KR19990071385A - Focus test mask for projection exposure system, focus monitoring system and focus monitoring method using the same - Google Patents

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Abstract

투영 노광 시스템용 포커스 테스트 마스크와 이를 이용한 포커스 모니터링 시스템 및 포커스 모니터링 방법을 개시한다. 투영 노광 시스템용 포커스 테스트 마스크는 빛에 대해 투명한 기판과, 기판상에 형성되고, 포커스 테스트용 제1차광막 패턴과 제1 차광막 패턴의 내부에 형성된 포커스 테스트용 제2차광막 패턴으로 구성된 포커스 테스트 패턴으로 구성된다. 포커스 테스트 패턴은 대상물의 표면에 투영되어 투영 노광 시스템의 최적 포커스를 정량화하기 위해 형성된다.A focus test mask for a projection exposure system, a focus monitoring system and a focus monitoring method using the same. The focus test mask for a projection exposure system is a focus test pattern formed on a substrate and composed of a first light-shielding film pattern for focus test and a second light-shielding film pattern for focus test formed inside the first light- . The focus test pattern is formed on the surface of the object to quantify the optimal focus of the projection exposure system.

본 발명에 따른 투영 노광 장치용 포커스 테스트 마스크를 사용하면, 투영 노광 장치의 최적 포커스를 주기적으로 용이하게 그리고 정확하게 측정할 수 있다.By using the focus test mask for a projection exposure apparatus according to the present invention, the optimum focus of the projection exposure apparatus can be measured periodically and easily and accurately.

Description

투영 노광 시스템용 포커스 테스트 마스크와 이를 이용한 포커스 모니터링 시스템 및 포커스 모니터링 방법Focus test mask for projection exposure system, focus monitoring system and focus monitoring method using the same

본 발명은 마스크에 관한 것으로, 특히 투영 노광 시스템용 포커스 테스트 마스크와 이를 이용한 포커스 모니터링 시스템 및 포커스 모니터링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mask, and more particularly, to a focus test mask for a projection exposure system, a focus monitoring system and a focus monitoring method using the same.

일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위한 사진공정에 있어서, 패턴의 임계치수(Critical Dimension) 및 프로파일(profile)은 사용되는 투영 노광 시스템의 포커싱 정도에 따라 크게 변화한다. 이러한 변화는 노광 파장이 짧아질수록 더욱 심해지기 때문에 투영 노광 시스템의 포커스 측정 및 관리는 사진공정에 있어서 대단히 중요하다.Generally, in a photolithography process for manufacturing a semiconductor device, the critical dimension and the profile of the pattern largely vary depending on the degree of focusing of the projection exposure system used. Since this change becomes worse as the exposure wavelength becomes shorter, the focus measurement and management of the projection exposure system is very important in the photolithography process.

현재 사용되는 투영 노광 시스템은 대부분 자동 포커싱 장치를 구비하여 노광공정이 진행되는 동안 최적의 포커싱이 이루어지도록 조절된다. 그러나, 노광 공정이 계속적으로 진행됨에 따라, 자동 포커싱 장치가 최적의 포커싱으로 감지하였음에도 불구하고 실제 패턴에서는 최적의 포커싱이 이루어지지 않아 불량한 패턴이 형성될 수 있다. 따라서, 자동 포커싱 장치는 최적의 포커싱을 감지할 수 있도록 일정한 주기로 또는 가끔씩 적절한 값으로 보정될 필요가 있다. 이러한 자동 포커싱 장치의 최적 포커싱 감지기준의 변화는 피사체인 웨이퍼 표면의 단차와 웨이퍼 위에 형성되어 있는 박막의 불균일성 때문에 발생된다. 또한, 상기 최적 포커싱 감지기준의 변화는, 패턴이 투영(projection) 광학계에 의해 형성되는 반면에 자동 포커싱은 이와는 별도의 광학계에 의해 이루어짐으로써, 두 광학계 사이의 보정이 잘못되었을 경우에도 발생될 수 있다.Most of the currently used projection exposure systems are equipped with automatic focusing devices so that optimal focusing is performed during the exposure process. However, as the exposure process progresses continuously, although the automatic focusing apparatus senses the optimal focusing, the optimal patterning can not be performed in the actual pattern, and a bad pattern can be formed. Therefore, the automatic focusing device needs to be calibrated to a proper value at regular intervals or occasionally so as to detect optimal focusing. The change in the optimum focusing detection standard of the automatic focusing apparatus is caused by the step difference of the wafer surface, which is the subject, and the nonuniformity of the thin film formed on the wafer. In addition, the change of the optimal focusing sensing reference may be generated even when the pattern is formed by a projection optical system, while the automatic focusing is performed by a separate optical system, so that the correction between the two optical systems is wrong .

투영 광학 시스템의 최적 포커싱을 측정하는 가장 일반적인 방법으로는 노광장치에서 포커싱을 바꾸어 가며 특정한 형태의 패턴을 웨이퍼 위에 형성한 후, 패턴의 임계치수와 프로파일의 변화를 확인하는 방법이 있다. 그러나, 이러한 방법은 보통 주사 전자 현미경을 이용하여 작업자가 육안으로 판별하기 때문에 장시간이 소요되며 작업자마다 개인차가 존재하여 신뢰성이 떨어진다.The most common method for measuring the optimal focusing of a projection optical system is to form a pattern on a wafer by varying the focusing in the exposure apparatus, and then to check the variation of the critical value of the pattern and the profile. However, this method usually takes a long time because the operator uses the scanning electron microscope to discriminate it with the naked eye, and there is individual difference among the workers, and the reliability is low.

따라서, 육안이 아닌 자동 측정 장치로 포커싱을 측정하는 새로운 방법이 제안되었다. 이 방법은 미국 특허 제5,300,786에 개시되어 있으며, 위상 이동 마스크를 사용하여 포커스에 따라 패턴이 쉬프트(shift)되는 것을 이용한 것이다. 즉, 패턴이 쉬프트된 값을 측정하여 디포커스 정도를 계산한다. 그러나 이 방법은 위상 이동 마스크를 이용하기 때문에 일반적으로 사용되는 마스크, 예컨대 바이너리 크롬 마스크(binary Chrome mask)와 같은 차광막 패턴 마스크에는 적용될 수 없다는 단점이 있다.Therefore, a new method of measuring focusing with an automatic measuring device rather than the naked eye has been proposed. This method is disclosed in U.S. Patent No. 5,300,786 and utilizes a shift of the pattern according to focus using a phase shift mask. That is, the degree of defocus is calculated by measuring the value of the shifted pattern. However, since this method uses a phase shift mask, it is disadvantageous in that it can not be applied to a commonly used mask, for example, a light-shielding film pattern mask such as a binary chrome mask.

본 발명의 목적은 투영 노광 공정시 일반적으로 사용되는 차광막 패턴 마스크에 적용될 수 있으며, 투영 노광 시스템의 최적 포커스를 손쉽게 측정할 수 있는 투영 노광 시스템용 포커스 테스트 마스크를 제공하는것이다.It is an object of the present invention to provide a focus test mask for a projection exposure system which can be applied to a light-shielding film pattern mask generally used in a projection exposure process and which can easily measure an optimum focus of the projection exposure system.

본 발명의 다른 목적은 상기 포커스 테스트 마스크를 이용한 포커스 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a focus monitoring system using the focus test mask.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 포커스 테스트 마스크를 이용한 포커스 측정 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a focus measuring method using the focus test mask.

도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 포커스 테스트 마스크의 일부를 나타내는 평면도이다.1 is a plan view showing a part of a focus test mask according to a first embodiment of the present invention.

도2는 도1의 마스크와 투영 노광 시스템을 사용하여 대상물상에 투영시킨 테스트 패턴을 나타내는 평면도로, 포커스가 최적의 상태를 유지할 경우의 평면도이다.Fig. 2 is a plan view showing a test pattern projected onto a target object using the mask and the projection exposure system of Fig. 1, in which the focus is maintained at an optimum state. Fig.

도3은 도1의 마스크와 투영 노광 시스템을 사용하여 대상물상에 투영시킨 테스트 패턴을 나타내는 평면도로, 디포커스되었을 경우의 평면도이다.FIG. 3 is a plan view showing a test pattern projected onto a target object using the mask and the projection exposure system of FIG. 1, and showing a defocused state. FIG.

도4는 본 발명의 제2실시예에 따른 포커스 테스트 마스크의 일부를 나타내는 평면도이다.4 is a plan view showing a part of a focus test mask according to a second embodiment of the present invention.

도5는 서로 다른 크기의 테스트 패턴들과 레퍼런스 패턴들을 구비하는 포커스 테스트 마스크용 단위 셀의 평면도이다.5 is a plan view of a unit cell for a focus test mask having test patterns and reference patterns of different sizes.

도6은 도5의 단위 셀내에 형성되는 레퍼런스 패턴의 평면도이다.6 is a plan view of a reference pattern formed in the unit cell of FIG.

도7은 도5에 도시되어 있는 단위 셀들이 반복 배열되어 있는 완전한 포커스 테스트 마스크의 평면도이다.FIG. 7 is a plan view of a complete focus test mask in which the unit cells shown in FIG. 5 are repeatedly arranged. FIG.

도8은 본 발명에 따른 포커스 모니터링 시스템의 블록도이다.Figure 8 is a block diagram of a focus monitoring system in accordance with the present invention.

도9는 본 발명에 따른 포커스 모니터링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a focus monitoring method according to the present invention.

도10은 포커스와 도1에 도시된 포커스 테스트 마스크의 미세 돌출 패턴의 라인 쇼트닝간의 관계를 나타내는 그래프이다.10 is a graph showing the relationship between the focus and the line shortening of the fine protruding pattern of the focus test mask shown in Fig.

도11은 포커스와 도4에 도시된 포커스 테스트 마스크의 미세 돌출 패턴의 라인 쇼트닝간의 관계를 나타내는 그래프이다.11 is a graph showing the relationship between the focus and the line shortening of the fine protruding pattern of the focus test mask shown in Fig.

도12는 웨이퍼상의 16개 지점 각각에 대하여 측정한 것으로, X축의 포커스와 투영된 테스트 패턴의 위치 이동 관계를 나타내는 그래프이다.12 is a graph showing the relationship between the focus of the X-axis and the position of the projected test pattern measured for each of 16 points on the wafer.

도13은 웨이퍼상의 16개 지점 각각에 대하여 측정한 것으로, Y축의 포커스와 투영된 테스트 패턴의 위치 이동 관계를 나타내는 그래프이다.13 is a graph showing the relationship between the focus of the Y-axis and the projected test pattern, measured for each of 16 points on the wafer.

도14는 도12와 도13에 도시된 결과로부터 얻어진 필드 곡률을 나타내는 그래프이다.14 is a graph showing the field curvature obtained from the results shown in Figs. 12 and 13. Fig.

도15는 도12와 도13에 도시된 결과로부터 얻어진 필드 비점수차를 나타내는 그래프이다.15 is a graph showing the field astigmatism obtained from the results shown in Figs. 12 and 13. Fig.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 투영 노광 시스템용 포커스 테스트 마스크는 빛에 대해 투명한 기판과, 기판상에 형성되고, 포커스 테스트용 제1차광막 패턴과 제1 차광막 패턴의 내부에 형성된 포커스 테스트용 제2차광막 패턴으로 구성된 포커스 테스트 패턴으로 구성된다. 포커스 테스트용 제1차광막 패턴은 제1 폐쇄된 기하학적 형태(a first closed geometric shape)의 안쪽 모서리를 따라 복수개의 미세 돌출 패턴들이 반복적으로 배열되어 형성된다. 그리고 제2차광막 패턴은 제1 폐쇄된 기하학적 형태의 내부에 배치된 제2 폐쇄된 기하학적 형태(a second closed geometric shape)의 안쪽 모서리를 따라 복수개의 미세 돌출 패턴들이 반복적으로 배열되어 형성한다. 포커스 테스트용 패턴은 대상물의 표면에 투영되어 투영 노광 시스템의 최적 포커스를 정량화하기 위해 상기 기판상에 형성된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a focus test mask for a projection exposure system, including: a substrate transparent to light; a focus test mask formed on the substrate and having a first light-shielding film pattern for focus test and a first light- And a focus test pattern composed of a second light-shielding film pattern. The first light-shielding film pattern for focus test is formed by repeatedly arranging a plurality of minute protruding patterns along the inner edge of a first closed geometric shape. And the second light-shielding film pattern is formed by repeatedly arranging a plurality of minute protruding patterns along an inner edge of a second closed geometric shape disposed inside the first closed geometric shape. The focus test pattern is formed on the substrate to be projected onto the surface of the object to quantify the optimal focus of the projection exposure system.

본 발명에 있어서, 상기 포커스 테스트용 제1차광막 패턴은 상기 제1 폐쇄된 기하학적 형태의 중심을 기준으로 x축 및 y축 대칭으로 배열되며, 상기 포커스 테스트용 제2차광막 패턴은 상기 제2 폐쇄된 기하학적 형태의 중심을 기준으로 x축 및 y축 대칭으로 배열되는 것이 바람직하다. 또, 상기 포커스 테스트용 제1차광막 패턴과 상기 제2차광막 패턴은 서로 반대 방향을 향하도록 배열되는 것이 바람직하다.In the present invention, the first shielding film pattern for focus test is arranged in the x-axis and y-axis symmetry with respect to the center of the first closed geometric shape, and the second shielding film pattern for focus test is arranged in the second closed It is preferable to arrange them in the x-axis and y-axis symmetry with respect to the center of the geometric shape. It is preferable that the first light-shielding film pattern for focus test and the second light-shielding film pattern are arranged so as to be opposite to each other.

상기 미세 돌출 패턴은 삼각형, 사다리꼴 패턴 또는 라인 및 스페이스 패턴으로 형성될 수 있다.The fine protruding patterns may be formed in a triangular, trapezoidal pattern or a line and space pattern.

그리고 크기가 서로 다른 복수개의 포커스 테스트 패턴들로 구성된 단위 셀들이 일정 간격으로 반복되어 배열되어 완전한 포커스 테스트 마스크를 형성하는 것이 바람직하다.It is preferable that the unit cells including a plurality of focus test patterns having different sizes are repeatedly arranged at a predetermined interval to form a complete focus test mask.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 광원과 초점 렌즈를 구비하는 투영 노광 시스템의 포커스를 모니터링하는 시스템은 포커스 테스트 마스크 및 포커스 테스트 패턴의 이동을 측정하는 측정 수단을 포함한다. 포커스 테스트 마스크는 상기 광원과 상기 초점 렌즈 사이에 배치되고, 빛에 대해 투명한 기판과, 상기 기판상에 형성되고, 제1 폐쇄된 기하학적 형태(a first closed geometric shape)의 안쪽 모서리를 따라 복수개의 미세 돌출 패턴들이 반복적으로 배열되어 형성하는 포커스 테스트용 제1차광막 패턴과 상기 제1 폐쇄된 기하학적 형태의 내부에 배치된 제2 폐쇄된 기하학적 형태(a second closed geometric shape)의 안쪽 모서리를 따라 복수개의 미세 돌출 패턴들이 반복적으로 배열되어 형성하는 포커스 테스트용 제2차광막 패턴으로 구성되며, 대상물의 표면에 투영되어 투영 노광 시스템의 최적 포커스를 정량화할 수 있는 포커스 테스트용 패턴을 포함한다. 상기 측정 수단은 초점 렌즈를 통해 대상물의 표면에 투영된 상기 포커스 테스트용 패턴의 이동(displcement)을 측정한다.A system for monitoring the focus of a projection exposure system having a light source and a focus lens for achieving the other object includes a focus test mask and measurement means for measuring movement of the focus test pattern. A focus test mask is disposed between the light source and the focus lens and includes a substrate that is transparent to light and a plurality of microstructures formed on the substrate and along an inner edge of a first closed geometric shape A plurality of microscopic patterns are formed along an inner edge of a first light-shielding film pattern for focus test formed by repeatedly arranging the protruding patterns and an inner edge of a second closed geometric shape disposed inside the first closed geometric shape, And a second test pattern for focus test formed by repetitively arranging the protruding patterns and includes a focus test pattern projected on the surface of the object to quantify the optimum focus of the projection exposure system. The measurement means measures the displacement of the focus test pattern projected on the surface of the object through the focus lens.

이 때, 상기 측정 수단은 상기 대상물의 표면에 투영된 상기 포커스 테스트용 패턴의 이동량을 측정할 수 있는 자동화된 오버레이 측정 시스템인 것이 바람직하다.In this case, the measurement means is preferably an automated overlay measurement system capable of measuring the amount of movement of the focus test pattern projected on the surface of the object.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 포커스 측정 방법은 먼저, 포커스 테스트 패턴을 구비하는 포커스 테스트 마스크를 투영 노광 시스템의 포커스 렌즈 상부에 제공한다(a). 다음에 포커스 테스트 마스크를 노광하여 상기 포커스 테스트 패턴을 상기 포커스 렌즈를 통하여 대상물의 표면에 투영한다(b). 마지막을 대상물의 표면에 투영된 포커스 테스트용 패턴의 이동량을 측정한다(c). 이 때, 포커스 렌즈의 포커스를 달리하면서 (a) 내지 (c)단계를 반복 실시하여 측정한 포커스와 이동량간의 관계를 사용하여 최적 포커스를 계산하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 포커스 측정방법.According to another aspect of the present invention, there is provided a focus measuring method comprising: (a) providing a focus test mask having a focus test pattern on a focus lens of a projection exposure system; Next, the focus test mask is exposed to project the focus test pattern onto the surface of the object through the focus lens (b). Finally, the movement amount of the focus test pattern projected on the surface of the object is measured (c). The method according to claim 1, further comprising the step of calculating an optimum focus using the relationship between the measured focus and the moved amount by repeating the steps (a) to (c) while changing the focus of the focus lens.

본 발명에 따르면, 오버레이 측정 시스템(overlay metrology system)을 사용하여 용이하게 투영 노광 장치의 최적 포커스를 측정하고 그 결과를 실제 공정에 바로 적용할 수 있기 때문에 투영 노광 장치의 최적 포커스 관리에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.According to the present invention, since the optimum focus of the projection exposure apparatus can be easily measured using the overlay metrology system and the result can be directly applied to the actual process, the time required for the optimum focus management of the projection exposure apparatus Can be shortened.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 포커스 테스트 패턴들의 형태는 명료성을 위해서 강조되었다. 도면에서 동일 참조 부호는 동일 부재를 나타낸다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. The forms of focus test patterns in the accompanying drawings are highlighted for clarity. In the drawings, the same reference numerals denote the same members.

도1은 본 발명의 제1실시예에 따른 포커스 테스트 마스크의 일부를 나타내는 평면도이다.1 is a plan view showing a part of a focus test mask according to a first embodiment of the present invention.

도1을 참조하면, 본 발명에 따른 투영 노광 시스템용 포커스 테스트 마스크(a focus test mask for use in a projection exposure system)는 빛에 대해 투명한 기판(1)과 기판(1)상에 형성된 포커스 테스트용 차광막 패턴(focus test light shielding pattern)으로 구성된다. 포커스 테스트용 차광막 패턴은 포커스 테스트 용 제1차광막 패턴(15)과 제2차광막 패턴(25)으로 이루어진다.Referring to FIG. 1, a focus test mask for use in a projection exposure system according to the present invention includes a substrate 1 that is transparent to light and a focus test mask And a focus test light shielding pattern. The light-shielding film pattern for focus test is composed of a first light-shielding film pattern 15 for focus test and a second light-shielding film pattern 25.

포커스 테스트용 제1차광막 패턴(15)은 제1 폐쇄된 기하학적 형태(a first closed geometric shape)(10)의 안쪽 모서리를 따라 복수개의 미세 돌출 패턴(17)들이 반복적으로 배열되어 형성된다. 바람직하기로는 제1 폐쇄된 기하학적 형태(10)는 사각형이며, 미세 돌출 패턴(17)은 패턴의 말단이 날카로운 형태를 띠는 것이 바람직하다. 따라서 삼각형 또는 말단이 날카로운 사다리꼴등의 형태로 형성된다.The focus test first light-shielding film pattern 15 is formed by repeatedly arranging a plurality of minute protruding patterns 17 along the inner edge of a first closed geometric shape 10. Preferably, the first closed geometric shape 10 is rectangular and the microprotrusing pattern 17 preferably has a sharp shape at the end of the pattern. Therefore, a triangle or a terminal is formed in a sharp trapezoidal shape or the like.

포커스 테스트용 제2차광막 패턴(25)은 제1 폐쇄된 기하학적 형태(10)의 내부에 배치된 제2 폐쇄된 기하학적 형태(20)의 안쪽 모서리를 따라 복수개의 미세 돌출 패턴(fine protruding pattern)(17)들이 반복적으로 배열되어 형성된다. 제2 폐쇄된 기하학적 형태(20)는 제1 폐쇄된 기하학적 형태(10)와 동일 형태로 형성되는 것이 바람직하다.The focus test second light-shielding film pattern 25 has a plurality of fine protruding patterns (hereinafter referred to as " fine protruding patterns ") along the inner edge of the second closed geometric shape 20 disposed inside the first closed geometric shape 10 17 are repeatedly arranged. Preferably, the second closed geometry 20 is formed in the same shape as the first closed geometry 10.

특히, 상기 제1 및 제2 폐쇄된 기하학적 형태들(10, 20)은 중심이 일치하도록 배치되는 것이 바람직하다. 그리고, 포커스 테스트용 제1 차광막 패턴(15)은 제1 폐쇄된 기하학적 형태(10)의 중심을 기준으로 x축 및 y축 대칭으로 배열되며, 포커스 테스트용 제2 차광막 패턴(25)도 제2 폐쇄된 기하학적 형태(20)의 중심을 기준으로 x축 및 y축 대칭으로 배열된다. 그리고 상기 포커스 테스트용 제1차광막 패턴(15)과 제2차광막 패턴(25)은 서로 반대 방향을 향하도록 배열된다.In particular, the first and second closed geometric shapes 10, 20 are preferably arranged so that their centers are coincident. The focus test first light-shielding film pattern 15 is arranged on the x-axis and y-axis symmetry with respect to the center of the first closed geometric shape 10, Are arranged in the x-axis and y-axis symmetry with respect to the center of the closed geometric shape (20). The focus test first light-shielding film pattern 15 and the second light-shielding film pattern 25 are arranged so as to face each other in the opposite direction.

도1에 도시된 마스크와 일반적인 투영 노광 시스템을 사용하여 대상물, 예컨대 포토레지스트막이 도포된 웨이퍼(100)상에 포커스 테스트용 제1 및 제2 차광막 패턴들(15, 25)을 투영시킬 경우, 포커스가 최적의 상태를 유지하면, 도2에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 폐쇄된 기하학적 도형(110, 120)의 안쪽 모서리를 따라 정확한 임계치수와 우수한 프로파일의 제1 및 제2 투영 패턴(115, 125)이 형성된다.When the first and second light-shielding film patterns 15 and 25 for focus test are projected onto a wafer 100 to which an object such as a photoresist film is applied using the mask and the general projection exposure system shown in FIG. 1, The first and second projection patterns 115 and 120 having an accurate critical dimension and a good profile along the inner edge of the first and second closed geometric shapes 110 and 120 as shown in FIG. , 125 are formed.

그러나 투영 노광 장치에서 디포커스가 발생할 경우에는 패턴의 가장자리가 뭉툭해지는 라인 쇼트닝(line shortening) 현상이 발생한다. 라인 쇼트닝은 패턴의 형태가 날카로운 부분에서 더 크게 발생한다. 따라서, 디포커스될 경우, 도3에 도시된 바와 같이, 정상 패턴에 비해 패턴의 말단이 짧아진 제1 및 제2 변형 투영 패턴(115' 125')이 형성된다.However, when defocus occurs in the projection exposure apparatus, a line shortening phenomenon occurs in which the edge of the pattern becomes blunt. The line shortening occurs in the shape of the pattern larger at the sharp part. Accordingly, when defocused, as shown in FIG. 3, first and second deformed projection patterns 115 '125' in which the ends of the pattern are shorter than the normal pattern are formed.

정상적인 제1 및 제2 투영 패턴(115, 125)과 비교하면, 정상 패턴에 비해 변형된 제1 투영 패턴(115')은 왼쪽 및 아래쪽으로 변형된 제2 투영 패턴(125')은 오른쪽 및 윗쪽으로 이동된다.Compared to the normal first and second projection patterns 115 and 125, the first projected pattern 115 'deformed relative to the normal pattern is deformed to the left and downward by the second projected pattern 125' .

또, 변형된 제1 및 제2 투영 패턴(115', 125')의 위치 이동(displacement) 정도는 디포커스 정도에 따라 달라지게 된다. 따라서, 포커스를 X축 방향으로 변형시키면서 정상적인 제1 및 제2 투영 패턴(115, 125)과 비교하여, 변형된 제2 투영 패턴(125')이 제1 투영 패턴(115')에 대해 상대적으로 위치 이동한 값을 측정한 다. 다음에, 포커스를 변수 x로, 위치 이동값을 변수 y로 하여 얻어진 곡선을 2차 곡선으로 근사시켜 y값이 최소가 되게 하는 x값을 구한다. 이렇게 얻어진 x값이 최적 포커스에 해당하게 된다.In addition, the degree of displacement of the deformed first and second projection patterns 115 'and 125' depends on the degree of defocus. Accordingly, the deformed second projection pattern 125 'is formed in such a manner that the deformed second projection pattern 125' is relatively shifted relative to the first projection pattern 115 'in comparison with the normal first and second projection patterns 115 and 125 while changing the focus in the X- Measure the moved value. Next, a curve obtained by setting the focus to the variable x and the position shift value to the variable y is approximated by a quadratic curve to obtain an x value that minimizes the y value. The x value thus obtained corresponds to the optimum focus.

이를 좀 더 자세히 설명하면 포커스와 위치 이동값간의 식은 하기식 1로 표시할 수 있다 .More specifically, the equation between the focus and the position shift value can be expressed by the following equation (1).

[식1][Formula 1]

y = aχ2+bχ+cy = aχ 2 + bχ + c

따라서 포커스값 χ를 χ1내지 χj까지 변형시켜 위치 이동값을 측정하면 다음과 같은 식들이 얻어진다.Therefore, when the focus value χ is changed from χ 1 to χ j to measure the position shift value, the following equations are obtained.

y = aχ1 2+bχ1+cy = aχ 1 2 + bχ 1 + c

y = aχ2 2+bχ2+cy = aχ 2 2 + bχ 2 + c

..

..

y = aχj 2+bχj+cy = aχ j 2 + bχ j + c

이를 행렬로 나타내면 하기식2와 같다.This can be expressed by the following equation (2).

[식2][Formula 2]

E는 허용 오차값임.E is the tolerance value.

상기 행렬을 단순화하면 (X)(A)=Y 가 되고Simplifying this matrix yields (X) (A) = Y

이 때, 오차를 최소화할 수 있는 A는 하기식3으로 표시된다.At this time, A that can minimize the error is expressed by the following equation (3).

[식3][Formula 3]

A = (Xt·X)-1X·Y 가 된다.A = (X t X) -1 X Y.

따라서 2차 근사식의 모든 계수 특히 a, b를 구하면 y를 최소가 되게 하는 x값 즉 최적 포커스 값인 -b/2a를 구할 수 있다.Therefore, if all the coefficients of the second-order approximation formula, especially a and b, are obtained, x value that minimizes y, that is, -b / 2a which is the optimum focus value can be obtained.

이렇게 X축 방향의 최적 포커스를 구한 후, 동일한 방법으로 Y축 방향의 최적 포커스를 구할 수 있다.After obtaining the optimum focus in the X-axis direction, the optimum focus in the Y-axis direction can be obtained in the same manner.

X, Y 각 방향의 최적 포커스를 구하면, 노광 필드내 한 지점의 최적 포커스(optimal focus)는 하기식4로 나타낼 수 있다.X, and Y directions, the optimal focus of one point in the exposure field can be expressed by the following equation (4).

[식4][Formula 4]

최적 포커스 = (X축 최적 포커스 + Y축 최적 포커스)/2Optimal focus = (X-axis best focus + Y-axis best focus) / 2

그리고 비점 수차는 하기식5로 나타낼 수 있다.And the astigmatism can be expressed by the following equation (5).

[식5][Formula 5]

비점수차(astigmatism) = X축 최적 포커스 - Y축 최적 포커스Astigmatism = X-axis best focus - Y-axis best focus

도4는 본 발명의 제2실시예에 따른 포커스 테스트 마스크의 일부를 나타내는 평면도이다.4 is a plan view showing a part of a focus test mask according to a second embodiment of the present invention.

제2실시예에 따른 포커스 테스트 마스크는 제1 및 제2 포커스 테스트용 차광막 패턴(45, 55)을 구성하는 돌출 패턴이 라인 및 스페이스 패턴(line & space pattern)(47)으로 구성된다는 점에 있어서 제1실시예와 차이가 있다.The focus test mask according to the second embodiment differs from the focus test mask according to the second embodiment in that the protruding patterns constituting the first and second light shielding film patterns 45 and 55 for the first and second focus test are composed of lines and space patterns 47 This is different from the first embodiment.

특히, 라인 및 스페이스 패턴(47)은 상기 제1 및 제2 폐쇄된 기하학적 형태(45, 55)의 안쪽 모서리를 따라 일정 두께로 형성된 라인 패턴(49)의 내측면에 형성되는 것이 바람직하다.In particular, the line and space patterns 47 are preferably formed on the inner surface of the line pattern 49 formed to have a constant thickness along the inner edges of the first and second closed geometric shapes 45, 55.

일반적으로 마스크를 제조하기 위해 사용되는 전자빔(E-beam)으로 마스크의 차광막 패턴을 제작할 때 사선 형태의 패턴은 45°각도의 경사로만 형성할 수 있다. 따라서, 제2실시예와 같이 라인 및 스페이스 패턴(47)으로 포커스 테스트 마스크를 형성할 경우에는 제1실시예의 삼각형 패턴(17)에 비해 쉽게 마스크를 제작할 수 있다는 장점이 있다.In general, when a light-shielding film pattern of a mask is formed with an electron beam (E-beam) used for manufacturing a mask, the oblique pattern can be formed only at a slant angle of 45 degrees. Therefore, when the focus test mask is formed by the line and space patterns 47 as in the second embodiment, the mask can be manufactured more easily than the triangular pattern 17 of the first embodiment.

포커스 테스트 마스크의 단위 셀을 나타내는 도5를 참고하면, 서로 다른 크기의 포커스 테스트용 패턴(50)들과 포커스 변화에 따른 프로파일의 변화를 비교하기 위한 레퍼런스용 패턴들인 콘택홀 패턴(55)과 라인 및 스페이스 패턴(60)을 구비한다. 인접한 두 개의 포커스 테스트용 패턴(50)들은 동일한 크기의 패턴으로 서로 다른 축소 투영비에 해당하는 패턴들인 것이 바람직하다.Referring to FIG. 5 showing a unit cell of the focus test mask, a contact hole pattern 55, which is a reference pattern for comparing the focus test patterns 50 having different sizes with each other, And a space pattern (60). It is preferable that the adjacent two focus test patterns 50 are patterns corresponding to different reduced projection ratios in the same size pattern.

예를 들어, 포커스 테스트용 패턴(50)으로 도4에 도시된 패턴을 사용할 경우에는 라인 및 스페이스 패턴(47)에서 라인의 길이(length) 및 피치(pitch)를 다르게 하여 서로 다른 크기의 포커스 테스트용 패턴(50)들을 형성한다.For example, when the pattern shown in FIG. 4 is used as the focus test pattern 50, the length and pitch of lines are different in the line and space patterns 47, Pattern 50 are formed.

레퍼런스용 라인 및 스페이스 패턴(60)은 도6에 도시된 바와 같은 패턴으로 형성하는 것이 바람직하다.The reference line and the space pattern 60 are preferably formed in a pattern as shown in Fig.

도7에는 도5에 도시된 단위 셀들이 17×14의 배열로 배치된 완전한 포커스 테스트 마스크의 평면도가 도시되어 있다.FIG. 7 shows a top view of a complete focus test mask in which the unit cells shown in FIG. 5 are arranged in a 17.times.14 array.

도7에 도시된 포커스 테스트 마스크를 사용하면 투영되는 대상물의 필드(field)내의 전 지점에 대한 최적 포커스를 측정할 수 있으며, 이로부터 필드의 곡률(field curvature) 및 필드의 비점수차(field astigmatism)를 구할 수 있다.Using the focus test mask shown in Fig. 7, it is possible to measure the optimum focus for all points in the field of the object to be projected, from which the field curvature of the field and the field astigmatism of the field, Can be obtained.

그리고 본 발명에 따른 포커스 테스트 패턴을 실제 반도체 장치를 제조하기 위한 마스크에 같이 형성하면, 노광 공정에서 인-시츄로 포커스를 자동 측정하여 최적 포커스의 유지 여부를 직접 모니터링 할 수 있다. 그리고 모니터링 결과를 노광 공정에 바로 피드백시켜 정상적인 노광 공정을 실시할 수 있다.If the focus test pattern according to the present invention is formed in a mask for fabricating a semiconductor device, the in-situ focus can be automatically measured in the exposure process to directly monitor whether or not the optimum focus is maintained. The monitoring result can be fed back directly to the exposure process to perform a normal exposure process.

도8에는 본 발명에 따른 투영 노광 시스템용 최적 포커스 모니터링 시스템의 블록도가 도시되어 있다.Figure 8 shows a block diagram of an optimal focus monitoring system for a projection exposure system in accordance with the present invention.

도8을 참조하면, 최적 포커스 모니터링 시스템은 광원(92), 포커스 테스트 마스크(94), 포커스 렌즈(96) 및 노광될 투영 대상물(98), 예컨대 포토레지스트가 도포된 웨이퍼를 포함하는 투영 노광 시스템(90)과 대상물(98)에 투영된 테스트 패턴의 위치 이동 정도를 모니터링하는 시스템(100)으로 구성된다. 위치 이동 모니터링 시스템(100)은 자동화된 오버레이 계측 시스템(overlay metrology system)인 것이 바람직하다.8, an optimal focus monitoring system includes a projection exposure system 100 that includes a light source 92, a focus test mask 94, a focus lens 96, and a projection object 98 to be exposed, And a system 100 for monitoring the degree of positional shift of the test pattern projected on the object 90 and the object 98. The location movement monitoring system 100 is preferably an automated overlay metrology system.

그리고, 위치 이동 측정 시스템(100)에서 측정된 위치 이동 값과 그 때의 포커스는 자동 계산 장치(automatic evaluating system)(102)에 입력된다. 자동 계산 장치(102)는 상기 식1 내지 식5를 자동으로 연산 처리할 수 있는 장치이다. 따라서, 여러개의 포커스에 대해 측정한 각각의 위치 이동 값들이 자동 계산 장치(102)에 입력되면 최적 포커스 및 비점수차를 구할 수 있게 된다.Then, the position shift value measured at the position movement measuring system 100 and the focus at that time are inputted to an automatic evaluating system 102. [ The automatic calculation device 102 is an apparatus capable of automatically calculating the above-mentioned equations (1) to (5). Accordingly, when the position shift values measured for the plurality of focuses are input to the automatic calculation device 102, the optimal focus and astigmatism can be obtained.

도9에는 도8에 도시된 최적 포커스 모니터링 시스템을 사용하여 최적 포커스를 측정하는 방법의 흐름도가 도시되어 있다.Fig. 9 shows a flow chart of a method for measuring optimal focus using the optimum focus monitoring system shown in Fig.

먼저 포커스 테스트 마스크(94)와 투영 대상물(98), 예컨대 감광막이 도포된 웨이퍼를 투영 노광 장치(90)에 로딩한다(900). 다음에, 광원(92)으로부터 빛을 포커스 테스트 마스크(94)에 조사하여 마스크(94)에 형성되어 있는 테스트 패턴을 포커스 렌즈(96)를 통해 대상물(98)에 투영시킨 후, 베이킹 및 현상 공정등과 같은 통상적인 공정을 거쳐 대상물(98)상에 투영된 테스트 패턴, 예컨대 웨이퍼의 표면에 감광막 패턴을 형성한다(902). 이어서, 오버레이 측정 시스템을 사용하는 위치 이동 측정 시스템(100)에서 투영된 테스트 패턴의 위치 이동 정도를 측정한다(904). 이 때, n개의 포커스에 대하여 위치 이동 정도를 측정할 때까지 900 내지 904 단계를 포커스를 바꾸어가며 반복 실시한다(906). 이렇게 해서 측정된 위치 이동 값들과 포커스들이 자동 계산 장치(102)에 입력되면, 자동 계산 장치에서 최적 포커스를 계산한다(908). 또, 대상물(98)상의 복수개의 지점에 대한 최적 포커스를 측정하여 대상물의 필드 곡률과 비점수차도 계산한다.First, the focus test mask 94 and the object to be projected 98, for example, the wafer to which the photosensitive film is applied, are loaded (900) on the projection exposure apparatus 90. Next, the light is irradiated from the light source 92 to the focus test mask 94 to project the test pattern formed on the mask 94 to the object 98 through the focus lens 96, (902) a test pattern projected onto the object 98, for example, a photoresist pattern on the surface of the wafer. Next, the degree of positional shift of the projected test pattern is measured 904 in the position movement measurement system 100 using the overlay measurement system. In this case, steps 900 to 904 are repeatedly performed with the focus changed until the positional shift degree is measured with respect to the n focuses (906). When the measured positional shift values and the focuses are input to the automatic calculation device 102, the automatic calculation device calculates optimal focus (908). In addition, the optimum focus for a plurality of points on the object 98 is measured to calculate the field curvature and astigmatism of the object.

본 발명은 하기의 실험예를 참고로 더욱 상세히 설명되며, 이 실험예가 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail with reference to the following experimental examples, which are not intended to limit the present invention.

<실험예 1><Experimental Example 1>

본 발명에 따른 포커스 테스트 패턴이 디포커스됨에 따라 라인 쇼트닝 현상을 나타내는지 여부를 알아보기 위하여 다음과 같이 시뮬레이션하였다. 노광 장치로는, 248nm의 파장을 사용하고 개구수가 0.5인, KrF 엑시머 레이저를 사용하였으며, 포커스 테스트 마스크로는 도1에 도시된 포커스 테스트 마스크를 사용하였다. 포커스는 -1.0, -0.5, 0.0, 0.5 및 1.0으로 달리하면서, 감광막이 도포된 웨이퍼들을 노광하여 웨이퍼상에 포토레지스트 패턴을 형성하였다.In order to determine whether the focus test pattern according to the present invention exhibits line shortening due to defocus, the following simulation is performed. As the exposure apparatus, a KrF excimer laser with a wavelength of 248 nm and a numerical aperture of 0.5 was used, and the focus test mask shown in FIG. 1 was used as a focus test mask. The focus was changed to -1.0, -0.5, 0.0, 0.5, and 1.0, and the photoresist-coated wafers were exposed to form a photoresist pattern on the wafer.

형성된 포토레지스트 패턴에서 미세 돌출 패턴(도1의 17 참고)의 길이를 측정하여 그 결과를 도10에 도시하였다. 도10의 그래프로부터 포커스가 0.1㎛ 변동할 때 미세 돌출 패턴의 길이가 0.01㎛ 정도 짧아짐을 알 수 있었다. 이로부터 본 발명에 따른 포커스 테스트 마스크를 사용하여 오버레이 측정 시스템으로 위치 이동을 충분히 측정할 수 있음을 알 수 있었다.The length of the fine protruding pattern (see 17 in FIG. 1) in the formed photoresist pattern was measured, and the results are shown in FIG. It can be seen from the graph of Fig. 10 that the length of the fine protruding pattern becomes shorter by about 0.01 mu m when the focus shifts by 0.1 mu m. From this, it can be seen that the positional shift can be sufficiently measured by the overlay measurement system using the focus test mask according to the present invention.

기타 조건은 모두 동일하게 하고 포커스 테스트 마스크만 도4에 도시된 마스크를 사용하여 라인 패턴(도4의 47참고)의 길이 변화를 측정하여 그 결과를 도11에 도시하였다. 도10에 도시된 결과보다는 라인 쇼트닝의 정도가 작기는 하였으나 오버레이 측정 시스템으로 측정하기에는 충분함을 알 수 있었다.The other conditions are all the same and only the focus test mask is used to measure the length change of the line pattern (see 47 in FIG. 4) using the mask shown in FIG. 4, and the result is shown in FIG. Although the degree of line shortening was smaller than the result shown in FIG. 10, it was found that it was sufficient to measure with the overlay measurement system.

<실험예 2><Experimental Example 2>

길이가 15㎛이고 폭이 0.3㎛이며 피치가 0.9㎛인 라인 및 스페이서 패턴으로 이루어진 포커스 테스트 패턴을 구비하는 마스크를 사용하였고 기타 노광 조건은 제1실시예와 동일하게 하여 웨이퍼상의 25개 지점에 대하여 테스트 패턴의 위치 이동을 측정하였다. 이 때 포커스는 X축과 Y축 각각에 대하여 0.6, 0.3, 0.0,-0.3,-0.6 으로 변화시켰다. 이렇게 하여 측정한 25개의 지점 값중 16개의 지점에 대하여 측정한 포커스와 위치 이동 값이 도12와 도13의 그래프에 도시되어 있다.A mask having a focus test pattern composed of a line and a spacer pattern having a length of 15 mu m, a width of 0.3 mu m, and a pitch of 0.9 mu m was used, and other exposure conditions were applied to 25 points on the wafer The position shift of the test pattern was measured. At this time, the focus was changed to 0.6, 0.3, 0.0, -0.3, and -0.6 for the X axis and the Y axis, respectively. The focus and position shift values measured for the 16 points out of the 25 point values thus measured are shown in the graphs of FIGS. 12 and 13. FIG.

또, 도12와 도13에 도시된 그래프를 사용하면 16개의 지점에 대한 최적 포커스를 결정할 수 있다. 이렇게 결정된 최적 포커스로부터 얻어진 필드 곡률과 필드 비점수차가 도14와 도15에 도시되어 있다.Also, by using the graphs shown in FIGS. 12 and 13, it is possible to determine the optimum focus for 16 points. The field curvature and the field astigmatism obtained from the thus determined optimal focus are shown in Figs. 14 and 15. Fig.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 투영 노광 장치용 포커스 테스트 패턴 마스크는 노광공정시 일반적으로 사용되는 차광막 패턴 마스크에 적용할 수 있다. 또, 오버레이 측정 시스템(overlay metrology system)을 사용하여 용이하게 투영 노광 장치의 최적 포커스를 측정하고 이로부터 필드 곡률 및 비점수차를 쉽게 구할 수 있다. 그리고 본 발명에 따른 포커스 테스트 마스크를 사용하여 주기적으로 포커스를 모니터링한 후, 그 결과를 실제 공정에 바로 적용할 수 있기 때문에 투영 노광 장치의 최적 포커스 관리에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.As described above, the focus test pattern mask for a projection exposure apparatus according to the present invention can be applied to a light-shielding film pattern mask generally used in an exposure process. Also, an overlay metrology system can be used to easily measure the best focus of the projection exposure apparatus, and to easily obtain field curvature and astigmatism therefrom. Also, since the focus is monitored periodically using the focus test mask according to the present invention, the result can be directly applied to an actual process, thereby shortening the time required for optimum focus management of the projection exposure apparatus.

Claims (15)

빛에 대해 투명한 기판; 및A substrate transparent to light; And 상기 기판상에 형성되고, 제1 폐쇄된 기하학적 형태(a first closed geometric shape)의 안쪽 모서리를 따라 복수개의 미세 돌출 패턴들이 반복적으로 배열되어 형성하는 포커스 테스트용 제1차광막 패턴과 상기 제1 폐쇄된 기하학적 형태의 내부에 배치된 제2 폐쇄된 기하학적 형태(a second closed geometric shape)의 안쪽 모서리를 따라 복수개의 미세 돌출 패턴들이 반복적으로 배열되어 형성하는 포커스 테스트용 제2차광막 패턴으로 구성되며, 대상물의 표면에 투영되어 투영 노광 시스템의 최적 포커스를 정량화할 수 있는 포커스 테스트용 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템용 포커스 테스트 마스크.A first shielding film pattern for focus test formed on the substrate and formed by repeatedly arranging a plurality of minute protruding patterns along an inner edge of a first closed geometric shape, A second shielding film pattern for focus test formed by repeatedly arranging a plurality of minute protruding patterns along an inner edge of a second closed geometric shape disposed inside the geometric shape, And a focus test pattern which is projected on the surface to quantify the optimum focus of the projection exposure system. 제1항에 있어서, 상기 포커스 테스트용 제1차광막 패턴은 상기 제1 폐쇄된 기하학적 형태의 중심을 기준으로 x축 및 y축 대칭으로 배열되며, 상기 포커스 테스트용 제2차광막 패턴은 상기 제2 폐쇄된 기하학적 형태의 중심을 기준으로 x축 및 y축 대칭으로 배열된 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템용 포커스 테스트 마스크.2. The light-shielding film for focus test according to claim 1, wherein the first light-shielding film pattern for focus test is arranged in the x-axis and y-axis symmetry with respect to the center of the first closed geometric shape, Wherein the focus test mask is arranged in the x-axis and y-axis symmetry with respect to the center of the geometric shape. 제1항에 있어서, 상기 포커스 테스트용 제1차광막 패턴과 상기 제2차광막 패턴은 서로 반대 방향을 향하도록 배열된 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템용 포커스 테스트 마스크.The focus test mask for a projection exposure system according to claim 1, wherein the focus test first light-shielding film pattern and the second light-shielding film pattern are arranged so as to be opposite to each other. 제1항에 있어서, 상기 미세 돌출 패턴은 삼각형 또는 사다리꼴 패턴인 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템용 포커스 테스트 마스크.The focus test mask for a projection exposure system according to claim 1, wherein the fine protrusion pattern is a triangular or trapezoidal pattern. 제1항에 있어서, 상기 미세 돌출 패턴은 라인 및 스페이스 패턴인 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템용 포커스 테스트 마스크.The focus test mask for a projection exposure system according to claim 1, wherein the fine protrusion patterns are line and space patterns. 제5항에 있어서, 상기 라인 및 스페이스 패턴은 상기 제1 및 제2 폐쇄된 기하학적 형태의 안쪽 모서리를 따라 일정 두께로 형성된 라인 패턴의 내측면에 형성된 패턴인 것을 특징으로 하는 노광 시스템용 포커스 테스트 마스크.6. The focus test mask for an exposure system according to claim 5, wherein the line and space patterns are formed on an inner surface of a line pattern formed to have a predetermined thickness along inner corners of the first and second closed geometries. . 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 폐쇄된 기하학적 형태들은 중심이 일치하는 것을 특징으로 하는 노광 시스템용 포커스 테스트 마스크.2. The focus test mask of claim 1, wherein the first and second closed geometries are centered. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 폐쇄된 기하학적 형태들은 사각형인 것을 특징으로 하는 노광 시스템용 포커스 테스트 마스크.2. The focus test mask of claim 1, wherein the first and second closed geometric shapes are square. 제1항에 있어서, 상기 포커스 테스트 마스크는 레퍼런스용 라인 및 스페이서 패턴을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 시스템용 포커스 테스트 마스크.The focus test mask for an exposure system according to claim 1, wherein the focus test mask further comprises a line for reference and a spacer pattern. 제1항에 있어서, 상기 포커스 테스트 마스크는 크기가 서로 다른 복수개의 포커스 테스트 패턴들로 구성된 단위 셀들이 일정 간격으로 반복되어 배열된 것을 특징으로 하는 노광 시스템용 포커스 테스트 마스크.The focus test mask for an exposure system according to claim 1, wherein the focus test mask comprises unit cells comprising a plurality of focus test patterns having different sizes repeatedly arranged at regular intervals. 제10항에 있어서, 상기 마스크에 반도체 장치를 제조하기 위한 패턴을 더 구비하여 최적 포커스 측정과 반도체 제조 공정을 인-시츄로 진행할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 노광 시스템용 포커스 테스트 마스크.The focus test mask for an exposure system according to claim 10, further comprising a pattern for manufacturing a semiconductor device in the mask so that optimal focus measurement and semiconductor manufacturing process can be performed in situ. 광원과 초점 렌즈를 구비하는 투영 노광 시스템의 포커스를 모니터링하는 시스템에 있어서,A system for monitoring a focus of a projection exposure system having a light source and a focus lens, 상기 광원과 상기 초점 렌즈 사이에 배치되고,A focal lens disposed between the light source and the focus lens, 빛에 대해 투명한 기판과,A substrate transparent to light, 상기 기판상에 형성되고, 제1 폐쇄된 기하학적 형태(a first closed geometric shape)의 안쪽 모서리를 따라 복수개의 미세 돌출 패턴들이 반복적으로 배열되어 형성하는 포커스 테스트용 제1차광막 패턴과 상기 제1 폐쇄된 기하학적 형태의 내부에 배치된 제2 폐쇄된 기하학적 형태(a second closed geometric shape)의 안쪽 모서리를 따라 복수개의 미세 돌출 패턴들이 반복적으로 배열되어 형성하는 포커스 테스트용 제2차광막 패턴으로 구성되며, 대상물의 표면에 투영되어 투영 노광 시스템의 최적 포커스를 정량화할 수 있는 포커스 테스트용 패턴으로 구성된 투영 노광 시스템용 포커스 테스트 마스크; 및A first shielding film pattern for focus test formed on the substrate and formed by repeatedly arranging a plurality of minute protruding patterns along an inner edge of a first closed geometric shape, A second shielding film pattern for focus test formed by repeatedly arranging a plurality of minute protruding patterns along an inner edge of a second closed geometric shape disposed inside the geometric shape, A focus test mask for a projection exposure system constituted by a pattern for focus test projected onto a surface and capable of quantifying the optimum focus of the projection exposure system; And 상기 초점 렌즈를 통해 대상물의 표면에 투영된 상기 포커스 테스트용 패턴의 이동(displcement)을 모니터링하는 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 포커스 모니터링 시스템.And a system for monitoring the displacement of the focus test pattern projected onto the surface of the object through the focus lens. 제12항에 있어서, 상기 모니터링 시스템은 상기 대상물의 표면에 투영된 상기 포커스 테스트용 패턴의 이동량을 측정할 수 있는 자동화된 오버레이 측정 시스템인 것을 특징으로 하는 디포커스 모니터링 시스템.13. The defocus monitoring system of claim 12, wherein the monitoring system is an automated overlay measurement system capable of measuring an amount of movement of the focus test pattern projected on a surface of the object. (a)빛에 대해 투명한 기판과 상기 기판상에 형성되고, 제1 폐쇄된 기하학적 형태의 안쪽 모서리를 따라 복수개의 미세 돌출 패턴들이 반복적으로 배열되어 형성하는 포커스 테스트용 제1차광막 패턴과 상기 제1 폐쇄된 기하학적 형태의 내부에 배치된 제2 폐쇄된 기하학적 형태의 안쪽 모서리를 따라 복수개의 미세 돌출 패턴들이 반복적으로 배열되어 형성하는 포커스 테스트용 제2차광막 패턴으로 구성되며, 대상물의 표면에 투영되어 투영 노광 시스템의 최적 포커스를 정량화할 수 있는 포커스 테스트용 패턴을 포함하는 투영 노광 시스템용 포커스 테스트 마스크를 투영 노광 시스템의 포커스 렌즈 상부에 제공하는 단계;(a) a first light-shielding film pattern for focus test formed on a substrate transparent to light and formed by repeatedly arranging a plurality of minute protruding patterns along an inner edge of a first closed geometric shape, and And a second shielding film pattern for focus test formed by repeatedly arranging a plurality of minute protruding patterns along an inner edge of a second closed geometric shape disposed inside the closed geometric shape, Providing a focus test mask for a projection exposure system including a focus test pattern capable of quantifying an optimal focus of an exposure system on top of a focus lens of a projection exposure system; (b)상기 포커스 테스트 마스크를 노광하여 상기 포커스 테스트 패턴을 상기 포커스 렌즈를 통하여 대상물의 표면에 투영하는 단계;(b) exposing the focus test mask to project the focus test pattern onto the surface of the object through the focus lens; (c)상기 대상물의 표면에 투영된 포커스 테스트 패턴의 이동량을 측정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템의 포커스 측정방법.(c) measuring a movement amount of the focus test pattern projected on the surface of the object. 제14항에 있어서, 상기 포커스 렌즈의 포커스를 달리하면서 (a) 내지 (c)단계를 반복하여 실시한 후, 측정한 포커스와 이동량간의 관계를 사용하여 최적 포커스를 계산하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 시스템의 포커스 측정방법.The method according to claim 14, further comprising the step of calculating optimal focus using the relationship between the measured focus and the movement amount after repeating the steps (a) to (c) while changing the focus of the focus lens Of the projection exposure system.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100388447B1 (en) * 2001-08-27 2003-06-25 전차수 A method for black matrix stain simulation of segment lens
KR20030089628A (en) * 2002-05-16 2003-11-22 주식회사 하이닉스반도체 Monitoring patterns of a semiconductor device
KR101110176B1 (en) * 2004-01-05 2012-01-31 매그나칩 반도체 유한회사 Mask adapted for forming system on chip

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