KR100546336B1 - 복수의 교점을 가지는 오버레이 키 및 이를 이용한오버레이 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

평면상에서 어미자와 아들자 사이에 상호 교차되는 복수의 교점을 가지는 오버레이 키 및 이를 이용한 오버레이 측정 방법에 관하여 개시한다. 본 발명에 따른 오버레이 키는 평면상에서 복수의 교점이 형성되도록 상호 교차되어 있는 어미자 및 아들자로 구성된다. 어미자는 서로 이격되어 있거나 적어도 한 부분에서 서로 연결되어 있는 제1 어미자 및 제2 어미자를 포함한다. 제1 어미자 및 제2 어미자는 각각 서로 평행하지 않게 서로 다른 방향으로 연장된다. 아들자는 서로 이격되어 있거나 적어도 한 부분에서 서로 연결되어 있는 제1 아들자 및 제2 아들자를 포함한다. 제1 및 제2 아들자는 각각 서로 평행하지 않게 서로 다른 방향으로 연장된다. 어미자 및 아들자가 각각 실제 위치에 있는 상태에서 어미자와 아들자와의 사이에 형성되는 2개의 실제 교점을 구한 후, 기준 교점으로부터 실제 교점까지의 위치 변화량으로부터 어미자와 아들자와의 오버레이 값을 구한다.
교점, 어미자, 아들자, 교차

Description

복수의 교점을 가지는 오버레이 키 및 이를 이용한 오버레이 측정 방법 {Overlay key having plurality of crossing and method for measuring overlay using the same}
도 1은 종래 기술에 따른 박스-인-박스 구조의 오버레이 키의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 오버레이 키의 어미자 및 아들자의 오버레이를 확인하기 위하여 도 1의 오버레이 키의 영상 정보로부터 얻어진 신호를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 키를 도시한 평면도이다.
도 4는 도 3의 오버레이 키에서 어미자와 아들자와의 사이에 x 방향 오프셋이 발생한 경우를 도시한 것이다.
도 5는 도 3의 오버레이 키에서 어미자와 아들자와의 사이에 y 방향 오프셋이 발생한 경우를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오버레이 측정 방법을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 오버레이 키를 도시한 평면도이다.
도 8은 도 7의 오버레이 키에서 어미자와 아들자와의 사이에 x 방향 오프셋이 발생한 경우를 도시한 것이다.
도 9는 도 7의 오버레이 키에서 어미자와 아들자와의 사이에 y 방향 오프셋 이 발생한 경우를 도시한 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50a: 제1 어미자, 50b: 제2 어미자, 60a: 제1 아들자, 60b: 제2 아들자, P1a, P1b: 교점, LP1: 교점 사이의 거리, 150a: 제1 어미자, 150b: 제2 어미자, 160a: 제1 아들자, 160b: 제2 아들자, P2a, P2b: 교점, LP2: 교점 사이의 거리.
본 발명은 오버레이 키 및 이를 이용한 오버레이 측정 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 웨이퍼상의 서로 다른 두 레벨에 형성되는 각각의 층을 상호 정확하게 얼라인하기 위한 마크로 사용되는 오버레이 키와, 서로 다른 두 레벨에 형성되는 각각의 층 사이의 오버레이, 즉 정확한 얼라인 상태로부터 상호 벗어난 정도를 측정하기 위한 측정 방법에 관한 것이다.
반도체 소자가 고집적화되어 감에 따라 패턴 사이즈가 점차 미세화되어 가고 있으며, 웨이퍼상에 형성되는 패턴들의 밀도가 조밀해지고 있다. 특히, 셀 영역은 주변 회로 영역에 비하여 패턴 밀도가 매우 높다. 셀 영역 또는 주변 회로 영역에 형성되는 소자들은 박막 증착 공정 및 박막의 패터닝 공정을 여러 번 반복 수행하여 제조된다.
이와 같은 박막 패턴 형성 공정 즉, 사진 식각 공정에서 가장 중요한 요소중 의 하나는 이전 스텝에서 웨이퍼상에 이미 형성된 박막과 현재 스텝에서 새로이 패터닝될 박막간의 오버레이 정도이다. 웨이퍼상에 이미 형성된 박막과 새로이 패터닝될 박막간의 오버레이 정도(精度), 즉 정확한 얼라인 상태로부터 상호 벗어난 정도를 측정하기 위하여 오버레이 키가 사용된다.
오버레이 정도를 측정하기 위하여, 버어니어 키(vernier key)를 사용하여 육안으로 미스얼라인을 측정하던 전통 방식에서 벗어나 현재는 박스-인-박스(box-in-box) 구조의 오버레이 키를 사용하고 있으며, 박스-인-박스 구조의 오버레이 키를 사용함으로써 버어니어 키를 사용하는 경우에 비하여 오버레이 측정의 정확도는 한층 높아졌다.
도 1은 종래 기술에 따른 박스-인-박스 구조의 오버레이 키의 평면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 박스-인-박스 구조의 오버레이 키는 외부 박스를 구성하며 사각형 평면을 가지는 어미자(10)에 의해 내부 박스를 구성하는 아들자(20)가 둘러싸이는 구조를 가진다. 도 1에는 상기 어미자(10)가 트렌치(trench) 형상의 오목부로 형성되고, 상기 아들자(20)가 아일랜드(island) 형상의 볼록부로 형성된 경우를 도시하였다.
상기와 같이 구성된 오버레이 키에서는 서로 다른 두 레벨에 형성되는 각 층 사이의 오버레이를 측정하기 위하여 상기 오버레이 키에서 취득한 영상 정보로부터 소정의 신호를 얻어낸 후, 상기 신호의 피크 변화를 관찰한다.
도 2는 도 1에 도시한 오버레이 키의 영상 정보로부터 얻어진 신호(30)로부터 어미자(10) 및 아들자(20)의 오버레이를 확인하는 예를 도시한 것이다.
도 2에서 상기 신호(30)의 제1 피크(31a, 31b, 31c, 31d)는 각각 트렌치 형상을 가지는 상기 어미자(10)중 단차가 형성된 부분(10a, 10b, 10c, 10d)에서 얻어진 피크들이고, 제2 피크(32a, 32b)는 아일랜드 형상을 가지는 상기 아들자(20)중 단차가 형성된 부분(20a, 20b)에서 얻어진 피크들이다.
종래 기술에 따른 오버레이 측정 방법에서는 도 2에 나타낸 신호의 피크를 관찰하여 상기 어미자(10)와 아들자(20) 간의 좌표 차이를 구하는 방법으로 오버레이를 측정한다.
도 1에 도시한 바와 같은 박스-인-박스 구조의 오버레이 키의 경우, 통상적으로 어미자는 약 20 ∼ 35㎛의 사이즈를 가지고, 아들자는 약 10㎛의 사이즈를 가진다.
현재 개발되고 있는 90 nm 이하급 고집적 반도체 소자를 제조하기 위하여는 미세 패턴 형성을 위하여 25 nm 이하의 사이즈를 관리 및 양산하여야 하며, 이를 고려하여 스크라이브 라인(scribe line) 영역의 사이즈가 계속 축소되고 있는 추세이다.
박스-인-박스 구조의 오버레이 키의 경우, 스크라이브 라인 영역에 형성되는 키 사이즈를 줄이기 위하여 어미자의 사이즈를 5 ㎛ 수준으로 작게 형성할 수도 있으나, 어미자 안에 아들자를 형성하기 위하여는 어미자 사이즈보다 작은 사이즈의 박스형 아들자를 형성해야 하므로 오버레이 키의 사이즈를 줄이는 데 한계가 있다. 또한, 아들자 사이즈가 너무 작으면 신호의 신뢰성이 저하된다.
따라서, 소자의 고집적화에 따른 미세 패턴의 오버레이를 관리하기 위하여는 축소된 사이즈를 가지는 새로운 오버레이 키 구조가 요구되며, 또한 축소된 사이즈에서도 높은 측정 정확도를 얻을 수 있는 새로운 오버레이 측정 방법이 필요하다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술에서의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 반도체 소자의 고집적화 추세에 따라 축소된 스크라이브 라인 영역에 형성하기 적합하도록 미세 사이즈를 구현할 수 있는 구조를 가지는 오버레이 키를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 소자의 고집적화 추세에 따라 미세한 사이즈를 가지는 오버레이 키를 형성한 경우에도 미세 패턴의 오버레이를 정확하게 측정함으로써, 축소된 오버레이 키를 사용하여 측정된 오버레이 데이타의 신뢰성을 높일 수 있는 오버레이 측정 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 오버레이 키는 평면상에서 복수의 교점이 형성되도록 상호 교차되어 있는 어미자 및 아들자로 구성된다.
예를 들면, 상기 어미자는 서로 이격되어 있는 제1 어미자 및 제2 어미자를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 어미자는 각각 소정의 방향으로 연장되어 있는 장방형 패턴으로 구성된다. 또는, 상기 어미자는 적어도 한 부분에서 서로 연결되어 있는 제1 어미자 및 제2 어미자를 포함할 수 있다.
상기 제1 어미자 및 제2 어미자는 각각 서로 평행하지 않게 서로 다른 방향으로 연장된다.
또한, 상기 아들자는 서로 이격되어 있는 제1 아들자 및 제2 아들자를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 아들자는 각각 소정의 방향으로 연장되어 있는 장방형 패턴으로 구성된다. 또는, 상기 아들자는 적어도 한 부분에서 서로 연결되어 있는 제1 아들자 및 제2 아들자를 포함할 수 있다.
상기 제1 아들자 및 제2 아들자는 각각 서로 평행하지 않게 서로 다른 방향으로 연장된다.
본 발명의 일 양태에 따른 오버레이 키에서는 상기 어미자와 아들자와의 사이에 2개의 교점이 형성되도록 상기 어미자 및 아들자가 교차되어 있다. 상기 어미자와 아들자는 이들 사이에 0° 보다 크고 180° 보다 작은 교차각이 형성된다.
바람직하게는, 상기 어미자 및 아들자는 각각 상호 이격된 상태에서 수평선에 대하여 0° 보다 큰 경사각을 가지고 사선으로 소정 방향으로 연장되어 있는 2개의 장방형 패턴으로 이루어질 수 있다.
또한 바람직하게는, 상기 어미자 및 아들자는 각각 서로 이격된 상태에서 상호 직교하는 방향으로 연장되어 있는 2개의 장방형 패턴으로 이루어질 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 오버레이 측정 방법에서는 먼저 어미자와 아들자와의 사이에 평면상에서 복수의 교점이 형성되도록 어미자 및 아들자가 상호 교차되어 있는 오버레이 키를 준비한다. 상기 어미자 및 아들자가 각각 기준 위치에 있는 상태에서 상기 어미자와 아들자와의 사이에 형성되는 2개의 기준 교점 Pa 및 Pb을 정한다. 상기 어미자 및 아들자가 각각 실제 위치에 있는 상태에서 상기 어미자와 아들자와의 사이에 형성되는 2개의 실제 교점 Qa 및 Qb 을 구한다. 상기 Pa 및 Pb로부터 상기 Qa 및 Qb까지의 위치 변화량을 구한다. 상기 위치 변화량으로부터 상기 어미자와 아들자와의 오버레이 값을 구한다.
바람직하게는, 상기 위치 변화량을 구하는 단계에서는 상기 Pa 및 Pb로부터 상기 Qa 및 Qb까지의 이동 거리를 구한다. 상기 위치 변화량을 구하기 위하여, 상기 Pa 및 Pb로부터 상기 Qa 및 Qb까지의 x 방향 이동 거리 d1 및 y 방향 이동 거리 d2를 각각 구한다.
또한, 바람직하게는, 상기 위치 변화량을 구하는 단계에서는 상기 Pa 및 Pb를 지나는 직선과 상기 Qa 및 Qb를 지나는 직선과의 교차각을 구한다. 상기 위치 변화량을 구하는 단계에서는 Pa 및 Pb 사이의 거리와 상기 Qa 및 Qb 사이의 거리를 비교할 수 있다.
본 발명에 의하면, 반도체 소자의 고집적화 추세에 따라 축소된 스크라이브 라인 영역에서도 사이즈에 제한을 받지 않고 충분히 축소시키는 것이 가능하며, 아들자의 사이즈가 어미자의 사이즈에 의해 제한될 염려는 없다. 따라서, 미세한 사이즈를 가지는 오버레이 키를 형성한 경우에도 미세 패턴의 오버레이를 정확하게 측정할 수 있으며, 본 발명에 따른 오버레이 키를 사용하여 오버레이를 측정함으로써 축소된 오버레이 키를 사용하여도 오버레이 데이타의 신뢰성을 높일 수 있다.
다음에, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오버레이 키를 도시한 평면도이 다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 오버레이 키는 평면상에서 볼 때 복수의 교점(P1a, P1b)이 형성되도록 상호 교차되어 있는 어미자(50a, 50b) 및 아들자(60a, 60b)로 구성된다. 본 예에서는 상기 어미자(50a, 50b)와 아들자(60a, 60b)와의 사이에 2개의 교점(P1a, P1b)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 어미자(50a, 50b)와 아들자(60a, 60b)는 이들 사이에 0° 보다 크고 180° 보다 작은 교차각이 형성되도록 상호 교차된다. 상기 어미자(50a, 50b) 및 아들자(60a, 60b)는 각각 포토마스크와 같은 기판상의 스크라이브 영역에 형성된다.
도 3에서, 상기 어미자(50a, 50b) 및 아들자(60a, 60b)는 각각 수평선에 대하여 0° 보다 큰 경사각을 가지고 사선으로 소정 방향으로 연장되어 있는 2개의 장방형 패턴으로 이루어진 것으로 도시되어 있다. 즉, 상기 어미자(50a, 50b)는 서로 이격되어 있는 제1 어미자(50a) 및 제2 어미자(50b)를 포함한다. 또한, 상기 아들자(60a, 60b)는 서로 이격되어 있는 제1 아들자(60a) 및 제2 아들자(60b)를 포함한다.
상기 어미자(50a, 50b) 및 아들자(60a, 60b)는 각각 서로 분리되어 있는 2개의 패턴으로 형성되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 도시하지는 않았으나, 상기 제1 어미자(50a) 및 제2 어미자(50b)는 적어도 한 부분에서 서로 연결되어 있을 수 있다. 여기서, 제1 어미자(50a) 및 제2 어미자(50b)는 서로 연결되어 있는 상태에서 서로 평행하지 않게 각각 다른 방향으로 연장된다. 또한, 상기 제1 아들자(60a) 및 제2 아들자(60b)는 적어도 한 부분에서 서로 연결되어 있을 수 있다. 여기서, 제1 아들자(60a) 및 제2 아들자(60b)는 서로 연결되어 있는 상태에서 서로 평행하지 않게 각각 다른 방향으로 연장된다. 이 경우에도 마찬가지로, 상기 어미자(50a, 50b)와 아들자(60a, 60b)는 이들 사이에 0° 보다 크고 180° 보다 작은 교차각이 형성되도록 상호 교차된다.
도 4는 도 3에 도시한 바와 같은 기준 위치를 가지는 오버레이 키에서 어미자(50a, 50b)와 아들자(60a, 60b)와의 사이에 x 방향으로 오프셋(offset)이 발생한 경우를 도시한 것이다.
도 4에서 알 수 있는 바와 같이, 어미자(50a, 50b)와 아들자(60a, 60b)가 상호 x 방향 오프셋됨에 따라 상기 어미자(50a, 50b)와 아들자(60a, 60b)와의 사이에 형성되는 2개의 교점(Q1a, Q1b) 사이의 거리(LQ1)가 도 3의 기준 위치에서보다 증가하게 된다. 또한, x 방향 오프셋된 오버레이 키의 교점(Q1a, Q1b)을 지나는 직선과, 도 3의 기준 위치에서의 오버레이 키의 교점(P1a, P1b)을 지나는 직선 (도 4에서는 점선으로 표시된 수평선)과의 사이에 소정의 교차각(θ 1)이 형성된다.
도 5는 도 3에 도시한 바와 같은 기준 위치를 가지는 오버레이 키에서 어미자(50a, 50b)와 아들자(60a, 60b)와의 사이에 y 방향으로 오프셋이 발생한 경우를 도시한 것이다.
도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 어미자(50a, 50b)와 아들자(60a, 60b)가 상호 y 방향 오프셋됨에 따라 상기 어미자(50a, 50b)와 아들자(60a, 60b)와의 사이에 형성되는 2개의 교점(R1a, R1b) 사이의 거리(LR1)가 도 3의 기준 위치에서보다 감소하게 된다. 또한, y 방향 오프셋된 오버레이 키의 교점(R1a, R1b)을 지나는 직선과, 도 3의 기준 위치에서의 오버레이 키의 교점(P1a, P1b)을 지나는 직선은 서로 평행하다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오버레이 측정 방법을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 6을 참조하면, 먼저 어미자와 아들자와의 사이에 평면상에서 복수의 교점이 형성되도록 어미자 및 아들자가 상호 교차되어 있는 오버레이 키를 준비한다. 여기서 오버레이 측정 방법을 설명하기 위하여 도 3 내지 도 5에 도시된 오버레이 키의 구성을 참조한다. 즉, 어미자(50a, 50b) 및 아들자(60a, 60b)가 각각 이들 사이에 2개의 교점(P1a, P1b)이 형성되도록 상호 교차되어 있는 오버레이 키를 준비한다.
그 후, 상기 어미자(50a, 50b) 및 아들자(60a, 60b)가 각각 정확하게 얼라인된 기준 위치에 있는 상태에서 상기 어미자(50a, 50b)와 아들자(60a, 60b)와의 사이에 형성되는 2개의 기준 교점(P1a, P1b)을 정한다 (단계 72).
그 후, 실제 위치에 있는 상기 어미자(50a, 50b) 및 아들자(60a, 60b) 사이에 형성되는 2개의 실제 교점((Q1a, Q1b) 또는 (R1a, R1b))의 위치 좌표를 구한다 (단계 74). 상기 위치 좌표를 구하기 위하여 (x,y)로 표시되는 2차원 좌표계를 이용할 수 있다.
그 후, 기준 교점(P1a, P1b)으로부터 실제 교점((Q1a, Q1b) 또는 (R1a, R1b))까지의 위치 변화량을 구한다 (단계 76).
상기 위치 변화량을 구하기 위하여, 기준 교점(P1a, P1b)으로부터 실제 교점((Q1a, Q1b) 또는 (R1a, R1b))까지의 이동 거리를 구한다. 즉, 기준 교점(P1a, P1b)으로부터 실제 교점((Q1a, Q1b) 또는 (R1a, R1b))까지의 위치 변화량으로서 x 방향 이동 거리(d1) 및 y 방향 이동 거리(d2)를 구한다. 예를 들면, x 방향 이동 거리(d 1) 및 y 방향 이동 거리(d2)를 각각 -2, -1, 0, +1, +2, ... 등과 같이 구할 수 있다.
상기와 같이 구한 이동 거리(d1, d2)를 이용하여 오버레이 키의 어미자(50a)와 아들자(60a)와의 오프셋 정도로부터 오버레이 값을 구한다 (단계 78).
다른 방법으로서, 상기 위치 변화량을 구하기 위하여, 상기 기준 교점(P1a, P1b)을 지나는 직선과 상기 실제 교점((Q1a, Q1b) 또는 (R1a , R1b))을 지나는 직선과의 교차각, 예를 들면 교차각(θ 1)을 구하고, 2개의 기준 교점(P1a, P1b )간의 거리(LP1)와, 2개의 실제 교점((Q1a, Q1b) 또는 (R1a, R1b))간의 거리(L Q1 또는 LR1)를 비교하여 실제 교점((Q1a, Q1b) 또는 (R1a, R1b))의 오프셋 정도를 판단하여 오버레이 값을 구할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 오버레이 키를 도시한 평면도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 오버레이 키는 도 3에 도시한 바와 같은 오버레이 키와 마찬가지로 평면상에서 볼 때 복수의 교점(P2a, P2b)이 형성되도록 상호 교차되어 있는 어미자(150a, 150b) 및 아들자(160a, 160b)로 구성된다. 도 7에는 상기 어미자(150a, 150b)와 아들자(160a, 160b)와의 사이에 2개의 교점(P2a, P2b)이 형성되어 있다. 또한, 상기 어미자(150a, 150b)와 아들자(160a, 160b)는 이들 사이에 0° 보다 크고 180° 보다 작은 교차각이 형성되도록 상호 교차되어 있다.
도 3에서는 상기 어미자(50a, 50b) 및 아들자(60a, 60b)가 각각 수평선에 대하여 0° 보다 큰 경사각을 가지고 사선으로 연장되어 있는 2개의 장방형 패턴으로 이루어진 반면, 도 7에서는 상기 어미자(150a, 150b) 및 아들자(160a, 160b)가 각각 서로 이격된 상태에서 상호 직교하는 방향으로 연장되어 있는 2개의 장방형 패턴으로 이루어진다.
상기 어미자(150a, 150b)는 서로 이격되어 있는 제1 어미자(150a) 및 제2 어미자(150b)를 포함한다. 또한, 상기 아들자(160a, 160b)는 서로 이격되어 있는 제1 아들자(160a) 및 제2 아들자(160b)를 포함한다.
상기 어미자(150a, 150b) 및 아들자(160a, 160b)는 각각 서로 분리되어 있는 2개의 패턴으로 형성되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 도시하지는 않았으나, 상기 제1 어미자(150a) 및 제2 어미자(150b)는 적어도 한 부분에서 서로 연결되어 있을 수 있다. 여기서, 제1 어미자(150a) 및 제2 어미자(150b)는 서 로 연결되어 있는 상태에서 상호 직교하는 방향으로 연장된다. 또한, 상기 제1 아들자(160a) 및 제2 아들자(160b)는 적어도 한 부분에서 서로 연결되어 있을 수 있다. 여기서, 제1 아들자(160a) 및 제2 아들자(160b)는 서로 연결되어 있는 상태에서 상호 직교하는 방향으로 연장된다.
도 8은 도 7에 도시한 바와 같은 기준 위치를 가지는 오버레이 키에서 어미자(150a, 150b)와 아들자(160a, 160b)와의 사이에 x 방향으로 오프셋이 발생한 경우를 도시한 것이다.
도 8에서 알 수 있는 바와 같이, 어미자(150a, 150b)와 아들자(160a, 160b)가 상호 x 방향 오프셋됨에 따라 상기 어미자(150a, 150b)와 아들자(160a, 160b)와의 사이에 형성되는 2개의 교점(Q2a, Q2b) 사이의 거리(LQ2)가 도 7의 기준 위치에서보다 감소하게 된다. 또한, x 방향 오프셋된 오버레이 키의 교점(Q2a, Q2b)을 지나는 직선과, 도 7의 기준 위치에서의 오버레이 키의 교점(P2a, P2b)을 지나는 직선은 서로 평행하다.
도 9는 도 7에 도시한 바와 같은 기준 위치를 가지는 오버레이 키에서 어미자(150a, 150b)와 아들자(160a, 160b)와의 사이에 y 방향으로 오프셋이 발생한 경우를 도시한 것이다.
도 9에서 알 수 있는 바와 같이, 어미자(150a, 150b)와 아들자(160a, 160b)가 상호 y 방향 오프셋됨에 따라 상기 어미자(150a, 150b)와 아들자(160a, 160b)와의 사이에 형성되는 2개의 교점(R2a, R2b) 사이의 거리(LR2)가 도 7의 기준 위치에서 보다 감소하게 된다. 또한, y 방향 오프셋된 오버레이 키의 교점(R2a, R2b)을 지나는 직선과, 도 7의 기준 위치에서의 오버레이 키의 교점(P2a, P2b)을 지나는 직선과의 사이에 소정의 교차각(θ 2)이 형성된다.
도 7에 도시한 바와 같은 오버레이 키의 경우에도 도 6을 참조하여 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 오버레이 측정 방법을 동일하게 적용할 수 있다. 따라서, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상기 예시된 실시예에서는 각각 상기 어미자와 아들자와의 사이에 2개의 교점이 형성되도록 상기 어미자 및 아들자가 교차되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 필요에 따라 어미자와 아들자와의 교점이 3개 이상으로 될 수 있으며, 3개 이상의 교점을 형성하기 위하여 본 발명에 따른 사상의 범위 내에서 다양한 형태를 가지는 어미자 및 아들자를 형성할 수 있음은 당 업자에게 자명하다.
본 발명에 따른 오버레이 키는 평면상에서 복수의 교점이 형성되도록 상호 교차되어 있는 어미자 및 아들자로 구성되어 있다. 상기 어미자 및 아들자는 각각 2개의 어미자 및 2개의 아들자로 구성되며, 이들 2개의 어미자 또는 2개의 아들자는 각각 서로 이격되어 있거나, 또는 적어도 어느 한 부분에서 서로 연결되어 있는 구조를 가진다.
본 발명에 따른 오버레이 키는 아들자가 어미자 내에 형성되는 구조가 아니므로, 반도체 소자의 고집적화 추세에 따라 축소된 스크라이브 라인 영역에서도 사 이즈에 제한을 받지 않고 충분히 축소시키는 것이 가능하며, 아들자의 사이즈가 어미자의 사이즈에 의해 제한될 염려는 없다. 따라서, 미세한 사이즈를 가지는 오버레이 키를 형성한 경우에도 미세 패턴의 오버레이를 정확하게 측정할 수 있으며, 본 발명에 따른 오버레이 키를 사용하여 오버레이를 측정함으로써 축소된 오버레이 키를 사용하여도 오버레이 데이타의 신뢰성을 높일 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (17)

  1. 서로 이격되어 있는 제1 어미자 및 제2 어미자를 포함하는 어미자와,
    서로 이격되어 있는 제1 아들자 및 제2 아들자를 포함하는 아들자로 구성되고,
    상기 어미자와 아들자와의 사이에 평면상에서 복수의 교점이 형성되도록 상기 어미자 및 아들자가 상호 교차되어 있는 것을 특징으로 하는 오버레이 키.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 어미자는 각각 소정의 방향으로 연장되어 있는 장방형 패턴으로 구성되는 것을 특징으로 하는 오버레이 키.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 어미자는 적어도 한 부분에서 서로 연결되어 있는 제1 어미자 및 제2 어미자를 포함하고,
    상기 제1 어미자 및 제2 어미자는 각각 서로 평행하지 않게 서로 다른 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 오버레이 키.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 아들자는 각각 소정의 방향으로 연장되어 있는 장방형 패턴으로 구성되는 것을 특징으로 하는 오버레이 키.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 아들자는 적어도 한 부분에서 서로 연결되어 있는 제1 아들자 및 제2 아들자를 포함하고,
    상기 제1 아들자 및 제2 아들자는 각각 서로 평행하지 않게 서로 다른 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 오버레이 키.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 어미자와 아들자와의 사이에 2개의 교점이 형성되도록 상기 어미자 및 아들자가 교차되어 있는 것을 특징으로 하는 오버레이 키.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 어미자와 아들자는 이들 사이에 0° 보다 크고 180° 보다 작은 교차각이 형성되도록 교차되어 있는 것을 특징으로 하는 오버레이 키.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 어미자 및 아들자는 각각 상호 이격된 상태에서 수평선에 대하여 0° 보다 큰 경사각을 가지고 사선으로 소정 방향으로 연장되어 있는 2개의 장방형 패턴으로 이루어진 것을 특징으로 하는 오버레이 키.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 어미자 및 아들자는 각각 서로 이격된 상태에서 상호 직교하는 방향으로 연장되어 있는 2개의 장방형 패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오버레이 키.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 어미자 및 아들자는 기판상의 스크라이브 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 오버레이 키.
  13. 어미자와 아들자와의 사이에 평면상에서 복수의 교점이 형성되도록 어미자 및 아들자가 상호 교차되어 있는 오버레이 키를 준비하는 단계와,
    상기 어미자 및 아들자가 각각 기준 위치에 있는 상태에서 상기 어미자와 아들자와의 사이에 형성되는 2개의 기준 교점 Pa 및 Pb을 정하는 단계와,
    상기 어미자 및 아들자가 각각 실제 위치에 있는 상태에서 상기 어미자와 아들자와의 사이에 형성되는 2개의 실제 교점 Qa 및 Qb을 구하는 단계와,
    상기 Pa 및 Pb로부터 상기 Qa 및 Qb까지의 위치 변화량을 구하는 단계와,
    상기 위치 변화량으로부터 상기 어미자와 아들자와의 오버레이 값을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 위치 변화량을 구하는 단계에서는 상기 Pa 및 Pb로부터 상기 Qa 및 Qb까지의 이동 거리를 구하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 위치 변화량을 구하는 단계에서는 상기 Pa 및 Pb로부터 상기 Qa 및 Qb 까지의 x 방향 이동 거리 d1 및 y 방향 이동 거리 d2를 각각 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 위치 변화량을 구하는 단계에서는 상기 Pa 및 Pb를 지나는 직선과 상기 Qa 및 Qb를 지나는 직선과의 교차각을 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 위치 변화량을 구하는 단계에서는 Pa 및 Pb 사이의 거리와 상기 Qa 및 Qb 사이의 거리를 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.
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