KR20020045745A - 반도체 소자의 오버레이 버어니어 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마스크 정렬의 정확도 측정을 위한 모 버어니어와 자 버어니어로 구성되는 오버레이 버어니어의 마스크에 관한 것으로, 제1 석영기판 상부에 정방형의 제1 크롬 영역과, 상기 정방형의 제1 크롬 영역 상에 소정 개수의 미세패턴으로 형성되는 제1 콘택홀을 포함하는 모 버어니어 마스크와, 제2 석영기판 상부에 상기 모 버어니어 마스크의 제1 크롬 영역에 포함되며 동시에 상기 제1 콘택 홀을 포함하는 제2 크롬 영역과, 상기 제2 크롬영역 상에 바둑판 형상으로 상기 제1 크롬 영역의 제1 콘택 홀 각각을 포함하도록 형성되는 소정 개수의 제2 콘택 홀을 포함하는 자 버어니어 마스크로 형성되는 것을 특징으로 한다. 이에의해, 코마(Coma), 왜곡등의 수차에 의해 발생하는 오버레이 버어니어와 실제 셀간의 미스매칭 (Mismatching)을 억제할 수 있다.

Description

반도체 소자의 오버레이 버어니어 마스크{OVERLAY VERNIER MASK IN SEMICONDUCTOR DEVICE}

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 이전 레이어와 현 레이어간의 오버레이 정확도(Overlay Accuracy)를 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 오버레이 버어니어 형성방법에 관한 것이다.

적층 구조의 반도체 소자를 제조함에 있어서, 전(前) 공정에서 형성시킨 레이어와 현(現) 공정에서 형성시키는 레이어간의 정렬이 매우 중요하기 때문에, 이를 위해, 각 레이어에 상·하부 레이어들간의 정렬 상태를 파악 및 보정하기 위한 오버레이 버어니어(Overlay Vernier)를 설치하고 있다. 상기 오버레이 버어니어는 전 공정에서 형성시킨 모 버어니어와, 현 공정에서 형성된 자 버어니어로 이루어지며, 상기 오버레이 버어니어는, 통상, 다이(die)를 분할하는 스크라이브 라인에 마련된다. 또한, 상기 모 버어니어는 소정 형태의 패턴으로 형성되며, 상기 자 버어니어는 감광막 패턴으로 형성된다.

도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 오버레이 버어니어 형성방법을 설명하기 위한 도면으로서, 이를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 다이(A) 내부 및 스크라이브 라인 영역 상에 소정의 제1패턴(1)과, 상기 제1패턴(1)과 유사한 크기 및 형태로된 모 버어니어(2)를 공지된 공정으로 각각 형성한다. 그런다음, 후속 공정으로서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 다이(A) 내부 및 스크라이브 라인 영역 상에 소정의 제2패턴(3)과 상기 제2패턴(3)과 유사한 크기 및 형태로된 자 버어니어(4)를 각각 형성한다. 이때, 상기 제2패턴(3)과 자 버어니어(4)는 각각 상기 제1패턴(1)과 모 버어니어(2) 상에 형성된다.

도 2는 상기한 오버레이 버어니어를 확대 도시한 것으로, 모 버어니어(2)는 일반적으로 20㎛ 길이의 정방형으로 형성되고, 모 버어니어(2) 상부에 위치한 자 버어니어(4)는 일반적으로 10㎛ 길이의 정방형으로 형성된다.

그러나, 종래의 오버레이 버어니어를 이용한 중첩도 측정방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

먼저, 도 3a를 참조하면, 상기 오버레이 버어니어와 같이 패턴이 큰 경우에는 오버레이 버어니어 마스크(10)에 투과되는 빛의 회절이 적어 렌즈(11)의 중심부를 통해 노광된다.

그런데, 실제 셀의 미세 패턴인 경우에는, 도 3b에 도시된 바와같이, 빛의 회절이 커서 노광 공정시에 렌즈의 에지부(12)를 통하여 노광된다. 이에따라, 필연적으로 광 경로의 차이 및 투영 렌즈의 수차 차이 등에 의해 코마 이펙트(COMA effect) 및 왜곡 등과 같은 형태로 광원의 변형이 일어난다. 즉, 상기 오버레이 버어니어는 스팩(spec.)을 만족하나 실제 셀에서는 미스얼라인이 발생할 수 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 모 버어니어와 자 버어니어 사이의 정렬 상태의 측정을 보다 용이하게 수행할 수 있고, 이 결과로, 실제 패턴들간의 오버레이 정확도를 향상시킬 수 있도록 하는 반도체 소자의 오버레이 버어니어 마스크를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래의 오버레이 버어니어의 형성방법을 설명하기 위한 평면도.

도 2는 종래의 오버레이 버어니어를 확대 도시한 평면도.

도 3a 내지 도 3b는 종래의 오버레이 버어니어의 형성방법에 대한 문제점을 설명하기 위한 도면.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 반도체 소자의 오버레이 마스크를 설명하기 위한 평면도.

도 4d는 본 발명의 반도체 소자의 오버레이 버어니어 마스크를 통한 오버레이 버어니어를 도시한 단면도.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 평면도.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명 *

20, 40 : 제1 석영 기판 21, 41 : 제1 크롬영역

22 : 제1 콘택홀 23, 45 : 모 버어니어 마스크

30, 50 : 제2 석영기판 31, 42 : 제2 크롬영역

32 : 제2 콘택홀 33, 53 : 자 버어니어 마스크

34, 65 : 오버레이 버어니어 35, 63 : 모 버어니어

36 : 필름 37, 64 : 자 버어니어

43 : 제3 크롬영역 44 : 제4 크롬영역

51 : 제5 크롬영역 52 : 제6 크롬영역

61 : 제7 크롬영역 62 : 제8 크롬영역

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은, 마스크 정렬의 정확도 측정을 위한 모 버어니어와 자 버어니어로 구성되는 오버레이 버어니어의 마스크에 관한 것으로, 제1 석영기판 상부에 정방형의 제1 크롬 영역과, 상기 정방형의 제1 크롬 영역 상에 소정 개수의 미세패턴으로 형성되는 제1 콘택홀을 포함하는 모 버어니어 마스크와, 제2 석영기판 상부에 상기 모 버어니어 마스크의 제1 크롬 영역에 포함되며 동시에 상기 제1 콘택 홀을 포함하는 제2 크롬 영역과, 상기 제2 크롬영역 상에 바둑판 형상으로 상기 제1 크롬 영역의 제1 콘택 홀 각각을 포함하도록 형성되는 소정 개수의 제2 콘택 홀을 포함하는 자 버어니어 마스크로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 오버레이 버어니어 마스크를 이용하여 반도체 소자의 오버레이 버어니어 제조할 수 있다.

본 발명에 따르면, 마스크 정렬의 정확도 측정을 위한 모 버어니어와 자 버어니어로 구성되는 오버레이 버어니어의 마스크에 관한 것으로, 제1 석영기판 상부의 일측에 소정간격으로 이격되고 소정 개수로 형성된 줄무늬 모양의 제1 크롬영역과, 상기 제1 석영기판 상부의 제1 크롬영역 타측 부분에 형성되며, 상기 제1 크롬영역과 소정부분 이격되어 배치된 제1 크롬 영역과 동일하게 형성되는 제2 크롬영역과, 상기 제1, 제2 크롬 영역과 수직방향으로 형성되며. 상기 제1, 제2 크롬영역의 상, 하측 부분에 상기 제1 크롬 영역과 동일하게 형성되는 제3, 제4 크롬 영역으로 구성되는 모 버어니어 마스크를 포함하며,

제2 석영기판 상부에 상기 모 버어니어 마스크의 제1, 제2, 제3, 제4 크롬 영역으로 둘러싸인 내부에 포함되며, 상기 내부의 외측부분에 상기 제1, 제2, 제3, 제4 크롬 영역과 각각 평행한 4개의 바형태인 제5 크롬영역과, 상기 각각 4개의 바 형태인 제5 크롬영역으로부터 평행하고 내측 방향으로 갈수록 소정간격 및 폭으로 이격되며, 소정길이 만큼 균일하게 줄어들어 적어도 제5 크롬영역과 각각 평행한 바형태가 2개 이상의 바 형태 패턴이 형성되는 제6 크롬영역으로 구성되는 자 버어니어의 마스크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 오버레이 마스크를 이용하여 반도체 소자의 오버레이 버어니어를 제조할 수 있다.

아울러, 상기 모 버어니어 마스크형성시, 상기 자 버어니어 마스크의 제5 크롬영역보다는 폭과 길이를 더 크게 형성하는데, 자 버어니어 마스크의 제5 크롬 영역을 포함하는 바 형태인 제7 크롬 영역과, 상기 제6 크롬 영역을 포함하면서 상기 제7 크롬영역의 폭과 동일한 간격으로 이격되며 균일하게 바 패턴 길이가 줄어드는제8 크롬영역를 더 포함하여 반도체 소자의 오버레이 버어니어 마스크를 형성 할 수 있다.

(실시예)

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 반도체 소자의 오버레이 버어니어 마스크의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명은, 실제 셀을 대변할 수 있게 하여 셀 에서의 미스 얼라인 정도를 알 수 있게 하기 위하여 오버레이 버어니어 마스크를 미세패턴으로 형성한다.

도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일실시예인 오버레이 버어니어 마스크를 도시한 것으로, 도 4a를 참조하면, 제1 석영기판(20) 상부에 정방형의 제1 크롬 영역(21)을 형성하고, 그런다음, 이후 자 버어니어가 형성될 부분에 소정개수의 미세패턴으로 제1 콘택홀(22)을 형성함으로써 모 버어니어 마스크(23)를 형성한다. 상기 제1 크롬영역(21)은 바람직하게 20㎛의 폭을 갖는 정방형으로 형성되고, 제1 콘택홀(22)은 바람직하게는 0.5*0.5㎛ 사이즈의 정방형으로 형성된다.

다음, 도 4b를 참조하면, 제2 석영기판(30) 상부에 상기 모 버어니어 마스크의 제1 크롬영역에 포함되며, 동시에 제1 콘택홀을 포함하는 제2 크롬 영역(31)을 형성한다. 그런다음, 상기 제2 크롬 영역(31) 상에 바둑판 형상으로 상기 제1 크롬 영역의 제1 콘택홀 각각을 포함하도록 소정 개수의 제2 콘택홀(32)을 형성함으로써 자 버어니어 마스크(33)를 형성한다. 이 때, 상기 제2 크롬 영역은 바람직하게 9㎛의 폭을 갖는 정방형으로 형성되고, 제2 콘택홀(32)은 바람직하게는 1*1㎛ 사이즈의 정방형으로 형성된다. 이러한 미세패턴에 의해 기존의 10㎛, 20㎛의 큰 패턴에비해 코마이펙트(Coma Effect)등에 의한 미스매칭(mismatching)을 방지할 수 있다.

다음, 도 4c, 도 4d를 참조하면, 상기 모 버어니어 마스크와 자 버어니어 마스크를 이용하여 스크라이브 라인(S) 내에 오버레이 버어니어(34)를 형성한 것으로, 도 4c의 AA' 방향으로 바라본 단면도인 도 4d를 참조하면, 셀 영역(도시되지 않음)에서 레이어 형성시 증착된 금속막을 패터닝하여 제1 패턴(도시되지 않음)을 형성하고, 동시에 셀 영역을 분할하는 스크라이브 라인내에 상기 모 버어니어 마스크(23)를 이용하여 모 버어니어(35)를 형성한다. 그런다음, 셀 영역 및 스크라이브 라인을 포함하는 실리콘 기판(도시되지 않음)에 필름(36)을 증착한 다음, 그 상부에 포토 레지스트막을 도포한다. 그리고나서, 상기 셀 영역에서는 공지의 포토 리소그라피 공정을 통하여 제2 패턴(도시되지 않음)을 형성하고, 동시에 상기 자 버어니어 마스크(33)를 이용하여 노광 및 현상 공정을 통하여 자 버어니어(37)를 형성한다. 따라서, 상기와 같이 형성된 모 버어니어(35)와 자 버어니어(37)를 통하여 오버레이 정확도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 도 5a를 참조하면, 제1 석영기판(40) 상부의 일측에 소정간격으로 이격되고 소정 개수로 형성된 줄무늬 모양의 제1 크롬영역(41)이 형성된다. 소정 간격으로 이격된 줄무늬 모양의 제1 크롬 영역(41)은 바람직하게 2㎛로 이격되어 형성되고 20㎛ 길이 및 2㎛ 폭을 갖는 줄무늬 모양으로 형성된다.

또한, 상기 제1 석영기판(40) 상부의 제1 크롬영역(41) 타측 부분에 형성되며, 상기 제1 크롬영역(41)과 소정부분, 예컨대, 적어도 20㎛ 이상 이격되어 배치된 제1 크롬 영역(41)과 동일하게 형성되는 제2 크롬영역(42)이 형성된다.

또한, 상기 제1, 제2 크롬 영역(41, 42)과 수직방향으로 형성되며. 상기 제1, 제2 크롬영역의 상, 하측 부분에 상기 제1 크롬 영역과 동일하게 형성되는 제3, 제4 크롬 영역(43, 44)으로 구성되는 모 버어니어 마스크(45)를 형성한다.

다음, 도 5b를 참조하면, 제2 석영기판(50) 상부에 상기 모 버어니어 마스크(45)의 제1, 제2, 제3, 제4 크롬 영역(41,42,43,44)으로 둘러싸인 내부에 포함되며, 상기 내부의 외측부분에 상기 제1, 제2, 제3, 제4 크롬 영역과 각각 평행한 4개의 바형태인 바람직하게는 0.5㎛의 폭을 갖는 제5 크롬영역(51)을 형성한다.

또한, 상기 각각 4개의 바 형태인 제5 크롬영역(51)으로부터 평행하고 내측 방향으로 갈수록 소정간격 및 소정의 폭, 바람직하게 0.5㎛폭으로 0.5㎛ 이격되며, 소정길이 만큼 균일하게 줄어들어 적어도 제5 크롬영역(51)과 각각 평행한 바형태가 2개 이상, 더욱 바람직하게 4개의 바 형태의 패턴이 형성되는 제6 크롬영역(52)으로 구성되는 자 버어니어의 마스크(53)를 형성한다.

상기와 같은 오버레이 버어니어는 자 버어니어 마스크(53)를 이용하여 자 버어니어를 더욱 미세하게 형성함으로써, 실제 셀에서의 패턴과 동일하게 움직여 오버레이 버어니어와 셀간의 미스메칭(Mismatching)을 방지할 수 있다.

아울러, 도 5a에 도시된 모 버어니어 마스크(45) 형성시, 도 5b에 도시된 자 버어니어 마스크(53)의 제5 크롬영역(51)보다는 폭과 길이를 더 크게 형성하는데 도 6a에 도시된 바와같이, 바람직하게 폭은 1㎛ 및 길이는 12㎛를 갖는, 자 버어니어 마스크(53)의 제5 크롬 영역(51)을 포함하는 바 형태인 제7 크롬 영역(61)과,상기 제6 크롬 영역(52)을 포함하면서 상기 제7 크롬영역(61)의 폭과 동일한 간격으로 이격되로 균일하게 길이가 줄어드는 제8 크롬영역(62)를 더 포함하여 반도체 소자의 오버레이 버어니어 마스크를 형성할 수 있다.

도 6b를 참조하면, 상기와 같은 모 버어니어 마스크와 자 버어니어 마스크를 이용한 모 버어니어(63)와 자 버어니어(64)로 구성되는 오버레이 버어니어(65)를 형성한 평면도가 도시되어 있다.

이상에서 자세히 설명한 바와같이, 모 버어니어 마스크 및 자 버어니어 마스크를 미세패턴으로 형성함으로써, 코마(COMA), 왜곡 등의 수차에 의해 발생하는 오버레이 버어니어와 실제 셀의 미스매칭(Mismatching)을 제거하여 레이어 간의 정확한 얼라인을 구현할 수 있다.

이에따라, 노광장비 렌즈의 상태에 상관없이 오버레이 버어니어가 실제 셀을 대변할 수 있어 오버레이 정확도를 증가시킬 수 있다.

아울러, 상기 오버레이 정확도 증가에 따라 수율이 향상되고 재가공 비율감소에 따른 비용 감소의 효과가 발생한다.

기타, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (5)

1. 마스크 정렬의 정확도 측정을 위한 모 버어니어와 자 버어니어로 구성되는 오버레이 버어니어의 마스크에 관한 것으로,

   제1 석영기판 상부에 정방형의 제1 크롬 영역과,

   상기 정방형의 제1 크롬 영역 상에 소정 개수의 미세패턴으로 형성되는 제1 콘택홀을 포함하는 모 버어니어 마스크와,

   제2 석영기판 상부에 상기 모 버어니어 마스크의 제1 크롬 영역에 포함되며 동시에 상기 제1 콘택 홀을 포함하는 제2 크롬 영역과,

   상기 제2 크롬영역 상에 바둑판 형상으로 상기 제1 크롬 영역의 제1 콘택 홀 각각을 포함하도록 형성되는 소정 개수의 제2 콘택 홀을 포함하는 자 버어니어 마스크로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 오버레이 버어니어 마스크.
2. 제 1항의 오버레이 버어니어 마스크를 이용하여 형성되는 반도체 소자의 오버레이 버어니어 제조방법.
3. 마스크 정렬의 정확도 측정을 위한 모 버어니어와 자 버어니어로 구성되는 오버레이 버어니어의 마스크에 관한 것으로,

   제1 석영기판 상부의 일측에 소정간격으로 이격되고 소정 개수로 형성된 줄무늬 모양의 제1 크롬영역과,

   상기 제1 석영기판 상부의 제1 크롬영역 타측 부분에 형성되며, 상기 제1 크롬영역과 소정부분 이격되어 배치된 제1 크롬 영역과 동일하게 형성되는 제2 크롬영역과,

   상기 제1, 제2 크롬 영역과 수직방향으로 형성되며. 상기 제1, 제2 크롬영역의 상, 하측 부분에 상기 제1 크롬 영역과 동일하게 형성되는 제3, 제4 크롬 영역으로 구성되는 모 버어니어 마스크를 포함하며,

   제2 석영기판 상부에 상기 모 버어니어 마스크의 제1, 제2, 제3, 제4 크롬 영역으로 둘러싸인 내부에 포함되며, 상기 내부의 외측부분에 상기 제1, 제2, 제3, 제4 크롬 영역과 각각 평행한 4개의 바형태인 제5 크롬영역과

   상기 각각 4개의 바 형태인 제5 크롬영역으로부터 평행하고 내측 방향으로 갈수록 소정간격 및 폭으로 이격되며, 소정길이 만큼 균일하게 줄어들어 적어도 제5 크롬영역과 각각 평행한 바형태가 2개 이상의 바 형태 패턴이 형성되는 제6 크롬영역으로 구성되는 자 버어니어의 마스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 오버레이 버어니어 마스크.
4. 제 3항의 오버레이 마스크를 이용하여 제조되는 반도체 소자의 오버레이 버어니어 제조방법.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 모 버어니어 마스크형성시, 상기 자 버어니어 마스크의 제5 크롬영역보다는 폭과 길이를 더 크게 형성하는데, 자 버어니어 마스크의 제5 크롬 영역을 포함하는 바 형태인 제7 크롬 영역과,

   상기 제6 크롬 영역을 포함하면서 상기 제7 크롬영역의 폭과 동일한 간격으로 이격되며 균일하게 바 패턴 길이가 줄어드는 제8 크롬영역를 더 포함하여 구성할 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 오버레이 버어니어 마스크.