KR100284101B1 - 반도체 웨이퍼의 오버레이 마크 - Google Patents

반도체 웨이퍼의 오버레이 마크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 상에 다층 박막의 층간 정렬 정도를 계측하기 위해 형성되는 오버레이 마크를 개시한다.
본 발명은 현행 공정 이전에 만들어진 복수개의 동일한 형상의 제 1 오버레이 마크 내에 현행 공정에서 만들어진 복수개의 제 2 오버레이 마크가 각각 다른 형상으로 형성되어 오버레이 마크의 위치를 식별할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 오버레이 측정장비에서 계측 레시피를 작성할 때 오버레이 마크를 쉽게 구별할 수 있으며, 오버레이 측정장비에서 계측함과 동시에 보여지는 오버레이 마크를 보면서 그 위치를 확인할 수 있게 되므로 오버레이 측정 이상으로 나올 수 있는 수율하락을 미연에 막을 수 있다.

Description

반도체 웨이퍼의 오버레이 마크{OVERLAY MARK OF SEMICONDUCTOR WAFER}
본 발명은 반도체 웨이퍼 상에 다층 박막의 층간 정렬 정도를 계측하기 위해 형성되는 오버레이 마크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오버레이 측정장비에서 계측 레시피를 작성할 때 오버레이 마크를 쉽게 구별할 수 있으며, 그 위치를 확인할 수 있는 오버레이 마크에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 웨이퍼 위에 다층 박막을 형성하고, 마스크 상의 패턴을 반도체 웨이퍼 위에 옮기는 공정을 수차례에서 수십차례 반복해야 하며, 이를 통상적으로 포토 리소그래피라 한다.
통상적인 포토 리소그래피 공정은 웨이퍼 전면에 PR을 도포하는 단계, 웨이퍼 전면에 도포된 PR의 균일도 유지를 위해 열판(hot plate)에서 웨이퍼에 열을 가하는 베이커 단계, 마스크에 형성된 패턴을 웨이퍼 표면의 패턴과 일치시킨 후 자외선 빛을 부분적으로 투과시켜 해당부위의 PR을 노광하는 단계, 노광이 끝난 웨이퍼에 현상 용액을 분사시켜 노광시 빛을 받은 부분이나 빛을 받지 않은 부분을 화학작용에 의해 제거하는 단계, 현상된 상태와 정열(algin)된 상태를 측정하고 결함(defect)을 검사하는 단계로 진행된다.
특히, 검사하는 단계에서는 전자 주사빔 현미경(critical dimension scanning electronic beam microscope : CD SEM)을 이용해서 웨이퍼 상에 전사된 패턴의 선폭이 원한 크기로 형성되었는지를 확인하는 것과 함께, 오버레이 측정장비를 이용해서 이전에 수행된 포토리소크래피 공정에 의해 형성된 패턴과 현재 수행된 포토리소그래피 공정에 의해 형성된 패턴과의 위치 정렬이 제대로 이루어졌는지를 확인한다.
한편, 도 1은 종래의 오버레이 마크가 형성된 웨이퍼의 일부를 도시한 평면도이며, 도 2는 종래의 오버레이 마크의 형상을 도시한 도 1 의 요부 확대 평면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 오버레이 마크는 웨이퍼 전면에 단위 반도체 소자를 형성하는 샷(shot : 1) 사이 즉, 스크라이브 라인(scribe line)에 복수개 형성된다.
좀더 자세히 설명하면, 종래의 오버레이 마크(2)는 외측 박스(3)와 내측 박스(4)로 구성되어 있다. 외측 박스(3)는 현행 공정 이전에 만들어진 오버레이 마크이고, 내측 박스(4)는 현행 공정에서 만들어진 오버레이 마크이다. 이 두 개의 마크를 오버레이 측정장비를 이용해 계측함으로써 다층 박막의 층간 정렬 정도를 측정한다. 미설명 부호 5, 6은 각각 오버레이 측정장비에서의 외측 박스 계측지점 및 내측 박스 계측지점을 나타낸다.
그런데 종래의 오버레이 마크(2)는 샷(1) 내의 위치에 관계없이 동일한 형태로 형성되었다. 이렇게 동일한 형태의 오버레이 마크(2)는 오버레이 측정장비에서 측정하면서 어느 위치의 마크를 측정하는지 확인할 수 없을 뿐 아니라, 측정장비의 계측 레시피(recipe)를 작성 하면서도 계측하고자 하는 마크를 정확히 지시하였는지 확인하기 어렵다는 단점이 있었다.
따라서, 오버레이 측정장비에서 계측 레시피를 작성할 때 오류가 발생될 수 있어 오버레이 측정 이상으로 인한 에러발생 등으로 수율이 하락하는 문제가 있었다.
종래에도 이와 같은 문제를 해결하기 위해서 각각의 오버레이 마크에 측정 위치를 파악할 수 있는 표기문자를 새겨 넣는 방법이 개시되어 있으나, 이는 샷 사이의 폭, 즉 스크라이브 라인의 폭이 넓어짐으로 인해 1장의 웨이퍼에 들어가는 샷의 감소를 가져오는 단점이 발생되었다.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 오버레이 측정장비에서 계측 레시피를 작성할 때 오버레이 마크를 쉽게 구별할 수 있으며, 오버레이 측정장비에서 계측함과 동시에 보여지는 오버레이 마크를 보면서 그 위치를 확인할 수 있는 반도체 웨이퍼의 오버레이 마크를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 반도체 웨이퍼 상에 다층 박막의 층간 정렬 정도를 계측하기 위해 형성되는 오버레이 마크에 있어서, 현행 공정 이전에 만들어진 복수개의 동일한 형상의 제 1 오버레이 마크 내에 현행 공정에서 만들어진 복수개의 제 2 오버레이 마크가 각각 다른 형상으로 형성되어 오버레이 마크의 위치를 식별할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
도 1은 종래의 오버레이 마크가 형성된 웨이퍼의 일부를 도시한 평면도,
도 2는 종래의 오버레이 마크의 형상을 도시한 도 1의 요부 확대 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 오버레이 마크가 형성된 웨이퍼의 일부를 도시한 평면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 마크의 형상을 도시한 도 1의 요부 확대 평면도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 ; 웨이퍼 11 ; 샷
12 ; 오버레이 마크 13 ; 외측 박스
14 ; 내측 박스 15 ; 개구부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 오버레이 마크가 형성된 웨이퍼의 일부를 도시한 평면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 오버레이 마크의 형상을 도시한 도 1 의 요부 확대 평면도를 도시하고 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 오버레이 마크는 웨이퍼 전면에 단위 반도체 소자를 형성하는 샷(shot : 11) 사이 즉, 스크라이브 라인(scribe line)에 복수개 형성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오버레이 마크(12)는 제 1 오버레이 마크(12a)와 제 2 오버레이 마크(12b)로 구성되어 있다. 예시도면에서 제 1 오버레이 마크(12a)는 현행 공정 이전에 만들어진 오버레이 마크로서 외측 박스(13)의 형태로 나타나 있고, 제 2 오버레이 마크(12b)는 현행 공정에서 만들어진 오버레이 마크로서 내측 박스(14)의 형태로 도시되고 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 현행 공정 이전에 만들어진 복수개의 제 1 오버레이(12a) 마크와 현행 공정에서 만들어진 복수개의 제 2 오버레이 마크(12b) 중에서 적어도 어느 일측 오버레이 마크(12)가 각각 다른 형상으로 형성되어 오버레이 마크(12)의 위치를 식별할 수 있도록 이루어져 있다.
예컨대, 현행 공정 이전에 만들어진 복수개의 동일한 형상의 외측 박스(13) 내에 현행 공정에서 만들어진 복수개의 내측 박스(14)가 각각 다른 형상으로 형성되어 있다.
좀더 자세히 설명하면, 제 2 오버레이 마크 즉, 내측 박스(14)의 형상에 있어서, 개구부(15)의 면적 또는 위치를 서로 다르게 디자인 함으로써 쉽게 구별이 되도록 한다. 예시된 도면에서는 하나의 샷(11)의 스크라이브 라인에 좌,우측 상단, 좌, 우측 중간 및 좌, 우측 하단에 모두 6개의 오버레이 마크(12)가 형성되는 것을 보이고 있으며, 오버레이 측정시 측정장비는 샷(11)의 일부만을 비추게 되는데 내측 박스(14)의 개구부(15)의 형상만으로도 샷(11)의 위치를 식별할 수 있다.
미설명 부호 16, 17은 각각 오버레이 측정장비에서의 외측 박스 계측지점 및 내측 박스 계측지점을 나타낸다.
예시도면에 나타난 내측 박스(14)의 개구부(15)의 크기 및 형상은 본 발명의 일실시예를 예시한 것일 뿐 이와같은 형상에 국한되는 것은 아니고 다양한 형상으로 변형될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에서는 동일한 외측 박스(13) 내에 내측 박스(14)의 형상을 서로 다르게 디자인 한 것을 보이고 있으나, 반대로 내측 박스(14)의 둘레에 외측 박스(13)의 형상을 서로 다르게 디자인 하는 것도 가능하다.
이와 같은 오버레이 마크(12)를 구비한 본 발명에 따르면, 다층 박막의 층간 정렬 정도를 계측하고자 할 때 오버레이 측정장비에서 오버레이 마크(12)를 측정하면서 어느 위치의 오버레이 마크(12)를 측정하는지 쉽게 확인할 수 있다. 또한, 오버레이 측정장비의 계측 레시피(recipe)를 작성 하면서도 계측하고자 하는 오버레이 마크를 정확히 지시하였는지 확인할 수 있다.
따라서, 오버레이 측정장비에서 계측 레시피를 작성할 때 오류 발생을 줄일 수 있으며, 오버레이 측정장비에서 계측함과 동시에 보여지는 오버레이 마크(12)를 보면서 그 위치를 확인할 수 있으므로 잘못된 데이터가 얻어지는 실수를 줄일 수 있다.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시키지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 오버레이 측정장비에서 계측 레시피를 작성할 때 오버레이 마크를 쉽게 구별할 수 있으며, 오버레이 측정장비에서 계측함과 동시에 보여지는 오버레이 마크를 보면서 그 위치를 확인할 수 있게 되므로 오버레이 측정 이상으로 나올 수 있는 수율 하락을 미연에 막을 수 있다.

Claims (3)

  1. 반도체 웨이퍼 상에 다층 박막의 층간 정렬 정도를 계측하기 위해 형성되는 오버레이 마크에 있어서,
    현행 공정 이전에 만들어진 복수개의 제 1 오버레이 마크와 현행 공정에서 만들어진 복수개의 제 2 오버레이 마크 중에서 적어도 어느 일측 오버레이 마크가 각각 다른 형상으로 형성되어 오버레이 마크의 위치를 식별할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 오버레이 마크.
  2. 반도체 웨이퍼 상에 다층 박막의 층간 정렬 정도를 계측하기 위해 형성되는 오버레이 마크에 있어서,
    현행 공정 이전에 만들어진 복수개의 동일한 형상의 제 1 오버레이 마크 내에 현행 공정에서 만들어진 복수개의 제 2 오버레이 마크가 각각 다른 형상으로 형성되어 오버레이 마크의 위치를 식별할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 오버레이 마크.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 오버레이 마크는 내측 박스의 개구부의 형상 및 크기를 각각 다르게 디자인하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 오버레이 마크.
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