KR100401523B1 - 반도체 노광공정시의 오버레이 계측용 패턴 형성방법 - Google Patents

반도체 노광공정시의 오버레이 계측용 패턴 형성방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체노광공정시의 오버레이계측용 패턴 형성방법에 관한 것으로 , 본 발명에 따른 반도체 노광공정에서의 오버레이 계측용 패턴 형성방법은, 턴 형성방법은, 오버레이 계측용 오버레이 패턴 형성방법에 있어서, 하지층이 형성된 반도체웨이퍼를 제공하는 단계; 상기 하지층상에 상하 좌우측 각각이 다수개의 패턴군으로 구성된 오버레이 계측용 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 다수개의 패턴군이 이루는 단차를 포함한 오버레이 계측용 패턴상에 유기 바닥반사방지액층을 대칭적으로 도포하는 단계를 포함하여 구성된다.

Description

반도체 노광공정시의 오버레이 계측용 패턴 형성방법{A method of forming pattern for measuring overlay in exposing process of semiconductor device}
본 발명은 반도체소자의 오버레이 패턴 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 반도체노광공정에서의 오버레이 계측용 패턴 형성방법에 관한 것이다.
최근에는 반도체 용량의 고집적화함에 따라 웨이퍼상에 구현하는 오버레이의 관리가 더욱 중요하게 되었으며, 아울러, 패턴의 CD(critical dimesion)도 점차 작아지게 되었다.
따라서, 작은 패턴을 구현하기 위해, 장치측면에서는 노광 광원을 단파장하는 한편, 물질 측면에서는 화학증폭형 레지스트 (Chemical-Amplified-Resist type resist)를 적용하게 되었다.
이러한 화학증폭형 레지스트를 적용하는 경우, 하지층으로부터의 반사로 인해 웨이퍼내에서의 CD 균일도 등이 나빠지는 것을 방지하기 위해 일부 포토공정에서는 바닥반사방지층(bottom anti-reflective coating layer)이 필요하게 된다.
이러한 바닥반사방지층의 경우, 증착방식의 무기 반사방지액층(inorganic-ARC)과 도포방식의 유기 반사방지액층(organic ARC)이 사용되는데, 공정의 간편함때문에 유기 반사방지층이 많이 사용되고 있다. 이때, 유기(organic) 바닥반사방지액층의 적용으로 인해 오버레이측정용 패턴에 의도하지 않은 신호간섭을 유발하여 측정상의 오차를 가져 오게 된다.
이러한 문제점을 안고 있는 종래기술에 따른 오버레이 패턴 형성방법을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래기술에 따른 오버레이 계측용 패턴형성방법을 설명하기 위한 오버레이 패턴의 레이아웃도이다.
도 2는 종래기술에 따른 도1 의 오버레이패턴의 단면도로서, 실제 오버레이패턴의 위치와 계측된 오버레이패턴의 위치를 나타낸 단면도이다.
종래기술에 따른 오버레이 패턴은, 도 1에 도시된 바와같이, 반도체웨이퍼 (미도시)상에 형성된 하지층(11)상에 박스형태의 오버레이 계측용 패턴(20)을 형성한다.
그다음, 도 2에 도시된 바와같이, 이전에 형성된 오버레이 계측용 패턴(20)에 의해 형성된 디치(ditch)(25)에 바닥 반사방지액층(30)를 도포한다.
그러나, 상기 종래기술에 따른 반도체공정에서의 오버레이패턴 형성방법에 있어서는, 유기 바닥 반사액층을 사용할 경우에는 오버레이를 측정하는 신호에 간섭을 일으켜서 측정상의 오차를 가져올 수 있다. 즉, 사전에 형성된 오버레이 측정용 패턴의 디치(ditch)에 유기바닥반사방지액층이 도포될 때에 비대칭적으로 도포가 진행되면, 도 2의 "A"에서와 같이, 실제 검출위치와는 다른 위치에서 오버레이 신호를 검출하게 되는 것이다.
이러한 비대칭적인 도포는 이전 공정에서 형성되는 디치의 깊이에 영향을 받게 된다. 즉, 동일한 크기의 오버레이 계측용 패턴에 대해서도 디치가 깊을수록 비대칭이 심화되는 것이다.
따라서, 기존의 오버레이 측정용 패턴에서는 후속공정에 의해 깊은 단차가발생하여 패턴 디치(ditch)의 폭이 넓은 경우에, 유기 바닥반사방지액층이 디치영역을 충분히 채워 주지 못게 된다.
이로 인해, 도포의 특성상 유기 바닥 반사방지액층의 도포방향의 바깥쪽에 있는 펜스(fence)에 의해 유기 바닥반사방지액의 흐름이 방해를 받게 되므로써 도포방향의 안쪽보다 바깥쪽의 유기 바닥반사방지액의 두께가 얇아지는 비대칭적인 도포결과를 나타내게 된다.
그러므로, 반도체소자의 집적도가 증가함에 따라 일부 공정의 경우에는 디치의 깊이가 깊어지게 되며, 이로 인해 이러한 계측의 오차는 심화되므로 이를 최소화하는 것이 필요하다.
따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 유기 바닥 반사방지액층에 의한 오계측을 방지하여 오버레이 정도를 개선시킬 수 있는 반도체 노광공정에서의 오버레이 계측용 패턴 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 오버레이 계측용 패턴형성방법을 설명하기 위한 오버레이 패턴의 레이아웃도.
도 2는 종래기술에 따른 도1 의 오버레이패턴의 단면도로서, 실제 오버레이패턴의 위치와 계측된 오버레이패턴의 위치를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 오버레이 계측용 패턴 형성방법을 설명하기 위한 오버레이패턴의 레이아웃도.
도 4는 본 발명에 따른 도 1의 오버레이패턴의 단면도로서, 실제 패턴의 위치와 계측된 오버레이패턴의 위치를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오버레이패턴을 도시한 레이아웃도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *
31 : 하지층 40 : 오버레이 계측용 슬라이스패턴
45 : 오버레이 계측용 슬라이스패턴에 의해 형성된 디치
50 : 유기바닥반사방지액층 60 : 오버레이 계측용 바아 패턴 B : 검출위치
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 노광공정에서의 오버레이 계측용 패턴 형성방법은, 오버레이 계측용 오버레이 패턴 형성방법에 있어서, 하지층이 형성된 반도체웨이퍼를 제공하는 단계; 상기 하지층상에 상하 좌우측 각각이 다수개의 패턴군으로 구성된 오버레이 계측용 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 다수개의 패턴군이 이루는 단차를 포함한 오버레이 계측용 패턴상에 유기 바닥반사방지액층을 대칭적으로 도포하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로한다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 노광공정에서의 오버레이 계측용 패턴 형성방법은, 상하 좌우측 패턴군 각각은 슬라이스패턴들로 구성되어 있는 것을 특징으로한다.
그리고, 본 발명에 따른 반도체 노광공정에서의 오버레이 계측용 패턴 형성방법은, 다수의 슬라이스패턴들로 구성된 오버레이 계측용 패턴은 상하측 패턴군과 좌우측 패턴군으로 구성되되, 상하측 패턴군은 수직방향으로 나누어진 다수개의 슬라이스패턴으로 구성되며, 좌우측 패턴군은 수평방향으로 나누어진 다수개의 슬라이스패턴으로 구성된 것을 것을 특징으로한다.
더우기, 본 발명에 따른 반도체 노광공정에서의 오버레이 계측용 패턴 형성방법은, 상기 상하 좌우측 패턴군 각각은 다수개의 바아패턴들로 구성되어 있는 것을 특징으로한다.
한편, 본 발명에 따른 반도체 노광공정에서의 오버레이 계측용 패턴 형성방법은, 다수의 바아패턴들로 구성된 오버레이 계측용 패턴은 상하측 패턴과 좌우측 패턴으로 구성되되, 상기 상하측 패턴은 수평방향으로 나누어진 다수개의 바아패턴으로 구성되며, 좌우측 패턴은 수직방향으로 나누어진 다수개의 바아패턴으로 구성된 것을 특징으로한다.
(실시예)
이하, 본 발명의 반도체 노광공정에서의 오버레이 계측용 패턴 형성방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 오버레이 계측용 패턴 형성방법을 설명하기 위한 오버레이패턴의 레이아웃도이다.
도 4는 본 발명에 따른 도 1의 오버레이패턴의 단면도로서, 실제 패턴의 위치와 계측된 오버레이패턴의 위치를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오버레이패턴을 도시한 레이아웃도이다.
본 발명에 따른 오버레이 계측용 패턴 형성방법은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와같이, 반도체웨이퍼(미도시)에 형성된 하지층(31)상에 오버레이 측정용 패턴의 상하 및 좌우측 패턴군 각각을 다수개의 작은 부분(40), 즉 슬라이스(sliced) 형태의 다수개의 패턴들로 나누어 형성한다.
이때, 상기 다수개의 슬라이스패턴(40)들로 구성된 오버레이 계측용 패턴은 상하측 패턴과 좌우측 패턴으로 구성되되, 상하측 패턴은 수직방향으로 나누어진 다수개의 슬라이스패턴으로 구성된다.
또한, 상기 좌우측 패턴은 수평방향으로 나누어진 다수개의 슬라이스패턴으로 구성된다.
그다음, 도 4에 도시된 바와같이, 유기 바닥반사방지액층(50)을 이전에 형성된 오버레이 측정용 슬라이스패턴(40)내에 형성된 디치(45)를 완전히 채우게 하여, 상기 유기 바닥반사방지액층(50)의 도포가 대칭적인 형태를 갖게 한다.
따라서, 유기 바닥반사방지액층(50)의 신호는 오버레이 측정용 슬라이스패턴 (40)의 신호에 영향을 주지 않게 된다. 즉, 도 4의 "B"에서와 같이, 오버레이를 검출하기 위한 실제위치와 오버레이를 계측한 위치는 동일하게 유지된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 도 5에 도시된 바와같이, 기존의 오버레이 측정용 패턴에서 패턴디치(pattern ditch)의 영역을 줄이기 위해, 오버레이 측정용 패턴의 상하측 및 좌우측 패턴군 각각을 바아형태의 다수개의 패턴들(60)로 나누어 형성한다.
이때, 상기 다수의 바아패턴(40)들로 구성된 오버레이 계측용 패턴은 상하 측 패턴과 좌우측 패턴으로 구성되되, 상기 상하측 패턴은 수직방향으로 나누어진 다수개의 바아패턴(40)으로 구성된다.
또한, 상기 좌우측 패턴은 수평방향으로 나누어진 다수개의 바아패턴(40)으로 구성된다.
상기에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 반도체 노광공정에서의 오버레이 측정용 패턴 형성방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 있어서는, 이전 노광공정에서 형성된 오버레이 측정용 패턴이 깊은 단차를 가질 경우에 유기바닥반사방지액층의 비대칭적인 도포를 방지하기 위해 슬라이스패턴(sliced pattern)을 이용하여 오버레이를 계측하므로써 유기 바닥반사방지액층의 비대칭 도포에 의한 오버레이의 오계측을 방지할 수 있다.
또한, 오버레이 측정을 통해 정확한 보정이 가능하게 되므로써 수율 향상이 기대된다.
그리고, 하지층에 따라 유기 바닥반사방지액층의 두께를 낮추어야 할 경우에도 오계측의 우려가 없으므로 반사율(reflectivity)만을 고려한 두께 설정이 가능하게 된다. 즉, 유기 바닥반사방지액층의 두께 설정에 유연성을 가질 수 있게 된다.
기타, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (5)

  1. 오버레이 계측용 오버레이 패턴 형성방법에 있어서,
    하지층이 형성된 반도체웨이퍼를 제공하는 단계;
    상기 하지층상에 상하 좌우측 각각이 다수개의 패턴군으로 구성된 오버레이 계측용 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 다수개의 패턴군이 이루는 단차를 포함한 오버레이 계측용 패턴상에 유기 바닥반사방지액층을 대칭적으로 도포하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로하는 반도체 노광공정에서의 오버레이 측정용 패턴 형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상하 좌우측 패턴군 각각은 슬라이스패턴들로 구성되어 있는 것을 특징으로하는 반도체 노광공정에서의 오버레이 측정용 패턴 형성방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 다수의 슬라이스패턴들로 구성된 오버레이 계측용 패턴은 상하측 패턴군과 좌우측 패턴군으로 구성되되, 상하측 패턴군은 수직방향으로 나누어진 다수개의 슬라이스패턴으로 구성되며, 좌우측 패턴군은 수평방향으로 나누어진 다수개의 슬라이스패턴으로 구성된 것을 특징으로하는 반도체 노광공정에서의 오버레이 측정용 패턴 형성방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 상하 좌우측 패턴군 각각은 다수개의 바아패턴들로 구성되어 있는 것을 특징으로하는 반도체 노광공정에서의 오버레이 측정용 패턴 형성방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 다수의 바아패턴들로 구성된 오버레이 계측용 패턴은 상하측 패턴과 좌우측 패턴으로 구성되되, 상기 상하측 패턴은 수평방향으로 나누어진 다수개의 바아패턴으로 구성되며, 좌우측 패턴은 수직방향으로 나누어진 다수개의 바아패턴으로 구성된 것을 것을 특징으로하는 반도체 노광공정에서의 오버레이 측정용 패턴 형성방법.
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