미스얼라인 측정용 구조물 및 이를 이용한 패턴의 미스얼라인 측정방법 document_id A220623073889

반도체 제조공정에서 각 공정을 진행한 결과가 바람직한 것인가를 확인하기 위해 각 공정 결과물의 두께, 저항, 파티클(particle)의 양 및 미스얼라인 정도 등을 측정해야 하는데, 그 측정과정에서 소자 웨이퍼에 손상을 입히는 이유 때문에 공정 특성상 실제 웨이퍼를 대상으로 모니터링을 할 수 없는 경우가 있다. 이러한 경우에는 소자 반도체 기판의 특정 부분이나, 별도의 블랭크(blank) 기판에 TEG (Test Element Group)이라는 검사배선을 형성하여 검사배선에 실제 소자 반도체 기판에 행하는 공정을 똑같이 수행한 후에, TEG 검사배선을 측정하여 해당 공정을 평가한다. 이러한 반도체 기판을 통상 모니터 기판 또는 테스트 기판라고 한다. 상술한 반도체 제조 공정에서 테스트 기판을 통하여 모니터링 하는 특성 항목은 각 공정별로 많은 것들이 있으나, 특히 포토리소그래피 공정에서의 미스얼라인 측정은 반도체 소자의 공정마진과 디자인 룰(design rule)에 있어 대단히 중요한 의미를 가진다. 이는, 반도체 제조공정에서 각층을 형성하면서 발생하는 미스얼라인은 디자인 룰의 증가를 초래하여 칩 크기(Chip size) 를 크게 만들고, 공정마진을 감소시켜서 공정의 안정도를 저해하는 부작용을 야기하기 때문이다. 기존의 반도체 제조공정에서 발생하는 미스얼라인의 측정방법으로는 광(light)을 이용하는 방식과 검사배선의 저항측정 방식이 사용되었다. 광을 이용한 미스얼라인을 측정은 기판에 반사되어 나오는 반사광을 수집한 후 수집된 반사광을 포토다이오드(Photodiode)나 CCD(Charge Coupled Device)과 같은 빛에너지를 전기적인 에너지로 변환하는 반도체 소자를 이용하여 전기적인 신호를 바꾸어서 이를 모니터링하여 미스얼라인을 측정하는 방법이다. 그러나 실제 측정하고자 하는 기판에서 미스얼라인이 발생한 정도와 이를 전기적으로 변환한 신호 사이에는 적지 않은 오차를 나타내고 있어서 정확한 미스얼라인의 판정이 어려운 문제점이 있었다. 상기 검사배선의 저항측정 방식은 검사배선에 전류를 인가하여 측정된 저항의 변화를 측정함으로서 패턴의 미스얼라인 정도를 측정하는 방법이다. 그러나 상기 검사배선은 측정하고자 하는 미스얼라인 패턴이 모두 전기적으로 연결된 상태를 갖기 때문에 하부패턴에 대하여 상부패턴이 특정한 방향으로 미스얼라인 되었을 경우 검사배선 내에서 특정 하부패턴과 상부패턴은 콘택면적이 증가하고, 이외의 하부패턴과 상부패턴은 콘택면적이 감소하는 현상이 동시에 일어날 수 있다. 이러한 현상은 하부패턴에 대한 상부패턴의 미스얼라인이 발생하였음에도 불구하고 상기 검사배선에서는 저항 값의 변화가 발생되지 않는 문제점이 있다.