KR100618890B1

KR100618890B1 - 렌즈 수차 평가용 포토 마스크, 그의 제조방법 및 그것을이용한 렌즈 수차 평가방법

Info

Publication number: KR100618890B1
Application number: KR1020050024074A
Authority: KR
Inventors: 신장호; 조한구; 우상균; 이석주
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-03-23
Filing date: 2005-03-23
Publication date: 2006-09-01
Also published as: US20060216616A1; US7403276B2

Abstract

마스크 교체 시간을 감소시킬 수 있으며, 노광 효율을 개선할 수 있는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크, 그 제조 방법 및 이를 이용한 렌즈 수차 평가방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 렌즈 수차 평가용 포토 마스크는 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 투명 기판을 포함한다. 상기 투명 기판의 제 2 표면에 기준 패턴 그룹이 형성되어 있고, 상기 투명 기판의 제 2 표면에 상기 기준 패턴 그룹과 소정 거리 이격되도록 측정 패턴 그룹이 형성된다. 상기 투명 기판의 제 2 표면에, 상기 제 2 표면과 대향되도록 동심원 형태로 배열된 다수의 링 개구를 포함하는 어퍼쳐가 형성된다.

렌즈 수차, 포토리소그라피, 프레넬(fresnel) 렌즈

Description

렌즈 수차 평가용 포토 마스크, 그의 제조방법 및 그것을 이용한 렌즈 수차 평가방법{Photomask for measuring lens aberration, method of manufacturing the same and method of measuring lens aberration using the same}

도 1은 일반적인 렌즈 수차 평가 방법을 설명하기 위한 모식도이다.

도 2는 일반적인 노광 장치를 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크를 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 포토 마스크의 제 1 면을 나타낸 평면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 제 2 면을 나타낸 평면도이다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토 마스크의 제 2 면을 나타낸 평면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 얼라인 마크가 형성된 포토 마스크의 제 2 면을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 8은 본 발명에 따른 어퍼쳐의 평면도이다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토 마스크를 나타낸 단면도이다.

도 10은 본 발명에 따른 렌즈 수차 평가 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.

도 11은 본 발명에 따른 렌즈 수차를 평가하는 데 있어서 포토 마스크상의 패턴을 웨이퍼상에 전사하는 구성을 개략적으로 나타낸 모식도이다.

도 12는 본 발명에 따라 기준 포토레지스트 패턴 및 측정 포토레지스트 패턴이 형성된 웨이퍼의 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

200: 포토 마스크 210 : 투명 기판

212 : 기준 패턴 그룹 214 : 측정 패턴 그룹

250 : 어퍼쳐

본 발명은 포토 마스크에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 렌즈 수차 평가용 포토 마스크, 그의 제조 방법 및 그것을 이용하여 렌즈 수차를 평가하는 방법에 관한 것이다.

반도체 소자 또는 디스플레이 소자를 구성하는 각 회로 패턴들은 포토리소그라피 공정에 의해 형성되며, 이러한 포토리소그라피 공정은 노광 장치에서 진행된다. 노광 장치는 웨이퍼 상에 회로 패턴을 형성하기 위하여 포토 마스크를 이용하여 웨이퍼 상에 광을 조사하는 장치이이며, 이와같은 노광 장치는 광을 집속하여 포토 마스크의 차광 패턴의 형태를 웨이퍼 표면에 축소 투영시키는 렌즈를 포함하는 광학계를 갖는다.

그런데, 광학계를 구성하는 렌즈는 그 설계상, 가공상 또는 이들 양자에 기인하여, 웨이퍼에 상(像,focus)이 불완전하게 맺히게 하는 수차 특성을 갖는다. 이러한 렌즈 수차는 웨이퍼상에 형성되는 회로 패턴의 위치 등을 변경시킬 수 있고, 이와같은 회로 패턴의 위치 이동은 면적 여유가 없는 고집적 반도체 소자에서 쇼트(short-circuit)등과 같은 여러 가지 문제점을 유발할 수 있다. 이에 따라, 회로 패턴을 형성하기 위한 포토 리소그라피 공정 전에, 렌즈의 수차를 정확히 평가하는 것이 중요하며, 현재 렌즈 수차를 평가하기 위한 다양한 방법들이 제시되고 있다.

가장 일반적으로 렌즈 수차를 평가하는 방법은, 소정의 차광 패턴을 갖는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크를 이용하여 오버레이값(overlay value)을 측정한 다음, 오버레이값의 변화분에 의해 렌즈 수차를 평가하는 것이다. 이에 대하여 보다 상세히 설명하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(45)이 형성된 웨이퍼(40)를 측정 대상 렌즈들(32,33)로 구성된 광학계(30)를 포함하는 노광 장치(도시되지 않음)에 장입한다. 다음, 기준 패턴(reference pattern:12)이 형성되어 있는 제 1 포토 마스크(10)를 웨이퍼(40)상에 정렬시킨 후, 제 1 포토 마스크(10)에 광(50)을 조사하여, 웨이퍼(40)상에 기준 포토레지스트 패턴(46)을 형성한다. 그 후, 측정(encoded) 패턴(22)이 형성되어 있는 제 2 포토 마스크(20)를 제 1 포토 마스크(10)와 교체한 후, 제 2 포토 마스크(20)에 광을 조사하여, 웨이퍼(40) 상에 측정 포토레지스트 패턴(47)을 형성한다.

이어서, 기준 포토레지스트 패턴(46)과 측정 포토레지스트 패턴(47)간의 거리(x1,x2)를 측정하여 오버레이값을 구한 다음, 이 오버레이값을 기초로 하여, 렌 즈 수차를 평가한다.

이때, 포토 마스크(10 또는 20)와 렌즈(30) 사이에 렌즈 동공의 특정 영역의 수차 특성을 규명하기 위하여 어퍼쳐(15)가 위치된다. 어퍼쳐(15)는 렌즈에 입사되는 광의 각도를 제한하기 위한 적어도 하나의 핀 홀(pin hole:17)을 갖는다.

또한, 웨이퍼(40)상의 소정 영역에 다수의 기준 패턴(12) 및 측정 패턴(22)들을 형성시키기 위하여, 상기 웨이퍼(40)는 베스트 포커스(best focus:F)에서 벗어난 위치에 배치되어야 한다.

그런데, 상기한 종래의 렌즈 수차를 평가하는 방법은, 두 장의 포토 마스크(10,20)가 필요함으로 따라, 포토 마스크(10,20)를 교체하는 시간이 요구되고, 이에 의해 전체적인 공정 시간이 증대된다.

또한, 포토 마스크(10,20)가 교체될 때마다 추가의 얼라인(align) 공정이 요구되고, 교체되는 포토 마스크의 미스얼라인(misalign)시 렌즈 수차와 관계없는 오버레이 변화가 유발되어 렌즈 수차를 정확히 평가하기 어려운 문제점이 있다.

또한, 포토 마스크(10,20)에 입사되는 광은 어퍼쳐(15 또는 25)의 작은 핀 홀(수십 ㎛의 직경을 가짐)을 통하여 포토레지스트막(45)에 전달됨에 따라, 248nm 또는 193nm 파장의 광원으로 포토레지스트 패턴(46,47)을 형성하는데 수천 밀리쥬울(mili Joule)/㎠ 정도의 높은 노광 에너지가 요구된다. 참고로, 일반적으로 포토레지스트 패턴을 만드는데 필요한 노광 에너지는 20 내지 30 miliJoule/㎠이다. 이로 인해 노광 효율이 저하되는 문제점 또한 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 마스크 교체 시간을 감소시킬 수 있으며, 노광 효율을 개선할 수 있는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기한 렌즈 수차 평가용 포토 마스크의 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 상기한 렌즈 수차 평가용 포토 마스크를 이용한 렌즈 수차 평가방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예 따른 렌즈 수차 평가용 포토 마스크는 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 투명 기판을 포함한다. 상기 투명 기판의 제 2 표면에 기준 패턴 그룹이 형성되어 있고, 상기 투명 기판의 제 2 표면에 상기 기준 패턴 그룹과 소정 거리 이격되도록 측정 패턴 그룹이 형성된다. 상기 투명 기판의 제 2 표면에, 상기 제 2 표면과 대향되도록 동심원 형태로 배열된 다수의 링 개구를 포함하는 어퍼쳐가 형성된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈 수차 평가용 포토 마스크는, 노광 장치의 광원과 대면하는 제 1 표면 및 수차 평가 대상의 광학 렌즈와 대면하는 제 2 표면을 갖는 투명 기판을 포함한다. 상기 투명 기판의 제 2 표면에 기준 패턴 그룹이 형성되고, 상기 투명 기판의 제 2 표면에 상기 기준 패턴 그룹과 소정 거리를 두고 이격되는 측정 패턴 그룹이 형성된다. 상기 투명 기판의 제 2 표면과 대향되도록 상기 제 2 표면과 소정 거리를 두고 어퍼쳐가 형성된다. 어퍼쳐는 박스 형태 의 제 1 개구 및 다수의 링 형태의 제 2 개구를 포함하는 어퍼쳐를 포함한다.

본 발명의 다른 견지에 따른 렌즈 수차 평가용 포토 마스크의 제조방법은 다음과 같다. 먼저, 제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 투명 기판을 준비한다. 상기 투명 기판의 제 2표면에 차광막을 형성하고, 상기 차광막을 패터닝하여, 상기 투명 기판의 제 2 표면에 기준 패턴 그룹 및 측정 패턴 그룹을 형성한다. 상기 투명 기판의 제 2 표면과 대향하도록 어퍼쳐를 형성한다.

또한, 본 발명의 또 다른 견지에 따른 렌즈 수차 평가방법은, 제 1 표면과 제 2 표면을 가지는 투명 기판, 상기 투명 기판의 제 2 표면에 소정 거리를 두고 형성된 기준 패턴 그룹 및 측정 패턴 그룹, 및 상기 제 2 표면과 대향하며 프레넬 렌즈형 개구를 포함하는 포토 마스크를 준비한다. 상기 투명 기판의 제 1 면이 노광 장치의 광원과 대면하고, 상기 어퍼쳐가 노광 장치내의 수차 측정 대상의 광학 렌즈와 대면하도록 상기 포토 마스크를 상기 노광 장치내에 위치시킨다. 상기 포토 마스크를 이용하여 상기 노광 장치에 장입된 웨이퍼의 포토레지스트막을 노광하여, 기준 포토레지스트 패턴(혹은 측정 포토레지스트 패턴)을 형성한다. 상기 기준 패턴 그룹이 위치하던 영역에 측정 패턴 그룹이 위치되도록 상기 포토 마스크를 쉬프트시킨다. 상기 쉬프트된 포토 마스크를 이용하여 상기 웨이퍼의 포토레지스트 막을 노광하여, 측정 포토레지스트 패턴(혹은 기준 포토레지스트 패턴)을 형성한다. 상기 기준 포토레지스트 패턴과 상기 측정 포토레지스트 패턴의 거리 데이터에 의거하여 상기 광학 렌즈의 동공면 상의 수차를 평가한다.

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하도록 한 다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.

본 발명은 기준 패턴들과 측정 패턴들을 하나의 포토 마스크상에 집적시켜, 포토 마스크의 교체 없이 노광 공정을 진행하는데 그 특징이 있다. 또한, 본 발명은 프레넬 구역 패턴(Fresnel zone pattern: 혹은 프레넬 구역 개구)을 갖는 어퍼쳐에 그 두 번째 특징이 있다. 프레넬 구역 패턴은 알려진 바와 같이 광 집속 능력이 탁월하므로, 노광 도즈(dose)량을 감축시킬 수 있어, 노광 에너지 효율을 개선시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 어퍼쳐가 포토 마스크와 일체로 형성되면서, 상기 어퍼쳐가 기준 패턴 및 측정 패턴들과 소정 거리를 두고 배치되는데 그 세 번째 특징이 있다. 렌즈의 수차를 평가하기 위하여는 인위적으로 웨이퍼를 초점으로 이탈시켜야 하는데, 본 발명과 같이 어퍼쳐의 위치를 조절함으로써, 웨이퍼 이동 없이 렌즈 수차를 측정할 수 있다. 이와같은 특징을 갖는 본 발명의 렌즈 수차 평가용 포토 마스크에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

먼저, 포토 리소그라피 공정을 진행하는 노광 장치(100), 예컨대 스텝퍼(stepper)는 도 2에 도시된 바와 같이, 포토 마스크가 장착되는 마스크 테이블(110), 측정 대상 렌즈를 구비한 광학계(120) 및 웨이퍼가 안착될 웨이퍼 테이블 (130)을 포함한다. 또한, 노광 장치(100)는 상기 구성 요소 외에 극도의 정확한 얼라인을 위한 장치들을 더 포함한다.

노광 장치(100)의 마스크 테이블(110)에 장착되는 본 발명의 포토 마스크(200)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 면(P1) 및 제 2 면(P2)을 갖는 투명 기판(210) 및 투명 기판(210)의 제 2 면(P2)에 설치된 어퍼쳐(250)를 구비한다. 여기서, 상기 투명 기판(210)은 예컨대 석영 물질로 구성될 수 있다.

투명 기판(210)의 제 1 면(P1)에는 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 마이크로 렌즈(ML)가 배열되어 있다. 마이크로 렌즈(ML)는 다양한 각도의 광을 집속시키는 역할을 한다. 즉, 상기 마이크로 렌즈(ML)는 투명 기판(210)의 측면에서 입사되는 광까지도 집속하여, 입사광의 균일도(uniformity)를 향상시킨다. 상기 마이크로 렌즈(ML)는 사각형 또는 육각형 형태를 가지며 배열될 수 있다. 이러한 마이크로 렌즈(ML)의 배열에 의해 투명 기판(210)의 제 1 면(P1)은 조명계 맞춤 광학(illumination matching optic:IMO)을 달성할 수 있다.

투명 기판(210)의 제 2 면(P2)에는 도 5에 도시된 바와 같이, 렌즈 수차를 평가하기 위한 기준 패턴 그룹(212) 및 측정 패턴 그룹(214)이 동시에 형성된다. 기준 패턴 그룹(212)은 매트릭스 형태로 배열된 다수의 박스(box) 패턴(212a)으로 구성될 수 있고, 측정 패턴 그룹(214)은 다수의 사각형 영역을 한정하는 그리드 패턴(grid pattern:214a)으로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 그리드 패턴(214a)에 의해 한정되는 사각형 영역은 상기 박스 패턴(212a)을 수용할 수 있을 정도의 크기이다. 이와같은 기준 패턴 그룹(212) 및 측정 패턴 그룹(214)은 투명 기판(210)의 제 2 면(P)에 차광막을 형성하는 단계 및 상기 차광막을 패터닝하는 하는 단계로 형성될 수 있으며, 상기 차광막으로는 크롬막(Cr)이 이용될 수 있다.

또한, 상기 측정 패턴 그룹(214)은 도 6에 도시된 것과 같이 다수의 박스 패턴(215a)으로도 구성될 수 있다. 측정 패턴 그룹(214)을 이루는 박스 패턴(215a)은 상기 기준 패턴 그룹(212)의 박스 패턴(212a)을 축소시킨 형상을 갖는 것이 바람직하다.

상기한 기준 패턴 그룹(212) 및 측정 패턴 그룹(214)은 한 장의 투명 기판(210)에 모두 배치되며, 이들 기준 패턴 그룹(212) 및 측정 패턴 그룹(214)은 기준 소정 거리(A) 예컨대, 100 내지 900 ㎛의 간격을 두고 교번적으로 배치된다. 즉, 기준 패턴 그룹(212) 및 측정 패턴 그룹(214)은 어떠한 패턴도 형성되어 있지 않은 블랭크(blank) 투명 기판(210)에 형성될 수 있다.

또한, 상기 투명 기판(210)의 제 2 면(P2)의 가장자리에 도 7에 도시된 바와 같이, 얼라인 마크(align mark:220)가 설치될 수 있다. 얼라인 마크(220)는 상기 기준 패턴 그룹(212) 및 측정 패턴 그룹(214)과 동시에 형성될 수 있으며, 이후 포토 마스크(200)의 쉬프트시 기준 패턴 그룹(212)에 의해 형성된 포토레지스트 패턴과 포토 마스크(200)의 측정 패턴 그룹(214)간을 정렬시키는 역할을 한다.

어퍼쳐(250)는 투명 기판(210)의 제 2 면(P2)과 대향되도록 설치된다. 바람직하게는 연결 부재(255)에 의해 투명 기판(210)과 일체로 설치된다. 어퍼쳐(250)는 도 8에 도시된 바와 같이, 박스형 개구(H1) 및 프레넬 구역 개구(H2) 혹은 프레넬 렌즈형 개구를 구비한다. 박스형 개구(H1)는 기준 패턴 그룹(212)과 대응되도록 형성되며, 상기 기준 패턴 그룹(212)을 수용할 수 있을 정도의 크기로 형성된다. 프레넬 구역 개구(H2)는 상기 측정 패턴 그룹(214)과 대응되도록 형성되며, 프레넬 구역 개구(H2)의 전체의 크기는 상기 측정 패턴 그룹(214)의 크기 정도이다. 상기 프레넬 구역 개구(H2)는 소정의 초점 길이를 가지며, 동심원 형태로 배열된 다수의 링 형태의 개구들로 구성된다.

이때, 링 형태의 개구들은 그 반경이 점진적으로 증대되면서, 그 간격은 점차 좁아지도록 설계하여, 입사광의 회절 특성을 개선한다. 이에 따라, 입사광의 콘트라스트(contrast)가 개선되어, 노광 에너지 효율이 개선된다. 또한, 연속적인 링 형태의 프레넬 구역 개구(H2)의 각각의 반경은 링의 개수가 늘어날 때마다 초점까지의 광경로가 λ/2 배씩 증가되도록 조절한다. 상기 프레넬 구역 개구(H2)의 링 반경(Rm)은 다음의 식으로 정의된다.

Rm

여기서, m은 정수를 의미하고, f는 프레넬 렌즈의 초점 길이를 의미하고, λ는 입사광의 파장을 의미한다.

예를 들어, 초점 길이(f)가 10㎛이고, 노광광의 파장(λ)이 193nm인 경우, 프레넬 구역 개구(H2)를 구성하는 첫 번째 링의 반경(R1)은 1.3892㎛, 두 번째 링의 반경(R2)은 1.9647㎛, 세 번째 링의 반경(R3)은 2.4062㎛ 등으로 설계할 수 있다. 이와같은 프레넬 렌즈 개구를 사용하므로써, 노광 에너지, 즉 노광 에너지량을 10 팩터(factor) 이상 개선할 수 있다.

또한, 본 발명의 어퍼쳐(250)는 투명 기판(210)의 제 2 면과 소정 거리(D), 예컨대 200 내지 500㎛의 거리를 두고 형성될 수 있다. 앞서 종래 기술에서 설명한 바와 같이, 렌즈의 수차를 평가하기 위하여는 실질적으로 초점에서 벗어난 위치에서 영상을 검출하여야 한다. 이에, 종래에는 웨이퍼를 포커싱 위치에서 벗어나도록 이동시킨 후 노광 공정을 진행하였다. 하지만, 본 발명에서는 어퍼쳐(250)를 투명 기판(210)으로부터 소정 거리(D) 이격되도록 배치시킴에 따라, 웨이퍼의 움직임 없이 웨이퍼를 초점으로부터 이탈시킬 수 있다.

어퍼쳐(250)는 도 9에 도시된 바와 같이 포토 마스크(200)의 펠리클 멤브레인(pellicle membrane:252)상에 형성할 수 있다. 펠리클 멤브레인(252)은 차광 패턴들(212,214)들을 갖는 투명 기판(210)의 표면에는 먼지가 잔류하는 것을 방지하기 위하여 제공된다. 이러한 펠리클 멤브레인(252) 표면에 박스형 개구(H1) 및 프레넬 렌즈형 개구(H2)가 한정되도록 차광 패턴(253)을 형성하여, 어퍼쳐(250)를 구성할 수 있다. 상기 펠리클 멤브레인(252)은 프레임(254)에 의해 투명 기판(210)에 지지될 수 있다. 이때, 펠리클 멤브레인(252)의 두께는 종래의 웨이퍼의 초점 이탈 거리일 수 있다. 이에 따라, 펠리클 멤브레인(252)으로 어퍼쳐(250)를 형성하는 경우 역시, 웨이퍼의 움직임 없이 웨이퍼를 초점으로부터 이탈시킬 수 있다.

이와같은 본 발명의 렌즈 수차 평가용 포토 마스크(200)를 이용하여 렌즈 수차를 평가하는 방법은 다음과 같다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 기준 패턴 그룹(212) 및 측정 패턴 그룹(214)이 형성된 렌즈 수차 평가용 포토 마스크(200)를 준비한다(S110).

다음, 투명 기판(210)의 제 1 표면(P1)이 노광 장치(100)의 조명 즉, 광원(150, 도 2 참조)과 대면하고 투명 기판(210)의 제 2 표면(P2)이 수차 측정 대상의 광학 렌즈(122,124)를 구비하는 광학계(120)와 대면하도록, 상기 포토 마스크(200)를 마스크 테이블(110) 상에 위치시킨다(S120).

상기 렌즈 수차 평가용 포토 마스크(200)를 이용하여 웨이퍼(W)상의 포토레지스트막(300)을 노광한다(S130). 이때, 광원으로부터 입사되는 다양한 각도의 광(혹은 광선:350)은 포토 마스크(200)의 마이크로 렌즈(ML)에 의해 균일화되고, 상기 마이크로 렌즈(ML)에 의해 균일화된 광은 어퍼쳐(250)의 분리된 개구(H1,H2)에 전달된다. 어퍼쳐(250)는 다양한 각도로 입사된 광을 소정 각도로 제한하여 광학계(120)로 전달하고, 광학계(120)의 렌즈(122,124)는 한정된 방향으로 입사되는 광을 이용하여 상기 기준 패턴 그룹(212) 및 측정 패턴 그룹(214)의 이미지를 상기 포토레지스트막(300)에 투영한다.

다음, 포토 마스크(200)를 소정 거리만큼 쉬프트(shift)시킨 후, 웨이퍼(W)를 재차 노광한다(S140). 바람직하게는, 기준 패턴 그룹(212)의 형상이 전사된 포토레지스트막에 상기 측정 패턴 그룹(214)의 이미지가 포개지도록 상기 얼라인 마크(220)를 이용하여 포토 마스크(200)를 쉬프트시킨다.

노광 단계를 수행한 다음, 노광된 웨이퍼(w)상의 포토레지스트 패턴을 현상하여, 기준 패턴 그룹(212)에 의해 얻어진 기준 포토레지스트 패턴(312) 및 측정 패턴 그룹(214)에 의해 얻어진 측정 포토레지스트 패턴(314)을 웨이퍼(w)상에 형성한다(S150). 도 12는 S150을 수행하여 얻어진 기준 포토레지스트 패턴(312) 및 측 정 포토레지스트 패턴(314)의 예를 도시한 것이다. 상기와 같이 포토 마스크(200)의 이동에 의하여, 측정 포토레지스트 패턴(314)은 각각의 기준 포토레지스트 패턴(312)을 둘러싸도록 형성된다.

또한, 도 12에서 기준 포토레지스트 패턴(312) 및 측정 포토레지스트 패턴(314)이 형성되는 원 영역(C)은 어퍼쳐(250)에 제한된 영역이며, 상기 원 영역(C)의 직경(l)은 어퍼쳐의 NA(numeric aperture)에 해당된다.

다음, 기준 포토레지스트 패턴(312) 및 측정 포토레지스트 패턴(314)의 쉬프트 변화량에 의거하여 광학계(120)내의 렌즈 동공면(pupil plane:122a,124a)상의 수차를 평가한다(S160). 이를 보다 자세히 설명하면, 먼저 기준 포토레지스트 패턴(312)의 x 방향 및 y 방향에 따른 위치를 측정한다. 그후, 기준 포토레지스트 패턴(312)의 위치를 기준으로 하여 상기 웨이퍼(w)상에서 측정 포토레지스트 패턴(314)의 x 방향 쉬프트 변화량 f'x(x,y) 및 y방향 쉬프트 변화량 f'y(x,y)을 각각 산출하여, 이들 데이터로부터 측정 포토레지스트 패턴(314)의 쉬프트 양을 산출한다. 그 후, 측정 포토레지스트 패턴(314)의 x방향 쉬프트 변화량 f'x(x,y) 및 y 방향의 쉬프트 변화량 f'y(x,y)에 의거하여 소프트웨어에 의해 광학계(120)내의 렌즈 수차 함수를 구한다.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 렌즈 수차를 평가하기 위한 기준 패턴 및 측정 패턴을 하나의 포토 마스크에 형성한다. 이에 따라, 렌즈 수차를 평가하는 작업시, 포토 마스크를 교체할 필요 없이 포토 마스크를 수평 방향으로 소정 거리 이동시키면 되므로, 교체 시간을 감축할 수 있고, 교체로 인한 추가적인 미스 얼라인을 방지할 수 있다.

또한, 어퍼쳐의 개구를 프레넬 렌즈 형태로 형성하므로써, 광 회절 특성을 개선하여 광 집속 능력을 개선할 수 있다. 이에 따라, 핀홀 타입의 종래의 어퍼쳐보다 노광 에너지 효율을 크게 개선할 수 있다.

또한, 본 발명의 어퍼쳐는 투명 기판과 소정 거리 이격되면서 포토 마스크와 일체로 형성되므로, 웨이퍼를 초점으로부터 이동시키지 않고도 렌즈 수차를 평가할 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼의 이동을 방지할 수 있어, 추가적인 미스얼라인 문제점을 방지할 수 있다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.

Claims

제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 투명 기판;

상기 투명 기판의 제 2 표면에 형성된 기준 패턴 그룹;

상기 투명 기판의 제 2 표면에 형성되어 있고, 상기 기준 패턴 그룹과 소정 거리 이격되어 있는 측정 패턴 그룹; 및

상기 투명 기판의 제 2 표면과 대향되도록 형성되며, 동심원 형태로 배열된 다수의 링 개구를 포함하는 어퍼쳐를 포함하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크.
제 1 항에 있어서, 상기 기준 패턴 그룹은 매트릭스 형태로 배열된 다수의 박스 형태의 차단 패턴들로 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크.
제 2 항에 있어서, 상기 측정 패턴 그룹은 그리드(grid) 형태의 차단 패턴이고, 상기 그리드 형태의 차단 패턴에 의해 한정되는 각각의 사각형 영역은 상기 기준 패턴 그룹 차단 패턴을 수용할 수 있을 정도의 크기인 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크.
제 2 항에 있어서, 상기 측정 패턴 그룹은 매트릭스 형태로 배열된 다수의 박스 형태의 차단 패턴으로, 상기 기준 패턴 그룹을 구성하는 차단 패턴을 축소시 킨 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크.
제 1 항에 있어서, 상기 어퍼쳐의 다수의 링 개구는 상기 측정 패턴 그룹과 대응되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크.
제 1 항에 있어서, 상기 어처퍼는 박스 형태의 개구를 더 포함하며, 상기 박스 형태의 개구는 상기 기준 패턴 그룹과 대응되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크.
제 1 항에 있어서, 상기 어퍼쳐는 상기 투명 기판과 기계적으로 연결되며, 상기 투명 기판의 제 2 표면과 소정 거리 이격되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크.
제 1 항에 있어서, 상기 어퍼쳐는,

상기 투명 기판의 제 2 표면에 형성되는 펠리클 멤브레인(pellicle membrane); 및

상기 펠리클 멤브레인 표면에 형성되며 다수의 링 개구 및 박스 형태의 개구를 한정하는 차광 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 마스크.
제 1 항에 있어서, 상기 투명 기판의 제 1 표면상에 다수의 마이크로 렌즈가 더 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크.
제 1 항에 있어서, 상기 기준 패턴 그룹 및 상기 측정 패턴 그룹은 100 내지 900㎛의 거리를 두고 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크.
제 1 항에 있어서, 상기 투명 기판의 제 2 표면 가장 자리에 적어도 하나의 얼라인 마크가 형성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크.
노광 장치의 광원과 대면하는 제 1 표면 및 수차 측정 대상의 광학 렌즈와 대면하는 제 2 표면을 갖는 투명 기판;

상기 투명 기판의 제 2 표면에 형성되는 기준 패턴 그룹;

상기 투명 기판의 제 2 표면에 형성되며, 상기 기준 패턴 그룹과 소정 거리를 두고 이격되는 측정 패턴 그룹; 및

상기 투명 기판의 제 2 표면과 대향되도록 배치되고, 박스 형태의 제 1 개구 및 다수의 링 형태의 제 2 개구를 포함하는 어퍼쳐를 포함하며,

상기 어퍼쳐는 상기 투명 기판의 제 2 표면과 소정 거리 이격되는 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크.
제 12 항에 있어서, 상기 투명 기판의 제 1 표면에 다수의 마이크로 렌즈가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크.
제 12 항에 있어서, 상기 기준 패턴 그룹은 매트릭스 형태로 배열된 다수의 박스 형태의 차단 패턴들로 구성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크.
제 14 항에 있어서, 상기 측정 패턴 그룹은 그리드(grid) 형태의 차단 패턴이고, 상기 그리드 형태의 차단 패턴에 의해 한정되는 각각의 사각형 영역은 상기 기준 패턴 그룹 차단 패턴을 수용할 수 있을 정도의 크기인 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크.
제 14 항에 있어서, 상기 측정 패턴 그룹은 매트릭스 형태로 배열된 다수의 박스 형태의 차단 패턴으로, 상기 기준 패턴 그룹을 구성하는 차단 패턴을 축소시킨 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크.
제 12 항에 있어서, 상기 어퍼쳐의 제 1 개구는 기준 패턴 그룹과 대응되면서 상기 기준 패턴 그룹을 수용할 수 있을 정도의 크기를 갖고,

상기 제 2 개구는 상기 측정 패턴 그룹과 대응되면서 상기 측정 패턴 그룹을 수용할 수 있을 정도의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크.
제 12 항에 있어서, 상기 어퍼쳐는,

상기 투명 기판의 제 2 표면에 형성되는 펠리클 멤브레인; 및

상기 펠리클 멤브레인 표면에 형성되며 상기 제 1 개구 및 상기 제 2 개구를 한정하는 차광 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 마스크.
제 12 항에 있어서, 상기 투명 기판의 제 1 표면상에 다수의 마이크로 렌즈가 더 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크.
제 12 항에 있어서, 상기 기준 패턴 그룹 및 상기 측정 패턴 그룹은 100 내지 900㎛의 거리를 두고 교번적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크.
제 12 항에 있어서, 상기 투명 기판의 제 2 표면 가장 자리에 적어도 하나의 얼라인 마크가 형성되는 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크.
제 1 표면 및 제 2 표면을 갖는 투명 기판을 제공하는 단계;

상기 투명 기판의 제 2표면에 차광막을 형성하는 단계;

상기 차광막을 패터닝하여, 상기 투명 기판의 제 2 표면에 기준 패턴 그룹 및 측정 패턴 그룹을 형성하는 단계; 및

상기 투명 기판의 제 2 표면과 대향하도록 어퍼쳐를 형성하는 단계를 포함하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크의 제조방법.
제 22 항에 있어서, 상기 차광막은 크롬막인 것을 특징으로 하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크의 제조방법.
제 22 항에 있어서, 상기 기준 패턴 그룹 및 측정 패턴 그룹을 형성하는 단계는,

상기 투명 기판의 제 1 영역에 다수의 박스 패턴 및 상기 제 1 영역과 소정 거리 이격된 제 2 영역에 다수의 사각형 영역을 한정하는 그리드 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크의 제조방법.
제 24 항에 있어서, 상기 기준 패턴 그룹 및 측정 패턴 그룹을 형성하는 단계와 동시에, 상기 투명 기판의 제 2 표면의 가장자리 중 적어도 하나에 얼라인 마크를 형성하는 단계를 더 포함하는 렌즈 수차 평가용 포토 마스크의 제조방법.
제 1 표면과 제 2 표면을 가지는 투명 기판, 상기 투명 기판의 제 2 표면에 소정 거리를 두고 형성된 기준 패턴 그룹 및 측정 패턴 그룹, 및 상기 제 2 표면과 대향하며 프레넬 렌즈형 개구를 포함하는 포토 마스크를 제공하는 단계;

상기 투명 기판의 제 1 면이 노광 장치의 광원과 대면하고, 상기 어퍼쳐가 노광 장치내의 수차 측정 대상의 광학 렌즈와 대면하도록 상기 포토 마스크를 상기 노광 장치내에 위치시키는 단계;

상기 포토 마스크를 이용하여 상기 노광 장치에 위치된 웨이퍼의 포토레지스트막을 노광하여, 기준 포토레지스트 패턴(혹은 측정 포토레지스트 패턴)을 형성하는 단계;

상기 기준 패턴 그룹이 위치하던 영역에 측정 패턴 그룹이 위치되도록 상기 포토 마스크를 쉬프트시키는 단계;

상기 쉬프트된 포토 마스크를 이용하여 상기 웨이퍼의 포토레지스트 막을 노광하여, 측정 포토레지스트 패턴(혹은 기준 포토레지스트 패턴)을 형성하는 단계; 및

상기 기준 포토레지스트 패턴과 상기 측정 포토레지스트 패턴의 거리 데이터에 의거하여 상기 광학 렌즈의 동공면 상의 수차를 평가하는 단계를 포함하는 렌즈 수차 평가방법.
제 26 항에 있어서, 상기 수차를 평가하는 단계는,

상기 기준 포토레지스트 패턴의 위치를 기준으로 하여, 상기 웨이퍼상에서 측정 포토레지스트 패턴의 x 방향 쉬프트 변화량 f'x(x,y)을 산출하는 단계와,

상기 기준 포토레지스트 패턴의 위치를 기준으로 하여, 상기 웨이퍼상에서 측정 포토레지스트 패턴의 y방향 쉬프트 변화량 f'y(x,y)을 산출하는 단계를 포함하는 렌즈 수차 평가방법.
제 27 항에 있어서, 상기 수차를 평가하는 단계는,x방향 쉬프트 변화량 f'x(x,y) 및 y 방향의 쉬프트 변화량 f'y(x,y)에 의거하여, 상기 광학 렌즈의 동공면의 수차를 함수 형태로 구하는 단계를 포함하는 렌즈 수차 평가방법.