KR100234709B1 - 반도체소자의 포토 오버레이 측정용 타겟 및 그 형성방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다수의 박막패턴을 차례대로 형성하는 반도체소자 제조공정에서 그 다수의 박먁패턴이 정확한 정렬상태로 형성되고 있는가를 측정하기 위하여 형성하는 반도체소자의 포토 오버레이 측정용 타겟(Photo Overlay Measurment Target) 및 그의 형성방법에 관한 것으로, 이전에 형성되는 제 1 박막패턴과 제 2 박막패턴 및 그 제 1, 2 박막패턴에 대해서 각각 X－방향과 Y－방향으로 정렬시켜야 하는 제 3 박막패턴을 포함하여 구성되는 반도체소자의 제조공정에서, 상기 제 1－3 박막패턴과 함께 형성되는 제 1－3 정렬패턴(포토 오버레이 측정용 타겟)은 I자형(아령형) 정렬패턴과, 그 I자형 정렬패턴의 가운데에 형성될 수 있는 내부박스형 정렬패턴을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고, 그와 같이 구성된 포토 오버레이 측정용 타겟을 형성하는 방법은, 이전의 제 1 박막패턴 형성공정에서는 제 1 I자형 정렬패턴을 X－방향으로 형성하고, 그 이후의 제 2 박막패턴 형성공정에서는 상기 제 1 I자형 정렬패턴과 수직으로 교차하는 제 2 I자형 정렬패턴을 형성하며, 지금 현재의 제 3 박막패턴 형성공정에서는 상기 제 1 I자형 정렬패턴과 제 2 I자형 정렬패터의 교차지점에 제 3 내부박스형 정렬패턴을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다. 이와 같이 2개의 I자형 정렬패턴과 1개의 내부박스형 정렬패턴으로 포토 오버레이 측정용 타겟을 구성하는 본 발명은, 1번의 측정으로 이전에 형성된 제 1 I자형 정렬패턴에 대한 제 3 내부박스형 정렬패턴의 X－방향 정렬도와 제 2 I자형 정렬패턴에 대한 제 3 내부박스형 정렬패턴의 Y－방향 정렬도를 구할 수 있게 함으로써, 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있고 노광샷(shot)의 크기를 축소할 수 있으며 반도체소자의 양산성을 향상시키는 효과가 있다.
Description
본 발명은 다수의 박막패턴을 차례대로 형성하는 반도체소자 제조공정에서 그 다수의 박막패턴이 정확한 정렬(포토 오버레이)상태로 형성되고 있는가를 측정하기 위하여 형성하는 포토 오버레이 측정용 타겟(Photo Overlay Measurement Target) 및 그의 형성 방법에 관한 것으로, 특히 이전에 형성된 소정의 제 1,2 박막패턴에 대한 지금 형성되고 있는 제 3 박막패턴의 X－방향과 Y－방향의 정렬상태를 동시에 측정할 수 있도록 함으로써, 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있고 노광샷(shot)의 크기를 축소할 수 있으며 반도체소자의 양산성(Through－put)을 향상시키는데 적당하도록 한 반도체소자의 포토 오버레이 측정용 타겟(Photo Overlay Measurement Target) 및 그 제조방법에 관한 것이다.
다수의 박막패턴을 차례대로 형성하는 반도체소자 제조공정에서는, 그 다수의 박막패턴이 정확한 정렬(포토 오버레이)상태로 형성되고 있는가를 측정하기 위한 정렬패턴도 상기 다수의 박막패턴과 함께 형성되는데, 그 다수의 정렬패턴들은 이전에 형성된 박막패턴(정렬패턴)에 대해서 지금 형성되는 박막패턴(정렬패턴)이 정확하게 정렬되었는가를 측정하는데 적당한 형태로 형성된다. 즉, 다수의 정렬패턴이 일정한 규칙에 따라 형성됨으로써, 각각의 정렬패턴이 조합된 포토 오버레이 측정용 타겟이 형성된다. 이하, 종래 기술에 따른 포토 오버레이 측정용 타겟 및 그의 제조방법에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도1은 종래 기술에 따른 박스－인－박스 구조(Box－in－Box type) 포토 오버레이 측정용 타겟(이하, '박스－인－박스 타겟'이라 한다)을 나타낸 평면도로서, 이에 도시된 바와 같이 한 변의 길이가 약 10[μm] 정도인 정사각형의 내부로 정의되는 내부박스(Inner box)형 정렬패턴(20)(이하, '내부박스'라 한다)을, 한변의 길이가 20[μm] 정도가 되는 안쪽의 정사각형과 한변의 길이가 30－40[μm] 정도가 되는 바깥쪽의 정사각형 사이로 정의되는 외부박스(Outer box)형 정렬패턴(10)(이하, '외부박스'라 한다)이 에워싸는 구조로 형성된다.
이와 같은 박스－인－박스 타겟을 형성하는 방법은, 제 1 박막패턴을 형성하는 이전 공정에서 소정의 지점에 외부박스(10)를 형성한 후, 그 제 1 박막패턴과 정렬되어야 하는 제 2 박막패턴을 형성하는 지금 공정에서 내부박스(20)를 형성하였다. 이때, 상기 도1은 이전 공정에서 형성된 외부박스(10)는 제 1 박막으로 형성되고, 지금 공정에서 형성된 내부박스(20)는 제 2 박막패턴을 형성하기 위한 포토레지스트로 형성된 경우를 나타낸 것으로, 제 1 박막패턴에 대한 제 2 박막패턴의 정렬은 내부박스(20)가 외부박스(10)의 가운데에 정확히 형성되어야 정확하게 정렬된 것으로 설정되어 있다. 이에 따라, 제 1 박막패턴에 대한 제 2 박막패턴의 정렬도 측정은, 외부박스(10)와 내부박스(20)의 상대적인 변위를 측정함으로써 달성될 수 있다.
그리고, 도2a와 도2b는 상기 도1에 도시된 박스－인－박스 타겟을 이용하여 이전에 형성된 제 1,2 박막패턴 모두에 제 3 박막패턴을 정렬시키기 위해 형성되는 포토 오버레이 측정용 타겟을 나타낸 평면도로서, 이전에 형성된 소정의 제 1 박막패턴에 대해서는 X－방향으로 정렬시켜야 하고, 그 이후에 형성된 소정의 제 2 박막패턴에 대해서는 Y－방향으로 정렬시켜야 하는 제 3 박막패턴을 지금 형성하는 경우, 이전에 형성된 상기 제 1 박막패턴과 지금 형성되는 제 3 박막패턴의 X－방향에 대한 정렬도를 측정하기 위한 포토 오버레이 측정용 타겟은, 도2a에 도시된 바와 같이 제 1 박막패턴의 정렬패턴인 제 1 외부박스(11)와 그 제 1 외부박스(11)의 가운데에 형성된 제 3 박막패턴의 정렬패턴인 제 3 내부박스(21)로 구성된 박스－인－박스 타겟으로 형성하고, 이전에 형성된 상기 제 2 박막패턴과 지금 형성되는 제 3 박막패턴의 Y－방향에 대한 정렬도를 측정하기 위한 포토 오버레이 측정용 타겟은, 도2b에 도시된 바와 같이 제 2 박막패턴의 정렬패턴인 제 2 외부박스(12)와 그 제2 외부박스)(12)의 가운데에 형성된 제 3 박막패턴의 제 3 내부박스(21)로 구성된 박스－인－박스 타겟으로 형성함을 보여주고 있다.
이하, 상기와 같은 포토 오버레이 측정용 타겟을 형성하는 방법 및 그 타겟을 이용한 정렬도 측정방법에 대해서 도3에 도시된 공정/측정 순서도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 포토 오버레이 측정용 타겟 형성공정에 대해서 설명하면, 처음의 제 1 박막패턴 형성공정에서 소정의 제 1 지점에 제 1 외부박스(11)를 형성하고, 그 이후의 제 2 박스패턴 형성공정에서 소정의 제 2 지점에 제 2 외부박스(12)를 형성한 후, 지금 수행되는 제 3 박막패턴 형성공정에서 상기 제 1 외부박스(11)과 제 2 외부박스(12)의 가운데에 각각 정렬되는 제 3 내부박스(21)를 형성함으로써, 제 1 외부박스(11)와 제 3 내부박스(21)가 조합된 제 1 박스－인－박스 타겟와 제 2 외부박스(12)와 제 3 내부박스(21)가 조합된 제 2 박스－인－박스 타겟을 개별적으로 형성하였다.
그리고, 상기와 같은 2개의 제 1,2 박스－인－박스 타겟을 통해, 이전에 형성된 제 1 박막패턴에 대한 지금 형성되는 제 3 박막패턴의 X－방향 정렬도와 이전에 형성된 제 2 박막패턴에 대한 지금 형성되는 제 3 박막패턴의 Y－방향 정렬도를 측정하는 일반적인 방법은, 제 1 박스－인－박스 타겟으로 제 1 외부박스(11)와 제 3 내부박스(21)의 X－방향 및 Y－방향의 정렬도를 측정하고 제 2 박스－인－박스 타겟으로는 제 2 외부박스(12)와 제 3 내부박스(21)의 X－방향 및 Y－방향에 대한 정렬도를 측정한 후, 상기 제 1 박스－인－박스 타겟에서 측정된 결과로부터는 X－방향 성분을 , 제 2 박스－인－박스 타겟에서 측정된 결과로부터는 Y－방향 성분만을 각각 선택하고 그들을 취합함으로써, 제 3 박막패턴의 제 1 박막패턴에 대한 X－방향 정렬도 및 제 2 박막패턴에 대한 Y－방향 정도를 측정하였다.
그러나, 상기와 같이 박스－인－박스 구조로 포토 오버레이 측정용 타겟을 형성하는 종래 기술은, 도2a와 도2b 및 도3을 참조하여 설명한 바와 같이 지금 형성되는 제 3 박막패턴을 이전에 형성된 제 1 박막패턴에 대해서는 X－방향으로 정렬시키고 제 2 박막패턴에 대해서는 Y－방향으로 정렬시켜야 하는 경우에, 2개의 박스－인－박스 타겟을 형성해야 할 뿐만 아니라 그 각각의 박스－인－박스 타겟을 측정하여 필요한 데이터만을 선택하고 취합해야 완전한 정렬도를 구할 수 있었기 때문에, 각각의 포토 오버레이 측정용 타겟을 마스크에 디자인해야 하므로 노광샷(shot)의 크기가 커지게 되는 단점과 함께 정렬도를 측정하는데 소요되는 시간이 많이 걸리게 되어 양산성(Through－put)이 저하되는 단점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 지금 형성되는 제 3 박막패턴을 이전에 형성된 소정의 제 1 박막패턴에 대해서는 X－방향으로 정렬시켜야 하고 소정의 제 2 박막패턴에 대해서는 Y－방향으로 정렬시켜야 하는 경우, 그 제 1, 2 박막패턴에 대응하는 제 1,2 정렬패턴과 제 3 박막패턴에 대응하는 제 3 정렬패턴을 일체형으로 형성함과 아울러 제 1 정렬패턴에 대한 제 3 정렬패턴의 X－방향 정렬도와 제 2 정렬패턴에 대한 제 3 정렬패턴의 Y－방향 정렬도를 1번의 측정으로 검출할 수 있도록 형성함으로써, 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있고 노광샷(shot)의 크기를 축소할 수 있으며 반도체소자의 양산성을 향상시키는데 적당하도록 한 반도체소자의 포토 오버레이 측정용 타겟(Photo Overlay Measurement Target) 및 그 제조방법을 제공함에 목적이 있다.
제1도는 종래 기술에 따른 박스－인－박스 구조(Box－in－box type) 포토 오버레이 측정용 타겟을 나타낸 평면도.
제2a도와 제2b도는 이전에 형성된 제 1, 2 박막패턴 모두에 제 3 박막패턴을 정렬시키기 위해 형성되는 종래 포토 오버레이 측정용 타겟을 나타낸 평면도.
제3도는 종래 포토 오버레이 측정용 타겟을 형성하는 방법 및 그 타겟을 이용한 정렬도 측정방법을 나타낸 공정/측정 순서도.
제4도는 본 발명에 따른 I자형(아령형) 정렬패턴의 구조를 나타낸 평면도.
제5도는 본 발명에 따른 포토 오버레이 측정용 타겟의 구조를 나타낸 평면도.
제6도는 상기 제5도와 같은 포토 오버레이 측정용 타겟을 형성하는 방법 및 그 타겟을 이용한 정렬도 측정방법을 나타낸 공정/측정 순서도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
31 : 제 1 I자형 정렬패턴 32 : 제 2 I자형 정렬패턴
41 : 제 3 내부박스형 정렬패턴
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 반도체소자의 포토 오버레이 측정용 타겟은, 이전에 형성되는 제 1 박막패턴과 제 2 박막패턴 및 그 제 1, 2 박막패턴에 대해서 각각 X－방향과 Y－방항으로 정렬시켜야 하는 제 3 박막패턴을 포함하여 구성되는 반도체소자의 제조공정에서, 상기 제 1－3 박막패턴과 함께 형성되는 제 1－3 정렬패턴이 I자형(아령형) 정렬패턴과, 그 I자형(아령형) 정렬패턴의 가운데에 형성될 수 있는 내부박스형 정렬패턴을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기와 같이 구성된 포토 오버레이 측정용 타겟을 형성하는 방법은, 이전 제 1 박막패턴 형성공정에서는 제 1 I자형(아령형) 정렬패턴을 X－방향으로 형성하고, 그 이후의 제 2 박막패턴 형성공정에서는 상기 제 1 I자형(아령형) 정렬패턴과 수직으로 교차하는 제 2 I자형(아령형) 정렬패턴을 형성하며, 지금 현재의 제 3 박막패턴 형성공정에서는 상기 제 1 I자형(아령형) 정렬패턴과 제 2 I자형(아령형) 정렬패턴의 교차지점에 제 3 내부박스형 정렬패턴을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.
도4는 본 발명에 따른 I자형(아령형) 정렬패턴의 구조를 나타낸 평면도로서, 길이가 20－24[μm] 정도이고 폭이 6[μm] 정도가 되는 기둥부의 양단 각 측면에 한 변의 길이가 2－4[μm] 정도되는 사각형 돌출부가 각각 형성된 구조를 보여주고 있다. 이때, 상기 각 사각형 돌출부는 기둥부와 접촉하는 변의 길이가 2－4[μm] 정도가 되고 수직한 변의 길이가 2[μm] 정도가 되는 사각형 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 기둥부의 양단에서 각각 그 기둥부와 직교하게 되는 가지부의 길이는 10[μm] 정도가 된다.
그리고, 도5는 본 발명에 따른 포토 오버레이 측정용 타겟의 구조를 나타낸 평면도로서, 상기 도 4에 도시된 바와 같은 I자형 정렬패턴(31,32) 두 개와 내부박스형(정사각형) 정렬패턴(41) 하나가 조합된 포토 오버레이 측정용 타겟이, 제 1 I자형 정렬패턴(31)은 가로(X) 방향으로 형성되고, 제 2 I자형 정렬패턴(32)은 그의 중심부가 상기 제 1 I자형 정렬패턴(31)의 중심부와 교차하도록 세로(Y) 방향으로 형성되며, 각 변의 길이가 약 10[μm] 정도인 제 3 내부박스형 정렬패턴(41)은 상기 제 1 I자형 정렬패턴(31)과 제 2 I자형 정렬패턴(32)이 교차하는 지점에 형성됨으로써, 그 제 1, 2 I자형 정렬패턴(31, 32)과 제 3 내부박스형 정렬패턴(41)이 유기적으로 결합되어 형성됨을 보여주고 있다. 따라서, 상기와 같이 구성된 포토 오버레이 측정용 타겟은 서로 마주보는 제 1 I자형 정렬패턴(31) 및 제 2 I자형 정렬패턴(32) 각 가지부의 내변과 제 3 내부박스형 정렬패턴(41)의 각 변 사이에 약 3[μm] 정도 간격으로 형성된다.
그리고, 도6은 상기 도5와 같은 포토 오버레이 측정용 타겟을 형성하는 방법 및 그 타겟을 이용한 정렬도 측정벙법에 대해서 나타낸 공정/측정 순서도로서. 이를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 포토 오버레이 측정용 타겟 형성공정에 대해서 설명하면, 처음의 제 1 박막패턴 형성공정에서 제 1 I자형 정렬패턴(31)을 가로(X) 방향으로 형성하고 그 이후의 제 2 박막패턴 형성공정에서 그의 중심부가 상기 제 1 I자형 정렬패턴(31)의 중심부와 교차하는 제 2 I자형 정렬패턴(32)을 세로(Y) 방향으로 형성한 후, 지금 현재의 제 3 박막패턴 형성공정에서 상기 제 1 I자형 정렬패턴(31)과 제 2 I자형 정렬패턴(32)의 교차지점에 각 변의 길이가 약 10[μm] 정도되는 제 2 내부박스형 정렬패턴(41)을 형성함으로써, 서로 교차하는 제 1 I자형 정렬패턴(31)과 제 2 I자형 정렬패턴(31) 안에 제 3 내부박스형 정렬패턴(41)이 형성된 포토 오버레이 측정용 타겟을 형성하였다. 이때, 상기와 같은 구조를 Box－in－Dog bone 구조라 칭할 수 있는데, 이는 이는 I자형 정렬패턴(31, 32)과 Dog bone이 비슷한 구조를 갖기 때문이다.
그리고, 상기와 같이 구성된 Box－in－Dog bone 구조 포토 오버레이 측정용 타겟이 통해, 이전에 형성된 제 1,2 박막패터(정렬패턴)에 대한 지금 형성되는 제 3 박막패턴(정렬패턴)의 정렬도를 측정하는 방법은, 제 1 I자형 정렬패턴(31) 가지부의 바깥쪽 에지(Edge)와 인접한 제 3 내부박스형 정렬패턴(41) 에지의 상대적인 변위를 검출하여 그 제 1 I자형 정렬패턴(31)과 제 3 내부박스형 정렬패턴(41)의 X－방향에 대한 정렬도(포토 오버레이)를 구하고, 제 2 I자형 정렬패턴(32) 가지부의 바깥쪽 에지(Edge)와 인접한 제 3 내부박스형 정렬패턴(41) 에지의 상대적인 변위를 검출하여 그 제 2 I자형 정렬패턴(32)과 제 3 내부박스형 정렬패턴(41)의 Y－방향에 대한 정렬도(포토 오버레이)를 구하면 된다. 이에 따라, 이전에 형성된 2개의 제 1 I자형 정렬패턴(31)과 제 2 I자형 정렬패턴(32)에 대한 제 3 내부박스형 정렬패턴(41)의 X－방향 및 Y－방향 정렬도를 하나의 포토 오버레이 측정용 타겟을 측정하여 구하게 된다.
상술한 바와 같이, 차례대로 형성되는 3개의 박막패턴의 정렬도를 검출하기 위하여 상기 3개의 박막패턴과 함께 형성되는 포토 오버레이 측정용 타겟을 이전 공정에서 형성되는 제 1,2 I자형 정렬패턴(31,32)과 지금 공정에서 형성되는 제 3 내부박스형 정렬패턴(41) 하나가 일체형으로 형성하는 본 발명은, 1번의 측정으로 이전에 형성된 제 1 I자형 정렬패턴(31)에 대한 제 3 내부박스형 정렬패턴(41)의 X－방향 정렬도와 제 2 I자형 정렬패턴(32)에 대한 제 3 내부박스형 정렬패턴(41)의 Y－방향 정렬도를 구할 수 있게 함으로써, 공정에 소요되는 시간을 단축할 수 있고 노광샷(shot)의 크기를 축소할 수 있으며 반도체소자의 양산성을 향상시키는 효과가 있다.
Claims (7)
- 이전에 형성되는 제 1 박막패턴 및 제 2 박막패턴과 그 제 1,2 박막패턴에 대해서 각각 X－방향과 Y－방향으로 정렬시켜야 하는 제 3 박막패턴을 포함하여 구성되는 반도체소자의 제조공정에서, 상기 제 1－3 박막패턴과 함께 형성되는 제 1－3 정렬패턴이 I자형 정렬패턴과, 그 I자형 정렬패턴의 가운데에 형성될 수 있는 내부박스형 정렬패턴을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 포토 오버레이 측정용 타겟.
- 제1항에 있어서, 상기 I자형 정렬패턴은 길이가 20－24[μm] 정도이고 폭이 6μm] 정도가 되는 기둥부의 양단 각 측면에 한 변의 길이가 2－4[μm] 정도되는 사각형 돌출부가 각각 형성된 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 포토 오버레이 측정용 타겟.
- 제2항에 있어서, 상기 I자형 정렬패턴은 그의 각 사각형 돌출부가 기둥부와 접촉하는 변이 2－4[μm] 정도로 형성되고 수직한 변이 2[μm] 정도로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 포토 오버레이 측정용 타겟.
- 제1항에 있어서, 상기 내부박스형 정렬패턴은 각 변의 길이가 10[μm] 정도인 정사각형 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 포토 오버레이 측정용 타겟.
- 제1항에 있어서, 이런 공정에서 형성되는 제 1 정렬패턴과 제 2 정렬패턴은 I자형으로 형성되고, 지금 공정에서 형성되는 제 3 정렬패턴은 내부박스형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 포토 오버레이 측저용 타겟.
- 제5항에 있어서, 상기 제 1 I자형 정렬패턴은 가로(X) 방향으로 형성되고, 제 2 I자형 정렬패턴은 그의 중심부가 상기 제 1 I자형 정렬패턴의 중심부와 교차하도록 세로(Y) 방향으로 형성되며, 제 3 내부박스형 정렬패턴은 상기 제 1 I자형 정렬패턴과 제 2 I자형 정렬패턴이 교차하는 지점에 형성된 것을 특징으로 하는 반도체소자의 포토 오버레이 측정용 타겟.
- 이전의 제 1 박막패턴 형성공정에서는 제 1 I자형(아령형) 정렬패턴을 X－방향으로 형성하고, 그 이후의 제 2 박막패턴 형성공정에서는 상기 제 1 I자형(아령형) 정렬패턴과 수직으로 교차하는 제 2 I자형(아령형) 정렬패턴을 형성하며, 지금 현재의 제 3 박막패턴 형성공정에서는 상기 제 1 I자형(아령형) 정렬패턴과 제 2 I자형(아령형) 정렬패턴의 교차지점에 제 3 내부박스형 정렬패턴을 형성하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체소자의 포토 오버레이 측정용 타겟 형성방법.
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| KR100546336B1 (ko) | 2003-07-03 | 2006-01-26 | 삼성전자주식회사 | 복수의 교점을 가지는 오버레이 키 및 이를 이용한오버레이 측정 방법 |
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1996
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| KR19980052319A (ko) | 1998-09-25 |
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