KR100221022B1 - 반도체 노광 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 노광 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 노광 장치는 포커싱 및 레벨링을 위한 광원(2)으로부터 투사되는 광의 입사 경로 상에 배치되고 광원(2)으로부터의 원형 입사광 빔을 노광 영역(6)의 형태와 동일한 형태의 광 빔으로 변환하는 광 형태 변환기(10)와 광 빔의 크기를 조절하는 빔 사이즈 조절기(11)를 구비한다. 이로써 노광 영역(6)의 형태가 어떤 형태를 갖든지에 상관없이 노광 영역과 동일한 영역에서 포커싱 및 레벨링을 측정하게 됨으로써 포커싱 및 레벨링 측정의 정확도를 높일수 있게 된다. 또, 노광 영역의 특정 부위만에 중점을 두고 그 부분에 대한 포커싱과 레벨링을 수행할 수가 있다. 이는 결국 좁은 포커스 마진을 갖는 공정을 진행하는 것을 가능하게 한다.
Description
제1도는 종래의 노광 장치에 있어서 포커싱 및 레벨링 장치의 개략도.
제2(a)도 내지 제2(c)도는 종래의 기술에서 발생되는 노광 영역과포커싱 및 레벨링 영역이 일치하지 않는 경우를 보여주는 도면.
제3도는 본 발명에 따른 포커싱 및 레벨링 장치.
제4(a)도 내지 제4(c)도는 본 발명에 따른 포커싱 및 레벨링 측정 상태를 보여주는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 렌즈 2 : 광원
3 : 슬릿 4 : 반도체 웨이퍼
5 : 광 센서 10 : 블라인더
11 : 줌 렌즈
본 발명은 반도체 노광 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로는 반도체 웨이퍼 표면의 특정 영역(포커싱 또는 이미지 평면)에 광 빔(light beam)의 초점을 정확하게 맞추는 포커싱(focusing)과 반도체 웨이퍼가 포커싱 평면과 수평을 이루도록 하는 레벨링(leveling)을 위한 장치에 관한 것이다.
최근, 반도체 장치 패턴의 사이즈가 미세화됨에 따라, 반도체 장치의 제조를 위한 광 리소그래피(optical lithography)기술을 이용하는 작업은 광학계(optical system)의 해상도(resolution)한계 근처에서 수행되고 있다. 이로써, 포커스 마진(focus margin)의 부족이 극심해지고 공정의 제어가 곤란해졌다.
따라서, 포커스 마진의 확장을 위한 지속적인 연구가 이루어지고 있으며, 현재에는 통상적으로, 단파장의 광원(light source)을 사용하거나 위상 반전 마스크(phase shifting mask; 광 빔의 위상을 반전시켜 이미지(image)의 콘트라스트(contrast)를 증가시키는 마스크임)를 사용함으로써 해상도와 함께 포커스 마진을 확장시키고 있다.
그러나, 공정 제어의 측면에서 볼 때, 보다 정확한 포커싱과 레벨링이 이루어지도록 한다면 비록 좁은 포커스 마진을 갖는다 하더라도 공정의 수행은 가능하다.
제1도는 종래의 노광 장치에 있어서 포커싱 및 레벨링 장치의 구성을 개략적으로 보여주고 있다. 제1도에서, 참조 번호 1은 노광 장치의 투영 렌즈를 나타내고, 2는 포커싱 및 레벨링을 위한 광원, 3은 광원(2)으로 부터 투사되는 빔의 사이즈를 조절하기 위한 슬릿(slit), 4는 반도체 웨이퍼, 5는 반도체 웨이퍼(4)로부터 반사된 광 빔을 받아 들이는 광 센서로서 4개의 세포들을 갖는 쿼터 셀 센서(quart cell sensor)이다. 이 장치에서 포커싱 및 레벨링을 위한 광 빔은 원형(round shape)이다.
이와 같은 장치를 이용하여 노광 공정에서 포커싱과 레벨링을 수행하면, 이미지으 투사가 이루어지는 노광 영역(또는, 이미지 영역)과 포커싱과 레벨링의 측정을 위한 영역(이하, 'F&L 영역'이라 함)의 사이즈가 일치하지않아 측정의 정확도가 떨어졌다. 다음에는 도면을 참조하면서 이와 같은 종래의 문제점들에 대해 보다 구체적으로 설명하겠다.
먼저, 제2(a)도는 노광 영역이 F&L 영역보다 작은 경우를 보여주고있다. 제2(a)도에서, 참조 번호6은 노광 영역을 나타내고, 7은 F&L 영역을 나타내고 있다. 이 경우에는, 노광 영역(6)보다 F&L 영역(7)이 더 크기 때문에 노광 영역(6)으로부터 반사된 광과 그 영역(6)이외의 F&L 영역(8)으로부터 반사된 광이 함께 광 센서(5)로 제공되기 때문에, 실제 측정하고자 하는 노광 영역(6)에 대한 포커싱 및 레벨링 측정의 정확도가 떨어지게 된다.
제2(b)도는 노광 영역(6)보다 F&L 영역(7)이 더 작은 경우를 보여주고있다. 이런 경우에는, 노광 영역(6)중 F&L 영역(7)과 대응되는 영역으로부터 광 센서(5)로의 광 반사가 이루어지지만 상기 F&L 영역(7)이외의 노광 영역(9)으로부터 광 센스(5)로의 광 발사가 이루어지지 않기 때문에, 역시 실제 측정하고자 하는 노광 영역(6)에 대한 포커싱 및 레벨링 측정의 정확도가 떨어지게 된다.
제2(c)도는 노광 영역(6)이 F&L 영역영역을 벗어난 경우를 보여주고 있다. 일반적으로 광은 그 중심에서 강도가 가장 큰 데, 이 경우에는 광 빔의 중심이 노광 영역(6)의 한쪽으로 치우쳐 있기 때문에 포커싱 및 레벨링측정의 정확도가 상당히 떨어지게 된다.
본 발명의 목적은 노광 공정의 포커스 마진이 좁은 경우에도 공정의 진행이 가능하도록 하는 노광 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 포커싱 및 레벨링 측정의 정확도가 높은 노광장치를 제공하는 것이다.
이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 노광 장치는 포커싱 및 레벨링을 측정하기 위한 광의 입사 경로 상에 배치되고 광원으로부터의 원형 입사광 빔을 노광 영역의 형태와 동일한 형태의 광 빔으로 변환하는 광형태 변환 수단과, 이 광 형태 변환 수단으로부터 제공되는 광 빔의 크기를 조절하는 빔 사이즈 조절 수단을 구비하는데 그 특징이 있다.
이와 같은 특징의 장치에 있어서, 상기 광 형태 변환 수단은 상기 원형입사광 빔을 정사각형 또는 직사각형의 광 빔으로 변환한다.
실시예에 있어서, 상기 광 형태 변환 수단은 사각형의 구멍을 가지되, 구멍의 가로 크기 세로 크기는 조절가능한 블라인더(blind)로 구성될 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 빔 사이즈 조절 수단은 초점의 변화없이 배율을 조절하는 줌 렌즈(zoom lens)로 구성될 수 있다.
이제부터는 도면에 의거하여 본 발명에 대해 상세히 설명해 나가도록 하겠다.
제3도는 본 발명에 따른 노광 장치의 바람직한 실시예를 보여주고있다. 제3도에 있어서, 종래 장치의 각 구성 부품과 동일한 구성 부품들은 제1도에서와 동일한 참조 번호들로 표시되어 있다. 제3도에서, 10은 포커싱 및 레벨링을 측정하기 위한 광의 입사 경로 상에 배치되고 광원(2)으로부터의 원형 입사광 빔을 노광 영역(6)의 형태와 동일한 형태의 광빔으로 변환하는 광 형태 변환기를 나타내고, 11은 광 형태 변환기(10)로부터 제공되는 광 빔의 크기를 조절하는 빔 사이즈 조절기를 나타내고 있다.
[실시예]
상기 광 형태 변환기(10)는 사각형의 구멍을 가지는 블라인더로 구성되고, 상기 빔 사이즈 조절기(11)는 줌 렌즈로 구성된다. 블라인더(10)의 구멍의 가로 및 세로 크기는 조절가능하다. 따라서, 블라인더(10)는 광원(2)으로부터 방출되는 원형의 광 빔을 장방형 또는 정방형의 노광 영역의 형태와 동일한 형태로 변환하는 역할을 한다. 줌 렌즈(11)는 반도체 웨이퍼(4)로 입사되는 포커싱과 레빌링용 광 빔의 크기를 크게 혹은 작게 조절하여 제4(a)도 내지 제4(c)도에 도시된 바와 같이 노광 영역(6)과 F&L 영역(7)의 크기를 일치시킨다. 이와 같이 광원(2)에서 발생된 광 빔은 블라인더(10)에 의해서 노광 영역(6)의 형태와 동일하게 되고, 줌 렌즈(11)에 의해서 노광 영역(6)과 F&L 영역(7)이 일치되도록 크기가 조절되며, 반도체 웨이퍼(4)로부터 반사되어 수광부에 포함되는 광 센서(5)로 제공된다. 수광부의 상기 광 센서(5)는, 종래 기술에서 밝힌 바와 같이 이 분야에서 통상적으로 사용되는, 4개의 셀(cell)들을 갖는 쿼터 셀 센서를 사용한다. 이 쿼터 셀센서에서 각 셀에 들어오는 광량의 차이는 전기적 신호로 변환되어 프로세서로 전송된다. 프로세서는 각 셀의 전위나 전류를 비교하고, 비교된 정보를 웨이퍼 스테이지 콘트롤러(wafer stage controller)에 전달한다. 그러면, 웨이퍼 스테이지 콘트롤러는 웨이퍼 스테이지를 제어하여 상기 쿼터 셀 센서의 각 셀에 들어오는 광량이 같아지도록 한다. 이와 관련된 제어방법 및 시스템 구성은 이 분야에서 통상적으로 사용되는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 노광 영역(6)의 사이즈가 어떻게 변하든지 노광 영역(6)의 형태가 어떤 형태를 갖든지에 상관없이 노광 영역과 동일한 영역에서 포커싱 및 레벨링을 측정하게 됨으로써 포커싱 및 레벨링측정의 정확도를 높일 수 있게 된다. 또, 노광 영역의 특정 부위만에 중점을 두고 그 부분에 대한 포커싱과 레벨링을 수행할 수 있다. 이는 결국 좁은 포커스 마진을 갖는 공정을 진행하는 것을 가능하게 한다.
Claims (5)
- 반도체 장치의 제조를 위한 노광 장치에 있어서, 포커싱 및 레벨링을 측정하기 위한 광을 발생하는 광원(2)과; 상기 광원(2)으로부터 발생된 광의 입사 경로 상에 배치되고 상기 광원(2)으로부터의 원형 입사광 빔을 반도체 웨이퍼 상의 노광 영역(6) 형태와 동일한 형태의 광 빔으로 변환하는 광 형태 변환 수단과; 상기 광 형태 변환 수단으로부터 제공되는 광 빔의 크기를 상기 노광영역(6)의 크기와 대응되는 소정 크기로 조절하는 빔 사이즈 조절 수단및; 노광 영역에서 반사되는 광을 받아 들이는 광 센서를 갖는 수광부를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 노광 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 광 형태 변환 수단은 상기 원형 입사광 빔을 정사각형 또는 직사각형의 광 빔으로 변환하는 것을 특징으로 하는 반도체 노광 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 광 형태 변환 수단은 사각형의 구멍을 가지되, 구멍의 가로 크기 세로 크기가 조절되는 블라인더인 것을 특징으로 하는 반도체 노광 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 빔 사이즈 조절 수단은 초점의 변화없이 배율을 조절하는 줌 렌즈인 것을 특징으로 하는 반도체 노광 장치.
- 제4항에 있어서, 상기 빔 사이즈 조절 수단은 상기 노광 영역의 크기와 동일한 크기와 상기 노광 영역의 크기보다 작은 크기 중 하나로 광 빔의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체 노광 장치.
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| CN103091990A (zh) * | 2011-10-28 | 2013-05-08 | 上海微电子装备有限公司 | 一种调焦调平系统中光斑水平位置调整机构及方法 |
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