KR100842740B1 - 반도체 소자의 오버레이 측정 장치 및 이를 이용한오버레이 측정방법 - Google Patents

Abstract

버니어 키와 노광된 포토레지스트 패턴간에 불투명층이 개재되더라도 정확히 오버레이를 측정할 수 있는 반도체 소자의 오버레이 측정 장치 및 이를 이용한 오버레이 측정방법을 개시한다. 본 발명은 반도체 기판의 소정 부분에 금속 스페이서 형태의 버니어 키를 형성하고, 그 상에 불투명 물질층을 형성한 다음, 물질층 상부의 소정 부분에 포토레지스트 패턴을 형성하고, 반도체 기판 결과물에 마이크로웨이브 및 가시광을 함께 조사하고 이를 검출하여, 포토레지스트 패턴과 버니어 키 간의 간격을 측정한다.

버니어, 오버레이, 금속 스페이서, 마이크로웨이브

Description

반도체 소자의 오버레이 측정 장치 및 이를 이용한 오버레이 측정방법{Device for measuring an overlay in semiconductor device and method of measuring the overlay using the same}

도 1은 종래의 반도체 소자의 오버레이 측정 방법을 설명하기 위해서 도시한 도면이다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 반도체 소자의 오버레이 측정 방법을 설명하기 위한 도시한 도면들이다.

본 발명은 반도체 소자의 오버레이 측정에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 버니어 키 상부에 불투명한 물질이 형성되더라도, 불투명한 물질상에 형성되는 패턴과 버니어 키 사이의 정확히 오버레이(overlay)를 측정할 수 있는 반도체 소자의 오버레이 측정 장치 및 이를 이용한 오버레이 측정방법에 관한 것이다.

반도체 소자의 집적도가 증가됨에 따라, 상, 하부 패턴간의 오버레이가 매우 중요하다. 현재, 오버레이는 마스크 공정전, 이전 패턴과 노광 패턴간의 오버랩(over lap) 정도를 측정하여 결정된다.

즉, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 노광 공정에 의해 포토레지스트 패턴(40)을 형성한 다음, 빔을 조사하고 반사되는 빔 콘트라스트(beam contrast; 도 1의 상부 부분)에 의해 상기 반도체 기판(10) 결과물에 상기 포토레지스트 패턴(40)과 버니어 키(20)간의 오버랩 정도를 결정하였다.

그런데, 버니어 키(20)와 포토레지스트 패턴(40) 사이에 불투명층(30)이 개재되는 경우, 버니어 키(20)의 단차를 구분하기 어렵고 이로 인해 상기 도 1에서와 같이 빔 콘트라스트가 명확하지 않아, 정확한 오버레이를 측정하기 어렵다.

따라서, 본 발명의 목적은 버니어 키와 노광된 포토레지스트 패턴간에 불투명층이 개재되더라도 정확히 오버레이를 측정할 수 있는 반도체 소자의 오버레이 측정 장치 및 이를 이용한 오버레이 측정방법을 제공한다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 금속 스페이서 형태로 형성된 버니어 키; 상기 버니어 키 상부에 형성된 물질층; 및 상기 물질층 상부에 형성되는 포토레지스트 패턴의, 상기 포토레지스트 패턴 및 상기 버니어 키 간의 오버레이를 측정하기 위한 마이크로웨이브를 조사하는 빔 소스(beam source)를 포함하는 반도체 소자의 오버레이 측정 장치를 제시한다.

상기 물질층은 불투명층일 수 있다.

상기 빔 소스는 상기 버니어 키의 위치를 측정하는 상기 마이크로웨이브와 함께 상기 포토레지스트 패턴의 위치를 측정하는 가시광을 함께 조사하는 것일 수 있다.

본 발명의 다른 일 관점은, 반도체 기판 상에 금속 스페이서 형태의 버니어 키를 형성하는 단계; 상기 버니어 키를 덮는 물질층을 형성하는 단계; 상기 물질층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 반도체 기판 결과물에 마이크로웨이브를 조사하여, 상기 포토레지스트 패턴과 상기 버니어 키 간의 간격을 측정하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 오버레이 측정방법을 제시한다.

상기 측정 단계는 상기 마이크로웨이브와 함께 가시광을 조사하여 상기 마이크로웨이브의 검출에 의해 상기 버니어 키의 위치를 측정하며 상기 가시광의 검출에 의해 상기 포토레지스트 패턴의 위치를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자의 버니어 키 제조방법을 설명하기 위한 각 공정별 단면도이다.

도 2a를 참조하면, 반도체 기판(100)을 준비한다. 상기 반도체 기판(100)은 실리콘 기판 자체이거나, 혹은 소정의 층을 구비할 수 있다. 반도체 기판(100)의 소정 영역, 예컨대 스크라이브 라인 영역에 버니어 키 형성층(110)을 형성한다. 이때 버니어 키 형성층(110)은 소정의 물질층을 증착한 후, 소정 부분 패터닝하여 얻어질 수 있다. 이어서, 버니어 키 형성층(110)이 형성된 반도체 기판(100) 전면에 버니어 키를 위한 금속층(115)을 증착한다.

그 후, 도 2b에 도시된 바와 같이, 금속층(115)을 비등방성 에치백하여, 버니어 키 형성층(110) 측벽에 금속 스페이서 형태의 버니어 키(116)를 형성한다. 금속 스페이서 형태의 버니어 키(116)는 위치 인식을 위해 제공된다. 그 후, 도 2c를 참조하면, 버니어 키(116) 상부에 불투명층(120)을 형성한다.

다음, 도 2d에 도시된 바와 같이, 불투명층(120) 상부에 불투명층(120)을 패터닝하기 위한 포토레지스트 패턴(125)을 공지의 포토리소그라피 공정에 의해 형성한다. 이어서, 포토레지스트 패턴(125)이 정 위치에 형성되었는지를 확인, 즉, 오버레이 계측하기 위하여, 마이크로웨이브(microwave)와 가시광(visible ray)을 함께 빔 소스로서 조사한다. 즉, 마이크로웨이브원(microwave source)과 광원(light source)을 함께 빔 소스로 이용한다. 잘 알려진 바와 같이 마이크로웨이브는 금속과 부딪히면 반사되는 특징을 갖는다. 그러므로, 마이크로웨이브의 조사에 의해 버니어 키(116)의 위치를 정확히 파악할 수 있고, 이와 함께, 가시광의 조사에 의해서 포토레지스트 패턴(125)의 위치를 측정할 수 있다. 이에 따라, 포토레지스트 패턴(125)과 버니어 키(116) 사이의 빔 콘트라스트(200)를 정확히 측정할 수 있다. 이에 의해 오버레이를 정확히 판단할 수 있어, 패턴 결함을 방지할 수 있다.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 버니어 키 형성층의 패턴 측벽에 금속 스페이서 형태의 버니어 키를 형성한다. 그 후, 소정의 층 및 포토레지스트 패턴을 형성한 다음, 오버레이 측정을 위해 마이크로웨이브 및 가시광을 함께 조사하여 이를 검출하면, 마이크로웨이브가 금속막(금속 스페이서)에 반사 됨에 의해, 불투명층이 개재되더라도 버니어 키의 위치를 정확히 파악할 수 있고, 포토레지스트 패턴의 위치는 가시광으로 검출할 수 있다. 이에 따라, 정확한 오버레이 계측을 구현할 수 있다. 이에 따라 패턴 결함을 줄일 수 있으며, 포토레지스트 패턴 재작업(rework)을 줄일 수 있다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (5)

1. 반도체 기판;

   상기 반도체 기판 상에 금속 스페이서 형태로 형성된 버니어 키;

   상기 버니어 키 상부에 형성된 물질층; 및

   상기 물질층 상부에 형성되는 포토레지스트 패턴의,

   상기 포토레지스트 패턴 및 상기 버니어 키 간의 오버레이를 측정하기 위해, 상기 버니어 키의 위치를 측정하는 마이크로웨이브와 함께 상기 포토레지스트 패턴의 위치를 측정하는 가시광을 함께 조사하는 빔 소스(beam source)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 오버레이 측정 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 물질층은 불투명층인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 오버레이 측정 장치.
3. 삭제
4. 반도체 기판 상에 금속 스페이서 형태의 버니어 키를 형성하는 단계;

   상기 버니어 키를 덮는 물질층을 형성하는 단계;

   상기 물질층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및

   상기 반도체 기판 결과물에 마이크로웨이브 및 가시광을 조사하여 상기 마이크로웨이브의 검출에 의해 상기 버니어 키의 위치를 측정하며 상기 가시광의 검출에 의해 상기 포토레지스트 패턴의 위치를 검출하여, 상기 포토레지스트 패턴과 상기 버니어 키 간의 간격을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 오버레이 측정방법.
5. 삭제

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