KR20240150973A - Overlay Mark with a Photonic Crystal Layer, Overlay Measurement Method, Overlay Measurement Device, Semiconductor Device Manufacturing Method Using the Same, and Method for Optimizing a Photonic Crystal Layer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오버레이 마크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오버레이 마크를 비추는 조명에 대한 반사율이 낮은 광 결정 층을 하부에 구비하는 오버레이 마크에 관한 것이다. 본 발명은, 두 개 이상의 패턴 층들 사이의 오버레이 오차를 결정하는 이미지 기반 오버레이 측정용 오버레이 마크로서, 하부 패턴 층과 함께 형성되며, 제1 방향으로 간격을 두고 배치되는 복수의 제1 패턴 요소들을 구비하는 제1 오버레이 마크와; 상기 하부 패턴 층 위에 형성되는 상부 패턴 층과 함께 형성되며, 상기 제1 방향으로 간격을 두고 배치되는 복수의 제2 패턴 요소들을 구비하는 제2 오버레이 마크와; 상기 하부 패턴 층 아래에 배치되며, 광 결정 구조가 형성된 표면을 구비하는 광 결정 층을 포함하는 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크를 제공한다. 본 발명에 따른 오버레이 마크는 패턴 층들과 함께 형성되는 제1 오버레이 마크 및 제2 오버레이 마크 하부에 광 결정 구조가 형성된 표면을 구비하는 광 결정 층이 배치된다. 따라서 불필요한 반사광에 의해서 오버레이 마크 이미지가 왜곡되는 것을 최소화할 수 있다.The present invention relates to an overlay mark, and more particularly, to an overlay mark having a photonic crystal layer having a low reflectivity for light illuminating the overlay mark. The present invention provides an overlay mark for image-based overlay measurement for determining an overlay error between two or more pattern layers, comprising: a first overlay mark formed together with a lower pattern layer and having a plurality of first pattern elements spaced apart in a first direction; a second overlay mark formed together with an upper pattern layer formed on the lower pattern layer and having a plurality of second pattern elements spaced apart in the first direction; and a photonic crystal layer disposed under the lower pattern layer and having a surface on which a photonic crystal structure is formed. The overlay mark according to the present invention has a photonic crystal layer having a surface on which a photonic crystal structure is formed disposed under the first overlay mark and the second overlay mark formed together with pattern layers. Therefore, distortion of an overlay mark image due to unnecessary reflected light can be minimized.
Description
본 발명은 오버레이 마크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오버레이 마크를 비추는 조명에 대한 반사율이 낮은 광 결정 층을 하부에 구비하는 오버레이 마크에 관한 것이다.The present invention relates to an overlay mark, and more particularly, to an overlay mark having a photonic crystal layer having a low reflectivity for light illuminating the overlay mark thereunder.
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 패턴들이 미리 설정된 위치에 정확하게 형성되어야만, 원하는 반도체 소자를 제조할 수 있다.On a semiconductor substrate, multiple pattern layers are formed sequentially. In addition, a circuit of one layer is formed by dividing it into two patterns through double patterning, etc. These pattern layers or multiple patterns of one layer must be formed accurately at preset locations in order to manufacture a desired semiconductor device.
따라서 패턴 층들이 정확하게 정렬되었는지를 확인하기 위해서, 패턴 층들과 동시에 형성되는 오버레이 마크들이 사용된다.Therefore, to ensure that the pattern layers are aligned accurately, 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. The method of measuring the overlay using the overlay mark is as follows. First, a structure that is part of the overlay mark is formed simultaneously with the formation of the pattern layer on the pattern layer formed in the previous process, for example, the etching process. Then, in the subsequent process, for example, the photolithography process, the remaining structure of the overlay mark is formed on the photoresist.
그리고 오버레이 측정 장치를 통해서 이전 공정에 형성된 패턴 층의 오버레이 구조물과 포토레지스트 층의 오버레이 구조물의 이미지를 획득하고, 이들 이미지들의 중심들 사이의 오프셋 값을 계측하여 오버레이 값을 측정한다.Then, images of the overlay structure of the pattern layer formed in the previous process and the overlay structure of the photoresist layer are acquired through an overlay measurement device, and the offset value between the centers of these images is measured to measure the overlay value.
좀 더 구체적으로, 일본공개특허 2020-112807에는 기판에 형성된 오버레이 마크의 이미지를 캡처하고, 캡처된 이미지에서 복수의 워킹 존들을 선택하고, 선택된 워킹 존 각각에 대한 정보를 가진 신호를 형성하고, 이들을 비교함으로써 서로 다른 층들 또는 서로 다른 패턴들 사이의 상대적인 어긋남을 결정하는 방법이 개시되어 있다.More specifically, Japanese Patent Publication No. 2020-112807 discloses a method of capturing an image of an overlay mark formed on a substrate, selecting a plurality of working zones from the captured image, forming a signal having information about each of the selected working zones, and comparing them to determine relative misalignment between different layers or different patterns.
도 1은 종래의 오버레이 마크의 평면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 오버레이 마크(1)는 4개의 워킹 존(working zone) 세트(4, 5, 6, 7)들을 구비한다. 그리고 각각의 워킹 존 세트(4, 5, 6, 7)는 서도 대각선상으로 배치되는 2개의 워킹 존들을 구비한다. 각각의 워킹 존 세트(4, 5, 6, 7)는 해당 워킹 존 세트와 함께 형성된 패턴 층의 X축 또는 Y축 방향으로의 오버레이 오차 측정에 사용된다.Fig. 1 is a plan view of a conventional overlay mark. As shown in Fig. 1, the conventional overlay mark (1) has four working zone sets (4, 5, 6, 7). And each working zone set (4, 5, 6, 7) has two working zones arranged diagonally. Each working zone set (4, 5, 6, 7) is used for measuring an overlay error in the X-axis or Y-axis direction of a pattern layer formed with the corresponding working zone set.
각각의 워킹 존은 오버레이 마크(1)의 중심으로부터 오버레이 마크(1)의 외곽까지 일정한 간격으로 배치되는 바들을 포함한다. 따라서 오버레이 측정 장치를 이용해서, 워킹 존 세트(4, 5, 6, 7)에 속하는 두 개의 워킹 존들로부터, 도 2에 도시된 바와 같은, 주기적인 신호를 각각 획득할 수 있다. 도 2의 그래프는. 예를 들어, 도 1에서 선택된 일부 영역(8)으로부터 얻을 수 있다. Each working zone includes bars arranged at regular intervals from the center of the overlay mark (1) to the periphery of the overlay mark (1). Therefore, by using the overlay measuring device, periodic signals, as shown in Fig. 2, can be obtained from two working zones belonging to the working zone set (4, 5, 6, 7). The graph of Fig. 2 can be obtained, for example, from a selected portion (8) of Fig. 1.
도 2의 그래프에서 피크들을 바들이 배치된 부분에 나타난다. 종래의 오버레이 마크(1)는 바들이 주기적으로 배치되므로, 획득되는 신호도 주기성을 가진다. 그리고 선택된 두 개의 영역(8, 8')으로부터 획득한 두 개의 주기적인 신호의 상관 분석(correlation)을 통해서 오버레이 오차를 측정한다.In the graph of Fig. 2, peaks appear in the areas where bars are arranged. Since the conventional overlay mark (1) has bars arranged periodically, the acquired signal also has periodicity. And the overlay error is measured through correlation analysis of two periodic signals acquired from two selected areas (8, 8').
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 오버레이 마크(1)에서 제1 패턴 층과 함께 형성되는 구조물(2)들과 제2 패턴 층과 함께 형성되는 구조물(3)들이 서로 겹치지 않도록 배치한다.As illustrated in Fig. 1, in a conventional overlay mark (1), structures (2) formed together with the first pattern layer and structures (3) formed together with the second pattern layer are arranged so as not to overlap each other.
상술한 방법으로 오버레이 오차를 정확하게 측정하기 위해서는, 선명한 오버레이 마크 이미지를 획득(캡처)할 필요가 있다. 선명한 오버레이 마크 이미지를 획득하기 위해서는 오버레이 마크를 비추는 조명이 오버레이 마크의 표면 이외의 표면으로부터의 반사되는 것을 최소화되는 것이 바람직하다. 다른 표면으로부터의 반사광은 오버레이 마크 이미지를 왜곡하고 노이즈를 발생시킬 수 있기 때문이다.In order to accurately measure the overlay error using the above-described method, it is necessary to obtain (capture) a clear overlay mark image. In order to obtain a clear overlay mark image, it is desirable that the light illuminating the overlay mark is minimized from reflections from surfaces other than the surface of the overlay mark. This is because reflections from other surfaces can distort the overlay mark image and generate noise.
도 3은 도 1에 도시된 오버레이 마크의 일부 단면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 이전 공정에서 형성된 패턴 층과 함께 형성된 구조물(2) 아래에 위치하는 하부 층(9)의 표면의 조명에 대한 반사율이 높다면, 하부 층(9)의 표면으로부터의 반사광에 의해서 오버레이 마크 이미지가 왜곡될 수 있다.Fig. 3 is a cross-sectional view of a portion of the overlay mark illustrated in Fig. 1. As illustrated in Fig. 3, if the reflectivity of the surface of the lower layer (9) located below the structure (2) formed together with the pattern layer formed in the previous process is high, the overlay mark image may be distorted by the reflected light from the surface of the lower layer (9).
본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 오버레이 마크 아래에 위치하는 표면으로부터의 반사광에 의해서 오버레이 마크 이미지가 왜곡되는 것을 최소화할 수 있는 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is intended to improve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an overlay mark having a photonic crystal layer capable of minimizing distortion of an overlay mark image due to reflected light from a surface located under the overlay mark.
또한, 이를 이용한 오버레이 측정 방법, 측정 장치 및 반도체 소자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the purpose is to provide an overlay measurement method, a measurement device, and a method for manufacturing a semiconductor device using the same.
또한, 광 결정 층을 최적화하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Additionally, it aims to provide a method for optimizing a photonic crystal layer.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 두 개 이상의 패턴 층들 사이의 오버레이 오차를 결정하는 이미지 기반 오버레이 측정용 오버레이 마크로서, 하부 패턴 층과 함께 형성되며, 제1 방향으로 간격을 두고 배치되는 복수의 제1 패턴 요소들을 구비하는 제1 오버레이 마크와; 상기 하부 패턴 층 위에 형성되는 상부 패턴 층과 함께 형성되며, 상기 제1 방향으로 간격을 두고 배치되는 복수의 제2 패턴 요소들을 구비하는 제2 오버레이 마크와; 상기 하부 패턴 층 아래에 배치되며, 광 결정 구조가 형성된 표면을 구비하는 광 결정 층을 포함하는 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크를 제공한다.In order to achieve the above-described object, the present invention provides an overlay mark for image-based overlay measurement that determines an overlay error between two or more pattern layers, the overlay mark comprising: a first overlay mark formed together with a lower pattern layer and having a plurality of first pattern elements spaced apart in a first direction; a second overlay mark formed together with an upper pattern layer formed on the lower pattern layer and having a plurality of second pattern elements spaced apart in the first direction; and an overlay mark including a photonic crystal layer disposed under the lower pattern layer and having a surface on which a photonic crystal structure is formed.
또한, 상기 광 결정 층은 실리콘 층인 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크를 제공한다.Additionally, the photonic crystal layer provides an overlay mark having a photonic crystal layer which is a silicon layer.
또한, 상기 광 결정 구조는 상기 오버레이 마크의 이미지 획득을 위해 사용되는 오버레이 측정 장치의 광학 해상력(Optical resolution) 미만의 피치를 가지는 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크를 제공한다.Additionally, the photonic crystal structure provides an overlay mark having a photonic crystal layer having a pitch less than the optical resolution of an overlay measuring device used to acquire an image of the overlay mark.
또한, 상기 광 결정 구조는 1차원 또는 2차원 광 결정 구조인 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크를 제공한다.Additionally, the photonic crystal structure provides an overlay mark having a photonic crystal layer that is a one-dimensional or two-dimensional photonic crystal structure.
또한, 상기 광 결정 구조는 제1 광 결정 구조와 제2 광 결정 구조를 포함하며, 상기 제1 패턴 요소들은 상기 제1 광 결정 구조 위에 배치되고, 상기 제2 패턴 요소들은 상기 제2 광 결정 구조 위에 배치되는 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크를 제공한다.Additionally, the photonic crystal structure provides an overlay mark having a photonic crystal layer including a first photonic crystal structure and a second photonic crystal structure, wherein the first pattern elements are disposed over the first photonic crystal structure and the second pattern elements are disposed over the second photonic crystal structure.
또한, 상기 제1 광 결정 구조는 상기 제1 방향을 따라서 하나의 피치를 가지는 1차원 광 결정 구조이며, 상기 제2 광 결정 구조는 상기 제1 방향을 따라서 하나의 피치를 가지는 1차원 광 결정 구조인 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크를 제공한다.In addition, an overlay mark is provided having a photonic crystal layer, wherein the first photonic crystal structure is a one-dimensional photonic crystal structure having one pitch along the first direction, and the second photonic crystal structure is a one-dimensional photonic crystal structure having one pitch along the first direction.
또한, 상기 제1 광 결정 구조와 상기 제2 광 결정 구조는 두께, 선 폭, 선 폭과 피치의 비율 중에서 적어도 하나가 서로 다른 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크를 제공한다.Additionally, the first photonic crystal structure and the second photonic crystal structure provide an overlay mark having photonic crystal layers having at least one different thickness, line width, and ratio of line width to pitch.
또한, 본 발명은, 상술한 광 결정 층을 최적화하는 방법으로서, a) 상기 광 결정 층의 상기 광 결정 구조의 두께, 피치, 선 폭과 피치의 비율에 기초한 복수의 조합들을 구성하는 단계와, b) 조합별로 오버레이 마크 이미지를 획득하는 단계와, c) 상기 오버레이 마크 이미지별로 MTF(Mudulation Tranfer Function) 값을 구하는 단계와, d) 조합별 MTF 값에 기초하여, 최적의 조합을 결정하는 단계를 포함하는 광 결정 층을 최적화하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for optimizing the photonic crystal layer, comprising the steps of: a) configuring a plurality of combinations based on the thickness, pitch, and line width and pitch ratio of the photonic crystal structure of the photonic crystal layer; b) obtaining an overlay mark image for each combination; c) obtaining an MTF (Mudulation Transfer Function) value for each overlay mark image; and d) determining an optimal combination based on the MTF value for each combination.
또한, 상기 a) 단계는, 상기 b) 단계에서 상기 오버레이 마크 이미지 획득에 사용되는 조명의 파장 대역과, 상기 제1 패턴 요소들의 형태와 배치에 기초하여 상기 복수의 조합들을 구성하는 단계인 광 결정 층을 최적화하는 방법을 제공한다.In addition, the step a) provides a method for optimizing a photonic crystal layer, which is a step of configuring the plurality of combinations based on the wavelength band of the illumination used to acquire the overlay mark image in the step b) and the shape and arrangement of the first pattern elements.
또한, 본 발명은, 복수의 연속하는 패턴 층들을 형성함과 동시에 형성된 오버레이 마크를 조명하는 조명 광학계와, 상기 오버레이 마크로부터의 반사광을 집광하여 오버레이 마크 이미지를 결상시키는 결상 광학계와, 상기 결상 광학계에 의해 결상된 상기 오버레이 마크 이미지를 획득하는 이미지 검출기와, 상기 이미지 검출기에 의해 얻어진 상기 오버레이 마크 이미지를 처리하여 복수의 연속하는 패턴 층들 사이의 오버레이를 측정하는 오버레이 측정 장치로서, 상기 오버레이 마크는 상술한 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크인 오버레이 측정 장치를 제공한다.In addition, the present invention provides an overlay measuring device which comprises an illumination optical system which forms a plurality of continuous pattern layers and illuminates an overlay mark formed at the same time, an imaging optical system which collects reflected light from the overlay mark to form an overlay mark image, an image detector which obtains the overlay mark image formed by the imaging optical system, and processes the overlay mark image obtained by the image detector to measure the overlay between the plurality of continuous pattern layers, wherein the overlay mark is an overlay mark including the above-described photonic crystal layer.
또한, 본 발명은, 복수의 연속하는 패턴 층들 사이의 오버레이 오차를 측정하는 방법으로서, 복수의 연속하는 패턴 층들과 동시에 형성된 오버레이 마크를 촬영하여 오버레이 마크 이미지를 획득하는 단계와, 상기 오버레이 마크 이미지를 분석하는 단계를 포함하며, 상기 오버레이 마크는 상술한 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크인 오버레이 측정방법을 제공한다.In addition, the present invention provides an overlay measuring method for measuring an overlay error between a plurality of consecutive pattern layers, comprising the steps of: photographing an overlay mark formed simultaneously with a plurality of consecutive pattern layers to obtain an overlay mark image; and analyzing the overlay mark image, wherein the overlay mark is an overlay mark having the above-described photonic crystal layer.
또한, 본 발명은, 반도체 소자의 제조방법으로서, 복수의 연속하는 패턴 층들과 동시에 오버레이 마크를 형성하는 단계와, 상기 오버레이 마크를 이용하여 오버레이 오차를 측정하는 단계와, 측정된 오버레이 오차를 복수의 연속하는 패턴 층들을 형성하기 위한 공정제어에 이용하는 단계를 포함하며, 상기 오버레이 마크는 상술한 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크인 반도체 소자의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of forming an overlay mark simultaneously with a plurality of continuous pattern layers, measuring an overlay error using the overlay mark, and using the measured overlay error for process control for forming a plurality of continuous pattern layers, wherein the overlay mark is an overlay mark including the photonic crystal layer described above.
본 발명에 따른 오버레이 마크는 패턴 층들과 함께 형성되는 제1 오버레이 마크 및 제2 오버레이 마크 하부에 광 결정 구조가 형성된 표면을 구비하는 광 결정 층이 배치된다. 따라서 불필요한 반사광에 의해서 오버레이 마크 이미지가 왜곡되는 것을 최소화할 수 있다.The overlay mark according to the present invention comprises a photonic crystal layer having a surface on which a photonic crystal structure is formed under a first overlay mark and a second overlay mark formed together with pattern layers. Accordingly, distortion of the overlay mark image due to unnecessary reflected light can be minimized.
도 1은 종래의 오버레이 마크의 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 오버레이 마크의 하나의 워킹 존으로부터 획득된 신호를 나타낸다.
도 3은 도 1에 도시된 오버레이 마크의 일부 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 오버레이 마크의 평면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 오버레이 마크의 일부 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 오버레이 측정 장치의 개략도이다.
도 7은 제1 광 결정 구조를 최적화하는 단계의 순서도이다.
도 8 내지 10은 제1 광 결정 구조의 피치와 두께에 따른 2차원 MTF 매핑 결과를 나타낸 도면이다.
도 11은 초점 위치에 따른 MTF 값의 변화를 나타낸 그래프이다.
도 12는 2차원 광 결정 구조를 나타낸 도면이다. Figure 1 is a plan view of a conventional overlay mark.
Figure 2 shows a signal obtained from one working zone of the overlay mark illustrated in Figure 1.
Figure 3 is a cross-sectional view of a portion of the overlay mark illustrated in Figure 1.
Figure 4 is a plan view of an overlay mark according to one embodiment of the present invention.
Figure 5 is a cross-sectional view of a portion of the overlay mark illustrated in Figure 4.
Figure 6 is a schematic diagram of an overlay measuring device according to one embodiment of the present invention.
Figure 7 is a flowchart of the steps for optimizing the first photonic crystal structure.
Figures 8 to 10 are diagrams showing the results of two-dimensional MTF mapping according to the pitch and thickness of the first photonic crystal structure.
Figure 11 is a graph showing the change in MTF value according to focus position.
Figure 12 is a drawing showing a two-dimensional photonic crystal structure.
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 below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the art. Therefore, the shapes of elements in the drawings are exaggerated to emphasize a clearer description, and elements indicated by the same symbols in the drawings mean the same elements.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 오버레이 마크의 평면도이며, 도 5는 도 4에 도시된 오버레이 마크의 일부 단면도이다. 도 5의 (a)는 도 4의 A 선으로 표시된 부분의 단면도이며, (b)는 도 4의 B 선으로 표시된 부분의 단면도이다.FIG. 4 is a plan view of an overlay mark according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view of a portion of the overlay mark illustrated in FIG. 4. FIG. 5 (a) is a cross-sectional view of a portion indicated by line A in FIG. 4, and (b) is a cross-sectional view of a portion indicated by line B in FIG. 4.
도 4는 오버레이 마크(100)가 정렬된 상태(제1 패턴 층과 제2 패턴 층이 정렬된 상태)를 나타낸다.Figure 4 shows a state in which the overlay mark (100) is aligned (a state in which the first pattern layer and the second pattern layer are aligned).
도 4와 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 오버레이 마크(100)는 제1 오버레이 마크(10), 제2 오버레이 마크(20) 및 광 결정 층(30)을 포함한다.As illustrated in FIGS. 4 and 5, an overlay mark (100) according to one embodiment of the present invention includes a first overlay mark (10), a second overlay mark (20), and a photonic crystal layer (30).
제1 오버레이 마크(10)는 아래층(이전 층)인 제1 패턴 층과 함께 형성되며, 제2 오버레이 마크(20)는 위층(현재 층)인 제2 패턴 층과 함께 형성된다. 광 결정 층(30)은 제1 오버레이 마크(10)의 아래에 배치된다. 예를 들어, 광 결정 층(30)은 실리콘 기판 층일 수 있으며, 이전 층은 실리콘 기판 층 위에 형성된 질화규소(SiN) 층일 수 있으며, 현재 층은 포토레지스트 층일 수 있다. The first overlay mark (10) is formed together with the first pattern layer, which is the lower layer (previous layer), and the second overlay mark (20) is formed together with the second pattern layer, which is the upper layer (current layer). The photonic crystal layer (30) is positioned below the first overlay mark (10). For example, the photonic crystal layer (30) may be a silicon substrate layer, the previous layer may be a silicon nitride (SiN) layer formed on the silicon substrate layer, and the current layer may be a photoresist layer.
도 4에서는 제1 오버레이 마크(10)와 제2 오버레이 마크(20)를 서로 구별하기 위해서 서로 다른 해칭(hatching) 패턴을 사용하여 표시하였다. 사용된 해칭 패턴은 제1 오버레이 마크(10)와 제2 오버레이 마크(20)를 용이하기 구별하기 위한 것일 뿐이며 제1 오버레이 마크(10)와 제2 오버레이 마크(20)의 형태와는 무관하다.In Fig. 4, different hatching patterns are used to distinguish the first overlay mark (10) and the second overlay mark (20) from each other. The hatching pattern used is only for easily distinguishing the first overlay mark (10) and the second overlay mark (20) and is unrelated to the shapes of the first overlay mark (10) and the second overlay mark (20).
도 4에서는 제1 오버레이 마크(10)와, 제2 오버레이 마크(20)의 구성으로 AIM(Advanced Imaging Metrology) 오버레이 마크를 예로 들어 도시하였다. 그러나 PGT(Pulsated Grating Target) 오버레이 마크(한국 등록특허 제10-2440758호에 개시된 오버레이 마크), BIB(Box in box) 오버레이 마크, FIF(Frame in Frame) 오버레이 마크 등 다양한 형태의 오버레이 마크를 제한 없이 사용할 수 있다.In Fig. 4, the AIM (Advanced Imaging Metrology) overlay mark is illustrated as an example of a configuration of a first overlay mark (10) and a second overlay mark (20). However, various forms of overlay marks, such as a PGT (Pulsated Grating Target) overlay mark (an overlay mark disclosed in Korean Patent No. 10-2440758), a BIB (Box in box) overlay mark, and a FIF (Frame in Frame) overlay mark, may be used without limitation.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 오버레이 마크(10)는 제1 방향(X축 방향)으로 간격을 두고 배치되는 복수의 제1 패턴 요소(11a, 11b)들을 구비한다. 제1 패턴 요소(11a, 11b)들은 제1 방향을 따라서 간격을 두고 배치되는 복수의 바들일 수 있다.As illustrated in FIG. 4, the first overlay mark (10) has a plurality of first pattern elements (11a, 11b) arranged at intervals in the first direction (X-axis direction). The first pattern elements (11a, 11b) may be a plurality of bars arranged at intervals along the first direction.
제2 오버레이 마크(20)는 제1 방향(X축 방향)으로 간격을 두고 배치되는 복수의 제2 패턴 요소(21a, 21b)들을 구비한다. 제2 패턴 요소(21a, 21b)들은 제1방향을 따라서 간격을 두고 배치되는 복수의 바들일 수 있다.The second overlay mark (20) has a plurality of second pattern elements (21a, 21b) spaced apart in the first direction (X-axis direction). The second pattern elements (21a, 21b) may be a plurality of bars spaced apart along the first direction.
제1 패턴 요소(11a, 11b)들과 제2 패턴 요소(21a, 21b)들은 제1 방향으로의 오버레이 오차 측정에 사용된다.The first pattern elements (11a, 11b) and the second pattern elements (21a, 21b) are used to measure the overlay error in the first direction.
제1 오버레이 마크(10)는 제2 방향(Y축 방향)으로 간격을 두고 배치되는 복수의 제3 패턴 요소(13a, 13b)들을 더 구비할 수 있다. 제3 패턴 요소(13a, 13b)들은 제2방향을 따라서 간격을 두고 배치되는 복수의 바들일 수 있다.The first overlay mark (10) may further include a plurality of third pattern elements (13a, 13b) spaced apart in the second direction (Y-axis direction). The third pattern elements (13a, 13b) may be a plurality of bars spaced apart along the second direction.
제2 오버레이 마크(20)는 제2 방향(Y축 방향)으로 간격을 두고 배치되는 복수의 제4 패턴 요소(23a, 23b)들을 더 구비할 수 있다. 제4 패턴 요소(23a, 23b)들은 제2방향을 따라서 간격을 두고 배치되는 복수의 바들일 수 있다.The second overlay mark (20) may further include a plurality of fourth pattern elements (23a, 23b) spaced apart in the second direction (Y-axis direction). The fourth pattern elements (23a, 23b) may be a plurality of bars spaced apart along the second direction.
제3 패턴 요소(13a, 13b)들과 제4 패턴 요소(23a, 23b)들은 제2 방향으로의 오버레이 오차 측정에 사용된다.The third pattern elements (13a, 13b) and the fourth pattern elements (23a, 23b) are used to measure the overlay error in the second direction.
도 4와 5에 도시된 바와 같이, 광 결정 층(30)은 제1 광 결정(Photonic Crystal or photonic bandgap material) 구조(31a, 31b)와, 제2 광 결정 구조(33a, 33b), 제3 광 결정 구조(35a, 35b) 및 제4 광 결정 구조(37a, 37b)가 형성된 표면을 구비한다. 광 결정 구조는 전자기파가 전파할 수 없는 파장 대역인 광자 밴드 갭을 갖는 주기적인 구조이다. 이러한 주기적인 구조는 특정 방향에서 파동의 상쇄 간섭을 일으켜 광 결정 층을 통해서 전파할 수 없는 파장 대역을 생성한다. As illustrated in FIGS. 4 and 5, the photonic crystal layer (30) has a surface on which a first photonic crystal (photonic Crystal or photonic bandgap material) structure (31a, 31b), a second photonic crystal structure (33a, 33b), a third photonic crystal structure (35a, 35b), and a fourth photonic crystal structure (37a, 37b) are formed. The photonic crystal structure is a periodic structure having a photonic band gap, which is a wavelength band in which electromagnetic waves cannot propagate. This periodic structure causes destructive interference of waves in a specific direction to generate a wavelength band in which waves cannot propagate through the photonic crystal layer.
제1 내지 제4 광 결정 구조는 상쇄 간섭을 통해서 오버레이 마크의 이미지 획득을 위해서 사용되는 조명이 광 결정 층(30)에서 반사되는 것을 최소화하는 역할을 한다.The first to fourth photonic crystal structures serve to minimize the reflection of light used to acquire an image of the overlay mark from the photonic crystal layer (30) through destructive interference.
제1 패턴 요소(11a, 11b)는 제1 광 결정 구조(31a, 31b)의 바로 위에, 제1 광 결정 구조(31a, 31b)와 거의 겹치게 형성된다. 제1 패턴 요소(11a, 11b)는 제1 광 결정 구조(31a, 31b)가 형성된 영역을 거의 가득 채우도록 형성될 수 있다.The first pattern element (11a, 11b) is formed directly above the first photonic crystal structure (31a, 31b) and almost overlaps the first photonic crystal structure (31a, 31b). The first pattern element (11a, 11b) can be formed to almost completely fill the area where the first photonic crystal structure (31a, 31b) is formed.
마찬가지로, 제2 패턴 요소(21a, 21b)는 제2 광 결정 구조(33a, 33b)의 바로 위에, 제2 광 결정 구조(33a, 33b)와 거의 겹치게 형성되며, 제3 패턴 요소(13a, 13b)는 제3 광 결정 구조(35a, 35b)의 바로 위에, 제3 광 결정 구조(35a, 35b)와 거의 겹치게 형성되며, 제4 패턴 요소(23a, 23b)는 제4 광 결정 구조(37a, 37b)의 바로 위에, 제4 광 결정 구조(37a, 37b)와 거의 겹치게 형성된다. Similarly, the second pattern element (21a, 21b) is formed directly on the second photonic crystal structure (33a, 33b) and almost overlaps the second photonic crystal structure (33a, 33b), the third pattern element (13a, 13b) is formed directly on the third photonic crystal structure (35a, 35b) and almost overlaps the third photonic crystal structure (35a, 35b), and the fourth pattern element (23a, 23b) is formed directly on the fourth photonic crystal structure (37a, 37b) and almost overlaps the fourth photonic crystal structure (37a, 37b).
본 실시예의 제1 내지 제4 광 결정 구조는 1차원 광 결정 구조이다. 제1 내지 제4 광 결정 구조는 광 결정 층(30)의 표면에 단일 피치를 가지는 복수의 트렌치 구조들을 형성하는 방법으로 형성할 수 있다. 제1 내지 제4 광 결정 구조의 피치는 제1 내지 제4 패턴 요소들의 피치보다 작다. 제1 내지 제4 광 결정 구조의 피치는 오버레이 측정 장치의 광학 해상도보다 작다.The first to fourth photonic crystal structures of the present embodiment are one-dimensional photonic crystal structures. The first to fourth photonic crystal structures can be formed by a method of forming a plurality of trench structures having a single pitch on a surface of the photonic crystal layer (30). The pitch of the first to fourth photonic crystal structures is smaller than the pitch of the first to fourth pattern elements. The pitch of the first to fourth photonic crystal structures is smaller than the optical resolution of the overlay measuring device.
제1 광 결정 구조(31a, 31b)는 제1 방향을 따라서 하나의 피치를 가진다. 제1 광 결정 구조(31a, 31b)를 이루는 선들은 제1 패턴 요소(11a, 11b)와 나란하다. 제1 광 결정 구조(31a, 31b)의 피치(P1), 두께(T1) 및 선 폭(CD1)과 피치(P1)의 비율은 제1 광 결정 구조(31a, 31b)에 의해서 상쇄되는 광의 파장 대역을 결정한다.The first photonic crystal structure (31a, 31b) has one pitch along the first direction. The lines forming the first photonic crystal structure (31a, 31b) are parallel to the first pattern elements (11a, 11b). The ratio of the pitch (P 1 ), the thickness (T 1 ) and the line width (CD 1 ) of the first photonic crystal structure (31a, 31b) to the pitch (P 1 ) determines the wavelength band of light that is offset by the first photonic crystal structure (31a, 31b).
제2 광 결정 구조(33a, 33b)는 제1 방향을 따라서 하나의 피치를 가진다. 제2 광 결정 구조(33a, 33b)를 이루는 선들은 제2 패턴 요소(21a, 21b)와 나란하다. 제2 광 결정 구조(33a, 33b)의 피치(P2), 두께(T2) 및 선 폭(CD2)과 피치(P2)의 비율은 제2 광 결정 구조(33a, 33b)에 의해서 상쇄되는 광의 파장 대역을 결정한다.The second photonic crystal structure (33a, 33b) has one pitch along the first direction. The lines forming the second photonic crystal structure (33a, 33b) are parallel to the second pattern elements (21a, 21b). The ratio of the pitch (P 2 ), thickness (T 2 ), and line width (CD 2 ) of the second photonic crystal structure (33a, 33b) to the pitch (P 2 ) determines the wavelength band of light that is offset by the second photonic crystal structure (33a, 33b).
제3 광 결정 구조(35a, 35b)와 제4 광 결정 구조(37a, 37b)는 제2 방향을 따라서 하나의 피치를 가진다. 제3 광 결정 구조(35a, 35b)를 이루는 선들은 제3 패턴 요소(13a, 13b)와 나란하며, 제4 광 결정 구조(37a, 37b)를 이루는 선들은 제4 패턴 요소(23a, 23b)와 나란하다. 제3 광 결정 구조(35a, 35b)의 피치(P3), 두께(T3) 및 선 폭(CD3)과 피치(P3)의 비율은 제3 광 결정 구조(35a, 35b)에 의해서 상쇄되는 광의 파장 대역을 결정하며, 제4 광 결정 구조(37a, 37b)의 피치(P4), 두께(T4) 및 선 폭(CD4)과 피치(P4)의 비율은 제4 광 결정 구조(37a, 37b)에 의해서 상쇄되는 광의 파장 대역을 결정한다.The third photonic crystal structure (35a, 35b) and the fourth photonic crystal structure (37a, 37b) have one pitch along the second direction. The lines forming the third photonic crystal structure (35a, 35b) are parallel to the third pattern element (13a, 13b), and the lines forming the fourth photonic crystal structure (37a, 37b) are parallel to the fourth pattern element (23a, 23b). The pitch (P 3 ), thickness (T 3 ), and line width (CD 3 ) of the third photonic crystal structure (35a, 35b) and the ratio of the pitch (P 3 ) determine the wavelength band of light that is canceled by the third photonic crystal structure (35a, 35b), and the pitch (P 4 ), thickness (T 4 ), and line width (CD 4 ) of the fourth photonic crystal structure (37a, 37b) and the ratio of the pitch (P 4 ) determine the wavelength band of light that is canceled by the fourth photonic crystal structure (37a, 37b).
제1 광 결정 구조(31a, 31b)와 제3 광 결정 구조(35a, 35b)는 선들의 방향만 다르고, 피치, 두께 및 선 폭이 서로 동일할 수 있다. 마찬가지로, 제2 광 결정 구조(33a, 33b)와 제4 광 결정 구조(37a, 37b)도 선들의 방향만 다르고, 피치, 두께 및 선 폭이 서로 동일할 수 있다.The first photonic crystal structure (31a, 31b) and the third photonic crystal structure (35a, 35b) may differ only in the direction of the lines, and may have the same pitch, thickness, and line width. Similarly, the second photonic crystal structure (33a, 33b) and the fourth photonic crystal structure (37a, 37b) may differ only in the direction of the lines, and may have the same pitch, thickness, and line width.
본 발명에 따른 오버레이 마크는, 광 결정 구조를 구비하므로, 광 결정 층(30)에서의 반사가 최소화된다. 광 결정 층(30)에서의 반사광이 줄어들면, 획득된 오버레이 마크 이미지의 MTF(Mudulation Tranfer Function) 값이 커진다. MTF는 아래의 수학식 1로 정의된다.Since the overlay mark according to the present invention has a photonic crystal structure, reflection in the photonic crystal layer (30) is minimized. When the reflected light in the photonic crystal layer (30) is reduced, the MTF (Mudulation Transfer Function) value of the acquired overlay mark image increases. The MTF is defined by the following
수학식 1에서 IMAX는 오버레이 마크 이미지의 선택된 영역의 픽셀들 중에서 강도(Intensity)가 가장 큰 픽셀의 강도를 나타내며, IMIN은 강도가 가장 작은 픽셀의 강도를 나타낸다. MTF 값이 클수록 오버레이 마크 이미지의 선명도와 해상도가 향상된다.In
제1 광 결정 구조(31a, 31b)와 제3 광 결정 구조(35a, 35b)의 두께, 피치, 선 폭과 피치의 비율에 따라서 오버레이 마크 이미지에서 제1 오버레이 마크(10) 부분의 MTF 값이 변화하며, 제2 광 결정 구조(33a, 31b)와 제4 광 결정 구조(37a, 75b)의 두께, 피치, 선 폭과 피치의 비율에 따라서 오버레이 마크 이미지에서 제2 오버레이 마크(20) 부분의 MTF 값이 변화한다.The MTF value of the first overlay mark (10) portion in the overlay mark image changes depending on the thickness, pitch, line width and pitch ratio of the first photonic crystal structure (31a, 31b) and the third photonic crystal structure (35a, 35b), and the MTF value of the second overlay mark (20) portion in the overlay mark image changes depending on the thickness, pitch, line width and pitch ratio of the second photonic crystal structure (33a, 31b) and the fourth photonic crystal structure (37a, 75b).
제1 광 결정 구조(31a, 31b)와 제2 광 결정 구조(33a, 33b)는 동일한 두께, 피치 및 선 폭과 피치의 비율을 가질 수 있다. 그러나 제1 오버레이 마크(10)와 제2 오버레이 마크(20)의 Z축 상의 위치와 재질이 다르고, 제1 오버레이 마크(10)의 패턴 요소들과 제2 오버레이 마크(20)의 패턴 요소들의 높이, 피치, 폭, 간격 등도 서로 다를 수 있기 때문에, 동일한 광원을 사용하여 제1 오버레이 마크(10)와 제2 오버레이 마크(20)가 포함된 오버레이 마크 이미지를 한 번에 획득하는 경우에도 제1 광 결정 구조(31a, 31b)와 제2 광 결정 구조(33a, 33b)는 서로 다를 수 있다. The first photonic crystal structure (31a, 31b) and the second photonic crystal structure (33a, 33b) may have the same thickness, pitch, and line width-to-pitch ratio. However, since the positions and materials on the Z-axis of the first overlay mark (10) and the second overlay mark (20) are different, and the height, pitch, width, interval, etc. of the pattern elements of the first overlay mark (10) and the pattern elements of the second overlay mark (20) may also be different from each other, even when an overlay mark image including the first overlay mark (10) and the second overlay mark (20) is acquired at one time using the same light source, the first photonic crystal structure (31a, 31b) and the second photonic crystal structure (33a, 33b) may be different from each other.
또한, 제1 오버레이 마크(10)에 초점을 맞춘 상태에서 오버레이 마크 이미지를 획득하고, 제2 오버레이 마크(20)에 초점을 맞춘 상태에서 오버레이 마크 이미지를 획득한 후에 두 개의 이미지를 조합하여 하나의 오버레이 마크 이미지를 획득하는 경우에는 제1 오버레이 마크(10)와 제2 오버레이 마크(20)의 Z축 상의 위치와 재질이 다르고, 패턴 요소들의 높이, 피치, 선 폭, 간격 등뿐 아니라, 사용되는 조명의 파장 대역도 다를 수 있으므로, 제1 광 결정 구조(31a, 31b)와 제2 광 결정 구조(33a, 33b)의 두께, 피치, 선 폭과 피치의 비율이 서로 다를 수 있다.In addition, when an overlay mark image is acquired while focusing on the first overlay mark (10), and an overlay mark image is acquired while focusing on the second overlay mark (20), and then the two images are combined to acquire a single overlay mark image, the positions and materials of the first overlay mark (10) and the second overlay mark (20) on the Z axis may be different, and not only the height, pitch, line width, and interval of the pattern elements but also the wavelength band of the illumination used may be different, so the thickness, pitch, line width, and pitch ratio of the first photonic crystal structure (31a, 31b) and the second photonic crystal structure (33a, 33b) may be different from each other.
이하, 상술한 오버레이 마크(100)를 이용한 오버레이 측정방법을 설명한다.Below, an overlay measurement method using the above-described overlay mark (100) is described.
오버레이 측정방법은 오버레이 마크(100)를 촬영하여 오버레이 마크 이미지를 획득하는 단계와, 오버레이 마크 이미지를 분석하는 단계를 포함한다. 오버레이 마크(100)는 두 개의 연속하는 패턴 층을 형성함과 동시에 형성된다.The overlay measurement method includes a step of photographing an overlay mark (100) to obtain an overlay mark image, and a step of analyzing the overlay mark image. The overlay mark (100) is formed simultaneously with the formation of two consecutive pattern layers.
오버레이 마크 이미지를 획득하는 단계는 오버레이 측정 장치를 이용하여 제1 오버레이 마크(10)와 제2 오버레이 마크(20)가 포함된 오버레이 마크 이미지를 획득하는 단계이다. 본 발명에서는 오버레이 마크(100)가 제1 내지 제4 광 결정 구조들을 구비하므로, 광 결정 층(30)에서의 반사는 최소화된다. 광 결정 층(30)에서의 반사광이 줄어들면, 획득된 오버레이 마크 이미지의 선명도와 해상도가 향상된다.The step of obtaining an overlay mark image is a step of obtaining an overlay mark image including a first overlay mark (10) and a second overlay mark (20) using an overlay measuring device. In the present invention, since the overlay mark (100) has the first to fourth photonic crystal structures, reflection in the photonic crystal layer (30) is minimized. When the reflected light in the photonic crystal layer (30) is reduced, the clarity and resolution of the obtained overlay mark image are improved.
제1 오버레이 마크(10)와 제2 오버레이 마크(20)가 포함된 오버레이 마크 이미지는 한 번에 획득할 수 있다. 또한, 제1 패턴 층과 제2 패턴 층 사이에 높이 차이가 클 경우에는 제1 오버레이 마크(10)에 초점을 맞춘 상태에서 오버레이 마크 이미지를 획득하고, 제2 오버레이 마크(20)에 초점을 맞춘 상태에서 오버레이 마크 이미지를 획득한 후에, 두 개의 오버레이 마크 이미지를 조합하여 하나의 오버레이 마크 이미지를 획득할 수도 있다.An overlay mark image including a first overlay mark (10) and a second overlay mark (20) can be acquired at one time. In addition, when there is a large height difference between the first pattern layer and the second pattern layer, the overlay mark image can be acquired while focusing on the first overlay mark (10), and the overlay mark image can be acquired while focusing on the second overlay mark (20), and then the two overlay mark images can be combined to acquire one overlay mark image.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 오버레이 측정 장치의 개략도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 오버레이 측정 장치(1000)는 반도체 웨이퍼(W) 상의 오버레이 마크를 조명하는 조명 광학계(1010)와, 오버레이 마크로부터의 반사광을 집광하여 오버레이 마크 이미지를 결상시키는 결상 광학계(1020)와, 결상 광학계(1020)에 의해 결상된 오버레이 마크 이미지를 획득하는 이미지 검출기(1030)를 포함한다. 오버레이 측정 장치(1000)는 획득된 오버레이 마크 이미지를 처리하여 복수의 연속하는 패턴 층 사이의 오버레이를 측정할 수 있다.FIG. 6 is a schematic diagram of an overlay measuring device according to an embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 6, the overlay measuring device (1000) includes an illumination optical system (1010) that illuminates an overlay mark on a semiconductor wafer (W), an imaging optical system (1020) that collects reflected light from the overlay mark to form an overlay mark image, and an image detector (1030) that obtains the overlay mark image formed by the imaging optical system (1020). The overlay measuring device (1000) can process the obtained overlay mark image to measure an overlay between a plurality of consecutive pattern layers.
조명 광학계(1010)는 다양한 광학 요소들을 이용하여 구성할 수 있다. 예를 들어, 조명 광학계(1010)는 조명원(1011)과, 빔 스플리터(1013)와, 대물렌즈(1015)를 포함할 수 있다. 또한, 다른 렌즈나 조리개 등의 광학 요소들을 더 포함할 수도 있다.The illumination optical system (1010) can be configured using various optical elements. For example, the illumination optical system (1010) can include an illumination source (1011), a beam splitter (1013), and an objective lens (1015). In addition, it can further include other optical elements such as other lenses or apertures.
조명원(1011)은 오버레이 마크를 비추는 조명을 생성하는 역할을 한다. 조명원(1011)은 넓은 파장 대역의 광을 생성할 수 있는 광원과 투과하는 광의 파장 대역을 조절할 수는 가변 광학 필터들을 포함할 수 있다.The light source (1011) serves to generate light that illuminates the overlay mark. The light source (1011) may include a light source capable of generating light of a wide wavelength band and variable optical filters capable of controlling the wavelength band of the transmitted light.
빔 스플리터(1013)는 조명원(1011)과 대물렌즈(1015) 사이에 배치되어, 조명원(1011)으로부터의 조명을 대물렌즈(1015)에 전달하는 역할을 한다.A beam splitter (1013) is placed between the illumination source (1011) and the objective lens (1015) and serves to transmit illumination from the illumination source (1011) to the objective lens (1015).
대물렌즈(1015)는 조명을 반도체 웨이퍼(W)의 표면의 측정위치에 집광시키고, 측정위치에서의 반사된 반사광을 수집하는 역할을 한다. 대물렌즈(1015)는 렌즈 초점 액추에이터(1017)에 설치된다. 렌즈 초점 액추에이터(1017)는 대물렌즈(1015)와 반도체 웨이퍼(W) 사이의 거리를 조절하는데 사용된다.The objective lens (1015) focuses light onto a measurement position on the surface of a semiconductor wafer (W) and collects reflected light reflected at the measurement position. The objective lens (1015) is installed on a lens focus actuator (1017). The lens focus actuator (1017) is used to adjust the distance between the objective lens (1015) and the semiconductor wafer (W).
결상 광학계(1020)는 다양한 광학 요소들을 이용하여 구성할 수 있다. 예를 들어, 결상 광학계(1020)는 튜브 렌즈(1021)를 포함할 수 있다. 또한, 결상 광학계(1020)는 조명 광학계(1010)의 대물렌즈(1015)와 빔 스플리터(1013)를 사용할 수 있다. 또한, 다른 렌즈나 조리개 등의 광학 요소들을 더 포함할 수도 있다.The imaging optical system (1020) can be configured using various optical elements. For example, the imaging optical system (1020) can include a tube lens (1021). In addition, the imaging optical system (1020) can use the objective lens (1015) and beam splitter (1013) of the illumination optical system (1010). In addition, other optical elements such as other lenses or apertures can be further included.
대물렌즈(1015)에서 수집된 반사광은 빔 스플리터(1013)를 투과한 후에 튜브 렌즈(1021)에 의해서 이미지 검출기(1030)에 집광된다.The reflected light collected from the objective lens (1015) passes through the beam splitter (1013) and is then focused onto the image detector (1030) by the tube lens (1021).
이미지 검출기(1030)는 조명에 의한 오버레이 마크로부터의 반사광을 수광하여 오버레이 마크 이미지를 생성하는 역할을 한다. 이미지 검출기(1030)는 CCD 카메라 또는 CMOS 카메라일 수 있다.The image detector (1030) receives reflected light from an overlay mark by illumination to generate an overlay mark image. The image detector (1030) may be a CCD camera or a CMOS camera.
오버레이 마크 이미지를 분석하는 단계는 획득된 오버레이 마크 이미지에서 제1 패턴 요소(11a, 11b)들의 X축 방향 중심과 제2 패턴 요소(21a, 21b)들의 X축 방향 중심의 오프셋을 측정하는 단계와, 제3 패턴 요소(13a, 13b)의 Y축 방향 중심과 제4 패턴 요소(23a, 23b)의 Y축 방향 중심의 오프셋을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.The step of analyzing the overlay mark image may include a step of measuring an offset between the X-axis direction centers of the first pattern elements (11a, 11b) and the X-axis direction centers of the second pattern elements (21a, 21b) in the acquired overlay mark image, and a step of measuring an offset between the Y-axis direction centers of the third pattern elements (13a, 13b) and the Y-axis direction centers of the fourth pattern elements (23a, 23b).
제1 패턴 요소(11a, 11b)들의 X축 방향 중심과 제2 패턴 요소(21a, 21b)들의 X축 방향 중심의 오프셋을 측정하는 단계는 다음과 같은 단계들을 포함할 수 있다.The step of measuring the offset between the X-axis direction centers of the first pattern elements (11a, 11b) and the X-axis direction centers of the second pattern elements (21a, 21b) may include the following steps.
먼저, 제1 패턴 요소(11a, 11b)들의 대칭 중심(COS1)의 X 값과, 기준점, 예를 들어, 오버레이 마크 이미지의 중심의 X 값 사이의 차이를 구한다. 이러한 차이는 프로젝션 등의 방법으로 제1 패턴 요소(11a)와 제1 패턴 요소(11b)를 각각 대표하는 신호를 획득하고, 이러한 신호들을 상관 분석하는 방법으로 구할 수 있다.First, the difference between the X value of the center of symmetry (COS 1 ) of the first pattern elements (11a, 11b) and the X value of the center of a reference point, for example, the center of the overlay mark image, is obtained. This difference can be obtained by obtaining signals representing each of the first pattern elements (11a) and the first pattern elements (11b) by a method such as projection, and performing correlation analysis on these signals.
다음, 같은 방법으로, 제2 패턴 요소(21a, 21b)들의 대칭 중심(COS1)의 X 값과, 기준점, 예를 들어, 오버레이 마크 이미지의 중심의 X 값 사이의 차이를 구한다.Next, in the same manner, the difference between the X value of the center of symmetry (COS 1 ) of the second pattern elements (21a, 21b) and the X value of the center of a reference point, for example, the overlay mark image, is obtained.
다음, 앞에서 구한 제1 패턴 요소(11a, 11b)들의 제1 대칭 중심(COS1)의 X 값과 기준점의 X 값 사이의 차이 및 제2 패턴 요소(21a, 21b)들의 제2 대칭 중심(COS2)의 X 값과 기준점의 X 값 사이의 차이를 이용해서, 제1 대칭 중심(COS1)의 X 값과 제2 대칭 중심(COS2)의 X 값 사이의 차이를 구하여 X 축 방향의 오버레이 오차 값을 구할 수 있다.Next, by using the difference between the X value of the first symmetry center (COS 1 ) of the first pattern elements (11a, 11b) obtained previously and the X value of the reference point and the difference between the X value of the second symmetry center (COS 2 ) of the second pattern elements (21a, 21b) and the X value of the reference point, the difference between the X value of the first symmetry center (COS 1 ) and the X value of the second symmetry center (COS 2 ) can be obtained to obtain the overlay error value in the X-axis direction.
같은 방법으로 제3 패턴 요소(13a, 13b)들과 제4 패턴 요소(23a, 23b)들을 이용하여 Y 축 방향의 오버레이 오차 값을 구할 수 있다.In the same way, the overlay error value in the Y-axis direction can be obtained using the third pattern elements (13a, 13b) and the fourth pattern elements (23a, 23b).
이하에서는 본 발명의 오버레이 마크(100)를 이용한 반도체 소자의 제조방법을 설명한다. 오버레이 마크(100)를 이용한 반도체 소자의 제조방법은 오버레이 마크(100)를 형성하는 단계로 시작된다. 두 개의 연속하는 패턴 층들을 형성함과 동시에 오버레이 마크(100)를 형성한다.Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device using the overlay mark (100) of the present invention will be described. The method for manufacturing a semiconductor device using the overlay mark (100) begins with a step of forming an overlay mark (100). The overlay mark (100) is formed simultaneously with forming two consecutive pattern layers.
오버레이 마크(100)를 형성하는 단계는, 노광 장치를 이용하여 오버레이 마크(100)를 형성하는 단계일 수 있다.The step of forming an overlay mark (100) may be a step of forming an overlay mark (100) using an exposure device.
다음으로, 오버레이 마크(100)를 이용하여 오버레이 오차 값을 측정한다. 오버레이 오차 값을 측정하는 단계는 상술한 오버레이 측정방법과 같다.Next, the overlay error value is measured using the overlay mark (100). The step of measuring the overlay error value is the same as the overlay measurement method described above.
마지막으로, 측정된 오버레이 값을 두 개의 연속하는 패턴 층 또는 하나의 패턴 층에 따로 형성된 두 개의 패턴을 형성하기 위한 공정제어에 이용한다. 즉, 도출된 오버레이 오차를 공정제어에 활용하여 연속하는 패턴 층들 또는 두 개의 패턴들이 정해진 위치에 형성되도록 한다.Finally, the measured overlay value is used for process control to form two consecutive pattern layers or two patterns formed separately on one pattern layer. That is, the derived overlay error is used for process control to ensure that consecutive pattern layers or two patterns are formed at a predetermined location.
이하에서는, 광 결정 층을 최적화하는 방법을 설명한다. 광 결정 층을 최적화한다는 것은 광 결정 층에 형성되는 제1 내지 제4 광 결정 구조들 각각의 최적의 두께, 피치, 선 폭과 피치의 비율의 조합을 얻는 것을 의미한다.Hereinafter, a method for optimizing a photonic crystal layer is described. Optimizing a photonic crystal layer means obtaining a combination of an optimal thickness, pitch, line width, and pitch ratio of each of the first to fourth photonic crystal structures formed in the photonic crystal layer.
제2 내지 제4 광 결정 구조들을 최적화하는 방법은 제1 광 결정 구조를 최적화하는 방법과 사실상 동일하므로, 제1 광 결정 구조를 최적화하는 방법에 대해서만 설명한다.Since the method of optimizing the second to fourth photonic crystal structures is virtually the same as the method of optimizing the first photonic crystal structure, only the method of optimizing the first photonic crystal structure is described.
도 7은 제1 광 결정 구조를 최적화하는 방법의 순서도이다.Figure 7 is a flowchart of a method for optimizing a first photonic crystal structure.
도 7에 도시된 바와 같이, 제1 광 결정 구조를 최적화하는 방법은 제1 광 결정 구조의 두께, 피치, 선 폭과 피치의 비율에 기초한 복수의 조합들을 구성하는 단계(S11)와, 조합별로 오버레이 마크 이미지를 획득하는 단계(S12)와, 오버레이 마크 이미지별로 MTF 값을 구하는 단계(S13)와, 조합별 MTF 값에 기초하여, 최적의 조합을 결정하는 단계(S14)를 포함한다.As illustrated in FIG. 7, a method for optimizing a first photonic crystal structure includes a step (S11) of configuring a plurality of combinations based on the thickness, pitch, line width, and pitch ratio of the first photonic crystal structure, a step (S12) of obtaining an overlay mark image for each combination, a step (S13) of obtaining an MTF value for each overlay mark image, and a step (S14) of determining an optimal combination based on the MTF value for each combination.
제1 광 결정 구조를 최적화하는 방법은, 제1 광 결정 구조(31a, 31b)의 두께, 피치, 선 폭과 피치의 비율에 기초한 복수의 조합들을 구성하는 단계(S11)로 시작된다.A method for optimizing a first photonic crystal structure begins with a step (S11) of configuring a plurality of combinations based on the thickness, pitch, line width, and pitch ratio of the first photonic crystal structure (31a, 31b).
본 단계는 오버레이 마크 이미지 획득에 사용되는 조명의 파장 대역과, 제1 패턴 요소(11a, 11b)들 각각의 폭, 높이와 같은 제1 패턴 요소(11a, 11b)들의 형태와, 제1 패턴 요소(11a, 11b)들의 피치 또는 제1 패턴 요소(11a, 11b)들 사이의 간격과 같은 제1 패턴 요소(11a, 11b)들의 배치를 고려하여 복수의 조합들을 구성하는 단계일 수 있다.This step may be a step of configuring a plurality of combinations by considering the wavelength band of the illumination used to acquire the overlay mark image, the shape of the first pattern elements (11a, 11b) such as the width and height of each of the first pattern elements (11a, 11b), and the arrangement of the first pattern elements (11a, 11b) such as the pitch of the first pattern elements (11a, 11b) or the spacing between the first pattern elements (11a, 11b).
다음, 조합별로 오버레이 마크 이미지를 획득한다(S12).Next, an overlay mark image is obtained for each combination (S12).
본 단계(S12)는 적어도 제1 패턴 요소(11a, 11b)가 포함된 오버레이 마크 이미지를 획득하는 단계이다. 본 단계는 시뮬레이션으로 진행될 수 있다.This step (S12) is a step of obtaining an overlay mark image including at least the first pattern element (11a, 11b). This step can be performed through simulation.
다음, 오버레이 마크 이미지별로 MTF 값을 구한다(S13).Next, the MTF value is calculated for each overlay mark image (S13).
본 단계에서는 오버레이 마크 이미지별로 제1 패턴 요소(11a, 11b)들과 이를 사이의 배경의 강도 값을 이용하여 오버레이 마크 이미지별로 MTF 값을 구한다.In this step, the MTF value is obtained for each overlay mark image by using the intensity values of the first pattern elements (11a, 11b) and the background between them for each overlay mark image.
본 단계는 시뮬레이션으로 진행될 수 있다. This step can be done through simulation.
조합별로 획득된 오버레이 마크 이미지별로 MTF 값을 구하였으므로, 결국, 제1 광 결정 구조(31a, 31b)의 두께, 피치, 선 폭과 피치의 비율의 조합별로 MTF 값을 알 수 있다.Since the MTF value was obtained for each overlay mark image acquired for each combination, ultimately, the MTF value can be known for each combination of the thickness, pitch, line width, and pitch ratio of the first photonic crystal structure (31a, 31b).
다음, 최적의 조합을 결정한다(S14). 본 단계(S14)에서는 조합별 MTF 값에 기초하여, 최적의 조합을 결정한다.Next, the optimal combination is determined (S14). In this step (S14), the optimal combination is determined based on the MTF value for each combination.
예를 들어, 최대 MTF 값을 갖는 조합을 최적의 조합으로 선택할 수 있다.For example, the combination with the maximum MTF value can be selected as the optimal combination.
하지만, 제1 광 결정 구조(31a, 31b)의 두께, 피치, 선 폭과 피치의 비율에는 산포가 있으므로, 두께, 피치, 선 폭과 피치의 비율에서 최대 MTF 값을 갖는 조합과 큰 차이가 없는 인접 조합의 MTF 값을 고려할 필요가 있다.However, since there is a dispersion in the thickness, pitch, line width and pitch ratio of the first photonic crystal structure (31a, 31b), it is necessary to consider the MTF value of an adjacent combination that is not significantly different from the combination with the maximum MTF value in terms of thickness, pitch, line width and pitch ratio.
인접 조합의 MTF 값과의 차이가 너무 클 경우에는 실제 제1 광 결정 구조(31a, 31b)를 형성하는 공정상의 한계에 의한 편차에 의해서, 목표하는 MTF 값보다 매우 작은 MTF 값을 나타낼 수 있기 때문이다.If the difference from the MTF values of adjacent combinations is too large, an MTF value much smaller than the target MTF value may be exhibited due to deviation caused by limitations in the process of forming the actual first photonic crystal structure (31a, 31b).
또한, MTF 값이 비슷할 경우에는 피치가 더 작은 조합을 최적의 조합으로 선택할 수 있다.Additionally, when the MTF values are similar, the combination with a smaller pitch can be selected as the optimal combination.
최적의 조합의 결정은 MTF 맵을 활용하여 진행할 수 있다. 도 8 내지 10은 제1 광 결정 구조(31a, 31b)의 피치와 두께에 따른 2차원 MTF 매핑 결과를 나타낸 도면이다. 도 8은 선 폭과 피치의 비율이 10%일 경우, 피치와 두께에 따른 2차원 MTF 맵을 나타내며, 도 9와 10은 각각 선 폭과 피치의 비율이 25%일 경우와 50%일 경우의 2차원 MTF 맵을 나타낸다.The determination of the optimal combination can be performed using the MTF map. FIGS. 8 to 10 are diagrams showing the results of two-dimensional MTF mapping according to the pitch and thickness of the first photonic crystal structure (31a, 31b). FIG. 8 shows a two-dimensional MTF map according to the pitch and thickness when the ratio of the line width and pitch is 10%, and FIGS. 9 and 10 show two-dimensional MTF maps when the ratio of the line width and pitch is 25% and 50%, respectively.
선 폭과 피치의 비율이 25%일 경우에 MTF 값이 0.82로 최댓값을 가지며, 등고선의 간격도 비슷한 MTF 값을 가지는 선 폭과 피치의 비율이 50%일 경우에 비해서 더 넓기 때문에, MTF 값이 0.82인 조합을 최적의 조합으로 선택할 수 있다.When the line width and pitch ratio is 25%, the MTF value has a maximum value of 0.82, and the interval of the contour lines is wider than when the line width and pitch ratio is 50% with similar MTF values, so the combination with an MTF value of 0.82 can be selected as the optimal combination.
도 11은 초점 위치에 따른 MTF 값의 변화를 나타낸 그래프이다. 도 11은 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 11의 (a)는 광 결정 구조가 없는 종래의 오버레이 마크로부터 얻은 오버레이 마크 이미지의 MTF 값의 변화를 나타내며, (b)는 광 결정 구조를 구비하는 본 발명에 따른 오버레이 마크로부터 얻은 오버레이 마크 이미지의 MTF 값의 변화를 나타낸다. 도 11의 (a)와 (b)에서 X 축은 초점 위치를 나타낸다. X축이 0일 경우에는 초점이 오버레이 마크의 표면에 위치한다. MTF 1은 제1 오버레이 마크의 MTF 값의 변화를 나타내며, MTF 2는 제2 오버레이 마크의 MTF 값의 변화를 나타낸다. Fig. 11 is a graph showing the change in MTF value according to the focus position. Fig. 11 shows the simulation results. Fig. 11 (a) shows the change in MTF value of an overlay mark image obtained from a conventional overlay mark without a photonic crystal structure, and (b) shows the change in MTF value of an overlay mark image obtained from an overlay mark according to the present invention having a photonic crystal structure. In Fig. 11 (a) and (b), the X-axis represents the focus position. When the X-axis is 0, the focus is located on the surface of the overlay mark.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 오버레이 마크로부터 획득된 오버레이 마크 이미지의 MTF 값이 종래의 오버레이 마크로부터 얻은 오버레이 마크 이미지의 MTF 값에 비해서 전체적으로 더 크다. 특히, 제2 오버레이 마크의 MTF 값의 최댓값은 0.53 정도에서 0.82 정도로 많이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 오버레이 마크를 사용하면, 오버레이 마크 이미지의 선명도와 해상도가 향상된다.As illustrated in FIG. 11, the MTF values of the overlay mark image obtained from the overlay mark according to the present invention are larger overall than the MTF values of the overlay mark image obtained from the conventional overlay mark. In particular, it can be confirmed that the maximum value of the MTF value of the second overlay mark significantly increases from about 0.53 to about 0.82. Therefore, when the overlay mark according to the present invention is used, the clarity and resolution of the overlay mark image are improved.
도 12는 2차원 광 결정 구조를 나타낸 도면이다. Figure 12 is a drawing showing a two-dimensional photonic crystal structure.
도 12에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광 결정 구조는 X축 방향과 Y 축 방향으로 동일한 피치를 가지는 2차원 광 결정 구조일 수 있다.As illustrated in FIG. 12, the photonic crystal structure of the present invention may be a two-dimensional photonic crystal structure having the same pitch in the X-axis direction and the Y-axis direction.
도 12에는 사각 기둥이 반복되는 광 결정 구조(41a)가 도시되어 있으나, 광 결정 구조는 육각 기둥 등 다른 다각 기둥이 반복되는 구조일 수도 있다.Fig. 12 illustrates a photonic crystal structure (41a) in which square columns are repeated, but the photonic crystal structure may also be a structure in which other polygonal columns are repeated, such as hexagonal columns.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Furthermore, such modifications should not be individually understood from the technical idea or prospect of the present invention.
100: 오버레이 마크
10: 제1 오버레이 마크
11a, 11b: 제1 패턴 요소
13a, 13b: 제3 패턴 요소
20: 제2 오버레이 마크
21a, 21b: 제2 패턴 요소
23a, 23b: 제4 패턴 요소
30: 광 결정 층
31a, 31b: 제1 광 결정 구조
33a, 33b: 제2 광 결정 구조
35a, 35b: 제3 광 결정 구조
37a, 37b: 제4 광 결정 구조100: Overlay Mark
10: 1st overlay mark
11a, 11b: First pattern element
13a, 13b: Third pattern element
20: 2nd overlay mark
21a, 21b: Second pattern element
23a, 23b: 4th pattern element
30: Photonic crystal layer
31a, 31b: First photonic crystal structure
33a, 33b: Second photonic crystal structure
35a, 35b: Third photonic crystal structure
37a, 37b: Fourth photonic crystal structure
Claims (12)
하부 패턴 층과 함께 형성되며, 제1 방향으로 간격을 두고 배치되는 복수의 제1 패턴 요소들을 구비하는 제1 오버레이 마크와,
상기 하부 패턴 층 위에 형성되는 상부 패턴 층과 함께 형성되며, 상기 제1 방향으로 간격을 두고 배치되는 복수의 제2 패턴 요소들을 구비하는 제2 오버레이 마크와,
상기 하부 패턴 층 아래에 배치되며, 광 결정 구조가 형성된 표면을 구비하는 광 결정 층을 포함하는 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크.As an overlay mark for image-based overlay measurement to determine the overlay error between two or more pattern layers,
A first overlay mark formed together with a lower pattern layer and having a plurality of first pattern elements spaced apart in a first direction;
A second overlay mark formed together with an upper pattern layer formed on the lower pattern layer and having a plurality of second pattern elements arranged at intervals in the first direction;
An overlay mark having a photonic crystal layer disposed under the lower pattern layer and having a surface on which a photonic crystal structure is formed.
상기 광 결정 층은 실리콘 층인 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크. In the first paragraph,
The above photonic crystal layer is an overlay mark having a photonic crystal layer which is a silicon layer.
상기 광 결정 구조는 상기 오버레이 마크의 이미지 획득을 위해 사용되는 오버레이 측정 장치의 광학 해상력(Optical resolution) 미만의 피치를 가지는 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크.In the first paragraph,
An overlay mark having a photonic crystal layer having a pitch less than the optical resolution of an overlay measuring device used to acquire an image of the overlay mark, wherein the photonic crystal structure comprises:
상기 광 결정 구조는 1차원 또는 2차원 광 결정 구조인 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크.In the first paragraph,
The above photonic crystal structure is an overlay mark having a photonic crystal layer which is a one-dimensional or two-dimensional photonic crystal structure.
상기 광 결정 구조는 제1 광 결정 구조와 제2 광 결정 구조를 포함하며,
상기 제1 패턴 요소들은 상기 제1 광 결정 구조 위에 배치되고,
상기 제2 패턴 요소들은 상기 제2 광 결정 구조 위에 배치되는 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크.In the first paragraph,
The above photonic crystal structure includes a first photonic crystal structure and a second photonic crystal structure,
The above first pattern elements are arranged on the first photonic crystal structure,
The above second pattern elements are an overlay mark having a photonic crystal layer disposed over the second photonic crystal structure.
상기 제1 광 결정 구조는 상기 제1 방향을 따라서 하나의 피치를 가지는 1차원 광 결정 구조이며,
상기 제2 광 결정 구조는 상기 제1 방향을 따라서 하나의 피치를 가지는 1차원 광 결정 구조인 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크.In paragraph 5,
The above first photonic crystal structure is a one-dimensional photonic crystal structure having one pitch along the first direction,
The above second photonic crystal structure is an overlay mark having a photonic crystal layer which is a one-dimensional photonic crystal structure having one pitch along the first direction.
상기 제1 광 결정 구조와 상기 제2 광 결정 구조는 두께, 선 폭, 선 폭과 피치의 비율 중에서 적어도 하나가 서로 다른 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크.In Article 6,
An overlay mark in which the first photonic crystal structure and the second photonic crystal structure have photonic crystal layers in which at least one of a thickness, a line width, and a ratio of the line width and pitch is different from each other.
a) 상기 광 결정 층의 상기 광 결정 구조의 두께, 피치, 선 폭과 피치의 비율에 기초한 복수의 조합들을 구성하는 단계와,
b) 조합별로 오버레이 마크 이미지를 획득하는 단계와,
c) 상기 오버레이 마크 이미지별로 MTF(Mudulation Tranfer Function) 값을 구하는 단계와,
d) 조합별 MTF 값에 기초하여, 최적의 조합을 결정하는 단계를 포함하는 광 결정 층을 최적화하는 방법.A method for optimizing a photonic crystal layer according to any one of claims 1 to 7,
a) a step of configuring a plurality of combinations based on the thickness, pitch, line width and pitch ratio of the photonic crystal structure of the photonic crystal layer;
b) a step of obtaining an overlay mark image for each combination,
c) A step of obtaining the MTF (Mudulation Transfer Function) value for each of the above overlay mark images,
d) A method for optimizing a photonic crystal layer, comprising the step of determining an optimal combination based on the MTF values for each combination.
상기 a) 단계는,
상기 b) 단계에서 상기 오버레이 마크 이미지 획득에 사용되는 조명의 파장 대역과, 상기 제1 패턴 요소들의 형태와 배치에 기초하여 상기 복수의 조합들을 구성하는 단계인 광 결정 층을 최적화하는 방법.In Article 8,
Step a) above,
A method for optimizing a photonic crystal layer, the step of configuring the plurality of combinations based on the wavelength band of the illumination used to acquire the overlay mark image in the step b) above and the shape and arrangement of the first pattern elements.
상기 오버레이 마크는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크인 오버레이 측정 장치.An overlay measuring device comprising: an illumination optical system for illuminating an overlay mark formed while forming a plurality of continuous pattern layers; an imaging optical system for focusing reflected light from the overlay mark to form an overlay mark image; an image detector for obtaining the overlay mark image formed by the imaging optical system; and a process for processing the overlay mark image obtained by the image detector to measure the overlay between the plurality of continuous pattern layers,
An overlay measuring device wherein the above overlay mark is an overlay mark having a photonic crystal layer according to any one of claims 1 to 7.
복수의 연속하는 패턴 층들과 동시에 형성된 오버레이 마크를 촬영하여 오버레이 마크 이미지를 획득하는 단계와,
상기 오버레이 마크 이미지를 분석하는 단계를 포함하며,
상기 오버레이 마크는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크인 오버레이 측정방법.A method for measuring overlay error between multiple consecutive pattern layers, comprising:
A step of obtaining an overlay mark image by photographing an overlay mark formed simultaneously with a plurality of consecutive pattern layers,
Comprising a step of analyzing the above overlay mark image,
An overlay measuring method wherein the above overlay mark is an overlay mark having a photonic crystal layer according to any one of claims 1 to 7.
복수의 연속하는 패턴 층들과 동시에 오버레이 마크를 형성하는 단계와,
상기 오버레이 마크를 이용하여 오버레이 오차를 측정하는 단계와,
측정된 오버레이 오차를 복수의 연속하는 패턴 층들을 형성하기 위한 공정제어에 이용하는 단계를 포함하며,
상기 오버레이 마크는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 광 결정 층을 구비하는 오버레이 마크인 반도체 소자의 제조방법.A method for manufacturing a semiconductor device,
A step of forming an overlay mark simultaneously with multiple consecutive pattern layers,
A step of measuring the overlay error using the above overlay mark,
A step of utilizing the measured overlay error for process control to form multiple consecutive pattern layers,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the above overlay mark is an overlay mark having a photonic crystal layer according to any one of claims 1 to 7.
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