KR20230157703A - Projection Method of an Overlay Mark Image with Overlapping Structures and Overlay mark with Overlapping Structures - Google Patents

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KR20230157703A
KR20230157703A KR1020220057233A KR20220057233A KR20230157703A KR 20230157703 A KR20230157703 A KR 20230157703A KR 1020220057233 A KR1020220057233 A KR 1020220057233A KR 20220057233 A KR20220057233 A KR 20220057233A KR 20230157703 A KR20230157703 A KR 20230157703A
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이현철
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(주) 오로스테크놀로지
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Abstract

본 발명은 오버레이 측정에 사용되는 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 서로 겹치는 제1 구조물들과 제2 구조물들을 구비한 측정 영역을 구비하는 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법으로서, a) 상기 오버레이 마크의 이미지를 획득하는 단계와, b) 획득된 상기 오버레이 마크의 이미지에서 서로 겹치는 상기 제1 구조물들과 상기 제2 구조물들이 포함된 측정 영역을 선택하는 단계와, c) 상기 측정 영역 내에서 상기 제2 방향으로 연장된 기준선을 선택하는 단계와, d) 상기 기준선 상에 위치하는 픽셀들 각각의 강도(intensity) 값을 측정하는 단계와, e) 측정된 강도 값의 변화에 기초하여, 상기 기준선 상에 위치하는 픽셀들을 적어도 두 개의 그룹으로 구분하고, 상기 기준선 상에 위치하지 않는 상기 측정 영역의 나머지 픽셀들을 동일한 제2 방향 좌표 값을 가진 상기 기준선 상의 픽셀이 속한 그룹에 포함시켜 상기 측정 영역의 픽셀들을 적어도 두 개의 그룹으로 구분하는 단계와, f) 그룹별로, 동일한 제1 방향 좌표 값을 가진 픽셀들의 강도 값들의 합 또는 평균값인 변화 값을 구하는 단계와, g) 그룹별로, 상기 제1 방향 좌표 값에 따른 상기 변화 값의 그래프를 획득하는 단계를 포함하는 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법을 제공한다.The present invention relates to a method of projecting an overlay mark image used for overlay measurement. The present invention provides a projection method of an overlay mark image having a measurement area with first and second structures overlapping each other, comprising the steps of a) acquiring an image of the overlay mark, and b) obtaining the overlay mark. selecting a measurement area including the first and second structures that overlap each other in the image, c) selecting a reference line extending in the second direction within the measurement area, and d) measuring the intensity value of each pixel located on the baseline; e) dividing the pixels located on the baseline into at least two groups based on the change in the measured intensity value; and dividing the pixels located on the baseline into at least two groups, wherein the baseline dividing the pixels in the measurement area into at least two groups by including the remaining pixels in the measurement area that are not located on the same second direction coordinate value in a group to which pixels on the reference line belong, and f) for each group , calculating a change value that is the sum or average of intensity values of pixels having the same first direction coordinate value, and g) obtaining, for each group, a graph of the change value according to the first direction coordinate value. A method for projecting an overlay mark image with overlapping structures is provided.

Description

서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법 및 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크{Projection Method of an Overlay Mark Image with Overlapping Structures and Overlay mark with Overlapping Structures}Projection Method of an Overlay Mark Image with Overlapping Structures and Overlay Mark with Overlapping Structures}

본 발명은 오버레이 측정에 사용되는 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법 및 이러한 프로젝션 방법이 적용될 수 있는 오버레이 마크에 관한 것이다.The present invention relates to a projection method of an overlay mark image used for overlay measurement and an overlay mark to which this projection method can be applied.

반도체 기판상에는 복수 개의 패턴 층들이 순차적으로 형성된다. 또한, 더블 패터닝 등을 통해서 하나의 층의 회로가 두 개의 패턴으로 나뉘어 형성되기도 한다. 이러한 패턴 층들 또는 하나의 층의 복수의 패턴이 미리 설정된 위치에 정확하게 형성되어야만, 원하는 반도체 소자를 제조할 수 있다.A plurality of pattern layers are sequentially formed on a semiconductor substrate. In addition, through double patterning, etc., one layer of circuitry may be divided into two patterns. Only when these pattern layers or a plurality of patterns of one layer are accurately formed at preset positions can a desired semiconductor device be manufactured.

따라서 패턴 층들이 정확하게 정렬되었는지를 확인하기 위해서, 패턴 층들과 동시에 형성되는 오버레이 마크들이 사용된다.Therefore, to ensure that the pattern layers are accurately aligned, overlay marks that are formed simultaneously with the pattern layers are used.

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 이미지를 함께 획득하고, 이들 이미지들의 중심들 사이의 오프셋 값을 계측하여 오버레이 값을 측정한다. 오버레이 값이 허용범위를 벗어나면, 포토레지스트 층을 제거하고, 재작업 한다.The method of measuring overlay using overlay marks is as follows. First, a structure that is part of an overlay mark is formed on the pattern layer formed in a previous process, for example, an etching process, simultaneously with the formation of the pattern layer. Then, in a subsequent process, such as a photolithography process, the remaining structure of the overlay mark is formed in photoresist. And through an overlay measurement device, images of the overlay structure of the pattern layer formed in the previous process (image acquired through the photoresist layer) and the overlay structure of the photoresist layer are acquired together, and the offset value between the centers of these images is measured. and measure the overlay value. If the overlay value is outside the acceptable range, remove the photoresist layer and rework.

이와 같이, 광학 시스템을 통해 이미지를 획득하고, 이를 통해 측정 데이터를 얻기 때문에 측정결과는 광학 설계 및 기술에 많은 영향을 받는다. 현재 상용 광학시스템은 광축 정렬에만 초점을 맞추고 있다. 그런데 반도체 공정이 복잡해지고 패턴 층 사이의 단차가 커짐에 따라 단순 광축 정렬로는 정확한 오버레이 계측이 어려워, 광축뿐 아니라 비축 정렬 그리고 코마, 왜곡 수차 등 광학계 성능에 영향을 주는 수차들까지 고려할 필요가 있다.In this way, since images are acquired through an optical system and measurement data is obtained through them, the measurement results are greatly influenced by optical design and technology. Current commercial optical systems focus only on optical axis alignment. However, as semiconductor processes become more complex and the steps between pattern layers increase, accurate overlay measurement is difficult with simple optical axis alignment, so it is necessary to consider not only the optical axis but also off-axis alignment and aberrations that affect optical system performance, such as coma and distortion aberration. .

수차란 상을 만들 때 한 점에서 나온 빛이 광학계를 통한 다음 한 점에 모이지 않아서, 상의 품질이 나빠지는 현상을 말한다. 수차는 크게 단색 수차와 색 수차로 나눌 수 있는데 둘 중 색 수차는 렌즈의 매질이 가지는 분산특성에서 비롯되고, 단색 수차는 분산에 관계없이 렌즈나 거울의 기하학적인 형태에서 비롯된다. 단색 수차로는 구면 수차, 코마(coma), 비점 수차, 왜곡, 상면 만곡이 있다. 그 중 색 수차를 제외한 단색 수차 5가지를 자이델의 5대 수차라고 한다. 이러한 단색 수차의 영향으로 인하여 오버레이 타겟의 외부영역과 내부영역의 차이가 발생할 수 있으며 이 차이는 오버레이 측정 결과에 영향을 줄 수 있다.Aberration refers to a phenomenon in which light from one point does not converge on one point after passing through the optical system when creating an image, deteriorating the quality of the image. Aberration can be broadly divided into monochromatic aberration and chromatic aberration. Among the two, chromatic aberration comes from the dispersion characteristics of the lens medium, while monochromatic aberration comes from the geometric shape of the lens or mirror regardless of dispersion. Monochromatic aberrations include spherical aberration, coma, astigmatism, distortion, and field curvature. Among them, the five monochromatic aberrations excluding chromatic aberration are called Seidel's five major aberrations. Due to the influence of this monochromatic aberration, a difference may occur between the external and internal areas of the overlay target, and this difference may affect the overlay measurement results.

도 1은 종래의 오버레이 마크의 평면도이다. 도 1에 도시된 오버레이 마크는 제1 패턴 층과 함께 형성되는 제1 오버레이 마크(1)와, 제2 패턴 층과 제2 오버레이 마크(2)가 서로 겹치지 않도록, 서로 다른 영역에 형성된다. 이로 인해서 광학 수차가 발생할 수 있다. 또한, 서로 겹치지 않도록 배치해야 하므로, 스크라이브 레인에서 오버레이 마크가 차지하는 면적이 비교적 크다는 문제도 있다.1 is a plan view of a conventional overlay mark. The overlay mark shown in FIG. 1 is formed in different areas so that the first overlay mark 1 formed together with the first pattern layer and the second pattern layer and the second overlay mark 2 do not overlap each other. This may cause optical aberration. Additionally, since they must be placed so as not to overlap each other, there is a problem that the area occupied by the overlay marks in the scribe lane is relatively large.

이러한 문제점을 개선하기 위해서 제1 오버레이 마크와 제2 오버레이 마크의 적어도 일부가 겹치는 오버레이 마크를 사용하는 방법이 연구되고 있다. 그런데 이러한 오버레이 마크를 사용하면, 오버레이 계측을 위해서 촬영된 오버레이 마크 이미지의 선택된 2차원 영역들을 1차원으로 프로젝션(projection)하는 과정에서 신호가 열화되어 정확도가 떨어진다는 문제가 있었다.In order to improve this problem, a method of using an overlay mark in which at least part of the first overlay mark and the second overlay mark overlap is being studied. However, when using such an overlay mark, there was a problem that the signal was degraded and accuracy was reduced in the process of projecting the selected two-dimensional areas of the overlay mark image taken for overlay measurement into one dimension.

이하, 도 2를 참조하여, 좀 더 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to FIG. 2, it will be described in more detail.

도 1에 도시된 바와 같은 종래의 오버레이 마크를 사용할 경우에는, 다음과 같은 방법으로 프로젝션할 수 있다.When using a conventional overlay mark as shown in FIG. 1, projection can be performed in the following manner.

먼저, 오버레이 마크의 회색조 이미지를 획득한다. 그리고 오버레이 마크의 회색조 이미지에서, 도 2의 (a)에 예시된 바와 같은 2차원 측정 영역을 선택한다. 다음, 선택된 영역의 X 값에 따른, 해당하는 X 값을 가진 모든 픽셀들의 그레이 값(gray value)을 더한 값(또는 평균값)의 변화 그래프를 그린다. 그러면 오버레이 마크를 구성하는 구조물들(3, Y축 방향으로 길게 연장된 바들)의 X 방향 위치를 파악할 수 있는 1차원 그래프를 얻을 수 있다. 이렇게 2차원 측정 영역으로부터 1차원 그래프를 얻는 과정을 프로젝션이라고 한다.First, obtain a grayscale image of the overlay mark. And from the grayscale image of the overlay mark, a two-dimensional measurement area as illustrated in (a) of FIG. 2 is selected. Next, a graph of the change in the gray value (or average value) of all pixels with the corresponding X value is drawn according to the X value of the selected area. Then, a one-dimensional graph can be obtained that can determine the X-direction position of the structures (3, bars extending long in the Y-axis direction) that make up the overlay mark. The process of obtaining a one-dimensional graph from a two-dimensional measurement area is called projection.

그런데 도 2의 (b)와 같이, 선택된 2차원 측정 영역의 제1 오버레이 마크와 제2 오버레이 마크가 겹치는 경우에는 같은 방법으로 프로젝션하면, 제1 오버레이 마크를 구성하는 바(5)들의 X 방향 위치를 파악하기 위한 프로젝션 과정에서, 제2 오버레이 마크를 구성하는 바(6)들의 그레이 값이 더해지기 때문에 획득된 1차원 그래프의 최댓값과 최솟값의 차이인 신호 강도가 감소하는 신호의 열화가 발생할 수 있다.However, as shown in Figure 2 (b), when the first and second overlay marks of the selected two-dimensional measurement area overlap, when projected in the same way, the X-direction positions of the bars 5 constituting the first overlay mark In the projection process to determine .

일본등록특허 JP5180419Japanese registered patent JP5180419

본 발명은 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법으로서, 신호의 열화가 발생하지 않는 새로운 프로젝션 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a new projection method that does not cause signal deterioration as a projection method of an overlay mark image with overlapping structures.

또한, 이러한 프로젝션 방법에 사용될 수 있는 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크를 제공하는 것을 목적으로 한다.Additionally, the object is to provide an overlay mark with overlapping structures that can be used in this projection method.

상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 서로 겹치는 제1 구조물들과 제2 구조물들을 구비한 측정 영역을 구비하며, 상기 측정 영역 내에서 상기 제1 구조물들은 제1 방향을 따라서 배치되며, 상기 제2 구조물들은 제2 방향을 따라서 배치되는 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법으로서, a) 상기 오버레이 마크의 이미지를 획득하는 단계와, b) 획득된 상기 오버레이 마크의 이미지에서 서로 겹치는 상기 제1 구조물들과 상기 제2 구조물들이 포함된 측정 영역을 선택하는 단계와, c) 상기 측정 영역 내에서 상기 제2 방향으로 연장된 기준선을 선택하는 단계와, d) 상기 기준선 상에 위치하는 픽셀들 각각의 강도(intensity) 값을 측정하는 단계와, e) 측정된 강도 값의 변화에 기초하여, 상기 기준선 상에 위치하는 픽셀들을 적어도 두 개의 그룹으로 구분하고, 상기 기준선 상에 위치하지 않는 상기 측정 영역의 나머지 픽셀들을 동일한 제2 방향 좌표 값을 가진 상기 기준선 상의 픽셀이 속한 그룹에 포함시켜 상기 측정 영역의 픽셀들을 적어도 두 개의 그룹으로 구분하는 단계와, f) 그룹별로, 동일한 제1 방향 좌표 값을 가진 픽셀들의 강도 값들의 합 또는 평균값인 변화 값을 구하는 단계와, g) 그룹별로, 상기 제1 방향 좌표 값에 따른 상기 변화 값의 그래프를 획득하는 단계를 포함하는 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법을 제공한다.In order to achieve the above-described object, the present invention includes a measurement area having first structures and second structures overlapping each other, and within the measurement area, the first structures are arranged along a first direction, The second structures are a projection method of an overlay mark image arranged along a second direction, comprising: a) acquiring an image of the overlay mark; b) the first structures overlapping each other in the acquired image of the overlay mark; and selecting a measurement area including the second structures, c) selecting a reference line extending in the second direction within the measurement area, and d) intensities of each pixel located on the reference line ( measuring an intensity value; e) dividing pixels located on the reference line into at least two groups based on a change in the measured intensity value, and remaining pixels in the measurement area that are not located on the reference line; dividing the pixels of the measurement area into at least two groups by including them in a group to which pixels on the reference line with the same second direction coordinate value belong; f) for each group, pixels with the same first direction coordinate value; Projecting an overlay mark image with overlapping structures, including obtaining a change value that is the sum or average of intensity values, and g) obtaining, for each group, a graph of the change value according to the first direction coordinate value. Provides a method.

또한, 상기 c) 단계는, c-1) 상기 제1 방향으로 연장된 측정선을 선택하는 단계와, c-2) 상기 측정선 상에 위치하는 픽셀들 각각의 강도 값을 측정하는 단계와, c-3) 상기 제1 방향에 따른 강도 값의 변화에 기초하여, 상기 제1 구조물들 사이에 위치하는 픽셀을 찾는 단계와, c-4) 상기 c-3 단계의 픽셀로부터 상기 제2 방향으로 연장된 기준선을 선택하는 단계를 포함하는 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법을 제공한다.In addition, step c) includes c-1) selecting a measurement line extending in the first direction, c-2) measuring intensity values of each pixel located on the measurement line, c-3) finding a pixel located between the first structures based on a change in intensity value along the first direction, and c-4) moving from the pixel of step c-3 to the second direction. A method for projecting an overlay mark image with overlapping structures including selecting an extended reference line is provided.

또한, 상기 e) 단계의 상기 기준선 상에 위치하는 픽셀들을 적어도 두 개의 그룹으로 구분하는 단계는, 픽셀들의 강도 값의 중간 값(median) 값을 기준으로 상기 기준선 상의 픽셀들을 두 개의 그룹으로 구분하는 단계인 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법을 제공한다.In addition, the step of dividing the pixels located on the reference line into at least two groups in step e) includes dividing the pixels on the reference line into two groups based on the median of the intensity values of the pixels. A method for projecting an overlay mark image with overlapping structures is provided.

또한, 상기 e) 단계는, 선택된 측정 영역의 픽셀들을 상기 제2 구조물들에 속하는 픽셀들로 이루어진 하나의 그룹과, 그 이외의 픽셀들로 이루어진 다른 그룹으로 구분하는 단계인 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법을 제공한다.In addition, the step e) is a step of dividing the pixels of the selected measurement area into one group composed of pixels belonging to the second structures and another group composed of pixels other than the second structures. Provides a projection method for overlay mark images.

또한, 상기 제1 구조물은 제2 방향으로 길게 연장된 바(bar) 형태의 구조물이며, 상기 제2 구조물은 제1 방향으로 길게 연장된 바 형태의 구조물인 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법을 제공한다.In addition, the first structure is a bar-shaped structure extending long in the second direction, and the second structure is a bar-shaped structure extending long in the first direction. Provides a projection method.

또한, 상기 오버레이 마크의 이미지는 회색조 이미지이며, 상기 강도 값은 그레이 값(gray value)인 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법을 제공한다.In addition, the image of the overlay mark is a grayscale image, and the intensity value is a gray value. A projection method of the overlay mark image having overlapping structures is provided.

또한, 본 발명은, 상술한 프로젝션 방법에 사용되는 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크로서, 하나의 패턴 층 또는 하나의 패턴과 함께 형성되는 제1 오버레이 마크와, 상기 제1 오버레이 마크와 다른 패턴 층 또는 다른 패턴과 함께 형성되는 제2 오버레이 마크를 구비하는 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크를 제공한다.In addition, the present invention is an overlay mark having overlapping structures used in the above-described projection method, including a first overlay mark formed with one pattern layer or one pattern, and a pattern layer different from the first overlay mark. Alternatively, an overlay mark is provided having overlapping structures and a second overlay mark formed with another pattern.

상기 제1 오버레이 마크는, 상기 오버레이 마크의 중심부에 배치되며, 상기 제1 방향을 따라서 간격을 이루며 배치되는 복수의 제1 바들을 포함하는 제1 오버레이 구조물과; 상기 제1 오버레이 구조물의 외곽에 배치되며, 상기 제2 방향을 따라서 간격을 이루며 배치되는 복수의 제2 바들을 포함하는 제2 오버레이 구조물과; 상기 제1 오버레이 구조물을 사이에 두고, 상기 제2 오버레이 구조물과 대각선상에 배치되며, 상기 제2 방향을 따라서 간격을 이루며 배치되는 복수의 제3 바들을 포함하는 제3 오버레이 구조물을 포함한다.The first overlay mark includes a first overlay structure disposed at the center of the overlay mark and including a plurality of first bars disposed at intervals along the first direction; a second overlay structure disposed outside the first overlay structure and including a plurality of second bars disposed at intervals along the second direction; and a third overlay structure disposed diagonally with the second overlay structure, with the first overlay structure interposed therebetween, and including a plurality of third bars arranged at intervals along the second direction.

그리고 상기 제2 오버레이 마크는, 상기 오버레이 마크의 중심부에 상기 제1 오버레이 구조물과 겹치도록 배치되며, 상기 제2 방향을 따라서 간격을 이루며 배치되는 복수의 제4 바들을 포함하는 제4 오버레이 구조물과; 상기 제4 오버레이 구조물의 외곽에 배치되며, 상기 제1 방향을 따라서 간격을 이루며 배치되는 복수의 제5 바들을 포함하는 제5 오버레이 구조물과; 상기 제4 오버레이 구조물을 사이에 두고, 상기 제5 오버레이 구조물과 대각선상에 배치되며, 상기 제1 방향을 따라서 간격을 이루며 배치되는 복수의 제6 바들을 포함하는 제6 오버레이 구조물을 포함하는 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크를 제공한다.And the second overlay mark includes a fourth overlay structure disposed at the center of the overlay mark to overlap the first overlay structure and including a plurality of fourth bars disposed at intervals along the second direction; a fifth overlay structure disposed outside the fourth overlay structure and including a plurality of fifth bars disposed at intervals along the first direction; overlapping each other, including a sixth overlay structure disposed diagonally with the fifth overlay structure, with the fourth overlay structure interposed therebetween, and including a plurality of sixth bars arranged at intervals along the first direction. An overlay mark with structures is provided.

또한, 본 발명은, 상기 제1 오버레이 마크는 상기 제1 오버레이 마크의 중심을 기준으로 180도 회전 대칭이며, 상기 제2 오버레이 마크는 상기 제2 오버레이 마크의 중심을 기준으로 180도 회전 대칭인 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크를 제공한다.In addition, according to the present invention, the first overlay mark is rotationally symmetrical by 180 degrees with respect to the center of the first overlay mark, and the second overlay mark is rotationally symmetrical by 180 degrees with respect to the center of the second overlay mark. An overlay mark with overlapping structures is provided.

본 발명에 따른 프로젝션 방법에 따르면 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크 이미지의 측정 영역을 신호의 열화 없이 프로젝션할 수 있다. 따라서 좀 더 정확한 오버레이 측정이 가능하다.According to the projection method according to the present invention, the measurement area of the overlay mark image having overlapping structures can be projected without signal deterioration. Therefore, more accurate overlay measurement is possible.

도 1은 종래의 오버레이 마크의 평면도이다.
도 2는 프로젝션 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법의 순서도이다.
도 4와 5는 본 발명의 따른 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법에 사용되는 오버레이 마크들의 예들이다.
도 6은 도 3의 기준선 선택 단계의 순서도이다.
도 7은 도 3의 기준선 선택 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 3의 기준선 상에 위치하는 픽셀들 각각의 강도 값을 측정하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 9과 10은 도 3의 측정 영역의 픽셀들을 두 개의 그룹으로 구분하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 9와 10의 그룹별로, 변화 값의 그래프를 획득하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 다른 오버레이 마크의 측정 영역의 픽셀들을 두 개의 그룹으로 구분하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 12의 그룹별로, 변화 값의 그래프를 도시한 도면이다.1 is a plan view of a conventional overlay mark.
Figure 2 is a diagram for explaining a projection method.
Figure 3 is a flowchart of a projection method of an overlay mark image according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are examples of overlay marks used in the projection method of an overlay mark image according to the present invention.
Figure 6 is a flowchart of the baseline selection step in Figure 3.
FIG. 7 is a diagram for explaining the baseline selection step of FIG. 3.
FIG. 8 is a diagram for explaining the step of measuring the intensity value of each pixel located on the reference line of FIG. 3.
FIGS. 9 and 10 are diagrams for explaining the step of dividing pixels in the measurement area of FIG. 3 into two groups.
Figure 11 is a diagram for explaining the step of obtaining a graph of change values for each group in Figures 9 and 10.
FIG. 12 is a diagram for explaining the step of dividing pixels in a measurement area of another overlay mark into two groups.
FIG. 13 is a diagram showing a graph of change values for each group in FIG. 12.

이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 일실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태들로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shapes of elements in the drawings are exaggerated to emphasize a clearer explanation, and elements indicated with the same symbol in the drawings mean the same element.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법의 순서도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법은 오버레이 마크의 이미지를 획득하는 단계(S1)로 시작된다.Figure 3 is a flowchart of a projection method of an overlay mark image according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the projection method of the overlay mark image according to an embodiment of the present invention begins with a step (S1) of acquiring the image of the overlay mark.

도 4와 5는 본 발명의 따른 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법에 사용되는 오버레이 마크들의 예들이다. 도 4와 5에 도시된 바와 같이, 오버레이 마크는 제1 구조물들을 포함하는 제1 오버레이 마크와, 제2 구조물들을 포함하는 제2 오버레이 마크를 포함한다. 본 단계(S1)에서는 오버레이 측정 장치를 이용하여 오버레이 마크 이미지를 획득한다. 오버레이 마크 이미지는 각각의 픽셀마다 그레이 값(gray value)을 가지는 회색조 이미지(gray scale image)일 수 있다.4 and 5 are examples of overlay marks used in the projection method of an overlay mark image according to the present invention. As shown in FIGS. 4 and 5, the overlay mark includes a first overlay mark including first structures and a second overlay mark including second structures. In this step (S1), an overlay mark image is acquired using an overlay measurement device. The overlay mark image may be a gray scale image with a gray value for each pixel.

도 4와 5는 제1 오버레이 마크(10, 30)와 제2 오버레이 마크(20, 40)가 정렬된 상태(오버레이 오차가 0인 상태)를 나타낸다. 정렬된 상태이므로, 제1 오버레이 마크(10, 30)와 제2 오버레이 마크(20, 40)의 중심들이 서로 일치한다. 오버레이 오차가 있는 경우에는 제1 오버레이 마크(10, 30)의 중심과 제2 오버레이 마크(20, 40)의 중심이 서로 일치하지 않는다.4 and 5 show a state in which the first overlay marks 10 and 30 and the second overlay marks 20 and 40 are aligned (a state in which the overlay error is 0). Since they are aligned, the centers of the first overlay marks 10 and 30 and the second overlay marks 20 and 40 coincide with each other. When there is an overlay error, the centers of the first overlay marks 10 and 30 and the centers of the second overlay marks 20 and 40 do not coincide with each other.

도 4와 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 사용되는 오버레이 마크들은 종래의 이미지에 기초한 오버레이 측정에 사용되는 오버레이 마크(예를 들어, 도 1에 도시된 오버레이 마크)와 달리 서로 다른 패턴 층에 형성되는 제1 오버레이 마크(10, 30)와 제2 오버레이 마크(20, 40)의 적어도 일부가 서로 겹치도록 형성된다. 따라서 스크라이브 레인에서 오버레이 마크가 차지하는 면적이 줄어든다.As shown in Figures 4 and 5, the overlay marks used in the present invention are different from the overlay marks used in conventional image-based overlay measurement (e.g., the overlay marks shown in Figure 1) on different pattern layers. At least a portion of the first overlay marks 10 and 30 and the second overlay marks 20 and 40 overlap each other. Therefore, the area occupied by the overlay mark in the scribe lane is reduced.

도 4와 5에서는 제1 오버레이 마크(10, 30)와 제2 오버레이 마크(20, 40)를 구별하기 위해서 제1 오버레이 마크(10, 30)와 제2 오버레이 마크(20, 40)를 서로 다른 해칭(hatching) 패턴을 사용하여 표시하였다. 사용된 해칭 패턴은 제1 오버레이 마크(10, 30)와 제2 오버레이 마크(20, 40)를 용이하기 구별하기 위한 것일 뿐이며 제1 오버레이 마크(10, 30)와 제2 오버레이 마크(20, 40)의 형태와는 무관하다.4 and 5, in order to distinguish the first overlay marks (10, 30) and the second overlay marks (20, 40), the first overlay marks (10, 30) and the second overlay marks (20, 40) are different from each other. It is indicated using a hatching pattern. The hatching pattern used is only to easily distinguish the first overlay marks 10, 30 and the second overlay marks 20, 40. ) has nothing to do with the form.

이하에서는 도 5에 도시된 오버레이 마크에 대해서만 좀 더 자세히 설명한다. 상술한 바와 같이, 도 5에 도시된 오버레이 마크는 제1 오버레이 마크(30)와, 제2 오버레이 마크(40)를 포함한다.Hereinafter, only the overlay mark shown in FIG. 5 will be described in more detail. As described above, the overlay mark shown in FIG. 5 includes a first overlay mark 30 and a second overlay mark 40.

제1 오버레이 마크(30)는 제1 내지 제3 오버레이 구조물들(31, 32, 33)을 포함하며, 제2 오버레이 마크(40)는 제4 내지 제6 오버레이 구조물들(41, 42, 43)을 포함한다.The first overlay mark 30 includes first to third overlay structures 31, 32, and 33, and the second overlay mark 40 includes fourth to sixth overlay structures 41, 42, and 43. Includes.

제1 오버레이 구조물(31)은 오버레이 마크의 중심부에 배치된다. 제1 오버레이 구조물(31)은 제1 방향(X축 방향)을 따라서 간격을 이루며 배치되는 복수의 제1 바(35)들을 포함한다. 제1 바(35)들은 제2 방향(Y축 방향)으로 길게 연장된다. 제1 오버레이 구조물(31)은 제1 오버레이 마크(30)의 중심을 기준으로 180도 회전 대칭을 이룬다.The first overlay structure 31 is disposed at the center of the overlay mark. The first overlay structure 31 includes a plurality of first bars 35 arranged at intervals along the first direction (X-axis direction). The first bars 35 extend long in the second direction (Y-axis direction). The first overlay structure 31 is rotationally symmetrical by 180 degrees with respect to the center of the first overlay mark 30.

제2 오버레이 구조물(32)과 제3 오버레이 구조물(33)은 제1 오버레이 구조물(31)의 외곽에 배치된다. 제2 오버레이 구조물(32)과 제3 오버레이 구조물(33)을 제1 오버레이 구조물(31)을 사이에 두고 대각선상에 배치된다. 제2 오버레이 구조물(32)과 제3 오버레이 구조물(33)은 제1 오버레이 마크(30)의 중심을 기준으로 180도 회전 대칭을 이룬다. 제2 오버레이 구조물(32)과 제3 오버레이 구조물(33)은 제2 방향을 따라서 간격을 이루며 배치되는 복수의 제2 바(36)들과 제3 바(37)들을 각각 구비한다. 제2 바(36)들과 제3 바(37)들은 제1 방향으로 길게 연장된다.The second overlay structure 32 and the third overlay structure 33 are disposed outside the first overlay structure 31. The second overlay structure 32 and the third overlay structure 33 are arranged diagonally with the first overlay structure 31 between them. The second overlay structure 32 and the third overlay structure 33 are rotationally symmetrical by 180 degrees with respect to the center of the first overlay mark 30. The second overlay structure 32 and the third overlay structure 33 each include a plurality of second bars 36 and third bars 37 disposed at intervals along the second direction. The second bars 36 and third bars 37 extend long in the first direction.

제1 오버레이 마크(30)는 제1 오버레이 마크(30)의 중심을 기준으로 180도 회전 대칭을 이룬다.The first overlay mark 30 is rotationally symmetrical by 180 degrees with respect to the center of the first overlay mark 30.

제4 오버레이 구조물(41)은 오버레이 마크의 중심부에 배치된다. 제4 오버레이 구조물(41)은 제2 방향을 따라서 간격을 이루며 배치되는 복수의 제4 바(45)들을 포함한다. 제4 바(45)들은 제1 방향으로 길게 연장된다. 제4 오버레이 구조물(41)을 제1 오버레이 구조물(31)과 겹치도록 형성된다. 제4 오버레이 구조물(41)은 제2 오버레이 마크(40)의 중심을 기준으로 180도 회전 대칭을 이룬다.The fourth overlay structure 41 is disposed at the center of the overlay mark. The fourth overlay structure 41 includes a plurality of fourth bars 45 arranged at intervals along the second direction. The fourth bars 45 extend long in the first direction. The fourth overlay structure 41 is formed to overlap the first overlay structure 31. The fourth overlay structure 41 is rotationally symmetrical by 180 degrees with respect to the center of the second overlay mark 40.

제5 오버레이 구조물(42)과 제6 오버레이 구조물(43)은 제4 오버레이 구조물(41)의 외곽에 배치된다. 제5 오버레이 구조물(42)과 제6 오버레이 구조물(43)을 제4 오버레이 구조물(41)을 사이에 두고 대각선상에 배치된다. 제5 오버레이 구조물(42)과 제6 오버레이 구조물(43)은 제2 오버레이 마크(40)의 중심을 기준으로 180도 회전 대칭을 이룬다. 제5 오버레이 구조물(42)과 제6 오버레이 구조물(43)은 제1 방향을 따라서 간격을 이루며 배치되는 복수의 제5 바(46)들과 제6 바(47)들을 각각 구비한다. 제5 바(46)들과 제6 바(47)들은 제2 방향으로 길게 연장된다.The fifth overlay structure 42 and the sixth overlay structure 43 are disposed outside the fourth overlay structure 41. The fifth overlay structure 42 and the sixth overlay structure 43 are arranged diagonally with the fourth overlay structure 41 interposed therebetween. The fifth overlay structure 42 and the sixth overlay structure 43 are rotationally symmetrical by 180 degrees with respect to the center of the second overlay mark 40. The fifth overlay structure 42 and the sixth overlay structure 43 each include a plurality of fifth bars 46 and sixth bars 47 arranged at intervals along the first direction. The fifth bars 46 and sixth bars 47 extend long in the second direction.

제2 오버레이 마크(40)는 제2 오버레이 마크(40)의 중심을 기준으로 180도 회전 대칭을 이룬다.The second overlay mark 40 is rotationally symmetrical by 180 degrees with respect to the center of the second overlay mark 40.

제1 오버레이 마크(30)의 제1 오버레이 구조물(31)과 제2 오버레이 마크(40)의 제5 및 제6 오버레이 구조물들(42, 43)은 제1 방향으로의 오버레이 오차 측정에 사용된다.The first overlay structure 31 of the first overlay mark 30 and the fifth and sixth overlay structures 42 and 43 of the second overlay mark 40 are used to measure the overlay error in the first direction.

그리고 제2 오버레이 마크(40)의 제4 오버레이 구조물(41)과 제1 오버레이 마크(30)의 제2 및 제3 오버레이 구조물들(32, 33)은 제2 방향으로의 오버레이 오차 측정에 사용된다.And the fourth overlay structure 41 of the second overlay mark 40 and the second and third overlay structures 32 and 33 of the first overlay mark 30 are used to measure the overlay error in the second direction. .

제1 오버레이 구조물(31)과 제4 오버레이 구조물(41)의 프로젝션 시에는 아래에서 설명하는 프로젝션 방법이 사용되며, 제2 및 제3 오버레이 구조물들(32, 33)과, 제5 및 제6 오버레이 구조물들(42, 43)의 프로젝션 시에는 종래의 프로젝션 방법이 사용된다.When projecting the first overlay structure 31 and the fourth overlay structure 41, the projection method described below is used, and the second and third overlay structures 32 and 33 and the fifth and sixth overlay When projecting the structures 42 and 43, a conventional projection method is used.

서로 다른 패턴 층들 사이의 오버레이 측정에 활용될 경우에는 제1 오버레이 마크(10, 30)와 제2 오버레이 마크(20, 40)가 서로 다른 패턴 층과 함께 형성된다. 그리고 동일 층의 서로 다른 패턴들, 예를 들어, 더블 패터닝 공정에서 형성되는 두 개의 패턴, 사이의 오버레이 측정에 활용될 경우에는 제1 오버레이 마크(10, 30)와 제2 오버레이 마크(20, 40)가 서로 다른 패턴과 함께 형성된다. 이하에서는 편의상, 서로 다른 패턴 층들 사이의 오버레이 측정을 기준으로 설명한다.When used to measure overlay between different pattern layers, first overlay marks 10 and 30 and second overlay marks 20 and 40 are formed together with different pattern layers. And when used to measure the overlay between different patterns of the same layer, for example, two patterns formed in a double patterning process, the first overlay marks 10, 30 and the second overlay marks 20, 40 ) is formed with different patterns. Below, for convenience, the description is based on overlay measurement between different pattern layers.

다음, 획득된 오버레이 마크의 이미지에서 서로 겹치는 상기 제1 구조물들과 상기 제2 구조물들이 포함된 측정 영역을 선택한다(S2). 오버레이 측정 장치가 자동으로 측정 영역을 선택할 수 있으며, 수동으로 측정 영역을 선택할 수도 있다.Next, a measurement area containing the first and second structures that overlap each other is selected from the acquired image of the overlay mark (S2). The overlay measurement device can automatically select the measurement area, or you can select the measurement area manually.

도 4와 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 오버레이 마크들은 서로 겹치는 제1 구조물들과 제2 구조물들을 구비한 적어도 하나의 측정 영역을 포함한다. 도 4에 도시된 오버레이 마크는 제1 구조물(15)들과 제2 구조물(25)들이 겹치는 4개의 측정 영역(A1~A4)을 포함하며, 도 5에 도시된 오버레이 마크는 제1 구조물들에 해당하는 제1 바(35)들과 제2 구조물들에 해당하는 제4 바(45)들이 겹치는 1개의 측정 영역(A)을 포함한다.As shown in FIGS. 4 and 5, the overlay marks used in the present invention include at least one measurement area with first and second structures overlapping each other. The overlay mark shown in FIG. 4 includes four measurement areas (A 1 to A 4 ) where the first structures 15 and the second structures 25 overlap, and the overlay mark shown in FIG. 5 includes the first structure 15 and the second structure 25. It includes one measurement area (A) where the first bars 35 corresponding to the structures and the fourth bars 45 corresponding to the second structures overlap.

모든 측정 영역은 동일한 방법으로 프로젝션할 수 있으므로, 이하에서는 도 4의 우측 상단의 측정 영역(A1)을 기준으로 X축 방향 오버레이 측정을 위한 프로젝션을 기준으로 설명한다.Since all measurement areas can be projected in the same way, the following description will be made based on projection for overlay measurement in the X-axis direction based on the measurement area (A 1 ) in the upper right corner of FIG. 4.

측정 영역 내에서 제1 구조물(15)들은 제1 방향을 따라서 간격을 이루며 배치되며, 제2 구조물(25)들은 제1 방향과 직교하는 제2 방향을 따라서 간격을 이루며 배치된다. 이하에서는 제1 방향은 X축 방향이고, 제2 방향은 Y축 방향인 것으로 설명하지만, 반대일 수도 있다.Within the measurement area, the first structures 15 are arranged at intervals along a first direction, and the second structures 25 are arranged at intervals along a second direction perpendicular to the first direction. Hereinafter, the first direction will be described as the X-axis direction and the second direction will be described as the Y-axis direction, but it may be the other way around.

다음, 측정 영역 내에서 제2 방향으로 연장된 기준선을 선택한다(S3).Next, a reference line extending in the second direction within the measurement area is selected (S3).

도 6에 도시된 바와 같이, 본 단계는 제1 방향으로 연장된 측정선(L1)을 선택하는 단계(S31)와, 측정선(L1) 상에 위치하는 픽셀들 각각의 강도 값을 측정하는 단계(S32)와, 제1 방향에 따른 강도 값의 변화에 기초하여, 제1 구조물(15)들 사이에 위치하는 픽셀을 찾는 단계(S33)와, S33 단계의 픽셀로부터 제2 방향으로 연장된 기준선(L2)을 선택하는 단계(S34)를 포함한다.As shown in FIG. 6, this step includes selecting a measurement line (L 1 ) extending in the first direction (S31) and measuring the intensity value of each pixel located on the measurement line (L 1 ). A step (S32) of finding a pixel located between the first structures 15 based on the change in intensity value in the first direction (S33), and extending in the second direction from the pixel of step S33. It includes a step (S34) of selecting the reference line (L 2 ).

제1 방향으로 연장된 측정선(L1)을 선택하는 단계(S31)에서는 제2 구조물(25)이 없는 위치에서 측정 영역을 가로지르는 측정선(L1)을 선택한다. 측정선(L1)은 자동 또는 수동을 선택할 수 있다. 도 7의 (a)는 측정선(L1)이 선택된 상태를 나타낸다.In the step S31 of selecting the measurement line L 1 extending in the first direction, the measurement line L 1 crossing the measurement area is selected at a location where the second structure 25 is not present. The measurement line (L 1 ) can be selected automatically or manually. (a) of FIG. 7 shows a state in which the measurement line L 1 is selected.

측정선(L1) 상에 위치하는 픽셀들 각각의 강도 값을 측정하는 단계(S32)에서는 측정선(L1) 위에 위치하는 픽셀들의 강도 값, 예들 들어, 그레이 값을 측정한다. 도 7의 (b)는 측정선(L1) 상에 위치하는 픽셀들의 위치에 따른 강도 값의 변화를 나타낸다.In the step S32 of measuring the intensity value of each pixel located on the measurement line L 1 , the intensity value, for example, the gray value, of the pixels located on the measurement line L 1 is measured. Figure 7(b) shows the change in intensity value according to the positions of pixels located on the measurement line L 1 .

다음, 제1 방향에 따른 강도 값의 변화에 기초하여, 제1 구조물(15)들 사이에 위치하는 픽셀을 찾는다(S33). 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 구조물(15)들이 배치된 부분의 그레이 값이 다른 부분에 비해 작다. 따라서 그레이 값의 로컬 최솟값들을 가지는 픽셀들 사이의 픽셀이 제1 구조물(15)들 사이에 위치하는 픽셀이 된다. 예를 들어, 로컬 최솟값들 사이 중간에 위치하는 픽셀을 제1 구조물(15)들 사이에 위치하는 픽셀로 정할 수 있다. 도 7의 (b)와 달리, 제1 구조물(15)의 반사율에 따라서 제1 구조물(15)이 형성된 위치가 오히려 그레이 값이 더 클 수도 있다. 이 경우에는 로컬 최댓값들 사이에서 제1 구조물(15)들 사이에 위치하는 픽셀을 찾을 수 있다.Next, based on the change in intensity value along the first direction, a pixel located between the first structures 15 is found (S33). As shown in (b) of FIG. 7, the gray value of the portion where the first structures 15 are arranged is smaller than that of other portions. Accordingly, pixels between pixels having local minima of gray values become pixels located between the first structures 15. For example, a pixel located in the middle between local minima may be determined as a pixel located between the first structures 15. Unlike (b) in FIG. 7, the gray value at the location where the first structure 15 is formed may be larger depending on the reflectance of the first structure 15. In this case, a pixel located between the first structures 15 can be found between the local maxima.

그리고 이 픽셀로부터 제2 방향으로 연장된 기준선(L2)을 선택한다(S34). 기준선(L2)은 찾은 픽셀과 동일한 X 좌표 값을 가지는 픽셀들을 포함한다. 도 7의 (c)는 기준선(L2)이 선택된 상태를 나타낸다.Then, a reference line (L 2 ) extending from this pixel in the second direction is selected (S34). The baseline (L 2 ) includes pixels that have the same X coordinate value as the found pixel. (c) of FIG. 7 shows a state in which the baseline (L 2 ) is selected.

다음, 기준선(L2) 상에 위치하는 픽셀들 각각의 강도 값을 측정한다(S4). 그러면 도 8과 같은 그래프를 얻을 수 있다. Next, the intensity value of each pixel located on the reference line (L 2 ) is measured (S4). Then, a graph like Figure 8 can be obtained.

다음, 측정된 강도 값의 변화에 기초하여, 선택된 측정 영역의 픽셀들을 적어도 두 개의 그룹으로 구분한다(S5). 본 단계에서는 예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, S4 단계에서 측정된 픽셀들의 강도 값의 중간 값(median)을 기준으로 기준선(L2) 상의 픽셀들을 중간 값보다 그레이 값이 큰 픽셀들과 작은 픽셀들로 구분할 수 있다. 그레이 값이 큰 픽셀들은 제1 그룹이 되고, 작은 픽셀들은 제2 그룹이 된다.Next, based on the change in the measured intensity value, the pixels in the selected measurement area are divided into at least two groups (S5). In this step, for example, as shown in FIG. 9, pixels on the reference line (L 2 ) based on the median of the intensity values of the pixels measured in step S4 are pixels with a gray value greater than the median. and small pixels. Pixels with large gray values become the first group, and pixels with small gray values become the second group.

그리고 기준선 상에 위치하는 픽셀 이외의 나머지 픽셀들 중에서 제1 그룹에 속하는 픽셀들과 동일한 Y 좌표 값을 가지며, X 좌표 값만 달리하는 픽셀들을 제1 그룹에 추가한다. 그리고 제2 그룹에 속하는 픽셀들과 동일한 Y 좌표 값을 가지며 X 좌표 값만 달리하는 픽셀들을 제2 그룹에 추가한다. 결국, 도 10에 도시된 바와 같이, 제2 구조물(25)의 테두리에 속하는 어두운 픽셀들이 제2 그룹에 속하게 되며, 배경 및 제2 구조물(25)의 내부에 속하는 밝은 픽셀들이 제1 그룹에 속하게 된다.And, among the remaining pixels other than the pixels located on the reference line, pixels that have the same Y coordinate value as the pixels belonging to the first group and that differ only in the X coordinate value are added to the first group. Then, pixels that have the same Y coordinate value as the pixels belonging to the second group and differ only in the X coordinate value are added to the second group. Ultimately, as shown in FIG. 10, dark pixels belonging to the border of the second structure 25 belong to the second group, and bright pixels belonging to the background and the inside of the second structure 25 belong to the first group. do.

다음, 그룹별로, 동일한 제1 방향 좌표 값을 가진 픽셀들의 강도 값들의 합 또는 평균값인 변화 값을 구한다(S6).Next, for each group, a change value that is the sum or average of the intensity values of pixels with the same first direction coordinate value is obtained (S6).

다음, 그룹별로, 상기 제1 방향 좌표 값에 따른 상기 변화 값의 그래프를 획득한다(S7). 도 11의 (a)는 그룹별로 구별하지 않고, 프로젝션한 그래프이며, (b)는 제1 그룹에 속하는 픽셀들만을 프로젝션한 그래프이며, (c)는 제2 그룹에 속하는 픽셀들만을 프로젝션한 그래프이다. 도 11에서 알 수 있듯이, 제2 그룹에 속하는 픽셀들만으로 프로젝션한 그래프의 최댓값과 최솟값의 차이인 신호 강도(signal strength)가 개선된 것을 확인할 수 있다.Next, for each group, a graph of the change value according to the first direction coordinate value is obtained (S7). 11 (a) is a projected graph without distinction by group, (b) is a graph in which only pixels belonging to the first group are projected, and (c) is a graph in which only pixels belonging to the second group are projected. am. As can be seen in FIG. 11, it can be seen that the signal strength, which is the difference between the maximum and minimum values of the projected graph using only pixels belonging to the second group, has been improved.

도 10에서는 제2 구조물(25)의 테두리에 속하는 어두운 픽셀들이 제2 그룹에 속하게 되며, 배경 및 제2 구조물(25)의 내부에 속하는 밝은 픽셀들이 제1 그룹에 속하게 되는 것으로 설명하였으나, 제1 구조물(15)들, 제2 구조물(25)들 및 배경의 반사율에 따라서 제1 그룹과 제2 그룹을 다르게 나눌 수도 있다.In FIG. 10, it is explained that dark pixels belonging to the border of the second structure 25 belong to the second group, and bright pixels belonging to the background and the inside of the second structure 25 belong to the first group. However, in FIG. The first group and the second group may be differently divided depending on the reflectance of the structures 15, the second structures 25, and the background.

예를 들어, 도 12에 도시된 측정 영역은 중간 값(median)을 기준으로 기준선 (L2)상의 픽셀들을 제2 구조물(25')에 속하는 어두운 픽셀들은 제2 그룹으로, 배경에 속하는 밝은 픽셀들은 제1 그룹으로 간단하게 구분할 수 있다. 그리고 측정 영역의 기준선(L2) 상에 위치하지 않는 픽셀들 중에서 제2 구조물(25') 또는 제1 구조물(15')과 제2 구조물(25')이 겹치는 영역에 속하는 픽셀들은 제2 그룹에 포함되며, 나머지 배경과 제1 구조물(15')에 속하는 픽셀들은 제1 그룹에 포함된다. 도 13은 도 12의 그룹별로, 변화 값의 그래프를 도시한 도면이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 제1 그룹과 제2 그룹 각각을 프로젝션한 그래프의 신호 강도는 전체를 프로젝션한 그래프의 신호 강도에 비해서 크다.For example, the measurement area shown in FIG. 12 consists of pixels on the reference line (L 2 ) based on the median, dark pixels belonging to the second structure 25' are grouped as a second group, and bright pixels belonging to the background are grouped as a second group. These can be easily divided into the first group. And among the pixels that are not located on the reference line (L 2 ) of the measurement area, pixels belonging to the second structure 25' or the area where the first structure 15' and the second structure 25' overlap are included in the second group. , and the remaining background and pixels belonging to the first structure 15' are included in the first group. FIG. 13 is a diagram showing a graph of change values for each group in FIG. 12. As shown in FIG. 13, the signal intensity of the graph projecting each of the first group and the second group is greater than the signal intensity of the graph projecting the entire graph.

또한, 도 10에서 배경과 제2 구조물(25)의 내부에 속하는 픽셀들을 서로 다른 그룹에 포함시켜 픽셀들을 총 3개의 그룹으로 구별할 수도 있다.Additionally, in FIG. 10 , pixels belonging to the background and the inside of the second structure 25 may be included in different groups to distinguish the pixels into a total of three groups.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예들에 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 merely describe preferred embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the described embodiments, and is within the technical spirit and scope of the patent claims of the present invention. Various changes, modifications, or substitutions may be made by those skilled in the art, and such embodiments should be understood to fall within the scope of the present invention.

L1: 측정선
L2: 기준선
10, 30: 제1 오버레이 마크
15: 제1 구조물
20, 40: 제2 오버레이 마크
25: 제2 구조물
31: 제1 오버레이 구조물
32: 제2 오버레이 구조물
33: 제3 오버레이 구조물
35: 제1 바
36: 제2 바
37: 제3 바
41: 제4 오버레이 구조물
42: 제5 오버레이 구조물
43: 제6 오버레이 구조물
45: 제4 바
46: 제5 바
47: 제6 바L 1 : measurement line
L 2 : baseline
10, 30: first overlay mark
15: First structure
20, 40: Second overlay mark
25: Second structure
31: first overlay structure
32: second overlay structure
33: Third overlay structure
35: 1st bar
36: 2nd bar
37: 3rd bar
41: Fourth overlay structure
42: Fifth overlay structure
43: Sixth overlay structure
45: 4th bar
46: 5th bar
47: 6th bar

Claims (8)

서로 겹치는 제1 구조물들과 제2 구조물들을 구비한 측정 영역을 구비하며, 상기 측정 영역 내에서 상기 제1 구조물들은 제1 방향을 따라서 배치되며, 상기 제2 구조물들은 제2 방향을 따라서 배치되는 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법으로서,
a) 상기 오버레이 마크의 이미지를 획득하는 단계와,
b) 획득된 상기 오버레이 마크의 이미지에서 서로 겹치는 상기 제1 구조물들과 상기 제2 구조물들이 포함된 측정 영역을 선택하는 단계와,
c) 상기 측정 영역 내에서 상기 제2 방향으로 연장된 기준선을 선택하는 단계와,
d) 상기 기준선 상에 위치하는 픽셀들 각각의 강도(intensity) 값을 측정하는 단계와,
e) 측정된 강도 값의 변화에 기초하여, 상기 기준선 상에 위치하는 픽셀들을 적어도 두 개의 그룹으로 구분하고, 상기 기준선 상에 위치하지 않는 상기 측정 영역의 나머지 픽셀들을 동일한 제2 방향 좌표 값을 가진 상기 기준선 상의 픽셀이 속한 그룹에 포함시켜 상기 측정 영역의 픽셀들을 적어도 두 개의 그룹으로 구분하는 단계와,
f) 그룹별로, 동일한 제1 방향 좌표 값을 가진 픽셀들의 강도 값들의 합 또는 평균값인 변화 값을 구하는 단계와,
g) 그룹별로, 상기 제1 방향 좌표 값에 따른 상기 변화 값의 그래프를 획득하는 단계를 포함하는 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법.An overlay comprising a measurement area having first structures and second structures overlapping each other, wherein the first structures are arranged along a first direction within the measurement area, and the second structures are arranged along a second direction. As a projection method of a mark image,
a) acquiring an image of the overlay mark;
b) selecting a measurement area containing the first and second structures that overlap each other in the acquired image of the overlay mark;
c) selecting a reference line extending in the second direction within the measurement area;
d) measuring the intensity value of each pixel located on the reference line;
e) Based on the change in the measured intensity value, pixels located on the reference line are divided into at least two groups, and the remaining pixels in the measurement area that are not located on the reference line have the same second direction coordinate value. dividing the pixels in the measurement area into at least two groups by including them in the group to which the pixels on the reference line belong;
f) calculating a change value, which is the sum or average of intensity values of pixels having the same first direction coordinate value, for each group;
g) A method of projecting an overlay mark image with overlapping structures, comprising the step of obtaining, for each group, a graph of the change value according to the first direction coordinate value. 제1항에 있어서,
상기 c) 단계는,
c-1) 상기 제1 방향으로 연장된 측정선을 선택하는 단계와,
c-2) 상기 측정선 상에 위치하는 픽셀들 각각의 강도 값을 측정하는 단계와,
c-3) 상기 제1 방향에 따른 강도 값의 변화에 기초하여, 상기 제1 구조물들 사이에 위치하는 픽셀을 찾는 단계와,
c-4) 상기 c-3 단계의 픽셀로부터 상기 제2 방향으로 연장된 기준선을 선택하는 단계를 포함하는 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법.According to paragraph 1,
In step c),
c-1) selecting a measurement line extending in the first direction;
c-2) measuring the intensity value of each pixel located on the measurement line,
c-3) finding a pixel located between the first structures based on a change in intensity value along the first direction;
c-4) A projection method of an overlay mark image having overlapping structures, including the step of selecting a reference line extending in the second direction from the pixel of step c-3. 제1항에 있어서,
상기 e) 단계의 상기 기준선 상에 위치하는 픽셀들을 적어도 두 개의 그룹으로 구분하는 단계는,
픽셀들의 강도 값의 중간 값(median) 값을 기준으로 상기 기준선 상의 픽셀들을 두 개의 그룹으로 구분하는 단계인 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법.According to paragraph 1,
The step of dividing pixels located on the reference line in step e) into at least two groups,
A method of projecting an overlay mark image with overlapping structures, which is a step of dividing pixels on the reference line into two groups based on the median of the intensity values of the pixels. 제1항에 있어서,
상기 e) 단계는,
선택된 측정 영역의 픽셀들을 상기 제2 구조물들에 속하는 픽셀들로 이루어진 하나의 그룹과, 그 이외의 픽셀들로 이루어진 다른 그룹으로 구분하는 단계인 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법.According to paragraph 1,
In step e),
A method of projecting an overlay mark image with overlapping structures, which is a step of dividing pixels in a selected measurement area into one group consisting of pixels belonging to the second structures and another group consisting of pixels other than the second structures. 제1항에 있어서,
상기 제1 구조물은 제2 방향으로 길게 연장된 바(bar) 형태의 구조물이며,
상기 제2 구조물은 제1 방향으로 길게 연장된 바 형태의 구조물인 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법.According to paragraph 1,
The first structure is a bar-shaped structure extending long in the second direction,
A method of projecting an overlay mark image having overlapping structures, wherein the second structure is a bar-shaped structure extending long in the first direction. 제1항에 있어서,
상기 오버레이 마크의 이미지는 회색조 이미지이며,
상기 강도 값은 그레이 값(gray value)인 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크 이미지의 프로젝션 방법.According to paragraph 1,
The image of the overlay mark is a grayscale image,
A projection method of an overlay mark image with overlapping structures wherein the intensity value is a gray value. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 프로젝션 방법에 사용되는 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크로서,
하나의 패턴 층 또는 하나의 패턴과 함께 형성되는 제1 오버레이 마크와, 상기 제1 오버레이 마크와 다른 패턴 층 또는 다른 패턴과 함께 형성되는 제2 오버레이 마크를 구비하며,
상기 제1 오버레이 마크는,
상기 오버레이 마크의 중심부에 배치되며, 상기 제1 방향을 따라서 간격을 이루며 배치되는 복수의 제1 바들을 포함하는 제1 오버레이 구조물과,
상기 제1 오버레이 구조물의 외곽에 배치되며, 상기 제2 방향을 따라서 간격을 이루며 배치되는 복수의 제2 바들을 포함하는 제2 오버레이 구조물과,
상기 제1 오버레이 구조물을 사이에 두고, 상기 제2 오버레이 구조물과 대각선상에 배치되며, 상기 제2 방향을 따라서 간격을 이루며 배치되는 복수의 제3 바들을 포함하는 제3 오버레이 구조물을 포함하며,
상기 제2 오버레이 마크는,
상기 오버레이 마크의 중심부에 상기 제1 오버레이 구조물과 겹치도록 배치되며, 상기 제2 방향을 따라서 간격을 이루며 배치되는 복수의 제4 바들을 포함하는 제4 오버레이 구조물과,
상기 제4 오버레이 구조물의 외곽에 배치되며, 상기 제1 방향을 따라서 간격을 이루며 배치되는 복수의 제5 바들을 포함하는 제5 오버레이 구조물과,
상기 제4 오버레이 구조물을 사이에 두고, 상기 제5 오버레이 구조물과 대각선상에 배치되며, 상기 제1 방향을 따라서 간격을 이루며 배치되는 복수의 제6 바들을 포함하는 제6 오버레이 구조물을 포함하는 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크.An overlay mark having overlapping structures used in the projection method of any one of claims 1 to 6,
A first overlay mark formed together with one pattern layer or one pattern, and a second overlay mark formed together with a pattern layer different from the first overlay mark or a different pattern,
The first overlay mark is,
a first overlay structure disposed at the center of the overlay mark and including a plurality of first bars disposed at intervals along the first direction;
a second overlay structure disposed outside the first overlay structure and including a plurality of second bars disposed at intervals along the second direction;
A third overlay structure is disposed diagonally with the second overlay structure, with the first overlay structure interposed therebetween, and includes a plurality of third bars arranged at intervals along the second direction,
The second overlay mark is,
a fourth overlay structure disposed at the center of the overlay mark to overlap the first overlay structure and including a plurality of fourth bars disposed at intervals along the second direction;
a fifth overlay structure disposed outside the fourth overlay structure and including a plurality of fifth bars disposed at intervals along the first direction;
overlapping each other, including a sixth overlay structure disposed diagonally with the fifth overlay structure, with the fourth overlay structure interposed therebetween, and including a plurality of sixth bars arranged at intervals along the first direction. Overlay mark with structures. 제7항에 있어서,
상기 제1 오버레이 마크는 상기 제1 오버레이 마크의 중심을 기준으로 180도 회전 대칭이며,
상기 제2 오버레이 마크는 상기 제2 오버레이 마크의 중심을 기준으로 180도 회전 대칭인 서로 겹치는 구조물들을 구비한 오버레이 마크.In clause 7,
The first overlay mark is rotationally symmetrical by 180 degrees with respect to the center of the first overlay mark,
The second overlay mark is an overlay mark having overlapping structures that are rotationally symmetrical by 180 degrees with respect to the center of the second overlay mark.
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