KR100498423B1 - 전기저항 측정을 이용한 정렬 정도 측정방법 - Google Patents
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Abstract
보다 정밀한 측정이 가능한 반도체소자의 정렬정도 측정방법에 대해 개시되어 있다. 이 방법은, 반도체기판 상에 절연막을 형성하는 단계와, 절연막 상에 도전막을 형성하는 단계와, 상기 도전막 상에, 사각형의 어미자 패턴과 상기 어미자 패턴보다 폭이 좁은 사각형의 아들자 패턴이 겹쳐지도록 형성된 감광막 패턴을 형성하는 단계, 상기 감광막 패턴을 마스크로 사용하여 상기 도전막 및 절연막을 패터닝하여 상기 도전막으로 이루어지며 양측으로 분리된 어미자 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 도전막의 저항을 측정함으로써 도전막과 마스크의 정렬정도를 측정하는 단계로 이루어진다.
Description
본 발명은 반도체 장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 패턴의 전기저항을 측정함으로써 패턴의 정렬정도(overlay)를 정확도를 측정할 수 있는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조과정 중 사진식각 공정에 사용되는 장치인 스테퍼(stepper)는 다수의 광학렌즈로 구성되어 있는 노광장치이다. 스테퍼를 평가하는 항목중에 정렬(overlay) 정확도와 렌즈 변형(distortion)이 있다. 특히, 반도체 소자를 제조하기 위하여 여러 차례의 노광공정을 거치게 되는데, 매번 노광할 때마다 하부패턴과 마스크의 정렬(overlay) 정도가 매우 중요하다.
이것을 측정하는 방법으로서, 종래에는 버니어 캘리퍼스 원리를 이용하여 아들자와 어미자가 겹친 정도를 현미경을 통해 육안으로 읽어서 값을 찾는 방식으로 이루어져 왔다. 그러나, 이 방식은 0.02㎛ 이하의 단위를 읽기가 매우 어렵고, 측정하는 사람마다 판단하는 기준이 조금씩 차이가 나는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 보다 정밀한 측정이 가능하고, 측정하는 사람에 따라 측정치가 달라지는 것을 방지할 수 있는 반도체 소자의 정렬정도의 측정방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 반도체 소자의 정렬정도 측정방법은, 반도체기판 상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 절연막 상에 도전막을 형성하는 단계; 상기 도전막 상에, 사각형의 어미자 패턴과 상기 어미자 패턴보다 폭이 좁은 사각형의 아들자 패턴이 겹쳐지도록 형성된 감광막 패턴을 형성하는 단계; 상기 감광막 패턴을 마스크로 사용하여 상기 도전막 및 절연막을 패터닝하여 상기 도전막으로 이루어지며 양측으로 분리된 어미자 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 도전막의 저항을 측정함으로써, 상기 도전막과 마스크의 정렬정도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 감광막 패턴을 형성하는 단계는, 상기 도전막 상에 감광막을 도포하는 단계와, 아들자 패턴과 어미자 패턴이 형성된 마스크를 이용하여 두 번의 노광을 실시하는 단계, 및 상기 감광막을 현상하는 단계로 이루어진다.
상기 아들자 패턴은 "ㄱ" 또는 "ㄴ" 모양의 열린 패턴으로 형성하고, 상기 어미자 패턴은 직사각형과 같은 닫힌 패턴으로 형성한다. 상기 감광막을 현상하는 단계에서, 상기 아들자 패턴과 어미자 패턴이 겹쳐진 부분을 제거한다. 그리고, 상기 도전막의 양단은 연결 탭(tab)을 이용하여 전류공급 단자와 연결한다.
본 발명에 따르면, 패턴의 저항을 이용하여 정렬정도를 측정함으로써 보다 정밀한 측정이 가능하고, 측정하는 사람에 따라 측정치가 달라지는 것을 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
전기가 흐르는 도전라인(conductive line)에는 저항이 있는데, 이 전기저항은 라인의 폭에 반비례하고 라인의 길이에 비례한다. 전기저항은 또한 라인의 두께에 반비례하는데, 이 때에는 면저항을 계산해서 포함시킨다. 라인의 두께가 일정할 경우, 다음의 (식 1)과 같이 면저항은 일정한 값을 갖는다.
[식 1]
라인의 저항 = 면저항 ㅧ 라인 길이/라인 폭
라인의 저항은 저항 계측기로 측정할 수 있고, 면저항 역시 같은 계측기로 측정할 수 있다. 따라서, 라인의 폭은 다음의 (식 2)와 같이 된다.
[식 2]
라인의 폭 = 면저항 ㅧ 라인 길이/라인 저항
상기 저항값은 매우 정밀하게 측정할 수 있으므로, 저항값을 측정하면 라인의 폭 역시 정확한 값을 계산할 수 있는데, 이 원리를 이용하면 패턴의 정렬정도를 보다 용이하게 측정할 수 있다. 이 때, 라인의 저항을 측정하기 위해서는 라인은 전기가 통하는 물질, 즉 금속막과 같은 도전막으로 형성하여야 하며 노광 및 식각공정을 마친 다음에 측정한다. 이를 도면을 이용하여 보다 상세히 설명한다.
도 1은 패턴의 정렬정도를 측정하기 위한 아들자와 어미자 패턴을 각각 도시한 것으로, 먼저, 아들자는 도시된 것과 같이 "ㄱ" 또는 "ㄴ"자 형태와 같이 열린 패턴으로 제작하고, 어미자(X, Y)는 직사각형의 닫힌 패턴으로 제작하는데, 각각 일정한 거리를 두고 위치하도록 한다.
다음에, 도 2를 참조하면, 상기 아들자 패턴과 어미자 패턴을 이용하여 두 번의 노광을 실시한 상태를 도시한 것으로서, 두 번의 노광에 의해 아들자 패턴과 어미자 패턴이 서로 겹쳐지게 된다.
도 3은 반도체기판 위에 저항을 측정할 패턴을 형성한 상태를 나타내는 단면도로서, 반도체기판(10) 위에 절연막(20)과 도전막(30)을 차례로 형성한 다음, 도 1의 아들자 패턴 및 어미자 패턴을 이용하여 도 2에 도시된 것과 같이 두 번의 노광을 실시한다. 이 때, 도시된 것과 같이, 저항을 측정하기 위한 도전막(30)과 반도체기판(10)은 절연막(20)으로 분리하고, 상기 도전막은 물질이 갖는 면저항값에 따라 두께를 결정하는데, 상기 절연막(20)의 두께는 측정하고자 하는 도전막(30)과 반도체기판(10)을 완전히 절연할 수 있을 정도로 한다.
다음에, 노광된 결과물을 현상 및 식각하면, 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이 어미자 패턴에서 아들자 패턴이 겹쳐진 부분이 제거된 모양만 남게 된다.
도 4는 노광, 현상 및 식각후에 남은 어미자 패턴의 저항을 측정하는 것을 나타내는 것으로, 어미자 패턴은 아들자가 제거되고 남은 두 개의 라인패턴을 각각 X, Y 방향으로 갖는다. 이렇게 남은 어미자 패턴의 X축 성분(X1, X2) 및 Y축 성분(Y1, Y2)의 양단에 각각 단자를 연결하여 저항을 측정한다. 이 때, 상기 저항측정 단자는 측정침이 접촉할 수 있을 만큼 충분히 크게 만들고, 측정단자와 라인 패턴을 연결하는 탭(tab)은 노광 가능한 정도까지 가늘게 만든다.
이렇게 측정된 저항값을 이용하여 라인의 폭을 계산할 수 있으며, 두 개의 라인의 폭을 측정한 후 그 차이를 계산하면, 다음의 (식 3)과 같이 어미자 패턴과 아들자 패턴의 정렬정도를 측정할 수 있다.
[식 3]
X 방향의 미스얼라인 = (X1-X2)/2
Y 방향의 미스얼라인 = (Y1-Y2)/2
상기 X1, X2, Y1, Y2는 각각에 연결한 저항측정 단자를 통해 측정한 라인저항으로 계산한다. 만일, 측정된 두 라인의 폭, 즉 Y1과 Y2, 그리고 X1과 X2의 폭이 똑같으면 두 패턴(Y1과 Y2, X1과 X2)이 서로 정확하게 정렬된 것이고, 어느 한 쪽이 크면 두 라인의 폭의 차이의 1/2만큼 미스얼라인(misalign)된 것이라 할 수 있다.
이상 본 발명을 살세히 설명하였으나 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술적 사상내에서 당분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 물론이다.
상술한 본 발명에 의한 정렬정도 측정방법에 따르면, 반도체기판 상에 도전막으로 이루어진 패턴을 형성하고, 이 패턴의 저항을 이용하여 정렬정도를 측정함으로써 보다 정밀한 측정이 가능하고, 측정하는 사람에 따라 측정치가 달라지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 패턴의 정렬정도를 측정하기 위한 아들자와 어미자 패턴을 각각 도시한 도면이다.
도 2는 아들자 패턴과 어미자 패턴을 이용하여 두 번의 노광을 실시한 상태를 도시한 평면도이다.
도 3은 저항을 측정할 패턴을 형성한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 노광 및 현상후에 남은 어미자 패턴의 저항을 측정하는 것을 나타내는 도면이다.
Claims (5)
- 반도체기판 상에 절연막을 형성하는 단계;상기 절연막 상에 도전막을 형성하는 단계;상기 도전막 상에, 사각형의 어미자 패턴과 상기 어미자 패턴보다 폭이 좁은 사각형의 아들자 패턴이 겹쳐지도록 형성된 감광막 패턴을 형성하는 단계;상기 감광막 패턴을 마스크로 사용하여 상기 도전막 및 절연막을 패터닝하여 상기 도전막으로 이루어지며 양측으로 분리된 어미자 패턴을 형성하는 단계; 및상기 도전막의 저항을 측정함으로써, 상기 도전막과 마스크의 정렬정도를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정렬정도 측정방법.
- 제1항에 있어서, 상기 감광막 패턴을 형성하는 단계는,상기 도전막 상에 감광막을 도포하는 단계와,상기 아들자 패턴과 상기 어미자 패턴이 형성된 마스크를 이용하여 두 번의 노광을 실시하는 단계, 및상기 감광막을 현상하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정렬정도 측정방법.
- 제2항에 있어서, 상기 아들자 패턴은 열린 패턴으로 형성하고,상기 어미자 패턴은 닫힌 패턴으로 형성하는 것을 특징으로 하는 정렬정도 측정방법.
- 제3항에 있어서, 상기 아들자 패턴은 "ㄱ" 또는 "ㄴ"자 모양으로 형성하고,상기 어미자 패턴은 직사각형 모양으로 형성하는 것을 특징으로 하는 정렬정도 측정방법.
- 제2항에 있어서, 상기 감광막을 현상하는 단계에서,상기 아들자 패턴과 어미자 패턴이 겹쳐진 부분을 제거하는 것을 특징으로 하는 정렬정도 측정방법.
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