KR100728948B1 - 오버레이 측정 키 - Google Patents

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정재관
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    • 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
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Abstract

본 발명은 측정 키의 손상에 기인하는 오버레이 정렬도 저하를 방지할 수 있는 새로운 구조의 오버레이 측정 키(overlay measurement key)를 개시하며, 개시된 본 발명의 오버레이 정렬 키는 평행하게 배치되는 수 개의 바 패턴들이 동일 수만큼씩 단위 그룹을 이루어, 각각 X축 방향 및 Y축 방향으로 배치되는 한 쌍으로 이루어지며, 이전 레이어에서 형성된 제1오버레이 측정 키와 현 레이어에서 형성시킨 제2오버레이 측정 키로 구성되어 전체적으로 사진틀 형상을 이루는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 제1오버레이 측정 키와 제2오버레이 측정 키는 상호 끝단이 연결됨이없이 전체적으로 사진틀 형상을 이루도록 배치되며, 상기 제1오버레이 측정 키는, 양측 가장자리에 배치되는 바 패턴이 그 내부에 배치되는 바 패턴들 보다 상대적으로 긴 길이를 갖는다.

Description

오버레이 측정 키{OVERLAY MEASUREMENT KEY}
도 1은 종래의 오버레이 측정 키 및 그 측정 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2a 및 도 2b는 종래의 오버레이 측정 키의 문제점을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 측정 키를 도시한 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
22 : 제1오버레이 측정 키 24 : 제2오버레이 측정 키
30 : 오버레이 측정 키
본 발명은 오버레이 측정 키(Overlay measurement key)에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 측정 키의 손상에 기인하는 오버레이 정렬도 저하를 방지할 수 있는 새로운 구조의 오버레이 측정 키에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 반도체 제조 공정에서는 소정 형상의 패턴을 형성하기 위해 웨이퍼 상에의 감광막 코팅, 코팅된 감광막에 대한 노광, 및 노광된 감광막에 대한 현상을 포함하는 포토리소그라피(Photolithography) 공정을 거치게 되며, 또한, 포토리소그라피 공정을 수행한 후에는 노광 및 현상을 통해 형성된 감광막 패 턴, 즉, 현 레이어와 이전 레이어간의 오버레이 정확도를 측정하게 된다.
상기 이전 레이어와 현 레이어간의 오버레이 정확도는, 도 1에 도시된 바와 같이, 오버레이 측정 키(Overlay measurement key : 10)를 이용하여 측정하며, 이러한 오버레이 측정 키(10)는 통상 웨이퍼의 스크라이브 라인에 구비시킨다. 도 1에서, 도면부호 1은 이전 레이어에서 형성된 아우터 박스(Outer Box)를, 그리고, 도면부호 2는 현 레이어에서 형성시킨 인너 박스(Inner Box)를 나타내며, 상기 인너 박스(2)는 노광 및 현상을 통해 형성되는 감광막 패턴으로 이루어진다.
상기 아우터 박스(1) 및 인너 박스(2)를 이용한 종래의 오버레이 측정 방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 인너 박스(2)의 에지부와 콘트라스트를 비교하여 두 에지부를 검출하고, 그런다음, 두 에지부의 좌표를 구한 후, 이 좌표로부터 인너 박스의 중심선을 찾는다. 아우터 박스(1)도 동일한 방법으로 중심선을 찾는다.
이어서, 상기 방법에 따라 구해진 아우터 박스(1)와 인너 박스(2)의 중심 좌표를 비교하고, 그 결과로부터 이전 레이어와 현 레이어간의 오버레이를 측정한다.
한편, 이전 레이어와 현 레이어간의 오버레이를 측정한 결과, 오버레이 불량이 발생된 경우에는 웨이퍼로부터 감광막 패턴을 제거한 후, 다시 감광막의 도포, 노광 및 현상을 반복하게 된다.
그러나, 전술한 바와 같은 종래의 오버레이 측정 키는 기준이 되는 키의 이미지(image)가 웨이퍼의 위치에 따라 다른 색(discolor)을 나타낼 수 있으며, 특 히, CMP(Chemical mechanical Polishing) 공정 등의 영향으로, 도 2a에 도시된 바와 같이, 오버레이 측정 키(12)가 손상됨에 따라, 오버레이 측정시에 측정 키(12)의 인식이나 측정 오류가 발생될 수 있고, 그래서, 오버레이 측정 값의 신뢰성을 확보할 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 도 2b에 도시된 바와 같이, 종래의 오버레이 측정 키(14)는 좌,우 슬로프(slope)가 비대층으로 형성될 수 있으며, 이러한 경우에는 오버레이 보정 파라미터에 오류가 포함될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 오버레이 측정 키의 손상에 기인하는 오버레이 정렬도의 저하를 방지할 수 있는 새로운 구조의 오버레이 측정 키를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오버레이 측정 키는, 현 레이어와 이전 레이어간의 오버레이를 측정하기 위해 사용하는 오버레이 측정 키로서, 평행하게 배치되는 수 개의 바 패턴들이 동일 수만큼씩 단위 그룹을 이루어, 각각 X축 방향 및 Y축 방향으로 배치되는 한 쌍으로 이루어지며, 이전 레이어에서 형성된 제1오버레이 측정 키와 현 레이어에서 형성시킨 제2오버레이 측정 키로 구성되어 전체적으로 사진틀 형상을 이루는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 오버레이 측정 키를 수 개의 멀티 마크들로 구성함으로써, 화상 처리를 통해 위치를 검출할 수 있고, 아울러, 멀티 마크들의 중앙을 신호처리하여 읽어냄으로써, 슬로프 차이에 의한 측정 오류를 방지할 수 있다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 측정 키를 도시한 도면으로서, 이를 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 측정 키(30)는 평행하게 배치되는 수 개의 바 패턴들이 동일 수만큼씩 단위 그룹을 이루어, 각각 X축 방향 및 Y축 방향으로 배치되는 한 쌍으로 이루어진 제1오버레이 측정 키(22)와 제2오버레이 측정 키(24)로 구성된다.
여기서, 상기 제1오버레이 측정 키(22)는 이전 레이어에서 형성된 것이며, 상기 제2오버레이 측정 키(24)는 현 레이어에서 형성되는 것이다. 또한, 상기 제1오버레이 측정 키(22)와 제2오버레이 측정 키(24)는 X축 방향 및 Y축 방향으로 배치된 한 쌍의 멀티 마크들이 상호 끝단이 연결됨이없이 전체적으로 사진틀 형상을 이루도록 배치된다. 이때, 이전 레이어에서 형성된 제1오버레이 측정 키(22)는 양측 가장자리에 배치되는 바 패턴이 그 내부에 배치되는 바 패턴들 보다 상대적으로 긴 길이를 갖는다.
이와 같은 본 발명의 오버레이 측정 키(30)를 이용한 오버레이 측정 방법을 살펴보면, 먼저, 수 개의 바 패턴들, 즉, 멀티 마크로된 제1 및 제2오버레이 측정 키를 화상처리하여 위치를 검출하고, 반사광을 블라이트 필드 광학계에서 인식하여 이를 TV 카메라 상에 결상시킴으로써, 제1오버레이 측정 키(22)의 X 및 Y 방향의 중심값을 구하고, 제2오버레이 정렬 키(24)에 대해서도 마찬가지로의 방법으로 X 및 Y 방향의 중심값을 구하며, 이들을 비교하여 최종적으로 X 및 Y 방향에 대한 오버레이 측정값을 계산한다.
이와 같은 방법으로 오버레이를 측정할 경우에는 멀티 마크의 화상처리를 통해 위치를 검출하는 바, 그 위치 측정의 정확도를 높일 수 있고, 또한, 멀티 마크의 중앙을 신호처리로 읽어냄으로써 측정 키의 손상에 기인하는 측정값의 오류 발생을 억제시킬 수 있다.
특히, 기준이 되는 제1오버레이 측정 키(22)는 수 개의 바 패턴들로 이루어진 멀티 마크이므로, 상기 제2오버레이 측정 키(24)의 형성을 위한 노광시에 스텝퍼(stepper)의 AGA(Advanced global alignment)용으로도 이용 가능하다.
이상에서와 같이, 본 발명은 오버레이 측정 키를 멀티 마크로 변경하여 화상처리를 통해 그 위치를 검출하고, 그리고, 멀티 마크의 중앙을 신호처리하여 중심선을 읽어냄으로써, 보다 정확한 오버레이 측정값을 얻을 수 있으며, 이에 따라, 이전 레이어와 현 레이어간의 오버레이 정확도를 향상시킬 수 있는 바, 반도체 소자의 제조수율을 향상시킬 수 있다.
기타, 본 발명은 그 요지가 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (3)

  1. 현 레이어와 이전 레이어간의 오버레이를 측정하기 위해 사용하는 오버레이 측정 키에 있어서,
    평행하게 배치되는 수 개의 바 패턴들이 동일 수만큼씩 단위 그룹을 이루어, 각각 X축 방향 및 Y축 방향으로 배치되는 한 쌍으로 이루어지며, 이전 레이어에서 형성된 제1오버레이 측정 키와 현 레이어에서 형성시킨 제2오버레이 측정 키로 구성되어 전체적으로 사진틀 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 키.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1오버레이 측정 키와 제2오버레이 측정 키는,
    X축 방향 및 Y축 방향으로 배치된 한 쌍이 상호 끝단이 연결됨이없이 전체적으로 사진틀 형상을 이루도록 배치되는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 키.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제1오버레이 측정 키는,
    양측 가장자리에 배치되는 바 패턴이 그 내부에 배치되는 바 패턴들 보다 상대적으로 긴 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 키.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH097928A (ja) * 1995-06-15 1997-01-10 Nikon Corp アライメント装置及びアライメント方法
KR20000061285A (ko) * 1999-03-25 2000-10-16 김영환 반도체 소자의 오버레이 측정 패턴 형성방법
KR20020065080A (ko) * 2001-02-05 2002-08-13 주식회사 하이닉스반도체 웨이퍼 워피지 측정 방법

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