KR940001227B1 - 레이저 리소그라피장치에서 간섭계를 이용한 촛점 찾는 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

레이저 리소그라피장치에서 간섭계를 이용한 촛점 찾는 방법

제1도는 종래의 레이저 리소그라피장치에서 촛점 찾는 방법을 보인 설명도.

제2도는 본 발명의 일실시예에 따른 간섭계의 구조를 개략적으로 보인 설명도.

제3도의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 간섭계에서 촛점거리별 빛의 진행경로를 보인 설명도.

제4도의 (a) 내지 (c)는 제3도의 (a) 내지 (c)도 상태에서 나타나는 간섭무늬에 대한 사진.

본 발명은 미세패턴의 제작에 사용되는 레이저 리소그라피(laser lithography)장치에서 간섭계를 이용하여 정확하게 촛점을 방법에 관한 것이다.

일반적으로 집적회로의 제작시 초기단계 공정으로서의 미세패턴 제작을 위한 레이저 리소그라피 시스템에서는 광원의 집속이 양호한 상태로 되어야만이 폭이 좁고 미세한 패턴을 제작할 수 있음에 따라 시료의 표면에 정확히 촛점이 맺히게 하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있으며 이같은 연구의 결과 여러가지 형태의 기술이 알려져 있다.

그런데, 현재까지 알려진 바의 레이저 리소그라피장치에서 촛점 찾는 방법이란 대부분 시스템이 복잡하고 광학계의 정렬을 필요로 하는 전자공학적인 방법을 응용하고 있는 바, 그 한가지 예로서 제1도에 도시된 바와같이 광분할기(Beam spiltter)와 검출기 및 증폭기로 구성된 시스템을 이용하여 촛점을 찾는 방법을 들 수 있다.

이와같은 종래의 촛점 찾는 방법은 광원(1)으로부터 방출된 빛이 광분할기(2)를 거쳐 아랫쪽의 미세패턴이 형성될 시료(3)를 향하게 되는 데, 이때 광의 입사는 렌즈(4)의 한쪽 구경을 이용하여 들어간 다음 시료(3)에 반사되어 반대편 구경의 렌즈(4)를 거쳐 다시 광분할기(2)를 투과하여 광검출기(5)로 향하게 된다. 그리고 광원(1)으로부터 광분할기(2)로 입사된 빛의 일부는 렌즈(4)이 중심부측을 지나 시료(3)에서 반사되어 입사경로와 동일한 경로를 따라 렌즈(4)의 촛점거리에 위치하는 광검출기(5)로 향하게 된다.

이와같이 각기 다른 경로를 거쳐 광검출기(5)에 도달된 빛을 검출하여 이를 증폭기(6)에서 증폭함으로써 촛점을 찾게 되는 데 제1도에서 (a)는 시료의 표면에 촛점이 정확히 맺힌 상태(At Focus)이고, (b)는 시료의 표면이 촛점위치로부터 아랫쪽에 위치하여 전압증폭기로 부터 부(-)의 전압이 발생된 상태(Below Focus)이며, (c)는 시료의 표면이 촛점상부에 위치한 경우(Above Focus)로서 (b나)와 (c)는 촛점이 정확하게 맺히지 않는 상태이다.

그러나, 이와같은 종래의 촛점 탐색방법은 사용되는 렌즈가 구경이 크고 모서리 효과를 제거할 수 있어야 함에 따라 렌즈의 가격이 비쌀 뿐만아니라 실제로 렌즈의 촛점거리를 측정하여 그 위치에 검출기를 정렬하는 데는 큰 어려움이 따르고 또한 증폭기를 비롯한 전자기기를 사용함에 따라 전자기적 잡음을 비롯한 시스템의 복잡화를 초래하는 등의 여러가지 문제점을 지니고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 촛점 찾는 방법이 지니고 있는 제반 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 레이저 리소그라피장치에서 장치 자체의 복잡화를 초래하는 별도의 전자응용기기를 사용함이 없이 간단한 광학계에 의한 빛의 간섭현상을 이용하여 용이하게 촛점을 확인할 수 있는 촛점 찾는 방법을 제공하는 데에 목적이 있다.

본 발명은 빛의 간섭을 이용하여 촛점을 확인하는 방식을 채택함으로써 시스템이 간단하고 간섭무늬가 파장의 단위로 변화하는 것을 관측할 수 있어 렌즈의 촛점 심도내에서 정확하고 용이하게 촛점을 찾아낼 수 있는 점에 특징이 있다.

이하, 본 발명의 방법에 대해서 일실시예를 들어 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명의 방법을 수행하는 데 사용되는 광학시스템의 개략도로서 도시된 바와같이 He-Cd 레이저와 같은 광원(10)의 전방에 두개의 렌즈로 구성된 콜리메이터(collimater)(11)가 배열되고 다시 그 전방에 배열된 광분할기(12)를 중심으로 그 상부로 거울(13)이 위치하며 하부로는 확대렌즈(14) 및 CCD(charge coupled Device)(15)와 이에 연결된 모니터(16)가 구비되는 한편 상기 광분할기(12)의 일측으로 집속렌즈(17)를 거쳐 X-Y 트랜슬레이터(18)상에 착설된 시료(19)가 위치하게 된다.

이와같은 시스템을 통하여 촛점을 찾는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

광원(10)으로부터 방출된 빛은 콜리메이터(11)를 거치면서 광속이 확대되어 광분할기(12)에로 입사되어 그 중 일부는 상부의 거울(13)측으로 진행하다가 반사되어 되돌아 오고, 나머지 빛은 직진하여 집속렌즈(17)를 투과한 다음 시료(19)에서 반사하게 된다.

시료(19)로부터 반사된 빛은 다시 접속렌즈(17)를 경유하여 광분할기(12)를 거치면서 거울(13)측에서 반사되어 나오는 빛과 간섭을 하게되고 다시 그 하부의 확대렌즈(14)를 지나면서 간섭상이 확대되는 데이 확대된 간섭상은 CCD(15)를 통하여 모니터(16)에 화상으로 나타나게 된다.

이와같은 경로를 통하여 스크린이나 모니터에 나타난 간섭상을 분석함으로써 촛점을 찾아내게 되는데 촛점탐색을 위한 조정과정을 보다 자세히 설명하면 다음과 같다.

거울(13)로부터 반사되어 다시 광분할기(12)를 투과하여 스크린이나 CCD(15)에 조사되는 빛과 시료(19)로부터 반사되어 나온 빛이 크기가 서로 비슷하게 되도록 집속렌즈(17)를 이동시키는 한편 거울(13)을 미세조정함으로써 두개의 빛을 일치시켜 스크린이나 CCD에 특정한 간섭무늬가 나타나도록 하게 되는데, 이때 촛점거리에 대한 시료의 상대적인 위치의 차이에 따라 나타나는 간섭무늬의 형태는 제3도 및 제4도와 같다.

먼저, 제3도의 (a)는 시료의 표면에 촛점이 맺힌 경우로서 시료에서 반사된 빛이 입사될때와 동일한 경로로 다시 반사하여 두개의 평면파가 간섭하는 현상이 나타나게 되고, 그 간섭무늬의 형태는 제4도의 (a)사진에서와 같이 복수개의 평행한 직선상을 띤다.

그리고, 제3도의 (b)는 촛점 하부에 시료가 위치하는 경우이고 제3도의 (c)는 촛점상부에 시료가 위치하는 경우로서 이들 두 경우에서와 같이 시료가 촛점에서 벗어나게 되면 시료에서 반사된 빛은 구면파가 되어 광분할기를 통과하고 거울에서 반사된 평면파가 간섭하여 각각 제4도의 (b) 및 (c)와같은 원형 및 원호상의 간섭무늬를 나타내게 된다.

여기서, 중요한 사실은 극단적으로 촛점을 벗어난 경우가 아니라 촛점심도 근처에서도 확인이 가능하여야 한다는 점으로 제4도의 (c)사진에서와 같이 촛점에서 약간 벗어남으로써 직선이 아닌 원호상의 띠는 것이 관찰되는 경우에는 단순히 촛점교정렌즈(focal length adjustable lens)를 미세조정하여 직선의 무늬가 되도록 하는 작업을 통하여 용이하게 촛점을 맞출 수 있다.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명은 별도의 복잡한 전자응용기기의 사용을 배제한 채 간단한 광학계를 통한 빛의 간섭현상을 이용하여 레이저 리소그라피장치에서 용이하게 정확한 촛점을 찾아낼 수 있는 점에 이점이 있다.

Claims (1)

1. 레이저로부터 방출되어 콜리메이터를 거쳐 광분할기로 입사된 빛의 일부분은 거울로 진행하다 반사되어 다시 광분할기로 향하고, 빛의 다른 부분은 직진하여 집속렌즈를 지나 시료에서 반사되어 다시 광분할기로 향하여 이들 두개의 거울에서 반사된 빛과 시료에서 반사된 빛이 광분할기로 거치면서 간섭을 일으키는 간섭계에서 관찰되는 특정의 간섭무늬를 직선이 되도록 조정하여 시료에 촛점이 맺히게 함을 특징으로 하는 레이저 리소그라피장치에서 간섭계를 이용한 촛점 찾는 방법.