KR20070033106A - 반도체 소자의 오버레이 측정 방법 및 오버레이 측정시스템 - Google Patents

반도체 소자의 오버레이 측정 방법 및 오버레이 측정시스템 Download PDF

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Abstract

반도체 소자의 오버레이(overlay) 측정 방법 및 오버레이 측정 시스템을 제공한다. 오버레이 측정 방법은 다음의 단계들을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 패턴들간 오정렬값이 0(zero)인 기준 샘플과, 오정렬값이 0 보다 크고 서로 다른 오정렬 샘플들을 준비한다. 기준 샘플을 빛으로 산란측정하여 기준 샘플 데이터를 획득하고, 각 오정렬 샘플을 빛으로 산란측정하여 기준 샘플 데이터에 대응하는 오정렬 샘플 데이터를 획득한다. 기준 샘플 데이터 및 오정렬 샘플 데이터들로 부터 오정렬값들에 각각 대응하는 참조 피팅값들을 산출한다. 대상 웨이퍼의 피팅값을 추출한다. 대상 웨이퍼의 피팅값을 참조 피팅값들과 비교하여 대상 웨이퍼의 오정렬값을 결정한다.

Description

반도체 소자의 오버레이 측정 방법 및 오버레이 측정 시스템{METHODS AND SYSTEMS FOR MEASURING OVERLAY OF SEMICONDUCTOR DEVICE}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 측정 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 측정을 위한 패턴들의 일예를 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 측정을 위한 패턴들의 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 측정 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
본 발명은 반도체 소자의 오버레이(overlay)를 측정하는 방법 및 오버레이 측정 시스템에 관한 것이다.
통상적으로, 반도체 소자를 제조하기 위해서는, 반도체 기판으로 사용되는 웨이퍼에 많은 반도체 공정들을 수행한다. 반도체 공정들은 웨이퍼 상에 물질막을 증착하는 증착 공정, 웨이퍼 상에 패턴을 정의하기 위한 포토리소그라피 공정, 웨이퍼의 물질층을 식각하는 식각 공정 또는 웨이퍼에 불순물들을 주입하는 공정등을 포함할 수 있다. 이러한 반도체 공정들을 수행함으로써 반도체 소자는 디자인된 레이아웃(layout)에 따라 형성될 수 있다.
반도체 공정들을 수행한 후에, 수행된 반도체 공정의 진행 상태를 파악하기 위한 측정 단계들이 요구될 수 있다. 예컨대, 증착된 물질막의 두께를 측정하는 단계, 또는 수행된 식각 공정의 식각량을 측정하는 단계등이 있다.
이러한 측정 단계들 중, 오버레이(overlay) 측정 단계는 선행 공정에서 형성된 선행 패턴과 후행 공정에서 형성된 후행 패턴간의 정렬 상태를 파악하는 측정 단계이다. 오버레이는 상기 선행 및 후행 패턴들간의 정렬 상태를 수치화한 것이다. 상기 선행 및 후행 패턴들간의 정렬 상태는 반도체 제조에서 매우 중요한 요소이다. 상기 선행 및 후행 패턴들간에 오정렬이 심화될 경우, 반도체 소자의 불량이 초래된다.
반도체 소자의 고집적화가 심화됨에 따라, 상기 선행 및 후행 패턴들은 점점 미세해지고 있으며, 또한, 상기 선행 및 후행 패턴들간의 정렬 허용도가 점점 감소되고 있다. 이로써, 상기 선행 및 후행 패턴들간의 오버레이는 더욱 엄격하게 제어되어야 한다. 이를 위하여 상기 선행 및 후행 패턴들간의 정렬 상태를 보다 정밀하게 파악하는 것이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 제1 공정에 의해 형성된 제1 패턴과, 제2 공정에 의해 형성된 제2 패턴간의 정렬 상태를 정확하게 파악할 수 있는 오버레이 측정 방법과 오버레이 측정 시스템을 제공하는데 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 제1 공정에 의해 형성된 제1 패턴과 제2 공정에 의해 형성된 제2 패턴간의 오버레이를 측정하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 다음의 단계들을 포함한다. 상기 제1 및 제2 패턴들간 오정렬값이 0(zero)인 기준 샘플과, 오정렬값이 0 보다 크고 서로 다른 오정렬 샘플들을 준비한다. 상기 기준 샘플을 빛으로 산란측정하여 기준 샘플 데이터를 획득하고, 상기 각 오정렬 샘플들을 빛으로 산란측정하여 상기 기준 샘플 데이터에 대응하는 오정렬 샘플 데이터를 획득한다. 상기 기준 샘플 데이터 및 상기 오정렬 샘플 데이터들로 부터 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 참조 피팅값들을 산출한다. 대상 웨이퍼의 피팅값을 추출한다. 상기 대상 웨이퍼의 피팅값을 상기 참조 피팅값들과 비교하여 상기 대상 웨이퍼의 오정렬값을 결정한다.
구체적으로, 상기 기준 샘플 데이터는 상기 기준 샘플을 서로 다른 파장 영역을 갖는 복수개의 빛들로 산란측정하여 획득한 복수개의 파장별 기준 샘플 데이터들을 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 오정렬 샘플 데이터들은 상기 오정렬 샘플들을 상기 복수개의 빛들로 산란측정하여 획득하되, 상기 각 파장별 기준 샘플 데이터들에 대응하는 복수개의 오정렬 샘플 데이터들을 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 참조 피팅값들을 산출하는 단계는, 상기 각 파장별 기준 샘플 데이터들과, 상기 각 파장별 기준 샘플 데이터들에 대응하는 복수개의 오정렬 샘플 데이터 들로부터 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 참조 피팅값들로 구성된 각 파장별 피팅값 그룹들을 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 또한 이경우에, 상기 방법은 복수개의 상기 파장별 피팅값 그룹들 중에서 오정렬값들과 참조 피팅값들의 관계가 가장 선형함수화된 것의 파장 영역을 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 기준 샘플 및 오정렬 샘플 데이터들로 사용되는 물리량(physical quantity)은 산란후 검출된 P편광의 세기, P편광의 위상차, S편광의 세기 및 S편광의 위상차 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있다. 상기 방법은 복수개의 상기 물리량들을 사용하여 오버레이를 측정할 수 있다. 이 경우에, 상기 기준 샘플 데이터는 상기 물리량들에 각각 대응하는 복수개의 상기 기준 샘플 데이터들을 포함하고, 상기 오정렬 샘플 데이터들은 상기 각 기준 샘플 데이터들에 대응하되, 복수개의 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 복수개의 오정렬 샘플 데이터들을 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 참조 피팅값들을 산출하는 단계는, 상기 각 기준 샘플 데이터들과, 상기 각 기준 샘플 데이터들에 대응하는 복수개의 오정렬 샘플 데이터들로부터 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 참조 피팅값들로 구성된 각 참조 피팅값 그룹들을 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 방법은 상기 참조 피팅값 그룹들에 각각 대응하는 백분율의 가중치들을 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 대상 웨이퍼의 피팅값을 추출하는 단계, 및 상기 대상 웨이퍼의 오정렬값을 결정하는 단계는 다음의 단계들을 포함할 수 있다. 상기 참조 피팅값 그룹들에 각각 대응하는 상기 대상 웨이퍼의 피팅값들을 추출하고, 상기 대상 웨이퍼의 피팅값들을 상기 참조 피팅값 그룹들과 비교하여 상기 대상 웨이퍼의 예 비 오정렬값들을 결정한다. 상기 예비 오정렬값들에 각각 상기 가중치들을 적용 및 합산하여 상기 대상 웨이퍼의 오정렬값을 결정한다.
상기 각 기준 샘플 데이터들은 서로 다른 파장 영역을 갖는 복수개의 빛들로 산란측정하여 획득하되, 상기 각 물리량들에 대응하는 복수개의 파장별 기준 샘플 데이터들을 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 오정렬 샘플 데이터들은 상기 복수개의 빛들로 산란 측정하여 획득하되, 상기 각 파장별 기준 샘플 데이터들에 대응하는 복수개의 오정렬 샘플 데이터들을 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 참조 피팅값들을 산출하는 단계는, 상기 각 파장별 기준 샘플 데이터들과, 상기 각 파장별 기준 샘플 데이터들에 대응하는 오정렬 샘플 데이터들로부터, 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 참조 피팅값들로 구성된 각 파장별 피팅값 그룹들을 산출하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 방법은 상기 각 물리량들에 대응하는 복수개의 상기 파장별 피팅값 그룹들 중에서 오정렬값들과 참조 피팅값들간의 관계가 가장 선형함수화된 것의 파장 영역을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 선택된 각 파장별 피팅값 그룹들은 상기 각 참조 피팅값 그룹들일 수 있다.
상기 참조 피팅값은 상기 기준 샘플 데이터와 상기 오정렬 샘플 데이터간의 차이값을 규격화(normalization)하여 산출하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 기준 샘플의 참조 피팅값은 1 인 것이 바람직하다.
상기 대상 웨이퍼의 피팅값을 추출하는 단계는 상기 대상 웨이퍼를 빛으로 산란측정하여 산란 데이터를 획득하는 단계, 및 상기 대상 웨이퍼의 산란 데이터와 상기 기준 샘플 데이터로부터 상기 대상 웨이퍼의 피팅값을 산출하는 단계를 포함 할 수 있다.
상기 방법은 상기 오정렬값들과 상기 참조 피팅값들간의 참조 테이블을 작성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 패턴들은 반도체 칩 영역내에 형성된 리얼 패턴들, 또는 스크라이브 라인 영역의 오버레이 패턴들 중에 선택된 어느 하나일 수 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여 제1 공정에 의해 형성된 제1 패턴과 제2 공정에 의해 형성된 제2 패턴간의 오버레이를 측정하는 시스템을 제공한다. 상기 오버레이 측정 시스템은 산란 측정부, 저장 장치 및 제어연산기를 포함한다. 상기 산란 측정부는 상기 제1 및 제2 패턴들간의 오정렬값이 0 인 기준 샘플과, 오정렬값이 0 보다 크고 서로 다른 오정렬 샘플들을 빛으로 산란측정하여 기준 샘플 데이터 및 오정렬 샘플 데이터들을 획득하고, 대상 웨이퍼의 산란 데이터를 획득한다. 상기 저장 장치는 상기 산란 측정부로부터 획득된 데이터들을 저장한다. 상기 제어연산기는 상기 기준 샘플 및 오정렬 샘플 데이터들로부터 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 참조 피팅값들을 산출하고, 상기 기준 샘플 데이터와 상기 산란 데이터로부터 상기 대상 웨이퍼의 피팅값을 산출하며, 상기 대상 웨이퍼의 피팅값을 상기 참조 피팅값들과 비교하여 상기 대상 웨이퍼의 오정렬값을 결정한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달 될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 측정 시스템을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 측정을 위한 패턴들의 일예를 보여주는 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 측정을 위한 패턴들의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 오버레이 측정 시스템은 산란 측정부(100)와 제어부(150)를 포함한다. 상기 산란 측정부(100)는 웨이퍼 척(110), 광원(120) 및 검출기(130)를 포함한다. 상기 웨이퍼 척(110)에는 웨이퍼(105)가 로딩된다. 상기 광원(120)은 상기 웨이퍼 척(110)을 향해 오버레이를 측정하기 위한 빛을 조사한다. 상기 광원(120)은 상기 웨이퍼 척(110)의 상부(over)에 배치될 수 있다. 상기 검출기(130)는 상기 웨이퍼 척(110)으로부터 산란된 빛의 물리량을 검출한다. 즉, 상기 광원(120)은 상기 웨이퍼 척(110)에 로딩된 웨이퍼(105)에 빛을 조사하고, 상기 로딩된 웨이퍼(105)의 표면에 조사된 빛은 산란되며, 상기 산란된 빛의 물리량은 상기 검출기(130)에 의해 검출된다. 상기 웨이퍼(105)의 표면 상태에 따라 상기 조사된 빛은 다른 형태로 산란되고, 상기 검출기(130)가 검출하는 물리량의 량도 달라진다.
상기 검출기(130)가 검출하는 물리량은 빛의 세기 및 위상차 중에서 선택된 적어도 하나이다. 상기 광원(120)은 P편광 또는 S편광을 상기 웨이퍼 척(110)을 향 하여 조사할 수 있다. 상기 P편광이란 입사 전계가 진행 방향에 수직하고 입사 전계의 편광이 입사 평면에 대하여 수평한 빛을 말하고, S편광은 입사 전계가 진행 방향에 수직하고 입사 전계의 편광이 입사 평면에 대하여 수직한 빛을 말한다. 즉, 상기 검출기(130)가 검출하는 물리량은 P편광의 세기, P편광의 위상차, S편광의 세기 및 S편광의 위상차 중에 선택된 적어도 하나이다. 상기 검출기는 상술한 물리량들 중에 하나만을 검출할 수 있다. 이와는 달리, 상기 검출기는 상술한 물리량들 중에서 선택된 복수개를 검출할 수 있다.
상기 제어부(150)는 제어연산기(155), 저장 장치(160), 입력 장치(165) 및 출력 장치(170)를 포함할 수 있다. 상기 저장 장치(160)는 상기 산란 측정부(100)로부터 획득한 데이터들을 저장한다. 상기 제어연산기(155)는 상기 획득한 데이터들을 연산, 비교 또는 제어한다. 상기 저장 장치(160)는 상기 제어연산기(155)로부터 산출되는 여러 형태의 다른 데이터들을 저장할 수 있다. 상기 입력 장치(165)는 키보드등일 수 있다. 상기 출력 장치(170)는 여러 형태의 데이터들을 출력하는 것으로 상기 제어연산기(155)에 의해 컨트롤될 수 있다. 상기 출력 장치(170)는 모니터 또는 프린터등일 수 있다.
상기 웨이퍼(105)에는 오버레이를 측정하기 위한 패턴들이 형성되어 있다. 이를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 웨이퍼(105)에는 제1 공정에 의해 형성된 제1 패턴(106) 및 제2 공정에 의해 형성된 제2 패턴(108)이 형성되어 있다. 상기 제2 공정은 상기 제1 공정에 비하여 후속에 진행된다. 즉, 상기 제2 패턴(108)은 상기 제1 패턴(106)에 비하여 후속에 형성된 것이다. 상기 제2 패턴(108)은 포토리소그라피 공정에 의해 형성된 감광막 패턴일 수 있다. 이와는 달리, 상기 제2 패턴(108)은 식각 공정이 완료된 리얼 패턴일 수도 있다. 즉, 오버레이 측정은 포토리소그라피 공정이 완료된 후에 수행될 수 있으며, 또한, 상기 오버레이 측정은 식각 공정이 완료된 후에 수행될 수 있다.
물질막(107)이 상기 제1 패턴(106)을 덮고, 상기 제2 패턴(108)은 상기 물질막(107) 상에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제2 패턴(108)의 하부면이 상기 제1 패턴(106)의 상부면 보다 높게 위치할 수 있다. 상기 제1 패턴(106)과 상기 제2 패턴(108)은 소정 간격(P)으로 이격되어 있다.
이와는 다르게, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 패턴(108')은 상기 제1 패턴(106)과 서로 동일면 상에 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 패턴(106)을 형성한 후에, 상기 제1 패턴(106) 옆에 상기 제2 패턴(108')이 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 패턴들(106,108')도 소정 간격(P)으로 이격되어 있다.
상기 제1 및 제2 패턴들(106,108,108')은 반도체 칩이 형성되는 칩 영역내에 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 패턴들(106,108,108')은 반도체 칩에 포함되는 리얼 패턴들(real patterns)에 해당할 수 있다. 이와는 달리, 상기 제1 및 제2 패턴들(106,108,108')은 칩 영역들 사이의 스크라이브 라인(scribe line)에 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 패턴들(106,108,108')은 오버레이를 측정하기 위한 오버레이 패턴들에 해당할 수 있다.
상기 제1 및 제2 패턴들(106,108,108')은 도시된 바와 같이, 서로 이격된 바 (bar) 형태로 형성될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 제1 및 제2 패턴들(106,108,108')은 서로 이격된 그루브 형태로 형성될 수 있다. 이와는 또 다르게, 도 2에 도시된 것과 같이, 상기 제2 패턴(108)이 상기 제1 패턴(106)보다 높게 형성되는 경우, 상기 제1 및 제2 패턴들(106,108)은 적어도 일부가 중첩되도록 형성될 수도 있다. 상기 제1 및 제2 패턴들(106,108)은 스크라이브 라인에 형성되는 일반적인 오버레이 키들의 형태로 형성될 수도 있다. 결론적, 상기 제1 및 제2 패턴들(106,108,108')은 오버레이를 측정할 수 있는 모든 패턴들로 형성될 수 있다.
이후에 계속되는 상세한 설명에서는 설명의 편의성을 위하여 오버레이 측정에 사용되는 제1 및 제2 패턴들을 도 3에 도시된 제1 및 제2 패턴들(106,108')을 예로 들어 설명한다.
다음으로, 도 4의 플로우 챠트를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 측정 방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오버레이 측정 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 먼저, 기준 샘플(sample), 및 복수개의 오정렬 샘플들을 준비한다(S200). 상기 기준 샘플은 제1 및 제2 패턴들(106,108')간의 오정렬값이 "0(zero)" 인 상태의 웨이퍼이다. 상기 제1 및 제2 패턴들(106,108')은 소정 간격(P)으로 이격되어 있다. 이때, 상기 소정 간격(P)이 디자인된 거리와 동일한 경우, 상기 제1 및 제2 패턴들(106,108')간의 오정렬값은 0 이 된다. 상기 오정렬 샘플들은 상기 제1 및 제2 패턴들(106,108')간의 오정렬값이 0 보다 큰 웨이퍼들이다. 또한, 상기 오정렬 샘플들은 각각 서로 다른 상기 제1 및 제2 패턴들(106,108')간의 오정렬값들을 갖는다. 예를 들면, 3개의 오정렬 샘플들이 준비될 경우, 제1 오정렬 샘플은 5nm의 오정렬값을 갖고, 제2 오정렬 샘플은 10nm의 오정렬값을 가지며, 제3 오정렬 샘플은 15nm의 오정렬값을 가질 수 있다. 물론, 상기 오정렬 샘플들은 2개 또는 3개보다 많을 수 있으며, 또한, 상기 오정렬 샘플들의 오정렬값들은 상술한 수치와 다를 수도 있다.
상기 기준 샘플 및 오정렬 샘플들은 웨이퍼 상에 제1 및 제2 패턴들(106,108')을 형성한 후에, 상기 제1 및 제2 패턴들(106,108')간의 오정렬값들을 여러 형태의 측정 장비들(예컨대, 전자주사현미경등)로 확인하여 준비한다. 상기 기준 샘플 및 오정렬 샘플들은 그것의 오정렬값들을 이미 측정한 것들이다.
다음으로, 상기 기준 샘플 및 오정렬 샘플들을 산란 측정하여 각각 기준 샘플 데이터, 및 오정렬 샘플 데이터들을 획득한다(S210). 상기 기준 샘플을 산란 측정부(100)의 웨이퍼 척(110) 상에 로딩한다. 이어서, 광원(120)이 빛을 상기 로딩된 기준 샘플에 조사하고, 상기 기준 샘플로부터 산란된 빛의 물리량을 검출기(130)가 검출한다. 이때, 상기 검출기(130)에 의해 상기 기준 샘플로부터 검출된 데이터는 상기 기준 샘플 데이터에 해당한다. 상기 기준 샘플 데이터는 P편광의 세기, P편광의 위상차, S편광의 세기 및 S편광의 위상차 중에 적어도 하나이다.
상기 각 오정렬 샘플들을 상기 웨이퍼 척(110)에 로딩한다. 상기 광원(120)으로부터 상기 각 오정렬 샘플들에 빛을 조사하고, 상기 각 오정렬 샘플들로부터 산란된 빛의 물리량을 상기 검출기(130)가 검출한다. 이때, 상기 검출기(130)에 의 해 상기 각 오정렬 샘플들로부터 검출된 데이터는 상기 오정렬 샘플 데이터에 해당한다. 복수개의 오정렬 샘플들에 각각 대응하는 복수개의 상기 오정렬 샘플 데이터들을 획득한다. 상기 복수개의 오정렬 샘플 데이터들은 상기 기준 샘플 데이터와 동일한 형태의 물리량이다. 하나의 상기 기준 샘플 데이터에 복수개의 오정렬 샘플 데이터들이 대응된다. 상기 산란 측정부(100)로부터 획득된 기준 샘플 및 오정렬 샘플 데이터들은 제어부(150)의 저장 장치(160)에 저장된다.
상기 검출기(130)로 검출하는 물리량이 하나인 경우, 상기 기준 샘플 데이터는 하나이다. 이와는 다르게, 상기 검출기(130)로 검출하는 물리량이 복수개인 경우, 상기 기준 샘플 데이터도 복수개가 된다.
먼저, 상기 기준 샘플 데이터가 하나인 경우에 대해 설명한다.
상기 기준 샘플 데이터와, 상기 기준 샘플 데이터에 대응하는 복수개의 오정렬 샘플 데이터들을 비교하여 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 참조 피팅값들(reference fitting values)을 산출한다(S220). 상기 각 참조 피팅값들은 상기 기준 샘플 데이터와 상기 각 오정렬 샘플 데이터들간의 차이에 대한 규격화(normalization)된 값을 이용하여 산출한다. 이때, 상기 기준 샘플(즉, 오정렬값이 "0")의 참조 피팅값을 1로 정의하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 참조 피팅값은 "1"로 부터, 기준 및 오정렬 샘플 데이터들간의 차이에 대한 규격화한 값(절대값)을 뺀 값으로 정의할 수 있다. 상기 참조 피팅값들은 상기 제어부(150)의 제어연산기(155)에 의해 산출된다.
상기 광원(120)의 빛은 다파장 영역을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 기준 샘플 데이터와 상기 오정렬 샘플 데이터간의 차이는 파장별로 복수개일 수 있다. 이 경우에, 상기 복수개의 차이값들을 합산한 후에 규격화할 수 있다.
상기 오정렬값들과 참조 피팅값들로 참조 테이블(reference table)를 작성한다(S230). 상기 참조 테이블은 상기 오정렬값들과, 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 상기 참조 피팅값들을 서로 연관시켜 작성한다. 상기 제어연산기(155)가 상기 참조 테이블을 작성한다. 상기 저장 장치(160)는 상기 참조 테이블을 저장한다.
상기 참조 테이블은 아래의 표 1과 같이 작성될 수 있다. 표 1의 참조 테이블은 오정렬값이 5nm인 제1 오정렬 샘플, 오정렬값이 10nm인 제2 오정렬 샘플 및 오정렬값이 15nm인 제3 오정렬 샘플을 준비한 경우에 대해 작성된 것이다. 상기 표 1의 참조 테이블에 기재된 참조 피팅값은 설명의 편의성을 위하여 임의로 지정된 것이다.
오정렬값(nm) 참조 피팅값
0 1
5 0.98
10 0.96
15 0.94
상술한 바와 같이, 상기 광원(120)은 다파장 영역을 가질 수 있다. 예컨대, 상기 광원(120)은 다파장 영역을 갖는 P편광 또는 다파장 영역을 갖는 S편광을 조사할 수 있다. 이 경우에, 상기 오버레이 측정 방법은 산란측정에 사용되는 빛의 파장 영역을 설정하는 단계(S240)를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 빛의 파장 영역을 설정하는 단계(S240)는 서로 다른 파장 영역을 갖는 복수개의 빛들을 사용하여 상술한 단계(S210) 내지 단계(S230)을 반복적으로 수행하는 것을 포함한다. 상기 빛의 파장 영역을 설정하는 단계(S240)를 구체적으로 설명한다. 먼저, 상기 산란 측정부(100)에서 상기 기준 및 오정렬 샘플들을 서로 다른 파장 영역을 갖는 복수개의 빛들로 산란 측정하여 복수개의 파장별 기준 샘플 데이터들, 및 상기 각 파장별 기준 샘플 데이터들에 대응하는 복수개의 오정렬 샘플 데이터들을 획득한다. 즉, 서로 다른 파장 영역을 갖는 복수개의 빛들의 각각을 사용하여 상기 스텝(S210)을 반복적으로 수행한다. 상기 획득된 파장별 기준 샘플 데이터들 및 오정렬 샘플 데이터들은 상기 저장 장치(160)에 저장된다.
상기 각 파장별 기준 샘플 데이터들과, 상기 각 파장별 기준 샘플 데이터들에 대응하는 복수개의 오정렬 샘플 데이터들로부터 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 참조 피닝값들로 구성된 파장별 피팅값 그룹을 산출한다. 상기 파장 영역이 다른 복수개의 빛들의 각각에 대해 상기 스텝(S220)을 반복적으로 수행하여 복수개의 상기 파장별 피팅값 그룹들을 산출한다. 상기 제어연산기(155)가 상기 파장별 피팅값 그룹들을 산출한다.
상기 각 파장별 피팅값 그룹들내 오정렬값들과 참조 피팅값들로 파장별 참조 테이블을 작성한다. 상기 복수개의 파장별 피팅값 그룹들의 각각에 대해 상기 스텝(230)을 반복적으로 수행하여 복수개의 상기 파장별 참조 테이블들을 작성한다. 상기 파장별 참조 테이블은 상기 제어연산기(155)에 의해 산출되고, 상기 파장별 참조 테이블들은 상기 저장 장치(160)에 저장된다.
다음으로, 상기 복수개의 파장별 피팅값 그룹들 중에서 오정렬값들과 참조 피팅값들의 관계가 가장 선형함수화된 것을 선택한다. 상기 오정렬값들과 참조 피팅값들의 관계가 가장 선형함수화된 것은 상기 오정렬값들과, 그것에 대응하는 참조 피팅값들이 서로 비례 또는 반비례하는 정도가 가장 우수한 것을 의미한다. 즉, 오정렬값들에 각각 대응하는 참조 피팅값들이 임의의 선형 함수에 대한 산포가 가장 작은 것을 의미한다. 이때, 상기 선택된 파장별 피팅값 그룹의 파장 영역을 최적화된 파장 영역으로 설정한다. 이로써, 상기 파장 영역을 설정하는 단계(S240)를 완료할 수 있다. 상기 제어연산기(155)가 상기 파장별 피팅값 그룹들의 오정렬값들과 참조 피팅값들을 비교분석하여 이들의 관계가 가장 선형함수화된 것을 선택한다. 상기 선택된 파장별 피팅값 그룹은 상기 저장 장치(160)에 저장된다.
다음으로, 측정하고자 하는 웨이퍼(이하, 대상 웨이퍼라 함)의 산란 데이터를 획득한다(S250). 상기 대상 웨이퍼를 웨이퍼 척(110)에 로딩시키고, 상기 광원(120)으로 상기 로딩된 대상 웨이퍼(110)에 빛을 조사한다. 상기 대상 웨이퍼(110)로 부터 산란된 빛의 물리량을 상기 검출기(130)가 검출한다. 상기 검출된 물리량은 상기 대상 웨이퍼(110)의 산란 데이터에 해당한다. 상기 대상 웨이퍼(110)의 산란 데이터는 상기 기준 샘플 및 오정렬 샘플 데이터들와 동일한 성분의 물리량이다. 상기 산란 데이터의 획득을 위하여 사용된 빛의 파장 영역은 상기 선택된 파장 영역인 것이 바람직하다.
상기 대상 웨이퍼의 산란 데이터는 상기 제어부(150)로 전송되어 상기 저장 장치(160)에 저장된다.
상기 기준 샘플 데이터와 상기 대상 웨이퍼의 산란 데이터의 차이로 부터 상기 대상 웨이퍼의 피팅값을 산출한다(S260). 상기 대상 웨이퍼의 피팅값은 상기 제어연산기(155)에 의해 산출된다. 상기 대상 웨이퍼의 피팅값은 상기 저장 장치(160)에 저장된다.
상기 대상 웨이퍼의 피팅값과 상기 참조 테이블을 비교한다(S270). 상기 대상 웨이퍼의 피팅값을 상기 참조 피팅값들과 비교하여 상기 대상 웨이퍼의 피팅값과 가장 근접한 상기 참조 피팅값을 찾는다. 상기 제어연산기(155)가 상기 대상 웨이퍼의 피팅값과 상기 참조 테이블을 비교하여 상기 대상 웨이퍼의 피팅값과 동일하거나 가장 근접한 참조 피팅값을 찾는다. 상기 빛의 파장 영역을 선택하는 경우, 상기 선택된 파장별 참조 테이블이 상기 대상 웨이퍼의 피팅값과 비교되는 상기 참조 테이블에 해당한다.
상기 대상 웨이퍼의 오정렬값을 결정한다(S280). 상기 대상 웨이퍼의 피팅값과 일치하거나 가장 근접한 참조 피팅값에 대응하는 오정렬값으로부터 상기 대상 웨이퍼의 오정렬값을 결정한다. 대상 웨이퍼의 오정렬값을 결정하는 것은 상기 참조 피팅값들 및 오정렬값들의 비례관계등을 적용하는 것을 더 포함할 수 있다. 상기 제어연산기(155)가 상기 대상 웨이퍼의 오정렬값을 결정한다.
상술한 바와 같이, 상기 기준 샘플 및 오정렬 샘플들로 부터 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 참조 피팅값들을 구한다. 이에 따라, 상기 오정렬값들과 참조 피팅값들을 모델링(modeling)하는 것이 매우 용이하다. 또한, 상기 산란 측정부(100)는 빛의 산란을 통하여 데이터를 획득하는 것으로 분해능이 매우 우수하다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 패턴들(106,108)의 오정렬값들에 대한 신뢰성이 향상된다. 이에 더하여, 상술한 오버레이 측정은 상기 제1 및 제2 패턴들(106,108)의 형태에 큰 영향을 받지 않는다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 패턴들(106,108)의 칩 영역내에 배치될지라도, 오버레이 측정을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 오버레이 측정 방법 및 측정 시스템은 반도체 칩내의 패턴들에 대한 정렬 상태를 직접 확인할 수 있다.
한편, 상기 기준 샘플 데이터가 상기 물리량이 복수개 사용되어 상기 기준 샘플 데이터가 복수개인 경우에 대해 도 4의 플로우 챠트를 참조하여 설명한다.
계속해서, 도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 산란 측정부(100)에 상기 기준 샘플 및 오정렬 샘플들을 로딩한다. 상기 산란 측정부(100)로 부터 복수개의 물리량들에 각각 대응하는 복수개의 기준 샘플 데이터들, 및 상기 각 기준 샘플 데이터들에 대응하는 복수개의 오정렬 샘플 데이터들을 획득한다(S210). 상술한 바와 같이, 상기 복수개의 물리량들은 P편광의 세기, P편광의 위상차, S편광의 세기 및 S편광의 위상차 중에 선택된 복수개인 것이 바람직하다. 상기 획득된 데이터들은 상기 저장 장치(160)에 저장된다.
상기 각 기준 샘플 데이터들과, 상기 각 기준 샘플 데이터들에 대응하는 복수개의 오정렬 샘플 데이터들로부터 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 참조 피팅값들로 구성된 참조 피팅값 그룹을 산출한다(S220). 상기 복수개의 물리량들에 각각 대응하는 복수개의 참조 피팅값 그룹들을 산출한다. 상기 제어연산기(155)가 상기 참조 피팅값 그룹들을 산출한다.
상기 각 참조 피팅값 그룹들의 오정렬값들과 참조 피팅값들을 사용하여 참조 테이블을 작성한다(S230). 상기 복수개의 참조 피팅값 그룹들에 각각 대응하는 복수개의 상기 참조 테이블들을 작성한다. 상기 제어연산기(155)에 의해 상기 참조 테이블들이 작성되며, 상기 참조 테이블들은 상기 저장 장치(160)에 저장된다.
상기 참조 피팅값 그룹들에 각각 대응하는 가중치들을 설정한다(S235). 상기 가중치는 백분율로 표시된다. 상기 물리량들은 상기 제1 및 제2 패턴들(106,108')의 물질, 상기 제1 및 제2 패턴들(106,108') 아래의 하부 물질, 상기 제1 및 제2 패턴들(106,108')의 형태에 대한 민감도가 다를 수 있다. 이때, 상기 물리량들의 변화량이 상기 제1 및 제2 패턴들(106,108')간의 간격(P)(즉, 오정렬값을 확인하는 거리)에 의존하는 정도에 따라, 상기 각 참조 피팅값 그룹들의 가중치를 설정한다. 즉, 상기 물리량의 변화량이 상기 오정렬값을 확인하는 거리에 민감한 정도가 높을수록, 상기 물리량에 대응되는 상기 참조 피팅값 그룹의 가중치는 높아진다. 상기 물리량의 변화량이 상기 오정렬값을 확인하는 거리 이외의 다른 요소들(ex, 상술한 하부 물질, 패턴의 형태, 패턴의 물질등)에 대한 민감도가 높을수록 상기 물리량에 대응되는 상기 참조 피팅값 그룹의 가중치는 낮아진다. 상기 각 참조 피팅값 그룹들에 대한 가중치를 설정하는 것은 제어연산기(155)에 의해 수행될 수 있다. 상기 물리량들의 요소들에 대한 민감도는 실험을 통하여 확인할 수 있다. 상기 각 참조 피팅값 그룹들의 가중치는 상기 저장 장치(130)에 저장된다.
상기 복수개의 기준 샘플 데이터들의 각각에 대한 빛의 파장 영역을 설정한다(S240). 상기 각 기준 샘플 데이터들에 대한 파장 영역을 설정하는 방법은 상술한 것과 동일하게 수행할 수 있다. 즉, 상기 기준 및 오정렬 샘플들을 서로 다른 파장 영역들을 갖는 복수개의 빛들로 산란 측정하여 상기 각 물리량들에 대응하는 복수개의 파장별 기준 샘플 데이터들, 및 상기 각 파장별 기준 샘플 데이터들에 대응하는 복수개의 오정렬 샘플 데이터들을 획득한다. 상기 각 파장별 기준 샘플 데이터들과, 그것에 대응하는 오정렬 샘플 데이터들로부터 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 참조 피팅값들로 구성된 파장별 피팅값 그룹을 산출한다. 상기 각 물리량들에 대응하는 복수개의 상기 파장별 피팅값 그룹들 중에서 오정렬값들과 참조 피팅값들간의 관계가 가장 선형함수화된 것을 선택한다. 상기 선택된 파장별 피팅값 그룹의 파장 영역을 선택한다. 상기 각 물리량들에 대응하는 선택된 파장별 피팅값 그룹은 상기 각 물리량들에 대응하는 참조 피팅값 그룹에 해당한다. 물론, 상기 제어연산기(155)가 상기 파장별 피팅값 그룹을 산출하고, 이들을 비교분석하여 가장 선형함수화된 파장별 피팅값 그룹을 선택할 수 있다.
대상 웨이퍼를 산란 측정부(100)에 로딩하여 대상 웨이퍼의 산란 데이터를 획득한다(S250). 이때, 상기 복수개의 물리량들에 각각 대응하는 복수개의 상기 대상 웨이퍼의 산란 데이터들을 획득한다.
상기 복수개의 참조 피팅값 그룹들에 각각 대응하는 상기 대상 웨이퍼의 복수개의 피팅값들을 산출한다(S260). 상기 각 기준 샘플 데이터들과, 상기 각 기준 샘플 데이터들에 대응하는 상기 대상 웨이퍼의 산란 데이터로부터 상기 대상 웨이퍼의 피팅값을 산출한다. 상기 기준 샘플 데이터가 복수개임으로, 상기 대상 웨이퍼의 피팅값도 복수개이다. 상기 대상 웨이퍼의 복수개의 피팅값들은 제어연산기(155)에 의해 산출되며, 상기 저장 장치(160)에 저장된다.
상기 대상 웨이퍼의 피팅값들과, 상기 대상 웨이퍼의 피팅값들에 각각 대응되는 상기 참조 테이블들을 각각 비교한다(S270). 비교를 통하여 상기 대상 웨이퍼의 각 피팅값들과 일치하거나, 가장 근접한 참조 피팅값을 찾는다. 복수개의 참조 피팅값들이 찾아진다. 상기 제어연산기(155)가 상기 피팅값들과 참조 테이블들간의 비교한다.
상기 대상 웨이퍼의 오정렬값을 결정한다(S280). 대상 웨이퍼의 피팅값들에 각각 대응하는 예비 오정렬값들을 결정한다. 상기 각 예비 오정렬값들은 하나의 기준 샘플 데이터를 사용하는 방법에서 대상 웨이퍼의 오정렬값을 결정하는 방법과 동일한 방법으로 결정될 수 있다. 상기 예비 오정렬값들에 각각 상기 참조 피팅값 그룹들의 가중치들을 적용 및 합산하여 상기 대상 웨이퍼의 오정렬값을 결정한다. 상기 대상 웨이퍼의 오정렬값은 상기 제어연산기(155)에 의해 결정될 수 있다.
상기 복수개의 참조 피팅값 그룹들의 가중치들을 이용함으로써, 다른 요소들에 의한 피팅값의 변화량을 최소화시킨다. 이에 따라, 상기 대상 웨이퍼의 오정렬값에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 기준 샘플 및 오정렬 샘플들로 부터 오정렬값들에 대한 참조 피팅값들을 산출한다. 이로써, 오정렬값들과 참조 피팅값들간의 모델링이 매우 용이하다. 또한, 빛의 산란을 통하여 획득하는 산란 측정부를 사용함으로써, 미세한 패턴들에 대한 분해능을 향상시킬 수 있다. 이에 더하여, 본 발명에 따른 오버레이 측정 방법은 직접 수치를 측정하는 것이 아니라 빛의 산란을 통한 데이터들을 추출하는 방법을 사용한다. 이로써, 오버레이 측정을 위한 패턴의 형태에 무관하게 오버레이를 측정할 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 오버레이 측정은 칩 영역내에 배치된 리얼 패턴들(real pattern)의 정렬 상태를 직접 확인할 수 있다.
한편, 복수개의 기준 샘플 데이터들과 복수개의 참조 피팅값 그룹들의 가중치들을 이용함으로써, 다른 요소들에 의한 피팅값의 변화량을 최소화할 수 있다. 이로써, 측정하고자 하는 웨이퍼의 오정렬값에 대한 신뢰성이 더욱 향상된다.

Claims (19)

  1. 제1 공정에 의해 형성된 제1 패턴과 제2 공정에 의해 형성된 제2 패턴간의 오버레이를 측정하는 방법에 있어서,
    상기 제1 및 제2 패턴들간 오정렬값이 0(zero)인 기준 샘플과, 오정렬값이 0 보다 크고 서로 다른 오정렬 샘플들을 준비하는 단계;
    상기 기준 샘플을 빛으로 산란측정하여 기준 샘플 데이터를 획득하는 단계;
    상기 각 오정렬 샘플들을 빛으로 산란측정하여 상기 기준 샘플 데이터에 대응하는 각 오정렬 샘플 데이터들을 획득하는 단계;
    상기 기준 샘플 데이터 및 상기 오정렬 샘플 데이터들로 부터 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 참조 피팅값들을 산출하는 단계;
    대상 웨이퍼의 피팅값을 추출하는 단계; 및
    상기 대상 웨이퍼의 피팅값을 상기 참조 피팅값들과 비교하여 상기 대상 웨이퍼의 오정렬값을 결정하는 단계를 포함하는 오버레이 측정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 샘플 데이터는 상기 기준 샘플을 서로 다른 파장 영역을 갖는 복수개의 빛들로 산란측정하여 획득한 복수개의 파장별 기준 샘플 데이터들을 포함하고,
    상기 오정렬 샘플 데이터들은 상기 오정렬 샘플들을 상기 복수개의 빛들로 산란측정하여 획득하되, 상기 각 파장별 기준 샘플 데이터들에 대응하는 복수개의 오정렬 샘플 데이터들을 포함하고,
    상기 참조 피팅값들을 산출하는 단계는, 상기 각 파장별 기준 샘플 데이터들과, 상기 각 파장별 기준 샘플 데이터들에 대응하는 복수개의 오정렬 샘플 데이터들로부터 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 참조 피팅값들로 구성된 각 파장별 피팅값 그룹들을 산출하는 단계를 포함하되,
    복수개의 상기 파장별 피팅값 그룹들 중에서 오정렬값들과 참조 피팅값들의 관계가 가장 선형함수화된 것의 파장 영역을 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기준 샘플 및 오정렬 샘플 데이터들로 사용되는 물리량(physical quantity)은 산란후 검출된 P편광의 세기, P편광의 위상차, S편광의 세기 및 S편광의 위상차 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    복수개의 상기 물리량들을 사용하여 오버레이를 측정하되,
    상기 기준 샘플 데이터는 상기 물리량들에 각각 대응하는 복수개의 상기 기준 샘플 데이터들을 포함하고,
    상기 오정렬 샘플 데이터들은 상기 각 기준 샘플 데이터들에 대응하되, 복수 개의 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 복수개의 오정렬 샘플 데이터들을 포함하고,
    상기 참조 피팅값들을 산출하는 단계는, 상기 각 기준 샘플 데이터들과, 상기 각 기준 샘플 데이터들에 대응하는 복수개의 오정렬 샘플 데이터들로부터 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 참조 피팅값들로 구성된 각 참조 피팅값 그룹들을 산출하는 단계를 포함하되,
    상기 참조 피팅값 그룹들에 각각 대응하는 백분율의 가중치들을 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 대상 웨이퍼의 피팅값을 추출하는 단계, 및 상기 대상 웨이퍼의 오정렬값을 결정하는 단계는,
    상기 참조 피팅값 그룹들에 각각 대응하는 상기 대상 웨이퍼의 피팅값들을 추출하는 단계;
    상기 대상 웨이퍼의 피팅값들을 상기 참조 피팅값 그룹들과 비교하여 상기 대상 웨이퍼의 예비 오정렬값들을 결정하는 단계; 및
    상기 예비 오정렬값들에 각각 상기 가중치들을 적용 및 합산하여 상기 대상 웨이퍼의 오정렬값을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 각 기준 샘플 데이터들은 서로 다른 파장 영역을 갖는 복수개의 빛들로 산란측정하여 획득하되, 상기 각 물리량들에 대응하는 복수개의 파장별 기준 샘플 데이터들을 포함하고,
    상기 오정렬 샘플 데이터들은 상기 복수개의 빛들로 산란 측정하여 획득하되, 상기 각 파장별 기준 샘플 데이터들에 대응하는 복수개의 오정렬 샘플 데이터들을 포함하고,
    상기 참조 피팅값들을 산출하는 단계는, 상기 각 파장별 기준 샘플 데이터들과, 상기 각 파장별 기준 샘플 데이터들에 대응하는 오정렬 샘플 데이터들로부터, 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 참조 피팅값들로 구성된 각 파장별 피팅값 그룹들을 산출하는 단계를 포함하되,
    상기 각 물리량들에 대응하는 복수개의 상기 파장별 피팅값 그룹들 중에서 오정렬값들과 참조 피팅값들간의 관계가 가장 선형함수화된 것의 파장 영역을 선택하는 단계를 포함하되, 상기 선택된 각 파장별 피팅값 그룹들은 상기 각 참조 피팅값 그룹들인 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중에 어느 한 항에 있어서,
    상기 참조 피팅값은 상기 기준 샘플 데이터와 상기 오정렬 샘플 데이터간의 차이에 대한 규격화된 값을 이용하여 산출하되, 상기 기준 샘플의 참조 피팅값은 1 인 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중에 어느 한 항에 있어서,
    상기 대상 웨이퍼의 피팅값을 추출하는 단계는,
    상기 대상 웨이퍼를 빛으로 산란측정하여 산란 데이터를 획득하는 단계; 및
    상기 대상 웨이퍼의 산란 데이터와 상기 기준 샘플 데이터로부터 상기 대상 웨이퍼의 피팅값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중에 어느 한 항에 있어서,
    상기 오정렬값들과 상기 참조 피팅값들간의 참조 테이블을 작성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항 중에 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 패턴들은 반도체 칩 영역내에 형성된 리얼 패턴들, 또는 스크라이브 라인 영역의 오버레이 패턴들 중에 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 6 항 중에 어느 한 항에 있어서,
    소정의 물질막이 상기 제1 패턴을 덮되, 상기 제2 패턴은 상기 소정의 물질막 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 6 항 중에 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 패턴들은 서로 동일면 상에 배치된 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.
  13. 제1 공정에 의해 형성된 제1 패턴과 제2 공정에 의해 형성된 제2 패턴간의 오버레이를 측정하는 시스템에 있어서,
    상기 제1 및 제2 패턴들간의 오정렬값이 0 인 기준 샘플과, 오정렬값이 0 보다 크고 서로 다른 오정렬 샘플들을 빛으로 산란측정하여 기준 샘플 데이터 및 오정렬 샘플 데이터들을 획득하고, 대상 웨이퍼의 산란 데이터를 획득하는 산란 측정부;
    상기 산란 측정부로부터 획득된 데이터들을 저장하는 저장 장치; 및
    상기 기준 샘플 및 오정렬 샘플 데이터들로부터 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 참조 피팅값들을 산출하고, 상기 기준 샘플 데이터와 상기 산란 데이터로부터 상기 대상 웨이퍼의 피팅값을 산출하며, 상기 대상 웨이퍼의 피팅값을 상기 참조 피팅값들과 비교하여 상기 대상 웨이퍼의 오정렬값을 결정하는 제어연산기를 포함하는 오버레이 측정 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 산란측정부는 상기 기준 및 오정렬 샘플들을 서로 다른 파장 영역을 갖 는 복수개의 빛들로 산란측정하여 복수개의 파장별 기준 샘플 데이터들 및 상기 각 파장별 기준 샘플 데이터들에 대응하는 복수개의 오정렬 샘플 데이터들을 획득하고,
    상기 제어연산기는 상기 각 파장별 기준 샘플 데이터들과, 상기 각 파장별 기준 샘플 데이터들에 대응하는 오정렬 샘플 데이터들로부터 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 참조 피팅값들로 구성된 각 파장별 피팅값 그룹들을 산출하고, 상기 제어연산기는 복수개의 상기 파장별 피팅값 그룹들 중에서 오정렬값들과 참조 피팅값들의 관계를 비교분석하여 가장 선형함수화된 것의 파장 영역을 선택하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 시스템.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 산란 측정부는,
    상기 기준 샘플, 오정렬 샘플들 및 대상 웨이퍼가 로딩되는 있는 웨이퍼 척;
    상기 웨이퍼 척을 향하여 빛을 조사하는 광원; 및
    상기 기준 샘플 및 오정렬 샘플 데이터들로 사용되는 물리량을 검출하는 검출기를 포함하되, 상기 물리량은 산란된 P편광의 세기, P편광의 위상차, S편광의 세기 및 S편광의 위상차 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 검출기는 복수개의 상기 물리량들을 검출하되,
    상기 산란 측정부는 상기 물리량들에 각각 대응하는 복수개의 기준 샘플 데이터들을 획득하고, 상기 산란 측정부는 상기 각 기준 샘플 데이터들에 대응되며 복수개의 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 복수개의 오정렬 샘플 데이터들을 획득하며,
    상기 제어연산기는 상기 각 기준 샘플 데이터들과, 상기 각 기준 샘플 데이터들에 대응하는 복수개의 오정렬 샘플 데이터들로부터 상기 오정렬값들에 각각 대응하는 참조 피팅값들로 구성된 참조 피팅값 그룹을 산출하고, 상기 제어연산기는 상기 참조 피팅값 그룹들에 각각 대응하는 백분율의 가중치들을 설정하는 오버레이 측정 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 산란 측정부는 복수개의 상기 기준 샘플 데이터들에 각각 대응하는 상기 대상 웨이퍼의 산란 데이터들을 획득하고,
    상기 제어연산기는 상기 기준 샘플 데이터들 및 상기 대상 웨이퍼의 산란 데이터들로부터 상기 참조 피팅값 그룹들에 각각 대응하는 상기 대상 웨이퍼의 피팅값들을 산출하고, 상기 제어연산기는 상기 대상 웨이퍼의 피팅값들을 상기 참조 피팅값 그룹들과 비교하여 상기 대상 웨이퍼의 예비 오정렬값들을 결정하며, 상기 제어연산기는 상기 예비 오정렬값들에 각각 상기 가중치들을 적용 및 합산하여 상기 대상 웨이퍼의 오정렬값을 결정하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 시스템.
  18. 제 13 항 내지 제 17 항 중에 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어연산기는 상기 기준 샘플 데이터와 상기 오정렬 샘플 데이터간의 차이에 대한 규격화된 값을 이용하여 상기 참조 피팅값을 산출하되, 상기 기준 샘플의 참조 피팅값은 1 인 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 시스템.
  19. 제 13 항 내지 제 17 항 중에 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어연산기는 상기 오정렬값들과 상기 참조 피팅값들간의 참조 테이블을 작성하고,
    상기 저장 장치는 상기 참조 테이블을 저장하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014159787A1 (en) * 2013-03-14 2014-10-02 Kla-Tencor Corporation Method and system for reference-based overlay measurement

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8582114B2 (en) 2011-08-15 2013-11-12 Kla-Tencor Corporation Overlay metrology by pupil phase analysis
US10533848B2 (en) 2018-03-05 2020-01-14 Kla-Tencor Corporation Metrology and control of overlay and edge placement errors
US10824071B2 (en) 2018-10-08 2020-11-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of exposing a semiconductor structure, apparatus for controlling a lithography process performed by a lithography apparatus across a semiconductor structure, non-transitory computer readable medium having instructions stored thereon for generating a weight function

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100439472B1 (ko) * 2001-11-13 2004-07-09 삼성전자주식회사 공정 에러 측정 방법 및 장치와 이를 이용한 오버레이측정 방법 및 장치
US7054007B2 (en) * 2002-02-08 2006-05-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Calibration wafer for a stepper
US6985229B2 (en) * 2002-05-30 2006-01-10 Agere Systems, Inc. Overlay metrology using scatterometry profiling
US20050185174A1 (en) * 2004-02-23 2005-08-25 Asml Netherlands B.V. Method to determine the value of process parameters based on scatterometry data

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014159787A1 (en) * 2013-03-14 2014-10-02 Kla-Tencor Corporation Method and system for reference-based overlay measurement
US9390492B2 (en) 2013-03-14 2016-07-12 Kla-Tencor Corporation Method and system for reference-based overlay measurement

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