KR100357734B1 - 축소투영노광장치의 조정방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 광원과, 조명광학계와, 그리고 축소결상광학계를 갖는 축소투영노광장치의 조정방법이다. 본 발명은, 포토레지스트막상의 노광필드의 복수위치에 동일한 전사패턴들을 전사하는 단계와, 전사패턴들의 CD(critical dimension)의 치수격차와 노광필드내의 노광량관용도(exposure dose latitude)의 격차를 산출하는 단계와, CD의 치수격차가 제 1 소정퍼센트 미만이면, 조명광학계 및 축소결상광학계가 조정될 필요가 없는 것으로 판정하는 제 1 판정단계와, CD의 치수격차가 제 1 소정퍼센트 이상이면, 그리고 노광량관용도의 격차가 제 2 소정퍼센트 미만이면, 조명광학계는 조정되어야 할 σ오차를 갖는 것으로 판정하는 제 2 판정단계와, 그리고 CD의 치수격차가 제 1 소정퍼센트 이상이면, 그리고 노광량관용도의 격차가 제 2 소정퍼센트 이상이면, 축소결상광학계는 조정되어야 할 렌즈수차를 갖는 것으로 판정하는 제 3 판정단계를 구비한다.

Description

축소투영노광장치의 조정방법{Method of adjusting reduction projection exposure device}
본 발명은, 축소투영노광장치의 조정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 노광필드내의 전사패턴의 치수변동을 억제하도록 축소투영노광장치를 조정할 때, 조명광학계가 조정되어야 하는지 또는 축소결상광학계가 조정되어야 하는지를 확실하게 판단하는 것이 가능하도록 설계된 축소투영노광장치의 조정방법에 관한 것이다.
반도체장치 제조공정에서는, 게이트전극, 배선, 콘택홀 등의 여러 부분들의 패터닝에 포토리소그래피가 널리 사용되고 있다. 포토리소그래피는, 웨이퍼상의 포토레지스트막에 포토마스크의 마스크패턴을 전사하는 단계와 패터닝된 포토레지스트막을 마스크로 사용하여 기초층을 가공하는 공정으로 구성된다. 패턴을 전사하는 공정에서, 패턴이 노광장치에 의해 포토마스크를 통해 노광되어 마스크패턴이 포토레지스트막으로 전사된다.
이하, 도 1을 참조하여 축소투영노광장치의 구성을 설명한다. 도 1은 축소투영노광장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 축소투영노광장치(10)는 광원(12), 조명광학계(14), 그리고 축소결상광학계(16)를 포함한다.
광원(12)은, 발광원으로 제공되는 수은램프(18)와 수은램프(18)로부터 발출된 광을 집광하는 타원미러(20)를 구비한다.
조명광학계(14)는, 미러(22), 프라이아이(fry-eye)렌즈(24), 미러(26), 그리고 콘덴서렌즈(28)를 구비한다. 조명광학계(14)는 광원(12)으로부터 발출된 광을 미러(22), 프라이아이렌즈(24), 그리고 미러(26)에 의해 균일한 광강도분포로 콘덴서렌즈(28)로 입사시켜 광을 집광한다.
축소결상광학계(16)는, 노광되는 패턴을 가지는 마스크(레티클)(30)와 축소렌즈(32)를 구비한다. 축소결상광학계(16)는 콘덴서렌즈(28)에 의해 집광된 광을 마스크(30)상으로 조사하고, 축소렌즈(32)가 마스크(30)의 패턴을 투과한 광을 축소시켜, 축소된 마스크패턴을 웨이퍼(W)상으로 조사하여 마스크패턴을 노광시킨다.
축소투영노광장치를 사용하여 패턴이 웨이퍼로 전사되는 경우에, 그리고 동일한 노광필드내의 동일한 패턴들, 예컨대 각각 많은 수의 동일 라인들을 갖는 배선패턴들이 전사되는 경우에, 노광필드의 중앙영역에 전사된 배선패턴은 동일한 노광필드의 주변영역에 전사된 배선패턴과 배선패턴의 선폭이 다르다.
예를들면, 고립라인 패턴에서, 중앙영역과 주변영역에서의 선형패턴의 선폭들이 서로 다르다. 즉, 선폭은 노광필드내에서 다양하다. 이 격차를 야기하는 중요한 요인들로는, 축소결상광학계의 렌즈에서 발생하는 렌즈수차와, 조명광학계의 프라이아이렌즈에서 발생하는 σ오차가 알려져 있다. 이 경우에서, 고립라인은, 이 고립라인의 선폭의 4∼5배의 폭을 갖는 영역에 다른 패턴이 존재하지 않는 패턴을 나타낸다.
σ오차는 광의 코우히어런스(coherence)격차 또는 마스크조명의 광강도의 불균일성을 말한다. σ오차가 커지면, 코우히어런스격차도 커지며, 마스크조명의 광강도의 불균일성도 커진다.
따라서, 라인의 선폭의 치수균일성을 유지하기 위해서는, 조명광학계 및 축소결상광학계의 조정이 불가피하다.
조명광학계 및 축소결상광학계의 조정은, 렌즈가 노광장치에 합체되기 전에 파두(wave front)측정기를 사용하여 직접 렌즈의 수차를 측정함으로써 수행될 수도 있다. 그러나, 렌즈가 노광장치에 일단 합체되면, 이 노광장치로부터 렌즈를 분리하여 렌즈수차를 측정하고 렌즈수차를 조정하여 다시 노광장치에 렌즈를 합체시키는 것은 매우 번거롭다. 또한, 이러한 동작은 고도의 기술을 요하며, 실제로는 수행되기가 어렵다.
따라서, 종래에는, 테스트노광에 의해 얻어진 레지스트패턴들의 치수들을 측정하여, 치수변동의 원인이 조명광학계에 의한 것인지 아니면 축소결상광학계에 의한 것인 지를 다음의 지표들을 근거로 하여 판단한다.
제 1 지표는, 대치수 및 소치수의 LS패턴들간의 베스트포커스차이다. 베스트포커스차와 구면수차는, 도 2a에 도시된 바와 같이, 소정의 관계를 갖는다. 베스트포커스차가 크면, 구면수차도 크기 때문에, 베스트포커스차를 산출함으로서 구면수차가 산출될 수 있다. 베스트포커스차는 LS패턴들 중의 큰 패턴의 촛점거리와 LS패턴들 중의 작은 패턴의 촛점거리간의 차이이다.
제 2 지표는, 선폭이상(linewidth abnormality)이다. 선폭이상은 아래의 식에 의해서 산출된다.
선폭이상 = (L1- L5) / (L1+ L5)
여기에서, L1, L5는 각각 5개의 LS패턴의 양단에서의 선폭이다. 선폭이상과 코마수차(coma aberration)는, 도 2b에 도시된 바와 같은 소정의 관계를 갖는다. 선폭이상이 크면, 코마수차도 크기 때문에, 선폭이상을 산출함으로써, 코마수차도 산출될 수 있다.
제 3 지표는 선폭차이다. 선폭차는 다음의 식에 의해 산출된다.
선폭차 = {(L1+ L5)/2} - L3
여기에서, L1, L5는 각각 5개의 LS패턴의 양단에서의 선폭이며, L3는 5개 LS패턴의 중앙에서의 선폭이다.
서로 근접하는 패턴들의 근접효과는 선폭차의 사이즈에 의해 추측될 수 있다. L1및 L5의 값들은 투영렌즈의 렌즈수차와 σ오차에 의존하여 크게 변화하기 때문에, 여기에서 말하는 근접효과는 이 모든 요소들을 포함한 근접효과이다.
그러나, 조정이 요구되는 지를 판단하는 상술한 방법은 여러가지 문제점들을 가지고 있다.
첫 째로, 모든 상술한 지표들은 렌즈수차, 또는 렌즈수차 및 σ오차에 의해 변동하는 근접효과에 관계가 있고, σ오차만의 크기는 검출될 수 없다. 다시 말하면, 제 1 내지 제 3 지표들에 근거한 종래의 방법에서는, 축소결상광학계의 조정이 필요한지의 여부가 판단될 수 있지만, 조명광학계의 조정이 필요한 지의 여부는 독립적으로 판단될 수 없다.
두 번째로, 베스트포커스차와 구면수차간의 관계는 도 2a에 도시된 관계에 제한되지 않는다. 통상적으로, 도 3a에 도시된 관계가 자주 이용된다. 베스트포커스차가 0에 근접한다고 가정하면, 실제의 구면수차는 대부분 크다.
이와 유사하게, 선폭이상과 코마수차간의 관계도 도 2b에 도시된 바와 같은 관계에 제한되지 않는다. 통상적으로, 도 3b에 도시된 관계가 자주 이용된다. 선폭이상이 0에 근접한다고 가정하면, 실제의 코마수차는 대부분 크다.
상술한 문제점들은 다음과 같은 이유에 의해 야기된다. 즉, 실제로 측정된 선폭이상 및 베스트포커스차의 측정값들의 정확성에 대해 문제가 있다. 예를들면, 작은 치수의 LS패턴의 촛점거리는 측정하기가 기술적으로 매우 어려우며, 베스트포커스차의 측정값은 오차가 생기기 쉽다. 또한, 마스크패턴치수의 오차는 선폭이상의 측정값에 직접적으로 악영향을 주어, 선폭이상에 오차가 발생하기 쉽다.
세 번째로, 측정오차가 없는 형태로 베스트포커스차 및 선폭이상을 측정하여 베스트포커스차와 선폭이상이 0이 되도록 노광장치를 조정하는 경우에, 노광장치의 광학적설계상의 문제와 제조오차때문에, 실제 패턴의 치수균일성이 불량하다는 실제적인 문제가 있다.
이러한 상태에서, 노광장치의 조정이 필요한 지의 여부를 판정하는 것은, 실제로 어렵다. 조정되지 않은 노광장치를 사용하여 노광처리를 수행하는 경우에는 양호한 치수균일성을 갖는 패턴이 전사될 수 없다.
본 발명의 목적은, 한 노광필드내의 전사패턴의 치수변동을 억제하도록 축소투영노광장치를 조정할 때, 조명광학계를 조정해야 하는 지 또는 축소결상광학계를 조정해야 하는 지를 확실하게 판단하는 것이 가능하도록 설계된 축소투영노광장치의 조정방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 축소투영노광장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2a는 베스트포커스차와 구면수차간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2b는 선폭이상(linewidth abnoramlity)과 코마수차간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3a는 베스트포커스차와 구면수차간의 실제 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3b는 선폭이상과 코마수차간의 실제 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 축소투영노광장치를 조정하는 방법의 플로우를 나타내는 플로우챠트이다.
도 5는 도 4의 플로우챠트에 후속하는 플로우를 나타내는 플로우챠트이다.
도 6은 본 발명의 구체적인 실시예에서 사용되는 마스크의 일예를 나타내는 평면도이다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명에서의 노광량관용도를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 실시예에서 전사패턴의 표면위치와 각 표면위치에서의 비광강도(specific light intensity)를 나타내는 그래프이다.
도 9는 도 8의 그래프를 부분적으로 확대하여 얻어진 그래프이다.
도 10은, 본 발명의 실시예에서, σ오차 및 노광량관용도의 변화간의 관계와 σ오차 및 CD(critical dimension)간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은, 본 발명의 실시예에서, 1차 구면수차계수 및 노광량관용도간의 변화의 관계와 1차 구면수차계수 및 CD간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는, 본 발명의 실시예에서, 1차 코마수차계수 및 노광량관용도간의 변화의 관계와 1차 코마수차계수 및 CD간의 관계를 나타내는 그래프이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 축소투영노광장치 12 : 광원
14 : 조명광학계 16 : 축소결상광학계
18 : 수은램프 20 : 타원형미러
22,26 : 미러 24 : 플라이아이렌즈
28 : 콘덴서렌즈 30 : 마스크
32 : 축소렌즈 34 : 패턴
40 : 마스크패턴 42 : 고밀패턴
44 : 고립패턴
본 발명에 따르면, 광원과, 상기 광원으로부터 방출된 광이 균일한 광강도분포를 갖도록 하는 조명광학계와, 그리고 상기 조명광학계를 통과한 광에 의해서 포토마스크의 마스크패턴을 웨이퍼의 포토레지스트막상으로 조사하여 전사패턴을 얻는 축소결상광학계를 구비하고, 마스크면상에 복수개의 동일한 마스크패턴을 가지는 테스트마스크를 사용하여 하나의 노광필드내의 포토레지스트막상의 복수개의 위치에 동일한 전사패턴들을 전사하는 테스트노광단계와, 하나의 노광필드내의 동일한 전사패턴의 치수격차와 하나의 노광필드내의 노광량관용도(exposure dose latitude)의 격차를 산출하는 격차산출단계와, 하나의 노광필드내의 동일한 전사패턴의 상기 치수격차가 제 1 소정퍼센트 미만이면, 상기 조명광학계 및 상기 축소결상광학계가 조정될 필요가 없는 것으로 판정하는 제 1 판정단계와, 하나의 노광필드내의 동일한 전사패턴의 상기 치수격차가 상기 제 1 소정퍼센트 이상이면, 그리고 상기 노광량관용도의 격차가 제 2 소정퍼센트 미만이면, 상기 조명광학계는 조정되어야 할 σ오차를 포함하는 것으로 판정하는 제 2 판정단계와, 그리고 하나의 노광필드내의 동일한 전사패턴의 상기 치수격차가 상기 제 1 소정퍼센트 이상이면, 그리고 상기 노광량관용도의 격차가 제 2 소정퍼센트 이상이면, 축소결상광학계는 조정되어야 할 렌즈수차를 포함하는 것으로 판정하는 제 3 판정단계를 구비하는 축소투영노광장치 조정방법이 제공된다.
새로운 노광장치 조정방법을 개발하기 위해서, 본 발명자는 종래에 사용되던 베스트포커스차, 선폭이상, 그리고 선폭차에 부가하여, 노광량관용도의 개념을 도입하였다.
노광량관용도는, 하기의 방식에 의해 얻어진 전사패턴의 단면형상이 허용가능한 형상의 범위내에 있는 최대광강도와 최소광강도간의 차이이다. 즉, 포토레지스트막에 전사된 패턴의 단면형상이 정상인 광강도는 X1으로 표시되고, 광원의 광강도는, X1을 기준으로 하여, X1+ ΔX1, X1+ 2ΔX1,...로 증가한다. 이와는 반대로, 광강도는 X1- ΔX1, X1- 2ΔX1,...로 감소하여, 복수개의 고립라인을 포함하는 패턴이 포토레지스트막에 전사된다.
예를들면, 광강도(X1)에서 노광이 수행된 때의 포토레지스트막의 패턴들(34)의 단면형상들이 도 7a에 도시된 바와 같은 정상단면형상이라 가정한다. 광강도(X1+ ΔX1)에서, 패턴(34)의 단면형상이, 도 7b에 도시된 바와 같이, 하부에서 약간 가늘어진 단면형상이라고 가정한다. 광강도(X1+ 2ΔX1)에서, 패턴(34)의 단면형상이, 도 7c에 도시된 바와 같이, 하부에서 심하게 가늘어진 단면형상이라고 가정한다.
이와는 반대로, 광강도(X1- ΔX1)에서, 패턴(34)의 단면형상이, 도 7d에 도시된 바와 같이, 하부에서 두꺼워진 단면형상이라고 가정한다. 광강도(X1- 2ΔX1)에서, 패턴(34)의 단면형상이, 도 7e에 도시된 바와 같이, 하부에서 심하게 두꺼워져 서로 접하게 되는 단면형상이라고 가정한다.
도 7b에 도시된 단면형상과 도 7d에 도시된 단면형상은 허용될 수 있지만, 도 7c에 도시된 단면형상 및 도 7e에 도시된 단면형상은 허용될 수 없고, 노광량관용도는,
노광량관용도 = {E(-10%) - E(+10%)} / Eop
로 주어진다.
여기에서, E(+10%)는 레지스트패턴치수를 의도한 것보다 10%만큼 증가시킨 노광량이다. E(-10%)는 레지스트패턴치수를 의도한 것보다 10%만큼 감소시킨 노광량이다. Eop는 레지스트패턴치수를 의도한 것에 일치시킨 노광량이다.
단면형상이 허용될 수 있는 지의 여부는, 통상적으로 레지스트패턴의 단면형상의 치수가 마스크패턴의 치수의 ±10% 범위내에 있는 지를 확인함으로써 판단된다.
고립라인들의 마스크패턴을 사용하여 포토레지스트막에 패턴을 전사하여 얻어진 고립라인들의 전사패턴의 횡단면상의 표면위치들에서의 광강도분포를 나타내기 위해서, 본 발명자는, 이상적인 조명광학계 및 이상적인 축소결상광학계를 구비한 노광장치, 10%의 σ오차를 가지는 조명광학계 및 이상적인 축소결상광학계를 구비한 노광장치, 이상적인 조명광학계 및 0.1의 1차수차계수를 갖는 구면수차를 가지는 축소결상광학계를 구비한 노광장치, 그리고 이상적인 조명광학계 및 0.05의 1차수차계수를 갖는 코마수차를 가지는 축소결상광학계를 구비한 노광장치에 관해서, 시뮬레이션계산을 수행하여 도 8의 그래프에 도시된 결과를 얻었다.
도 8에 있어서, 가로축에는, 전사에 의해 얻어진 전사패턴의 횡단면상의 표면위치들이 전사패턴의 길이방향중심선을 기준선으로 사용하여 양 선폭방향들로의 거리들로 나타내어지며, 세로축에는, 투명마스크패턴을 통해 투과된 광의 광강도가 1.0으로 정의되었을 때 얻어진 비광강도(specific light intensity)들, 즉 전사패턴의 표면위치들에 도달하는 광성분들의 광강도들이 나타내어졌다. 도 9는 도 8의 그래프를 부분적으로 확대하여 얻은 그래프이다.
도 8은, 조명광학계에서 10%의 σ오차를 가지는 노광장치에서의 광강도들의 콘트라스트는 이상적인 노광장치보다 약간 떨어지지만, 이러한 콘트라스트는 서로 크게 상이하지 않기 때문에, 노광량관용도의 격차도 작다는 것을 나타내고 있다.
이에 반하여, 축소결상광학계에서 0.1의 1차구면수차계수의 구면수차를 갖는 노광장치 및 축소결상광학계에서 0.05의 1차코마수차계수의 코마수차를 갖는 노광장치에 있어서는, 광강도들의 콘트라스트가 이상적인 노광장치에 비하여 현저하게 저하되어, 노광량관용도의 격차가 큰 것을 나타내고 있다.
광강도들의 콘트라스트의 크기는, 일반적으로, 패턴에지부의 규격화된 경사(로그슬로프)의 크기에 규정된다. 큰 로그슬로프는 큰 노광량을 의미한다.
NA/σ= 0.6/0.75의 통상적인 조명하에서, 0.18㎛의 선폭(전사패턴치수로 환산된)을 갖는 고립라인에 관하여, σ오차, 구면수차, 그리고 코마수차수차에 대한 노광량관용도의 격차와 CD(critical dimension, 예컨대 라인패턴의 고립패턴의 경우, 선폭)를 시뮬레이션계산하여, 도 10 내지 도 12에 도시된 결과를 얻었다.
도 10 내지 도 12에서, 세로축상의 노광량관용도의 격차는 최대범위값의 노광량관용도가 1.0으로 설정되었다고 가정한 상태에서 규격화된 값으로 표시되어 있다.
도 10은 σ오차와 노광량관용도의 격차간의 관계, 그리고 σ오차와 CD간의 관계를 나타낸다.
도 11은 1차구면수차계수와 노광량관용도의 격차간의 관계, 그리고 1차구면수차계수와 CD간의 관계를 나타낸다.
도 12는 1차코마수차계수와 노광량관용도의 격차간의 관계, 그리고 1차코마수차계수와 CD간의 관계를 나타낸다.
도 10은, σ오차에 기인하여 고립라인의 치수가 0.18㎛에서 0.15㎛로 감소될 때, 노광량관용도의 격차의 감소는 10%이하이고, CD의 변동이 σ오차에 기인할 때는, 노광량관용도의 격차가 작은 것을 나타낸다.
한편, 도 11및 도 12는, 구면수차 및 코마수차에 기인하여 고립라인의 치수가 0.18㎛에서 0.15㎛로 감소될 때, 노광량관용도의 격차의 감소는 15% ∼ 20%이상이고, CD의 변동이 구면수차 및 코마수차에 기인할 때는, 노광량관용도의 격차가 큰 것을 나타낸다.
상기 목적을 이루기 위하여, 상술한 지견에 근거하여, 본 발명은 상술한 본 발명의 요약에 설명된 축소투영노광장치 조정방법을 이용한다.
본 발명은 제 2 판정단계 및 제 3 판정단계를 구비하기 때문에, 노광장치의 조명광학계 및 축소결상광학계중에서 어느 것이 조정이 요구되는 것인 지를 확실하게 판단할 수 있고, 요구되는 조정량을 확실하게 판단할 수 있다.
본 발명에 있어서, 노광필드내의 동일한 전사패턴의 치수격차가 양호한 지의 판정을 위한 제 1 소정퍼센트는 일반적으로 10%이다. 노광량관용도의 격차가 양호한 지의 판정을 위한 제 2 소정퍼센트는 일반적으로 10%이다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 테스트노광단계에서 사용되는 테스트마스크는, 일회의 노광샷의 노광필드내에서 균일하게 분산된 적어도 9개 위치들에 고밀도 패턴들과 고립패턴들로 이루어진 패턴들을 전사할 수 있다.
보다 상세하게는, 전사패턴의 치수격차는,
전사패턴의 치수격차 = (패턴치수들의 범위값/패턴치수들의 평균값)
으로 정의된다. 노광량관용도의 격차는,
노광량관용도의 격차 = (노광량관용도들의 범위값/노광량관용도들의 평균값)으로 정의된다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예는, 제 3 판정단계에 계속해서, 노광량관용도의 격차가 제 2 소정퍼센트 이하가 되도록 축소결상광학계를 조정하는 제 1 조정단계를 구비한다.
제 1 조정단계는, 베스트포커스차가 소정값 이상일 때, 구면수차가 크다고 판정하여 축소결상광학계를 조정한다. 이 제 1 조정단계는, 선폭이상이 소정값 이상일 때, 코마수차가 크다고 판정하여 축소결상광학계를 조정한다.
또한, 이 실시예는, 제 2 판정단계에서 수행된 판정에 따라서 σ오차가 감소되도록 조명광학계를 조정하는 제 2 조정단계를 가진다.
이하, 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다.
도 4 및 도 5는 구체적인 실시예에 따른 축소투영노광장치 조정방법의 플로우를 나타내는 플로우챠트이다.
이 구체적인 실시예는, 광원, 광원으로부터 방출된 광이 균일한 광강도분포를 갖도록 하는 조명광학계, 그리고 조명광학계를 통과한 광에 의해 포토마스크의 마스크패턴을 웨이퍼의 포토레지스트막상에 조사하여 전사패턴을 얻는 축소결상광학계를 구비한 축소투영노광장치(도 1 참조)의 조정방법이다.
구체적인 실시예에 있어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, 제 1 단계 S1에서, 마스크면상에 9개의 동일한 마스크패턴들을 가지는 테스트마스크를 사용하여, 일회의 노광샷에 의해, 포토레지스트막상의 노광필드내의 9개 위치들에 동일한 전사패턴이 전사되도록 테스트노광을 수행한다.
이 구체적인 실시예에서 사용되는 마스크패턴(40)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 다수개의 라인형패턴들이 선폭간격으로 평행하게 배치된 고밀도패턴(42)과, 고밀도패턴(42)으로부터 선폭의 4∼5배의 간격만큼 떨어져 배치된 하나의 고립패턴(44)을 가진다.
제 2 단계 S2에서, 노광필드내의 동일한 전사패턴의 CD의 치수격차와 노광필드내의 노광량관용도의 격차가 산출된다.
전사패턴의 CD의 치수격차는 (CD들의 치수들의 범위값/CD들의 치수들의 평균값)에 이해 산출되고, 노광량관용도의 격차는 (노광량관용도들의 범위값/노광량관용도들의 평균값)에 의해 산출된다.
제 3 단계 S3에서, 노광필드내의 동일한 전사패턴들의 CD들의 치수격차가 소정퍼센트 이상인 지를 판단한다. 이 구체적인 실시예에서는, 상기 소정퍼센트는 10%로 설정되며, 노광필드내의 동일한 전사패턴의 CD의 치수격차가 10% 이상인 지를 판단한다.
치수격차가 10% 이상이면, 제어플로우는 제 4 단계 S4로 이동한다. 한편, 치수격차가 10% 미만이면, 제어플로우는 제 5 단계 S5로 이동하여 조명광학계 및 축소결상광학계를 조정될 필요가 없다고 판정한다.
계속해서, 제 4 단계 S4에서, 노광량관용도의 격차가 10% 이상인 지 또는 10% 미만인 지를 판단한다. 노광량관용도의 격차가 10% 이상이면, 제어플로우는 제 6 단계 S6로 이동한다. 한편, 노광량관용도의 격차가 10% 미만이면, 제어플로우는 제 7 단계 S7로 이동하여 조명광학계가 조정해야 할 σ오차를 포함한다고 판정한다.
이어서, 제 8 단계 S8에서, σ오차를 감소시키도록 조명광학계를 조정한다. 이 조정이 완료되면, 테스트노광이 다시 수행되고, 각 단계들을 확인하여 본 구체적인 실시예의 방법을 종료한다.
제 6 단계 S6에서는, 노광량관용도의 격차가 10% 이상이므로, 축소결상광학계가 조정되어야 할 렌즈수차를 포함하는 것으로 판정하여, 제어플로우는 제 9 단계 S9로 이동한다.
계속해서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 9 단계 S9에서, 베스트포커스차 및 선폭이상을 측정한다.
제 10 단계 S10에서, 베스트포커스차가 소정값이상인 지의 여부를 판단한다. 베스트포커스차가 소정값 이상이면, 구면수차는 큰 구면수차로서 판정되어, 제어플로우는 제 11 단계 S11로 이동한다. 베스트포커스차가 소정값 미만이면, 제어플로우는 제 12 단계 S12로 이동한다.
제 11 단계 S11에서, 선폭이상이 소정값 이상인 지의 여부를 판단한다. 선폭이상이 소정값 이상이면, 코마수차는 큰 코마수차로서 판정되어, 제어플로우는 제 13 단계 S13로 이동한다. 선폭이상이 소정값 이하이면, 제어플로우는 제 15 단계 S15로 이동한다.
제 13 단계 S13에서, 베스트포커스차 및 선폭이상이 모두 소정값 미만이 되도록 축소결상광학계의 렌즈의 구면수차와 코마수차를 조정한다. 조정이 완료되면, 테스트노광이 다시 수행되고, 각 단계들을 확인하여 본 구체적인 실시예의 방법을 종료한다.
제 12 단계 S12에서, 선폭이상이 소정값 이상인 지의 여부를 판단한다. 선폭이상이 소정값 이상이면, 코마수차는 큰 코마수차로서 판정되어, 제어플로우는 제 14 단계 S14로 이동한다. 선폭이상이 소정값 미만이면, 아마도 제 1 단계 S1에서 제 12 단계 S12까지의 과정에서 에러가 발생했을 것이다. 이 이유로, 테스트노광이 다시 수행되고, 각 단계들을 확인하여 본 구체적인 실시예의 방법을 종료한다.
제 14 단계 S14에서, 선폭이상이 소정값 이하가 되도록, 축소결상광학계의 렌즈의 코마수차를 조정한다. 이 조정이 완료되면, 테스트노광이 다시 수행되고, 각 단계들을 확인하여 본 구체적인 실시예의 방법을 종료한다.
제 15 단계 S15에서, 코마수차가 조정이 필요할 정도로 크지 않기 때문에, 선폭이상이 소정값과 동일해지도록 축소결상광학계의 구면수차를 조정한다. 이 조정이 완료되면, 테스트노광이 다시 수행되고, 각 단계들을 확인하여 본 구체적인 실시예의 방법을 종료한다.
단계 S8, S12, S13, S14, 그리고 S15를 통한 조정이 수행된 후, 제어플로우가 다시 테스트노광의 제 1 단계 S1으로 이동할 때, 제어플로우는 제 16 단계 S16으로 이동하여 확인을 위한 노광테스트를 다시 수행하였는 지의 여부를 판단한다. 제 16 단계 S16에서 '예'이면, 본 구제적인 실시예는 종료된다. 제 16 단계 S16에서 '아니오'이면, 제어플로우는 제 1 단계 S1으로 되돌아가 확인용 노광을 수행한다.
상술한 단계들에 의해서, 본 구체적인 실시예의 방법에서는, 노광장치의 조명광학계 및 축소결상광학계중에서 어느 것이 조정이 필요한 지가 확실하게 판단될 수 있고, 필요한 조정량이 확실하게 판단될 수 있다.
본 발명에 따르면, 노광필드내의 동일한 전사패턴의 치수격차가 제 1 소정퍼센트 이상이면, 그리고 노광량관용도의 격차가 제 2 소정퍼센트 미만이면, 조명광학계는 조정되어야 할 σ오차를 포함하는 것으로 판정한다. 또한, 노광필드내의 동일한 전사패턴의 치수격차가 제 1 소정퍼센트 이상이면, 그리고 노광량관용도의 격차가 제 2 소정퍼센트 이상이면, 축소결상광학계는 조정되어야 할 렌즈수차를 포함하는 것으로 판정한다. 따라서, 노광장치의 조명광학계 및 축소결상광학계중에서 어느 것이 조정되어야 할 필요가 있는 지를 확실하게 판단할 수 있고, 필요한 조정량이 확실하게 판단될 수 있다.

Claims (7)

  1. 광원과, 상기 광원으로부터 방출된 광이 균일한 광강도분포를 갖도록 하는 조명광학계와, 그리고 상기 조명광학계를 통과한 광에 의해서 포토마스크의 마스크패턴을 웨이퍼의 포토레지스트막상으로 조사하여 전사패턴을 얻는 축소결상광학계를 구비하는 축소투영노광장치 조정방법에 있어서,
    마스크면상에 복수개의 동일한 마스크패턴들을 가지는 테스트마스크를 사용하여 하나의 노광필드내의 포토레지스트막상의 복수개의 위치들에 동일한 전사패턴들을 전사하는 테스트노광단계;
    하나의 노광필드내의 동일한 전사패턴의 치수격차와 하나의 노광필드내의 노광량관용도의 격차를 산출하는 격차산출단계;
    하나의 노광필드내의 동일한 전사패턴의 상기 치수격차가 제 1 소정퍼센트 미만이면, 상기 조명광학계 및 상기 축소결상광학계가 조정될 필요가 없는 것으로 판정하는 제 1 판정단계;
    하나의 노광필드내의 동일한 전사패턴의 상기 치수격차가 상기 제 1 소정퍼센트 이상이면, 그리고 상기 노광량관용도의 격차가 제 2 소정퍼센트 미만이면, 상기 조명광학계는 조정되어야 할 σ오차를 포함하는 것으로 판정하는 제 2 판정단계; 및
    하나의 노광필드내의 동일한 전사패턴의 상기 치수격차가 상기 제 1 소정퍼센트 이상이면, 그리고 상기 노광량관용도의 격차가 제 2 소정퍼센트 이상이면, 축소결상광학계는 조정되어야 할 렌즈수차를 포함하는 것으로 판정하는 제 3 판정단계를 구비하는 축소투영노광장치 조정방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 테스트노광단계에서 사용되는 테스트마스크는, 고밀도패턴들과 고립패턴들을 갖는 패턴을 일회의 노광샷의 노광필드내의 균일하게 분산된 적어도 9개 위치들에 전사할 수 있는 것을 특징으로 하는 축소투영노광장치 조정방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 전사패턴의 상기 치수격차는:
    전사패턴의 치수격차 = (패턴치수들의 범위값/패턴치수들의 평균값)
    으로 정의되는 것을 특징으로 하는 축소투영노광장치의 조정방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 노광량관용도의 격차는:
    노광량관용도의 격차 = (노광량관용도들의 범위값/노광량관용도들의 평균값)
    으로 정의되는 것을 특징으로 하는 축소투영노광장치 조정방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 3 판정단계에 이어서, 상기 노광량관용도들의 격차가 상기 제 2 소정퍼센트 이하가 되도록 상기 축소결상광학계를 조정하는 제 1 조정단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 축소투영노광장치 조정방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 조정단계에서, 베스트포커스차가 상기 소정값 이상이면 구면수차를 큰 구면수차로서 판정하여 상기 축소결상광학계를 조정하고, 상기 선폭이상값이 소정값 이상이면 코마수차를 큰 코마수차로 판정하여 상기 축소결상광학계를 조정하는 것을 특징으로 하는 축소투영노광장치 조정방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 판정단계에서 수행된 판정에 따라서 σ오차가 감소되도록 상기 조명광학계를 조정하는 제 2 조정단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 축소투영노광장치 조정방법.
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