KR100442058B1 - 오버레이 측정 타겟 및 그를 이용한 해상도 측정방법 - Google Patents

오버레이 측정 타겟 및 그를 이용한 해상도 측정방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100442058B1
KR100442058B1 KR10-2001-0083637A KR20010083637A KR100442058B1 KR 100442058 B1 KR100442058 B1 KR 100442058B1 KR 20010083637 A KR20010083637 A KR 20010083637A KR 100442058 B1 KR100442058 B1 KR 100442058B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
resolution
overlay measurement
measurement target
outer box
box
Prior art date
Application number
KR10-2001-0083637A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20030053689A (ko
Inventor
김홍래
Original Assignee
동부전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동부전자 주식회사 filed Critical 동부전자 주식회사
Priority to KR10-2001-0083637A priority Critical patent/KR100442058B1/ko
Publication of KR20030053689A publication Critical patent/KR20030053689A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100442058B1 publication Critical patent/KR100442058B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70633—Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7073—Alignment marks and their environment
    • G03F9/7076—Mark details, e.g. phase grating mark, temporary mark
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/544—Marks applied to semiconductor devices or parts, e.g. registration marks, alignment structures, wafer maps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00—Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/544—Marks applied to semiconductor devices or parts
    • H01L2223/54426—Marks applied to semiconductor devices or parts for alignment

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 상에 다층 박막의 층간 정렬(align) 정도를 계측하기 위해 형성되는 오버레이(overlay) 마크에 관한 것으로, 특히 측정 속도가 빠르고 SEM에 비해 장비 가격이 저렴한 오버레이 측정장비를 이용해서 포토리소그래피 공정에서 형성된 패턴의 해상도를 측정할 수 있는 오버레이 측정 타겟 및 이를 이용한 해상도 측정방법에 관한 것으로서, 본 발명의 오버레이 측정 타겟은 내측 박스와 상기 내측 박스의 외측에 형성된 외측 박스로 이루어진 오버레이 측정 기본 타겟과, 상기 외측 박스의 외곽에 위치하며 상기 외측 박스와 평행하게 형성되어 일정 두께를 갖는 단위 패턴들로 이루어진 해상도 패턴을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

오버레이 측정 타겟 및 그를 이용한 해상도 측정방법{Overlay mark and measuring method of resolution using the overlay mark}
본 발명은 반도체 웨이퍼 상에 다층 박막의 층간 정렬(align) 정도를 계측하기 위해 형성되는 오버레이(overlay) 마크에 관한 것으로, 특히 측정 속도가 빠르고 SEM에 비해 장비 가격이 저렴한 오버레이 측정장비를 이용해서 포토리소그래피 공정에서 형성된 패턴의 해상도를 측정할 수 있는 오버레이 측정 타겟 및 이를 이용한 해상도 측정방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 웨이퍼 위에 다층 박막을 형성하고, 마스크 상의 패턴을 반도체 웨이퍼 위에 옮기는 공정을 수차례에서 수십 차례 반복해야 하며, 이를 통상적으로 포토리소그래피라 한다.
통상적인 포토리소그래피 공정은 웨이퍼 전면에 PR를 도포하는 단계, 웨이퍼 전면에 도포된 PR의 균일도 유지를 위해 열판에서 웨이퍼에 열을 가하는 베이킹(baking) 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 현상하는 단계, 현상된 상태와 정렬(align)된 상태를 측정하고 결함(defect)을 검사하는 단계로 진행된다.
특히, 검사하는 단계에서는 전자 주사 현미경(Scanning Electron beam Microscope, 이하 SEM 이라 칭함)을 이용해서 웨이퍼 상에 전사된 패턴의 선 폭이 원하는 크기로 형성되었는지를 확인하는 것과 함께, 오버레이(overlay) 측정장비를 이용해서 이전에 수행된 포토리소그래피 공정에 의해 형성된 패턴과 현재 수행된 포토리소그래피 공정에 의해 형성된 패턴의 위치 정렬이 제대로 이루어 졌는지를 확인한다.
즉, 형성된 패턴에 전자빔을 주사하고 반사되는 2차 전자를 검출하여 전기신호로 변환한 후 주사를 동기시킴으로써 SEM 상(phase)을 얻고 SEM 상을 통해 패턴의 CD(Critical Dimension)을 측정하거나 이미지를 통해 해상도를 확인하는 방식이다.
그러나, 상기와 같이 SEM 이용하여 CD를 측정하거나 해상도를 확인하는 방법은 전자빔을 주사하여 SEM 상을 얻기 때문에 그 측정 속도가 느리고 고가의 생산 장비가 요구되기 때문에 생산효율을 저하시키는 요인이 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 측정 속도가 빠르고 SEM에 비해 장비 가격이 저렴한 오버레이 측정장비를 이용해서 포토리소그래피 공정에서 형성된 패턴의 해상도를 측정할 수 있는 오버레이 마크 및 이를 이용한 해상도 측정방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 오버레이 측정 타겟을 나타낸 평면도.
도 2는 본 발명의 오버레이 측정 타겟을 이용한 해상도 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 내측 박스 102 : 외측 박스
103 : 해상도 단위 패턴 103a : 서브 패턴
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오버레이 측정 타겟은 내측 박스와 상기 내측 박스의 외측에 형성된 외측 박스로 이루어진 오버레이 측정 기본 타겟과, 상기 외측 박스의 외곽에 위치하며 상기 외측 박스와 평행하게 형성되어 일정 두께를 갖는 단위 패턴들로 이루어진 해상도 패턴을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 단위 패턴들은 복수개의 서브 패턴들로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 오버레이 측정 타겟을 이용한 해상도 측정 방법은 내측 박스와 상기 내측 박스의 외측에 형성된 외측 박스로 이루어진 오버레이 측정 기본 타겟과, 상기 외측 박스의 외곽에 위치하며 상기 외측 박스와 평행하게 형성되어 일정 두께를 갖는 단위 패턴들로 이루어진 해상도 패턴을 구비하는 오버레이 측정 타겟을 이용한 해상도 측정 방법에 있어서, 상기 오버레이 측정 타겟을 포함한 기판을 현상하는 단계와, 상기 현상 공정에 의해 제거되는 해상도 단위 패턴의 개수를 확인하는 단계와, 상기 내측 박스의 중심과 상기 외측 박스의 중심의 차이를 계산하는 단계와, 상기 계산된 결과를 최초 설계치와 비교하여 해상도를 산출하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 오버레이 측정 타겟을 이용한 해상도 측정 방법은 외측 박스 외곽에 위치한 해상도 패턴의 제거 개수를 이용하여 외측 박스와 내측 박스의 중심 차이를 계산하는 방식으로 간단하면서 빠르게 해상도를 측정할 수 있게 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 오버레이 측정 타겟 및 그를 이용한 해상도 측정 방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 오버레이 측정 타겟의 평면도를 도시한 것이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 오버레이 측정 타겟은 내측 박스(101)와 상기 내측 박스(101)의 외측에 형성된 외측 박스(102)로 이루어진 오버레이 측정 기본 타겟과, 상기 외측 박스(102)의 외곽에 위치하며 상기 외측 박스(102)와 평행하게 형성되어 일정 두께를 갖는 단위 패턴(103)들로 이루어진 해상도 패턴으로 구성된다.
상기 내측 박스(101)와 외측 박스(102)는 기준 마크 역할을 수행하며 소정 두께를 갖는 본 발명에 있어서는 1㎛ 정도가 바람직하다.
상기 외측 박스(102)의 외곽에는 상기 외측 박스(102)와 평행한 방향으로 소정 두께를 갖는 단위 패턴(103)들이 일정 간격을 두고 형성되어 있다. 이 때, 상기 단위 패턴의 두께는 1㎛ 정도가 바람직하다.
상기 단위 패턴(103)의 형성 위치는 상 또는 하 중의 한 곳과 좌 또는 우 중의 한 곳에 형성한다.
또한, 상기 단위 패턴(103)들은 복수개의 서브 패턴(103a)들로 구성된다. 여기서, 서브 패턴(103a)의 개수는 상기 단위 패턴의 두께인 1㎛ 이내의 범위에서 임의로 설정할 수 있다.
한편, 상기 단위 패턴(103) 사이의 간격은 노광장비의 사용 광(光)에 따라 틀려지는데 예를 들면, 노광장비의 광으로써 단파장의 길이가 365nm 인 I-Line을 사용할 경우에는 상기 단위 패턴 사이의 간격은 0.35∼0.40㎛ 정도가 바람직하며, 단파장의 길이가 248nm 인 KrF 의 경우에는 0.18∼0.25㎛, 단파장의 길이가 193nm 인 ArF 의 경우에는 0.13∼0.18㎛ 정도의 간격을 유지하는 것이 적당하다.
도 2는 본 발명의 오버레이 측정 타겟을 이용한 해상도 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 도 2에 도시한 바와 같이, 내측 박스와 상기 내측 박스의 외측에 형성된 외측 박스로 이루어진 오버레이 측정 기본 타겟과, 상기 외측 박스의 외곽에 위치하며 상기 외측 박스와 평행하게 형성되어 일정 두께를 갖는 단위 패턴들로 이루어진 해상도 패턴을 구비하는 오버레이 측정 타겟을 이용한 해상도 측정 방법에 있어서, 상기 오버레이 측정 타겟을 포함한 기판을 현상한다(S201).
상기와 같이 기판을 현상하게 되면 상기 해상도 단위 패턴들이 소정 개수 제거된다. 즉, 상기 해상도 패턴이 노광장비, 감광막 또는 공정 조건에 따라 기판 상에 남아 있거나 제거되는 것이다.
상기 현상 공정에 의해 제거되는 해상도 단위 패턴의 개수를 확인한다(S202).
예들 들어, 상기 외측 박스의 좌측 외곽에 형성된 해상도 단위 패턴이 4개 중 하나만 제거된 경우, 해상도 단위 패턴의 간격을 0.25㎛, 해상도 패턴 두께를 1㎛라고 할 때 L3은 L2 + 3.50㎛가 되고 오버레이 측정값은 3.50㎛/4=0.87 정도가 된다.
즉, 현상에 의해 상기 해상도 단위 패턴이 제거됨에 따라 상기 내측 박스와 외측 박스의 중심이 달라지게 된다.
상기 달라진 중심의 차이를 계산하여 최초 설계치와 비교하여 해상도를 산출하면 본 발명의 해상도 측정 방법은 완료된다(S203, S204).
상술한 바와 같은 본 발명의 오버레이 측정 타겟 및 그를 이용한 해상도 측정 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
노광 장비 및 포토레지스트의 성능을 평가하거나 공정 조건을 최적화하고 노광 장비를 최적 상태로 유지할 수 있게 된다. 또한, 포토리소그래피 공정에 의한 해상도 패턴 형성 후 오버레이 측정장비를 이용하여 상기 패턴의 해상도를 측정할 수 있으므로 간단하면서 빠르게 해상도를 측정할 수 있으며, 이를 이용하여 포토리소그래피의 최적 조건을 짧은 시간 내에 세팅할 수 있는 장점이 있다.

Claims (8)

  1. 내측 박스와 상기 내측 박스의 외측에 형성된 외측 박스로 이루어진 오버레이 측정 기본 타겟;
    상기 외측 박스의 외곽에 위치하며 상기 외측 박스와 평행하게 형성되어 일정 두께를 갖는 단위 패턴들로 이루어진 해상도 패턴을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 오버레이 측정 타겟.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단위 패턴은 복수개의 서브 패턴들로 구성되는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 타겟.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 내측 박스와 외측 박스 및 해상도 단위 패턴의 두께는 1㎛ 정도인 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 타겟.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 해상도 단위 패턴 사이의 간격은 노광되는 광에 따라 차등 적용하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 타겟.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 광으로써 단파장 길이가 365nm 인 I-Line을 사용할 경우에는 상기 단위 패턴 사이의 간격은 0.35∼0.40㎛ 정도인 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 타겟.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 광으로써 단파장 길이가 248nm 인 KrF을 사용할 경우에는 상기 단위 패턴 사이의 간격은 0.18∼0.25㎛ 정도인 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 타겟.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 광으로써 단파장 길이가 193nm 인 ArF을 사용할 경우에는 상기 단위 패턴 사이의 간격은 0.13∼0.18㎛ 정도인 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 타겟.
  8. 내측 박스와 상기 내측 박스의 외측에 형성된 외측 박스로 이루어진 오버레이 측정 기본 타겟과, 상기 외측 박스의 외곽에 위치하며 상기 외측 박스와 평행하게 형성되어 일정 두께를 갖는 단위 패턴들로 이루어진 해상도 패턴을 구비하는 오버레이 측정 타겟을 이용한 해상도 측정 방법에 있어서,
    상기 오버레이 측정 타겟을 포함한 기판을 현상하는 단계;
    상기 현상 공정에 의해 제거되는 해상도 단위 패턴의 개수를 확인하는 단계;
    상기 내측 박스의 중심과 상기 외측 박스의 중심의 차이를 계산하는 단계;
    상기 계산된 결과를 최초 설계치와 비교하여 해상도를 산출하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 해상도 측정 방법.
KR10-2001-0083637A 2001-12-22 2001-12-22 오버레이 측정 타겟 및 그를 이용한 해상도 측정방법 KR100442058B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0083637A KR100442058B1 (ko) 2001-12-22 2001-12-22 오버레이 측정 타겟 및 그를 이용한 해상도 측정방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0083637A KR100442058B1 (ko) 2001-12-22 2001-12-22 오버레이 측정 타겟 및 그를 이용한 해상도 측정방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030053689A KR20030053689A (ko) 2003-07-02
KR100442058B1 true KR100442058B1 (ko) 2004-07-30

Family

ID=32212351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0083637A KR100442058B1 (ko) 2001-12-22 2001-12-22 오버레이 측정 타겟 및 그를 이용한 해상도 측정방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100442058B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0276214A (ja) * 1988-09-12 1990-03-15 Oki Electric Ind Co Ltd ホトリソグラフィー工程におけるガラスマスク
JPH05323575A (ja) * 1992-05-15 1993-12-07 Oki Electric Ind Co Ltd 露光用マスクとこれを用いた半導体装置の製造方法
KR0144081B1 (ko) * 1994-03-31 1998-08-17 김주용 버니어
KR19990070859A (ko) * 1998-02-25 1999-09-15 구본준 오버레이 측정 타겟 및 이의 제조방법
KR20000020311A (ko) * 1998-09-19 2000-04-15 김영환 노광 렌즈의 수차 효과가 고려된 오버레이 버니어

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0276214A (ja) * 1988-09-12 1990-03-15 Oki Electric Ind Co Ltd ホトリソグラフィー工程におけるガラスマスク
JPH05323575A (ja) * 1992-05-15 1993-12-07 Oki Electric Ind Co Ltd 露光用マスクとこれを用いた半導体装置の製造方法
KR0144081B1 (ko) * 1994-03-31 1998-08-17 김주용 버니어
KR19990070859A (ko) * 1998-02-25 1999-09-15 구본준 오버레이 측정 타겟 및 이의 제조방법
KR20000020311A (ko) * 1998-09-19 2000-04-15 김영환 노광 렌즈의 수차 효과가 고려된 오버레이 버니어

Also Published As

Publication number Publication date
KR20030053689A (ko) 2003-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10012898B2 (en) EUV mask for monitoring focus in EUV lithography
US7368208B1 (en) Measuring phase errors on phase shift masks
US6458606B2 (en) Etch bias distribution across semiconductor wafer
US5952132A (en) Method for forming a stepper focus pattern through determination of overlay error
US7732109B2 (en) Method and system for improving critical dimension uniformity
US8717539B2 (en) Calibration of optical line shortening measurements
JP2001022051A (ja) レチクル及び半導体装置の製造方法
US6777145B2 (en) In-line focus monitor structure and method using top-down SEM
US6420077B1 (en) Contact hole model-based optical proximity correction method
KR100472411B1 (ko) 반도체 장치의 제조방법 및 오버레이 검사마크를 가진반도체 장치
US20060035158A1 (en) Process control method, a method for forming monitor marks, a mask for process control, and a semiconductor device manufacturing method
US6395432B1 (en) Methods of determining processing alignment in the forming of phase shift regions
US8174673B2 (en) Method for wafer alignment
KR100442058B1 (ko) 오버레이 측정 타겟 및 그를 이용한 해상도 측정방법
US5928820A (en) Method for measuring pattern line width during manufacture of a semiconductor device
KR100187663B1 (ko) 반도체 소자 제조용 래티클
US20230024673A1 (en) Method for calibrating alignment of wafer and lithography system
US7482110B2 (en) Method for adapting structure dimensions during the photolithographic projection of a pattern of structure elements onto a semiconductor wafer
KR20050111821A (ko) 오버레이 마크
JPH0774074A (ja) レチクル
JP2004077800A (ja) 位相シフトレチクルの製造方法
KR100588912B1 (ko) 얼라인먼트 측정장비의 미세 얼라인먼트 방법
JP2004077808A (ja) 位相シフトレチクルの製造方法
KR19980055914A (ko) 반도체 소자 제조용 래티클
KR20020052485A (ko) 반도체소자의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20100624

Year of fee payment: 7

LAPS Lapse due to unpaid annual fee