KR100873538B1 - 노광장치 및 디바이스의 제조 방법 - Google Patents

노광장치 및 디바이스의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

물체의 노광을 실행하기 위한 노광장치가 제공된다. 상기 노광장치는 해당 광의 파장 스펙트럼을 계측하는 계측기와 상기 계측된 스펙트럼에 의거하여 상기 광의 중심 파장을 도출하는 처리부와 주제어부를 구비한다. 상기 처리부는 상기 계측된 스펙트럼의 복수의 요소 중의 각각의 중심파장과 상기 복수의 각 요소에 대응하는 광강도를 획득하고, 상기 획득된 중심 파장과 상기 획득된 광강도에 의거하여 상기 광의 중심파장을 도출한다. 상기 주제어부는 상기 도출된 상기 광의 중심 파장에 의거하여 노광을 실행할 것인지의 여부를 판단한다.

Description

노광장치 및 디바이스의 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
도 1은 단일 파장을 포함하는 광의 스펙트럼의 일례를 나타내는 그래프;
도 2는 복수의 파장을 포함하는 광의 스펙트럼의 일례를 나타내는 그래프;
도 3은 복수의 파장을 포함하는 광의 광품위 파라미터를 설명하는 그래프;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 노광장치의 개략구성을 나타내는 도면;
도 5는 광품위 록 시퀀스 및 발진 시퀀스를 나타내는 흐름도;
도 6은 복수의 파장을 포함하는 광의 중심파장의 정의 예를 나타내는 그래프;
도 7은 복수의 파장을 포함하는 광의 중심파장의 정의 예를 나타내는 그래프;
도 8은 디바이스의 제조방법을 나타내는 흐름도;
도 9는 디바이스의 제조방법을 나타내는 흐름도.
[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]
1: 광원 2: 빔 정형 광학계
3: 옵티컬 인티그레이터 4: 조리개 터릿
5: 하프 미러 6: 제1 계측기
7, 10: 콘덴서 렌즈 8: 블라인드
9: 슬릿 부재 11: 미러
13: 레티클 14: 레티클 스테이지
15: 투영광학계 16: 포커스 검출계
17: 웨이퍼 스테이지 18: 웨이퍼
19: 제2 계측기 20: 스테이지 구동 제어계
21: 처리부 22: 주제어기
23: 레이저 제어계 24: 입력장치
25: 기억부 26: 표시부
본 발명은 노광장치 및 이를 이용한 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체에 소정의 회로패턴을 형성하는 방법으로서 리소그래피법이 잘 알려져 있다. 리소그래피법은 감광제(포토레지스트)가 도포되어 있는 기판에 레티클을 통하여 광을 조사하여 상기 감광제를 감광시켜 잠상 패턴을 형성하고, 그 후, 상기 감광제를 현상하는 공정을 포함한다. 현상에 의해 마스크 패턴이 형성되고 이것을 사용하여 에칭 등이 행해진다.
최근, LSI(Large Scale Integrated circuit) 등의 고집적화에 수반하여, 회로패턴의 미세화가 한층 더 요구되고 있다. 리소그래피법에 있어서, 가공 정밀도를 향상시키기 위해서는 노광장치의 해상도를 향상시킬 필요가 있다.
노광장치의 해상도는 하기 식 [1]에 나타낸 바와 같이 광원의 파장 λ에 비례하고, 또한 투영렌즈의 개구수 NA에 반비례하는 것으로 알려져 있다:
해상도 = kl ㆍ(λ/NA) ...[1]
여기서, k1은 비례상수이다.
노광장치의 해상도를 향상시키기 위해서, 광원의 파장을 짧게 하거나, 또는 투영렌즈의 개구수를 증가시키기만 하면 된다.
노광장치의 광학계의 특성의 하나로서 초점 심도(DOF)가 있다. 이 초점 심도는 투영되는 상의 흐림이 허용되는 범위를 포커스점으로부터의 거리로 표현한 것이다. 이러한 초점 심도(DOF)는 하기 식 [2]에 의해 나타낼 수 있다:
DOF = k2ㆍ(λ/NA2) ...[2]
여기서, k2는 비례 상수이다.
노광장치의 해상도를 향상시키기 위해 광원의 파장을 짧게 하거나 투영렌즈의 개구수를 증가시킴에 따라, 초점 심도의 값이 현저하게 감소된다. 이에 의해 정확한 가공이 가능한 광축 방향의 거리가 짧아진다.
특히, 회로패턴의 미세화와 입체화에 의해 고집적화를 도모하는 차세대의 디바이스는 이러한 초점 심도의 감소와 같은 심각한 문제에 직면하고 있다. 이것은 회로패턴의 입체화를 위해서 광축 방향의 가공 치수가 길어지므로, 샤프한 포커스가 넓은 범위에서 필요하고, 회로의 미세도에 관계없이 일정한 초점 심도는 항상 필요기 때문이다.
상기 문제를 해결하기 위하여, 복수의 파장을 포함한 노광광을 이용하여 레티클의 패턴을 기판상에 투영하여, 동일 광축상의 서로 다른 위치에 결상시키는 것에 의해, 초점 심도를 확대하기 위한 시도가 이루어지고 있다.
예를 들면, 일본국 특허 제 02619473호 공보에는 제1 파장으로 발진하는 광원과 제2 파장으로 발진하는 광원의 양자 모두로부터의 광빔을 합성하여 얻은 광을 노광광빔으로서 이용하는 방법이 제안되어 있다.
일본국 공개 특허 평11-162824호 공보에는 광원과 웨이퍼의 사이의 광로 상에, 복수의 파장 대역의 광을 선택적으로 투과시키는 필터를 삽입함으로써, 복수의 파장을 포함한 노광광으로 노광을 실시하는 방법이 제안되어 있다.
현재의 노광장치에서는, 노광시 및 그 교정시 광원의 광품위를 안정시켜야 한다.
도 1은 광원에 의해 사출되는 광(단일 파장광)의 스펙트럼 형상을 나타낸다. 횡축은 광의 파장(λ)을 나타내고, 종축은 그 파장(λ)의 기능으로서의 광의 강도를 나타낸다.
현재의 노광장치에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 중심파장(λ0), FWHM( Full Width Half Maximum) 및 E95 값이 광품위의 평가 지표로서 이용된다. FWHM는 피크 강도의 1/2 강도에서 계측한 대역폭(bandwidth)을 의미한다. E95값은 전체 스펙트럼 에너지 중의 95%의 에너지가 집중되어 있는 대역폭을 의미한다.
노광장치에서는, 노광 직전 또는 노광중에, λ0, FWHM, E95값을 모니터하여, 각 계측치의 변동(3σ) 및 오차값(지령값에 대한 오차)을 도출하여, 광품위의 안정성을 확인하고 있다.
복수의 파장을 포함한 노광광을 사용한 노광의 경우도, 노광시 및 노광장치의 캘리브레이션 시, 광품위를 안정시키는 것이 필요하다.
그러나, 복수의 파장을 포함하는 광은 도 2에 도시된 것과 같은 스펙트럼을 가진다. 복수의 파장을 포함하는 광의 스펙트럼의 전체에 대해서 종래의 지표인 중심파장 λ0, FWHM, E95값을 도출하는 경우에도, 이들 지표에 의거하여 광품위를 충분히 확인할 수 없다.
예를 들면, 도 2에 도시된 바와 같이, 2개의 피크를 포함한 광에 의해 웨이퍼에 레티클의 패턴을 투영한 경우, 화상 흐림 등의 악영향이 발생된다. 이 문제를 방지하기 위해서, 노광 중에, 피크 강도 사이의 차이(Ediff)도 제어/모니터해야 한다.
본 발명은 상기의 배경을 고려하여 이루어진 것으로, 광의 파장 스펙트럼에 의거하여, 물체가 노광되어야 할 것인가를 판단하는 신규의 기술을 제공하는 것을 예시적인 목적으로 한다.
본 발명의 제1 측면에 의하면, 물체의 노광을 실행하기 위한 노광장치가 제공된다. 상기 장치는 광의 파장 스펙트럼을 계측하는 계측기와, 상기 계측된 스펙트럼에 의거하여 상기 광의 중심파장을 도출하도록 구성된 처리부와, 주제어부를 포함한다. 상기 처리부는 상기 계측된 스펙트럼의 복수의 요소의 중심파장과 상기 복수의 요소의 각각에 대응하는 광강도를 획득하고 상기 획득된 중심파장과 상기 획득된 광강도에 의거하여 상기 광의 중심파장을 도출하도록 구성된다. 상기 주제어부는 상기 도출된 상기 광의 중심파장에 의거하여 상기 노광을 실행할 것인지의 여부를 판단하도록 구성된다.
본 발명의 제2 측면에 의하면, 물체를 노광하기 위한 노광장치가 제공된다. 상기 장치는 광의 파장 스펙트럼을 계측하도록 구성된 계측기와, 상기 계측된 스펙트럼에 의거하여 상기 광의 중심파장을 도출하도록 구성된 처리부와, 주제어부를 포함한다.
상기 처리부는 상기 계측된 파장 스펙트럼을 상기 광의 파장의 순서로 누적하여, 상기 누적치가 최대 누적치의 반이 되는 파장을 상기 광의 중심파장으로서 도출하도록 구성된다. 상기 주제어부는 상기 도출된 상기 광의 중심파장에 의거하여 상기 노광을 실행하는 지의 여부를 판단하도록 구성된다.
본 발명의 제3 측면에 의하면, 상기 본 발명의 노광장치를 이용하여 기판을 노광하는 공정; 상기 노광된 기판을 현상하는 공정; 및 상기 현상된 기판을 처리하여 디바이스를 제조하는 공정을 포함하는 디바이스의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 다른 특징은 첨부도면과 관련한 다음의 전형적인 실시형태의 설명으로부터 명백질 것이다.
[실시형태의 설명]
이하, 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태의 노광장치의 개략구성도를 나타내는 도면이다. 본 실시형태에서는, 노광장치는 주사형 노광장치로서 구성되어 있다.
도 4를 참조하면, 광원(레이저)(1)은 각각 다른 파장에 피크를 가지는 복수의 스펙트럼의 요소를 포함하는 광을 발생한다. 본 명세서에서는, 스펙트럼의 요소는 스펙트럼을 구성하는 개개의 산 형상의 부분을 나타낸다. 예를 들면, 2개의 파장에 피크를 가지는 광의 스펙트럼은 2개의 스펙트럼의 요소를 포함한다. 광원(1)은 전형적으로는 펄스광을 발생한다.
광원(레이저)(1)으로부터 방사된 광은 빔 정형 광학계(2)를 통과하여 소정의 형상으로 정형된다. 상기 정형된 광은 옵티컬 인티그레이터(3)의 입사면에 입사한다. 옵티컬 인티그레이터(3)는 복수의 마이크로렌즈로 이루어지고, 그 출사면 부근에 다수의 2차 광원을 형성한다.
옵티컬 인티그레이터(3)의 출사면 측에는 조리개 터릿(4)이 배치되어 있다. 조리개 터릿(4)에 매설된 조리개에 의해서는, 옵티컬 인티그레이터(3)에 의해 형성된 2차 광원면의 크기를 규제한다. 조리개 터릿(4)에는 조명 모드 번호가 할당된 복수의 조리개가 매설되어 있다. 조명광의 입사광원의 형상을 변경하기 위해 필요한 조리개가 선택되어 광로에 삽입된다. 이러한 조리개에는, 예를 들면, 4중극 조리개, 환형상 조명을 위한 링 형상의 조리개 및 원형의 개구 면적이 서로 다르고 복수의 코히어런스 팩터 σ값을 설정하기 위한 조리개 등이 포함될 수 있다.
제1 계측기(6)는 하프 미러(half mirror)(5)에 의해 반사되어 광로로부터 출사된 광의 스펙트럼을 계측하고, 그 스펙트럼을 처리부(21)에 제공한다.
콘덴서 렌즈(7)는 옵티컬 인티그레이터(3)의 출사면 부근의 2차 광원으로부터의 광속에 의해 블라인드(8)를 쾰러(Koehler) 조명한다. 블라인드(8)의 부근에는 슬릿 부재(9)가 배치되어 있고, 블라인드(8)를 조명하는 슬릿 광의 프로파일을 직사각형 또는 원호 형상으로 형성한다. 슬릿 광은 콘덴서 렌즈(10)와 미러(11)를 개재하여 블라인드(8)의 공액면에 배치되어, 소자 패턴이 형성된 레티클(13)에 대해서 조도와 입사각이 균일화된 상태에서 결상한다. 블라인드(8)의 개구 영역은 레티클(원판)(13)의 패턴 노광 영역의 개구 영역과 광학 배율비로 상사형상이다. 노광시에는, 블라인드(8)는 레티클(13)의 노광 영역 이외의 영역을 차광하면서 레티클 스테이지(14)와 레티클(13)을 광학 배율비로 동기주사한다.
레티클(13)은 레티클 스테이지(원판 스테이지)(14)에 의해 유지된다. 레티클(13)을 통과한 슬릿 광은 투영광학계(15)를 통하여, 레티클(13)의 패턴면과 광학적으로 공액인 면(상면)의 노광 화각 영역에 슬릿 광으로서 재차 결상된다. 포커스 검출계(16)는 웨이퍼 스테이지(기판 스테이지)(17)에 유지된 웨이퍼(18) 상의 노광면의 높이 및 기울기를 검출한다. 주사노광에서는 레티클 스테이지(14)와 웨이퍼 스테이지(17)가 서로 동기하여 주행되면서, 웨이퍼(기판)(18)가 슬릿 광에 의해 노광되어 웨이퍼(18)상의 감광제에 잠상 패턴이 형성된다. 이때에, 웨이퍼(18)의 노광면이 상면과 일치하도록, 포커스 검출계(16)로부터 제공되는 정보에 의거하여, 웨이퍼 스테이지(17)가 구동된다.
웨이퍼 스테이지(17) 상에는 제2 계측기(19)가 배치되어 있다. 제2 계측기(19)는 노광 화각 내의 슬릿 광의 스펙트럼을 계측하고, 그 계측된 스펙트럼을 처리부(21)에 제공한다.
스테이지 구동 제어계(20)는 레티클 스테이지(14) 및 웨이퍼 스테이지(17)를 제어한다. 스테이지 구동 제어계(20)는, 주사 노광시, 노광면(웨이퍼면)의 위치를 제어하면서 레티클 스테이지(14)와 웨이퍼 스테이지(17)를 서로 동기하여 주행시킨다.
처리부(21)는 제1 계측기(6) 및 제2 계측기(19)에 의해 계측된 스펙트럼에 의거하여 광량을 도출한다. 제1 계측기(6)는 웨이퍼의 노광시 스펙트럼을 계측한다. 제2 계측기(19)는 노광 공정 전에 웨이퍼(18)가 조사되는 슬릿 광의 스펙트럼을 계측한다. 처리부(21)는, 노광 공정 전에, 제1 계측기(6)에 의해 계측된 스펙트럼에 의해 얻은 광량과 제2 계측기(19)에 의해 계측된 스펙트럼에 의해 얻은 광량 사이의 상관을 도출한다. 처리부(21)는 이 상기 결과인 상관을 이용하여, 노광 공정 중에 제1 계측기(6)에 의해 계측된 스펙트럼에 의해 얻은 광량을 웨이퍼(18) 상의 광량으로 환산한다. 상기 처리부(21)는 노광량 제어용의 모니터 광량으로서 상기 환산된 광량을 주제어기(22)에 제공한다.
레이저 제어계(23)는 목표로 하는 펄스 광량에 따라 트리거 신호 및 인가전압 신호를 출력하여 광원(레이저)(1)의 발진 주파수와 출력 에너지를 제어한다. 레이저 제어계(23)는 처리부(21)로부터의 펄스 광량 신호 및 주제어기(22)로부터의 노광 파라미터에 의거하여, 트리거 신호 및 인가 전압 신호를 생성한다.
주제어기(22)는 인간-기계 인터페이스 또는 미디어 인터페이스로서 가능하는 입력장치(24)에 의해 노광 파라미터(예를 들면, 적산 노광량, 필요 적산 노광량 정밀도 또는 조리개 형상)를 수신한다. 기억부(25)에 노광 파라미터가 기억된다. 표시부(26)는, 예를 들어, 제1 계측기(6) 및 제2 계측기(19)에 의해 각각 계측되는 스펙트럼에 의해 얻은 광량 사이의 상관을 표시할 수 있다.
주제어기(22)는 입력장치(24)에 의해 주어진 데이터, 노광장치 고유의 파라미터 및 제1 계측기(6), 제2 계측기(19) 등의 계측기로부터 제공되는 데이터에 의거하여, 주사 노광에 필요한 파라미터군을 도출한다. 도출된 파라미터군은 주제어기(22)에 의해 레이저 제어계(23)나 스테이지 구동 제어계(20)에 제공된다.
도 5는 주제어기(22)에 의해 제어되는 광품위 록 시퀀스(light quality lock sequence) 및 발진 시퀀스의 개략을 나타내는 흐름도이다. 노광에 의해 레티클의 패턴을 웨이퍼에 전사하는 경우나, 또는 광원(1)에 관련하여 노광장치를 캘리브레이션하는 경우에, 노광장치는 광품위 록 시퀀스 101 및 발진 시퀀스 102를 반복하여 실행한다.
광품위 록 시퀀스 101에서는, 광원(1)에 의해 발생되는 광의 품위(이하, 광원의 광품위라고 칭함) 상태를 확인한다. 상기 광품위가 불량상태(소정의 광품위의 성능을 보증할 수 없는 상태)이면, 광품위를 요구되는 정밀도로 증가시키는 발진 처리를 실행한다. 발진 시퀀스 102는 웨이퍼의 노광 또는 노광장치의 캘리브레이션을 위한 시퀀스이다.
스텝 103에서는 광원의 광품위 상태를 확인한다. 상기 광품위가 양호한 상태(소정의 광품위의 성능을 보증할 수 있는 상태)의 경우에는, 처리를 발진 시퀀스 102로 이행시킨다. 상기 광품위가 불량한 상태(소정의 광품위의 성능을 보증할 수 없는 상태)이면, 처리를 광품위 록 시퀀스 104로 이행시킨다.
스텝 104는 광품위 록 시퀀스이다. 스텝 104에서는 웨이퍼 노광이나 장치 캘리브레이션에 기여하지 않는 공발진을 실행하여, 광품위 상태를 안정화시킨다.
스텝 105에서는 광원의 광품위 상태를 확인한다. 상기 광품위가 양호한 상태(소정의 광품위의 성능을 보증할 수 있는 상태)이면, 처리를 발진 시퀀스 102로 이행시킨다. 상기 광품위가 불량한 상태(소정의 광품위의 성능을 보증할 수 없는 상태)이면, 처리를 스텝 106으로 이행시킨다.
스텝 106에서는 광품위 록 시퀀스 104의 실행 횟수가 소정 횟수를 초과했는지의 여부를 판단한다. 상기 광품위 록 시퀀스 104의 실행 횟수가 소정 횟수를 초과한 경우에는(스텝 106에서 "예"), 처리를 스텝 108으로 이행시킨다. 상기 광품위 록 시퀀스 104의 실행 횟수가 소정 횟수 미만인 경우에는(스텝 106에서 "아니오"), 자동 복귀 처리 107의 후에 광품위 록 시퀀스 104를 재차 실행한다.
스텝 107은 자동 복귀 처리이다. 스텝 107에서는, 광원(1)의 광품위에 따라서, 광원(1)의 챔버 가스 혼합비, 챔버 가스압 및 분광소자(격자)를 재조정하여, 열화된 광품위를 개선한다. 예를 들면, 광원(1)에 의해 방사되는 광의 각 스펙트럼 요소의 폭(FWHM 또는 E95값)이 규격에서 벗어났을 경우에는, 광원(1)의 챔버의 F2가스 농도와 광원(1)의 챔버의 가스압을 조정하여, 소망한 대역폭을 달성하는 것이 유효하다.
광원의 중심파장(λ0 또는 λ0-center)이 설정치로부터 어긋났을 경우에는, 분광소자(격자)를 조정하여, 파장의 편차량을 보정하는 것이 유효하다.
스텝 1O8은 소정 횟수의 자동 복귀 처리 107에 의해서도, 광품위를 개선할 수 없는 경우에 실행되는 에러 종료 스텝이다. 이 경우, 광품위의 복귀에는 하드웨어의 보수(예를 들면, 광원의 챔버의 교환)가 필요하다. 본 처리에서는. 하드웨어의 개수가 필요한 것을 오퍼레이터에 통지하고, 노광장치는 정지된다(이후의 처리는 실행하지 않는다).
스텝 109는 발진 조건 설정 시퀀스이다. 상기 스텝 109에서는 설정된 노광량 따라 스테이지의 스캔 속도, 광원의 발진 주파수, 타킷 에너지 및 발광 펄스의 수를 도출하여, 스테이지 구동 제어계(20)나 레이저 제어계(23)에 설정한다.
스텝 110은 노광 제어 처리 시퀀스이다. 스텝 110에서는 광원(1)에 의해 방사되는 광의 출력을 제1 계측기(6)에 의해 계측되는 스펙트럼에 의거하여 검출하고, 다음의 발광 펄스에 필요한 타깃 에너지를 연산한다.
스텝 111에서는 연산된 타깃의 에너지 지령값을 광원(1)에 설정하여 발광시킨다.
스텝 112에서는 발광한 펄스마다 광원의 광품위를 모니터한다.
스텝 113에서는 모니터한 결과가 발진 종료 조건(예를 들면, 발광 펄스의 수나 발진한 에너지의 적산치)을 만족시키는지의 여부를 확인한다. 상기 모니터링 결과가 발진의 종료 조건을 만족시키는 경우에는(스텝 113에서 "예"), 처리를 스텝 114로 이행시키고, 그렇지 않으면(스텝 113에서 "아니오"), 처리는 스텝 110으로 복귀해서 발진 처리를 계속 행한다.
스텝 114에서는 광원의 광품위를 확인한다. 광품위가 양호한 상태(소정의 광품위의 성능을 보증할 수 있는 상태)인 경우에는 처리가 정상 종료한다. 광품위가 불량한 상태(소정의 광품위의 성능을 보증할 수 없는 상태)인 경우에는 처리를 스텝 115로 이행시킨다.
판정스텝 114를 스텝 112와 스텝 113 사이에서 실행하도록 일련의 시퀀스를 변경해도 된다. 즉, 판정스텝 114는 발광 펄스마다 실행되어도 되고, 발진이 종료한 후에 실행되어도 된다. 스텝 115는 에러 종료 스텝이다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 의한 광원의 광품위의 평가방법은 도 5의 스텝 103, 스텝 105 및 스텝 114의 각 처리에 매우 적합하다.
이하. 광원(1)에 의해 사출된 광(각각 다른 파장에서 피크를 가지는 복수의 스펙트럼 요소를 포함하는 광)의 스펙트럼에 의거하여 해당 광의 광품위를 평가하는 방법을 예시적으로 설명한다.
(평가방법 1)
평가방법 1에서는 광원(1)에 의해 방사된 광의 중심파장에 의거하여 상기 광의 품위를 평가한다. 광의 중심파장은 광원(1)에 의해 방사된 펄스광의 각 스펙트럼 요소의 광강도의 중심을 고려하여 도출되는 파라미터로서 정의할 수 있다.
도 6에 도시된 2개의 스펙트럼의 요소(피크)를 포함한 스펙트럼의 예를 참조하여 평가방법 1을 설명한다. 단파장측의 스펙트럼의 요소에 있어서, 중심파장을 λ0-1, 피크 광강도를 Energy-1, 에너지의 총합을 Σenergy-1로 나타낸다. 장파장측의 스펙트럼의 요소에 있어서, 중심파장을 λ0-2, 피크 광강도를 Energy-2, 에너지의 총합을 Σenergy-2로 나타낸다.
Δλ는 2개의 스펙트럼 요소의 중심파장 사이의 차이(λ0-2 - λ0-1)로 나타낸다. Δλ_A, Δλ_B는 하기 식 [3]에 나타낸 바와 같이, 2개의 스펙트럼의 요소의 피크광강도 사이의 비 또는 2개의 스펙트럼의 요소의 에너지 총화 사이의 비에 따라 결정된다. 보다 구체적으로는, Δλ_A 및 Δλ_B는 파장차이 Δλ를 이하의 식 [3]의 비율에 따라서 나누어 구한다.
Δλ_A:Δλ_B = Energy-2:Energy-1(또는 Σenergy-2:Σenergy-1) ...[3].
이 경우, 광원(1)이 발생한 광의 중심파장 λ0은 하기 식 [4]:
λ0 = λ0-1 + λ×(Δλ_A/(Δλ_A + Δλ_B)) ...[4]
에 의해 정의된다.
또는, 도 7에 도시된 바와 같이, 처리부(21)에 의해 2개의 스펙트럼의 요소를 포함하는 광스펙트럼의 광강도를, 단파장측(또는 장파장측)으로부터 적산하여, 광강도 적산값이 최대값의 1/2이 되는 파장을 중심파장 λ0으로서 정의해도 된다.
처리부(21)는 제1 계측기(6) 및/또는 제2 계측기(19)의 각각으로부터 제공되는 스펙트럼에 의거하여 중심파장 λ0을 도출하여, 주제어기(22)에 도출된 중심파장 λ0을 제공한다. 처리부(21)는 중심파장 λ0을 발광 펄스마다 도출할 수 있다.
주제어기(평가부)(22)는, 예를 들면, 중심파장 λ0 및/또는 복수의 펄스 간의 중심파장 λ0의 변동(예를 들면, 3σ), 및/또는 에러값(지령값에 대하여 중심파장 λ0의 오차)에 의거하여 광원의 광품위를 확인할 수 있다.
파라미터(중심파장 λ0)를 판정하기 위한 한계값은 노광장치의 기억부(25)에 미리 기록할 수 있다. 주제어기(평가부)(22)는 판정스텝 103, 105 또는 113에서 파라미터(중심파장 λ0, 중심파장 λ0의 변동 또는 지령값에 대한 오차)를 상기 판정 한계값과 비교한다. 광품위의 모니터 결과가 노광장치에 기록된 요구 정밀도를 만족시키지 않는 경우에는 에러 종료 처리(도 5의 108 또는 115) 또는 자동 복귀 처리(도 5의 107) 또는 광품위의 록 시퀀스(도 5의 104)가 실행된다.
(평가방법 2)
평가방법 2에서는 광원(1)에 의해 방사된 광의 복수의 스펙트럼의 요소의 각각의 피크강도의 사이의 상관을 나타내는 값에 의거하여 상기 광의 품위를 평가한다.
도 3에 예시된 바와 같이, 2개의 스펙트럼 요소(피크)를 포함한 광의 스펙트럼에서는, 단파장측의 스펙트럼 요소의 피크 광강도(최대값)를 Energy-1, 장파장측의 스펙트럼 요소의 피크 광강도(최대값)를 Energy-2로 나타낸다.
처리부(21)는 제1 계측기(6) 및/또는 제2 계측기(19)의 각각으로부터 제공되는 스펙트럼 중 복수의 스펙트럼 요소의 피크 광강도(광량 또는 에너지) 사이의 차이 Ediff를 도출하여 도출된 차이 Ediff를 주제어기(22)에 제공한다. 상기 차이 Ediff는 하기 식 [5]:
Ediff = |Energy-1 - Energy-2| ...[5]
에 의해 주어진다.
처리부(21)는 제1 계측기(6) 및/또는 제2 계측기(19)의 각각으로부터 제공되는 스펙트럼 중 2개의 스펙트럼 요소의 피크 광강도 사이의 비 ER을 도출하여 도출된 비 ER을 주제어기(22)에 제공해도 된다. 상기 비 ER는 하기 식 [6]:
ER = |Enrgy-1 / Energy-2| ...[6]
에 의해 주어진다.
처리부(21)는 상기 차이 Ediff 또는 상기 비 ER을 발광 펄스마다 도출할 수 있다.
주제어기(22)는, 예를 들면, 상기 차이 Ediff 및/또는 복수의 펄스 사이의 차이 Ediff의 변동(예를 들면, 3σ) 및/또는 에러값(지령값에 대한 차이 Ediff의 오차)에 의거하여 광원의 광품위 상태를 확인할 수 있다. 또는, 주제어기(22)는, 예를 들면, 상기 비 ER 및/또는 복수의 펄스 사이의 비 ER의 변동(예를 들면, 3σ), 및/또는 에러값(지령값에 대한 비 ER의 오차)에 의거하여 광원의 광품위 상태를 확인할 수 있다.
처리부(21)에 의해 차이 Ediff 및 비 ER의 양자 모두를 도출하여, 주제어기(22)가 상기 차이 Ediff 및 상기 비 ER에 의거하여 광원의 광품위를 확인하여도 된다.
파라미터 차이(Ediff 또는 비 ER)를 판정하기 위한 한계값을, 노광장치의 기억부(25)에 미리 기록가능하다. 주제어기(평가부)(22)는 판정스텝 103, 105 또는 113에서 상기 파라미터를 상기 판정 한계값과 비교한다. 광품위의 모니터 결과가 노광장치에 기록된 요구 정밀도를 만족시키지 않는 경우에는, 에러 종료 처리(도 5의 108 또는 115) 또는 자동 복귀 처리(도 5의 107), 또는 광품위 록 시퀀스(도 5의 104)가 실행된다.
(평가방법 3)
평가방법 3에서는 광원(1)에 의해 방사된 광의 복수의 스펙트럼 요소의 중심 파장 사이의 차이 또는 평균에 의거하여 상기 광의 품위를 평가한다.
도 3에 도시된 2개의 스펙트럼의 요소를 포함하는 스펙트럼을 예로서 참조하여 평가방법 3을 설명한다. 도 3에 도시된 예에서 단파장측의 스펙트럼의 요소의 중심파장은 λ0-1로 나타내고, 장파장측의 스펙트럼의 요소의 중심파장은 λ0-2로 나타낸다.
각 스펙트럼의 요소의 중심파장은, 예를 들면, 각 스펙트럼의 요소 중의 최대 광강도를 나타내는 파장으로서 정의할 수 있다. 또는, 처리부(21)에 의해, 각 스펙트럼의 요소의 광강도를 단파장측 또는 장파장측으로부터 적산하여, 상기 광강도 적산값이 그 최대값의 1/2에 이르는 파장으로서 정의해도 된다.
처리부(21)는 제1 계측기(6) 및/또는 제2 계측기(19)의 각각으로부터 제공되는 복수의 스펙트럼 요소의 중심파장 사이의 차이 Δλ(=|λ0-2 - λ0-1|)를 도출하여 도출된 차이 Δλ를 주제어기(22)에 제공한다. 처리부(21)는 상기 스펙트럼의 2개의 중심 파장 사이의 중심위치 λ0-center(= λ0-1 + (Δλ/2))를 도출하여 상기 도출된 중심위치 λ0-center를 주제어기(22)에 제공해도 된다. 처리부(21)는 Δλ 또는 중심위치 λ0-center를 발광 펄스마다 도출할 수 있다.
주제어기(22)는, 예를 들면, 상기 차이 Δλ 및/또는 복수의 펄스 사이의 차이 Δλ의 변동(예를 들면, 3σ) 및/또는 에러값(지령값에 대한 차이 Δλ의 오차)에 의거하여 광원의 광품위를 확인할 수 있다. 또는, 주제어기(22)는, 예를 들면, 중심위치 λ0-center 및/또는 복수의 펄스 사이의 중심위치 λ0-cneter의 변동(예를 들면, 3σ) 및/또는 에러값(지령값에 대한 중심위치 λ0-center의 오차)에 의거하여 광원의 광품위를 확인할 수 있다.
처리부(21)에 의해, 차이 Δλ 및 중심위치 λ0-center의 양자 모두를 도출하여, 주제어기(22)가 상기 차이 Δλ 및 상기 중심위치 λ0-center에 의거하여 광원의 광품위를 확인해도 된다.
파라미터(차이 Δλ 또는 중심위치 λ0-center)를 판정하기 위한 한계값을, 노광장치의 기억부(25)에 의해 미리 기록할 수 있다. 주제어기(평가부)(22)는 판정스텝 103, 105 또는 113에서 상기 파라미터를 상기 판정 한계값과 비교한다. 광품위의 모니터 결과가 노광장치에 기록된 요구 정밀도를 만족시키지 않는 경우에는, 에러 종료 처리(도 5의 108, 115) 또는 자동 복귀 처리(도 5의 107), 또는 광품위의 록 시퀀스(도 5의 104)가 실행된다.
(평가방법 4)
평가방법 4에서는 광원(1)에 의해 방사된 광의 각 스펙트럼 요소의 FWHM에 의거하여 상기 광의 품위를 평가한다. 각 스펙트럼 요소의 FWHM란, 각 스펙트럼 요소의 피크광강도의 1/2의 광강도에 있어서의 각 스펙트럼 요소의 폭(대역폭)으로서 정의된다.
도 3에 예시된 바와 같이, 2개의 스펙트럼 요소를 포함하는 광의 스펙트럼에 서는 단파장측의 스펙트럼 요소의 FWHM가 FWHM-1이며, 장파장측의 스펙트럼 요소의 FWHM가 FWHM-2이다.
처리부(21)는 제1 계측기(6) 및/또는 제2 계측기(19)로부터 제공되는 복수의 스펙트럼 요소의 FWHM를 도출하여 도출된 FWHM를 주제어기(22)에 제공한다. 처리부(21)는 각 스펙트럼 요소의 FWHM를 발광 펄스마다 도출할 수 있다.
주제어기(22)는 각 스펙트럼 요소의 FWHM, 복수의 펄스 사이의 FWHM의 변동(3σ) 및/또는 에러값(지령값에 대한 FWHM의 오차)를 평가함으로써, 광원의 광품위를 확인할 수 있다.
파라미터(FWHM)를 판정하기 위한 한계값을 노광장치의 기억부(25)에 의해 미리 기록할 수 있다. 주제어기(평가부)(22)는 판정스텝 103, 105 또는 113에서 상기 파라미터를 상기 판정 한계값과 비교한다. 광품위의 모니터 결과가 노광장치에 기록된 요구정밀도를 만족시키지 않는 경우에는, 에러 종료 처리(도 5의 108 또는 115) 또는 자동 복귀 처리(도 5의 107), 또는 광품위의 록 시퀀스(도 5의 104)가 실행된다.
(평가방법 5)
평가방법 5에서는 광원(1)에 의해 방사된 광의 각 스펙트럼 요소의 E95값에 의거하여 상기 광의 품위를 평가한다. 각 스펙트럼 요소의 E95값이란, 스펙트럼 요소 중의 95%의 에너지가 집중하고 있는 대역폭으로서 정의된다.
도 3에 예시된 바와 같이, 2개의 스펙트럼 요소(피크)를 포함한 광의 스펙트럼에서는 단파장측의 스펙트럼 요소의 E95값을 E95-1로 나타내고, 장파장측의 스펙트럼 요소의 E95값을 E95-2로 나타낸다.
처리부(21)는 제1 계측기(6) 및/또는 제2 계측기(19)의 각각으로부터 제공되는 복수의 스펙트럼 요소의 E95값을 도출하여 도출된 E95값을 주제어기(22)에 제공한다. 처리부(21)는 각 스펙트럼 요소의 E95값을 발광 펄스마다 도출할 수 있다.
주제어기(22)는 각 스펙트럼 요소의 E95값, 복수의 펄스 사이의 E95의 변동(3σ) 및/또는 에러값(지령값에 대한 E95값의 오차)를 평가함으로써, 광원의 광품위를 확인할 수 있다.
파라미터(E95) 값을 판정하기 위한 한계값을 노광장치의 기억부(25)에 미리 기록할 수 있다. 주제어기(평가부)(22)는 판정스텝 103, 105 또는 113에서 상기 파라미터를 상기 판정 한계값과 비교한다. 광품위의 모니터 결과가 노광장치에 기록된 요구 정밀도를 만족시키지 않는 경우에는 에러 종료 처리(도 5의 108 또는 115) 또는 자동 복귀 처리(도 5의 107) 또는 광품위 록 시퀀스(도 5중의 104)가 실행된다.
(평가방법 6)
평가방법 6에서는 광원(1)에 의해 방사된 광의 각 스펙트럼 요소의 에너지의 총합에 의거하여 상기 광의 품위를 평가한다. 스펙트럼의 각 요소의 에너지의 총합이란, 각 스펙트럼 요소의 광강도를 적산함으로써 얻은 값이다.
도 3에 예시된 바와 같이, 2개의 스펙트럼 요소를 포함하는 광의 스펙트럼에 서는 단파장측의 스펙트럼 요소의 에너지의 총합 Σenergy를 Σenergy-1로 나타내고, 장파장측의 스펙트럼 요소의 에너지의 총합 Σenergy를 Σenergy-2로 나타낸다.
처리부(21)는 제1 계측기(6) 및/또는 제2 계측기(19)로부터 제공되는 복수의 스펙트럼 요소의 에너지의 총합 Σenergy를 도출하여, 도출된 에너지의 총합 Σenergy를 주제어기(22)에 제공한다. 처리부(21)는 각 스펙트럼 요소의 에너지의 총합 Σenergy를 발광 펄스마다 도출할 수 있다.
주제어기(22)는 각 스펙트럼 요소의 에너지의 총합 Σenergy, 복수의 펄스 사이의 에너지의 총합 Σenergy의 변동(3σ) 및/또는 에러값(지령값에 대한 에너지의 총합 Σenergy의 오차)를 평가한다. 이에 의해 광원의 광품위를 확인할 수 있다.
파라미터(에너지의 총합 Σenergy)를 판정하기 위한 한계값을 노광장치의 기억부(25)에 의해 미리 기록할 수 있다. 주제어기(평가부)(22)는 판정스텝 103, 105 또는 113에서 상기 파라미터를 상기 판정 한계값과 비교한다. 광품위의 모니터 결과가 노광장치에 기록된 요구 정밀도를 만족시키지 않는 경우에는, 에러 종료 처리(도 5의 108 또는 115) 또는 자동 복귀 처리(도 5의 107), 또는 광품위의 록 시퀀스(도 5중의 104)가 실행된다.
상기의 각 파라미터의 변동(3σ)과 에러값(지령값에 대한 오차성분)의 연산은 발광 펄스마다(Window size=1) 처리할 수 있다. 또는, 실제의 노광 조건에 따르는 Window size로 이동평균 처리를 실시하여, 변동(3σ)과 에러값(지령값에 대한 오차성분)을 연산해도 된다.
주사 노광시의 Window size는 이하의 [7]식에 의해 광원의 발진 주파수 F와 스테이지의 스캔 속도 V에 의해 도출되고, 웨이퍼의 1점에 조사되는 노광광의 펄스의 수를 의미한다:
Window size = F / V [pu1se/mm] ...[7].
상기의 평가방법 1 내지 6 중의 적어도 2개를 동시에 사용하여 광원의 광품위를 확인해도 된다.
평가방법 1 내지 6에서 이용되는 파라미터(평가 지표)는 광의 펄스마다 도출해도 되고, 또는 복수의 펄스에 대응하는 스펙트럼을 적산한 후 도출해도 된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 의하면, 사용중인 광이 복수의 스펙트럼 요소를 포함하는 경우에도, 기판 노광 또는 장치 캘리브레이션에 필요한 광품위를 확인한 후, 노광 또는 캘리브레이션을 실행할 수 있다.
또한, 기판 노광중 또는 장치 캐리브레이션 중에, 광품위가 열화되었을 경우에도, 상기 노광장치는 노광/캘리브레이션에 실패한 것을 즉시 검출할 수 있기 때문에, 신속하게 자동 복귀 처리를 실행하는 것이 가능해진다. 이에 의해 노광장치의 다운 타임을 최소화할 수 있다.
다음에, 상기의 노광장치를 이용한 디바이스의 제조프로세스를 설명한다. 도 8은 반도체 디바이스의 전체적인 제조 프로세스의 흐름을 나타내는 흐름도이다. 스텝 1(회로설계)에서는 반도체 디바이스의 회로를 설계한다. 스텝 2(레티클 제작)에서는 설계한 회로패턴에 의거하여 레티클(원판 또는 마스크라고도 한다)을 제작한다. 스텝 3(웨이퍼 제조)에서는 실리콘 등의 재료를 이용하여 웨이퍼(기판이라고도 한다)를 제조한다. 스텝 4(웨이퍼 프로세스)는 전공정으로 부르며, 상기의 레티클과 웨이퍼를 이용하여, 리소그래피 기술에 의해 웨이퍼 상에 실제의 회로를 형성한다. 다음의 스텝 5(조립)는 후공정으로 부르며, 스텝 4에 의해 제작된 웨이퍼를 이용하여 반도체 칩을 형성한다. 이 스텝은 조립(다이싱, 본딩), 패키징(칩밀봉) 등의 공정을 포함한다. 스텝 6(검사)에서는 스텝 5에서 제작된 반도체 디바이스의 동작확인 테스트, 내구성 테스트 등의 검사를 실시한다. 이들의 공정을 거쳐 반도체 디바이스가 완성되어, 출하(스텝 7)된다.
도 9는 상기 웨이퍼 프로세스의 상세한 시퀀스를 나타내는 흐름도이다. 스텝 11(산화)에서는 웨이퍼의 표면을 산화시킨다. 스텝 12(CVD)에서는 웨이퍼 표면 위에 절연막을 형성한다. 스텝 13(전극 형성)에서는 웨이퍼상에 전극을 증착에 의해 형성한다. 스텝 14(이온주입)에서는 웨이퍼에 이온을 주입한다. 스텝 15(레지스트 처리)에서는 웨이퍼에 감광제를 도포한다. 스텝 16(노광)에서는 상기 노광장치를 이용하여, 회로패턴이 형성된 마스크를 개재하여 감광제가 도포된 웨이퍼를 노광하여 레지스트에 잠상 패턴을 형성한다. 스텝 17(현상)에서는 웨이퍼에 전사된 레지스트를 현상하여 레지스트 패턴을 형성한다. 스텝 18(에칭)에서는 레지스트 패턴이 개구한 부분을 통하여 레지스트 패턴 아래의 층 또는 기판을 에칭한다. 스텝 19(레지스트 박리)에서는 에칭이 끝난 후 잔류한 불필요해진 레지스트를 제거한다. 이들 스텝을 반복적으로 실시함으로써, 웨이퍼 상에 다중으로 회로 패턴을 형성한다.
본 발명에 의하면, 광의 파장 스펙트럼에 의거하여, 물체가 노광되어야 할 것인가를 판단하는 신규의 기술을 제공할 수 있다.
전형적인 실시형태를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 개시된 전형적인 실시형태에 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다음의 청구범위는 이러한 모든 변형과, 등가의 구성 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 광의 파장 스펙트럼을 계측하는 계측기;
    상기 계측된 파장 스펙트럼에 의거하여 상기 광의 중심파장을 도출하는 처리부; 및
    상기 도출된 상기 광의 중심파장에 의거하여 상기 노광을 실행할 것인지의 여부를 판단하는 주제어부
    를 포함하여, 물체의 노광을 실행하기 위한 노광장치에 있어서,
    상기 파장 스펙트럼은 제1 스펙트럼 요소와 제2 스펙트럼 요소를 포함하고,
    상기 처리부는 상기 제1 스펙트럼 요소의 중심파장을 λ0-1, 상기 제2 스펙트럼 요소의 중심파장을 λ0-2(λ0-2 > λ0-1), 상기 제1 스펙트럼 요소의 피크 광강도를 Energy-1, 상기 제2 스펙트럼 요소의 피크 광강도를 Energy-2, Δλ=λ0-2 - λ0-1라 할 때에,
    λ0 = λ0-1 + Δλ × (Δλ_A/(Δλ_A + Δλ_B)) 및
    Δλ_A : Δλ_B = Energy-2 : Energy-1
    라는 식에 따라 상기 광의 중심파장 λ0를 도출하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  3. 광의 파장 스펙트럼을 계측하는 계측기;
    상기 계측된 파장 스펙트럼에 의거하여 상기 광의 중심파장을 도출하는 처리부; 및
    상기 도출된 상기 광의 중심파장에 의거하여 상기 노광을 실행할 것인지의 여부를 판단하는 주제어부
    를 포함하여, 물체의 노광을 실행하기 위한 노광장치에 있어서,
    상기 파장 스펙트럼은 제1 스펙트럼 요소와 제2 스펙트럼 요소를 포함하고,
    상기 처리부는 상기 제1 스펙트럼 요소의 중심파장을 λ0-1, 상기 제2 스펙트럼 요소의 중심파장을 λ0-2 (λ0-2 > λ0-1), 상기 제1 스펙트럼 요소의 광강도의 총합을 ΣEnergy-1, 상기 제2 스펙트럼 요소의 광강도의 총합을 ΣEnergy-2, Δλ=λ0-2 - λ0-1라 할 때에,
    λ0 = λ0-1 + λ×(Δλ_A/(Δλ_A + Δλ_B)) 및
    Δλ_A : Δλ_B = ΣEnergy-2 : ΣEnergy-1
    라는 식에 따라 상기 광의 중심파장 λ0를 도출하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제2항에 기재된 노광장치를 이용하여 기판을 노광하는 공정;
    상기 노광된 기판을 현상하는 공정; 및
    상기 현상된 기판을 처리하여 디바이스를 제조하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
  8. 제3항에 기재된 노광장치를 이용하여 기판을 노광하는 공정;
    상기 노광된 기판을 현상하는 공정; 및
    상기 현상된 기판을 처리하여 디바이스를 제조하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
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