KR20060074183A - Focus inspecting mask and method for inspecting focus of exposing apparatus using the same - Google Patents

Focus inspecting mask and method for inspecting focus of exposing apparatus using the same Download PDF

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Abstract

노광 장치의 초점 거리 이상 여부를 효과적으로 검출 및 세팅할 수 있는 초점 검사 방법에 따르면, 서로 다른 깊이로 초점 마스크 패턴들이 형성된 초점 검사 마스크에 광을 조사하여 웨이퍼 상에 초점 마스크 패턴들이 각기 다른 초점 거리로 투영되도록 한다. 웨이퍼를 현상하여 소정의 초점 검사 패턴들을 형성하고, 형성된 초점 검사 패턴들을 검사하여 기 설정된 기준에 부합되는 일 패턴을 선택한다. 선택된 일 패턴에 대응되는 초점 거리를 기준으로 상기 노광 장치의 초점을 조절한다. 초점 검사 마스크를 이용하여 노광 장치의 최적의 초점 거리를 용이하게 검출할 수 있다. 따라서 웨이퍼 상에 반도체 패턴을 정확하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 노광 장치의 초점을 조절하기 위하여 소요되는 시간적, 재정적 손실을 크게 줄일 수 있다. According to a focus inspection method that can effectively detect and set whether or not the exposure apparatus is larger than a focal length, the focus inspection mask having the focus mask patterns formed at different depths is irradiated with light so that the focus mask patterns on the wafer may have different focal lengths. To be projected. The wafer is developed to form predetermined focus test patterns, and the formed focus test patterns are inspected to select one pattern that meets a predetermined standard. The focus of the exposure apparatus is adjusted based on the focal length corresponding to the selected one pattern. The focus inspection mask can be used to easily detect the optimum focal length of the exposure apparatus. Therefore, not only can the semiconductor pattern be accurately formed on the wafer, but also the time and financial losses required to adjust the focus of the exposure apparatus can be greatly reduced.

Description

초점 검사 마스크 및 이를 이용한 노광 장치의 초점 검사 방법{FOCUS INSPECTING MASK AND METHOD FOR INSPECTING FOCUS OF EXPOSING APPARATUS USING THE SAME}FOCUS INSPECTING MASK AND METHOD FOR INSPECTING FOCUS OF EXPOSING APPARATUS USING THE SAME}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 검사 마스크를 설명하기 위한 제1 단면도이다.1 is a first cross-sectional view for describing a focus test mask according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시한 초점 검사 마스크의 제2 단면도이다.FIG. 2 is a second cross-sectional view of the focus inspection mask illustrated in FIG. 1.

도 3은 도 1에 도시한 초점 검사 마스크를 이용하여 노광 장치의 초점 거리를 검사하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다. FIG. 3 is a flowchart for describing a method of inspecting a focal length of an exposure apparatus using the focus inspection mask illustrated in FIG. 1.

도 4는 도 3의 초점 마스크 패턴들을 각기 다른 초점으로 투영하는 단계를 설명하기 위한 개념도이다. FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a step of projecting the focus mask patterns of FIG. 3 to different focal points.

도 5는 도 3의 노광 단계에서의 웨이퍼에 조사되는 광의 위상을 설명하기 위한 개략적인 그래프이다. FIG. 5 is a schematic graph for explaining a phase of light irradiated onto a wafer in the exposure step of FIG. 3.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100:초점 검사 마스크 110:마스크 기판100: Focus inspection mask 110: Mask board

120:초점 마스크 패턴 121:제1 초점 마스크 패턴120: focus mask pattern 121: first focus mask pattern

122:제2 초점 마스크 패턴 123:제3 초점 마스크 패턴122: second focus mask pattern 123: third focus mask pattern

130:회로 마스크 패턴 141:제1 초점 위치 130: circuit mask pattern 141: first focusing position                 

142:제2 초점 위치 143:제3 초점 위치 142: Second focus position 143: Third focus position

151:제1 위상 그래프 152:제2 위상 그래프151: First phase graph 152: Second phase graph

153:제3 위상 그래프 153: Third phase graph

본 발명은 노광 장치의 초점 검사 방법 및 이를 수행하기 위한 초점 검사 마스크에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 웨이퍼 가공 공정들 중 사진 식각 공정에 이용되는 노광 장치의 초점 검사 방법 및 이를 수행하기 위한 초점 검사 마스크에 관한 것이다.The present invention relates to a focus inspection method of an exposure apparatus and a focus inspection mask for performing the same. More particularly, the present invention relates to a focus inspection method of an exposure apparatus used in a photolithography process among wafer processing processes and a focus inspection mask for performing the same.

일반적으로, 반도체 장치는 이온주입 공정, 증착 공정, 확산 공정, 사진 식각 공정 등과 같은 다수의 공정을 통하여 제조된다. 이러한 공정들 중에서 사진 식각 공정은 웨이퍼 상에 소정의 회로 패턴을 형성하기 위하여 수행된다.In general, a semiconductor device is manufactured through a number of processes such as an ion implantation process, a deposition process, a diffusion process, a photolithography process, and the like. Among these processes, a photolithography process is performed to form a predetermined circuit pattern on the wafer.

사진 식각 공정은 웨이퍼 상에 포토레지스트 조성물 층을 형성하기 위한 코팅 공정, 코팅된 포토레지스트 용액을 포토레지스트 막으로 경화시키기 위한 베이크 공정, 마스크 상에 형성된 패턴을 상기 포토레지스트 막에 전사하기 위한 노광 공정 및 웨이퍼에 전사된 마스크 패턴을 포토레지스트 패턴으로 형성하기 위한 현상 공정을 포함한다.The photolithography process includes a coating process for forming a photoresist composition layer on a wafer, a baking process for curing the coated photoresist solution into a photoresist film, and an exposure process for transferring a pattern formed on a mask to the photoresist film. And a developing step for forming the mask pattern transferred to the wafer into the photoresist pattern.

사진 식각 공정 중에서 노광 공정을 수행하기 위한 장치는, 광원(light source), 광원으로부터 방출된 점광을 면광으로 변환하여 일정크기로 집속시키기 위한 조명 유닛(illumination unit), 마스크를 지지하기 위한 마스크 스테이지, 마스크를 통과한 투영광을 웨이퍼 상에 조사하기 위한 투영 광학 유닛(projection optical unit), 웨이퍼를 지지하기 위한 웨이퍼 스테이지 등을 포함한다. 상기와 같은 노광 장치의 예들은 미합중국 특허 제6,331,885호(issued to Nishi) 및 미합중국 특허 제6,538,719호(issued to Takahashi et al.)에 개시되어 있다.An apparatus for performing an exposure process in a photolithography process may include a light source, an illumination unit for converting point light emitted from the light source into surface light, condensing a predetermined size, a mask stage for supporting a mask, And a projection optical unit for irradiating the projection light passing through the mask onto the wafer, a wafer stage for supporting the wafer, and the like. Examples of such exposure apparatuses are disclosed in US Pat. No. 6,331,885 issued to Nishi and US Pat. No. 6,538,719 issued to Takahashi et al.

상기 삿 영역들에 대한 노광 공정을 수행하는 동안 상기 광원으로부터 발생된 조명광은 조명 유닛을 통해 마스크 상으로 조사되며, 마스크를 통해 통과된 투영광은 투영 광학 유닛을 통해 웨이퍼 상으로 조사된다. 이 경우, 마스크에는 웨이퍼 상에 설정된 다수의 삿 영역들에 전사되기 위한 이미지와 대응하는 마스크 패턴이 형성된다. 상기 마스크를 지지하는 마스크 스테이지는 상기 투영 광학 유닛 상부에 배치되며, 상기 투영 광학 유닛 하부에는 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 스테이지가 배치된다. Illumination light generated from the light source is irradiated onto the mask through the illumination unit during the exposure process to the dead regions, and projection light passed through the mask is irradiated onto the wafer through the projection optical unit. In this case, a mask pattern is formed in the mask corresponding to the image to be transferred to the plurality of yarn regions set on the wafer. A mask stage for supporting the mask is disposed above the projection optical unit, and a wafer stage for supporting a wafer is disposed below the projection optical unit.

마스크 패턴을 웨이퍼의 삿(shot) 영역에 정확하게 전사하기 위해서는, 투영 광학 유닛을 통과한 광의 초점이 웨이퍼 상면에 맺히도록 하는 것이 중요하다. 웨이퍼 상면에 대한 투영 광학 유닛을 통과한 광이 맺히는 위치를 초점심도(depth of focus, DoF)라고 한다.In order to accurately transfer the mask pattern to the shot region of the wafer, it is important to focus the light passing through the projection optical unit on the wafer upper surface. The position where light passing through the projection optical unit with respect to the wafer upper surface is formed is called a depth of focus (DoF).

현재 회로 패턴의 미세화가 가속화됨에 따라 디자인 룰(design rule)이 계속적으로 줄어들고 있으며, 이에 부응하기 위하여 초점심도의 오차 범위도 계속하여 감소하고 있다. 즉, 투영 광학 유닛을 통과한 광의 초점이 최대한 웨이퍼 상면에 정확히 맺히도록 노력하고 있다. As the miniaturization of current circuit patterns is accelerated, design rules continue to decrease, and in order to comply with them, the margin of error of the depth of focus continues to decrease. In other words, efforts have been made to ensure that the focus of the light passing through the projection optical unit is exactly as accurate as possible on the wafer upper surface.                         

웨이퍼의 상면으로부터 너무 낮은 위치에 광이 모이게 되면 패턴이 목표치보다 낮고 두껍게 형성된다. 이와 반대로, 웨이퍼의 상면으로부터 너무 높은 위치에 광이 모이게 되면 패턴이 목표치보다 높고 얇게 형성된다. 따라서 웨이퍼 상면에 최대한 가깝게 광이 모이도록 하는 것이 중요하다. When light collects at a position that is too low from the top surface of the wafer, the pattern is formed lower than the target and thicker. On the contrary, when light is collected at a position that is too high from the upper surface of the wafer, the pattern is formed higher and thinner than the target value. Therefore, it is important to collect light as close to the top surface of the wafer as possible.

하지만 현재의 노광 장치의 초점 검사 방법에 따르면, 노광 및 현상 공정이 수행된 웨이퍼들 중에서 일 웨이퍼를 선택하고, 선택된 웨이퍼 상에 형성된 패턴을 육안으로 검사한 뒤 이를 분석하여 노광 장치의 세팅을 변경한다. 이로써 노광 장치를 정확하게 세팅할 수 없을 뿐만 아니라, 상당한 시간적 재정적 손실이 발생하고 있다. 따라서 이에 대한 대안 마련이 절실히 요구되고 있다. However, according to the focus inspection method of the current exposure apparatus, one wafer is selected from among the wafers on which the exposure and development processes are performed, the pattern formed on the selected wafer is visually inspected, and then analyzed to change the setting of the exposure apparatus. . This not only makes it impossible to accurately set the exposure apparatus, but also generates considerable time and financial losses. Therefore, there is an urgent need for alternatives.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 일 목적은, 노광 장치의 초점 이상 여부를 효과적으로 검사 및 세팅할 수 있는 노광 장치의 초점 검사 방법을 제공하는 것이다. The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a focus inspection method of the exposure apparatus that can effectively inspect and set the focus abnormality of the exposure apparatus.

본 발명의 다른 목적은 상기 노광 장치의 초점 검사 방법을 수행하기 위한 초점 검사 마스크를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a focus inspection mask for performing a focus inspection method of the exposure apparatus.

전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 초점 검사 마스크는, 마스크 기판 및 마스크 기판 상에 서로 다른 깊이를 갖도록 형성되어 웨이퍼 상에 서로 다른 초점 거리로 투영되는 마스크 패턴들을 포함한다. 이 경우, 마스크 패턴들의 상부면들은 동일한 높이를 가지며, 마스크 기판의 상면은 마스크 패턴들이 각기 다른 깊이를 갖도록 부분적으로 식각된다.In order to achieve the above object of the present invention, a focus inspection mask according to a preferred embodiment of the present invention is formed to have a different depth on the mask substrate and the mask substrate, the mask pattern is projected at different focal lengths on the wafer Include them. In this case, the upper surfaces of the mask patterns have the same height, and the upper surface of the mask substrate is partially etched such that the mask patterns have different depths.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 다른 노광 장치의 초점 검사 방법은, 서로 다른 깊이로 마스크 패턴들이 형성된 초점 검사 마스크에 광을 조사하여 웨이퍼 상에 초점 마스크 패턴들이 각기 다른 초점 거리로 투영되도록 한다. 반도체 기판을 현상하여 소정의 초점 검사 패턴들을 형성하고, 형성된 패턴들의 사이즈를 검사하여 기 설정된 기준에 부합되는 일 패턴을 선택한다. 선택된 일 패턴에 대응되는 초점 거리를 기준으로 노광 장치의 초점을 조절한다. According to another preferred embodiment of the present invention, a focus inspection method of an exposure apparatus according to another embodiment of the present invention is directed to irradiating light onto a focus inspection mask in which mask patterns are formed at different depths so that each of the focus mask patterns on the wafer is different. Try to project at different focal lengths. The semiconductor substrate is developed to form predetermined focus inspection patterns, and the size of the formed patterns is inspected to select one pattern that meets a predetermined standard. The focus of the exposure apparatus is adjusted based on the focal length corresponding to the selected one pattern.

본 발명에 따르면, 초점 검사 마스크를 이용하여 노광 장치의 최적의 초점 거리를 용이하게 검출하여 초점 거리의 이상 검출 및 세팅을 효과적으로 수행할 수 있다. 따라서 반도체 기판 상에 반도체 패턴을 정확하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 노광 장치의 초점을 조절하기 위하여 소요되는 시간적, 재정적 손실을 크게 줄일 수 있다. According to the present invention, it is possible to easily detect the optimum focal length of the exposure apparatus by using the focus inspection mask to effectively perform abnormality detection and setting of the focal length. Therefore, not only can the semiconductor pattern be accurately formed on the semiconductor substrate, but also the time and financial losses required to adjust the focus of the exposure apparatus can be greatly reduced.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 노광 장치의 초점 검사 방법 및 초점 검사 마스크에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기 실시예들에 의하여 제한되거나 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, a focus inspection method and a focus inspection mask of an exposure apparatus according to preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the following embodiments.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초점 검사 마스크를 설명하기 위한 제1 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 초점 검사 마스크의 제2 단면도이다. 도 1은 초점 검사 마스크를 초점 마스크 패턴들을 따라서 절단한 단면도이고, 도 2는 회로 마스크 패턴들을 따라서 절단한 단면도이다. 1 is a first cross-sectional view illustrating a focus test mask according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a second cross-sectional view of the focus test mask illustrated in FIG. 1. 1 is a cross-sectional view of a focus inspection mask taken along focus mask patterns, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along circuit mask patterns.                     

도 1 및 도 2를 참조하면, 초점 검사 마스크(100)는 웨이퍼 상에 소정의 초점 검사 패턴을 형성하기 위한 장치로서, 마스크 기판(110)과 초점 마스크 패턴들(120)을 포함한다.1 and 2, the focus inspection mask 100 is an apparatus for forming a predetermined focus inspection pattern on a wafer, and includes a mask substrate 110 and focus mask patterns 120.

마스크 기판(110)은 유리 기판(quartz)으로 제조되는 것이 바람직하다. 마스크 기판(110) 상에는 웨이퍼 상에 형성하고자하는 소정의 초점 검사 패턴에 대응하는 초점 마스크 패턴들(120)이 형성된다. The mask substrate 110 is preferably made of a glass substrate (quartz). Focus mask patterns 120 are formed on the mask substrate 110 corresponding to a predetermined focus inspection pattern to be formed on the wafer.

초점 마스크 패턴들(120)은 상기 초점 검사 패턴과 동일한 스케일(scale) 또는 축소된 스케일로 제조될 수 있다. 본 실시예에서는 축소된 스케일로 제조된 초점 마스크 패턴들(120)에 대하여 설명한다.The focus mask patterns 120 may be manufactured at the same scale or reduced scale as the focus check pattern. In the present embodiment, the focus mask patterns 120 manufactured at a reduced scale will be described.

초점 마스크 패턴들(120)은 마스크 기판(110) 상에 서로 다른 깊이를 갖도록 형성된다. 보다 자세하게 설명하면, 마스크 기판(110) 상에 마스크 층을 형성한다. 이 경우, 마스크 층은 크롬(Cr)으로 이루어진 것이 바람직하다. 또한, 크롬(Cr) 층은 약 1000 내지 1300Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.The focus mask patterns 120 are formed to have different depths on the mask substrate 110. In more detail, a mask layer is formed on the mask substrate 110. In this case, the mask layer is preferably made of chromium (Cr). In addition, the chromium (Cr) layer is preferably formed to a thickness of about 1000 to 1300 kPa.

다음으로, 마스크 층 상에 특정 광에 의하여 특성이 변화되는 포토레지스트 막을 형성한다. 이 경우, 포토레지스트 막은 약 3000 내지 4000Å의 두께로 형성한다. 포토레지스트 막을 초점 마스크 패턴들(120)의 형상에 대응하게 노광한 후 현상 공정을 수행하여 초점 마스크 패턴들(120)을 형성한다.Next, a photoresist film whose characteristics are changed by specific light is formed on the mask layer. In this case, the photoresist film is formed to a thickness of about 3000 to 4000 GPa. The photoresist film is exposed to correspond to the shape of the focus mask patterns 120 and then a development process is performed to form the focus mask patterns 120.

이어서, 현상 공정을 통하여 형성된 초점 마스크 패턴들(120)에 포토레지스트 막을 형성하고 마스크 패턴들 중 일부만 개방되도록 노광한 후 현상 공정을 수행한다. 다음으로 에칭 공정을 수행한다. 이 경우, 초점 마스크 패턴들(120) 사이 의 마스크 기판(110)도 부분적으로 식각되도록 한다. Subsequently, a photoresist film is formed on the focus mask patterns 120 formed through the development process, and only a portion of the mask patterns are exposed to be exposed, and then the development process is performed. Next, an etching process is performed. In this case, the mask substrate 110 between the focus mask patterns 120 is also partially etched.

전술한 바와 같은, 증착, 노광, 현상 및 에칭 공정을 반복적으로 수행하면서 서로 다른 깊이를 갖는 초점 마스크 패턴들(120)을 마스크 기판(110) 상에 형성한다. 초점 마스크 패턴들(120)의 깊이 차이는 수 내지 수십Å를 벗어나지 않도록 한다. 따라서, 초점 마스크 패턴들(120)의 상면들은 동일한 높이를 갖지만, 깊이는 각기 다르다. As described above, the focus mask patterns 120 having different depths are formed on the mask substrate 110 while repeatedly performing the deposition, exposure, development, and etching processes. The difference in depth of the focus mask patterns 120 may be within a few to several tens of microseconds. Thus, the top surfaces of the focus mask patterns 120 have the same height, but have different depths.

초점 마스크 패턴들(120)이 서로 다른 깊이를 가질 경우, 마스크 기판(110)을 투과하는 광의 위상은 반전 또는 변이된다. 마스크 기판 중 식각된 부분을 통과하는 광과 식각되지 않은 부분을 투과하는 광의 위상 차이가 발생한다. 또한, 식각된 정도에 따라서도 투과하는 광의 위상 차이가 발생하게 된다. When the focus mask patterns 120 have different depths, the phase of the light passing through the mask substrate 110 is inverted or shifted. A phase difference between light passing through the etched portion of the mask substrate and light passing through the unetched portion occurs. In addition, the phase difference of the transmitted light also occurs depending on the degree of etching.

초점 마스크 패턴들(120)의 광 위상차이가 180도를 기준으로 ㅁ15도씩 차이 나도록 초점 마스크 패턴들(120)의 깊이를 조절하는 것이 바람직하다. 보다 발전적으로, 초점 마스크 패턴들(120)을 마스크 기판(110)의 주연 부위에 형성하고, 마스크 기판(110)의 중심부에 웨이퍼 상에 형성하고자하는 소정의 회로 패턴에 대응하는 회로 마스크 패턴들(130)을 형성한다. 즉, 웨이퍼 상에 회로 마스크 패턴들(130)을 노광함과 동시에 초점 마스크 패턴들(120)을 노광한다. 이 경우, 초점 마스크 패턴들(120)은 웨이퍼의 스크라이브 레인(scribe lane)에 투영되며, 회로 마스크 패턴들(130)은 셀(cell) 영역에 투영된다. It is preferable to adjust the depths of the focus mask patterns 120 such that the optical phase differences of the focus mask patterns 120 are 占 15 degrees apart based on 180 degrees. In further development, the focus mask patterns 120 may be formed at the peripheral portion of the mask substrate 110, and the circuit mask patterns corresponding to a predetermined circuit pattern to be formed on the wafer at the center of the mask substrate 110 ( 130). That is, the circuit mask patterns 130 are exposed on the wafer and the focus mask patterns 120 are simultaneously exposed. In this case, the focus mask patterns 120 are projected on the scribe lane of the wafer, and the circuit mask patterns 130 are projected on the cell region.

본 실시예에 따른 초점 검사 마스크(100)는 마스크 기판(110) 상에 위상 반전막을 형성하지 않고, 마스크 기판(110)을 부분적으로 식각함으로써 초점 마스크 패턴들(120)을 다양한 초점 거리로 형성할 수 있다. 또한, 초점 마스크 패턴들(120)을 마스크 기판(110)의 주연 부위에 형성함으로써, 초점 마스크 패턴들(120)과 회로 마스크 패턴들(130)을 동시에 노광할 수 있다. The focus inspection mask 100 according to the present exemplary embodiment may form the focus mask patterns 120 at various focal lengths by partially etching the mask substrate 110 without forming a phase inversion film on the mask substrate 110. Can be. In addition, by forming the focus mask patterns 120 on the peripheral portion of the mask substrate 110, the focus mask patterns 120 and the circuit mask patterns 130 may be simultaneously exposed.

도 3은 도 1에 도시한 초점 검사 마스크를 이용하여 노광 장치의 초점을 검검사하는 방법을 설명하기 위한 순서도를 도시한 것이고, 도 4는 도 3의 초점 마스크 패턴들을 각기 다른 초점으로 투영하는 단계를 설명하기 위한 개념도를 도시한 것이며, 도 5는 웨이퍼 상에 투영되는 광의 위상을 설명하기 위한 개략적인 그래프이다. FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of inspecting a focus of an exposure apparatus using the focus inspection mask illustrated in FIG. 1, and FIG. 4 is a step of projecting the focus mask patterns of FIG. 3 to different focal points. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the phase of light projected onto a wafer. FIG.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 우선 서로 다른 깊이로 초점 마스크 패턴들이 형성된 초점 검사 마스크(100)를 준비한다(S110). 초점 검사 마스크(100)에 대해서는 상기 실시예에서 설명한바 중복된 설명은 생략한다. 1 to 5, first, a focus inspection mask 100 in which focus mask patterns are formed at different depths is prepared (S110). The focus test mask 100 has been described in the above embodiment, and thus duplicated description thereof will be omitted.

이어서, 초점 검사 마스크(100)에 광을 조사하여 웨이퍼(W) 상에 초점 마스크 패턴들을 각기 다른 초점 거리로 노광한다(S120). 이 경우, 웨이퍼(W) 상에는 특정 광에 의하여 특성이 변화되는 포토레지스트 막이 형성되어 있다. 이 경우, 약 0.12Å의 파장을 갖는 전자 빔을 이용하는 것이 바람직하다. 이는, 전자 빔을 이용하여 포토레지스트 막을 노광할 경우, 램프 광을 이용하는 경우에 비하여 공정 여유도가 상대적으로 증가되고, 포토레지스트 막과 하부막 광의 간섭이나, 정재파 효과로 패턴의 균일도가 저하되는 문제점을 개선할 수 있기 때문이다. 하지만, 경우에 따라서 램프 광이나 레이저 광도 이용할 수 있다. Subsequently, the focus inspection mask 100 is irradiated with light to expose the focus mask patterns on the wafer W at different focal lengths (S120). In this case, on the wafer W, a photoresist film whose characteristics are changed by specific light is formed. In this case, it is preferable to use an electron beam having a wavelength of about 0.12 GHz. This is because when the photoresist film is exposed using an electron beam, the process margin is relatively increased as compared with the case of using lamp light, and the uniformity of the pattern is lowered due to the interference between the photoresist film and the lower film light or the standing wave effect. Because it can improve. However, lamp light or laser light may also be used in some cases.

초점 검사 마스크(100)를 투과한 광들은 웨이퍼(W) 상에 각기 다른 초점 거 리로 투영된다. 보다 자세하게 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 초점 마스크 패턴(121) 일측의 마스크 기판(100)을 투과한 광은 웨이퍼(W)의 상면으로부터 제1 초점 위치(141)에 모여진다. 이 경우, 제1 초점 마스크 패턴(121) 일측의 마스크 기판(100)은 식각되지 않았으며, 이때의 제1 위상 그래프(151)가 기준이 된다. The light transmitted through the focus inspection mask 100 is projected on the wafer W at different focal lengths. In more detail, as shown in FIG. 4, light transmitted through the mask substrate 100 on one side of the first focus mask pattern 121 is collected at the first focus position 141 from the upper surface of the wafer W. . In this case, the mask substrate 100 on one side of the first focus mask pattern 121 is not etched, and the first phase graph 151 at this time is a reference.

제2 초점 마스크 패턴(122) 일측의 마스크 기판(100)을 투과한 광은 웨이퍼(W)의 상면으로부터 제2 초점 위치(142)에 모여진다. 이 경우, 제2 초점 마스크 패턴(122) 일측의 마스크 기판(100)은 수십 내지 수백Å 정도 식각되며, 제2 초점 위치(142)는 제1 초점 위치(141)보다 낮다. 또한, 이때의 제2 위상 그래프(152)는 제1 위상 그래프(151)보다 위로 쉬프트(shift) 된다.The light transmitted through the mask substrate 100 on one side of the second focus mask pattern 122 is collected at the second focus position 142 from the upper surface of the wafer W. In this case, the mask substrate 100 on one side of the second focus mask pattern 122 is etched by several tens to hundreds of microseconds, and the second focus position 142 is lower than the first focus position 141. In addition, the second phase graph 152 at this time is shifted upward than the first phase graph 151.

제3 초점 마스크 패턴(123) 일측의 마스크 기판(100)을 투과한 광은 웨이퍼(W)의 상면으로부터 제3 초점 위치(143)에 모여진다. 이 경우, 제3 초점 마스크 패턴(123) 일측의 마스크 기판(100)은 수백 내지 수천Å 정도 식각되며, 제3 초점 위치(143)는 제1 초점 위치(141)보다 높다. 또한, 이때의 제3 위상 그래프(153)는 제1 위상 그래프(151)보다 아래로 쉬프트된다. The light transmitted through the mask substrate 100 on one side of the third focus mask pattern 123 is collected at the third focus position 143 from the upper surface of the wafer W. In this case, the mask substrate 100 on one side of the third focus mask pattern 123 is etched by several hundreds to thousands of microseconds, and the third focus position 143 is higher than the first focus position 141. In addition, the third phase graph 153 at this time is shifted down than the first phase graph 151.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1 초점 위치(141)가 웨이퍼(W)의 상면보다 위에 위치할 경우, 제2 초점 위치(142)가 웨이퍼(W)의 상면에 위치할 수 있고, 제3 초점 위치(143)는 웨이퍼(W)의 상면보다 훨씬 위에 위치할 수 있다. 당연히 웨이퍼(W)의 상면에 초점이 맺히는 제2 초점 마스크 패턴(122)의 경우에 회로 패턴이 정확하게 형성될 수 있다. As shown in FIG. 4, when the first focus position 141 is positioned above the upper surface of the wafer W, the second focus position 142 may be positioned on the upper surface of the wafer W, and the third The focus position 143 may be located far above the top surface of the wafer W. As shown in FIG. Naturally, in the case of the second focus mask pattern 122 which focuses on the upper surface of the wafer W, a circuit pattern may be formed accurately.

전술한 바와 같이, 초점 검사 마스크(100)를 기준으로 다양한 초점 거리로 노광 공정을 수행한 뒤에(S120), 노광된 웨이퍼(W)를 현상한다(S130). 이 결과, 웨이퍼(W) 상에는 소정의 초점 검사 패턴들이 형성된다. As described above, after the exposure process is performed at various focal lengths based on the focus inspection mask 100 (S120), the exposed wafer W is developed (S130). As a result, predetermined focus inspection patterns are formed on the wafer W. As shown in FIG.

이어서 상기 초점 검사 패턴의 사이즈를 검사하여 기 설정된 기준에 부합되는 초점 검사 패턴을 선택하고(S140), 상기 선택된 초점 검사 패턴에 대응되는 초점 거리를 기준으로 노광 장치의 초점을 조절한다(S150).Subsequently, the size of the focus inspection pattern is inspected to select a focus inspection pattern that meets a predetermined standard (S140), and the focus of the exposure apparatus is adjusted based on the focal length corresponding to the selected focus inspection pattern (S150).

초점 검사 패턴들의 검사 기준이란, 초점 검사 패턴의 높이, 폭, 좌표 등에 대한 기준으로서 최적의 초점으로 노광된 초점 검사 패턴에 대한 정보로부터 설정된다. 초점 검사 패턴들의 검사 기준을 설정하는 기술은 이미 많은 공개 공보에 공지되어 있으며, 각 제조사마다 다르게 설정할 수 있는 바 자세한 설명은 생략한다. 하지만 당업자라면 이를 용이하게 이해할 수 있을 것이다. The inspection criterion of the focus inspection patterns is set from information on the focus inspection pattern exposed at the optimum focus as a reference for the height, width, coordinates, etc. of the focus inspection pattern. Techniques for setting the inspection criteria of the focus inspection patterns are already known in many publications, and can be set differently for each manufacturer, so a detailed description thereof will be omitted. However, those skilled in the art will readily understand this.

노광 장치의 초점을 방법은, 초점 검사 패턴에 대응되는 초점 거리에 부합되도록 회로 마스크 패턴들이 형성된 정규 마스크(도시되지 않음)를 배치 또는, 광학 설비들을 조절하는 것을 의미한다. 상기 정규 마스크란, 초점 마스크 패턴들(120) 없이 회로 마스크 패턴들(130)만 형성된 마스크로서, 노광 장치의 초점이 정확하게 세팅되었다는 가정 하에 이용되는 마스크이다. 노광 장치의 초점을 조절 방법은 종래와 실질적으로 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하지만, 당업자라면 이를 용이하게 이해할 수 있을 것이다. The method of focusing an exposure apparatus means disposing a regular mask (not shown) in which circuit mask patterns are formed or adjusting optical fixtures so as to correspond to a focal length corresponding to a focus inspection pattern. The regular mask is a mask in which only the circuit mask patterns 130 are formed without the focus mask patterns 120 and is a mask used under the assumption that the focus of the exposure apparatus is set correctly. Since the method of adjusting the focus of the exposure apparatus is substantially the same as in the related art, description thereof will be omitted, but it will be readily understood by those skilled in the art.

보다 발전적으로, 초점 마스크 패턴들(120)을 마스크 기판(110)의 주연 부위에 형성하고, 마스크 기판(110)의 중심부에 웨이퍼(W) 상에 형성하고자하는 소정의 회로 패턴에 대응하는 회로 마스크 패턴들(130)을 형성한다. 즉, 웨이퍼(W) 상에 회로 마스크 패턴들(130)을 노광함과 동시에 초점 마스크 패턴들(120)을 노광할 수 있어 효과적인 초점 검사 패턴과 회로 패턴을 동시에 형성할 수 있다. In further development, the focus mask patterns 120 are formed at the peripheral portion of the mask substrate 110, and a circuit mask corresponding to a predetermined circuit pattern to be formed on the wafer W at the center of the mask substrate 110. Patterns 130 are formed. That is, the focus mask patterns 120 may be exposed at the same time as the circuit mask patterns 130 are exposed on the wafer W, thereby forming an effective focus check pattern and a circuit pattern at the same time.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 초점 검사 마스크 및 노광 장치의 초점 검사 방법에 따르면, 웨이퍼 상에 초점 검사 패턴을 형성하여 노광 장치의 초점을 정확하게 조절할 수 있다. 또한, 회로 패턴을 형성함과 동시에 초점 검사 패턴을 형성할 수 있어 추가적인 시간이나 재정적 손실이 발생되지 않으며, 초점 검사 마스크를 형성 시에도 위상 반전막이 필요하지 않아 용이하게 초점 검사 마스크를 제조할 수 있다. As described above, according to the focus inspection mask and the focus inspection method of the exposure apparatus according to the present invention, it is possible to accurately adjust the focus of the exposure apparatus by forming a focus inspection pattern on the wafer. In addition, since the circuit pattern is formed and the focus check pattern can be formed at the same time, no additional time or financial loss is generated, and even when the focus check mask is formed, a phase inversion film is not required, so that the focus check mask can be easily manufactured. .

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. As described above, although described with reference to the preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art various modifications and variations of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below You will understand that it can be changed.

Claims (5)

마스크 기판; 및 A mask substrate; And 상기 마스크 기판 상에 서로 다른 깊이를 갖도록 형성되어 반도체 기판 상에 서로 다른 초점 거리로 투영되는 마스크 패턴들을 포함하는 초점 검사 마스크.And a mask pattern formed on the mask substrate to have different depths and projected onto the semiconductor substrate at different focal lengths. 제 1 항에 있어서, 상기 마스크 패턴들의 상부면들은 동일한 높이를 가지며, 상기 마스크 기판의 상면은 상기 마스크 패턴들이 각기 다른 깊이를 갖도록 부분적으로 식각된 것을 특징으로 하는 초점 검사 마스크.The focus inspection mask of claim 1, wherein the upper surfaces of the mask patterns have the same height, and the upper surface of the mask substrate is partially etched such that the mask patterns have different depths. 서로 다른 깊이로 마스크 패턴들이 형성된 초점 검사 마스크를 준비하는 단계;Preparing a focus inspection mask having mask patterns formed at different depths; 상기 초점 감사 마스크를 반도체 기판의 노광 장치에 로딩하는 단계;Loading the focus audit mask into an exposure apparatus of a semiconductor substrate; 상기 초점 검사 마스크에 광을 조사하여 상기 마스크 패턴들을 각기 다른 초점 거리로 반도체 기판 상에 투영하는 단계; Irradiating the focus inspection mask with light to project the mask patterns onto the semiconductor substrate at different focal lengths; 상기 반도체 기판을 현상하는 단계; 및Developing the semiconductor substrate; And 상기 반도체 기판 상에 형성된 패턴들의 사이즈를 검사하여 기 설정된 기준에 부합되는 일 패턴을 선택하고, 상기 선택된 일 패턴에 대응되는 초점 거리를 기준으로 상기 노광 장치의 초점을 조절하는 단계 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 초점 검사 방법.Inspecting the sizes of the patterns formed on the semiconductor substrate to select one pattern that meets a predetermined criterion, and adjusting the focus of the exposure apparatus based on a focal length corresponding to the selected one pattern. Focus inspection method of the exposure apparatus. 제 3 항에 있어서, 상기 초점 검사 마스크를 준비하는 단계는, 마스크 기판 상에 상기 마스크 패턴들의 상부면들이 동일한 높이를 갖도록 형성하고, 상기 마스크 기판을 부분적으로 식각하여 상기 마스크 패턴들이 서로 다른 깊이를 갖도록 형성하는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 초점 검사 방법. The method of claim 3, wherein the preparing of the focus inspection mask comprises forming upper surfaces of the mask patterns on the mask substrate to have the same height, and partially etching the mask substrate so that the mask patterns have different depths. The focus inspection method of the exposure apparatus characterized by the above-mentioned. 제 3 항에 있어서, 상기 투영하는 단계는, 상기 마스크 패턴들을 상기 반도체 기판 상의 스크라이브 레인(scribe lane)에 투영하는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 초점 검사 방법. The method of claim 3, wherein the projecting of the projection pattern comprises projecting the mask patterns onto a scribe lane on the semiconductor substrate.
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