KR101095081B1 - Overlay vernier and measuring overlay using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 오버레이 버니어 및 이를 이용한 오버레이 측정 방법에 관한 것으로, 다각형 형태의 오버레이 버니어를 형성하여 상하, 좌우 방향 뿐만 아니라 사선 방향으로 형성된 패턴의 오버레이 값도 측정함으로써, 오버레이 측정 시 신뢰성과 정확성을 향상시킬 수 있는 기술을 개시한다. The present invention relates to an overlay vernier of a semiconductor device and an overlay measurement method using the same. By forming an overlay vernier having a polygon shape and measuring the overlay value of a pattern formed in a diagonal direction as well as up and down, left and right directions, reliability and accuracy in overlay measurement. Disclosed a technique that can improve the.
Description
본 발명은 고집적 반도체 장치의 제조에 관한 것으로, 특히 다수의 패턴이 중첩되어 형성되는 반도체 기억 장치의 제조시 오버레이 버니어를 이용하여 패턴의 정렬오차를 줄이기 위한 기술이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the manufacture of highly integrated semiconductor devices, and in particular, to reduce the alignment error of patterns by using overlay verniers in the manufacture of semiconductor memory devices in which a plurality of patterns are overlapped.
반도체 기억 장치는 데이터를 저장하기 위한 다수의 단위셀 및 단위셀에 데이터를 입출력하는 데 필요한 입출력회로 등을 포함한 여러가지 구성 요소들을 포함하고 있다. 통상적으로, 반도체 기억 장치 내 다수의 단위셀이 포함된 셀 어레이의 제조 공정을 살펴보면, 크게 반도체 기판 상부에 게이트를 형성하고 그 상부층에는 비트라인을 형성하고, 비트라인 상부층에는 캐패시터를 형성하고, 캐패시터 상부층에는 금속 배선을 형성하는 순서로 이루어진다.The semiconductor memory device includes various components including a plurality of unit cells for storing data, an input / output circuit for inputting and outputting data into the unit cells, and the like. In general, in the manufacturing process of a cell array including a plurality of unit cells in a semiconductor memory device, a gate is formed on a semiconductor substrate, a bit line is formed on the upper layer, a capacitor is formed on the upper layer of the bit line, and a capacitor is formed. The upper layer is formed in the order of forming the metal wiring.
집적도를 높이기 위해, 반도체 기억 장치에 포함되는 구성요소들은 평면상으로 배열될 뿐만아니라 수직적인 스택 구조로 형성된다. 전술한 바와 같이, 게이트, 비트라인, 캐패시터 등등의 구성 요소들을 수직적으로 쌓여있는 서로 다른 층에 형성하게 되고, 결과적으로 집적도를 높이기 위해 반도체 기억 장치 내부의 더 많은 구성 요소들을 수직적으로 쌓게 된다. 다수의 구성 요소들을 오차없이 수직적으로 배열하기 위해서는 최하단의 반도체 기판으로부터 최상단에 형성되는 층에 이르기 까지 정렬 오차를 제거하는 것이 매우 중요한데, 이를 위해 오버레이 버니어가 형성된다. 오버레이 버니어는 웨이퍼 상에 반도체 장치의 구성요소가 형성되지 않는 여분의 공간에 형성하는 것이 일반적인데, 주로 반도체 기판의 스크라이브 레인(Scribe Lane) 영역에 형성된다. In order to increase the degree of integration, the components included in the semiconductor memory device are not only arranged in a plane but also formed in a vertical stack structure. As described above, the components of the gate, the bit line, the capacitor, and the like are formed in different layers stacked vertically, and as a result, more components in the semiconductor memory device are stacked vertically to increase the degree of integration. In order to vertically arrange a plurality of components without errors, it is very important to eliminate alignment errors from the bottommost semiconductor substrate to the topmost layer, in which an overlay vernier is formed. The overlay vernier is generally formed in an extra space in which no components of the semiconductor device are formed on the wafer, and are mainly formed in the scribe lane region of the semiconductor substrate.
오버레이 버니어로는 크게 하부층에 형성되는 사각형 형태의 모 버니어 및 상부층에 구비되는 사각형 형태의 자버니어가 있으며, 반도체 장치의 제조 과정 중에 모 버니어와 자 버니어가 중첩된 혹은 배열된 위치 정보를 측정하여 하부층과 상부층에 포함된 구성요소들이 오차없이 정렬되었는지 간접적으로 측정하는 역할을 한다.The overlay vernier includes a rectangular parent vernier formed in the lower layer and a rectangular vernier provided in the upper layer. The overlay vernier measures the positional information on which the mother vernier and the vernier overlap or are arranged during the manufacturing process of the semiconductor device. It is indirectly measured that the components included in the and top layer are aligned without error.
도 1은 종래 기술에 따른 오버레이 버니어를 도시한 평면도이다. 1 is a plan view illustrating an overlay vernier according to the prior art.
도 1을 참조하면, 일반적인 오버레이 버니어로서 사각형 프레임(Frame) 형태의 모 버니어(100) 및 모 버니어(100) 내측에 사각형 형태의 자버니어(110)가 있다. 경우에 따라서, 점선으로 표시된 것처럼 모 버니어(100)를 사각형의 프레임 형태가 아닌 4개의 바(bar)형 패턴이 사각형태로 배열되도록 형성할 수도 있다. 이하에서는, 반도체 장치의 제조 과정 중에 도 1에 도시된 오버레이 버니어를 이용한 오버레이 측정 방법을 설명하면 다음과 같다. Referring to FIG. 1, as a general overlay vernier, there is a
먼저, 도 1의 오버레이 버니어가 구비된 기판에 대해 측정 장비 내에서 오버레이 스캔(Overlay Scan)을 진행한다. 오버레이 스캔으로 얻은 오버레이 측정 시그 널(Signal)을 통해 이전 레이어에서 형성된 모 버니어(100)와 현재 레이어에서 형성된 자 버니어(110) 간의 중첩도, 간격 등의 오버레이 값을 상하좌우에서 측정한다. 측정 결과를 비교하면, 모 버니어(100)와 자 버니어(110)가 중심에서 벗어난 정도를 측정할 수 있으며, 이를 오버레이 오정렬 값으로 반영하여 하부층에 대한 상부층의 정렬도를 제어할 수 있다.First, an overlay scan is performed on a substrate equipped with the overlay vernier of FIG. 1 in a measurement device. Overlay values of the
종래의 오버레이 버니어의 모 버니어(100) 및 자 버니어(110)를 이용하여 상하, 좌우를 각각 비교하면 도 1에 도시된 X,Y 방향의 오버레이 값을 측정할 수 있다. 하지만, 최근 소자의 넷 다이(Net Die) 수를 증가시키기 위해 집적도를 높이는 방법으로서 반도체 기억 장치의 셀 구조를 변형하여 이전에는 없었던 사선 방향의 패턴을 통해 구성 요소들을 제조하고 있다. By comparing the top, bottom, left and right, respectively, using the parent vernier 100 and the child vernier 110 of the conventional overlay vernier can measure the overlay value in the X, Y direction shown in FIG. However, recently, as a method of increasing the degree of integration in order to increase the number of net dies of the device, the cell structure of the semiconductor memory device is modified to manufacture components through a diagonal pattern that has not existed before.
예를 들면, 반도체 기억 장치에 포함되는 단위셀의 크기가 8F2에서 6F2로 변경되면서 활성 영역의 형태가 사선 방향으로 정렬되기도 하고, 높은 종횡비를 가지는 캐패시터를 형성하는 과정에서 하부 전극을 지지하기 위해 사용되는 질화막 패턴들도 사선 방향으로 정렬된다. 이렇듯, 반도체 기억 장치의 집적도가 높아지면서 각각의 구성요소들의 동작을 방해하지 않는 한 구성요소들 사이에 간격이 줄어들게 되고, 이로 인해 각각의 구성요소들이 X, Y축을 기준으로만 배열되는 것이 아니라 상하좌우의 45도 각도로 배열되기도 한다. For example, as the size of the unit cell included in the semiconductor memory device changes from 8F2 to 6F2, the shape of the active region may be aligned in a diagonal direction, and used to support the lower electrode in the process of forming a capacitor having a high aspect ratio. The nitride film patterns to be aligned are also aligned in an oblique direction. As such, as the density of semiconductor memory devices increases, the spacing between components decreases unless they interfere with the operation of each component. As a result, each component is arranged not only on the X and Y axes but on the upper and lower sides. It may be arranged at an angle of 45 degrees to the left and right.
집적도의 증가로 공정 마진이 줄어들기 때문에 이와 같은 사선 방향의 패턴들의 정렬오차를 줄이는 것은 고집적 반도체 기억 장치에서 더욱 중요하다. 하지만, 오버레이를 측정하기 위해 종래와 같은 사각형 형태의 오버레이 버니어를 사용 하게 되면, 상하, 좌우 간의 오버레이 값만 측정할 수 있고 사선 방향의 오버레이 값은 정확히 측정하는 것이 곤란하며 상하, 좌우 간의 오버레이 값을 이용하여 근사치로 계산하여 측정해야 한다. 따라서, 오버레이 측정을 하더라도 신뢰도와 정확도가 저하되는 문제가 발생한다. Since the process margin is reduced by increasing the density, reducing the alignment error of the diagonal patterns is more important in the highly integrated semiconductor memory device. However, if the overlay vernier of the rectangular shape is used to measure the overlay, only overlay values between the top and bottom and left and right sides can be measured, and overlay values in the diagonal direction are difficult to accurately measure, and overlay values between the top and bottom and left and right sides are used. Should be calculated as an approximation. Therefore, even when the overlay measurement, there is a problem that the reliability and accuracy is lowered.
본 발명은 고집적 반도체 기억 장치에 포함되는 질화막 패턴을 지지막으로 사용하여 종횡비가 높은 캐패시터를 형성하는 과정에서 정렬 오차를 제거하기 위한 오버레이 버니어를 제공하여, 반도체 기억 장치의 제조상 결함을 방지하고 동작 신뢰성을 향상시키기 위한 것이다.The present invention provides an overlay vernier for eliminating alignment errors in the process of forming a capacitor having a high aspect ratio by using a nitride film pattern included in a highly integrated semiconductor memory device as a support film, thereby preventing defects in manufacturing and operating reliability of the semiconductor memory device. Is to improve.
본 발명에 따른 오버레이 버니어는 다각형 형태의 모 버니어 및 상기 모 버니어 내측에 구비된 다각형 형태의 자 버니어를 포함한다.The overlay vernier according to the present invention includes a polygonal shape vernier and a polygonal shape vernier provided inside the parent vernier.
바람직하게는, 상기 다각형은 팔각형인 것을 특징으로 한다.Preferably, the polygon is characterized in that the octagon.
바람직하게는, 상기 모 버니어 한 단면의 선폭은 7 ~ 8㎛인 것을 특징으로 한다.Preferably, the line width of the cross section of the parent vernier is characterized in that 7 ~ 8㎛.
바람직하게는, 상기 자 버니어 한 단면의 선폭은 5 ~ 5.5㎛인 것을 특징으로 한다.Preferably, the line width of the cross section of the vernier is characterized in that 5 ~ 5.5㎛.
바람직하게는, 상기 모 버니어는 프레임(frame) 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the parent vernier is characterized in that it is formed in a frame (frame) form.
바람직하게는, 상기 모 버니어는 바 형태로 형성되며, 상기 바 형태의 패턴은 복수 개 형성되며, 다각형 형태로 배열되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the parent vernier is formed in the shape of a bar, the plurality of bar-shaped pattern is formed, characterized in that arranged in a polygonal shape.
바람직하게는, 상기 모 버니어의 양측 에지부 간의 거리는 40 ~ 50㎛인 것을 특징으로 한다. Preferably, the distance between both edge portions of the parent vernier is characterized in that 40 ~ 50㎛.
바람직하게는, 상기 모 버니어와 상기 자 버니어는 상기 다각형 형태의 도넛 혹은 링 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.Preferably, the parent vernier and the vernier vernier is characterized in that formed in the polygonal donut or ring shape.
바람직하게는, 상기 모 버니어는 다수의 미세 패턴으로 구성된 것을 특징으로 한다.Preferably, the parent vernier is characterized in that composed of a plurality of fine patterns.
바람직하게는, 상기 다수의 미세 패턴은 1~5μm의 간격으로 배열된 것을 특징으로 한다.Preferably, the plurality of fine patterns are characterized in that arranged at intervals of 1 ~ 5μm.
바람직하게는, 상기 모 버니어 내 상기 형상의 최외곽 혹은 최내곽 에지에 위치하는 상기 미세 패턴은 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.Preferably, the fine patterns located at the outermost or innermost edge of the shape in the parent vernier is connected to each other.
바람직하게는, 상기 모버니어와 상기 자버니어의 최외곽 에지를 중첩시켜 중첩도를 측정하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the degree of overlap is measured by overlapping the outermost edges of the movernier and the zavernier.
또한, 본 발명은 다각형 형태의 모 버니어에 대응하는 캐패시터의 하부전극을 형성하는 단계; 상기 모 버니어의 다각형 형태의 자 버니어를 중첩시켜 중첩도를 측정한 후 정렬 오차를 제거하는 단계; 및 상기 자 버니어에 대응하는 지지막을 상기 캐패시터의 하부 전극 사이에 형성하는 단계를 포함하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of forming a lower electrode of the capacitor corresponding to the parent vernier of the polygonal form; Overlapping the child vernier of the polygonal shape of the parent vernier to measure the degree of overlap and then removing the alignment error; And forming a support film corresponding to the magnetic vernier between the lower electrodes of the capacitor.
나아가, 본 발명은 기판 상부에 다각형 형태의 모 버니어 패턴을 형성하는 단계; 다각형 형태의 자 버니어 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 모 버니어 패턴 및 자 버니어 패턴 간의 오버레이 값을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법을 제공한다.Furthermore, the present invention comprises the steps of forming a polygonal shape of the vernier pattern on the substrate; Forming a polygonal shaped vernier pattern; And measuring an overlay value between the parent vernier pattern and the child vernier pattern.
바람직하게는, 상기 오버레이 값은 상하, 좌우 및 사선 방향으로 측정하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the overlay value is measured in up, down, left, and right directions.
바람직하게는, 상기 모 버니어 패턴과 상기 자 버니어 패턴의 중심부를 일치시켜 오버레이 값을 측정하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the overlay value is measured by matching the center of the mother vernier pattern with the mother vernier pattern.
바람직하게는, 상기 모 버니어 패턴과 상기 자 버니어 패턴의 최외곽 에치를 일치시켜 오버레이 값을 측정하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the overlay value is measured by matching the outermost etch of the parent vernier pattern and the child vernier pattern.
본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 버니어는 상하 방향 및 좌우 방향의 오버레이 값 뿐만 아니라 사선 방향으로 형성된 패턴의 오버레이 값을 측정할 수 있다. 특히, 고집적 반도체 기억 장치에 포함되는 캐패시터의 형성 시 오버레이 측정 시 신뢰도와 정확도를 향상시킬 수 있어 캐패시터의 제조시 결함을 줄이는 장점이 있다. 결과적으로, 고집적 반도체 기억 장치의 생산 수율을 높일 수 있고 생산 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.The overlay vernier according to an embodiment of the present invention may measure overlay values of patterns formed in an oblique direction as well as overlay values in up and down directions and left and right directions. In particular, the reliability and accuracy of overlay measurement at the time of formation of the capacitor included in the highly integrated semiconductor memory device can be improved, thereby reducing the defects in manufacturing the capacitor. As a result, it is possible to increase the production yield of the highly integrated semiconductor memory device and to lower the production cost.
본 발명은 정렬오차를 줄이기 위한 오버레이 버니어를 이용하여 고집적 반도체 장치를 제조하는 것으로, 정렬 오차로 인해 제조상 결함이 많이 발생하는 캐패시터의 형성과정에 오버레이 버니어를 적용한 실시예를 중심으로 설명한다. 캐패시터를 형성하는 과정 외에도, 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 버니어는 상하좌우의 X, Y축으로 정렬되는 패턴 간의 중첩도 뿐만 아니라 서로 다른 두 개의 구성 요소가 사선 방향으로 정렬되는 패턴들을 포함하는 반도체 장치의 형성과정에 적용할 수 있다. 이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.The present invention manufactures a highly integrated semiconductor device by using an overlay vernier to reduce alignment errors, and will be described with reference to an embodiment in which the overlay vernier is applied to a process of forming a capacitor in which manufacturing defects are frequently caused by alignment errors. In addition to the process of forming a capacitor, the overlay vernier according to an embodiment of the present invention includes patterns in which two different components are aligned in a diagonal direction as well as an overlap between patterns aligned in X, Y axes of up, down, left, and right. It can be applied to the process of forming a semiconductor device. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 버니어를 도시한 평면도이다. 2A and 2B are plan views illustrating overlay verniers according to an embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 다각형 프레임(Frame) 형태의 모 버니어(200)가 구비되고, 모 버니어(200) 내측에 다각형 형태의 자 버니어(210)가 구비된 오버레이 버니어를 도시한 것이다.Referring to FIG. 2A, there is illustrated an overlay vernier having a
여기서, 다각형은 팔각형인 것이 바람직하다. 그리고, 모 버니어(200)의 한 단면의 선폭(D1)은 7 ~ 8㎛인 것이 바람직하며, 자 버니어(210)의 한 단면의 선폭(D2)은 5 ~ 5.5㎛으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 모 버니어(200) 중 서로 평행하게 형성된 단면 사이의 거리(D3)는 40 ~ 50㎛인 것이 바람직하다. Here, the polygon is preferably octagonal. The line width D1 of one cross section of the
도 2b를 참조하면, 복수 개의 바(Bar)형 패턴이 다각형 형태로 배열된 모 버니어(220)가 구비되고, 모 버니어(220) 내측에 다각형 형태의 자 버니어(230)가 구비된 오버레이 버니어를 도시한 것이다. Referring to FIG. 2B, a
여기서, 다각형은 팔각형인 것이 바람직하다. 그리고, 모 버니어(220)의 한 단면의 선폭(D1)은 7 ~ 8㎛으로 형성하는 것이 바람직하며, 자 버니어(230)의 한 단면의 선폭(D2)은 5 ~ 5.5㎛으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 모 버니어(220) 중 서로 평행하게 형성된 단면 사이의 거리(D3)는 40 ~ 50㎛인 것이 바람직하다.Here, the polygon is preferably octagonal. The line width D1 of one cross section of the
도시되지는 않았으나, 도 2a 및 도 2b의 오버레이 버니어 형성 공정을 설명하면 다음과 같다. Although not shown, the overlay vernier forming process of FIGS. 2A and 2B will be described.
먼저, 반도체 기판(미도시) 상부에 피식각층(미도시) 및 하드마스크층(미도시)을 형성한다. First, an etched layer (not shown) and a hard mask layer (not shown) are formed on a semiconductor substrate (not shown).
다음에, 하드마스크층(미도시) 상부에 제 1 감광막 패턴(미도시)을 형성한다. 여기서, 제 1 감광막 패턴(미도시)은 다각형 프레임(Frame) 형태의 모 버니어를(도 2a '200') 정의한다. 또한, 바(Bar)형 패턴이 다각형 형태로 배열된 모 버니어(도 2b '230')를 정의할 수 도 있다.Next, a first photoresist pattern (not shown) is formed on the hard mask layer (not shown). Here, the first photoresist pattern (not shown) defines a parent vernier having a polygonal frame shape (FIG. 2A '200'). Also, a bar vernier (FIG. 2B '230') may be defined in which a bar pattern is arranged in a polygonal shape.
그 다음, 제 1 감광막 패턴(미도시)을 마스크로 하드마스크층(미도시)을 식각하여 하드마스크 패턴(미도시)을 형성한다. 그리고, 제 1 감광막 패턴(미도시)을 제거한다.Next, the hard mask layer (not shown) is etched using the first photoresist pattern (not shown) as a mask to form a hard mask pattern (not shown). Then, the first photosensitive film pattern (not shown) is removed.
다음에, 하드마스크 패턴(미도시)을 마스크로 피식각층(미도시)을 식각하여 단차를 갖는 모 버니어를 형성한다.Next, an etched layer (not shown) is etched using a hard mask pattern (not shown) as a mask to form a parent vernier having a step difference.
그 다음, 모 버니어를 포함하는 피식각층(미도시) 전체 상부에 평탄화된 중간층(미도시)을 형성한다. 그리고, 중간층(미도시) 상부에 제 2 감광막(미도시)을 형성한다. Next, a planarized intermediate layer (not shown) is formed over the entire etched layer (not shown) including the parent vernier. Then, a second photoresist film (not shown) is formed on the intermediate layer (not shown).
그 다음, 제 2 감광막(미도시)을 패터닝하여 자 버니어(도 2a의 '210', 도 2b의 '220')를 형성한다. 이때, 자 버니어는 다각형 형태로 형성되며, 모 버니어 내측에 형성되도록 하는 것이 바람직하다. Next, the second photoresist film (not shown) is patterned to form a ruler vernier ('210' in FIG. 2A and '220' in FIG. 2B). At this time, the ruler vernier is formed in a polygonal shape, it is preferable to be formed inside the parent vernier.
그리고, 자 버니어(210, 230)의 각 단면들은 모 버니어(200, 220)의 각 단면 들에 대응되도록 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 모 버니어(200, 220)와 자 버니어(210, 230)의 각 단면들은 서로 평행하도록 형성되어 있다. And, it is preferable to form each cross section of the child vernier (210, 230) to correspond to the respective cross-section of the parent vernier (200, 220). That is, cross sections of the
도 3은 도 2a의 오버레이 버니어를 이용한 오버레이 측정 방법을 도시한 것이다.3 illustrates an overlay measurement method using the overlay vernier of FIG. 2A.
도 3을 참조하여 오버레이 측정 방법을 설명하면 다음과 같다. An overlay measurement method will be described with reference to FIG. 3.
먼저, 기판(미도시) 상부에 다각형 형태의 모 버니어(200) 및 자 버니어(210)를 각각 형성한다. First, a
그 다음, 측정 장비 내에서 오버레이 스캔(Overlay Scan)을 진행한다. 오버레이 스캔으로 얻은 오버레이 측정 시그널(Signal)을 통해 이전 레이어에서 형성된 모 버니어(200)와 현재 레이어에서 형성된 자 버니어(210) 간의 오버레이 값을 측정한다. 여기서, 오버레이 값은 종래의 오버레이 버니어와 같이 X축 및 Y축 방향의 오버레이 측정이 가능하다. 또한, 화살표로 나타난 바와 같이 A 방향 또는 B 방향의 오버레이 측정이 가능하다. 따라서, 기존의 상하, 좌우 방향을 장축으로 하는 패턴의 오버레이 값 뿐만 아니라 사선 방향을 장축으로 하는 패턴의 오버레이 값도 측정할 수 있게 된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이 'A' 방향(X축을 기준으로 45도) 및 'B' 방향(X축을 기준으로 135도)의 오버레이 값도 측정할 수 있다.Then, an overlay scan is performed in the measurement equipment. The overlay value between the
종래에는 사선 방향의 패턴에 대해 오버레이를 측정하고자 할때 X축 및 Y축의 오버레이를 측정한 후 이를 사선 방향에 대해 근사치 값을 추측하여 오버레이를 측정하였다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 버니어를 제조 공정에 적용할 경우 X축 또는 Y축 방향 이외에도 사선 방향의 오버레이 값을 측정할 수 있 다. 따라서, 사선 방향의 패턴에 대해서 측정 신뢰도가 향상되며, 패턴의 방향이 45도가 아닌 경우에도 기존의 오버레이 버니어에 비해 근사적으로 가까운 오버레이 값을 얻어낼 수 있다. Conventionally, when the overlay is measured for the diagonal pattern, the overlay is measured by guessing an approximate value for the diagonal direction after measuring the overlay of the X and Y axes. However, when the overlay vernier according to an embodiment of the present invention is applied to a manufacturing process, the overlay value in the diagonal direction may be measured in addition to the X-axis or Y-axis direction. Therefore, the measurement reliability is improved with respect to the diagonal pattern, and even when the direction of the pattern is not 45 degrees, an overlay value that is close to that of the existing overlay vernier can be obtained.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오버레이 버니어를 설명하기 위한 평면도이다. 구체적으로, 도 4a는 하부층에 대응하는 모 버니어(400)를 도시하고, 도 4b는 상부층에 대응하는 자 버니어(410)를 도시하고 있다. 도 4c는 모 버니어(400)와 자 버니어(410)를 중첩시켰을 때의 형상을 설명하고 있다.4A to 4C are plan views illustrating overlay verniers according to another exemplary embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 4A shows the
도 4a를 참조하면, 모 버니어(400)는 도 2a에 도시된 모 버니어(200)와 유사하게 다각형 형태의 도넛 혹은 링 형상으로 형성되어 있지만 패턴의 폭이 넓게 형성되어 있는 것이 특징이다. 일례로, 모 버니어(400)의 패턴 폭은 수십μm의 크기를 가질 수 있다.Referring to FIG. 4A, the
뿐만 아니라, 모 버니어(400)는 8각형의 전체 패턴이 하나의 패턴으로 구성된 것이 아닌 다수의 미세 패턴을 포함하고 있다. 이때, 다수의 미세 패턴은 셀 영역에 형성되는 기둥 형태의 캐패시터의 하부 전극과 그 형상이 동일하다. 즉, 셀 영역에 하부 전극을 형성할 때, 오버레이 버니어가 형성되는 스크라이브 레인(Scribe Lane) 영역에도 동일한 형태의 패턴을 형성하는 방법으로 모 버니어(400)를 형성할 수 있다.In addition, the
나아가, 모 버니어(400)를 다수의 미세 패턴으로 구성하는 경우 미세 패턴이 기울어지는 등의 단점이 발생할 수 있기 때문에, 이러한 점을 극복하기 위해 다각형의 모 버니어(400)의 최외곽 지역과 최내곽 지역에 위치하는 미세 패턴들은 서로 연결시켜 라인 형태의 패턴(402)을 형성함으로써 쓰러지거나 기울어지지 않도록 할 수 있다.Furthermore, when the
도 4b를 참조하면, 상부층에 대응하는 자 버니어(410)가 모 버니어(400)와 유사한 형태인 다각형 형태로 형성되어 있으며, 다수의 미세 패턴이 아닌 하나의 패턴으로 형성되어 있고 패턴의 폭은 모 버니어(400)의 폭보다 좁게 형성되는 것이 특징이다. 도 3에서 설명한 본 발명의 일 실시예에서는 자 버니어(210)와 모 버니어(200)의 중심부를 일치시킨 후 자 버니어(210)와 모 버니어(200) 사이의 간격을 측정하는 방법으로 패턴의 중첩도와 정렬도를 확인하였지만, 본 발명의 다른 실시에에서는 자 버니어(410)와 모 버니어(400)의 중심부가 아닌 최외곽 에지를 일치시켜 패턴의 충첩도와 정렬도를 확인하는 것에 차이가 있다.Referring to FIG. 4B, the
도 4c를 참조하면, 자 버니어(410)가 모 버니어(400) 상에 중첩되어 있다. 모 버니어(400)의 최외곽 에지에 자 버니어(410)의 최외곽 에지를 일치시키면, 자 버니어(410)의 패턴 폭이 모 버니어(400)의 패턴 폭보다 좁기 때문에 모 버니어(400)에 포함된 다수의 미세 패턴 중 일부가 노출된다. Referring to FIG. 4C, the
이때, 노출된 모 버니어(400)에 포함된 다수의 미세 패턴의 크기와 간격은 디자인 규칙과 셀 영역에 형성되는 캐패시터의 크기에 따라 기설정되어 있으므로, 모 버니어(400)와 자 버니어(410) 사이의 간격을 측정할 필요없이 노출된 미세 패턴의 갯수를 파악하면 측정값을 쉽게 알 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 셀 영역의 캐패시터와 별도로 모 버니어(400)에 포함되는 다수의 미세 패턴을 약 1~5μm의 간격으로 설계하여 형성하면 각각의 미세 패턴이 눈금자의 역할을 할 수 있다.At this time, the size and spacing of the plurality of fine patterns included in the exposed
전술한 본 발명의 다른 실시예에 따른 오버레이 버니어 중 모 버니어(400)가 셀 영역에 형성되는 캐패시터의 하부전극에 대응한다면, 자 버니어(410)는 캐패시터의 하부 전극을 지지하기 위해 형성되는 질화막 패턴(즉, nitride floating capacitor(NFC)용 지지막)에 대응시켜 형성할 수 있다.If the
도 5는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 오버레이 버니어를 이용한 오버레이 측정 방법을 설명하기 위한 평면도이다.FIG. 5 is a plan view illustrating an overlay measuring method using the overlay vernier illustrated in FIGS. 4A to 4C.
도시된 바와 같이, 모 버니어(400)와 자 버니어(410)를 중첩시킨 후에는 하부층과 상부층에 대응하여 반도체 장치의 내부에 형성되는 패턴이 서로 어떠한 방향으로 정렬되어야 하는지에 따라 서로 다른 영역을 확인함으로써 정렬 오차를 쉽게 측정할 수 있다. 즉, 서로 다른 두 개의 패턴이 X축으로 정렬되는 경우에는 'A'영역을 확인함으로써 정렬오차를 쉽게 파악할 수 있고, 서로 다른 두 개의 패턴이 Y축으로 정렬된 경우는 'B'영역, 서로 다른 두 개의 패턴이 45도의 사선방향으로 정렬된 경우는 'C'영역을 통해 중첩도와 정렬도를 쉽게 계산할 수 있다.As illustrated, after overlapping the
도 6은 도 4a 내지 도 4c에 도시된 오버레이 버니어를 이용하여 셀 영역 내 형성된 캐패시터를 설명하기 위한 평면도이다.FIG. 6 is a plan view illustrating a capacitor formed in a cell region using the overlay vernier illustrated in FIGS. 4A to 4C.
도시된 바와 같이, 셀 영역 내에는 실린더형 다수의 캐패시터 하부전극(600)이 형성되어 있고, 캐패시터의 하부전극(600)이 후속 공정에서 쓰러지거나 기울어지는 것을 방지하기 위한 지지막으로서 하부 전극(600) 사이에 질화막 패턴(610)이 형성되어 있다. 이때, 하부 전극(600)과 질화막 패턴(610)은 서로 X축 혹은 Y축 방 향으로 정렬되어 있지 않아 종래의 오버레이 버니어로는 중첩도와 정렬도를 정확하게 측정하기 어려웠지만, 본 발명에서는 45도 사선방향으로 정렬된 경우의 중첩도와 정렬도를 측정할 수 있는 'C' 영역(도 5 참조)을 통해 보다 정확하게 측정할 수 있다.As illustrated, a plurality of cylindrical capacitor
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 버니어를 이용하여 반도체 소자의 제조하는 방법은 다각형 형태의 모 버니어에 대응하는 캐패시터의 하부전극을 형성하고, 모 버니어의 다각형 형태의 자 버니어를 중첩시켜 중첩도를 측정한 후 정렬 오차를 제거할 수 있다. 이후, 자 버니어에 대응하는 지지막을 캐패시터의 하부전극이 후속 공정에서 쓰러지거나 기울어지는 것을 방지하기 위해 형성할 수 있다.As described above, a method of manufacturing a semiconductor device using an overlay vernier according to an embodiment of the present invention forms a lower electrode of a capacitor corresponding to a parent vernier having a polygonal shape, and forms a polygonal vernier of the parent vernier. You can measure the degree of overlap to eliminate the alignment error. Thereafter, a supporting film corresponding to the child vernier may be formed to prevent the lower electrode of the capacitor from falling or tilting in a subsequent process.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, additions, and substitutions are possible, and that various modifications, additions and substitutions are possible, within the spirit and scope of the appended claims. As shown in Fig.
도 1은 종래 기술에 따른 오버레이 버니어를 도시한 평면도.1 is a plan view of an overlay vernier according to the prior art.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 버니어를 도시한 평면도.2A and 2B are plan views illustrating overlay verniers in accordance with one embodiment of the present invention.
도 3은 도 2a 및 도 2b에 도시된 오버레이 버니어를 이용한 오버레이 측정 방법을 설명하기 위한 평면도.3 is a plan view illustrating an overlay measurement method using the overlay vernier shown in FIGS. 2A and 2B.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 오버레이 버니어를 설명하기 위한 평면도4A to 4C are plan views illustrating overlay verniers according to another embodiment of the present invention.
도 5는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 오버레이 버니어를 이용한 오버레이 측정 방법을 설명하기 위한 평면도.FIG. 5 is a plan view illustrating an overlay measuring method using the overlay vernier shown in FIGS. 4A to 4C.
도 6은 도 4a 내지 도 4c에 도시된 오버레이 버니어를 이용하여 셀 영역 내 형성된 캐패시터를 설명하기 위한 평면도.FIG. 6 is a plan view illustrating a capacitor formed in a cell region using the overlay vernier shown in FIGS. 4A to 4C.
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