KR100525808B1 - 노광장비의 포커스 계측방법 - Google Patents

노광장비의 포커스 계측방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포토 공정에서 노광장비의 포커스를 계측하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 고차 회절을 이용한 노광장비의 포커스 계측방법은 공간 이미지 센서를 웨이퍼 스테이지에 위치시키는 단계, 상기 공간이미지 센서에 레티클에 형성된 공간이미지 센서 마크를 위치시키는 단계, 상기 각각의 공간이미지 센서 마크를 분리하는 단계, 상기 웨이퍼 스테이지를 스캔하는 단계, 상기 웨이퍼 스테이지의 공간이미지 센서로 들어오는 광량을 포토다이오드로 측정하는 단계, 상기 포토 다이오드로 측정된 수광량을 웨이퍼 스테이지의 일축을 기준으로 미분하는 단계 및 상기 수광량이 최대가 되는 지점을 결정하는 단계를 포함하여 이루어짐에 기술적 특징이 있다.
따라서 본 발명의 고차 회절을 이용한 포커스 계측방법은 공간이미지 센서를 이용하여 노광장비의 포커스를 계측할 때 고차 회절을 이용하므로 광범위한 범위에서 보다 정밀한 포커스를 계측할 수 있고, 레티클에 설계된 공간이미지 센서 마크를 단일화시켜 공정시간이 감소되는 효과 및 장점이 있다.

Description

노광장비의 포커스 계측방법{Method for measuring the focus of photo equipment}
본 발명은 노광장비의 포커스 계측 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 공간이미지 센서를 웨이퍼 스테이지에 위치시키는 단계, 상기 공간이미지 센서에 레티클에 형성된 공간이미지 센서 마크를 위치시키는 단계, 상기 각각의 공간이미지 센서 마크를 다수의 홀수개로 분리하는 단계, 상기 웨이퍼 스테이지를 스캔하는 단계, 상기 웨이퍼 스테이지의 공간이미지 센서로 들어오는 광량을 포토다이오드로 측정하는 단계, 상기 포토 다이오드로 측정된 수광량을 웨이퍼 스테이지의 일축을 기준으로 미분하는 단계 및 상기 수광량이 최대가 되는 지점을 결정하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 노광장비의 포커스 계측방법에 관한 것이다.
도 1은 대한민국 공개특허공보 제2001-0066144에 기재된 종래의 기술을 나타낸 것이다. 노광 마스크 패턴에 대한 것으로, 특히 수평도 및 초점정도를 측정할 수 있는 노광마스크의 레벨링 및 포커싱 측정방법에 관한 것이다.
노광마스크의 레벨링 및 포커싱 측정방법은 일간격으로 격리되고 일라인형으로 배열된 복수개의 차광막과, 상기 차광막의 사이 마다 상기 차광막과 일부 오버랩되어 형성된 위상반전층으로 구비된 노광마스크를 구비하는 제 1 단계, 상기 복수개의 차광막과 상기 위상반전층을 구비한 노광마스크상에 입사광을 주사하는(노광하는) 제 2 단계, 상기 노광마스크의 위상각의 위치에 따른 빛의 강도를 측정하여서 상기 노광마스크의 초점(focusing)정도를 측정하는 제 3 단계, 상기 노광마스크의 여러 위치에서 상기 제 2, 제 3 단계와 동일한 측정을 하여서 전체 노광영역내의 수평도(leveling)도를 평가하는 제 4 단계를 포함함을 특징으로 한다.
교차하는(alternating) 위상반전 마스크(Phase Shift Mask : PSM)의 기본개념을 이용한 것으로써, (a),(b)에서와 같이 크롬(Cr)으로 형성된 차광막(30)이 일정거리 격리되도록 일라인형으로 패터닝되어 있고, 차광막(30) 사이에 양측 차광막(30)과 일부 오버랩되도록 180도 위상이 쉬프팅되는 위상반전층(31)이 형성되어 있다.
이때 위상 쉬프팅되는 개념은 (c)와 같다.
위상 쉬프팅은 식 △Ψ=(2π)×(n·△t)/λ으로 나타낼 수 있다.
여기서 △Ψ는 위상 쉬프팅량이고, λ는 파장(wavelength)이고, n은 굴절지수(refractive index)이고, △t는 두께 변화 즉, 포커싱 차이를 나타내는 것이다.
상기와 같은 식에 의해서 위상차가 발생한다고 가정할 때 결국 위상차는 두께 차이 즉, 포커스의 차이로 측정할 수 있다. 상기와 같이 쉬프팅 효과를 확인할 수 있는 패턴을 마스크상의 여러곳에 복수개 배치한다.
위상이 나뉘어진 복수개의 테스트 패턴이 구비된 노광마스크상에 빛을 주사했을 때 입사광의 강도(Intensity)를 측정할 경우 위상이 완전하게 쉬프팅되면 그 조건하에서 빛의 강도는 최대치를 보이게 된다.
만일 두께 변화 즉, 포커스 값이 옵셋(offset)을 보유하고 있다면 최적치의 강도에 비해 적은 강도를 나타내게 될 것이다. 이때 어느 특정 위상각 위치에서 상기 최대치보다 작은 값을 갖는 최대 강도를 나타내고 있다면 △t에 해당하는 초점(focusing)값이 어긋나 있음을 알 수 있다. 상기에 설명한 내용을 가지고 노광마스크상의 여러 위치에서 동일한 측정을 하게 되면 노광되어지는 영역내에서 국부적인 디포커싱값을 확인하여 전체적인 노광영역내에서의 레벨링(leveling) 즉, 수평정도를 측정할 수 있다.
그러나, 상기와 같이 포커싱하는 방법으로 정밀한 값을 얻기에는 부족함이 있어 개선의 여지가 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공간이미지 센서를 이용하여 노광장비의 포커스를 계측할 때 고차 회절을 이용하여 광범위한 범위에서 보다 정밀한 포커스를 계측할 수 있고, 레티클에 설계된 공간이미지 센서 마크를 단일화시켜 공정시간을 감소시킬 수 있는 고차 회절을 이용한 포커스 계측방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 공간이미지 센서를 웨이퍼 스테이지에 위치시키는 단계, 상기 공간이미지 센서에 레티클에 형성된 공간이미지 센서 마크를 위치시키는 단계, 상기 각각의 공간이미지 센서 마크를 다수의 홀수개로 분리하는 단계, 상기 웨이퍼 스테이지를 스캔하는 단계, 상기 웨이퍼 스테이지의 공간이미지 센서로 들어오는 광량을 포토다이오드로 측정하는 단계, 상기 포토 다이오드로 측정된 수광량을 웨이퍼 스테이지의 일축을 기준으로 미분하는 단계 및 상기 수광량이 최대가 되는 지점을 결정하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 노광장비의 포커스 계측방법에 의해 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 고차 회절을 이용한 포커스 계측방법을 나타낸 것이다.
먼저, 웨이퍼 스테이지에 공간이미지 센서(Aerial Image Sensor)를 위치시킨다. 그리고 상기 공간이미지 센서에 레티클에 형성된 공간이미지 센서 마크(100)를 위치시킨다.
다음, 상기 공간이미지 센서 마크(100)를 분리한다. 다수의 홀수개수로 분리가 가능하며 바람직하게는 3개로 분리한다. 이는 최대 포커스 신호가 나타날 수 있기 때문이다.
그리고, 웨이퍼 스테이지를 스캔하여 상기 웨이퍼 스테이지의 공간이미지 센서로 들어오는 광량을 포토다이오드로 측정한다. 또 상기 포토 다이오드로 측정된 수광량을 웨이퍼 스테이지의 일축을 기준으로 미분하고, 상기 수광량이 최대가 되는 지점을 결정한다. 상기 웨이퍼 스테이지를 소정의 범위로 이동시키며 미분하게 되는데, 바람직하게는 0.3㎛씩 이동시킨다.
상기 각각의 공간이미지 센서 마크(100)는 종래에는 도 1에 나타난 바와 같이 형성되어 빛의 강도의 최대값을 찾아 포커스를 결정하였다. 그러나 상기 공간이미지 센서 마크(100)를 소정의 개수로 분리하면 도 2에 나타난 바와 같이 최대 포커스 위치에 접근함에 따라 강도 프로파일의 형상이 하나의 신호에 3개의 강도 프로파일이 존재하게 된다. 따라서, 빛의 강도 뿐만 아니라 신호의 형상으로도 포커스를 계측할 수 있다.
상세히 설명된 본 발명에 의하여 본 발명의 특징부를 포함하는 변화들 및 변형들이 당해 기술 분야에서 숙련된 보통의 사람들에게 명백히 쉬워질 것임이 자명하다. 본 발명의 그러한 변형들의 범위는 본 발명의 특징부를 포함하는 당해 기술 분야에 숙련된 통상의 지식을 가진 자들의 범위 내에 있으며, 그러한 변형들은 본 발명의 청구항의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.
따라서 본 발명의 고차 회절을 이용한 포커스 계측방법은 공간이미지 센서를 이용하여 노광장비의 포커스를 계측할 때 고차 회절을 이용하므로 광범위한 범위에서 보다 정밀한 포커스를 계측할 수 있고, 레티클에 설계된 공간이미지 센서 마크를 단일화시켜 공정시간이 감소되는 효과 및 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 의한 노광마스크의 레벨링 및 포커싱 측정방법을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 고차 회절을 이용한 포커스 계측방법을 나타낸 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
30 : 차광층
31 : 위상반전층
100 : 공간이미지 센서 마크
200 : 최대 포커스 신호

Claims (3)

  1. 노광장비의 포커스 계측 방법에 있어서,
    상기 공간이미지 센서를 웨이퍼 스테이지에 위치시키는 단계;
    상기 공간이미지 센서에 레티클에 형성된 공간이미지 센서 마크를 위치시키는 단계;
    상기 각각의 공간이미지 센서 마크를 다수의 홀수개로 분리하는 단계;
    상기 웨이퍼 스테이지를 스캔하는 단계;
    상기 웨이퍼 스테이지의 공간이미지 센서로 들어오는 광량을 포토다이오드로 측정하는 단계;
    상기 포토 다이오드로 측정된 수광량을 웨이퍼 스테이지의 일축을 기준으로 미분하는 단계; 및
    상기 수광량이 최대가 되는 지점을 결정하는 단계
    를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 노광장비의 포커스 계측방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각각의 공간이미지 센서 마크는 3개로 분리됨을 특징으로 하는 노광장비의 포커스 계측방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미분하는 단계는 웨이퍼 스테이지를 0.3㎛씩 이동시키며 미분함을 특징으로 하는 노광장비의 포커스 계측방법.
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