KR101135241B1 - 마스크의 미세 선폭 측정 장치 - Google Patents

마스크의 미세 선폭 측정 장치 Download PDF

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Abstract

이미지 로테이션 시에 미세 선폭 측정 에러를 방지할 수 있는 마스크의 미세 선폭 측정 장치에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 마스크의 미세 선폭 측정 장치는 전면에 렌즈가 장착되며, 상기 렌즈의 초점 위치에 로딩되는 마스크의 미세 선폭(Critical Dimension : CD)를 촬영 및 연산하여 미세 선폭 값을 출력하는 촬상부; 상기 촬상부의 상부 또는 하부에 이격 배치되며, 상기 렌즈의 초점 위치에 라이트 포커싱하는 조명부; 상기 촬상부와 상기 조명부 사이에 배치되며, 내측에 상기 마스크를 지지하며 자체 로테이션을 통하여 상기 마스크를 로테이션시키는 회전판을 구비하는 로테이션 지그; 및 상기 회전판의 로테이션 앵글을 제어하는 앵글 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

마스크의 미세 선폭 측정 장치 {APPARATUS FOR MEASURING ANGLE CRITICAL DIMENSION OF MASK}
본 발명은 마스크의 미세 선폭(Critical Dimension : CD) 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마스크의 미세 선폭을 측정함에 있어 어느 한 부분의 미세 선폭을 측정한 후 인접한 다른 부분의 미세 선폭을 측정하기 위하여 일정한 앵글 단위로 로테이션이 요구될 때에, 로테이션 앵글에 따라서 미세 선폭 측정 에러가 발생하는 것을 방지할 수 있는 마스크의 미세 선폭 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로 마스크의 미세 선폭(Critical Dimension: CD)를 측정하기 위한 장치는 하우징과, 하우징의 상단에 배치되는 촬상부와, 하우징의 하단에 배치되는 조명부와 하우징의 중단에 배치되는 마스크 지지부를 포함한다.
촬상부는 렌즈를 포함하여 마스크의 미세 선폭을 촬영하는 역할을 하고, 조명부는 촬상에 필요한 광을 제공하며, 마스크 지지부는 마스크를 지지하는 역할을 한다.
도 1은 종래의 마스크의 미세 선폭을 측정하기 위한 장치의 예를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 마스크의 미세 선폭 측정 장치는 전면에 렌즈(115)가 장착된 상부의 촬상부(110) 및 하부의 조명부(120)를 포함한다.
상부의 렌즈(115)가 장착된 촬상부(110) 및 하부의 조명부(120)는 현미경과 비슷한 원리를 갖는다. 마스크(101)는 촬상부(110)와 조명부(120) 사이의 마스크 지지부(미도시)에 고정된다.
한편, 마스크(101)에서 어느 한 부분의 미세 선폭을 측정한 후 인접한 다른 부분의 미세 선폭을 측정하기 위하여 촬상되는 이미지를 로테이션이 필요할 경우가 있다.
이미지의 로테이션을 위하여, 종래에는 마스크(101)를 고정시킨 상태에서 CCD(Charge Coupled Device) 카메라와 같은 촬상부(110)를 일정한 앵글 단위로 로테이션시키는 방법이 이용되었다.
실생활의 예를 들어, 카메라로 가로로 전면을 촬영한 이미지의 가장자리 부분은 좌우 방향으로 좀더 많은 부분이 촬상된다. 반면, 동일한 위치에서 카메라를 90° 로테이션시켜 세로로 전면을 촬영한 이미지의 가장자리 부분은 상하 방향으로 좀더 많은 부분이 촬상된다. 즉, 카메라의 로테이션을 통하여 이전에 촬상되지 않은 부분이 새롭게 촬상될 수 있다.
이를 도 1에 도시된 마스크의 미세 선폭 측정 장치에 응용하면 마스크(101)의 어느 한 부분의 미세 선폭을 측정한 후 인접한 다른 부분의 미세 선폭 측정의 경우, 마스크(101)를 전후 방향 혹은 좌우 방향으로 이동시키지 않고도 촬상부(110)의 앵글 단위의 로테이션을 통하여 상기 다른 부분의 미세 선폭 측정이 가능하게 된다.
그러나, 마스크(101)를 고정시키고, 촬상부(110)를 일정한 앵글 단위로 로테이션시킬 경우, 촬상부(110)와 렌즈(115) 간의 앵글이 일정하지 않아 촬상된 이미지의 굴곡이 발생되어, 촬상부(110)의 로테이션 앵글에 따라서 미세 선폭 측정 에러가 발생하였다.
이는 렌즈(115)가 모든 방향에 대하여 완벽한 대칭 구조로 이루어지지 않기 때문에 촬상부(110)가 로테이션될 때, 촬상부(110)와 렌즈(115) 간의 앵글이 일정하지 않게 되는 것이다.
본 발명의 목적은 마스크의 미세 선폭을 측정함에 있어, 마스크 표면의 어느 한 부분의 미세 선폭을 측정한 후 인접한 다른 부분의 미세 선폭을 측정하기 위하여 일정한 앵글 단위로 로테이션이 필요할 경우, 촬상부와 렌즈의 앵글을 일치시켜 미세 선폭 측정 에러 발생을 방지할 수 있는 마스크의 미세 선폭 측정 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 마스크의 미세 선폭 측정 장치는 전면에 렌즈가 장착되며, 상기 렌즈의 초점 위치에 로딩되는 마스크의 미세 선폭(Critical Dimension : CD)를 촬영 및 연산하여 미세 선폭 값을 출력하는 촬상부; 상기 촬상부의 상부 또는 하부에 이격 배치되며, 상기 렌즈의 초점 위치에 라이트 포커싱하는 조명부; 상기 촬상부와 상기 조명부 사이에 배치되며, 내측에 상기 마스크를 지지하며 자체 로테이션을 통하여 상기 마스크를 로테이션시키는 회전판을 구비하는 로테이션 지그; 상기 회전판의 로테이션 앵글을 제어하는 앵글 제어부; 및 상기 촬상부로부터 출력되는 미세 선폭 값을 표시하는 디스플레이부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 촬상부는 로테이션이 이루어지지 않도록 고정되어 있는 것이 바람직하며, 또한, 상기 회전판은 상기 마스크에 조광이 이루어지도록, 중공이 형성되어 있거나 또는 중앙부에 투명부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 촬상부는 CCD 카메라(charge-coupled device camera)일 수 있고, 상기 앵글 제어부는 상기 회전판의 로테이션 앵글을 1°단위로 제어할 수 있으며, 상기 로테이션 지그에서 상기 회전판을 둘러싸는 부분에는 앵글값이 표시되어 있을 수 있다.
한편, 상기 조명부가 상부에 배치되는 경우, 상기 마스크는 미세 선폭의 측정이 이루어지는 면이 하부를 향하도록 상기 회전판에 장착될 수 있으며, 이때 상기 마스크의 미세 선폭 측정이 이루어지는 면의 높이는 상기 마스크의 두께와 관계없이, 상기 렌즈의 초점의 높이와 일치한다.
상기 촬상부는 미세 선폭 측정 신뢰도를 향상시키기 위하여 50배 배율 및 100배 배율에서 상기 마스크의 미세 선폭을 촬상하고, 상기 50배 배율 및 100배 배율 각각으로부터 측정된 미세 선폭 값의 평균 값을 상기 디스플레이부에 표시할 수 있다.
본 발명에 따른 마스크의 미세 선폭 측정 장치는 촬상부를 고정시켜 촬상부와 렌즈의 앵글을 일정하게 하고, 마스크가 장착되는 로테이션 지그의 회전판을 일정한 앵글 단위로 로테이션시킨다.
따라서, 마스크의 어느 한 부분의 미세 선폭을 측정한 후 인접한 다른 부분의 미세 선폭을 측정하기 위하여 이미지의 로테이션을 수행할 경우에도 촬상부와 렌즈의 앵글을 일정하게 유지할 수 있어 이미지의 굴곡을 방지할 수 있으며, 이를 통하여, 마스크의 미세 선폭 측정 에러 발생을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 마스크의 미세 선폭 측정 장치는 촬상부를 하부에 배치하고, 조명부를 상부에 배치할 경우, 마스크의 두께와 관계없이 마스크의 미세 선폭 측정이 이루어지는 면의 높이가 렌즈의 초점에 일치하여 미세 선폭 측정 에러를 해소할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 마스크의 미세 선폭을 측정하기 위한 장치의 예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마스크의 미세 선폭 측정 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 로테이션 지그의 예를 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마스크의 미세 선폭 측정 장치에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마스크의 미세 선폭 측정 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 도시된 예에 따른 마스크의 미세 선폭 측정 장치는 렌즈(215)가 장착된 촬상부(210), 조명부(220), 로테이션 지그(230) 및 앵글 제어부(240)를 포함한다.
이 중, 촬상부(210), 조명부(220) 및 로테이션 지그(230)는 일반적인 마스크의 미세 선폭 측정 장치와 마찬가지로, 마스크의 미세 선폭 측정 장비의 외관을 구성하는 하우징(미도시)에 각각 지지될 수 있다.
촬상부(210)는 전면에 렌즈(215)가 장착된다. 상기 촬상부(210)는 렌즈(215)의 초점 위치에 로딩되는 마스크(201)의 미세 선폭(Critical Dimension : CD)를 촬영 및 연산하여 마스크(201) 표면에 형성된 미세 선폭에 대한 결과 값에 해당하는 미세 선폭 값을 출력한다.
이때, 촬상부(210)는 정밀한 촬상이 가능한 CCD 카메라(charge-coupled device camera) 장치가 될 수 있다.
촬상부(210)에서 촬상 및 연산된 마스크의 미세 선폭 값은 촬상부(210)와 연결되는 프린터를 통하여 출력될 수 있다. 또한, 촬상부(210)는 디스플레이부(250)와 연결되어, 촬상부(210)로부터 출력되는 미세 선폭 값을 표시할 수 있다.
마스크의 미세 선폭 측정의 신뢰성을 높이기 위하여, 촬상부(210)는 렌즈(215)의 배율을 50~100배의 배율 범위 내에서 2이상의 배율을 선택하여 마스크의 미세 선폭을 촬상할 수 있다.
예를 들어, 촬상부(210)는 50배 배율 및 100배 배율에서 마스크(201)의 미세 선폭을 촬상하고, 또한 50배 배율 및 100배 배율 각각의 미세 선폭 값의 평균 값을 출력할 수 있다
조명부(220)는 촬상부(210)의 상부 또는 하부에 이격 배치되며, 렌즈(215)의 초점 위치에 라이트 포커싱(Light Focusing)한다.
로테이션 지그(Rotation Jig, 230)는 촬상부와 조명부 사이에 배치되어 로딩딘 마스크(201)를 지지한다.
도 3은 본 발명에 적용되는 로테이션 지그(230)의 예를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 로테이션 지그(230)는 내측에 일정한 앵글 단위로 로테이션이 가능한 회전판(235)을 구비한다.
회전판(235)은 실질적으로 마스크(201)를 지지하며 일정한 방향으로 자체 로테이션을 통하여, 회전판(235)의 로테이션 방향과 동일한 방향으로 마스크(201)를 로테이션시킨다.
이때, 촬상부(210)는 로테이션 지그(230)의 회전판(235)의 로테이션 반대방향으로 회전할 수도 있다. 그러나, 이 경우 종래의 문제시되었던 촬상부(210)와 렌즈(215)의 앵글이 일치하지 않아 이미지의 굴곡이 발생할 수 있으므로, 촬상부(210)는 로테이션이 이루어지지 않도록 고정되어(fixed) 있는 것이 바람직하다.
또한, 검사자 등이 회전판(235)의 앵글 혹은 마스크(201)의 앵글을 쉽게 파악할 수 있도록 하기 위하여, 로테이션 지그(230)에서 회전판(235)을 둘러싸는 부분에는 앵글값이 표시되어 있을 수 있다.
한편, 로테이션 지그(230)의 회전판(235)은 마스크(201)에 조광이 이루어질 수 있도록, 중공이 형성되어 있거나 중앙부에 투명부가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 회전판(235)에 중공이 형성된 경우와 회전판(235)의 중앙부에 투명부가 형성된 경우, 마스크(201)가 지지되는 방식이 약간 다르게 된다.
회전판(235)의 중앙부에 중공이 형성되어 있는 경우 마스크(201)에서 미세 선폭이 측정되는 면의 반대면의 가장자리 부분이 회전판(235)에 접촉하여 지지되게 된다.
반면, 회전판(235)의 중앙부가 투명유리판 등으로 되어 있거나 회전판(235) 자체가 투명유리 재질로 이루어진 경우, 회전판(235)의 중앙부에는 투명부가 형성되고, 마스크(201)는 미세 선폭이 측정되는 면의 반대면 전체가 회전판(235)에 접촉하여 지지될 수 있다.
앵글 제어부(240)는 회전판(235)의 로테이션 앵글을 제어한다. 이를 위하여, 도면에는 도시하지 않았지만 앵글 제어부(240)에는 모터 등의 회전판 구동 장치나 타임 스위치와 같은 전자 장치가 배치될 수 있다.
앵글 제어부(240)는 일정한 단위로 회전판(235)을 로테이션한다. 이때, 앵글 제어부(240)는 정밀한 미세 선폭 측정이 가능하도록 회전판(235)의 로테이션 앵글을 1° 단위로 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 마스크의 미세 선폭 측정 장치는 촬상부와 렌즈의 앵글을 일정하게 하기 위하여, 촬상부가 고정된다. 대신에, 마스크가 장착되는 로테이션 지그의 회전판을 일정한 앵글 단위로 로테이션시킴으로써 이미지 로테이션이 가능하도록 한다.
이를 통하여, 이미지의 로테이션이 가능하며, 또한 촬상부와 렌즈의 앵글을 일정하게 유지할 수 있어 이미지의 굴곡 방지 및 마스크의 미세 선폭 측정 에러 발생을 방지할 수 있다.
한편, 도 2에서는 촬상부(210)가 상부에 배치되고, 조명부(220)가 하부에 배치된 예를 나타내었으나, 이와 반대로 촬상부(210)가 하부에 배치되고, 조명부(220)가 상부에 배치되어 있을 수 있다.
이 경우 마스크(201)는 미세 선폭의 측정이 이루어지는 면이 하부를 향하도록 로테이션 지그(230)의 회전판(235)에 로딩되어 있게 된다. 이때, 촬상부(210)의 전면에 장착되는 렌즈(215)의 초점은 상부쪽으로 형성된다.
렌즈(215)의 초점 높이가 회전판(235) 상부면의 높이에 해당하는 경우, 마스크(201)의 두께에 관계없이 마스크(201)에서 미세 선폭 측정이 이루어지는 면의 높이가 렌즈(215)의 초점과 일치하게 된다.
촬상부(210)가 상부에 배치되고, 조명부(220)가 하부에 배치되는 경우, 촬상부(210)의 전면에 장착되는 렌즈(215)의 초점이 일정한 높이에 맞추어지면 특정 두께의 마스크만이 미세 선폭 측정의 대상이 되는 면이 초점에 일치하게 된다.
그러나 렌즈(215)의 초점에 일치하는 마스크의 두께보다 더 두껍거나 또는 더 얇은 마스크에 대하여 미세 선폭을 측정할 경우, 마스크에서 미세 선폭 측정의 대상이 되는 면과 렌즈(215)의 초점이 일치하지 않아 라이트 포커싱 포지션 에러(Light focusing Position Error)가 발생하여 마스크의 미세 선폭 측정 오류의 결과를 가져올 수 있다.
이 경우, 마스크(201)에서 미세 선폭 측정의 대상이 되는 면을 렌즈(215)의 초점에 일치시키기 위하여 마스크 두께에 따른 초점 조절을 하거나 또는 상대적으로 얇은 마스크를 위하여 높이 보정 스페이서와 같은 보조 수단이 요구되었다.
그러나, 촬상부(210)가 하부에 배치되고, 조명부(220)가 상부에 배치되며, 마스크(201)에서 미세 선폭 측정의 대상이 되는 면이 하부를 향하도록 로테이션 지그(230)의 회전판(235)에 로딩되는 경우, 별도의 장비없이도 라이트 포커싱 포지션 에러를 해소할 수 있다.
따라서, 상기의 경우, 마스크(201)의 두께에 관계없이 미세 선폭 측정의 대상이 되는 면이 렌즈의 초점에 위치할 수 있어서, 미세 선폭 측정 에러를 해소할 수 있는 효과를 추가적으로 얻을 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
201 : 마스크
210 : 촬상부
215 : 렌즈
220 : 조명부
230 : 로테이션 지그
235 : 회전판
240 : 앵글 제어부
250 : 디스플레이부

Claims (9)

  1. 전면에 렌즈가 장착되며, 상기 렌즈의 초점 위치에 로딩되는 마스크의 미세 선폭(Critical Dimension : CD)를 촬영 및 연산하여 미세 선폭 값을 출력하는 촬상부;
    상기 촬상부의 상부에 이격 배치되며, 상기 렌즈의 초점 위치에 라이트 포커싱하는 조명부;
    상기 촬상부와 상기 조명부 사이에 배치되며, 내측에 상기 마스크를 지지하며 자체 로테이션을 통하여 상기 마스크를 로테이션시키는 회전판을 구비하는 로테이션 지그; 및
    상기 회전판의 로테이션 앵글을 제어하는 앵글 제어부;를 포함하고,
    상기 회전판은 중공이 형성되어 있거나 중앙부에 투명부가 형성되어 있고, 상기 로테이션 지그에서 상기 회전판을 둘러싸는 부분에는 앵글값이 표시되어 있으며,
    상기 촬상부는 로테이션이 이루어지지 않도록 고정되며, 50~100배의 배율 중에서 적어도 2개 이상의 배율을 선택하여 상기 마스크의 미세 선폭을 촬상하고, 상기 선택된 배율들에 의한 각각의 미세 선폭 값의 평균 값을 출력하고,
    상기 마스크는 미세 선폭 측정 대상이 되는 면이 하부를 향하도록 상기 회전판에 장착되어, 상기 마스크의 미세 선폭 측정이 이루어지는 면의 높이가 상기 마스크의 두께와 관계없이 상기 렌즈의 초점의 높이와 일치되는 것을 특징으로 하는 마스크의 미세 선폭 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 촬상부는 CCD 카메라(charge-coupled device camera)인 것을 특징으로 하는 마스크의 미세 선폭 측정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 앵글 제어부는 상기 회전판의 로테이션 앵글을 1° 단위로 제어하는 것을 특징으로 하는 마스크의 미세 선폭 측정 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 촬상부로부터 출력되는 미세 선폭 값을 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크의 미세 선폭 측정 장치.
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