KR20230085736A - Overlay Target having Shifted Grating Patterns and Method for Measuring the Overlay Error of the Overlay Target - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 제조 프로세스에서 사용되는 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟 및 그 타겟의 오버레이 오차 측정 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟은, 제1 패턴층에 제1 방향을 따라, 주기가 동일하고, 적어도 세개 이상의 위상 차이를 갖도록 구성된 제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트가 형성된 제1 위상 측정 영역과, 제2 패턴층에 상기 제1 방향을 따라, 상기 제1 시프티드 그레이팅 패턴 세트와 대응하는 주기와 위상 차이를 갖도록 구성된 제2 시프티드 그레이팅 패턴 세트가 형성된 제2 위상 측정 영역을 포함한다.
본 발명에 따른 오버레이 타겟은 대각선으로 마주보는 패턴의 배치를 필요로 하지 않고, 동시에 공간적으로 일정거리 이격되도록 배치하지 않아도 오버레이 오차를 측정할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 반도체 소자의 집적화를 높이기 위하여 오버레이 타겟이 기판에서 차지하는 면적을 줄일 수 있다.The present invention relates to an overlay target having a shifted grating pattern used in a semiconductor manufacturing process and a method for measuring an overlay error of the target.
In an overlay target having a shifted grating pattern according to the present invention, a first shifted grating pattern set configured to have the same period and at least three phase differences along a first direction is formed on a first pattern layer. A second phase measurement region in which a phase measurement region and a second shifted grating pattern set configured to have a period and a phase difference corresponding to the first shifted grating pattern set along the first direction are formed in a second pattern layer; include
The overlay target according to the present invention has the advantage of being able to measure the overlay error without requiring arrangement of diagonally facing patterns and at the same time spaced apart from each other spatially. Accordingly, an area occupied by the overlay target on the substrate may be reduced in order to increase the integration of semiconductor devices.
Description
본 발명은 반도체 제조 프로세스에서 사용되는 오버레이 타겟 및 그 오버레이 타겟의 오버레이 오차 측정 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟 및 그 타겟의 오버레이 오차 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an overlay target used in a semiconductor manufacturing process and a method for measuring an overlay error of the overlay target. More specifically, it relates to an overlay target having a shifted grating pattern and a method for measuring an overlay error of the target.
반도체 제조 공정에 있어서, 반도체 소자를 기판 위에 일련의 층들을 적층하여 제조할 수 있다. 일련의 층들은 각종의 구조물들을 내포할 수 있다. 단일 층 내에서 서로 다른 종류의 구조물들이 배치되거나, 서로 다른 층에 서로 다른 구조물들이 배치될 경우, 구조물들 사이의 상대적인 위치는 소자의 성능에 중요하다. 서로 다른 층에 배치된 구조물들 사이의 정렬 불량(misalignment)을 오버레이 오차(overlay error)라고 한다. 반도체 제조 공정에서 정렬 불량을 측정하고 정렬을 제어할 필요가 있다. In a semiconductor manufacturing process, a semiconductor device may be manufactured by stacking a series of layers on a substrate. A series of layers can contain a variety of structures. When different kinds of structures are disposed in a single layer or different structures are disposed in different layers, the relative position between the structures is important to the performance of the device. Misalignment between structures arranged on different layers is called an overlay error. There is a need to measure misalignment and control alignment in a semiconductor manufacturing process.
반도체 제조 공정에서 정렬 불량을 측정하기 위하여 오버레이 타겟(또는 오버레이 마크)이 사용된다. 오버레이 마크를 이용하여 오버레이를 측정하는 방법은 아래와 같다. 먼저, 이전 공정, 예를 들어, 에칭 공정에서 형성된 패턴 층에, 패턴 층 형성과 동시에 오버레이 마크의 일부인 하나의 구조물을 형성한다. 그리고 후속 공정, 예를 들어, 포토리소그래피 공정에서, 포토레지스트에 오버레이 마크의 나머지 구조물을 형성한다. 그리고 오버레이 측정장치를 통해서 이전 공정에 형성된 패턴 층의 오버레이 구조물(포토레지스트 층을 투과하여 이미지 획득)과 포토레지스트 층의 오버레이 구조물의 이미지(또는 신호)를 획득하고, 이들 이미지들을 처리하여 오버레이 오차(정렬 불량 정도)를 측정한다.An overlay target (or overlay mark) is used to measure misalignment in a semiconductor manufacturing process. The method of measuring overlay using overlay marks is as follows. First, a structure that is part of an overlay mark is formed on a pattern layer formed in a previous process, for example, an etching process, simultaneously with forming the pattern layer. And in a subsequent process, eg, a photolithography process, the remaining structure of the overlay mark is formed in the photoresist. In addition, through an overlay measuring device, an image (or signal) of the overlay structure of the pattern layer formed in the previous process (acquisition of the image by passing through the photoresist layer) and the overlay structure of the photoresist layer is obtained, and these images are processed to obtain an overlay error ( degree of misalignment).
오버레이 오차 또는 정렬 불량을 측정하는 방법은 크게 세 가지로 구분된다. 하나의 방법은 이미지 기반 오버레이 측정법(Image-base overlay metrology)으로, 카메라로 타겟 구조물의 이미지를 촬영하고 복잡한 이미지 처리 알고리즘을 이용하여 오버레이를 측정하는 것이다. 다른 하나의 방법은 이중 격자 회절법(double grating diffraction metrology)으로, 두 개의 격자층들로부터 산란된 신호를 이용하는 방법이다. 또 다른 방법은 모아레 패턴 측정법(Moire pattern metrology)으로, 주기적인 패턴을 겹칠 때 발생하는 간섭현상을 이용하는 방법이다.There are three methods for measuring overlay error or misalignment. One method is image-based overlay metrology, where a camera takes an image of the target structure and uses a complex image processing algorithm to measure the overlay. Another method is a double grating diffraction metrology, which uses signals scattered from two grating layers. Another method is Moire pattern metrology, which uses the interference phenomenon that occurs when periodic patterns overlap.
미국 특허 US 7,068,833 B1 (Overlay Marks, Methods of Overlay Mark Design and Methods of Overlay Measurements)에는 이미지 기반의 오버레이 마크와 오버레이 오차 측정방법이 공개되어 있다. 상기 특허에 공개된 오버레이 마크는 제1 레이어에 배치된 제1 세트 작업 영역들(working zones)과 제2 레이어에 배치된 제2 세트의 작업 영역들(working zones)을 포함한다. 각각의 셋트의 작업 영역들은 대각선으로 마주보며 공간적으로 이격된 적어도 두 개의 작업 역역으로 구성된다. 또한, 제1 세트의 작업 영역들은 제2 세트의 작업 영역들과 'X' 자 형상을 형성하도록 배치된다.US patent US 7,068,833 B1 (Overlay Marks, Methods of Overlay Mark Design and Methods of Overlay Measurements) discloses an image-based overlay mark and an overlay error measurement method. The overlay mark disclosed in the patent includes a first set of working zones arranged in a first layer and a second set of working zones arranged in a second layer. Each set of working areas consists of at least two diagonally opposite and spatially spaced working areas. Further, the first set of work areas are arranged to form an 'X' shape with the second set of work areas.
종래의 이미지 기반 오버레이 타겟은, 앞에서 설명한 것과 같이, 복수의 패턴이 대각선으로 마주보면서 공간적으로 떨어지도록 배치된다. 따라서, 반도체 제조 공정에 있어서 오버레이 타겟이 기판에서 차지하는 면적을 줄이는 데 한계가 있다. A conventional image-based overlay target, as described above, is arranged such that a plurality of patterns are spaced apart from each other diagonally opposite to each other. Therefore, there is a limit to reducing the area occupied by the overlay target on the substrate in the semiconductor manufacturing process.
이미지 기반 오버레이 오차 측정방법을 사용할 경우, 반도체 소자의 집적화를 높이기 위하여 오버레이 타겟이 기판에서 차지하는 면적을 줄일 수 있는 새로운 오버레이 타겟과 그 오버레이 타겟을 이용한 오버레이 측정 방법이 요구된다. 특히, 오버레이 타겟이 기판에서 차지하는 면적을 줄이기 위하여, 대각선으로 마주보는 배치를 필요로 하지 않고, 동시에 공간적으로 일정거리 이격되도록 배치하지 않아도 오버레이 오차를 측정할 수 있는 새로운 오버레이 패턴과 그 패턴을 이용하여 오버레이 오차를 측정할 수 있는 방법이 요구된다.When an image-based overlay error measurement method is used, a new overlay target capable of reducing an area occupied by an overlay target on a substrate and an overlay measurement method using the overlay target are required in order to increase the integration of semiconductor devices. In particular, in order to reduce the area occupied by the overlay target on the substrate, a new overlay pattern capable of measuring the overlay error without requiring a diagonally facing arrangement and at the same time spaced apart from each other at a certain distance, and using the pattern A method capable of measuring the overlay error is required.
본 발명은 오버레이 타겟이 기판에서 차지하는 면적을 줄일 수 있는 시프티드 그래이팅 패턴을 구비한 새로운 오버레이 타겟을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 그 오버레이 타겟을 이용하여 오버레이 오차를 측정하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a novel overlay target having a shifted grating pattern capable of reducing an area occupied by the overlay target on a substrate. Another object of the present invention is to provide a method for measuring an overlay error using the overlay target.
본 발명의 일측면에 따라서, 기판에 형성된 패턴 층들 사이의 오버레이를 측정하기 위하여 시프티드 그레이팅 패턴을 이용한 오버레이 타겟이 제공된다.According to one aspect of the present invention, an overlay target using a shifted grating pattern is provided to measure overlay between pattern layers formed on a substrate.
본 발명에 따른 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟은, 제1 패턴층에 제1 방향을 따라, 주기가 동일하고, 적어도 세개 이상의 위상 차이를 갖도록 구성된 제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트가 형성된 제1 위상 측정 영역과, 제2 패턴층에 상기 제1 방향을 따라, 상기 제1 시프티드 그레이팅 패턴 세트와 대응하는 주기와 위상 차이를 갖도록 구성된 제2 시프티드 그레이팅 패턴 세트가 형성된 제2 위상 측정 영역을 포함한다.In an overlay target having a shifted grating pattern according to the present invention, a first shifted grating pattern set configured to have the same period and at least three phase differences along a first direction is formed on a first pattern layer. A second phase measurement region in which a phase measurement region and a second shifted grating pattern set configured to have a period and a phase difference corresponding to the first shifted grating pattern set along the first direction are formed in a second pattern layer; include
몇몇 실시예에 있어서, 상기 제1 방향에 수직인 제2 방향을 따라, 제1 패턴층에 제3 시프티드 그레이팅 패턴 셋트가 형성된 제3 위상 측정 영역과, 제2 패턴층에 제4 시프티드 그레이팅 패턴 세트가 형성된 제4 위상 측정 영역을 더 포함하도록 구성할 수 있다. 제3 시프티드 그레이팅 패턴 셋트는 제1 패턴층에 제2 방향을 따라, 주기가 동일하고, 적어도 세개 이상의 위상 차이를 갖도록 구성된다. 제4 시프티드 그레이팅 패턴 세트는 제2 패턴층에 상기 제2 방향을 따라, 상기 제3 시프티드 그레이팅 패턴 세트와 대응하는 주기와 위상 차이를 갖도록 구성된다. In some embodiments, a third phase measurement region in which a third shifted grating pattern set is formed on a first pattern layer along a second direction perpendicular to the first direction, and a fourth shifted grating on the second pattern layer It may be configured to further include a fourth phase measurement region in which a pattern set is formed. The third shifted grating pattern set is configured to have the same period and at least three phase differences along the second direction in the first pattern layer. The fourth shifted grating pattern set is configured to have a period and phase difference corresponding to those of the third shifted grating pattern set along the second direction in the second pattern layer.
몇몇 실시예에 있어서, 상기 각각의 시프티드 그레이팅 패턴 셋트를 구성하는 그레이팅 패턴들은 상기 제1 방향을 따라 일정한 간격으로 배열된 복수의 직사각형 구조물로 구성할 수 있다.In some embodiments, the grating patterns constituting each of the shifted grating pattern sets may include a plurality of rectangular structures arranged at regular intervals along the first direction.
몇몇 실시예에 있어서, 상기 제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트와 제2 시프티드 그레이팅 패턴 셋트는 각각 세개의 그레이팅 패턴으로 구성되고, 각각의 그레이팅 패턴은 2/3 π의 위상차를 갖도록 제1 방향으로 따라 시프트되도록 배열하여 구성할 수 있다.In some embodiments, the first shifted grating pattern set and the second shifted grating pattern set each consist of three grating patterns, and each grating pattern has a phase difference of 2/3 π along the first direction It can be configured by arranging to be shifted.
몇몇 실시예에 있어서, 상기 제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트와 제2 시프티드 그레이팅 패턴 셋트는 각각 네개의 그레이팅 패턴으로 구성되고, 각각의 그레이팅 패턴들은 1/2 π의 위상차를 갖도록 제1 방향을 따라 시프트되도록 배열하여 구성할 수 있다.In some embodiments, the first shifted grating pattern set and the second shifted grating pattern set each consist of four grating patterns, and each grating pattern has a phase difference of 1/2 π along the first direction It can be configured by arranging to be shifted.
본 발명의 다른 측면에 의해서, 본 발명에 따른 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟의 오버레이 측정 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 오버레이 측정 방법은 컴퓨터 시스템에서 수행될 수 있다.According to another aspect of the present invention, an overlay measurement method of an overlay target having a shifted grating pattern according to the present invention is provided. The overlay measurement method according to the present invention may be performed in a computer system.
본 발명에 따른 방법을 적용하기 위한 오버레이 타겟은 기판에 형성된 패턴 층들 사이의 오버레이를 측정하기 위하여 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟이다. 상기 오버레이 타겟은, 제1 패턴층에 제1 방향을 따라, 주기가 동일하고, 적어도 세개 이상의 위상 차이를 갖도록 구성된 제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트가 형성된 제1 위상 측정 영역과, 제2 패턴층에 상기 제1 방향을 따라, 상기 제1 시프티드 그레이팅 패턴 세트와 대응하는 주기와 위상 차이를 갖도록 구성된 제2 시프티드 그레이팅 패턴 세트가 형성된 제2 위상 측정 영역을 포함한다.An overlay target for applying the method according to the present invention is an overlay target having a shifted grating pattern to measure an overlay between pattern layers formed on a substrate. The overlay target includes a first phase measurement region in which a first shifted grating pattern set configured to have the same period and a phase difference of at least three or more along a first direction is formed in a first pattern layer, and a second pattern layer and a second phase measurement region in which a second shifted grating pattern set configured to have a period and phase difference corresponding to that of the first shifted grating pattern set along the first direction is formed.
본 발명에 따른 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟의 오버레이 측정 방법은, 상기 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟의 이미지를 획득하는 단계와, 상기 획득된 이미지로부터 제1 및 제2 위상 측정 영역의 이미지를 분리하는 단계와, 상기 제1 위상 측정 영역의 각각의 그레이팅 패턴의 이미지를 영상 처리하여 제1 위상 측정 영역의 시프티드 그레이팅 패턴 셋트에 대한 픽셀-위상 관계와, 상기 제2 위상 측정 영역의 각각의 그레이팅 패턴의 이미지를 영상 처리하여 제2 위상 측정 영역의 시프티드 그레이팅 패턴 셋트에 대한 픽셀-위상 관계를 구하는 단계와, 상기 제1 위상 측정 영역의 시프티드 그레이팅 패턴 셋트에 대한 픽셀-위상 관계와 제2 위상 측정 영역의 시프티드 그레이팅 패턴 셋트에 대한 픽셀-위상 관계를 비교하여 오버레이 위상 변위(Δθ)를 구하는 단계와, 상기 픽셀-위상 관계를 이용하여 오버레이 위상 변위(Δθ)에 대응하는 오버레이 픽셀 변위를 구하는 단계를 포함한다.An overlay measurement method of an overlay target having a shifted grating pattern according to the present invention includes acquiring an image of the overlay target having the shifted grating pattern, and first and second phase measurement regions from the obtained image. Separating the image of the first phase measurement area, processing the image of each grating pattern in the first phase measurement area to obtain a pixel-phase relationship for a shifted grating pattern set in the first phase measurement area, and the second phase measurement area image processing of each grating pattern image to obtain a pixel-phase relationship for a shifted grating pattern set in a second phase measurement region, and a pixel-phase relationship for a shifted grating pattern set in the first phase measurement region Comparing the pixel-phase relationship with respect to the shifted grating pattern set of the second phase measurement area and obtaining an overlay phase displacement (Δθ), and using the pixel-phase relationship to obtain a corresponding overlay phase displacement (Δθ) and obtaining an overlay pixel displacement.
몇몇 실시예에 있어서, 상기 오버레이 위상 변위를 구하는 단계는, 제1 위상 측정 영역의 시프티드 그레이팅 패턴 셋트에 대한 픽셀-위상 관계와 제2위상 측정 영역의 시프티드 그레이팅 패턴 셋트에 대한 픽셀-위상 관계를 각각 선형 방정식으로 근사하고 정해진 픽셀에 대응하는 위상값의 차를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.In some embodiments, the obtaining of the overlay phase displacement may include a pixel-phase relationship for a shifted grating pattern set in the first phase measurement area and a pixel-phase relationship for a shifted grating pattern set in the second phase measurement area. Approximating each with a linear equation and calculating a difference between phase values corresponding to a predetermined pixel may be further included.
몇몇 실시예에 있어서, 상기 오버레이 픽셀 변위를 구하는 단계는, 상기 픽셀-위상 관계를 근사한 선형 방정식의 기울기의 역수에 오버레이 위상 변위(Δθ)를 곱하여 오버레이 픽셀 변위를 구하도록 구성될 수 있다.In some embodiments, the obtaining of the overlay pixel displacement may be configured to obtain the overlay pixel displacement by multiplying the reciprocal of the slope of a linear equation approximating the pixel-phase relationship by the overlay phase displacement (Δθ).
본 발명에 따른 오버레이 타겟은 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟으로 이미지 기반 오버레이 오차 측정 방법에 사용된다. 본 발명에 따른 오버레이 타겟은 대각선으로 마주보는 패턴의 배치를 필요로 하지 않고, 동시에 공간적으로 일정거리 이격되도록 배치하지 않아도 오버레이 오차를 측정할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 반도체 소자의 집적화를 높이기 위하여 오버레이 타겟이 기판에서 차지하는 면적을 줄일 수 있다.An overlay target according to the present invention is an overlay target having a shifted grating pattern and is used in an image-based overlay error measurement method. The overlay target according to the present invention has the advantage of being able to measure the overlay error without requiring arrangement of diagonally facing patterns and at the same time spaced apart from each other spatially. Accordingly, an area occupied by the overlay target on the substrate may be reduced in order to increase the integration of semiconductor devices.
또한, 본 발명에 따른 오버레이 타겟은 복수의 시프트된 그레이팅 패턴을 이용하여 위상 변위를 구하고, 픽셀-변위 관계로부터 위상 변위에 대응하는 오버레이 오차를 구할 수 있는 구조로 되어 있다. 따라서, 오버레이 패턴을 대칭으로 형성할 필요가 없어서 오버레이 타겟의 디자인에 대한 제한이 적다. In addition, the overlay target according to the present invention has a structure capable of obtaining a phase displacement by using a plurality of shifted grating patterns and obtaining an overlay error corresponding to the phase displacement from a pixel-displacement relationship. Therefore, since there is no need to form the overlay pattern symmetrically, there are few restrictions on the design of the overlay target.
도 1은 본 발명에 따른 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟의 일 실시예를 나타내는 설명도
도 2는 도 1에 도시된 실시예에서 제1층에 형성된 세 개의 시프티드 그레이팅 패턴의 위상 변위를 나타내는 설명도
도 3은 도 2에 도시된 세 개의 시프티드 그레이팅 패턴의 위상 변위에 따른 픽셀-위상 관계를 나타내는 설명도
도 4는 도 1에 도시된 실시예에서 정렬 불량(misalignment)이 있는 경우 시프티드 그레이팅 패턴의 위상 이동을 나타내는 설명도
도 5는 본 발명에 따른 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟의 다른 실시예를 나타내는 설명도
도 6는 도 5에 도시된 실시예에서 제1층에 형성된 세 개의 시프티드 그레이팅 패턴의 위상 변위를 나타내는 설명도
도 7은 도 5에 도시된 실시예에서 정렬 불량이 있는 경우 시프티드 그레이팅 패턴의 위상 이동을 나타내는 설명도
도 8은 본 발명에 따른 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟의 또 다른 실시예를 나타내는 설명도
도 9는 본 발명에 따른 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟의 오버레이를 측정하는 방법에 대한 설명도1 is an explanatory view showing an embodiment of an overlay target having a shifted grating pattern according to the present invention;
FIG. 2 is an explanatory diagram showing phase shifts of three shifted grating patterns formed on a first layer in the embodiment shown in FIG. 1;
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a pixel-phase relationship according to phase displacement of the three shifted grating patterns shown in FIG. 2;
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating phase shift of a shifted grating pattern when there is misalignment in the embodiment shown in FIG. 1;
5 is an explanatory view showing another embodiment of an overlay target having a shifted grating pattern according to the present invention;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing phase shifts of three shifted grating patterns formed on a first layer in the embodiment shown in FIG. 5;
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating phase shift of a shifted grating pattern when there is misalignment in the embodiment shown in FIG. 5;
8 is an explanatory view showing another embodiment of an overlay target having a shifted grating pattern according to the present invention;
9 is an explanatory diagram of a method of measuring an overlay of an overlay target having a shifted grating pattern according to the present invention;
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해서 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail. The embodiments introduced below are provided as examples to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Therefore, the present invention may be embodied in other forms without being limited to the embodiments described below.
본 발명에 있어서 그레이팅 패턴(Grating Pattern)은 복수의 직사각형 형태의 구조물이 일방향을 따라 일정한 간격으로 배열된 것을 말한다. 그레이팅 패턴을 구성하는 직사각형 구조물 사이의 간격을 피치라고 하며, 피치는 주기에 대응한다. 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(shifted grating pattern set)는 복수의 그레이팅 패턴이 그레이팅 패턴의 피치를 그레이팅 패턴의 수로 분할하는 간격으로 시프트되어 일방향으로 배열된 것이다. 예를 들어, 시프티드 그레이팅 패턴 셋트가 세 개의 그레이팅 패턴으로 구성될 경우, 각각의 그레이팅 패턴의 피치(p)를 셋으로 분할 하는 간격(p/3)으로 시프트 되어 배열된다.In the present invention, a grating pattern refers to a plurality of rectangular structures arranged at regular intervals along one direction. The spacing between the rectangular structures constituting the grating pattern is called pitch, and the pitch corresponds to the period. In a shifted grating pattern set, a plurality of grating patterns are shifted at intervals dividing a pitch of a grating pattern by the number of grating patterns and arranged in one direction. For example, when the shifted grating pattern set is composed of three grating patterns, they are shifted and arranged at intervals (p/3) dividing the pitch (p) of each grating pattern into three.
도 1은 본 발명에 따른 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟의 일 실시예를 나타내는 설명도이고, 도 2는 도 1에 도시된 실시예에서 제1층에 형성된 세 개의 시프티드 그레이팅 패턴의 위상 변위를 나타내는 설명도이다.1 is an explanatory diagram showing an embodiment of an overlay target having a shifted grating pattern according to the present invention, and FIG. 2 is a phase of three shifted grating patterns formed on a first layer in the embodiment shown in FIG. 1 It is an explanatory diagram showing displacement.
본 발명에 따른 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟(100)은 제1 위상 측정 영역(110)과 제2 위상 측정 영역(120)으로 구성된다. 제1 위상 측정 영역(110)은 기판에 증착된 제1 패턴층(하부층)에 형성된다. 또한, 제1 위상 측정 영역(110)에는 제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(112, 114, 116)가 형성되어 있다. 제2 위상 측정 영역(120)은 제1 패턴층의 상부에 증착된 제2 패턴층(상부층)에 형성된다. 또한, 제2 위상 측정 영역(120)에는 제2 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(122, 124, 126)가 형성되어 있다. An
제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(112, 114, 116)는 i10 그레이팅 패턴(112), i11 그레이팅 패턴(114), i12 그레이팅 패턴(116)으로 구성되어 있다. 각각의 그레이팅 패턴은 일방향(도1의 그림에서 y 방향)을 따라 배열되어 있고, 동일한 피치(p)를 갖는다. 상기 그레이팅 패턴의 표기에서 i10 은 제1 패턴층에 형성된 위상차가 없은 그레이팅 패턴을 나타내고, i11 은 제1 패턴층에 형성된 위상차가 2/3 π 인 그레이팅 패턴을 나타내고, i12 는 제1 패턴층에 형성된 위상차가 4/3 π 인 그레이팅 패턴을 나타낸다.The first shifted grating pattern set 112 , 114 , and 116 is composed of an i 10
제2 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(122, 124, 126)는, 제2 패턴층에 상기 y 방향을 따라, 상기 제1 시프티드 그레이팅 패턴 세트(112, 114, 116)와 대응하는 주기와 위상 차이를 갖도록 구성되고, i20 그레이팅 패턴(122), i21 그레이팅 패턴(124), i21 그레이팅 패턴(126)으로 구성되어 있다. 각각의 그레이팅 패턴은 일방향(도1의 그림에서 y 방향)을 따라 배열되어 있고, 동일한 피치(p)를 갖는다. 또한, 그레이팅 패턴의 표기에서 i20 은 제2 패턴층에 형성된 위상차가 없은 그레이팅 패턴을 나타내고, i21 은 제2 패턴층에 형성된 위상차가 2/3 π 인 그레이팅 패턴을 나타내고, i22 는 제2 패턴층에 형성된 위상차가 4/3 π 인 그레이팅 패턴을 나타낸다.The second shifted grating pattern set 122, 124, and 126 has a period and phase difference corresponding to those of the first shifted grating pattern set 112, 114, and 116 along the y direction in the second pattern layer, It is configured to have, and is composed of an i 20
도 2는 제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(112, 114, 116)의 이미지를 촬영하여 i10 그레이팅 패턴(112), i11 그레이팅 패턴(114), i12 그레이팅 패턴(116)의 y 방향에 따른 밝기(intensity, 또는 gray scale) 변화를 그래프로 나타낸 것이다. 각각의 그레이티 패턴의 y 방향 픽셀에 따른 밝기를 나나태는 그래프 i10,i11, i12 는 코사인 함수로 근사하여 아래의 [수학식 1] 로 나타 낼 수 있다. 각각의 그레이팅 패턴 그래프 i10,i11, i12 는 2/3 π 만큼 위상차가 나도록 시프트 되어 있다. 즉, 제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(112, 114, 116)의 i10 그레이팅 패턴(112), i11 그레이팅 패턴(114), i12 그레이팅 패턴(116)는 그레이팅 패턴의 직사각형 구조물 사이의 간격(피치)의 3분의 1 만큼씩 y 방향으로 시프트 되도록 형성되어 있다. 아래 수학식 1에서 θ는 픽셀의 좌표(도 1에서 각각의 그레이팅 패턴의 Y 방향 기준점 위치로 부터의 거리)를 위상으로 변환하여 나타낸 것이다.2 shows images of the first shifted grating pattern set 112, 114, and 116 along the y direction of the i 10
도 2에 도시된 각각의 그레이티 패턴의 y 방향 픽셀에 따른 밝기를 나타내는 그래프 i10,i11, i12 를 중첩하면, 임의의 픽셀 위치에서 위의 중첩된 밝기를 가지고 픽셀의 위치에 대응하는 위상 값을 아래의 [수학식 2]로 구할 수 있다.When the graphs i 10 , i 11 , and i 12 representing the brightness according to the y-direction pixels of each grayity pattern shown in FIG. The phase value can be obtained by [Equation 2] below.
상기 [수학식 2] 에 대응하는 그래프를 그리면, 도 3과 같이, 도 2에 도시된 제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(112, 114, 116)의 위상 변위에 따른 픽셀-위상 관계를 나타내는 직선 형태의 주기 함수 그래프를 얻을 수 있다.When a graph corresponding to [Equation 2] is drawn, as shown in FIG. 3, a straight line representing the pixel-phase relationship according to the phase displacement of the first shifted grating pattern set 112, 114, and 116 shown in FIG. 2 The periodic function graph of can be obtained.
제1 패턴층과 제2 패턴층 사이에 정렬 오차가 없는 경우, 제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(112, 114, 116)에 의해서 얻어지는 픽셀에 대한 밝기의 함수와 제2 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(122, 124, 126)에 의해서 얻어지는 픽셀에 대한 밝기의 함수가 일치하게 된다.When there is no alignment error between the first pattern layer and the second pattern layer, a function of brightness of pixels obtained by the first shifted grating pattern set 112, 114, and 116 and the second shifted grating pattern set 122 , 124, 126), the function of brightness for the pixel obtained by 126) coincides.
그러나 제1 패턴층과 제2 패턴층 사이에 정렬 오차가 있는 경우, 제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(112, 114, 116)에 의해서 얻어지는 픽셀에 대한 밝기의 함수와 제2 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(122, 124, 126)에 의해서 얻어지는 픽셀에 대한 밝기의 함수는 도 4에 도시된 것과 같이 일치 하지 않게 된다. 도 4를 참조하면, Set1(110) 그래프는 정렬 불량이 있는 경우 제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(112, 114, 116)에 의해서 구해지는 픽셀-위상 변위를 나타내는 그래프이고, Set2(120) 그래프는 제2 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(122, 124, 126)에 의해서 구해지는 픽셀-위상 변위를 나타내는 그래프이다. 도 4의 픽셀-위상 변위 그래프는 직선의 방정식으로 근사하여 그린 것이다.However, when there is an alignment error between the first pattern layer and the second pattern layer, the function of the brightness of the pixel obtained by the first shifted grating pattern set 112, 114, and 116 and the second shifted grating pattern set ( 122, 124, and 126) do not match as shown in FIG. 4. Referring to FIG. 4, a graph of Set1 (110) is a graph showing pixel-phase displacement obtained by the first shifted grating pattern sets 112, 114, and 116 when there is misalignment, and a graph of Set2 (120) is This is a graph showing the pixel-phase displacement obtained by the second shifted grating pattern set 122, 124, and 126. The pixel-phase displacement graph of FIG. 4 is drawn by approximating the equation of a straight line.
도 4에 도시된 그래프로부터 정렬 불량에 의하여 적층된 패턴층이 y 방향으로 이동한 거리는 다음과 같이 구한다. 먼저, 그래프에서 Δθ 값을 구한다. 다음으로 그래프의 직선의 기울기(a)를 구한다. 구해진 직선의 기울기의 역수에 Δθ를 곱하면, 시프티드 그레이팅 패턴 셋트의 이미지에서 정렬 불량에 의해서 이동한 픽셀 값이 구해진다. 즉, 정렬 불량에 의해서 시프티드 그레이팅 패턴 셋트의 이미지의 픽셀 변위(픽셀 이동값, 정렬 불량값)는 다음의 [수학식 3]으로 구할 수 있다.From the graph shown in FIG. 4, the distance that the pattern layers stacked due to misalignment move in the y direction is obtained as follows. First, the Δθ value is obtained from the graph. Next, the slope (a) of the straight line in the graph is obtained. When the reciprocal of the slope of the obtained straight line is multiplied by Δθ, a pixel value shifted due to misalignment in the shifted grating pattern set image is obtained. That is, the pixel displacement (pixel shift value, misalignment value) of the image of the shifted grating pattern set due to misalignment can be obtained by the following [Equation 3].
(여기에서, a 는 직선으로 근사된 픽셀-위상 변위 그래프의 기울기)(Where a is the slope of the pixel-phase displacement graph approximated by a straight line)
도 5는 본 발명에 따른 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟의 다른 실시예를 나타내는 설명도이고, 도 6는 도 5에 도시된 실시예에서 제1층에 형성된 세 개의 시프티드 그레이팅 패턴의 위상 변위를 나타내는 설명도이고, 도 7은 도 5에 도시된 실시예에서 정렬 불량이 있는 경우 시프티드 그레이팅 패턴의 위상 이동을 나타내는 설명도이다.5 is an explanatory diagram showing another embodiment of an overlay target having a shifted grating pattern according to the present invention, and FIG. 6 is a phase of three shifted grating patterns formed on the first layer in the embodiment shown in FIG. 5 FIG. 7 is an explanatory diagram showing the phase shift of the shifted grating pattern when misalignment occurs in the embodiment shown in FIG. 5 .
도 5에 도시된 시프티드 그레이팅 패턴 셋트의 실시예가 도 1에 도시된 실시예와 다른 점은 제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트와 제2 시프티드 그레이팅 패턴 셋트가 각각 네개의 그레이팅 패턴으로 구성되어 있다는 점이다.The difference between the embodiment of the shifted grating pattern set shown in FIG. 5 and the embodiment shown in FIG. 1 is that the first shifted grating pattern set and the second shifted grating pattern set each consist of four grating patterns am.
도 5를 참조하면, 본 실시예의 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟(200)은 제1 위상 측정 영역(210)과 제2 위상 측정 영역(220)으로 구성된다. 제1 위상 측정 영역(210)은 기판에 증착된 제1 패턴층(하부층)에 형성된다. 또한, 제1 위상 측정 영역(210)에는 제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(212, 214, 216, 218)가 형성되어 있다. 제2 위상 측정 영역(220)은 제1 패턴층의 상부에 증착된 제2 패턴층(상부층)에 형성된다. 또한, 제2 위상 측정 영역(220)에는 제2 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(222, 224, 226, 228)가 형성되어 있다. Referring to FIG. 5 , an
제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(212, 214, 216, 218)는 i10 그레이팅 패턴(212), i11 그레이팅 패턴(214), i12 그레이팅 패턴(216), i13 그레이팅 패턴(218)으로 구성되어 있다. 각각의 그레이팅 패턴은 일방향(도5의 그림에서 y 방향)을 따라 배열되어 있고, 동일한 피치(p)를 갖는다. 각각의 그레이팅 패턴은 이웃하는 그레이팅 패턴과 1/2 π의 위상차이를 갖도록 시프트 되어 있다. 제2 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(222, 224, 226, 228)는, 제2 패턴층에 상기 y 방향을 따라, 상기 제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(212, 214, 216, 218)와 대응하는 주기와 위상 차이를 갖도록 구성된다. The first shifted grating pattern set 212, 214, 216, 218 consists of an i 10
도 6은 제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(212, 214, 216, 218)의 이미지를 촬영하여 각각의 그레이팅 패턴의 y 방향에 따른 밝기(intensity, 또는 gray scale) 변화를 그래프로 나타낸 것이다. 각각의 그레이티 패턴의 y 방향 픽셀에 따른 밝기를 나나태는 그래프 i10, i11, i12, i13 은 코사인 함수로 근사하여 아래의 [수학식 4] 로 나타 낼 수 있다. 각각의 그레이팅 패턴 그래프 i10, i11, i12, i13 는 1/2 π 만큼 위상차가 나도록 시프트 되어 있다. 즉, 제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(212, 214, 216, 218)의 각각의 그레이팅 패턴의 직사각형 구조물 사이의 간격(피치)의 4분의 1 만큼씩 y 방향으로 시프트 되도록 형성되어 있다. 아래 수학식 4에서 θ는 픽셀의 좌표(도 5에서 각각의 그레이팅 패턴의 Y 방향 기준점 위치로 부터의 거리)를 위상으로 변환하여 나타낸 것이다.6 is a graph showing a change in intensity (or gray scale) of each grating pattern in the y-direction by taking images of the first shifted grating pattern set 212, 214, 216, and 218. A graph showing the brightness according to the y-direction pixel of each gray pattern i 10 , i 11 , i 12 and i 13 can be approximated with a cosine function and expressed as [Equation 4] below. Each grating pattern graph i 10 , i 11 , i 12 and i 13 are shifted so that there is a phase difference by 1/2 π. That is, each of the grating patterns of the first shifted grating pattern set 212, 214, 216, and 218 is formed to be shifted in the y direction by 1/4 of the interval (pitch) between the rectangular structures. In
도 6에 도시된 각각의 그레이팅 패턴의 y 방향 픽셀에 따른 밝기를 나타내는 그래프 i10, i11, i12, i13 를 중첩하면, 임의의 픽셀 위치에서 위의 중첩된 밝기를 가지고 픽셀의 위치에 대응하는 위상 값을 아래의 [수학식 5]로 구할 수 있다.Graphs showing brightness according to pixels in the y direction of each grating pattern shown in FIG. 6 i 10 , i 11 , If i 12 and i 13 are overlapped, the phase value corresponding to the pixel position with the above overlapping brightness at an arbitrary pixel position can be obtained by [Equation 5] below.
도 7은 제1 패턴층과 제2 패턴층 사이에 정렬 오차가 있는 경우, 도 5에 도시된 제1 및 제2 시프티드 그레이팅 패턴 셋트의 위상 변위에 따른 픽셀-위상 관계를 나타내는 그래프이다. 도 7에서, Set1(110) 그래프는 정렬 불량이 있는 경우 제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(212, 214, 216, 218)에 의해서 구해지는 픽셀-위상 변위를 나타내는 그래프이고, Set2(120) 그래프는 제2 시프티드 그레이팅 패턴 셋트(222, 224, 226, 228)에 의해서 구해지는 픽셀-위상 변위를 나타내는 그래프이다. 도 5에 도시된 실시예의 타겟이 정렬 불량에 의해서 시프티드 그레이팅 패턴 셋트의 이미지의 픽셀 변위(픽셀 이동값, 정렬 불량값)는 [수학식 3]으로 구할 수 있다.FIG. 7 is a graph showing a pixel-phase relationship according to phase displacement of the first and second shifted grating pattern sets shown in FIG. 5 when there is an alignment error between the first pattern layer and the second pattern layer. In FIG. 7, the Set1 (110) graph is a graph showing the pixel-phase displacement obtained by the first shifted grating pattern sets 212, 214, 216, and 218 when there is misalignment, and the Set2 (120) graph is This is a graph showing pixel-phase shifts obtained by the second shifted grating pattern sets 222 , 224 , 226 , and 228 . The pixel displacement (pixel shift value, misalignment value) of the image of the shifted grating pattern set due to misalignment of the target in the embodiment shown in FIG. 5 can be obtained by [Equation 3].
도 8은 본 발명에 따른 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟의 또 다른 실시예를 나타내는 설명도이다. 도 8에 도시된 실시예(300)가 도1 및 도5에 도시된 실시예와 다른 점은 y 방향 뿐만 아니라 x 방향으로도 위상 측정 영역과 시스티드 그레이팅 패턴을 구비하고 있다는 점이다. 즉, x방향 및 y 방향의 정렬 불량을 모두 측정할 수 있는 오버레이 타겟이다.8 is an explanatory diagram showing another embodiment of an overlay target having a shifted grating pattern according to the present invention. The
도 8을 참조하면, 본 실시예의 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟(300)은 기판에 증착된 제1 패턴층(하부층)에 형성되는 제1 위상 측정 영역(310) 및 제3 위상 측정 영역(330)과 제2 패턴층(상부층)에 형성되는 제2 위상 측정 영역(320) 및 제4 위상 측정 영역(340)으로 구성된다. 각각의 위상 측정 영역에는 시프티드 그레이팅 패턴 셋트가 형성되어 있다. 제1 위상 측정 영역(310)과 제2 위상 측정 영역(320)은 y 방향 오버레이 측정에 이용되고, 제3 위상 측정 영역(330)과 제4 위상 측정 영역(340)은 x 방향 오버레이 측정에 이용된다.Referring to FIG. 8 , an
도 9는 본 발명에 따른 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟의 오버레이를 측정하는 방법에 대한 설명도이다.9 is an explanatory diagram of a method of measuring an overlay of an overlay target having a shifted grating pattern according to the present invention.
도시하지는 않았으나, 본 발명에 따른 방법을 실시하기 위하여 오버레이 측정분야에 알려진 장비, 예를 들면 모아레 패턴을 촬영하기 위한 CCD 카메라, CCD 카메라로 촬영되는 모아레 이미지의 해상도를 좋게 하게 위한 광학계, 광원 등을 구비한 장치가 사용된다. 또한, 촬영된 이미지를 처리하기 위한 컴퓨터 시스템이 사용된다. 컴퓨터 시스템은 프로세서와 메모리와 데이타 입출력 장치를 포함하고, 촬영된 이미지를 처리하기 위한 일반적인 이미지 처리용 프로그램이 설치되어 있다. 아래에서 설명되는 본 발명을 실시하기 위한 방법은 알려진 프로그래밍 언어로 코딩된 프로그램의 형태로 오버레이 측정에 사용되는 컴퓨터 시스템에 설치되어 수행될 수 있다.Although not shown, in order to implement the method according to the present invention, equipment known in the field of overlay measurement, for example, a CCD camera for photographing a moiré pattern, an optical system for improving the resolution of a moiré image captured by a CCD camera, a light source, etc. equipped equipment is used. Also, a computer system for processing captured images is used. The computer system includes a processor, memory, and data input/output device, and a general image processing program for processing captured images is installed. The method for implementing the present invention described below may be installed and performed in a computer system used for overlay measurement in the form of a program coded in a known programming language.
도 1에 도시된 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟을 참조하여 오버레이를 측정하는 방법을 설명한다.A method of measuring an overlay will be described with reference to an overlay target having a shifted grating pattern shown in FIG. 1 .
먼저 주어진 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟(100)의 이미지를 획득한다(S100). 이미지의 획득은 CCD 카메라와 같은 광학 장비를 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 CMOS 센서와 같은 다양한 광학 센서를 사용할 수 있다.First, an image of an
다음으로, 획득된 이미지로부터 제1 및 제2 위상 측정 영역의 이미지를 분리한다(S110). CCD 카메라와 같은 장치로 촬영된 이미지는 컴퓨터 시스템에 설치된 이미지 처리 프로그램에 의해서 처리되어 각각의 시프티드 그레이티 패턴들마다 식별번호가 부여되어 분리될 수 있다.Next, images of the first and second phase measurement regions are separated from the obtained image (S110). An image captured by a device such as a CCD camera is processed by an image processing program installed in a computer system, and an identification number is assigned to each shifted gray pattern to be separated.
다음으로, 제1 위상 측정 영역의 각각의 그레이팅 패턴의 이미지를 영상 처리하여 제1 위상 측정 영역의 시프티드 그레이팅 패턴 셋트에 대한 픽셀-위상 관계와, 상기 제2 위상 측정 영역의 각각의 그레이팅 패턴의 이미지를 영상 처리하여 제2 위상 측정 영역의 시프티드 그레이팅 패턴 셋트에 대한 픽셀-위상 관계를 구한다(S120). 픽셀-위상 관계는 [수학식 1] 및 [수학식 2]를 이용하여 구할 수 있다. 상기의 수학식들을 이용하여 픽셀-위상 관계를 구하는 것은 오버레이 분야의 이미지 처리를 하는 사람에게는 알려진 기술이다.Next, the image of each grating pattern in the first phase measurement region is image-processed to determine the pixel-phase relationship of the shifted grating pattern set in the first phase measurement region and each grating pattern in the second phase measurement region. The image is image-processed to obtain a pixel-phase relationship for the shifted grating pattern set of the second phase measurement area (S120). The pixel-phase relationship can be obtained using [Equation 1] and [Equation 2]. Obtaining a pixel-phase relationship using the above equations is a technique known to those who perform image processing in the field of overlay.
상기 제1 위상 측정 영역의 시프티드 그레이팅 패턴 셋트에 대한 픽셀-위상 관계와 제2 위상 측정 영역의 시프티드 그레이팅 패턴 셋트에 대한 픽셀-위상 관계를 비교하여 오버레이 위상 변위(Δθ)를 구한다(S130). 오버레이 위상 변위는. 도 4의 그래프에 도시된 것과 같이, 제1 위상 측정 영역의 시프티드 그레이팅 패턴들에 대한 픽셀-위상 관계와 제2 위상 측정 영역의 시프티드 그레이팅 패턴들에 대한 픽셀-위상 관계를 각각 선형 방정식으로 근사하고, 정해진 픽셀에 대응하는 위상값의 차를 구하여 구할 수 있다.Overlay phase displacement (Δθ) is obtained by comparing the pixel-phase relationship of the shifted grating pattern set of the first phase measurement region with the pixel-phase relationship of the shifted grating pattern set of the second phase measurement region (S130). . The overlay phase shift is As shown in the graph of FIG. 4, the pixel-phase relationship of the shifted grating patterns of the first phase measurement area and the pixel-phase relationship of the shifted grating patterns of the second phase measurement area are expressed as linear equations, respectively. It can be obtained by approximating and obtaining the difference of phase values corresponding to a given pixel.
다음으로, 오버레이 위상 변위(Δθ)에 대응하는 오버레이 픽셀 변위(PS, pixel shift)를 구한다(S140). 오버레이 픽셀 변위는 [수학식 3]를 이용하여 구할 수 있다. 구체적으로 상기 픽셀-위상 관계를 근사한 선형 방정식의 기울기의 역수에 오버레이 위상 변위(Δθ)를 곱하여 오버레이 픽셀 변위를 구한다.Next, an overlay pixel shift (PS) corresponding to the overlay phase shift (Δθ) is obtained (S140). The overlay pixel displacement can be obtained using [Equation 3]. Specifically, the overlay pixel displacement is obtained by multiplying the reciprocal of the slope of the linear equation approximating the pixel-phase relationship by the overlay phase displacement (Δθ).
다음으로, 오버레이 픽셀 변위에 대응하는 패턴층들 사이의 실제 오버레이 값을 구한다(S150). 오베레이 픽셀 변위에 대응하는 패턴층들 사이의 실제 오버레이 값은 카메라의 픽셀의 크기에 대응하는 실제 패턴층의 크기의 비율로 광학계의 확대율을 반영하여 구할 수 있다.Next, an actual overlay value between pattern layers corresponding to the overlay pixel displacement is obtained (S150). The actual overlay value between the pattern layers corresponding to the overlay pixel displacement may be obtained by reflecting the magnification of the optical system as a ratio of the size of the actual pattern layer corresponding to the size of the pixel of the camera.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiments described above are merely those of the preferred embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the described embodiments, and within the technical spirit and claims of the present invention, those skilled in the art Various changes, modifications or substitutions will be possible by, and it should be understood that such embodiments fall within the scope of the present invention.
100
시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟의 일 실시예
110
제1 위상 측정 영역
112, 114, 116
제1 시프티드 그레이팅 셋트
120: 제2 위상 측정 영역
122, 124, 126
제2 시프티드 그레이팅 셋트One embodiment of an overlay target with 100 shifted grating patterns
110 first phase measurement area
112, 114, 116 1st shifted grating set
120: second phase measurement area
122, 124, 126 2nd shifted grating set
Claims (8)
제1 패턴층에 제1 방향을 따라, 주기가 동일하고, 적어도 세개 이상의 위상 차이를 갖도록 구성된 제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트가 형성된 제1 위상 측정 영역과,
제2 패턴층에 상기 제1 방향을 따라, 상기 제1 시프티드 그레이팅 패턴 세트와 대응하는 주기와 위상 차이를 갖도록 구성된 제2 시프티드 그레이팅 패턴 세트가 형성된 제2 위상 측정 영역을 포함하는 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟.As an overlay target for measuring overlay between pattern layers formed on a substrate,
a first phase measurement region in which a first shifted grating pattern set configured to have the same period and a phase difference of at least three or more is formed along a first direction in a first pattern layer;
A shifted grating including a second phase measurement region in which a second shifted grating pattern set configured to have a period and a phase difference corresponding to that of the first shifted grating pattern set along the first direction is formed in the second pattern layer. Overlay target with pattern.
제1 패턴층에 제2 방향을 따라, 주기가 동일하고, 적어도 세개 이상의 위상 차이를 갖도록 구성된 제3 시프티드 그레이팅 패턴 셋트가 형성된 제3 위상 측정 영역과,
제2 패턴층에 상기 제2 방향을 따라, 상기 제3 시프티드 그레이팅 패턴 세트와 대응하는 주기와 위상 차이를 갖도록 구성된 제4 시프티드 그레이팅 패턴 세트가 형성된 제4 위상 측정 영역을 더 포함하는 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟.According to claim 1,
a third phase measurement region in which a third shifted grating pattern set configured to have the same period and a phase difference of at least three or more along a second direction is formed in the first pattern layer;
and a fourth phase measurement region in which a fourth shifted grating pattern set configured to have a period and a phase difference corresponding to that of the third shifted grating pattern set along the second direction is formed in the second pattern layer. Overlay target with a grating pattern.
상기 각각의 시프티드 그레이팅 패턴 셋트를 구성하는 그레이팅 패턴들은 상기 제1 방향을 따라 일정한 간격으로 배열된 복수의 직사각형 구조물로 구성된 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟.According to claim 1 or 2,
The overlay target having a shifted grating pattern, wherein the grating patterns constituting each of the shifted grating pattern sets are composed of a plurality of rectangular structures arranged at regular intervals along the first direction.
제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트와 제2 시프티드 그레이팅 패턴 셋트는 각각 세개의 그레이팅 패턴으로 구성되고, 각각의 그레이팅 패턴들은 2/3 π의 위상차를 갖도록 제1 방향으로 따라 시프트 되어 배열된 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟.According to claim 3,
The first shifted grating pattern set and the second shifted grating pattern set each consist of three grating patterns, and each of the grating patterns shifts in the first direction to have a phase difference of 2/3 π Shifted gratings arranged Overlay target with pattern.
제1 시프티드 그레이팅 패턴 셋트와 제2 시프티드 그레이팅 패턴 셋트는 각각 네개의 그레이팅 패턴으로 구성되고, 각각의 그레이팅 패턴들은 1/2 π의 위상차를 갖도록 제1 방향을 따라 시프트 되어 배열된 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟.According to claim 3,
The first shifted grating pattern set and the second shifted grating pattern set each consist of four grating patterns, and each grating pattern is shifted and arranged along the first direction to have a phase difference of 1/2 π Shifted gratings Overlay target with pattern.
제2 패턴층에 상기 제1 방향을 따라, 상기 제1 시프티드 그레이팅 패턴 세트와 대응하는 주기와 위상 차이를 갖도록 구성된 제2 시프티드 그레이팅 패턴 세트가 형성된 제2 위상 측정 영역을 포함하는 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟의 오버레이를 측정하는 방법으로,
상기 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟의 이미지를 획득하는 단계와,
상기 획득된 이미지로부터 제1 및 제2 위상 측정 영역의 이미지를 분리하는 단계와,
상기 제1 위상 측정 영역의 각각의 그레이팅 패턴의 이미지를 영상 처리하여 제1 위상 측정 영역의 시프티드 그레이팅 패턴 셋트에 대한 픽셀-위상 관계와, 상기 제2 위상 측정 영역의 각각의 그레이팅 패턴의 이미지를 영상 처리하여 제2 위상 측정 영역의 시프티드 그레이팅 패턴 셋트에 대한 픽셀-위상 관계를 구하는 단계와,
상기 제1 위상 측정 영역의 시프티드 그레이팅 패턴 셋트에 대한 픽셀-위상 관계와 제2 위상 측정 영역의 시프티드 그레이팅 패턴 셋트에 대한 픽셀-위상 관계를 비교하여 오버레이 위상 변위(Δθ)를 구하는 단계와,
상기 픽셀-위상 관계를 이용하여 오버레이 위상 변위(Δθ)에 대응하는 오버레이 픽셀 변위를 구하는 단계를 포함하는 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟의 오버레이를 측정하는 방법.a first phase measurement region in which a first shifted grating pattern set configured to have the same period and a phase difference of at least three or more is formed along a first direction in a first pattern layer;
A shifted grating including a second phase measurement region in which a second shifted grating pattern set configured to have a period and a phase difference corresponding to that of the first shifted grating pattern set along the first direction is formed in the second pattern layer. As a method of measuring the overlay of an overlay target having a pattern,
obtaining an image of an overlay target having the shifted grating pattern;
Separating images of first and second phase measurement areas from the obtained image;
An image of each grating pattern in the first phase measurement region is image-processed to obtain a pixel-phase relationship for a set of shifted grating patterns in the first phase measurement region and an image of each grating pattern in the second phase measurement region image processing to obtain a pixel-phase relationship for a shifted grating pattern set in a second phase measurement area;
obtaining an overlay phase shift (Δθ) by comparing a pixel-phase relationship between a shifted grating pattern set in the first phase measurement region and a pixel-phase relationship between a shifted grating pattern set in the second phase measurement region;
A method of measuring an overlay of an overlay target having a shifted grating pattern comprising the step of obtaining an overlay pixel displacement corresponding to an overlay phase displacement (Δθ) using the pixel-phase relationship.
상기 오버레이 위상 변위를 구하는 단계는,
제1 위상 측정 영역의 시프티드 그레이팅 패턴 셋트에 대한 픽셀-위상 관계와 제2위상 측정 영역의 시프티드 그레이팅 패턴 셋트에 대한 픽셀-위상 관계를 각각 선형 방정식으로 근사하고 정해진 픽셀에 대응하는 위상값의 차를 계산하는 단계를 포함하는 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟의 오버레이를 측정하는 방법.According to claim 6,
The step of obtaining the overlay phase shift,
The pixel-phase relationship of the shifted grating pattern set of the first phase measurement area and the pixel-phase relationship of the shifted grating pattern set of the second phase measurement area are approximated by a linear equation, respectively, and the phase value corresponding to the determined pixel A method of measuring an overlay of an overlay target with a shifted grating pattern comprising calculating a difference.
상기 오버레이 픽셀 변위를 구하는 단계는,
상기 픽셀-위상 관계를 근사한 선형 방정식의 기울기의 역수에 오버레이 위상 변위(Δθ)를 곱하여 오버레이 픽셀 변위를 구하도록 구성된 시프티드 그레이팅 패턴을 구비한 오버레이 타겟의 오버레이를 측정하는 방법.According to claim 7,
The step of obtaining the overlay pixel displacement,
A method of measuring overlay of an overlay target having a shifted grating pattern configured to obtain an overlay pixel displacement by multiplying an overlay phase displacement (Δθ) by the reciprocal of the slope of a linear equation approximating the pixel-phase relationship.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210174191A KR20230085736A (en) | 2021-12-07 | 2021-12-07 | Overlay Target having Shifted Grating Patterns and Method for Measuring the Overlay Error of the Overlay Target |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210174191A KR20230085736A (en) | 2021-12-07 | 2021-12-07 | Overlay Target having Shifted Grating Patterns and Method for Measuring the Overlay Error of the Overlay Target |
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| Publication Number | Publication Date |
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| KR20230085736A true KR20230085736A (en) | 2023-06-14 |
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ID=86744722
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210174191A KR20230085736A (en) | 2021-12-07 | 2021-12-07 | Overlay Target having Shifted Grating Patterns and Method for Measuring the Overlay Error of the Overlay Target |
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|---|---|
| KR (1) | KR20230085736A (en) |
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2021
- 2021-12-07 KR KR1020210174191A patent/KR20230085736A/en not_active Application Discontinuation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 미국 특허 US 7,068,833 B1, Overlay Marks, Methods of Overlay Mark Design and Methods of Overlay Measurements |
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