KR100532761B1 - 오버레이 측정 마크의 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포토리쏘그래피 공정에 의해서 형성된 이전 패턴과 현재 패턴의 오버레이를 측정하기 위한 오버레이 측정 마크를 형성하는 방법으로서, 현재 포토리쏘그래피 공정에 대응하는 오버레이 측정 마크와, 이전 포토리쏘그래피 공정에 대응하는 오버레이 측정 마크를 상쇄하는 오인 방지 패턴을 함께 형성함으로써, 현재 포토리쏘그래피 공정에서 형성된 오버레이 측정 마크를 확식히 인식할 수 있으므로, 이전 오버레이 측정 마크와 현재 오버레이 측정 마크를 오인하는데 따른 오버레이 측정 오류를 방지할 수 있어, 양품율을 증가시킬 수 있다.

Description

오버레이 측정 마크의 형성 방법{METHOD FOR FORMING OVERLAY MEASURING MARK}

본 발명은 반도체 장치의 제조 공정에서 오버레이 측정에 사용되는 오버레이 측정 마크의 형성 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 오인 방지 패턴을 삽입하여 오버레이 측정 마크를 형성하는 방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 반도체 장치의 제조 공정에서는, 웨이퍼의 표면에 감광막을 형성하고, 스텝퍼(stepper)를 이용한 노광 공정에 의해서 레티클 상의 회로 패턴을 반도체 웨이퍼 표면상의 감광막에 전사하고, 노광 공정이 완료된 감광막을 현상한 후, 현상된 감광막을 식각 마스크로 이용하여 웨이퍼의 표면을 식각하는, 소위 포토리쏘그래피 공정에 의해서 웨이퍼의 표면에 회로 패턴을 형성하며, 이 포토리쏘그래피 공정을 반복하여 웨이퍼의 표면에 소정 회로 패턴을 갖는 다수의 막을 차례로 형성함으로써 반도체 장치가 제조된다.

이 다수의 포토리쏘그래피 공정에 있어서, 차례로 형성되는 회로 패턴 중 후속 패턴이 정확히 형성되기 위해서는 그 이전 패턴이 정확히 형성되어야 하는 바, 매 포토리쏘그래피 공정이 완료된 후에는, 패턴이 정확히 형성되었는지 측정하게 된다.

이와 같이 패턴이 정확히 형성되었는지 측정하는 장비 중 하나가 오버레이 측정 장비로서, 이전에 수행된 포토리쏘그래피 공정에 의해서 형성된 패턴과 현재 수행된 포토리쏘그래피 공정에 의해 형성된 패턴의 위치 정렬이 제대로 이루어졌는지를 확인함으로써, 패턴이 정확히 형성되었는지를 측정한다.

예컨대, 전자 주사빔 현미경에 의한 패턴 크기의 측정이 완료된 다음 웨이퍼를 오버레이 측정 장치로 이동하여, 정확한 측정 위치에 웨이퍼를 정렬한 다음, 가시광 빔(visual beam)을 정렬된 웨이퍼 상에 방사하고, 그 웨이퍼로부터 반사되는 반사광 빔을 검출함으로써 반도체 웨이퍼 상에 형성된 이전의 패턴과 현재 패턴의 벗어난 정도를 측정한다.

이 때, 이용되는 종래의 오버레이 측정 마크가 형성된 웨이퍼의 일부가 도 1에 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 오버레이 측정 마크(10)는 웨이퍼(100)를 다수의 메인 칩(20)으로 분리하는 스크라이브 레인(30, scribe lane) 내에 마련된다. 이때, 스크라이브 레인 내에는 도시되지 않았지만, 포토리쏘그래피 공정에 필요한 여러 항목을 측정하기 위한 각종 측정 마크들이 함께 형성되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 오버레이 측정 마크(10)는 사각형의 박스 형태로 구성되어 있거나, 도시되지는 않았지만 막대 형태가 주류를 이루며, 이전의 포토리쏘그래피 공정에서 형성된 패턴과 현재 포토리쏘그래피 공정에서 형성된 패턴의 중첩도에 근거하여 패턴이 정확히 형성되었는지를 측정한다.

그러나, 종래의 이러한 오버레이 측정 방법에서는, 웨이퍼를 오버레이 측정 장비로 이동하는 이송 장치의 정확도가 떨어지거나, 외부 요인에 의해서 웨이퍼가 정확히 측정 위치로 이송되지 못했을 경우, 이전의 포토리쏘그래피 공정에서 생성된 오버레이 측정 마크를 현재 포토리쏘그래피 공정에서 생성된 오버레이 측정 마크로 오인하여 오버레이를 측정하는 문제가 발생될 우려가 있다.

그와 같은 문제가 발생될 경우, 이전 포토리쏘그래피 공정에서 형성된 오버레이 측정 마크는 이전 공정에서 측정에 의해서 문제가 없이 현재 공정으로 진행되었기 때문에, 실제 현재 포토리쏘그래피 공정에서 생성된 회로 패턴 상에 문제가 발생되었을 지라도 문제가 없던 이전 오버레이 측정 마크를 이용하여 오버레이를 측정하므로, 측정 상에는 문제가 발견되지 않는다.

따라서, 다수의 후속 공정이 완료되어 패턴 상의 문제점이 확연히 드러날 정도로 누적되거나, 후속 공정이 차례로 완료되어 반도체 장치가 제조된 후 최종적으로 품질을 검사하기 이전에는 오버레이 측정의 문제점을 발견하기 어렵다.

한편, 웨이퍼 상에서의 칩 집적도를 높이려는 노력과 아울러 쏘잉(sawing) 기술의 발달로 인해 스크라이브 레인의 선폭은 점차 감소되는 추세에 있으며, 그에 따라 스크라이브 레인에 형성되는 각종 마크들 간의 간격도 점차 조밀해지고 있다.

그 결과, 오버레이 측정시 오버레이 측정용 마크들 간의 간격도 조밀해지기 때문에, 오버레이 측정 장비의 측정 위치 재현성 허용 범위 내에서 이전 포토리쏘그래피 공정에서 생성된 마크를 측정하게 될 우려가 증가되며, 이로 인한 양품율 저하를 초래할 가능성이 커지고 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 이전 포토리쏘그래피 공정에서 형성된 오버레이 측정 마크와 현재 포토리쏘그래피 공정에서 형성된 오버레이 측정 마크를 명확히 구별할 수 있는 오버레이 측정 마크 형성 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에서는 포토리쏘그래피 공정에 의해서 형성된 이전 패턴과 현재 패턴의 오버레이를 측정하기 위한 오버레이 측정 마크를 형성하는 방법으로서, 현재 포토리쏘그래피 공정에 대응하는 오버레이 측정 마크와, 이전 포토리쏘그래피 공정에 대응하는 오버레이 측정 마크를 상쇄하는 오인 방지 패턴을 함께 형성한다.

따라서, 본 발명에 따르면, 이전 포토리쏘그래피 공정에서 형성된 오버레이 측정 마크는 상쇄되기 때문에, 현재 포토리쏘그래피 공정에서 형성된 오버레이 측정 마크를 확실히 인식할 수 있으므로, 이전 오버레이 측정 마크와 현재 오버레이 측정 마크를 오인하는데 따른 오버레이 측정 오류를 방지할 수 있어, 양품율을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 상술한 오버레이 측정 마크 형성 방법에 있어서, 매 포토리쏘그래피 공정마다 상기 오버레이 측정 마크를 다른 형상으로 형성한다.

그 결과, 각 공정별로 다른 공정에서의 오버레이 측정 마크와 구별할 수 있으므로, 이전 오버레이 측정 마크와 현재 오버레이 측정 마크를 오인하는데 따른 오버레이 측정 오류를 방지할 수 있어, 양품율을 증가시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 오버레이 측정 마크 형성 방법의 바람직한 실시 예에 대해서 설명하면 다음과 같다.

도 3에 있어서, 110은 현재 어미 마크, 120은 현재 자식 마크, 130은 이전 어미 마크, 140은 오인 방지 패턴이며, 모두 도시 생략한 스크라이브 레인에 형성된다. 이때, 스크라이브 레인에는 상술한 바와 같은 마크 외에도 다른 측정을 위한 다수의 마크가 함께 형성되며, 이 스크라이브 레인은 후술하는 공정에서 쏘잉되어 웨이퍼를 다수의 메인 칩으로 분할하는 역할을 한다.

현재 어미 마크(110)는 현재 포토리쏘그래피 공정에서 형성되는 회로 패턴의 오버레이를 측정하기 위해서 이전 포토리쏘그래피 공정에서 형성된 오버레이 측정 마크이다. 이때, 현재 어미 마크(110)는 이전 포토리쏘그래피 공정에서 형성되더라도, 현재 포토리쏘그래피 공정에서 형성되는 회로 패턴에 대응하는 것을 나타내기 위한 소정 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 절연막, 배선 등 반도체 장치를 구성하는 복수의 층 각각에 대하여, 해당 층의 대응하는 형상을 규정하고, 각 오버레이 측정 마크를 그 규정된 형상으로 표시함으로써, 오버레이 측정 마크의 형상만으로도 해당 층의 오버레이를 측정하기 위한 마크임을 구별할 수 있도록 할 수 있다.

한편, 현재 자식 마크(120)는 현재 포토리쏘그래피 공정에서 형성되는 회로 패턴의 오버레이를 측정하기 위해서 현재 포토리쏘그래피 공정에서 형성되는 오버레이 측정 마크이다. 이때, 상술한 바와 같이 오버레이 측정 마크를 각 층에 대응하는 형상으로 규정할 경우에, 현재 자식 마크(120)는 현재 어미 마크(110)와 동일한 형상으로 형성될 것이다.

이전 어미 마크(130)는 이전 포토리쏘그래피 공정에서 형성되는 회로 패턴의 오버레이를 측정하기 위해서 이전 포토리쏘그래피 공정에서 형성된 오버레이 측정 마크이다. 이때, 상술한 바와 같이 오버레이 측정 마크를 각 층에 대응하는 형상으로 규정할 경우에, 이 이전 어미 마크(130)는 현재 자식 마크(120) 및 현재 어미 마크(110)와는 상이한 형상으로 형성될 것이다.

한편, 오인 방지 패턴(140)은 이전 어미 마크(130)와 현재 어미 마크(110)를 서로 오인하지 않도록 현재 포토리쏘그래피 공정에서 형성되며, 이전 어미 마크(130)의 위치에 이전 어미 마크(130)를 상쇄하도록 형성된다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이 사선 형상의 패턴으로 이전 어미 마크(130)의 위치에 형성된다.

따라서, 이전 어미 마크(130)는 측정 불가능하게 되어, 현재 어미 마크(110)와 현재 자식 마크(120)를 이용하여 현재 포토리쏘그래피 공정에서 형성되는 회로 패턴의 오버레이를 측정할 때, 이전 어미 마크(130)는 측정되지 않으므로, 오버레이 측정자가 이전 어미 마크(130)를 현재 어미 마크로 오인하여, 오버레이를 잘못 측정할 우려가 없어진다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 이전 오버레이 측정 마크와 현재 오버레이 측정 마크를 오인하는데 따른 오버레이 측정 오류를 방지할 수 있어, 양품율을 증가시킬 수 있다.

또한, 스크라이브 레인의 선폭이 축소되어도 오버레이를 정확히 측정할 수 있으므로, 고집적화에 제약받지 않고 오버레이를 측정할 수 있다.

도 1은 종래의 오버레이 측정 마크가 형성된 웨이퍼의 일부를 도시한 도면,

도 2는 종래의 오버레이 측정 마크를 확대 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 오버레이 측정 마크 형성 방법에 따라 형성된 오버레이 측정 마크 및 오인 방지 패턴을 확대 도시한 도면.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 오버레이 측정 마크 20 : 메인 칩

30 : 스크라이브 레인 100 : 웨이퍼

110 : 현재 어미 마크 120 : 현재 자식 마크

130 : 이전 어미 마크 140 : 오인 방지 패턴

Claims (2)

1. 포토리쏘그래피 공정에 의해서 형성된 이전 패턴과 현재 패턴의 오버레이를 측정하기 위한 오버레이 측정 마크를 형성하는 방법으로서,

   현재 포토리쏘그래피 공정에 대응하는 오버레이 측정 마크와, 이전 포토리쏘그래피 공정에 대응하는 오버레이 측정 마크를 상쇄하는 오인 방지 패턴을 함께 형성하는 오버레이 측정 마크 형성 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   포토리쏘그래피 공정마다 오버레이 측정 마크의 형상을 다르게 형성하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 마크 형성 방법.