KR20020005872A - Method for measuring overlay of semiconductor device - Google Patents

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KR20020005872A
KR20020005872A KR1020000039353A KR20000039353A KR20020005872A KR 20020005872 A KR20020005872 A KR 20020005872A KR 1020000039353 A KR1020000039353 A KR 1020000039353A KR 20000039353 A KR20000039353 A KR 20000039353A KR 20020005872 A KR20020005872 A KR 20020005872A
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조경용
신종찬
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윤종용
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Abstract

PURPOSE: A method for measuring an overlay of a semiconductor device is provided to minimize an alignment error of a reference key by measuring simultaneously two or more reference keys formed on a wafer. CONSTITUTION: A pattern formation area is formed on a center portion of the first reticle. The first reference pattern is formed on an outside of the pattern formation area. The first reference key(220) is formed on all semiconductor chips of a wafer by performing an exposure process and a development process. A photo-resist is applied on the wafer. A pattern formation area is formed on a center portion of the second reticle. The second reference pattern is formed on an outside of the second reticle. The second pattern is formed on a center of the semiconductor chips formed with the first pattern. The second reference key(230) is formed on an edge of the second pattern. A predetermined layer pattern is formed on a center portion of the third reticle. The third reference pattern is formed on an edge of the third reticle. The third reference key(240) and the third pattern are formed on the semiconductor chips. A location of the third reference key(240) is detected by measuring an X-direction distance and a Y-direction distance.

Description

반도체 소자 오버레이 측정 방법{Method for measuring overlay of semiconductor device}Method for measuring overlay of semiconductor device

본 발명은 반도체 소자 오버레이 측정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선행 반도체 공정에서 형성된 선행 박막 패턴과 연관하여 지정된 위치에 후속 박막 패턴을 형성할 때, 선행 박막 패턴과 함께 웨이퍼상에 형성되는 선행 박막 패턴 키(key)를 후속 박막 패턴과 함께 웨이퍼상에 형성되는 후속 박막 패턴 키가 감싸는 형태가 되도록 함으로써, 선행 박막 패턴 키와 후속 박막 패턴 키의 측정 오차가 최소가 되도록 함과 동시에 한 번의 측정에 의하여 측정이 수행되도록 하고, 웨이퍼 중 박막 패턴 키가 차지하는 면적을 최소화한 반도체 소자 오버레이 측정 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a semiconductor device overlay, and more particularly, a preceding thin film formed on a wafer together with the preceding thin film pattern when the subsequent thin film pattern is formed at a designated position in association with the preceding thin film pattern formed in the preceding semiconductor process. The pattern key is enclosed by a subsequent thin film pattern key formed on the wafer together with the subsequent thin film pattern, so that the measurement error between the preceding thin film pattern key and the subsequent thin film pattern key is minimized and at the same time, The present invention relates to a method for measuring a semiconductor device overlay in which measurement is performed, and the area of the wafer is minimized.

반도체 제조 공정중 하나인 포토 공정은 웨이퍼상에 빛과 화학반응하는 포토레지스트를 도포한 상태에서 소정 반도체 박막 패턴의 형상으로 웨이퍼상에 빛이 노광 되도록 하여 포토레지스트에 반도체 박막 패턴 형상대로 개구가 형성되도록 하는 공정이다.Photo process, one of the semiconductor manufacturing processes, allows light to be exposed on a wafer in the form of a predetermined semiconductor thin film pattern in a state in which a photoresist that chemically reacts with light is applied on the wafer so that openings are formed in the shape of the semiconductor thin film pattern in the photoresist. It is a process to make sure.

이와 같은 포토 공정을 매개로 웨이퍼상에 정밀한 반도체 패턴을 형성할 때, 박막 패턴의 형상으로 웨이퍼상에 빛이 노광되도록 하는 역할을 하는 패턴 마스크인 "레티클"의 위치가 지정된 위치가 아니거나, 웨이퍼의 위치가 지정된 위치에 놓이지 않을 경우, 이외에 다양한 원인에 의하여 레티클과 웨이퍼의 얼라인먼트가 정확하게 이루어지지 않을 경우, 선행 반도체 공정에 의하여 형성된 반도체 박막 패턴의 지정된 위치에 후속 반도체 박막 패턴이 형성되지 못하는 문제점이 발생하는 바, 이와 같은 문제점은 곧 반도체 제품이 고유의 기능을 상실함을 의미한다.When forming a precise semiconductor pattern on the wafer through such a photo process, the position of the "reticle", which is a pattern mask that serves to expose light on the wafer in the shape of a thin film pattern, is not a specified position or a wafer In the case where the position of is not in the specified position, if the alignment of the reticle and the wafer is not made correctly due to various reasons, the subsequent semiconductor thin film pattern is not formed at the designated position of the semiconductor thin film pattern formed by the preceding semiconductor process As a result, such a problem means that a semiconductor product loses its original function.

이와 같은 치명적인 문제를 극복하기 위하여 포토 공정에 사용되는 모든 레티클에는 고유한 패턴 얼라인먼트용 패턴이 형성되고, 이와 같은 패턴 얼라인먼트용 패턴은 웨이퍼에 박막 패턴 형태를 갖는 레퍼런스 키(reference key)를 형성시키는 역할을 한다.In order to overcome this fatal problem, a unique pattern alignment pattern is formed on every reticle used in the photo process, and the pattern alignment pattern forms a reference key having a thin film pattern shape on the wafer. Do it.

종래 웨이퍼에 형성되는 레퍼런스 키는 레티클이 바뀔 때마다 상호 겹치지않도록 하나씩 형성되고, 레퍼런스 키가 형성된 웨이퍼는 오버레이 측정 설비로 이송되어 레퍼런스 키의 위치를 측정/대조함으로써 박막 패턴들이 지정된 위치에 정확히 형성되었는가를 판단 및 이 측정 결과에 따라서 레티클 및 웨이퍼의 위치가 피드백 제어되어, 정확한 위치에 박막 패턴이 형성되도록 한다.The reference keys formed on the conventional wafer are formed one by one so as not to overlap each other when the reticle is changed, and the wafer on which the reference key is formed is transferred to the overlay measuring equipment to measure / control the position of the reference key, thereby ensuring that the thin film patterns are formed at the designated positions. The position of the reticle and the wafer are feedback controlled according to the result of the measurement and the measurement, so that the thin film pattern is formed at the correct position.

이때, 오버레이 측정 설비에 의하여 측정되는 레퍼런스 키는 웨이퍼상에 상호 겹쳐지지 않도록 형성되고, 하나의 박막이 형성될 때마다 하나씩 형성됨으로 박막과 같이 적층된 상태이기 때문에 동일 평면에 위치하지 않는다.In this case, the reference keys measured by the overlay measuring equipment are formed so as not to overlap each other on the wafer, and are formed one by one each time one thin film is formed and thus are not positioned in the same plane because they are stacked together with the thin film.

이와 같은 이유로 레퍼런스 키는 개별적으로 촬상되어 이미지화된 후, 이미지를 판독하여 측정이 수행된다. 즉, 어느 하나의 레퍼런스 키는 X 축만을 다른 레퍼런스 키는 Y 축만을 측정한 후, 이 데이터를 취합하여 측정값이 산출된다.For this reason, the reference keys are individually photographed and imaged, and then measurements are performed by reading the images. In other words, any one reference key measures only the X axis while the other reference key measures only the Y axis, and then the data is collected to calculate the measured value.

그러나, 이와 같은 레퍼런스 키들은 개별적으로 촬상되어 측정값이 산출됨으로 측정값을 산출하는데 매우 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라, 레퍼런스 키들이 웨이퍼상에 차지하는 면적은 박막 레이어의 개수에 비례하여 점차 증가되는 문제점이 있다.However, since these reference keys are individually photographed and the measured values are calculated, it takes a very long time to calculate the measured values, and the area occupied by the reference keys on the wafer is gradually increased in proportion to the number of thin film layers. have.

따라서, 본 발명은 종래 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 웨이퍼에 형성된 적어도 2 개 이상의 레퍼런스 키를 동시에 측정하여 레퍼런스 키의 측정오차를 최소화, 측정 시간을 크게 단축시키고, 웨이퍼상에 레퍼런스 키가 차지하는 면적을 최소화함에 있다.Accordingly, the present invention has conventionally considered such a problem, and an object of the present invention is to simultaneously measure at least two or more reference keys formed on a wafer to minimize the measurement error of the reference key, greatly shorten the measurement time, and This is to minimize the area occupied by the reference key.

본 발명의 다른 목적은 상세하게 후술될 본 발명의 상세한 설명에 의하여 보다 명확해질 것이다.Other objects of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention.

도 1은 본 발명에 의한 포토 설비를 개념적으로 도시한 개념도.1 is a conceptual diagram conceptually showing a photo equipment according to the present invention.

도 2a 내지 도 4b는 본 발명에 의한 반도체 소자 오버레이 측정을 위하여 웨이퍼상에 제 1, 제 2, 제 3 레퍼런스 키를 형성하는 과정을 도시한 공정도.2A to 4B are process diagrams illustrating a process of forming first, second and third reference keys on a wafer for semiconductor device overlay measurement according to the present invention;

도 5a는 도 4b의 B - B 단면도.5A is a sectional view taken along the line BB of FIG. 4B.

도 5b는 도 4b의 C - C 단면도.5B is a cross-sectional view taken along line C-C in FIG. 4B.

도 6은 제 1, 제 2 제 3 레퍼런스 키에 의하여 오버레이를 측정하는 방법을 도시한 작용 설명도.6 is an operation explanatory diagram showing a method of measuring an overlay by a first and a second third reference key;

도 7은 본 발명에 의한 다른 실시예를 도시한 개념도.7 is a conceptual diagram showing another embodiment according to the present invention.

이와 같은 본 발명의 목적을 구현하기 위한 반도체 소자 오버레이 측정 방법은 반도체 기판의 소정 영역에 제 1 박막 패턴 및 제 1 박막 패턴을 제외한 반도체 기판의 소정 영역에 형성된 기준점을 중심으로 소정 형상의 제 1 레퍼런스 키를 형성하고, 제 1 박막 패턴의 상부에 제 2 박막 패턴 및 기준점을 중심으로 제 1 박막 패턴과 겹쳐지지 않도록 방사 형태로 소정 형상을 갖는 제 2 레퍼런스 키를 형성하고, 제 1 박막 패턴 및 제 2 박막 패턴과 연관하여 제 3 박막 패턴 및 제 1 레퍼런스 키, 제 2 레퍼런스 키의 내부에 제 3 레퍼런스 키를 형성하고, 반도체 기판에 형성된 제 1, 제 2, 제 3 레퍼런스 키의 소정 위치에서 제 1, 제 2 레퍼런스 키와 제 3 레퍼런스 키 사이의 거리를 측정하며, 거리에 의하여 제 3 레퍼런스 키의 형성 위치 보정값을 산출한다.The semiconductor device overlay measuring method for realizing the object of the present invention is a first reference of a predetermined shape centering on a reference point formed in a predetermined region of the semiconductor substrate except for the first thin film pattern and the first thin film pattern in the predetermined region of the semiconductor substrate. Forming a key, forming a second reference key having a predetermined shape in a radial shape so as not to overlap with the first thin film pattern around the second thin film pattern and the reference point on the first thin film pattern, and forming the first thin film pattern and the A third reference key is formed inside the third thin film pattern, the first reference key, and the second reference key in association with the second thin film pattern, and is formed at a predetermined position of the first, second, and third reference keys formed on the semiconductor substrate. The distance between the first and second reference keys and the third reference key is measured, and the formation position correction value of the third reference key is calculated based on the distance.

이하, 본 발명에 의한 반도체 소자 오버레이 측정 방법의 보다 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a more specific embodiment of the semiconductor device overlay measurement method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도 1에는 포토 공정을 수행하는 포토 설비가 개념적으로 도시되어 있다.1, a photo facility for performing a photo process is conceptually illustrated.

첨부된 도면을 참조하면, 포토 설비(600)는 전체적으로 보아 소정 파장의 빛을 발생시키는 광원(100), 광원(100)의 하부에 형성되며 웨이퍼(200)에 형성할 박막 패턴과 동일한 박막 패턴이 형성된 패턴 마스크인 레티클(300), 레티클(300)의 하부에 설치되어 레트클(300)을 통과한 빛을 소정 비율로 축소하여 웨이퍼(200)에조사하는 축소투영렌즈(400) 및 웨이퍼(200)를 고정 및 웨이퍼(200)의 레벨을 조정하는 웨이퍼 척(미도시)으로 구성된다.Referring to the accompanying drawings, the photo equipment 600 is a light source 100 for generating light of a predetermined wavelength as a whole, the thin film pattern is formed on the lower portion of the light source 100 and the same thin film pattern to be formed on the wafer 200 The reduced projection lens 400 and the wafer 200 installed at the lower portion of the reticle 300 and the reticle 300 which are formed pattern masks to reduce the light passing through the reticle 300 at a predetermined ratio to irradiate the wafer 200. ) And a wafer chuck (not shown) for adjusting the level of the wafer 200.

이와 같은 포토 설비(600)에서 광원(100) - 레티클(300) - 축소투영렌즈(400)를 통과한 빛은 빛과 화학 반응하는 포토레지스트가 소정 두께로 도포되어 있는 웨이퍼(200)에 도달하여 레티클(300)에 형성된 박막 패턴대로 포토레지스트에 패턴 개구를 형성하여 후속 반도체 공정이 진행될 수 있도록 하는 역할을 한다.The light passing through the light source 100-the reticle 300-the reduction projection lens 400 in the photo facility 600 reaches the wafer 200 to which a photoresist chemically reacts with light is applied to a predetermined thickness. A pattern opening is formed in the photoresist in accordance with the thin film pattern formed on the reticle 300 so as to allow subsequent semiconductor processes to proceed.

보다 구체적으로, 레티클(300)은 투명한 기판에 불투명한 크롬을 도금한 크롬 도금막(310) 중 웨이퍼(200)에 형성될 패턴 형상대로 투명 패턴을 형성함으로써 광원(100)에서 발생한 빛이 통과되도록 한다.More specifically, the reticle 300 forms a transparent pattern in a pattern shape to be formed on the wafer 200 of the chromium plating film 310 in which opaque chromium is plated on a transparent substrate so that light generated from the light source 100 passes. do.

이때, 레티클(300)중 웨이퍼(200)의 스크라이브 라인(211)에 해당하는 부분에는 소정 형상을 갖는 고유 레퍼런스 키가 형성된다.At this time, a unique reference key having a predetermined shape is formed in a portion of the reticle 300 corresponding to the scribe line 211 of the wafer 200.

이와 같은 구성을 갖는 포토 설비(600)에 의하여 웨이퍼(200)상에 복수개의 레퍼런스 키를 형성하고, 레퍼런스 키를 반도체 소자 오버레이 측정 설비(미도시)에서 측정하는 방법을 첨부된 도 2a 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.A method of forming a plurality of reference keys on the wafer 200 by the photo facility 600 having such a configuration and measuring the reference keys in a semiconductor device overlay measurement facility (not shown) is shown in FIGS. 2A to 6. Referring to the following.

바람직한 일실시예로, 본 발명에서는 선행 반도체 공정에서 웨이퍼에 2 개의 제 1, 2 레퍼런스 키가 형성되고, 후속 반도체 공정에서 웨이퍼에 1 개의 제 3 레퍼런스 키를 형성되는 바, 제 1, 제 2 레퍼런스 키는 측정 기준 역할을 하고, 제 3 레퍼런스 키는 측정 대상이다.In a preferred embodiment, in the present invention, two first and second reference keys are formed on the wafer in the preceding semiconductor process, and one third reference key is formed on the wafer in the subsequent semiconductor process. The key serves as a measurement reference and the third reference key is the measurement object.

이하, 오버레이 측정 설비에 의하여 제 1 레퍼런스 키 및 제 2 레퍼런스 키와 제 3 레퍼런스 키를 형성 및 측정하는 방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of forming and measuring the first reference key, the second reference key, and the third reference key by the overlay measurement facility will be described.

도 2a의 도면부호 310은 선행 반도체 공정을 진행할 때, 사용되는 제 1 레티클로, 제 1 레티클(310)의 에지를 제외한 중앙 부분에는 웨이퍼(200)에 소정 박막 패턴을 형성하기 위한 패턴 형성 영역(315)이 형성되고, 패턴 형성 영역(315)의 외측 소정 위치에는 도 2a에 도시된 기준점 A의 양쪽으로 소정 간격 이격되며 정의된 Y 축과 평행한 제 1 레퍼런스 패턴(320)이 형성된다.In FIG. 2A, reference numeral 310 is a first reticle used in the preceding semiconductor process, and a pattern formation region for forming a predetermined thin film pattern on the wafer 200 in a center portion except for an edge of the first reticle 310 ( 315 is formed, and a first reference pattern 320 is formed at a predetermined position outside of the pattern formation region 315 and spaced at both sides of the reference point A shown in FIG. 2A and parallel to the defined Y axis.

이때, 바람직한 일실시예로 제 1 레퍼런스 패턴(320)은 짧은 길이를 갖는 막대 형상으로 도시된 바와 같이 2 개가 한 쌍을 이룬다.At this time, in a preferred embodiment, two first reference patterns 320 are paired as shown in a bar shape having a short length.

이때, 제 1 레퍼런스 패턴(320)은 일실시예로 제 1 레티클(310)의 4 개의 모서리중 적어도 1 개 이상의 모서리에 형성하는 것이 무방하다. 본 발명에서는 제 1 레티클(310)의 4 개의 모서리에 제 1 레퍼런스 패턴(320)을 모두 형성하였다.In this case, the first reference pattern 320 may be formed on at least one corner of four corners of the first reticle 310. In the present invention, all of the first reference patterns 320 are formed at four corners of the first reticle 310.

이와 같은 제 1 레티클(310)에 의하여 도 1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(200)에 노광이 진행되어 포토레지스트가 현상된 후, 소정 반도체 박막 공정이 진행됨으로써 도 2b에 도시된 바와 같이 웨이퍼(200)에 형성된 모든 반도체 칩(210)에는 제 1 패턴(215) 및 제 1 레티클(310)에 형성된 제 1 레퍼런스 패턴(320)의 위치와 동일한 형상을 갖는 제 1 레퍼런스 키(220)가 형성된다.As shown in FIG. 1 by the first reticle 310, after exposure is performed on the wafer 200 to develop a photoresist, a predetermined semiconductor thin film process is performed to thereby process the wafer as shown in FIG. 2B. The first reference key 220 having the same shape as the position of the first pattern 215 and the first reference pattern 320 formed on the first reticle 310 is formed in all the semiconductor chips 210 formed in the 200. .

이후, 제 1 패턴(215)이 형성된 반도체 칩(210)에는 소정 반도체 박막 공정이 진행된 후, 웨이퍼(200)에는 다시 포토레지스트가 도포되고 도 3a에 도시된 제 2 레티클(330)에 의하여 다시 한번 노광이 진행된다.Subsequently, after a predetermined semiconductor thin film process is performed on the semiconductor chip 210 on which the first pattern 215 is formed, photoresist is applied to the wafer 200 again, and once again by the second reticle 330 shown in FIG. 3A. The exposure proceeds.

이때, 제 2 레티클(330)의 에지를 제외한 중앙에는 소정 패턴 영역(335)이형성되고, 제 2 레티클(330)의 외측에는 제 1 레티클(310)과 겹쳤을 때, 첨부된 도 3a에 도시된 바와 같이 제 1 레티클(310)의 기준점 A와 동일한 위치에 형성된 기준점 B의 양측으로 소정거리 이격되며, 정의된 X 축과 평행한 제 2 레퍼런스 패턴(340)이 형성된다.In this case, when a predetermined pattern region 335 is formed at the center except for the edge of the second reticle 330, and overlaps with the first reticle 310 at the outside of the second reticle 330, the attached reticle 330 is illustrated in FIG. 3A. As described above, the second reference pattern 340 is formed to be spaced apart from each other by a predetermined distance to both sides of the reference point B formed at the same position as the reference point A of the first reticle 310 and parallel to the defined X axis.

이때, 제 2 레퍼런스 패턴(340) 역시 제 1 레퍼런스 패턴(320)과 마찬가지로 막대 형상으로 2 개가 한 쌍을 이룬다.In this case, like the first reference pattern 320, two second reference patterns 340 may form a pair in a bar shape.

이와 같은 상태에서 노광이 진행된 후, 소정 박막 공정이 진행되면 첨부된 도 3b에 도시된 바와 같이 제 1 패턴(215)가 형성된 반도체 칩(210)의 중앙에는 제 2 패턴(225)이 형성되고, 제 2 패턴(225)의 에지에는 제 2 레퍼런스 패턴(340)과 동일한 형상을 갖는 제 2 레퍼런스 키(230)가 형성된다.After exposure is performed in this state, when a predetermined thin film process is performed, as shown in FIG. 3B, a second pattern 225 is formed at the center of the semiconductor chip 210 on which the first pattern 215 is formed. The second reference key 230 having the same shape as the second reference pattern 340 is formed at the edge of the second pattern 225.

이와 같은 방법 및 형상으로 형성된 제 1 레퍼런스 키(220) 및 제 2 레퍼런스 키(230)는 후술될 제 3 레퍼런스 키에 대하여 측정 기준 역할을 함과 동시에 한번의 측정에 의하여 제 3 레퍼런스 키가 지정된 위치로부터 얼마 만큼 오차가 발생하였는가에 대한 측정이 가능하다.The first reference key 220 and the second reference key 230 formed in such a manner and shape serve as a measurement reference for the third reference key to be described later, and at the same time, the third reference key is designated by one measurement. It is possible to measure how much error has occurred.

이후, 웨이퍼(200)에는 다시 포토레지스트가 도포되고, 도 4a에 도시된 제 3 레티클(345)에 의하여 다시 한번 노광이 진행된다.Thereafter, photoresist is applied to the wafer 200 again, and exposure is performed once again by the third reticle 345 illustrated in FIG. 4A.

이때, 제 3 레티클(345)의 에지를 제외한 중앙 부분에는 소정 박막 패턴(355)이 형성되고, 제 3 레티클(345)의 에지에는 제 3 레퍼런스 패턴(350)이 형성된다.In this case, a predetermined thin film pattern 355 is formed at the center portion excluding the edge of the third reticle 345, and a third reference pattern 350 is formed at the edge of the third reticle 345.

보다 구체적으로, 제 3 레티클(345)에는 제 1, 제 2 레티클(310,320) 겹쳐졌을 때, 제 1 레티클(310)의 기준점 A, 제 2 레티클(330)의 기준점 B 와 동일한 위치에 기준점 C 가 형성되고, 기준점 C 로부터 소정 거리 이격된 곳에는 제 3 레퍼런스 패턴(350)이 형성된다.More specifically, when the first and second reticles 310 and 320 overlap the third reticle 345, the reference point C is located at the same position as the reference point A of the first reticle 310 and the reference point B of the second reticle 330. The third reference pattern 350 is formed at a position spaced apart from the reference point C by a predetermined distance.

이때, 제 3 레퍼런스 패턴(350)의 위치는 제 1, 제 2 레퍼런스 패턴(320,340)에 의하여 형성된 영역의 내부 소정 위치에 위치하도록 하는 바, 이와 같은 제 3 레티클(345)에 의하여 도 4b에 도시된 반도체 칩(210)에는 반도체 박막 공정에 의하여 제 3 레퍼런스 키(240) 및 제 3 패턴(235)이 형성된다.At this time, the position of the third reference pattern 350 is positioned at a predetermined position inside the regions formed by the first and second reference patterns 320 and 340. As shown in FIG. 4B, the third reticle 345 is shown. In the semiconductor chip 210, the third reference key 240 and the third pattern 235 are formed by a semiconductor thin film process.

일실시예로 3 번에 걸친 반도체 공정에 의하여 반도체 칩(210)에는 제 1, 제 2, 제 3 패턴(215,225,235) 및 제 1, 제 2, 제 3 레퍼런스 키(220,230,240)가 형성된다.In an embodiment, first, second, and third patterns 215, 225, and 235 and first, second, and third reference keys 220, 230, and 240 are formed on the semiconductor chip 210 by three semiconductor processes.

이와 같은 제 1, 제 2, 제 3 레퍼런스 키(220,230,240)를 첨부된 도 4b 내지 도 5b를 참조하여 구조적으로 살펴보면 다음과 같다.The first, second, and third reference keys 220, 230, and 240 are structurally described with reference to FIGS. 4B to 5B.

도 5b의 가장 하부에는 일실시예로 L1의 사이 간격을 갖는 제 1 레퍼런스 키(220)가 도시되어 있고, 첨부된 도 5a에 도시된 바와 같이 제 1 레퍼런스 키(220)의 상부에는 일실시예로 L1보다 좁은 사이 간격을 갖으며 L1의 사이에 형성된 L2의 간격을 갖는 제 2 레퍼런스 키(230)가 형성되며, 도 5a에 도시된 바와 같이 제 2 레퍼런스 키(230)의 상부에는 L2보다 좁은 사이 간격을 갖으며 L2의 사이에 형성된 제 3 레퍼런스 키(240)가 형성된다.In the bottom of FIG. 5B, the first reference key 220 is shown with an interval between L 1 in one embodiment, and as shown in FIG. 5A, an upper part of the first reference key 220 is shown. For example, a second reference key 230 having a narrower gap than L 1 and a gap of L 2 formed between L 1 is formed, and as shown in FIG. 5A, an upper portion of the second reference key 230 is formed. is formed with a third reference key 240 were to have a narrow gap between than L 2 formed between the L 2.

이와 같은 구조를 갖는 제 1 내지 제 3 레퍼런스 키(220,230,240)가 형성된반도체 칩(210)은 도시되지 않은 오버레이 측정 설비로 이송된 후, 제 1, 제 2 레퍼런스 키(220,230)에 대한 제 3 레퍼런스 키(240)의 위치가 측정된다.The semiconductor chip 210 having the first to third reference keys 220, 230, and 240 having the above structure is transferred to an overlay measurement facility (not shown), and then a third reference key for the first and second reference keys 220, 230 is provided. The position of 240 is measured.

이후, 제 1, 제 2 레퍼런스 키(220,230)에 대한 제 3 레퍼런스 키(240)의 위치는 기설정된 수치와 비교된 후 결과가 피드백 제어된다.Thereafter, the position of the third reference key 240 with respect to the first and second reference keys 220 and 230 is compared with a predetermined value, and the result is feedback-controlled.

이하, 오버레이 측정 설비에 의한 측정 방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the measuring method by the overlay measuring equipment will be described.

먼저, 측정 대상 웨이퍼(200)가 오버레이 측정 설비로 이송되면, 첨부된 도 5b, 도 6에 도시된 바와 같이 이미지 촬상 장치의 포커스가 제 3 레퍼런스 키(240)의 중심에 맞추어진 후 촬상되어 제 1 레퍼런스 키(220)의 소정 위치와 제 3 레퍼런스 키(240)의 소정 위치 사이의 X 방향 거리가 측정되고, 제 2 레퍼런스 키(230)의 소정 위치와 제 3 레퍼런스 키(240)의 소정 위치 사이의 Y 방향 거리가 측정된다.First, when the measurement target wafer 200 is transferred to the overlay measurement facility, as shown in FIGS. 5B and 6, the focus of the image capturing apparatus is focused on the center of the third reference key 240, and the image is photographed. The X-direction distance between the predetermined position of the first reference key 220 and the predetermined position of the third reference key 240 is measured, and the predetermined position of the second reference key 230 and the predetermined position of the third reference key 240 are measured. The distance in the Y direction between is measured.

이와 같은 방식은 한번에 제 1 레퍼런스 키(220) 내지 제 3 레퍼런스 키(240)를 한번에 측정할 수 있도록 한다.In this manner, the first reference key 220 to the third reference key 240 can be measured at one time.

이와 같이 방식에 의하여 측정된 X 방향 거리 및 Y 방향 거리에 의하여 제 3 레퍼런스 키(240)의 위치가 판독된다.The position of the third reference key 240 is read by the X direction distance and the Y direction distance measured in this manner.

이때, 판독된 제 3 레퍼런스 키(240)의 위치에 의하여 제 3 레퍼런스 키(240)의 형성 위치 보정 여부가 판별된다.At this time, it is determined whether the position of the third reference key 240 is corrected based on the read position of the third reference key 240.

구체적으로, 실제로는 도 6의 빗금친 부분에 위치에 제 3 레퍼런스 키(240)가 형성되어야 하지만, 여러 변수에 의하여 지정된 위치로부터 X,Y 방향으로 제 3 레퍼런스 키(240)가 소정 거리 떨어져 있을 경우 기설정된 제 3 레퍼런스 키(240)의 위치로부터 보정되어야 할 X,Y 방향 거리가 산출된다.In detail, the third reference key 240 should be formed at the position of the hatched portion of FIG. 6, but the third reference key 240 is spaced a predetermined distance in the X and Y directions from the position designated by various variables. In this case, distances in the X and Y directions to be corrected are calculated from the positions of the third reference keys 240.

보정될 위치가 산출되면, 이후 반도체 박막 공정에 이를 반영하여 후속 반도체 박막 공정에서는 보다 정확하면서 정밀도 높은 포토 공정이 진행될 수 있다.When the position to be corrected is calculated, the semiconductor thin film process may reflect the same, and the subsequent semiconductor thin film process may perform a more accurate and accurate photo process.

첨부된 도 7에는 본 발명에 의한 다른 실시예가 도시되어 있는 바, 앞서 설명한 일실시예에서는 제 1, 제 2 레퍼런스 키(220,230)를 상호 소정 간격 이격된 2 개의 막대를 이용하였지만, 도 7의 실시예에서는 제 1 레퍼런스 키(220)가 소정 면적을 갖도록 4 개로 구성되고, 제 2 레퍼런스 키(230) 역시 4 개로 구성되며 제 1 레퍼런스 키(220)의 내부에 형성되도록 하고, 제 2 레퍼런스 키(230)의 내부 소정 위치에 제 3 레퍼런스 키(240)가 형성되도록 하는 바, 도 7의 실시예 역시 앞서 설명한 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있는 바, 이와 같은 실시예는 반도체 공정이 진행될 때마다 패턴 보정 여부를 확인할 수 있는 장점을 갖는다.In FIG. 7, another embodiment according to the present invention is illustrated. In the above-described embodiment, the first and second reference keys 220 and 230 use two bars spaced apart from each other by a predetermined distance. In the example, four first reference keys 220 are configured to have a predetermined area, four second reference keys 230 are also configured to be four, and are formed inside the first reference key 220. Since the third reference key 240 is formed at a predetermined position inside the 230, the embodiment of FIG. 7 may also have the same effect as the above-described embodiment, which is performed every time a semiconductor process is performed. Has the advantage of checking whether the pattern is corrected.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 레퍼런스 키를 이용하여 패턴 얼라인먼트 불량을 측정하는데 소요되는 측정 시간이 크게 감소되고, 웨이퍼중 레퍼런스 키를 형성하는데 소요되는 공간이 감소되며, 한번의 측정 공정에 의하여 패턴 위치 여부가 산출되며, 측정 오차를 최소화하는 등 다양한 효과를 갖는다.As described in detail above, the measurement time required for measuring pattern alignment defects by using the reference key is greatly reduced, the space required for forming the reference key in the wafer is reduced, and the pattern position by one measurement process. Whether or not is calculated, and has a variety of effects, such as minimizing the measurement error.

Claims (3)

반도체 기판의 소정 영역에 제 1 박막 패턴 및 상기 제 1 박막 패턴을 제외한 상기 반도체 기판의 소정 영역에 형성된 기준점을 중심으로 소정 형상의 제 1 레퍼런스 키를 형성하는 단계와;Forming a first reference key having a predetermined shape around a reference point formed in a predetermined region of the semiconductor substrate except for the first thin film pattern and the first thin film pattern in a predetermined region of the semiconductor substrate; 상기 제 1 박막 패턴의 상부에 제 2 박막 패턴 및 상기 기준점을 중심으로 상기 제 1 박막 패턴과 겹쳐지지 않도록 방사 형태로 소정 형상을 갖는 제 2 레퍼런스 키를 형성하는 단계와;Forming a second reference key having a predetermined shape in a radial shape on the first thin film pattern such that the second thin film pattern and the reference point do not overlap with the first thin film pattern; 상기 제 1 박막 패턴 및 상기 제 2 박막 패턴과 연관하여 상기 제 3 박막 패턴 및 상기 제 1 레퍼런스 키, 상기 제 2 레퍼런스 키의 내부에 제 3 레퍼런스 키를 형성하는 단계와;Forming a third reference key inside the third thin film pattern, the first reference key and the second reference key in association with the first thin film pattern and the second thin film pattern; 상기 반도체 기판에 형성된 상기 제 1, 제 2, 제 3 레퍼런스 키의 소정 위치에서 상기 제 1, 제 2 레퍼런스 키와 상기 제 3 레퍼런스 키 사이의 거리를 측정하는 단계와;Measuring a distance between the first, second reference key and the third reference key at a predetermined position of the first, second, and third reference keys formed on the semiconductor substrate; 상기 거리에 의하여 제 3 레퍼런스 키의 형성 위치 보정값을 산출하는 단계를 포함하는 반도체 소자 오버레이 측정 방법.And calculating a position correction value of the third reference key based on the distance. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 레퍼런스 키는 상기 반도체 기판의 소정 위치에 형성된 기준점의 양측에 막대 형상으로 형성되고, 상기 제 2 레퍼런스 키는 상기 기준점을 기준으로 상기 제 1 레퍼런스 키와 직각을 갖도록 형성되며, 상기 제3 레퍼런스 키는 상기 제 1, 제 2 레퍼런스 키에 의하여 형성된 영역 내부에 형성된 반도체 소자 오버레이 측정 방법.The semiconductor device of claim 1, wherein the first reference key is formed in a bar shape on both sides of a reference point formed at a predetermined position of the semiconductor substrate, and the second reference key is perpendicular to the first reference key with respect to the reference point. And a third reference key formed in an area formed by the first and second reference keys. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 레퍼런스 키는 상기 반도체 기판의 소정 위치에 형성된 기준점을 기준으로 방사선 상으로 복수개가 형성되고, 상기 제 2 레퍼런스 키는 상기 기준점을 기준으로 상기 제 1 레퍼런스 키를 감싸도록 복수개가 형성되며, 상기 제 3 레퍼런스 키는 상기 제 1, 제 2 레퍼런스 키에 의하여 형성된 영역 내부에 형성된 반도체 소자 오버레이 측정 방법.The semiconductor device of claim 1, wherein a plurality of first reference keys are formed on a radiation basis based on a reference point formed at a predetermined position of the semiconductor substrate, and the second reference keys surround the first reference key based on the reference point. And a plurality of third reference keys are formed in regions formed by the first and second reference keys.
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