KR100688683B1 - Apparatus for focus calibration by measuring upper field inclination of a stepper - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스텝퍼의 상면경사 포커스 보정장치를 개시한 것으로, 축소 투영 렌즈의 상, 하부에 각각 레티클과 웨이퍼 스테이지가 구비된 스텝퍼의 상면경사를 측정하기 위한 장치에 있어서, 웨이퍼 스테이지 위에 FC2 패턴판이 설치되고, FC2 패턴판을 통과한 빛을 전달하기 위한 광 파이버 부재가 FC2 패턴판 하부에 설치되며, 광 파이버 부재의 끝단에 레티클 아랫면에서 반사된 빛을 검출하는 FC2용 디텍터가 설치되어 FC2 패턴판이 발광하여 축소 투영 렌즈를 통하여 레티클 아랫면에서 반사된 빛을 FC2용 디텍터로 검출하는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses an image tilt focus correcting apparatus of a stepper. An apparatus for measuring an image tilt of a stepper having a reticle and a wafer stage respectively provided on and under the reduction projection lens, wherein an FC2 pattern plate is provided on the wafer stage. The optical fiber member for transmitting the light passing through the FC2 pattern plate is installed under the FC2 pattern plate, and the FC2 detector for detecting the light reflected from the lower surface of the reticle is installed at the end of the optical fiber member so that the FC2 pattern plate emits light. The light reflected from the bottom surface of the reticle through the reduction projection lens is characterized by detecting by the detector for FC2.

본 발명에 따르면 스텝퍼의 상면경사를 단지 계측을 통해서 측정함으로써 상면경사를 체크하기 위한 시간을 근본적으로 생략할 수 있으며, 측정한 상면경사를 가지고 노광시에 상면경사 성분을 보정할 수 있다.According to the present invention, the time for checking the top slope can be essentially omitted by measuring the top slope of the stepper only through measurement, and the top slope component can be corrected at the time of exposure with the measured top slope.

Description

스텝퍼의 상면경사 포커스 보정장치{APPARATUS FOR FOCUS CALIBRATION BY MEASURING UPPER FIELD INCLINATION OF A STEPPER}Top slope focus correction device for stepper {APPARATUS FOR FOCUS CALIBRATION BY MEASURING UPPER FIELD INCLINATION OF A STEPPER}

도 1 및 도 2 는 종래 기술에 따른 스텝퍼의 상면경사 측정 방식을 도시한 개략도,1 and 2 is a schematic diagram showing a top slope measurement method of the stepper according to the prior art,

도 3은 본 발명에 따른 스텝퍼의 상면경사 포커스 교정 방식을 나타낸 개념도,3 is a conceptual diagram illustrating a top tilt focus correction method of a stepper according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따라 베스트 포커스 일 때를 나타낸 개념도,4 is a conceptual diagram showing when the best focus in accordance with the present invention,

도 5는 본 발명에 따라 베스트 포커스에서 어긋 날 때를 나타낸 개념도,5 is a conceptual diagram showing a time shift in the best focus according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따라 Z축을 상하로 구동하면서 반사광을 FC2 디텍터로 검출하여 광량이 최대가 되는 위치를 구한 그래프,6 is a graph obtained by detecting the reflected light with the FC2 detector while driving the Z axis up and down according to the present invention to obtain a position where the amount of light is maximized;

도 7은 본 발명에 따라 축소 투영 렌즈의 양쪽 가장자리 부분의 포커스를 확인하는 것을 나타낸 개념도.7 is a conceptual diagram illustrating confirming the focus of both edge portions of the reduction projection lens according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

2 ; 축소 투영 렌즈 3 ; 레티클 2 ; Reduction projection lens 3; Reticle

4 ; 웨이퍼 스테이지 10 ; FC2 패턴판4 ; Wafer stage 10; FC2 Pattern Plate

11 ; L/S 마크 12 ; FC2용 디텍터 11; L / S mark 12; Detector for FC2

14 ; 광 파이버 부재 14; Optical fiber member

본 발명은 반도체 노광장치인 스텝퍼에서 렌즈 성분 중 하나인 상면경사를 포커스 교정(Focus Calibration) 방식을 통해서 자동으로 보정하는 스텝퍼의 상면경사 포커스 교정장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a top tilt focus correcting apparatus of a stepper which automatically corrects a top tilt, which is one of lens components, in a semiconductor exposure apparatus through a focus calibration method.

반도체 소자를 제조하는 공정에서 마스크 상의 패턴을 웨이퍼 위에 옮기는 공정을 광 리소그래피 공정(optical lithography process) 이라고 한다. 이러한 광 리소그래피 공정을 수회 내지 수십회 반복함으로써 반도체 소자의 회로가 완성된다. The process of transferring a pattern on a mask onto a wafer in the process of manufacturing a semiconductor device is called an optical lithography process. The circuit of the semiconductor device is completed by repeating this optical lithography process several times to several tens of times.

광 리소그래피 공정을 하기 위해서는 크롬이나 산화철 같은 물질에 의해 투명 또는 불투명 패턴이 형성된 래티클(reticle) 또는 마스크를 준비한다. 웨이퍼 위에 감광막을 얇게 입히고, 미리 제작한 마스크를 웨이퍼 위에 올려놓고 빛을 쪼인다. 마스크 패턴에 따라 빛을 받은 부분과 받지 않은 부분이 생기고 현상액(developer)으로 처리하면 감광액의 특성에 따라, 즉, 양성(positive-type)이면 감광된 부분이 제거되고, 음성이면 감광되지 않은 부분이 제거된다. 이처럼 감광막으로 마스크의 패턴이 옮겨지면 이 감광막 패턴을 이용하여 식각이나 불순물 도핑을 선택적으로 할 수 있게 된다.In order to perform the photolithography process, a reticle or mask in which a transparent or opaque pattern is formed by a material such as chromium or iron oxide is prepared. Apply a thin film of photoresist on the wafer, place the pre-made mask on the wafer and shine light. According to the mask pattern, the lighted part and the unreceived part are generated and treated with a developer, and according to the characteristics of the photoreceptor, that is, the positive part is removed, and the negative part is not exposed. Removed. When the pattern of the mask is transferred to the photoresist as described above, etching or impurity doping can be selectively performed using the photoresist pattern.

이와 같은 광 리소그래피 공정 중에서 마스크와 웨이퍼를 정렬하고 광노출(exposure)하는 과정이 매우 중요하며, 정밀하게 마스크의 패턴을 웨이퍼에 옮기기 위해 웨이퍼를 정밀하게 옮기면서 일정 크기의 패턴을 반복해서 투사하는 투사 반복형 스텝퍼(steper)가 개발되어 있다.In such an optical lithography process, the process of aligning and exposing the mask and the wafer is very important. In order to precisely transfer the mask pattern onto the wafer, the projection repeating type repeatedly repeats a pattern of a certain size while moving the wafer precisely. Steppers have been developed.

한편, 투사 반복형 스텝퍼의 주요 구성부재인 축소투영 렌즈는 테스트용 공정 프로그램에 의해 베스트 포커스 및 상면경사를 점검하여 조정한다. 반도체 노광장치인 스텝퍼에서 상면경사란 패턴면의 베스트 포커스(Best Focus)면들의 경사를 말하는 것으로, 이미지가 맺히는 포커스의 면들이다. On the other hand, the reduction projection lens, which is a main component of the projection repeating stepper, is checked and adjusted for the best focus and the image inclination by a test process program. In a stepper, which is a semiconductor exposure apparatus, the top slope refers to the inclination of the best focus surfaces of the pattern surface, and is a plane of focus to which an image is formed.

도 1 및 도 2 는 종래 기술에 따른 스텝퍼의 상면경사 측정 방식을 도시한 것으로, 상면경사를 구하기 위해서 도 1 과 같은 형태의 패턴(1)을 통해서 렌즈의 각기 다른 부분을 이용하여 노광을 한다. 이때 각각의 패턴을 읽어서 각각의 베스트 포커스를 구하여 도 2와 같은 그래프를 구할 수 있다. 각각 그래프의 베스트 포커스의 값을 가지고 경사도를 구한다. 종래에는 이런 상면경사의 값을 구하는데 노광을 통하여 그 데이터를 읽는 과정을 통해서 그 값을 구할 수 있었다.1 and 2 illustrate a method of measuring a top slope of a stepper according to the related art, and in order to obtain a top slope, exposure is performed using different parts of the lens through a pattern 1 of the form shown in FIG. 1. At this time, the best focus can be obtained by reading each pattern to obtain a graph as shown in FIG. 2. Each slope is obtained by taking the best focus value of the graph. Conventionally, the value of the top slope is obtained, and the value can be obtained by reading the data through exposure.

그런데 이와 같은 종래기술의 문제점은 노광과 데이터를 읽는 과정이 1∼2시간정도로써 오래 걸린다는 것이며 보정을 통해서 보정이 제대로 되었는지 확인하는 과정이 필요하다는 것이다.However, the problem of the prior art is that the exposure and reading of data takes a long time, such as about 1 to 2 hours, and it is necessary to check whether the correction is properly performed through the correction.

또한, 둘째로 조명계 개구수(NA)와 렌즈 개구수(NA)에 따른 상면경사의 값들이 달라지기 때문에 각각의 종류(ID)별로 체크를 해야 한다는 것이다.Secondly, since the values of the image inclinations according to the illumination system numerical aperture (NA) and the lens numerical aperture (NA) are different, it is necessary to check for each type (ID).

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래의 단점을 해소하기 위한 것으로, 스텝퍼의 상면경사를 단지 계측을 통해서 측정함으로써 상면경사를 체크하기 위한 시간을 근본적으로 생략할 수 있는 스텝퍼의 상면경사 포커스장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages, and to provide a stepper top tilt focusing device which can essentially omit the time for checking the top slope by measuring the top slope of the stepper only through measurement. The purpose is.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 축소 투영 렌즈의 상, 하부에 각각 레티클과 웨이퍼 스테이지가 구비된 스텝퍼의 상면경사를 측정하기 위한 장치에 있어서, 웨이퍼 스테이지 위에 FC2 패턴판이 설치되고, FC2 패턴판을 통과한 빛을 전달하기 위한 광 파이버 부재가 FC2 패턴판 하부에 설치되며, 광 파이버 부재의 끝단에 레티클 아랫면에서 반사된 빛을 검출하는 FC2용 디텍터가 설치되어 FC2 패턴판이 발광하여 축소 투영 렌즈를 통하여 레티클 아랫면에서 반사된 빛을 FC2용 디텍터로 검출하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an apparatus for measuring the inclined top surface of a stepper having a reticle and a wafer stage respectively on and under the reduction projection lens, wherein an FC2 pattern plate is provided on the wafer stage. An optical fiber member for transmitting the light passing through the optical fiber member is installed under the FC2 pattern plate, and an FC2 detector for detecting light reflected from the bottom of the reticle is installed at the end of the optical fiber member so that the FC2 pattern plate emits light to reduce the projection lens. The light reflected from the bottom surface of the reticle is characterized by detecting by the detector for FC2.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 스텝퍼의 상면경사 포커스 교정 방식을 나타낸 개념도이다. 도시된 바와 같이, 축소 투영 렌즈(2)의 상부에는 레티클(3)이 위치하고 하부에는 웨이퍼 스테이지(4)가 위치하고 있다.3 is a conceptual diagram illustrating a top slope focus calibration method of a stepper according to the present invention. As shown, the reticle 3 is located above the reduction projection lens 2 and the wafer stage 4 is located below.

본 발명에 따른 상면경사 포커스 교정 장치는 웨이퍼 스테이지(4) 위에 설치된 FC2 패턴판(10)이 발광하여 축소 투영 렌즈(2)를 통하여 레티클(3) 아랫면에서 반사된 빛을 FC2용 디텍터(12)로 검출하는 원리이다. 이를 위해 본 발명에 따르면 FC2 패턴판(10)과 FC2용 디텍터(12) 및 반사된 빛을 전달하기 위한 광 파이버 부재(14)로 구성된다. In the top tilt focus correcting apparatus according to the present invention, the FC2 pattern plate 10 installed on the wafer stage 4 emits light and reflects light reflected from the bottom surface of the reticle 3 through the reduction projection lens 2 to the detector 12 for FC2. Is the principle of detection. To this end, according to the present invention, the FC2 pattern plate 10, the FC2 detector 12, and the optical fiber member 14 for transmitting the reflected light are configured.

본 발명에 따른 FC2 패턴판(10)은 중심부에 도시된 바와 같이 가로 세로 및 사선방향으로 나열된 (L/S) 마크(11)가 형성되어 있는데 이 마크는 포커스를 검출하기 위한 패턴이다. 즉, FC2 상의 패턴은 크롬에 의한 차광부(11a)와 유리로만 된 투과부(11b)로 나눌 수 있는데 이러한 패턴이 일정한 간격으로 반복되어져 있다.In the FC2 pattern plate 10 according to the present invention, the (L / S) marks 11 arranged in the vertical, horizontal and diagonal directions are formed as shown in the center portion, which is a pattern for detecting the focus. That is, the pattern on the FC2 can be divided into a light shielding portion 11a made of chromium and a transparent portion 11b made of glass, but these patterns are repeated at regular intervals.

또한 레티클(3)과의 간섭을 피하기 위해 FC2 패턴판(10)은 웨이퍼 스테이지(4)상에서 도시된 바와 같이 소정각도(α°)로 경사지게 장착되어 있다. In addition, in order to avoid interference with the reticle 3, the FC2 pattern plate 10 is mounted to be inclined at a predetermined angle α ° as shown on the wafer stage 4.

도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 축소 투영 렌즈(2)의 베스트 포커스의 위치에 따른 경우를 나타낸 개념도로서, 도 4는 FC2 패턴판(10)이 베스트 포커스 위치에 있는 경우이며, 도 5는 FC2 패턴판(10)이 베스트 포커스 위치에서 어긋나 있는 경우이다. 4 and 5 are conceptual views showing the case according to the position of the best focus of the reduced projection lens 2 according to the present invention, FIG. 4 is a case where the FC2 pattern plate 10 is in the best focus position, and FIG. This is the case where the FC2 pattern plate 10 is shifted from the best focus position.

도 4 및 도 5를 설명하면, 레티클(3) 밑면에서 반사된 빛이 어느정도 투과되는가를 나타낸 것이다. 도 4와 같은 베스트 포커스 위치일 때는 반사 광량이 최대가 되며 도 5와 같은 경우에는 베스트 포커스에서 어긋남에 따라 반사 광량이 감소한다. 4 and 5 illustrate how the light reflected from the bottom of the reticle 3 is transmitted. In the best focus position as shown in FIG. 4, the amount of reflected light is maximized, and in the case of FIG. 5, the amount of reflected light decreases as the deviation occurs in the best focus.

본 발명에 따른 포커스 교정 장치에서는 웨이퍼 스테이지(4) 상에서 Z축을 상하로 구동하면서 반사광을 FC2 디텍터(12)로 검출하여 광량이 최대가 되는 위치를 구하여 그 위치를 축소 투영 렌즈(2)의 베스트 포커스 위치라 할 수 있으며, 이에 관한 도면을 도 6과 같이 나타낼 수 있다.In the focus correction apparatus according to the present invention, while driving the Z axis up and down on the wafer stage 4, the reflected light is detected by the FC2 detector 12 to obtain a position where the amount of light is maximized, and the position is reduced to the best focus of the projection lens 2. It may be referred to as a position, it may be shown as shown in FIG.

이와 같은 방식으로 축소 투영 렌즈(2)의 중심과 각각의 가장자리 부분의 포커스를 확인할 수 있다. 도 7은 축소 투영 렌즈(2)의 양쪽 가장자리 부분의 포커스를 확인하는 것을 나타낸 것이다.In this way, the center of the reduction projection lens 2 and the focus of each edge portion can be confirmed. 7 shows checking the focus of both edge portions of the reduction projection lens 2.

이렇게 구한 각각의 포커스의 데이터를 가지고 웨이퍼 스테이지(4) 상에서의 축소 투영 렌즈(2)의 포커스의 면을 구할 수 있다. 이렇게 구한 상면경사를 가지고 노광시에 레벨링의 오프셋(Offset)으로서 적용하여 축소 투영 렌즈(2)의 상면경사 성분을 보정할 수 있다.With the data of each focus thus obtained, the plane of focus of the reduced projection lens 2 on the wafer stage 4 can be obtained. The image inclination of the reduction projection lens 2 can be corrected by applying the image inclination thus obtained as an offset of leveling during exposure.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다. In the above description, it should be understood that those skilled in the art can only make modifications and changes to the present invention without changing the gist of the present invention as it merely illustrates a preferred embodiment of the present invention.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 스텝퍼의 상면경사를 단지 계측을 통해서 측정함으로써 상면경사를 체크하기 위한 시간을 근본적으로 생략할 수 있으며, 측정한 상면경사를 가지고 노광시에 상면경사 성분을 보정할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the time for checking the top slope can be essentially omitted by measuring the top slope of the stepper only through measurement, and the top slope component can be corrected at the time of exposure with the measured top slope. It can be effective.

Claims (3)

축소 투영 렌즈의 상,하부에 각각 레티클과 웨이퍼 스테이지가 구비된 스텝퍼의 상면경사 포커스 보정장치에 있어서,In the top tilt focus correction device of the stepper provided with a reticle and a wafer stage in the upper and lower portions of the reduction projection lens, 중심부에 가로, 세로 및 사선방향으로 나열된 L/S 마크가 형성되어, 상기 레티클과의 간섭을 피하기 위해 상기 웨이퍼 스테이지 상에서 경사지게 설치되어 발광하는 FC2 패턴판과,An FC2 pattern plate which is formed at the center of the L / S mark arranged in the horizontal, vertical and oblique directions, is installed obliquely on the wafer stage to avoid interference with the reticle, and emits light; 상기 FC2 패턴판을 통과한 빛을 전달하도록 상기 FC2 패턴판 하부에 설치된 광 파이버 부재와,An optical fiber member installed under the FC2 pattern plate to transmit light passing through the FC2 pattern plate; 상기 FC2 패턴판이 발광하여 상기 축소 투영 렌즈를 통하여 상기 레티클 아랫면에서 반사된 빛을 검출하도록 상기 광 파이버 부재의 끝단에 설치되는 FC2용 디텍터를 포함하며,An FC2 detector installed at an end of the optical fiber member so that the FC2 pattern plate emits light and detects light reflected from the bottom surface of the reticle through the reduction projection lens; 상기 웨이퍼 스테이지 상에서 Z축을 상하로 구동하면서 반사광의 광량이 최대가 되는 위치로서 상기 축소 투영 렌즈의 포커스를 구하여 상면경사를 얻고,While driving the Z-axis up and down on the wafer stage, the focus of the reduced projection lens is obtained as a position where the amount of reflected light is maximized, and an image slope is obtained. 노광시 레벨링의 오프셋을 적용하여 상기 축소 투영 렌즈의 상면 경사 성분을 보정하는 것을 특징으로 하는 스텝퍼의 상면경사 포커스 보정장치.An image tilt focus correcting apparatus of a stepper according to claim 1, wherein an image tilt component of the reduction projection lens is corrected by applying an offset of leveling during exposure. 삭제delete 삭제delete
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