KR100437605B1 - Mask pattern for lens evaluation of exposure apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 노광 장비의 렌즈 평가용 마스크 패턴을 개시하며, 개시된 본 발명의 노광 장비의 렌즈 평가용 마스크는, 중심점에 대해 상대적으로 직경이 커지는 적어도 하나 이상의 원형 링들로 구성되며, 사각형 노광 마스크의 각 모서리 부분에 구비되는 것을 특징으로 하며, 상기 원형 링은 바람직하게 3∼5개로 이루어지고, 초기 원형 링의 내경은 0.5㎛(λ/NA:파장/개구수) 이상, 그리고, 각 원형 링 및 원형 링들간의 폭은 0.10㎛, 0.13㎛, 0.15㎛, 0.18㎛, 0.20㎛, 및 0.25㎛으로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.The present invention discloses a lens pattern for evaluating the lens of the exposure equipment, the disclosed lens evaluation mask of the exposure apparatus of the present invention is composed of at least one or more circular rings that are larger in diameter relative to the center point, each of the rectangular exposure mask It is characterized in that it is provided in the corner portion, the circular ring is preferably composed of 3 to 5, the inner diameter of the initial circular ring is 0.5㎛ (λ / NA: wavelength / number of openings) or more, and each circular ring and circular The width between the rings is selected from the group consisting of 0.10 μm, 0.13 μm, 0.15 μm, 0.18 μm, 0.20 μm, and 0.25 μm.
Description
본 발명은 반도체 제조용 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 노광 장비의 렌즈 성능을 신속하고 정확하게 진단하기 위한 노광 장비의 렌즈 평가용 마스크 패턴에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for manufacturing a semiconductor, and more particularly, to a mask pattern for lens evaluation of an exposure apparatus for quickly and accurately diagnosing lens performance of an exposure apparatus.
주지된 바와 같이, 반도체 소자의 제조 공정에서 콘택홀을 포함하는 각종 패턴들은 포토리소그라피(Photolithography) 공정을 통해 형성된다. 이러한 포토리소그라피 공정은 식각 대상층 상에 감광성 중합체(이하, 감광막이라 칭함)를 도포하는 공정과, 도포된 감광막을 임의의 노광 마스크를 이용하여 선택적으로 노광하는 공정, 및 소정의 화학용액을 사용하여 노광되거나, 또는, 노광되지 않은 감광막 부분을 제거하고, 이를 통해, 소정 형상의 감광막 패턴을 형성하는 현상 공정을 포함한다.As is well known, various patterns including contact holes in a semiconductor device manufacturing process are formed through a photolithography process. The photolithography process includes a process of applying a photosensitive polymer (hereinafter referred to as a photoresist film) on an etching target layer, a process of selectively exposing the applied photoresist film using an arbitrary exposure mask, and exposure using a predetermined chemical solution. Or developing a portion of the photoresist that is not exposed, thereby forming a photoresist pattern having a predetermined shape.
여기서, 상기 노광 공정은 일반적으로 빛을 조사하는 조명계(illumination part)와, 웨이퍼 및 레티클을 정렬시키는 얼라인먼트 유니트(alignment unit) 및 상기 조명계와 얼라인먼트 유니트 사이에 설치되어 레티클을 통과한 빛을 소정 배율로 축소시키는 프로젝션 렌즈 시스템(projection lens system)으로 구성된 노광 장비를 사용하여 수행한다.Here, the exposure process is generally installed between an illumination unit for irradiating light, an alignment unit for aligning a wafer and a reticle, and the light passing through the reticle with a predetermined magnification at a predetermined magnification. This is accomplished using exposure equipment consisting of a projection lens system that reduces.
이와 같은 노광 장비를 이용한 노광 공정시, 조명계로부터 조사된 빛은 레티클(reticle), 즉, 노광 마스크에 그려진 마스크 패턴의 형태로 상기 레티클을 통과한 후, 프로젝션 렌즈 시스템의 렌즈들에 의해 축소되어 웨이퍼 상의 감광막에 전사된다.In the exposure process using such an exposure apparatus, the light irradiated from the illumination system passes through the reticle in the form of a reticle, that is, a mask pattern drawn on the exposure mask, and then is reduced by the lenses of the projection lens system to reduce the wafer. Transferred to the photosensitive film of the image.
상기와 같은 노광 장비에 의해 구현 가능한 패턴의 임계치수는 광원의 종류와 렌즈의 특성에 의존된다. 이것은 구현 가능한 패턴의 임계치수, 즉, 해상력이 보다 짧은 파장의 광원을 사용할수록, 그리고, 보다 큰 구경의 렌즈을 사용할수록 증가되기 때문이다. 따라서, 노광 기술은 주로 보다 짧은 파장의 광원을 이용하는 방향으로 진행되고 있으며, 아울러, 최근에는 변형 조명법, 예컨데, 사입사 조명법에 대한 이용이 활발하게 진행되고 있다.The critical dimension of the pattern which can be implemented by the above exposure equipment depends on the type of light source and the characteristics of the lens. This is because the critical dimension of the pattern that can be implemented, that is, the resolution, increases with the use of shorter light sources and with larger aperture lenses. Therefore, the exposure technique is mainly progressing in the direction of using a light source of shorter wavelength, and in recent years, the use of the modified illumination method, for example, the incident light illumination method, is actively progressing.
상기 사입사 조명법은 광원으로부터 조사되는 빛이 경사지게 레티클에 입사되도록 하는 방법이며, 이러한 사입사 조명법을 이용할 경우, 회절각이 커져 0차와 ±1차중의 하나만이 중첩되어 해상력이 우수해지며, 파면차 없이 포커스 마진 (Focus Margin)이 커지고, 아울러, 렌즈 구경이 2배 커지는 효과를 얻게 되는 바, 결과적으로, 통상의 노광 기술과 비교해서 해상력이 증가된다.The incidence illumination method is a method in which the light irradiated from the light source is inclined to the reticle, and when using the incidence illumination method, the diffraction angle is increased, so that only one of 0th order and ± 1th order overlaps, so that the resolution is excellent. The focus margin (Focus Margin) is increased without a car, and the lens aperture is twice as large, and as a result, the resolution is increased in comparison with a conventional exposure technique.
한편, 이와 같은 노광 공정에 있어서, 노광 장비의 유효 노광 영역, 노광 장비의 결함, 한계 해상력 등은 노광 장비의 평가에 필수적이며, 이를 위해, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같은 단순한 라인 엔 스페이스(line space), 또는, 사각형 등으로 구성된 렌즈 평가용 마스크 패턴(10)을 사용하고 있다.On the other hand, in such an exposure process, the effective exposure area of the exposure equipment, the defects of the exposure equipment, the limit resolution, etc. are essential for the evaluation of the exposure equipment, and for this purpose, conventionally, a simple line and space as shown in FIG. the lens pattern mask evaluation 10 consisting of a line space or a quadrangle is used.
그러나, 도 1에 도시된 종래의 노광 장비의 렌즈 평가용 마스크 패턴(1)으로는 수평 및 수직 방향에 대해서만 제한적으로 수행될 수 밖에 없고, 특히, 각 장비의 특성을 진단하기 위해서 시간과 경비가 과다하게 소요되는 단점이 있다.However, the lens pattern for evaluating the lens 1 of the conventional exposure apparatus shown in FIG. 1 can only be limited to the horizontal and vertical directions, and in particular, time and expense are required to diagnose the characteristics of each apparatus. There is a disadvantage in that it takes excessively.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 노광 장비의 렌즈 특성을 신속하고 정확하게 진단할 수 있는 노광 장비의 렌즈 평가용 마스크 패턴을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a mask pattern for lens evaluation of an exposure apparatus capable of quickly and accurately diagnosing lens characteristics of an exposure apparatus.
도 1은 종래의 노광 장비의 렌즈 평가용 마스크 패턴을 도시한 도면.1 is a diagram illustrating a mask pattern for lens evaluation of a conventional exposure apparatus.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 노광 장비 평가용 마스크 패턴들을 도시한 도면.2A to 2C illustrate mask patterns for evaluating exposure equipment according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 노광 장비 평가용 마스크 패턴의 설치 위치를 설명하기 위한 도면.3 is a view for explaining an installation position of a mask pattern for exposure equipment evaluation of the present invention.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawings-
20a,20b,20c : 마스크 패턴 30 : 노광 마스크20a, 20b, 20c: mask pattern 30: exposure mask
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 노광 장비의 렌즈 평가용 마스크는, 중심점에 대해 상대적으로 직경이 커지는 적어도 하나 이상의 원형 링들로 구성되며, 사각형 노광 마스크의 각 모서리 부분에 구비되는 것을 특징으로 한다.Mask for evaluating the lens of the exposure apparatus of the present invention for achieving the above object is composed of at least one or more circular rings that are larger in diameter relative to the center point, characterized in that provided in each corner portion of the rectangular exposure mask do.
여기서, 상기 원형 링은 3∼5개로 이루어지며, 초기 원형 링의 내경은 0.5 이상이고, 그리고, 각 원형 링 및 원형 링들간의 폭은 0.10㎛, 0.13㎛, 0.15㎛, 0.18㎛, 0.20㎛, 및 0.25㎛으로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.Here, the circular ring is composed of 3 to 5, the inner diameter of the initial circular ring is 0.5 or more, and the width between each circular ring and the circular ring is 0.10㎛, 0.13㎛, 0.15㎛, 0.18㎛, 0.20㎛, And 0.25 μm.
(실시예)(Example)
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 노광 장비의 렌즈 평가용 마스크 패턴을 도시한 도면들이다.2A to 2C are diagrams illustrating a mask pattern for lens evaluation of an exposure apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명의 렌즈 평가용 마스크 패턴(20a, 20b, 20c)은 적어도 하나 이상의 원형 링으로 구성되며, 이때, 도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같이, 두 개 이상의 원형 링들이 구비되는 경우, 각 링들은 동일한 폭을 갖으면서 동일한 간격으로 배치되도록 디자인된다.As shown, the lens evaluation mask pattern 20a, 20b, 20c of the present invention is composed of at least one circular ring, wherein, as shown in Figures 2b and 2c, two or more circular rings are provided. If so, each ring is designed to be arranged at equal intervals with the same width.
또한, 가장 내측에 배치되는 초기 원형 링은 노광 장비의 다양한 조명조건에서도 충분한 해상력을 갖는 0.5㎛(λ/NA:파장/개구수) 이상의 내경을 갖도록 구비되며, 각 원형 링 및 원형 링들간의 폭은, 예컨데, 0.10㎛, 0.13㎛, 0.15㎛, 0.18㎛, 0.20㎛, 또는, 0.25㎛ 중의 하나로 선택된다.In addition, the innermost circular ring disposed at the innermost side is provided to have an inner diameter of 0.5 μm (λ / NA: wavelength / opening number) or more with sufficient resolution even under various lighting conditions of the exposure equipment, and the width between each circular ring and the circular rings. Is selected from, for example, 0.10 µm, 0.13 µm, 0.15 µm, 0.18 µm, 0.20 µm, or 0.25 µm.
아울러, 상기한 마스크 패턴(20a, 20b, 20c)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 사각 형상을 갖는 노광 마스크(30)의 각 모서리 부분에 각각 구비된다.In addition, the mask patterns 20a, 20b, and 20c described above are provided at respective corner portions of the exposure mask 30 having a rectangular shape, as shown in FIG. 3.
전술한 바와 같은 마스크 패턴(20a, 20b, 20c)을 이용한 렌즈 평가를 설명하면, 우선, 상기 마스크 패턴을 이용해서 웨이퍼 상의 감광막을 노광하고, 그런다음, 현상을 수행하여 웨이퍼 상에 상기 마스크 패턴과 동일한 감광막 패턴을 형성한다. 이어서, 감광막 패턴의 임계치수(Critical Dimension : 이하, CD)를 SEM으로 측정한다.Referring to the lens evaluation using the mask patterns 20a, 20b, and 20c as described above, first, the photoresist film on the wafer is exposed using the mask pattern, and then development is performed to perform the development of the mask pattern on the wafer. The same photosensitive film pattern is formed. Next, the critical dimension (hereinafter, referred to as CD) of the photosensitive film pattern is measured by SEM.
이때, 종래의 마스크 패턴으로는 패턴의 왜곡(Distortion)이 심할 경우, 일부 항목들에 대해서만 렌즈 평가가 가능하지만, 본 발명의 마스크 패턴(20a, 20b, 20c)을 이용할 경우에는 하기와 같이 다양한 렌즈 정보를 측정할 수 있다.In this case, when the distortion of the pattern is severe as a conventional mask pattern, lens evaluation is possible only for some items. However, when using the mask patterns 20a, 20b, and 20c of the present invention, various lenses are as follows. Information can be measured.
도 2a에 도시된 마스크 패턴(20a)의 경우에는 정상 조명계 및 낮은 가간섭 조명에 따른 렌즈 정보를, 그리고, 도 2b 및 도 2c에 도시된 다중링의 마스크 패턴들(20b, 20c)로는 각각 정상 조명 및 약변형 조명에 따른 렌즈 정보와 정상 조명 및 강변형 조명에 따른 렌즈 정보를 얻을 수 있다.In the case of the mask pattern 20a illustrated in FIG. 2A, the lens information according to the normal illumination system and the low coherence illumination is used, and the mask patterns 20b and 20c of the multiple ring illustrated in FIGS. 2B and 2C are normal, respectively. Lens information for illumination and weak deformation illumination and lens information for normal illumination and rigid deformation illumination can be obtained.
자세하게, 노광 영역 내에서의 중앙 CD와 중심 링의 CD 최적 촛점 차이를 정량화함으로써, 빛이 어느 위치로 들어오느냐에 따라서 초점의 위치가 서로 달라지게 되는 구면 수차(Spherical aberration)를 측정할 수 있다.In detail, by quantifying the CD optimal focus difference between the center CD and the center ring in the exposure area, it is possible to measure spherical aberrations in which the positions of the focal points differ depending on which position the light enters.
또한, 링의 방향에 따른 폭을 측정하여 최적 촛점 차이로 정량화함으로써, 수평, 수직, 45°및 135°방향에서의 렌즈 가공 불량, 렌즈나 반사경 재료의 불량, 렌즈나 반사경의 비틀림 변형 등의 요인에 의해 발생되는 비점수차(Astigmatism)를 측정할 수 있다.In addition, by measuring the width along the direction of the ring and quantifying the optimal focus difference, factors such as lens processing defects in the horizontal, vertical, 45 ° and 135 ° directions, lens or reflector material defects, torsional deformation of the lens or reflector, etc. Astigmatism caused by can be measured.
게다가, 링 CD를 측정하여 임의의 조건[(LCD-RCD)/(LCD+RCD)]으로 연산함으로써 물체의 한점에서 렌즈의 광축에 평행이 아닌 비스듬한 사광선이 입사되는 경우에 결상면에 한점으로 맺히지 않고 혜성의 꼬리모양 형태의 흐름이 나타나는 코마 수차(Coma aberration)를 측정할 수 있다.In addition, the ring CD is measured and computed under arbitrary conditions ((L CD -R CD ) / (L CD + R CD )] to form an image when oblique, non-parallel rays enter the optical axis of the lens at one point of the object. Coa aberration can be measured in which the comet's tail flow appears without forming a single point on the plane.
아울러, 중심 링 또는 2개의 링 CD를 측정하여 최적 촛점 차이를 정량화함으로써 렌즈의 만곡률(fieled curvature)도 측정할 수 있다.In addition, the measured curvature of the lens can be measured by quantifying the optimal focus difference by measuring the center ring or two ring CDs.
따라서, 본 발명의 마스크 패턴(20a, 20b, 20c)으로는 상기와 같은 렌즈의 수차 정보들을 얻을 수 있는 바, 각 수차 영향에 따른 보정량을 추출하여 렌즈 조절을 실시할 수 있으며, 이 결과로부터, 렌즈의 보정 후에 실질적인 렌즈 수차 개선 정도, 한계 해상력 및 공정 여유도 개선 등에 대한 자료를 신속하고, 정확하게 추출할 수 있다.Therefore, the aberration information of the lens as described above can be obtained with the mask patterns 20a, 20b, and 20c of the present invention, and the lens adjustment can be performed by extracting a correction amount according to the influence of each aberration. After correcting the lens, data can be extracted quickly and accurately about the degree of substantial improvement in lens aberration, marginal resolution and process margin.
이상에서와 같이, 본 발명은 렌즈 정보를 평가할 수 있는 마스크 패턴을 기존 라인 엔 스페이스(line space) 패턴의 공간 주파수 특성을 갖는 다중 링 형상으로 구성함으로써, 상기 렌즈 정보를 신속하고 정확하게 추출할 수 있으며, 아울러, 노광 장비의 개발 및 수리에 이용함으로써, 노광 장비의 개발 및 유지에 필요한 시간과 비용을 절감할 수 있다.As described above, the present invention can quickly and accurately extract the lens information by configuring the mask pattern for evaluating the lens information in a multi-ring shape having the spatial frequency characteristics of the existing line space pattern. In addition, by using it for development and repair of exposure equipment, the time and cost required for development and maintenance of exposure equipment can be reduced.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.In addition, this invention can be implemented in various changes within the range which does not deviate from the summary.
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