KR20070078438A - Method for monitoring an exposure apparatus - Google Patents

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장준영
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Abstract

A method for monitoring an exposure apparatus is provided to monitor the state of the exposure apparatus by using intensity variation of light transmitted through a reticle. An illuminating light is generated from a light source(S210), and then is irradiated on a reticle with patterns having variable pitch(S220). The light transmitted the reticle is focused on a projection surface(S230). Intensity of the transmitted light is measured on the projection surface(S240). Inspection information on the transmitted light is obtained from the intensity variation of the transmitted light irradiated on the projection surface(S250). The inspection information is compared with preset reference inspection information to verify the state of the transmitted light(S260).

Description

노광 장치의 모니터링 방법{Method for monitoring an exposure apparatus}Method for monitoring an exposure apparatus

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 노광 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.1 is a schematic diagram illustrating a substrate exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 레티클에 형성된 패턴을 설명하기 위한 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a pattern formed on the reticle shown in FIG. 1.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 모니터링 방법을 설명하기 위한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating a method of monitoring an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 노광 장치 102 : 조명 광학 시스템100: exposure apparatus 102: illumination optical system

104 : 투영 광학 시스템 106 : 레티클 스테이지104: projection optical system 106: reticle stage

108 : 레티클 108a : 광투과 영역108: reticle 108a: light transmission area

110 : 기판 스테이지 112 : 광 센서 110: substrate stage 112: light sensor

114 : 광원 120, 122, 128, 132 ,144, 146 : 렌즈부114: light source 120, 122, 128, 132, 144, 146: lens part

124 : 노광 제어 시스템 136 : 애퍼처 플레이트124: exposure control system 136: aperture plate

본 발명은 노광 장치의 모니터링 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반 도체 웨이퍼와 같은 기판 상에 이미지 패턴을 전사하기 위한 노광 공정을 수행하기 위한 기판 노광 장치의 모니터링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for monitoring an exposure apparatus, and more particularly, to a method for monitoring a substrate exposure apparatus for performing an exposure process for transferring an image pattern on a substrate such as a semiconductor wafer.

일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting)공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.In general, a semiconductor device includes a Fab process for forming an electrical circuit on a silicon wafer used as a semiconductor substrate, an electrical die sorting (EDS) process for inspecting electrical characteristics of semiconductor devices formed in the fab process; Each of the semiconductor devices is manufactured through a package assembly process for encapsulating and individualizing the epoxy resins.

상기 팹 공정은 다양한 단위 공정들을 포함하며, 상기 단위 공정들은 반도체 기판 상에 전기적 소자를 형성하기 위해 반복적으로 수행된다. 상기 단위 공정들은 증착 공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정, 화학적 기계적 연마 공정, 이온 주입 공정, 세정 공정 등을 포함한다.The fab process includes various unit processes, and the unit processes are repeatedly performed to form an electrical device on a semiconductor substrate. The unit processes include a deposition process, a photolithography process, an etching process, a chemical mechanical polishing process, an ion implantation process, a cleaning process, and the like.

상기 포토리소그래피 공정은 반도체 기판 상에 포토레지스트 막을 형성하기 위한 포토레지스트 코팅 공정과, 상기 포토레지스트 막을 경화시키기 위한 베이킹 공정과, 상기 경화된 포토레지스트 막을 포토 마스크를 사용하여 포토레지스트 패턴으로 형성하기 위한 노광 공정 및 현상 공정을 포함한다.The photolithography process includes a photoresist coating process for forming a photoresist film on a semiconductor substrate, a baking process for curing the photoresist film, and a process for forming the cured photoresist film into a photoresist pattern using a photo mask. An exposure process and a developing process.

상기 포토리소그래피 공정은 다양한 마스크들에 형성된 패턴들을 수 내지 수십 차례 반도체 기판 상에 형성하기 위해 수행된다. The photolithography process is performed to form patterns formed on various masks on the semiconductor substrate several to tens of times.

최근, 반도체 장치의 집적도가 높아짐에 따라 반도체 기판 상에 형성되는 패턴들의 크기가 점차 작아지고 있으며, 이에 따라 상기 포토리소그래피 공정의 해상도(resolution) 및 초점 심도(depth of focus; DOF)의 중요성이 더욱 커지고 있다.In recent years, as the degree of integration of semiconductor devices increases, the size of patterns formed on a semiconductor substrate is gradually decreasing. Accordingly, the importance of resolution and depth of focus (DOF) of the photolithography process is further increased. It's growing.

상기 해상도 및 초점 심도는 노광 공정에 사용되는 광 빔의 파장 및 투영 렌즈(projection lens)의 수치구경(numerical aperture; NA)에 좌우된다. 현재, 노광 공정에 사용되는 광 빔의 예로는 수은 램프로부터 발생되는 436nm의 파장을 갖는 g-line 광 빔 및 365nm의 파장을 갖는 i-line 광 빔, KrF 엑시머 레이저(excimer laser)로부터 발생되는 248nm의 파장을 갖는 KrF 레이저 빔, ArF 엑시머 레이저로부터 발생되는 198nm의 파장을 갖는 ArF 레이저 빔, F2 엑시머 레이저로부터 발생되는 157nm의 파장을 갖는 F2 레이저 빔 등이 있다.The resolution and depth of focus depend on the wavelength of the light beam used in the exposure process and the numerical aperture (NA) of the projection lens. Currently, examples of light beams used in the exposure process include g-line light beams having a wavelength of 436 nm and i-line light beams having a wavelength of 365 nm, 248 nm generated from a KrF excimer laser. A KrF laser beam having a wavelength of 1, an ArF laser beam having a wavelength of 198 nm generated from an ArF excimer laser, an F 2 laser beam having a wavelength of 157 nm generated from an F 2 excimer laser, and the like.

한편, 상기 노광 장치의 조명의 모양 및 세기는 상기 노광 장치의 상태 및 상기 포토 마스크의 변경에 따라 선택된다.On the other hand, the shape and intensity of illumination of the exposure apparatus is selected according to the state of the exposure apparatus and the change of the photo mask.

하지만 이와 같이 조명의 모양 및 세기가 변경될 때마다, 조명의 특성에 따라 노광 공정이 매번 변동되고, 상기 노광 공정으로 형성된 포토레지스트 패턴의 정확성 및 재현성이 떨어지는 문제가 발생하게 된다.However, each time the shape and intensity of the illumination is changed, the exposure process is changed every time according to the characteristics of the illumination, a problem that the accuracy and reproducibility of the photoresist pattern formed by the exposure process is inferior.

따라서, 본 발명의 목적은, 노광 장치의 상태를 확인할 수 있는 노광 장치의 모니터링 방법을 제공하는 것이다.Therefore, the objective of this invention is providing the monitoring method of the exposure apparatus which can confirm the state of an exposure apparatus.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 노광 장치의 모니터링 방법은, 광원으로부터 조명광을 생성하고, 상기 조명광을 단계적으로 변화하는 피치(pitch)를 갖는 패턴들이 형성된 레티클로 조사하고, 상기 레티클 을 통과한 투영광을 투영 표면상에 포커싱한다. 이어서, 상기 투영 표면에서 상기 투영광의 세기를 측정하고, 상기 투영 표면에 투사된 투영광의 세기 변화로부터 상기 투영광에 대한 검사 정보를 획득하고, 상기 검사 정보를 기 설정된 기준 검사 정보와 비교하여 상기 투영광의 상태를 확인한다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the monitoring method of the exposure apparatus, generating illumination light from a light source, irradiated with a reticle formed with patterns having a pitch (pitch) to change the illumination light in stages Then, the projection light passing through the reticle is focused on the projection surface. Subsequently, the intensity of the projection light is measured on the projection surface, the inspection information for the projection light is obtained from the change in the intensity of the projection light projected on the projection surface, and the inspection information is compared with the preset reference inspection information. Check the state of the projection light.

상기 조명광은 상기 패턴들이 형성된 영역보다 작은 단면적을 가지며, 상기 검사 정보를 획득하는 단계는 상기 레티클을 상기 투영광의 광축 방향에 대하여 실질적으로 수직하는 방향으로 이동시키면서 수행되거나, 상기 조명광은 상기 패턴들이 형성된 영역보다 큰 단면적을 가지며, 상기 레티클을 통과한 투영광의 세기는 상기 투영 표면에서 동시에 측정된다. 또한, 상기 조명광은 상기 패턴들이 형성된 영역보다 큰 단면적을 갖고, 상기 레티클을 통과한 투영광의 세기는 상기 투영 표면을 상기 투영광의 광축 방향에 대하여 실질적으로 수직하는 방향으로 상기 투영 표면을 이동시키면서 단계적으로 측정된다.The illumination light has a smaller cross-sectional area than the area where the patterns are formed, and the obtaining of the inspection information is performed while moving the reticle in a direction substantially perpendicular to the optical axis direction of the projection light, or the illumination light is It has a larger cross-sectional area than the formed area, and the intensity of the projection light passing through the reticle is measured simultaneously on the projection surface. In addition, the illumination light has a larger cross-sectional area than the area where the patterns are formed, and the intensity of the projection light passing through the reticle moves the projection surface in a direction substantially perpendicular to the optical axis direction of the projection light. It is measured step by step.

상기 패턴들은 라인 앤드 스페이스 형태를 갖으며, 상기 투영광의 세기는 광 센서에 의해 측정되며, 상기 투영 표면은 광 센서의 수광 표면이다.The patterns have a line and space shape, the intensity of the projection light is measured by an optical sensor, and the projection surface is a light receiving surface of the optical sensor.

상기 검사 정보는 상기 측정된 투영광의 세기와 대응하는 검사 그래프를 포함한다.The inspection information includes an inspection graph corresponding to the measured intensity of the projection light.

상기와 같은 노광 장치의 모니터링 방법에 의해 조명의 상태를 확인하여 정확하게 포커싱 할 수 있을 뿐만 아니라, 노광 공정의 재현성을 향상시킬 수 있다.By the monitoring method of the exposure apparatus as described above, not only the state of illumination can be checked and accurately focused, but also the reproducibility of the exposure process can be improved.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나, 본 발명의 범위는 하기의 실시예들에 한정되지 않으며 다 양한 형태들로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 도면들에 있어서, 각각의 요소들 및 장치는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 상기 장치는 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 요소들을 구비할 수 있으며, 상기 부가 요소들에 의해 다양하게 변경될 수 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the present invention is not limited to the following embodiments and may be implemented in various forms. The embodiments introduced herein are provided to make the disclosure more complete and to fully convey the spirit and features of the invention to those skilled in the art. In the drawings, each element and device is exaggerated for clarity of the invention, and the device may also include various additional elements not described herein, wherein the additional elements It can be changed in various ways.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 노광 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이며, 도 2는 도 1에 도시된 레티클에 형성된 패턴을 설명하기 위한 단면도이다.1 is a schematic diagram illustrating a substrate exposure apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a pattern formed on the reticle illustrated in FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 노광 장치(100)는 조명 광학 시스템(102)과 투영 광학 시스템(104)을 포함한다.1 and 2, the exposure apparatus 100 includes an illumination optical system 102 and a projection optical system 104.

상기 조명 광학 시스템(102)은 상기 레티클(108) 패턴에 따라 선택된 형태를 갖는 조명광을 상기 레티클(108) 상으로 유도하기 위하여 사용되며, 다수의 광학 부재들을 포함할 수 있다.The illumination optical system 102 is used to direct illumination light having a shape selected according to the reticle 108 pattern onto the reticle 108, and may include a plurality of optical members.

광원(114)으로부터 조사된 광 빔은 상기 다수의 광학 부재들을 통해 상기 선택된 형태를 갖는 조명광으로 형성되며, 다수의 광 투과 영역이 형성된 레티클(108)을 통과한다.The light beam irradiated from the light source 114 is formed of illumination light having the selected shape through the plurality of optical members, and passes through the reticle 108 in which the plurality of light transmitting regions are formed.

상기 광원(114)으로는 ArF 엑시머 레이저, F2 레이저, KrF 엑시머 레이저, 야그(YAG) 레이저 또는 수은 램프 등이 사용될 수 있다. 상기 광원(114)으로부터 조사된 광 빔은 상기 노광 장치(100)의 바디에 대하여 광 경로를 정합하기 위한 빔 매칭 유닛(116, beam matching unit; BMU)과 광 감쇠기(118, light attenuator)를 통해 빔 형상화 유닛(beam shaping unit)으로 입사된다. 상기 빔 형상화 유닛은 기 설정된 광축을 따라 배열된 제1 렌즈부(120)와 제2 렌즈부(122)를 포함할 수 있다.An ArF excimer laser, an F 2 laser, a KrF excimer laser, a yag laser, a mercury lamp, or the like may be used as the light source 114. The light beam irradiated from the light source 114 passes through a beam matching unit (BMU) and a light attenuator 118 for matching an optical path with respect to the body of the exposure apparatus 100. Incident on a beam shaping unit. The beam shaping unit may include a first lens unit 120 and a second lens unit 122 arranged along a predetermined optical axis.

상기 노광 장치를 가동하여 노광 공정을 수행할 시 노광량을 제어하는 노광 제어 시스템(124, exposure control system)은 상기 광원(114)의 광 방출의 시작과 종료 및 출력(진동 주파수(oscillation frequency) 및 펄스 에너지)을 제어하며, 광 감쇠기(118)의 감쇠 비율(dimming ratio)을 연속적으로 또는 단계적으로 조절한다.An exposure control system 124, which controls the exposure amount when the exposure apparatus is operated to perform an exposure process, starts and ends and outputs (oscillation frequency and pulses) light emission of the light source 114. Energy), and adjusts the dimming ratio of the optical attenuator 118 continuously or stepwise.

상기 빔 형상화 유닛을 통과한 광 빔은 일차 광학 적분기(first stage optical integrator) 또는 균일화 부재(uniformizer or homogenizer)로서 기능하는 제1 플라이 아이 렌즈(126, first fly's eye lens)로 입사된다. 상기 제1 플라이 아이 렌즈로(126)부터 출사된 광 빔은 제3 렌즈부(128)를 통해 광 경로 변환 부재(optical path-bending member)로서 기능하는 제1 반사경(130)으로 입사되며, 상기 제1 반사경(130)에 의해 반사된 광은 제4 렌즈부(132)를 통해 이차 광학 적분기로서 기능하는 제2 플라이 아이 렌즈(134)로 입사된다. 광 집적 광학 유닛(light-collecting optical unit)으로서 기능하는 릴레이 광학 유닛(relay optical unit)은 상기 제3 렌즈부(128) 및 제4 렌즈부(132)에 의해 구현될 수 있다.The light beam passing through the beam shaping unit is incident on a first fly's eye lens 126 which functions as a first stage optical integrator or uniformizer or homogenizer. The light beam emitted from the first fly's eye lens 126 is incident to the first reflector 130 which functions as an optical path-bending member through the third lens unit 128. The light reflected by the first reflector 130 is incident through the fourth lens unit 132 to the second fly's eye lens 134 functioning as a secondary optical integrator. A relay optical unit that functions as a light-collecting optical unit may be implemented by the third lens unit 128 and the fourth lens unit 132.

상기 제2 플라이 아이 렌즈(134)를 통해 출사된 광 빔은 상기 애퍼처 플레이트(136)를 통과함으로써 특정 형태를 갖는 조명광으로 형성된다. 상기 애퍼처 플레 이트는 원반 형상을 갖는 지지부재(134)에 의해 지지된다.The light beam emitted through the second fly's eye lens 134 passes through the aperture plate 136 to form an illumination light having a specific shape. The aperture plate is supported by a support member 134 having a disk shape.

상기 선택된 애퍼처 플레이트(136)를 통과한 조명광은 (138, beam splitter)으로 입사된다. 상기 빔 스플리터(138)에 의해 반사된 조명광은 광 집적 렌즈(140, light-collecting lens)를 통해 광전 검출기(photoelectric detector)로 구성된 적분 광 센서(142)로 입사되며, 상기 적분 광 센서(142)의 검출 신호는 노광 제어 시스템(124)으로 제공된다. 상기 노광 제어 시스템(124)은 상기 검출 신호에 따라 상기 조명광의 조도와 그의 적분값을 간접적으로 모니터링한다.The illumination light passing through the selected aperture plate 136 is incident to the beam splitter 138. The illumination light reflected by the beam splitter 138 is incident to the integrated light sensor 142 configured as a photoelectric detector through a light-collecting lens 140, and the integrated light sensor 142. Detection signal is provided to the exposure control system 124. The exposure control system 124 indirectly monitors the illuminance of the illumination light and its integral value according to the detection signal.

상기 빔 스플리터(138)를 통과한 조명광은 제5 렌즈부(144)와 제6 렌즈부(146)를 순차적으로 통과한 후, 제2 반사경(148)에 의해 이미지 형성 렌즈 유닛(150, image-forming lens unit)으로 입사되며, 상기 이미지 형성 렌즈 유닛(150)을 통과한 조명광은 보조 집광 렌즈 유닛(152)과 주 집광 렌즈 유닛(154)을 순차적으로 통과하여 상기 광투과 부재(108) 상으로 입사된다.The illumination light passing through the beam splitter 138 sequentially passes through the fifth lens unit 144 and the sixth lens unit 146, and then is formed by the second reflector 148 to form the image forming lens unit 150. incident light incident through the image forming lens unit 150 passes sequentially through the auxiliary condensing lens unit 152 and the main condensing lens unit 154 and onto the light transmitting member 108. Incident.

한편, 도시되지는 않았으나, 상기 제2 플라이 아이 렌즈(134)와 제5 렌즈부(144) 및 제6 렌즈부(146)는 상기 조명광의 광속 밀도(flux density), 크기, 위치 등을 조절하기 위하여 구동 시스템(140)에 의해 제어되는 구동부들(미도시됨)에 의해 상기 조명광의 광축을 따라 이동될 수 있다.Although not shown, the second fly's eye lens 134, the fifth lens unit 144, and the sixth lens unit 146 may adjust flux density, size, position, and the like of the illumination light. In order to be moved along the optical axis of the illumination light by the drive (not shown) controlled by the drive system 140.

상기 레티클 스테이지(106)는 상기 주 집광 렌즈 유닛(154) 아래에서 레티클 베이스(156) 상에 이동 가능하도록 배치된다.The reticle stage 106 is arranged to be movable on the reticle base 156 under the main condensing lens unit 154.

일반적으로, 상기 레티클 스테이지(106)는 미세하게 X축 방향, Y축 방향 및 회전 가능하게 배치된다. 상기 레티클 스테이지(106)의 위치와 회전 각도는 제1 구 동 제어 시스템(158)의 레이저 간섭계에 의해 실시간으로 측정될 수 있으며, 측정 결과와 주 제어 시스템(160)으로부터의 제어 정보에 따라 제1 구동 제어 시스템(158)의 구동 모터(예를 들면, 리니어 모터(linear motor) 또는 보이스 코일 모터(voice coil motor)는 레티클 스테이지(106)의 스캐닝 속도와 위치를 제어한다.In general, the reticle stage 106 is finely disposed in the X-axis direction, Y-axis direction and rotatable. The position and rotation angle of the reticle stage 106 may be measured in real time by a laser interferometer of the first drive control system 158, and according to the measurement result and control information from the main control system 160. A drive motor (eg, a linear or voice coil motor) of the drive control system 158 controls the scanning speed and position of the reticle stage 106.

상기 레티클 스테이지(106)에는 레티클(108)이 장착되어 있으며, 상기 레티클(108)에는 단계적으로 변화하는 피치를 갖는 다수의 라인 앤드 스페이스 패턴들이 형성되어 있다.The reticle stage 106 is equipped with a reticle 108, and the reticle 108 is formed with a plurality of line and space patterns having a step change in pitch.

구체적으로, 상기 레티클에는 광이 투과하지 못하는 다수의 불투명 패턴들이 동일한 방향으로 연장되어 있으며, 상기 패턴들은 연장 방향으로 인접하게 배열되어 있다.Specifically, the reticle has a plurality of opaque patterns that do not transmit light extend in the same direction, the patterns are arranged adjacent in the extending direction.

상기 레티클 상에 형성된 패턴들은 제1 피치(P1)를 가진 다수의 라인 앤드 스페이스 패턴들이 형성된 제1영역과 상기 제1 피치(P1)보다 감소한 제2피치(P2)를 갖는 다수의 라인 앤드 스페이스 패턴들이 형성된 제2영역 및 상기 제2 피치(P2)보다 감소한 제3피치(P3)를 갖는 다수의 라인 앤드 스페이스 패턴이 형성된 제3 영역을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 제1, 제2 및 제3 영역에 형성된 라인 앤드 스페이스 패턴들은 각각 박스 형태로 배열되며, 각각의 영역 내의 패턴들의 선폭은 x축 및 y축 방향으로 동일하도록 구성되어 있다.The patterns formed on the reticle may include a first region in which a plurality of line and space patterns having a first pitch P1 are formed and a plurality of line and space patterns having a second pitch P2 which is reduced from the first pitch P1. And a third region in which a plurality of line-and-space patterns having a third region P3 having a second region formed thereon and a third pitch P3 reduced from the second pitch P2 are formed. The line and space patterns formed in the first, second and third regions are arranged in a box shape, respectively, and the line widths of the patterns in each region are configured to be the same in the x-axis and y-axis directions.

상기와 같이 구성된 패턴들을 통과한 투영광은 단계적으로 세기가 변하게 된다.The projection light passing through the patterns configured as described above is changed in intensity step by step.

이와는 다르게, 상기 패턴들의 선폭이 y축 방향으로는 동일하나, x축 방향으 로는 단계적으로 감소하도록 구성될 수 있다. 즉, 동일 영역 내에서 첫 번째 패턴인 제1 패턴의 제1 피치와 인접한 제2 패턴의 제2 피치는 상기 제1 피치보다 감소하며, 또한, 상기 제1 패턴의 x축 방향의 선폭인 제1 선폭과 인접한 제2 패턴의 x축 방향 제2 선폭은 상기 제1 선폭보다 감소하도록 구성되어 있다. 상기 제1 패턴 및 제2 패턴 사이의 간격인 제1 간격과 비교하여, 상기 제2 패턴과 인접한 제3패턴 간의 간격인 제2 간격 역시 감소하도록 구성할 수 있다.Alternatively, the line widths of the patterns are the same in the y-axis direction, but may be configured to decrease stepwise in the x-axis direction. That is, the second pitch of the second pattern adjacent to the first pitch of the first pattern, which is the first pattern in the same region, is smaller than the first pitch and is also the first line width in the x-axis direction of the first pattern. The second line width in the x-axis direction of the second pattern adjacent to the line width is configured to decrease than the first line width. A second interval that is an interval between the second pattern and an adjacent third pattern, compared to a first interval, which is an interval between the first pattern and the second pattern It can also be configured to reduce.

상기 패턴들은 단계적으로 변화하는 피치를 갖는 라인 앤드 스페이스 형태뿐만 아니라, 투영광의 세기가 단계적으로 변화할 수 있도록 다양한 형태와 크기로 구성될 수도 있다.The patterns may be configured in various shapes and sizes so that the intensity of the projection light may be changed step by step, as well as in the form of line and space having a pitch that varies in stages.

상기 레티클(108)을 통과한 투영광은 투영 광학 시스템(104)을 통해 기판 스테이지(110)로 조사된다. The projection light passing through the reticle 108 is irradiated to the substrate stage 110 through the projection optical system 104.

기판 스테이지(110)는 기판 베이스(162) 상에서 이차원적으로 이동 가능하게 배치되며, 상기 노광 공정이 수행되는 동안 상기 레티클 스테이지(106)의 이동 방향에 대하여 반대 방향으로 이동한다. 또한, 상기 반도체 기판의 노광 공정 수행 영역들에 대하여 반복적으로 노광 공정을 수행하기 위하여 X축 방향 및 Y축 방향으로 스텝핑 방식(stepping manner)으로 이동한다.The substrate stage 110 is disposed to be two-dimensionally movable on the substrate base 162 and moves in a direction opposite to the moving direction of the reticle stage 106 while the exposure process is performed. In addition, in order to repeatedly perform the exposure process with respect to the exposure process execution regions of the semiconductor substrate, the semiconductor substrate moves in a stepping manner in the X-axis direction and the Y-axis direction.

상기 기판 스테이지(110)의 위치와 회전 각도는 구동 제어 시스템(164)의 레이저 간섭계에 의해 실시간으로 측정될 수 있으며, 측정 결과와 주 제어 시스템(160)으로부터의 제어 정보에 따라 구동 제어 시스템(164)의 구동 모터(예를 들면, 리니어 모터 또는 보이스 코일 모터는 기판 스테이지(110)의 스캐닝 속도와 위치를 제어한다.The position and rotation angle of the substrate stage 110 may be measured in real time by a laser interferometer of the drive control system 164, and the drive control system 164 according to the measurement result and the control information from the main control system 160. Drive motor (eg, a linear motor or voice coil motor) controls the scanning speed and position of the substrate stage 110.

상기 기판 스테이지(110)에는 상기 레티클(108)을 통과한 투영광의 세기의 변화를 측정하기 위한 광 센서(112)가 구비되어 있다. 상기 광 센서(112)는 상기 레티클(108)을 통과한 투영광의 세기를 측정하며, 또한, 초점 거리의 위치를 조절하기 위하여, 상기 광 센서(112)에서 측정된 측정값에 따라 상기 기판 스테이지(110)가 레벨링 되어지기도 한다.The substrate stage 110 is provided with an optical sensor 112 for measuring a change in the intensity of the projection light passing through the reticle 108. The optical sensor 112 measures the intensity of the projection light passing through the reticle 108, and in order to adjust the position of the focal length, the substrate stage according to the measured value measured by the optical sensor 112. 110 may be leveled.

도시하지는 않았지만, 상기 투영광의 상태에 대한 검사 정보를 나타내기 위한 디스플레이부를 더 구비할 수 있다.Although not shown, the display unit may further include a display unit for displaying inspection information regarding the state of the projection light.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 모니터링 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating a method of monitoring an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 상기 노광 장치의 모니터링 방법은, 먼저, 광원으로부터 조명광을 생성한다.(단계 S210) 상기 조명광은 레티클을 통과한 투영광의 세기를 측정하는 방법에 따라 상기 레티클 상에 형성된 패턴들의 영역보다 작거나 큰 단면적을 가지도록 구비된다.Referring to FIG. 3, in the method of monitoring the exposure apparatus, first, illumination light is generated from a light source. It is provided to have a cross-sectional area smaller or larger than the area of the field.

상기 조명광을 단계적으로 변화하는 피치를 갖는 패턴들이 형성된 레티클로 조사한다.(단계 S220) The illumination light is irradiated with a reticle in which patterns having pitches that change in stages are formed (step S220).

구체적으로, 상기 레티클에는 광이 투과하지 못하는 다수의 불투명 패턴들이 동일한 방향으로 연장되어 있으며, 상기 패턴들은 연장 방향으로 인접하게 배열되어 있다.Specifically, the reticle has a plurality of opaque patterns that do not transmit light extend in the same direction, the patterns are arranged adjacent in the extending direction.

상기 레티클 상에 형성된 패턴들은 제1 피치를 가진 다수의 라인 앤드 스페이스 패턴들이 형성된 제1영역과 상기 제1 피치보다 감소한 제2피치를 갖는 다수의 라인 앤드 스페이스 패턴들이 형성된 제2영역 및 상기 제2 피치보다 감소한 제3피치를 갖는 다수의 라인 앤드 스페이스 패턴이 형성된 제 3영역을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 제1, 제2 및 제3 영역에 형성된 라인 앤드 스페이스 패턴들은 각각 박스 형태로 배열되며, 동일한 영역 내의 패턴들의 선폭은 x축 및 y축 방향으로는 동일하도록 구성되어 있다.The patterns formed on the reticle may include a first region having a plurality of line and space patterns having a first pitch and a second region having a plurality of line and space patterns having a second pitch reduced from the first pitch and the second region. It may be formed to have a third region in which a plurality of line-and-space patterns having a third pitch less than the pitch is formed. The line and space patterns formed in the first, second and third regions are arranged in a box shape, and the line widths of the patterns in the same region are the same in the x-axis and y-axis directions.

이와는 다르게, 상기 패턴들의 피치는 단계적으로 감소하며, 상기 패턴들의 선폭은 y축 방향으로는 동일하나, x축 방향으로는 단계적으로 감소하도록 구성될 수 있다.Alternatively, the pitch of the patterns is reduced step by step, the line width of the patterns is the same in the y-axis direction, but may be configured to decrease step by step in the x-axis direction.

상기와 같이 구성된 패턴들을 통과한 투영광은 단계적으로 세기가 변하게 된다.The projection light passing through the patterns configured as described above is changed in intensity step by step.

상기 레티클을 통과한 투영광을 투영 표면 상에 포커싱한다.(단계 S230)The projection light passing through the reticle is focused on the projection surface (step S230).

상기 투영 표면은 광 센서의 수광 표면이며, 상기 광 센서는 상기 투영광의 세기를 전기적 신호로 변환시킨다. 상기 광 센서는 기판 스테이지 상에 배치되어 있으며, 실제 노광 과장이 수행될 때의 기판의 수위와 동일한 수위에 위치된다.The projection surface is a light receiving surface of an optical sensor, which converts the intensity of the projection light into an electrical signal. The optical sensor is disposed on the substrate stage and is positioned at the same level as the level of the substrate when the actual exposure exaggeration is performed.

상기 투영 표면에서 상기 투영광의 세기를 측정한다.(단계 S240)The intensity of the projection light is measured on the projection surface. (Step S240)

상기 투영광의 세기는 광 센서에 의해 측정되며, 상기 광 센서는 상기 투영광의 광량으로부터 획득한 상기 투영광의 세기를 전기적 신호로 변환시킨다.The intensity of the projection light is measured by an optical sensor, and the optical sensor converts the intensity of the projection light obtained from the amount of light of the projection light into an electrical signal.

상기 투영광의 세기 측정 방법은 조명광 및 광 센서의 구성에 따라 달라진 다.The intensity measurement method of the projection light varies depending on the configuration of the illumination light and the light sensor.

투영광의 세기를 측정할 수 있는 첫 번째 방법으로는, 상기 조명광이 상기 패턴들이 형성된 영역보다 작은 단면적을 가지고 있는 경우, 상기 광 센서는 상기 각각의 패턴을 통과한 투영광을 개별적으로 측정 할 수 있다.As a first method of measuring the intensity of the projection light, when the illumination light has a smaller cross-sectional area than the area in which the patterns are formed, the optical sensor may individually measure the projection light passing through the respective patterns. have.

상기 검사 정보를 획득하는 단계는 다음과 같다. 먼저, 상기 조명광을 상기 레티클 상에 형성된 각각의 패턴에 대하여 개별적으로 조사한다. 상기 레티클을 상기 투영광의 광축 방향에 대하여 실질적으로 수직하는 방향으로 이동시켜, 상기 각각의 패턴을 통과하도록 한다. 상기 레티클 스테이지의 구동으로 인한 투영광의 세기 변화를 기판 스테이지 상에 구비된 광 센서에서 측정한다. 상기 광 센서는 고정되어 있으며, 각각의 패턴의 단면적과 동일한 단면적을 가진 투영광의 세기를 측정할 수 있다.Acquiring the inspection information is as follows. First, the illumination light is irradiated separately for each pattern formed on the reticle. The reticle is moved in a direction substantially perpendicular to the optical axis direction of the projection light to pass through the respective patterns. The change in intensity of the projection light due to the driving of the reticle stage is measured by an optical sensor provided on the substrate stage. The optical sensor is fixed and can measure the intensity of the projection light having the same cross-sectional area as that of each pattern.

두 번째 방법으로는, 상기 조명광은 상기 패턴들이 형성된 영역보다 큰 단면적을 가지며, 상기 광 센서는 상기 패턴들을 통과한 투영광 세기를 동시에 측정할 수 있다. 먼저, 상기 조명광을 상기 레티클에 형성된 패턴들 전체에 조사한다. 이 경우, 상기 패턴들을 통과한 투영광의 단면적은 상기 패턴들이 형성된 영역과 실질적으로 동일하며, 상기 광 센서는 각각의 패턴에 대한 투영광의 세기 변화는 동시에 측정할 수 있다.In a second method, the illumination light has a larger cross-sectional area than the area in which the patterns are formed, and the optical sensor can simultaneously measure the intensity of the projection light passing through the patterns. First, the illumination light is irradiated to all of the patterns formed on the reticle. In this case, the cross-sectional area of the projection light passing through the patterns is substantially the same as the area in which the patterns are formed, and the optical sensor can simultaneously measure the change in intensity of the projection light for each pattern.

세 번째 방법으로는, 상기 조명광은 상기 패턴들이 형성된 영역보다 큰 단면적을 갖고, 상기 광 센서는 상기 각각의 패턴들을 통과한 투영광의 세기를 개별적으로 측정할 수 있다. 상기 각각의 패턴에 따른 투영광의 세기 변화는 상기 투영 표면인 광 센서를 상기 투영광의 광축 방향에 대하여 실질적으로 수직하는 방향으로 상기 투영 표면을 이동시키면서 단계적으로 측정된다.In a third method, the illumination light has a larger cross-sectional area than the area in which the patterns are formed, and the optical sensor can individually measure the intensity of the projection light passing through the respective patterns. The change in intensity of the projection light according to each of the patterns is measured step by step while moving the projection surface in a direction substantially perpendicular to the optical axis direction of the projection light, the optical sensor being the projection surface.

먼저, 상기 패턴들이 형성된 영역들과 크거나 동일한 면적을 갖는 조명광을 상기 레티클에 조사한다. 상기 조명광은 상기 패턴들을 동시에 투사함으로써, 상기 레티클을 통과한 투영광은 상기 패턴들이 형성된 영역의 크기와 동일한 단면적을 갖는다. 이때, 상기 센서는 상기 각각의 패턴에 대한 투영광의 세기만을 측정할 수 있다. 따라서, 상기 광 센서가 장착된 기판 스테이지를 상기 투영광의 광축 방향에 대하여 실질적으로 수직한 방향으로 이동시키면서 상기 각각의 패턴에 대한 투영광의 세기 변화를 측정한다.First, the reticle is irradiated with illumination light having an area greater than or equal to the areas where the patterns are formed. The illumination light simultaneously projects the patterns, so that the projection light passing through the reticle has a cross-sectional area equal to the size of the region where the patterns are formed. In this case, the sensor may measure only the intensity of the projection light for each pattern. Accordingly, the intensity change of the projection light for each pattern is measured while moving the substrate stage on which the optical sensor is mounted in a direction substantially perpendicular to the optical axis direction of the projection light.

상기 투영 표면에 투사된 투영광의 세기 변화로부터 상기 투영광에 대한 검사 정보를 획득한다.(단계 S250)The inspection information on the projection light is obtained from the change in the intensity of the projection light projected on the projection surface. (Step S250).

상기 검사 정보는 상기 측정된 투영광의 세기와 대응하는 검사 그래프를 포함한다. 구체적으로, 상기 투영광의 세기를 검사 그래프로 플로팅하여 일련에 데이터 세트를 만든 후 이를 데이터베이스화하여 상기 투영광에 대한 검사 정보를 획득할 수 있다.The inspection information includes an inspection graph corresponding to the measured intensity of the projection light. Specifically, the intensity of the projection light may be plotted on an inspection graph to generate a data set in series, and then may be databased to obtain inspection information about the projection light.

상기 검사 정보를 기 설정된 기준 검사 정보와 비교하여 상기 투영광의 상태를 확인한다.(단계 S260)The state of the projection light is checked by comparing the inspection information with preset reference inspection information. (Step S260).

이때, 상기 검사 정보와 기 설정된 기준 검사 정보를 비교하여, 상기 노광 장치를 보정하는 단계를 더 수행할 수 있다. 즉, 상기 측정된 투영광의 세기와 대응하는 검사 그래프와 기준 그래프와의 위상을 비교하여, 상기 검사 그래프와 기준 그래프와의 위상이 어긋날 경우, 상기 검사 그래프와 상기 기준 그래프가 일치하도록 보정하여 상기 노광 장치의 불량 상태를 보정한다.In this case, the inspecting of the exposure apparatus may be further performed by comparing the inspection information with preset reference inspection information. That is, when the phase of the inspection graph and the reference graph is out of phase by comparing the phase of the inspection graph and the reference graph corresponding to the measured intensity of the projection light, the inspection graph and the reference graph are corrected to coincide with each other. The defective state of the exposure apparatus is corrected.

상기와 같은 노광 장치의 모니터링 방법을 통해서, 주기적인 노광 장치의 상태를 확인 할 수 있을 뿐만 아니라, 이상이 있을 경우 별다른 장치를 구비하지 않고 노광 장비의 불량을 보정할 수 있다.Through the monitoring method of the exposure apparatus as described above, it is possible not only to check the state of the periodic exposure apparatus, but also if there is an abnormality, it is possible to correct a defect of the exposure apparatus without providing a separate apparatus.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 서로 다른 피치를 갖는 레티클을 통과한 투영광의 세기 변화로부터 획득한 노광 장치의 상태를 모니터링 할 수 있다.According to the embodiments of the present invention as described above, it is possible to monitor the state of the exposure apparatus obtained from the change in the intensity of the projection light passing through the reticle having different pitches.

따라서, 노광 공정 진행 중 발생하는 패턴 왜곡을 방지할 수 있으며, 노광 공정의 효율성을 높일 수 있다.Therefore, the pattern distortion occurring during the exposure process can be prevented, and the efficiency of the exposure process can be improved.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. And can be changed.

Claims (8)

광원으로부터 조명광을 생성하는 단계;Generating illumination light from the light source; 상기 조명광을 단계적으로 변화하는 피치(pitch)를 갖는 패턴들이 형성된 레티클로 조사하는 단계;Irradiating the illumination light with a reticle having patterns having a pitch that varies in stages; 상기 레티클을 통과한 투영광을 투영 표면 상에 포커싱하는 단계;Focusing projection light passing through the reticle onto a projection surface; 상기 투영 표면에서 상기 투영광의 세기를 측정하는 단계;Measuring the intensity of the projection light at the projection surface; 상기 투영 표면에 투사된 투영광의 세기 변화로부터 상기 투영광에 대한 검사 정보를 획득하는 단계; 및Acquiring inspection information for the projection light from the change in intensity of the projection light projected on the projection surface; And 상기 검사 정보를 기 설정된 기준 검사 정보와 비교하여 상기 투영광의 상태를 확인하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 모니터링 방법.And checking the state of the projection light by comparing the inspection information with preset reference inspection information. 제1항에 있어서, 상기 조명광은 상기 패턴들이 형성된 영역보다 작은 단면적을 가지며, 상기 검사 정보를 획득하는 단계는 상기 레티클을 상기 투영광의 광축 방향에 대하여 실질적으로 수직하는 방향으로 이동시키면서 수행되는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 모니터링 방법.The method of claim 1, wherein the illumination light has a smaller cross-sectional area than an area in which the patterns are formed, and the obtaining of the inspection information is performed while moving the reticle in a direction substantially perpendicular to the optical axis direction of the projection light. The monitoring method of the exposure apparatus characterized by the above-mentioned. 제1항에 있어서, 상기 조명광은 상기 패턴들이 형성된 영역보다 큰 단면적을 가지며, 상기 레티클을 통과한 투영광의 세기는 상기 투영 표면에서 동시에 측정되는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 모니터링 방법.The method of claim 1, wherein the illumination light has a larger cross-sectional area than an area in which the patterns are formed, and the intensity of the projection light passing through the reticle is simultaneously measured on the projection surface. 제1항에 있어서, 상기 조명광은 상기 패턴들이 형성된 영역보다 큰 단면적을 갖고, 상기 레티클을 통과한 투영광의 세기는 상기 투영 표면을 상기 투영광의 광축 방향에 대하여 실질적으로 수직하는 방향으로 상기 투영 표면을 이동시키면서 단계적으로 측정되는 노광 장치의 모니터링 방법.The projection light beam of claim 1, wherein the illumination light has a larger cross-sectional area than an area in which the patterns are formed, and the intensity of the projection light passing through the reticle is the projection surface in a direction substantially perpendicular to the optical axis direction of the projection light. The monitoring method of the exposure apparatus measured in steps, moving a surface. 제1항에 있어서, 상기 패턴들은 라인 앤드 스페이스 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 모니터링 방법.The method of claim 1, wherein the patterns have a line and space shape. 제1항에 있어서, 상기 투영광의 세기는 광 센서에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 모니터링 방법.The method of claim 1, wherein the intensity of the projection light is measured by an optical sensor. 제1항에 있어서, 상기 투영 표면은 광 센서의 수광 표면인 것을 특징으로 하는 노광 장치의 모니터링 방법.The method of claim 1, wherein the projection surface is a light receiving surface of an optical sensor. 제1항에 있어서, 상기 검사 정보는 상기 측정된 투영광의 세기와 대응하는 검사 그래프를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치의 모니터링 방법.The method of claim 1, wherein the inspection information includes an inspection graph corresponding to the measured intensity of the projection light.
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