KR100500939B1 - 레티클 위치에서의 자동 초점 조정/편평도 조정 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조 분야 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, 자동 초점 조정/자동 편평도 조정이 가능한 축소 노광 시스템에서 그 조정의 정밀도를 향상시키는 자동 초점 조정/자동 편평도 조정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 본 발명의 특징적인 자동 초점 조정/편평도 조정 방법은 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼를 준비하는 단계; 레티클 상에 제공된 측정 패턴을 통해 자동 초점 조정/편평도 조정 빔 조사하고 현상하여 상기 웨이퍼 상에 상기 측정 패턴에 대응하는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴의 위치를 측정하는 단계; 상기 측정 패턴의 목표 위치와 상기 포토레지스트 패턴의 위치를 비교하여 초점 오차/편평도 오차를 결정하는 단계; 상기 초점 오차/편평도 오차를 레티클 위치에서 보정하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

레티클 위치에서의 자동 초점 조정/편평도 조정 방법

본 발명은 반도체 제조 분야 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 룰(design rule)이 감소하게 되고, 이에 따라 소자를 이루는 각종 패턴(pattern)을 형성하는 리소그래피 공정은 반도체 장치의 집적도를 결정하는 요인이 되고 있다.

특히, 반도체 장치 및 액정표시장치 제조 공정 등에 사용하고 있는 노광장비는 점차로 정의(define) 해야하는 패턴 크기가 작아지면서 계속하여 주변 하드웨어(hardware) 장치의 정밀도를 보다 더 개선 해야만 한다.

종래에는 축소 노광 장비인 스테퍼(stepper)(또는 스캐너(scanner))는 자동 초점 조정/편평도 조정을 위한 빔(beam)을 통해 렌즈와 웨이퍼간의 상대적인 위치와 편평도 상태를 읽어 들여 이를 웨이퍼 위치에서 피드백하여 그 값을 보정하는 방법을 사용하였다. 즉, 자동 초점 조정/자동 편평도 조정을 웨이퍼를 움직여 수행하였다. 종래의 자동 초점 조정의 경우 0.15㎛ 정도의 정밀도를 나타내고, 자동 편평도 조정의 경우에는 1μrad 정도의 정밀도를 얻을 수 있었다.

그러나, 차세대 반도체 장치 및 액정표시장치 제조를 위한 노광장비에서는 더욱더 정밀한 초점 조정/편평도 조정 능력을 요구하게 될 것이다.

본 발명은 자동 초점 조정/자동 편평도 조정이 가능한 축소 노광 시스템에서 그 조정의 정밀도를 향상시키는 자동 초점 조정/자동 편평도 조정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 다음과 같은 기술적 원리를 적용한 것이다.

웨이퍼 위치 및 레티클 위치에서의 초점심도(DOF, Depth Of Focus)를 살펴보면 다음과 같다.

스테퍼 또는 스캐너에서의 초점심도는 아래의 수학식 1로 나타내어 진다.

[수학식 1]

여기서, NA는 개구수(numerical aperture), λ는 빛의 파장을 각각 나타낸 것이다.

그리고, 수학식 1을 정리하면 아래와 같은 수학식 2를 얻을 수 있다.

[수학식 2]

이러한 수학식 2에서

(웨이퍼에서의 패턴 크기)이므로 결국

로 나타낼 수 있다. 이러한 비례 관계를 식으로 나타내기 위하여 웨이퍼 위치에서의 초점심도를

이라 가정하면, 레티클 위치에서의 초점심도는 다음의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.

[수학식 3]

여기서, M은 축소 노광계의 배율이다.

그러므로, 4×스테퍼인 경우, 레티클 위치에서 자동 초점 조정/자동 편평도 조정을 수행하면 웨이퍼 위치에서 수행하는 것 보다 16배의 초점심도 마진을 얻을 수 있게 된다.

상술한 본 발명의 기술적 원리로부터 제공되는 특징적인 자동 초점 조정/편평도 조정 방법은 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼를 준비하는 단계; 레티클 상에 제공된 측정 패턴을 통해 자동 초점 조정/편평도 조정 빔을 조사하고 현상하여 상기 웨이퍼 상에 상기 측정 패턴에 대응하는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴의 위치를 측정하는 단계; 상기 측정 패턴의 목표 위치와 상기 포토레지스트 패턴의 위치를 비교하여 초점 오차/편평도 오차를 결정하는 단계; 상기 초점 오차/편평도 오차를 레티클 위치에서 보정하는 단계를 포함하여 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상술한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 축소 노광 시스템의 개략도를 나타낸 것으로, 레티클 위치의 경로차(Y)에 따른 웨이퍼 위치의 광경로차(Y×(1/X)²)가 발생한 것을 도시하고 있다.

도시된 바와 같이 레티클 위치에서 상하 방향으로 Y 만큼의 경로차는 웨이퍼 위치에서 Y×(1/X)² 만큼의 광경로차를 유발한다. 예를 들어 설명하면, 4×축소 노광 시스템(투영렌즈(30)의 배율이 1/4)에서 1㎛ 정도의 레티클(20) 움직임은 웨이퍼(10)에서 1/16㎛의 움직임과 동일한 광경로 효과를 가져다 준다. 즉, 더욱 정밀한 보정 효과가 있다.

본 발명에 따른 자동 초점 조정/편평도 조정은 다음과 같이 진행된다.

우선, 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼(10)를 준비한 다음, 축소 노광 시스템 내에서 레티클(20) 상의 측정 패턴 A, B, C를 통해 자동 초점 조정/편평도 빔(beam)을 조사하고 현상하여 웨이퍼(10) 상에 측정 패턴 A, B, C의 대응 패턴 A', B', C'를 형성한다. 이때, 웨이퍼(10) 상의 대응 패턴 A', B', C'와 웨이퍼(10) 위치에서의 목표 위치인 A'g, B'g, C'g 사이에는 각각 A'-A'g, B'-B'g, C'-C'g의 오차가 발생한다.

다음으로, 축소 노광 시스템은 상기 오차를 측정한다.

계속하여, 축소 노광 시스템은 측정된 오차값을 보정하기 위하여 레티클 위치를 보정한다. 이때, 상술한 바와 같이 종래 웨이퍼 위치에서 오차를 보정하는 경우에 비해 배율의 자승 만큼의 정밀도를 확보할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 레티클 위치에서 자동 초점 조정/자동 편평도 조정을 수행함으로서 그 정밀도를 웨이퍼 위치에서 수행할 때 보다 축소 배율의 자승 만큼이나 개선할 수가 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로, 전술한 실시예 및 도면에 한정되는 것이 아니다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명을 실시하면 현재 사용중인 노광 시스템의 정밀도를 별도의 추가 장비 없이 크게 개선하는 효과가 있으며, 이로 인하여 고집적화된 패턴의 정밀도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 특히, 본 발명은 노광 시스템의 축소 배율이 클수록, 즉, 4×보다는 5×, 10×로 갈수록 더욱더 효과적이다.

도 1은 본 발명에 적용되는 축소 노광 시스템의 개략도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 웨이퍼

20 : 레티클

30 : 투영 렌즈

Claims (2)

1. 축소 노광 시스템에서의 자동 초점 조정/편평도 조정 방법에 있어서,

   포토레지스트가 코팅된 웨이퍼를 준비하는 단계;

   초점 오차/편평도 조정용 레티클 상에 제공된 측정 패턴을 통해 자동 초점 조정/편평도 조정 빔을 조사하고 현상하여 상기 웨이퍼 상에 상기 측정 패턴에 대응하는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;

   상기 측정 패턴에 대응하는 포토레지스트 패턴의 위치를 측정하는 단계;

   상기 측정 패턴의 목표 위치와 상기 측정 패턴에 대응하는 포토레지스트 패턴의 위치를 비교하여 초점 오차/편평도 오차를 결정하는 단계;

   상기 초점 오차/편평도 오차를 레티클 위치에서 보정하는 단계

   를 포함하는 자동 초점 조정/편평도 조정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 축소 노광 시스템이

   스테퍼 또는 스캐너인 자동 초점 조정/편평도 조정 방법.

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