KR100492908B1 - 렌즈의 수차 효과가 고려된 자동 초점 조정/편평도 조정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 및 액정표시장치(LCD) 제조 분야에 관한 것으로, 특히 반도체 및 액정표시장치 제조 공정 중 노광 공정에 사용되는 자동 초점 조정/편평도 조정이 가능한 축소 노광 시스템에 관한 것이며, 렌즈 상태와 패턴의 크기·모양을 고려하여 패터닝을 위한 최적의 노광 조건을 얻을 수 있는 자동 초점 조정/편평도 조정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명은 레티클의 특정 부분(필드 에지 부분)에 레티클의 임계 정보를 반영할 수 있는 패턴을 배치하고, 이를 웨이퍼 위치에서 읽어 들여 피드백시킴으로써 노광 조건을 최적화하는 기술이다. 상술한 본 발명의 기술적 원리로부터 제공되는 특징적인 자동 초점 조정/편평도 조정 방법은 축소 노광 시스템에서의 자동 초점 조정/편평도 조정 방법에 있어서, 레티클의 필드 에지 부분에 상기 레티클 상에서 초점심도 마진이 가장 작은 다수의 임계 패턴을 배치하는 제1 단계; 상기 다수의 임계 패턴을 통해 각각 자동 초점 조정/편평도 조정 빔을 조사하고, 상기 다수의 임계 패턴의 이미지를 각각 웨이퍼 스테이지 위치에서 이미지 분석하여 콘트라스트가 가장 뛰어난 국부적인 초점을 찾는 제2 단계; 및 상기 제2 단계의 결과를 상기 축소 노광 시스템에 피드백시키는 제3 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

렌즈의 수차 효과가 고려된 자동 초점 조정/편평도 조정 방법

본 발명은 반도체 및 액정표시장치(LCD) 제조 분야에 관한 것으로, 특히 반도체 및 액정표시장치 제조 공정 중 노광 공정에 사용되는 자동 초점 조정/편평도 조정이 가능한 축소 노광 시스템에 관한 것이다.

반도체 장치의 고집적화에 따라 디자인 룰이 감소하게 되고, 이에 따라 소자를 이루는 각 패턴을 형성하는 리소그래피 공정은 반도체 장치의 집적도를 결정하는 요인이 되고 있다.

반도체 및 액정표시장치 제조 공정에 사용되는 축소 노광 시스템에서 극한의 패터닝을 할 때, 렌즈의 회절 한계 영역을 벗어나게 되면 렌즈의 수차 효과는 필드의 위치와 패턴의 크기·모양에 따라 서로 다른 초점 값과 편평도 값을 나타내게 된다.

첨부된 도면 도 1은 종래의 자동 초점 조정 조정/편평도 시스템 및 그 작용을 개략적으로 도시한 것으로, 도시된 바와 같이 종래의 노광 장비는 패터닝하는 내용, 즉 레티클 상의 패턴의 크기·모양을 고려하지 않고 자동 초점 조정/편평도 조정을 하고 있다. 다시 말해, 투영 렌즈(1)와 웨이퍼(2)가 놓여진 위치의 상대적인 거리와 물리적(mechanical)인 편평도를 측정하여 그 결과를 피드백(feedback) 하는데, 이를 통해 얻어진 초점 값과 편평도 값은 렌즈 상태와 패턴에 대한 사항이 피드백되지 않았기 때문에 패터닝을 위한 최적의 노광 조건이라 할 수 없다.

도면에서 "3" 은 위치천이검출기, "4" 는 터닝 미러(turning mirror), "5" 는 포토레지스트를 각각 나타낸 것이다.

본 발명은 렌즈 상태와 패턴의 크기·모양을 고려하여 패터닝을 위한 최적의 노광 조건을 얻을 수 있는 자동 초점 조정/편평도 조정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 레티클의 특정 부분(필드 에지 부분)에 레티클의 임계 정보를 반영할 수 있는 패턴을 배치하고, 이를 웨이퍼 위치에서 읽어 들여 피드백시킴으로써 노광 조건을 최적화하는 기술이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 스테퍼 시스템에서의 자동 초점 조정/편평도 조정 방법에 있어서, 그 필드 바깥쪽의 네 모서리 부분에 각각 임계 패턴 - 해당 레티클 상에서 초점심도 마진이 가장 작은 패턴과 동일한 패턴 - 이 배치된 레티클을 상기 스테퍼 시스템 내에 정렬시키는 제1단계; 상기 임계 패턴 각각을 통해 웨이퍼 방향으로 자동 초점 조정/편평도 조정 빔을 조사하고, 상기 임계 패턴 각각에 대응하는 에리얼 이미지를 웨이퍼 스테이지 위치에서 분석하여 콘트라스트가 가장 뛰어난 국부적인 초점을 검출하는 제2 단계; 및 상기 제2 단계의 결과를 상기 스테퍼 시스템에 피드백시켜 초점 조절/편평도 조절을 수행하는 제3 단계를 포함하는 스테퍼 시스템에서의 자동 초점 조정/편평도 조정 방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 스캐너 시스템에서의 자동 초점 조정/편평도 조정 방법에 있어서, 스캔 방향 양쪽을 따라 다수의 임계 패턴 - 해당 레티클 상에서 초점심도 마진이 가장 작은 패턴과 동일한 패턴 - 이 배치된 레티클을 상기 스캐너 시스템 내에 정렬시키는 제1 단계; 상기 임계 패턴 각각을 통해 웨이퍼 방향으로 자동 초점 조정/편평도 조정 빔을 조사하고, 상기 임계 패턴 각각에 대응하는 에리얼 이미지를 웨이퍼 스테이지 위치에서 분석하여 콘트라스트가 가장 뛰어난 국부적인 초점을 검출하는 제2 단계; 및 상기 제2 단계의 결과를 상기 스캐너 시스템에 피드백시켜 초점 조절/편평도 조절을 수행하는 제3 단계를 포함하는 스캐너 시스템에서의 자동 초점 조정/편평도 조정 방법이 제공된다.

이하, 첨부된 도면 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 초점 조정/편평도 조정 시스템 및 그 작용을 개략적으로 도시한 것으로, 스테퍼(stepper)를 사용할 때의 자동 초점 조정/편평도 조정을 예시한 것이다.

도시된 바와 같이 레티클(10)의 네 모서리에 임계 패턴(EL 마진이나 초점심도(DOF) 마진이 최소인 패턴, DRAM의 경우 셀 패턴에 해당함)에 대한 정보를 잘 대변할 수 있는 패턴(11)을 각각 배치하고, 웨이퍼 스테이지(30) 위치에서 직접 읽어 들일 수 있도록 시스템을 구성하여 패턴(11)과 스테퍼 렌즈(20)의 상태를 고려하여 자동 초점 조정/편평도 조정이 이루어질 수 있도록 한다.

이를 위하여, 에리얼 이미지 분석기(aerial image analyzer, 33)는 네 모서리에서 모두 분석을 수행해야 하며, 빛이 레티클을 투과하여 웨이퍼 위치에 떨어지면 에리얼 이미지 분석기(33)는 웨이퍼 스테이지(30) 뒷면에 배치되어 Z-축으로 웨이퍼 스테이지(30)를 스캐닝해가며, 이때 각각의 네 모서리에서 콘트라스트(contrast)가 가장 뛰어난 국부적인 초점(local focus point)을 찾아낼 수 있다.

도면에서 "31"은 터닝 미러, "32"는 렌즈를 각각 나타낸 것이다.

본 발명은 상기한 일실시예와 방법을 달리하여 웨이퍼 면에서 빛이 나와서 레티클을 비추고 다시 웨이퍼 위치로 도달하는 빛을 에리얼 이미지 분석하는 방법을 사용할 수도 있다.

그리고, 노광장비로서 스테퍼가 아닌 스캐너(scanner)를 사용할 경우, 스캔 방향을 따라 그 양쪽에 다수의 임계 패턴을 배치하여 사용한다.

또한, DRAM이 아닌 일반 로직(logic) 제조를 위한 노광 공정시에는 레티클 상에서 가장 초점심도 마진이 작은 패턴을 레티클 상에 배치하여 사용한다.

앞서 설명한 바와 같이 노광장비에서 극한의 패터닝을 할 때, 렌즈의 회절 한계 영역을 벗어나게 되면 렌즈의 수차 효과에 의해 필드의 위치에 따라 그리고, 패턴의 크기·모양, 어퍼쳐(aperture)에 따라 서로 다른 초점 값과 편평도 값을 나타내는데, 상기한 같은 실시예에 나타난 바와 같이 본 발명은 패턴 모양과 렌즈의 수차 효과가 고려되어 레티클 상의 여러 위치에서 국부적인 초점을 알 수 있기 때문에, 이를 피드백하게 되면 레티클의 패턴 모양과 일루미네이션 어퍼쳐(illumination aperture)에 따른 최적의 초점 값과 편평도 값을 자동으로 파악할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 패턴 형성시 노광 조건을 최적화함으로서 패턴의 정밀도 및 노광 공정의 신뢰도를 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 종래의 자동 초점 조정/편평도 조정 시스템 및 그 개략적 작용도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 초점 조정/편평도 조정 시스템 및 그 개략적 작용도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 레티클 11 : 패턴

20 : 스테퍼 렌즈 30 : 웨이퍼 스테이지

31 : 터닝 미러 32 : 렌즈

33 : 에리얼 이미지 분석기

Claims (2)

1. 스테퍼 시스템에서의 자동 초점 조정/편평도 조정 방법에 있어서,

   그 필드 바깥쪽의 네 모서리 부분에 각각 임계 패턴 - 해당 레티클 상에서 초점심도 마진이 가장 작은 패턴과 동일한 패턴 - 이 배치된 레티클을 상기 스테퍼 시스템 내에 정렬시키는 제1 단계;

   상기 임계 패턴 각각을 통해 웨이퍼 방향으로 자동 초점 조정/편평도 조정 빔을 조사하고, 상기 임계 패턴 각각에 대응하는 에리얼 이미지를 웨이퍼 스테이지 위치에서 분석하여 콘트라스트가 가장 뛰어난 국부적인 초점을 검출하는 제2 단계; 및

   상기 제2 단계의 결과를 상기 스테퍼 시스템에 피드백시켜 초점 조절/편평도 조절을 수행하는 제3 단계

   를 포함하는 스테퍼 시스템에서의 자동 초점 조정/편평도 조정 방법.
2. 스캐너 시스템에서의 자동 초점 조정/편평도 조정 방법에 있어서,

   스캔 방향 양쪽을 따라 다수의 임계 패턴 - 해당 레티클 상에서 초점심도 마진이 가장 작은 패턴과 동일한 패턴 - 이 배치된 레티클을 상키 스캐너 시스템 내에 정렬시키는 제1 단계;

   상기 임계 패턴 각각을 통해 웨이퍼 방향으로 자동 초점 조정/편평도 조정 빔을 조사하고, 상기 임계 패턴 각각에 대응하는 에리얼 이미지를 웨이퍼 스테이지 위치에서 분석하여 콘트라스트가 가장 뛰어난 국부적인 초점을 검출하는 제2 단계; 및

   상기 제2 단계의 결과를 상기 스캐너 시스템에 피드백시켜 초점 조절/편평도 조절을 수행하는 제3 단계

   를 포함하는 스캐너 시스템에서의 자동 초점 조정/편평도 조정 방법.

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