KR0146172B1 - Method for measuring a lnes a stigmatism of exposure apparatus - Google Patents
Method for measuring a lnes a stigmatism of exposure apparatusInfo
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Abstract
본 발명은 노광장치의 렌즈 비점수차 측정방법에 관한것으로서, 노광마스크상에 렌즈 비점수차을 측정할 수 있는 노광영역을 형성하되, X:Y=1:1인 정사각 형상의 패턴이 중앙에 위치하고, 상기 정사각 형상의 패턴의 양측방향, 즉 X 및 Y축 방향을 각각 일정 상수(α)만큼이 점차적으로 증가되는 패턴인 X:Y(1+αn):1인 X축 직사각형 패턴과, X:Y=1:(1+αn)인 Y축 패턴들이 형성되어있는 렌즈 비점수차 측정용 노광마스크를 사용하여 감광막패턴을 형성한 후, 이를 검사하여 노광 공정시 항상 렌즈 비점수차를 검사할 수 있으므로, 공정상의 시간이 절약되고, 미세패턴의 형성이 용이하여 소자동작의 신뢰성 및 공정수율을 향상시킬 수 있다.The present invention relates to a method for measuring lens astigmatism of an exposure apparatus, wherein an exposure area for measuring lens astigmatism is formed on an exposure mask, wherein a square pattern having X: Y = 1: 1 is positioned at the center. X: Y (1 + αn): 1, which is a pattern in which both sides of the square pattern, that is, the X and Y-axis directions are gradually increased by a constant (α), respectively, and X: Y = Since the photoresist pattern is formed by using a lens astigmatism exposure mask having a 1: (1 + αn) Y-axis pattern formed thereon, the astigmatism can be inspected at all times during the exposure process. Time can be saved, and formation of fine patterns can be easily performed, thereby improving reliability and process yield of device operation.
Description
제1도는 본 발명에 따른 노광장치의 렌즈 비점수차를 측정하기 위해 노광마스크의 동작으로 설명하기 위한 레티클 패턴의 평면도.1 is a plan view of a reticle pattern for explaining the operation of the exposure mask to measure the lens astigmatism of the exposure apparatus according to the present invention.
제2도는 상기 제1도의 노광마스크를 사용하여 형성한 감광막 패턴중 렌즈 비점수차가 없는 패턴 이미지를 도시한 도면.FIG. 2 is a view showing a pattern image without lens astigmatism among photoresist patterns formed using the exposure mask of FIG.
제3도는 상기 제1도의 노광마스크를 사용하여 형성한 감광막 패턴에 있어서, 렌즈 비점수차에 의해 Y축으로 찌그러지게 형성된 패턴 이미지 경우를 도시한 도면.FIG. 3 is a view showing a pattern image in which the photosensitive film pattern formed by using the exposure mask of FIG. 1 is distorted on the Y axis due to lens astigmatism.
제4도는 상기 제1도의 노광마스크를 사용하여 형성한 감광막 패턴에 있어서, 렌즈 비점수차에 의해 X축으로 찌그러게 형성된 패턴 이미지의 경우를 도시한 도면.FIG. 4 is a diagram showing a case of a pattern image crushed on the X axis by lens astigmatism in the photosensitive film pattern formed using the exposure mask of FIG.
제5도는 본발명에 따른 렌즈 비점수차 측정용 노광마스크의 평면도.5 is a plan view of an exposure mask for measuring lens astigmatism according to the present invention.
제6a도 및 제6b도는 본발명에 따른 렌즈 비점수차 측정방법을 설명하기 공정도.6A and 6B are process charts illustrating a method for measuring lens astigmatism according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 투명기판 2 : 노광영역1: transparent substrate 2: exposure area
3 : 광차단막 패턴 5 : 노광마스크3: light blocking film pattern 5: exposure mask
6 : 감광막 10 : 반도체기판6: photosensitive film 10: semiconductor substrate
6of: 최적포커스 감광막패턴6 of : Optimal Focus Photoresist Pattern
본 발명은 포토 리소그라피(Photolithography) 공정에서 노광장치의 렌즈 비점수차(非點收差; astigamtism) 측정방법에 관한것으로서, 특히 노광장치의 렌즈 비점수차 정도를 간단히 측정할 수 있어, 렌즈 상태를 즉각적으로 파악하여 노광공정에서 패턴의 찌그러짐(distortion)현상을 방지하여 중첩정밀도 및 공정여유도를 향상시켜 소자동작의 신뢰성 및 공정수율을 향상시킬 수 있는 노광장치의 렌즈 비점수차 측정방법에 관한것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring lens astigmatism of an exposure apparatus in a photolithography process. In particular, the degree of lens astigmatism of the exposure apparatus can be easily measured, and thus the lens state can be immediately measured. The present invention relates to a method for measuring lens astigmatism of an exposure apparatus that can improve the reliability and process yield of device operation by improving the overlap accuracy and process margin by preventing distortion of the pattern in the exposure process.
반도체소자의 제조 공정에 사용되는 축소 노광장치의 렌즈 비점수차로 인하여 이미지 패턴의 찌그러짐이 발생되며, 종래에는 이를 측정하기 위하여 위치에 따라 노광 촛점을 달리하는 촛점 매트릭스(Focus Matrix) 노광방법을 사용하여 노광한 후, 패턴의 임계크기(critical dimention)을 CD-SEM 장비를 사용하여 측정 위치를 이동시켜 가며 일일이 측정하는 방법을 사용하였다.The distortion of the image pattern occurs due to the lens astigmatism of the reduced exposure apparatus used in the manufacturing process of the semiconductor device. Conventionally, in order to measure this, a focus matrix exposure method that varies the exposure focus according to the position is used. After exposure, the method used was to measure the critical size of the pattern by moving the measurement position using a CD-SEM apparatus.
상기와 같은 종래 기술에 따른 노광장치의 렌즈 비점수차 측정방법은 리소그래프 공정 후, 이미지 패턴의 찌그러짐-특히 콘택홀 패턴의 찌그러짐이 일단 나타나면, 그 부위를 측정하게 되므로 공정이 복잡하고, 라인/스페이스(Line/Space) 패턴의 경우에는 임계크기 값 차이로 밖에 측정할 수 있어 랜즈의 상태가 의심스러운 때에만 노광장치의 렌즈 비점수차를 측정하게 되므로 측정의 신뢰도가 떨어지고, 공정수율이 떨어지는 문제점이 있다.Lens astigmatism measurement method of the exposure apparatus according to the prior art as described above, after the lithography process, the distortion of the image pattern-especially if the distortion of the contact hole pattern appears once, the area is measured, the process is complicated, line / space In the case of the (Line / Space) pattern, only the difference in the threshold size can be measured, and thus the lens astigmatism of the exposure apparatus is measured only when the lens is in doubt. Therefore, the reliability of the measurement is lowered and the process yield is lowered. .
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본발명의 목적은 노광마스크상에 X-Y 축간의 크기를 다양하게 변화시킨 광차단막 패턴을 정사각 형상의 패턴 주위에 배치시켜 비점수차를 지수적으로 측정가능하게 하여 렌즈 비점수차 측정이 용이하여 소자동작의 신뢰성 및 공정수율을 향상시킬 수 있는 노광장치의 렌즈 비점수차 측정방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to exponentially measure astigmatism by arranging a light shielding film pattern having variously varied sizes between XY axes on an exposure mask around a square pattern. The lens astigmatism measuring method of the exposure apparatus which can facilitate the lens astigmatism measurement to improve the reliability and the process yield of the device operation.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본발명에 따른 노광장치의 렌즈 비점수차 측정방법의 특징은, 다수개의 X-Y축의 크기를 변화시킨 패턴을 구비하는 노광마스크를 사용하여 대물렌즈와 웨이퍼상의 거리, 즉 촛점거리에 따라 패턴의 찌그러지는 형태와 정도가 달라지는 성질을 이용하여 노광장치의 렌즈 비점수차 측정 시간을 단축시키고, 모든 패턴에 대해 렌즈 비점수차를 측정하여 소자동작의 신뢰성 및 공정수율을 향상시킬 수 있는 노광장치의 렌즈 비점수차 측정방법을 제공함에 있다.A feature of the method for measuring lens astigmatism of an exposure apparatus according to the present invention for achieving the above object is a distance between an objective lens and a wafer, i.e., using an exposure mask having a pattern in which the sizes of a plurality of XY axes are changed. By using the property that the shape and the degree of pattern distortion are different according to the distance, the lens astigmatism measurement time of the exposure apparatus can be shortened, and the lens astigmatism can be measured for every pattern to improve the reliability and process yield of device operation. The present invention provides a method for measuring lens astigmatism of an exposure apparatus.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본발명에 따른 노광장치의 렌즈 비점수차 측정방법의 특징은, 정사각형상의 패턴 이미지를 형성하는 노광영역의 양측에 일정한 간격으로 각각 X및 Y축의 길이가 다른 패턴 이미지를 형성하는 광차단막 패턴들을 구비하는 노광마스크를 사용하여 한번의 노광 공정으로 노광장치의 렌즈 비점수차를 측정함에 있다.A feature of the method for measuring lens astigmatism of an exposure apparatus according to the present invention for achieving the above object is that pattern images having different lengths of X and Y axes are respectively spaced at regular intervals on both sides of an exposure area forming a square pattern image. The lens astigmatism of the exposure apparatus is measured in one exposure process using an exposure mask having light blocking layer patterns to be formed.
이하, 본발명에 따른 노광장치의 렌즈 비점수차 측정방법에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for measuring lens astigmatism of an exposure apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제 1 도는 본 발명에 따른 노광장치의 렌즈 비점수차를 측정하기 위해 노광마스크의 동작으로 설명하기 위한 레티클 패턴의 평면도로서, 콘택홀 노광마스크의 예이며, 제 2 도 내지 제 4 도와 연관지어 설명한다.1 is a plan view of a reticle pattern for explaining the operation of the exposure mask to measure the lens astigmatism of the exposure apparatus according to the present invention, which is an example of a contact hole exposure mask, and will be described with reference to FIGS. .
본 발명은 축소노광장치의 렌즈 비점수차가 없는 상태에서는 웨이퍼 스테이지의 Z축 변화에 따라 렌즈의 초점이 변화되지 않고, 렌즈 비점수차가 있는 상태에서는 웨이퍼 스테이지의 Z축 변화로 인해 렌즈촛점이 변화되어 X축, Y축 촛점의 비대칭 현상이 일어나며, 패턴 이미지 찌그러짐이 가장 적게 일어나는 광학적 촛점이 있음을 이용한다.According to the present invention, in the absence of lens astigmatism of the reduced exposure apparatus, the focal point of the lens does not change according to the Z-axis change of the wafer stage, and in the state of lens astigmatism, the lens focus changes due to the Z-axis change of the wafer stage. Asymmetry of the X-axis and Y-axis focus occurs, and optical focus is used to minimize pattern image distortion.
먼저, 석영등과 같은 투명기판(1)상에 정사각 형상의 노광영역(2B)이 중앙에 정의 되어 있고, 양측에 각각 X, Y축의 길이가 최초길이에서 각각 α만큼 늘어난 직사각 형상의 노광영역들(2B),(2C)이 정의 되어있는 광차단막 패턴(3)을 정의하는 노광마스크(5)를 형성한다.First, a rectangular exposure area 2B is defined at the center on a transparent substrate 1 such as quartz, and rectangular exposure areas in which the lengths of the X and Y axes are increased by α at the initial length, respectively, on both sides. The exposure mask 5 which defines the light shielding film pattern 3 in which (2B) and (2C) is defined is formed.
그다음 상기의 노광마스크(5)를 사용하여 반도체기판(도시되지 않음)상에 도포되어있는 감광막(6)을 축소노광장치로 선택노광하여 패턴을 형성한 후, 현상하여 감광막(6) 패턴을 형성한다.Then, using the exposure mask 5 described above, the photosensitive film 6 coated on the semiconductor substrate (not shown) is selectively exposed to a reduced exposure device to form a pattern, and then developed to form a photosensitive film 6 pattern. do.
이때 상기 축소노광장치의 렌즈 비점수차가 없으며, 최적촛점(optimumfocus)에서 패턴 이미지의 찌그러짐이 없어, 제 2 도에 도시되어 있는 바와 같이, 노광영역들(2A, 2B, 2C)들과 각각 대응되는 감광막(6) 패턴들을 형성하여, X:Y=1:1 인 중앙의 원형 패턴이 나타낸다.At this time, there is no lens astigmatism of the reduction exposure apparatus, and there is no distortion of the pattern image at the optimum focus, and as shown in FIG. 2, corresponding to the exposure areas 2A, 2B, and 2C, respectively. The photosensitive film 6 patterns were formed, and the center circular pattern of X: Y = 1: 1 is shown.
여기서 패턴 이미지들은 회절 현상에 의해 원형 또는 타원형으로 형성된다.The pattern images here are formed in a circular or elliptical shape by diffraction.
그러나 제 3 도 및 제 4 도에 도시되어 있는 바와 같이, 렌즈 비점수차가 있는 상태에서, Y축으로 찌르러짐이 일어나면 X:Y=(1+α):1인 우측의 노광영역(2C)과 대응되는 부분에 최적촛점 감광막패턴(6of)이 원형으로 형성되고, X축으로 찌그러짐이 일어나면, X:Y=1:(1+α)인 좌측의 노광영역(2A)와 대응되는 부분에 최적촛점 감광막패턴(6of)이 원형으로 형성된다.However, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, in the state of lens astigmatism, if stabbing occurs in the Y-axis, the exposure area 2C on the right side with X: Y = (1 + α): 1 and If the optimal focusing photoresist pattern 6 of is formed in a circle in the corresponding portion and the distortion occurs in the X-axis, it is optimal for the portion corresponding to the exposure area 2A on the left side of X: Y = 1: (1 + α). The focus photosensitive film pattern 6 of is formed in a circular shape.
상기와 같은 성질을 이용하여 렌즈 비점수차가 어느정도인지 측정할 수 있다.By using the above properties it can be measured how much lens astigmatism.
제 5 도는 본발명에 따른 렌즈 비점수차 측정용 노광마스크의 평면도이다.5 is a plan view of an exposure mask for measuring lens astigmatism according to the present invention.
먼저, 렌즈 비점수차 측정용 노광마스크(5)는 투명기판(1)상에 다수개의 노광영역(2)들이 정의되어있는 광차단막 패턴(3)이 형성되어 있으며, 상기 노광영역(2)들은 패턴 크기가 X:Y=1:1 인 정사각 형상의 노광영역(2B)을 중심으로 좌우측에는 X축 찌그러짐을 측정하기 위하여 X:Y=(1+αn):1 (여기서 α는 상수, n은 정수)으로 점진적으로 X축 크기가 증가되는 직사각 형상의 노광영역(2C)들과, Y축 찌그러짐을 측정하기 위한 X:Y=1:(1+αn)로 Y축 크기가 점진적으로 증가되는 직사각 형상의 노광영역(2A)들로 구성되어 있다.First, in the lens astigmatism measurement mask 5, a light blocking film pattern 3 in which a plurality of exposure areas 2 are defined is formed on a transparent substrate 1, and the exposure areas 2 are patterned. X: Y = (1 + αn): 1 (where α is a constant and n is an integer to measure X-axis distortion on the left and right sides of a square exposure area 2B having a size X: Y = 1: 1) Rectangular exposure areas (2C) where the X-axis size gradually increases, and the Y-axis size gradually increases to X: Y = 1: (1 + αn) to measure the Y-axis distortion. Of exposure areas 2A.
따라서 상기의 노광마스크(5)를 사용하여 패턴을 형성하여, 만약 X축의 세번째 패턴이 원형으로 형성되면 이 축소노광장치의 렌즈는 일단 비점수차가 존재하는 것으로 판단할 수 있고, 렌즈 비점수차가 어떤 촛점에서 얼마만큼 어떤 방향으로 존재하는지 측정할 수 있다.Therefore, a pattern is formed using the above-described exposure mask 5, and if the third pattern of the X-axis is formed in a circular shape, the lens of the reduced exposure apparatus can be determined that astigmatism exists once, and the lens astigmatism You can measure how much direction you are in focus.
그러므로 렌즈 비점수차가 존재하면, 촛점조정을 통해 패턴 찌그러짐이 가장 적은 최적 촛점을 찾는다.Therefore, if there is lens astigmatism, focusing finds the optimal focus with the least pattern distortion.
제 6a 도 및 제 6b 도는 본 발명에 따른 렌즈 비점수차 측정방법을 설명하기 공정도이다.6A and 6B are process charts illustrating a method for measuring lens astigmatism according to the present invention.
먼저, 제 5 도에 도시되어 있는 노광마스크(5)를 사용하여 반도체기판(10)상에 도포되어있는 감광막(6)을 축소노광장치의 웨이퍼 스테이지를 이동하여 K라는 촛점으로 노광 및 현상하여 콘택홀 형상의 감광막(6) 패턴을 형성한후, 검사하면 제 6a 도에 도시되어 있는 바와 같이, X축 두번째에서 최적촛점 감광막패턴(6of)인 원형 패턴이 얻어지고, 제 6b 도에 도시되어 있는 바와 같이, K+α'의 촛점에서는 X축 세번째에서 최적촛점 감광막패턴 (6of)이 원형으로 형성되었다면, 초점간격α'와 X축 패턴크기 간격α와 비례함을 알수 있다First, using the exposure mask 5 shown in FIG. 5, the photoresist film 6 coated on the semiconductor substrate 10 is moved and exposed to the focus of K by exposing and developing the wafer stage of the reduction exposure apparatus. After forming the hole-shaped photoresist film 6 pattern and inspecting, as shown in FIG. 6A, a circular pattern which is the optimal focus photoresist pattern 6 of on the second X-axis is obtained, and is shown in FIG. 6B. As can be seen, in the focus of K + α ', if the optimal focus photoresist pattern (6 of ) is formed in a circle on the third X-axis, it can be seen that it is proportional to the focal interval α' and the X-axis pattern size interval α.
그러므로 X:Y=1:1 인 중앙 노광마스크(2B)에서 렌즈 비점수차로 인한 패턴 찌그러짐을 최소화할 수 있는 최적 촛점은 K-2α'라는 것을 알수 있다.Therefore, it can be seen that the optimal focus point for minimizing pattern distortion due to lens astigmatism in the center exposure mask 2B having X: Y = 1: 1 is K-2α '.
상기에서는 X-Y축 방향의 직사각형 패턴을 예로 들었으나, 패턴의 방향은 다른쪽이어도 되며, 포지티브형, 네가티브형 및 화학증폭형 감광막 모두에 적용할 수 있다.In the above, the rectangular pattern in the X-Y-axis direction is taken as an example, but the direction of the pattern may be different, and it can be applied to both positive type, negative type, and chemically amplified photosensitive film.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 노광장치의 렌즈 비점수차 측정방법은 투명기판상에 렌즈 비점수차를 측정할 수 있는 노광영역들을 정의하는 광차단막 패턴들이 정의되어있는 렌즈 비점수차 측정용 노광마스크를 사용하여 노광 공정시 항상 렌즈 비점수차 존재여부를 검사할 수 있으며, 공정상의 시간이 절약되고, 미세패턴의 형성이 용이하여 소자동작의 신뢰성 및 공정수율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.As described above, the lens astigmatism measuring method of the exposure apparatus according to the present invention is a lens astigmatism exposure mask for defining a light blocking film pattern defining the exposure areas for measuring the lens astigmatism on the transparent substrate By using it can always check the presence of the lens astigmatism during the exposure process, the time is saved in the process, there is an advantage that it is easy to form a fine pattern to improve the reliability and process yield of the device operation.
Claims (2)
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| KR1019950006324A KR0146172B1 (en) | 1995-03-24 | 1995-03-24 | Method for measuring a lnes a stigmatism of exposure apparatus |
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Publications (2)
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| KR960035156A KR960035156A (en) | 1996-10-24 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100847154B1 (en) | 2001-12-24 | 2008-07-17 | 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | Determining the aberrations of an imaging system |
| KR100922933B1 (en) * | 2007-12-26 | 2009-10-22 | 주식회사 동부하이텍 | A Pattern of Semiconductor and Method for Designing pattern using the same |
-
1995
- 1995-03-24 KR KR1019950006324A patent/KR0146172B1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100847154B1 (en) | 2001-12-24 | 2008-07-17 | 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | Determining the aberrations of an imaging system |
| KR100922933B1 (en) * | 2007-12-26 | 2009-10-22 | 주식회사 동부하이텍 | A Pattern of Semiconductor and Method for Designing pattern using the same |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR960035156A (en) | 1996-10-24 |
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