KR20060084922A - 오버레이 측정 장치의 보정 방법 - Google Patents

오버레이 측정 장치의 보정 방법 Download PDF

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KR20060084922A
KR20060084922A KR1020050005675A KR20050005675A KR20060084922A KR 20060084922 A KR20060084922 A KR 20060084922A KR 1020050005675 A KR1020050005675 A KR 1020050005675A KR 20050005675 A KR20050005675 A KR 20050005675A KR 20060084922 A KR20060084922 A KR 20060084922A
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Abstract

정확한 보정 값을 산출할 수 있는 오버레이 측정 장치의 보정 방법에 따르면, 오버레이 마크가 형성된 반도체 기판을 오버레이 측정 장치에 배치한 다음, 오버레이 마크에 광을 조사하여 제1 위치 좌표 데이터를 산출한다. 오버레이 마크의 위상이 약 180도 변하도록 반도체 기판을 회전시킨 후, 회전된 반도체 기판에서 위상이 변화된 오버레이 마크를 서치한다. 서치된 오버레이 마크가 제1 위치 좌표 측정 대상의 오버레이 마크임을 확인한 다음, 확인된 오버레이 마크에 광을 조사하여 제2 위치 좌표 데이터를 산출한다. 산출된 제1 및 제2 위치 좌표 데이터들을 이용하여, 오버레이 측정 장치의 보정 값을 산출한 다음, 산출된 보정 값에 따라 오버레이 측정 장치를 보정한다. 따라서 오버레이 측정 장치의 보정 값 또한 정확하게 산출할 수 있으며, 최종적으로 정밀한 반도체 장치를 제조할 수 있다.

Description

오버레이 측정 장치의 보정 방법{METHOD OF CORRECTING A OVERLAY MEASUREMENT APPARATUS}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 측정 장치의 보정 방법을 설명하기 위한 반도체 기판의 부분 확대도이다.
도 2는 도 1에 도시한 제1 위치 좌표 대상의 오버레이 마크를 설정하는 프로그램의 화면을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 제1 위치 좌표 대상 오버레이 마크의 부분 확대도이다.
도 4는 도 1에 도시한 반도체 기판의 180도 회전상태에서 제2 위치 좌표 대상 오버레이 마크의 부분 확대도이다.
도 5는 도 4에 도시한 제2 위치 좌표 대상의 오버레이 마크를 설정하는 프로그램의 화면을 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100：스테이지 105：레일
110：스크라이브 레인 120：오버레이 마크
121：제1 오버레이 마크 122：제1 오버레이 마크
130：식별 부호 131：제1 식별 부호
132：제2 식별 부호 201, 301：이미지 창
202, 302：커서 205, 305：일시정지 버튼
C11, C12, C21, C22：X축 중심축선 C31, C32, C41, C42：Y축 중심축선
D1：제1 편차 값 D2：제2 편차 값
D3：제3 편차 값 D4：제4 편차 값
S：삿 영역
본 발명은 반도체 제조에 사용되는 오버레이 측정 장치의 보정 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 기판 상에 형성된 오버레이 마크를 측정하여 상기 반도체 상에 형성된 회로 패턴들의 정렬 상태를 예측하는 오버레이 마크를 측정하는 장치의 보정 방법에 관한 것이다.
근래에 정보 통신 분야의 급속한 발달과 컴퓨터와 같은 정보 매체가 널리 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능 면에 있어서, 상기 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이에 따라, 상기 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판 위에 다층막을 형성하고, 마스크 상 의 패턴을 반도체 기판 위에 옮기는 공정을 수차례에서 수십 차례 반복해야 하며, 이를 통상적으로 포토리소그래피 공정이라 한다.
통상적인 포토리소그래피 공정은 반도체 기판의 전면에 포토레지스트를 도포하는 단계, 상기 반도체 기판의 전면에 도포된 포토레지스트의 균일도 유지를 위해 열을 가하는 베이크 단계, 마스크에 형성된 패턴을 반도체 기판 표면의 패턴과 일치시킨 후 자외선 빛을 부분적으로 투과시켜 해당부위의 포토레지스트를 노광하는 단계, 노광이 끝난 반도체 기판에 현상 용액을 분사시켜 노광 시 빛을 받은 부분이나 빛을 받지 않은 부분을 화학작용에 의해 제거하는 단계, 현상된 상태와 정열(Align)된 상태를 측정하고 결함(Defect)을 검사하는 단계로 진행된다.
특히, 검사하는 단계에서는 선폭 전자 주사빔 현미경(Critical Dimension Scanning Electronic beam Microscope:CD-SEM)을 이용해서 반도체 기판 상에 전사된 회로 패턴의 폭이 원하는 크기로 형성되었는지를 확인하는 것과 함께, 오버레이(Overlay) 측정 장치를 이용해서 이전에 수행된 포토리소그래피 공정에 의해 형성된 회로 패턴과 현재 수행된 포토리소그래피 공정에 의해 형성된 회로 패턴과의 위치 정렬이 제대로 이루어졌는지를 확인한다.
상기 오버레이 마크 형성 방법의 일예는 대한민국 특허등록 제 215,879호에 개시되어 있다. 상기 특허에서 오버레이 마크는 아우터 박스(Outer Box), 이너 박스(Inner Box) 및 미들 바(Middle Bar)를 포함한다. 그리고 대한민국 특허공개 제2001-0003301호에는 오버레이 측정 장치의 자동화에 관한 일 예가 개시되어 있다.
고집적 및 고신뢰도를 갖는 반도체 장치를 제조하기 위해서는, 오버레이 측 정 장치의 정밀도가 매우 큰 영향을 미친다. 하지만, 모든 장치가 그렇듯이 오버레이 측정 장치도 사용횟수 또는 사용기간에 따라 자체 오차가 발생하여 그 정밀도가 저하되는 문제를 갖고 있다. 현재 이를 개선하기 위하여, 일정 주기별로 오버레이 측정 장치의 오차를 보정하는 검사 공정을 수행하고 있다.
이하, 종래에 개시된 오버레이 측정 장치의 오차 보정 공정에 대하여 간략하게 설명한다.
우선, 반도체 기판을 오버레이 측정 장치의 스테이지 상에 제1 수평 상태로 배치한다. 이 경우, 반도체 기판 상에는 칩과 칩 사이에 스크라이브 레인(scribe lane) 영역이 구비되고, 상기 스크라이브 레인에는 이전 단계들을 통하면서 수많은 오버레이 마크들이 형성되어 있다.
상기 오버레이 마크들 중에서 해당 오버레이 마크를 선택한다. 해당 오버레이 마크를 선택하기 위해서는, 스테이지의 작동을 일시 중지시킨 후 스크라이브 레인 부분을 확대하여 관찰한다. 각각의 오버레이 마크에는 고유의 식별 부호가 인접하게 마킹되어 있으며, 이는 육안으로는 관찰이 실질적으로 불가능하지만 광학설비를 이용할 경우 용이하게 수행할 수 있다.
현재 일반적인 오버레이 측정 장치에는 전술한 바와 같이, 오버레이 마크의 식별 부호를 확인하거나 얼라인 마크를 확인하기 위한 확대 기능이 내장되어 있으며, 컨트롤 패널(contol panel)에서 마우스를 클릭하여 간단하게 수행할 수 있다.
해당 오버레이 마크를 선택한 후에는, 선택한 오버레이 마크에 광을 조사하여 제1 위치 좌표 데이터를 산출한다.
다음으로, 반도체 기판을 제1 수평 상태로부터 시계 또는 반시계 방향으로 180도 회전시킨다. 180도로 위상 변화된 상기 해당 오버레이 마크에 광을 조사하여 제2 위치 좌표 데이터를 산출한다. 이 경우, 오버레이 측정 장치가 상기 위상 변화된 오버레이 마크가 위치할 것으로 예상되는 영역을 서치(search)하여 상기 위상 변화된 오버레이 마크 선택한다.
제1 및 제2 위치 좌표 데이터들이 산출되면, 이들을 이용하여 오버레이 측정 장치의 보정(Tool-Induced Shiftsl;TIS) 값을 산출한다. 이후, 산출된 보정 값을 이용하여 오버레이 측정 장치를 보정한다.
오버레이 측정 장치에 이상이 없을 경우, 제1 위치 좌표 데이터와 제2 위치 좌표 데이터는 서로 대칭된 값을 갖는다. 하지만, 이미 전술한 바와 같이 이전 단계들을 통하면서 스크라이브 레인에 수많은 오버레이 마크들이 형성되어 있기 때문에, 오버레이 측정 장치가 상기 위상 변화된 오버레이 마크를 잘못 선택할 수 있고, 이 결과, 잘못된 보정 값을 산출되는 문제가 종종 발생한다.
위상 변화된 오버레이 마크를 잘못 선택할 경우, 오버레이 측정 장치의 보정 값이 잘못 산출되는 것은 너무나 자명하다. 잘못 보정된 오버레이 측정 장치에서 검사된 반도체 기판들은 문제를 갖고 있음에도 불구하고 다음 공정에 이상없이 투입될 수 있으며, 이로 인하여 막대한 시간적 및 재정적 손실이 발생될 수 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 오버레이 측정 장치의 보정 값을 정확하게 산출할 수 있는 오버레이 측정 장치의 보정 방법을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 오버레이 마크가 형성된 반도체 기판을 오버레이 측정 장치에 배치한 다음, 오버레이 마크에 광을 조사하여 제1 위치 좌표 데이터를 산출한다. 오버레이 마크의 위상이 약 180도 변하도록 상기 반도체 기판을 회전시킨 후, 회전된 반도체 기판에서 상기 오버레이 마크를 서치한다. 이어서, 서치된 오버레이 마크가 제1 위치 좌표 측정 대상의 오버레이 마크임을 확인한 다음, 확인된 오버레이 마크에 광을 조사하여 제2 위치 좌표 데이터를 산출한다. 산출된 제1 및 제2 위치 좌표 데이터들을 이용하여, 오버레이 측정 장치의 보정(Tool-Induced Shifts;TIS) 값을 산출한 다음, 산출된 보정 값에 따라 오버레이 측정 장치를 보정한다. 서치된 오버레이 마크의 확인 공정은, 반도체 기판 상에 오버레이 마크별로 각각 형성된 식별부호를 판독하여 수행한다.
본 발명에 따르면, 제2 위치 좌표 데이터의 대상이 되는 오버레이 마크가 제1 위치 좌표 데이터의 대상이 되는 오버레이 마크와 동일한 마크임을 확인한 후, 제2 위치 좌표 데이터를 산출함으로써 오버레이 측정 장치의 보정 값을 정확하게 산출할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오버레이 측정 장치의 보정 방법에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 측정 장치의 보정 방법을 설명하기 위하여 반도체 기판을 부분적으로 확대하여 도시한 확대도이고, 도 2는 도 1에 도시한 제1 위치 좌표 대상 오버레이 마크를 설정하는 제1 설정 프로그램의 화면을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 3은 제1 위치 좌표 대상 오버레이 마크를 설명하기 위하여 도 1의 A를 확대 도시한 확대도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 오버레이 측정 장치의 보정 방법을 설명하면, 우선 반도체 기판(W)을 보정 대상이 되는 오버레이 측정 장치의 스테이지(100) 상에 배치한다. 이 경우, 상기 반도체 기판(W)은 현재 진행되는 포토리소그래피 공정이 수행된 것으로 선택하는 것이 바람직하다.
상기 오버레이 측정 장치에 대하여 간락하게 설명하면, 오버레이 측정 장치는 반도체 기판(W)을 지지 및 수평방향으로 회전시키기 위한 스테이지(100)와, 스테이지(100)를 X축 및 Y축 방향으로 이동시키기 위한 레일(105) 및 스테이지(100) 상에 배치된 옵틱 설비(도시되지 않음)를 포함한다.
스테이지(100)는 전체적으로 반도체 기판(W) 보다 작은 직경을 갖는 원형 플레이트 형상을 가지며, 하부에 설치된 레일(105)을 따라서 X축 및 Y축 방향으로 움직인다. 도 1에는 X축 방향으로 연장된 레일(105)만 도시되어 있으나, Y축 방향으로도 연장된 레일(도시되지 않음)이 스테이지(100) 하부에 배치되어 있다. 또한, 스테이지(100)에는 모터(도시되지 않음)가 내장되어 있다. 따라서 스테이지(100)는 X축 및 Y축 방향으로 이동할 수 있고, 또한, 동일 수평면 상에서 회전 가능하다.
상기 옵틱 설비는 스테이지(100) 상부에 설치되어, 스테이지(100) 상에 배치 된 반도체 기판(W)으로 광을 조사 및 수집한다. 이 경우, 상기 옵틱 설비는 움직이지 않고 스테이지(100)가 레일(105)을 따라 움직이고 레일(105) 상에서 회전하여 반도체 기판(W) 상면 중 특정 지점에 상기 옵틱 설비로부터 방출된 광이 조사되도록 한다.
반도체 기판(W)의 상면은 크게 다수개의 삿 영역들(S)과 삿 영역들(S) 사이에 형성된 스크라이브 레인(scribe lane;110)으로 구분된다. 삿 영역(S)은 다르게 칩(chip) 영역이라고도 하며 미세한 회로 패턴들이 형성된다. 스크라이브 레인(110)은 삿 영역(S)의 주변부에 형성되며, 오버레이 마크(overlay mark; 120), 식별 부호(130) 등이 마킹된다. 스크라이브 레인(110)에는 반도체 기판(W)을 스테이지(100)에 정확히 배치하기 위하여 이용되는 얼라인 마크(align mark)가 추가적으로 마킹될 수 있다.
오버레이 마크(120)는 현재 진행 중인 포토리소그래피 공정에 의하여 삿 영역(S)에 형성된 제2 회로 패턴이 이전에 수행된 포토리소그래피 공정에 의하여 삿 영역(S)에 형성된 제1 회로 패턴에 정확하게 위치 정렬되도록 형성되었는지 확인하기 위하여 이용된다.
오버레이 마크(120)는 박스형(box type), 바형(bar type), 또는 도트형(dot type)으로 형성될 수 있으나, 본 실시예에서는 박스형 및 바형으로 오버레이 마크(120)가 형성된 경우에 대하여 설명한다.
반도체 기판(W)의 스크라이브 레인(110)에는 중공된 박스형의 제1 오버레이 마크(121)와, 제1 오버레이 마크(121) 내부에 바형의 제2 오버레이 마크(122)가 형 성된다.
제1 오버레이 마크(121)는 이전에 수행된 포토리소그래피 공정에서 형성되고, 제2 오버레이 마크(122)는 현재 수행되는 포토리소그래피 공정에서 형성된다.
제1 오버레이 마크(121)가 형성됨과 동시에 제1 오버레이 마크(121) 상부에는 제1 식별 부호(131)가 마킹된다. 제1 식별 부호(131)는 숫자 또는 문자로 이루어질 수 있다. 일반적으로 제1 식별 부호(131)로서 제1 오버레이 마크(121)를 형성하는 포토리소그래피 공정의 관리 번호가 선택된다. 본 실시예에서는, 제1 식별 부호(131)를 형성하는 공정의 관리 번호로서 '050'을 선택하였다.
제2 오버레이 마크(122)가 형성됨과 동시에 제1 오버레이 마크(121) 상부에 제2 식별 부호(132)가 마킹된다. 이 경우, 제2 식별 부호(132)는 제1 식별 부호(131)와 겹치지 않도록 마킹된다. 본 실시예에서는, 제1 식별 부호(131)는 제1 오버레이 마크(121)의 상부 좌측에, 제2 식별 부호(132)는 제1 오버레이 마크(121)의 상부 우측에 마킹하였다. 제2 식별 부호(132)도 숫자 또는 문자로 마킹된다. 제2 식별 부호(132)도 제2 오버레이 마크(122)를 형성하는 포토리소그래피 공정의 관리 번호가 선택되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 제2 식별 부호(132)를 형성하는 공정의 관리 번호로서 '010'을 선택하였다.
매 포토리소그래피 공정이 진행될 때마다 전술한 바와 같은 오버레이 마크(120)가 각 삿 영역(S)의 좌우측에 형성된다. 따라서 반도체 기판(W)의 스크라이브 레인(110)에는 수많은 오버레이 마크들(120)이 존재한다.
스크라이브 레인(110) 상의 수많은 오버레이 마크들(120) 중에서 이전에 수 행된 포토리소그래피 공정 결과 형성된 제1 오버레이 마크(121)와 현재 진행 중인 포토리소그래피 공정 결과 형성된 제2 오버레이 마크(122)를 선택한다.
제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)을 선택은 도 2에 도시된 바와 같은 제1 설정 프로그램을 통하여 수행할 수 있다. 제1 설정 프로그램에는 제1 위치 좌표 데이터의 대상이 되는 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)을 확인 할 수 있도록 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)을 확대 디스플레이 해주는 이미지 창(image window, 201)이 존재한다.
이미지 창(201)에서 컴퓨터 마우스의 커서(cursor; 202)를 움직이며 클릭할 경우, 스테이지(100)는 마우스의 커서(202)를 중심으로 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)의 이미지가 디스플레이 되도록 반도체 기판(W)을 이동 또는 회전시킨다.
이미지 창(201)에 인접하게는 일시정지 버튼(pause button, 205)이 존재한다. 일시정시 버튼(202)을 클릭할 경우, 스테이지(100)는 일시 정지되고, 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)의 이미지는 이미지 창(201)에서 고정된다.
이후, 제1 설정 프로그램의 이미지 확대 또는 축소 기능을 이용하면, 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)의 이미지를 확대 관찰할 수 있다. 이 경우, 제1 오버레이 마크(121) 상에 마킹된 제1 및 제2 식별 부호(131, 132)도 육안으로 판독할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 식별 부호들(131, 132)을 육안으로 하는 이유는, 목표한 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)을 정확히 선택하기 위함이다. 따라서 수많은 오버레이 마크들(120) 중에서 목표하는 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)을 정확하게 선택할 수 있다.
제1 및 제2 식별 부호(131, 132)를 확인한 후에는, 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)에 대한 제1 위치 좌표 데이터 산출 공정을 수행한다. 제1 위치 좌표 데이터는, 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)에 대한 각각의 X축 좌표 최저 값, Y축 좌표 최저 값, X축 좌표 최고 값, Y축 좌표 최고 값, X축 방향 중심 좌표 값, Y축 방향 중심 좌표 값 등에 대한 통합적인 정보이다. 또한, 제1 위치 좌표에는, 제1 오버레이 마크(121)의 X축 중심축선(C11)과 제2 오버레이 마크(122)의 X축 중심축선(C21)의 제1 편차 값(D1) 및 제1 오버레이 마크(121)의 Y축 중심축선(C31 )과 제2 오버레이 마크(122)의 Y축 중심축선(C41)의 제2 편차 값(D2)에 대한 정보도 포함된다.
제2 오버레이 마크(122)가 제1 오버레이 마크(121) 내에 정확하게 형성된 경우, 현재 진행 중인 포토리소그래피 공정에 의해 형성된 회로 패턴이 이전에 수행된 포토리소그래피 공정에 의해 형성된 회로 패턴에 정확히 위치 정렬되게 형성되었음을 알 수 있다. 하지만, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 오버레이 마크(122)가 제1 오버레이 마크(121) 중심으로부터 편심되게 형성된 경우, 편심 값을 산출한 뒤 이를 이후 포토리소그래피 공정에 반영하여야 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(W)에 광을 조사하여 제1 오버레이 마크(121)에 대한 제2 오버레이 마크(122)의 제1 편차 값(D1)과 제2 편차 값(D2)을 산 출한다. 본 실시예에서는, 제1 편차 값(D1)을 +10㎛이라 가정하고, 제2 편차 값(D2)을 +15㎛이라 가정한다.
제1 및 제2 편차 값들(D1, D2)을 산출한 뒤에는, 도 4에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)이 약 180도 위상 변화되도록 반도체 기판(W)을 회전시킨다. 이 경우, 스테이지(100)를 이용한다.
도 4는 도 1에 도시한 반도체 기판이 회전된 상태에서 제2 위치 좌표 대상 오버레이 마크를 개략적으로 도시한 부분 확대도이고, 도 5는 도 4에 도시한 제2 위치 좌표 대상 오버레이 마크를 설정하는 제2 설정 프로그램의 화면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 반도체 기판(W)이 회전되기 전 제1 오버레이 마크(121) 내의 우측 상단에 위치하던 제2 오버레이 마크(122)가 반도체 기판(W)이 회전됨에 따라 제1 오버레이 마크(121) 내의 좌측 하단에 위치하게 된다. 이 경우, 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)은 약 180도 위상 변화되며, 상기 옵틱 설비에 대한 위치도 변화되게 된다.
오버레이 측정 장치는 위상 변화된 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)을 서치한다. 오버레이 측정 장치가 위상 변화된 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)을 서치하는 기술은 종래와 실질적으로 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
이어서, 서치된 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)이 상기 옵틱 설비에 하부에 위치하도록 반도체 기판(W)을 X축 및 Y축 방향으로 이동시킨다. 이 경우, 스테이지(100)를 이용한다.
서치된 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)이 상기 옵틱 설치 하부에 위치되면, 도 5에 도시된 바와 같은 제2 설정 프로그램을 이용하여 서치된 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)이 제2 위치 좌표 데이터의 대상인지를 확인한다.
제2 설정 프로그램은 제1 설정 프로그램과 실질적으로 동일한 것이 바람직하다. 즉, 제2 설정 프로그램에도 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)을 확대 디스플레이 해주는 이미지 창(301)과, 일시정시 버튼(305)이 존재한다.
제2 설정 프로그램의 이미지 창(301)에서 컴퓨터 마우스의 커서(302)를 움직이며 클릭할 경우, 스테이지(100)는 마우스의 커서(302)를 중심으로 위상 변화된 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)의 이미지가 디스플레이 되도록 반도체 기판(W)을 이동 또는 회전시킨다. 또한, 일시정시 버튼(302)을 클릭할 경우, 스테이지(100)는 일시 정지되고, 위상 변화된 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)의 이미지는 이미지 창(301)에서 고정된다.
이후, 제2 설정 프로그램의 이미지 확대 또는 축소 기능을 이용하여, 위상 변화된 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)의 이미지를 확대 관찰한다. 이 경우, 위상 변화된 제1 및 제2 식별 부호(131, 132)를 육안으로 판독할 수 있다. 이로써, 오버레이 측정 장치가 수많은 오버레이 마크들(120) 중에서 목표하는 위상 변화된 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)을 정확하게 선택하였는지를 확인할 수 있다.
이미 전술한 바와 같이, 스크라이브 레인(110)에는 수많은 오버레이 마크들(120)이 존재한다. 따라서 종래에는 제2 위치 좌표 데이터의 대상이 되는 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)을 잘못 선택한 경우가 종종 발생하였다. 하지만 본 실시예에서와 같이 본 발명에 따르면, 제2 위치 좌표 데이터를 산출하기 전에 제1 및 제2 식별 부호(131, 132)를 확인함으로써 위상이 변화된 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)을 정확하게 선택할 수 있다.
제1 및 제2 식별 부호(131, 132)를 확인한 후에는, 위상이 변화된 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)에 광을 조사하여 제2 위치 좌표 데이터 산출 공정을 수행한다. 제2 위치 좌표 데이터에도 제1 위치 좌표 데이터와 동일하게, 위상이 변화된 제1 및 제2 오버레이 마크들(121, 122)에 대한 각각의 X축 좌표 최저 값, Y축 좌표 최저 값, X축 좌표 최고 값, Y축 좌표 최고 값, X축 방향 중심 좌표 값, Y축 방향 중심 좌표 값, 그리고 위상 변화된 제1 오버레이 마크(121)의 X축 중심축선(C12)과 위상 변화된 제2 오버레이 마크(122)의 X축 중심축선(C22)의 제3 편차 값(D3), 및 위상 변화된 제1 오버레이 마크(121)의 Y축 중심축선(C32)과 제2 오버레이 마크(122)의 Y축 중심축선(C42)의 제4 편차 값(D4)에 대한 정보도 포함된다.
만약, 오버레이 측정 장치가 정확하게 티칭(teaching)된 경우 제2 위치 좌표 데이터는 상기 제1 위치 좌표 데이터에 대하여 대칭된다. 이는, 반도체 기판을 180도 회전시켰기 때문이다. 따라서 제2 위치 좌표 데이터에서의 제3 편차 값(D3)은 -10㎛이어야 하고, 제4 편차 값(D4)은 -15㎛이어야 한다. 하지만, 본 실시예에서는 오버레이 측정 장치가 불완전하게 티칭되었다고 가정하고,제3 편차 값(D3)은 -20㎛으로, 제4 편차 값(D4)은 -20㎛이라고 가정한다.
제2 위치 좌표 데이터의 산출되면, 제1 및 2 위치 좌표 데이터들을 이용하여, 오버레이 측정 장치의 보정(Tool-Induced Shifts;TIS) 값을 산출한다. 보정(Tool-Induced Shifts) 값은 하기 수학식에 따른다.
[수학식]
Figure 112005003483849-PAT00001
상기 수학식에 따라 오버레이 측정 장치의 보정 값을 산출하면, X축 방향 보정 값은 -5이고, Y축 방향 보정 값은 -2.5이다. 즉, 상기 옵틱 설비가 X축의 -방향으로 5㎛만큼 편심되었고, Y축의 +방향으로 2.5㎛만큼 편심 되었음을 알 수 있다. 이후, 산출된 보정 값에 대응하게 오버레이 측정 설비를 보정하거나, 이후부터 측정되는 제1 및 제2 위치 좌표 데이터들에 상기 보정 값을 반영하여 현재 진행 중인 포토리소그래피 공정을 보정한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 위상이 변화된 제1 및 제2 오버레이 마크들을 확인한 다음 제2 위치 좌표 데이터를 산출함으로써, 제2 위치 좌표 데이터를 정확하게 산출할 수 있다. 따라서 오버레이 측정 장치의 보정 값 또한 정확하게 산출할 수 있으며, 최종적으로 정밀한 반도체 장치를 제조할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (2)

  1. 오버레이 마크가 형성된 반도체 기판을 오버레이 측정 장치에 배치하는 단계;
    상기 오버레이 마크에 광을 조사하여 상기 오버레이 마크의 제1 위치 좌표 데이터를 산출하는 단계;
    상기 오버레이 마크의 위상이 약 180도 변하도록 상기 반도체 기판을 회전시키는 단계;
    상기 회전된 반도체 기판에서 상기 위상 변화된 오버레이 마크를 서치(search)하는 단계;
    상기 서치된 오버레이 마크가 상기 오버레이 마크임을 확인하는 단계;
    상기 확인된 오버레이 마크에 광을 조사하여 상기 확인된 오버레이의 제2 위치 좌표 데이터를 산출하는 단계;
    상기 제1 위치 좌표 데이터와 상기 제2 위치 좌표 데이터를 이용하여, 상기 오버레이 측정 장치의 보정(Tool-Induced Shifts) 값을 산출하는 단계; 그리고
    상기 보정 값에 따라 상기 오버레이 측정 장치를 보정하는 단계를 특징으로 하는 오버레이 측정 장치의 보정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 반도체 기판에는, 상기 오버레이 마크와 함께 상기 오버레이 마크를 식별하기 위한 식별부호가 형성되며,
    상기 확인하는 단계는, 상기 서치된 오버레이 마크의 식별부호를 판독하여 상기 오버레이 마크임을 확인하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 장치의 보정 방법.
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