KR20080114423A - 전자빔 리소그래피 장비의 포토마스크 위치 보정 장치 - Google Patents

전자빔 리소그래피 장비의 포토마스크 위치 보정 장치 Download PDF

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Abstract

측면 거울면층을 가지는 포토마스크(photomask), 포토마스크가 장착되는 지지핀(pin)을 포함하는 스테이지(stage), 스테이지 상에 장착된 포토마스크의 거울면층에 측정 레이저광을 조사하고 반사광을 검출하여 포토마스크의 위치를 감지하는 레이저 간섭계(laser interferometer), 및 레이저 간섭계에 의해 측정된 포토마스크의 위치 정보에 따라 포토마스크의 위치를 조정하여 정렬시키도록 지지핀을 상승 및 하강시키는 구동부를 포함하는 전자빔 리소그래피 장비의 포토마스크 위치 보정 장치를 제시한다.
전자빔 노광, 스테이지 정렬, 레이저 간섭계, 포토마스크, 거울면

Description

전자빔 리소그래피 장비의 포토마스크 위치 보정 장치{Apparatus for correcting photomask position in E-beam lithography equipment}
도 1은 종래의 전자빔 리소그래피(E-beam lithography) 장비를 설명하기 위해서 제시한 도면이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전자빔 리소그래피 장비의 포토마스크(photomask) 위치 보정 장치를 설명하기 위해서 제시된 도면들이다.
본 발명은 반도체 제조 장비에 관한 것으로, 특히, 전자빔 리소그래피(E-beam lithography) 장비의 포토마스크(photomask) 위치 보정 장치에 관한 것이다.
반도체 소자를 웨이퍼(wafer) 상에 회로 패턴들로 구현하기 위해 포토마스크를 이용한 노광 과정이 수행되고 있다. 포토마스크는 투명한 기판 상에 크롬(Cr) 차광층 또는 몰리브데늄(Mo) 위상반전층의 마스크 패턴을 형성하여 제작되고 있다. 이때, 마스크 패턴을 패터닝하기 위해서 마스크층 상에 레지스트(resist)를 도포하고, 레지스트층을 전자빔 노광하는 전자빔 리소그래피 과정이 수행된다.
도 1은 종래의 전자빔 리소그래피(E-beam lithography) 장비를 설명하기 위 해서 제시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 전자빔 리소그래피 과정에 사용되는 장비는, 전자빔을 발생시켜 조사하는 전자빔 컬럼(column)부(10)와 전자빔 컬럼부(10)에 정렬된 스테이지(stage)부(20)를 포함하여 구성될 수 있다. 전자빔 컬럼부(10)는 전자빔을 발생시키고, 스테이지(21)에 장착된 포토마스크(30)의 레지스트층(35)에 설계된 회로 레이아웃(layout)을 따라 전자빔이 조사되도록 구성된다. 포토마스크(30)는 투명한 기판(31) 상에 마스크층(33)을 구비하고, 마스크층(33) 상에 레지스트층(35)을 구비한 상태로, 스테이지부(20)의 스테이지(21)에 장착된다. 실질적으로 스테이지(21)에 구비된 지지핀(pin: 25) 상에 포토마스크(30)는 장착된다.
이때, 포토마스크(30)가 장착된 스테이지(21)의 위치는, 전자빔 컬럼부(10)에서 조사되는 전자빔 경로에 정렬된다. 스테이지(21)의 위치를 레이저 간섭계(laser interferometer)로 측정하고, 측정된 위치 정보에 따라 스테이지(21)를 구동하여 스테이지(21)가 정렬된다.
그런데, 스테이지(21) 위에 놓여진 포토마스크(30)는 단지 지지핀(25) 상에 기계적으로 장착 고정된 상태이다. 따라서, 스테이지(21)의 구동과 같은 기계적인 요동 등에 의해서, 스테이지(21)에 대한 포토마스크(30)의 위치가 미세하게 변화되는 현상이 관측된다. 이러한 포토마스크(30)의 위치가 변동될 경우, 실질적으로 조사되는 전자빔에 대한 정확한 정렬이 이루어지지 않아, 전자빔 노광에 따른 마스크 패턴의 패터닝에 불량이 야기될 수 있다. 실질적으로, 스테이지(21) 위치에 대한 측정 및 보정이 이루어지고 있으므로, 포토마스크(30)가 스테이지(21) 상에서 위치 변동됨에 따른 위치 정렬 오차는 실질적으로 보정하기 어렵다. 이에 따라, 전자빔 노광 시의 정렬 오차가 발생되어, 마스크 패턴에 불량이 야기될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 스테이지 상에 장착된 포토마스크의 위치를 보정할 수 있는 전자빔 리소그래피 장비의 위치 보정 장치를 제시하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 위한 본 발명의 일 관점은, 측면 거울면층을 가지는 포토마스크, 상기 포토마스크가 장착되는 지지핀을 포함하는 스테이지(stage), 상기 스테이지 상에 장착된 상기 포토마스크의 상기 거울면층에 측정 레이저광을 조사하고 반사광을 검출하여 상기 포토마스크의 위치를 감지하는 레이저 간섭계(laser interferometer), 및 상기 레이저 간섭계에 의해 측정된 상기 포토마스크의 위치 정보에 따라 상기 포토마스크의 위치를 조정하여 정렬시키도록 상기 지지핀을 상승 및 하강시키는 구동부를 포함하는 전자빔 리소그래피 장비의 포토마스크 위치 보정 장치를 제시한다.
상기 거울면층은 상기 포토마스크의 측면 상에 코팅(coating)된 크롬층을 포함할 수 있다.
상기 스테이지의 위치가 조정되게 상기 스테이지의 위치를 감지하는 제2의 레이저 간섭계, 및 상기 제2레이저 간섭계에 의한 제2의 측정 레이저광이 조사되게 상기 스테이지 상에 부착된 거울부를 더 포함하는 전자빔 리소그래피 장비의 포토 마스크 위치 보정 장치를 제시한다.
본 발명에 따르면, 스테이지 상에 장착된 포토마스크의 위치를 보정할 수 있는 전자빔 리소그래피 장비의 위치 보정 장치를 제시할 수 있어, 전자빔 노광에 따른 마스크 패턴에의 불량을 억제할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 포토마스크의 기판 측면 부위를, 예컨대, 크롬(Cr)층을 코팅(coating)하여 거울(mirror)면 처리하여 측정 레이저(laser) 광을 반사하도록 한다. 전자빔 리소그래피 장비의 스테이지에 포토마스크가 장착된 후, 스테이지 주위에 X 및 Y축 방향으로 위치를 감지하게 도입되는 측정 레이저광이 포토마스크의 거울면에 입사되고, 반사되는 레이저 측정광을 리시버(receiver)를 통해 측정하여, 포토마스크의 정확한 위치를 감지한다.
이러한 위치 측정은 레이저 간섭계(laser interferometer)에 의해 이루어질 수 있다. 즉, 리시버에 의해 감지된 반사광과 측정 입사광의 위상차 변화를 감지하여, 포토마스크의 실제 위치를 감지한다. 이러한 위치 측정을 위한 레이저 간섭계의 구성은 실질적으로 스테이지의 위치 측정을 위해 도입되는 경우와 유사하게 구성될 수 있다. 포토마스크의 실질적인 위치를 측정한 후, 포토마스크를 지지하고 있는 지지핀을 상하로 구동하여, 즉, 지지핀의 높이를 조절하여, 포토마스크의 위치, 예컨대, 포토마스크의 요(yaw) 및 피치(pitch) 변화를 능동적으로 정밀하게 조정할 수 있다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전자빔 리소그래피 장비의 포토마스크(photomask) 위치 보정 장치를 설명하기 위해서 제시된 도면들이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 포토마스크 위치 보정 장치는, 측면에 거울면층(101)이 형성된 포토마스크(100), 포토마스크(100)가 장착되는 지지핀(230)을 포함하는 스테이지(210), 스테이지(210) 상에 장착된 포토마스크(100)의 거울면층(101)에 측정 레이저광을 조사하고 반사광을 검출하여 포토마스크(100)의 장착된 위치를 감지하는 제1레이저 간섭계(laser interferometer; 310), 및 반사광을 검출하여 위치 감지 신호를 제공하는 제1리시버(receiver; 330)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 도 2 및 도 4를 함께 참조하면, 제2레이저 간섭계(310)에 의해 측정된 포토마스크(100)의 위치 정보에 따라 포토마스크(100)의 위치를 조정하여 정렬시키도록, 지지핀(230)을 상승 및 하강시키는 구동부(235)가 설치된다. 이때, 도 3에 제시된 바와 같이, 거울면층(101)은 포토마스크(100)의 측면 상에 크롬(Cr)층을 코팅(coating)하여 형성될 수 있다.
도 4를 다시 참조하면, 전자빔 리소그래피 장비의 스테이지(210)에 포토마스크(100)가 장착될 때, 포토마스크(100)는 실질적으로 지지핀(230)에 의해 지지되게 장착된다. 스테이지(100)의 정렬 구동에 의해 포토마스크(100)의 위치가 변화될 때, 도 1에 제시된 바와 같은 종래의 경우에는 이를 실질적으로 감지하기가 어려워 포토마스크의 위치 보정을 수행하기 어렵다. 본 발명의 실시예는 제1레이저 간섭계(310)를 도입하여, 포토마스크(100)의 측면 거울면층(101)에 측정 레이저광을 조사하고 반사광을 검출하여, 위상차에 의한 위치 변화를 감지한다. 이에 따라, 실제 포토마스크(100)의 장착된 위치가 검출될 수 있고, 검출된 포토마스크(100)의 위치 정보를 이용하여 지지핀(230)의 높이를 조절하여 포토마스크(100)의 위치를 보정 조절할 수 있다. 구동부(235)는 지지핀(230)을 독립적으로 상승 또는 하강시킴으로써, 포토마스크(100)의 위치를 조절하는 역할을 한다.
이와 같이 포토마스크(100)의 실제 위치를 감지하는 제1레이저 간섭계(310)는, 도 5에 제시된 바와 같이, 스테이지(210)의 위치 정보를 검출하는 제2레이저 간섭계(320) 및 제2리시버(340)와 대등하게 구성될 수 있다. 이러한 스테이지(210) 위치 정보 검출을 위한 제2레이저 간섭계(320) 및 제2리시버(340) 등의 구성은, 실질적으로 알려진 바와 같이 스테이지(210)의 X축 방향 및 Y축 방향에 대한 위치 정보를 얻도록 X축 및 Y축 방향에 도입되게 구성될 수 있다.
또한, 스테이지(210)의 위치 정보를 검출하는 제2레이저 간섭계(320)가, 스테이지(210)의 위치 정보를 검출하기 위한 레이저광을 조사하기 위해, 스테이지(210) 상에 거울부(mirror: 230)가 부착되고, 레이저 발생부(laser head; 350) 및 레이저광의 경로 조절을 위한 경로용 미러(mirror: 370)들이 도입될 수 있다. 이때, 경로용 미러(370)들에 의해, 제1레이저 간섭계(310)의 작동을 위한 측정 레이저광이 레이저 발생부(350)로부터 제공될 수 있다.
한편, 제1레이저 간섭계(310) 및 제1리시버(330)들 또한 X축 및 Y축 방향에 도입되게 구성되며, 또한, 위치(position) 정보뿐만 아니라 피치(pitch) 및 요(yaw) 정보를 검출하기 위해서, 각 방향에 대해 다수의 리시버(330 또는 340)들이 배치될 수 있다. 도 6에 제시된 바와 같이, 포토마스크(100)의 거울면층(101)에서의 측정 위치(331)들은 X축 또는 Y축 방향으로의 요를 측정하도록 Xy 또는 Yy로 설정될 수 있고, X축 또는 Y축 방향으로의 위치를 측정하게 Xr 또는 Yr로 설정될 수 있으며, X축 또는 Y축 방향으로의 피치를 측정하게 Xp 또는 Yp로 설정될 수 있다. 이는 스테이지(210)의 거울부(230)에서 설정되는 바와 마찬가지로 이해될 수 있다.
리시버들(320 또는 340)은 검출된 X축 및 Y축 방향에 대한 위치(position), 요(yaw) 및 피치(pitch)에 대한 정보(401)를 연산부(CPU: 400)에 제공한다. 연산부(400)는 이러한 정보를 바탕으로 스테이지(210)의 위치뿐만 아니라 포토마스크(100)의 위치 또한 조정하도록 스테이지(210)를 위치 구동하거나 또는 지지핀 구동부(도 4의 235)를 구동하게 된다. 따라서, 포토마스크(100)는 전자빔 컬럼부에 보다 정확하게 정렬될 수 있어, 전자빔 노광 시 포토마스크(100) 위치 오차에 따른 패터닝 불량 발생을 억제할 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 전자빔 리소그래피 장비의 스테이지 상에 장착된 포토마스크의 위치에 대한 정보를 직접적으로 감지하여, 포토마스크의 위치를 조절 및 보정할 수 있다. 이에 따라, 포토마스크의 위치 오차, 요 또는 피치 오차를 능동적으로 감소시켜, 이러한 오차에 의해 발생될 수 있는 위치 등록(registration) 오차, 전자빔 포커스(focus) 오차 또는 이에 따른 레지스트 패턴의 선폭(CD) 등의 마스크 불량을 억제할 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

Claims (3)

  1. 측면 거울면층을 가지는 포토마스크;
    상기 포토마스크가 장착되는 지지핀을 포함하는 스테이지(stage);
    상기 스테이지 상에 장착된 상기 포토마스크의 상기 거울면층에 측정 레이저광을 조사하고 반사광을 검출하여 상기 포토마스크의 위치를 감지하는 레이저 간섭계(laser interferometer); 및
    상기 레이저 간섭계에 의해 측정된 상기 포토마스크의 위치 정보에 따라 상기 포토마스크의 위치를 조정하여 정렬시키도록 상기 지지핀을 상승 및 하강시키는 구동부를 포함하는 전자빔 리소그래피 장비의 포토마스크 위치 보정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 거울면층은 상기 포토마스크의 측면 상에 코팅(coating)된 크롬층을 포함하는 전자빔 리소그래피 장비의 포토마스크 위치 보정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지의 위치가 조정되게 상기 스테이지의 위치를 감지하는 제2의 레이저 간섭계; 및
    상기 제2레이저 간섭계에 의한 제2의 측정 레이저광이 조사되게 상기 스테이지 상에 부착된 거울부를 더 포함하는 전자빔 리소그래피 장비의 포토마스크 위치 보정 장치.
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US9437818B2 (en) 2012-12-14 2016-09-06 Samsung Display Co., Ltd. Exposure apparatus, method of controlling the same, and alignment method for exposure

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