KR20060071956A - 포토마스크 표면의 헤이즈 측정장치 및 그 측정방법 - Google Patents

포토마스크 표면의 헤이즈 측정장치 및 그 측정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포토마스크 표면에 헤이즈(Haze)를 발생시켜 원인을 찾는 헤이즈 측정장치에 관한 것으로, 고주파수의 빔을 방출하는 레이저와, 빔의 모양을 결정하는 빔 형성 텔레스코프와, 빔의 강도를 균일한 에너지 분포로 형성하는 균질기와, 포토마스크 표면에 도달할 빔의 초점을 맞추고 빔의 크기를 결정짓는 초점 광학계와, 빔의 일부분을 포토마스크에 도달하는 에너지의 세기를 정량적으로 측정하는 에너지 검출기와, 챔버내의 포토마스크 표면에 헤이즈의 생성유무를 파악하기 위하여 투과된 빔의 에너지 변화량을 측정하는 에너지 미터, 및 헤이즈의 생성유무를 측정하기 위한 현미경으로 구성됨을 특징으로 한다.
포토마스크, 헤이즈

Description

포토마스크 표면의 헤이즈 측정장치 및 그 측정방법{Apparatus for measuring hazes of photomask surface and methode of thereof}
도 1은 본 발명의 포토마스크 표면의 헤이즈 측정장치
도 2는 본 발명의 포토마스크가 장착된 챔버 사시도
도 3은 본 발명의 챔버 내부의 정면도
도 4는 본 발명의 헤이즈 발생 및 측정 방법을 나타낸 흐름도
도 5는 본 발명의 에너지 미터의 동작과정을 나타낸 흐름도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 레이저 11, 12, 16, 17 : 빔 스프리터
13 : 빔 형성 텔레스코프 14 : 균질기(Homogenizer)
15 : 초점 광학계 18 : 에너지 검출기
19, 33 : 포토마스크 20 : 현미경
21, 40 : 에너지 미터 22 : 챔버
본 발명은 헤이즈 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포토마스크 표면에 성장성 결함(Defect)인 헤이즈(Haze)를 발생시켜 원인을 찾는 헤이즈 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.
현재 반도체공정은 소자의 집적도가 높아짐에 따라 패턴의 해상도를 향상시키기 위해 노광원의 파장이 더욱더 짧아지는 추세이다. 그로 인해 기존의 파장대에서 발생하지 않았던 헤이즈라는 현상이 나타나게 되었다.
이는 기존의 I-line 이상의 파장으로 포토리소그래프를 하는 경우 노광에너지가 상대적으로 낮아서 포토마스크 표면에 남아있는 잔존이온들이 광학반응을 일으키는 현상이 발생하지 않았기 때문이다. 그러나 248nm 이하로 광원의 파장이 짧아짐에 따라 노광에너지가 증가하고 이로 인해 포토마스크 표면에 남아있는 잔존이온들의 광학반응이 헤이즈라는 성장성 결함(Defect)을 발생시킨다.
이에 대한 원인 규명 및 해결방안을 위해서는 인위적인 헤이즈 발생을 요구하게 되었으며, 기존에는 웨이퍼공정에서 사용하는 노광기에서 수백시간 이상의 노광을 지속적으로 진행하여 헤이즈의 발생을 유도하였다. 그러나 이러한 수백시간 이상의 노광을 통한 헤이즈 발생 유도는 헤이즈의 발생억제를 위한 기술적 대응방안을 마련하기에 너무나 많은 시간적 소모를 가져오게 되며, 이는 시급히 해결해야 할 과제일 것이다. 그리고 헤이즈의 발생 원인을 밝혀내기 위하여 정량화된 에너 지, 이온, 온도, 습도의 제어 또한 반드시 필요할 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 포토마스크 표면에 반복적인 포토리소그래프 공정을 진행함에 따라 발생하는 성장성 결함인 헤이즈를 수 시간 내에 발생을 유도하여 헤이즈 발생 원인에 대한 정량적 분석이 가능한 장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 헤이즈 측정장치는 고주파수의 빔을 방출하는 레이저와, 빔의 모양을 결정하는 빔 형성 텔레스코프와, 빔의 강도를 균일한 에너지 분포로 형성하는 균질기와, 포토마스크 표면에 도달할 빔의 초점을 맞추고 빔의 크기를 결정짓는 초점 광학계와, 빔의 일부분을 포토마스크에 도달하는 에너지의 세기를 정량적으로 측정하는 에너지 검출기와, 챔버내의 포토마스크 표면에 헤이즈의 생성유무를 파악하기 위하여 투과된 빔의 에너지 변화량을 에너지 미터, 및 헤이즈의 생성유무와 빔의 초점 상태 및 빔의 면적을 측정하기 위한 현미경으로 구성됨을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 헤이즈 측정방법은 수백 Hz 이상의 고주파수의 빔을 방출하는 제1단계, 빔 형성 텔레스코프를 거쳐 빔의 모양을 결정하는 제2단계, 일정한 형태의 빔을 균질기를 거쳐 빔의 강도를 균일하게 형성 시키는 제3단계, 초점 광학계를 거쳐 포토마스크 표면에 도달할 빔의 초점을 맞추고 빔의 크기를 결정짓는 제4단계, 빔 스프리터를 거쳐 에너지 검출기로 빔의 일부를 분리하여 포토마스크에 도달한 에너지의 총량을 정확하고 정량적으로 측정하는 제5단계, 포토마스크 표면에 빔이 도달하여 생성된 헤이즈의 생성유무를 파악하기 위하여 에너지 미터로 투과율의 변화량을 측정하는 제6단계, 및 헤이즈의 생성유무를 현미경으로 관찰하는 제7단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 헤이즈 측정장치를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 헤이즈 측정장치는 제1 빔 스프리터(beam splitter, 11)를 통해 수백 Hz 이상의 고주파수 빔을 방출하는 He-Ne 레이저 또는 엑시머 레이저(10)와, 제2 빔 스프리터(12)를 거친 빔의 모양을 정사각 혹은 직사각형의 형태로 결정하는 빔 형성 텔레스코프(Beam forming telescope, 13)와, 일정한 형태의 빔의 강도를 균일(uniformity)한 에너지 분포로 형성하는 균질기(Homogenizer, 14)와, 포토마스크 표면에 도달할 빔의 초점을 맞추고 빔의 크기를 결정짓는 초점 광학계(Focusing Optics, 15)와, 제3 빔 스프리터(16)를 거친 빔의 일부분을 제4 빔 스프리터(16)로 분리하여 포토마스크(19)에 도달하는 에너지의 세기를 정량적으로 측정하는 에너지 검출기(Energy Detector, 18)와, 챔버(22) 내에 장착된 포토마스크(19) 표면에 헤이즈의 생성유무를 파악하기 위하여 투과된 빔의 에너지 변화량을 측정하는 에너지 미터(Energy Meter, 21), 및 헤이즈의 생성유무와 헤이즈의 생성유무와 빔의 초점 상태 및 빔의 면적을 측정하기 위한 현미경(20)으로 구성되어 있 다.
도 2는 도 1의 포토마스크가 장착된 챔버를 구체적으로 나타낸 사시도로서, 좌우, 앞뒤로 움직일 수 있는 챔버(22)의 상부에 빔의 투과를 용이하게 하기 위하여 투명한 석영 재질의 윈도우(30)가 설치되고, 윈도우(30) 위에는 포토마스크(33)에 빔을 도달시키는 빔 전달 시스템(31)과 헤이즈의 생성유무와 빔의 초점 상태 및 빔의 면적을 측정하기 위한 현미경(34)이 장착되어 있다. 챔버(22)의 내부에는 온도, 습도센서가 장착되어 내부 환경의 온도, 습도에 대한 정보를 정량적으로 얻을 수 있으며, 주입가스를 콘트롤러(32)로 제어함으로써 헤이즈 생성원인을 정량적으로 분석한다.
도 3은 도 2의 챔버 단면도를 나타낸 것으로서, 포토마스크(33) 하부에 에너지 미터(40)를 장착함으로써 헤이즈가 발생시 투과되는 에너지의 변화량으로써 헤이즈의 생성여부를 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 헤이즈 발생 및 측정 방법의 흐름도를 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 먼저 광원으로부터 수백 Hz 이상의 레이저빔이 방출되면 (100), 빔 형성 텔레스코프(Beam forming telescope)에서 빔의 모양을 정사각 혹은 직사각형의 형태로 만든다(101).
이어서, 일정한 형태의 빔은 균질기(Homogenizer)를 지나면서 균일한 에너지 분포를 형성(102)하고, 초점 광학계(Focus Optics)를 거치면서 포토마스크에 도달하는 빔의 초점과 빔의 크기를 결정(103)한다. 빔의 크기변화로 인하여 동일한 에너지로 단위면적 당 에너지의 세기를 증가시킬 수 있어 헤이즈를 생성시키는데 소 모되는 시간을 줄일 수 있다.
이어서, 초점 광학계를 지난 빔은 빔 스프리터를 통해 빔의 일정부분을 에너지 검출기로 보내는데(104), 이로 인하여 레이저 광원의 파워에 변화가 생긴다하더라도 포토마스크에 도달한 에너지의 총량을 정확하고 정량적으로 측정(105)을 할 수 있다. 챔버안에서는 수 시간 이상의 노광을 통하여 포토마스크 표면에 헤이즈 결함이 생성(106)될 것이며, 챔버내의 온도, 습도, 주입가스양을 정량적으로 측정(107)할 수 있는 센서로 인해 헤이즈의 정확한 원인을 분석 할 수 있다.
마지막으로, 포토마스크가 놓여질 곳의 아랫부분에 장착된 에너지 미터와 포토마스크의 표면에 초점을 맞추어 놓은 현미경을 통하여 헤이즈의 생성 여부를 실시간으로 관찰(108)할 수 있다.
도 5는 본 발명의 에너지 미터의 동작과정을 나타낸 흐름도로서, 장비를 초기화(200)한 후 이미지 크기, 이미지 저장간격, 검출기 저장 간격 및 저장 시간를 결정(201)한다. 레이저가 작동(202)된 이후 일정한 간격으로 이미지와 에너지를 값을 저장(203)하며 이를 통하여 헤이즈의 생성여부와 그때의 에너지 값을 정량적으로 측정(204)한다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 웨이퍼의 리소그래프공정과 동일한 환경에서 기존의 수백 시간에 걸친 노광에 의해 헤이즈의 생성유무를 파악하는 것을 수 시간 만으로 단축하는 효과를 나타내며, 챔버의 환경 제어와 노광에너지의 측정이 가능해짐으로써 헤이즈가 생성되는 원인을 정량적으로 분석할 수 있는 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 성장성 결함인 헤이즈를 발생시켜 측정하는 장치에 있어서
    고주파수의 빔을 방출하는 레이저와,
    빔의 모양을 결정하는 빔 형성 텔레스코프와,
    빔의 강도를 균일한 에너지 분포로 형성하는 균질기와,
    포토마스크 표면에 도달할 빔의 초점을 맞추고 빔의 크기를 결정짓는 초점 광학계와,
    빔의 일부분을 포토마스크에 도달하는 에너지의 세기를 정량적으로 측정하는 에너지 검출기와,
    챔버내의 포토마스크 표면에 헤이즈의 생성유무를 파악하기 위하여 투과된 빔의 에너지 변화량을 측정하는 에너지 미터, 및
    헤이즈의 생성유무와 빔의 초점 상태 및 빔의 면적을 측정하기 위한 현미경으로 구성됨을 특징으로 하는 헤이즈 측정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버내의 온도, 습도를 측정하는 센서와 주입가스의 양을 제어하는 콘트롤러를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 헤이즈 측정장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 챔버는 상부에 빔의 투과를 용이하게 하기 위하여 투명한 석영 재질의 윈도우로 이루어진 것을 특징으로 하는 헤이즈 측정장치.
  4. 성장성 결함인 헤이즈를 발생시켜 측정하는 방법에 있어서,
    수백 Hz 이상의 고주파수의 빔을 레이저로 방출하는 제1단계,
    빔 형성 텔레스코프를 거쳐 빔의 모양을 결정하는 제2단계,
    일정한 형태의 빔을 균질기를 거쳐 빔의 강도를 균일하게 형성시키는 제3단계,
    초점 광학계를 거쳐 포토마스크 표면에 도달할 빔의 초점을 맞추고 빔의 크기를 결정짓는 제4단계,
    빔 스프리터를 거쳐 에너지 검출기로 빔의 일부를 분리하여 포토마스크에 도달한 에너지의 총량을 정확하고 정량적으로 측정하는 제5단계,
    포토마스크 표면에 빔이 도달하여 생성된 헤이즈의 생성유무를 파악하기 위하여 에너지 미터로 투과율의 변화량을 측정하는 제6단계, 및
    상기 헤이즈의 생성유무를 현미경으로 관찰하는 제7단계로 이루어짐을 특징으로 하는 헤이즈 측정방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 헤이즈의 정확한 원인을 분석하기 위해 챔버내의 온도, 습도, 주입가스양을 정량적으로 측정하는 제8단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 헤이즈 측정방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 제6단계는
    장비를 초기화한 후 이미지 크기, 이미지 저장간격, 검출기 저장 간격 및 저장 시간을 결정하는 단계와, 레이저가 작동된 이후 일정한 간격으로 이미지와 에너지를 값을 저장하는 단계와, 헤이즈의 생성여부와 에너지 값을 정량적으로 측정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 헤이즈 측정방법.
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