KR20100073581A - 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정용 패턴 및 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정 방법 - Google Patents

반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정용 패턴 및 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정용 패턴 및 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 적어도 일 단부에 첨예부가 형성된 수직 및 수평 패턴을 이용하여 패턴의 길이를 비교함으로써 비점수차를 측정하는 바, 종래보다 측정기기의 오차의 영향을 덜 받고 정밀한 기기없이도 정확한 측정이 가능하며, 측정시간도 단축되어 반도체 노광장비 렌즈의 관리가 보다 용이해진다.
노광장비, 비점수차, CD-SEM

Description

반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정용 패턴 및 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정 방법 {Pattern for detecting astigmatism of semiconductor exposure apparatus's lens and method for detecting astigmatism of semiconductor exposure apparatus's lens}
본 발명은 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정용 패턴 및 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 종래 비점수차 측정에 사용하였던 수직 및 수평 패턴대신에 첨예부가 형성된 수직 및 수평 패턴을 사용하여 고도의 장비 없이도 정확한 측정이 가능하며, 단시간내에 비점수차를 측정할 수 있는 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정용 패턴 및 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정 방법에 관한 것이다.
최근 반도체 소자는 더욱 고집적화되고 있어 회로패턴의 미세화에 대한 요구가 더욱 고조되고 있다. 미세화 요구에 대응하기 위해 보다 파장이 짧은 원자외광, 예컨대 KrF 엑시머레이저광, ArF 엑시머레이저광, F2 레이저광등의 펄스광을 사용한 노광장비도 개발되고 있다. 또한, 반도체 장치의 집적도가 높아지면서 기판 상에 형성되는 패턴의 선폭 및 패턴간의 간격을 가능한 좁게 형성할 필요가 커진다. 이에 따라 해상도가 큰 노광장비의 필요성이 커진다. 노광장비는 레티클, 포토마스크등의 마스크상에 형성된 패턴의 이미지를 노광광으로 조사하고, 상기 패턴의 이미지를 투영 광학계를 통해 포토레지스트등의 감광성 재료가 도포된 웨이퍼, 글래스 플레이트등의 기판 상에 전사하는 장비이다. 웨이퍼에 전사된 패턴을 이용하여 각종 회로를 구성하게 된다.
노광장비를 이용하여 기판의 원하는 영역에 원하는 패턴을 정확히 형성하기 위해서는 기판의 정렬이나 레티클의 오버레이 정확성과 같이 관련된 여건이 완벽하게 마련되어야 하는데 노광장비 자체의 문제로 인해 이러한 여건을 완벽하게 충족시키기 어려워진다. 반도체 공정에 사용되는 노광장비는 광원, 파리눈 렌즈, 레티클, 투영렌즈등으로 구성된다. 그런데, 이들 광학요소 특히, 투영렌즈는 구면수차, 코마, 상면만곡, 디스토션, 비점수차, 만곡수차 및 왜곡수차를 포함하는 단색수차를 가지고 있다. 상기 수차들중 비점수차는 상공간에 형성되는 상을 불명확하게 훼손시키고 패턴의 찌그러짐을 유발한다. 트랜지스터등의 특성은 패턴의 사이즈에 영향을 받으므로 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차가 있는 경우 수직, 수평간의 크기 차이로 인한 소자 스피드 불균일현상이 발생할 수 있다. 또한, 너칭에 의한 단선, 패턴의 붙음현상등 비점수차로 인해 다양한 불량현상이 발생한다. 따라서, 비점수 차를 측정하여 주기적으로 관리해야 할 필요가 있다. 종래에는 비점수차를 측정하기 위해 위치에 따라 노광 촛점을 달리하는 촛점 메트릭스 노광 방법을 사용하여 노광한 후, 패턴의 임계크기(critical dimension)를 CD-SEM 장비를 사용하여 측정위치를 이동시켜 가며 일일이 측정하는 방법을 사용하였다.
도 1 은 종래 비점수차 측정에 이용되는 패턴을 나타낸 것이다. 도 1 을 참조하면, 종래에는 비점수차를 측정하기 위해 직사각형의 수직 및 수평패턴을 형성하고 상기 패턴의 선폭(a,b)을 측정하였다. 비점수차가 없다면 a, b 의 값이 일치하지만 비점수차가 있다면 a, b 의 값이 일치하지 않는다. a, b 의 크기는 i-line 의 경우 0.35 ㎛ 수준이며, KrF 는 0.25 ~ 0.11 ㎛, ArF 는 0.04 ~ 0.09 ㎛ 수준이다. 패턴의 선폭이 좁으므로 이를 측정하기 위해 가능한한 정밀한 장비가 요구되며, 측정장비로는 CD-SEM(critical dimension scanning electron microscope)이 이용된다. 상기와 같은 종래 방법은 장비의 성능보다 패턴의 크기가 작은 경우 비점수차가 있어도 없는 것으로 측정될 수 있어 측정의 신뢰도가 떨어지고, 고도의 장비가 요구되며 비점수차 측정에 많은 시간이 소요되는 문제도 있었다.
상기의 문제점을 해결하고자 본 발명의 목적은 장비의 성능에 영향을 덜 받고 고도의 장비없이도 정확하게 측정가능한 비점수차의 측정에 사용되는 패턴을 제공하는 것이다. 또한, 비점수차 측정시간을 단축시켜 사용 및 관리가 용이한 반도 체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정 방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하고자 본 발명은,
적어도 일 단부에 예각을 갖는 첨예부가 형성된 바(bar) 형상이 수직으로 배열된 수직 패턴; 및
상기 적어도 일 단부에 예각을 갖는 첨예부가 형성된 바(bar) 형상이 수평으로 배열된 수평 패턴을 포함하는 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정용 패턴을 제공한다.
상기 예각은 5 내지 30 도 일 수 있다.
상기 수직 패턴 및 수평 패턴의 형상은 마름모 형태일 수 있다.
상기 수직 패턴 및 수평 패턴은 복수개로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
노광장비를 이용하여 기판상에 적어도 일 단부에 예각을 갖는 첨예부가 형성된 바(bar) 형상을 수직 및 수평으로 배열하여 수직 패턴 및 수평 패턴을 형성하는 패턴 형성 단계 및;
상기 수직 패턴의 수직 길이 및 상기 수평 패턴의 수평 길이를 측정하는 비점수차 측정 단계를 포함하는 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정 방법을 제공한다.
본 발명의 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정용 패턴을 이용하여 비점수차를 측정하는 경우, 패턴의 길이를 측정하므로 선폭을 측정하는 종래에 비해 측정값이 커서 측정기기의 오차의 영향을 적게 받고 고도의 장비에 의하지 않고도 정확하게 비점수차의 측정이 가능하다. 길이 측정이 가능한 어떠한 측정기라도 측정에 이용할 수 있다. 또한, 종래보다 비점수차 측정시간이 단축되므로 보다 간편하고 용이하게 비점수차의 측정이 가능하다.
따라서, 보다 용이하게 주기적으로 노광기의 상태를 관리할 수 있어 비점수차로 인한 패턴의 불량을 사전에 예방하여 미세패턴의 형성이 용이하며 공정수율을 향상시킬 수 있다.
이하, 도면 및 실시예를 참조하여 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 설명한다.
먼저 본 발명의 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정용 패턴에 대해 설명 한다. 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정용 패턴을 나타낸 것이다. 도 2 를 참조하면, 본 발명의 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정용 패턴은 첨예부가 형성된 바(bar) 형상의 수직 패턴 및 수평 패턴을 포함한다.
비점수차는 렌즈의 주축에서 떨어져 있는 물체의 상이 고리 모양이나 방사상으로 흐릿해지는 현상이다. 반도체 노광장비의 비점수차가 존재하는 경우 상기 패턴의 첨예부가 찌그러지는 현상이 발생하여 상기 수직 패턴의 수직 길이와 및 수평 패턴의 수평 길이가 달라지게 된다. 따라서, 상기 패턴을 이용하여 비점수차를 측정할 수 있다.
상기 수직 패턴은 적어도 일 단부에 첨예부가 형성된 바(bar) 형상이 수직으로 배열된 패턴이다. 비점수차가 존재하는 경우 상기 첨예부가 찌그러져 제대로 형성되지 못하거나 완만하게 형성되어 본래 형성하고자 했던 패턴보다 수직 길이가 짧아지게 되므로 이를 이용하여 비점수차를 측정한다. 상기 첨예부는 바(bar) 형상의 일 단부뿐 아니라 양 단부에 형성될 수 있으며, 비점수차를 더 정확하게 측정하기 위해서는 양 단부에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 수평 패턴은 상기 수직 패턴을 형성하였던 적어도 일 단부에 예각을 갖는 첨예부가 형성된 바(bar) 형상이 수평으로 배열된 패턴이다. 상기 수직 패턴과 수평 패턴은 그 배열 방향만 상이할 뿐 동일한 선폭으로 동일한 모양의 첨예부를 갖는 바(bar) 형상으로 구성된다. 비점수차가 존재하는 경우 첨예부가 제대로 형성 되지 못해 수직 패턴의 수직 길이 및 수평 패턴의 수평 길이가 상이하게 된다.
상기 예각(c)은 5 내지 30 도일 수 있다. 바람직하게는 5 내지 20 도 일 수 있다. 5 도 미만이면 첨예부가 너무 작게 형성되어 패턴 형성에 어려움이 있을 수있고, 30 도를 초과하여 예각이 형성되면 첨예부가 예리하지 못하여 비점수차가 정확하게 측정되지 못할 염려가 있다.
상기 수직 패턴 및 수평 패턴은 적어도 일 단부에 첨예부가 형성되어 있기만 하면 당업자가 필요에 따라 그 형태를 변경할 수 있으나, 도 2 를 참조하면 바람직하게는 상기 수직 패턴 및 수평 패턴은 마름모 형태의 패턴일 수 있다. 상기 마름모 형태의 패턴의 경우 양 단부에 첨예부를 포함하므로 비점수차가 있는 경우 상기 첨예부가 둔해지므로 비점수차 측정에 이용될 수 있다.
상기 수직 패턴 및 수평 패턴은 당업자의 필요에 따라 복수개로 형성될 수 있다. 복수개로 형성하여 여러 패턴의 길이를 측정하는 것이 정확한 비점수차의 측정을 위해 바람직하다. 당업자의 필요에 따라 그 수를 조절할 수 있으며, 수개에서 수십개로 형성될 수 있다. 바람직하게는 4 내지 20 개로 형성될 수 있다. 4 개 미만으로 형성되면 비점수차가 정확하게 측정되지 못할 염려가 있으며, 20 개를 초과하여 형성되면 측정에 비해 많은 패턴을 형성하게 되므로 효율적이지 못하다.
상기 본 발명의 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정용 패턴의 수직 패턴의 수직 길이 및 수평 패턴의 수평 길이는 5 내지 100 ㎛ 일 수 있다. 즉, 도 2 에서 A, B 의 길이는 5 내지 100 ㎛ 로 제작될 수 있다. 종래의 패턴 선폭을 측정하는 방법의 경우에는 미세 선폭을 측정하므로 장비의 성능에 따라 그 크기를 달리하고 있었으나, 본 발명의 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정용 패턴의 길이는 장비의 종류나 성능에 관계없이 5 내지 100 ㎛ 로 제작될 수 있다. 5 ㎛ 미만으로 제작되면 측정기기의 오차의 영향을 받을 수 있고, 100 ㎛ 를 초과하도록 제작되는 경우 불필요하게 큰 패턴을 형성하게 된다.
이하, 본 발명의 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정 방법에 대해 설명한다. 도 3 을 참조하면, 본 발명의 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정 방법은 패턴 형성 단계(S10) 및 비점수차 측정 단계(S20)를 포함한다. 종래와는 다른 패턴을 이용하여 패턴의 길이를 측정하므로 측정되는 대상의 크기가 커져 정밀한 고도의 장비가 필요없으며 기기오차의 영향을 덜 받아 보다 정확한 측정이 가능하다. 또한, 종래 CD-SEM 으로 측정하는 경우보다 측정시간이 단축된다.
상기 패턴 형성 단계(S10)는 노광장비를 이용하여 기판상에 적어도 일 단부에 예각을 갖는 첨예부가 형성된 바(bar) 형상을 수직 및 수평으로 배열하여 수직 및 수평 패턴을 형성하는 단계이다.
상기 기판은 당업계에 공지된 것이 제한없이 사용될 수 있으며, 바람직하게 는 감광성 재료가 도포된 웨이퍼가 사용될 수 있다.
상기 패턴 형성 방법은 당업계에 공지된 방법이 제한없이 사용될 수 있으나, 구체적으로는 적어도 일 단부에 예각을 갖는 첨예부가 형성된 바 형상을 수직 및 수평으로 배열한 패턴을 마스크상에 형성하고, 상기 마스크상의 패턴을 노광장비로 조사하여 감광성 재료가 도포된 웨이퍼상에 전사함으로써 형성된다. 상기 수직 및 수평패턴은 당업자의 필요에 따라 복수개를 형성 할 수 있다.
상기 비점수차 측정 단계(S20)는 상기 수직 패턴의 수직 길이 및 수평 패턴의 수평 길이를 측정하는 단계이다. 패턴의 길이를 측정하므로 종래 선폭을 측정하는 경우보다 측정단위가 커서 기기 오차의 영향을 적게 받으며, 고도의 장비가 필요없고, 단시간내에 측정이 가능하므로 비점수차의 측정 및 노광장비의 관리가 용이하다.
상기 비점수차 측정 단계(S20)는 도 2 를 참조하면, A 및 B 를 측정하는 단계이다. A 및 B 가 일치하면 비점수차가 없지만 상이하면 비점수차가 존재하는 것이다.
측정기기에는 제한이 없으며, 길이 측정이 가능한 장비가 제한없이 이용될 수 있다.
상기와 같이 종래와는 다른 패턴을 이용하여 보다 간편하고 정확하게 비점수차의 측정이 가능하여 관리가 용이해진다.
도 1 은 종래 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차를 측정용 패턴을 나타낸 것이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정용 패턴을 나타낸 것이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정 방법을 나타낸 모식도이다.

Claims (5)

  1. 적어도 일 단부에 예각을 갖는 첨예부가 형성된 바(bar) 형상이 수직으로 배열된 수직 패턴; 및
    상기 적어도 일 단부에 예각을 갖는 첨예부가 형성된 바(bar) 형상이 수평으로 배열된 수평 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정용 패턴.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 예각이 5 내지 30 도인 것을 특징으로 하는 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정용 패턴.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수직 패턴 및 수평 패턴이 마름모 형태의 패턴인 것을 특징으로 하는 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정용 패턴.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수직 패턴 및 수평 패턴이 복수개로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정용 패턴.
  5. 노광 장비를 이용하여 기판 상에 적어도 일 단부에 예각을 갖는 첨예부가 형성된 바(bar) 형상을 수직 및 수평으로 배열하여 수직 및 수평 패턴을 형성하는 패턴 형성 단계; 및
    상기 수직 패턴의 수직 길이 및 상기 수평 패턴의 수평 길이를 측정하는 비점수차 측정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정 방법.
KR1020080132294A 2008-12-23 2008-12-23 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정용 패턴 및 반도체 노광장비 렌즈의 비점수차 측정 방법 KR20100073581A (ko)

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