KR20120122634A - 오버레이 버니어 형성방법 - Google Patents

오버레이 버니어 형성방법 Download PDF

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KR20120122634A
KR20120122634A KR1020110040903A KR20110040903A KR20120122634A KR 20120122634 A KR20120122634 A KR 20120122634A KR 1020110040903 A KR1020110040903 A KR 1020110040903A KR 20110040903 A KR20110040903 A KR 20110040903A KR 20120122634 A KR20120122634 A KR 20120122634A
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금경수
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에스케이하이닉스 주식회사
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605—Workpiece metrology
    • G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
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    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • H01L21/0274—Photolithographic processes

Abstract

본 발명의 오버레이 버니어 형성방법은 기판 상에 돌출된 라인과 상기 라인 사이의 스페이스로 이루어진 라인&스페이스 패턴을 형성하는 단계 및 상기 라인&스페이스 패턴의 라인을 제거하여 단일 사각형의 박스 형태를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

오버레이 버니어 형성방법{Method for forming overlay vernier}
본 발명은 오버레이 버니어 형성방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세그먼트 타입의 버니어를 다음 마스크 공정시 박스 형태의 버니어로 변경시켜주는 오버레이 버니어 형성방법에 관한 것이다.
적층 구조의 반도체 소자를 제조함에 있어서, 이전(前) 공정에서 형성시킨 레이어(layer)와 현(現) 공정을 통해 형성시키는 레이어 간의 정렬이 매우 중요하다. 이에 따라, 반도체 제조 공정에서는 각 레이어에 상하부 레이어들간의 정렬상태를 파악 및 보정하기 위한 오버레이 버니어(Overlay vernier)를 설치하고 있다.
이러한 오버레이 버니어는 통상 웨이퍼 상에서 다이(Die)와 다이 사이를 분할하는 스크라이브 라인(Scribe line)에 형성되는 것이 보통이며, 이전 레이어에서 형성된 모 버니어와 현 레이어에서 형성한 자 버니어로 구성된다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 세그먼트(Segment) 타입의 오버레이 버니어를 나타낸 것이다. 도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 반도체 기판(10) 상에 세그먼트 타입의 오버레이 버니어(12)를 제작한 후 이어지는 공정에서 상기 오버레이 버니어(12)의 스페이스를 매립하는 매립층(14')를 형성하고 화학기계적연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing)를 진행하게 되면 화학기계적연마 공정을 위한 슬러리의 연마입자(16)가 상기 오버레이 버니어의 스페이스에 끼여 후속 공정 진행시 오버레이 버니어의 판독 에러가 종종 발생한다.
도 2a 내지 도 2c는 종래의 박스 타입 오버레이 버니어를 나타낸 것이다. 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 반도체 기판(20) 상에 박스 타입 버니어(22)를 제작한 후 하드마스크로 사용되는 카본층(24)을 형성한 것을 나타낸 것이다. 이후, 포토레지스트를 도포하고 패터닝 과정을 거쳐 식각 공정을 진행하고 상기 포토레지스트를 제거하게 되는 데 상기 포토레지스트의 스트립 또는 클리닝 과정에서 상기 카본층에 크랙(C)이 발생하거나 벙커 결함이 종종 발생하게 된다. 이 또한, 후속 공정 진행시 오버레이 버니어의 판독 에러를 일으키는 요인이 된다.
본 발명의 목적은 오버레이 버니어의 판독 에러를 감소시킬 수 있는 오버레이 버니어 형성방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 후속 화학기계적연마 공정시의 연마입자 끼임 현상이나 벙커 결함 등을 제거할 수 있는 오버레이 버니어 형성방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 오버레이 버니어 형성방법은 기판 상에 돌출된 라인과 상기 라인 사이의 스페이스로 이루어진 라인&스페이스 패턴을 형성하는 단계; 상기 라인&스페이스 패턴의 스페이스를 매립하는 하드마스크층을 형성하는 단계; 상기 하드마스크층 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계; 상기 마스크 패턴을 식각마스크로 하여 상기 라인&스페이스 패턴의 라인을 제거하는 단계; 및 상기 하드마스크층을 제거하여 단일 사각형의 박스 형태를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 라인&스페이스 패턴의 스페이스를 매립하는 하드마스크층을 형성하는 단계에서, 상기 하드마스크층은 카본층일 수 있다.
상기 하드마스크층을 제거하여 단일 사각형의 박스 형태를 형성하는 단계 이후, 상기 단일 사각형의 박스를 매립하는 매립층을 형성하는 단계 및 상기 매립층을 평탄화하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기판 상에 돌출된 라인과 상기 라인 사이의 스페이스로 이루어진 라인&스페이스 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 라인 또는 스페이스의 폭이 0.05 내지 1.0㎛로 형성될 수 있다.
상기 하드마스크층을 제거하여 단일 사각형의 박스 형태를 형성하는 단계에서, 상기 사각형의 폭이 1.0 내지 3.0㎛로 형성될 수 있다.
상기 하드마스크층을 제거하여 단일 사각형의 박스 형태를 형성하는 단계는 2회 이상의 마스크 공정으로 수행될 수 있다.
본 발명의 오버레이 버니어 형성방법은 오버레이 버니어의 판독 에러를 감소시킬 수 있으며, 후속 화학기계적연마 공정시의 연마입자 끼임 현상이나 벙커 결함 등을 제거할 수 있는 잇점이 있다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 세그먼트(Segment) 타입의 오버레이 버니어를 나타낸 것이다.
도 2a 내지 도 2c는 종래의 박스 타입 오버레이 버니어를 나타낸 것이다.
도 3 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 버니어 형성방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 버니어의 형성방법을 나타낸 평면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 도면들에 있어서, 막(층) 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장될 수 있다.
도 3 내지 도 3f는 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 버니어 형성방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 기판(100) 상에 제1층(102)을 형성하면서 상기 제1층(102)에 의해 형성되는 라인&스페이스 패턴의 모 버니어를 형성할 수 있다.
상기 기판(100)은 실리콘 웨이퍼일 수 있으며, 도면에 도시하지 않았으나 트랜지스터를 형성하는 게이트와 소스/드레인, 소자분리막 등이 형성될 수 있다. 실리콘 웨이퍼 외에 액정 디스플레이 등을 제조하기 위한 유리기판, 플렉서블 기판일 수도 있다.
제1층(102)은 금속막, 절연막 등일 수 있으며 상기 제1층(102)은 반도체 장치의 어떠한 구성요소인지에 따라 매우 다양한 형태로 패터닝될 수 있다. 즉, 프로덕트 다이 영역에서는 매우 다양한 패턴으로 패터닝될 수 있으며, 오버레이 버니어가 형성되는 영역은 도면에 도시된 것과 같이 라인&스페이스 형태로 패터닝될 수 있다.
패터닝된 제1층에 의해 돌출된 라인(104)과 그 사이의 스페이스(106)로 구성된 라인&스페이스 패턴의 라인의 폭(D1) 또는 스페이스의 폭(D2)은 0.05 내지 1.0㎛로 형성되는 것이 바람직하다. 아울러 상기 라인(104)과 스페이스(106)를 합한 전체 폭(D3)이 1.0 내지 3.0㎛로 형성되는 것이 바람직하다. 복수 개의 라인과 스페이스를 형성하는 각각의 라인의 폭(D1)과 각각의 스페이스의 폭(D2)은 서로 같을 수도 서로 다를 수도 있다. 각각의 라인의 폭(D1)도 서로 다를 수도 같을 수도 있으며, 각각의 스페이스의 폭(D2)도 서로 다를 수도 같을 수도 있다.
도 3b를 참조하면, 상기 스페이스(도 3a의 106)를 매립하는 하드마스크층(108)을 형성할 수 있다. 상기 하드마스크층(108)은 이후에 적층되는 층이 어떠한 층이냐에 따라 하드마스크층(108)의 종류가 달라질 수 있으며, 하드마스크층(108)이 존재하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 비트라인콘택을 형성하기 위한 하드마스크 카본층일 수 있다. 이와 같이 세그먼트 타입(라인&스페이스 타입)으로 오버레이 버니어를 형성함으로써 카본층의 크랙이나 벙커 형성을 방지할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 하드마스크층(108) 위로 돌출되는 마스크 패턴(110)을 형성할 수 있다. 상기 마스크 패턴(110)은 예를 들면 포토레지스트 패턴일 수 있다. 즉, 제1층 형성 후 그 상부에 제2층(도시하지 않음)을 형성하기 위해 제2층을 형성하는 물질을 도포하고 포토마스크를 얼라인시킨 후 노광하고 포토레지스트를 현상하는 공정을 거칠 수 있는데 이때 오버레이 버니어를 형성하는 포토레지스트 패턴은 도시된 것과 같이 하드마스크층(108) 위로 돌출된 형태로 형성되어, 이후 라인&스페이스 패턴의 라인 패턴을 제거하도록 형성될 수 있다.
도 3d를 참조하면, 마스크 패턴(도 3c의 110) 내지 하드마스크층(도 3c의 108)을 식각마스크로 하여 라인&스페이스 패턴의 라인 패턴을 식각하여 제거한 후, 하드마스크층(108)을 제거함으로써, 스페이스 패턴이 연결된 단일 사각형의 박스 형태의 오버레이 버니어(112)를 제작할 수 있다. 단일 사각형의 박스 형태의 오버레이 버니어(112)는 이후 적층되는 층과의 오버레이 정확도 여부를 체크하는 용도로 사용될 수 있다. 이때, 상기 사각형의 폭(D3)은 1.0 내지 3.0㎛로 형성될 수 있다.
도 3e를 참조하면, 단일 사각형의 박스 형태의 오버레이 버니어를 매립하는 매립층(114)을 형성할 수 있다. 매립층(114)은 금속 또는 절연물 등을 포함하는 박막층일 수 있다. 또한, 매립층(114)은 박스 형태의 오버레이 버니어를 매립할 뿐만 아니라 제1층(102)의 상부면을 덮도록 형성될 수도 있다.
도 3f를 참조하면, 화학기계적연마(CMP: Chemical Mechanical Polishing)를 통해 그 두께가 감소된 매립층에 의해 형성되는 오버레이 버니어(114')를 형성할 수 있다. 화학기계적연마 공정 전에 오버레이 버니어를 박스 형태로 변경시켜 줌으로써 화학기계적연마 공정에 의한 버니어의 손상을 방지할 수 있다. 상기 화학기계적연마는 일례로서 실시될 수 있음을 나타낸 것이며 화학기계적연마 공정은 생략될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 오버레이 버니어의 형성방법을 나타낸 평면도이다. 도시된 것과 같이, 본 발며의 일 실시예에 따른 오버레이 버니어는 첫번째 마스크 공정(리소그래피 공정)에서 기판 상에 돌출된 라인과 상기 라인 사이의 스페이스로 이루어진 라인&스페이스 패턴, 즉 세그먼트 형태의 오버레이 버니어 패턴을 형성하고, 이후 두번째 마스크 공정(리소그래피 공정)에서 상기 라인&스페이스 패턴의 라인을 제거하여 단일 사각형의 박스 형태를 형성함에 그 특징이 있다.
한편, 전술한 첫번째 마스크 공정과 두번째 마스크 공정 사이에 다른 마스크 공정이 더 들어갈 수 있으며 반드시 이어지는 마스크 공정이어야 하는 것은 아니니며, 오버레이 버니어를 단일 사각형의 박스 형태로 변경시 2회 이상의 마스크 공정(리소그래피 공정)이 수행될 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 기판 102 : 제1층
104 : 라인 106 : 스페이스
108 : 하드마스크층 110 : 마스크 패턴
112, 114' : 오버레이 버니어

Claims (6)

  1. 기판 상에 돌출된 라인과 상기 라인 사이의 스페이스로 이루어진 라인&스페이스 패턴을 형성하는 단계;
    상기 라인&스페이스 패턴의 스페이스를 매립하는 하드마스크층을 형성하는 단계;
    상기 하드마스크층 상에 마스크 패턴을 형성하는 단계;
    상기 마스크 패턴을 식각마스크로 하여 상기 라인&스페이스 패턴의 라인을 제거하는 단계; 및
    상기 하드마스크층을 제거하여 단일 사각형의 박스 형태를 형성하는 단계;
    를 포함하는 오버레이 버니어 형성방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 라인&스페이스 패턴의 스페이스를 매립하는 하드마스크층을 형성하는 단계에서, 상기 하드마스크층은 카본층인 오버레이 버니어 형성방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하드마스크층을 제거하여 단일 사각형의 박스 형태를 형성하는 단계 이후, 상기 단일 사각형의 박스를 매립하는 매립층을 형성하는 단계 및 상기 매립층을 평탄화하는 단계를 포함하는 오버레이 버니어 형성방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 돌출된 라인과 상기 라인 사이의 스페이스로 이루어진 라인&스페이스 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 라인 또는 스페이스의 폭이 0.05 내지 1.0㎛로 형성되는 오버레이 버니어 형성방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하드마스크층을 제거하여 단일 사각형의 박스 형태를 형성하는 단계에서, 상기 사각형의 폭이 1.0 내지 3.0㎛로 형성되는 오버레이 버니어 형성방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하드마스크층을 제거하여 단일 사각형의 박스 형태를 형성하는 단계는 2회 이상의 마스크 공정으로 수행되는 오버레이 버니어 형성방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9978816B2 (en) 2015-04-24 2018-05-22 Samsung Display Co., Ltd. Organic light emitting diode display and manufacturing method thereof

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