KR960014961B1 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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김주용
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Abstract

compensating the die-to-die alignment of the neighboring first dies(33) by forming a first rectangular alignment mark(35) inside of the four corners of the first die(33) formed by the first exposure using a first pattern mask; and compensating the die-to-die or layer-to-layer misalignment by forming a second rectangular alignment mark(36) of different size with the first mark(35) at the position overlapped with the first alignment mark(35) inside the four corners of a second die(34) formed by the second exposure using a second pattern mask different from the first pattern mask.

Description

반도체 장치의 제조 방법Manufacturing Method of Semiconductor Device

제1도는 종래 정렬 마크를 사용한 다이간의 마스크 오정렬을 설명하기 위한 개략도.1 is a schematic diagram for explaining mask misalignment between dies using a conventional alignment mark.

제2도는 종래 정렬 마크를 사용한 층간 마스크 오정렬을 설명하기 위한 개략도.2 is a schematic diagram for explaining an interlayer mask misalignment using a conventional alignment mark.

제3a, b도는 본 발명에 따른 제1 및 제2정렬 측정 마크가 형성되어 있는 다이의 평면도.3a and b are plan views of dies in which the first and second alignment measurement marks according to the invention are formed;

제4도는 제3도의 제1, 제2정렬 마크에 의해 정렬되어 있는 다이들의 평면도.4 is a plan view of the dies aligned by the first and second alignment marks of FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11, 21 : 반도체 기판 13, 23, 33, 34 : 다이11, 21: semiconductor substrate 13, 23, 33, 34: die

15, 25 : 배선 27 : 콘택홀15, 25: wiring 27: contact hole

29 : 노광 마스크 패턴 35, 36 : 측정마크29: exposure mask pattern 35, 36: measurement mark

본 발명은 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 감광막 패턴 형성을 위한 노광 마스크 정렬시 노광 마스크의 정렬 상태를 측정하기 위하여 사용되는 정렬 마크를 다이 네모서리의 경계선 내측에 소정 크기의 사각 형상으로 형성하여 인접된 4개의 다이간의 정렬을 보정하고, 층간 마스크의 정렬에도 사용하여 수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 장치의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device. In particular, an alignment mark used to measure an alignment state of an exposure mask during alignment of an exposure mask for forming a photoresist pattern is formed in a rectangular shape having a predetermined size inside a boundary of a die corner. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device which can improve the yield and reliability by correcting the alignment between four adjacent dies and also using the alignment of an interlayer mask.

일반적으로 반도체 장치의 다수개의 노광 마스크, 예를 들어 4M 디램의 경우 12개의 노광 마스크가 중첩 사용되는 복잡한 공정을 거치게 되며, 단계별로 사용되는 노광 마스크간의 정렬은 특정 형상의 마크를 기준으로 이루어지며, 이때 사용되는 마크를 정렬 키(alignment key) 혹은 정렬 마크라 한다.In general, a plurality of exposure masks of a semiconductor device, for example, 4M DRAM, go through a complicated process of overlapping 12 exposure masks, and the alignment between the exposure masks used step by step is made based on a mark of a specific shape. The mark used at this time is called an alignment key or alignment mark.

상기 정렬 마크는 다른 노광 마스크간의 정렬(layer to layer alignment; 이하 "층간 정렬"이라 칭함)이나, 하나의 노광 마스크에 대한 다이간의 정렬에 사용된다.The alignment mark is used for alignment between different exposure masks (hereinafter referred to as "layer to layer alignment") or between dies for one exposure mask.

여기서 다이라 함은 한번의 노광 공정으로 형성되는 영역 전체를 의미하며, 하나의 다이내에 다수개의 반도체 칩이 포함될 수도 있다.Here, the die refers to the entire region formed by one exposure process, and a plurality of semiconductor chips may be included in one die.

반도체 장치의 제조 공정에 사용되는 스탭 앤 리피트(step and repeat) 방식의 노광 장비인 스테퍼(steper)는, 스테이지가 X-Y방향으로 움직이며 반복적으로 이동 정렬하여 노광하는 장치이다. 상기 스테이지는 정렬 마크를 기준으로 자동 또는 수동으로 웨이퍼의 정렬이 이루어지며, 스테이지의 기계적 움직임에 의해 정렬오차가 발생되고, 정렬오차가 허용 범위를 초과하면 소자의 불량이 발생된다.A stepper, which is a step and repeat type exposure equipment used in a semiconductor device manufacturing process, is a device in which a stage moves in the X-Y direction and repeatedly moves in alignment. The stage is aligned with the wafer automatically or manually based on the alignment mark, the alignment error is generated by the mechanical movement of the stage, the device failure occurs when the alignment error exceeds the allowable range.

종래 정렬 마크는 웨이퍼에서 반도체 칩이 형성되지 않는 부분인 스크라이브 라인(scribeline)상에 형성되며, 상기 정렬 마크를 이용한 오정렬 정도를 측정하는 방법으로 버어니어(venier) 정렬 마크를 이용한 시각 점검 방법과, 박스 인 박스(box in box)나 바아 인 바아(bar in bar) 정렬 마크를 이용한 자동 점검 방법이 있다.The conventional alignment mark is formed on a scribeline, which is a portion where a semiconductor chip is not formed on the wafer, and a visual inspection method using a venier alignment mark as a method of measuring the degree of misalignment using the alignment mark, There is an automatic check using a box in box or bar in bar alignment mark.

상기에서 다이간 정렬의 경우에는 제1도에 도시되어 있는 바와 같이, 화살표 방향을 따라 반도체 기판(11)상에 처음으로 노광된 다이(13)에서 멀어질수록 오정렬의 폭이 증가된다. 즉 제1도의 실선으로 표시된 부분이 형성하고자 하는 이상적인 위치의 다이(13) 경계선이고, 점선으로 표시된 부분은 오정렬에 의해 형성된 실제 다이(13)의 경계선이다.In the case of the die-to-die alignment in the above, as shown in FIG. 1, the width of the misalignment increases as the distance from the die 13 first exposed on the semiconductor substrate 11 along the arrow direction increases. That is, the portion indicated by the solid line in FIG. 1 is the boundary line of the die 13 at the ideal position to be formed, and the portion indicated by the dotted line is the boundary line of the actual die 13 formed by misalignment.

또한 층간 정렬의 경우에는 콘택홀 형성을 예를 들어 도시한 제2도와 같이, 반도체 기판(21)상에 일정 간격으로 형성되어 있는 배선, 예를 들어 금속배선(25)들의 사이에 콘택홀(27) 형성을 위한 노광 마스크 패턴(29)이 오정렬되어 있다. 즉 제2도에서 실선으로 표시되어 있는 콘택홀(27) 영역이 점선으로 표시되어 있는 노광 마스크 패턴(29)과 오정렬되어 있다.In the case of the interlayer alignment, the contact holes 27 are formed between the wirings formed on the semiconductor substrate 21 at regular intervals, for example, the metal wirings 25, as shown in FIG. ), The exposure mask pattern 29 for forming is misaligned. That is, the area of the contact hole 27 indicated by the solid line in FIG. 2 is misaligned with the exposure mask pattern 29 indicated by the dotted line.

상기와 같이 오정렬에 따른 중첩 정확도의 조정범위는 소자의 디자인 룰(disign rule)에 따르며, 통상 디자인 룰의 20~30% 정도이다. 그러나 스크라이브 라인상에 형성되는 종래의 층간 또는 다이간 정렬 마크는 수차례의 노광 공정이 진행됨에 따라 측정이 부정확해지고, 다이간 정렬과 층간 정렬을 서로 다른 정렬 마크를 측정하여 보정하여야 하므로 오정렬의 보정 과정이 복합한 문제점이 있다.As described above, the adjustment range of the overlapping accuracy due to misalignment depends on the design rule of the device, and is usually about 20 to 30% of the design rule. However, the conventional interlayer or die-to-die alignment marks formed on the scribe lines are inaccurate as the exposure process is performed several times, and the misalignment is corrected by measuring the different alignment marks between the die alignment and the interlayer alignment. There is a complex problem.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 한번의 노광 공정으로 형성되는 다이 네모서리의 경계선 내측에 각 노광 마스크별로 크기가 다른 사각형상의 정렬 마크를 형성하여 다이간의 정렬이나 층간 정렬을 동시에 보정하여 수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공함에 있다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to form an alignment mark between the different dies by forming a rectangular alignment mark of different sizes for each exposure mask inside the boundary line of the die square formed in one exposure process, The present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device that can simultaneously improve interlayer alignment to improve yield and reliability.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 장치 제조 방법의 특징은, 스테퍼에 의해 층간 노광이나 다이간 노광을 진행하여 감광막 패턴을 형성하는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 한번의 노광에 의해 형성되는 다이의 네모서리에 소정 크기로 된 사각 형상의 정렬 마크를 형성하여 인접한 다이간의 정렬과 층간 오정렬을 동시에 보정할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법에 있다.A feature of the semiconductor device manufacturing method according to the present invention for achieving the above object is a method of manufacturing a semiconductor device in which a photosensitive film pattern is formed by performing interlayer or die-die exposure with a stepper, by one exposure. There is provided a semiconductor device manufacturing method capable of simultaneously correcting alignment and interlayer misalignment between adjacent dies by forming an alignment mark having a predetermined size on a corner of a die to be formed.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법을 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention is demonstrated in detail with reference to an accompanying drawing.

제3도 및 제4도는 본 발명에 따른 정렬 마크를 설명하기 위한 도면들로서, 다수개의 패턴들 중 두개의 패턴을 예를 들어 설명한 것으로서, 서로 연관시켜 설명하며, 동일한 부분은 동일한 참조번호를 부여하였다.3 and 4 are views for explaining an alignment mark according to the present invention, and two patterns of a plurality of patterns are described by way of example, and are described in association with each other, and like reference numerals denote like reference numerals. .

먼저, 제1노광 공정에 의해 형성되는 제1다이(33) 네모서리의 경계선 내측에 소정형상, 예를 들어 일변의 길이가 10㎛인 정사각 형상의 제1정렬 마크(35)들이 형성되어 있으며, 제2노광 공정에 의해 형성되는 제2다이(34) 네모서리의 경계선 내측에는 소정상, 예를 들어 일변의 길이가 5㎛인 정사각 형상의 제2정렬 마크(36)들이 형성되어 있다.(제3a 및 b도 참조)First, first alignment marks 35 having a predetermined shape, for example, a square shape having a length of one side of 10 μm are formed inside the boundary line of the first edge 33 formed by the first exposure process. Inside the boundary line of the second die 34 square formed by the second exposure process, square second alignment marks 36 having a predetermined shape, for example, a length of one side of 5 μm, are formed. See also 3a and b)

이러한 정렬 마크들(35), (36)을 이용한 정렬 과정을 살펴보면 다음과 같다.The alignment process using the alignment marks 35 and 36 is as follows.

먼저, 다이간의 정렬은 스테퍼를 이용하여 제1다이(33)들의 제1정렬 마크(35)를 인접한 제1정렬 마크(35)들과 일치시켜 인접한 4개의 제1다이(33)들의 각각의 측정 마크가 합치되어 일변이 20㎛인 정사각형을 이루도록 반복적으로 노광을 실시한다.First, alignment between dies is performed by measuring each of the four adjacent first dies 33 by matching the first alignment marks 35 of the first dies 33 with the adjacent first alignment marks 35 using a stepper. Exposure is repeatedly performed so that the marks coincide with each other to form a square of 20 mu m.

그 다음 상기 제1다이(33)들과 중첩되는 제2다이(34)들을 상기 제1다이(33)들과 동일한 다이간 정렬 방법으로 반복 형성하여 4개의 제2정렬 마크(36)들을 일치시켜 일변이 10㎛인 정사각형을 상기 제1정렬 마크(35)들이 형성한 정사각형의 중앙 부분에 형성한다. 이때 상기 제1다이(33)와 제2다이(34)간의 정렬은 상기 제1 및 제2정렬 마크(35), (36)들이 이루는 사각형의 중심부분의 다이간 경계선이 완전히 일치하도록 하여 보정할 수 있다.(제4도 참조)Then, the second dies 34 overlapping the first dies 33 are repeatedly formed in the same die-to-die alignment method as the first dies 33 so that the four second alignment marks 36 are aligned. A square having one side of 10 μm is formed at a central portion of the square formed by the first alignment marks 35. In this case, the alignment between the first die 33 and the second die 34 may be corrected so that the boundary lines between the dies of the center portions of the quadrangle formed by the first and second alignment marks 35 and 36 are completely coincident with each other. (See Figure 4.)

따라서 인접 다이들(33), (34)간의 정렬이나 제1다이(33)와 제2다이(34)간의 정렬을 노광 마스크간의 일변의 길이가 서로 다른 사각 형상의 정렬 마크로 동시에 이룰 수 있다.Therefore, the alignment between the adjacent dies 33 and 34 or the alignment between the first die 33 and the second die 34 may be simultaneously achieved by rectangular alignment marks having different lengths on one side between the exposure masks.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 장치의 제조 방법은, 하나의 노광 마스크를 웨이퍼상에서 이동시키며 다수변의 노광 공정을 진행하는 스테퍼의 감광막 패턴 형상을 위한 노광 공정에서 일차 노광 공정에 의해 형성되는 제1다이 네모서리의 경계선 내측에 일변이 소정 길이인 사각 형상의 제1정렬 마크를 형성하고, 다른 노광 마스크를 사용하여 형성되는 제2다이 네모서리의 경계선 내측에 상기 제1정렬 마크와는 중첩되면서 일변의 길이가 다른 정사각 형상의 제2정렬 마크를 형성하였으므로, 상기 사각 형상의 제1 또는 제2정렬 마크를 각각 일치시켜 다이간의 정렬을 보정할 수 있으며, 서로 크기가 다른 제1 및 제2정렬 마크를 중심 부분의 다이간 경계선이 일치하도록 정렬시켜 층간 정렬도 보정하여 반도체 장치의 수율 및 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.As described above, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a first method formed by a primary exposure process in an exposure process for a photosensitive film pattern shape of a stepper in which one exposure mask is moved on a wafer and a plurality of side exposure processes are performed. A first alignment mark having a square shape having one side is formed inside the boundary line of the die square, and one side is overlapped with the first alignment mark inside the boundary line of the second die edge formed using another exposure mask. Since a second alignment mark having a square shape having different lengths is formed, the alignment between the dies can be corrected by matching the square first or second alignment marks, respectively, and the first and second alignment marks having different sizes. Is aligned so that the die-to-die borders of the center portions coincide with each other, thereby improving interlayer alignment to improve the yield and reliability of the semiconductor device. Is effective.

Claims (1)

스테퍼에 의해 층간 노광이나 다이간 노광을 진행하여 패턴을 형성하는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 제1패턴 마스크를 사용하는 제1노광에 의해 형성되는 제1다이의 네모서리의 경계선 내측에 사각형상의 제1정렬 마크를 형성하여 인접한 제1다이간의 정렬을 보정하는 공정과, 상기 제1패턴 마스크와는 다른 제2패턴 마스크를 사용하여 제2노광에 의해 형성되는 제2다이의 네모서리의 경계선 내측에서 상기 제1정렬 마크와 중첩되는 위치에 상기 제1정렬 마크와는 다른 크기로 사각 형상의 제2정렬 마크를 형성하여 다이 및 층간 오정렬을 보정하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.In the method of manufacturing a semiconductor device in which an interlayer or die-die exposure is performed by a stepper to form a pattern, a rectangular shape is formed inside the boundary line of the corners of the first die formed by the first exposure using the first pattern mask. Forming a first alignment mark to correct alignment between adjacent first dies, and using a second pattern mask different from the first pattern mask to form an inner edge of the edge of the second die formed by the second exposure; And forming a square second alignment mark at a position different from the first alignment mark at a position overlapping with the first alignment mark, to correct die and interlayer misalignment.
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