KR20000022814A - 포토리소그래피 장치 및 반도체 웨이퍼의 레벨링과 초점조절의방법 - Google Patents

포토리소그래피 장치 및 반도체 웨이퍼의 레벨링과 초점조절의방법 Download PDF

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Abstract

포토리소그래피 장치에 있어서, 제 1 및 제 2 프로세스로 구성된 조절 방법이 제공된다. 제 1 프로세스에서는, 셀 위치들 중 하나의 위치에서 반도체 웨이퍼가 연속적으로 세트된다. 각 셀 위치에서, 웨이퍼 표면에 레이저빔이 주사되고 이 웨이퍼 표면에서 반사된 광을 검출하여, 각 셀 위치에서의 웨이퍼의 수직 오프셋 위치를 판정한다. 수직 오프셋 위치를 나타내는 데이터는 메모리에 저장되며, 모든 셀 위치로부터 오프셋 위치 데이터가 도출될 때까지 제 1 프로세스가 반복된다. 제 2 프로세스에서는, 저장된 오프셋 위치 데이터로부터 모든 셀 위치에서의 웨이퍼의 경사각이 판정되며, 이 판정된 경사각을 나타내는 각 데이터가 메모리에 저장된다. 그 다음, 셀 위치들 중의 하나의 위치에서 웨이퍼가 세트되고, 이 세트된 셀 위치에 대응하는 각 데이터가 메모리로부터 독출되어, 웨이퍼 표면이 수평방향으로 얼라인먼트된다. 또한, 이 세트된 셀 위치에 대응하는 오프셋 위치 데이터가 메모리로부터 독출되어, 웨이퍼 표면이 초점을 향하여 수직방향으로 이동된다. 웨이퍼가 모든 셀 위치에 세트될 때까지 제 2 프로세스가 반복된다.

Description

포토리소그래피 장치 및 반도체 웨이퍼의 레벨링과 초점조절의 방법 {PHOTOLITHOGRAPHY APPARATUS AND METHOD OF PROVIDING LEVELLING AND FOCUSING ADJUSTMENTS ON A SEMICONDUCTOR WAFER}
본 발명은 집적회로에 대한 포토리소그래피법에 관한 것으로, 특히, 반도체 웨이퍼에 대한 레벨링 (levelling) 및 포커싱 (focusing) 을 조절하는 방법 및 이 방법을 이용하는 포토리소그래피 장치에 관한 것이다.
종래의 포토리소그래피 공정에서는, 반도체 웨이퍼 상에 경계지어진 복수의 직사각형 셀 각각에 칩 패턴을 전사한다. 그러나, 웨이퍼가 원형이기 때문에, 웨이퍼의 주변부에 위치한 셀들은 칩 패턴의 광에 노광되지 않을 수도 있다. 또한, 포지티브형 포토레지스트를 웨이퍼에 도포한 경우, 노광된 부분이 용해제에 의해 에칭되어 제거된 후에, 노광되지 않은 포토레지스트 부분이 잔존하게 된다. 이러한 이유 때문에, 포지티브형 포토레지스트로 도포된 웨이퍼의 주변부 영역에도 칩 패턴을 노광한다. 그러나, 웨이퍼의 원주 주위에서 웨이퍼의 고유 굴곡으로 인하여, 칩 패턴에 의해 변조된 광이 주변부의 셀들에서는 정확하게 초점이 맞춰지지 않아, 포지티브형 포토레지스트의 주변부 영역의 일부가 불필요한 잔류물로서 남게 된다.
또다른 포토리소그래피 공정에 따르면, 하나의 마스크 (또는 레티클) 에 여러개의 칩 패턴을 인쇄하여 마스크의 모든 칩 패턴을 웨이퍼에 노광한다. 이 기술에 따르면, 칩 패턴이 적절하게 전사된 셀들만을 판매용 제품으로 선적하고 그 이외의 셀들은 버린다. 그러나, 주변부의 셀들은 정확하게 초점이 맞춰진 광에 노광되지 않는다는 문제가 있다.
따라서, 적절한 레벨링 (levelling) 및 포커싱 (focusing) 을 위해서는, 모든 셀 위치에서 웨이퍼의 표면을 정확히 제어할 필요가 있다.
본 발명의 목적은, 모든 셀 위치에서 웨이퍼의 표면을 정확히 얼라인먼트하고 웨이퍼의 표면을 주사광의 초점에 맞추는, 반도체 웨이퍼의 조절 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제 1 양태에 따라서, 반도체 웨이퍼에 대한 조절 방법을 제공한다.
이 방법은, (a) 복수의 셀 위치 중 하나의 셀 위치에서 웨이퍼를 세트하는 단계, (b) 상기 웨이퍼의 표면에 레이저빔을 주사한 후, 상기 웨이퍼의 표면에서 반사된 광을 검출하는 단계, (c) 상기 검출된 광을 분석하고 그 분석결과로부터 상기 웨이퍼의 수직 오프셋 위치를 판정한 후, 상기 수직 오프셋 위치를 나타내는 오프셋 위치 데이터를 제 1 메모리에 저장하는 단계, (d) 복수의 오프셋 위치 데이터가 상기 제 1 메모리에 저장될 때까지 단계 (a) 내지 단계 (c) 를 반복하고, 상기 저장된 복수의 오프셋 위치 데이터로부터 상기 복수의 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 복수의 경사각을 판정한 후, 상기 판정된 경사각을 나타내는 복수의 각 (angle) 데이터를 제 2 메모리에 저장하는 단계, (e) 복수의 셀 위치들 중의 하나의 셀 위치에서 상기 웨이퍼를 세트하는 단계, (f) 상기 세트된 셀 위치에 대응하는 상기 제 2 메모리로부터의 각 데이터를 판독하고, 상기 판독된 각 데이터에 따라서 웨이퍼 표면을 수평 방향으로 얼라인먼트하는 단계, (g) 상기 세트된 셀 위치에 대응하는 상기 제 1 메모리로부터의 오프셋 데이터를 판독하고, 상기 판독된 오프셋 위치 데이터에 따라서 상기 웨이퍼 표면을 초점으로 수직이동시키는 단계로 구성되어 있다. 모든 셀 위치 상기 웨이퍼가 세트될 때까지 단계 (e) 내지 단계 (g) 가 반복된다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 본 발명은, (a) 복수의 셀 위치 중 하나의 셀 위치에서 웨이퍼를 세트하는 단계, (b) 상기 하나의 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 표면에 레이저빔을 주사한 후, 상기 웨이퍼의 표면에서 반사된 광을 검출하는 단계, (c) 상기 검출된 광을 분석하고 그 분석결과로부터 상기 하나의 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 수직 오프셋 위치를 판정한 후, 상기 수직 오프셋 위치를 나타내는 오프셋 위치 데이터를 제 1 메모리에 저장하는 단계, (d) 복수의 오프셋 위치 데이터가 상기 제 1 메모리에 저장될 때까지 단계 (a) 내지 단계 (c) 를 반복하고, 상기 저장된 복수의 오프셋 위치 데이터로부터, 상기 웨이퍼의 주변부에 인접한 복수의 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 복수의 경사각을 판정한 후, 상기 판정된 경사각을 나타내는 복수의 각 데이터를 제 2 메모리에 저장하는 단계, (e) 복수의 셀 위치들 중의 하나의 셀 위치에서 상기 웨이퍼를 세트하는 단계, (f) 상기 세트된 셀 위치가 상기 웨이퍼의 주변부에 인접한지 아닌지를 판정하는 단계로 구성되는, 반도체 웨이퍼 조절방법을 제공한다. 단계 (g) 에서는, 상기 세트된 셀 위치가 상기 주변부에 인접하지 않을 경우, 상기 세트된 셀 위치에 대응하는 상기 제 2 메모리로부터의 각 데이터를 판독한 다음, 상기 판독된 각 데이터에 따라서 상기 웨이퍼 표면을 수평방향으로 얼라인먼트하고, 상기 세트된 셀 위치에 대응하는 상기 제 1 메모리로부터의 상기 오프셋 데이터를 판독한 다음, 상기 판독된 오프셋 위치 데이터에 따라서 상기 웨이퍼 표면을 상기 초점으로 수직이동한다. 단계 (h) 에서는, 상기 세트된 셀 위치가 상기 주변부에 인접하는 경우, 상기 웨이퍼의 상기 세트된 셀 위치의 표면으로 복수의 레이저빔을 주사하고 상기 표면으로부터 반사된 빔을 검출한 다음, 상기 검출된 빔을 분석하여 상기 세트된 셀 위치에서의 복수의 수직 오프셋을 판정하고, 상기 세트된 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 경사각을 판정한 후, 상기 판정된 경사각에 따라서 상기 웨이퍼 표면을 수평방향으로 얼라인먼트하고, 상기 수직 오프셋들 중의 한 오프셋에 따라서 상기 웨이퍼 표면을 상기 초점으로 수직이동시킨다. 모든 셀 위치에 상기 웨이퍼가 세트될 때까지, 단계 (e) 내지 단계 (h) 가 반복된다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 본 발명은, 칩 패턴을 가진 마스크 및 상기 칩 패턴에 따른 이미지 형태의 변조 입사광을 지지하는 마스크 지지계, 상기 변조광을 초점상으로 투영하는 투영렌즈계, 반도체 웨이퍼의 수평방향 이동 및 조절을 위한 웨이퍼 지지계로서, 복수의 셀 위치 중 하나의 셀 위치에 상기 웨이퍼를 연속적으로 세트하도록 제어되는 웨이퍼 지지계, 상기 각 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 표면에 레이저빔을 주사하고 상기 웨이퍼의 표면으로부터 반사된 광을 검출하는 위치 감지계, 상기 각 셀 위치의 상기 반사광을 나타내는 신호를 연속적으로 분석하고, 이 분석결과로부터 상기 복수의 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 복수의 수직 오프셋 위치를 판정하는 위치분석회로, 및 상기 복수의 수직 오프셋 위치로부터 상기 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 복수의 경사각을 판정하는 각 계산회로를 구비하는 포토리소그래피 장치를 제공한다. 또한, 상기 셀 위치 중 하나의 셀 위치에서 상기 웨이퍼를 연속적으로 세트하도록 상기 웨이퍼 지지계를 제어함으로써, 각 셀 위치에서, 상기 셀 위치에 대하여 판정된 상기 경사각에 따라서 상기 웨이퍼의 표면을 수평방향으로 얼라인먼트하고, 각 셀 위치에서, 상기 셀 위치에 대하여 판정된 상기 수직 오프셋 위치에 따라서 상기 웨이퍼의 표면을 상기 초점으로 수직이동시키는 제어회로를 제공한다.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 본 발명은 칩 패턴 및 상기 칩 패턴에 따른 이미지 형태의 변조 입사광의 수평이동을 지지하는 마스크 지지계, 슬릿을 구비하며 상기 변조광의 일부가 이 슬릿을 통과하도록 한 차폐 부재, 상기 슬릿을 통과한 상기 광을 초점상으로 투영하는 투영렌즈계, 반도체 웨이퍼의 수평방향 이동 및 조절을 위한 웨이퍼 지지계로서, 복수의 셀 위치 중 하나의 셀 위치에서 상기 웨이퍼를 연속적으로 세트하도록 제어되는 웨이퍼 지지계, 상기 각 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 표면에 레이저빔을 주사하고 상기 웨이퍼의 표면으로부터 반사된 광을 검출하는 위치 감지계, 상기 각 셀 위치의 상기 반사광을 나타내는 신호를 분석하고, 이 분석결과로부터 상기 복수의 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 복수의 수직 오프셋 위치를 판정하는 위치분석회로, 및 상기 복수의 수직 오프셋 위치로부터 상기 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 복수의 경사각을 판정하는 각 계산회로를 구비하는 포토리소그래피 장치를 제공한다. 제어회로는, 상기 셀 위치 중 하나의 셀 위치에서 상기 웨이퍼가 연속적으로 세트되도록 상기 웨이퍼 지지계를 제어함으로써, 각 셀 위치에서, 상기 셀 위치에 대하여 판정된 상기 경사각에 따라서 상기 웨이퍼의 표면을 수평방향으로 얼라인먼트하고, 각 셀 위치에서, 상기 셀 위치에 대하여 판정된 상기 수직 오프셋 위치에 따라서 상기 웨이퍼의 표면을 상기 초점으로 수직이동시키며, 상기 웨이퍼의 세트된 셀 위치가 상기 렌즈계에 의해 집속된 (focused) 상기 광으로 선형주사되도록 각 셀 위치에서 상기 웨이퍼가 세트될 때마다, 상기 웨이퍼와 상기 마스크를 서로 반대의 수평 방향으로 동시에 이동시키도록 상기 웨이퍼 지지계와 상기 마스크 지지계를 제어한다.
도 1 은 본 발명의 포토리소그래피 장치의 개략도.
도 2 는 각 레이저 빔에 의해 조사된 각 셀의 점들을 나타낸 반도체 웨이퍼의 일부분의 평면도.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1 의 시퀀스 제어기의 동작 흐름도.
도 4(a) 는 웨이퍼 표면상에서 셀들이 경계지어지는 경우의 웨이퍼의 이동 방향을 나타내는 웨이퍼의 평면도.
도 4(b) 는 각 셀의 수직 오프셋 위치를 나타내는 수직 바 (bar) 를 갖는 웨이퍼의 사시도.
도 5(a) 는 휘어진 표면을 갖는 웨이퍼를 나타낸 도면.
도 5(b) 는 수평면에 대한 셀 표면의 경사각을 나타낸 도면.
도 5(c) 는 경사각을 보상한 후의, 기준면에 얼라인먼트된 셀 표면을 나타낸 도면.
도 6 은 본 발명의 변형 실시예에 따른 시퀀스 제어기의 동작 흐름도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 광원 101, 103 : 집광렌즈
102 : 미러 104 : 마스크 지지 부재
105 : 마스크 106 : 불투명부재
107 : 슬릿 108 : 투영렌즈계
109 : 반도체 웨이퍼 110 : 웨이퍼 지지대
111 : 베이스 부재 120, 121, 122, 123, 124 : 작동기
130 : 레이저원 131 : 광검출기
132 : Z위치 분석기 140 : 시퀀스 제어기
141 : Z위치 메모리 142 : 경사각 제어회로
143 : 각 메모리 150, 151, 152 : 구동회로
400 : 셀 500 : 근사표면
501 : 기준수평면
이하, 도 1 을 참조하여, 본 발명에 따른 주사빔 (scanning beam) 포토리소그래피 장치를 설명한다.
이 장치는, 반도체 웨이퍼의 표면에 칩 패턴을 형성하는데 충분한 광에너지를 생성하는 광원 (100) 을 포함한다. 광원 (100) 으로부터의 광선은 집광렌즈 (101) 를 통하여 집속된 후 미러 (102) 표면으로부터 반사되어 집광렌즈 (103) 를 통하여 아래쪽으로 진행됨으로써, 마스크 (또는 레티클; 105) 의 표면을 조사한다.
칩 패턴이 인쇄되어 있는 마스크 (105) 는 투명 지지 부재 (104) 의 하부면에 견고하게 고정된다. 이 마스크 지지 부재 (104) 는, 칩 패턴을 통해 웨이퍼가 노광될 때 작동기 (120) 에 의하여 이 장치의 X-Y축 평면의 X축에 평행한 방향으로 이동가능하다.
마스크 (105) 아래에는, 이 마스크 (105) 의 이동 방향에 수직인 방향으로 연장되는 슬릿 (107) 을 가진 고정 불투명 부재 (106) 가 있다. 도시된 실시예에서는, 이 슬릿이 Y축을 따라서 연장된다. 마스크 (105) 상으로의 입사광선은 칩 패턴에 의하여 이미지 형태로 변조되며, 이 변조된 광의 일부는 슬릿 (107) 을 통과하여, 투영렌즈계 (108) 에 의해 얇은 선빔 (line beam) 으로 집속된다. 투영렌즈계 (108) 의 광축은 X-Y면에 수직하므로, 3차원 공간의 Z축으로서의 역할을 한다.
반도체 웨이퍼 (109) 는, 서로 120°만큼 떨어진 작동기 (121, 122 및 123) 세트에 의해 베이스 부재 (111) 에 고정된 웨이퍼 지지대 (110) 상에 견고하게 탑재된다. 작동기 (121, 122 및 123) 는 개별적으로 작동되며, 웨이퍼의 각 셀 (또는 칩) 표면이 X-Y 평면에 얼라인먼트되도록 하기 위하여, Z축 방향으로 베이스 부재 (111) 를 이동시켜 웨이퍼 (109) 의 경사각을 조절한다.
작동기 (124) 는, 베이스 부재 (111) 를 수직방향으로 이동시켜 웨이퍼 (109) 의 표면을 선빔의 초점에 맞추기 위하여 제공된다. 이 작동기 (124) 의 또다른 기능은 베이스 부재 (111) 를 X 및 Y 방향으로 하나의 셀에 대응하는 거리만큼 단계적으로 수평이동시켜 X-Y 평면상의 소망의 셀 위치에서 웨이퍼 (109) 를 세트하는 것이다. 웨이퍼가 소망의 셀 위치에서 세트되면, 작동기 (124) 는 작동기 (120) 와 동시에 동작하여 웨이퍼 (109) 와 마스크 (105) 를 X축을 따라 서로 반대 방향으로 이동시킴으로써, 집속된 선빔에 의해 웨이퍼가 선형주사되고, 소망의 셀 경계선내에 마스크의 칩 패턴이 인쇄된다.
레이저원 (130) 은 웨이퍼 (109) 의 표면에 5개의 레이저빔 세트를 한 각도에서 주사하기 위하여 제공된다. 도 2 에 자세히 도시된 바와 같이, 이 5개의 레이저빔들은 하나의 셀 상의 5개 지점, 즉, 셀의 중심부에 위치한 1개 지점 (L1), 및 셀의 모서리에 위치한 4개 지점 (L2 내지 L5) 에 각각 주사된다.
레이저원 (130) 의 반대편 위치에는, 웨이퍼 표면으로부터 반사된 선빔들을 검출하고 이 반사된 빔들의 각과 세기를 나타내는 신호를 Z위치 분석기 (132) 에 공급하는 광검출기 (131) 가 장착되는데, 이 신호들을 분석하여, 기준 Z축 위치에 대한 셀의 개별 지점 (L1 내지 L5) 의 수직 오프셋 위치를 판정한다.
Z위치 분석기 (132) 의 출력은 시퀀스 제어기 (140) 에 의해 수신된다. 이 시퀀스 제어기 (140) 에는 Z위치 메모리 (141) 가 접속되는데, 후술될 바와 같은 방식으로 웨이퍼의 개별 셀의 오프셋 위치 데이터를 저장한다. 이 메모리 (141) 로부터 제공받은 모든 오프셋 위치 데이터를 이용하여 각 셀의 경사각 (θ) 을 계산하기 위하여, 경사각 계산회로 (142) 가 제공된다. 각 셀에 대하여 판정된 경사각은 각 메모리 (143) 에 저장된다.
시퀀스 제어기 (140) 는 광원 (100), 레이저원 (130), 및 이 제어기와 작동기 (120 내지 124) 사이의 인터페이스 역할을 하는 구동회로 (150, 151 및 152) 를 구비하는 장치의 다양한 요소들을 순차적으로 제어하도록 프로그램된다.
웨이퍼 (109) 는, 도 4(a) 에 도시된 바와 같이, 행 및 열의 매트릭스로 분할되어 직사각형 셀 (400) 의 경계가 지어지며, 개별 셀의 위치는 한 쌍의 X축 및 Y축 위치로 표시된다. 이는 구동회로 (152) 를 통하여 작동기 (124) 를 동작시킴으로써 이루어진다. 먼저, 소정의 X-Y 위치에 웨이퍼를 세트한 후, 셀들 중의 하나를 투영렌즈계 (108) 의 초점에 맞춘다. 그 다음, 다음 열로 웨이퍼를 이동시켜 상기 공정을 반복함으로써, 모든 셀들이 도 4(a) 의 점선 옆의 화살표로 표시된 바와 같이 이동하게 된다.
본 발명의 제 1 실시예에 따르면, Z위치 분석기 (132) 로부터의 수직 오프셋 신호 중 단지 하나의 신호만을 사용한다. 이 실시예의 시퀀스 제어기 (140) 의 동작은 도 3 의 흐름도에 따라 진행된다.
반도체 웨이퍼 (109) 가 베이스 부재 (110) 상에 탑재되고 마스크 (105) 가 마스크 지지 부재 (104) 에 고정되면, 시퀀스 제어기 (140) 의 동작이 단계 201 부터 시작되는데, 이 시퀀스 제어기는 작동기 (124) 를 동작시켜, 칩 패턴이 전사될 소망의 X-Y 셀 위치에서 웨이퍼를 세트한다.
그 다음, 단계 202 로 루틴이 진행되는데, 여기서는 레이저원 (130) 을 구동하여 세트된 셀 위치에서 웨이퍼에 레이저빔을 조사한다. 웨이퍼로부터 반사된 광을 Z위치 분석기 (132) 에 의해 분석하여, 지점 (L1 내지 L5) 에서의 셀의 수직 오프셋을 나타내는 데이터를 생성한다. 시퀀스 제어기 (140) 는 중심 지점 (L1) 으로부터 도출된 단 하나의 위치 데이터만을 선택하여 이 선택된 데이터를 위치 메모리 (141) 에 저장한다.
단계 203 에서, 시퀀스 제어기는 오프셋 위치 데이터가 모든 셀에서 도출되어 위치 메모리 (142) 에 저장되어 있는지를 판정한다. 만일 그렇지 않을 경우에는, 단계 200 으로 루틴이 되돌아가서, 작동기 (124) 를 다시 동작시켜 웨이퍼를 다음 셀 위치에 세트한다. 이와 같이, 웨이퍼 (109) 의 표면에 복수의 셀들이 경계지어지며, 모든 셀로부터 개별 Z축 오프셋 위치 데이터 (Z(XY)) 가 도출되어 위치 메모리 (141) 에 저장된다. 도 4(b) 에서는, 모든 셀 (400) 의 오프셋 위치 데이터 (Z(XY)) 가 수직 바 (402) 로 표시된다.
모든 셀의 오프셋 위치 데이터가 위치 메모리 (141) 에 저장되면, 단계 203 으로부터 단계 204 로 루틴이 진행되는데, 여기서는 메모리 (141) 로부터의 모든 오프셋 위치 데이터를 판독한 후, 경사각 계산회로 (142) 로 하여금 판독된 위치 데이터로부터 웨이퍼의 모든 셀들의 경사각을 판정하고 개별 경사각들을 나타내는 데이터를 각 메모리 (143) 에 저장한다.
그 다음, 단계 205 로 루틴이 진행되는데, 여기서는 작동기 (124) 를 동작시켜 단계 200 에서와 유사한 방식으로 소정의 X-Y 위치에서 웨이퍼를 세트한다. 단계 206 에서는, 제어기가 현재의 X-Y 위치의 셀에 대응하는, 각 메모리 (143) 로부터의 경사각 데이터를 판독한다. 이 판독된 각 데이터를 이용하여, 시퀀스 제어기 (140) 는 작동기 (121, 122 및 123) 를 동작시켜, 그 셀의 표면이 수평 기준면에 얼라인먼트되도록, 즉, 투영렌즈계 (108) 의 광축에 수직이 되도록 한다.
다소 과장된 크기로 도 5(a) 에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 (109) 의 표면이 휘어져, 그 주변부가 웨이퍼 지지 부재 (110) 의 평탄면으로부터 이격될 수도 있다. 이 경우, 셀 (400) 의 근사 표면 (500) 은, 도 5(b) 에 도시된 바와 같이, 기준 수평면 (501) 에 대하여 각 θ만큼 기울어진다. 단계 207 에서의 각 조절은, 웨이퍼 지지대를 기울게 하여 이 각 오차를 보상함으로써, 셀 표면 (500) 이, 도 5(c) 에 도시된 바와 같이, 수평면으로 얼라인먼트되게 한다.
그 다음, 단계 208 로 루틴이 진행되는데, 여기서는 현재의 X-Y 위치의 셀에 대응하는, 위치 메모리 (141) 로부터의 Z축 오프셋 위치 데이터를 판독한다. 이 판독된 오프셋 위치 데이터를 이용하여, 시퀀스 제어기 (140) 는 작동기 (124) 를 동작시켜 판독된 위치 데이터에 따라 베이스 부재 (111) 를 이동시킴으로써, 셀의 표면이 투영렌즈계 (108) 의 초점에 맞춰지게 된다 (단계 209).
단계 210 에서, 시퀀스 제어기 (140) 는 광원 (100) 을 구동하여 이미지 형태로 변조된 선빔을 웨이퍼 표면으로 집속하고, 작동기 (120 및 124) 를 동작시켜 X축을 따라 서로 반대 방향으로 마스크 (105) 와 웨이퍼 (109) 를 이동시킨다. 그 결과, 집속된 선빔이 셀 표면상에 주사되고, 셀 상에 마스크의 칩 패턴이 축소된 크기로 전사되게 된다.
그 다음, 웨이퍼의 모든 셀에 단계 205 내지 단계 210 이 행하여졌는지를 검색하기 위하여 결정 단계 211 이 수행된다. 만일 그렇지 않을 경우에는, 단계 205 로 루틴이 되돌아가서 그 과정을 반복한다. 그 이외의 경우, 시퀀스 제어기는 프로그램의 끝으로 진행된다.
웨이퍼 표면으로의 주사방향은 슬릿 (107) 의 길이, 즉, 선빔의 길이에 수직한 방향이기 때문에, 웨이퍼가 선빔의 길이에 평행한 축에 대하여 휘어질 경우에도, 어떠한 초점이탈 (out-of-focus) 상태도 발생되지 않는다. 즉, 슬릿 (107) 이 Y축 방향으로 연장되므로, 웨이퍼 표면이 차폐 부재 (106) 와 완전히 평행하지 않은 경우에도, 웨이퍼 표면이 슬릿 (107) 과는 충분히 평행하게 된다. 따라서, X축에 평행한 축에 대하여 베이스 부재 (110) 를 기울게 하여 웨이퍼 표면을 슬릿 (107) 에 평행하게 함으로써, 만족스러운 레벨링이 이루어지게 된다.
도 6 의 흐름도에는 본 발명의 변형 실시예가 도시되어 있는데, 도 3 의 단계와 매우 유사하게 대응하는 단계에는 동일 참조번호를 부여한다.
도 6 의 흐름도에서는, 도 3 의 단계 204 가 단계 801 로 변경되며, 단계 802, 803 및 804 가 추가적으로 제공된다.
모든 셀들의 오프셋 위치 데이터가 위치 메모리 (141) 에 저장되면 (단계 203), 단계 801 로 루틴이 진행되는데, 여기서는 위치 메모리로부터의 모든 오프셋 위치 데이터를 판독하고, 경사각 계산회로 (142) 로 하여금 웨이퍼의 주변부에 인접한 위치의 셀들의 경사각을 판정하도록 한 후, 이 경사각들을 나타내는 데이터를 각 메모리 (143) 에 저장한다.
단계 801 이 수행된 후의 단계 205 에서는, 소망의 셀 위치에서 웨이퍼가 세트된다. 그 다음에는, 셀 위치가 웨이퍼의 주변부 근처인지를 판정하는 결정 단계 802 로 진행한다.
만일, 현재의 셀 위치가 웨이퍼의 주변부 근처일 경우에는, 단계 802 로부터 단계 206 으로 루틴이 진행되는데, 여기서는 각 메모리로부터의 대응 경사각 데이터를 판독하고 이 판독된 각 데이터를 이용하여 레벨링을 행한 후, 단계 207 내지 단계 209 로 진행하는데, 여기서는 저장된 대응하는 오프셋 위치 데이터를 사용하여 포커싱이 이루어지게 된다.
만일, 현재의 셀이 웨이퍼의 주변부 근처가 아닐 경우에는, 단계 801 에서의 결정이 네가티브로 되어, 단계 803 으로 진행되는데, 여기서는 레이저원 (130) 을 구동하여 모든 레이저빔들을 셀의 지점 (L1 내지 L5) 으로 주사한다. 검출된 레이저빔들은 위치 분석기 (132) 에 의해 분석되어, 현재의 셀에 대한 복수의 수직 오프셋 위치 데이터를 생성한다. 단계 804 에서는, 시퀀스 제어기 (140) 가 위치 분석기 (132) 로부터의 모든 오프셋 위치 데이터를 이용하여 경사각을 판정하고 중심지점 (L1) 에서의 셀의 수직 오프셋 위치를 선택한 후, 현재 판정된 경사각 및 선택된 수직 오프셋 위치에 따라서 셀의 레벨링 및 포커싱을 행한다. 그 다음, 단계 804 로부터 단계 210 으로 루틴이 진행되는데, 여기서는 현재의 셀을 주사선빔으로 노광한다.
이 실시예에서는, 각 및 오프셋 위치 계산치가 판정되는 셀의 수가 이전의 실시예보다 매우 적기 때문에, 위치 및 각 데이터를 유지하는데 큰 용량의 메모리가 필요하지 않다. 또한, 웨이퍼 주변부의 내부에 위치된 셀에도 지점 (L1 내지 L5) 으로부터 도출된 모든 데이터가 이용되기 때문에, 내부 셀들에 있어서도, 정확한 레벨링 및 포커싱 동작이 이루어질 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼의 서로 다른 표면영역에 광을 투사하고 각 표면영역에서 반사된 광을 수신하여 이 수신된 광신호에 따라서 반도체 웨이퍼의 각 표면영역의 광축방향 위치를 검출하고, 이 검출된 표면영역의 광축방향 위치에 따라서 반도체 웨이퍼 표면의 경사 상태를 인식함으로써, 마스크의 노광패턴을 반도체 웨이퍼에 주사할 때에, 인식된 반도체 웨이퍼 표면의 경사상태에 따라서 반도체 웨이퍼의 표면을 광축에 대하여 수직방향으로 제어하기 때문에, 치수정밀도가 높은 노광이 실현가능하게 된다.

Claims (5)

  1. a) 복수의 셀 위치 중 하나의 셀 위치에서 웨이퍼를 세트하는 단계;
    b) 상기 웨이퍼의 표면에 레이저빔을 주사한 후, 상기 웨이퍼의 표면으로부터 반사된 광을 검출하는 단계;
    c) 상기 검출된 광을 분석하고 그 분석결과로부터 상기 웨이퍼의 수직 오프셋 위치를 판정한 후, 상기 수직 오프셋 위치를 나타내는 오프셋 위치 데이터를 제 1 메모리에 저장하는 단계;
    d) 복수의 상기 오프셋 위치 데이터가 상기 제 1 메모리에 저장될 때까지 단계 (a) 내지 단계 (c) 를 반복하고, 상기 저장된 복수의 오프셋 위치 데이터로부터 상기 복수의 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 복수의 경사각을 판정한 후, 상기 판정된 경사각을 나타내는 복수의 각 데이터를 제 2 메모리에 저장하는 단계;
    e) 복수의 셀 위치들 중의 하나의 셀 위치에서 상기 웨이퍼를 세트하는 단계;
    f) 상기 세트된 셀 위치에 대응하는 상기 제 2 메모리로부터의 상기 각 데이터를 판독하고, 상기 판독된 각 데이터에 따라서 상기 웨이퍼 표면을 수평 방향으로 얼라인먼트하는 단계;
    g) 상기 세트된 셀 위치에 대응하는 상기 제 1 메모리로부터의 상기 오프셋 데이터를 판독하고, 상기 판독된 오프셋 위치 데이터에 따라서 상기 웨이퍼 표면을 초점으로 수직이동시키는 단계; 및
    h) 단계 (e) 내지 단계 (g) 를 반복하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는반도체 웨이퍼의 조절방법.
  2. a) 복수의 셀 위치 중 하나의 셀 위치에서 웨이퍼를 세트하는 단계;
    b) 상기 하나의 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 표면에 레이저빔을 주사한 후, 상기 웨이퍼의 표면에서 반사된 광을 검출하는 단계;
    c) 상기 검출된 광을 분석하고 그 분석결과로부터 상기 하나의 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 수직 오프셋 위치를 판정한 후, 상기 수직 오프셋 위치를 나타내는 오프셋 위치 데이터를 제 1 메모리에 저장하는 단계;
    d) 복수의 상기 오프셋 위치 데이터가 상기 제 1 메모리에 저장될 때까지 단계 (a) 내지 단계 (c) 를 반복하고, 상기 저장된 복수의 오프셋 위치 데이터로부터, 상기 웨이퍼의 주변부에 인접한 복수의 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 복수의 경사각을 판정한 후, 상기 판정된 경사각을 나타내는 복수의 각 데이터를 제 2 메모리에 저장하는 단계;
    e) 복수의 셀 위치들 중의 하나의 셀 위치에서 상기 웨이퍼를 세트하는 단계;
    f) 상기 세트된 셀 위치가 상기 웨이퍼의 주변부에 인접한지 아닌지를 판정하는 단계;
    g) 상기 세트된 셀 위치가 상기 주변부에 인접하지 않을 경우,
    g1) 상기 세트된 셀 위치에 대응하는 상기 제 2 메모리로부터의 상기 각 데이터를 판독한 다음, 상기 판독된 각 데이터에 따라서 상기 웨이퍼 표면을 수평방향으로 얼라인먼트하는 단계; 및
    g2) 상기 세트된 셀 위치에 대응하는 상기 제 1 메모리로부터의 상기 오프셋 데이터를 판독한 다음, 상기 판독된 오프셋 위치 데이터에 따라서 상기 웨이퍼 표면을 초점으로 수직이동하는 단계;
    h) 상기 세트된 셀 위치가 상기 주변부에 인접하는 경우,
    h1) 상기 웨이퍼의 상기 세트된 셀 위치의 표면으로 복수의 레이저빔을 주사하고 상기 표면으로부터 반사된 빔을 검출하는 단계;
    h2) 상기 검출된 빔을 분석하여 상기 세트된 셀 위치의 복수의 수직 오프셋을 판정하고, 이 판정결과로부터 상기 세트된 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 경사각을 판정하는 단계; 및
    h3) 상기 판정된 경사각에 따라서 상기 웨이퍼 표면을 수평방향으로 얼라인먼트하고, 상기 수직 오프셋들 중의 한 오프셋에 따라서 상기 웨이퍼 표면을 초점으로 수직이동시키는 단계; 및
    i) 단계 (e) 내지 단계 (h) 를 반복하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는반도체 웨이퍼의 조절방법.
  3. 칩 패턴을 가진 마스크 및 상기 칩 패턴에 따른 이미지 형태의 변조 입사광을 지지하는 마스크 지지계 (104, 120);
    상기 변조광을 초점상으로 투영하는 투영렌즈계 (108);
    반도체 웨이퍼 (109) 의 수평방향 이동 및 조절을 위한 웨이퍼 지지계 (110, 111, 121-124) 로서, 복수의 셀 위치 중 하나의 셀 위치에서 상기 웨이퍼를 연속적으로 세트하도록 제어되는 웨이퍼 지지계;
    상기 각 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 표면에 레이저빔을 주사하고 상기 웨이퍼의 표면으로부터 반사된 광을 검출하는 위치 감지계 (131, 132);
    상기 각 셀 위치의 상기 반사광을 나타내는 신호를 연속적으로 분석하고, 이 분석결과로부터 상기 복수의 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 복수의 수직 오프셋 위치를 판정하는 위치분석회로 (132, 141);
    상기 복수의 수직 오프셋 위치로부터 상기 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 복수의 경사각을 판정하는 각 계산회로 (142, 143); 및
    상기 셀 위치 중 하나의 셀 위치에서 상기 웨이퍼를 연속적으로 세트하도록 상기 웨이퍼 지지계를 제어함으로써, 각 셀 위치에서, 상기 셀 위치에 대하여 판정된 상기 경사각에 따라서 상기 웨이퍼의 표면을 수평방향으로 얼라인먼트하고, 각 셀 위치에서, 상기 셀 위치에 대하여 판정된 상기 수직 오프셋 위치에 따라서 상기 웨이퍼의 표면을 상기 초점으로 수직이동시키는 제어회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 장치.
  4. 칩 패턴을 가진 마스크 및 상기 칩 패턴에 따른 이미지 형태의 변조 입사광의 수평이동을 지지하는 마스크 지지계 (104, 120);
    슬릿을 구비하며, 상기 변조광의 일부가 이 슬릿을 통과하도록 한 차폐 부재 (106);
    상기 슬릿을 통과한 상기 광을 초점상으로 투영하는 투영렌즈계 (108);
    반도체 웨이퍼 (109) 의 수평방향 이동 및 조절을 위한 웨이퍼 지지계 (110, 111, 121-124) 로서, 복수의 셀 위치 중 하나의 셀 위치에서 상기 웨이퍼를 연속적으로 세트하도록 제어되는 웨이퍼 지지계;
    상기 각 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 표면에 레이저빔을 주사하고 상기 웨이퍼의 표면으로부터 반사된 광을 검출하는 위치 감지계 (103, 131);
    상기 각 셀 위치의 상기 반사광을 나타내는 신호를 분석하고, 이 분석결과로부터 상기 복수의 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 복수의 수직 오프셋 위치를 판정하는 위치분석회로 (132, 141);
    상기 복수의 수직 오프셋 위치로부터 상기 셀 위치에서의 상기 웨이퍼의 복수의 경사각을 판정하는 각 계산회로 (142, 143); 및
    상기 셀 위치 중 하나의 셀 위치에 상기 웨이퍼가 연속적으로 세트되도록 상기 웨이퍼 지지계를 제어함으로써, 각 셀 위치에서, 상기 셀 위치에 대하여 판정된 상기 경사각에 따라서 상기 웨이퍼의 표면을 수평방향으로 얼라인먼트하고, 각 셀 위치에서, 상기 셀 위치에 대하여 판정된 상기 수직 오프셋 위치에 따라서 상기 웨이퍼의 표면을 상기 초점으로 수직이동시키며, 상기 웨이퍼의 세트된 셀 위치가 상기 렌즈계에 의해 집속된 상기 광으로 선형주사되도록 각 셀 위치에서 상기 웨이퍼가 세트될 때마다, 상기 웨이퍼와 상기 마스크를 서로 반대의 수평 방향으로 동시에 이동시키도록 상기 웨이퍼 지지계와 상기 마스크 지지계를 제어하는 제어회로 (140) 를 구비하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어회로는, 상기 각 셀 위치에서의 상기 웨이퍼 표면이 상기 슬릿에 평행하게, 상기 웨이퍼 표면을 얼라인먼트하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 장치.
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