KR102271772B1 - Euv 대역외 광량 분포의 측정 방법 및 이를 이용한 euv 노광기의 성능 검사 방법 - Google Patents

Euv 대역외 광량 분포의 측정 방법 및 이를 이용한 euv 노광기의 성능 검사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 기술적 사상에 따른 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법 및 이를 이용한 EUV 노광기의 성능 검사 방법은, 제1 포토 레지스트막의 제1 노광량 (exposure) 분포를 측정하는 단계; EUV 대역외(Out of Band) 광 제거층이 형성된 제2 포토 레지스트막의 제2 노광량 분포를 측정하는 단계; 및 상기 제1 노광량 분포에서 상기 제2 노광량 분포를 제거하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법 및 이를 이용한 EUV 노광기의 성능 검사 방법{Method for measuring exposure distribution EUV out-of-band and testing performance of Extreme Ultraviolet scanner same the using}
본 발명의 기술적 사상은 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법 및 이를 이용한 EUV 노광기의 성능 검사 방법에 관한 것으로, 특히 포토 레지스트막에 노광되는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법 및 이를 이용한 EUV 노광기 성능의 검사 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 집적도가 향상되고 선폭이 미세해지면서, 광학적 리소그래피의 분해능을 향상시키기 위해 단파장을 이용한 리소그래피 기술들이 요구되고 있다.
다만 단파장을 발생시키고자 도입한 EUV 노광기에서 리소그래피 공정에 사용될 EUV 대역외의 파장을 갖는 광들이 동시에 생성되어, 웨이퍼에 전사된 회로 패턴의 프로파일을 열화시킨다.
따라서, EUV 대역외 광들을 최소화시킨 EUV 노광기를 제공하거나 EUV 대역외 광들의 영향성을 평가하는 것이 필요하다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 EUV 대역외 광들을 최소화시킨 EUV 노광기의 성능 평가를 용이하게 하기 위한 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법 및 이를 이용하는 EUV 노광기의 성능 검사 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 이하의 수단을 제공한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 양태에 따른 광량 분포의 측정 방법은, 제1 포토 레지스트막의 제1 노광량 분포를 측정하는 단계; EUV 대역외(Out of Band) 광 제거층이 형성된 제2 포토 레지스트막의 제2 노광량 분포를 측정하는 단계; 및 상기 제1 노광량 분포에서 상기 제2 노광량 분포를 제거하는 단계;를 포함하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제2 노광량 분포는, 상기 제1 및 제2 포토 레지스트막의 두께 분포로부터 환산하여 측정되는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제2 노광량 분포와 상기 제1 및 제2 포토 레지스트막의 두께 사이의 환산은, 샘플 포토 레지스트막에 대해 샷 영역별로 노광량을 서로 다르게 하여 노광하고, 상기 샷 영역별로 서로 다른 노광량에 대응하여 잔류하는 상기 샷 영역별 샘플 포토 레지스트막의 두께를 각각 측정하여 얻는 관계식을 이용하는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제2 포토 레지스트노의 두께 분포는, 매크로 검사 장치를 이용하여 제1 및 제2 포토 레지스트막의 색 강도(color intensity) 분포를 통해 측정되는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 색 강도 분포는 적색, 녹색, 청색 중 어느 하나에 의한 색 강도 분포인 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제2 포토 레지스트막의 두께 분포는, 엘립소미터를 이용하여 제1 및 제2 포토 레지스트막의 반사 전후 편광 상태의 변화를 통해 측정하는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제2 포토 레지스트막의 두께 분포는, 레벨링 센서를 이용하여 제1 및 제2 포토 레지스트막 상면의 높낮이 변화를 통해 측정하는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제2 노광량 분포 측정 단계는, 상기 제1 및 제2 포토 레지스트막의 각각의 지점에서 상기 제1 및 제2 노광량 분포를 수치화하는 단계를 포함하고, 상기 제1 노광량 분포에서 상기 제2 노광량 분포를 제거하는 단계는, 수치화된 상기 제1 노광량 분포에서 수치화된 제2 노광량 분포를 제거하여 수치화된 EUV 대역외 광량 분포를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제2 노광량 분포 측정 단계는 웨이퍼 레벨에서 복수의 샷 영역들에 대해 수행하거나 어느 하나의 샷 영역에 대해 수행하는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법.
일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제2 노광량 분포 측정 단계는 상기 제1 및 제2 노광량 분포를 매핑(Mapping)하거나 그래프화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 EUV 대역외 광 제거층은 옵티컬 튜닝(Optical Tuning)을 수행하여 EUV 대역외 광량 분포를 파장대별로 측정하는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제2 포토 레지스트막은, 광원으로부터 발생한 광이 레티클 구조체에 입사되고 상기 레티클 구조체로부터 반사되는 광들에 의해 노광되는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 레티클 구조체는 회로 패턴 영역, 상기 회로 패턴 영역의 가장자리를 지지하는 블랙 보더(Black Border), 및 광이 조사되는 영역을 한정하는 레티클 마스크(Reticle Mask)를 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 블랙 보더로부터 반사되는 광들의 광량 분포 또는 상기 레티클 마스크로부터 반사되는 광들의 광량 분포를 측정하는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 EUV 노광기는 LPP(Laser-Produeced Plazma), DPP(Discharge Produced Plasma), 또는 GDPP(Gass Discharge Produced Plasma) 방법 중 어느 하나의 방법에 의하여 EUV 대역 광을 발생시키는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 일 양태에 따른 광량 분포의 측정 방법은, EUV 노광기를 통해 제1 포토 레지스트막에 광을 조사하고, 상기 제1 포토 레지스트막의 제1 두께 분포를 측정하는 단계; 상기 EUV 노광기를 통해 EUV 대역외 광 제거층이 형성된 제2 포토 레지스트막에 광을 조사하고, 상기 제2 포토 레지스트막의 제2 두께 분포를 측정하는 단계; 상기 제1 두께 분포와 상기 제2 두께 분포의 두께 차이 분포를 산출하는 단계; 및 상기 두께 차이 분포로부터 노광량 분포를 환산하는 단계;를 포함하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제2 두께 분포를 측정하는 단계는 매크로 검사 장치, 엘립소미터, 또는 레벨링 센서 중 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상의 일 양태에 따른 EUV 노광기의 성능 검사 방법은, EUV 노광기에 의해 노광된 제1 포토 레지스트막의 제1 노광량 분포를 측정하는 단계; EUV 대역외 광 제거층이 형성된 제2 포토 레지스트막을 EUV 노광기에 의해 노광하고, 상기 노광된 제2 포토 레지스트막의 제2 노광량 분포를 측정하는 단계; 및 상기 제1 노광량 분포에서 상기 제2 노광량 분포를 제거하여, EUV 노광기에서 발생하는 EUV 대역외 광량 분포를 측정하는 단계;를 포함하는 EUV 노광기의 성능 검사 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 제1 및 제2 노광량 분포는, 상기 제1 및 제2 포토 레지스트막의 두께 분포로부터 환산하여 측정되는 것을 특징으로 하는 EUV 노광기의 성능 검사 방법일 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 EUV 노광기는 반사형 노광 방식이고, 광원으로부터 발생한 광이 레티클 구조체에 입사되고 상기 레티클 구조체로부터 반사되는 광들에 의해 노광되는 것을 특징으로 하는 EUV 노광기의 성능 검사 방법일 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법 및 이를 이용한 EUV 노광기의 성능 검사 방법은, 포토 레지스트막의 EUV 대역외 광에 의한 노광량 분포를 측정하고, 이를 정량화할 수 있다. 이에 따라 EUV 대역외 광량의 제거 기술의 효과를 평가하는 데 이용될 수 있으며, 리소그래피 공정 마진의 확보 가능성을 확인할 수 있는 수단이 된다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 따른 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법의 대상 웨이퍼를 노광시키는 EUV 노광기를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 3은 EUV 대역 광원에서 발생하는 광들의 파장에 따른 광량을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 따른 포토 레지스트막의 노광량 분포(intensity of exposure)를 측정하는 단계를 나타내는 개념도이다.
도 5는 포토 레지스트막의 노광량에 따른 포토 레지스트막의 두께를 나타내는 개념도이다
도 6은 샷 영역별로 서로 다른 노광량을 가지는 포토 레지스트막의 색 강도 분포를 나타낸 도면이다.
도 7은 포토 레지스트막에 조사된 노광량에 따른 색 강도 그래프를 적색, 녹색, 및 청색 성분 각각에 대해서 나타낸 그래프이다.
도 8은 엘립소미터를 이용하여 측정한 노광량과 두께의 관계 그래프이다.
도 9는 포토 레지스트의 웨이퍼 레벨에서의 노광량 분포를 나타낸 맵이다.
도 10a 및 도 10b는 EUV 노광기에 의해 노광된 포토 레지스트의 샷 영역에서의 노광량 분포를 나타낸 그래프들이다.
도 11은 본 발명의 기술적 사상에 따른 포토 레지스트막의 노광량 분포를 측정하는 단계를 나타내는 개념도이다.
도 12는 도 11의 EUV 대역외 제거층이 형성된 포토 레지스트막의 웨이퍼 레벨에서의 노광량 분포를 나타낸 맵이다
도 13a 및 도 13b는 EUV 노광기에 의해 노광된 포토 레지스트의 샷 영역에서의 노광량 분포를 나타낸 그래프들이다.
도 14a는 EUV 노광기를 이용하여 어느 하나의 샷 영역에 대하여 노광하는 공정을 예시적으로 나타내는 개념도이다.
도 14b 내지 도 14d는 본 발명의 기술적 사상에 따른 EUV 대역외 광량 분포를 측정하는 단계를 나타내는 그래프들이다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상에 따른 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 16은 본 발명의 기술적 사상에 따른 EUV 노광기의 성능 검사 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 따른 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법을 나타내는 플로 차트이다. 도 2는 본 발명의 기술적 사상에 따른 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법의 대상 웨이퍼를 노광시키는 EUV 노광기를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 웨이퍼(W1)는 기판(19a) 상에 형성된 제1 포토 레지스트막(21a)을 포함하고, 상기 제1 포토 레지스트막(21a)은 EUV 노광기(10)에서 발생하는 광(L)에 의해 노광된다.
구체적으로, 상기 EUV 노광기(10)는 광원(11)에서 발생된 광(L)을 다수의 반사 렌즈들(13a, 13b)을 통하여 레티클 구조체(15)에 입사시키고, 상기 레티클 구조체(15)로부터 반사되는 광(L)은 다수의 반사 렌즈들(13c, 13d)을 통하여 일정 배율로 축소하여 기판(19a) 상에 형성된 제1 포토 레지스트막(21a)에 조사되어 노광 공정이 수행된다. 상기 레티클 구조체(15)는 회로 패턴 영역(15a) 및 상기 회로 패턴 영역(15a)의 가장자리를 지지하는 블랙 보더(Black Border)(15b)를 포함하는 레티클과, 상기 레티클에 광(L)이 조사되는 영역을 한정하는 레티클 마스크(Reticle Mask)(15c)를 포함할 수 있다. 상기 회로 패턴 영역(15a)은 반사 기판(미도시) 위에 형성된 흡수층(미도시)의 패턴에 기초하여 입사된 광(L)을 흡수하거나 반사시키고, 다수의 반사 렌즈들(13c, 13d)을 통하여 일정 배율로 축소하여 상기 제1 포토 레지스트막(21a)에 전사시킨다. 따라서 흡수층에 입사된 광(L)은 흡수되고, 반사 기판에 입사되는 광(L)은 반사되어 상기 제1 포토 레지스트막(21a)에 전사하게 된다.
상기 EUV 노광기(10)는 상기 광원(11)으로부터 발생한 광(L)이 레티클 구조체(15)에 입사한 후, 상기 레티클 구조체(15)로부터 반사되어 상기 웨이퍼(W1)에 조사되는 반사형 EUV 노광기이다. 본 발명의 기술적 사상에 의한 반사형 EUV 노광기는 도 2에 도시된 구조에 한정되지 않는다.
상기 EUV 노광기(10)는 EUV는 DUV(Deep UltraViolet)보다 파장이 짧으므로 리소그래피 공정의 분해능을 향상시킬 수 있다. 상기 EUV 대역 광은 약 13.5nm 이하의 대역 광 또는 13.5nm 근방의 대역 광일 수 있다. 상기 EUV 노광기는 LPP(Laser-Produeced Plazma), DPP(Discharge Produced Plasma), 또는 GDPP(Gass Discharge Produced Plasma) 방법 중 어느 하나의 방법에 의하여 EUV 대역 광을 발생시킬 수 있다.
다만, EUV 노광기의 EUV 대역 광원에서는 리소그래피 공정에 사용될 EUV 대역외의 파장을 갖는 광들이 동시에 생성될 수 있다.
도 3은 EUV 대역 광원에서 발생하는 광들의 파장에 따른 광량을 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, EUV 대역 광원은 EUV 대역인 약 13.5nm 근방에서 가장 큰 광량을 나타내어 주로 EUV 대역 광들을 발생시키는 것을 확인할 수 있다. 다만, 파장이 증가함에 따라 EUV 대역외인 약 100 nm 이상 약 400 nm이하 파장의 광에 의한 광량도 높은 수치를 보이고 있어서, EUV 대역 광원으로부터 EUV 대역외 광 또한 웨이퍼에 노광되는 것으로 볼 수 있다.
EUV 대역외 광은 EUV 대역 광과 함께 포토 레지스트막에 직접 조사되어 포토 레지스트막의 회로 패턴 프로파일에 직접적인 영향을 미칠 수 있다. EUV 대역외 광은 포토 레지스트막의 패턴 프로파일 균일도를 열화시켜 미세 패턴 형성을 어렵게 하는 요인이 될 수 있다. 따라서, EUV 노광기로부터 발생하여 웨이퍼에 노광되는 EUV 대역외 광의 노광량 및 그 분포를 평가하고, EUV 노광기 성능을 검사하는 방법이 필요하다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, EUV 노광기(10)에 포함된 EUV 대역 광원(11)에서 발생되는 광(L)은 상기 레티클 구조체(15)에 입사 및 반사되어 제1 포토 레지스트막(21a)에 조사된다. 이 때 상기 제1 포토 레지스트막(21a)에 조사되는 광(L)은 EUV 대역 광뿐만 아니라 EUV 대역외 광 또한 포함될 수 있다. 본 발명의 기술적 사상은 상기 EUV 대역외 광의 노광량을 측정하기 위한 것으로, 전체 대역 광이 조사되는 제1 포토 레지스트막(21a)의 제1 노광량 분포와, EUV 대역외 광 제거층으로 인해 EUV 대역외 광이 제거된 광이 조사되는 제2 포토 레지스트막의 제2 노광량 분포를 측정하고(S11, S13), 상기 제1 노광량 분포에서 상기 제2 노광량 분포를 제거하여(S15), EUV 대역외 광량 분포를 측정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 따른 포토 레지스트막의 노광량 분포를 측정하는 단계(S11)를 나타내는 개념도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 노광된 제1 포토 레지스트막(21a)의 노광량 분포는 두께 측정 장치(24)를 이용하여 측정될 수 있다(S11). 즉, 상기 제1 포토 레지스트막(21a)에 조사된 노광량 분포는 상기 제1 포토 레지스트막(21a)의 제1 두께 분포로부터 환산하여 측정할 수 있다. 도 5를 참조하여 노광량과 포토 레지스트막의 두께의 관계를 상세히 설명한다.
도 5는 포토 레지스트막의 노광량에 따른 포토 레지스트막의 두께를 나타내는 개념도이다
도 5를 참조하면, 상기 제1 포토 레지스트막(21a) 의 노광량이 증가함에 따라 상기 제1 포토 레지스트막(21a)의 두께는 감소하는 경향을 가진다. 구체적으로, 제1 포토 레지스트막(21a)에서 노광된 영역은 가교 결합에 의해 높은 용해도를 갖게 된다. 이 때, 상기 제1 포토 레지스트막(21a)의 노광량에 따라, 상기 제1 포토 레지스트막(21a)의 가교 결합되는 정도가 달라진다. 상기 노광된 제1 포토 레지스트막(21a)에 현상 공정을 수행하면 상기 노광된 영역이 선택적으로 제거되는데, 가교 결합되는 정도에 따라 현상 공정후 잔류하는 제1 포토 레지스트막(21a)의 두께가 달라지게 된다.
따라서, 서로 다른 노광량에 대응하여 잔류하는 제1 포토 레지스트막(21a)의 두께를 각각 측정하면, 상기 노광량과 제1 포토 레지스트막(21a)의 두께의 관계식을 알 수 있다. 상기 관계식은 실험적으로 결정될 수 있으며, 상기 관계식을 이용하여 상기 제1 포토 레지스트막(21a)의 두께 측정으로부터 상기 제1 포토 레지스트막(21a)의 노광량을 산출할 수 있다. 전술한 측정 과정을 제1 포토 레지스트막(21a)의 웨이퍼 전체 영역에 대해 수행할 경우, 노광량 분포를 산출할 수 있다. 즉, 상기 제1 포토 레지스트막(21a)의 제1 두께 분포 측정으로부터 상기 제1 포토 레지스트막(21a)의 노광량 분포를 산출할 수 있다.
제1 포토 레지스트막(21a)의 두께와 제1 포토 레지스트막(21a)의 노광량과의 관계식은, 기판 상의 포토 레지스트막에 대해 각각의 샷 영역별로 노광량을 서로 달리하여 노광하고, 각각의 샷 영역별로 서로 다른 노광량에 대응하여 잔류하는 제1 포토 레지스트막(21a)의 두께를 측정하여 얻을 수 있다. 제1 포토 레지스트막(21a)의 두께와 제1 포토 레지스트막(21a)의 노광량과의 관계식을 실험적으로 결정하는 방법은 후술하도록 한다. 상기 샷(shot) 영역은 동 기술분야에서 필드(field) 영역 또는 단위 스캔 영역라는 용어로도 대체하여 사용될 수 있으며, 상기 EUV 노광기가 웨이퍼에 노광될 때 노광되는 단위 영역을 의미할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 제1 포토 레지스트막(21a)의 노광량을 측정하기 위한 두께 측정 장치(24)는 광원(25)과, 투사부(projection part)(27)과, 검출부(detection part)(31)와, 검출기(29)를 포함할 수 있다. 상기 두께 측정 장치는(24)는 매크로 검사 장치(Macro inspection device), 엘립소미터(Ellipsometer), 및 레벨링 센서(leveling sensor)일 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 두께 분포로부터 제1 노광량 분포를 측정하기 위하여 상기 매크로 검사 장치를 이용할 수 있다. 상기 매크로 검사 장치는 포토 레지스트막의 이미지를 촬영 및 판독하는 장치로서, 상기 제1 포토 레지스트막(21a)의 제1 두께 분포는 제1 포토 레지스트막(21a)의 색 강도(color intensity) 분포를 통해 측정해낼 수 있다.
도 6을 참조하면, 각 샷 영역(S)별로 다른 노광량을 가지는 포토 레지스트막의 색 강도 분포를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 먼저, 매크로 검사 장치를 이용하여 두께와 노광량의 관계식을 도출한다. 엄밀하게는, 매크로 검사 장치를 이용하여 두께를 반영하는 이미지의 색 강도와 노광량의 관계식을 도출할 수 있다. 상기 매크로 검사 장치의 촬상 소자로 상기 포토 레지스트막을 촬영하면, 상기 포토 레지스트막의 두께에 따라 반사광이 다르기 때문에 촬상된 이미지의 색 강도가 다르게 나타난다. 따라서, 상기 이미지 색 강도와 상기 노광량의 관계식이 결정되면, 상기 관계식을 이용하여 상기 포토 레지스트막의 이미지 색 강도만 측정하더라도 노광량을 알 수 있게 된다.
제1,2,3…N 샷 영역(S1,S2,S3…SN)들로 구분된 기판 상에 샘플 포토 레지스트막을 형성한다. EUV 노광기가 하나의 샷 영역을 이동할 때마다 일정 노광량만큼 상승한 제1,2,3…N 노광량을 가지도록 조정하여, 제1,2,3…N 샷 영역(S1,S2,S3…SN)들을 스캔한다. 하나의 샷 영역을 이동할 때마다 상승되는 노광량 변화폭은 약 0.05mJ/㎠ 내지 약 0.2mJ/㎠ 수준일 수 있다.
각 샷 영역(S1,S2,S3…SN)별로 다른 노광량을 가지는 포토 레지스트막을 현상하면, 상기 포토 레지스트막은 각 샷 영역별로 제1,2,3…N 두께와 같이 서로 다른 두께들을 가지게 된다. 즉, 각각의 제1,2,3…N 샷 영역들은 점점 강도가 커지는 제1,2,3…N 노광량을 가지므로, 상기 각각의 제1,2,3…N 샷 영역(S1,S2,S3…SN)들의 포토 레지스트막과 대응되는 제1,2,3…N 두께들은 점점 얇아진다.
매크로 검사 장치에서 촬상 소자를 이용하여 상기 포토 레지스트막이 형성된 기판 전면을 촬영하면, 각각의 제1,2,3…N 샷 영역(S1,S2,S3…SN)들은 서로 다른 제1,2,3…N 두께들에 의해 서로 다른 제1,2,3…N 색 강도들로 나타난다. 상기 색 강도들은 수치적으로 나타낼 수 있으므로, 제1,2,3…N 샷 영역(S1,S2,S3…SN)들에서의 제1,2,3…N 노광량과, 상기 제1,2,3…N 색 강도들간의 관계식을 구할 수 있다. 이와 같이, 상기 매크로 검사 장치를 이용할 경우 포토 레지스트막의 두께에 기인한 색 강도의 차이로부터 각각의 노광량을 산출해낼 수 있다. 상기 제1,2,3…N 색 강도들은 적색, 녹색, 및 청색 성분들로 이루어질 수 있으며, 상기 적색, 녹색, 및 청색 중 상기 제1,2,3…N 색 강도들간에 색 강도 차이가 큰 어느 하나 색 성분에 의해 측정될 수 있다
도 7은 포토 레지스트막에 조사된 노광량에 따른 색 강도 그래프를 적색, 녹색, 및 청색 성분 각각에 대해서 나타낸 그래프이다.
도 7을 참조하면, 도6의 제1,2,3…N 노광량과 제1,2,3…N 색 강도들간의 관계식에 따라 나타낸 색 강도가 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 성분에 대해서 서로 다른 변화율을 나타낸다. 또한, 색 강도의 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B) 성분 중 적색(R) 성분의 색 강도 차이가 가장 큰 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 제1,2,3…N 색 강도는 색 강도 차이가 큰 적색 성분의 색 강도를 이용하여 나타낼 수 있다.
도 4를 다시 참조하면, 제1 포토 레지스트막(21a)의 두께를 반영하는 이미지의 색 강도와 노광량의 관계식을 이용하여, 제1 포토 레지스트막(21a)의 각 지점에서의 색 강도 분포로부터 노광량 분포를 용이하게 측정할 수 있다.
다른 실시예들에서, 제1 포토 레지스트막(21a)의 두께 분포로부터 제1 포토 레지스트막(21a)의 노광량 분포를 측정하기 위하여 엘립소미터 (Ellipsometer)를 이용할 수 있다. 엘립소미터란 광의 편광 특성을 이용하여 박막의 두께를 측정하는 장치이다. 편광 상태가 알려진 광을 상기 제1 포토 레지스트막(21a)에 조사시키면 제1 상기 포토 레지스트막 표면에 의해 상기 편광 상태가 변화하며, 반사 전후의 편광 상태의 변화로부터 제1 포토 레지스트막(21a)의 두께를 측정할 수 있다. 편광 상태 및 편광 상태 변화는 p파와 s파의 반사 계수비인 Ψ(psi)와, p파와 s파의 위상차인 Δ(delta)를 이용하여 수치적으로 나타낼 수 있다. 이 때, 상기 제1 포토 레지스트막(21a)의 두께를 측정하기 위해 분석 모델링 방법을 도입할 수 있다. 예를 들어, 이론 모델인 포토 레지스트막에의 반사 전후 (Ψ’, Δ’) 변동값이 실제 모델인 상기 제1 포토 레지스트막(21a)에의 반사 전후 (Ψ, Δ) 변동값과 일치하도록, 상기 이론 모델의 포토 레지스트막의 두께를 조절하고, (Ψ’, Δ’) 변동값과 (Ψ, Δ) 변동값이 일치할 때의 이론 모델의 포토 레지스트막의 두께를 검출하여 상기 실제 모델인 제1 포토 레지스트막의 두께를 측정해낼 수 있다.
상기 엘립소미터(Ellipsometer)를 이용하여, 제1 포토 레지스트막(21a)의 노광량과 제1 포토 레지스트막(21a)의 두께의 관계식을 도출할 수 있다. 전술한 바와 같이, 샘플 포토 레지스트막의 제1,2,3…N 샷 영역(S1,S2,S3…SN)들이 각각 제1,2,3…N 노광량을 가지도록 노광할 수 있다. 서로 다른 노광량을 가지는 상기 제1,2,3…N 샷 영역(S1,S2,S3…SN)들은 현상후 각각 서로 다른 두께를 가지게 되며, 상기 엘립소미터를 통해 수치적으로 제1,2,3…N 두께임을 산출해낼 수 있다. 따라서, 제1,2,3…N 노광량과 제1,2,3…N 두께의 대응 관계를 이용하여 관계식을 도출할 수 있다. 도 8을 참조하면 엘립소미터를 이용하여 측정한 노광량과 두께의 관계 그래프이다.
상기 노광량과 두께의 관계식을 이용하여, 제1 포토 레지스트막(21a)의 각 지점에서의 두께 분포로부터 제1 포토 레지스트막(21a)의 제1 노광량 분포를 용이하게 측정할 수 있다.
다른 실시예들에서, 제1 포토 레지스트막(21a)의 두께 분포로부터 제1 포토 레지스트막(21a)의 제1 노광량 분포를 측정하기 위하여 레벨링 센서(leveling sensor)를 이용할 수 있다. 레벨링 센서란 박막 상면의 높낮이 변화를 통해 박막의 두께를 측정할 수 있는 장치이다.
먼저, 전술한 바와 유사하게 레벨링 센서를 이용하여 노광량과 두께의 관계식을 도출할 수 있다. 샘플 포토 레지스트막이 서로 다른 노광량을 가지는 상기 제1,2,3…N 샷 영역(S1,S2,S3…SN)들은 현상후 각각 서로 다른 두께를 가지게 되며, 상기 레벨링 센서를 통해 수치적으로 제1,2,3…N 두께임을 산출해낼 수 있다. 따라서, 제1,2,3…N 노광량과 제1,2,3…N 두께의 대응 관계를 이용하여 노광량과 두께의 관계식을 도출할 수 있다.
상기 노광량과 두께의 관계식을 이용하여, 제1 포토 레지스트막(21a)의 의 각 지점에서의 두께 분포로부터 제1 포토 레지스트막(21a)의 제1 노광량 분포를 용이하게 측정할 수 있다.
도 4에서는 제1 포토 레지스트막(21a)의 제1 노광량 분포를 측정하기 위한 두께 측정 장치(24)로서 매크로 검사 장치(Macro inspection device), 엘립소미터(Ellipsometer), 및 레벨링 센서(leveling sensor)를 예시하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 노광량 분포를 측정하는 단계(S11)에 이용되는 상기 두께 측정 장치(24)는 제1 포토 레지스트막(21a)의 두께를 직접적 또는 간접적으로 측정할 수 있는 모든 장치일 수 있다. 일부 실시예들에서, 상기 제1 노광량 분포를 측정하는 단계(S11)에는 제1 포토 레지스트막(21a)의 두께를 측정하지 않고 제1 노광량 분포를 측정할 수 있는 모든 방법이 적용될 수 있다.
도 9는 도 2의 EUV 노광기에 의해 노광된 제1 포토 레지스트의 웨이퍼 레벨에서의 제1 노광량 분포를 나타낸 맵(map)이다.
도 9를 참조하면, 각 샷 영역(S)의 모서리부(ER1)는 샷 영역(S)의 중앙부(CR1)보다 상대적으로 광 강도가 높고, 샷 영역(S)의 꼭지점부(VR1)는 샷 영역(S)의 모서리부(ER1)보다 상대적으로 광 강도가 더 높다. 도 4를 참조하여 설명한 광 강도와 노광량간의 관계식에 의할 때, 샷 영역(S)의 꼭지점부(VR1)는 샷 영역(S)의 모서리부(ER1)보다 더 많은 노광량을 가지고, 샷 영역(S)의 모서리부(ER1)는 샷 영역(S)의 중앙부(CR1)보다 더 많은 노광량을 가진다는 것을 육안으로 확인할 수 있다. 이와 같이, 도 4에서 설명한 방법들을 이용하여 노광량 분포를 맵으로 판독할 수 있다.
도 10a 및 도 10b는 EUV 노광기에 의해 노광된 포토 레지스트의 샷 영역에서의 노광량 분포를 나타낸 그래프들이다. 도 9를 참조하면, 도 10a는 샷 영역(S) 내 광을 조사하기 위한 슬릿 방향(SLD)으로 샷 영역의 노광량 분포를 나타낸 그래프이고, 도 10b는 하나의 샷 영역(S)을 상기 슬릿으로 노광하기 위한 스캔 방향(SCD)으로의 샷 영역(S)의 노광량 분포를 나타낸 그래프이다.
도 9, 도 10a 및 도 10b를 참조하면, 슬릿 방향(SLD) 및 스캔 방향(SCD) 모두에서 샷 영역(S)의 중앙부(CR1)는 노광량 분포가 비교적 균일한 데 비하여, 샷 영역(S)의 양 모서리부(ER1)들의 노광량은 샷 영역(S)의 중앙부(CR1)의 노광량보다 매우 급격하게 증가한 분포를 보인다. 이와 같이, 도 4에서 설명한 방법들을 이용하여 제1 포토 레지스트의 제1 노광량 분포를 정량적으로 측정하여 제1 노광량 분포를 그래프화할 수 있다.
도 1을 다시 참조하면, 도 4의 제1 포토 레지스트막(21a)의 제1 노광량 분포를 측정하는 단계(S11) 외에, 도 11의 EUV 대역외 광 제거층(Out-of-Band light eliminating layer)(23)이 형성된 제2 포토 레지스트막의 제2 노광량 분포를 측정하는 단계(S13)를 더 수행한다.
도 11은 본 발명의 기술적 사상에 따른 제2 포토 레지스트막(21b)의 제2 노광량 분포를 측정하는 단계(S13)를 나타내는 개념도이다. 상기 제2 노광량 분포 측정 단계(S13)는 도 1 및 도 4를 참조하여 설명한 제1 노광량 분포 측정 단계(S11)와 비교하여 제2 포토 레지스트막(21b) 상에 EUV 대역외 광 제거층(23)을 더 형성한 차이가 있고, 후속 과정은 유사하므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 1 및 도 11을 참조하면, 웨이퍼(W2)는 기판(19b)과, 상기 기판(19b) 상에 형성된 제2 포토 레지스트막(21b)와, 상기 제2 포토 레지스트막(21b) 상에 형성된 EUV 대역외 광 제거층(23)을 포함한다. 상기 EUV 대역외 광 제거층(23)은 EUV 노광기로부터 노광에 이용할 EUV 대역외 광이 상기 제2 포토 레지스트막(21b)에 조사될 경우 이를 전부 또는 일부 제거할 수 있다. 이에 따라, 상기 EUV 대역외 광 제거층(23) 하부의 상기 제2 포토 레지스트막(21b)은 EUV 대역외 광량에 의한 영향을 적게 받을 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 EUV 대역외 광 제거층(23)은 약 100nm 내지 약 400nm 의 파장을 가지는 광을 전부 또는 일부 제거할 수 있다. 이에 따라, 상기 EUV 대역외 광 제거층(23) 하부의 상기 제2 포토 레지스트막(21b)에는 EUV 대역외 광량에 의한 영향을 적게 받을 수 있다. 따라서, 도 4를 참조하여 설명한 제1 포토 레지스트막(21a)의 제1 노광량 분포가 EUV 대역 노광량 분포 및 EUV 대역외 광량 분포를 모두 합친 것인데 비하여, 상기 제2 포토 레지스트막(21b)의 제2 노광량 분포는 거의 EUV 대역에 의한 노광량 분포로 볼 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 EUV 대역외 광 제거층(23)은 다양한 파장대를 제거하는 복수의 물질들 중 적어도 하나를 포함하도록 옵티컬 튜닝(Optical Tuning)이 수행될 수 있다. 이 경우, EUV 대역외 광량 분포를 파장대별로 측정할 수 있다.
EUV 노광기는 광원에서 발생된 광을 레티클 구조체에 입사 및 반사시켜 상기 제2 포토 레지스트막(21b)에 조사시킨다. 그 후 노광된 제2 포토 레지스트막(21b)을 현상한다. 현상된 제2 포토 레지스트막(21b)의 제2 노광량 분포는 두께 측정 장치(24)를 이용하여 측정될 수 있다(S13). 즉, 상기 제2 포토 레지스트막(21b)에 조사된 제2 노광량 분포는 상기 제2 포토 레지스트막(21b)의 제2 두께 분포로부터 환산하여 측정할 수 있다. 제2 포토 레지스트막(21b)의 노광량을 측정하기 위한 상기 두께 측정 장치(24)는 매크로 검사 장치(Macro inspection device), 엘립소미터(Ellipsometer), 및 레벨링 센서(leveling sensor)일 수 있다.
도 12은 도 11의 EUV 대역외 제거층(23)이 형성된 제2 포토 레지스트막(21b)의 웨이퍼 레벨에서의 제2 노광량 분포를 나타낸 맵이다.
도 12를 참조하면, 도 11의 EUV 대역외 제거층(23)이 형성된 제2 포토 레지스트막(21b)의 제2 노광량 분포는, 도 9를 참조하여 설명한 제1 포토 레지스트막(21a)의 제1 노광량 분포와 차이가 있다. 도 9의 제1 노광량 분포에서는 샷 영역(S)의 모서리부(ER1) 및 꼭지점부(VR1)가 샷 영역(S)의 중앙부(CR1)에 비해 더 많은 노광량을 가져서 불균일한 노광량 분포를 보인 것과 달리, 제2 노광량 분포에서는 각 샷 영역(S)의 중앙부(CR2), 모서리부(ER2), 및 꼭지점부(VR2)에서 비교적 균일한 광량 분포를 보이고 있다. 제1 노광량 분포 및 제2 노광량 분포를 고려해보면, EUV 노광기에 의한 EUV 대역외 광량은 샷 영역(S) 중 모서리부(ER1) 및 꼭지점부(VR1)에 주로 조사되는 노광량 분포를 가진다.
또한, 상기 제2 포토 레지스트막(21b)의 제2 노광량 분포는 EUV 대역외 광 제거층(23)에 의하여 EUV 대역외 광이 전부 또는 일부 제거되었기 때문에, 제2 포토 레지스트막(21b)에 조사되는 전체 노광량은 감소하였으며, 이에 따라 도 7의 제1 노광량 분포가 웨이퍼 전체에 걸쳐 약 0.2 내지 약 0.6의 광량 수준을 나타내는 것과 비교하여, 제2 노광량 분포는 웨이퍼 전체에 걸쳐 약 -0.1 내지 0.1의 적은 광량 수준을 나타낸다. 따라서, 노광량 자체의 손실을 가져오는 EUV 대역외 광 제거층을 이용하는 것 외에, EUV 노광기가 EUV 대역외 광량을 적게 발생시키는 여부를 평가할 실익이 있다.
도 13a 및 도 13b는 EUV 노광기에 의해 노광된 제2 포토 레지스트의 샷 영역(S)에서의 제2 노광량 분포를 나타낸 그래프들이다. 도 12을 참조하면, 도 13a는 슬릿 방향(SLD)으로 샷 영역(S)의 제2 노광량 분포를 나타낸 그래프이고, 도 11b는 스캔 방향(SCD)으로의 샷 영역(S)의 제2 노광량 분포를 나타낸 그래프이다.
도 12, 도 13a 및 도 13b를 참조하면, 제2 노광량 분포는 슬릿 방향(SLD) 및 스캔 방향(SCD) 모두에서 샷 영역(S)의 중앙부(CR1)는 노광량 이 비교적 균일한 데 비하여, 샷 영역(S)의 양 모서리부(ER1)들의 노광량은 샷 영역(S)의 중앙부(CR1)의 노광량보다 매우 급격하게 증가한 분포를 보인다.
도 1을 다시 참조하면, 도 4의 제1 포토 레지스트막(21a)의 제1 노광량 분포를 측정하는 단계(S11), 및 도 11의 EUV 대역외 광 제거층(23)이 형성된 제2 포토 레지스트막(21b)의 제2 노광량 분포를 측정하는 단계(S13)를 수행한 후, 상기 제1 노광량 분포에서 상기 제2 노광량 분포를 제거하는 단계(S15) 수행한다.
도 4, 도 9, 도 10a, 및 도 10b의 제1 포토 레지스트막(21a)의 제1 노광량 분포는 EUV 노광기로부터 발생하는 광을 여과없이 조사받아 EUV 대역 노광량 분포 및 EUV 대역외 광량 분포를 모두 합친 것인데 비하여, 상기 제2 포토 레지스트막(21b)의 제2 노광량 분포는 EUV 대역외 광 제거층(23)에 의하여 EUV 대역외 광이 거의 제거되었기 때문에, 주로 EUV 대역 노광량 분포로 볼 수 있다. 따라서, 제1 노광량 분포에서 상기 제2 노광량 분포를 제거하면, EUV 대역외 광량 분포를 얻을 수 있다. 상기 제1 및 제2 노광량 분포 측정 단계(S11, S13)는 도 4 및 도 11에서 전술한 바와 같이, 상기 제1 및 제2 포토 레지스트막(21a, 21b)의 각각의 지점에서 상기 제1 및 제2 노광량 분포를 수치화하는 단계를 포함한다. 따라서 상기 제1 노광량 분포에서 상기 제2 노광량 분포를 제거하는 단계(S15)는, 수치화된 상기 제1 노광량 분포에서 수치화된 제2 노광량 분포를 제거하여 수치화된 EUV 대역외 광량 분포를 산출할 수 있다.
도 9 및 도 12를 참조하면, 도 9의 제1 노광량 분포를 나타낸 맵의 광 강도 분포에서 도 12의 제2 노광량 분포를 나타낸 맵의 광 강도 분포를 제거하여 EUV 대역외 광량 분포를 나타낸 맵을 나타낼 수 있다.
도 10a, 도 10b, 도 13a 및 도 13b를 참조하면, 도 10a의 슬릿 방향의 제1 광 강도 분포에서 도 13a의 슬릿 방향의 제2 광 강도 분포를 제거하여 슬릿 방향의 EUV 대역외 광량 분포를 나타낸 그래프를 나타낼 수 있다. 또한 도 10b의 스캔 방향의 제1 광 강도 분포에서 도 13b의 스캔 방향의 제2 광 강도 분포를 제거하여 스캔 방향의 EUV 대역외 광량 분포를 나타낸 그래프를 나타낼 수 있다.
제1 노광량 분포, 제2 노광량 분포, 및 EUV 대역외 광량 분포는 정량화, 매핑, 또는 그래프화할 수 있다. 또한, 웨이퍼 레벨에서 복수의 샷 영역들에 대해 수행하거나 어느 하나의 샷 영역에 대해 수행할 수 있다.
도 14a는 EUV 노광기를 이용하여 어느 하나의 샷 영역에 대하여 노광하는 공정을 예시적으로 나타내는 개념도이다.
도 14a를 참조하면, EUV 대역 광원으로부터 발생하는 광(L)의 대부분은 상기 레티클 구조체(15)의 회로 패턴 영역(15a)에 입사되고, 그로부터 반사된 광(Lc)은 상기 회로 패턴 영역(15a)의 이미지에 기초하여 기판(19) 상의 포토 레지스트막(21)의 샷 영역(shot)에 전사된다. 다만, 회로 패턴 영역(15a) 주변의 상기 블랙 보더(15b)로부터 반사되는 광(Lb) 및 상기 레티클 마스크(15c)로부터 반사되는 광(La)으로 인해, 샷 영역(shot)과 인접한 다른 주변 샷 영역(nbr-shot)에 노광이 발생하는 문제가 있을 수 있다.
구체적으로, 반사형 EUV 노광기에서는 광원으로부터 발생한 광(L)이 상기 레티클 구조체(15)와 비스듬히 입사하게 된다. 따라서, 레티클 마스크(15c)에 입사된 EUV 대역 광은 레티클 마스크(15c)에 흡수되지만, 상기 EUV 대역외 광은 그 특성상 상기 레티클 마스크(15c)에 흡수되지 못하고 반사된다. 상기 레티클 마스크(15c)로부터 반사되는 광(La)은 대부분 EUV 대역외 광이며, 주변 샷 영역(nbr-shot)의 포토 레지스트막으로 조사된다. 상기 블랙 보더(15b)에 입사된 광은 EUV 대역 광 및 EUV 대역외 광 모두 반사된다. 상기 블랙 보더(15b)로부터 반사되는 광(Lb)은 EUV 대역 광 및 EUV 대역외 광을 모두 가지며, 샷 영역(shot)과 접해있는 주변 샷 영역(nbr-shot)의 포토 레지스트막으로 조사된다.
도 14b 내지 도 14d는 도 14a의 공정에 따라 어느 하나의 샷 영역에 대하여 노광 공정을 수행한 이후, 본 발명의 기술적 사상에 따른 EUV 대역외 광량 분포를 측정하는 단계를 나타내는 그래프들이다.
도 14b는 제1 포토 레지스트의 제1 노광량 분포를 어느 하나의 샷 영역에 대하여 측정(S11)한 그래프이다.
도 14b를 참조하면, 샷 영역(shot)에는 광원으로부터 발생한 광(L) 중 대부분의 광들이 조사되기 ‹š문에 높은 광량 분포를 가진다. 주변 샷 영역(nbr-shot) 중 블랙보더(15b)로부터 반사된 광(Lb)이 조사되는 영역(bb-ex)에는, EUV 대역 광 및 EUV 대역외 광 모두를 포함하고 있어 주변 샷 영역(nbr-shot) 전체의 광량보다는 비교적 높은 광량을 가진다. 주변 샷 영역(nbr-shot) 중 레티클 마스크(15c)로부터 반사된 광(La)이 조사되는 영역(rm-ex)에는, EUV 대역외 광을 주로 포함하고 있어 블랙보더(15b)로부터 반사된 광(Lb)이 조사되는 영역(bb-ex)보다는 작은 광량을 가진다.
도 14c는 EUV 대역외 광 제거층이 형성된 제2 포토 레지스트의 제2 노광량 분포를 어느 하나의 샷 영역에 대하여 측정(S13)한 그래프이다.
도 14c를 참조하면, 제2 포토 레지스트막 상에 EUV 대역외 광 제거층이 형성되므로, 상기 EUV 대역외 광의 대부분이 상기 제2 포토 레지스트막에 노광되지 않을 수 있다. 따라서, 샷 영역(shot), 블랙보더(15b)로부터 반사된 광(Lb)이 조사되는 영역(bb-ex), 레티클 마스크(15c)로부터 반사된 광(La)이 조사되는 영역(rm-ex)에서의 EUV 대역외 광에 의한 광량 분포가 제거될 수 있다.
도 14d는 상기 제1 노광량 분포에서 상기 제2 노광량 분포를 제거(S15)한 노광량 분포를 나타낸 그래프이다.
도 14d를 참조하면, 도 14b의 제1 노광량 분포로부터 도 14c의 제2 노광량 분포를 제거할 수 있으며, 이 경우 EUV 대역외 광량 분포의 그래프를 얻을 수 있다. 상기 그래프에 따르면, 블랙보더(15b)로부터 반사된 광(Lb)과 레티클 마스크(15c)로부터 반사되는 광(La)은, 노광 목적의 샷 영역(shot)이 아닌 주변 샷 영역(nbr-shot)의 가장자리 영역(bb-ex, rm-ex)에 주로 조사되는 것을 알 수 있다. 복수의 샷 영역들이 인접한 경우, 도 9 내지 10b에서도 전술한 바와 같이 모든 샷 영역들의 가장자리 영역들이 EUV 대역외 광에 의해 불필요한 노광을 거치게 된다. 이에 따라 회로 패턴의 균일도가 열화될 수 있다. 본 발명의 기술적 사상에 의한 EUV 대역외 광량 분포 방법은 EUV 대역외 광량 분포를 정량적으로 분석하여 EUV 대역외 광의 영향성을 평가할 수 있고, EUV 대역외 광을 최소화한 EUV 노광기의 성능을 검사할 수 있어 노광 공정을 효과적으로 수행할 수 있게 한다.
일반적인 EUV 대역외 광량 측정 방법으로는 웨이퍼가 배치되는 스테이지에 스펙트럼 분석기(Spectrum analyzer)를 장착하여 웨이퍼에 조사되는 광의 대역들을 직접 분석하는 방법이 있을 수 있다. 그러나 상기 스펙트럼 분석기는 부피가 크고 분석할 수 있는 대역폭이 제한적일 수 있어서 웨이퍼 전체에 걸쳐 EUV 대역외 광량의 스펙트럼을 측정하기에 어려움이 있을 수 있다. 또한 웨이퍼에 전사된 패턴의 프로파일을 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscopy; SEM) 등을 이용하여 직접 확인하는 방법으로 웨이퍼에 조사되는 광의 대역들을 분석하는 방법이 있을 수 있으나, 각 지점의 노광량의 정량적 분석이 어려울 수 있다.
이에 비해, 본 발명의 기술적 사상에 따른 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법은, 직접적인 파장 분석을 요하지 않는다는 점에서 상대적으로 고속으로 검사가 가능하고, 웨이퍼 전체에 걸쳐서 노광량 분포를 정량적으로 측정이 가능하다.
도 15은 본 발명의 기술적 사상에 따른 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법을 나타내는 플로 차트이다. 도 1에 따른 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법에서는 제1 두께 분포와 제2 두께 분포로부터 제1 노광량 분포와 제2 노광량 분포를 각각 환산한 후 제2 노광량 분포로부터 제1 노광량 분포를 제거하였으나, 도 15에 따른 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법은 제1 두께 분포와 제2 두께 분포의 두께 차이 분포를 산출한 후, 두께 분포와 노광량 분포의 관계식을 이용하여 상기 두께 차이 분포로부터 노광량 분포를 환산하는 차이가 있다.
도 15을 참조하면, EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법은 먼저 EUV 노광기를 통해 제1 포토 레지스트막에 광을 조사하고, 상기 제1 포토 레지스트막의 제1 두께 분포를 측정한다(S21). 상기 EUV 노광기를 통해 EUV 대역외 광 제거층이 형성된 제2 포토 레지스트막에 광을 조사하고, 상기 제2 포토 레지스트막의 제2 두께 분포를 측정한다(S23). 상기 제1 및 제2 두께 분포를 측정하는 단계는 매크로 검사 장치, 엘립소미터, 또는 레벨링 센서 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 이후, 상기 제1 두께 분포와 상기 제2 두께 분포의 두께 차이 분포를 산출한다(S25). 상기 두께 차이 분포로부터 노광량 분포를 환산하여 EUV 대역외 광량 분포를 측정한다(S27).
도 16은 본 발명의 기술적 사상에 따른 EUV 노광기의 성능 검사 방법을 나타내는 플로 차트이다. 도 16에 따른 EUV 노광기의 성능 검사 방법은 도 1의 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법을 이용할 수 있다.
도 16을 참조하면, EUV 노광기의 성능 검사 방법은, 먼저 EUV 노광기에 의해 노광된 제1 포토 레지스트막의 제1 노광량 분포를 측정한다(S31). EUV 대역외 광 제거층이 형성된 제2 포토 레지스트막을 EUV 노광기에 의해 노광하고, 상기 노광된 제2 포토 레지스트막의 제2 노광량 분포를 측정한다(S33). 이후, 상기 제1 노광량 분포에서 상기 제2 노광량 분포를 제거하여, EUV 노광기에서 발생하는 EUV 대역외 광량 분포를 측정한다(S35). 이에 따라 EUV 노광기로부터 발생하는 EUV 대역외 광량을 측정할 수 있으며, EUV 노광기 성능을 검사할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.
10: EUV 노광기, 11: 광원, 15: 레티클 구조체, 15a: 레티클 마스크, 15b: 블랙보더, 15a: 회로 패턴 영역, 21a, 21b: 포토 레지스트막, 23: EUV 대역외 광 제거층

Claims (10)

  1. EUV(Extreme UltraViolet) 노광기에 의해 노광된 제1 포토 레지스트막의 제1 노광량 분포를 측정하는 단계;
    상기 EUV 노광기에 의해 노광된, EUV 대역외(Out of Band) 광 제거층이 형성된 제2 포토 레지스트막의 제2 노광량 분포를 측정하는 단계;
    상기 제1 노광량 분포에서 상기 제2 노광량 분포를 제거하는 단계; 및
    상기 제2 노광량 분포가 제거된 상기 제1 노광량 분포에 기초하여, 상기 EUV 노광기의 EUV 대역외 광량 분포를 평가하는 단계를 포함하되;
    상기 제1 노광량 분포는 상기 제1 포토 레지스트막에 도달한 광의 파장-세기 분포를 포함하고, 및
    상기 제2 노광량 분포는 상기 제2 포토 레지스트막에 도달한 광의 파장-세기 분포를 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 노광량 분포는, 상기 제1 및 제2 포토 레지스트막의 두께 분포로부터 환산하여 측정되는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 포토 레지스트노의 두께 분포는, 매크로 검사 장치를 이용하여 제1 및 제2 포토 레지스트막의 색 강도(color intensity) 분포를 통해 측정되는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법.
  4. 제2 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 포토 레지스트막의 두께 분포는, 엘립소미터를 이용하여 제1 및 제2 포토 레지스트막의 반사 전후 편광 상태의 변화를 통해 측정하는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법.
  5. 제2 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 포토 레지스트막의 두께 분포는, 레벨링 센서를 이용하여 제1 및 제2 포토 레지스트막 상면의 높낮이 변화를 통해 측정하는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 노광량 분포 측정 단계는 웨이퍼 레벨에서 복수의 샷 영역들에 대해 수행하거나 어느 하나의 샷 영역에 대해 수행하는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 EUV 대역외 광 제거층은 옵티컬 튜닝(Optical Tuning)을 수행하여 EUV 대역외 광량 분포를 파장대별로 측정하는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법.
  8. 제1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 포토 레지스트막은, 회로 패턴 영역, 상기 회로 패턴 영역의 가장자리를 지지하는 블랙 보더(Black Border), 및 광이 조사되는 영역을 한정하는 레티클 마스크(Reticle Mask) 중 적어도 하나로부터 반사되는 광들의 광량 분포를 측정하는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 노광량 분포 측정 단계는 상기 제1 및 제2 노광량 분포를 매핑(Mapping)하거나 그래프화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 대역외 광량 분포의 측정 방법.
  10. EUV 노광기에 의해 노광된 제1 포토 레지스트막의 제1 노광량 분포를 측정하는 단계;
    EUV 대역외 광 제거층이 형성된 제2 포토 레지스트막을 상기 EUV 노광기에 의해 노광하고, 상기 노광된 제2 포토 레지스트막의 제2 노광량 분포를 측정하는 단계;
    상기 제1 노광량 분포에서 상기 제2 노광량 분포를 제거하여, 상기 EUV 노광기에서 발생하는 EUV 대역외 광량 분포를 측정하는 단계; 및
    상기 제2 노광량 분포가 제거된 상기 제1 노광량 분포에 기초하여, 상기 EUV 노광기의 EUV 대역외 광량 분포를 평가하는 단계를 포함하되,
    상기 제1 노광량 분포는 상기 제1 포토 레지스트막에 도달한 광의 파장-세기 분포를 포함하고,
    상기 제2 노광량 분포는 상기 제2 포토 레지스트막에 도달한 광의 파장-세기 분포를 포함하는 것을 특징으로 하는 EUV 노광기의 성능 검사 방법.
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