KR101602447B1 - 리얼 로우와 더미 로우를 포함하는 포토리소그래피용 정렬 마크 - Google Patents

리얼 로우와 더미 로우를 포함하는 포토리소그래피용 정렬 마크 Download PDF

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Abstract

리얼 로우와 더미 로우를 포함하는 정렬 마크가 설명된다. 본 발명의 일 실시예에 의한 포토리소그래피용 정렬 마크는, 다수 개의 정렬 패턴들을 포함하는 제1 로우 및 상기 제1 로우와 인접하는 제2 로우를 포함하고, 및 상기 제1 로우에 포함된 상기 정렬 패턴들은 로우 방향으로 제1 피치로 배열되며, 및 상기 제2 로우에 포함된 상기 정렬 패턴들은 로우 방향으로 상기 제1 피치와 다른 제2 피치로 배열된다.
정렬 마크, 스캐너, 피치

Description

리얼 로우와 더미 로우를 포함하는 포토리소그래피용 정렬 마크{An Aligning Mark including a Real Row and a Dummy Row}
본 발명은 포토리소그래피 공정에서 사용되는 정렬 마크에 관한 것이다.
반도체 소자에 형성되는 패턴들이 점차 미세해지면서 포토리소그래피 공정의 중요성이 커지고 있다. 포토리소그래피 공정에 있어서, 패턴을 미세하게 형성하는 기술도 중요하지만, 그에 못지 않게 중요한 것이 포토마스크와 웨이퍼를 정확하게 정렬하는 기술이다. 포토리소그래피 기술에서는, 포토리소그래피 장비는 포토마스크 및 웨이퍼의 정렬 마크들에 빛을 조사하고, 그 반사 및 회절되는 빛을 감지하고 분석하여 비교함으로써, 포토마스크와 웨이퍼를 서로 정확하게 정렬시킨다. 이때 빛이 반사 및 회절되는 각도는 정렬 마크 내에 포함된 단위 정렬 패턴들의 피치와 관련이 있는 것으로 알려져 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 포토리소그래피용 장비인 스캐너에서 사용될 수 있는 정렬 마크를 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 본 발명의 실시예에 의한 정렬 마크를 이용하여 정렬 공정을 수행하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당 업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 포토리소그래피용 정렬 마크는, 다수 개의 정렬 패턴들을 포함하는 제1 로우 및 상기 제1 로우와 인접하는 제2 로우를 포함하고, 및 상기 제1 로우에 포함된 상기 정렬 패턴들은 로우 방향으로 제1 피치로 배열되며, 및 상기 제2 로우에 포함된 상기 정렬 패턴들은 로우 방향으로 상기 제1 피치와 다른 제2 피치로 배열된다.
상기 정렬 패턴들은 사각형의 메사(mesa)형 또는 트렌치(trench) 형으로 형성될 수 있다.
상기 정렬 마크는 포토리소그래피용 장비 중 하나인 스캐너에서 이용될 수 있다.
상기 제1 로우는 포토리소그래피 장비에 웨이퍼의 정렬 정보를 제공하는 리 얼 로우이고, 상기 제2 로우는 포토리소그래피 장비에 웨이퍼의 정렬 정보를 제공하지 않는 더미 로우이다. 웨이퍼의 정렬 정보는 웨이퍼와 포토마스크 또는 웨이퍼와 웨이퍼의 정렬 정보를 포함한다.
상기 정렬 마크는 상기 제1 로우로부터 제2 로우와 대칭인 방향에 배열된 제3 로우를 더 포함할 수 있다.
상기 리얼 로우는 정렬 마크의 중간에 배치되고, 상기 더미 로우들은 상기 리얼 로우의 양 방향에 각각 배치될 수 있다.
상기 제3 로우에 포함된 정렬 패턴들은 제1 피치와 다른 제3 피치로 배열될 수 있다.
상기 제2 피치 및 제3 피치는 상기 제1 피치보다 크게 설정될 수 있다.
상기 로우들 간의 거리는 동일하게 설정될 수 있다.
상기 정렬 패턴들은 칼럼 방향으로 직선형으로 배열될 수 있다.
상기 정렬 마크는 상기 제1 로우는 복수 개 포함할 수 있다. 또, 제2 로우를 복수 개 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 정렬 마크는, 화학적 기계적 연마 (CMP, chemical mechanical polishing) 공정 등으로부터 정렬 마크의 일부분이 훼손되어도, 정확한 정렬 정보를 발생할 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서, 도시된 정렬 마크는 평면도에서 볼 수 있는 모양이다. 정렬 마크는 스캐너라 불리는 포토리소그래피 장비에서 빛이 웨이퍼에 조사되는 방향에 따라 형성된다. 예를 들어, 위쪽에서 아래쪽 방향 또는 아래쪽에서 위쪽 방향으로 스캐너의 조명 슬릿이 이동할 수도 있고, 왼쪽에서 오른쪽 방향 또는 오른쪽에서 왼쪽 방향으로 스캐너의 조명 슬릿이 이동할 수도 있다. 본 명세서에서는 스캐너의 조명 슬릿이 아래쪽 방향에서 위쪽 방향으로 이동하는 것으로 가정하여 설명된다. 정렬 마크는 포토마스크를 통해 웨이퍼 상에 형성될 수 있다. 본 발명의 기술적 사상에 의한 정렬 마크는 스캐너의 조명 슬릿에서 조사되는 빛을 특정한 위치로 반사 및 회절함으로써 포토마스크와 웨이퍼의 정렬에 관한 정보 등을 발생한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 정렬 마크가 개략적으로 도시된 평면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 정렬 마크(100)는, 다수 개의 정렬 패턴들(110)이 복수 개의 로우들(ROW)과 복수 개의 칼럼들(COL, column)을 이루며 배열되고, 하나의 로우에 포함된 정렬 패턴들(110)은 로우 방향(R)으로 동일한 피치(P)로 배열되며, 인접하는 두 개의 로우들은 정렬 패턴들()이 각각 서로 다른 피치(P)로 배열된다. 예를 들어, 제1 로우(Ra)에서는 정렬 패턴들(110a)이 제1 피치로 배열될 수 있고, 제1 로우(Ra)와 인접한 제2 로우(Rb)에서는 정렬 패턴들(110b)이 제2 피치로 배열될 수 있다. 제1 피치와 제2 피치는 서로 다른 수치이다. 제1 로우(Ra) 및 제2 로우(Rb)는 임의의 로우를 의미할 수 있다. 로우는 가로 방향인 R방향이고 칼럼은 세로 방향인 C방향이다. 어느 하나의 로우 내에서, 인접한 정렬 패턴들(110)의 동일한 부분 간의 거리를 피치(P, pitch)라 하고, 정렬 패턴들의 사이를 간격(S, space)라 하고, 정렬 패턴들의 일 방향의 길이를 폭(W, width)라 한다.
정렬 마크(100)는 하나 이상의 리얼 로우(real row)와 둘 이상의 더미 로우들(dummy rows)을 포함할 수 있다. 리얼 로우는 웨이퍼를 정렬 시키기 위한 정렬 정보를 얻는데 사용되는 로우이고, 더미 로우들은 정렬 정보를 얻는데 사용되지 않는 로우들이다. 더미 로우들은 정렬 마크(100)의 위치 또는 리얼 로우의 위치에 대한 정보를 얻는데 사용될 수 있다. 리얼 로우에 포함되는 정렬 패턴들(110)을 리얼 정렬 패턴들이라 하고, 더미 로우들에 포함되는 정렬 패턴들을 더미 정렬 패턴들이라 한다. 예를 들어, 제1 로우(Ra)를 리얼 로우라고 할 경우, 제1 로우(Ra)에 포함된 정렬 패턴들(110a)을 리얼 정렬 패턴들이라 할 수 있다. 제2 로우(Rb)를 더미 로우라고 할 경우, 제2 로우(Rb)에 포함된 정렬 패턴들을 더미 정렬 패턴들이라 할 수 있다. 정렬 패턴들(110)은 사각형 모양으로 형성된 것으로 설명된다. 특히, 정렬 패턴들(110)은 메사(mesa) 모양 또는 트렌치 모양일 수 있다. 반드시 사각형 모양일 필요는 없으나, 정렬 공정에 가장 단순하면서도 편리한 모양이 사각형이라 할 수 있으므로, 본 명세서에서는 사각형 모양인 것으로 가정하여 설명된다.
다시 도 1을 참조하여, 정렬 마크(100)가 하나의 리얼 로우(Rr)만을 포함할 경우, 정렬 마크(100)의 중간에 리얼 로우(Rr)가 배열되고, 리얼 로우(Rr)의 상 방향으로 복수 개의 상부 더미 로우들(Ru1, Ru2, Ru3, Ru4)이 배열되고 및 하 방향으로 복수 개의 하부 더미 로우들(Rl1, Rl2, Rl3, Rl4)이 배열된 것으로 이해될 수 있다. 도면에는 정렬 마크(100)의 중앙에 리얼 로우(Rr)가 배열되는 것으로 가정하여 도시되었다. 먼저, 리얼 로우(Rr)의 상 방향에 배열된 상부 더미 로우들(Ru1, Ru2, Ru3, Ru4)에서, 각 상부 더미 로우들(Ru1, Ru2, Ru3, Ru4)에 포함된 더미 정렬 패턴들(110u1, 110u2, 110u3, 110u4)의 피치는, 리얼 로우(Rr)와 가까울수록 리얼 정렬 패턴들(110r)의 피치와의 차이가 작아질 수 있고, 리얼 로우(Rr)와 멀어질수록 리얼 정렬 패턴들(110r)의 피치와 차이가 커질 수 있다. 다음, 리얼 로우(Rr)의 하 방향에 배열된 하부 더미 로우들(Rl1, Rl2, Rl3, Rl4)의 피치도 리얼 로우(Rr)와 가까울수록 리얼 로우(Rr)의 피치와 차이가 작아질 수 있고, 리얼 로우(Rr)와 멀어질수록 리얼 로우(Rr)의 피치와 차이가 커질 수 있다. 도면에는 그 차이가 선형적으로 변하는 것으로 도시되었다. 본 실시예에서, 정렬 패턴들(110)이 화학적 기계적 연마(CMP, chemical mechanical polishing) 공정 등으로부터 물리적으로 손상되어도, 리얼 정렬 패턴들(110r)은 정렬 마크(100)의 안쪽으로 형성되어 있기 때문에 손상되지 않는다.
구체적으로, 리얼 로우(Rr)가 정렬 마크(100)의 정 중앙에 배치된다. 이어, 제1 상부 더미 로우(Ru1)가 리얼 로우(Rr)의 상 방향에 배치된다. 제1 상부 더미 로우(Ru1)의 상 방향에 제2 상부 더미 로우(Ru2)가 배치된다. 제2 상부 더미 로우(Ru2)의 상 방향에 제3 상부 더미 로우(Ru3)가 배치된다. 제3 상부 더미 로우(Ru3)의 상 방향에 제4 상부 더미 로우(Ru4)가 배치된다. 또, 제1 하부 더미 로우(Rl1)가 리얼 로우(Rr)의 하 방향에 배치된다. 제1 하부 더미 로우(Rl1)의 하 방향에 제2 하부 더미 로우(Rl2)가 배치된다. 제2 하부 더미 로우(Rl2)의 하 방향에 제3 하부 더미 로우(Rl3)가 배치된다. 제3 하부 더미 로우(Rl3)의 하 방향에 제4 하부 더미 로우(Rl4)가 배치된다. 리얼 로우(Rr), 각 상부 더미 로우들(Ru1, Ru2, Ru3, Ru4), 각 하부 더미 로우들(Rl1, Rl2, Rl3, Rl4)은 동일한 수의 단위 정렬 패턴들(R110)을 포함할 수 있다. 리얼 로우(Rr), 각 상부 더미 로우들(Ru1, Ru2, Ru3, Ru4) 및 하부 더미 로우들(Rl1, Rl2, Rl3, Rl4) 간의 간격들은 동일하게 설정될 수 있다.
리얼 로우(Rr)에 포함된 리얼 정렬 패턴들(110r)의 피치가 가장 작게 설정될 수 있다. 제1 상부 더미 로우(Ru1)에 포함된 제1 상부 더미 정렬 패턴들(110u1)의 피치가 리얼 정렬 패턴들(110r)의 피치보다 크게 설정될 수 있다. 제2 상부 더미 로우(Ru2)에 포함된 제2 상부 더미 정렬 패턴(110u2)들의 피치가 제1 상부 더미 패턴들(110u1)의 피치보다 크게 설정될 수 있다. 제3 상부 더미 로우(Ru3)에 포함된 제3 상부 더미 정렬 패턴들(110u3)의 피치가 제2 상부 더미 정렬 패턴들(110u2)의 피치보다 크게 설정될 수 있다. 제4 상부 더미 로우(Ru4)에 포함된 제4 상부 더미 정렬 패턴들(110u4)의 피치가 제3 상부 더미 정렬 패턴들(110u3)의 피치보다 크게 설정될 수 있다. 즉, 리얼 로우(Rr)의 상 방향에 배치된 상부 더미 로우들(Ru1, Ru2, Ru3, Ru4)은 리얼 로우(Rr)로부터 멀어질수록 상부 더미 정렬 패턴들(110u1, 110u2, 110u3, 110u4)의 피치가 점차 커질 수 있다. 제4 상부 더미 로우(Ru4) 상에 더 많은 상부 더미 로우들이 배치될 수 있다.
또한, 제1 하부 더미 로우(Rl1) 에 포함된 제1 하부 더미 정렬 패턴들(110l1)의 피치가 리얼 정렬 패턴들(110r)의 피치보다 크게 설정될 수 있다. 제2 하부 더미 로우(Rl2)에 포함된 제2 하부 더미 정렬 패턴들(110l2)의 피치가 제1 하부 더미 정렬 패턴들(110l1)의 피치보다 크게 설정될 수 있다. 제3 하부 더미 로우(Rl3)에 포함된 제3 하부 더미 정렬 패턴들(110l3)의 피치가 제2 하부 더미 정렬 패턴들(110l2)의 피치보다 크게 설정될 수 있다. 제4 하부 더미 로우(Rl4)에 포함된 제4 하부 더미 정렬 패턴들(110l4)의 피치가 제3 하부 더미 정렬 패턴들(110l3)의 피치보다 크게 설정될 수 있다. 즉, 리얼 로우(Rr)의 하 방향에 배치된 하부 더미 로우들(rl1, Rl2, Rl3, Rl4)은 리얼 로우(Rr)로부터 멀어질수록 하부 더미 정렬 패턴들(110l1, 110l2, 110l3, 110l4)의 피치가 점차 커질 수 있다. 제1 상부 더미 정렬 패턴들(110u1)의 피치와 제1 하부 더미 정렬 패턴들(110l2)의 피치는 같은 크기로 설정될 수 있다. 제2 상부 더미 정렬 패턴들(110u2)의 피치와 제2 하부 더미 정렬 패턴들(110l2)의 피치는 같은 크기로 설정될 수 있다. 제3 상부 더미 정렬 패턴들(110u3)의 피치와 제3 하부 더미 정렬 패턴들(110l3)의 피치는 같은 크기로 설 정될 수 있다. 제4 상부 더미 정렬 패턴들(110u4)의 피치와 제4 하부 더미 정렬 패턴들(110l4)의 피치는 같은 크기로 설정될 수 있다.
제3 상부 더미 로우(Ru3) 및 제3 하부 더미 로우(Rl3)와 제4 상부 더미 로우(Ru4) 및 제4 하부 더미 로우(Rl4)는 형성되지 않을 수도 있다. 또는, 그 반대로, 제5 상부 더미 로우 및 제5 하부 더미 로우가 더 형성될 수도 있다.
실제 정렬 공정에서, 더미 로우들(Ru1, Ru2, Ru3, Ru4, Rl1, Rl2, Rl3, Rl4)이 보내는 광학적 신호는 감지되지 않거나 감지되어도 무시된다., 무시될 수도 있지만 감지될 경우, 정렬 마크(100)의 위치 정보 및 리얼 로우(Rr)의 정확한 위치 정보를 탐색하는 정보로 활용될 수 있다. 예를 들어, 정렬 마크(100)에 관한 아무 신호도 감지되지 않다가, 더미 로우들(Ru1, Ru2, Ru3, Ru4, Rl1, Rl2, Rl3, Rl4)이 보내는 광학적 신호가 감지되기 시작할 경우, 그 위치에 정렬 마크(100)가 형성되어 있고, 리얼 로우(Rr)가 배치되어 있을 것임을 알 수 있다. 또, 더미 로우들(Ru1, Ru2, Ru3, Ru4, Rl1, Rl2, Rl3, Rl4)은 더미 정렬 패턴들(110u1, 110u2, 110u3, 110u4, 110l1, 110l2, 110l3, 110l4)의 피치들이 일정한 방향성을 가지고 있기 때문에 더미 로우들(Ru1, Ru2, Ru3, Ru4, Rl1, Rl2, Rl3, Rl4)로부터 감지되는 신호의 추이를 관찰하면 리얼 로우(Rr)가 어디쯤에 배치되어 있는지 충분히 예상될 수 있다. 리얼 로우(Rr)에 포함된 리얼 정렬 패턴들(110r)의 피치는 미리 설정되므로, 공정 진행자는 정렬 마크(100)의 리얼 로우(Rr) 및 리얼 정렬 패턴들(110r)에 대한 정보를 이미 알고 있을 것이기 때문이다.
본 실시예에서, 모든 로우들은 상호 간격이 동일하도록 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 정렬 마크(100)가 상하 대칭인 모양으로 예시되었다. 그러나 이것은 본 발명의 기술적 사상을 이해하기 쉽도록 하기 위한 것일 뿐이며, 상하 대칭으로 형성될 필요는 없다. 이에 대한 실시예와 상세한 설명은 후술될 것이다.
본 실시예를 응용하여, 정렬 마크가 두 개의 리얼 로우들을 포함할 경우, 리얼 로우들은 가운데 배치된 로우를 두고 상 방향 및 하 방향의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 이 경우, 가운데 배치된 로우, 즉 정렬 패턴의 피치가 가장 작은 로우는 더미 로우이고, 상 방향에 배치된 로우들 중 하나와 하 방향에 배치된 로우들 중 하나가 리얼 로우들이다. 리얼 로우들에 포함된 리얼 정렬 패턴들은 동일한 피치로 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 피치(P), 간격(S), 및 폭(W) 등은 다양하게 설정될 수 있다. 사용하는 빛의 파장, 수광부의 위치, 정렬 공정의 정교함 등을 고려하여 다양하게 설정될 수 있다. 즉, 구체적인 수치를 제시하는 것은 의미가 없다. 그러므로, 본 명세서에서는 구체적인 수치를 제시하지 않는다. 다만, 본 실시예에 실험에서, 리얼 로우에 포함된 정렬 패턴들은 폭과 간격이 각각 1㎛이고, 피치가 2 ㎛이며, 인접한 로우에서, 간격 또는 피치를 0.25 ㎛씩 증가시켰다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 다른 실시예들에 의한 정렬 마크들이 개략적으로 도시된 평면도이다. 도 2a를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 정렬 마크(200a)는 다수 개의 리얼 로우들 (Rrl, Rrc, Rru)을 포함한다. 본 도면에서는 예시적으로 본 발명의 다른 실시예에 의한 정렬 패턴(200)이 세 개의 리얼 로우들(Rrl, Rrc, Rru)을 포함하는 것으로 도시된다. 각 리얼 로우들 (Rrl, Rrc, Rru) 의 사이에는 중간 더미 로우들 (inter row dummy rows, Rcu, Rcl) 형성될 수 있다. 각 리얼 로우들 (Rrl, Rrc, Rru)은 상 방향 및 하 방향에 자신들이 가진 피치보다 더 큰 피치를 갖는 더미 로우들(Rdl1, Rdl2, Rcl, Rcu, Rdu1, Rdu2)을 포함할 수 있다. 본 발명의 응용 실시예에서, 정렬 마크는 더 많은 수의 리얼 로우들을 포함할 수 있다.
도 2b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 정렬 마크 (200b)는, 다수 개의 리얼 로우들 (Rrl, Rrc, Rru)을 포함하고, 그 사이에 더미 로우가 형성되지 않는다. 즉, 정렬 마크(200b)의 상 방향 및 하 방향에만 더미 로우들 (Rdl1, Rdl2, Rdu1, Rdu2)이 형성된다. 더미 로우들 (Rdl1, Rdl2, Rdu1, Rdu2)의 정렬 패턴들은 리얼 로우들 (Rrl, Rrc, Rru)들 정렬 패턴들 보다 더 큰 피치를 갖도록 형성되다.
도 2a 및 2b는 리얼 로우들의 정렬 패턴들이 더미 로우들의 정렬 패턴들의 피치보다 가장 작은 피치를 갖는 것으로 예시되었다. 그러나, 반드시 리얼 로우들의 정렬 패턴들의 피치가 가장 작을 필요는 없다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예들에 의한 정렬 마크들이 개략적으로 도시된 평면도들이다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예들에 의한 정렬 마크들(300a, 300b)은, 다수 개의 정렬 패턴들(310)이 복수 개의 로우와 복수 개의 칼럼을 이루며 배열되고, 양 옆에 칼럼 방향으로 수직하게 형성된 바(BLa, BRa, bar)들이 배치되며, 하나의 로우에 포함된 정렬 패턴들(310)은 로우 방향으로 동일한 피치로 배열되고, 인접하는 두 개의 로우들은 정렬 패턴들이 각각 서로 다른 피치로 배열된다. 도 1을 참조하여, 중복되는 구성 요소들에 대한 설명 은 생략된다.
본 실시예들에서, 리얼 로우는 정렬 마크들(300a, 300b)의 중간에 배치될 수 있으나, 임의의 위치에 배치될 수도 있다. 도 1에 도시된 실시예에서는 리얼 로우(Rr)에 포함된 리얼 정렬 패턴들(110r)의 피치가 더미 정렬 패턴들(110ux, 110lx)의 피치에 비하여 가장 작은 경우로 설명되었다. 그러나 본 실시예에서는 더미 정렬 패턴들의 피치가 리얼 정렬 패턴들의 피치보다 작게 형성될 수도 있다는 것이 설명된다. 즉, 리얼 정렬 패턴들의 피치와 더미 정렬 패턴들의 피치는 서로 다르게 설정되되, 임의의 수치로 설정될 수 있다.
본 실시예들에서, 정렬 패턴들에 포함된 칼럼 방향으로 수직하게 형성된 바들은 정렬 패턴들을 화학적 기계적 연마 공정으로부터 정렬 패턴들이 손상되는 것을 방지하는데 이용될 수 있다. 바들은 정렬 패턴들을 따라 사선형으로 형성될 수도 있다.
본 실시예들에서, 다른 경우로, 리얼 로우가 최상부 또는 최하부에 배치될 수 있다. 즉, 리얼 정렬 패턴들의 피치가 더미 정렬 패턴들의 피치와 비교하여, 가장 작게 형성될 수도 있고, 가장 크게 형성될 수 있다.
본 실시예들에서, 각 칼럼들은 일차원적인 배열로 배치될 수 있다. 일차원적인 배열이란 선형이라는 의미로 이해될 수 있다.
본 실시예들을 응용하여, 정렬 마크들(300a, 300b)이 하나의 리얼 로우와 다수 개의 더미 로우들을 포함할 수 있다.
스캐너를 사용하는 포토리소그래피 공정에서, 정렬 공정은 웨이퍼를 정확하 게 정렬하기 위하여 정렬 마크에서 반사 및 회절되는 빛을 감지, 분석하여 사용한다. 정렬 마크에서 반사 및 회절되는 빛을 감지하는 수광부는 스캐너의 특정 위치에 고정되어 있다. 이 위치는 정렬을 위하여 정렬 마크에 조사된 빛이, 정렬 패턴들의 피치에 의해 각각 다른 각도로 반사 및 회절될 때, 특정한 피치를 가진 정렬 패턴들, 즉 리얼 정렬 패턴으로부터 반사 및 회절되는 빛을 감지하는 위치이다. 각 로우들에서 정렬 패턴들이 간격을 두고 배열되면, 정렬 패턴들은 슬릿과 같은 기능을 하게 된다. 즉, 정렬 패턴들로부터 반사 및 회절되는 빛은 그 파장에 의존하는 회절 및 간섭 현상을 보인다. 따라서, 정렬 패턴들이 서로 다른 피치로 배열되어 있으므로 각 로우들로부터 반사 및 회절되는 빛들은 서로 다른 회절각을 갖게 된다. 따라서, 수광부를 리얼 로우에서 반사 및 회절되는 빛이 최대로 감지되는 부분에 설치하면 정확한 정렬 공정을 수행할 수 있다. 빛이 슬릿 등의 장애물을 통과하면서 회절 및 간섭을 일으키는 현상을 잘 알려져 있으므로 더 이상의 설명을 생략한다.
이어서, 본 발명의 일 실시예에 의한 정렬 마크를 이용하여 웨이퍼를 정렬하는 공정을 설명한다. 도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 의한 정렬 마크를 이용하여 웨이퍼를 정렬하는 공정을 설명하는 도면들이다. 도 4a의 (a)를 참조하면, 먼저 스캐너의 조사 슬릿에 의한 조사 영역(SR)이 정렬 마크(100) 아래 방향으로부터 위 방향으로 상승한다. 구체적으로, 조사 영역(SR)이 정렬 마크(100)를 조사하기 시작한다. 조사 슬릿에서는 정렬 공정을 수행하기 위한 빛을 조사하고, 그 빛이 조사되는 영역이 조사 영역(SR)이다. 조사 영역(SR)의 크기는 포토리소그래피 공정의 특성에 따라 다양하게 조절될 수 있다. 즉, 본 실시예에 도시된 조사 영역(SR)은 하나의 로우만을 조사하도록 조사 영역(SR)이 설정된 예로서, 단지 예시적인 것이다. 조사 영역(SR)은 하나의 로우에서도 일부만을 조사할 수 있도록 좁게 형성될 수도 있고, 여러 개의 로우들을 조사할 수 있도록 넓게 형성될 수도 있다. 또는 조사 영역(SR)이 정렬 마크(100) 전체를 한 번에 조사할 수 있도록 크게 형성될 수도 있다. 이것은 포토리소그래피 공정을 수행하는 공정 진행자의 의도에 따라 다양하게 조절 될 수 있고, 공정이 진행될 수 있는 것이다. 도 4a의 (a)에 도시된 공정 중에 정렬 마크(100)로부터 얻을 수 있는 정렬 정보가 도 4a의 (b)에 예시되었다. 구체적으로, 해당 로우에서 감지될 수 있는 매우 미약한 신호가 감지되고 있다.
도 4b의 (a) 및 (b)를 참조하면, 조사 영역(SR)이 하부 더미 로우 중 하나를 지나고 있으며, 조사 영역(SR)이 하 방향으로부터 상 방향으로 리얼 로우에 근접되고 있다. 도 3a의 (b)에 비하여 높은 신호가 감지되고 있다.
도 4c의 (a) 및 (b)를 참조하면, 조사 영역(SR)이 리얼 로우(Rr)를 지나고 있다. 리얼 로우(Rr)의 리얼 정렬 패턴들(110r)로부터 전해지는 신호가 가장 강력하게 감지되고 있다. 웨이퍼가 최적의 정렬 위치에 놓일 경우 감지되어야 하는 신호는 이미 데이터화 되어 스캐너에 입력되어 있다. 스캐너에 포함된 정렬 장치는 입력되어 있는 정렬 데이터와 감지된 신호를 비교하여 최상의 위치에 스테이지 또는 척 등을 이동시켜 웨이퍼를 정렬시킬 것이다.
도 4d의 (a) 및 (b)를 참조하면, 조사 영역(SR)이 상부 더미 로우 중 하나를 지나고 있으며, 조사 영역(SR)이 리얼 로우(Rr)로부터 멀어지고 있다. 도 4b처럼 리얼 신호가 미약해졌다.
도 4e의 (a) 및 (b)를 참조하면, 조사 영역(SR)이 정렬 마크(100)의 최상부에 위치한 최상부 더미 로우를 지나고 있으며, 다시 신호가 매우 미약해졌다.
도 4a 내지 4e를 참조하면, 조사 영역(SR)이 정렬 마크(100)를 지나면서 감지된 신호들은 리얼 로우(Rr)의 위치와 정확한 정렬 정보를 제공한다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 실시예들에 의한 정렬 마크들을 이용하여 정렬 공정을 수행할 때, 감지되는 신호들을 하나의 디스플레이 상에 중첩시킨 그래프이다. 도 5a를 참조하면, 도 4a 및 도 4e에 도시된 공정 단계에서 수신되는 신호(a, e)가 가장 작은 크기(amplitude)를 보이고, 도 4b 및 4d에 도시된 공정 단계에서 수신되는 신호(b, d)가 중간 크기를 보이고, 도 4c에 도시된 공정 단계에서 수신되는 신호(c)가 가장 크다. 이때, 리얼 로우에서 발생하는 정렬 정보만을 픽업할 수 있는 문턱 (threshold) 값을 적용하면, 정확한 정렬 공정을 수행할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예들에 의한 정렬 마크들을 이용하여 정렬 공정을 수행할 때 감지되는 신호들을 하나의 디스플레이 상에 중첩시킨 그래프 들은, 리얼 로우의 개수만큼 높은 피크를 가진 신호들이 감지된다. 도 2a 및 2b에 예시된 본 발명의 다른 실시예들에 의한 정렬 마크들을 이용하여 정렬 공정을 수행할 경우, 리얼 로우의 개수에 따라 높은 피크 들이 디스플레이 될 것이다.
도 5a 및 5b에서, 더미 로우들로부터 감지되는 신호는 디스플레이 되지 않을 수 있다. 문턱 값(threshold)을 미리 적용할 경우, 더미 로우들로부터 감지되는 신 호는 제로(0, zero)일 것이기 때문이다. 실제 공정에서는 문턱 값을 적용하기 때문에, 도시된 그래프들과 똑같이 디스플레이 되지는 않을 것이다. 본 도면에서는 단지 본 발명의 기술적 사상을 이해하기 쉽도록 하기 위하여 더미 로우들로부터 감지되는 신호를 나타내었을 뿐이다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 개략적으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 정렬 마크가 개략적으로 도시된 평면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 실시예들에 의한 정렬 마크들이 개략적으로 도시된 평면도들이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 또 다른 실시예들에 의한 정렬 마크들이 개략적으로 도시된 평면도들이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 의한 정렬 마크를 이용하여 웨이퍼를 정렬하는 공정을 설명하는 도면들이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 실시예들에 의한 정렬 마크들을 이용하여 정렬 공정을 수행할 때, 감지되는 신호들을 하나의 디스플레이 상에 중첩시킨 그래프이다.

Claims (10)

  1. 다수 개의 정렬 패턴들을 포함하는 제1 로우 및 상기 제1 로우와 인접하는 제2 로우를 포함하고, 및
    상기 제1 로우에 포함된 상기 정렬 패턴들은 로우 방향으로 제1 피치로 배열되며, 및
    상기 제2 로우에 포함된 상기 정렬 패턴들은 로우 방향으로 상기 제1 피치와 다른 제2 피치로 배열되되,
    상기 제1 로우는 포토리소그래피 장비에 정렬 정보를 제공하는 리얼 로우이고,
    상기 제2 로우는 포토리소그래피 장비에 정렬 정보를 제공하지 않는 더미 로우인 포토리소그래피용 정렬 마크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 정렬 패턴들은 사각형의 메사형 또는 트렌치 형인 포토리소그래피용 정렬 마크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정렬 마크는 포토리소그래피용 장비인 스캐너에서 이용되는 포토리소그래피용 정렬 마크.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 로우로부터 제2 로우와 대칭인 방향에 배열된 제3 로우를 더 포함하는 포토리소그래피용 정렬 마크.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 리얼 로우는 정렬 마크의 중간에 배치되고,
    상기 더미 로우들은 상기 리얼 로우의 양 방향에 각각 배치되는 포토리소그래피용 정렬 마크.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3 로우에 포함된 정렬 패턴들은 제1 피치와 다른 제3 피치로 배열된 포토리소그래피용 정렬 마크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 피치 및 제3 피치는 상기 제1 피치보다 큰 포토리소그래피용 정렬 마크.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 로우들 간의 거리는 동일한 포토리소그래피 장비에서 이용되는 포토리소그래피용 정렬 마크.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 로우는 복수개인 포토리소그래피용 정렬 마크.
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