KR20000001627A - )반도체장치 제조용 노광장치에 이용되는 정전 용량 게이지 트레킹 장치, 이를 이용한 반도체장치의 표면 트레킹 방법, 레벨링장치 및 레벨링 방법 - Google Patents

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Abstract

반도체 장치 제조용 노광 장치에 이용되는 정전 용량 게이지 트레킹 장치(capacitance gauge tracking apparatus), 이를 이용한 반도체 장치의 표면 트레킹 방법, 레벨링 장치(levelling apparatus) 및 레벨링 방법을 개시한다. 본 발명의 일 관점은 접지부(ground part), 프로우브부(probe part) 및 게이지부(gauge part) 등을 구비한다. 접지부는 반도체 기판에 연결되며 접지시킨다. 프로우브부는 반도체 기판에 일정간격 이격되어 트랙킹되며 적어도 두 주파수 대역의 항전류(constant current)가 인가된다. 프로우브부에 저주파수의 항전류를 인가하여 반도체 기판의 전면(全面)을 글로벌 트레킹(global tracking)하며 글로벌 레벨링(levelling)한다. 프로우브부에 고주파수의 항전류를 인가하여 반도체 기판의 표면을 로컬 트레킹(local tracking)하며 로컬 레벨링한다. 인가되는 저주파수의 항전류는 대략 50㎐ 미만의 주파수 대역을 가지고, 인가되는 고주파수의 항전류는 대략 50㎐ 내지 500㎐의 주파수 대역을 가진다.

Description

반도체 장치 제조용 노광 장치에 이용되는 정전 용량 게이지 트레킹 장치, 이를 이용한 반도체 장치의 표면 트레킹 방법, 레벨링 장치 및 레벨링 방법
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 노광 장치(exposure system) 에 이용되는 정전 용량 게이지 트레킹 장치(capacitance gauge tracking apparatus), 이를 이용한 반도체 장치의 표면 트레킹 방법, 레벨링 장치(levelling apparatus) 및 레벨링 방법에 관한 것이다.
반도체 장치를 제조하는 공정 중에는 반도체 기판 상에 패턴을 형성하는 사진 공정이 있다. 사진 공정은 노광 장치를 이용하여 반도체 기판 상에 일정한 이미지(image)의 빛을 조사하는 노광 공정 등으로 이루어진다. 노광 공정에서 일정한 이미지를 반도체 기판 상에 형성하기 위해서는 노광 거리를 일정하게 제어하는 것이 중요하다. 이를 위해서 노광 장치에 장착되는 반도체 기판의 경사도 및 위치 등을 제어하는 것, 즉, 반도체 기판을 레벨링하는 것이 요구된다. 즉, 포커스 또는 틸트 제어(focus or tilt controlling)가 요구된다.
상기한 포커스 또는 틸트 제어를 위한 장치, 예컨대 레벨링 장치는 반도체 기판의 표면을 트레킹하여 반도체 기판 표면과 광원부, 예컨대, 노광 슬릿(exposure slit)간의 거리를 측정하는 장치가 필요하다. 이러한 장치 중에 에어 정전 용량(air capacitance)을 이용하여 반도체 기판의 표면을 트레킹하는 정전 용량 게이지 트레킹 장치가 있다. 정전 용량 게이지 트레킹 장치는 반도체 기판의 표면을 프로우브(probe)가 트레킹하며 반도체 기판의 표면과 노광 슬릿간의 거리를 측정한다. 이와 같이 측정된 신호는 노광 장치의 제어부, 예컨대 레벨링 장치의 스테이지 제어부(stage controller)에 피드백(feed back)되어 반도체 기판이 장착되는 스테이지를 구동시키는 데 이용된다.
도 1은 반도체 기판(10) 상에 형성되는 수직 구조를 개략적으로 나타내고, 도 2는 도 1의 반도체 기판(10)의 표면을 정전 용량 게이지 트레킹 장치로 트레킹한 결과를 개략적으로 나타낸다.
도 1을 참조하면, 반도체 장치가 고집적화됨에 따라 스토리지 전극(storage node) 등과 같은 도전층(30)의 단차가 높아지고 있다. 즉, 반도체 장치의 셀 어레이부(cell array area)에 셀이 작동할 수 있는 정전 용량을 확보하기 위해서 두터운 도전층(30), 예컨대 불순물이 도핑(doping)된 다결정 실리콘층(polycrystalline silicon layer)이 형성되고 있다. 따라서, 상기 도전층(30)의 단차를 극복하기 위해서 두터운 절연층(30)이 요구된다. 이때, 상기 절연층(30)은 상기 도전층(30)의 상부를 덮는 부분(31)은 얇은 두께를 가지고 상기 도전층(30)간을 매우는 부분(33) 또는 반도체 장치의 주변 회로부(peripherical circuit area)를 덮는 부분 등은 상대적으로 매우 두터운 두께를 가지게 된다.
도 2를 참조하면, 상기한 바와 같은 반도체 기판 표면을 정전 용량 게이지 트레킹 장치로 트레킹한 경우에, 측정되는 값, 예컨대, 전압 값 또는 포커스 값은 상기 반도체 기판(10)의 표면 위치에 따라 주기적으로 진동(oscillating)되는 값으로 나타날 수 있다. 즉, 포커스 값은 상기한 바와 같이 산화층 등과 같은 절연층(30)의 두께가 달라지는 주기(도 1 및 도 2의 P)에 따라 진동되는 값으로 얻어질 수 있다.
이와 같이 발생되는 결과는 절연층(30)의 두께 변화가 정전 용량 게이지 트레킹 장치에서 측정되는 값에 영향을 줄 수 있는 것을 의미한다. 또한, 실질적으로 반도체 기판(10)의 표면에서 고도 변화가 없더라도 상기 정전 용량 게이지 트레킹 장치에서 측정되는 값이 변화될 수 있다. 따라서, 트레킹 오류(tracking error)가 발생될 수 있음을 시사한다. 이에 따라, 실제의 반도체 기판(10) 표면과는 다른 상태를 의미하는 트레킹 오류 신호가 스테이지 제어부에 피드백 되어질 수 있다. 이와 같이 되면, 노광 장치의 노광 슬릿 등과 같은 광원부에 대한 반도체 기판(10) 표면이 정밀하게 정렬되지 못할 수 있다. 즉, 레벨링 불량이 발생할 수 있다. 이와 같은 레벨링 불량은 노광 공정의 포커스 마진(focus margin) 등을 크게 감소시키는 요인이 될 수 있다. 이와 같은 포커스 마진 감소 등은 노광 공정 마진을 감소시켜 노광 불량을 일으킬 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 트레킹 오류 발생을 방지할 수 있어 포커스 마진 등의 감소를 억제하여 보다 정밀한 노광 공정을 구현할 수 있는 반도체 장치 제조용 노광 장치에 이용되는 정전 용량 게이지 트레킹 장치 및 이를 이용하는 레벨링 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 트레킹 오류 발생을 방지할 수 있어 포커스 마진 등의 감소를 억제하여 보다 정밀한 노광 공정을 구현할 수 있는 반도체 장치의 표면 트레킹 방법 및 이를 이용하는 레벨링 방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 반도체 기판 상에 형성되는 수직 구조를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 도 1의 반도체 기판의 표면을 정전 용량 게이지 트레킹 장치로 트레킹한 결과를 개략적으로 나타낸다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 정전 용량 게이지 트레킹 장치를 개략적으로 나타낸다.
도 5 내지 도 8은 정전 용량, 저항 및 항전류 주파수와 임피던스의 상관 관계를 개략적으로 나타낸다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 관점은, 접지부(ground part), 프로우브부(probe part) 및 게이지부(gauge part) 등을 구비하는 반도체 장치 제조용 노광 장치에 이용되는 정전 용량 게이지 트레킹 장치를 제공한다.
상기 접지부는 반도체 기판에 연결되며 접지시킨다. 상기 프로우브부는 상기 반도체 기판에 일정간격 이격되어 트랙킹되며 적어도 두 주파수 대역의 항전류(constant current)가 인가된다. 상기 프로우브부는 저주파수의 항전류가 인가되는 저주파수용 제1프로우브부 및 고주파수의 항전류가 인가되는 고주파수용 제2프로우브부 등을 구비한다. 상기 인가되는 저주파수의 항전류는 대략 50㎐ 미만의 주파수 대역을 가진다. 상기 인가되는 고주파수의 항전류는 대략 50㎐ 내지 500㎐의 주파수 대역을 가진다. 상기 게이지부는 상기 접지부와 상기 프로우브부간의 정전 용량을 측정한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 다른 관점은, 스테이지(stage), 스테이지 구동부, 접지부, 프로우브부, 게이지부 및 스테이지 제어부 등을 구비하는 반도체 장치 제조용 노광 장치의 레벨링 장치를 제공한다.
상기 스테이지에는 반도체 기판이 장착된다. 상기 스테이지 구동부는 상기 스테이지를 구동시켜 상기 반도체 기판을 레벨링(levelling)시킨다. 상기 접지부는 상기 반도체 기판에 연결되며 접지시킨다. 상기 프로우브부는 상기 반도체 기판에 일정간격 이격되어 트랙킹되며 적어도 두 주파수 대역의 항전류가 인가된다. 상기 프로우브부는 저주파수의 항전류가 인가되는 저주파수용 제1프로우브부 및 고주파수의 항전류가 인가되는 고주파수용 제2프로우브부 등을 구비한다. 상기 인가되는 저주파수의 항전류는 대략 50㎐ 미만의 주파수 대역을 가진다. 상기 인가되는 고주파수의 항전류는 대략 50㎐ 내지 500㎐의 주파수 대역을 가진다. 상기 게이지부는 상기 접지부와 상기 프로우브부간의 정전 용량을 측정한다. 상기 스테이지 제어부는 상기 게이지부에서 피드 백(feed back)되는 신호로 상기 스테이지 구동부를 구동시켜 상기 반도체 기판을 레벨링시킨다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 관점은 접지부, 프로우브부 및 게이지부 등을 구비하는 반도체 장치 제조용 노광 장치에 이용되는 정전 용량 게이지 트레킹 장치에 반도체 기판을 도입한다. 상기 프로우브부에 저주파수의 항전류를 인가하여 상기 반도체 기판의 전면(全面)을 글로벌 트레킹(global tracking)한다. 상기 프로우브부에 고주파수의 항전류를 인가하여 상기 반도체 기판의 표면을 로컬 트레킹(local tracking)한다.
상기 프로우브부는 상기 저주파수의 항전류가 인가되는 저주파수용 제1프로우브부 및 상기 고주파수의 항전류가 인가되는 고주파수용 제2프로우브부 등을 구비한다. 상기 인가되는 저주파수의 항전류는 대략 50㎐ 미만의 주파수 대역을 가진다. 상기 인가되는 고주파수의 항전류는 대략 50㎐ 내지 500㎐의 주파수 대역을 가진다. 상기 로컬 트레킹하는 단계는 상기 반도체 기판에 형성된 칩 크기(chip size) 단위 정도로 수행된다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 다른 관점은 스테이지, 스테이지 구동부, 접지부, 프로우브부, 게이지부 및 스테이지 제어부를 포함하는 반도체 장치 제조용 노광 장치의 레벨링 장치의 상기 스테이지에 반도체 기판을 도입한다.
상기 프로우브부에 저주파수의 항전류를 인가하여 상기 반도체 기판의 전면(全面)을 글로벌 트레킹하며 상기 게이지부에서 상기 스테이지 제어부로 신호를 피드 백하여 상기 스테이지 제어부에 의해 상기 스테이지 구동부를 구동하여 글로벌 레벨링(global levelling)한다. 상기 프로우브부에 고주파수의 항전류를 인가하여 상기 반도체 기판의 표면을 로컬 트레킹하며 상기 게이지부에서 상기 스테이지 제어부로 신호를 피드 백하여 상기 스테이지 제어부에 의해 상기 스테이지 구동부를 구동하여 로컬 레벨링(local levelling)한다.
상기 프로우브부는 상기 저주파수의 항전류가 인가되는 저주파수용 제1프로우브부 및 상기 고주파수의 항전류가 인가되는 고주파수용 제2프로우브부 등을 구비한다. 상기 인가되는 저주파수의 항전류는 대략 50㎐ 미만의 주파수 대역을 가진다. 상기 인가되는 고주파수의 항전류는 대략 50㎐ 내지 500㎐의 주파수 대역을 가진다. 상기 로컬 레벨링하는 단계는 상기 반도체 기판에 형성된 칩 크기 단위로 수행된다.
본 발명에 따르면 트레킹 오류 발생을 방지할 수 있다. 따라서 노광 공정을 수행할 때 포커스 마진 또는 초점 심도 등을 보다 더 확보할 수 있어 정밀한 노광 공정을 구현할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어지거나 간략화된 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.
도 3 본 발명의 실시예에 의한 정전 용량 게이지 트레킹 장치를 개략적으로 나타내고, 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 정전 용량 게이지 트레킹 장치에 이용되는 프로우브부(probe part)를 개략적으로 나타낸다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 정전 용량 게이지 트레킹 장치는 프로우브부(200), 접지부(ground part) 및 게이지부(300) 등을 구비한다. 포토레지스트막을 도포하는 공정 등이 수행된 반도체 기판(100)은 노광 장치에 도입되어 스테이지(stage)에 장착된다. 상기 트레킹 장치는 레벨링 장치에 부가되며 상기 레벨링 장치는 상기 트레킹 장치 이외에도 상기 스테이지, 스테이지 구동부(500) 및 스테이지 제어부(400) 등을 구비하고 있다. 또한, 스테이지에 대향되는 위치에 반도체 기판(100) 상으로 빛을 조사하는 광원부 등이 위치하고 있다.
스테이지에 장착된 반도체 기판(100)에는 접지부가 전기적으로 연결되어 접지된다. 그리고, 상기 반도체 기판(100)의 표면 상부에는 상기 표면과 일정 간격 이격되는 프로우브부(200)가 도입된다. 예컨대, 프로우브부(200)는 노광 장치의 광원부의 노광 슬릿 등과 대등한 높이에 도입되어 반도체 기판(100)의 표면을 트레킹한다. 프로우브부(200) 및 접지부는 게이지부(300)에 전기적으로 연결된다. 따라서, 상기 게이지부(300)에서는 반도체 기판(100)의 표면 위치에 대한 상기 프로우브부(200) 및 상기 접지부간, 즉, 반도체 기판(100) 간의 정전 용량이 측정된다.
이와 같이 측정되는 정전 용량 값은 임피던스(impedance) 등으로 게이지부(200)에서 읽혀 포커스(focus) 값 또는 전압 값 등과 같은 신호로 측정된다. 이와 같이 읽혀진 신호는 레벨링 장치의 스테이지 제어부(400)에 피드 백된다. 노광 장치의 스테이지 제어부(400)는 상기 스테이지의 위치 또는 경사도 등을 제어하는 역할을 한다. 즉, 상기 피드 백된 신호에 의해서 스테이지를 구동시키는 스테이지 구동부(500)를 제어한다. 따라서, 스테이지 상에 장착되는 반도체 기판(100)의 경사도 또는 위치 등이 제어된다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 프로우브부(200)에는 적어도 두 종류의 주파수 대역의 항전류 주파수(constant current)가 인가된다. 예컨대, 상기 프로우브부(200)에는 저주파수의 항전류와 고주파수의 항전류가 독립적으로 인가될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 프로우브부(200)는 각기 다른 주파수대의 항전류가 독립적으로 인가되는 제1프로우브부(210) 및 제2프로우브부(250) 등으로 구비될 수 있다. 따라서, 제1프로우브부(210)에는 저주파수의 항전류가 인가될 수 있고, 제2프로우브부(250)에는 고주파수의 항전류가 인가될 수 있다. 이때, 상기 제1프로우브부(210) 및 제2프로우브부(250) 등은 각기 다수의 프로우브 등으로 이루어질 수 있다. 또한, 제1프로우브부(210)와 제2프로우브부(250) 등은 동수의 프로우브로 이루어질 수 있다. 예컨대, 4개의 프로우브를 구비하는 제1프로우브부(210)와 4개의 프로우브를 구비하는 제2프로우브부(250) 등으로 프로우브부(200)가 구비된다.
일반적으로, 게이지부(300)는 프로우브부(200)와 반도체 기판(100)간에 형성되는 임피던스(impedance)에 비례하는 전압 값 등을 측정한다. 그리고, 상기 전압 값은 포커스 값 등의 신호로 변환되어 상기 스테이지 제어부(400)로 피드 백된다. 임피던스는 수학식 1에 나타낸 바와 저항, 주파수 및 정전 용량 등과 같은 변수의 함수이다.
수학식 1에서 Z는 임피던스를 의미하고 R은 단위 면적당 비저항, 즉, ρ/A를 의미한다. C는 정전 용량을 의미한다. 즉, (ε1)A/d1+ (ε2)A/d2에 비례하는 정전 용량을 의미한다. 여기서 ε1은 절연층(130)의 상대 유전율을 의미하며 ε2는 공기의 유전율을 의미한다. A는 단위 면적을 의미하고 d1은 절연층(130)의 두께를, d2는 프로우브부(200)와 반도체 기판(100)의 표면, 즉, 절연층(130)의 표면과의 거리를 나타낸다. 그리고, ω는 프로우브부(200)에 인가되는 항전류의 주파수를 의미한다.
상기한 수학식 1에서 알 수 있듯이 임피던스는 정전 용량, 저항 및 항전류 주파수 등을 변수로 가진다. 그리고, 게이지부(300)에서 측정되는 전압 값은 임피던스에 비례한다. 따라서, 상기 전압 값은 반도체 기판(100) 상에 형성되는 절연층(130)의 두께에 따라 변화될 수 있다. 이는 상기 절연층(130)의 상대 유전율ε1이 공기의 유전율ε2에 비해서 매우 큰 점에 기인한다. 즉, 절연층(130)에 의해서 발현되는 정전 용량은 공기에 의해서 발현되는 에어 정전 용량에 비해 매우 큰 값, 예컨대 대략 4배 정도의 값을 나타낸다. 또한, 반도체 기판(100) 상에 형성되는 도전층(110)에 의한 정전 용량 또는 저항은 미미하다. 더욱이, 도전층(110), 예컨대 스토리지 전극의 단차가 높아짐에 따라 상기 절연층(130)의 두께에 의한 정전 용량의 차이는 커지게 되며, 이에 따른 임피던스의 변화 폭은 무시하지 못할 정도로 커진다.
이와 같이 임피던스가 변화되면, 절연층(130)이 도전층(110)을 덮는 부분(131)과 절연층(130)이 도전층(110)간을 메우는 부분(133)에서의 측정되는 상기 전압 값은 상기 에어 정전 용량이 일정한 경우에도 변화될 수 있다. 즉, 실질적으로 상기 반도체 기판(100)의 표면과 프로우브부(200)간의 간격이 일정한 경우에도 임피던스가 달리 계측될 수 있다. 따라서, 게이지부(300)에서 측정되는 전압 값 또는 포커스 값 등이 도 2에 도시된 바와 같이 절연층(130)의 두께 변화에 따라 진동되는 값으로 나타날 수 있다. 이를 방지하기 위해서 본 발명의 실시예에서는 두 종류 이상의 주파수 대역의 항전류를 프로우브부(200)에 인가하여 트레킹. 즉, 절연층(130)의 두께의 큰 변화에 따른 정전 용량의 변화를 인가되는 항전류 주파수를 변화시켜 전체적인 전압 값에 대한 정전 용량이 미치는 영향을 상쇄시킨다.
예컨대, 반도체 기판(100)의 전체 경사 또는 틸트를 전반적으로 제어하는 글로벌 레벨링(global leveling)을 먼저 수행한다. 이때 요구되는 글로벌 트레킹(global tracking)에서는 정전 용량 등에 민감한 저주파수의 항전류를 프로우브부(200)에 인가한다. 그리고, 칩 크기(chip size) 단위 정도의 좁은 영역에 대한 레벨링, 즉, 로컬 레벨링(local leveling)을 수행한다. 이때 요구되는 로컬 트레킹(local tracking)에서는 정전 용량 등에 감도가 상대적으로 떨어지는 고주파수의 항전류를 프로우브부(200)에 인가하여 트레킹한다.
보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
글로벌 레벨링에서는 도 2에 도시된 바와 같이 칩 크기 단위 정도로 진동하는 전압 값 또는 포커스 값 등에 의해서 전체적인 레벨링에 오류가 거의 발생되지 않는다. 즉, 상기한 정도의 진동을 무시하더라도 반도체 기판(100) 전체에 걸친 레벨링은 가능하다. 따라서, 글로벌 레벨링 수준에서는 상기 포커스 값 등이 민감하게 측정될 수 있는, 즉, 절연층(130)의 두께 변화에 민감하게 반응하여 정전 용량을 측정할 수 있는 저주파수의 항전류를 프로우브부(200)에 인가하여 글로벌 트레킹한다. 이와 같은 글로벌 트레킹에 의해서 구현되는 신호를 스테이지 제어부(400)에 피드 백하여 전체적인 반도체 기판(100)의 레벨링을 구현한다.
다음에, 칩 크기 단위 정도의 영역에서 이루어지는 로컬 레벨링을 수행한다. 이때 요구되는 로컬 트레킹에서는 진동하는 전압 값 또는 포커스 값 등에 크게 영향을 받는다. 이러한 경우에는 미세한 수준의 레벨링이 요구되므로 칩 크기 단위 정도로 변화되는 정전 용량에 상기 포커스 값 등이 민감하게 변화되어 트레킹 오류가 발생될 수 있다. 즉, 절연층(130)의 두께에 따른 정전 용량의 변화가 트레킹 오류를 발생시킬 수 있다. 따라서, 이러한 변화를 상쇄할 수 있는, 즉, 상기 포커스 값 등이 상대적으로 둔감하게 변화될 수 있는 고주파수의 항전류를 프로우브부(200)에 인가하여 트레킹한다. 이와 같이 하면, 정전 용량의 변화에 민감하게 반응하지 않는 수준의 임피던스 변화를 구현할 수 있다. 따라서, 트레킹 오류의 발생을 억제할 수 있다.
이와 같은 효과는 다음과 같은 측정 결과로부터 뒷받침된다.
도 5 내지 도 8은 정전 용량, 저항 및 항전류 주파수와 임피던스의 상관 관계를 개략적으로 나타낸다.
도 5를 참조하면, 정전 용량, 즉, 커패시턴스(capacitance)는 임피던스에 제곱근으로 역비례함을 알 수 있다. 즉, 낮은 정전 용량에서는 매우 높은 임피던스에 기여하고 높은 정전 용량으로 갈수록 수렴하여 임피던스의 기여도가 낮아진다. 따라서, 상술한 바와 같이 낮은 정전 용량이 형성되는 절연층(130)의 일부, 예컨대 도전층(110)을 덮는 부분(131)에서는 매우 높은 임피던스가 구현된다. 그리고, 높은 정전 용량이 형성되는 절연층(130)의 일부, 즉, 도전층(110)간을 메우는 부분(133)에서는 매우 낮은 임피던스가 구현된다. 따라서, 고정된 주파수, 예컨대 저주파수의 항전류 주파수를 인가하여 트레킹하면 도 2에 도시된 바와 같은 진동하는 임피던스 값, 즉, 전압 값 또는 포커스 값이 얻어진다.
도 6을 참조하면, 임피던스는 저항 값에 거의 영향을 받지 않음을 알 수 있다. 따라서, 도전층(110)의 존재는 측정되는 전압 값 또는 포커스 값에 거의 영향을 미치지 않는다. 이에 따라, 임피던스는 대부분 정전 용량의 변화에 의해서 영향을 크게 받음을 알 수 있다.
도 7을 참조하면, 임피던스는 항전류 주파수에 제곱근으로 역비례함을 알 수 있다. 즉, 저주파수의 항전류의 경우에는 임피던스가 매우 크게 구현되며 주파수 변화에 민감함을 알 수 있다. 그러나, 항전류 주파수가 고주파수로 증가함에 따라 발현되는 임피던스는 낮은 값으로 수렴된다. 또한, 주파수의 변화에 대해 변화가 미미함을 알 수 있다. 따라서, 고주파수의 항전류를 프로우브부(200)에 인가함으로써 정전 용량의 변화에 따른 임피던스 변화를 상쇄시킬 수 있음을 알 수 있다. 즉, 수학식 1에 나타낸 바와 같이 항전류의 주파수가 저주파수를 가지면 정전 용량에 의한 임피던스에 대한 영향을 감소시키는 역할을 한다. 즉, 정전 용량의 변화에 의한 임피던스의 변화를 억제하는 효과를 얻을 수 있다. 한편, 저주파수의 항전류는 높은 임피던스를 나타낸다. 즉, 정전 용량의 변화에 의한 임피던스에 대한 영향을 증폭시키는 효과를 나타낼 수 있다. 즉, 임피던스 변화를 증폭시키는 효과를 나타낼 수 있다.
도 8을 참조하면, 정전 용량이 다른 조건, 예컨대, 참조 번호 810의 경우는 0.000005(a.u.), 참조 번호 830의 경우는 0.000003, 참조 번호 850의 경우는 0.000001(a.u.)인 조건에서의 임피던스와 주파수간의 상호 관계를 알 수 있다. 정전 용량에 관계없이 임피던스와 주파수간에는 도 7을 참조하여 설명한 바와 같은 상관 관계가 성립함을 알 수 있다. 더욱이, 정전 용량이 큰 경우일수록 주파수에 대한 임피던스의 변화가 급격함을 알 수 있다. 또한, 정전 용량이 큰 경우일수록 고주파수에서 낮은 임피던스 값으로 수렴됨을 알 수 있다. 이에 따라, 정전 용량이 큰 경우에 높은 주파수의 항전류를 프로우브부(200)에 인가함으로써, 정전 용량에 의한 임피던스에의 영향을 억제할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 정전 용량의 변화에 의한 임피던스의 변화를 억제할 수 있음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에서는 로컬 레벨링에서 요구되는 로컬 트레킹을 수행할 때 고주파수의 항전류를 프로우브부(200)에 인가하여 수행할 수 있다. 이에 따라, 칩 크기 단위 정도로 변화되는 절연층(130)의 두께 변화에 의한 임피던스의 영향을 억제할 수 있다. 이에 따라 임피던스 값의 변화를 억제할 수 있다. 즉, 절연층(130)의 두께에 따른 트레킹 오류를 방지할 수 있다.
이때, 프로우브부(200)에 대략 50㎐ 이상의 고주파수의 항전류를 인가하는 것이 상기한 효과를 얻는 데 유효하다. 이는 도 7 또는 도 8에 나타난 바와 같이 대략 50㎐ 이상의 주파수가 인가될 때 임피던스가 거의 변화없이 낮은 값으로 수렴되는 현상에 근거한다. 바람직하게는 대략 50㎐ 내지 500㎐ 정도의 고주파수의 항전류를 프로우브부(200)에 인가하며 트레킹한다. 이와 같이 트레킹되어 얻어진 신호는 도 3에 도시된 바와 같은 스테이지 제어부(400)에 피드 백된다. 상기 신호에 근거하여 스테이지 제어부(400)는 스테이지 구동부(500)를 구동시켜 반도체 기판(100)을 로컬 레벨링시킨다. 이와 같은 로컬 트레킹 또는 로컬 레벨링에 의해서 반도체 기판(100)을 보다 정밀하게 레벨링시킬 수 있다. 따라서, 포커스 마진 등의 개선이 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 의한 글로벌 레벨링에 요구되는 글로벌 트레킹은 상술한 바와 같이 프로우브부(200)에 저주파수의 항전류를 인가하여 수행될 수 있다. 이때, 상기 프로우브부(200)에 도 7 또는 도 8에 나타난 바와 같이 대략 50㎐ 미만의 저주파수의 항전류를 인가하는 것이 유효하다. 이러한 주파수 대역에서 임피던스는 매우 큰 값으로 급격하게 변화한다. 따라서, 정전 용량에 의한 임피던스에 대한 영향을 증폭시킬 수 있다. 따라서, 보다 정밀한 트레킹이 가능하다. 또한, 상기한 바와 같이 임피던스 값이 주기적으로 변화하더라도 반도체 기판(100)의 전체에 걸친 넓은 영역에 대한 레벨링이 수행되므로 문제되지 않는다. 이와 같이 얻어진 신호는 도 3에 도시된 바와 같은 스테이지 제어부(400)에 피드 백된다. 상기 신호에 근거하여 스테이지 제어부(400)는 스테이지 구동부(500)를 구동시켜 반도체 기판(100)을 글로벌 레벨링시킨다.
상기한 바와 같이 다른 종류의 주파수 대역의 항전류를 인가하기 위해서 본 발명의 실시예에 의한 프로우브부(200)는 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 제1프로우브부(210) 및 제2프로우브부(250) 등을 구비하고 있다. 따라서, 상기 글로벌 트레킹을 수행할 때는 상기한 바와 같은 대략 50㎐ 미만의 주파수를 가지는 항전류를 상기 제1프로우브부(210)에 독립적으로 인가할 수 있다. 그리고, 로컬 트레킹을 수행할 때는 상기한 바와 같이 대략 50㎐ 내지 500㎐ 정도의 주파수의 항전류를 상기 제2프로우브부(250)에 독립적으로 인가할 수 있다. 따라서, 상기 제1프로우브부(210) 및 제2프로우브부(250) 등에는 독립적으로 다른 주파수 대역의 항전류가 인가될 수 있어, 글로벌 트레킹 또는 글로벌 레벨링 및 로컬 트레킹 또는 로컬 레벨링 등이 순차적으로 수행될 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통해서 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
상술한 본 발명에 따르면, 본 발명의 실시예에서는 두 종류 이상의 주파수 대역의 항전류를 정전 용량 트레킹 장치의 프로우브부에 인가할 수 있다. 이에 따라, 저주파수 대역, 예컨대 50㎐ 미만의 저주파수의 항전류를 프로우브부에 인가하며 반도체 기판 전체 등과 같은 넓은 영역에 걸쳐 글로벌 트레킹할 수 있다. 그리고, 고주파수 대역, 예컨대, 50㎐ 내지 500㎐ 정도의 고주파수의 항전류를 프로우브부에 인가하여 칩 크기 정도의 좁은 영역에 걸쳐 로컬 트레킹을 수행할 수 있다. 이와 같이 글로벌 트레킹 및 로컬 트레킹 등을 수행함으로써 절연층의 두께 변화 등에 따른 트레킹 오류를 억제할 수 있다.
이에 따라, 글로벌 트레킹에 따른 반도체 기판 전체에 걸친 글로벌 레벨링 단계와 로컬 트레킹에 따른 칩 크기 단위 정도에 걸친 로컬 레벨링 단계 등으로 레벨링 공정을 수행함으로써 레벨링 불량을 억제할 수 있다. 이에 따라, 노광 공정의 포커스 마진, 초점 심도 또는 노광 마진 등을 보다 더 확보할 수 있다. 따라서, 보다 정밀한 노광 공정을 구현할 수 있다.

Claims (18)

  1. 반도체 기판에 연결되며 접지되는 접지부;
    상기 반도체 기판에 일정간격 이격되어 트랙킹되며 적어도 두 주파수 대역의 항전류가 인가되는 프로우브부; 및
    상기 접지부와 상기 프로우브부간의 정전 용량을 측정하는 게이지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 노광 장치에 이용되는 정전 용량 게이지 트레킹 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프로우브부는
    저주파수의 항전류가 인가되는 저주파수용 제1프로우브부 및 고주파수의 항전류가 인가되는 고주파수용 제2프로우브부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 노광 장치에 이용되는 정전 용량 게이지 트레킹 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 인가되는 저주파수의 항전류는 대략 50㎐ 미만인 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 노광 장치에 이용되는 정전 용량 게이지 트레킹 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 인가되는 고주파수의 항전류는 대략 50㎐ 내지 500㎐인 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 노광 장치에 이용되는 정전 용량 게이지 트레킹 장치.
  5. 반도체 기판이 장착되는 스테이지;
    상기 스테이지를 구동시켜 상기 반도체 기판을 레벨링하는 스테이지 구동부;
    상기 반도체 기판에 연결되며 접지되는 접지부;
    상기 반도체 기판에 일정간격 이격되어 트랙킹되며 적어도 두 주파수 대역의 항전류가 인가되는 프로우브부;
    상기 접지부와 상기 프로우브부간의 정전 용량을 측정하는 게이지부; 및
    상기 게이지부에서 피드 백되는 신호로 상기 스테이지 구동부를 제어하는 스테이지 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 노광 장치의 레벨링 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 프로우브부는
    저주파수의 항전류가 인가되는 저주파수용 제1프로우브부 및 고주파수의 항전류가 인가되는 고주파수용 제2프로우브부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 노광 장치의 레벨링 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 인가되는 저주파수의 항전류는 대략 50㎐ 미만인 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 노광 장치의 레벨링 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 인가되는 고주파수의 항전류는 대략 50㎐ 내지 500㎐인 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 노광 장치의 레벨링 장치.
  9. 접지부, 프로우브부 및 게이지부를 포함하는 반도체 장치 제조용 노광 장치에 이용되는 정전 용량 게이지 트레킹 장치에
    반도체 기판을 도입하는 단계;
    상기 프로우브부에 저주파수의 항전류를 인가하여 상기 반도체 기판의 전면(全面)을 글로벌 트레킹하는 단계; 및
    상기 프로우브부에 고주파수의 항전류를 인가하여 상기 반도체 기판의 표면을 로컬 트레킹하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 표면 트레킹 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 프로우브부는
    상기 저주파수의 항전류가 인가되는 저주파수용 제1프로우브부 및 상기 고주파수의 항전류가 인가되는 고주파수용 제2프로우브부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 표면 트레킹 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 인가되는 저주파수의 항전류는 대략 50㎐ 미만인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 표면 트레킹 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 인가되는 고주파수의 항전류는 대략 50㎐ 내지 500㎐인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 표면 트레킹 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 로컬 트레킹하는 단계는
    상기 반도체 기판에 형성된 칩 크기 단위로 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 표면 트레킹 방법.
  14. 스테이지, 스테이지 구동부, 접지부, 프로우브부, 게이지부 및 스테이지 제어부를 포함하는 반도체 장치 제조용 노광 장치의 레벨링 장치의
    상기 스테이지에 반도체 기판을 도입하는 단계;
    상기 프로우브부에 저주파수의 항전류를 인가하여 상기 반도체 기판의 전면(全面)을 글로벌 트레킹하며 상기 게이지부에서 상기 스테이지 제어부로 신호를 피드 백하여 상기 스테이지 제어부에 의해 상기 스테이지 구동부를 구동하여 글로벌 레벨링하는 단계; 및
    상기 프로우브부에 고주파수의 항전류를 인가하여 상기 반도체 기판의 표면을 로컬 트레킹하며 상기 게이지부에서 상기 제어부로 신호를 피드 백하여 상기 스테이지 제어부에 의해 상기 스테이지 구동부를 구동하여 로컬 레벨링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 레벨링 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 프로우브부는
    상기 저주파수의 항전류가 인가되는 저주파수용 제1프로우브부 및 상기 고주파수의 항전류가 인가되는 고주파수용 제2프로우브부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 레벨링 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 인가되는 저주파수의 항전류는 대략 50㎐ 미만인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 레벨링 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 인가되는 고주파수의 항전류는 대략 50㎐ 내지 500㎐인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 레벨링 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 로컬 레벨링하는 단계는
    상기 반도체 기판에 형성된 칩 크기 단위로 수행되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 레벨링 방법.
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