KR20030002253A - Method for monitoring flare noise of outside of exposure field - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 노광장비에서 노광시 노광필드의 외부로 새어나가는 플레어 노이즈(flare noise)를 측정하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사이징 패턴 레티클(sizing pattern reticle)을 이용하여 노광필드를 노광을 한 후, 노광필드가상기의 사이징 패턴 레티클보다 좁은 블랭크 레티클(blank reticle)을 이용하여 재차 노광하여 재차노광에 의한 노광필드 중 블랭크 레티클의 광투과영역 밖의 패턴에 미친 재차노광의 영향을 분석하여 노광필드 밖으로 새어나가는 외부 플레어 노이즈의 양을 측정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring flare noise that leaks out of an exposure field during exposure in an exposure apparatus. More specifically, the exposure field is exposed using a sizing pattern reticle. After that, the exposure field is exposed again using a blank reticle narrower than the sizing pattern reticle, and the effect of re-exposure on the pattern outside the light transmission area of the blank reticle in the exposure field by exposure is analyzed again. A method of measuring the amount of external flare noise leaking out.
플레어 노이즈는 렌즈를 이용하는 모든 장비에서 발생하는 현상으로 그 원인은 렌즈 도포 즉 불안전한 반사방지 도포(anti-reflective coating), 노광원 혹은 마스크로부터 산란 등에 의해 마스크 패턴을 통과한 빛과는 무관하게 렌즈를 떠돌다가 웨이퍼 표면에 입사하여 전사되는 빛 노이즈(light noise)를 말한다.Flare noise is a phenomenon that occurs in all equipment that uses a lens, and its cause is caused by lens coating regardless of light passing through the mask pattern by an anti-reflective coating, scattering from an exposure source or a mask, or the like. It refers to light noise that is transferred to and transferred to the wafer surface.
상기의 플레어 노이즈는 전체적인 광의 세기(intensity)를 증가시키거나 불균일한 빛의 분포를 초래하여 에어리얼 이미지 콘트라스트(aerial image contrast)를 저하시키거나 마스크의 오픈영역(open area)이 일정 영역에서는 과노광 현상을 초래하여 결과적으로 CD(critical dimension) 균일도 및 공정마진의 저하를 야기한다. 특히 플레어 노이즈는 리소그래피 공정에서 노광장비의 패터닝 능력에 접근하는 미세 패턴을 형성할 경우 그 영향이 커져 CD 균일도에 치명적인 영향을 미치게 된다. 따라서, 노광장비를 이용한 반도체 공정 등에서는 상기의 플레어 노이즈의 원인파악 및 제거를 위하여 플레어 노이즈를 측정하는 것이 반드시 필요하다.The flare noise may increase the overall intensity of light or cause uneven distribution of light, resulting in lower aerial image contrast or overexposure in a certain area of open area of the mask. This results in lowered critical dimension uniformity and process margins. In particular, flare noise is a fatal effect on the CD uniformity when forming a fine pattern approaching the patterning capability of the exposure equipment in the lithography process. Therefore, in a semiconductor process using an exposure apparatus or the like, it is necessary to measure flare noise in order to identify and eliminate the cause of the flare noise.
이러한 플레어 노이즈는 노광이 수행되는 노광필드의 패턴에만 영향을 미치는 것이 아니라 인접한 필드의 패턴에도 영향을 미쳐 패턴을 형성하는 레지스트의 두께를 감소시키므로, 이러한 인접한 노광필드에 영향을 미치는 플레어 노이즈 즉, 외부 플레어 노이즈를 측정하는 것이 필요하다.This flare noise not only affects the pattern of the exposure field to which the exposure is performed, but also affects the pattern of the adjacent field, thereby reducing the thickness of the resist forming the pattern. It is necessary to measure flare noise.
노광필드 외부에서 발생하는 플레어 노이즈는 근접 노광필드 내부의 가장자리 패턴부분에 영향을 미쳐 패턴을 형성하는 레지스트의 두께를 감소시켜, CD의 균일도를 악화시키고 심한 경우에는 패턴이 끊어지는 현상까지 발생하므로, 반도체 소자의 정상적인 동작을 불가능하게 하여 수율을 감소시키는 문제점이 있다. 하지만, 종래의 플레어 노이즈 측정방법에 의하면, 노광필드 외부에서 발생하는 플레어 노이즈를 측정할 수 없다는 문제점이 있다.The flare noise generated outside the exposure field affects the edge pattern portion inside the proximity exposure field, reducing the thickness of the resist forming the pattern, and thus worsening the uniformity of the CD and even causing the pattern to break in severe cases. There is a problem in that the yield is reduced by disabling the normal operation of the semiconductor device. However, according to the conventional flare noise measuring method, there is a problem in that flare noise occurring outside the exposure field cannot be measured.
도 1은 종래 플레어 노이즈 측정방법에서 사용되는 노광 필드내의 플레어 노이즈를 측정하기 위한 크롬 패턴(15)이 들어간 플레어 노이즈 측정용 레티클(10)을 도시한다. 상기의 플레어 노이즈 레티클(10)을 이용하여 노광을 하여 노광 필드내부에 30㎛~100㎛정도의 정사각형의 패턴(15)이 형성되는 부분의 레지스트의 감소량을 측정을 함으로써 종래에는 필드영역 전체의 플레어 노이즈만을 간접적으로 측정할 수 있었다. 플레어 노이즈의 영향을 많이 받는 부분일수록 패턴을 형성하는 미노광부의 레지스트의 두께감소가 크기 때문에, 플레어 노이즈가 없는 경우의 미노광부의 잔존 레지스트 감소두께에 비해 미노광부의 잔존 레지스트의 감소두께가 어느 정도 비율인지를 측정함으로써 플레어 노이즈의 양을 측정할 수 있다. 일반적으로 노광필드의 중앙부위로 갈수록 플레어 노이즈의 영향을 많이 받게 되지만, 미세한 공정에서는 필드의 가장자리 부분에서 발생하는 외부 플레어 노이즈의 영향을 무시할 수 없다. 하지만, 상기한 바와 같이 종래의 플레어 노이즈 측정방법은 레티클(10)의 크롬 패턴(15)을 반복하여 배열하여 노광함으로써 크롬 패턴 부위의 잔존 레지스트의 두께를 측정하는 방법으로 렌즈 내부의 플레어 양을 간접적으로 알아내는 것이므로, 잔존 레지스트의 두께와 실제 공정에서의 플레어 노이즈를 직접적으로 일치시킬 수 없고, 실제 패터닝시 영향을 미치는 필드 밖의 플레어 노이즈 양을 정확히 측정할 수 없는 문제점이 있다.Fig. 1 shows a flare noise measurement reticle 10 containing a chrome pattern 15 for measuring flare noise in an exposure field used in a conventional flare noise measurement method. Exposure is performed using the flare noise reticle 10 to measure the amount of resist reduction in a portion where a square pattern 15 of 30 to 100 µm is formed in the exposure field. Only noise could be measured indirectly. As the portion affected by the flare noise increases, the thickness of the resist of the unexposed portion that forms the pattern is larger, so that the reduction thickness of the remaining resist of the unexposed portion is somewhat lower than the thickness of the remaining resist decrease of the unexposed portion when there is no flare noise. By measuring the ratio, the amount of flare noise can be measured. In general, the flare noise is more affected by the center of the exposure field, but in the fine process, the influence of the external flare noise generated at the edge of the field cannot be ignored. However, as described above, the conventional flare noise measuring method indirectly measures the amount of flare inside the lens by measuring the thickness of the remaining resist in the chromium pattern area by repeatedly arranging and exposing the chromium pattern 15 of the reticle 10. As a result, the thickness of the remaining resist cannot be directly matched with the flare noise in the actual process, and the amount of flare noise outside the field affecting the actual patterning cannot be accurately measured.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 웨이퍼 상의 노광필드를 노광을 하는 경우 실제 소자 패턴 또는 소자 설계룰에 근거한 패턴 사이즈인 사이징(sizing) 패턴 레티클을 이용하여 웨이퍼상의 노광필드를 1차 노광하고 노광필드 내부가 클리어(clear)필드로 처리된 블랭크 레티클을 이용하여 2차 노광함으로써 1차 노광된 사이징 패턴에 패터닝 임계에너지에 영향을 주게 되어 현상 후에 CD를 측정함으로써 플레어 노이즈의 소자패턴에 대한 필드 밖에서 발생하는 플레어 노이즈의 영향을 직접적이고 정확하게 측정하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and when exposing an exposure field on a wafer, the exposure field on the wafer is first exposed using a sizing pattern reticle, which is a pattern size based on an actual device pattern or a device design rule. After the second exposure using a blank reticle in which the inside of the exposure field is treated as a clear field, the patterning threshold energy is influenced on the first exposed sizing pattern. Its purpose is to provide a method for directly and accurately measuring the effects of flare noise occurring outside the field.
도 1은 종래의 내부 플레어 노이즈 측정용 레티클을 도시하는 평면도.1 is a plan view showing a conventional internal flare noise measurement reticle.
도 2는 본 발명의 실시례에 따른 사이징 패턴 레티클 및 블랭크 레티클을 도시하는 평면도.2 is a plan view showing a sizing pattern reticle and a blank reticle according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시례에 따른 노광필드 외부의 플레어 노이즈 측정방법을 순차적으로 도시한 순서도.3 is a flowchart sequentially illustrating a method for measuring flare noise outside an exposure field according to an exemplary embodiment of the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Major Parts of Drawings>
20 : 사이징 패턴 레티클30 : 블랭크 레티클20: sizing pattern reticle 30: blank reticle
22 : 사이징 패턴 레티클의 노광필드32 : 블랭크 레티클의 노광필드22 Exposure field of sizing pattern reticle 32 Exposure field of blank reticle
25 : 사이징 패턴25: sizing pattern
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 플레어 노이즈 검출방법은, 레지스트를 도포하는 도포단계, 노광필드에 사이징 패턴 레티클을 이용하여 노광하는 제1 노광단계, 상기의 1차 노광된 노광필드를 상기 사이징 패턴 레티클의 노광필드보다 광투과영역이 좁고, 패턴이 없는 클리어 필드를 가지는 블랭크 레티클을 이용하여 노광하는 제2 노광단계, 상기 노광필드를 현상하는 현상단계, 및 상기 노광필드 중 상기 블랭크 레티클의 광투과영역 밖의 패턴의 현상결과를 비교하여 외부 플레어 노이즈의 영향을 측정하는 측정단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 외부 플레어 노이즈 검출방법.The flare noise detection method of the present invention for achieving the above object, the coating step of applying a resist, the first exposure step of exposing the exposure field using a sizing pattern reticle, the sizing of the first exposed exposure field A second exposure step of exposing using a blank reticle having a clear field without a pattern and having a narrower light transmission area than the exposure field of the pattern reticle, a developing step of developing the exposure field, and light of the blank reticle among the exposure fields An external flare noise detection method comprising a measuring step of measuring the effect of external flare noise by comparing a development result of a pattern outside the transmission region.
상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시례를 상세히 설명하면 다음과 같다.The above and other objects and features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사이징 패턴 레티클과 블랭크(blank) 레티클을 도시한 평면도이다. 사이징 패턴 레티클(20)은 패턴과 패턴의 근접 효과를 충분히 배제할 수 있는 거리로 사이징 패턴(25) 혹은 소자 패턴을 배열한다. 일반적으로 근접효과(proximity effect)를 상쇄할 수 있는 거리는 패턴 사이즈의 100배 이상이면 충분하므로 100㎚의 경우 10㎛정도가 된다. 2차 노광용 블랭크 레티클(30)은 노광필드가 패턴이 없는 공백으로 된 패턴이고 필드 사이즈(32)는 1차 노광필드(22)에 비해 작게 설정한다. 상기 블랭크 레티클(30)의 광투과영역 즉 클리어 필드는(32) 1차 노광시 사용하는 사이징 패턴 레티클의 패턴을 제외한 광투과영역(22)보다 좁다.2 is a plan view illustrating a sizing pattern reticle and a blank reticle according to an embodiment of the present invention. The sizing pattern reticle 20 arranges the sizing pattern 25 or the element pattern at a distance that can sufficiently exclude the proximity effect of the pattern and the pattern. In general, a distance capable of canceling the proximity effect is sufficient to be 100 times or more of the pattern size, so that the thickness is about 10 μm at 100 nm. The blank reticle 30 for secondary exposure is a pattern in which the exposure field is a blank pattern without a pattern, and the field size 32 is set smaller than the primary exposure field 22. The light transmission area, that is, the clear field 32 of the blank reticle 30 is narrower than the light transmission area 22 except for the pattern of the sizing pattern reticle used in the first exposure.
따라서, 1차 노광에 의해 웨이퍼상에 형성된 레지스트 패턴 중 블랭크 레티클(30)의 광투과영역(32)의 중앙부에 해당하는 패턴은 1차 노광과 2차 노광에 의하여 두 번 노광이 되는데 반해, 블랭크 레티클(30)의 광투과영역(32)의 가장자리에 해당하는 패턴은 1차 노광에 의해서만 패터닝된 후 2차 노광의 영향을 받지 않아야 한다. 하지만, 플레어 노이즈가 있는 경우에는, 2차 노광시 노광이 되지 않아야 함에 불구하고 플레어 노이즈에 의하여 약간의 레지스트 두께 감소가 야기된다.Therefore, in the resist pattern formed on the wafer by the primary exposure, the pattern corresponding to the central portion of the light transmission region 32 of the blank reticle 30 is exposed twice by the primary exposure and the secondary exposure. The pattern corresponding to the edge of the light transmission area 32 of the reticle 30 should be unaffected by secondary exposure after being patterned only by primary exposure. However, if there is flare noise, a slight decrease in resist thickness is caused by the flare noise, although it should not be exposed during the second exposure.
따라서 블랭크 레티클(30)의 광투과영역 밖에 해당하는 패턴의 레지스트가 2차 노광에 의하여 더 감소하였다면, 그 패턴은 기준 노광필드에 대한 2차 선택 노광시에 새어나온 외부 플레어 노이즈의 영향이므로, 외부 플레어 노이즈를 측정할 수 있다.Therefore, if the resist of the pattern that falls outside the light transmissive region of the blank reticle 30 is further reduced by the secondary exposure, the pattern is influenced by the external flare noise leaking out during the second selective exposure to the reference exposure field. Flare noise can be measured.
도 3은 본 발명의 실시례에 따른 외부 플레어 노이즈 측정방법의 순서도이다. 먼저, 노광이 되는 표면에 레지스트를 고르게 도포하는 도포단계를 거치는데(50), 이때의 레지스트는 양성 또는 음성일 수 있으나, 본 실시례에서는 양성 레지스트인 경우를 설명하도록 한다.3 is a flowchart illustrating an external flare noise measuring method according to an exemplary embodiment of the present invention. First, the coating step of evenly applying the resist on the surface to be exposed (50), the resist at this time may be positive or negative, but in this embodiment will be described a positive resist.
다음으로, 노광필드를 사이징 패턴 레티클(20)을 이용하여 노광하는 제1 노광단계를 거친다(60). 따라서 웨이퍼상의 감광막에는 사이징 패턴 레티클(20)에 의하여 일정한 패턴이 형성된다.Next, the exposure field is subjected to a first exposure step of exposing the exposure field using the sizing pattern reticle 20 (60). Therefore, a predetermined pattern is formed on the photosensitive film on the wafer by the sizing pattern reticle 20.
다음으로, 제1 노광단계(60)를 거친 노광필드에 상기의 블랭크 레티클(30)을 이용하여 재차 노광하는 제2 노광단계를 거친다(70). 이 과정에서 2차 노광되지 않은 가장자리 패턴은 제2 노광단계에서 노출된 중앙부(32)에서 새어나오는 외부 플레어 노이즈의 영향을 받아 잔존 레지스트의 두께가 더욱 감소하게 된다. 외부 플레어 노이즈에 의한 영향은 가장자리 패턴의 현상단계(80)를 거쳐 CD를 측정하는 등의 측정단계(90)를 통하여 비교함으로써 외부 플레어 노이즈를 알 수 있는 것이다.Next, an exposure field having passed through the first exposure step 60 is subjected to a second exposure step of exposing again using the blank reticle 30 (70). In this process, the edge pattern that is not subjected to the second exposure is further affected by the external flare noise leaking from the center portion 32 exposed in the second exposure step, thereby further reducing the thickness of the remaining resist. The influence of the external flare noise is to know the external flare noise by comparing through the measurement step 90, such as measuring the CD through the developing step 80 of the edge pattern.
즉, 2차 노광시에 발생하는 노광장비의 플레어 노이즈 특성에 의하여 레지스트가 감소되지 않아야 하는 가장자리 패턴의 경우, 1차 노광된 사이징 패턴에 전사되어 1차 노광된 패터닝 에너지에 2차 노광시 블랭크 레티클(30)의 광투과영역(32)에서 새어나오는 플레어 노이즈 에너지가 누적되어 외부 플레어 노이즈의 영향을 받는 부분의 잔존 레지스트의 양이 감소하여 현상된 후의 패턴 CD에 영향을 주게 된다.That is, in the case of the edge pattern in which the resist should not be reduced due to the flare noise characteristic of the exposure equipment generated during the second exposure, the blank reticle is transferred to the first exposed patterning energy by transferring to the first exposed sizing pattern. Flare noise energy leaking out from the light transmission region 32 in 30 is accumulated, and the amount of the remaining resist in the portion affected by the external flare noise is reduced to affect the pattern CD after development.
이때, 제1 노광단계(60)와 제2 노광단계(70)는 순서가 바뀌어도 무방하다. 즉, 먼저 노광필드를 블랭크 레티클(30)을 이용하여 노광한 후, 전체 노광필드를 사이징 패턴 레티클(20)을 이용하여 재차 노광할 수 있다.In this case, the order of the first exposure step 60 and the second exposure step 70 may be changed. That is, the exposure field may be first exposed using the blank reticle 30, and then the entire exposure field may be exposed again using the sizing pattern reticle 20.
또한 사이징 패턴 레티클(20)과 블랭크 레티클(30)을 한 장의 기준 패턴 레티클로 형성을 할 수 있다. 이 경우에는 노광필드의 노광시에는 상기 기준 패턴 레티클을 사용하여 노광한다.In addition, the sizing pattern reticle 20 and the blank reticle 30 can be formed as a single reference pattern reticle. In this case, the exposure is performed using the reference pattern reticle when the exposure field is exposed.
바람직하게는, 블랭크 레티클(30)에 투과되는 빛의 양을 조절하기 위하여 중앙부에 형성되는 클리어 필드영역(32)에 일정한 패턴을 삽입할 수 있다.Preferably, in order to control the amount of light transmitted through the blank reticle 30, a predetermined pattern may be inserted into the clear field region 32 formed at the center portion.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 노광필드 외부의 플레어 노이즈 측정방법에 의하면 노광공정에서 발생하는 노광필드 내의 가장자리 패턴의 CD 균일도에 영향을 미치는 외부 플레어 노이즈의 양을 노광장비별로 정확히 측정할 수 있으며, 플레어 노이즈의 장비별 발생현상 및 패턴 CD 균일성 기여도를 알 수 있어 소자의 CD 균일도 개선에도 기여할 수 있다.As described above, according to the method for measuring flare noise outside the exposure field according to the present invention, the amount of external flare noise affecting the CD uniformity of the edge pattern in the exposure field generated in the exposure process can be accurately measured for each exposure apparatus. In addition, it is possible to know the contribution of the CD uniformity and the pattern occurrence phenomenon of the flare noise by equipment, which can contribute to the improvement of the CD uniformity of the device.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야할 것이다.In addition, preferred embodiments of the present invention are disclosed for the purpose of illustration, those skilled in the art will be able to make various modifications, changes, additions, etc. within the spirit and scope of the present invention, such modifications and modifications belong to the scope of the claims You should see.
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