KR20210038291A - 정렬 마크를 형성하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

정렬 마크를 형성하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 정렬 마크를 형성하는 방법은 포토리소그래피가 없는 공정이며 다음과 같은 동작을 포함한다. 레이저 빔이 제공된다. 레이저 빔은 서로 분리된 복수의 레이저 빔으로 분할된다. 복수의 레이저 빔은 복수의 패턴화 빔으로 형성되어, 복수의 패턴화 빔은 정렬 마크에 대응하는 패턴으로 형성된다. 복수의 패턴화 빔은 반도체 웨이퍼 상에 투영된다.

Description

정렬 마크를 형성하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR FORMING ALIGNMENT MARKS}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 9월 27일자 출원된 미국 가출원 제62/906,747호의 우선권의 이익을 주장한다. 위에 언급된 특허 출원 전체가 본 명세서에 참조로 포함되고 본 명세서의 일부를 구성한다.
반도체 제조는 수천 개의 공정을 포함한다. 포토리소그래피 공정은 마스크 플레이트 상의 마스크 패턴을 반도체 웨이퍼 상으로 정확하게 전사하는 것을 포함한다. 반도체 웨이퍼에 대한 마스크 플레이트의 위치를 계산하는 것을 포함하여 마스크 플레이트를 반도체 웨이퍼와 정렬시키는 것은 오버레이 정확도를 달성하기 위해 사용된다. 포토리소그래피 공정에서의 정렬은 일반적으로 마크 정렬을 사용하여 달성된다. 마크 정렬에서, 제1 패턴층은 내부에 배치된 정렬 마크를 가지며, 후속으로 형성된 층은 정렬 마크에 정렬함으로써 제1 층에 정렬된다.
본 개시 내용의 여러 양태들은 첨부 도면을 함께 파악시 다음의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 산업계에서의 표준 관행에 따라 다양한 특징부들은 비율대로 작성된 것은 아님을 알아야 한다. 실제, 다양한 특징부의 치수는 논의의 명확성을 위해 임의로 증감될 수 있다.
도 1은 일부 실시예에 따른 정렬 마크를 가지는 반도체 웨이퍼의 개략적인 상면도이다.
도 2는 일부 실시예에 따른 정렬 마크 형성 장치의 개략적인 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 일부 실시예에 따른 레이저 빔의 광도 분포를 예시한다.
도 4는 일부 실시예에 따른 정렬 마크의 부분 확대도이다.
도 5a 및 도 5b는 각각 도 4에 예시된 A-A' 라인 및 B-B' 라인을 따라 취한 일부 실시예에 따른 정렬 마크의 개략적인 단면도이다.
도 6은 일부 실시예에 따른 정렬 마크 형성 방법의 흐름도이다.
다음의 개시 내용은 제공된 주제의 여러 가지 다른 특징부의 구현을 위한 다수의 상이한 실시예 또는 실례를 제공한다. 본 개시 내용을 단순화하기 위해 구성 성분 및 배열의 특정 예들을 아래에 설명한다. 이들은 물론 단지 여러 가지 예일 뿐이고 한정하고자 의도된 것이 아니다. 예를 들면, 이어지는 설명에서 제2 특징부 상에 제1 특징부의 형성은 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉되게 형성되는 실시예를 포함할 수 있고 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉되지 않을 수 있게 추가의 특징부가 제1 및 제2 특징부 사이에 형성될 수 있는 실시예도 포함할 수 있다. 추가로, 본 개시 내용은 여러 예에서 참조 번호 및/또는 문자를 반복할 수 있다. 이러한 반복은 단순 및 명료를 위한 것으로 그 자체가 논의되는 다양한 실시예 및/또는 구성 간의 관계를 지시하는 것은 아니다.
또한, "아래"(예, beneath, below, lower), "위"(예, on, over, overlying, above, upper) 등의 공간 관계 용어는 여기서 도면에 예시되는 바와 같이 다른 요소(들) 또는 특징부(들)에 대한 하나의 요소 또는 특징부의 관계를 기술하는 설명의 용이성을 위해 사용될 수 있다. 공간 관계 용어는 도면에 표현된 배향 외에도 사용 중 또는 작동 중인 소자의 다른 배향을 포함하도록 의도된 것이다. 장치는 달리 배향될 수 있으며(90도 회전 또는 다른 배향), 여기 사용되는 공간 관계 기술어도 그에 따라 유사하게 해석될 수 있다.
특정 상황과 관련하여, 즉 포토리소그래피가 없는 공정으로 정렬 마크를 형성하기 위한 장치 및 방법과 관련하여 실시예들이 설명될 것이다. 본 명세서에서 논의된 실시예는 본 개시 내용의 주제를 만들거나 사용할 수 있게 하는 예를 제공하며, 당업자는 상이한 실시예의 고려된 범위 내에 유지되면서 행해질 수 있는 수정을 쉽게 이해할 것이다. 이하의 도면에서 유사한 참조 번호 및 문자는 유사한 구성 요소를 지칭한다. 방법 실시예는 특정 순서로 수행되는 것으로 논의될 수 있지만, 다른 방법 실시예는 임의의 논리적 순서로 수행될 수 있다.
도 1은 일부 실시예에 따른 정렬 마크를 가지는 반도체 웨이퍼의 개략적인 상면도이다. 도 1을 참조하면, 반도체 웨이퍼(또는 기판)(10)가 도시되어 있고, 반도체 웨이퍼(10)는 내부에 제1 정렬 마크(AM1) 및 제2 정렬 마크(AM2)를 구비한다. 일부 실시예에서, 제1 정렬 마크(AM1) 및 제2 정렬 마크(AM2)는 반도체 웨이퍼(10)의 주변 영역 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 정렬 마크(AM1) 및 제2 정렬 마크(AM2)는 반도체 웨이퍼(10)의 중심에 대해 대각선으로 대칭이고; 따라서, 제1 정렬 마크(AM1) 및 제2 정렬 마크(AM2)는 반도체 웨이퍼(10)의 중심에 대하여 양측에 배치된다. 다른 실시예에서, 제1 정렬 마크(AM1) 및 제2 정렬 마크(AM2)는 상이한 위치에 배치된다(반도체 웨이퍼(10)의 중심에 대하여 양측이 아니라). 그러나, 본 개시 내용은 이것에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예에서, 제1 정렬 마크(AM1) 및 제2 정렬 마크(AM2)는 스크라이브(scribe) 라인과 같은 반도체 웨이퍼(10)의 다른 영역에 배치된다. 도 1에는 2개의 정렬 마크(AM1, AM2)가 예시되어 있지만. 일부 실시예에서, 반도체 웨이퍼(10)는 3개 이상의 정렬 마크를 가지며, 정렬 마크의 수는 제한되지 않는다.
일부 실시예에 따르면, 반도체 웨이퍼(10)는 결정질 실리콘 기판을 포함한다. 다른 실시예에 따르면, 반도체 웨이퍼(10)는 게르마늄과 같은 원소 반도체 기판; 실리콘 탄화물, 갈륨 비소, 갈륨 인화물, 인듐 인화물, 인듐 비소화물 및/또는 인듐 안티몬화물을 포함하는 화합물 반도체 기판; SiGe, GaAsP, AlInAs, AlGaAs, GaInAs, GaInP 및/또는 GaInAsP를 포함하는 합금 반도체 기판; 또는 이들의 조합을 포함한다. 다층 또는 구배 기판과 같은 다른 반도체 기판도 역시 반도체 웨이퍼(10)로서 사용될 수 있다.
제1 정렬 마크(AM1)는 도 1에 점선으로 나타낸 바와 같이 확대된 상태로 예시된다. 일부 실시예에서, 제1 정렬 마크(AM1) 및 제2 정렬 마크(AM2)는 실질적으로 동일한 패턴을 가진다. 일부 실시예에서, 제1 정렬 마크(AM1) 및 제2 정렬 마크(AM2)는 상이한 패턴을 가진다. 일부 실시예에서, 제1 정렬 마크(AM1) 및 제2 정렬 마크(AM2)는 각각 정사각형의 4개의 그룹의 정렬 라인으로 구성된다. 제1 정렬 마크(AM1) 및 제2 정렬 마크(AM2)는 각각 제1 방향(예, Y-방향)으로 배열된 2세트의 제1 정렬 라인(110) 및 제2 방향(예, X-방향)으로 배열된 2세트의 제2 정렬 라인(120)을 포함하고, 여기서 제1 방향(예, Y-방향)은 제2 방향(예, X-방향)과 상이하다(예, 수직하다). 일부 실시예에서, 제1 방향으로 배열된 2세트의 제1 정렬 라인(110)은 중심 패턴(130)에 대해 대각선으로 대칭으로 배치되고, 제2 방향으로 배열된 2세트의 제2 정렬 라인(120)은 중심 패턴에 대하여 대각선으로 대칭으로 배치된다. 일부 실시예에서, 제1 방향으로 배열된 2세트의 제1 정렬 라인(110) 및 제2 방향으로 배열된 2세트의 제2 정렬 라인(120)은 각각 제1 방향 및 제2 방향으로 정렬을 달성하는 데 사용된다.
일부 실시예에서, 제1 정렬 라인(110)은 서로 교차하지 않으며, 제2 정렬 라인(120)은 서로 교차되지 않는다. 일부 실시예에서, 제1 정렬 라인(110)은 서로 실질적으로 평행하고, 제2 정렬 라인(120)은 서로 실질적으로 평행하다. 일부 실시예에서, 제1 정렬 라인(110)은 실질적으로 동일한 폭을 가지며, 실질적으로 동일한 간격으로 배열되고, 제2 정렬 라인(120)은 실질적으로 동일한 폭을 가지며, 실질적으로 동일한 간격으로 배열된다. 일부 실시예에서, 제1 정렬 라인(110) 또는 제2 정렬 라인(120)의 폭 및 간격은 필요에 따라 변화된다.
일부 실시예에서, 중심 패턴(130)은 정렬 마크의 중심에 위치된 십자형 패턴이다. 일부 실시예에서, 중심 패턴(130)은 시각적인 중심점이거나, 십자형이 아닌 도트 패턴 또는 정사각형 패턴 등의 다른 형상을 가진다.
도 2는 일부 실시예에 따른 정렬 마크 형성 장치의 개략적인 사시도이다. 도 2를 참조하면, 반도체 웨이퍼(10) 상에 정렬 마크(AM1, AM2)를 형성하기 위한 장치(200)가 제공된다. 일부 실시예에서, 장치(200)는 광원(210), 빔 분할 요소(220), 패턴 형성 요소(230) 및 투영 렌즈(240)를 포함한다. 일부 실시예에서, 광원(210)은 레이저 빔(LB)을 방출하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 빔 분할 요소(220)는 레이저 빔(LB)의 투과 경로 상에 배치되고, 광원(210)과 패턴 형성 요소(230) 사이의 광 전파 경로 상에 배치된다. 일부 실시예에서, 빔 분할 요소(220)는 레이저 빔(LB)을 서로 분리된 복수의 레이저 빔으로 분할하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 빔 분할 요소(220)는 레이저 빔(LB)을 적어도 제1 레이저 빔(LB1) 및 제2 레이저 빔(LB2)으로 분할하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 패턴 형성 요소(230)는 제1 레이저 빔(LB1) 및 제2 레이저 빔(LB2)과 같은 복수의 레이저 빔의 투과 경로 상에 배치되고, 빔 분할 요소(220)와 투영 렌즈(240) 사이의 광 전파 경로 상에 배치된다. 일부 실시예에서, 패턴 형성 요소(230)는 제1 레이저 빔(LB1) 및 제2 레이저 빔(LB2)을 제1 패턴화 빔(PB1) 및 제2 패턴화 빔(PB2)으로 형성하도록 구성된다.
일부 실시예에서, 투영 렌즈(240)는 제1 패턴화 빔(PB1) 및 제2 패턴화 빔(PB2)과 같은 복수의 패턴화 빔의 투과 경로 상에 배치되고, 패턴 형성 요소(230)와 반도체 웨이퍼(10) 사이의 광 전파 경로 상에 배치된다. 일부 실시예에서, 투영 렌즈(240)는 복수의 패턴화 빔을 반도체 웨이퍼(10) 상으로 투영하여 도 1에 예시된 제1 정렬 마크(AM1) 및 제2 정렬 마크(AM2)와 같은 복수의 정렬 마크를 직접 형성하도록 구성된다.
제1 패턴화 빔(PB1) 및 제2 패턴화 빔(PB2)이 반도체 웨이퍼(10)에 조사될 때 홈(G)(도 5a 및 도 5b에 예시됨)이 형성된다. 제1 패턴화 빔(PB1) 및 제2 패턴화 빔(PB2)은 반도체 웨이퍼(10)를 동시에 융삭 또는 용융시켜 홈(G)을 직접 형성할 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 홈(G)이 반도체 웨이퍼(10)의 상부 표면(10a)(도 5a 및 도 5b에 예시됨)으로부터 반도체 웨이퍼(10)의 내부를 향해 연장된다. 일부 실시예에서, 홈(G)은 반도체 웨이퍼(10) 내의 제1 정렬 마크(AM1)와 제2 정렬 마크(AM2) 각각의 정렬 라인(110), 제2 정렬 라인(120) 및 중심 패턴(130)을 형성한다.
제1 정렬 마크(AM1) 및 제2 정렬 마크(AM2)는 단일 레이저 공정에 의해 직접 형성된다. 이로써, 정렬 마크를 형성하기 위한 다양한 절차, 예컨대, 포토레지스트 코팅, 베이킹, 노광 및 현상 공정뿐만 아니라 에칭 및 세정 공정과 같은 다양한 절차를 포함하는 포토리소그래피 공정이 필요하지 않다. 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 정렬 마크의 형성 방법은 고가의 시간 소모적인 포토리소그래피 공정을 포함하지 않는다. 본 개시 내용의 정렬 마크 형성 방법은 일부 예에서 "포토리소그래피가 없는" 또는 "화학물이 없는" 공정으로 지칭된다. 화학물이 없는 공정은 에칭 용액 또는 에칭 가스를 사용하지 않는 공정이다. 결국, 정렬 마크의 제조 공정이 단순화되고 제조 비용이 감소된다.
일부 실시예에서, 광원(210)은 예를 들어 308 nm 파장의 엑시머 레이저를 포함한다. 일부 실시예에서, 레이저 빔(LB)은 약 18 J/cm2 이상의 레이저 에너지 밀도를 가진다. 레이저 빔(LB)으로부터 형성된 제1 패턴화 빔(PB1) 및 제2 패턴화 빔(PB2)이 정렬 마크(AM1, AM2)를 형성하기 위해 반도체 웨이퍼(10)를 용융시킬 수 있는 한, 본 개시 내용은 광원의 파장 및/또는 레이저 에너지 밀도를 제한하지 않는다.
일부 실시예에서, 빔 분할 요소(220)는 레이저 빔(LB)의 일부가 통과되게 하고 레이저 빔(LB)의 나머지 부분을 반사하도록 하여, 서로 분리되어 다른 방향으로 투사되는 제1 레이저 빔(LB1) 및 제2 레이저 빔(LB2)을 형성한다. 일부 실시예에서, 빔 분할 요소(220)는 레이저 빔(LB)의 절반이 통과되게 하고 레이저 빔(LB)의 절반을 반사하도록 함으로써, 제1 레이저 빔(LB1)의 광도는 제2 레이저 빔(LB2)의 광도와 실질적으로 동일하다. 일부 실시예에서, 빔 분할 요소(220)는 2개의 프리즘으로 형성된 빔 스플리터를 포함한다. 일부 실시예에서, 빔 분할 요소(220)는 광학 코팅된 유리 시트로 제조된 빔 스플리터를 포함한다. 일부 실시예에서, 빔 분할 요소(220)는 2개 이상의 빔 스플리터를 포함하고, 각각의 빔 스플리터는 입사빔을 2개의 성분으로 분할하므로, 빔 분할 요소(220)는 레이저 빔(LB)을 3개 이상의 레이저 빔으로 분할하여 3개 이상의 정렬 마크를 형성한다. 빔 분할 요소(220)가 입사빔을 복수의 성분으로 분할할 수 있는 하나 이상의 다른 광학 요소를 포함하는 실시예도 본원에 고려된다.
일부 실시예에서, 패턴 형성 요소(230)는 제1 레이저 빔(LB1) 및 제2 레이저 빔(LB2)을 각각 제1 패턴화 빔(PB1) 및 제2 패턴화 빔(PB2)으로 형성하고, 제1 패턴화 빔(PB1) 및 제2 패턴화 빔(PB2)은 제1 정렬 마크(AM1) 및 제2 정렬 마크(AM2)에 대응하는 패턴으로 형성된다. 일부 실시예에서, 패턴 형성 요소(230)는 회절 광학 요소(DOE)를 포함하고, 회절 광학 요소는 특수 설계된 미세 구조를 구비하여 제1 패턴화 빔(PB1) 및 제2 패턴화 빔(PB2)의 특정 패턴을 달성한다. 일부 실시예에서, 예컨대 16 레벨 이상의 다중 레벨 회절 격자를 포함하는 회절 광학 요소가 패턴 형성 요소(230)로서 기능하도록 사용된다. 일부 실시예에서, 패턴 형성 요소(230)는 레티클을 포함하고, 레티클은 제1 정렬 마크(AM1) 및 제2 정렬 마크(AM2)에 대응하는 패턴을 상부에 포함한다. 제1 패턴화 빔(PB1) 또는 제2 패턴화 빔(PB2)의 패턴은 제1 패턴화 빔(PB1) 또는 제2 패턴화 빔(PB2)의 광점의 패턴을 지칭한다는 것을 알아야 한다. 일부 실시예에서, 제1 패턴화 빔(PB1)의 패턴은 제2 패턴화 빔(PB2)의 패턴과 동일하다. 일부 대안적인 실시예에서, 제1 패턴화 빔(PB1)의 패턴은 제2 패턴화 빔(PB2)의 패턴과 상이하다.
일부 실시예에서, 투영 렌즈(240)는 디옵터를 가지는 하나 이상의 광학 렌즈를 포함한다. 본 개시 내용은 제1 패턴화 빔(PB1) 및 제2 패턴화 빔 (PB2)이 정렬 마크(AM1, AM2)를 형성하기 위해 투영 렌즈(240)를 통해 반도체 웨이퍼(10)의 원하는 위치에 투영될 수 있는 한, 투영 렌즈(240)의 종류를 해석하지 않는다.
도 3a 및 도 3b는 일부 실시예에 따른 레이저 빔의 광도 분포를 예시하며, 여기서 최고 광도는 레이저 빔의 광점의 중앙 영역에 대응하고, 최저 광도는 광점의 주변 영역에 대응한다. 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 일부 실시예에서, 장치(200)는 호모지나이저(homogenizer)(250)를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 호모지나이저(250)는 광원(210)과 빔 분할 요소(220) 사이의 광 전파 경로 상에 배치된다.
일부 실시예에서, 광원(210)으로부터 방출된 레이저 빔(LB)은 도 3a에 예시된 바와 같이 가우스 분포(Gaussian distribution)와 유사한 광도 분포를 가진다. 가우스형 분포의 광도는 중앙이 더 높고 양측면이 더 낮다. 일부 실시예에서, 광원(210)으로부터 방출된 레이저 빔(LB)은 레이저 빔의 각 광점에 대해 2개의 측면 상에 2개의 길고 연장된 테일(T)을 갖는 불균일한 광도 분포를 가진다. 가우스형 분포의 길고 연장된 테일(T)은 반도체 웨이퍼(10)를 용융시키기 위해 융삭 임계 강도(TH)보다 약간 낮은 광도를 가진다. 원래의 레이저 빔(LB)의 길고 연장된 테일(T)은 정렬 마크의 형성된 홈의 프로파일이 의도된 형상, 치수 또는 조도(roughness)에서 크게 벗어나게 한다. 형성된 정렬 마크는 손상되어 정렬 기능을 제공하지 못할 수 있다.
일부 실시예에서, 호모지나이저(250)는 레이저 빔(LB)을 균질화(또는 균일화)하도록 구성된다. 레이저 빔(LB)이 호모지나이저(250)를 통과할 때, 레이저 빔(LB)은 균질화되어, 레이저 빔(LB)의 광도 분포는 도 3b에 예시된 바와 같이 탑-햇(top-hat) 분포로 전환될 수 있다. 탑-햇 분포는 레이저 빔의 각 광점에 대해 실질적으로 균일한 광도를 가진다. 레이저 빔(LB)이 호모지나이저(250)에 의해 균질화된 후, 균질화된 레이저 빔의 광점은 도 3b에 예시된 바와 같이 탑-햇 분포와 유사한 광도 분포를 가진다. 탑-햇 분포는 레이저 빔의 각 광점의 2개의 측면 상에 2개의 빠르게 붕괴하는 테일(T)을 가지는 실질적으로 균일한 광도 분포를 가질 수 있다. 탑-햇 분포의 실질적으로 균일한 광도는 반도체 웨이퍼(10)를 용융시키기 위한 융삭 임계 강도(TH)보다 높다. 탑-햇 분포의 짧은 테일(T)은 반도체 웨이퍼(10)의 용융을 위한 융삭 임계 강도(TH)보다 훨씬 낮은 광도를 가진다. 광도 분포의 이러한 짧고 약한 테일(T)은 정렬 마크(AM1, AM2)의 홈의 프로파일이 단부에서 약간 라운딩되거나 및/또는 측벽에서 약간 거칠어지게 할 수 있으며, 이는 도 4 및 도 5a-5b에 관한 설명에서 논의된다. 형성된 정렬 마크는 정렬 기능을 제공할 수 있다.
레이저 빔(LB)의 광도 분포는 호모지나이저(250)를 통과한 후에 균일해진다. 이로써, 제1 정렬 마크(AM1) 및 제2 정렬 마크(AM2)의 홈(G)의 바람직하지 않은 프로파일 및 바닥 손상이 감소되고, 이에 따라 정렬 마크(AM1, AM2)를 형성하기 위한 공정 윈도우가 증가된다. 일부 실시예에서, 호모지나이저(250)는 로드 인테그레이터(rod integrator)를 포함한다. 일부 실시예에서, 호모지나이저(250)는 레이저 빔(LB)의 광축을 따라 배열된다. 일부 실시예에서, 호모지나이저(250)는 직사각형 입광면 및 직사각형 출광면을 가진다. 입사 레이저 빔(LB)이 호모지나이저(250)의 입광면으로 입사된 후, 호모지나이저(250)에서 레이저 빔(LB)의 다중 반사가 발생하여 레이저 빔(LB)의 균질화를 얻을 수 있다. 일부 실시예에서, 반사는 전반사이다. 일부 실시예에서, 호모지나이저(250)는 회절 광학 요소(DOE)를 포함한다.
일부 실시예에서, 장치(200)는 특정 광학 기능을 달성하기 위해 하나 이상의 광학 요소를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 장치(200)는 광학 아이솔레이터(260), 빔 익스팬더(270), 반사 요소(RE1, RE2, RE3, RE4) 및/또는 렌즈(L1, L2, L3, L4)를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 광학 아이솔레이터(260)는 광원(210)과 빔 익스팬더(270) 사이에 배치된다. 일부 실시예에서, 광학 아이솔레이터(260)는 레이저 빔(LB)이 일방향으로만 투과되게 하여 레이저 빔(LB)의 일부가 다시 광원(210)으로 복귀되는 것을 방지하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 빔 익스팬더(270)는 광학 아이솔레이터(260)와 호모지나이저(250) 사이의 광 전파 경로 상에 배치된다. 일부 실시예에서, 빔 익스팬더(270)는 레이저 빔(LB)이 포인트 광으로부터 표면 광으로 변환되도록 레이저 빔(LB)을 확장시킨다. 레이저 빔(LB)이 빔 익스팬더(270)를 통과한 후, 레이저 빔(LB)은 폭이 넓어지고, 레이저 빔(LB)의 광점 면적이 더 커진다. 일부 실시예에서, 빔 익스팬더(270)는 반사 방지 코팅으로 코팅되어 광학 손실을 감소시킨다.
일부 실시예에서, 반사 요소(RE1, RE2, RE3, RE4)는 레이저 빔(LB), 즉 제1 레이저 빔(LB1) 또는 제2 레이저 빔(LB2)의 광로를 조정하도록 구성된다. 예를 들어, 반사 요소(RE1, RE2)는 빔 익스팬더(270)로부터 나오는 레이저 빔(LB)을 호모지나이저(250)로 투사(반사)하고, 반사 요소(RE3)는 호모지나이저(250)로부터 나오는 레이저 빔(LB)을 빔 분할 요소(220)로 투사(반사)한다. 반사 요소(RE4)는 빔 분할 요소(220)로부터 나오는 제2 레이저 빔(LB2)을 리디렉트(redirect)시켜 제2 레이저 빔(LB2)을 패턴 형성 요소(230)로 투사(반사)하므로, 제2 레이저 빔(LB2)은 제1 레이저 빔(LB1)과 동일한 방향으로 투사될 수 있다. 일부 실시예에서, 반사 요소(RE1, RE2) 사이의 렌즈(L1, L2), 빔 분할 요소(220)와 패턴 형성 요소(230) 사이의 렌즈(L3) 및 반사 요소(RE4)와 패턴 형성 요소(230) 사이의 렌즈(L4)는 레이저 빔(LB), 즉 제1 레이저 빔(LB1) 및 제2 레이저 빔(LB2)을 각각 수렴 또는 시준하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 빔 익스팬더(270), 패턴 형성 요소(230) 및/또는 반도체 웨이퍼(10)는 장치(200)의 초점면 상에 배치된다.
도 4는 일부 실시예에 따른 정렬 마크의 부분 확대도이다. 도 5a 및 도 5b는 각각 도 4에 예시된 A-A' 라인 및 B-B' 라인을 따라 취한 일부 실시예에 따른 정렬 마크의 개략적인 단면도이다. 도 4에 예시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 제1 및 제2 정렬 마크(AM1, AM2)는 전술한 레이저 공정에 의해 형성되기 때문에, 제1 및 제2 정렬 마크(AM1, AM2)의 제1 및 제2 정렬 라인(110, 120)은 테이퍼형 단부(TE)를 가질 수 있고, 제1 및 제2 정렬 마크(AM1, AM2)의 제1 및 제2 정렬 라인(110, 120)은 그 측벽(SW)으로부터 돌출된 잔류물(RS)을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 하나의 제1 정렬 라인(110) 또는 제2 정렬 라인(120)의 중앙 부분의 폭은 동일한 제1 정렬 라인(110) 또는 제2 정렬 라인(120)의 테이퍼형 단부(TE)의 폭보다 넓다. 일부 실시예에서, 반도체 웨이퍼(10)로부터 레이저 융삭의 부산물을 제거하기 위해 펌프(미도시)가 제공된다. 일부 실시예에서, 잔류물(RS)은 반도체 웨이퍼(10)의 상부 표면에 남아있다. 잔류물(RS)은 제1 정렬 라인(110) 또는 제2 정렬 라인(120) 중 적어도 하나의 상부 표면 및/또는 측벽 상에 남아있다. 일부 잔류물(RS)이 존재하더라도, 이들 잔류물(RS)은 대체로 너무 작아서 제1 및 제2 정렬 마크(AM1, AM2)의 정렬 기능에 영향을 미치지 않음을 알아야 한다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 정렬 마크(AM1, AM2)의 제1 및 제2 정렬 라인(110, 120)의 측벽(SW)에는 약 2 nm 내지 약 50 nm 범위의 표면 거칠기(Rz)가 제공된다. 일부 실시예에서, 표면 거칠기(Rz)는 미리 결정된 샘플링 길이 또는 영역 내에서 최고 피크로부터 최저 밸리까지의 수직 거리를 측정함으로써 계산된다.
도 5a 및 도 5b에 예시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 제1 및 제2 정렬 마크(AM1, AM2)의 제1 및 제2 정렬 라인(110, 120)은 홈(G)에 경사 측벽(SW)을 가진다. 일부 실시예에서, 제1 및 제2 정렬 라인(110, 120) 각각은 상부 폭(W1)이 하부 폭(W2)보다 크다. 끼인 각도(θ)는 반도체 기판(10)의 경사 측벽(SW)과 상부 표면(10a) 사이의 예각이다. 일부 실시예에서, 각각의 제1 및 제2 정렬 라인(110, 120)과 기판(10) 사이의 끼인 각도(θ)는 약 30도 내지 약 75도의 범위이다. 일부 실시예에서, 각각의 제1 및 제2 정렬 라인(110, 120)과 기판(10) 사이의 끼인 각도(θ)는 약 30도, 35도, 40도, 45도, 50도, 55도, 60도, 65도, 70도, 75도, 이전 값 중 임의의 2개의 값 사이의 임의의 범위 또는 이전 값 중 하나의 임의의 값보다 작은 임의의 범위이다. 본 개시 내용에서, 전술한 "포토리소그래피가 없는" 또는 "화학물이 없는" 공정에서, 이러한 각도 범위(30-75도)로 형성된 정렬 마크의 각각의 정렬 라인은 공정 요건을 만족시킬 수 있고, 제조 공정은 단순화되고 제조 비용이 감소된다.
단면도에서, 제1 및 제2 정렬 라인(110, 120) 중 적어도 하나의 상부 및/또는 하부에 근접한 위치의 경사 측벽(SW)은 만곡되거나 라운딩될 될 수 있다. 일부 실시예에서, 인접한 제1 정렬 라인(110) 또는 제2 정렬 라인(120) 사이의 적어도 하나의 홈(G)은 반도체 웨이퍼(10)의 경사 측벽(SW)과 상부 표면(10a) 사이에 라운딩된 바닥 코너를 가진다.
도 6은 일부 실시예에 따른 정렬 마크를 형성하기 위한 방법(300)의 흐름도이다. 방법(300)은 일련의 동작 또는 이벤트로서 예시 및/또는 설명되지만, 방법은 예시된 순서 또는 동작으로 제한되지 않음을 이해할 것이다. 따라서, 일부 실시예에서, 동작은 예시된 것과 다른 순서로 수행될 수 있고 및/또는 동시에 수행될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 예시된 동작 또는 이벤트는 다수의 동작 또는 이벤트로 세분될 수 있으며, 이는 다른 동작 또는 하위 동작에 대해 별도의 시간에 또는 동시에 수행될 수 있다. 일부 실시예에서, 예시된 일부 동작 또는 이벤트는 생략될 수 있고, 예시되지 않은 다른 동작 또는 이벤트가 포함될 수 있다.
302 동작에서, 레이저 빔이 제공된다. 도 2는 레이저 빔(LB)을 제공하도록 구성된 광원(210)을 예시한다. 일부 실시예에서, 레이저 빔(LB)은 엑시머 레이저 빔이다. 일부 실시예에서, 레이저 빔(LB)은 도 3a에 예시된 바와 같이 가우스 분포와 유사한 광도 분포를 가진다.
304 동작에서, 레이저 빔은 균질화된다. 도 2는 레이저 빔(LB)을 균질화(또는 균일화)하도록 구성된 호모지나이저(250)를 예시한다. 일부 실시예에서, 레이저 빔(LB)이 균질화된 후에, 레이저 빔(LB)은 도 3b에 예시된 바와 같이 탑-햇 분포와 유사한 광도 분포를 가진다. 일부 실시예에서, 레이저 빔(LB)은 로드 인테그레이터에 의해 균질화된다. 일부 실시예에서, 레이저 빔(LB)은 회절 광학 요소(DOE)에 의해 균질화된다.
306 동작에서, 레이저 빔은 복수의 레이저 빔으로 분할된다. 도 2는 레이저 빔(LB)을 서로 분리된 제1 레이저 빔(LB1) 및 제2 레이저 빔(LB2)으로 분할하도록 구성된 빔 분할 요소(220)를 예시한다. 일부 실시예에서, 빔 분할 요소(220)는 레이저 빔(LB)의 절반을 통과시키고 레이저 빔(LB)의 절반을 반사시킴으로써 제1 레이저 빔(LB1)과 제2 레이저 빔(LB2)의 광도는 실질적으로 동일하다.
일부 실시예에서, 306 동작은 304 동작 이후에 수행된다. 일부 실시예에서, 306 동작은 304 동작 이전에 수행된다. 예를 들어, 광원(210)으로부터 방출된 레이저 빔(LB)은 먼저 제1 레이저 빔(LB1)과 제2 레이저 빔(LB2)으로 분할되고, 이어서 제1 레이저 빔(LB1)과 제2 레이저 빔(LB2)은 각각 제1 호모지나이저와 제2 호모지나이저에 의해 균질화된다.
308 동작에서, 복수의 레이저 빔은 복수의 패턴화 빔으로 형성된다. 도 2는 제1 레이저 빔(LB1) 및 제2 레이저 빔(LB2)을 각각 제1 패턴화 빔(PB1) 및 제2 패턴화 빔(PB2)으로 형성하도록 구성된 패턴 형성 요소(230)를 예시한다. 일부 실시예에서, 제1 패턴화 빔(PB1) 및 제2 패턴화 빔(PB2)은 제1 정렬 마크(AM1) 및 제2 정렬 마크(AM2)에 대응하는 패턴으로 형성된다. 일부 실시예에서, 제1 레이저 빔(LB1) 및 제2 레이저 빔(LB2)은 회절 광학 요소(DOE)에 의해 형성된다. 일부 실시예에서, 제1 레이저 빔(LB1) 및 제2 레이저 빔(LB2)은 레티클에 의해 형성된다.
310 동작에서, 복수의 패턴화 빔은 반도체 웨이퍼 상에 투영된다. 도 2는 제1 정렬 마크(AM1) 및 제2 정렬 마크(AM2)를 직접 형성하기 위해 제1 패턴화 빔(PB1) 및 제2 패턴화 빔(PB2)을 반도체 웨이퍼(10) 상으로 투영하도록 구성된 투영 렌즈(240)를 예시한다. 일부 실시예에서, 제1 패턴화 빔(PB1) 및 제2 패턴화 빔(PB2)은 반도체 웨이퍼(10)에 직접 제1 정렬 마크(AM1) 및 제2 정렬 마크(AM2) 각각의 제1 정렬 라인(110), 제2 정렬 라인(120) 및 중앙 패턴(130)을 형성하기 위해 반도체 웨이퍼(10)를 융삭한다.
이상을 고려하여, 본 개시 내용의 실시예의 방법으로, 제1 정렬 마크(AM1) 및 제2 정렬 마크(AM2)는 단일 레이저 공정에 의해 직접 형성된다. 따라서, 정렬 마크를 형성하기 위한 다양한 절차, 예컨대, 포토레지스트 코팅, 베이킹, 노광 및 현상 공정뿐만 아니라 에칭 및 세정 공정과 같은 다양한 절차를 포함하는 포토리소그래피 공정이 필요하지 않다. 본 개시 내용의 일부 실시예에 따른 정렬 마크 형성 방법은 포토리소그래피가 없는 공정이다. 결국, 정렬 마크의 제조 공정이 단순화되고 제조 비용이 감소된다.
정렬 마크를 형성하는 장치 및 방법을 제공하는 상기 실시예는 예시의 목적으로 제공되며, 본 개시 내용을 제한하는 것으로 해석되지 않는다. 일부 실시예에서, 장치 및 방법은 웨이퍼 식별(ID)과 같은 다른 마크를 형성하도록 제공된다. 일부 실시예에서, 웨이퍼의 정렬 마크 및 웨이퍼 식별은 단일 레이저 노광 및 용융 공정에 의해 동시에 제조된다.
본 개시 내용의 일부 실시예에 따르면, 정렬 마크를 형성하는 방법은 여러 동작을 포함한다. 레이저 빔이 제공된다. 레이저 빔은 서로 분리된 복수의 레이저 빔으로 분할된다. 복수의 레이저 빔은 복수의 패턴화 빔으로 형성되며, 복수의 패턴화 빔은 정렬 마크에 대응하는 패턴으로 형성된다. 복수의 패턴화 빔은 반도체 웨이퍼 상에 투영된다.
본 개시 내용의 대안적인 실시예에 따르면, 정렬 마크를 형성하는 방법은 여러 동작을 포함한다. 레이저 빔을 방출하도록 광원이 제공된다. 레이저 빔을 상이한 방향으로 진행하는 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔으로 분할하도록 레이저 스플리터가 제공된다. 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔 중 하나를 리디렉트시키도록 반사 요소가 제공되며, 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔은 동일한 방향으로 진행한다. 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 제1 패턴화 빔 및 제2 패턴화 빔으로 형성하도록 패턴 형성 요소가 제공되며, 제1 패턴화 빔 및 제2 패턴화 빔의 패턴은 정렬 마크에 대응한다. 정렬 마크를 직접 형성하기 위해 제1 패턴화 빔 및 제2 패턴화 빔을 반도체 웨이퍼 상으로 투영하도록 투영 렌즈가 제공된다.
본 개시 내용의 또 다른 실시예에 따르면, 장치는 광원, 빔 분할 요소, 패턴 형성 요소 및 투영 렌즈를 포함한다. 광원은 레이저 빔을 방출하도록 구성된다. 빔 분할 요소는 레이저 빔을 서로 분리된 복수의 레이저 빔으로 분할하도록 구성된다. 패턴 형성 요소는 복수의 레이저 빔을 복수의 패턴화 빔으로 형성하도록 구성된다. 투영 렌즈는 복수의 정렬 마크를 형성하기 위해 복수의 패턴화 빔을 반도체 웨이퍼 상으로 투영하도록 구성된다.
본 개시 내용의 또 다른 실시예에 따르면, 정렬 마크는 2개의 제1 정렬 라인 세트 및 2개의 제2 정렬 라인 세트를 포함한다. 2개의 제1 정렬 라인 세트는 제1 방향으로 배열되고 중앙 패턴에 대해 대각선으로 대칭으로 배치된다. 2개의 제2 정렬 라인 세트는 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 배열되고 중앙 패턴에 대해 대각선으로 대칭으로 배치된다. 제1 및 제2 정렬 라인은 테이퍼형 단부를 가진다.
이상의 설명은 당업자가 본 개시 내용의 여러 측면들을 잘 이해할 수 있도록 여러 실시예의 특징부들의 개요를 설명한 것이다. 당업자들은 자신들이 여기 도입된 실시예와 동일한 목적을 수행하거나 및/또는 동일한 장점을 달성하기 위해 다른 공정 또는 구조를 설계 또는 변형하기 위한 기초로서 본 개시 내용을 용이하게 이용할 수 있음을 알아야 한다. 또한, 당업자들은 균등적인 구성이 본 개시 내용의 취지 및 범위를 벗어나지 않으며 그리고 본 개시 내용의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변화, 대체 및 변경을 이룰 수 있음을 알아야 한다.
<부 기>
1. 정렬 마크를 형성하는 방법으로서,
레이저 빔을 제공하는 단계;
상기 레이저 빔을 서로 분리된 복수의 레이저 빔으로 분할하는(dividing) 단계;
상기 복수의 레이저 빔을 상기 정렬 마크에 대응하여 성형된(shaped) 패턴을 가지는 복수의 패턴화 빔으로 성형하는 단계; 및
상기 복수의 패턴화 빔을 반도체 웨이퍼 상에 투영(project)하는 단계
를 포함하는 정렬 마크를 형성하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 방법은 포토리소그래피가 없는 공정인 것인 정렬 마크를 형성하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 레이저 빔은 레티클에 의해 성형되는 것인 정렬 마크를 형성하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 레이저 빔은 회절 광학 요소(diffractive optical element; DOE)에 의해 성형되는 것인 정렬 마크를 형성하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔을 상기 복수의 레이저 빔으로 분할하기 전에 상기 레이저 빔을 균질화(homogenizing)하는 단계를 더 포함하는 정렬 마크를 형성하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 레이저 빔이 균질화된 후에, 상기 레이저 빔은 탑-햇(top-hat) 강도 분포를 가지는 것인 정렬 마크를 형성하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 복수의 레이저 빔의 각각은 동일한 광 강도를 가지는 것인 정렬 마크를 형성하는 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼로부터 부산물(by-product)을 제거하는 단계를 더 포함하는 정렬 마크를 형성하는 방법.
9. 정렬 마크를 형성하는 방법으로서,
레이저 빔을 방출하도록 광원을 제공하는 단계;
상기 레이저 빔을 상이한 방향으로 진행하는(traveling) 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔으로 분할하도록 빔 스플리터를 제공하는 단계;
상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔이 동일한 방향으로 진행하도록, 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔, 중 적어도 하나를 리디렉트(redirect)시키도록 반사 요소를 제공하는 단계;
상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 제1 패턴화 빔 및 제2 패턴화 빔으로 성형하도록 패턴 성형 요소를 제공하는 단계 - 상기 제1 패턴화 빔 및 상기 제2 패턴화 빔의 패턴은 상기 정렬 마크에 대응함 -; 및
상기 정렬 마크를 직접 형성하기 위해 상기 제1 패턴화 빔 및 상기 제2 패턴화 빔을 반도체 웨이퍼 상에 투영하도록 투영 렌즈를 제공하는 단계
를 포함하는 정렬 마크를 형성하는 방법.
10. 제9항에 있어서, 빔 스플리터를 제공하는 단계는 레티클을 제공하는 단계를 포함하는 것인 정렬 마크를 형성하는 방법.
11. 제9항에 있어서, 빔 스플리터를 제공하는 단계는 회절 광학 요소(DOE)를 제공하는 단계를 포함하는 것인 정렬 마크를 형성하는 방법.
12. 제9항에 있어서,
상기 레이저 빔을 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔으로 분할하도록 상기 빔 스플리터를 제공하기 전에 상기 레이저 빔을 균질화하도록 호모지나이저를 제공하는 단계를 더 포함하는 정렬 마크를 형성하는 방법.
13. 제9항에 있어서, 상기 제1 레이저 빔의 광도는 상기 제2 레이저 빔의 광도와 실질적으로 동일한 것인 정렬 마크를 형성하는 방법..
14. 제9항에 있어서, 상기 방법은 화학물 없는 공정인 것인 정렬 마크를 형성하는 방법.
15. 제9항에 있어서,
상기 반도체 웨이퍼로부터 상기 정렬 마크의 형성을 수반하는 부산물을 제거하도록 펌프를 제공하는 단계를 더 포함하는 정렬 마크를 형성하는 방법.
16. 정렬 마크로서,
제1 방향으로 배열되고 중앙 패턴에 대해 대각선으로 대칭으로 배치된 2개의 세트의 제1 정렬 라인; 및
상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 배열되고 상기 중앙 패턴에 대해 대각선으로 대칭으로 배치된 2개의 세트의 제2 정렬 라인
을 포함하고,
상기 제1 정렬 라인 및 제2 정렬 라인은 테이퍼형 단부(tapered end)를 가지는 것인 정렬 마크.
17. 제16항에 있어서, 상기 정렬 마크는 포토리소그래피가 없는 공정에 의해 형성되는 것인 정렬 마크.
18. 제16항에 있어서, 상기 제1 및 제2 정렬 라인은 그 측벽으로부터 돌출된 잔류물을 가지는 것인 정렬 마크.
19. 제18항에 있어서, 상기 제1 및 제2 정렬 라인의 상기 측벽의 표면 거칠기는 약 2 nm 내지 약 50 nm의 범위 내에 있는 것인 정렬 마크.
20. 제18항에 있어서, 상기 제1 정렬 라인 및 제2 정렬 라인의 각각과 기판 사이의 끼인 각도는 약 30도 내지 약 75도의 범위 내에 있는 것인 정렬 마크.

Claims (10)

  1. 정렬 마크를 형성하는 방법으로서,
    레이저 빔을 제공하는 단계;
    상기 레이저 빔을 서로 분리된 복수의 레이저 빔으로 분할하는(dividing) 단계;
    상기 복수의 레이저 빔을 상기 정렬 마크에 대응하여 성형된(shaped) 패턴을 가지는 복수의 패턴화 빔으로 성형하는 단계; 및
    상기 복수의 패턴화 빔을 반도체 웨이퍼 상에 투영(project)하는 단계
    를 포함하는 정렬 마크를 형성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방법은 포토리소그래피가 없는 공정인 것인 정렬 마크를 형성하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 레이저 빔은 레티클에 의해 성형되는 것인 정렬 마크를 형성하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 레이저 빔은 회절 광학 요소(diffractive optical element; DOE)에 의해 성형되는 것인 정렬 마크를 형성하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 레이저 빔을 상기 복수의 레이저 빔으로 분할하기 전에 상기 레이저 빔을 균질화(homogenizing)하는 단계를 더 포함하는 정렬 마크를 형성하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 레이저 빔이 균질화된 후에, 상기 레이저 빔은 탑-햇(top-hat) 강도 분포를 가지는 것인 정렬 마크를 형성하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 복수의 레이저 빔의 각각은 동일한 광 강도를 가지는 것인 정렬 마크를 형성하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼로부터 부산물(by-product)을 제거하는 단계를 더 포함하는 정렬 마크를 형성하는 방법.
  9. 정렬 마크를 형성하는 방법으로서,
    레이저 빔을 방출하도록 광원을 제공하는 단계;
    상기 레이저 빔을 상이한 방향으로 진행하는(traveling) 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔으로 분할하도록 빔 스플리터를 제공하는 단계;
    상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔이 동일한 방향으로 진행하도록, 상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔, 중 적어도 하나를 리디렉트(redirect)시키도록 반사 요소를 제공하는 단계;
    상기 제1 레이저 빔 및 상기 제2 레이저 빔을 제1 패턴화 빔 및 제2 패턴화 빔으로 성형하도록 패턴 성형 요소를 제공하는 단계 - 상기 제1 패턴화 빔 및 상기 제2 패턴화 빔의 패턴은 상기 정렬 마크에 대응함 -; 및
    상기 정렬 마크를 직접 형성하기 위해 상기 제1 패턴화 빔 및 상기 제2 패턴화 빔을 반도체 웨이퍼 상에 투영하도록 투영 렌즈를 제공하는 단계
    를 포함하는 정렬 마크를 형성하는 방법.
  10. 정렬 마크로서,
    제1 방향으로 배열되고 중앙 패턴에 대해 대각선으로 대칭으로 배치된 2개의 세트의 제1 정렬 라인; 및
    상기 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 배열되고 상기 중앙 패턴에 대해 대각선으로 대칭으로 배치된 2개의 세트의 제2 정렬 라인
    을 포함하고,
    상기 제1 정렬 라인 및 제2 정렬 라인은 테이퍼형 단부(tapered end)를 가지는 것인 정렬 마크.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07161627A (ja) * 1993-12-06 1995-06-23 Casio Comput Co Ltd アライメントマークの形成方法
JP2002118055A (ja) * 2000-10-11 2002-04-19 Sharp Corp アライメントマーク、半導体装置および半導体装置の製造方法
KR20020090134A (ko) * 2001-05-23 2002-11-30 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 정렬마크가 제공된 기판, 마스크 설계방법, 컴퓨터프로그램, 상기 마크를 노광하는 마스크, 디바이스제조방법 및 그 디바이스
KR20060114846A (ko) * 2005-05-03 2006-11-08 삼성전자주식회사 초기 정렬 마크가 새겨진 웨이퍼 및 그 형성방법
KR100782769B1 (ko) * 2006-07-14 2007-12-05 연세대학교 산학협력단 정렬키, 정렬키 형성 방법 및 이를 이용한 레이저 결정화방법
JP2011040747A (ja) * 2009-08-10 2011-02-24 Fei Co ガス支援レーザ・アブレーション
KR20150131389A (ko) * 2013-03-22 2015-11-24 엠-솔브 리미티드 두 개의 회전하는 회절 광학 요소들을 사용하여 레이저 빔들의 복수의 그룹들을 형성하는 장치 및 방법
KR20180114918A (ko) * 2016-02-18 2018-10-19 상하이 마이크로 일렉트로닉스 이큅먼트(그룹) 컴퍼니 리미티드 노광 시스템, 노광 장치 및 노광 방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI282909B (en) * 1999-12-23 2007-06-21 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and a method for manufacturing a device
SG152898A1 (en) * 2002-09-20 2009-06-29 Asml Netherlands Bv Alignment systems and methods for lithographic systems
JP4015079B2 (ja) * 2003-07-18 2007-11-28 株式会社東芝 レチクル、露光装置検査システム、露光装置検査方法及びレチクルの製造方法
WO2009126910A2 (en) * 2008-04-11 2009-10-15 Applied Materials, Inc. Laser scribe inspection methods and systems
US10663633B2 (en) * 2017-06-29 2020-05-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Aperture design and methods thereof
JP6980562B2 (ja) * 2018-02-28 2021-12-15 キヤノン株式会社 パターン形成装置、アライメントマークの検出方法及びパターン形成方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07161627A (ja) * 1993-12-06 1995-06-23 Casio Comput Co Ltd アライメントマークの形成方法
JP2002118055A (ja) * 2000-10-11 2002-04-19 Sharp Corp アライメントマーク、半導体装置および半導体装置の製造方法
KR20020090134A (ko) * 2001-05-23 2002-11-30 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 정렬마크가 제공된 기판, 마스크 설계방법, 컴퓨터프로그램, 상기 마크를 노광하는 마스크, 디바이스제조방법 및 그 디바이스
KR20060114846A (ko) * 2005-05-03 2006-11-08 삼성전자주식회사 초기 정렬 마크가 새겨진 웨이퍼 및 그 형성방법
KR100782769B1 (ko) * 2006-07-14 2007-12-05 연세대학교 산학협력단 정렬키, 정렬키 형성 방법 및 이를 이용한 레이저 결정화방법
JP2011040747A (ja) * 2009-08-10 2011-02-24 Fei Co ガス支援レーザ・アブレーション
KR20150131389A (ko) * 2013-03-22 2015-11-24 엠-솔브 리미티드 두 개의 회전하는 회절 광학 요소들을 사용하여 레이저 빔들의 복수의 그룹들을 형성하는 장치 및 방법
KR20180114918A (ko) * 2016-02-18 2018-10-19 상하이 마이크로 일렉트로닉스 이큅먼트(그룹) 컴퍼니 리미티드 노광 시스템, 노광 장치 및 노광 방법

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