KR20030054781A - Apparatus for overlay measurement and method for measuring overlay using the same - Google Patents

Apparatus for overlay measurement and method for measuring overlay using the same Download PDF

Info

Publication number
KR20030054781A
KR20030054781A KR1020010085191A KR20010085191A KR20030054781A KR 20030054781 A KR20030054781 A KR 20030054781A KR 1020010085191 A KR1020010085191 A KR 1020010085191A KR 20010085191 A KR20010085191 A KR 20010085191A KR 20030054781 A KR20030054781 A KR 20030054781A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
beam splitter
overlay
optical fiber
light source
overlay measurement
Prior art date
Application number
KR1020010085191A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR100417212B1 (en
Inventor
김상원
Original Assignee
동부전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동부전자 주식회사 filed Critical 동부전자 주식회사
Priority to KR10-2001-0085191A priority Critical patent/KR100417212B1/en
Publication of KR20030054781A publication Critical patent/KR20030054781A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100417212B1 publication Critical patent/KR100417212B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605Workpiece metrology
    • G03F7/70616Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70633Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching

Abstract

PURPOSE: An apparatus for measuring an overlay and a measuring method using the same are provided to prevent an edge detection error due to a damage of an overlay measurement pattern by detecting an edge and a profile of the overlay measurement pattern. CONSTITUTION: An apparatus for measuring an overlay includes a light source(31), the first beam splitter(32), the first optical fiber(33), the second beam splitter(34), a reference mirror(35), a CCD camera(37), the second optical fiber(44), a Z-stage(41), and a photo diode(43). The first beam splitter is used for transmitting or reflecting beams of the light source. The first optical fiber is used for condensing the transmitting beams of the first beam splitter. The second splitter transmits the beams of the first optical fiber to the first and the second paths. The reference mirror is used for transmitting the beams of the first path to the second beam splitter. The CCD camera is used for imaging the beams of the first and the second paths. The second optical fiber is used for condensing the beams of the first beam splitter. The Z-stage includes a fiber-tip(42) to perform a near-field scanning process. The photo diode is used for converting the scanned images of the fiber-tip to electric signals.

Description

오버레이 측정 장치 및 이를 이용한 오버레이 측정 방법{APPARATUS FOR OVERLAY MEASUREMENT AND METHOD FOR MEASURING OVERLAY USING THE SAME}Overlay measuring device and overlay measuring method using the same {APPARATUS FOR OVERLAY MEASUREMENT AND METHOD FOR MEASURING OVERLAY USING THE SAME}

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 이전 레이어와 현 레이어간의 오버레이(ovelay)를 정밀하게 측정하기 위한 오버레이 측정 장치 및 이를 이용한 오버레이 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to an overlay measuring apparatus for accurately measuring an overlay between a previous layer and a current layer, and an overlay measuring method using the same.

적층 구조의 반도체 소자를 제조함에 있어서, 전(前) 공정에서 형성시킨 레이어(layer)와 현(現) 공정을 통해 형성시키는 레이어간의 정렬이 매우 중요하다. 따라서, 종래에는 각 레이어에 하부 레이어와 상부 레이어간의 정렬 상태를 파악 및 보정하기 위한 오버레이(overlay) 측정 패턴을 설치하고 있다.In manufacturing a semiconductor device having a laminated structure, alignment between the layers formed in the previous process and the layers formed through the current process is very important. Therefore, in the related art, overlay measurement patterns are provided in each layer to identify and correct an alignment state between a lower layer and an upper layer.

참고로, 오버레이란 전(前) 공정에 구현된 레이어와 현(現) 공정에서 형성하는 레이어간의 정렬 상태를 수치로 표시하는 것을 말하며, 통상의 반도체 제조 공정에서는 측정된 오버레이 값을 스캐너(scanner) 또는 스텁퍼(steppter)와 같은 노광 장비에 피드백(feedback)함으로써, 하부 레이어와 상부 레이어간의 중첩도를 향상시킨다.For reference, the overlay refers to the numerical display of the alignment between the layers implemented in the previous process and the layers formed in the current process. In the semiconductor manufacturing process, the measured overlay values are measured. Or by feeding back to exposure equipment, such as a stepper, to improve the degree of overlap between the bottom and top layers.

상기 오버레이 측정 패턴은 웨이퍼에서 다이(Die)와 다이 사이를 분할하는 스크라이브 라인(Scribe line) 내에 설치하는 것이 보통이며, 예컨데, 하부 레이어로서 형성된 아우터 박스(Outer Box)와 상부 레이어로서 형성하는 인너 박스(Inner Box)로 구성된다. 여기서, 상기 아우터 박스는 하부층 패턴으로 이루어지는 반면, 상기 인너 박스는 상기 하부층 패턴을 패터닝하기 위해 포토리소그라피 공정을 통해 형성되는 감광막 패턴으로 이루어진다.The overlay measurement pattern is usually installed in a scribe line for dividing the die and the die from the wafer, for example, an outer box formed as a lower layer and an inner box formed as an upper layer. It consists of (Inner Box). Here, the outer box is formed of a lower layer pattern, while the inner box is formed of a photoresist pattern formed through a photolithography process to pattern the lower layer pattern.

도 1a 및 도 1b는 종래의 오버레이 측정 패턴을 도시한 평면도 및 그 단면도이다.1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing a conventional overlay measurement pattern.

종래의 오버레이 측정 패턴은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 박스 인 박스(Box in Box) 구조로 형성되며, 외측에 배치된 아우터 박스(1)와 그 내측에 배치되는 인너 박스(2)로 구성된다.The conventional overlay measurement pattern, as shown in Figure 1a, is formed of a box in box (Box in Box) structure, consisting of an outer box 1 disposed on the outside and the inner box 2 disposed on the inside. do.

이와 같은 오버레이 측정 패턴을 형성하기 위해, 도 1b에 도시된 바와 같이, 종래에는 전 공정 단계에서 TEOS 또는 BPSG와 같은 산화막(11)에 사진틀 형상으로 요홈(12)을 형성하는 것에 의해 아우터 박스(1)를 형성하며, 현 공정 단계에서 구현하고자 하는 매질인 금속막(13)의 증착 후에 상기 금속막(13) 상에 포토리소그라피 공정으로 감광막 패턴(14)을 형성하는 것에 의해 상기 아우터 박스(1) 내에 배치되는 인너 박스(2)를 형성한다.In order to form such an overlay measurement pattern, as shown in FIG. 1B, the outer box 1 is formed by forming the recesses 12 in the form of a picture frame in the oxide film 11 such as TEOS or BPSG in the previous process step. ) And by forming a photoresist pattern 14 on the metal film 13 by a photolithography process after the deposition of the metal film 13, which is a medium to be implemented in the current process step, the outer box 1. An inner box 2 disposed therein is formed.

한편, 상기와 같은 오버레이 측정 패턴을 이용하여 오버레이를 측정함에 있어서, 종래에는 도 2에 도시된 바와 같은 오버레이 측정 장치를 이용한다.Meanwhile, in the overlay measurement using the overlay measurement pattern as described above, the overlay measurement apparatus as shown in FIG. 2 is conventionally used.

도 2를 참조하면, 종래의 오버레이 측정 장치는 간섭계를 이용한 화상처리 방식으로 웨이퍼 상에 구현된 오버레이 측정 패턴을 CCD 카메라로 촬상한 다음, 에지(edge) 검출 알고리즘(algolithm)을 이용해 오버레이 측정 패턴의 각 에지를 검출하여 하부레이어와 상부레이어간의 오버레이를 측정한다.Referring to FIG. 2, a conventional overlay measurement apparatus photographs an overlay measurement pattern implemented on a wafer by an image processing method using an interferometer, and then uses an edge detection algorithm to determine an overlay measurement pattern. Each edge is detected to measure the overlay between the lower and upper layers.

이와 같은 오버레이 측정 장치를 이용한 오버레이 측정 방법을 간략하게 설명하면 다음과 같다.The overlay measuring method using the overlay measuring apparatus as described above will be briefly described as follows.

우선, 광원(21)에서부터 나온 빔은 광섬유(optical fiber : 22)를 거쳐 빔스플리터(Beam Splitter : 23)로 입사된 후, 상기 빔스플리터(23)를 투과 및 반사하여 제1 및 제2경로(L1, L2)로 나뉘어 진행한다.First, the beam emitted from the light source 21 is incident to the beam splitter 23 through the optical fiber 22, and then transmitted and reflected through the beam splitter 23 so that the first and second paths ( Proceed by dividing into L1, L2).

그런다음, 투과되어 제1경로(L1)로 진행한 빔은 기준 미러(reference mirror : 24)에 의해 반사되어 다시 빔스플리터(23)로 입사되고, 반사되어 제2경로(L2)로 진행한 빔은 웨이퍼(25)에 입사된 후에 오버레이 측정 패턴에서 반사되어 빔스플리터(23)로 다시 입사된다.Then, the beam transmitted and propagated to the first path L1 is reflected by the reference mirror 24 and is incident again to the beam splitter 23, and the beam is reflected and propagated to the second path L2. Is incident on the wafer 25 and then reflected in the overlay measurement pattern and incident back into the beamsplitter 23.

다음으로, 빔스플리터(23)로 입사된 두 경로(L1, L2)의 빔을 촬상 수단, 즉, CCD 카메라(26)에서 촬상하고, 그리고나서, 이를 특정 알고리즘에 따라 해석하여 오버레이 정렬도를 파악한다.Next, the beams of the two paths L1 and L2 incident to the beam splitter 23 are picked up by the imaging means, that is, the CCD camera 26, and then analyzed according to a specific algorithm to determine the overlay alignment. do.

도 2에서, 미설명된 도면부호 30은 렌즈를 나타낸다.In Fig. 2, reference numeral 30, which is not explained, denotes a lens.

그러나, 전술한 바와 같은 종래의 오버레이 측정방법의 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, CCD 카메라에 의한 화상처리 방식으로 오버레이 측정 패턴, 즉, 아우터 박스와 인너 박스의 각 에지를 검출하기 때문에 CMP 공정의 적용이 보편화되고 있는 현 공정 기술에서 오버레이 박스가 손상될 경우에는 에지 검출이 어려워 정확한 오버레이 측정이 이루어지지 못하고, 이에 따라, 노광 공정에서의 웨이퍼와 레티클간의 정확한 정렬이 이루어지지 못함으로써, 제조수율의 저하를 초래하게 된다.However, in the conventional overlay measurement method as described above, as shown in FIG. 3, the CMP process is performed by detecting the overlay measurement pattern, that is, each edge of the outer box and the inner box, by the image processing method by the CCD camera. When the overlay box is damaged in the current process technology, which is widely applied, it is difficult to detect edges and thus accurate overlay measurement is not possible. Accordingly, accurate alignment between the wafer and the reticle in the exposure process cannot be achieved, thereby producing a yield. Will cause a decrease.

도 4는 종래 오버레이 측정시의 문제점을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 도면부호 1은 아우터 박스, 2는 인너 박스, 11은 산화막, 13는 금속막, 14는 감광막 패턴, 그리고, A는 어택을 받는 아우터 박스 부분을 각각 나타낸다.4 is a diagram illustrating a problem in conventional overlay measurement. Here, reference numeral 1 denotes an outer box, 2 an inner box, 11 an oxide film, 13 a metal film, 14 a photosensitive film pattern, and A denotes an outer box portion to be attacked, respectively.

도시된 바와 같이, CMP 공정에 의해 산화막(11)에 형성된 아우터 박스(1)가 어택(Attack)을 받음에 따라, 금속막(13)은 비등방적으로 증착되며, 아울러, 완만한 프로파일(profile)을 갖게 되고, 그래서, 종래의 CCD 카메라를 이용한 화상처리 방식으로는 오버레이 박스의 에지를 검출하는데 어려움이 있다.As shown, as the outer box 1 formed on the oxide film 11 is attacked by the CMP process, the metal film 13 is anisotropically deposited, and at the same time, the profile is smooth. Therefore, it is difficult to detect the edge of the overlay box in the image processing method using a conventional CCD camera.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 정밀한 오버레이 측정이 이루어지도록 할 수 있는 오버레이 측정 장치 및 이를 이용한 오버레이 측정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an overlay measuring apparatus and an overlay measuring method using the same, which are designed to solve the above problems, and to enable precise overlay measurement.

도 1a 및 도 1b는 종래의 오버레이 측정 패턴을 도시한 평면도 및 단면도.1A and 1B are a plan view and a sectional view of a conventional overlay measurement pattern.

도 2는 종래의 오버레이 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면.2 is a schematic view of a conventional overlay measurement apparatus.

도 3은 종래 오버레이 측정 패턴의 에지 검출 방법을 설명하기 위한 도면.3 is a view for explaining an edge detection method of a conventional overlay measurement pattern.

도 4는 종래 오버레이 측정시의 문제점을 설명하기 도면.4 illustrates a problem in conventional overlay measurement.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 측정 장치를 도시한 도면.5 illustrates an overlay measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

31 : 광원 32 : 제1빔스플리터31 light source 32 first beam splitter

33 : 제1광섬유 34 : 제2빔스플리터33: first optical fiber 34: second beam splitter

35 : 기준 미러 36 : 웨이퍼35 reference mirror 36 wafer

37 : CCD 카메라 41 : Z-스페이지37: CCD camera 41: Z-page

42 : 파이버-팁(Fiber-Tip) 43 : 포토 다이오드42 Fiber-Tip 43 Photodiode

44 : 제2광섬유 50 : 렌즈44 second optical fiber 50 lens

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오버레이 측정 장치는, 광원; 상기 광원으로부터 나온 빔을 투과 및 반사시키는 제1빔스플리터; 상기 제1빔스플리터를 투과한 빔을 집광시켜 진행시키는 제1광섬유; 상기 제1광섬유를 거쳐 진행하는 빔을 투과 및 반사시켜 제1 및 제2경로로 진행시키는 제2빔스플리터; 상기 제2빔스플리터를 투과한 제1경로의 빔을 반사시켜 상기 제2빔스플리터에 다시 입사시키는 기준 미러; 상기 제2빔스플리터에 재입사되어 반사된 제1경로의 빔과, 상기 제2빔스플리터에서 반사되어 웨이퍼의 오버레이 패턴에 의해 재반사된 후에 상기 제2빔스플리터에 재입사되어 투과된 제2경로의 빔을 촬상하는 CCD 카메라; 상기 제1빔스플리터에 의해 반사된 빔을 집광시켜 진행시키는 제2광섬유; 상기 제2광섬유의 끝단에 연결되며, 근접-장(Near-Field) 스캐닝을 위한 파이버-팁(Fiber-Tip)이 부착된 Z-스테이지; 및 상기 파이버-팁에 의해 스캐닝된 이미지를 전달받아 전기적 신호로 출력하는 포토 다이오드를 포함한다.An overlay measuring apparatus of the present invention for achieving the above object, the light source; A first beam splitter for transmitting and reflecting a beam from the light source; A first optical fiber for condensing and propagating a beam transmitted through the first beam splitter; A second beam splitter which transmits and reflects a beam traveling through the first optical fiber to travel in the first and second paths; A reference mirror which reflects the beam of the first path passing through the second beam splitter and enters the second beam splitter again; A second path transmitted through the second beam splitter and reflected by the second beam splitter, and reflected by the overlay pattern of the wafer and then reentered and transmitted through the second beam splitter A CCD camera for imaging a beam of light; A second optical fiber for condensing and propagating the beam reflected by the first beam splitter; A Z-stage connected to an end of the second optical fiber and attached with a fiber tip for near-field scanning; And a photodiode receiving the image scanned by the fiber tip and outputting the image as an electrical signal.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 오버레이 측정 방법은, 광원과, 상기 광원으로부터 나온 빔을 투과 및 반사시키는 빔스플리터와, 상기 빔스플리터에 의해 분리된 빔을 이용해서 웨이퍼 상의 아우터 박스 및 인너 박스로 구성된 오버레이 측정 패턴의 이미지를 촬상하는 촬상 수단부, 및 상기 웨이퍼 표면의 국소 부위를 정밀하게 스캐닝하는 근접-장(Near-Field) 스캐닝 수단부가 구비된 오버레이 측정 장치를 이용하여 상기 아우터 박스와 인너 박스간의 오버레이를 측정하는 방법에 있어서, 상기 촬상 수단에 의한 이미지 처리로 상기 아우터 박스 및 인너 박스의 각 에지(edge)를 검출하는 제1단계; 상기 근접-장 스캐닝 수단으로 아우터 박스 및 인너 박스의 국소 부위를 정밀하게 스캐닝하는 제2단계; 상기 제2단계에서 구해진 데이터 값으로 상기 제1단계에서 구해진 데이터 값을 보정하는 제3단계; 및 상기 제3단계에 얻어진 최종 데이터 값을 특정 에지 검출 알고리즘에 따라 연산하는 제4단계를 포함한다.In addition, the overlay measuring method of the present invention for achieving the above object, the outer box on the wafer using a light source, a beam splitter for transmitting and reflecting the beam from the light source, and a beam separated by the beam splitter And an image capturing means portion for photographing an image of an overlay measurement pattern composed of an inner box, and an overlay measuring apparatus including a near-field scanning means portion for precisely scanning a local portion of the wafer surface. A method of measuring an overlay between a box and an inner box, the method comprising: a first step of detecting respective edges of the outer box and the inner box by image processing by the imaging means; A second step of precisely scanning the local portions of the outer box and the inner box with the near-field scanning means; A third step of correcting the data value obtained in the first step with the data value obtained in the second step; And a fourth step of calculating the final data value obtained in the third step according to a specific edge detection algorithm.

본 발명에 따르면, 기존의 측정 방식에 근접-장(near-field) 스캔 방식을 도입함으로써, 오버레이 측정 패턴의 에지 검출 오류를 극복할 수 있으며, 따라서, 정밀한 오버레이 측정이 이루어지도록 할 수 있다.According to the present invention, by introducing a near-field scan method to the existing measurement method, it is possible to overcome the edge detection error of the overlay measurement pattern, so that precise overlay measurement can be made.

(실시예)(Example)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 측정 장치를 도시한 도면으로서, 이를 설명하면 다음과 같다.5 is a diagram illustrating an overlay measurement apparatus according to an embodiment of the present invention, which will be described below.

도시된 바와 같이, 본 발명의 오버레이 측정 장치는, 크게, He-Ne 레이저로 이루어진 광원(31)과, 상기 광원(31)으로부터 나온 빔을 투과 및 반사시키는 제1빔스플리터(32)와, 상기 제1빔스플리터(32)에 의해 분리된 빔을 이용해서 웨이퍼 상의 오버레이 측정 패턴의 이미지를 촬상하는 촬상 수단부(A) 및 웨이퍼의 국소 부위를 정밀하게 스캐닝하는 근접-장(Near-Field) 스캐닝 수단부(B)를 포함한다.As shown, the overlay measuring apparatus of the present invention includes a light source 31 composed of a He-Ne laser, a first beam splitter 32 that transmits and reflects a beam emitted from the light source 31, and Imaging means portion A for imaging the image of the overlay measurement pattern on the wafer using the beam separated by the first beamsplitter 32 and near-field scanning for precisely scanning the local area of the wafer. And a means part (B).

여기서, 상기 촬상 수단부(A)는 상기 제1빔스플리터(32)를 투과한 빔을 집광시켜 진행시키는 제1광섬유(33)와, 상기 제1광섬유(33)를 거쳐 진행하는 빔을 투과 및 반사시켜 제1 및 제2경로로 진행시키는 제2빔스플리터(34)와, 상기 제2빔스플리터(34)를 투과한 제1경로의 빔을 반사시켜 상기 제2빔스플리터(34)에 다시 입사시키는 기준 미러(35), 및 상기 제2빔스플리터(34)에 재입사되어 반사된 제1경로의 빔과 상기 제2빔스플리터(34)에서 반사되어 웨이퍼(36)의 오버레이 측정 패턴에서 재반사된 후에 상기 제2빔스플리터(34)에 재입사되어 투과된 제2경로의 빔을 촬상하는 실질적인 촬상 수단인 CCD 카메라(37)를 포함한다.In this case, the imaging means unit A transmits the first optical fiber 33 for condensing and propagating the beam transmitted through the first beam splitter 32, and the beam propagating through the first optical fiber 33. The second beam splitter 34 reflects and proceeds to the first and second paths, and the beam of the first path passing through the second beam splitter 34 is reflected to enter the second beam splitter 34 again. The reference mirror 35 and the second beam splitter 34 that are re-entered and reflected by the beam of the first path and the second beam splitter 34 that are reflected by the overlay measurement pattern of the wafer 36. And a CCD camera 37 which is a substantial imaging means for imaging the beam of the second path transmitted through the second beam splitter 34 after being re-entered.

상기 근접-장 스캐닝 수단부(B)는 실질적인 스캐닝 수단인 파이버-팁(Fiber Tip : 42)과, 상기 파이버-팁(42)에 의해 스캐닝된 웨이퍼 표면의 이미지를 전달받아 전기적 신호로 출력하는 포토 다이오드(43)을 포함하며, 상기 파이버-팁(42)은 Z-스테이지(41)에 고정되고, 이러한 Z-스테이지(41)에는 집광된 빔을 전달하기 위한 제2광섬유(44)가 연결된다.The near-field scanning means portion B is a fiber tip 42, which is a substantially scanning means, and a photo that receives an image of the surface of the wafer scanned by the fiber tip 42 and outputs an electrical signal. A diode 43, wherein the fiber tip 42 is fixed to the Z-stage 41, to which the second optical fiber 44 for delivering the focused beam is connected. .

도 5에서, 도면부호 50은 렌즈를 나타내며, 이러한 렌즈(50)는 상기 제1빔스플리터(32)와 제1광섬유(33) 사이, 상기 제1광섬유(33)와 제2빔스플리터(34) 사이, 상기 제2빔스플리터(34)와 기준 미러(35) 사이, 상기 제2빔스플리터(34)와 해당 웨이퍼(36) 사이, 그리고, 상기 제1빔스플리터(32)와 제2광섬유(44) 사이 각각에 배치된다.In FIG. 5, reference numeral 50 denotes a lens, which lens 50 is disposed between the first beam splitter 32 and the first optical fiber 33, and the first optical fiber 33 and the second beam splitter 34. Between the second beam splitter 34 and the reference mirror 35, between the second beam splitter 34 and the wafer 36, and between the first beam splitter 32 and the second optical fiber 44. Placed between each).

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 오버레이 측정 장치를 이용한 오버레이 측정 방법은 다음과 같다.An overlay measurement method using the overlay measurement apparatus of the present invention having such a configuration is as follows.

먼저, 기존의 오버레이 측정 방식에 따라, 촬상 수단부(B)로부터 아우터 박스와 인너 박스의 이미지를 촬상하고, 이를 통해, 상기 아우터 박스와 인너 박스의 각 에지(edge)를 검출한다.First, the image of the outer box and the inner box is picked up from the imaging means unit B according to the existing overlay measuring method, thereby detecting each edge of the outer box and the inner box.

그런다음, 근접-장 스캐닝 수단부(B)를 이용해서 웨이퍼 표면에 대한 정밀 스캐닝을 수행하고, 이를 통해, 웨이퍼의 국소 부위, 즉, 아우터 박스와 인너 박스로 구성되는 오버레이 측정 패턴에 대해 2차원 또는 3차원적인 프로파일을 구한다.Then, using the near-field scanning means portion B, a precise scanning of the wafer surface is performed, and thereby two-dimensional for an overlay measurement pattern composed of a local portion of the wafer, that is, an outer box and an inner box. Or find a three-dimensional profile.

이어서, 상기 근접-장 스캐닝에 의해 얻어진 아우터 박스 및 인너 박스의 각 중심 값으로 상기 이미지 처리에 의한 에지 검출 방식으로 구한 아우터 박스 및 이너 박스의 중심 값을 보정한다.Subsequently, the center values of the outer box and the inner box obtained by the edge detection method by the image processing are corrected with the respective center values of the outer box and the inner box obtained by the near-field scanning.

그리고나서, 이렇게 보정된 중심 값을 특정한 에지 검출 알고리즘에 따라 연산함으로써, 아우터 박스와 인너 박스간의 오버레이 정렬도를 측정한다.Then, by calculating the center value thus corrected according to a specific edge detection algorithm, the degree of overlay alignment between the outer box and the inner box is measured.

이와 같은 방법으로 오버레이를 측정하게 되면, 근접-장 스캐닝 방식에 의해 얻어진 데이터로 기존의 이미지 처리에 의해 얻어진 데이터가 보정되기 때문에, 보다 정확한 오버레이 측정이 이루어지게 되며, 따라서, 오버레이 측정 불량에 기인하는 소자의 제조수율 저하를 방지할 수 있게 된다.By measuring the overlay in this manner, since the data obtained by the conventional image processing is corrected with the data obtained by the near-field scanning method, more accurate overlay measurement is made, and therefore, due to the overlay measurement failure The fall of the manufacturing yield of an element can be prevented.

즉, 종래의 오버레이 측정 방법은 오버레이 측정 패턴, 특히, 아우터 박스가 CMP에 의해 손상을 받게 될 경우, 에지 검출에 오류가 발생하게 되지만, 본 발명은이러한 오류를 근접-장 스캐닝 방식에 의해 보정할 수 있기 때문에 보다 정확한 오버레이 측정을 행할 수 있게 된다.That is, in the conventional overlay measurement method, when the overlay measurement pattern, in particular, the outer box is damaged by the CMP, an error occurs in edge detection, but the present invention can correct such an error by a near-field scanning method. This allows more accurate overlay measurements.

이상에서와 같이, 본 발명은 기존의 측정 방식에 따라 오버레이 측정 패턴의 에지를 검출한 후, 근접-장 스캔 방식에 의해 오버레이 측정 패턴의 프로파일을 추가 검출하여 보정을 행함으로써, 오버레이 측정 패턴의 손상에 기인하는 에지 검출 오류를 극복할 수 있다.As described above, the present invention detects the edge of the overlay measurement pattern according to the conventional measurement method, and then detects and corrects the profile of the overlay measurement pattern by the near-field scan method, thereby damaging the overlay measurement pattern. It is possible to overcome the edge detection error caused by.

따라서, 정밀한 오버레이 측정이 이루어지도록 할 수 있는 바, 노광 공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있음은 물론, 더 나아가, 소자의 제조수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Therefore, the precise overlay measurement can be made, which can improve the reliability of the exposure process, as well as further improve the manufacturing yield and reliability of the device.

기타, 본 발명은 그 요지가 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.In addition, this invention can be implemented in various changes in the range which does not deviate from the summary.

Claims (4)

광원;Light source; 상기 광원으로부터 나온 빔을 투과 및 반사시키는 제1빔스플리터;A first beam splitter for transmitting and reflecting a beam from the light source; 상기 제1빔스플리터를 투과한 빔을 집광시켜 진행시키는 제1광섬유;A first optical fiber for condensing and propagating a beam transmitted through the first beam splitter; 상기 제1광섬유를 거쳐 진행하는 빔을 투과 및 반사시켜 제1 및 제2경로로 진행시키는 제2빔스플리터;A second beam splitter which transmits and reflects a beam traveling through the first optical fiber to travel in the first and second paths; 상기 제2빔스플리터를 투과한 제1경로의 빔을 반사시켜 상기 제2빔스플리터에 다시 입사시키는 기준 미러;A reference mirror which reflects the beam of the first path passing through the second beam splitter and enters the second beam splitter again; 상기 제2빔스플리터에 재입사되어 반사된 제1경로의 빔과, 상기 제2빔스플리터에서 반사되어 웨이퍼의 오버레이 측정 패턴에서 재반사된 후에 상기 제2빔스플리터에 재입사되어 투과된 제2경로의 빔을 촬상하는 CCD 카메라;A second path transmitted through the second beam splitter and reflected by the second beam splitter, and reflected by the second beam splitter and reflected again in an overlay measurement pattern of a wafer, and then reentered and transmitted through the second beam splitter A CCD camera for imaging a beam of light; 상기 제1빔스플리터에 의해 반사된 빔을 집광시켜 진행시키는 제2광섬유;A second optical fiber for condensing and propagating the beam reflected by the first beam splitter; 상기 제2광섬유의 끝단에 연결되며, 근접-장(Near-Field) 스캐닝을 위한 파이버-팁(Fiber-Tip)이 부착된 Z-스테이지; 및A Z-stage connected to an end of the second optical fiber and attached with a fiber tip for near-field scanning; And 상기 파이버-팁에 의해 스캐닝된 이미지를 전달받아 전기적 신호로 출력하는 포토 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 장치.And a photodiode receiving the image scanned by the fiber tip and outputting the image as an electrical signal. 제 1 항에 있어서, 상기 제1빔스플리터와 제1광섬유 사이, 상기 제1광섬유와 제2빔스플리터 사이, 상기 제2빔스플리터와 기준 미러 사이, 상기 제2빔스플리터와웨이퍼 사이, 및 상기 제1빔스플리터와 제2광섬유 사이 각각에 렌즈가 배치된 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 장치.The method of claim 1, wherein the first beam splitter and the first optical fiber, between the first optical fiber and the second beam splitter, between the second beam splitter and the reference mirror, between the second beam splitter and the wafer, and the first An overlay measuring apparatus according to claim 1, wherein a lens is disposed between each of the first beam splitter and the second optical fiber. 광원과, 상기 광원으로부터 나온 빔을 투과 및 반사시키는 빔스플리터와, 상기 빔스플리터에 의해 분리된 빔을 이용해서 웨이퍼 상의 아우터 박스 및 인너 박스로 구성된 오버레이 측정 패턴의 이미지를 촬상하는 촬상 수단부, 및 상기 웨이퍼 표면의 국소 부위를 정밀하게 스캐닝하는 근접-장(Near-Field) 스캐닝 수단부가 구비된 오버레이 측정 장치를 이용하여 상기 아우터 박스와 인너 박스간의 오버레이를 측정하는 방법에 있어서,An imaging means unit for imaging an image of an overlay measurement pattern consisting of a light source, a beam splitter for transmitting and reflecting a beam from the light source, an outer box and an inner box on a wafer using the beam separated by the beam splitter, and In the method for measuring the overlay between the outer box and the inner box using an overlay measuring device equipped with a near-field scanning means for precisely scanning the local area of the wafer surface, 상기 촬상 수단에 의한 이미지 처리로 상기 아우터 박스 및 인너 박스의 각 에지(edge)를 검출하는 제1단계;A first step of detecting respective edges of the outer box and the inner box by image processing by the imaging means; 상기 근접-장 스캐닝 수단으로 아우터 박스 및 인너 박스의 국소 부위를 정밀하게 스캐닝하는 제2단계;A second step of precisely scanning the local portions of the outer box and the inner box with the near-field scanning means; 상기 제2단계에서 구해진 데이터 값으로 상기 제1단계에서 구해진 데이터 값을 보정하는 제3단계; 및A third step of correcting the data value obtained in the first step with the data value obtained in the second step; And 상기 제3단계에 얻어진 최종 데이터 값을 특정 에지 검출 알고리즘에 따라 연산하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.And a fourth step of calculating the final data value obtained in the third step according to a specific edge detection algorithm. 제 3 항에 있어서, 상기 촬상 수단은 CCD 카메라이고, 근접-장 스캐닝 수단은 파이버-팁(Fiber Tip)인 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.4. The method of claim 3 wherein the imaging means is a CCD camera and the near-field scanning means is a fiber tip.
KR10-2001-0085191A 2001-12-26 2001-12-26 Apparatus for overlay measurement and method for measuring overlay using the same KR100417212B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0085191A KR100417212B1 (en) 2001-12-26 2001-12-26 Apparatus for overlay measurement and method for measuring overlay using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0085191A KR100417212B1 (en) 2001-12-26 2001-12-26 Apparatus for overlay measurement and method for measuring overlay using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030054781A true KR20030054781A (en) 2003-07-02
KR100417212B1 KR100417212B1 (en) 2004-02-05

Family

ID=32213506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0085191A KR100417212B1 (en) 2001-12-26 2001-12-26 Apparatus for overlay measurement and method for measuring overlay using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100417212B1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100660542B1 (en) * 2004-11-23 2006-12-26 삼성전자주식회사 Overlay measurement equipment for semiconductor device fabrication equipment
KR20180125677A (en) * 2017-05-15 2018-11-26 삼성전자주식회사 method for correcting overlay and control system
KR20200031744A (en) 2018-09-14 2020-03-25 (주)오로스 테크놀로지 Apparatus for measuring overlay
KR20210031015A (en) 2019-09-10 2021-03-19 (주)오로스 테크놀로지 Apparatus for measuring overlay
KR20220003907A (en) 2020-07-02 2022-01-11 (주)오로스 테크놀로지 Apparatus for measuring overlay
KR102524462B1 (en) 2022-03-28 2023-04-21 (주)오로스 테크놀로지 Apparatus for measuring overlay
KR102550408B1 (en) 2023-02-14 2023-07-03 (주)오로스 테크놀로지 Apparatus and Method for Measuring Overlay
US11971248B1 (en) 2023-03-29 2024-04-30 Auros Technology, Inc. Wavelength-tunable fiber optic light source and overlay measurement device with same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970066704A (en) * 1996-03-29 1997-10-13 김주용 Reticle alignment apparatus and method
JPH10326741A (en) * 1997-05-23 1998-12-08 Canon Inc Aligner and manufacture of device using the same
JPH1152545A (en) * 1997-08-06 1999-02-26 Mitsubishi Electric Corp Reticle and pattern transferred by the same as well as method for aligning reticle and semiconductor wafer
KR19990070863A (en) * 1998-02-25 1999-09-15 구본준 Overlay measurement key and overlay measurement method using the same
KR100268040B1 (en) * 1998-04-20 2000-11-01 김규현 Apparatus for measuring a pattern width and overlay on a semiconductor

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100660542B1 (en) * 2004-11-23 2006-12-26 삼성전자주식회사 Overlay measurement equipment for semiconductor device fabrication equipment
KR20180125677A (en) * 2017-05-15 2018-11-26 삼성전자주식회사 method for correcting overlay and control system
KR20200031744A (en) 2018-09-14 2020-03-25 (주)오로스 테크놀로지 Apparatus for measuring overlay
KR20210031015A (en) 2019-09-10 2021-03-19 (주)오로스 테크놀로지 Apparatus for measuring overlay
KR20220003907A (en) 2020-07-02 2022-01-11 (주)오로스 테크놀로지 Apparatus for measuring overlay
KR102524462B1 (en) 2022-03-28 2023-04-21 (주)오로스 테크놀로지 Apparatus for measuring overlay
US11835865B2 (en) 2022-03-28 2023-12-05 Auros Technology, Inc. Overlay measurement apparatus
KR102550408B1 (en) 2023-02-14 2023-07-03 (주)오로스 테크놀로지 Apparatus and Method for Measuring Overlay
US11971248B1 (en) 2023-03-29 2024-04-30 Auros Technology, Inc. Wavelength-tunable fiber optic light source and overlay measurement device with same

Also Published As

Publication number Publication date
KR100417212B1 (en) 2004-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4883006B2 (en) Surface position detection apparatus, exposure apparatus, and exposure method
KR100830660B1 (en) Method of measuring alignment of a substrate with respect to a reference alignment mark
US6376329B1 (en) Semiconductor wafer alignment using backside illumination
US20040059540A1 (en) Position detecting device and position detecting method
US6721047B2 (en) Method and apparatus for inspecting defects of a specimen
US4477185A (en) Optical imaging apparatus
JP2004531062A (en) Backside alignment system and method
KR20160150018A (en) Inspection apparatus and inspection method
KR20160110122A (en) Inspection apparatus and inspection method
JP2657505B2 (en) Mark position detecting device and mark arrangement method
KR100417212B1 (en) Apparatus for overlay measurement and method for measuring overlay using the same
JP2002025882A (en) Device and method for measuring overlap error of pattern
US7209235B2 (en) Accurate positioning of components of a optical assembly
US20170350696A1 (en) Pre-alignment measurement device and method
US7626691B2 (en) Apparatus and method for inspecting overlay patterns in semiconductor device
JP3634198B2 (en) Optical aberration measurement method for misregistration inspection apparatus
JP7366531B2 (en) Photoelectric conversion devices and equipment
JPH0943456A (en) Device and method for adjusting optical axis of optical module
KR100327038B1 (en) Wafer alignment apparatus
JP2005175383A (en) Aligner, method of alignment and device manufacturing method
JPH0613282A (en) Autofocus, mask wafer gap measuring method and its equipment
JP3721713B2 (en) Alignment accuracy measurement method and alignment accuracy measurement apparatus
JPH0348104A (en) Measuring method of overlapping deviation and measuring apparatus thereof
JPH06232228A (en) Positional deviation inspection method for offset pattern and device thereof
JPH05182896A (en) Object-position detection apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20080103

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee