KR19980015613A - 노광장치의 포커스 조절방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조장치인 노광장비(ALIGNER)에 관한 것으로, 특히 소정의 패턴(Pattern)에 있는 라인(Line)의 폭(Width)이나 라인과 라인 사이의 간격(Space)을 측정할 수 있는 소정의 측정장비로 상기 패턴의 정밀도를 측정함으로써, 노광장비의 포커스를 정확하면서도 빠르게 맞추는데 적당하도록 한 노광장비의 포커스(FOCUS) 조절 방법에 관한 것으로, 노광장비의 포커스 체크를 위한 마스크 패턴을 레지스트막에 전사하는 단계와, 그 레지스트 패턴의 정밀도를 측정하는 단계와, 상기 노광장비의 포커스를 정확하게 조절하는 단계를 포함하여 이루어지는 노강장비의 포커스 조절방법에 있어서, 상기 레지스트 패턴의 정밀도를 측정하는 단계가 표면부의 단차를 측정할 수 있는 소정의 측정장치로 상기 레지스트 패턴에 있는 라인(Line)의 폭(Width)이나 라인과 라인 사이의 간격(Space)을 구하여 노광장비의 디오에프(DOF;Depth of Focus)와 센서 포커스(Center Focus)를 구하도록 이루어진 것을 특징으로 한다. 따라서 상기와 같이 구성되는 본 발명은 노광장비의 디오에프(DOF)와 센터 포커스를 신속하고도 정확하게 구할 수 있는 효과가 있다.

Description

노광장치의 포커스 조절방법

본 발명은 반도체 제조장치인 노광장비(ALIGNER)에 관한 것으로, 특히 소정의 패턴에 있는 라인(Line)의 폭(Width)이나 라인과 라인 사이의 간격(Space)을 측정할 수 있는 측정장비로 테스트 웨이퍼에 형성된 레지스트 패턴의 정밀도를 측정함과 아울러 그 노광장비의 디오에프(DOF)와 센터 포커스를 구함으로써, 노광장비의 포커스를 정확하면서도 빠르게 맞추는데 적당하도록 한 노광장비의 포커스(FOCUS) 조절방법에 관한 것이다.

일반적으로, 노광장비의 포커스는 그 노광장비가 사용됨에 따라 변하게 된다. 따라서 주기적으로 노광장비의 포커스를 측정함과 아울러 그 포커스가 부정확한 경우에는 노광장비의 포커스를 정확하게 맞추어야 하는데, 그 포커스 조절방법에 대한 기술에 대해서 첨부한 도면 도 1과 도 2를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 웨이퍼(BARE WAFER)에 포토레지스트(PR)를 도포한 후, 그 포토레지스트에 테스트를 위한 마스크 패턴을 일정한 규칙에 따라 연속적으로 전산한다. 즉, 포토레지스트막에 연속적으로 베치되는 다수의 필드(Field)영역에 일정한 간격(Offset)을 두고 변하는 노광장비의 포커스가 대응하도록 하면서 동일한 마스크 패턴을 연속적으로 전사한다.

이에 대해서 일례를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 포토레지스트가 도포된 테스트 웨이퍼 중심부 필드에는 포커스 오프셋(Focus Offset)이 0인 포커스로 마스크 패턴을 노광하고, 그 좌측으로는 포커스 오프셋이 0.2[㎛]씩 연속적으로 감소하는 포커스로 을 15개의 필드에 연속적으로 노광하며, 그 우측으로는 포커스 오프셋이 0.2[㎛]씩 연속적으로 증가하는 포커스로 마스크 패턴을 마스크 패턴 15개의 필드에 연속적으로 노광한 뒤에 현상(Develop)함으로써, 동일한 마스크 패턴을 포토레지스트의 총 31개 필드에 전사한다. 이때 상기 31개의 필드에 마스크 패턴이 전사되어 형성된 레지스트 패턴은 임의의 한 필드를 도시한 도 2에 나타난 바와 같이, 소정의 일정한 라인폭으로 형성된 'ㄱ'자형 라인 두 개가 한짝을 이루는 라인패턴과 그 라인패턴의 선폭을 나타내는 숫자패턴이 서로 인접되어 형성된 조합패턴 4개가 연속적으로 배치되어 형성된다. 즉, 선폭이 각각 1.0, 0.9, 0.8, 0.7인 기호(ㄲ)및 그 각각의 기호 위에 형성된 숫자(1.0, 0.9, 0.8, 0.7)로 이루어진 패턴이 형성된다.

이후, 상기와 같은 방법으로 형성된 31개의 레지스트 패턴을 현미경을 이용한 육안검사로 그 정밀도고 측정된다. 즉, 테스트 웨이퍼의 바깥쪽(왼쪽, 오른쪽)에서 안쪽으로 가면서 각 필드에 형성된 31개의 패턴을 차례대로 검사하여, 소정의 기준선명도 이상으로 형성되기 시작하는 패턴을 두 개 찾아내서, 디오에프(DOF;Depth of Focus)와 포커스 센터를 구하여 그 값으로 노광장치의 포커스를 맞춘다.

이에 대해서 일례를 들어 설명하면, 상기 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 중심에서 우측으로 배열된 필드에는 포커스가 0.2[㎛]씩 연속적으로 증가하는 레지스트 패턴이 형성되고, 좌측으로 배열된 필드에는 포커스가 0.2[㎛]씩 연속적으로 증가하는 레지스트 패턴이 형성됨으로써, 테스트 웨이퍼에 형성된 총 31개의 패턴은, 중심부에 있는 가장 선명한 소정 패턴을 기준으로 하여 대칭적인 선명도를 갖게 됨과 아울러 상기 가장 선명한 패턴을 중심으로 좌우에 동수의 패턴이 기준선명도 이상을 갖게 된다. 예를 들면, 좌측 끝에서 10번째 패턴이 기준선명도를 이상을 갖고, 우측 끝에서부터 8번째 패턴이 기준선명도 이상을 갖게 되면, 그 사이의 패턴은 모두가 기준선명도 이상으로 형성됨과 아울러 좌측 끝으로부터 17번째(우측 끝으로부터 15번째, 포커스 오프셋이 0인 패턴에서부터 우측으로 첫번째)에 형성된 패턴이 가장 선명한 패턴이 된다. 따라서 패턴이 기준선명도 이상으로 형성될 수 있는 포커스의 간격을 나타내는 노광장치의 디오에프(DOF;Depth of Focus)는 |-1.2| + |1.6| = 2.8[㎛]가 되고, 센터 포커스는 포커스 오프셋이 0인 포커스에 0.2[㎛]를 더한 값이 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 종래 기술에 따른 노광장치의 포커스 조절방법은 그의 센터 포커스 값이 변하게 되는 상기 노광장치의 포커스를 주기적으로 검사하여 디오에프와 정확한 센터 포커스를 구하고 그를 보상해줌으로써, 정확한 포커스 상태에서 노광공정을 수행할 수 있도록 하였다.

그러나, 상기와 같은 종래의 기술은 노광장치의 연속적인 포커스 변화를 통해 형성된 다수의 패턴을 육안(현미경)으로 검사하여 패턴의 선명도를 판별하도록 이루어짐으로써, 노광장비의 디오에프가 작거나 패턴의 해상도가 높은 경우에는 정확한 디오에프와 센터 포커스를 정확하게 검출하기가 어렵다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 표면부의 단차등을 측정할 수 있는 소정의 측정장치로 패턴에 있는 라인의 폭이나 라인과 라인 사이의 간격을 구함과 아울러 그 패턴의 선명도를 판단하도록 함으로써, 노광장비의 정확한 디오에프와 센터 포커스를 측정하는데 적당하도록 한 노광장비의 포커스 조절방법에 관한 것이다.

도 1은 노광장비의 포커스에 연속적으로 변하는 오프셋을 주어 그 오프셋에 대응하는 필드에 동일한 마스크 패턴이 전사된 테스트 웨이퍼의 평면도.

도 2는 상기 도 1에 도시된 테스트 웨이퍼의 일부를 확대 도시한 평면도.

도 3은 본 발명에 따른 측정장비로 측정한 레지시트 패턴의 선폭신호 파형도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 노광장비로 마스크 패턴을 레지스트막이 도포된 테스트 웨이퍼에 전사는 단계와, 그 레지스트 패턴의 정밀도를 측정하는 단계와, 상기 노광장비의 포커스를 정확하게 조절하는 단계를 포함하여 이루어지는 노광장비의 포커스 조절방법에 있어서, 상기 레지스트 패턴의 정밀도를 측정하는 단계가 표면부의 단차를 측정할 수 있는 소정의 측정장치로 상기 레지스트 패턴에 있는 라인(Line)의 폭(Width)이나 라인과 라인 사이의 간격(Space)을 구하여 노광장비의 디오에프(DOF;Depth of Focus)를 구하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 대해서 상세히 설명한다.

먼저, 노광장비로 소정의 마스크 패턴을 레지스트막에 전사는 단계는 종래 기술과 같은 것으로, 첨부된 도면 도 1과 도 2를 참조하여 앞에서 상술한 바와 같이, 포토레지스트가 도포된 테스트 웨이퍼 중심부 필드에는 포커스 오프셋(Focus Offset)이 0인 포커스로 마스크 패턴을 노광하고, 그 좌측으로는 포커스 오프셋이 0.2[㎛]씩 연속적으로 감소하는 포커스로 마스크 패턴을 15개의 필드에 노광하며, 그 우측으로는 포커스 오프셋이 0.2[㎛]씩 연속적으로 증가하는 포커스로 마스크 패턴을 15개의 필드에 노광한 뒤에 현상(Develop)함으로써, 동일한 마스크 패턴을 포토레지스트의 총 31개 필드에 전사한다. 이때 상기 31개의 필드에 전사된 마스크 패턴은 임의의 한 필드를 도시한 도 2에 나타난 바와 같이, 소정의 일정한 라인폭으로 형성된 'ㄱ'자형 라인 두개가 한짝을 이루는 라인패턴과 그 라인패턴의 선폭을 나타내는 숫자패턴이 서로 인접되어 형성된 조합패턴 4개가 연속적으로 배치되어 형성된다. 즉, 선폭이 각각 1.0, 0.9, 0.8, 0.7인 기호 (ㄲ) 및 그 각각의 기호 위에 형성된 숫자(1.0, 0.9, 0.8, 0.7)로 이루어진 패턴이 형성된다.

이후, 상기와 같은 방법으로 형성된 31개의 레지스트 패턴의 정밀도를 측정하는 단계는 표면부의 단차 등을 측정할 수 있는 소정의 측정장치로 상기 레지스트 패턴에 있는 라인의 폭이나 라인과 라인 사이의 간격을 구하여 노광장비의 디오에프(DOF;depth of Focus)와 센터 포커스(Center Focus)를 구한다. 이때 표면부의 단차 등을 측정할 수 있는 상기 소정의 측정장치로는, 상하로 형성되는 패턴에 대한 오우버레이(Overlay)를 측정하기 위한 장치와 같이, 레이저를 이용하여 패턴의 선폭을 측정하는 장치로 구성될 수 있다.

따라서, 상기 측정장치로 측정한 레지스트 패턴의 선폭은 도 3에 도시된 바와 같이, 패턴의 단차에 따라 변하는 신호로부터 구할 수 있는데, 도면에 도시한 화살표 위치가 나타내는 폭이 구하고자 하는 선폭이 된다. 이때, 상기와 같은 방법으로 패턴의 선폭을 구하여 보면, 노광장비의 포커스에 따라 변하는 선폭이 소정의 패턴을 중심으로 대칭이 되는 것을 알 수 있다. 즉, 정확한 센터 포커스로 형성된 레지스트 패턴은 이상적인 선폭으로 형성되고, 그 정확한 레지스트 패턴의 좌우로 형성된 레지스트 패턴은 서로 대칭적으로 형성됨과 아울러 포커스 오프셋이 증가함에 따라 그 선폭도 대칭적으로 변하게 된다.

일례로, 상기 레지스트 패턴에 대한 노광장비의 센터 포커스 및 디오에프(DOF;Depth of Focus)가, 종래 기술에서 설명한 센터 포커스 및 디오에프(DOF;Depth of Focus)와 같이, 각각의 포커스 오프셋이 0인 포커스에 0.2[㎛]를 더한 값과, 2.8[㎛]라고 가정하면, 측정장비는 좌측 끝으로부터 10번째에 있는 레지스트 패턴과 우측 끝으로부터 8번째에 있는 패턴부터 그의 선폭이 기준값을 만족하는 것으로 판단함과 아울러 그 결과로부터 노광장비의 디오에프(DOF)와 센터 포커스를 구하여 출력한다. 따라서 상기 측정장비로부터 디오에프(DOF;Depth of Focus)는 |-1.2|+|1.6|=2.8[㎛]가 되고, 센터 포커스는 포커스 오프셋이 0인 포커스에 0.2[㎛]를 더한 값이 되는 것을 얻을 수 있고, 상기 결과를 인가받아 노광장치의 포커스를 자동으로 조절하는 장치를 통해서, 또는 조작자가 상기 결과를 직접 읽어서 노광장치의 센터 포커스를 맞출 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 노광장치의 포커스 조절방법은 현미경을 통해 패턴의 정밀도를 측정하는 종래 방법에 비해서, 더욱 정확하게 패턴의 정밀도를 측정할 수 있게 됨으로써, 노광장비의 디오에프(DOF)와 센터 포커스를 신속하고도 정확하게 구할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 노광장비로 마스크 페턴을 레지스트막이 도포된 테스트 웨이퍼에 전사하는 단계와, 그 레지스트 패턴의 정밀도를 측정하는 단계와, 상기 노광장비의 포커스를 정확하게 조절하는 단계를 포함하여 이루어지는 노광장비의 포커스 조절방법에 있어서, 상기 레지스트 패턴의 정밀도를 측정하는 단계가, 표면부의 단차를 측정할 수 있는 소정의 측정장치로 상기 레지스트 패턴에 있는 라인의 폭(Width)이나 라인과 라인 사이의 간격(Space)을 구하여, 상기 노광장비의 디오에프(DOF;Depth of Focus)와 센터 포커스(Center Focus)를 구하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 노광장비의 포커스 조절방법.
2. 제 1 항에 있어서, 디오에프(DOF)는 중심부를 기준으로 포커스 오프셋이 연속적으로 증가 또는 감소되면서 테스트 웨이퍼에 형성된 다수의 레지스트 패턴을, 상기 측정장치로 소정의 기준 정밀도 이상을 갖는 레지스트 패턴을 선별함과 아울러 그 선별된 레지스트 패턴에 대한 포커스 오프셋 간격을 구함으로써 얻고, 센터 포커스는 상기 디오에프(DOF) 의 중심에 있는 레지스트 패턴의 포커스 오프셋을 구하여 얻도록 이루어진 것을 특징으로 하는 노광장비의 포커스 조절방법.