KR20020036739A - 정렬마크 - Google Patents

Abstract

웨이퍼를 정렬하는데 사용되는, 본 발명의 정렬마크는 웨이퍼상에 배열된 복수의 슬릿을 가진 슬릿패턴과, 웨이퍼의 단부에 복수의 슬릿중 2개의 외부영역에 슬릿의 길이를 따라 배열된 복수의 도트를 가진 도트패턴을 가지고 있다.

Description

정렬마크 {ALIGNMENT MARKS}

본 발명은 웨이퍼의 정렬에 사용되는 정렬마크에 관한 것이다.

반도체 장치를 제조할 때, 소자의 설계패턴, 상호연결등은 광리소그래피법을 사용하여 형성된다. 반도체 장치의 제조시 리소그래피 단계에서, 웨이퍼 상에 형성된 몇몇 정렬마크가 검출되고, 웨이퍼와 마크의 정렬을 수행한 후에, 마스크 상의 설계패턴의 노광과 현상을 통하여, 레지스트 패턴을 웨이퍼의 레지스트층상에 형성시킨다.

종래에 축소투영노광장치 (stepper) 는 반도체 장치 제조공정의 리소그래피 단계에서 일반적으로 사용되었다. 축소투영노광장치를 사용하는 정렬방식으로 노광시, CCD 카메라로 소정의 정렬마크를 가진 웨이퍼 표면의 영상을 촬영하고, 촬영된 영상을 영상처리하고, 웨이퍼를 정렬하기 위해서 획득한 영상의 데이터를 연산처리하는 것이 알려져 있다.

이하에서 종래 정렬마크패턴의 예를 도면을 사용하여 설명한다. 도 5 는 종래 예를 따른 정렬마크패턴을 가진 마스크를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 6 은 정렬마크를 종래 예를 따라 형성한 후에 개략적으로 도시한 웨이퍼의 정면도와 (B-B' 사이의) 단면도이다. 도 7 은 종래 예를 따라 정렬마크를 측정할 때의 신호파형이다.

접촉단계 (contact step) 에서, 도 5 에 도시된 바와 같이, 마스크 (110) 를 사용하여 웨이퍼 (120) 를 에칭하고, 웨이퍼 (120) 상에 열방향으로 복수의 슬릿(121) 의 정렬마크를 형성함으로써, 한 단부상에 슬릿중 2개의 외부에지가 테이퍼형 (123) 을 취한다. 결과적으로, 테이퍼형 (123) 의 부분은 측정시 어두워지고, 도 7 에 도시된 바와 같이, 이 영역내 신호의 피크는 마크의 양쪽 단부에서 커진다. 즉, 축소투영노광장치는, 큰 피크를 기준으로 사용하여 게인을 증폭하기 때문에, 정렬패턴의 중간부분내 피크의 반복패턴은 양쪽 단부에 비교하여 매우 작다. 결과적으로, 그 반복되는 부분이 영상처리내 잡음으로 간주되는 등의 문제가 있고, 정렬마크와 웨이퍼 정렬드롭핑의 정확성을 정밀하게 인식할 수 없다.

본 발명의 목적은 웨이퍼 정렬의 정확성을 향상시키기 위해서 정렬마크를 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 정렬마크패턴을 가진 마스크를 개략적으로 도시한 정면도.

도 2a 와 2b 는 본 발명의 실시예에 따라 정렬마크를 형성한 후에 개략적으로 도시한 웨이퍼의 정면도 및 (A-A' 사이의) 단면도.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 정렬마크의 측정시 영상 데이터의 신호파형.

도 4a 와 4b 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정렬형태를 개략적으로 도시한 도.

도 5 는 종래 예를 따라 정렬마크 패턴을 가진 마스크를 개략적으로 도시한 정면도.

도 6a 와 6b 는 종래 예에 따라 정렬마크를 형성한 후에, 개략적으로 도시한 웨이퍼의 정면도 및 (B-B' 사이의) 단면도.

도 7 은 종래 예에 따라 정렬마크를 측정할 때, 영상 데이터의 신호파형의 도.

웨이퍼의 정렬에 사용되는 본 발명의 정렬마크는 웨이퍼상에 정렬된 복수의 슬릿을 가진 슬릿패턴과, 웨이퍼의 양쪽 단부에 복수의 슬릿중 2개의 외부영역에 슬릿길이를 따라 배열된 복수의 도트를 가진 도트패턴을 가진다.

본 발명의 실시예를 도면을 사용하여 설명한다. 도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 정렬마크패턴을 가진 개략적으로 도시한 마스크의 정면도이다. 도 2 는 본 발명의 실시예에 따라 정렬마크를 형성한 후에 개략적으로 도시한 웨이퍼의 정면도 및 (A-A' 사이의) 단면도이다.

도 1 을 참조하면, 본 마스크 (10) 의 정렬마크패턴은 정렬된 복수의 슬릿 (11) 을 가진 슬릿패턴과, 상기 슬릿 (11) 의 양쪽 단부의 외부영역에 슬릿의 길이방향으로 배열된 복수의 도트 (12) 를 가진 도트패턴을 가진다. 이 경우에, 크롬 (13) 은 마스크에 사용된다.

접촉단계에서, 도 1 의 마스크 (10) 상에 형성된 정렬마크패턴을 노광시키고, 웨이퍼를 에칭한 후에, 도 2 와 같이, 정렬마크를 웨이퍼상에 형성시키고, 도트패턴 (12) 의 외부단부사이에 테이퍼형 (23) 을 갖도록 한다. 정렬단계에서, 웨이퍼를 노출시키고, 기준으로 사용된 본 웨이퍼상에 형성된 정렬마크로, 정렬을 수행한다.

다음으로, 노출시에 정렬마크에 대한 신호파형이 도시되어 있다. 도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 정렬마크 측정시 영상 데이터의 신호파형이다. 노광시 CCD 카메라로 촬영된 접촉단계에서 만들어진 정렬마크를 가진 웨이퍼상의 영상처리를 통하여 얻어진 신호파형의 평균은 주사선사이에서 발견된다. 따라서, 본 실시예에서, 도트패턴의 양쪽 단부는 테이퍼형상의 슬릿형의 종래 예 (도 6 참조) 의 경우에 비하여, 마크의 양쪽 단부에 신호의 피크가 작다 (도 7 과 비교). 따라서, 본 실시예의 정렬마크는 축소투영노광장치가 정렬마크에 따른 전반적인 신호 피크를 검출하도록 하고, 웨이퍼상에 형성된 정렬마크를 기준으로 사용하여 정렬을 정밀하게 수행할 수 있도록 한다. 정렬마크 인식후 연산처리에서, 정렬 정확성은 슬릿패턴만을 사용하고 도트패턴을 생략하여 향상될 수 있다.

도트패턴의 최소로 요구되는 슬릿영역의 도트크기는, 슬릿영역의 신호강도가 도트영역의 양쪽 단부의 신호강도의 25 % 이상과 같도록 된다. 이것은 이 신호강도가 25 % 보다 작으면, 슬릿영역의 신호가 잡음으로 인식되는 때가 있고 정렬마크는 정확하게 인식될 수 없기 때문이다. 더 정확히 인식하기 위해서, 슬릿영역의 신호강도를 도트영역의 양쪽 단부의 신호강도보다 30 % 내지 40 % 또는 이 이상인 도트크기가 바람직하다. 또한, 슬릿영역의 신호강도와 도트영역의 양쪽 단부에서의 신호강도가 거의 같도록 하는 도트크기가 가장 적당하다.

도트크기의 예가 도 4a 와 4b 에 도시되어 있다. 도 4a 와 4b 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 정렬패턴을 도시한 개략도이다. 도 4a 는 도트의 수가 감소하는 동안 슬릿의 길이방향으로 도트의 폭이 연장되는 경우이고, 도 4b 는 도트의 수가 증가하는 동안 슬릿의 길이방향으로 도트의 폭이 짧아지는 경우이다. 도트수의 증가/감소와 도트폭을 조절하여, 슬릿영역의 신호강도가 도트영역 양쪽 단부의 신호강도의 25 % 이상이 되도록 한다.

도트가 슬릿과 동일한 크기가 아닌한, 도트수는 하나 또는 바람직하게는 2개이상일 수 있다. 윗 표면에 도시된 바와 같이, 도트형태는 직각에 제한되지 않고, 둥근 코너일 수도 있다.

본 발명에 따르면, 정렬마크는 축소투영노광장치를 정확하게 인식할 수 있기 때문에, 정렬마크의 양쪽 단부가 테이퍼형태 이더라도, 웨이퍼 정렬의 정확성을 향상시킬 수 있다.

본 발명이 특정 실시예를 기준으로 기재되었지만, 이 기재는 제한된 의미로 해석되지는 않는다. 기재된 실시예의 다양한 변형이 본 발명의 기술은 당업자에게는 명백하다. 본 발명의 범주에 해당하는 어떤 변형이나 실시예도 포함한다.

본 실시예의 정렬마크는 축소투영노광장치가 정렬마크에 따른 전반적인 신호 피크를 검출하도록 하고, 웨이퍼상에 형성된 정렬마크를 기준으로 사용하여 정렬을 정밀하게 수행할 수 있도록 한다. 정렬마크 인식후 연산처리에서, 정렬 정확성은 슬릿패턴만을 사용하고 도트패턴을 생략하여 향상될 수 있다.

Claims (5)

1. 웨이퍼상에 배열된 복수의 슬릿을 가진 슬릿패턴; 및

   상기 웨이퍼의 단부에 상기 복수의 슬릿중 2개의 외부 영역에서 상기 슬릿의 길이방향을 따라 배열되는 복수의 도트를 가진 도트패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 웨이퍼 정렬용 정렬마크.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 도트패턴은 상기 슬릿의 장축에 대하여 대략 평행하게 병렬적으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 정렬마크.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬릿의 폭을 따라 자른 단면에서 보이는 상기 도트패턴의 도트크기를 조절하여, 각 슬릿영역에서의 신호강도를 상기 웨이퍼의 양쪽 단부에서의 도트영역의 25 % 이상으로 되도록 충분히 크게 하는 것을 특징으로 하는 정렬마크.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬릿의 폭을 따라 자른 단면에서 보이는 상기 도트패턴의 도트크기를 조절하여, 각 슬릿영역에서의 신호강도를 상기 웨이퍼의 양쪽 단부에서의 도트영역의 30 % 이상으로 되도록 충분히 크게 하는 것을 특징으로 하는 정렬마크.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 슬릿의 폭을 따라 자른 단면에서 보이는 상기 도트패턴의 도트크기를 조절하여, 각 슬릿영역에서의 신호강도를 양쪽 단부에서의 도트영역의 신호강도와 동일하게 되도록 충분히 크게 하는 것을 특징으로 하는 정렬마크.