KR100702792B1

KR100702792B1 - 반도체 제조용 노광 장치

Info

Publication number: KR100702792B1
Application number: KR1020050116961A
Authority: KR
Inventors: 김주현
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2005-12-02
Publication date: 2007-04-03

Abstract

본 발명의 노광 장치는 광원, 상기 광원에서 방사되는 광을 집속시키는 집광 유닛, 광을 균일화하는 파리눈 렌즈, 광의 형상을 이루는 애퍼쳐, 상기 애퍼처를 투과한 광에서 선택적으로 0차 광을 줄이는 유리판, 상기 유리판을 투과한 광을 포토 마스크(또는, 레티클)로 유도하는 조명 렌즈 및 상기 포토 마스크(또는, 레티클)를 통과한 광을 반도체 기판 위로 유도하는 투사 렌즈를 포함해서 이루어진다.

반도체, 노광, 0차, 유리판, 투과율

Description

반도체 제조용 노광 장치{EXPOSURE APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 노광 장치의 개략적인 구성을 부여주는 구성도이다.

도 2는 애퍼쳐 개구의 형상을 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 3은 유리판의 평면 모습을 보여주는 도면이다.

도 4는 애퍼쳐 의 개구 및 유리판의 겹쳐진 모습을 보여주는 도면이다.

본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 보다 구체적으로 조명계를 개선해서 해상도를 높인 노광 장치에 관한 것이다.

최근, 반도체 장치의 집적도가 높아짐에 따라 반도체 기판 상에 형성되는 패턴들의 크기가 점차 작아지고 있으며, 이에 따라 포토리소그래피 공정에서 해상도(resolution)의 중요성은 더욱 커지고 있다.

해상도는 노광 공정에 사용되는 광의 파장 및 투영 렌즈(projection lens)의 수치구경(numericalaperture; NA)에 좌우된다. 현재, 노광 공정에 사용되는 광의 예들은 수은 램프로부터 발생되는 436nm의 파장을 갖는g-line 광 및 365nm의 파장 을 갖는 i-line 광, KrF 엑시머 레이저(excimer laser)로부터 발생되는 248nm의 파장을갖는 KrF 레이저, ArF 엑시머 레이저로부터 발생되는 198nm의 파장을 갖는 ArF 레이저, F2 엑시머 레이저로부터 발생되는 157nm의 파장을 갖는 F2 레이저 등이 있다.

또한, 패턴의 크기가 작아짐에 따라 포토 마스크를 통과하는 광의 산란 및 회절에 의해 발생하는 포토레지스트 패턴의 왜곡을 방지하기 위한 방법으로 위상 편이 마스크(phase shaft mask; PSM)를 사용하는 방법과 광학적 근접 보상(optical proximity correction; OPC) 방법이 있다.

한편, 해상도를 향상시키기 위하여 투영 렌즈의 수치구경을 증가시키면 초점 심도가 낮아지는 문제점이 발생한다. 오프 액시스 조명(off-axis illumination; OAI)은 이같은 문제점을 해결하기 위해 사용되며, 포토 마스크에 의해 회절된 광의 0차와 ±1차 광만을 반도체 기판으로 조사함으로써 해상도를 향상시키는 방법이다.

오프 액시스 조명으로는 환형 조명(annular illumination), 2중극 조명(dipole illumination), 4중극 조명(quadrupole illumination) 등이 있다. 이 같은 오프 액시스 조명의 특징은 간섭을 일으키는 빔과 디씨 레벨(DC LEVEL)의 빔의 비율이 종전보다 커져 해상력의 향상을 가져온다는 것이다.

그런데, 이 오프 액시스 조명은 빔이 특정한 방향으로만 들어오기 때문에, 그 방향의 패턴들에 대해서만 해상력이 향상되고, 다른 방향의 패턴에 대해서는 해상력이 감소하기 때문에 덴스 패턴(dense patern)을 해상하는데는 이점이 있으나, 이소 패턴(iso patern)을 해상하는데는 하나의 오프 액시스 조명을 사용할 수 없 어, 애퍼처를 계속해서 교환해야 하는 문제가 있다.

반면에, 원형 조명의 경우에는 이소 패턴에서는 오프 액시스 조명보다 해상력은 좋으나, 덴스 패턴에 대해서는 해상력이 낮은 문제가 있다.

본 발명은 이 같은 관점에서 창안된 것으로, 이소 패턴 및 덴스 패턴 모두에 사용할 수 있는 본 발명의 노광 장치를 제공하는데 있다.

이 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서 제공하는 반도체 제조용 노광 장치는,

광원;

상기 광원에서 방사되는 광을 집속시키는 집광 유닛;

광을 균일화하는 파리눈 렌즈;

광의 형상을 이루는 애퍼쳐;

상기 애퍼처를 투과한 광에서 선택적으로 0차 광을 줄이는 유리판;

상기 유리판을 투과한 광을 포토 마스크(또는, 레티클)로 유도하는 조명 렌즈; 및,

상기 포토 마스크(또는, 레티클)를 통과한 광을 반도체 기판 위로 유도하는 투사 렌즈;

를 포함해서 이루어진다.

상기 유리판은 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역의 투과율을 'P1', 제2 영역의 투과율을 'P2' 라고 할 때, "P1 > P2"의 관계를 만족하게 이루어진다.

이때, 상기 애퍼처의 개구 형상은 원형을 이루고, 상기 유리판의 제2 영역은 상기 애패처의 형상보다 작은 지름을 갖는 원형으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 유리판의 제2 영역 중심과 상기 애퍼처의 형상은 동일한 광축 상에 위치한다.

또한, 상기 제2 영역은 유리보다 낮은 투과율을 갖는 물질로 코팅될 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 개략적인 구성을 보여주는 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치는 광원(10), 집광 유닛(20), 파리눈 렌즈(30), 애퍼쳐(aperture)(40), 유리판(50), 조명 렌즈(60), 투사 렌즈(70)를 포함한다.

광원(10)은 수은 램프(12) 및 이 수은 램프(12)의 둘레에 배치된 반구형 거울(14)이 포함될 수 있다. 수은 램프(12)에서는 특정한 파장의 광이 나오는데, 집적도의 증가로 사용되는 파장은 계속 짧아지고 있다. 이 수은 램프(12)로부터 발생되는 광은 436nm의 파장을 갖는 g-line 광, 365nm의 파장을 갖는 광등이 있다.

이 수은 램프(12)에서 사방으로 나오는 광은 반구형 거울(14)에 의해서 광축(x)을 따라 일 방향으로 방상된다.

집광 유닛(20)은 광원(10)으로부터 나오는 광을 집속시키고, 파리눈 렌즈(30)는 피사체의 전면에 균일한 입사가 될 수 있도록 광을 유도한다.

그리고, 애퍼쳐(aperture)(40)는 도 2에 예시하고 있는 바와 같은 개구 형상을 형성하고 있다. 도면에서 빗금친 부분은 빛을 차단하는 블로킹 영역이다. 애퍼쳐(40)는 중앙 부분에 원형의 개구(O) 영역이 형성되고, 가장 자리 부분에는 광을 차단하는 차단영역이 형성된다. 여기서, 개구(O)의 지름은"d1"으로 형성된다.

한편, 광의 진행 순서상 애퍼처(40) 다음으로 위치하는 유리판(50)은 위치에 따른 투과율이 다른 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)을 포함해서 형성된다. 여기서, 제1 영역(A1)의 투과율을 'P1', 제2 영역(A2)의 투과율을 'P2'라고 할 때, 'P1 > P2' 라는 부등식이 성립된다.

도 3에서 예시하고 있는 바처럼, 유리판(50)의 제2 영역(A2)은 바람직하게 지름이 'd2'인 원형의 형상을 이룬다. 여기서, 애퍼쳐(40) 개구의 지름 'd1'은 유리판(50) 제2 영역(A2)의 지름 'd2' 보다 크게 형성된다. 또한, 애퍼쳐(40) 개구의 중심과 제2 영역(A2)의 중심은 광축(x) 상에 위치한다.

한편, 도 4는 애퍼쳐 개구(O)와 유리판(50)을 광축을 중심으로 보았을 때의 평면 모습이다.

도시된 바처럼, 애퍼쳐 개구(O) 안쪽으로 유리판(50)의 제2 영역(A2)이 위치하고, 개구의 원주와 제2 영역(A2)의 원주 사이로는 제1 영역(A1)이 위치한다. 이 때, 제2 영역(A2)은 광의 중심 부분에 대응하며, 실질적으로 간섭을 일으키지 못하는 0차 광이다. 한편, 제1 영역(A1)은 광의 가장 자리 부분에 대응하며, 간섭이 일어나는 부분이다.

상술한 바처럼, 제2 영역(A2)의 투과율(P2)은 제1 영역(A1)의 투과율(P1)보다 낮기 때문에, 중앙 부분 즉, 간섭이 일어나지 않는 곳보다 간섭을 일으키는 곳에 단위 면적당 더 많은 광을 통과시킬 수 있게 되어서, 동일한 면적이 간섭이 되지 않아 디씨 레벨에 영향을 준다고 해도, 이 부분은 비율적으로 낮아지게 되어 해상도를 높일 수 있게 된다.

또한, 중심을 통과하는 광 자체를 막지 않고, 선택적으로 그 투과도를 낮춘 것이기 때문에, 이소 패턴에 대해서도 적용 사용할 수 있게 된다.

한편, 상술한 제2 영역(A2)은 유리보다 낮은 투과율을 갖는 물질(예, 크롬 등)로 코팅해서 형성된다.

상술한 바처럼, 애퍼쳐(40) 및 유리판(50)을 투과하면서 선택적으로 0차 광이 부분적으로 줄어든 광은 조명 렌즈(60)에 집광이 되어, 포토 마스크(또는, 레티클)(80)에 입사된다. 포토 마스크(80)에는 전사하고자 하는 패턴이 레이 아웃되어 있다. 계속해서, 포토 마스크(80)를 통과한 광은 투사 렌즈(70)를 통과하고, 최종적으로 웨이퍼 스테이지(91)에 놓여 있는 반도체 기판(93) 상에 도포되어 있는 포토레지스트에 전사된다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지 식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바처럼, 본 발명에 따르면 원형 조명에서 중앙 부분의 O차 광을 부분적으로 줄여 사용하기 때문에, 이소 패턴 및 덴스 패턴 모두에 대응해서 사용할 수 있는 이점이 있다.

Claims

광원;

상기 광원에서 방사되는 광을 집속시키는 집광 유닛;

상기 집속된 광을 균일화하는 파리눈 렌즈;

상기 균일화된 광의 형상을 이루는 애퍼쳐;

상기 애퍼처를 투과한 광에서 선택적으로 0차 광을 줄이며, 제 1 투과율을 가지는 제 1 영역과 상기 제 1 투과율보다 작은 제 2 투과율을 가지며 상기 제 1 영역 내부에 제 2 영역을 가지는 유리판;

상기 유리판을 투과한 광을 포토 마스크로 유도하는 조명 렌즈; 및,

상기 포토 마스크를 통과한 광을 반도체 기판 위로 유도하는 투사 렌즈;

를 포함하는 노광 장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 애퍼처의 개구 형상은 원형을 이루는 노광 장치.
제3항에 있어서,

상기 유리판의 제2 영역은 상기 애패처의 개구 형상보다 작은 지름을 갖는 원형으로 이루어지는 노광 장치.
제4항에 있어서,

상기 유리판의 제2 영역 중심과 상기 애퍼처의 개구 형상의 중심은 동일한 광축 상에 위치하는 노광 장치.
제1항에 있어서,

상기 제2 영역은 유리보다 낮은 투과율을 갖는 물질로 코팅된 노광 장치.