KR100436055B1 - 레티클 스테이지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마스크 CD 에러에 의한 측정 오차를 제거하는데 적합한 노광장치의 레티클 스테이지를 제공하기 위한 것으로, 이를 위한 본 발명의 노광 장치는 일측 외부전면에 주사된 빛을 반사하여 X축 방향의 이동을 제어하는 미러와 상기 미러와 인접한 타측 외부 전면에 주사된 빛을 반사하여 Y축 방향의 이동을 제어하는 여러 개의 코너 큐브를 구비한 레티클 스테이지, 상기 미러와 소정간격 이격된 위치에서 상기 미러의 부위별 이격거리를 측정할 수 있는 제1축 간섭계, 및 상기 코너 큐브와 소정 간격 이격된 위치에서 상기 코너 큐브의 부위별 이격거리를 측정할 수 있는 제2축 간섭계를 포함한다.

Description

레티클 스테이지{RETICLE STAGE}
본 발명은 반도체 웨이퍼의 노광장치에 관한 것으로, 특히 노광 장치의 레티클 스테이지(Reticle stage)에 관한 것이다.
일반적으로, 리소그라피 공정은 최근에 반도체소자가 고집적화됨에 따라 수㎛ 이하의 선폭을 가진 패턴(Pattern)을 형성할 수 있도록 연구 개발되고 있으며, 리소그라피공정은 특정패턴이 기형성된 레티클(Reticle)을 반도체 기판상에 위치시킨 후, 스캐너 또는 스텝퍼(Stepper)를 이용하여 반도체 기판을 G-line, I-line, DUV 등의 빛으로 노광시키는 노광공정을 필수적으로 구비한다.
스캐너를 이용한 노광공정은 상부로 소정간격 이격된 위치에 빛을 주사할 수 있는 광원이 설치되어 있고, 상부에 레티클(Reticle)이 안착된 레티클 스테이지 (Reticle stage)가 구동원의 구동에 의해서 일방향으로 이동하며 하부에 위치된 웨이퍼를 스캐닝(Scanning)함으로서 이루어진다. 노광공정의 진행을 위한 스캐너의 레티클 스테이지 일측에는 웨이퍼 스캐닝시 여러 가지 원인에 의해서 레티클 스테이지가 일측 방향으로 이동 정도를 특정 파장의 빛을 사용하여 측정할 수 있는 장치가 구비되어 있다.
도 1은 스텝-앤드-스캔 방식에 따르는 종래의 대표적인 스캐너의 일부를 도시한 것으로서, 작은 사이즈의 레티클(10)을 이용하여 반도체 웨이퍼(30)를 노광하는 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
스캐너는 반도체 웨이퍼(30)가 안착되는 웨이퍼 스테이지(wafer stage, 미도시)(31)와 레티클(10)이 안착되는 레티클 레티클 스테이지(reticle stage, 40), 그리고 레티클 스테이지(40)와 웨이퍼 스테이지(31) 사이에 위치하여 레티클(10)을 통과한 광을 축소하여 반도체 웨이퍼(30)에 투사시켜 주는 렌즈(20)를 구비한다. 한편, 도 3에 도시된 집광렌즈(CL)를 더 구비하여 광원을 집광시킨 후, 레티클에 조사할 수 있다.
종래의 스캐너에 채용된 레티클 스테이지(40)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 레티클스테이지(40)의 X면에는 Y방향으로 스캔시 제어를 위한 미러(41)가 부착되고, 레티클 스테이지(40)의 Y면에는 X방향으로의 이동이 없으므로 코너 큐브(corner cube; 42)가 부착되어 레티클의 Y 위치만을 제어한다.
그리고, 미러(41) 또는 코너 큐브(42)와 소정간격 이격된 위치에는 광원발생장치 및 검출장치로 이루어지는 X 간섭계(51) 및 Y 간섭계(52)가 설치되고, 이들 간섭계(51, 52)의 광원발생장치에서는 특정 파장의 빛을 미러(41) 또는 코너 큐브(42)에 주사할 수 있도록 되어 있으며, 간섭계들(51, 52)의 검출장치에서는 미러(41) 또는 코너 큐브(42)에서 반사된 특정 파장의 빛을 검출하므로써 간섭계들(51, 52)과 미러(41) 또는 코너 큐브(42) 사이의 이격거리를 측정할 수 있도록 되어 있다.
따라서, 간섭계들(51, 52)은 미러(41) 또는 코너 큐브(42)에서 반사되어 오는 빛을 이용하여 레티클스테이지(40)가 정확하게 구동될 수 있도록 레티클스테이지(40)의 위치를 측정한다.
일반적으로, 도면에 도시되지 않았지만, 레티클 스테이지는 레티클이 안착되는 레티클척, 단행정 모터, 구동암, 레일 및 장행정 모터로 구성된다. 장행정 모터는 y축 방향으로 깔려있는 레일 위를 장행정(long stroke)으로 움직이고 단행정 모터는 구동암을 기준으로 단행정(short stroke)으로 움직이면서 레티클척을 ±y방향으로 정교하게 움직인다. 웨이퍼 스테이지 또한, 도시하지는 않았지만, 레티클스테이지와 비슷하게 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 척, 단행정 모터 및 장행정 모터를 구비한다. 다만, 레티클 스테이지와의 차이점은 장행정 모터가 x축 장행정 모터와 및 y축 장행정 모터로 구성되므로, 웨이퍼스테이지는 y방향 뿐 만 아니라 x방향으로도 운동할 수 있다는 점이다.
상술한 종래의 스캐너를 이용한 스텝-앤드-스캔 방식은 렌즈(20)를 사이에 두고 레티클 스테이지(40)의 레티클척과 웨이퍼 스테이지(30)의 웨이퍼척이 y축 상에서 서로 반대 방향으로 움직이며 레티클(10)을 스캐닝하면서 노광을 한다. 즉, 노광을 위한 스캔시에는 이론적으로 볼 때는 스캔 방향이 y축이므로, y축 방향으로 노광 범위는 제한이 없다고 할 수 있다.
그러나, 종래에는 도 3에 보는 바와 같이, 레티클(10) 정렬후 X방향, 즉 슬릿(11) 방향으로는 고정된 상태에서 노광이 진행된다. 이것은 레티클(10)내 특정 부분은 언제나 렌즈의 같은 부분을 통과하여 노광이 이루어짐을 의미한다. 또한 노광 이미지의 어떠한 블레이드 세팅(Blade setting)된 슬릿(12)에서도 이것은 변하지 않는다.
최근에 렌즈의 퍼포먼스(performance)나 조명 균일도(illuminationuniformity) 등 슬릿 위치별 데이터를 측정하기 위해서는 특정한 패턴이 측정하고자 하는 위치에 반복적으로 그려진 여러가지 레티클들을 사용하고 있다.
이러한 레티클들의 패턴 크기는 위치별로 차이가 발생할 수 있으며, 실제로도 많은 차이를 보이고 있다. 이것을 보상하기 위해서는 위치별 레티클 CD(Critical Dimension) 데이터와 슬릿 위치별로 정확한 마스크에러요소(Mask Error Factor; MEF)값이 필요하다.
그러나 마스크 CD나 마스크에러요소(MEF)의 측정 또한 불가피한 에러를 포함하게 되므로 결국 전술한 바와 같은 정확한 데이터를 얻기란 불가능하다고 볼 수 있다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 마스크 CD 에러에 의한 측정 오차를 제거하는데 적합한 노광장치의 레티클 스테이지를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 스캐너의 구성도,
도 2는 종래기술에 따른 스캐너의 레티클스테이지를 도시한 도면,
도 3은 종래기술에 따른 레티클의 노광 방법을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 레티클스테이지를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 레티클스테이지를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 레티클스테이지의 이동을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 렌즈의 배드사이트를 피하기 위한 레티클스테이지의 이동을 도시한 도면,
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 레티클스테이지 101: 제1미러
102 : 제2미러 103 : X 간섭계
104 : Y 간섭계
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 노광 장치는 일측 외부전면에 주사된 빛을 반사하여 X축 방향의 이동을 제어하는 미러와 상기 미러와 인접한 타측 외부 전면에 주사된 빛을 반사하여 Y축 방향의 이동을 제어하는 여러 개의 코너 큐브를 구비한 레티클 스테이지, 상기 미러와 소정간격 이격된 위치에서 상기 미러의 부위별 이격거리를 측정할 수 있는 제1축 간섭계, 및 상기 코너 큐브와 소정 간격 이격된 위치에서 상기 코너 큐브의 부위별 이격거리를 측정할 수 있는 제2축 간섭계를 포함함을 특징으로 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명은 레티클 스테이지를 X 방향으로 이동시켜 레티클내 특정한 부분을 여러 슬릿 위치에서 노광할 수 있도록 레티클 스테이지를 제안한다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 스캐너의 레티클 스테이지를 도시한 구성도이다.
도 4를 참조하면, 레티클스테이지(100)의 일측 외부 전면(X면)에는 일방향(Y방향)으로 스캔시 제어를 위한 제1미러(101)가 부착되고, 레티클 스테이지(100)의 일측 X면에 접하는 일측 Y면에는 X방향으로 스캔시 제어를 위한 제2미러(102)가 부착된다.
그리고, 제1미러(101) 및 제2미러(102)와 소정간격 이격된 위치에는 광원발생장치 및 검출장치로 이루어지는 X 간섭계(103) 및 Y 간섭계(104)가 설치되고, 이들 간섭계(103, 104)의 광원발생장치에서는 특정 파장의 빛을 제1미러(101) 및 제2미러(102)에 주사할 수 있도록 되어 있으며, 간섭계들(103, 104)의 검출장치에서는 제1미러(101) 및 제2미러(102)에서 반사된 특정 파장의 빛을 검출하므로써 간섭계들(103, 104)과 제1 및 제2 미러(101,102) 사이의 이격거리를 측정할 수 있도록 되어 있다.
따라서, 간섭계들(103, 104)은 제1 및 제2미러(101,102)에서 반사되어 오는 빛을 이용하여 레티클스테이지(100)가 정확하게 구동될 수 있도록 레티클스테이지(100)의 위치를 측정한다.
상술한 바와 같은 제1실시예에서는 레티클스테이지(100)를 웨이퍼 스테이지와 같이 X,Y 모든 방향으로 움직일 수 있도록 일측 Y면에도 제2미러(102)를 부착하여 레티클스테이지(100)를 X방향으로 이동시킬 수 있다.
이 때 레티클 스테이지(100)의 구동은 웨이퍼 스테이지와 동일한 방법을 사용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 레티클스테이지를 도시한 구성도이다.
도 5를 참조하면, 레티클스테이지(200)의 일측 X면에는 Y방향으로 스캔시 제어를 위한 미러(201)가 부착되고, 레티클 스테이지(200)의 일측 X면에 접하는 일측 Y면에는 X방향으로 이동 위치를 제어하는 다수개의 코너 큐브(202)가 부착된다.
그리고, 다수개의 코너큐브(202) 중 일부분 및 미러(201)와 소정간격 이격된 위치에는 광원발생장치 및 검출장치로 이루어지는 X 간섭계(203) 및 Y 간섭계(204)가 설치되고, 이들 간섭계(203, 204)의 광원발생장치에서는 특정 파장의 빛을 미러(201) 및 코너 큐브(202)에 주사할 수 있도록 되어 있으며, 간섭계들(203, 204)의 검출장치에서는 미러(201) 및 코너 큐브(202)에서 반사된 특정 파장의 빛을 검출하므로써 간섭계들(203, 204)과 미러(201) 및 코너큐브(202) 사이의 이격거리를 측정할 수 있도록 되어 있다.
따라서, 간섭계들(203, 204)은 미러(201) 및 코너큐브(202)에서 반사되어 오는 빛을 이용하여 레티클스테이지(200)가 정확하게 구동될 수 있도록 레티클스테이지(200)의 위치를 측정한다.
상술한 바와 같은 제2실시예에서는 제1실시예의 제2미러를 통한 제어가 어려울 경우 여러개의 코너 큐브를 Y면에 부착하여 X방향으로의 움직임을 코너큐브간 거리만큼 씩으로 제한하므로써 스캔시 종래의 제어 방식과 동일한 상태에서 노광이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.
도면에 도시되지 않았지만, 본 발명의 제3실시예로서 스테퍼의 레티클스테이지의 X, Y면에 미러 또는 여러개의 코너큐브를 부착하여 제1 및 제2실시예와 동일한 방법으로 레티클스테이지의 움직임을 제어 및 구동할 수 있다.
한편, 스테퍼에서는 슬릿이 스캔하여 노광하는 것이 아니라 필드 전체가 한번에 노광된다. 즉 스캐너보다 렌즈의 넓은 영역을 사용하게 되므로 그 위치에 따른 정확한 정보는 스캐너에서보다 더욱 중요해질 것이다.
따라서, 스테퍼에서 제1 및 제2실시예에 따른 레티클 스테이지를 적용하는 경우에도 스캐너와 동일한 효과를 구현할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 레티클스테이지의 이동을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 레티클스테이지(200)를 X 방향으로 이동시키므로 레티클내 특정한 부분(A)을 렌즈(CL)의 다른 영역을 통과한 광에 의해서 노광할 수 있음을 알 수 있다.
일반적으로 필드 사이트(field site)는 가용 영역보다 작게 사용하게 되는데, 이것은 가용 영역 외곽쪽 퍼포먼스가 열악하기 때문이다.
만일, 특정한 한 쪽 영역의 퍼포먼스가 문제가 될 경우 도 7에 도시된 바와 같이, 레티클이 안착된 레티클스테이지(200)를 X 방향으로 이동시켜 그 영역을 피해 사용할 수도 있다.
즉, 렌즈(CL)의 배드 사이트(Bad site)(B)를 피하기 위해 레티클스테이지를 X 방향으로 소정 거리만큼 이동시킨다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명은 렌즈 위치별 정보, 즉 마스크에러없는 CD균일도, 위치별 렌즈 수차, 위치별 도즈 균일도(dose uniformity), 촛점 변이(focus variation), 위치별 마스크 에러요인(mask error factor)을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 특정한 한쪽 영역의 성능이 문제가 될 경우 레티클 스테이지를 움직여 그 영역을 피해 사용할 수 있어 노광장치의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 일측 외부전면에 주사된 빛을 반사하여 X축 방향의 이동을 제어하는 미러와 상기 미러와 인접한 타측 외부 전면에 주사된 빛을 반사하여 Y축 방향의 이동을 제어하는 여러 개의 코너 큐브를 구비한 레티클 스테이지;
    상기 미러와 소정간격 이격된 위치에서 상기 미러의 부위별 이격거리를 측정할 수 있는 제1축 간섭계; 및
    상기 코너 큐브와 소정 간격 이격된 위치에서 상기 코너큐브의 부위별 이격거리를 측정할 수 있는 제2축 간섭계
    를 포함함을 특징으로 하는 노광 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 여러 개의 코너큐브는 소정 간격을 두고 배치됨을 특징으로 하는 노광 장치.
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