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KR20060069999A - Overlay measurement method - Google Patents

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KR20060069999A
KR20060069999A KR1020040108614A KR20040108614A KR20060069999A KR 20060069999 A KR20060069999 A KR 20060069999A KR 1020040108614 A KR1020040108614 A KR 1020040108614A KR 20040108614 A KR20040108614 A KR 20040108614A KR 20060069999 A KR20060069999 A KR 20060069999A
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KR
South Korea
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mother
overlay
son
signal
forming
Prior art date
Application number
KR1020040108614A
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Korean (ko)
Inventor
한광운
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/70605Workpiece metrology
    • G03F7/70616Monitoring the printed patterns
    • G03F7/70633Overlay, i.e. relative alignment between patterns printed by separate exposures in different layers, or in the same layer in multiple exposures or stitching

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

반도체 층간 오버레이 측정 방법은 반도체 기판 상에 서로 다른 높이를 갖는 제1 어미자 및 제2 어미자를 형성하고, 상기 제1 어미자 및 제2 어미자의 상부에 막을 형성한 후, 상기 제1 어미자 및 제2 어미자가 형성된 영역의 상기 막 상에 층간 오버레이 측정을 위한 아들자를 형성한다. 상기 제1 어미자, 제2 어미자 및 아들자를 동시에 각각 다른 포커싱 레벨을 이용하여 시그널을 얻은 후, 상기 시그널을 이용하여 층간 오버레이를 측정한다. The method for measuring a semiconductor interlayer overlay includes forming a first mother and a second mother having different heights on the semiconductor substrate, forming a film on the first mother and the second mother, and then forming the first mother and the second mother. Form a sonus for interlayer overlay measurements on the film in the formed region. The first mother, the second mother and the son are obtained simultaneously using different focusing levels, and then the interlayer overlay is measured using the signal.

Description

오버레이 측정 방법{Method for measuring overlay}Overlay measuring method {Method for measuring overlay}

도 1은 오버레이 측정시 사용되는 오버레이 마크를 설명하기 위한 평면도이다.1 is a plan view illustrating an overlay mark used in overlay measurement.

도 2는 도 1의 오버레이 마크를 Ⅱ-Ⅱ'선을 기준으로 절단한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the overlay mark of FIG. 1 taken along line II-II ′. FIG.

도 3은 오버레이 측정시 사용되는 다른 오버레이 마크를 설명하기 위한 평면도이다.3 is a plan view illustrating another overlay mark used in overlay measurement.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 오버레이 측정 방법을 설명하기 위한 도면들이다.4 to 7 are diagrams for explaining the overlay measurement method according to an embodiment of the present invention.

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

100 : 오버레이 마크 105 : 반도체 기판100: overlay mark 105: semiconductor substrate

110 : 제1 어미자 120 : 제2 어미자110: first mother 120: second mother

125 : 절연막 130 : 아들자125: insulating film 130: son

200 : 오버레이 마크 210 : 제1 어미자200: overlay mark 210: first mother

220 : 제2 어미자 230 : 아들자220: the second mother 230: son

본 발명은 오버레이 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 층이 차례로 형성되어 있는 반도체 기판에서 상기 각각의 층 사이의 얼라인 정도를 측정하기 위한 오버레이 측정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an overlay measurement method, and more particularly, to an overlay measurement method for measuring the degree of alignment between each layer in a semiconductor substrate in which a plurality of layers are formed in sequence.

일반적으로 반도체 소자는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘 기판 상에 전기 소자들을 포함하는 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하기 위한 EDS(electrical die sorting) 공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.In general, a semiconductor device includes a Fab process for forming an electrical circuit including electrical devices on a silicon substrate used as a semiconductor substrate, and an EDS (electrical) for inspecting electrical characteristics of semiconductor devices formed in the fab process. die sorting) and a package assembly process for encapsulating and individualizing the semiconductor devices with an epoxy resin.

상기 팹 공정은 기판 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 기판의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 막 또는 패턴이 형성된 기판의 표면을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.The fab process includes a deposition process for forming a film on a substrate, a chemical mechanical polishing process for planarizing the film, a photolithography process for forming a photoresist pattern on the film, and the photoresist pattern using the photoresist pattern. An etching process for forming the film into a pattern having electrical characteristics, an ion implantation process for implanting specific ions into a predetermined region of the substrate, a cleaning process for removing impurities on the substrate, and a substrate having the film or pattern formed thereon Inspection process for inspecting the surface;

상기와 같은 공정들을 반복하여 상기 기판 상에 복수의 층을 형성한다. 따라서 반도체 소자는 복수의 층으로 이루어지는 다층 구조를 갖는다. 이러한 다층 구조를 갖는 반도체 소자는 그 집적도가 높아질수록 제조 공정상 요구되는 미세 패턴의 최소 선폭이 점점 작아진다. 그 결과, 이러한 미세 패턴들을 서로 연결시킬 때, 특정 층과 그 하부에 형성되어 있거나 또는 상부에 형성될 다른 층과의 오버레이의 정확성, 즉 얼라인먼트의 정확성이 크게 요구된다. The above processes are repeated to form a plurality of layers on the substrate. Therefore, the semiconductor device has a multilayer structure composed of a plurality of layers. As the degree of integration of a semiconductor device having such a multilayer structure increases, the minimum line width of the fine pattern required for the manufacturing process becomes smaller. As a result, when these fine patterns are connected to each other, the accuracy of the overlay, i.e., the accuracy of the alignment between a specific layer and another layer formed on or underneath, is greatly required.

다층 구조의 박막 및 다양한 패턴으로 이루어지는 반도체 소자의 제조 공정에 있어서, 후속 공정에서 상부 층을 형성하기 위한 사진 공정은 선행하여 형성된 하부 층과의 오버레이 사양을 만족시켜야 한다. 특히, 후속 공정에서 어떤 층을 형성할 때 선행하여 형성된 2개의 하부 층들에 대하여 동시에 정렬시켜야 하는 경우가 있다. 서로 다른 복수의 하부층들에서는 각 층들의 오버레이 마크가 서로 단차를 가지도록 존재한다. In the manufacturing process of a semiconductor device consisting of a thin film of a multi-layer structure and various patterns, a photographic process for forming an upper layer in a subsequent process must satisfy an overlay specification with a previously formed lower layer. In particular, it may be necessary to simultaneously align two previously formed lower layers when forming a layer in a subsequent process. In a plurality of different underlayers, overlay marks of the respective layers exist to have a step height from each other.

종래에는 상기와 같이 2개의 하부 층들을 동시에 정렬하기 위해서는 듀얼 포커스 그랩(dual focus grab)을 이용한다. 상기 듀얼 포커스 그랩은 두 개의 포커스 레벨을 가지므로 하부 층의 두 개의 어미자와 상부 층의 하나의 아들자의 각각 다른 포커스 레벨로 스캐닝하여 시그널을 검출한다. 그러나 상기 두 개의 어미자가 서로 단차를 가지므로 하나의 포커스 레벨로 정확한 시그널을 검출하기가 어렵다. 따라서 상기 두 개의 어미자 사이의 위치를 포커스 레벨로 하여 시그널을 검출하거나 하나의 어미자를 포커스 레벨로 하여 시그널을 검출하여 이를 보정하였다. 그러나 상기 두 개의 어미자를 결국 하나의 포커스 레벨로 스캐닝하여 시그널을 검출하므로 디포커스(defocus) 영향에 의해 오버레이를 잘못 읽어 들일 수 있다. Conventionally, dual focus grabs are used to align two lower layers simultaneously as described above. Since the dual focus grab has two focus levels, signals are detected by scanning with different focus levels of two mothers of the lower layer and one son of the upper layer. However, since the two mothers have steps, it is difficult to detect an accurate signal with one focus level. Therefore, a signal is detected using the position between the two mothers as the focus level or a signal is detected using one mother as the focus level and corrected. However, since the two mothers eventually detect a signal by scanning at one focus level, the overlay may be read incorrectly due to the defocus effect.

한편 상기 듀얼 포커스 그랩을 이용하여 하부 층의 두 개의 어미자 중 하나와 상부 층의 아들자를 각각 서로 다른 포커tm 레벨로 스캐닝하여 시그널을 얻고 하부 층의 나머지 어미자와 상부 층의 아들자를 다시 각각 서로 다른 포커스 레벨로 스캐닝하여 시그널을 얻을 수 있다. 이 경우 상기 하부 층들과 상부층 사이의 미스얼라인을 각각 따로 측정하여야 하므로 많은 시간이 소요되는 문제가 있었다. Meanwhile, using the dual focus grab, one of the two mothers of the lower layer and the son of the upper layer are scanned at different poker tm levels to obtain a signal, and the other mothers of the lower layer and the son of the upper layer are again focused differently. The signal can be obtained by scanning at the level. In this case, since the misalignment between the lower layers and the upper layer has to be measured separately, there is a problem that takes a lot of time.

즉, 종래 기술에 따른 오버레이 마크를 갖춘 반도체 소자에서는 다층 구조의 박막들간의 미스얼라인을 측정할 때 측정 포인트가 변화됨으로써 그 측정의 정확도가 떨어지는 단점이 있으며, 여러 회수에 걸친 반복적 측정으로 인하여 미스얼라인을 측정하는 시간이 길어져서 생산성이 떨어지는 단점이 있다. That is, in the semiconductor device having an overlay mark according to the prior art, when measuring misalignment between thin films of a multilayer structure, the measurement point is changed, and thus the accuracy of the measurement is lowered. There is a disadvantage in that productivity is decreased due to a long time for measuring alignment.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 두 개의 하부층에 각각 형성되어 서로 단차를 갖는 두 개의 어미자들과 상부층의 아들자 사이 얼라인 상태를 빠르고 정확하게 확인할 수 있는 오버레이 측정 방법을 제공하는데 있다. An object of the present invention for solving the above problems is to provide an overlay measuring method that can be quickly and accurately check the alignment between the two mothers and the son of the upper layer formed on each of the two lower layers each having a step.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 바람직한 일 실시예에 따른 오버레이 측정 방법을 제공한다. 상기 오버레이 측정 방법은 우선 반도체 기판 상에 서로 단차를 가지며 층간 오버레이 측정을 위한 제1 어미자 및 제2 어미자를 형성한다. 상기 제1 어미자 및 제2 어미자의 상부에 막을 형성한 후, 상기 제1 어미자 및 제2 어미자가 형성된 영역의 상기 막 상에 층간 오버레이 측정을 위한 아들자를 형성한다. 이후 상기 제1 어미자, 제2 어미자 및 아들자를 동시에 스캐닝하여 시그널을 얻고, 상기 시그널을 이용하여 층간 오버레이를 측정한다. In order to achieve the object of the present invention, the present invention provides an overlay measuring method according to a preferred embodiment. The overlay measuring method first forms a first mother and a second mother for the interlayer overlay measurement with steps on each other on the semiconductor substrate. After forming a film on top of the first and second mothers, a sonus for interlayer overlay measurement is formed on the film in the region where the first and second mothers are formed. Thereafter, the first mother, the second mother and the son are simultaneously scanned to obtain a signal, and the interlayer overlay is measured using the signal.

상기 오버레이 측정 방법에서는 상기 제1 어미자, 제2 어미자 및 아들자를 각각 다른 포커스 레벨로 스캐닝하여 시그널을 얻는다. In the overlay measurement method, a signal is obtained by scanning the first mother, the second mother and the son at different focus levels.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 오버레이 측정 방법은 하부 층의 제1 어미 자 및 제2 어미자와 상부 층의 아들자를 동시에 서로 다른 포커스 레벨로 시그널을 얻고 상기 시그널을 이용하여 오버레이를 측정함으로서 상기 오버레이의 계측을 정확하게 하며 상기 오버레이 계측에 걸리는 시간도 줄일 수 있다.In the overlay measurement method according to the present invention configured as described above, the first mother and the second mother of the lower layer and the son of the upper layer simultaneously obtain signals at different focus levels and measure the overlay by using the signal to measure the overlay. The time required for the overlay measurement can be reduced accurately.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오버fp이 계측 방법에 대해 상세히 설명한다. Hereinafter, an overfp measuring method according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 오버레이 측정시 사용되는 오버레이 마크를 설명하기 위한 평면도이고, 도 2는 도 1의 오버레이 마크를 Ⅱ-Ⅱ'선을 기준으로 절단한 단면도이다.1 is a plan view illustrating an overlay mark used in overlay measurement according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the overlay mark of FIG. 1 taken along line II-II '.

도 1 및 2를 참조하면, 상기 오버레이 마크(100)는 하부층에 제1 어미자(110), 제2 어미자(120)를 구비하고, 상부 층에 아들자(130)를 구비한다. 1 and 2, the overlay mark 100 includes a first mother 110 and a second mother 120 in the lower layer, and an insulator 130 in the upper layer.

구체적으로, 상기 제1 어미자(110)는 반도체 기판(105) 상의 스크라이브 레인 영역에 형성된다. 그리고, 제1 어미자(110)는 사각 띠 형태의 패턴이다. Specifically, the first mother 110 is formed in the scribe lane region on the semiconductor substrate 105. The first mother 110 is a square stripe-shaped pattern.

제2 어미자(120)는 상기 반도체 기판(105)의 상의 스크라이브 레인 영역에 형성되며 상기 제1 어미자(110) 내부에 형성된다. 상기 제2 어미자(120)는 사각 띠 형상의 패턴이다. 상기 제2 어미자(120)는 사각 띠 형상을 갖는 제1 어미자(110)의 내부에 형성된다. The second mother 120 is formed in the scribe lane region on the semiconductor substrate 105 and is formed inside the first mother 110. The second mother 120 is a rectangular band-shaped pattern. The second mother 120 is formed inside the first mother 110 having a rectangular band shape.

상기 제1 어미자(110)와 제2 어미자(120)는 서로 단차를 갖도록 형성된다. 구체적으로, 상기 제1 어미자(110)와 제2 어미자(120)는 동일한 층에 서로 다른 높이를 갖도록 각각 형성되어 서로 단차를 가질 수 있다. 또한 상기 제1 어미자(110)와 제2 어미자(120)는 서로 다른 층에 각각 형성되어 서로 단차를 가질 수 있다. The first mother 110 and the second mother 120 are formed to have a step with each other. In detail, the first mother 110 and the second mother 120 may be formed to have different heights on the same layer, respectively, and may have steps. In addition, the first mother 110 and the second mother 120 may be formed on different layers, respectively, and may have a step difference from each other.                     

이후에서는 상기 제1 어미자(110)와 제2 어미자(120)가 동일한 층에 서로 단차를 갖도록 형성된 경우에 대해서만 설명한다. Hereinafter, only the case where the first mother 110 and the second mother 120 are formed to have a step with each other on the same layer will be described.

그리고, 반도체 소자의 제조 공정시 층간의 미스얼라인를 측정하는데 사용하기 위하여, 아들자(130)는 제1 어미자(110) 및 제2 어미자(120) 상에 형성된다. 상기 아들자(130)도 사각 띠 형상의 패턴이다. 상기 아들자(130)는 상기 제1 어미자(110) 및 제2 어미자(120)의 크기보다 더 작은 크기로 형성된다. 구체적으로 상기 아들자(130)는 상기 제2 어미자(120)의 내부의 상부에 위치한다. 그리고, 상기 아들자(130)는 포토레지스트 패턴이다. In addition, in order to use the misalignment between layers in the manufacturing process of the semiconductor device, the son 130 is formed on the first mother 110 and the second mother 120. The son 130 is also a rectangular band-shaped pattern. The sonja 130 is formed to have a smaller size than the size of the first mother 110 and the second mother 120. Specifically, the sonja 130 is located in the upper portion of the inside of the second mother (120). In addition, the son 130 is a photoresist pattern.

도 3은 오버레이 측정시 사용되는 다른 오버레이 마크를 설명하기 위한 평면도이다.3 is a plan view illustrating another overlay mark used in overlay measurement.

도 3을 참조하면, 오버레이 마크(200)는 바(bar) 형태의 패턴으로 형성되는 제1 어미자(210), 제2 어미자(220) 및 아들자(230)를 포함한다. 제1 어미자(210), 제2 어미자(220)는 하부층에 구비되고, 아들자(230)는 상부층에 구비된다.Referring to FIG. 3, the overlay mark 200 includes a first mother 210, a second mother 220 and a son 230 formed in a bar-shaped pattern. The first mother 210 and the second mother 220 are provided in the lower layer, the son 230 is provided in the upper layer.

제1 어미자(210)는 X축 또는 Y축 방향으로 배열된 적어도 2개 이상의 바(bar) 형태의 패턴이며, 제2 어미자(220)는 상기 제1 어미자(210)가 배열되지 않은 X축 또는 Y축 방향으로 배열된 적어도 2 개 이상의 바 형태의 패턴이다. 즉 상기 제1 어미자(210)가 X축 방향으로 배열되는 경우 상기 제2 어미자(220)는 Y축 방향으로 배열되고, 상기 제1 어미자(210)가 Y축 방향으로 배열되는 경우 상기 제2 어미자(220)는 X축 방향으로 배열된다. 상기 제1 어미자(210)와 제2 어미자(220)가 모여 하나의 대략적인 사각 띠 형태를 형성하게 된다. The first mother 210 is a pattern in the form of at least two bars arranged in the X-axis or the Y-axis direction, and the second mother 220 is the X-axis in which the first mother 210 is not arranged. At least two bar-shaped patterns arranged in the Y-axis direction. That is, when the first mother 210 is arranged in the X-axis direction, the second mother 220 is arranged in the Y-axis direction, and the second mother when the first mother 210 is arranged in the Y-axis direction. 220 is arranged in the X-axis direction. The first mother 210 and the second mother 220 are gathered to form one roughly rectangular band.                     

상기 아들자(230)는 X축 및 Y축 방향으로 각각 배열된 적어도 2 개 이상의 바 형태의 패턴이다. 상기 아들자(230)는 대략적으로 사각 띠 형태를 형성한다. 상기 아들자(230)는 상기 제1 어미자(210) 및 제2 어미자(210)가 형성된 층의 상부층에 형성된다. 대략적인 사각 띠 형태를 이루는 상기 제1 어미자(210) 및 제2 어미자(210)의 내부의 상부에 상기 아들자(230)가 사각띠 형태를 이루도록 위치된다.The sonja 230 is a pattern of at least two bars arranged in the X-axis and Y-axis directions, respectively. The son 230 forms an approximately rectangular band shape. The sonja 230 is formed on the upper layer of the layer on which the first mother 210 and the second mother 210 are formed. The sonja 230 is positioned on the upper part of the inside of the first mother 210 and the second mother 210 forming an approximately square stripe to form a square stripe.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 오버레이 측정 방법을 설명하기 위한 도면들이다.4 to 7 are diagrams for explaining the overlay measurement method according to an embodiment of the present invention.

상기 오버레이 측정 방법은 상기 도 1 및 도 2에 도시된 오버레이 마크를 형성하는 과정과 상기 도 3에 도시된 오버레이 마크를 형성하는 과정은 상기 오버레이 마크의 형태만 다를 뿐 실질적으로 동일하다. 따라서 상기 오버레이 측정 방법은 상기 도 1 및 도 2에 도시된 오버레이 마크를 형성하는 과정을 포함하여 설명한다. In the overlay measurement method, the process of forming the overlay mark illustrated in FIGS. 1 and 2 and the process of forming the overlay mark illustrated in FIG. 3 are substantially the same except for the shape of the overlay mark. Therefore, the overlay measurement method will be described including the process of forming the overlay mark shown in FIG. 1 and FIG.

도 4를 참조하면, 반도체 기판(105) 상에 소자 형성에 필요한 단층 또는 다층의 박막으로 이루어지는 1층(도시하지 않음)을 형성한다. 이후, 사진 식각 공정에 의하여 패터닝하여 반도체 기판(105)의 스크라이브 레인 영역에 제1 어미자(110)를 형성한다. 그리고, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 제1 어미자(110)는 단면이 메사(mesa)형인 사각 띠 형태의 패턴으로 형성된다. Referring to FIG. 4, one layer (not shown) made of a single layer or a multilayer thin film required for element formation is formed on the semiconductor substrate 105. Thereafter, the first mother layer 110 is formed in the scribe lane region of the semiconductor substrate 105 by patterning by a photolithography process. As shown in FIG. 2, the first mother 110 is formed in a square stripe pattern having a mesa shape in cross section.

도 5를 참조하면, 상기 제1 어미자(110)가 형성된 반도체 기판 상에 소자 형성에 필요한 단층 또는 다층의 박막으로 이루어지는 제2층(도시하지 않음)을 형성한다. 이후, 이를 사진 식각 공정에 의하여 패터닝하여 상기 제1 어미자(110)의 내 부에 상기 제2 어미자(120)를 형성한다. 그리고 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 제2 어미자(120)는 단면이 메사(mesa)형인 사각 띠 형태의 패턴으로 되어 있다. Referring to FIG. 5, a second layer (not shown) including a single layer or a multi-layered thin film for forming an element is formed on a semiconductor substrate on which the first mother 110 is formed. Subsequently, this is patterned by a photolithography process to form the second mother 120 in the first mother 110. As shown in FIG. 3, the second mother part 120 has a mesa-shaped square stripe-shaped pattern.

그리고, 상기 제2 어미자(120)는 상기 제1 어미자(110)와의 사이에 단차를 가지도록 형성된다. 즉, 상기 반도체 기판(105)의 표면과 상기 제1 어미자(110)의 상부면 사이의 거리(A)와 상기 반도체 기판(105)의 표면과 상기 제2 어미자(120)의 상부면 사이의 거리(B)가 서로 다르다. 상기 제1 어미자(110)와 상기 제2 어미자(120) 사이의 단차가 클수록 하나의 포커스 레벨을 이용하여 상기 제1 어미자(110)와 제2 어미자(120)의 시그널을 동시에 정확하게 얻기 어렵다. In addition, the second mother 120 is formed to have a step between the first mother 110. That is, the distance A between the surface of the semiconductor substrate 105 and the upper surface of the first mother 110 and the distance between the surface of the semiconductor substrate 105 and the upper surface of the second mother 120 (B) is different. As the step between the first mother 110 and the second mother 120 becomes larger, it is difficult to accurately obtain the signals of the first mother 110 and the second mother 120 simultaneously using one focus level.

도 6을 참조하면, 상기 제1 어미자(110) 및 제 어미자(120)가 형성된 반도체 기판(105) 상에 소자 형성에 필요한 단층 또는 다층의 박막으로 이루어지는 하나의 막(125)을 형성한다. 상기 막(125)은 절연막인 것이 바람직하다. 또한 상기 막(125)의 상부면은 화학적 기계적 연마 공정 등에 의해 평탄하도록 형성된다. Referring to FIG. 6, a single layer 125 including a single layer or a multi-layered thin film for forming an element is formed on a semiconductor substrate 105 on which the first and second mother layers 110 and 120 are formed. The film 125 is preferably an insulating film. In addition, the upper surface of the film 125 is formed to be flat by a chemical mechanical polishing process or the like.

그리고, 상기 막(125) 상에 포토레지스트를 도포한 후, 이를 사진 공정에 의하여 패터닝하여 상기 제2 어미자(120)의 내부에 위치하도록 상기 아들자(130)를 형성한다. 상기 아들자(130)는 포토레지스트 패턴이며, 도 1에 도시된 바와 같이 메사형 인 사각 띠 형태이다.In addition, after the photoresist is applied on the film 125, the photoresist is patterned by the photolithography process to form the insulator 130 to be positioned inside the second mother 120. The son 130 is a photoresist pattern and has a mesa-shaped rectangular band shape as shown in FIG. 1.

이로써, 다층 구조의 박막들간의 미스얼라인(misalign)을 측정하고 보정에 이용될 수 있도록 동일한 위치에 복수의 오버레이 마크(100)가 형성된다.As a result, a plurality of overlay marks 100 are formed at the same position so that misalignment between the thin films of the multi-layer structure can be measured and used for correction.

도 7을 참조하면, 상기 오버레이 마크(100), 즉 상기 제1 어미자(110), 제2 어미자(120) 및 아들자(130)를 서로 다른 포커스 레벨로 스캐닝하여 상기 오버레이 마크(100)의 시그널을 얻는다. 이때 세 개의 포커스 레벨을 갖는 트리플 포커스 그랩(triple focus grab)을 이용하여 상기 오버레이 마크(100)의 시그널을 얻는다.Referring to FIG. 7, a signal of the overlay mark 100 is scanned by scanning the overlay mark 100, that is, the first mother 110, the second mother 120, and the son 130 at different focus levels. Get In this case, a signal of the overlay mark 100 is obtained by using a triple focus grab having three focus levels.

상기 트리플 포커스 그랩이 세 개의 포커스 레벨을 가지므로 상기 제1 어미자(110), 제2 어미자(120) 및 아들자(130)를 동시에 스캐닝하여 시그널을 얻을 수 있다. 또한 상기 제1 어미자(110), 제2 어미자(120) 및 아들자(130)에 서로 다른 포커싱 레벨(F1, F2, F3)을 적용할 수 있다. 따라서 상기 제1 어미자(110), 제2 어미자(120) 및 아들자(130) 각각이 모두 정확한 상기 오버레이 마크(100)의 시그널을 얻을 수 있다. Since the triple focus grab has three focus levels, a signal may be obtained by simultaneously scanning the first mother 110, the second mother 120, and the son 130. In addition, different focusing levels F1, F2, and F3 may be applied to the first mother 110, the second mother 120, and the son 130. Therefore, each of the first mother 110, the second mother 120, and the son 130 may obtain a signal of the overlay mark 100 that is accurate.

상기 오버레이 마크(100)의 시그널을 이용하여 층간 오버레이를 측정한다. The interlayer overlay is measured using the signal of the overlay mark 100.

구체적으로 상기 오버레이 마크(100) 시그널을 이용하여 제1 어미자(110)의 X축 및 Y축의 중심값들을 얻는다. 다음으로 상기 제2 어미자(120)의 X축 및 Y축의 중심값들을 얻는다. 또한 상기 아들자(130)의 X축 및 Y축의 중심값들을 얻는다. 이후 상기 아들자(130)의 X축 및 Y축 중심값들과 상기 제1 어미자(110) 및 제2 어미자(120)의 X축 및 Y축의 중심값들을 비교하여 미스얼라인 정도를 측정한다. Specifically, the center marks of the X and Y axes of the first mother 110 are obtained using the overlay mark 100 signal. Next, the center values of the X and Y axes of the second mother 120 are obtained. In addition, the center values of the X and Y axes of the son 130 are obtained. Then, the degree of misalignment is measured by comparing the center values of the X-axis and the Y-axis of the son 130 and the centers of the X-axis and the Y-axis of the first and second mothers 110 and 120.

상술한 바와 같이 본 발명은 오버레이 마크를 구성하는 제1 어미자(110), 제2 어미자(120) 및 아들자(130)를 모두 서로 다른 포커싱 레벨(F1,F2,F3)로 스캐닝하여 시그널을 얻기 때문에 상기 제1 어미자(110)와 제2 어미자(120)가 단차가 크더라도 서로 다른 포커스에 의해 정확한 시그널을 얻을 수 있다. As described above, since the present invention obtains a signal by scanning the first mother 110, the second mother 120, and the son 130 constituting the overlay mark at different focusing levels F1, F2, and F3. Even if the first mother 110 and the second mother 120 have a large step, accurate signals can be obtained by different focuses.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 오버레이 측정 방법은 서로 단차를 갖는 제1 어미자 및 제2 어미지를 서로 다른 포커싱 레벨로 스캐닝하여 시그널을 얻고, 아들자 또한 상기 포커싱 레벨과 다른 포커싱 레벨로 스캐닝하여 시그널을 얻는다. 따라서 상기 제1 어미자, 제2 어미자 및 아들자로 구성된 오버레이 마크의 시그널을 한번에 정확하게 얻을 수 있다. As described above, in the overlay measuring method according to the preferred embodiment of the present invention, a signal is obtained by scanning the first mother and the second mother having a step with different focusing levels, and the son also has a focusing level different from the focusing level. Scan to get the signal. Therefore, the signal of the overlay mark composed of the first mother, the second mother and the son can be accurately obtained at once.

따라서, 본 발명은 서로 다른 포커스 레벨을 갖는 트리플 포커스 그랩을 이용하여 오버레이 마크의 시그널을 얻기 때문에 제1 어미자 및 제2 어미자의 단차가 크더라도 한번에 정확한 시그널을 얻을 수 있다. 이로 인해 오버레이 측정 시 정확성이 크게 향상된다.Therefore, since the present invention obtains the signal of the overlay mark by using the triple focus grab having different focus levels, it is possible to obtain an accurate signal at once even when the first and second mothers have a large step. This greatly improves the accuracy of overlay measurements.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the foregoing has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will be able to variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. It will be appreciated.

Claims (4)

반도체 기판 상에 서로 단차를 가지며 층간 오버레이 측정을 위한 제1 어미자 및 제2 어미자를 형성하는 단계;Forming a first mother and a second mother having steps on each other on the semiconductor substrate for interlayer overlay measurements; 상기 제1 어미자 및 제2 어미자의 상부에 막을 형성하는 단계;Forming a film on top of the first and second mothers; 상기 제1 어미자 및 제2 어미자가 형성된 영역의 상기 막 상에 층간 오버레이 측정을 위한 아들자를 형성하는 단계;Forming an insulator for interlayer overlay measurement on the film in the region where the first and second mothers are formed; 상기 제1 어미자, 제2 어미자 및 아들자를 동시에 스캐닝하여 시그널을 얻는 단계; 및Simultaneously scanning the first mother, the second mother and the son to obtain a signal; And 상기 시그널을 이용하여 층간 오버레이를 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.Measuring an interlayer overlay using the signal. 제1항에 있어서, 상기 시그널을 얻는 단계에서 상기 제1 어미자, 제2 어미자 및 아들자를 각각 다른 포커스 레벨로 스캐닝하여 시그널을 얻는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.The overlay measurement method of claim 1, wherein in the obtaining of the signal, a signal is obtained by scanning the first mother, the second mother, and the son at different focus levels. 제1항에 있어서, 상기 제1 어미자 및 제2 어미자를 형성하는 단계에서, 상기 제1 어미자 및 제2 어미자를 동일한 층에 형성하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.The method of claim 1, wherein in the forming of the first and second mothers, the first and second mothers are formed on the same layer. 제1항에 있어서, 상기 제1 어미자 및 제2 어미자를 형성하는 단계에서, 상기 제1 어미자 및 제2 어미자를 서로 다른 층에 형성하는 것을 특징으로 하는 오버레이 측정 방법.The method of claim 1, wherein the forming of the first and second mothers comprises forming the first and second mothers in different layers.
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CN115729056A (en) * 2022-11-28 2023-03-03 合肥御微半导体技术有限公司 Three-dimensional overlay mark and overlay error measuring equipment measuring and correcting method

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