KR20090036009A - 오버레이 버니어 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모 버니어가 웨이브 형태를 갖는 다수의 분할 패턴들을 포함하여 그 좁은 영역은 셀 영역에 형성되는 반도체 소자의 패턴과 유사한 패턴 및 선폭을 가질 뿐만 아니라 넓은 영역과 유기적으로 연결되어, 다양한 스페이스 선폭(Critical Dimension; CD) 및 피치(pitch)를 갖기 때문에 로딩 효과(loading effect)에 영향을 받지 않고 정상적인 형태로 형성할 수 있어 후속의 식각 공정에서 변수가 발생하더라도 오버레이 측정 시 그 변수에 대하여 유기적으로 대응할 수 있는 기술을 개시한다.

오버레이 버니어, 로딩 효과, 분할 패턴, 웨이브 형태, AIM

Description

오버레이 버니어{Overlay vernier}

본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 모 버니어가 웨이브 형태를 갖는 다수의 분할 패턴을 포함하여 다양한 스페이스 선폭(Critical Dimension; CD) 및 피치(pitch)를 갖기 때문에 로딩 효과(loading effect)에 영향을 받지 않고 정상적인 형태로 형성할 수 있어 후속의 식각 공정에서 변수가 발생하더라도 오버레이 측정 시 그 변수에 대하여 유기적으로 대응할 수 있는 오버레이 버니어에 관한 것이다.

일반적으로 리소그라피 공정(lithography process)은 웨이퍼 상에 감광막을 도포한 후 노광 및 현상을 수행하는 공정으로서 마스크를 필요로 하는 식각 공정이나 이온 주입 공정 이전에 수행된다.

집적 소자의 제조 공정은 리소그라피 공정 등을 적용하여 다층 패턴을 형성하는 과정으로 이루어지기 때문에 상 하부 층 패턴 간의 정확한 정렬(alignment)이 요구된다.

공정의 전후 단계에서 형성된 상 하부 층 패턴 간의 정렬 상태를 나타내는 지수가 오버레이 정확도(overlay accuracy)이다. 이러한 오버레이 정확도는 반도체 소자의 고집적화에 따라 중요한 변수로써 작용한다.

여기서, 오버레이 정확도는 웨이퍼의 스크라이브 레인(scribe lane)에 형성되는 오버레이 버니어(overlay vernier)를 이용하여 측정한다.

오버레이 버니어는 이전 공정에서 하부 층에 형성된 모 버니어(어미자)와 현재 공정에서 현재 층에 형성되는 자 버니어(아들자)로 구성하여 두 층 사이의 정렬 상태를 측정하기 위해 어긋난(misalignment) 정도를 측정한다.

통상적으로 모 버니어는 실제 패턴과 동일한 물질의 정사각형 모양의 띠 모양으로 패턴을 형성하고, 자 버니어는 감광막 패턴으로 정사각형 박스 형태(box type)의 트랜치를 형성한다.

또한, 모 버니어는 하부 층의 공정에 따라 트랜치 형태(trench type) 또는 메사 형태(mesa type)의 패턴을 형성하고, 자 버니어는 현재 공정에서 이전 공정의 모 버니어를 측정할 수 있도록 트랜치 형태의 패턴을 형성하는 방법을 주로 사용하고 있다.

일반적인 오버레이 버니어는 모 버니어와 자 버니어의 모양에 따라 바 인 바(bar in bar), 박스 인 박스(box in box), 바 인 박스(bar in box) 또는 다수의 사각형 패턴으로 구현되는 AIM(Application Interpreted Model) 등으로 구분한다.

예를 들어, 박스 모양의 아웃 라인(모 버니어) 내부에 박스 모양의 패턴(자 버니어)이 형성되는 오버레이 버니어의 경우 모 버니어의 바닥 부분이 평탄하지 못하고 불순물들이 잔류하는 경우 모 버니어가 비정상적으로 형성된다. 즉, 모 버니어의 표면에 단차가 발생하는데, 오버레이의 측정 원리가 단차 부분에 오버레이 측 정용 광원을 조사하여 반사되는 파장으로 중첩 정도를 확인하기 때문에 오버레이 버니어의 단차가 크게 발생하거나 웨이퍼의 상태가 좋지 못할 경우 오버레이 측정 신호가 균일하지 않은 오버레이 리딩 불가(un-reading) 또는 미스 리딩(mis-reading) 등의 오버레이 리딩(overlay reading) 오류를 유발한다.

또한, 오버레이 버니어의 모 버니어는 셀 영역의 패턴에 비해 큰 크기로 형성하기 때문에 식각 공정 시 모 버니어를 구현하는 사각형 패턴의 에지부와 중심부의 식각되는 정도가 서로 다르게 나타나는 로딩 효과(loading effect)가 발생하여 후속 마스크 공정 후 중첩도가 감소하는 문제가 있다.

본 발명은 로딩 효과(loading effect)에 영향을 받지 않고 정상적인 형태로 형성시킬 수 있는 오버레이 버니어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 후속의 식각 공정에서 변수가 발생하더라도 오버레이 측정 시 그 변수에 대하여 유기적으로 대응할 수 있는 오버레이 버니어를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 오버레이 버니어는

모 버니어 및 상기 모 버니어 내부에 형성되는 자 버니어를 포함하는 오버레이 버니어에 있어서,

상기 모 버니어는 웨이브 형태(wave type) 트랜치로 구현된 다수의 분할 패턴(segment pattern)들을 포함한다.

또한, 상기 모 버니어의 길이 방향과 동일한 방향으로 형성된 상기 다수의 분할 패턴들의 상기 웨이브 형태의 불록한 부분이 서로 어긋나게 배열되고,

상기 모 버니어는 사각형 사진틀 모양으로 형성하고,

상기 모 버니어는 다수의 바(bar) 형 트랜치로 형성하고,

상기 분할 패턴의 선폭은 0 초과 2㎛ 이하이고,

상기 분할 패턴의 피치(pitch)는 0 초과 2㎛ 이하이고,

상기 모 버니어는 2 내지 10 개의 분할 패턴을 포함하고,

상기 모 버니어는 바(bar), 박스(box) 또는 AIM(Application Interpreted Model)으로 구현하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 모 버니어가 웨이브 형태의 다수의 분할 패턴들을 포함하여 그 좁은 영역은 셀 영역에 형성되는 반도체 소자의 패턴과 유사한 패턴 및 선폭을 가질 뿐만 아니라 넓은 영역과 유기적으로 연결되므로 로딩 효과(loading effect)에 영향을 받지 않고 정상적인 형태로 형성시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 오버레이 버니어가 다양한 스페이스 선폭(Critical Dimension; CD) 및 피치(pitch)를 갖기 때문에 후속의 식각 공정에서 변수가 발생하더라도 오버레이 측정 시 그 변수에 대하여 유기적으로 대응할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 본 발명의 기술적 사상이 철저하고 완전하게 개시되고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달되기 위해 제공되는 것이다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 오버레이 버니어(overlay vernier)의 모 버니어를 나타낸 도면이다. 여기서, (i)은 평면도이고, (ii)는 (i)의 A 부분을 확대한 평면도 이다.

오버레이 버니어의 모 버니어(12)는 반도체 기판(10) 상부에 네 개의 바 형(bar type) 트랜치(trench)가 정사각형 사진틀 모양으로 형성되는데, 바 형 트랜치는 길이 방향과 같은 방향으로 웨이브 형태(wave type) 트랜치로 구현된 2개 내지 10개의 분할 패턴(segment pattern)(14)들을 포함한다. 여기서, 분할 패턴(14)을 구현하는 웨이브 형태 트랜치의 볼록한 부분은 인접한 분할 패턴(14)의 볼록한 부분과 서로 어긋나게 배열되어 있다.

웨이브 형태의 분할 패턴의 선폭은 0 초과 2㎛ 이하이고, 분할 패턴의 피치는 0 초과 2㎛ 이하이다.

이때, 모 버니어는 바(bar), 박스(box), AIM(Application Interpreted Model) 등으로 형성하는 경우에 적용 가능하다.

도 2는 본 발명에 따른 오버레이 버니어를 AIM에 적용한 실시예를 나타낸 평면도이다.

상기한 본 발명에 따른 오버레이 버니어의 모 버니어를 형성하는 방법은 다음과 같다.

먼저, 반도체 기판 상부에 감광막을 도포하고, 셀 패턴 및 오버레이 버니어 패턴을 포함하는 마스크를 이용하여 감광막에 대한 노광 및 현상 공정을 통해 감광막 패턴을 형성한다.

감광막 패턴을 식각 마스크로 반도체 기판을 식각하여 다수의 웨이브 형태의 트랜치들로 구현된 분할 패턴들을 갖는 모 버니어를 형성한다.

상기한 바와 같은 본 발명은 바 형 트랜치를 형성하는 분할 패턴들이 웨이브 형태이므로 그 좁은 영역은 셀 영역에 형성되는 반도체 소자의 패턴과 유사한 패턴 및 선폭을 가질 뿐만 아니라 넓은 영역과 유기적으로 연결되므로 로딩 효과(loading effect)에 영향을 받지 않고 정상적인 형태로 형성시킬 수 있다.

또한, 오버레이 버니어가 다양한 스페이스 선폭(Critical Dimension; CD) 및 피치(pitch)를 갖기 때문에 후속의 식각 공정에서 변수가 발생할 경우 오버레이 측정 시 그 변수에 대하여 유기적으로 대응할 수 있다.

상기한 실시예에서는 박스 형태의 모 버니어를 예를 들어 설명하였지만 박스인 박스(box in box), 바 인 바(bar in bar) 또는 AIM(Application Interpreted Model) 모두에 적용한 오버레이 버니어로 형성할 수 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 오버레이 버니어(overlay vernier)의 모 버니어를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 오버레이 버니어를 AIM에 적용한 실시예를 나타낸 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

10: 반도체 기판

12: 모 버니어

14: 분할 패턴

Claims (8)

1. 모 버니어 및 상기 모 버니어 내부에 형성되는 자 버니어를 포함하는 오버레이 버니어에 있어서,

   상기 모 버니어는 웨이브 형태(wave type) 트랜치로 구현된 다수의 분할 패턴(segment pattern)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 버니어.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 다수의 분할 패턴은 상기 모 버니어의 길이 방향으로 형성되고, 상기 분할 패턴의 웨이브 형태의 불록한 부분은 인접한 분할 패턴의 볼록한 부분과 서로 어긋나게 배열하는 것을 특징으로 하는 오버레이 버니어.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 모 버니어는 사각형 사진틀 모양으로 형성하는 것을 특징으로 하는 오버레이 버니어.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 모 버니어는 다수의 바(bar) 형 트랜치로 형성하는 것을 특징으로 하는 오버레이 버니어.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 분할 패턴의 선폭은 0 초과 2㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 오버레이 버니어.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 분할 패턴의 피치(pitch)는 0 초과 2㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 오버레이 버니어.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 모 버니어는 2 내지 10 개의 분할 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 버니어.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 모 버니어는 바(bar), 박스(box) 또는 AIM(Application Interpreted Model)으로 구현하는 것을 특징으로 하는 오버레이 버니어.

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