KR100783175B1

KR100783175B1 - 체스격자 마스크, 마이크로렌즈 어레이 및 씨씨디 결합을이용한 포토마스크 표면의 헤이즈 검출장치 및 그검출방법

Info

Publication number: KR100783175B1
Application number: KR1020060118889A
Authority: KR
Inventors: 위해성; 조재흥; 김종수; 이창환; 신용화
Original assignee: 나노전광 주식회사
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2007-12-12

Abstract

본 발명은 포토마스크 표면에 헤이즈(Haze)를 생성시키며, 그 현상을 실시간으로 관측 할 수 있는 헤이즈 검출장치 및 그 검출방법에 관한 것으로, 헤이즈 생성을 유발하는 레이저와, 빔의 모양을 결정하는 빔 형성 텔레스코프와, 빔의 강도를 균일한 에너지 분포로 형성하는 빔 균질기와, 포토마스크 표면에 도달할 빔의 크기를 결정짓는 초점 광학계와, 빔의 일부를 반사시키고 그 나머지를 투과시키는 빔 스프리터와 포토마스크에 도달하는 빔의 에너지의 세기를 빔 스프리터를 이용하여 실시간으로 측정하는 에너지 검출기와, 헤이즈 생성 유무를 실시간으로 검출하는 체스격자 마스크, 마이크로렌즈 어레이 및 CCD의 결합으로 작동하는 헤이즈 검출기 및 포토마스크 표면의 변화 및 헤이즈 생성 위치 제어를 위한 현미경으로 구성됨을 특징으로 한다.

포토마스크, 헤이즈, 헤이즈 검출장치

Description

체스격자 마스크, 마이크로렌즈 어레이 및 씨씨디 결합을 이용한 포토마스크 표면의 헤이즈 검출장치 및 그 검출방법{Apparatus for detecting hazes on photomask surface by using a chessboard mask, a microlens array and a CCD and method for detecting hazes thereof}

도 1은 본 발명에 따른 포토마스크 표면의 헤이즈 생성 및 검출장치의 블록도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 체스격자 마스크, 마이크로렌즈 어레이 및 CCD의 결합을 이용한 헤이즈 검출기의 사시도.

도 3a 및 도 3b는 헤이즈 검출기에 의한 헤이즈 검출 방법을 나타낸 상세도.

도 4a 및 도 4b는 헤이즈 검출기에 의한 헤이즈 검출 방법의 응용을 나타낸 상세도.

도 5는 본 발명의 헤이즈 생성 및 검출방법을 나타낸 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 레이저 11, 12, 16 : 미러

13 : 빔 형성 텔레스코프 14 : 균질기

15 : 초점 광학계 17 : 빔 스프리터

18 : 에너지 검출기 19 : 포토마스크

20 : 현미경 30 : 헤이즈 검출기

101 : 고출력 광원 102 : 빔 균질기

103 : 평행빔 104 : 체스격자 마스크

105 : 체스격자 투과광 106 : 포토마스크

107 : 헤이즈 108 : 포토마스크 투과광

109 : 마이크로렌즈 어레이 100 : 광원부

110 : 렌즈 투과광 111 : CCD

112 : 이미지 프로세서 113 : 헤이즈 산란광

114 : 비산란광 신호 115 : 헤이즈 산란광 신호

201 : 헤이즈 #1 202 : 헤이즈 #2

본 발명은 헤이즈 검출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 포토마스크 표면에 성장성 결함(Defect)인 헤이즈(Haze)를 인위적으로 생성시켜 그 원인을 찾는 광검출기를 이용한 헤이즈 검출장치 및 그 검출방법에 관한 것이다.

현재 반도체 공정은 소자의 집적도가 높아짐에 따라 패턴의 해상도를 향상시키기 위해 노광원의 파장이 더욱더 짧아지는 추세이다. 이로 인해 기존의 파장대에서 발생하지 않았던 헤이즈라는 성장성 결함 현상이 나타난다.

기존의 파장대에서 헤이즈가 생성되지 않았던 것은 기존의 I-line(365nm) 이상의 파장으로 포토리소그래피 공정을 하는 경우 노광에너지가 상대적으로 낮아서 포토마스크 표면에 남아있는 잔존이온(Residue)들이 광화학 반응을 일으키는 현상이 발생하지 않았기 때문이다.

그러나 248nm 이하로 광원의 파장이 짧아짐에 따라, 즉 ArF(193nm) 또는 KrF(248nm) 엑시머(Excimer) 레이저를 사용하는 극자외선(DUV: Deep Ultra Violet) 리소그래피 영역에서는 노광에너지가 증가하고 이로 인해 포토마스크 표면에 남아있는 잔존이온들이 광화학 반응을 일으켜 헤이즈라는 성장성 결함을 생성시킨다.

포토마스크를 이루는 물질, 포토마스크 세정후의 잔존이온, 공정에서 생성되는 잔존이온, 펠리클 자체와 펠리클에 사용되는 접착제, 레티클 물질의 탈착, 레티클 보관함(Storage Box), 스텝퍼(Stepper) 및 팹(Fab) 자체의 분위기 물질 등이 모 두 포토마스크 표면의 헤이즈의 생성 원인이 될 수 있다. 이들 잔존이온은 처음에는 단위 분자 수준의 입자 오염으로 포토마스크 표면에 생성 되지만, 노광에너지가 증가하면서 노광시 일종의 광화학 반응을 일으켜 결정 성장하게 되며 팹에서의 사용 횟수가 늘어나면서 노광량 축적에 의해 헤이즈가 생성, 점진적 성장을 하게 된다. 이렇게 헤이즈가 생성 및 성장하여 일정 수준 이상의 크기와 분포를 이루게 되면 노광시 투과도에 영향을 미쳐 웨이퍼에 도달하는 노광에너지의 양에 변화가 생기게 된다. 이는 곧 노광 패턴에 오류를 일으켜 수율에 치명적인 영향을 미치게 된다.

이와 같이 ArF(193nm), KrF(248nm) 엑시머(Excimer) 레이저를 사용하는 극자외선 리소그래피 영역에서는 헤이즈라는 성장성 결함이 점진적으로 생성되어 아무리 철저하게 세정된 포토마스크라도 팹에서의 사용 시간이 일정 한도 이상이 되면 헤이즈의 생성과 성장으로 인한 포토마스크 결함으로 수율에 치명적인 영향을 미치게 되었다. 따라서 이러한 헤이즈의 생성 및 성장이 공정 수율에 가시적인 악영향을 미칠 만큼 확대되기 전에 검출해 낼 수 있어야 할 필요성이 대두되었다.

그러나 헤이즈의 생성은 초기에 분자 수준의 입자 오염에서부터 시작하여 광화학 반응의 누적에 의한 점진적 성장 및 분포로 이루어지므로 어느 정도 성장이 이루어져(~1μm) 가시적인 영향을 미치기 전의 성장 초기 단계에서는 아직 헤이즈의 크기가 작아서 검출하기가 어려운 실정이다. 정확한 헤이즈의 원인과 생성기작은 현재도 계속 연구되고 있다.

이에 대한 원인 규명 및 해결방안을 위해서는 인위적인 헤이즈 생성을 요구 하게 되었으며, 기존에는 웨이퍼 공정에서 사용하는 노광기(Scanner)에서 수백 시간 이상의 노광을 지속적으로 진행하여 헤이즈의 생성을 유도하였다. 그러나 이러한 수백 시간 이상의 노광을 통한 헤이즈 생성 유도는 헤이즈의 생성억제를 위한 기술적 대응방안을 마련하기에 너무나 많은 시간적 소모를 가져오게 되며, 이는 시급히 해결해야 할 과제일 것이다. 그리고 헤이즈의 생성 원인을 밝혀내기 위하여 정량화된 에너지, 이온, 온도, 습도의 제어 또한 반드시 필요할 것이다. 또한 헤이즈 생성 유무를 측정하기 위해서는 별도로 고가의 장비를 이용해서 장시간에 걸친 검사를 통해서 판단함으로 정확한 생성 시점을 파악하기가 어려운 실정이다.

현재 반도체 웨이퍼의 오염입자 검출을 위해서는 산란 방식의 입자검출기가 나와 있다. 산란(Scattering) 방식의 입자검출기는 Ar(488nm) 레이저나 He-Ne(633nm) 레이저 등의 광원을 사용하며 기판에 놓여있는 입자에 의한 산란광을 집광하여 광증배관(PMT: Photo Multiplier Tube)으로 받아서 입자에 의한 신호를 검출하거나 또는 산란광의 분포 패턴을 분석하여 결정 결함을 검출한다. 하지만 이들 입자검출기는 반도체 웨이퍼를 대상으로 하고 있으며 포토마스크 자체의 헤이즈 검출을 위한 장치는 전무한 실정이다. 반도체 웨이퍼를 위한 입자검출기의 원리를 포토마스크에 적용한다고 해도 그 검출원리가 광원에 의한 스캐닝 방식으로 포토마스크 표면을 모두 검사하기 위해서는 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 별도의 고가 장비를 이용하여야 하므로 상시 헤이즈 검출이 불가능하다. 그 외에 포토마스크 패턴 검사 장비도 있으나 역시 검사 시간이 오래 걸리고 고가의 장비일 뿐만 아니라 헤이즈 검출 용도로 최적화된 장비가 아니므로 상시 헤이즈 검출이 불가능하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 본 발명의 목적은 포토마스크 표면에 반복적인 포토리소그래피 공정을 진행함에 따라 생성되는 성장성 결함인 헤이즈를 수 시간 내에 생성을 유도하며, 생성 과정을 실시간으로 관측하여 헤이즈의 성장 초기 단계에서의 검출 및 생성 원인에 대한 정량적 분석이 가능한 헤이즈 검출장치 및 그 검출방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 헤이즈 검출장치는, 고출력 빔을 방출하는 레이저와; 상기 빔의 모양을 결정하는 빔 형성 텔레스코프와; 상기 빔의 강도를 균일한 에너지 분포로 형성하는 균질기와; 포토마스크 표면에 도달할 빔의 초점을 맞추고 빔의 크기를 결정짓는 초점 광학계와; 상기 포토마스크에 도달하는 빔의 에너지 세기를 빔 스프리터를 이용하여 실시간으로 측정하는 에너지 검출기와; 체스격자 마스크, 마이크로렌즈 어레이 및 CCD(charge couple device)의 결합을 이용하여 헤이즈 생성 유무를 실시간으로 검출하는 헤이즈 검출기; 및 상기 포토마스크 표면의 변화 및 헤이즈 생성 위치 제어를 위한 현미경;을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 헤이즈 검출기는, 평행화된 밝은 빔을 생성하는 고출력 광원부와; 상기 평행빔을 받아 체스격자 투과광을 생성하는 체스격자 마스크와; 상기 체스격자 투과광이 포토마스크를 투과한 후의 광을 받아들이는 마이크로렌즈 어레이와; 상기 마이크로렌즈 어레이의 초점거리에 위치하는 CCD; 및 상기 CCD로부터의 신호를 처 리하는 이미지 프로세서;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 고출력 광원부는 광원으로 고출력 가시광 레이저 또는 고출력 램프를 이용하고 광을 균질하고 밝은 평행빔으로 만들어주는 빔 균질기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 체스격자 마스크는 흑백 체스무늬 형태의 격자로 흑에 해당하는 픽셀 부분은 광이 투과되지 않고 백에 해당하는 픽셀 부분은 광이 투과되는 것을 특징으로 한다.

상기 마이크로렌즈 어레이는 각각의 마이크로렌즈가 상기 체스격자 마스크의 흑백 체스무늬에서의 흑 또는 백에 해당하는 픽셀에 일대일로 대응하는 것을 특징으로 한다.

상기 CCD는 각각의 CCD 픽셀이 상기 마이크로렌즈 어레이의 각각의 마이크로렌즈에 일대일로 대응하는 것을 특징으로 한다.

상기 이미지 프로세서는 CCD를 구성하는 픽셀들로부터의 신호를 전기적으로 연산처리하여 포토마스크 표면의 헤이즈와 체스격자 투과광의 상호작용에 의한 CCD 픽셀 신호 분포의 변화 여부로 헤이즈 유무를 판별하는 것을 특징으로 한다.

상기 이미지 프로세서의 전기적 연산은 CCD 픽셀들로부터의 신호를 행 또는 열 단위로 분류하여 각각의 행 또는 열에서 CCD 픽셀 신호의 크기에 대한 표준편차를 구하여 헤이즈 유무에 따른 신호 분포의 변화 여부로 헤이즈 유무를 판별하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 헤이즈 검출방법은, 고 출력 레이저로 빔을 방출하는 제1단계와; 빔 형성 텔레스코프를 이용하여 빔의 모양을 결정하는 제2단계와; 균질기를 이용하여 빔의 강도를 균일한 에너지 분포로 형성하는 제3단계와; 초점 광학계를 이용하여 포토마스크 표면에 도달할 빔의 초점을 맞추고 빔의 크기를 결정짓는 제4단계와; 빔 스프리터를 이용하여 포토마스크에 도달하는 빔 에너지 세기를 에너지 검출기로 실시간으로 측정하는 제5단계와; 체스격자 마스크, 마이크로렌즈 어레이 및 CCD의 결합을 이용하는 헤이즈 검출기를 이용하여 헤이즈 생성 유무를 실시간으로 검출하는 제6단계; 및 현미경을 이용하여 포토마스크 표면의 변화 및 헤이즈 생성 위치를 제어하는 제7단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 제5단계는, 포토마스크에 노광되는 총 에너지로 환산하여 저장하는 제8단계와; 레이저가 작동된 이후 일정한 간격으로 가스 주입량, 온도 및 습도의 챔버 환경과 총 누적 에너지 값을 저장하는 제9단계; 및 헤이즈의 생성여부를 실시간으로 디스플레이 해주는 제10단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 제6단계는, 체스격자 마스크에 평행빔을 조사하여 체스격자 투과광을 생성하는 제11단계와; 체스격자 투과광이 포토마스크를 투과한 후의 광을 마이크로렌즈 어레이로 받아들여 초점거리에 있는 CCD에 조사하는 제12단계와; CCD 픽셀들로부터의 신호를 전기적으로 연산처리하여 포토마스크 표면의 헤이즈 여부에 따른 신호 분포의 변화를 판별하는 제13단계; 및 체스격자 마스크, 마이크로렌즈 어레이 및 CCD의 결합을 이용한 검출기로 포토마스크 표면에 헤이즈가 생성되어 있으면 CCD 픽셀 신호 분포의 정보로부터 헤이즈를 검출하는 제14단계를 더 포함하여 이루 어짐을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 헤이즈 생성 및 검출장치를 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 헤이즈 생성 및 검출장치는 극자외선(Deep Ultra Violet)의 파장으로 수백 Hz 이상의 고주파수 빔을 방출하는 엑시머 레이저(10)와, 제1,2 미러(11,12)를 거쳐 빔의 모양을 정사각형 혹은 직사각형의 형태로 결정하는 빔 형성 텔레스코프(Beam Forming Telescope, 13)와, 빔의 에너지 강도 분포를 가우시안(Gaussian)에서 균일한 에너지 분포로 형성하는 빔 균질기(Beam Homogenizer, 14)와, 포토마스크(19) 표면에 도달할 빔의 초점을 맞추고 빔의 크기를 결정짓는 초점 광학계(Focusing Optics, 15)와, 제3미러(16)를 거친 빔의 일부분을 빔 스프리터(17)로 분리하여 포토마스크(19)에 도달하는 에너지의 세기를 정량적으로 측정하는 에너지 검출기(Energy Detector, 18)와, 포토마스크(19) 표면에 형성된 헤이즈 생성유무를 파악하기 위해 체스격자 마스크, 마이크로렌즈 어레이 및 CCD의 결합을 이용한 헤이즈 검출기(30), 및 헤이즈의 생성유무와 빔의 초점 상태 및 빔의 면적을 측정하기 위한 현미경(20)으로 구성되어 이루어진다.

여기서, 상기 에너지 검출기(18)는 포토마스크(19)에 노광되는 총 에너지로 환산하여 저장하고, 레이저가 작동된 이후 일정한 간격으로 가스 주입량, 온도 및 습도의 챔버 환경과 총 누적 에너지 값을 저장하며, 헤이즈의 생성여부를 실시간으로 디스플레이 해준다.

도 1에 도시되지 않았으나, 상기 포토마스크(19)는 헤이즈 생성을 유발하는 가스량 및 온습도를 조절할 수 있는 공정용 챔버 안에 위치하게 되며, 챔버와 결합한 스테이지에 의해 포토마스크(19) 로딩 및 위치가 제어된다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 체스격자 마스크, 마이크로렌즈 어레이 및 CCD의 결합을 이용한 헤이즈 검출기의 사시도를 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 헤이즈 검출기(30)는 체스판 무늬를 갖는 체스격자 마스크(104) 표면에 평행빔(103)을 조사하여 체스격자 투과광(105)을 생성시키는 광원부(100)와, 상기 체스격자 투과광(105)이 포토마스크(106)를 투과한 후의 제1광(108)을 받아들이는 마이크로렌즈 어레이(109)와, 상기 마이크로렌즈 어레이(109)로부터의 제2광(110)을 초점거리에서 받아 전자신호를 발생하는 CCD(charge couple device, 111)와, 상기 CCD(111) 픽셀들로부터의 전자신호를 전기적으로 연산처리하는 이미지 프로세서(112)로 구성되어 이루어진다.

여기서, 상기 광원부(100)의 고출력 광원(101)은 가간섭성이 낮은 고출력 가시광 레이저 또는 고출력 램프를 이용할 수 있으며, 빔 균질기(102)에 의해 가시광 범위의 밝은 평행빔(103)을 제공할 수 있으면 EL(Electro Luminescence), LED (Light Emitting Diode) 등의 광원도 사용할 수 있다. 상기 빔 균질기(102)는 고출력 광원(101)으로 가시광 레이저가 사용될 경우 빔 확대기 및 빔 균질화 시스템을 사용하여 평행빔(103)을 생성하며, 고출력 광원(101)으로 램프가 사용될 경우 조명 시스템을 사용하여 평행빔(103)을 생성하며, EL(Electro Luminescence), LED (Light Emitting Diode) 등의 광원이 사용될 경우 대응하는 광학 시스템을 사용하 여 평행빔(103)을 생성하는 광학 시스템으로 구성된다.

상기 체스격자 마스크(104)와 마이크로렌즈 어레이(109) 및 CCD(111)의 결합이 포토마스크(106) 표면의 헤이즈(107)를 검출하는 원리는 고출력 광원(101)으로부터의 평행빔(103)이 체스격자 마스크(104)를 지나 포토마스크(106)에 조사되어 포토마스크(106) 표면의 헤이즈(107) 여부에 따라 투과되는 광분포가 변화된 포토마스크 투과광(108)을 생성하고, 마이크로렌즈 어레이(109)가 포토마스크 투과광(108)을 받아들여 그 광분포를 초점거리에 생성하고, CCD(111)가 광분포를 픽셀 단위로 받아들여 전자신호로 바꾸어 출력하고, 이미지 프로세서(112)가 전자신호를 받아들여 전기적으로 연산처리하여 포토마스크(106) 표면의 헤이즈(107) 여부에 따른 광분포 정보를 추출한다. 이하 도 3a 및 도 3b를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3a 및 도 3b는 도 2의 헤이즈 검출기에 의한 헤이즈 검출 방법을 나타낸 상세도이다. 도 3a는 포토마스크(106) 표면에 헤이즈(107)와 같은 결함물질이 없는 경우의 상세도로 상기 포토마스크(106)는 상세 설명의 편의상 패턴이 없는 블랭크 마스크를 가정하였다.

도 3a를 참조하면, 고출력 광원(101) 및 빔 균질기(102)에 의하여 생성된 평행빔(103)이 체스격자 마스크(104)에 입사 후 체스격자 투과광(105)이 생성된다. 상기 체스격자 마스크(104)는 도 2에서와 같이 그 형태가 흑백 체스무늬 형태로 흑에 해당하는 픽셀 부분은 광이 투과되지 않고 백에 해당하는 픽셀 부분은 광이 투과되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 체스격자 마스크(104)가 흑백 체스무늬 형태 를 하게 한 것은 흑에 해당하는 픽셀에 대응하는 CCD(111)의 픽셀에 광이 없는 다크(dark) 신호(신호 0)를 줌으로써 다음에 하는 상세 설명에서와 같이 헤이즈(107)와 같은 결함물질에 의한 헤이즈 산란광(113)을 받았을 때 그 신호가 dark 신호에 비해 상대적으로 커서 헤이즈 검출이 용이하게 하기 위함이다. 상기 체스격자 마스크(104)의 흑백 픽셀의 크기는 평행빔(103)이 백에 해당하는 픽셀 부분을 통과한 후 빔 형태가 평행을 유지하는 한도와 이후 설명하게 될 CCD(111)를 구성하는 픽셀 크기의 소형화 한도 사이에서 결정된다. 상기 체스격자 투과광(105)은 포토마스크(106) 표면에 입사하여 투과한 후 마이크로렌즈 어레이(109)를 통하여 CCD(111)에 광분포 신호들을 형성한다. 상기 마이크로렌즈 어레이(109)는 각각의 마이크로렌즈가 상기 체스격자 마스크(104)의 흑백 체스무늬에서의 흑 또는 백에 일대일로 대응하는 것이 바람직하다. 상기 CCD(111) 상의 각 픽셀들이 상기 마이크로렌즈 어레이(109)의 각각의 마이크로렌즈에 일대일로 대응하는 것이 바람직하다. 결과적으로 상기 체스격자 마스크(104)의 흑 또는 백에 해당하는 각각의 픽셀과, 상기 마이크로렌즈 어레이(109) 중의 각각의 마이크로렌즈와, 상기 CCD(111) 상의 각 픽셀은 모두 일대일로 대응하는 것이 바람직하다. 상기 CCD(111) 픽셀들에 형성된 광분포 신호들은 이미지 프로세서(112)에 의해 픽셀들의 행 또는 열 단위의 전자신호 배열로 분석할 수 있으며, 도 3a와 도 3b의 경우 열 단위의 전자신호 배열로 광분포를 분석하고 그 광분포 값으로 표준편차를 사용하는 경우를 설명하기로 한다.

도 3a에서와 같이 포토마스크(106) 표면에 헤이즈(107)와 같은 결함물질이 형성되어 있지 않으면 체스격자 투과광(105)의 광분포가 손상되지 않고 CCD(111) 픽셀들의 전자신호로 반영되게 된다. 체스격자 투과광(105)의 광 분포가 왜곡 없이 CCD(111)로 전달되어 비산란광 신호(114)를 생성한다. 이미지 프로세서(112)에 의한 열 단위의 전자신호 분석에서 그 배열상 1번 픽셀 신호 0, 2번 픽셀 신호 1, 3번 픽셀 0, 4번 픽셀 신호 1,...와 같은 일련의 전자 신호열 분포를 얻게 된다. 이러한 전자신호열 분포는 포토마스크(106)와 체스격자 투과광(105)의 상호작용에 의한 광분포를 반영한 것으로 이미지 프로세서(112)에서 전기적으로 연산처리하여 그 광분포 값으로 표준편차 값을 저장한다. 도 3a에서는 포토마스크(106) 표면에 헤이즈(107)가 없는 경우이므로 저장된 값은 기준 광 분포값이 된다.

도 3b를 참조하면, 포토마스크(106) 표면에 헤이즈(107)와 같은 결함물질이 형성되어 있으면 헤이즈 산란광(113)이 생성되어 체스격자 투과광(105)의 광분포가 왜곡되어 CCD(111) 픽셀들의 전자신호로 반영되게 된다. 헤이즈(107) 근방의 마이크로렌즈들로부터는 산란광(113)이 생성되어 CCD(111)로 전달되어 헤이즈 산란광 신호(115)를 생성한다. 이미지 프로세서(112)에 의한 열 단위의 전자신호 분석에서 그 배열상 1번 픽셀 신호 0, 2번 픽셀 신호 1, 3번 픽셀 1/3, 4번 픽셀 신호 1/3, 5번 픽셀 신호 1/3, 6번 픽셀 신호 1,...와 같은 일련의 전자신호열 분포를 얻게 된다. 이러한 전자신호열 분포는 포토마스크(106)와 체스격자 투과광(105)의 상호작용에 의한 광분포를 반영한 것으로 이미지 프로세서(112)에서 전기적으로 연산처리하여 그 광분포 값으로 표준편차 값을 저장한다. 도 3b에서는 포토마스크(106) 표면에 헤이즈(107)가 있는 경우이므로 저장된 값은 도 3a에서의 기준 광분포 값과 비교하여 상이한 값을 가지게 된다. 광분포 값으로 표준편차를 사용할 경우 도 3b 에서의 광분포 값은 도 3a에서의 기준 광분포 값의 표준편차보다 작아지게 된다.

상기 상세 설명에서와 같이, 헤이즈 검출방법은 먼저 도 3a에서와 같이 체스격자 마스크(104) 크기에 대응하는 포토마스크(106)의 일부 표면에 헤이즈(107)와 같은 결함물질이 발생하기 전의 기준 광분포 값을 얻고, 이어서 도 3b에서와 같이 헤이즈(107)와 같은 결함물질이 발생한 후의 광분포 값을 얻어서 상기 기준 광분포 값과 대응시켜 그 변화여부로 헤이즈(107) 결함여부를 판별할 수 있다.

상기 헤이즈 검출방법은 CCD(111) 픽셀들의 특정 열에서 헤이즈(107) 결함이 검출되면 포토마스크(106) 표면에서 그 특정 열에 대응하는 부분에 헤이즈(107)와 같은 결함물질이 있다는 것이다. 마찬가지로 CCD(111) 픽셀들의 특정 행에서 헤이즈(107) 결함이 검출되면 포토마스크(106) 표면에서 그 특정 행에 대응하는 부분에 헤이즈(107)와 같은 결함물질이 있다는 것이다. 상기의 특정 열 또는 행에서 헤이즈(107)와 같은 결함물질의 존재가 확인되면 그 열 또는 행을 구성하는 픽셀 단위로 신호를 검사해서 헤이즈(107) 결함의 위치를 포토마스크(106) 표면에서 특정 픽셀에 대응하는 부분까지 더욱 상세히 검출할 수 있다.

상기 헤이즈 검출 방법은 포토마스크(106)로 블랭크 마스크가 아닌 패턴이 있는 포토마스크를 사용하였을 경우에도 유효하다. 이때에도 패턴 말고는 헤이즈(107)와 같은 결함물질이 없는 포토마스크(106)에 의한 광분포 값과 헤이즈(107)와 같은 결함물질의 개입에 의해 왜곡된 광분포 값을 비교하여 헤이즈(107) 결함여부를 판별할 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 도 2의 헤이즈 검출기에 의한 헤이즈 검출방법의 응용을 나타낸 상세도이다.

도 4a는 헤이즈 #1(201) 결함의 위치를 포토마스크 표면에서 특정 픽셀에 대응하는 부분까지 상세히 검출하는 방법을 나타낸 것으로, 도 3a와 도 3b에서 설명한 방법을 체스격자 마스크 픽셀들의 모든 열과 행에 실행함으로써 헤이즈 #1(201) 결함의 위치가 특정 열과 특정 행으로 검출된다. 예를 들어 도 4a에서 모든 열 단위의 검출에서 5열에 해당하는 CCD 픽셀들의 전자신호 평균편차가 기준 광분포 신호값보다 작고, 모든 행 단위의 검출에서 3행에 해당하는 CCD 픽셀들의 전자신호 평균편차가 기준 광분포 신호값보다 작으면, 헤이즈 #1(201) 결함의 위치는 3행 5열의 위치로 특정 픽셀에 대응하는 부분까지 상세히 검출이 가능하다.

도 4b는 헤이즈 #2(202) 결함을 검출하기 위한 방법을 나타낸 것으로 도 4a에서와 같이 체스격자 마스크의 흑 픽셀에 대응하는 부분에 존재하여 헤이즈 산란광을 생성할 수 없어 검출이 되지 않는 헤이즈 #2(202)를 체스격자 마스크를 한 픽셀의 거리만큼 이동하여 백 픽셀에 대응하는 부분에 오게 하여 검출가능하게 하는 것이다. 도 4b에는 도시되지 않았지만 상기 체스격자 마스크의 이동은 대응하는 마이크로렌즈 어레이와 CCD도 똑같이 이동함을 특징으로 한다.

도 5는 본 발명의 헤이즈 생성 및 검출방법의 흐름도를 나타낸 것이다.

도 5를 참조하면, 먼저 공정 챔버에 공정을 수행하고자 하는 샘플 포토마스크를 로딩한 다음(500), 제어용 인터페이스 장치를 통해 레이저의 노광 조건을 설정하고(501), 공정 챔버의 헤이즈 생성 테스트 조건을 설정(502)한 후 레이저 빔을 조사하여 헤이즈를 생성시키며, 또한 광검출기로 작동하는 헤이즈 검출기로 실시간 으로 검출하여(503), 이때 얻어지는 모든 데이터를 컴퓨터에 저장하고(504), 공정 챔버 내를 세정 한 후(505), 공정이 완료된 포토마스크를 언로딩 하여(506) 헤이즈 생성 및 검출 공정을 완료한다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 웨이퍼의 리소그래피 공정과 동일한 환경에서 기존의 수백 시간에 걸친 노광과 별도의 검사 장비를 이용하여 헤이즈 생성유무를 파악하는 것을 수 시간 만으로 단축시키는 효과를 나타내며, 챔버의 환경 제어와, 노광에너지의 측정 및 생성된 헤이즈의 실시간 검출이 가능해짐으로써 헤이즈가 생성되는 원인을 정량적으로 분석할 수 있는 장점이 있으며, 별도의 고가 장비를 이용해서 헤이즈 생성 유무를 오랜 시간에 걸쳐 검사하는 것을 생성과 동시에 실시간으로 검출하는 장점이 있다.

Claims

헤이즈 검출장치에 있어서

고출력 빔을 방출하는 레이저와;

상기 빔의 모양을 결정하는 빔 형성 텔레스코프와;

상기 빔의 강도를 균일한 에너지 분포로 형성하는 빔 균질기와;

포토마스크 표면에 도달할 빔의 초점을 맞추고 빔의 크기를 결정짓는 초점 광학계와;

상기 포토마스크에 도달하는 빔의 에너지 세기를 빔 스프리터를 이용하여 실시간으로 측정하는 에너지 검출기와;

체스격자 마스크, 마이크로렌즈 어레이 및 CCD의 결합을 이용하여 헤이즈 생성 유무를 실시간으로 검출하는 헤이즈 검출기; 및

상기 포토마스크 표면의 변화 및 헤이즈 생성 위치 제어를 위한 현미경;을 포함하는 것을 특징으로 하는 헤이즈 검출장치.
제 1 항에 있어서,

상기 체스격자 마스크는 흑백 체스무늬 형태의 격자로 흑에 해당하는 픽셀 부분은 광이 투과되지 않고 백에 해당하는 픽셀 부분은 광이 투과되는 것을 특징으로 하는 헤이즈 검출장치.
제 1 항에 있어서,

상기 마이크로렌즈 어레이는 각각의 마이크로렌즈가 상기 체스격자 마스크의 흑백 체스무늬에서의 흑 또는 백에 해당하는 픽셀에 일대일로 대응하는 것을 특징으로 하는 헤이즈 검출장치.
제 1 항에 있어서,

상기 헤이즈 검출기는,

평행화된 밝은 빔을 생성하는 고출력 광원부와;

상기 평행빔을 받아 체스격자 투과광을 생성하는 체스격자 마스크와;

상기 체스격자 투과광이 포토마스크를 투과한 후의 광을 받아들이는 마이크로렌즈 어레이와;

상기 마이크로렌즈 어레이의 초점거리에 위치하는 CCD; 및

상기 CCD로부터의 신호를 처리하는 이미지 프로세서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤이즈 검출장치.
제 4 항에 있어서,

상기 CCD는 각각의 CCD 픽셀이 상기 마이크로렌즈 어레이의 각각의 마이크로렌즈에 일대일로 대응하는 것을 특징으로 하는 헤이즈 검출장치.
제 4 항에 있어서,

상기 이미지 프로세서는 상기 CCD 픽셀들로부터의 신호를 전기적으로 연산처리하여 포토마스크 표면의 헤이즈와 체스격자 투과광의 상호작용에 의한 CCD 픽셀 신호 분포의 변화 여부로 헤이즈 유무를 판별하는 것을 특징으로 하는 헤이즈 검출장치.
제 6 항에 있어서,

상기 전기적으로 연산처리는 CCD 픽셀들로부터의 신호를 행 또는 열 단위로 분류하여 각각의 행 또는 열에서 CCD 픽셀 신호의 크기에 대한 표준편차를 구하여 헤이즈 유무에 따른 신호 분포의 변화 여부로 헤이즈 유무를 판별하는 것을 특징으로 하는 헤이즈 검출장치.
제 4 항에 있어서,

상기 헤이즈 검출기는 신호 분포의 변화를 보인 행과 열에 의해 헤이즈 유무를 특정 픽셀에 대응하는 부분까지 상세히 판별하는 것을 특징으로 하는 헤이즈 검출장치.
헤이즈 검출 방법에 있어서,

고출력 레이저로 빔을 방출하는 제1단계와;

빔 형성 텔레스코프를 이용하여 빔의 모양을 결정하는 제2단계와;

균질기를 이용하여 빔의 강도를 균일한 에너지 분포로 형성하는 제3단계와;

초점 광학계를 이용하여 포토마스크 표면에 도달할 빔의 초점을 맞추고 빔의 크기를 결정짓는 제4단계와;

빔 스프리터를 이용하여 포토마스크에 도달하는 빔 에너지 세기를 에너지 검출기로 실시간으로 측정하는 제5단계와;

체스격자 마스크, 마이크로렌즈 어레이 및 CCD의 결합으로 작동하는 헤이즈 검출기를 이용하여 헤이즈 생성 유무를 실시간으로 검출하는 제6단계; 및

현미경을 이용하여 포토마스크 표면의 변화 및 헤이즈 생성 위치를 제어하는 제7단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤이즈 검출방법.
제 9 항에 있어서,

상기 제5단계는,

포토마스크에 노광되는 총 에너지로 환산하여 저장하는 제8단계와;

레이저가 작동된 이후 일정한 간격으로 가스 주입량, 온도 및 습도의 챔버 환경과 총 누적 에너지 값을 저장하는 제9단계; 및

헤이즈의 생성여부를 실시간으로 디스플레이 해주는 제10단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤이즈 검출방법.
제 9 항에 있어서,

상기 제6단계는,

체스격자 마스크에 평행빔을 조사하여 체스격자 투과광을 생성하는 제11단계 와;

체스격자 투과광이 포토마스크를 투과한 후의 광을 마이크로렌즈 어레이로 받아들여 초점거리에 있는 CCD에 조사하는 제12단계와;

CCD 픽셀들로부터의 신호를 전기적으로 연산처리하여 포토마스크 표면의 헤이즈 여부에 따른 신호 분포의 변화를 판별하는 제13단계; 및

체스격자 마스크, 마이크로렌즈 어레이 및 CCD의 결합을 이용한 검출기로 포토마스크 표면에 헤이즈가 생성되어 있으면 CCD 픽셀 신호 분포의 정보로부터 헤이즈를 검출하는 제14단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 헤이즈 검출방법.