KR19980014172A - 반도체 제조공정의 오버레이 측정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조 공정에 있어서 오버레이를 측정하기 위한 방법에 관하여 기재하고 있다. 이는 소정의 패턴이 형성된 반도체 기판상에 형성된 적층막을 에칭시키기 전에 오버레이를 측정하는 단계와, 상기 적층막을 에칭시키는 단계와, 에칭된 적층막의 오버레이를 측정하는 단계와, WIS값을 산출하는 단계로 이루어진다. 따라서 본 발명에 따르면, 집적도가 증대된 반도체 소자의 제조 공정시 공정 변수에 기인하는 WIS값을 정량화시킴으로서 공정 개선 및 측정 장치의 성능 평가를 원활하게 수행할 수 있다.

Description

반도체 제조 공정의 오버레이 측정 방법

본 발명은 반도체 제조 공정에 있어서 오버레이를 측정하기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 오버레이 측정 기구 및 장비의 성능을 평가할 수 있는 오버레이 측정 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 장치의 집적도가 증가함에 따라서 디자인 룰(D/R)이 감소하며 그 결과 칩면적이 감소되는 추세하에 있다. 이러한 상황하에서 반도체 제조 공정의 진행에 따른 오버레이(OVERLAY) 측정의 중요성이 강조된다. 즉, 이러한 오버레이의 측정은 동일 측정 타케트에 대하여 0°와 180°방향에서 오버레이를 측정하여 하기 식①을 통하여 값을 얻는 TIS(tool induced shift) 방식을 사용하고 있다. 또한, 이러한 TIS 방식은 광축 정렬도 및 정확도를 간접적으로 알 수 있다는 장점을 구비한다.

[shift(0°) + shift(180°)]/2 -----①

한편, 상기 TIS 방식은 동일 타케트의 오프셋(offset) 값에 있어서 측정 방향에 대해 부호 차이가 발생되는 것이 정상적이지만 광학적 또는 신호 처리 방법 등에 의하여 TIS 값이 영향을 받게 된다. 따라서 이러한 영향을 감소시키려는 노력이 제조회사에 의하여 실시되고 있는 실정이다. 그러나, 반도체 제조 공정을 진행하면서 발생할 수 있는 포토레지스트의 들림현상(build up), 불균일한 증착 불량, 또는 키손상 등으로 인하여 발생되는 키의 비대칭으로 인하여 변환(shift)를 측정할 수가 없어 정량화되지 못한다는 문제점을 야기시킨다.

따라서, 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위한 본 발명의 기술적 과제는 반도체 장치의 집적도가 증가됨에 따라서 반도체 제조 공정에 있어서 중요한 요소로 거론되는 오버레이의 측정시 공정 변수에 의해 생기는 WIS값을 정량적으로 산출시킴으로서 공정 개선 및 측정 장치의 성능 평가를 원활하게 수행할 수 있는 반도체 제조 공정의 오버레이 측정 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따라서 오버레이를 측정하는 방법을 나타낸 흐름도.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따라서 WIS를 계산하는 것을 설명하기 위한 단면도.

도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

110. 반도체 기판120. 적층막

130. 감광막

상기된 기술적 구성을 달성하기 위하여 본 발명은, 소정의 패턴이 형성된 반도체 기판상에 형성된 적층막을 에칭시키기 전에 오버레이를 측정하는 단계와, 상기 적층막을 에칭시키는 단계와, 에칭된 적층막의 오버레이를 측정하는 단계와, WIS값을 산출하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정의 오버레이 측정 방법을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 WIS값의 산출은 오프셋(에칭전 오버레이값 - 에칭후 오버레이값) + 3σ의 식에 의하여 계산되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따라서 오버레이를 측정하는 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 2 및 도 3은 WIS값을 산출하는 방식을 설명하기 위한 단면도이다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조 공정의 오버레이 측정 방법은 소정의 패턴이 형성된 반도체 기판(110)상에 형성된 적층막(120)을 에칭시키기 전에 오버레이를 측정하는 단계와, 상기 적층막(120)을 에칭시키는 단계와, 에칭된 적층막(120)의 오버레이를 측정하는 단계와, WIS값을 산출하는 단계로 이루어진다.

이때, 적층막(120)을 에칭시키기 전에 오버레이가 측정되는 것을 단면 도시한 도 2를 참조하면, 실리콘 웨이퍼상에 절연층을 형성시킴으로서 반도체 기판(110)을 형성시킨다. 이 후에, 상기 반도체 기판(110)은 사진 식각 공정 등에 의하여 형성되는 마스크를 통하여 노출되는 상기 절연층의 일부를 반응성 이온 식각(RIE) 공정 등과 같이 이방성 식각 특성이 양호한 건식 식각 공정에 의하여 제거시킴으로서 형성되는 소정 선폭 크기의 패턴 즉 오목 형상의 패턴을 구비한다.

이 후에, 상기 결과물상에 도전성 물질을 스퍼터링 증착 공정 또는 플라즈마 증착 공정에 의하여 소정 두께로 적층시키거나 또는 절연 물질을 화학 기상 증착(CVD) 공정 등에 의하여 소정 두께로 증착시킴으로서 적층막(120)을 형성시킨다. 이때, 상기 적층막(120)은 상기 반도체 기판(110)의 패턴 형상의 영향에 의하여 상기 반도체 기판(110)상에 불량한 도포 상태로 유지된다.

한편, 상기 결과물상에 포토레지스트를 스핀 코팅 공정 등에 의하여 소정 두께로 증착시켜서 감광층(130)을 형성시킨 후 소정 형상의 패턴을 구비한 마스크를 사용하여 상기 감광층(130)을 노광 및 현상시킴으로서 소정 형상으로 패터닝시킨다. 이에 의해서, 상기 감광층(130)의 일부는 상기 반도체 기판(110)의 오목 형상부상에 잔존한다.

이때, 상기 감광층(130)의 패턴을 통하여 노출되는 상기 반도체 기판(110)상에 불량한 도포 상태로 유지된 상기 증착막(120)의 일부는 도 2에 표시된 바와 같은 선폭 크기(A1,B1)로 유지된다. 여기에서, 상기 감광층(130)의 오버레이값은 하기 식②에 의하여 계산된다.

(B1-A1)/2 -------②

한편, 적층막(120)을 에칭시킨 후에 오버레이가 측정되는 것을 단면 도시한 도 3를 참조하면, 상기 감광층(130)의 패턴을 식각 마스크로 하여서 노출되는 상기 적층막(120)의 일부를 반응성 이온 식각(RIE) 공정 등과 같이 이방성 식각 특성이 양호한 건식 식각 공정에 의하여 제거한 후 잔존하는 감광층(130)의 패턴을 제거시킴으로서 상기 반도체 기판(110)의 오목 형상부상에 소정의 선폭 크기를 갖는 상기 적층막(120)의 일부를 잔존시킨다.

이때, 상기 적층막(120)의 패턴을 통하여 상기 반도체 기판(110)의 오목 형상부의 일부가 노출되는 선폭 크기를 측정함으로서 오버레이값을 계산하고 이러한 오버레이값의 계산은 하기 식③에 의하여 이루어진다. 여기에서 상기 적층막(120)을 에칭시키기 전에 측정된 기판의 값과 상기 적층막(120)을 에칭시킨 후에 측정된 기판의 값을 구하여 계산되는 실리콘 웨이퍼내 변수를 3σ로 표시한다.

(B2-A2)/2 ------③

따라서, 이 후에 반도체 제조 공정시 오버레이값을 측정하기 위하여 사용되는 WIS(water induced shift)값을 계산하기 위한 식은 오프셋(에칭전 오버레이값 - 에칭후 오버레이값) + 3σ으로 이루어진다. 한편, 상기된 바와 같은 오버레이 측정시 반도체 기판에 형성되는 패턴의 형상은 십자 형상으로 유지되는 것이 바람직하다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 첨부된 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 집적도가 증대된 반도체 소자의 제조 공정시 공정 변수에 기인하는 WIS값을 정량화시킴으로서 공정 개선 및 측정 장치의 성능 평가를 원활하게 수행할 수 있다.

Claims (2)

1. 반도체 제조 공정의 오버레이 측정 방법에 있어서,

   소정의 패턴이 형성된 반도체 기판상에 형성된 적층막을 에칭시키기 전에 오버레이를 측정하는 단계와,

   상기 적층막을 에칭시키는 단계와,

   에칭된 적층막의 오버레이를 측정하는 단계와,

   WIS값을 산출하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정의 오버레이 측정 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 WIS값의 산출은,

   오프셋(에칭전 오버레이값 - 에칭후 오버레이값) + 3σ의 식에 의하여 계산되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 공정의 오버레이 측정 방법.