KR101043729B1 - 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼 및 그 제조 방법 - Google Patents

반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광반사층의 경사도에 의한 난반사를 방지할 수 있는 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼는 기판 상에 차례로 적층된 제1반사방지층, 접착층, 광흡수층 및 제2반사방지층; 상기 제2반사방지층 상에 형성된 광반사층; 및 상기 광반사층 상에 형성된 보호층(SiON)을 포함하고, 상술한 본 발명은 측벽이 수직프로파일을 갖도록 광반사층을 패터닝함으로써 보다 정확한 교정이 가능하고 사용주기가 긴 기준 웨이퍼를 제작할 수 있다. 또한, SiON이 일반적으로 갖는 반사방지 역할을 통해 레이저 교정시 광반사층의 결정립계단차에 의한 난반사를 최소화하고, SiON을 광반사층 상부에 형성함으로써 광반사층이 대기중에 노출되지 않도록 보호하므로 레이저와 직접 반응하여 산화되는 속도를 완화시켜 더욱 긴 사용주기를 가지게 된다.
교정, 기준웨이퍼, 광반사층, 보호층, 레이저 리페어

Description

반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼 및 그 제조 방법{REFERENCE WAFER FOR CALIBRATION AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 반도체 설비에 관한 것으로서, 특히 반도체 설비의 레이저 및 카메라의 교정(Calibration) 및 레이저 정밀도(Laser accuracy)를 유지하기 위해 사용되는 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 집적도가 높아지고, 웨이퍼의 사이즈는 커짐에 따라서 반도체 소자 제조시 반도체 설비 또한 더욱 정밀한 제어가 필요하다. 특히 반도체 퓨즈 리페어 공정에 사용되는 레이저 리페어 장비는 정확한 위치에 레이저를 포커싱하여 절단해야 하며, 소자 사이즈에 따라서 불과 수십 나노미터의 오차에도 불량이 발생 할 수 있다.
도 1a는 종래기술에 따른 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼를 도시한 도면이다. 도 1b는 도 1a의 평면도이고, 도 1c는 종래기술에 따른 광반사층의 사진이다.
도 1a를 참조하면, 실리콘기판(11) 상에 제1반사방지층(12)인 실리콘산화 막(SiO2)이 형성되며, 제1반사방지층(12) 상부에 접착층인 Ti/TiN(13/14)이 적층된다. 그리고, 접착층 상부에 광흡수층(15)인 텅스텐막(W)이 적층된다. 다시 텅스텐막 위에 제2반사방지층(16)인 실리콘산화막(SiO2)이 증착되고, 그 상부에 알루미늄막이 적층된 후 마스크 및 식각 공정을 통하여 광반사층(17)인 알루미늄 패턴(Al)을 형성하게 된다. 광반사층(17)은 평면도(도 1b 참조)로 볼 때, 십자형태일 수 있다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 검출기(18)로부터 수직 방향으로 레이저(19)를 조사하고, 2차원적으로 여러번 이동(20)하여 반사되는 레이저(21)를 받아들여 광반사층(17)을 인식하고 이 광반사층(17)의 중심을 찾아 레이저의 좌표를 최대한 (0,0) 좌표에 가깝게 교정(Calibaration)하여 실제 리페어 공정시 정확한 퓨즈 위치를 찾아 블로잉(blowing) 하는 것이 일반적인 레이저 리페어 방법이다.
하지만, 종래기술과 같은 기준 웨이퍼는 광반사층(17)인 알루미늄막 식각시 알루미늄 패턴의 경사도(도 1c의 도면부호 '22' 참조)가 커서 경사도에 의하여 레이저의 입사각에 의한 반사각이 원하는 방향으로 측정되지 않아 정확도를 떨어뜨리게 되는 문제가 있다.
또한, 알루미늄 표면의 알루미늄 결정립간의 경계면인 결정립계(Grain boundary) 단차에 의해 레이저의 난반사가 심해지고 이로 인해 정밀도(Accuracy)가 떨어지게 된다.
또한, 대기중에 노출된 알루미늄막에 반복적으로 레이저를 조사하게 되면서 알루미늄패턴 표면의 온도상승으로 인한 산화가 일어나 기준 웨이퍼 사용주기 또한 짧은 한계를 가지고 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 광반사층의 측벽 경사도에 의한 난반사를 방지할 수 있는 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 레이저 교정시 광반사층의 결정립계(Grain Boundary) 단차에 의한 난반사를 최소화할 수 있는 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
삭제
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼는 기판 상에 차례로 적층된 제1반사방지층, 접착층, 광흡수층 및 제2반사방지층; 상기 제2반사방지층 상에 형성되며 측벽모양이 수직프로파일을 갖는 광반사층; 및 상기 광반사층 상에 형성되며 상기 광반사층보다 결정립크기가 작은 미세결정립층을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 미세결정립층은 측벽모양이 수직프로파일을 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 광반사층은 알루미늄막이고, 상기 미세결정립층은 티타늄막, 티타늄질화막 또는 티타늄막과 티타늄질화막이 적층된 막 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 반도체설비의 교정용 기준웨이퍼 제조 방법은 기판 상에 제1반사방지층, 접착층, 광흡수층 및 제2반사방지층을 차례로 적층하는 단계; 상기 제2반사방지층 상에 광반사층을 형성하는 단계; 상기 광반사층 상에 상기 광반사층보다 결정립크기가 작은 미세결정립층을 형성하는 단계; 상기 미세결정립층 상에 보호층을 형성하는 단계; 감광막패턴을 식각장벽으로 하여 상기 보호층을 식각하여 수직프로파일을 갖는 보호층패턴을 형성하는 단계; 및 상기 보호층패턴을 식각장벽으로 하여 상기 미세결정립층과 광반사층을 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명은 기준웨이퍼에 측벽이 수직프로파일(Vertical profile)을 갖도록 광반사층을 패터닝함으로써 보다 정확한 교정이 가능하고 사용주기가 긴 기준 웨이퍼를 제작할 수 있다. 또한, 보호층으로 사용된 SiON이 갖는 반사방지 역할을 통해 레이저 교정시 광반사층의 결정립계단차에 의한 난반사를 최소화하고, SiON을 광반사층 상부에 형성함으로써 광반사층이 대기중에 노출되지 않도록 보호하므로 레이저와 직접 반응하여 산화되는 속도를 완화시켜 더욱 긴 사용주기를 가지게 된다.
이에 따라 실제 리페어시 레이저의 위치적인 오차를 줄여 더욱 적합한 퓨즈 블로잉(Blowing)을 가능하게 하여 현재보다 더 작은 퓨즈 사이즈에서도 안정적인 레이저 리페어가 가능하다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명에서는 기준 웨이퍼 상단에 보호층인 SiON을 추가로 형성하고, 마스크 및 식각공정을 통해 수직프로파일을 갖는 SiON을 형성한 후 광반사층(알루미늄막)을 식각하는 공정을 적용한다.
이에 따라, 수직방향으로 수직프로파일을 가지는 SiON 패터닝 조건을 확보하여, 광반사층의 경사도를 개선하여 광반사층의 경사도에 의한 난반사를 방지한다.
또한, SiON이 일반적으로 갖는 반사방지 역할을 통해 레이저 교정시 광반사층(알루미늄막)의 결정립계단차에 의한 난반사를 최소화한다.
또한, SiON을 광반사층 상부에 형성함으로써, 광반사층이 대기중에 노출되지 않도록 보호하므로 레이저와 직접 반응하여 산화되는 속도를 완화시켜 더욱 긴 사 용주기를 가지게 된다.
이하, 제1실시예는 난반사기능을 갖는 SiON을 광반사층 상에 형성하므로써 광반사층의 측벽경사도를 수직프로파일로 형성할 수 있고, SiON의 난반사방지 기능에 의해 광반사층의 결정립계단차에 의한 난반사를 최소화할 수 있으며, SiON이 광반사층을 대기중 노출로부터 보호할 수 있다.
그리고, 제2실시예는 광반사층 상에 미세결정립층을 형성하므로써 광반사층의 결정립계 단차에 의한 난반사 자체를 방지할 수 있고, SiON을 이용하여 광반사층의 측벽경사도를 수직프로파일로 형성할 수 있으며, 미세결정립층이 광반사층을 대기중 노출로부터 보호할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체설비의 교정용 기준웨이퍼를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 기준웨이퍼는 실리콘기판(101) 상에 제1반사방지층(102), 접착층(103/104), 광흡수층(105), 제2반사방지층(106), 광반사층패턴(107A) 및 보호층패턴(108A)의 순서로 적층된다. 여기서, 광반사층패턴(107A)과 보호층패턴(108A)은 평면도로 볼 때, 십자형태를 가질 수 있다.
먼저, 제1반사방지층(102)과 제2반사방지층(106)은 레이저의 반사를 방지하고, 레이저를 투과시키기 위한 물질이다. 예를 들어, 제1 및 제2반사방지층(102, 106)은 SiO2를 각각 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 예를 들면, 제1반사방지층(102)은 10000Å 두께의 SiO2으로 형성되고, 제2반사방지층(106)은 2000Å 두께의 SiO2으로 형성될 수 있다.
광흡수층(105)은 제2반사방지층(106)을 투과하는 레이저를 흡수할 수 있다. 이에 따라, 광흡수층(105)의 반사율은 낮은 것이 선호되고, 예컨대 70% 이내일 수 있다. 예를 들어, 광흡수층(105)은 반사율이 60% 이내인 텅스텐막(W)을 포함할 수 있다. 광흡수층(105)의 두께는 반사율 및 스트레스에 의한 휨(warpage)을 고려하여 선택될 수 있는데, 바람직하게 텅스텐막으로 이루어지는 광흡수층(105)의 두께는 1500 Å 내외일 수 있다.
접착층은 제1반사방지층(102)과 광흡수층(105) 사이의 접착력을 높이기 위한 것이다. 예를 들어, 접착층은 하부의 티타늄막(Ti, 103) 및 상부의 티타늄질화막(TiN, 104)을 포함할 수 있다. 티타늄막(103)은 티타늄질화막(104)과 제1반사방지층(102) 사이의 접착도를 높이고, 티타늄질화막(104)은 티타늄막(103)과 광흡수층(105) 사이의 접착도를 높인다. 광흡수층(105)이 텅스텐막인 경우, 티타늄막(103) 및 티타늄질화막(104)을 포함하는 접착층은 텅스텐막과 제1반사방지층(102) 사이에 좋은 접착력을 제공할 수 있음이 알려져 있다. 티타늄질화막(104)은 200Å의 두께를 가질 수 있고, 티타늄막(103)은 100Å의 두께를 가질 수 있다. 티타늄막(103) 및 티타늄질화막(104)의 두께는 적절한 접착력을 제공할 수 있도록 최소한의 두께를 가질 수 있다.
광반사층패턴(107A)은 입사된 레이저를 반사할 수 있다. 예를 들어, 광반사층패턴(107A)은 입사된 레이저의 90% 이상을 반사할 수 있는 금속층을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 예를 들면, 광반사층패턴(107A)은 알루미늄막(Al)을 포함할 수 있다. 광반사층패턴(107A)의 두께는 반사율을 고려하여 결정할 수 있다. 반사율은 알루미늄막의 두께가 약 1000 Å 이상인 경우 95% 이상이다. 따라서, 광반사층패턴(107A)의 두께는 약 1000 Å 이상, 예컨대 4000Å일 수 있다.
보호층패턴(108A)은 광반사층패턴(107A)이 대기중에 노출되는 것을 방지하는 물질이다. 예를 들어, 보호층패턴(108A)은 SiON을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 예를 들면, 보호층패턴(108A)은 100∼1000Å 두께의 SiON으로 형성될 수 있다. 통상적으로 SiON은 난반사를 방지하는 기능을 하므로, 보호층패턴(108A)은 난반사를 방지하는 역할도 수행한다.
특히, 보호층패턴(108A)은 측벽 모양이 수직프로파일(V1)을 갖는 것이 바람직하다. 기준 웨이퍼는 광반사층패턴(107A)의 측벽 경사도에 따라서 그 위치를 레이저가 지나갈때 난반사에 의한 검출이 어려워져 올바른 파형을 그리지 못하고, 그에 따라 교정시에 상당한 오차가 발생하게 된다. 이에 따라 본 발명에서는 광반사층패턴(107A) 상부에 측벽이 수직프로파일(V1)을 갖는 보호층패턴(108A)을 형성하므로써 하부의 광반사층패턴(107A) 식각시 배리어(Barrier) 역할을 하게 되어 광반사층패턴(107A)의 수직프로파일(V2)을 얻을 수 있다.
상술한 도 2에 따르면, 본 발명은 보호층패턴(108A)으로 사용된 SiON의 난반사방지 기능에 의해 광반사층패턴(107A)의 결정립계 단차에 의한 난반사를 최소화할 수 있다. 즉, 광반사층패턴(107A)의 결정립계 단차에 의해 발생된 레이저의 난반사가 보호층패턴(108A)인 SiON을 통과하면서 최소화된다.
또한, 광반사층패턴(107A) 상부에 수직프로파일을 갖는 보호층(108A)을 형성 해주므로써 광반사층(107)의 경사도에 의한 레이저 난반사를 최소화 할수 있다.
또한, 광반사층패턴(107A)이 보호층패턴(108A)에 의해 덮이므로 대기중에 광반사층패턴(107A)의 표면이 노출되는 것을 방지할 수 있다. 이는, 레이저 조사시에 레이저와 광반사층이 반응하여 산화되는 속도를 감소시킬 수 있게 되고, 이에 따라 기준웨이퍼의 사용주기를 더 길게 확보할 수 있다.
도 3은 종래기술과 본 발명의 제1실시예에 따른 난반사정도를 비교한 도면이다.
도 3을 참조하면, 종래기술은 광반사층인 알루미늄막 식각시 측벽의 경사도가 커서 레이저의 입사각에 의한 반사각(①)이 원하는 방향으로 측정되지 않아 정확도를 떨어뜨리게 되는 문제가 있다.
이에 반해, 본 발명은 광반사층인 알루미늄막 식각시 측벽이 수직프로파일을 가지므로 레이저의 입사각에 의한 반사각(②)이 원하는 방향으로 측정되어 정확도가 향상된다.
도 4는 종래기술과 본 발명의 제1실시예에 따른 광반사층의 결정립계 단차에 의한 난반사 정도를 비교한 도면이다.
도 4를 참조하면, 종래기술은 광반사층인 알루미늄막의 결정립계 크기에 의한 단차에 의해 레이저의 입사각에 의한 반사각(③)이 원하는 방향으로 측정되지 않아 정확도를 떨어뜨리게 되는 문제가 있다.
이에 반해, 본 발명은 광반사층인 알루미늄막 위에 SiON을 형성해주므로써 광반사층의 결정립계 단차에 의해 발생된 레이저의 난반사가 보호층패턴(108A)인 SiON을 통과하면서 최소화된다. 이에 따라 레이저의 입사각에 의한 반사각(④)이 원하는 방향으로 측정되어 정확도가 향상된다.
도 5a 내지 도 5d는 도 2에 도시된 기준 웨이퍼의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 실리콘기판(100) 상에 제1반사방지층(102), 접착층(103/104), 광흡수층(105), 제2반사방지층(106)을 차례로 적층한다. 먼저, 제1반사방지층(102)과 제2반사방지층(106)은 레이저의 반사를 방지하고, 레이저를 투과시키기 위한 물질이다. 예를 들어, 제1 및 제2반사방지층(102, 106)은 SiO2를 각각 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 예를 들면, 제1반사방지층(102)은 10000Å 두께의 SiO2으로 형성되고, 제2반사방지층(106)은 2000Å 두께의 SiO2으로 형성될 수 있다. 접착층은 제1반사방지층(102)과 광흡수층(105) 사이의 접착력을 높이기 위한 것이다. 예를 들어, 접착층은 하부의 티타늄막(Ti, 103) 및 상부의 티타늄질화막(TiN, 104)을 포함할 수 있다. 티타늄막(103)은 티타늄질화막(104)과 제1반사방지층(102) 사이의 접착도를 높이고, 티타늄질화막(104)은 티타늄막(103)과 광흡수층(105) 사이의 접착도를 높인다. 광흡수층(105)이 텅스텐막인 경우, 티타늄막(103) 및 티타늄질화막(104)을 포함하는 접착층은 텅스텐막과 제1반사방지층(102) 사이에 좋은 접착력을 제공할 수 있음이 알려져 있다. 티타늄질화막(104)은 200Å의 두께를 가질 수 있고, 티타늄막(103)은 100Å의 두께를 가질 수 있다. 티타늄막(103) 및 티타늄질화막(104)의 두께는 적절한 접착력을 제공할 수 있도록 최소한의 두께를 가질 수 있다. 광흡수층(105)은 제2반사방지층(106)을 투과하는 레이저를 흡수할 수 있다. 이에 따라, 광흡수층(105)의 반사율은 낮은 것이 선호되고, 예컨대 70% 이내일 수 있다. 예를 들어, 광흡수층(105)은 반사율이 60% 이내인 텅스텐막(W)을 포함할 수 있다. 광흡수층(105)의 두께는 반사율 및 스트레스에 의한 휨(warpage)을 고려하여 선택될 수 있는데, 바람직하게 텅스텐막으로 이루어지는 광흡수층(105)의 두께는 1500 Å 내외일 수 있다.
다음으로, 제2반사방지층(106) 상에 광반사층(107)을 형성한 후, 광반사층(107) 상에 보호층(108)을 적층한다. 광반사층(107)은 입사된 레이저를 반사시키는 물질이다. 예를 들어, 광반사층(107)은 입사된 레이저의 90% 이상을 반사할 수 있는 금속층을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 예를 들면, 광반사층(107)은 알루미늄막(Al)을 포함할 수 있다. 광반사층(108)의 두께는 반사율을 고려하여 결정할 수 있다. 반사율은 알루미늄막의 두께가 약 1000 Å 이상인 경우 95% 이상이다. 따라서, 광반사층(107)의 두께는 약 1000 Å 이상, 예컨대 4000Å일 수 있다. 보호층(108)은 광반사층(107)이 대기중에 노출되는 것을 방지하는 물질이다. 예를 들어, 보호층(108)은 SiON을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 예를 들면, 보호층(108)은 100∼1000Å 두께의 SiON으로 형성될 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 감광막을 도포한 후 노광 공정을 통하여 감광막패턴(109)을 형성한다. 이때, 감광막패턴(109)은 후속 광반사층패턴의 형태를 고려하여 십자형태로 패터닝될 수 있다.
이어서, 감광막패턴(109)을 식각장벽으로 하여 보호층(108)을 식각하여 보호 층패턴(108A)을 형성한다. 보호층(108) 식각시 수직프로파일을 얻도록 식각조건을 조절한다. 이는 후속 광반사층패턴이 수직프로파일을 얻기 위함이다.
수직프로파일을 얻기 위한 보호층(108)의 식각 방법은 다음과 같다.
10mTorr~50mTorr의 저압에서 식각공정을 진행하며, 100W~500W의 비교적 높은 바텀파워(Bottom power)를 사용하면 더욱 수직한 프로파일을 얻을 수 있다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 감광막패턴을 제거한 후에, 광반사층(107)을 식각하여 보호층패턴(108A)의 형태가 전사된 광반사층패턴(107A)을 형성한다. 이때, 수직프로파일을 갖는 보호막패턴(108A)을 이용하여 식각을 진행하므로 광반사층또한 수직프로파일을 갖게 된다.
광반사층(107)이 알루미늄막인 경우, 알루미늄막을 식각하기 위해 Cl2와 같은 염소 계열의 가스를 사용한다.
도 5d에 도시된 바와 같이, 후처리를 진행한다. 이때, 후처리는 수증기(H2O vapor)를 이용하여 진행한다. 광반사층패턴(107A)은 식각후 표면에 잔존하게 되는 Cl계열의 가스들은 공기중의 수소와 반응하여 광반사층패턴(107A) 표면을 부식 시키게 되는데, 광반사층 식각후 수증기(H2O Vapor)를 3000mTorr~5000mTorr의 고압으로 후처리하여 잔존하는 Cl계열의 가스를 제거한다. 이와 같은 수증기를 이용한 후처리를 통해 광반사층패턴(107A)으로 사용된 알루미늄막의 부식을 방지한다. 이는 기준 웨이퍼의 수명을 연장하는데 큰 도움이 된다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체설비의 교정용 기준웨이퍼를 도시 한 도면이다.
도 6을 참조하면, 기준웨이퍼는 실리콘기판(201) 상에 제1반사방지층(202), 접착층(203/204), 광흡수층(205), 제2반사방지층(206), 광반사층(207) 및 미세결정립층(208)의 순서로 적층된다. 미세결정립층(208)은 광반사층(207)보다 결정립크기가 작은 물질로서 광반사층(207)의 결정립계에 의한 단차를 채워주므로서 난반사 자체가 발생하지 않도록 한다. 광반사층(207), 미세결정립층(208)은 평면도로 볼 때, 십자형태를 가질 수 있다.
먼저, 제1반사방지층(202)과 제2반사방지층(206)은 레이저의 반사를 방지하고, 레이저를 투과시키기 위한 물질이다. 예를 들어, 제1 및 제2반사방지층(202, 206)은 SiO2를 각각 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 예를 들면, 제1반사방지층(202)은 10000Å 두께의 SiO2으로 형성되고, 제2반사방지층(206)은 2000Å 두께의 SiO2으로 형성될 수 있다.
광흡수층(205)은 제2반사방지층(206)을 투과하는 레이저를 흡수할 수 있다. 이에 따라, 광흡수층(205)의 반사율은 낮은 것이 선호되고, 예컨대 70% 이내일 수 있다. 예를 들어, 광흡수층(205)은 반사율이 60% 이내인 텅스텐막(W)을 포함할 수 있다. 광흡수층(205)의 두께는 반사율 및 스트레스에 의한 휨(warpage)을 고려하여 선택될 수 있는데, 바람직하게 텅스텐막으로 이루어지는 광흡수층(205)의 두께는 1500 Å 내외일 수 있다.
접착층은 제1반사방지층(202)과 광흡수층(205) 사이의 접착력을 높이기 위한 것이다. 예를 들어, 접착층은 하부의 티타늄막(Ti, 203) 및 상부의 티타늄질화막(TiN, 204)을 포함할 수 있다. 티타늄막(203)은 티타늄질화막(204)과 제1반사방지층(202) 사이의 접착도를 높이고, 티타늄질화막(204)은 티타늄막(203)과 광흡수층(205) 사이의 접착도를 높인다. 광흡수층(205)이 텅스텐막인 경우, 티타늄막(203) 및 티타늄질화막(204)을 포함하는 접착층은 텅스텐막과 제1반사방지층(202) 사이에 좋은 접착력을 제공할 수 있음이 알려져 있다. 티타늄질화막(204)은 200Å의 두께를 가질 수 있고, 티타늄막(203)은 100Å의 두께를 가질 수 있다. 티타늄막(203) 및 티타늄질화막(204)의 두께는 적절한 접착력을 제공할 수 있도록 최소한의 두께를 가질 수 있다.
미세결정립층(208)은 광반사층패턴(207)의 결정립계(Grain boundary)에 의한 난반사를 최소화하기 위한 물질이다. 즉, 광반사층패턴(207)보다 더 작은 결정립계를 가지는 물질로 광반사층패턴(207)의 결정립계에 의한 단차를 채워 난반사 자체가 발생하지 않도록 한다. 미세결정립층(208)은 티타늄이 함유된 막일 수 있다. 바람직하게, 미세결정립층(208)은 티타늄막(Ti) 또는 티타늄질화막(TiN)을 단독으로 사용하거나, 또는 티타늄막과 티타늄질화막이 적층된 막(Ti/TiN)을 사용할 수 있다.
광반사층패턴(207)은 입사된 레이저를 반사할 수 있다. 예를 들어, 광반사층패턴(207)은 입사된 레이저의 90% 이상을 반사할 수 있는 금속층을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로 예를 들면, 광반사층패턴(207)은 알루미늄막(Al)을 포함할 수 있다. 광반사층패턴(207)의 두께는 반사율을 고려하여 결정할 수 있다. 반사율은 알루미늄막의 두께가 약 1000 Å 이상인 경우 95% 이상이다. 따라서, 광반사층패 턴(207)의 두께는 약 1000 Å 이상, 예컨대 4000Å일 수 있다.
특히, 광반사층패턴(207)은 측벽 모양이 수직프로파일(V2)을 갖는 것이 바람직하다. 기준 웨이퍼는 광반사층(207)의 측벽 경사도에 따라서 그 위치를 레이저가 지나갈때 난반사에 의한 검출이 어려워져 올바른 파형을 그리지 못하고, 그에 따라 교정시에 상당한 오차가 발생하게 된다. 이에 따라 제2실시예에서는 광반사층패턴(207) 상부에 측벽이 수직프로파일(V1)을 갖는 보호층인 SiON(209)을 형성하므로써 하부의 광반사층패턴(207)의 식각 배리어(Barrier) 역할을 하게 되어 광반사층패턴(207)의 수직프로파일(V2)을 얻을 수 있다. 광반사층패턴(207)의 수직프로파일은 제1실시예의 보호층(SiON) 식각 방법에 의해 얻을 수 있다. 즉, 미세결정립층(208) 상에 수직프로파일을 갖는 보호층인 SiON(209)을 형성한 후, SiON(209)을 식각장벽으로 하여 미세결정립층(208)과 광반사층을 식각한다. 여기서, SiON(209)은 난반사 자체를 억제하는 미세결정립층(208)이 존재하므로 미세결정립층(208)과 SiON(209)을 동시에 사용할 필요는 없다. 즉, SiON(209)은 수직프로파일을 얻기 위한 식각장벽으로만 사용해도 되므로, 후속하여 제거할 수도 있다. 미세결정립층(208)의 측벽또한 수직프로파일을 갖는다.
상술한 도 6에 따르면, 본 발명은 광반사층패턴(207)의 측벽모양을 수직프로파일을 갖도록 하므로써 광반사층패턴(207)의 경사도에 의한 레이저 난반사를 최소화 할수 있다.
또한, 광반사층패턴(207)보다 결정립크기가 작은 미세결정립층(208)을 사용하므로서 광반사층패턴(207)의 결정립계 단차를 채워주어 난반사 자체가 일어나는 것을 방지한다.
또한, 광반사층패턴(207)이 미세결정립층(208)에 의해 덮이므로 대기중에 광반사층패턴(207)의 표면이 노출되는 것을 방지할 수 있다. 이는, 레이저 조사시에 레이저와 광반사층이 반응하여 산화되는 속도를 감소시킬 수 있게 되고, 이에 따라 기준웨이퍼의 사용주기를 더 길게 확보할 수 있다.
제품1 제품2 본 발명
1회 35nm: X 0.2545, Y 0.2392
50nm :X 0.2434, Y 0.2408		 35nm: X 0.1786, Y 0.1200
50nm: X 0.1817, Y 0.1239		 35nm: X 0.0924, Y 0.0964
50nm: X 0.0964, Y 0.0801
2회 35nm: X 0.3995, Y 0.2869
50nm: X 0.4165, Y 0.2976		 35nm: X 0.1433, Y 0.1424
50nm: X 0.1497, Y 0.1491		 35nm: X 0.0862, Y 0.0937
50nm: X 0.0974, Y 0.1013
위 표 1은 본 발명의 실시예에 따른 기준웨이퍼와 현재 시판중인 기준웨이퍼를 비교한 표이다.
표1을 참조하면, X,Y의 값은 (0,0)에 가까울 수록 이상적인 값이 된다. 표1에서 보는 바와 같이 35mm, 50mm(한번에 교정가능한 칩크기) 모두 SiON층을 가지는 기준웨이퍼(본 발명)의 값이 눈에 띄게 좋음을 확인할 수 있다.
부연하면, 각각의 축방향로 적게는 50nm에서 많게는 100nm이상 정확도가 증가함을 알수 있다. 이는 웨이퍼 사이즈는 점점 커지고, 소자의 사이즈는 점점 작아지는 반도체소자의 현 상황에서 좀더 정확하게 레이저와 카메라를 교정하여 보다 정밀하고 정확한 장비 상태를 유지하여, 궁긍적으로 소자 제작시 더욱 높은 수율과 더 작은 소자 사이즈를 구현할 수 있는 밑거름이 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1a는 종래기술에 따른 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼를 도시한 도면.
도 1b는 도 1a의 평면도.
도 1c는 종래기술에 따른 광반사층의 사진.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 반도체설비의 교정용 기준웨이퍼를 도시한 도면.
도 3은 종래기술과 본 발명의 제1실시예에 따른 광반사층의 측벽 경사도에 의한 난반사정도를 비교한 도면.
도 4는 종래기술과 본 발명의 제1실시예에 따른 광반사층의 결정립계 단차에 의한 난반사 정도를 비교한 도면.
도 5a 내지 도 5d는 도 2에 도시된 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼 제조 방법을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 반도체설비의 교정용 기준웨이퍼를 도시한 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
101 : 실리콘기판 102 : 제1반사방지층
103, 104 : 접착층 105 : 광흡수층
105 : 제2반사방지층 107A : 광반사층패턴
108A : 보호층패턴

Claims (21)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 기판 상에 차례로 적층된 제1반사방지층, 접착층, 광흡수층 및 제2반사방지층;
    상기 제2반사방지층 상에 형성되며 측벽모양이 수직프로파일을 갖는 광반사층; 및
    상기 광반사층 상에 형성되며 상기 광반사층보다 결정립크기가 작은 미세결정립층
    을 포함하는 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 미세결정립층은,
    측벽모양이 수직프로파일을 갖는 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 광반사층과 미세결정립층은 십자형태를 갖는 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 광반사층은 알루미늄막(Al)을 포함하는 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼.
  10. 삭제
  11. 제6항에 있어서,
    상기 광반사층은 알루미늄막이고, 상기 미세결정립층은 티타늄이 함유된 막인 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 미세결정립층은, 티타늄질화막 또는 티타늄막과 티타늄질화막이 적층된 막 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼.
  13. 기판 상에 제1반사방지층, 접착층, 광흡수층 및 제2반사방지층을 차례로 적층하는 단계;
    상기 제2반사방지층 상에 광반사층을 형성하는 단계;
    상기 광반사층 상에 상기 광반사층보다 결정립크기가 작은 미세결정립층을 형성하는 단계;
    상기 미세결정립층 상에 보호층을 형성하는 단계;
    감광막패턴을 식각장벽으로 하여 상기 보호층을 식각하여 수직프로파일을 갖는 보호층패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 보호층패턴을 식각장벽으로 하여 상기 미세결정립층과 광반사층을 식각하는 단계
    을 포함하는 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 광반사층을 식각한 후에,
    수증기(H2O Vapor)를 이용하여 후처리하는 단계를 더 포함하는 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 수증기를 이용한 후처리는 500∼5000mTorr의 압력에서 진행하는 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼 제조 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 보호층은 실리콘산화질화막(SiON)을 포함하는 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼 제조 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 보호층 식각시 10∼50mTorr의 압력과 100∼500W의 바닥파워(Bottom power)를 이용하는 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼 제조 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 광반사층은 알루미늄막을 포함하는 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼 제조 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제13항에 있어서,
    상기 미세결정립층은 티타늄막 또는 티타늄질화막을 단독으로 사용하거나, 또는 티타늄막과 티타늄질화막을 적층하여 형성하는 반도체설비의 교정용 기준 웨이퍼 제조 방법.
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