KR19980076177A - 정렬도 측정용 오버레이 패턴 제조방법 - Google Patents

Abstract

반도체 소자의 정렬도 측정용 오버레이 패턴에 관한 것으로 특히, 정렬시키려는 두 오버레이 패턴간의 단차가 클 경우에 단차를 줄여 TIS(Tool Induced Shift)값을 개선하기에 적당한 정렬도 측정용 오버레이 패턴의 제조방법에 관한 것이다. 이와 같은 정렬도 측정용 오버레이 패턴의 제조방법은 기판상에 제 1 절연막과 이너 박스를 형성하는 단계, 상기 이너 박스를 포함한 제 1 절연막상에 제 2 및 제 3 절연막을 차례로 형성하는 단계, 상기 이너 박스 상측 외곽의 제 3 절연막상에 아우터 박스를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

정렬도 측정용 오버레이 패턴 제조방법

본 발명은 반도체 소자의 정렬도 측정용 오버레이 패턴에 관한 것으로 특히, 정렬시키려는 두 오버레이 패턴간의 단차가 클 경우에 단차를 줄여 TIS(Tool Induced Shift)값을 개선하기에 적당한 정렬도 측정용 오버레이 패턴의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체소자를 만들기 위해서는 여러장의 마스크를 필요로 하는데 웨이퍼상에 마스크를 형성한후 노광장비(stepper)를 사용하여 노광시킬 때 하층에 있는 패턴이 정확하게 정렬(align)되어 있는지를 확인하는 것이 필요하다.

이와 같은 확인을 위해 오버레이(overlay) 패턴을 형성하는데 상기 오버레이 패턴은 웨이퍼상의 메인칩 사이에 위치한 스크라이브 레인(scribe lane)에 오버레이 측정용 패턴을 형성하여 반도체장치의 정렬도를 측정한다. 이러한 측정방법으로는 일반적으로 박스-인-박스(box-in-box) 타입을 이용한 2개 층간의 오버레이 측정방법이 있는데, 이와 같은 박스-인-박스 타입의 특징은 중공(中空)의 아우터 박스와 아우터 박스보다 작은 이너 박스를 아우터 박스내에 위치시켜 두층간의 정렬정밀도를 측정하는 것이다. 이밖에도 아우터 박스 상층에 이너 박스를 형성하여 측정하는 방법도 있다.

이와 같은 종래 정렬도 측정용 오버레이 패턴의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1a 내지 도 1f는 종래 정렬도 측정용 오버레이 패턴의 제조공정 단면도이다.

먼저, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 기판(1)상에 산화막(2)과 질화막(3)을 차례로 형성한다. 이어서, 상기 질화막(3)상에 제 1 감광막(PR)을 도포한다.

도 1b에 나타낸 바와 같이, 노광 및 현상공정으로 아우터 박스(outer box) 형성영역을 정의하여 상기 제 1 감광막(PR)을 패터닝한다.

도 1c에 나타낸 바와 같이, 패터닝된 상기 제 1 감광막(PR)을 마스크로 이용한 식각공정으로 상기 질화막(3)을 선택적으로 제거하여 중공(中空)의 아우터 박스(3a)를 형성한다. 이때, 상기 아우터 박스(3a)는 선행공정과 후속공정간의 정렬 정밀도를 측정하기 위한 정렬도 측정용 오버레이(overlay) 패턴인 제 1 오버레이 측정 타겟이다.

도 1d에 나타낸 바와 같이, 상기 아우터 박스(3a)를 포함한 산화막(2)상에 HLD층(4)을 형성한후 상기 HLD층(4)상에 유동성이 좋은 BPSG(5)를 형성한다.

도 1e에 나타낸 바와 같이, 상기 BPSG(5) 전면에 제 2 감광막(PR)을 도포한다.

도 1f에 나타낸 바와 같이, 노광 및 현상공정으로 이너 박스(inner box) 형성영역을 정의하여 상기 제 2 감광막(PR) 패터닝하여 제 2 오버레이 측정 타겟인 이너 박스(6)를 형성한다.

이와 같은 종래 정렬 정밀도 측정을 위한 오버레이 측정 타겟 제조방법은 중공의 아우터 박스(3a)를 형성한후 상기 아우터 박스(3a) 상측의 안쪽으로 이너 박스(6)를 형성하여 제논 램프(zenon lamp)에서 발생된 빛을 현미경을 사용하여 측정한다. 즉, 정렬도 측정시 가시 광선이 중심 파장인 것이다. 이와 같은 빛은 상기 아우터 박스(3a) 및 이너 박스(6)의 에지부에서 반사된 신호를 이용해 오버레이 패턴의 정렬 정밀도를 측정하여 선행공정과 후속공정간의 정밀도(acuracy)를 측정한다.

종래 정렬도 측정용 오버레이 패턴의 제조방법에 있어서는 중공의 아우터 박스의 상측 안쪽으로 이너 박스를 형성시킬 때 상기 아우터 박스와 이너 박스 사이에는 두 층의 절연막이 형성되어 있는데 이때, 유동성이 좋은 BPSG가 아우터 박스로 인해 플로우되지 않고 아우터 박스 바깥쪽의 BPSG에 비해 높게 형성된다. 결국 높게 형성된 아우터 박스 내의 BPSG 상에 형성되는 이너 박스와 아우터 박스는 단차가 발생하게 된다. 즉, 아우터 박스의 상측 에지부와 이너 박스 하측 에지부의 단차로 인해 아우터 박스와 이너 박스에 대한 선명한 포커스를 찾기 힘들어 TIS값이 커져 신뢰도 있는 정렬도 측정용 오버레이 패턴을 제공할수 없는 문제점이 발생하였다. 그리고, 상기 아우터 박스의 간격이 20㎛ 이내로 형성될 경우 상기한 바와 같은 문제점이 특히 심각하게 발생한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 정렬도 측정용 오버레이 패턴 제조방법의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 아우터 박스를 형성하기 전에 이너 박스를 형성하여 아우터 박스와 이너 박스의 단차를 줄여 포커스를 선명하게 할수 있는 정렬도 측정용 오버레이 패턴을 제공하는 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1f는 종래 정렬도 측정용 오버레이 패턴의 제조공정 단면도

도 2a 내지 도 2f는 본 발명 정렬도 측정용 오버레이 패턴의 제조공정 단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 기판 12 : 제 1 절연막

13a : 이너 박스 14 : 제 3 절연막

15 : 제 4 절연막 16 : 아우터 박스

본 발명에 따른 정렬도 측정용 오버레이 패턴 제조방법은 기판상에 제 1 절연막과 이너 박스를 형성하는 단계, 상기 이너 박스를 포함한 제 1 절연막상에 제 2 및 제 3 절연막을 차례로 형성하는 단계, 상기 이너 박스 상측 외곽의 제 3 절연막상에 아우터 박스를 형성하는 단계를 포함한다.

이와 같은 본 발명 정렬도 측정용 오버레이 패턴 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명 정렬도 측정용 오버레이 패턴 제조공정 단면도이다.

먼저, 도 2a에 나타낸 바와 같이, 기판(11)상에 제 1 및 제 2 절연막(12)(13)을 차례로 형성한다. 그다음, 상기 제 2 절연막(13)상에 제 1 감광막(PR)을 도포한다.

도 2b에 나타낸 바와 같이, 노광 및 현상공정으로 이너 박스(inner box) 형성영역을 정의하여 상기 제 1 감광막(PR)을 선택적으로 패터닝한다.

도 2c에 나타낸 바와 같이, 상기 제 1 감광막(PR)을 마스크로 이용한 식각공정으로 상기 제 2 절연막(13)을 선택적으로 제거하여 이너 박스(13a)를 형성한다. 이때, 상기 이너 박스(13a)는 선행공정과 후속공정과 후속공정간의 정렬 정밀도를 측정하기 위한 정렬도 측정용 오버레이 패턴인 제 1 오버레이 측정 타겟이다. 이와 같은 이너 박스(13a)의 일측 폭은 10㎛로 형성한다.

도 2d에 나타낸 바와 같이, 상기 이너 박스(13a)를 포함한 제 1 절연막(12)상에 제 3 및 제 4 절연막(14)(15)을 차례로 형성한다. 이때, 상기 제 4 절연막(15)은 유동성이 좋은 물질을 사용하여 형성하며 바람직하게는 BPSG로 형성한다.

도 2e에 나타낸 바와 같이, 상기 제 4 절연막(15) 전면에 제 2 감광막(PR)을 도포한다.

도 2f에 나타낸 바와 같이, 노광 및 현상공정으로 아우터 박스(outer box) 형성영역을 정의하여 상기 제 2 감광막(PR)을 선택적으로 패터닝하여 아우터 박스(16)를 형성한다. 이때, 상기 아우터 박스 형성영역은 상기 이너 박스(13a)를 둘러싸는 중공(中空)의 홀(hole)을 갖는 형상으로 정의한다. 그리고, 상기 이너 박스(13a)의 일측 너비를 10㎛로 형성하였을 경우 상기 이너 박스(13a)를 둘러싸는 아우터 박스(16)의 간격은 40㎛로 형성한다. 즉, 상기 이너 박스(13a)의 외곽에 형성하는 아우터 박스(16)가 이너 박스(13a)로부터 충분히 떨어지게 형성하는 것이다. 즉, 유동성이 좋은 BPSG(15)를 상기 이너 박스(13a)를 포함한 제 3 절연막(14)상에 형성한후 충분한 간격을 갖고 아우터 박스(16)를 형성하므로 상기 이너 박스(13a)의 상측면과 아우터 박스(16)의 하측면의 단차를 줄일수 있는 것이다. 이때, 상기 아우터 박스(16)는 정렬도 측정용 오버레이 패턴인 제 2 오버레이 측정 타겟이다.

본 발명에 따른 정렬도 측정용 오버레이 패턴 제조방법에 있어서는 소정 너비를 갖는 이너 박스를 형성한후 상기 이너 박스의 상측 외곽으로 아우터 박스를 형성하는데 이때, 충분한 간격을 갖고 형성하므로 두층간의 단차를 줄여 포커스의 명확성을 향상시키므로 TIS값을 줄일수 있으므로 신뢰도 있는 정렬도 측정용 오버레이 패턴을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 기판상에 제 1 절연막과 이너 박스를 형성하는 단계;

   상기 이너 박스를 포함한 제 1 절연막상에 제 2 및 제 3 절연막을 차례로 형성하는 단계;

   상기 이너 박스 상측 외곽의 제 3 절연막상에 아우터 박스를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정렬도 측정용 오버레이 패턴 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 이너 박스의 상측면과 상기 아우터 박스의 하측면은 동일 높이로 형성함을 특징으로 하는 정렬도 측정용 오버레이 패턴 제조방법.