KR200187481Y1

KR200187481Y1 - 반도체 오버레이 측정장비의 보정장치

Info

Publication number: KR200187481Y1
Application number: KR2019980000860U
Authority: KR
Inventors: 박정권; 이상원
Original assignee: 김영환; 현대반도체주식회사
Priority date: 1998-01-24
Filing date: 1998-01-24
Publication date: 2000-08-01
Also published as: KR19990034509U

Abstract

본 고안은 반도체 오버레이 측정장비의 보정장치에 관한 것으로, 종래에는 웨이퍼의 표면이 불균일해짐에 따라 오버레이 마크가 웨이퍼에서 약간 기울어질 경우, 상기 웨이퍼에서 반사되는 백색광과 미러에서 반사되는 백색광이 한 점에서 일치하지 못하여 오버레이가 부정확하게 측정됨은 물론, 상기 오버레이 마크가 기울어지는 방향으로 이동된 값으로 측정되는 문제점이 있었던 바, 본 고안에서는 측정용 광원의 일측에 별도의 보정용 광원을 추가하고, 그 보정용 광원으로부터 발진되는 광을 이용하여 웨이퍼상의 오버레이 마크에 대한 기울기를 측정함으로써, 상기 웨이퍼 상의 오버레이 마크가 기울어지더라도 그 오버레이 마크의 기울어짐 정도를 측정하여 오버레이 측정값에 대한 보정을 할 수 있게 된다.

Description

반도체 오버레이 측정장비의 보정장치

본 고안은 반도체 오버레이 측정장비에 관한 것으로, 특히 오버레이 마크의 기울어짐을 측정하여 보정하는데 적합한 반도체 오버레이 측정장비의 보정장치에 관한 것이다.

일반적으로 포토레지스터 공정에서 각 레이어(layer)간의 정렬상태를 측정하기 위하여 사용되는 오버레이 측정장비는 Michelson's 간섭계 원리에 따른 빛의 간섭현상을 이용하는 것으로, 이러한 측정장비에서는 통상 간섭길이가 짧은 백색광원을 사용하고 있는데, 이는 백색광원의 대역폭(Band Width)이 비교적 큰 값을 가져 그 만큼 간섭길이가 수 μm정도로 짧기 때문이다.

도 1은 종래의 오버레이 측정장비의 광학계를 보인 계통도이다.

이에 도시된 바와 같이 종래의 오버레이 측정장비는, 백색광을 발진시키는 측정용 광원(1)과, 그 측정용 광원(1)으로부터 발진되는 백색광을 반사 및 투과시키는 분광개(2)와, 상기 광원(1)으로부터 발진되어 분광개(2)를 투과하는 백색광을 전반사시키는 미러(3)와, 상기 분광개(2)로부터 반사되어 웨이퍼(W)에 조사되었다가 반사되어 분광개(2)를 투과하는 백색광 및 상기 미러(3)에 의해 반사되어 분광개(2)에 의해 반사되는 백색광을 동시에 검출하는 광검출기(4)로 구성되어 있다.

도면중 미설명 부호인 5는 오버레이 마크이다.

상기와 같은 종래의 오버레이 측정장비는 다음과 같이 동작된다.

즉, 측정용 광원(1)으로부터 발진되는 백색광이 분광개(2)를 거치면서 일부는 반사되어 웨이퍼(W)에 조사되는데 반해, 나머지는 투과되어 미러(3)쪽으로 진행하게 된다.

이렇게 분광된 백색광중에서 웨이퍼(W)에 조사되는 반사광은 그 웨이퍼(W)의 상면에서 되반사되고, 그 되반사되는 광은 분광개(2)를 투과하게 되는 반면, 상기 미러(3)에서 분광개(2)로 되반사되는 광은 그 분광개(2)에 반사되어 웨이퍼(W)의 오버레이 마크(5)를 향해 조사되었던 광과 합쳐지면서 광검출기(4)에 간섭무늬를 형성하게 되는 것이었다.

이때, 상기 광원의 간섭길이가 웨이퍼 표면에 새겨진 오버레이 마크의 두께에 대해 2배이하 일때 상기 오버레이 마크(5)의 상단이 Michelson's 간섭계에서 간섭거리 이내에 위치하게 되면, 상기 광검출기(4)에는 오버레이 마크(5)의 웨이퍼(W)와 구분되는 간섭무늬를 검출할 수 있게 되어 웨이퍼(W)상의 마크위치를 측정하게 되는 것이었다.

그러나, 종래에는 웨이퍼(W)의 표면이 불균일해짐에 따라 오버레이 마크(5)가 웨이퍼(W)에서 약간 기울어질 경우, 상기 웨이퍼(W)에서 반사되는 백색광과 미러(3)에서 반사되는 백색광이 한 점에서 일치하지 못하여 오버레이가 부정확하게 측정됨은 물론, 상기 오버레이 마크(5)가 기울어지는 방향으로 이동된 값으로 측정되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래의 오버레이 측정장비가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 상기 웨이퍼 상의 오버레이 마크가 기울어지더라도 그 오버레이 마크의 기울어짐 정도를 측정하여 오버레이 측정값에 대한 보정을 할 수 있는 반도체 오버레이 측정장비의 보정장치를 제공하려는데 본 고안의 목적이 있다.

도 1은 종래 오버레이 측정장비의 광학계를 보인 계통도.

도 2는 본 고안에 의한 오버레이 측정장비의 광학계를 보인 계통도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1 : 측정용 광원 2 : 제1 분광개

3 : 전반사 미러 4 : 측정용 광검출기

5 : 오버레이 마크 W : 웨이퍼

11 : 보정용 광원 12 : 제2 분광개

13 : 집광렌즈 14 : 필터

15 : 보정용 광검출기

이와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 측정용 광원 외에 오버레이 마크의 기울어짐을 측정하기 위한 보정용 광원을 추가로 구비하는 반도체 오버레이 측정장비의 보정장치가 제공된다.

이하, 본 고안에 의한 반도체 오버레이 측정장비의 보정장치를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 고안에 의한 오버레이 측정장비의 광학계를 보인 계통도로서, 이에 도시된 바와 같이 본 고안에 의한 보정장치는, 측정용 광원(1)과, 그 측정용 광원(1)에서 발진된 광을 반사광 및 투과광으로 분리시키는 제1 분광개(2)와, 그 제1 분광개(2)를 통과한 투과광을 전반사시키는 미러(3)와, 그 미러(3)에서 반사되어 제1 분광개(2)의 배면에서 반사되는 반사광 및 상기 제1 분광개(2)에서 웨이퍼(W)로 반사되었다가 되반사되어 제1 분광개(2)를 통과하는 투과광이 합쳐진 광을 검출하는 측정용 광검출기(4)로 구성되는 반도체 오버레이 측정장비에 있어서, 상기 측정용 광원(1)외에 별도로 헬륨-네온 레이저로 이루어지는 보정용 광원(11)과, 그 보정용 광원(11)에서 발진되어 제1 분광개(2)에서 웨이퍼(W)로 반사되었다가 되반사되어 그 제1 분광개(2)를 통과하는 투과광 및 상기 보정용 광원에서 발진되어 제1 분광개(2)를 통과하여 미러(3)에서 반사되어 제1 분광개(2)의 배면에서 되반사되는 반사광이 합쳐진 광을 반사 및 투과시키는 제2 분광개(12)와, 그 제2 분광개(12)에서 반사되는 반사광을 집광하는 집광렌즈(13)와, 그 집광렌즈(13)를 통과하는 광 중에서 보정용 광원(11)에서 발진된 광만을 투과시키는 필터(14)와, 그 필터(14)를 거친 광을 검출하는 보정용 광검출기(15)로 구성된다.

참고로, 도면에서 실선은 측정용 광원에서의 광 흐름이고, 도면에서 점선은 보정용 광원에서의 광 흐름이다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 5는 오버레이 마크이다.

상기와 같이 구성되는 본 고안에 의한 오버레이 측정장비의 보정장치에 있어서, 먼저 웨이퍼(W)의 상면에 얹혀지는 오버레이 마크(5)의 일반적인 측정과정은 전술한 과정과 동일하다.

즉, 측정용 광원(1)에서 발진된 광이 제1 분광개(2)에서 반사 및 투과되어 그 중에서 반사광은 웨이퍼(W)쪽으로 진행되는 반면, 상기 제1 분광개(2)를 통과한 투과광은 전반사 미러(3)에서 다시 제1 분광개(2)를 거쳐 웨이퍼(W)로 진행되었던 반사광과 합쳐져 광검출기(4)에서 검출된다.

이와 동시에, 상기 보정용 광원(11)에서 발진된 광이 제1 분광개(2)에서 역시 반사 및 투과되어 그 중에서 반사광은 웨이퍼(W)쪽으로 진행되는 반면, 상기 제1 분광개(2)를 통과한 투과광은 전반사 미러(3)에서 반사되어 제1 분광개(2)에서 재반사되면서 웨이퍼(W)에서 재반사되어 제1 분광개(2)를 통과하는 투과광과 합쳐져 제2 분광개(12)로 진행되고, 그 제2 분광개(12)에서 일부는 그대로 투과되어 측정용 광검출기(4)로 진행되는 반면, 나머지는 다시 반사되어 집광렌즈(13)에서 모아져 필터(14)에서 걸러지면서 보정용 광검출기(15)에 의해 검출되는 것이다.

여기서, 상기 제2 분광개(12)에서 반사되는 일부 측정광은 필터(14)에서 걸려져 보정용 광검출기(15)에서 검출되지 못하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의한 반도체 오버레이 측정장비의 보정장치는, 측정용 광원의 일측에 별도의 보정용 광원을 추가하고, 그 보정용 광원으로부터 발진되는 광을 이용하여 웨이퍼상의 오버레이 마크에 대한 기울기를 측정함으로써, 상기 웨이퍼 상의 오버레이 마크가 기울어지더라도 그 오버레이 마크의 기울어짐 정도를 측정하여 오버레이 측정값에 대한 보정을 할 수 있게 된다.

Claims

측정용 광원과, 그 측정용 광원에서 발진된 광을 반사광 및 투과광으로 분리시키는 제1 분광개와, 그 제1 분광개를 통과한 투과광을 전반사시키는 미러와, 그 미러에서 반사되어 제1 분광개의 배면에서 반사되는 반사광 및 상기 제1 분광개에서 웨이퍼로 반사되었다가 되반사되어 제1 분광개를 통과하는 투과광이 합쳐진 광을 검출하는 측정용 광검출기로 구성되는 반도체 오버레이 측정장비에 있어서 ;

상기 측정용 광원외에 별도로 구비되는 보정용 광원과, 그 보정용 광원에서 발진되어 제1 분광개에서 웨이퍼로 반사되었다가 되반사되어 그 제1 분광개를 통과하는 투과광 및 상기 보정용 광원에서 발진되어 제1 분광개를 통과하여 미러에서 반사되어 제1 분광개의 배면에서 되반사되는 반사광이 합쳐진 광을 반사 및 투과시키는 제2 분광개와, 그 제2 분광개에서 반사되는 반사광을 집광하는 집광렌즈와, 그 집광렌즈를 통과하는 광 중에서 보정용 광원에서 발진된 광만을 투과시키는 필터와, 그 필터를 거친 광을 검출하는 보정용 광검출기로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 오버레이 측정장비의 보정장치.
제1항에 있어서, 상기 보정용 광원은 헬륨-네온 레이저인 것을 특징으로 하는 반도체 오버레이 측정장비의 보정장치.