KR19990015313A - 노광 장치의 광학계 조정 방법 - Google Patents

Abstract

노광 장치의 광학계 왜곡량 측정 방법을 개시한다. 본 발명에 따르면, 스케일과 비임 차단 부분이 형성된 마킹부를 구비한 레티클을 이용하여, 기판을 노광시킴으로써 상기 기판의 중심부 및 다수의 다른 부분에 제 1 스케일을 형성하는 단계, 제 1 스케일들중 하나가 상기 레티클의 중심부에 대응하는 위치에 도달하도록 상기 기판을 평면 이동시키는 단계, 노광에 의해 제 2 스케일을 형성하는 단계, 상기 기판의 평면 이동 단계 및 제 2 스케일 형성 단계를 상기 기판의 중심부가 아닌 다수의 다른 부분에 대하여 각각 반복하는 단계 및, 상기 제 1 스케일과 제 2 스케일 사이의 이격 거리를 측정하는 단계를 포함하는 노광 장치의 광학계 왜곡량 측정 방법이 제공된다. 본 발명의 왜곡량 측정 방법은 신속하고 정확하게 왜곡량 데이터를 구할 수 있게 한다.

Description

노광 장치의 광학계 조정 방법

본 발명은 노광 장치의 광학계 왜곡량 측정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레티클에 형성된 스케일(scale)을 이용하여 노광 장치의 광학계 왜곡량을 측정하여 광학계 조정을 하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 컴퓨터 및 각종 전자 제품에 적용되는 반도체 소자나, 화상 표시소자로서 부각되고 있는 액정 표시 소자 및, 플라즈마 디스플레이 소자, 전자 부품이 실장되는 회로 기판, 필터, 박막 기술을 이용한 부품등의 제작에는 미세한 패턴을 형성하기 위하여 사진 식각법이 사용되고 있다. 이러한 사진 식각법은 레티클(reticle) 또는 마스크의 패턴을 기판에 형성된 감광막에 전사할 수 있도록 노광 장치가 필수적으로 사용된다.

도 1에는 일반적인 노광 과정을 수행하는 노광 장치의 개략적인 구성도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 노광 장치는 예를 들면 반도체 메모리 소자의 회로 패턴을 형성하는데 사용될 수 있는 노광 장치이다.

노광 장치에는 소정 패턴이 형성된 레티클 또는 마스크가 배치되는 레티클 스테이지와, 레티클의 패턴이 노광에 의해 전사될 기판이 안착되는 플레이트 스테이지와, 상기 레티클 스테이지와 플레이트 스테이지 사이 투영 광학계 및, 상기 레티클 스테이지의 상부에 설치되는 조명 광학계등이 포함된다.

도면을 참조하면, 조명 광학계는 반사경(11a)에 의해 집속된 비임을 발생시킬 수 있는 광원(11)과, 상기 광원(11)으로부터 조사된 비임중 특정 파장의 비임을 반사하는 다이크로 미러(dichroic mirror, 12)와, 특정 파장의 비임을 콘덴서 렌즈(13)의 방향으로 반사시키는 반사 미러(14)와, 상기 반사 미러(14)와 다이크로 미러(12) 사이에서 다이크로 미러(12)로부터 비임 경로상에 순차적으로 설치되는 필터(15), 플라이 아이 렌즈(fly-eye lenz,16) 및 셔터(17)를 포함한다. 그리고 상기 콘덴서 렌즈(13)의 수직 하부에는 레티클(500)이 지지되는 레티클 스테이지(18)가 구비되며, 상기 레티클 스테이지(18)의 하부에는 기판(600)이 장착되는 플레이트 스테이지(19)가 구비된다. 상기 레티클 스테이지(18)에는 상기 레티클의 정렬을 위한 정렬 광학계(100)가 구비된다. 또한 상기 플레이트 스테이지(19)와 인접한 측에는 상기 투영 광학계(300)에 의해 기판에 조사된 비임의 정확한 결상을 위하여 자동 초점 제어 장치(200)가 구비된다.

상술한 바와 같이 구성된 노광 장치는 상기 광원(11)으로부터 조사된 후 다이크로 미러(12)에 의해 반사된 특정 파장의 비임이 플라이 아이 렌즈(16)를 통하여 레티클(500)에 투사된 후, 투영 광학계(300)를 통하여 기판(600)에 조사된다. 기판에는 감광 물질이 도포되어 있으며, 따라서 기판에 조사된 빛은 감광 물질을 감광시킨다.

위와 같은 노광 장치를 이용한 기판의 노광에서는 광축계의 왜곡량을 측정하여 광축을 조정하는 작업을 필요로 한다. 이를 보다 상세하게 설명하면, 광원(11)으로부터 조사된 비임은 콘덴서 렌즈(13) 또는 투영 광학계(300)에 구비된 렌즈를 통과하는 동안 렌즈들의 구면 수차등에 의해, 그리고 미러(12,14)들의 틸트 각도에 의해, 레티클(500)에 형성된 패턴이 기판(600)에 정확하게 전사되지 않고 왜곡될 수 있다. 또한 렌즈를 통과하는 비임의 초점이 맞지 않고 언더포커싱(underfocusing)되거나 또는 오버포커싱(overfocusing)되는 경우가 있을 수 있다. 이러한 현상은 특히 기판(600)의 중심으로부터 이격된 기판(600)의 외곽에서 왜곡의 정도가 크게 나타나는 경향이 있다.

종래 기술에 따르면, 위와 같은 광학계의 왜곡을 측정하기 위해서 왜곡 테스트용 레티클과 별도의 자동 좌표 측정 장치를 이용하였다. 즉, 왜곡 테스트용 레티클을 노광하고, 노광된 레티클의 91 개 위치에 대하여 자동 좌표 측정 장치를 통해서 왜곡량을 측정하였다. 이렇게 측정된 왜곡량은 컴퓨터 프로그램으로 분석되었으며, 그에 기초한 데이터를 통해서 광축계의 조정이 이루어졌다. 그러나 이러한 방법을 통해서 노광 장치의 광학계가 왜곡된 정도를 측정하는 것은 고가의 자동 좌표 측정 장치를 필요로 하는데 반해서 금속 코팅된 기판과, 노광후 감광된 부분의 금속막을 제거하는 에칭 공정이 필요하는등, 측정 작업 시간이 장시간이 소요되므로 매우 비효율적인 것이었다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 스케일이 형성된 레티클을 이용하여 노광 장치의 광학계 왜곡량을 측정하는 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 노광 장치에 대한 개략적인 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 노광 장치의 광학계 조정 방법에 사용되는 레티클의 개략적인 사시도.

도 3은 다수의 마킹부를 가지는 레티클을 이용하여 기판을 노광하는 것에 대한 개략적인 설명도.

도 4는 기판의 위치를 평면 이동시킨 후에 다시 노광을 하는 것을 도시한 개략적인 설명도.

도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명

11. 광원 12.14. 미러

13. 콘덴서 렌즈 17. 셔터

18. 레티클 스테이지 19. 플레이트 스테이지

21. 레티클 22.22'. 마킹부

23. 스케일 24. 비임 차단부

31. 기판 32.32'.33.43. 스케일

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 비임 통과 부분인 스케일과 비임 차단 부분이 형성된 마킹부를 중심부 및 다수의 다른 부분에 구비한 레티클을 이용하여, 감광 물질이 도포된 기판을 노광시킴으로써 상기 기판의 중심부 및 다수의 다른 부분에 제 1 스케일을 형성하는 단계, 상기 기판의 중심부가 아닌 다수의 다른 부분에 형성된 제 1 스케일들중 하나가 상기 레티클의 중심부에 대응하는 위치에 도달하도록 상기 기판을 평면 이동시키는 단계, 상기 레티클의 중심부에 형성된 마킹부를 통과하는 비임으로 상기 기판을 노광시킴으로써 제 2 스케일을 형성하는 단계, 상기 기판의 평면 이동 단계 및 제 2 스케일 형성 단계를 상기 기판의 중심부가 아닌 다수의 다른 부분에 대하여 각각 반복하는 단계 및, 상기 제 1 스케일과 제 2 스케일 사이의 이격 거리를 측정하는 단계를 포함하는 노광 장치의 광학계 왜곡량 측정 방법이 제공된다.

본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 레티클은 글래스 재료로 제작되며, 상기 비임 차단 부분은 글래스에 크롬 재료를 코팅함으로써, 그리고 상기 레티클의 스케일은 크롬 재료의 코팅 부분을 제거함으로써 형성된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 제 1 스케일과 상기 제 2 스케일 사이의 이격 거리는 현미경에 의한 관찰로 측정된다.

이하 본 발명을 첨부된 도면을 참고로 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명에 따른 노광 장치의 광학계 왜곡량 측정 방법에 사용되는 레티클(21)에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 레티클(21)은 예를 들면 도 1에 도시된 노광 장치에서 레티클 스테이지(18)에 배치됨으로써 기판을 노광시킬 수 있다.

레티클(21)에는 소정 위치에 다수의 마킹부(22, 22')가 형성된다. 마킹부(22,22')는 레티클(21)의 중심부 및 외곽 지역등에 다수가 형성되며, 마킹부(22)에는 스케일(23)이 형성되어 있다. 도면 번호 22 로 지시된 것은 레티클(21)의 중심부에 형성된 마킹부이며, 도면 번호 22'로 지시된 것은 레티클(21)의 중심부가 아닌 부분에 형성된 마킹부이다.

도 2에서 원 A 로 지시된 부분에는 마킹부(22')의 확대된 부분이 도시되어 있으며, 이것은 실질적으로 중심부의 마킹부(22)의 확대도와 동일하다. 중심부의 마킹과 중심부 이외의 마킹 사이에는 단지 스케일의 간격만이 미세하게 차이가 나며, 이러한 차이가 다음에 설명될 제 1 스케일과 제 2 스케일의 이격 거리를 측정할 수 있는 해상력이 된다. 마킹부(22,22')는 노광이 이루어질 때 비임이 통과될 수 없는 비임 차단 부분(24)과, 비임이 통과될 수 있는 스케일 부분(23)으로 구분될 수 있다. 따라서 비임이 통과될 수 없는 비임 차단 부분(24)에 대응하는 기판의 부분에 도포된 감광 물질은 노광 비임에 의해 감광되지 아니한다. 마킹부(22,22')의 비임 차단 부분(24)은 예를 들면 글래스인 레티클 소재에 크롬 재료를 코팅함으로써 형성된다.

한편, 마킹부(22,22')내에 형성된 스케일(23)은 비임을 통과시키며, 따라서 노광이 이루어지면 기판에는 스케일(23)에 대응하는 부분의 감광 물질이 노광될 것이다. 스케일(23)은 크롬 재료의 코팅으로 형성된 비임 차단 부분(24)을 소정 패턴으로 제거함으로써 형성된다. 도 2에는 레티클(21)의 중심부에 형성된 마킹부(22)와 외곽에 형성된 8 개의 마킹부(22')만이 도시되었으나 이는 단지 예시적인 것에 불과하며, 실제로는 약 100 개의 마킹부를 형성함으로써 각각의 위치에 대한 정밀한 데이터를 얻게된다.

도 3에는 다수의 마킹부를 가지는 레티클을 이용하여 기판을 노광하는 것에 대한 개략적인 설명도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 소정의 비임 경로를 따라 입사된 비임(B)은 레티클(21)과 투영 광학계(300)를 통해서 기판(31)에 입사된다. 기판(31)에는 감광 물질이 도포되어 있으며, 비임(B)에 의해서 레티클(21)의 패턴을 따라 노광된다. 이때, 레티클(21)의 마킹부(22,22')에 형성된 비임 차단 부분(24)은 비임(B)을 통과시키지 않으므로, 그에 대응하는 기판(31)의 부위에 도포된 감광 물질은 노광되지 않는다. 반면에, 마킹부(22,22')에 형성된 스케일(23)은 비임(B)을 통과시키므로, 기판(31)에는 다수의 스케일부(32,32')가 형성된다. 여기에서 기판(31)의 중심부에 형성된 스케일부는 도면 번호 32 로 지시하고, 기판(31)의 중심부가 아닌 곳에 형성된 스케일부는 도면 번호 32'로 지시하기로 한다. 도 3 의 원 A'에는 기판(31)에 도포된 감광 물질을 노광시킴으로써 형성된 스케일부(32')의 확대도가 도시되어 있으며, 스케일부(32)에는 소정의 스케일(33)이 구비된다.

도 3 에 도시된 바와 같은 과정을 통해 기판(31)을 노광시킴으로써 형성된 스케일부(32,32')들은 광학계의 왜곡이 그대로 반영된 것이다. 즉, 일반적으로 렌즈의 구면 수차등에 의해 레티클(21)에 형성된 스케일(22,22')의 패턴이 정확하게 기판(31)에 전사되지 아니하는데, 특히 왜곡되어 나타나는 경우가 크다. 이러한 왜곡 현상은 특히 중심부로에서 가장 작다고 볼 수 있다. 따라서 레티클(21)의 중심부에 형성된 마킹부(22)에 대응하여 노광된 기판(31) 중심부의 스케일(32)을 상대적으로 왜곡이 작은 이상적인(ideal) 부위로 가정할 수 있다. 실제 중심부의 왜곡이 크다하여도 기판 전 영역에 같은 양으로 스케일이 형성되므로 이는 충분히 보정될 수 있다.

도 4는 기판의 위치를 평면 이동시킨 후에 다시 노광을 하는 것을 도시한 개략적인 설명도이다.

도면을 참조하면, 기판(31)은 플레이트 스테이지(19, 도1)를 평면 이동시킴으로써 그 위치가 변경된다. 예를 들면, 도 3을 참고하여 설명된 최초의 노광을 통해 기판(31)에 형성되었던 다수의 스케일부(32,32')들중, 중심부 스케일(32)을 제외한 다른 스케일(32')들중 하나가 레티클(21)의 중심부에 형성된 마킹부(22)에 대응하는 위치로 도달하도록 기판(31)을 평면 이동시킨다.

다음에 비임(B)을 입사함으로써 기판(31)을 노광하게 되면, 레티클(21)의 중심부에 형성된 마킹부(22)의 스케일(23)을 통과하는 비임(B)은 다시 투영 광학계(33)를 통해 기판(31)에 도포된 감광 물질을 노광시키게 된다. 즉, 최초의 노광시에 해당 마킹부(22')의 비임 차단 부분(24)에 의해 노광되지 않았던 부분이, 레티클(21)의 중심 마킹부(22)의 스케일(23)을 통해 입사되는 비임(B)에 의해 노광될 것이며, 그에 따라 부가적인 다른 스케일이 형성될 것이다. 기판(31)을 평면 이동시켜서 다시 노광하였을 때 다른 스케일이 형성되는 것은 광학계의 왜곡에 따른 필연적인 현상이다. 만일 광학계가 왜곡되지 않은 완전한 상태라면, 최초의 노광시에 기판(31)에 형성되었던 스케일(33)과, 기판(31)을 평면 이동시킨 후에 노광됨으로써 형성되는 스케일은 일치할 것이다. 그러나 광학계의 왜곡이 존재할 경우, 다른 스케일이 형성될 것이다.

기판(31)의 평면 이동 및 노광은 중심부에 형성된 스케일(32)을 제외한 모든 스케일(32')에 대하여 이루어진다. 즉, 중심부 스케일(32)을 제외한 모든 스케일(32')이 레티클(21)의 중심 마킹부(22)에 대응하는 위치와 일치하도록 (개별의 플레이트 스테이지(19, 도 1)의 이송을 통해) 평면 이동된 후에 다시 노광됨으로써, 최초 노광시에 형성된 스케일(33)에 부가하여 다른 스케일이 형성되도록 한다.

도 4의 원 A에 도시된 것은 기판(31)의 평면 이동후에 다시 노광됨으로써 형성된 스케일(43)을 도시한 확대도이다.

도면을 참조하면, 최초 노광시에 형성된 스케일(33)에 대하여, 평면 이동후의 노광시에 형성된 스케일(43)은 d1 및 d2 의 간격으로 이격되어 있음을 알 수 있다. 이러한 스케일(33,43)들의 이격 거리는 기판(31)을 현미경으로 관찰함으로써 알 수 있으며, 스케일(33,43)들 각각의 간격을 측정할 수 있다. 이와 같이 측정된 스케일(33,43)들 사이의 이격 거리는 공지의 컴퓨터 프로그램에 의해 분석될 것이며, 그에 기초하여 광축계의 왜곡을 조정할 수 있다.

본 발명에 따른 노광 장치의 광축계 왜곡량 측정 방법은 레티클에 형성된 스케일을 기판에 전사시키는 방법으로 왜곡량을 측정하게 되므로, 신속하고 정확하게 광축계의 왜곡량을 측정할 수 있다는 장점이 있다. 또한 이러한 왜곡량 측정 방법은 상대적으로 적은 비용으로 정확도가 높은 측정이 가능하게 하며, 작업이 용이하다는 부가적인 장점을 가진다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. 비임 통과 부분인 스케일과 비임 차단 부분이 형성된 마킹부를 중심부 및 다수의 다른 부분에 구비한 레티클을 이용하여, 감광 물질이 도포된 기판을 노광시킴으로써 상기 기판의 중심부 및 다수의 다른 부분에 제 1 스케일을 형성하는 단계,

   상기 기판의 중심부가 아닌 다수의 다른 부분에 형성된 제 1 스케일들중 하나가 상기 레티클의 중심부에 대응하는 위치에 도달하도록 상기 기판을 평면 이동시키는 단계,

   상기 레티클의 중심부에 형성된 마킹부를 통과하는 비임으로 상기 기판을 노광시킴으로써 제 2 스케일을 형성하는 단계,

   상기 기판의 평면 이동 단계 및 제 2 스케일 형성 단계를 상기 기판의 중심부가 아닌 다수의 다른 부분에 대하여 각각 반복하는 단계 및,

   상기 제 1 스케일과 제 2 스케일 사이의 이격 거리를 측정하는 단계를 포함하는 노광 장치의 광학계 왜곡량 측정 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 레티클은 글래스 재료로 제작되며, 상기 비임 차단 부분은 글래스에 크롬 재료를 코팅함으로써, 그리고 상기 레티클의 스케일은 크롬 재료의 코팅 부분을 제거함으로써 형성된 것을 특징으로 하는 노광 장치의 광학계 왜곡량 측정 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 스케일과 상기 제 2 스케일 사이의 이격 거리는 현미경에 의한 관찰로 측정되는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 광학계 왜곡량 측정 방법.