패턴(30)의 이웃하는 변을 따라 형성된 미세 바 패턴(41,42)으로 중첩정확도와 노광장비의 포커스를 측정하기 위한 마크가 이루어짐을 보이고 있다.
상기 내부 박스 패턴(30)의 제1 변(31) 및 제3 변(33), 상기 외부 박스 패턴(10)의 제1 변(11) 및 제3 변(13)이 모두 평행하고, 상기 내부 박스 패턴(30)의 제2 변(32) 및 제4 변(34)과 상기 외부 박스 패턴(10)의 제2 변(12) 및 제4 변(14)이 모두 평행하다.
상기 내부 박스 패턴(30)의 제1 변(31)은 상기 외부 박스 패턴(10)의 제1 변(11)과 'X' 만큼 간격을 두고 위치하며, 내부 박스 패턴(30)의 제3 변(33)에 인접하여 제1 바 패턴(41)이 위치하며, 제1 바 패턴(41)과 외부 박스 패턴(10)의 제3 변(13)은 'X' 만큼 간격을 두고 위치한다.
상기 내부 박스 패턴(30)의 제2 변(32)은 상기 외부 박스 패턴(10)의 제2 변(12)과 'Y' 만큼 간격을 두고 위치하고, 내부 박스 패턴(30)의 제4 변(34)에 인접하여 제2 바 패턴(42)이 위치하며, 제2 바 패턴(42)과 외부 박스 패턴(10)은 제4 변(14)은 'Y' 만큼 간격을 두고 위치한다.
제3a도 내지 제3c도는 제2도의 측정마크를 웨이퍼 상에 형성하는 것을 나타내는 공정 단면도이다.
측정 마크를 형성하기 위해서는 먼저, 제3a도에 도시된 바와 같이 반도체 기판(21) 상에 산화막(22)을 형성하고, 외부 박스 패턴을 형성하기 위한 포토마스크를 사용하여 산화막(22) 상에 제1 감광막(23) 패턴을 형성한다.
이어서, 제3b도에 도시한 바와 같이 제1 감광막(23) 패턴을 식각마스크로 사용하여 산화막(22)을 선택적으로 식각해서 외부 박스 패턴(10)을 정의한 다음, 제1 감광막 패턴을 제거하고, 전체 구조 상에 제2 감광막(24)을 도포한다.
다음으로, 제3c도에 도시한 바와 같이 내부 박스 패턴(30) 및 바 패턴(41,42)을 형성하기 위한 포토마스크를 이용하여 제2 감광막을 노광하고, 현상하여 제2 감광막(24) 패턴을 형성한다. 본 발명의 일실시예에서는 산화막(22) 상에 외부 박스 패턴(10)이 형성되는 경우를 예로서 도시하였다.
전술한 바와 같이 제2 감광막 패턴(24) 형성이 완료된 후, 내부 박스 패턴(30)의 제1 변(31)과 외부 박스 패턴(10)의 제1 변(11) 사이의 간격 X, 제1 바 패턴(41)과 외부 박스 패턴의 제3 변(13) 사이의 간격 X'을 측정하고, 제 3c 도에는 도시되어 있지 않지만, 내부 박스 패턴(30)의 제2 변(32)과 외부 박스 패턴(10)의 제2 변(12) 사이의 간격 Y, 제2 바 패턴(42)과 외부 박스 패턴의 제4 변(14) 사이의 간격 Y'를 측정하고, X, X', Y, Y' 값을 비교하여, 중첩정확도는 노광장비의 최적 포커스를 측정한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 노광장비의 최적 포커스를 측정하기 위한 별도의 레티클을 형성하지 않고, 중첩정확도 측정을 위한 마크를 이용하여 노광장비의 최적 포커스까지 함께 측정함으로써 경제적 및 시간적 손실을 최소화하여 반도체 소자의 제조 수율을 향상시키는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (2)

  1. 중첩 정확도와 노광장비의 최적 포커스를 동시에 측정하기 위한 방법에 있어서, 서로 평행한 제1 변 및 제3 변과 상기 제1 변 및 제3 변과 직교하여 서로 평행한 제2 변 및 제4 변으로 이루어지는 외부 박스 패턴; 상기 외부 박스 패턴의 중심부에 위치하되, 상기 외부 박스 패턴의 제1 변으로부터 그 제1 변이 제1 간격 만큼 떨어지고, 상기 외부 박스 패턴의 제2 변으로부터 그 제2 변이 제2 간격 만큼 떨어져 위치하는 내부 박스 패턴; 상기 내부 박스 패턴의 상기 제1 변과 평행한 상기 내부 박스 패턴의 제3 변에 인접하며, 상기 외부 박스 패턴의 제3 변으로부터 상기 제1 간격 만큼 떨어져 위치하는 제1 바 패턴; 상기 내부 박스 패턴의 상기 제2 변과 평행한 상기 내부 박스 패턴의 제4 변에 인접하며, 상기 외부 박스 패턴의 제4 변으로부터 상기 제2 간격 만큼 떨어져 위치하는 제2 바 패턴; 상기 외부 박스 패턴의 상기 제3 변과 인접하며, 상기 제1 바 패턴으로부터 상기 제1 간격 만큼 떨어져 위치하는 제3 바 패턴; 및 상기 외부 박스 패턴의 상기 제4 변과 인접하며, 상기 제2 바 패턴으로부터 상기 제2 간격 만큼 떨어져 위치하는 제4 바 패턴을 포함하는 측정 마크를 이용하여 중첩 정확도 및 노광장비의 포커스를 동시에 측정하는 방법.
  2. 중첩 정확도와 노광장비의 최적 포커스를 동시에 측정하기 위한 방법에 있어서, 서로 평행한 제1 변 및 제3 변과 상기 제1 변 및 제3 변과 직교하여 서로 평행한 제2 변 및 제4 변으로 이루어지는 외부 박스 패턴; 상기 외부 박스 패턴의 중심부에 위치하되, 상기 외부 박스 패턴의 제1 변으로부터 그 제1 변이 제1 간격 만큼 떨어지고, 상기 외부 박스 패턴의 제2 변으로부터 그 제2 변이 제2 간격 만큼 떨어져 위치하는 내부 박스 패턴; 상기 내부 박스 패턴의 상기 제1 변과 평행한 상기 내부 박스 패턴의 제3 변에 인접하며, 상기 외부 박스 패턴의 제3 변으로부터 상기 제1 간격 만큼 떨어져 위치하는 제1 바 패턴; 및 상기 내부 박스 패턴의 상기 제2 변과 평행한 상기 내부박스 패턴의 제4 변에 인접하여, 상기 외부 박스 패턴의 제4 변으로부터 상기 제2 간격 만큼 떨어져 위치하는 제2 바 패턴을 포함하는 측정 마크를 이용하여 중첩 정확도 및 노광장비의 포커스 동시에 측정하는 방법.
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