KR20000051488A - 노광장치의 포커싱 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 포커싱 방법 및 시스템은 포커스를 측정하기 위한 광을 반사율이 높은 일정한 입사각으로 반도체 웨이퍼에 전달하고, 반도체 웨이퍼의 포토레지스터 층의 표면으로부터 반사된 반사광을 검출하여 포커스를 조절한다. 이와 같은 포커싱 방법은 기판에 포커스를 검출하기 위한 광이 전달되도록 한다. 이때, 광은 포토레지스트 층의 표면에서 반사되는 반사광의 세기가 투과광의 세기보다 강하도록 하는 입사각으로 전달된다. 그리고, 반사광을 검출하여 검출된 반사광에 대하여 기판의 위치를 조절한다. 또, 포커싱 시스템은 소스부, 검출부 그리고 제어부를 포함한다. 소스부는 반도체 웨이퍼의 포커스를 검출하기 위한 광을 발생하여, 광이 포토레지스트 층의 표면에서 반사되는 반사광의 세기가 투과광의 세기보다 강하도록 하는 입사각으로 전달되도록 한다. 검출부는 포토레지스트 층의 표면으로부터 반사된 반사광을 검출하여 검출신호를 발생한다. 제어부는 검출부에서 발생된 검출신호에 대해서 반도체 웨이퍼의 위치를 조절한다.

Description

노광 장치의 포커싱 방법 및 시스템{FOCUSSING METHOD AND SYSTEM OF EXPOSURE APPARATUS}
본 발명은 스텝-앤드-리피트(step-and-repeat) 또는 스텝-앤드-스캔(step-and-scan) 형태의 노광 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 반도체 요소들(semiconductor elements), 액정 요소들(liquid crystal elements) 등의 생산을 위하여 사용되는 노광 장치에서 노광되는 기판(substrate)과 광학계 사이의 포커싱 및 레벨링을 조절하기 위한 포커싱 방법 및 시스템에 관한 것이다.
이와 같은 형태의 노광 장치들에서 마스터 플레이트(master plate) 상에 그려지는 마스크들(masks) 또는 레티클들(reticles)이라고 하는 회로 패턴들은 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 층(photoresist layer)에 맞추어지고, 원하는 포토레지스트 패턴들을 얻기 위하여 현상된다.
반도체 요소들의 일반적인 생산에서 회로 패턴들은 몇 개에서 수 십 개의 적층된 층들로 형성된다. 따라서, 웨이퍼 상에 이미 형성된 회로 패턴들에 노광하려는 회로 패턴의 광학 이미지(optical image)를 정확하게 얼라인할 필요가 있다. 또, 패터닝(patterning)을 형성하기 위해선 노광 장치에서 광학계의 축소 투영렌즈로부터 웨이퍼의 표면까지 일정한 포커스를 확보(포커싱;focussing)하여야 하며, 일정한 면적의 포커스를 동시에 확보(레벨링;levelling)할 수 있어야 한다. 일반적으로 레벨링을 확보하기 위해선 넓은 영역의 광원을 사용하고 있으며, 최근에는 2개 이상의 포커스를 확보하여 레벨링을 조절하는 체계를 사용하고 있다.
최근 반도체 기술에서는 반도체 디바이스의 더 높은 집적도가 요구되고 있다. 메모리 분야와 비메모리 분야 모두는 집적도를 높이기 위해 적층구조를 사용하고 있으며, 집적도가 높을수록 적층의 구조가 복잡해지고 있다. 복잡한 적층구조를 갖은 반도체 집적회로를 제작할 때 노광 장치는 복잡한 적층에 의한 단차를 극복하여 동일한 포커스를 갖춘 패터닝을 수행해야 한다. 만일, 노광 장치에서 동일한 포커스를 갖는 패터닝을 수행하지 않으면, 패터닝의 불량에 의해 반도체 디바이스의 생산이 불가능하다. 이와 같은 적층구조를 갖는 반도체 디바이스의 노광을 수행하기 위한 노광 장치는 커패시터 또는 레이저를 이용하여 웨이퍼 표면의 포커스를 잡는 포커싱 시스템을 채용하고 있다.
도 6a 및 도 6b는 종래 포커싱 방법 및 시스템의 문제점을 설명하기 위한 다이어그램들이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 종래 2개 이상의 포커스를 확보하는 포커싱 시스템(200)은 2개 이상의 발광소자들(210,220)과 수광소자들(216,226)을 각각 가지고 있다. 종래 상기 발광소자들(210,220)에서 발생된 제 1 광(212) 및 제 2 광(222)의 입사각은 45도에서 60도 정도로, 상기 제 1 광(212) 및 제 2 광(222)의 투과율은 80%이상이다. 이와 같은 종래 포커싱 시스템(200)은 반도체 웨이퍼(250)의 기판(252) 상에 적층으로 형성되는 제 1 층(254)과 제 2 층(256)에서 각각 반사된 제 1 반사광(214)과 제 2 반사광(224)을 검출하여, 노광 공정을 수행하기 위한 광학계(도시 않음)와 상기 반도체 웨이퍼(250) 사이의 포커스 및 레벨링을 조절하였다. 상기 제 1 반사광(214)과 제 2 반사광(224)은 상기 반도체 웨이퍼(250)의 포토레지스트 층(256)을 투과하여 각각 제 2 층(256)과 제 1 층(254)으로부터 반사된 광이다. 이때, 상기 제 1 층(254)과 제 2 층(256)은 서로 단차를 가지고 형성되어 있다. 따라서, 단차가 다른 제 1 층(254)과 제 2 층(256)의 포커스를 확인하는 과정에서 다른 한쪽 즉, 상기 제 1 층(254)에서 반사되는 제 2 반사광(224)이 상기 제 1 반사광(214)에 비하여 " A "만큼의 경로에 따른 광로차가 발생한다. 이와 같은 제 1 반사광(214)과 제 2 반사광(224)의 광로차를 극복하기 위하여, 종래 포커싱 시스템(200)은 상기 반도체 웨이퍼(250)의 위치를 도 6b와 같이 조절하게 되어 정확한 레벨링을 잡을 수 없게 된다.
이와 같이, 종래 포커싱 방법 및 시스템은 포토레지스트 층을 투과하여 상기 포토레지스트 층의 하부에 형성된 금속층(metallic layer) 또는 폴리층(poly layer) 등의 반사층으로부터 반사된 반사광을 검출하여 포커스 및 레벨링을 조절하였지만, 레벨링 즉, 일정한 면적의 포커스가 동일하지 않게 되는 문제점이 있었다.
또한, 종래 포커싱 방법 및 시스템은 정확한 포커스를 얻을 수 없는 문제점도 발생되고 있다. 이는 상기 포토레이스트 층(258)의 표면으로부터 반사되는 반사광들(도시 않음)이 노이즈(noise)로 작용하여 상기 반사광들(214,224)에 영향을 주기 때문이다.
따라서, 종래 포커싱 방법 및 시스템은 복잡한 적층에 의한 단차가 존재할 경우 패턴 불량이 발생하고 있다. 특히, 레이저를 사용하여 2개 이상의 포커스를 확보하는 포커싱 시스템에서 적층구조에 의해 비대칭적인 혹은 잘못된 포커스의 측정으로 인해 일정영역의 동일한 포커스를 획득하지 못하고, 일정영역을 노광할 때 디포커스(defocus)가 발생하여 패터닝 불량을 유발할 수 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 반도체 요소들과 액정 요소들의 생산을 위하여 사용되는 노광 장치에서 복잡한 적층구조를 갖고 노광되는 기판의 포커스, 레벨링을 안정적으로 획득할 수 있는 새로운 형태의 포커싱 방법 및 시스템을 제공하는데 있다. 특히, 본 발명은 레이저를 이용한 2개의 포커스를 확보하는 포커싱 시스템에서 적층구조를 갖는 반도체 웨이퍼의 일정 영역의 동일한 포커스를 획득할 수 있는 새로운 형태의 포커싱 방법 및 시스템을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포커싱 시스템의 개략적인 구성을 보여주는 다이어그램;
도 2는 본 발명의 포커싱 방법을 설명하기 위하여 굴절률이 다른 두 매질에서 광의 경로를 개략적으로 보여주는 다이어그램;
도 3a는 도 2의 입사광에서 두 매질의 경계면에 수직으로 들어오는 성분에 대한 반사율과 투과율의 관계를 보여주는 그래프;
도 3b는 도 2의 입사광에서 두 매질의 경계면에 수평으로 들어오는 성분에 대한 반사율과 투과율의 관계를 보여주는 그래프;
도 4는 본 발명의 포커싱 방법 및 시스템에서 포커스를 측정하기 위한 광의 경로를 개략적으로 보여주는 다이어그램;
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 레이저를 이용한 2개 이상의 포커스를 확인하는 포커싱 시스템에서 반도체 웨이퍼의 상태에 따라서 포커스를 확인하는 방법을 설명하기 위한 도면들;
도 6a 및 도 6b는 종래 포커싱 방법 및 시스템의 문제점을 설명하기 위한 다이어그램이다.
＊ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 포커싱 시스템12 : 제 1 발광소자
14 : 제 2 발광소자16 : 제 1 수광소자
18 : 제 2 수광소자20 : 시그널 프로세서
22 : 스테이지 콘트롤러24 : 스테이지
26 : 반도체 웨이퍼
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 노광 장치에서 코팅 층의 표면을 갖는 기판에 패턴을 형성하기 위하여 광학계와 상기 기판 사이의 거리를 조절하기 위한 포커싱 방법은 상기 기판에 포커스를 검출하기 위한 광이 상기 포토레지스트 층의 표면에서 반사되는 반사광의 세기가 투과광의 세기보다 강하도록 하는 입사각으로 전달된다. 그리고, 상기 기판의 포토레지스트 층의 표면으로부터 반사된 반사광을 검출하여 상기 검출된 반사광에 대하여 상기 기판의 위치를 조절한다.
이와 같은 본 발명의 포커싱 방법에서 상기 광의 입사각은 상기 포토레지스트 층의 표면에 수직으로 들어오는 성분의 반사율이 투과율보다 커지는 각도 이상일 수 있다. 또, 상기 광의 입사각은 상기 포토레지스트 층의 표면에 수평으로 들어오는 성분의 반사율이 투과율보다 커지는 각도 이상일 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 노광 장치에서 코팅 층의 표면을 갖는 기판에 패턴을 형성하기 위하여 광학계와 상기 기판 사이의 거리를 조절하기 위한 포커싱 시스템은 소스부, 검출부, 제어부를 포함한다. 상기 소스부는 상기 반도체 웨이퍼의 포커스를 검출하기 위한 광을 발생하여, 상기 광이 상기 포토레지스트 층의 표면에서 반사되는 반사광의 세기가 투과광의 세기보다 강하도록 하는 입사각으로 전달되도록 한다. 상기 검출부는 상기 포토레지스트 층의 표면으로부터 반사된 반사광을 검출하여 검출신호를 발생한다. 상기 제어부는 상기 검출부에서 발생된 검출신호에 대해서 상기 반도체 웨이퍼의 위치를 조절한다.
본 발명의 포커싱 방법 및 시스템은 포커스를 측정하기 위한 광을 반사율이 높은 일정한 입사각으로 웨이퍼에 전달하고, 반도체 웨이퍼의 포토레지스터 층의 표면으로부터 반사된 반사광을 검출하여 포커스를 조절하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 반도체 웨이퍼 상의 복잡한 적층구조에도 안정적인 포커스를 유지할 수 있으므로, 노광 공정을 수행할 때 포커스 및 레벨링 불량을 방지하여 양호한 패터닝을 확보할 수 있다. 특히, 레이저를 이용한 2개 이상의 포커스를 확인하는 포커싱 시스템에서 적층구조를 갖는 반도체 웨이퍼의 일정 영역의 동일한 포커스를 안정적으로 획득할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면 도 1 내지 도 4에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 병기한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광 장치를 위한 포커싱 시스템의 개략적인 구성을 보여주는 다이어그램이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 포커싱 시스템(10)은 노광 장치에 설치되어 사용된다. 상기 포커싱 시스템(10)은 커패시터 또는 레이저를 이용할 수 있다. 본 실시예에서 상기 포커싱 시스템(10)은 레이저를 이용하고, 2개 이상의 포커스를 확인한다. 상기 포커싱 시스템(10)은 광학계(28)와 스테이지(24) 사이의 거리를 조절하기 위하여 사용된다. 상기 광학계(28)는 상기 스테이지(24)의 윗면에 놓이는 반도체 웨이퍼(26) 상에 도포된 포토레지스트 층에 원하는 패턴을 노광시키기 위하여 사용된다. 즉, 상기 포커싱 시스템(10)은 노광 공정을 수행할 수 있도록 노광 장치에서 포커스 및 레벨링을 조절하는데 사용된다.
상기 포커싱 시스템(10)은 기본적으로 소스부, 검출부, 제어부로 구성된다. 상기 소스부는 제 1 발광소자(12)와 제 2 발광소자(14), 그리고 콘트롤러(19)를 갖는다. 물론, 상기 소스부에는 광을 발생시키기 위한 다수 개의 광원들이 설치될 수 있다. 상기 제 1 발광소자(12)와 제 2 발광소자(14)는 상기 반도체 웨이퍼(26)에 광을 전송할 때 상기 광의 입사각을 조절할 수 있도록 가변형으로 설치할 수 있다. 상기 제 1 발광소자(12)와 제 2 발광소자(14)는 상기 반도체 웨이퍼(26)의 입사면에 대해 수직으로 입사되는 편광을 발생시킬 수 있다. 상기 제 1 발광소자(12)와 제 2 발광소자(14)는 상기 콘트롤어(19)에 의해서 자동으로 가변할 수 있도록 한다. 상기 검출부는 상기 제 1 발광소자(12)와 제 2 발광소자(14)에 각각 대응되도록 배치된 제 1 수광소자(16), 제 2 수광소자(18), 그리고 시그널 프로세서(20)와 콘트롤러(19')를 갖는다. 상기 제 1 수광소자(16)와 제 2 수광소자(18)는, 전술한 제 1 및 제 2 발광소자(12,14)와 같이, 상기 콘트롤러(19')에 의해서 자동으로 가변할 수 있도록 한다. 이때, 상기 발광소자들(12,14)과 상기 수광소자들(16,18)은 서로 연동되어 작동되므로, 각 콘트롤어(19,19')는 서로 연동되어 작동되거나 동일한 콘트롤러로 사용될 수 있을 것이다.
한편, 나중에 상세히 설명하겠지만, 본 발명에서 상기 포커싱 시스템(10)은 상기 반도체 웨이퍼(26)가 정지 상태일 때 세 개의 발광소자들과 이 발광 소자들과 대응되는 세 개의 수광 소자들을 사용한다. 그리고, 상기 반도체 웨이퍼(26)가 이동 상태일 때 네 개의 발광소자들과 이 발광 소자들과 대응되는 네 개의 수광 소자들을 사용한다.
상기 제 1 발광소자(12)와 제 2 발광소자(14)에서 발생된 광은 스테이지(24)의 윗면에 놓인 반도체 웨이퍼(26)에서 반사되어 상기 제 1 수광소자(16)와 제 2 수광소자(18)로 전송된다. 상기 제 1 수광소자(16)와 제 2 수광소자(18)에서 광이 검출되면, 상기 검출부의 시그널 프로세서(20)는 포커스 양을 산출하여 상기 제어부로 전송한다. 상기 제어부는 스테이지 콘트롤러(22)와 스테이지(24)를 갖는다. 상기 스테이지 콘트롤러(22)는 상기 시그널 프로세서(20)로부터 전송된 신호에 응답하여 상기 스테이지(24)의 운동량을 조절하여 노광 공정을 수행하기 위한 포커스를 조절할 수 있도록 한다.
도 2 내지 도 3b는 본 발명에 따른 포커싱 방법 및 시스템의 기술적 배경을 설명하기 위한 다이어그램 및 그래프들이다.
도 2 내지 도 3b를 참조하면, 일반적으로 굴절률이 낮은 매질(30)에서 굴절률이 높은 매질(32)로 입사광(38)이 입사될 때, 매질의 경계에서 수직인 면(36)을 기준으로 투과각(46)은 입사각(44)보다 작다. 이때, 투과광(42)의 세기 및 반사광(40)의 세기는 상기 입사광(38)의 입사각(44)에 따라 달라진다. 상기 투과광(42)이 진행되는 매질(32)의 굴절률에 대한 상기 입사광(38)이 들어오는 매질(30)의 굴절률의 비를 1.5라고 가정했을 때, 상기 경계면(34)을 기준으로 상기 입사광(38)의 두 가지 성분은 도 3a 및 도 3b와 같은 결과를 얻을 수 있다. 즉, 상기 입사광(38)을 상기 경계면(34)에 수직으로 들어오는 성분과 상기 경계면(34)에 수평으로 들어오는 성분으로 분리했을 때, 도 3a 및 도 3b는 상기 두 매질(30,32)간의 경계면(34)에 대해 상기 입사광(38)의 두 성분을 전자기파로 해석한 그래프이다. 이때, 도 3a는 상기 경계면(34)에 수직으로 들어오는 성분의 반사율(reflectance)(50)과 투과율(transmittance)(50)을 보여주는 그래프이고, 도 3b는 상기 경계면(34)에 수평으로 들어오는 성분의 반사율(60)과 투과율(62)을 보여주는 그래프이다.
다시, 도 2 내지 도 3b를 참조하면, 상기 입사광(38)의 수직 성분의 반사율(50)은 입사각(44)이 약 75도 이상으로 커질 때 투과율(52)보다 증가되는 것을 알 수 있다. 또, 상기 입사광(38)의 수평 성분의 반사율(60)은 입사각(44)이 약 80도 이상으로 커질 때 투과율(62)보다 증가되는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 입사광(38)의 입사각(44)을 75도 이상에서 90도 이하의 범위를 갖도록 하면, 상기 입사광(38)의 반사율이 투과율보다 크게 유지할 수 있는 것이다. 따라서, 도 4에서 보인 바와 같이, 본 발명의 포커싱 시스템(10)은 입사광(80,84)의 입사각(90,94)을 수직 및 수평 성분의 반사율이 투과율보다 커지는 각을 갖도록 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 2개 이상의 포커스를 확보하는 포커싱 시스템(10)은 제 1 발광소자(12)와 제 2 발광소자(14)를 갖는다. 상기 제 1 발광소자(12)와 제 2 발광소자(14)에서 각각 발생된 제 1 입사광(80)과 제 2 입사광(84)은 반도체 웨이퍼(26)로 전달된다. 이때, 상기 반도체 웨이퍼(26) 상에는 회로들이 적층으로 구성되어 있다. 상기 반도체 웨이퍼(26)의 기판(70) 상에는 제 1 층(72)과 제 2 층(74)이 적층으로 형성되어 있으며, 포토레지스트 층(76)이 상부에 도포되어 있다. 상기 제 1 층(72)과 제 2 층(74)은 단차를 가지고 있다. 이때, 상기 포커싱 시스템(10)은 상기 포토레지스트 층(76)의 표면에서 반사되는 제 1 반사광(82)과 제 2 반사광(86)을 상기 반도체 웨이퍼(26) 표면의 포커스를 잡기 위하여 사용한다. 즉, 전술한 바와 같이, 상기 제 1 입사광(80)과 제 2 입사광(84)은 반사율이 투과율보다 크도록 하는 입사각(90,92)을 갖는다. 상기 제 1 및 제 2 입사광(80,84)의 입사각(90,92)은 상기 제 1 및 제 2 발광소자(12,14)의 설치각도를 설정하므로써 가능하다. 예컨대, 상기 제 1 및 제 2 발광소자(12,14)를 상기 반도체 웨이퍼(26)에 대하여 임의의 각도로 조절할 수 있도록 할 수 있을 것이다. 즉, 상기 제 1 및 제 2 발광소자(12,14)를 가변형으로 구성하는 것이다. 일례로, 전술한 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 발광소자(12,14)는 상기 제 1 및 제 2 입사광(80,84)의 입사각(90,92)을 75도 이상 90도 이하로 조절할 수 있도록 할 수 있을 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 레이저를 이용한 2개 이상의 포커스를 확인하는 포커싱 시스템에서 반도체 웨이퍼의 상태에 따라서 포커스를 확인하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 레이저를 이용한 2개 이상의 포커스를 확인하는 포커싱 시스템에서는 두 개 이상의 포커스를 획득하므로써 일정 영역의 포커스 즉, 레벨링을 동시에 획득하는 시스템이다. 실제로, 노광 공정을 수행할 때 반도체 웨이퍼(26)는 정지 상태에서 노광되는 경우(도 5a)와 이동 상태(scanning)에서 노광되는 경우(도 5b)가 있다. 또한, 포커스 및 레벨링을 위해서 상기 반도체 웨이퍼(26)는 X, Y, Z 축 방향들과 회전 방향으로 움직이게 되므로, 정확한 레벨링을 위해서는 포커스를 평면적으로 획득할 필요가 있다.
도 5a에서 보인 바와 같이, 상기 반도체 웨이퍼(26)가 정지 상태일 때는 세 개의 포커스들(100,102,104)을 획득하도록 한다. 물론, 세 개 이상의 포커스들을 획득하는 것도 가능할 것이다. 이때, 상기 세 개의 포커스들(100,102,104) 중에서 하나의 포커스(104)는 상기 반도체 웨이퍼(26) 상에서 나머지 두 개의 포커스들(100,102)에 대하여 수직되어 확인되도록 한다. 즉, 상기 세 개의 포커스들(100,102,104)을 통하여 안정적인 레벨링을 획득하는 것이다. 이를 위하여, 도시하지는 않았지만, 전술한 포커싱 시스템의 소스부는 세 개의 발광 소자들을 구비하고, 검출부는 상기 소스부의 발광 소자들과 각각 대응되는 세 개의 수광 소자들을 구비한다.
도 5b에서 보인 바와 같이, 상기 반도체 웨이퍼(26)가 이동 상태일 때는 네 개의 포커스들(110,112,114,116)을 획득하도록 한다. 물론, 네 개 이상의 포커스들을 획득하는 것도 가능할 것이다. 이때, 상기 네 개의 포커스들(110,112,114,116) 중에서 두 개의 포커스들(114,116)은 상기 반도체 웨이퍼(26) 상에서 나머지 두 개의 포커스들(110,112)에 대하여 수직되어 확인되도록 한다. 즉, 상기 네 개의 포커스들(110,112,114,116)을 통하여 안정적인 레벨링을 획득하는 것이다. 이를 위하여, 도시하지는 않았지만, 전술한 포커싱 시스템의 소스부는 네 개의 발광 소자들을 구비하고, 검출부는 상기 소스부의 발광 소자들과 각각 대응되는 네 개의 수광 소자들을 구비한다. 물론, 상기 소스부와 검출부는 각각 다수 개의 발광소자들과 수광소자들을 구비하여, 그 중에서 사용하고자는 개수만큼의 발광소자들과 수광소자들을 사용할 수 있을 것이다.
이와 같이 본 발명의 포커싱 방법 및 시스템은 입사광의 반사율이 투과율보다 큰 범위에서 노광되는 기판에 전달되도록 한다. 즉, 본 발명의 포커싱 방법 및 시스템은 입사광의 반사율이 투과율보다 크도록 입사광의 입사각을 설정한다. 따라서, 본 발명의 포커싱 방법 및 시스템은 포토레지스트 층의 표면에 대한 정보를 얻음으로써 적층구조에 의한 포커스 불량이 최소로 되어 일정한 포커스를 얻을 수 있게 된다. 특히, 레이저를 이용한 2개 이상의 포커스를 확인하는 얼라인머트 시스템에서, 포토레지스트 층의 굴절률과 공기의 굴절률을 이용하여, 입사광을 반사율이 높은 일정한 각 이상의 입사각을 갖도록 반도체 웨이퍼에 전달함으로써 2개 이상의 포커스를 안정되고 일정하게 확보할 수 있다.
이와 같은 본 발명을 적용하면, 반도체 웨이퍼 상의 복잡한 적층구조에도 안정적인 포커스를 유지할 수 있으므로, 노광 공정을 수행할 때 포커스 및 레벨링 불량을 방지하여 양호한 패터닝을 확보할 수 있다. 특히, 레이저를 이용한 2개의 포커스를 확보하는 포커싱 시스템에서 적층구조를 갖는 반도체 웨이퍼의 일정 영역의 동일한 포커스를 안정적으로 획득할 수 있다.

Claims (13)

  1. 노광 장치에서 코팅 층의 표면을 갖는 기판에 패턴을 형성하기 위하여 광학계와 상기 기판 사이의 거리를 조절하기 위한 포커싱 방법에 있어서,
    상기 기판에 포커스를 검출하기 위한 광이 전달되도록 하고, 상기 광은 상기 포토레지스트 층의 표면에서 반사되는 반사광의 세기가 투과광의 세기보다 강하도록 하는 입사각으로 전달되는 단계와;
    상기 기판의 포토레지스트 층의 표면으로부터 반사된 반사광을 검출하는 단계 및;
    상기 검출된 반사광에 대하여 상기 기판의 위치를 조절하는 단계를 포함하여, 상기 기판의 포토레지스트 층의 표면으로부터 일정 영역의 동일한 포커스를 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 포커싱 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광의 입사각은 상기 포토레지스트 층의 표면에 수직으로 들어오는 성분의 반사율이 투과율보다 커지는 각도 이상인 것을 특징으로 하는 포커싱 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광의 입사각은 상기 포토레지스트 층의 표면에 수평으로 들어오는 성분의 반사율이 투과율보다 커지는 각도 이상인 것을 특징으로 하는 포커싱 방법.
  4. 노광 장치에서 적층구조를 갖고 포토레지스트 층의 표면을 갖는 반도체 웨이퍼에 노광 공정을 수행할 때 2개 이상의 포커스를 확인하기 위한 포커싱 방법에 있어서,
    상기 반도체 웨이퍼에 포커스를 검출하기 위한 광이 전달되도록 하고, 상기 광은 상기 포토레지스트 층의 표면에서 반사되는 반사광의 세기가 투과광의 세기보다 강하도록 하는 입사각으로 전달되는 단계와;
    상기 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 층의 표면으로부터 반사된 반사광을 검출하는 단계와;
    상기 검출된 반사광에 대하여 상기 반도체 웨이퍼의 위치를 조절하는 단계를 포함하여, 2개 이상의 포커스를 확인하여 상기 반도체 웨이퍼 일정 영역의 동일한 포커스를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 포커싱 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 광은 상기 포토레지스트 층의 입사면에 대해 수직으로 입사되는 편광인 것을 특징으로 하는 포커싱 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 포커싱 방법은 상기 반도체 웨이퍼가 정지 상태일 때 세 개의 포커스들을 확인하되, 상기 세 개의 포커스들 중에서 하나의 포커스는 상기 반도체 웨이퍼 상에서 나머지 두 개의 포커스들에 대하여 수직되어 확인되는 것을 특징으로 하는 포커싱 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 포커싱 방법은 상기 반도체 웨이퍼가 이동 상태일 때 네 개의 포커스들을 확인하되, 상기 네 개의 포커스들 중에서 두 개의 포커스들은 상기 반도체 웨이퍼 상에서 나머지 두 개의 포커스들에 대하여 수직되어 확인되는 것을 특징으로 하는 포커싱 방법.
  8. 노광 장치에서 코팅 층의 표면을 갖는 기판에 패턴을 형성하기 위하여 광학계와 상기 기판 사이의 거리를 조절하기 위한 포커싱 시스템에 있어서,
    상기 반도체 웨이퍼의 포커스를 검출하기 위한 광을 발생하여, 상기 광이 상기 포토레지스트 층의 표면에서 반사되는 반사광의 세기가 투과광의 세기보다 강하도록 하는 입사각으로 전달되도록 하기 위한 소스부와;
    상기 포토레지스트 층의 표면으로부터 반사된 반사광을 검출하여 검출신호를 발생하기 위한 검출부 및;
    상기 검출부에서 발생된 검출신호에 대해서 상기 반도체 웨이퍼의 위치를 조절하기 위한 위치 제어부를 포함하여, 상기 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 층의 표면으로부터 일정 영역의 동일한 포커스를 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 포커싱 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 소스부는 상기 반도체 웨이퍼에 대하여 상기 광의 입사각을 소정 각도로 조절할 수 있는 가변형인 것을 특징으로 하는 포커싱 시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 소스부는 상기 포토레지스트 층의 입사면에 대해 수직으로 입사되는 편광을 발생하는 것을 특징으로 하는 포커싱 시스템.
  11. 노광 장치에서 적층구조를 갖고 포토레지스트 층의 표면을 갖는 반도체 웨이퍼에 노광 공정을 수행할 때 2개 이상의 포커스를 확인하기 위한 포커싱 시스템에 있어서,
    상기 반도체 웨이퍼의 포커스를 검출하기 위한 광을 발생하여, 상기 광이 상기 포토레지스트 층의 표면에서 반사되는 반사광의 세기가 투과광의 세기보다 강하도록 하는 입사각으로 전달되도록 하기 위한 소스부와;
    상기 포토레지스트 층의 표면으로부터 반사된 반사광을 검출하여 검출신호를 발생하기 위한 검출부 및;
    상기 검출부에서 발생된 검출신호에 대해서 상기 반도체 웨이퍼의 위치를 조절하기 위한 위치 제어부를 포함하여, 2개 이상의 포커스를 확인하여 상기 반도체 웨이퍼 일정 영역의 동일한 포커스를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 포커싱 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 소스부는 세 개의 발광 소자들을 구비하고,
    상기 검출부는 상기 소스부의 발광 소자들과 각각 대응되는 세 개의 수광 소자들을 구비하여,
    상기 반도체 웨이퍼가 정지 상태일 때 상기 발광 소자들로부터 각각 발생된 광들 중에서 하나의 광은 나머지 두 개의 광들에 대하여 수직되도록 상기 반도체 웨이퍼에 전송되도록 하여 세 개의 포커스들을 확인하는 것을 특징으로 하는 포커싱 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 소스부는 네 개의 발광 소자들을 구비하고,
    상기 검출부는 상기 소스부의 발광 소자들과 각각 대응되는 네 개의 수광 소자들을 구비하여,
    상기 반도체 웨이퍼가 이동 상태일 때 상기 발광 소자들로부터 각각 발생된 광들 중에서 두 개의 광은 나머지 두 개의 광들에 대하여 수직되도록 상기 반도체 웨이퍼에 전송되도록 하여 네 개의 포커스들을 확인하는 것을 특징으로 하는 포커싱 시스템.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100644066B1 (ko) * 2004-12-22 2006-11-10 동부일렉트로닉스 주식회사 얼라인먼트 레이저를 이용한 웨이퍼의 포커스 결정 방법
KR101035624B1 (ko) * 2007-11-01 2011-05-19 캐논 가부시끼가이샤 노광 장치 및 디바이스 제조 방법
CN105242501A (zh) * 2015-11-10 2016-01-13 中国科学院光电技术研究所 一种高精度调焦调平测量系统

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI20031143A0 (fi) * 2003-08-08 2003-08-08 Wallac Oy Optinen fokusointimenetelmä ja -järjestely
JP4553598B2 (ja) * 2004-02-09 2010-09-29 オリンパス株式会社 内視鏡装置
JP4846510B2 (ja) * 2006-10-11 2011-12-28 株式会社東芝 表面位置計測システム及び露光方法
CN106548930B (zh) * 2016-10-24 2019-07-23 上海华力微电子有限公司 一种减少曝光焦距误差的方法
WO2020005361A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-02 Applied Materials, Inc. Real-time autofocus for maskless lithography on substrates
US10890852B2 (en) 2018-11-08 2021-01-12 Applied Materials, Inc. Signal recognition during substrate patterning via digital photolithography

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6094268A (en) * 1989-04-21 2000-07-25 Hitachi, Ltd. Projection exposure apparatus and projection exposure method
KR970003953Y1 (ko) * 1993-11-29 1997-04-24 금성일렉트론 주식회사 반도체 노광장비의 포커싱 장치
US6107637A (en) * 1997-08-11 2000-08-22 Hitachi, Ltd. Electron beam exposure or system inspection or measurement apparatus and its method and height detection apparatus
JP3880155B2 (ja) * 1997-10-01 2007-02-14 キヤノン株式会社 位置決め方法及び位置決め装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100644066B1 (ko) * 2004-12-22 2006-11-10 동부일렉트로닉스 주식회사 얼라인먼트 레이저를 이용한 웨이퍼의 포커스 결정 방법
KR101035624B1 (ko) * 2007-11-01 2011-05-19 캐논 가부시끼가이샤 노광 장치 및 디바이스 제조 방법
US8098363B2 (en) 2007-11-01 2012-01-17 Canon Kabushiki Kaisha Exposure apparatus and method of manufacturing a device
CN105242501A (zh) * 2015-11-10 2016-01-13 中国科学院光电技术研究所 一种高精度调焦调平测量系统
CN105242501B (zh) * 2015-11-10 2017-07-11 中国科学院光电技术研究所 一种高精度调焦调平测量系统

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