KR100219536B1 - 노광장치의 초점 측정방법 및 이에 사용하는 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노광장치의 촛점 측정방법 및 이에 사용하는 마스크에 관해 개시한다.

본 발명에 의한 노광장치의 촛점측정방법에서는 광 투과창이 콘덴서 렌즈의 광축에 대해 비 대칭적으로 형성되어 있는 따라서 비 대칭적으로 광을 입사시키는 어퍼쳐와 상기 어퍼쳐로 부터 입사되는 광을 회절시키는 서로 다른 피치를 갖는 두개의 패턴군을 구비하는 마스크를 사용하여 노광장치의 최적 촛점을 측정한다.

상기 마스크에 새겨진 두개의 패턴군의 중심이 되는 패턴 상의 상대적인 이동을 측정함으로써 노광장치의 최적 촛점을 측정할 수 있다. 이러한 방법은 별도의 특별한 장비를 요하지 않으며 PSM과 같은 제작공정이 복잡한 별도의 마스크도 필요로 하지 않으므로 비용을 낮추면서 쉬운 측정방법을 제공한다.

Description

노광장치의 촛점 측정방법 및 이에 사용하는 마스크

본 발명은 노광장치의 촛점 측정방법 및 이에 사용하는 마스크에 관한 것으로서 특히, 비 대칭적인 어퍼쳐와 서로 다른 피치를 갖는 패턴군을 구비하는 마스크를 이용하여 노광장치의 최적 촛점을 측정하는 방법 및 그에 사용하는 마스크에 관한 것이다.

반도체장치의 고집적화에 의해 웨이퍼의 단위 면적에 형성해야 하는 반도체소자들의 밀도는 급격히 증가되고 있다. 따라서 반도체소자들간의 간격은 전에 비해 더욱 좁아지고 있다.

웨이퍼 상에 필요한 반도체소자들은 형성하기 위해서는 정해진 디자인 룰(desigh rule)에 부합될 수 있는 고 분해능을 갖는 노광장치가 있어야 한다. 일단, 이와 같은 노광장치가 있다면, 광은 조사해서 원하는 형태로 감광막을 패터닝하여 웨이퍼 상에 원하는 형태의 물질층 패턴을 형성할 수 있으므로 결국 고 집적도를 달성할 수 있는 반도체장치의 제조가 가능해질 수 있다.

하지만, 문제는 노광장치의 촛점마진에 있다. 반도체장치의 고집적화는 보다 높은 분해능을 요구하고 있는 데, 이는 사용하고 있는 노광장치의 촛점의 마진 감소를 의미한다. 촛점 마진이 감소되면 사진공정이 더욱 정밀해져야 하는 것은 물론이다. 따라서 신속한 공정의 진행을 보장받을 수 없을 뿐만 아니라 공정이 복잡해질 수 밖에 없다. 이러한 문제점을 해소하기 위한 한 방법으로는 현재 사용하고 있는 노광장치에서 최적의 촛점을 찾아내는 것이다. 곧 가장 작은 촛점 단면적을 찾아내는 방법이다. 이러한 목적을 위해 다양한 방법이 제시되고 있다. 그중 한예는 IBM에서 제시된 방법인데, IBM에서는 위상 쉬프트(Phase Shift)의 원리를 이용하여 촛점을 측정할 수 있는 위상 쉬프트 마스크(Phase Shift Mask:이하, PSM이라 한다)를 고안한 바 있다.

그러나 이와 같은 PSM을 이용하여 촛점을 측정하는 방법에서는 마스크의 제작공정이 복잡할 뿐만 아니라 촛점 측정시 마스크의 위상에라가 오차의 원인 될 수 있는 문제가 있다. 또한, PSM제작에 따른 결합 발생문제로 실제 디바이스용의 마스크에는 적용하기 어려운 점도 있다. 특히, PSM에 형성되는 패턴의 크기가 작아야 하며 노광시 감광막의 두께가 얇아야 하는등의 제한도 있어 현재 사용되고 있는 감광막 보다 높은 해상도의 감광막을 사용해야 하는 문제는 고 비용을 필요로 하는 극복하기 어려운 문제가 된다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 통상의 크롬 마스크를 이용하되 측정정밀도는 높일 수 있는 노광장치의 촛점 측정방법을 제공함에 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 노광장치의 촛점 측정방법에 사용하는 마스크를 제공함에 있다.

도 1은 통상의 어퍼쳐(aperture)를 구비하는 노광장치의 일예를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 반도체장치의 촛점 측정방법을 설명하기 위한 노광장치의 개략적인 단면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 반도체장치의 촛점 측정방법에 사용되는 어퍼쳐의 평면도이다.

도 4는 마스크에 새겨진 패턴의 피치변화와 도 3의 어퍼쳐를 사용하는 도 2의 노광장치의 촛점 위치변화와 그에 따른 웨이퍼에 형성되는 패턴의 변위오차사이에 관계를 시뮬레이션한 결과를 나타내 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 노광장치의 촛점 측정방법에 사용하는 마스크를 나타낸 도면이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호설명〉

10:콘덴서 렌즈 18:웨이퍼

34:0차광 36, 36a:±1차광

40:제1 마스크 42:제1 어퍼쳐

42a:제3 광 투과창 44:피치가 클 때의 촛점이동로

46, 46a:±1차광 48:피치가 작을 때의 촛점이동로

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 노광장치의 촛점 측정방법은 콘덴서 렌즈; 상기 콘덴서 렌즈의 앞쪽에 상기 콘덴서 렌즈와 동일 선상에 위치해 있는 마스크 및 상기 마스크의 앞쪽에 있으며 상기 마스크와 동일선 상에 위치해 있는 상기 마스크에 입사되는 광의 양을 제어하는 어퍼쳐(aperture)를 구비하는 노광장치의 촛점을 측정하는 방법에 있어서, 상기 어퍼쳐로는 광 투과창이 비 대칭적으로 형성되어 있는 비 대칭형 어퍼쳐를 사용하고 상기 마스크로는 서로 다른 피치를 갖는 패턴군을 구비하는 마스크를 사용하는 것을 특징으로 한다.

상기 비 대칭형 어퍼쳐는 대칭형 어퍼쳐에 형성되어 있는 광 투과창의 광 투과율에 변화를 주거나 광 투과창의 크기를 변화시켜서 형성한다.

본 발명의 실시예에 따르면 상기 패턴군은 제1 및 제2 패턴군으로 형성하는데, 서로 소정의 간격 이격 되도록 형성한다.

상기 제1 및 제2 패턴군은 각각 제1 피치를 갖는 복수개의 제1 패턴과 제2 피치를 갖는 복수개의 제2 패턴으로 형성한다.

상기 제1 및 제2 패턴은 동일한 형태로 형성한다.

상기 제1 및 제2 패턴군에서 상기 제1 및 제2 패턴은 동일한 형태로 배열한다.

상기 제1 패턴과 제2 패턴은 0.1㎛ ∼ 0.4㎛의 범위에 속하는 폭으로 형성한다.

상기 제1 및 제2 패턴을 배열하는 데 상기 서로 다른 크기를 갖는 제1 및 제2 피치가 0.15㎛ ∼ 0.8㎛에 속하는 값을 갖도록 배열하여 상기 제1 및 제2 패턴군을 형성한다.

상기 마스크는 크롬 마스크를 사용한다.

상기 제1 어퍼쳐에는 적어도 한개 이상의 광 투과창을 비 대칭적으로 형성한다.

상기 광 투광창은 가로 및 세로 길이가 서로 다른 직 사각형 형태로 형성한다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 의한 노광장치의 촛점 측정방법에 사용되는 마스크는 유리 기판; 및 상기 유리기판에 소정간격 이격되어 있는 서로 다른 피치를 갖는 제1 및 제2 패턴군을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 패턴군은 제1 피치를 갖고 서로 평행하며 동일한 방향으로 배열된 복수개의 제1 패턴으로 이루어져 있다.

상기 제2 패턴군은 제2 피치를 갖고 서로 평행하며 동일한 방향으로 배열된 복수개의 제2 패턴으로 이루어져 있다.

상기 제1 및 제2 패턴은 동일한 형태이다.

상기 제1 및 제2 패턴군은 동일한 배열 형태이다.

본 발명의 실시예에 따르면 상기 제1 패턴 또는 제2 패턴의 폭은 0.1㎛ ∼ 0.4㎛이다.

본 발명의 실시예에 따르면 상기 제1 및 제2 피치는 각각 0.15㎛ ∼ 0.8㎛이다.

상기 제2 피치는 상기 제1 피치보다 크다.

상기 제1 및 제2 패턴은 크롬 패턴이다.

본 발명은 비 대칭 어퍼쳐와 서로 다른 피치를 갖는 패턴이 형성된 통상의 크롬 마스크를 사용함으로써 노광장치의 최적의 촛점을 손쉽게 측정할 수 있으며 마스크 제작이 쉬운반면 결함 발생율은 낮고 비용이 저렴하다. 또한, 크롬 마스크는 산업 현장에서 계속 사용되어지고 있는 통상의 마스크로서 특별한 감광막을 요하지 않는 등의 잇점이 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 노광장치의 촛점 측정방법 및 이에 사용하는 마스크를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

첨부된 도면에서 도 1은 통상의 어퍼쳐(aperture)를 구비하는 노광장치의 일예를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 반도체장치의 촛점 측정방법을 설명하기 위한 노광장치의 개략적인 단면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 반도체장치의 촛점 측정방법에 사용되는 어퍼쳐의 평면도이다.

도 4는 마스크에 새겨진 패턴의 피치변화와 도 3의 어퍼쳐를 사용하는 도 2의 노광장치의 촛점 위치변화와 그에 따른 웨이퍼에 형성되는 패턴의 변위오차사이에 관계를 시뮬레이션한 결과를 나타내 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 노광장치의 촛점 측정방법에 사용하는 마스크를 나타낸 도면이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 통상의 노광장치는 많은 수의 구성요소로 이루어져 있으나, 편의 상 도 1에는 본 발명에서 설명하고자 하는 기본 원리를 표현하는데 필요한 3개의 구성요소만을 도시한다. 도 1에서 참조번호 10은 콘덴서 렌즈(condenser lens)이고 참조번호 12와 14는 각각 상기 콘덴서 렌즈(10)의 앞쪽에 위치해 있고 상기 콘덴서 렌즈(10)와 동일 직선상에 있는 마스크와 어퍼쳐이다. 상기 마스크(12)는 크롬 마스크로서 도 1에서는 편의 회절점으로서 한개의 크롬층 패턴(12a)만이 도시되어 있으나 실제로는 상기 마스크(12)에는 다수의 크롬층 패턴이 형성되어 있다.

상기 어퍼쳐(14)에는 제1 및 제2 광 투과창(14a, 14b)이 형성되어 있는데, 상기 콘덴서 렌즈(10)의 중심을 지나는 광축에 대해 대칭적으로 형성되어 있다.

이러한 구성을 갖는 노광장치에 의해 웨이퍼(18) 상에 패턴이 형성되는 과정을 보면, 상기 어퍼쳐(14)에 도달된 광은 상기 제1 및 제2 광 투과창(14a, 14b)을 통해서 마스크(12)에 입사하게 되고 마스크(12)에 새겨져 있는 크롬 패턴(12a)에 의해 회절된다. 크롬 패턴(12a)에 의한 회절광은 상기 제1 광 투과창(14a)과 제1 광 투과창(14b)을 통과하는 광에 의한 회절광으로 이루어지는데, 상기 제1 및 제2 광 투과창(14a, 14b)이 상기 어퍼쳐(14)에 대칭적으로 형성되어 있으므로 상기 콘덴서 렌즈(10)에 입사되는 회절광 역시 상기 광축을 중심으로 대칭적으로 입사하게된다.

상기 크롬 패턴(12a)에 의한 회절광에는 회절됨이 없이 상기 마스크(12)에 입사되는 방향과 동일한 방향으로 마스크(12)를 통과하는 0차광(20)과 0차광(20)을 중심으로 시계방향 또는 시계반대 방향으로 소정의 각으로 회절되는 ±1, ±2,.. 다차 회절광이 포함되어 있으나, 0차광(20)과 ±1차광(22)이상의 고차 광은 상기 콘댄수 렌즈(10)의 집광범위를 벗어나게 된다. 따라서 도 1에서는 실질적으로 패턴형성에 이용되는 0차광(20)과 점선(- - -)으로 도시한 ±1차 광(22)만 도시하였다.

한편, 상기 광축에 대해서 대칭적으로 상기 콘덴서 렌즈(10)에 입사되는 광은 콘덴서 렌즈(10)의 정해진 촛점에 집광하게 되어 상기 웨이퍼(18) 상에 있는 감광막을 감광하게 된다.

노광장치는 세팅과 함께 사용되는 광의 파장과 장치의 수치적 개구, 즉, NA(Numerical Aperture)가 정해짐으로 장치의 분해능이나 촛점이 정해진다. 하지만, 아무리 노광장치의 정렬이 잘 이루어졌다고 미소하지만 촛점을 변화시키는 요소들이 존재한다. 예를 들면, 노광장치에 사용되는 렌즈계의 필드 커버쳐(field curvature)나 비점수차와 같은 수차, 웨이퍼와 척(chuck)의 평탄화 불량이나 자동 촛점 및 자동 레벨링 에라, 렌즈의 히팅, 압력차와 다른 환경적 변화등이 있을 수 있고 직접적으로는 최적의 촛점을 옵셋(offset)하는 과정에서의 에라등이 촛점변화시키는 한 요인이 될 수 있다.

이러한 촛점 변화의 요인에 의해 노광장치의 촛점이 변화더라도 도 1에 도시한 바와 같은 노광장치에서는 상기 콘덴서 렌즈(10)에 입사되는 회절광이 광축에 대해서 대칭적으로 입사되므로 촛점은 상기 콘덴서 렌즈(10)의 광축 상에 놓이게 된다. 따라서 디포커서(defocus)에 따른 촛점의 이동은 상기 광축을 따라 이동하게된다. 곧, 촛점은 도 1에서 상기 웨이퍼(18)에 수직한 화살표(24) 방향으로 이동하게 되고 좌측이나 우측으로는 촛점의 이동이 나타나지 않는다. 따라서 최적의 촛점선정이 어렵다.

도 2는 도 1에 도시된 노광장치에서 사용된 마스크(12)와 어퍼쳐(14)와는 다른 제1 마스크(40)와 제1 어퍼쳐(42)를 구비하는 본 발명의 실시예에 의한 노광장치를 개략적으로 도시한 도면인데, 도면상으로는 도 1에 도시된 노광장치의 구성과 별 차이가 없으나 상기 제1 마스크(40)는 도 1에 도시된 마스크(12)처럼 균일한 피치를 갖는 크롬 패턴이 형성되어 있지 않고 서로 다른 피치를 갖는 크롬 패턴군이 형성되어 있다(상기 제1 마스크(40)에 대해서는 후술함). 또한, 상기 제1 어퍼쳐(42)는 도 1의 어퍼쳐(14)와는 달리 콘덴서 렌즈(10)의 광축에 대해서 비대칭적인 어퍼쳐이다. 상기 제1 어퍼쳐(42)를 더 상세하게 설명하기 위해 도 3을 참조한다. 도 3을 참조하면, 상기 제1 어퍼쳐(42)에는 제3 광 투과창(42a)이 상기 콘덴서 렌즈(10)의 광축에 대해서 비 대칭적으로 형성되어 있다. 상기 제3 광 투과창(42a)은 상기 제1 어퍼쳐(42)의 광축이 통과되는 중심영역을 벗어난 영역에 위치해 있다. 도 3에서는 상기 제3 광 투과창(42a)은 가로 및 세로 길이(42c, 42d)가 서로 다른 직 사각형 형태이지만, 이는 한 예에 지나지 않으면 상기 제3 광 투과창(42a)의 형태를 제한하는 것은 아니다. 따라서 상기 제3 광 투과창(42a)는 정사각형과 직사각형을 포함하는 일반적인 사각형이나 원형 또는 다각형 형태의 기하학적인 모양일 수도 있다. 또한, 도 3에 도시한 상기 제1 어퍼쳐(42)에는 상기 제3 광 투과창(42a) 하나만 도시되어 있지만 비 대칭성을 유지한다면 상기 제1 어퍼쳐(42)에는 한개 이상의 광 투과창을 구비하여도 무방하다.

상기 제1 어퍼쳐(42)의 실제적인 수치예를 들면 상기 제1 어퍼쳐(42)의 가로 및 세로 길이(43a, 43b)는 각각 동일한 값인 2㎛이고 상기 제3 광 투과창(42a)는 사각형 형태로서 가로 및 세로 길이(42c, 42d)는 각각 0.5㎛와 0.4㎛일 수 있다.

도 3을 설명하는데 있어서 언급하지 않은 참조부호 42b는 상기 제1 어퍼쳐(42)에 있어서 불 투명한 부분을 나타낸다.

상기 제1 어퍼쳐(42)와 같은 비 대칭적인 어퍼쳐는 상기 광축에 대해서 대칭적인 광 투과창을 갖는 어퍼쳐(예컨데, 도 1의 14)에서 어느 한쪽의 광 투과창의 광 투과율을 변화시키거나 광 투과창의 면적을 변화시킴으로써 형성할 수도 있다.

따라서 상기 비 대칭적 어퍼쳐를 상기 광축에 대해 어느 한쪽에 광 투과창이 형성된 것만을 의미하지 않고 비록 어퍼쳐에 상기 광 투과창이 대칭적으로 형성되어 있다하더라도 각 광 투과창의 면적이나 광 투과율이 다르면 비 대칭적 어펴쳐가 된다는 것을 알 수 있다.

다음에는 이와 같은 구성을 갖는 노광장치에 광이 입사되는 경우를 살펴본다. 상기 제1 어퍼쳐(42)에 입사되는 광은 상기 제1 어퍼쳐(42)의 우측 부분에 새겨져 있는 제3 광 투과창(42a)을 통과해서 상기 제1 마스크(40)에 입사하게 된다. 상기 제3 광 투과창(42a)을 통과하는 광은 상기 제1 마스크(40)에 대해서 소정의 입사각으로 회절점 즉, 크롬 패턴(40a)에 입사하게 된다. 상기 제1 마스크(40)에 입사되는 광은 제1 마스크(40)의 크롬 패턴(40a)에 의해 회절되는 데, 회절된 광에는 0차광, ±1차광, ±2차광,..등이 포함되어 있으나 ±2차광 이상의 고차광은 상기 콘덴서 렌즈(10)의 범위를 벗어나므로 도시를 생략하고 도 2에는 0차광(34)과 ±1차광(36, 36a)만 도시되어 있다.

도 2에서 회절된 광을 보면 상기 제1 어퍼쳐(42)가 비 대칭 어펴쳐인 관계로 상기 제1 마스크(40)에 의해 회절되는 광은 회절 대칭성을 나타내지 않는다. 이는 상기 회절된 0차광(34)과 ±1차광(36, 36a)의 경로를 살펴보면 쉽게 알 수 있다. 회절된 광의 중심은 0차광이 되므로 상기 제1 마스크(40)에 의해 회절된 광의 경로를 보기 위해서 상기 0차광(34)의 경로를 살펴보면 상기 0차광(34)은 상기 콘덴서 렌즈(10)에 대칭적으로 입사되지 못하고 어느 한 쪽으로 비 대칭적으로 입사하게 된다. 이와 같이 렌즈의 전면에 입사되지 않고 렌즈의 특정부분에 치우쳐서 광이 입사되는 경우 이러한 광의 촛점은 렌즈의 촛점면에서 그 위치가 달라지게 된다. 더욱이 디포커스가 발생할 경우 촛점의 이동은 상기 콘덴서 렌즈(10)를 비대칭적으로 통과하는 광중 0차광(34)을 따라서 이동하게 되어 결국, 디 포커스시 촛점은 도 2에 도시한 바와 같이 광축을 따르지 않고 광축에 대해서 소정의 각을 갖는 실선 화살표(44) 방향으로 이동된다. 상기 화살표 방향은 곧 웨이퍼 상에 형성된 감광막 패턴의 이동에 해당한다. 지금까지의 설명은 언급하지는 않았지만 상기 제1 마스크(40)에 새겨진 크롬 패턴(40a)간의 피치(pitch)가 일반적인 패턴간의 피치보다 큰 경우를 설명한 것이다.

다음에는 도 2를 계속참조하여 상기 제1 마스크(40)에 새겨진 크롬 패턴(40a)간의 피치가 일반적인 경우보다 좁은 경우를 설명한다.

상기 제1 마스크(40)에 새겨진 크롬 패턴(40a)간의 피치가 작은 경우에는 상기 비 대칭적인 제1 어퍼쳐(42)의 제3 광 투과창(42a)을 통과하여 상기 제1 마스크(40)에 입사되는 광은 마스크의 회절점이 되는 크롬 패턴(40a)에 의해 회절되는 데, 이때, 회절각은 널리 알려진 바와 같이 회절점에서 장애물의 크기가 작을 수록 커진다. 따라서 패턴간의 피치가 일반적인 경우보다 작은 상기 제1 마스크(40)에 의해 회절된 광중 상기 패턴간의 피치가 클 때의 상기 제1 마스크에 의해 회절된 광과 같은 차수의 회절광의 경우에도 그 회절각은 피치가 좁은 마스크에 의해 회절된 회절광이 더욱 커다. 따라서 도 2에서 상기 제1 마스크(40)에 피치가 큰 크롬 패턴이 형성되어 있는 경우에는 그로 부터 회절된 ±1차광(36, 36a)은 모두 상기 콘덴서 렌즈(10)에 입사되지만, 상기 제1 마스크에 피치가 작은 크롬 패턴이 형성되어 있는 경우에는 그로 부터 회절된 ±1차광(46, 46a)은 모두 상기 콘덴서 렌즈(10)에 입사되지 못하고 +1차광(46)만이 상기 콘덴서 렌즈(10)에 입사되는 것을 알 수 있다. 하지만 상기 +1차광(46)은 그 회절각의 크기에 의해 상기 0차광(34)이 통과하는 렌즈면과 맞은 편의 렌즈면을 통과한다. 결국, 상기 제1 마스크(40)에 새겨진 크롬 패턴(40a)간의 피치가 작은 경우에는 0차광(34)과 +1차광(46)에 의해 촛점이 결정된다. 또한, 디 포커스 시에는 촛점의 이동이 있게 되는데, 상기 크롬 패턴(40a)간의 피치가 클 때와는 반대방향인 이점 쇄선 화살표(48)가 가리키는 방향으로 촛점의 이동이 있게 된다. 하지만, 상기 광축과 상기 이점 쇄선 화살표(48)가 이루은 각은 상기 크롬 패턴(40a)의 피치가 클 때보다 작다. 곧 상기 제1 마스크(40)에 새겨진 크롬 패턴(40a) 간의 피치가 크고 작음에 따라 상기 웨이퍼(18) 상에 형성되는 패턴의 좌, 우 이동이 커지거나 작아지며 이동방향은 서로 반대방향인 것을 알 수 있다.

상기 내용을 바탕으로 시뮬레이션(simulation)한 결과를 도 4에 도시하였다. 도 4에서 가로 축은 ㎛단위의 촛점의 위치변화를 나타내고, 세로 축은 상기 촛점의 위치변화에 따른 패턴의 변위오차를 ㎚단위로 나타낸다. 그리고 도 4에서 참조부호 ■, □, ●, ○, ◇ 및 ◆는 각각 상기 제1 마스크(40)에 새겨진 크롬 패턴(40a)간의 피치가 0.3㎛, 0.34㎛, 0.38㎛, 0.42㎛, 0.46㎛ 및 0.50㎛일 때의 상기 촛점의 위치 변화에 따른 패턴의 변위오차를 나타낸 그래프들을 나타낸다. 도 4를 참조하면, 상기 제1 마스크(40)에 새겨진 크롬 패턴(40a)간의 피치가 특정한 값은 갖은 때, 예컨대, 0.3㎛일 때, 상기 노광장치의 촛점위치가 달라짐에 따라 상기 제1 마스크(40)에 새겨진 크롬 패턴(40a)의 상은 좌, 우 어느 한 쪽으로 변화됨을 알 수 있었다. 상기 촛점의 위치가 증가되도록 디 포커스 되었을 경우에는 상기 크롬 패턴(40a)의 상은 우측방향으로 변위됨을 알 수 있었다. 상기 촛점의 위치 감속되도록 디 포커스되었을 경우에는 반대되는 결과가 도출되었다. 또한, 촛점의 디 포커스를 특정값(예컨데, -0.24㎛)으로 고정시켰을 경우에는 상기 제1 마스크(40)에 새겨진 크롬 패턴(40a) 사이의 피치가 커질 수록 웨이퍼상에 형성되는 패턴의 변위 오차는 증가되었다.

상기 시뮬레이션 결과는 도 2를 참조하여 설명한 바와 같은 결과임을 알 수 있다.

이러한 결과는 상기 비 대칭적인 제1 어퍼쳐(42)를 사용함으로써 나타나는 것인데, 본 발명에 의한 노광장치의 촛점 측정방법에서는 상기 비 대칭적인 제1 어퍼쳐(42)의 이와 같은 성질을 이용하여 노광장치의 최적의 촛점을 측정한다. 구체적으로는 상기 설명에서 상기 제1 마스크(40)를 크롬 패턴(40a)간의 피치가 큰 마스크와 작은 마스크로 간주하였지만, 도 3에의 시뮬레이션 결과도에서도 볼 수 있는 것처럼 한 마스크에는 서로 다른 피치를 갖는 패턴이 형성되어 있어야 한다. 따라서 상기 제1 마스크(40)는 서로 다른 피치를 갖는 패턴을 함께 구비하는 마스크이어야 함은 분명하다.

본 발명의 실시예에 의한 노광장치의 촛점측정에 사용되는 이러한 마스크의 일예는 도 5에서 볼 수 있다. 도 5를 참조하면 상기 서로 다른 피치를 갖는 패턴이 동시에 형성되어 있는 마스크는 유리 기판에 서로 소정간격 이격되어 있는 제1 및 제2 패턴군(50, 52)으로 구성되어 있는데, 상기 제1 패턴군(50)을 보면 제1 피치(P1)를 갖는 제1 패턴(50a)이 평행하게 같은 방향으로 배열되어 있다.

상기 제2 패턴군(52)을 보면 제2 피치(P2)를 갖는 제2 패턴(52a)이 평행하게 같은 방향으로 배열되어 있다. 상기 제1 및 제2 패턴(50a, 52a)의 형태 및 배열방향은 달라도 무방하나 본 예에서는 동일한 것으로 한다. 상기 제1 및 제2 패턴(50a, 52a)은 크롬 패턴이며, 그 폭은 서로 동일하나 달라도 무방하다. 상기 제1 및 제2 피치(P1, P2)는 서로 다른 크기를 갖는다. 그리고 상기 제2 피치(P2)가 상기 제1 피치(P1)보다 크다. 하지만, 상기 제1 및 제2 피치(P1, P2)의 크기는 상기 제1 피치(P1)가 클 수도 있다. 상기 제1 및 제2 피치(P1, P2)의 예로서 상기 제1 피치(P1)는 0.3㎛이고 상기 제2 피치(P2)는 0.5㎛인 것이 바람직하나 0.15㎛∼0.8㎛이내에서 가용 값을 선정할 수 있다. 또한, 상기 제1 및 제2 패턴(50a, 52a)의 실시예로는 상기 제1 및 제2 패턴(50a, 52a)이 0.2㎛인 것이 바람직하지만 0.1㎛∼0.4㎛이내에서 다른 가용 값을 선정할 수도 있다. 도 4에서 참조부호 C1, C2는 각각 제1 및 제2 패턴군(50, 52)의 중심 패턴을 나타낸다.

이와 같은 크롬 마스크를 이용할 경우 상기 제1 및 제2 패턴군(50, 52)의 중심패턴(C1, C2)의 상대적인 이동을 측정함으로써 노광장치의 최적 촛점을 측정할 수 있다. 상기 중심 패턴(C1, C2)의 빗금은 중심 패턴이라는 것을 나타내기 위해 넣은 것으로 다른 패턴들(50a, 52a)과 특별한 차이는 두지 않는다.

이와 같이 본 발명에 의한 노광장치의 촛점측정방법에서는 광 투과창이 콘덴서 렌즈의 광축에 대해 비 대칭적으로 형성되어 있는 따라서 비 대칭적으로 광을 입사시키는 어퍼쳐와 상기 어퍼쳐로 부터 입사되는 광을 회절시키는 서로 다른 피치를 갖는 두개의 패턴군을 구비하는 마스크를 사용하여 노광장치의 최적 촛점을 측정한다.

상기 마스크에 새겨진 두개의 패턴군의 중심이 되는 패턴 상의 상대적인 이동을 측정함으로써 노광장치의 최적 촛점을 측정할 수 있다. 이러한 방법은 별도의 특별한 장비를 요하지 않으며 PSM과 같은 제작공정이 복잡한 별도의 마스크도 필요로 하지 않으므로 비용을 낮추면서 쉬운 측정방법을 제공한다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며 많는 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당분야에서의 통상의 지식을 가진자에 의하여 실시가능함은 명백하다.

Claims (20)

1. 콘덴서 렌즈;

   상기 콘덴서 렌즈의 앞쪽에 상기 콘덴서 렌즈와 동일 선상에 위치해 있는 마스크 및

   상기 마스크의 앞쪽에 있으며 상기 마스크와 동일선 상에 위치해 있는 상기 마스크에 입사되는 광의 양을 제어하는 어퍼쳐(aperture)를 구비하는 노광장치의 촛점을 측정하는 방법에 있어서,

   상기 어퍼쳐로는 광 투과창이 비 대칭적으로 형성되어 있는 비 대칭형 어퍼쳐를 사용하고 상기 마스크로는 서로 다른 피치를 갖는 패턴군을 구비하는 마스크를 사용하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 촛점 측정방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 비 대칭형 어퍼쳐는 대칭형 어퍼쳐에 형성되어 있는 광 투과창의 광 투과율을 변화시켜서 형성하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 촛점 측정방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 비 대칭형 어퍼쳐는 대칭형 어퍼쳐에 형성되어 있는 광 투과창의 크기를 변화시켜서 형성하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 촛점 측정방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 패턴군은 제1 및 제2 패턴군으로 형성하는데, 서로 소정의 간격 이격 되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 촛점 측정방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 패턴군은 각각 제1 피치를 갖는 복수개의 제1 패턴과 제2 피치를 갖는 복수개의 제2 패턴으로 형성하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 촛점 측정방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 패턴은 동일한 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 촛점 측정방법.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 패턴군에서 상기 제1 및 제2 패턴은 동일한 형태로 배열하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 촛점 측정방법.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 제1 패턴과 제2 패턴은 0.1㎛ ∼ 0.4㎛의 범위에 속하는 폭으로 형성하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 촛점 측정방법.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 패턴을 배열하는 데 상기 서로 다른 크기를 갖는 제1 및 제2 피치가 0.15㎛ ∼ 0.8㎛에 속하는 값을 갖도록 배열하여 상기 제1 및 제2 패턴군을 형성하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 촛점 측정방법에 사용하는 마스크.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크는 크롬 마스크를 사용하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 촛점 측정방법.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 어퍼쳐에는 적어도 한개 이상의 광 투과창을 비 대칭적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 촛점 측정방법.
12. 제 3 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 광 투광창은 가로 및 세로 길이가 서로 다른 직 사각형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 촛점 측정방법.
13. 유리 기판; 및

    상기 유리기판에 소정간격 이격되어 있는 서로 다른 피치를 갖는 제1 및 제2 패턴군을 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치의 촛점 측정방법에 사용하는 마스크.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 제1 패턴군은 제1 피치를 갖고 서로 평행하며 동일한 방향으로 배열된 복수개의 제1 패턴으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 노광장치의 촛점 측정방법에 사용하는 마스크.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 제2 패턴군은 제2 피치를 갖고 서로 평행하며 동일한 방향으로 배열된 복수개의 제2 패턴으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 노광장치의 촛점 측정방법에 사용하는 마스크.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 패턴은 동일한 형태인 것을 특징으로 하는 노광장치의 촛점 측정방법에 사용하는 마스크.
17. 제 15 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 패턴군은 동일한 배열형태인 것을 특징으로 하는 노광장치의 촛점 측정방법에 사용하는 마스크.
18. 제 16 항에 있어서, 상기 제1 패턴과 제2 패턴은 0.1㎛ ∼ 0.4㎛에 속하는 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치의 촛점 측정방법에 사용하는 마스크.
19. 제 15 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 피치는 서로 다른 크기를 갖으며 0.15㎛ ∼ 0.8㎛에 속하는 피치를 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치의 촛점 측정방법에 사용하는 마스크.
20. 제 18 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 패턴은 크롬 패턴인 것을 특징으로 하는 노광장치의 촛점 측정방법에 사용하는 마스크.

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