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KR20060124906A - Immersion lithography device - Google Patents

Immersion lithography device Download PDF

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KR20060124906A
KR20060124906A KR1020050046584A KR20050046584A KR20060124906A KR 20060124906 A KR20060124906 A KR 20060124906A KR 1020050046584 A KR1020050046584 A KR 1020050046584A KR 20050046584 A KR20050046584 A KR 20050046584A KR 20060124906 A KR20060124906 A KR 20060124906A
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South Korea
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unit
immersion liquid
immersion
heating
lithography apparatus
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KR1020050046584A
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Inventor
박기엽
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매그나칩 반도체 유한회사
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Abstract

An immersion lithography apparatus is provided to remove bubbles from immersion liquid and to prevent a pattern defect by using a heating unit and a cooling unit for removing dissolved gas from the immersion liquid. A heating unit(10) heats immersion liquid. A cooling unit(20) cools the immersion liquid heated through the heating unit. An exposing unit(30) receives the immersion liquid cooled through the cooling unit to perform an exposing process. The exposing unit includes a lens, a wafer stage, and a supplying unit. A wafer is placed on the wafer stage. The supplying unit supplies the immersion liquid supplied from the cooling unit between the lens and the wafer stage. The exposing unit includes a circulation unit. The circulation unit circulates the immersion liquid supplied between the lens and the wafer.

Description

이머젼 리소그라피 장치{IMMERSION LITHOGRAPHY DEVICE}Immersion Lithography Devices {IMMERSION LITHOGRAPHY DEVICE}

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 이머젼 리소그라피 방식에 의한 리소그라피 방식을 설명하기 위한 개념도.1 and 2 is a conceptual diagram for explaining a lithography method by the immersion lithography method according to the prior art.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이머젼 리소그라피 장치를 설명하기 위한 구성도.Figure 3 is a block diagram for explaining an immersion lithography apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4는 도 3에 도시된 노광부를 도시한 도면.4 is a view showing an exposure unit shown in FIG.

도 5는 이머젼액에 혼합된 용존 기체의 농도 변화를 나타낸 도면.5 is a view showing the concentration change of the dissolved gas mixed in the immersion liquid.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1, 32 : 렌즈 2, 33 : 이머젼층1, 32: lens 2, 33: immersion layer

3, 34 : 웨이퍼 4 : 버블3, 34: wafer 4: bubble

10 : 가열부 20 : 냉각부10: heating part 20: cooling part

30 : 노광부 31: 공급부30 exposure part 31 supply part

35 : 웨이퍼 스테이지 36 : 순환부 35 wafer stage 36 circulation part

본 발명은 이머젼 리소그라피(immersion lithography) 장치에 관한 것으로,반도체 소자의 제조공정시 포토리소그래피 공정에 사용되는 이머젼 리소그라피 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an immersion lithography apparatus, and to an immersion lithography apparatus for use in a photolithography process in the manufacture of semiconductor devices.

이머젼 리소그라피(immersion lithography)는 노광파장에 대한 굴절률이 공기 또는 진공상태의 굴절률(1)보다 큰 이머젼 물질을 최종 광학렌즈의 웨이퍼 상단에 채워 넣음으로써 실질적인 파장인 유효 파장(effective wave length)보다 짧게 하여 분해능을 증가시키는 방법이다. 노광장치의 분해능은 하기의 수학식1과 같이 표현할 수 있다. Immersion lithography fills the top of the final optical lens wafer with an immersion material whose refractive index for exposure wavelength is greater than that of air or vacuum (1), making it shorter than the effective wavelength, which is the actual wavelength. It is a way to increase the resolution. The resolution of the exposure apparatus can be expressed by Equation 1 below.

Figure 112005029128089-PAT00001
Figure 112005029128089-PAT00001

여기서, 'K1'는 공정상수, 'λair'는 광원의 광파장, 그리고 'NA'는 노광장치의 렌즈구경에 관계되는 상수이다. 따라서, 유효파장이 짧아지면 수학식1에 표현된 바와 같이 분해능이 향상된다. Here, 'K 1 ' is a process constant, 'λ air ' is a light wavelength of the light source, and 'NA' is a constant related to the lens diameter of the exposure apparatus. Therefore, when the effective wavelength is shortened, the resolution is improved as expressed by Equation (1).

이하, 도 1을 참조하여 종래기술에 따른 이머젼 리소그라피 방법을 설명하기로 한다. 도 1은 종래기술에 따른 이머젼 리소그라피 공정을 설명하기 위한 개념도이다. Hereinafter, an immersion lithography method according to the prior art will be described with reference to FIG. 1. 1 is a conceptual diagram for explaining an immersion lithography process according to the prior art.

도 1을 참조하면, 렌즈(1)을 통과하여 입하되는 빛은 웨이퍼(3)에 도달하기전에 이머젼층(2)을 통과하게 된다. 그러나, 이머젼층(2)은 물이나, PFPE(Perfluorinated Polyethers)와 같은 액상물질을 이용하는 방법이 주로 이용된다. 이때, 유효파장은 수학식2와 같이 표현할 수 있다. 통상적으로, 물의 굴절율은 1.3, PFPE의 굴절율은 1.5 정도이다. Referring to FIG. 1, light entering through the lens 1 passes through the immersion layer 2 before reaching the wafer 3. However, the immersion layer 2 mainly uses water or a liquid material such as PFPE (Perfluorinated Polyethers). In this case, the effective wavelength may be expressed as Equation 2. Usually, the refractive index of water is 1.3 and the refractive index of PFPE is about 1.5.

Figure 112005029128089-PAT00002
Figure 112005029128089-PAT00002

여기서, 'λeff'는 유효파장, np는 굴절률이다. Where λ eff is the effective wavelength and np is the refractive index.

그러나, 종래기술에 따른 이머젼 리소그라피 방법에서는 기본적으로 물이나 PFPE와 같은 액상을 렌즈와 웨이퍼 사이의 공간에 위치시켜야 하기 때문에 필연적으로 액상에 포함된 용해 기체 등에 의해 도 2에 도시된 바와 같이 버블(bubble, 4)이 형성되는 문제점을 가지고 있다. 이러한 버블이 존재하는 경우 극히 민감한 노광 공정에서 도 2와 같이 광산란에 의해 치명적인 패턴 결함(pattern defect)이 발생한다.However, in the immersion lithography method according to the prior art, since a liquid such as water or PFPE should be placed in the space between the lens and the wafer, it is inevitably bubbled as shown in FIG. , 4) has a problem that is formed. In the presence of such bubbles, fatal pattern defects occur due to light scattering in the extremely sensitive exposure process.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이머젼층에 버블이 발생되지 않은 이머젼액을 안정적으로 공급할 수 있는 이머젼 리소 그라피 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide an immersion lithography apparatus capable of stably supplying an immersion liquid in which bubbles are not generated in the immersion layer.

상기한 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 발명은, 이머젼액을 가열하는 가열부와, 상기 가열부를 통해 가열된 상기 이머젼액을 냉각시키는 냉각부와, 상기 냉각부를 통해 냉각된 상기 이머젼액을 공급받아 노광공정을 수행하는 노광부를 포함하는 이머젼 리소그라피 장치를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a heating unit for heating an immersion liquid, a cooling unit for cooling the immersion liquid heated through the heating unit, and the immersion liquid cooled through the cooling unit. Provided is an immersion lithography apparatus including an exposure unit for receiving an exposure process.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 표시된 동일한 참조번호는 동일한 기능을 수행하는 동일 구성요소를 나타낸다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. In addition, the same reference numerals throughout the specification represent the same component performing the same function.

실시예Example

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이머젼 리소그라피 장치를 설명하기 위하여 도시한 블럭도이고, 도 4는 도 3에 도시된 노광부(30)를 도시한 도면이다. FIG. 3 is a block diagram illustrating an immersion lithography apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a view showing the exposure unit 30 shown in FIG.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이머젼 리소그라피 장치는 공급되는 이머젼액 속에 함유된 용존 기체를 제거하기 위하여 이머젼 액을 가열하는 가열부(10)와, 가열부(10)를 통해 가열된 이머젼액을 냉각하는 냉각부(20)와, 냉각부(20)를 통해 냉각된 이머젼액을 이머젼층으로 이용하여 노광을 수행하는 노광부(30)를 포함한다. As shown in FIG. 3, the immersion lithography apparatus according to the preferred embodiment of the present invention includes a heating unit 10 and a heating unit 10 for heating the immersion liquid to remove dissolved gas contained in the supplied immersion liquid. It includes a cooling unit 20 for cooling the immersion liquid heated through, and an exposure unit 30 for performing exposure using the immersion liquid cooled through the cooling unit 20 as an immersion layer.

가열부(10)는 이머젼액을 외기에 노출된 상태, 진공 상태 또는 감압 상태에서 50~90℃의 온도 범위에서 가열한다. 이처럼 이머젼액을 가열부(10)를 통해 가열하는 경우 도 5에 도시된 바와 같이 이머젼액에 용해되어 있는 기체의 양은 현저하게 감소하게 된다. The heating unit 10 heats the immersion liquid in a temperature range of 50 ° C. to 90 ° C. in a state of being exposed to the outside air, in a vacuum state or a reduced pressure state. As such, when the immersion liquid is heated through the heating unit 10, as shown in FIG. 5, the amount of gas dissolved in the immersion liquid is significantly reduced.

냉각부(20)는 가열부(10)를 통해 가열된 이머젼액을 외기와 차단된 상태에서 15~30℃의 온도 범위에서 냉각시킨다. 이로써, 이머젼액에 용해된 용존기체는 모두 제거되거나, 기체의 용해도가 커져 있는 상태가 되어 이머젼 노광 중 버블은 최대한 억제된다. The cooling unit 20 cools the immersion liquid heated through the heating unit 10 in a temperature range of 15 to 30 ° C. in a state of being blocked from outside air. As a result, all dissolved gas dissolved in the immersion liquid is removed, or the solubility of the gas is increased, and bubbles are suppressed as much as possible during immersion exposure.

노광부(30)는 도 4에 도시된 바와 같이, 냉각부(20)를 통해 냉각된 이머젼액이 채워지는 공급부(31)와, 웨이퍼(34)로 광을 조사하는 렌즈(32)와, 웨이퍼(34)가 안착되는 웨이퍼 스테이지(35)와, 이머젼액을 순환시키기 위한 순환부(36)을 포함한다. As shown in FIG. 4, the exposure part 30 includes a supply part 31 filled with the immersion liquid cooled through the cooling part 20, a lens 32 that irradiates light onto the wafer 34, and a wafer. A wafer stage 35 on which the 34 is seated and a circulation section 36 for circulating the immersion liquid are included.

공급부(31)에 채워진 이머젼액은 이머젼층(33)으로 공급된 후 렌즈(32)를 통해 조사된 광에 의해 웨이퍼(34)에 대한 노광공정이 수행된다. 노광공정이 완료된 후 이머젼층(33)을 이루는 이머젼액은 순환부(36)를 통해 연속적으로 순환하게 된다. The immersion liquid filled in the supply part 31 is supplied to the immersion layer 33 and then exposed to the wafer 34 by light irradiated through the lens 32. After the exposure process is completed, the immersion liquid forming the immersion layer 33 is continuously circulated through the circulation unit 36.

한편, 도 4에 도시된 화살표 방향은 스캐닝 모션(scanning motion) 방향이 다. Meanwhile, the arrow direction shown in FIG. 4 is a scanning motion direction.

그리고, 이머젼액은 굴절지수(refrective index)가 적어도 1.1 이상, 바람직하게는 1.1~1.6 정도가 되는 물, PFPE 또는 이들의 혼합물을 사용한다. 또한, 가열부(20)와 냉각부(30) 사이 또는 가열부(20) 전단에는 이머젼액의 유수를 제어하기 위하여 펌프(미도시)가 설치될 수 있다. The immersion liquid uses water, PFPE, or a mixture thereof having a refractive index of at least 1.1 or more, preferably about 1.1 to 1.6. In addition, a pump (not shown) may be installed between the heating unit 20 and the cooling unit 30 or in front of the heating unit 20 to control the flow of the immersion liquid.

본 발명의 기술 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail in the preferred embodiments, it should be noted that the above-described embodiments are for the purpose of description and not of limitation. In addition, it will be understood by those skilled in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 노광부 전단에 가열부와 냉각부를 설치하고, 이 가열부와 냉각부를 통해 용존기체가 함유된 이머젼액을 가열 또는 냉각시켜 이머젼액으로부터 용존기체를 제거한 후 이먼전액을 노광부로 제공함으로써 이머젼액 상에서 광산란을 일으키는 버블을 제거하여 패턴 결함을 방지할 수 있으며, 이를 통해 수율을 향상시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, a heating part and a cooling part are provided in front of the exposure part, and the dissolved liquid containing the dissolved gas is heated or cooled through the heating part and the cooling part to remove the dissolved gas from the immersion liquid. By providing the immersion liquid to the exposure part, it is possible to remove the bubbles causing light scattering on the immersion liquid to prevent pattern defects, thereby improving the yield.

Claims (7)

이머젼액을 가열하는 가열부;A heating unit for heating the immersion liquid; 상기 가열부를 통해 가열된 상기 이머젼액을 냉각시키는 냉각부; 및A cooling unit cooling the immersion liquid heated through the heating unit; And 상기 냉각부를 통해 냉각된 상기 이머젼액을 공급받아 노광공정을 수행하는 노광부An exposure unit receiving the immersion liquid cooled through the cooling unit to perform an exposure process 를 포함하는 이머젼 리소그라피 장치.Immersion lithography apparatus comprising a. 제 1 항에 있어서, 상기 노광부는, The method of claim 1, wherein the exposure portion, 렌즈;lens; 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 스테이지; 및 A wafer stage on which the wafer is seated; And 상기 냉각부로부터 공급된 상기 이머젼액을 상기 렌즈와 상기 웨이퍼 스테이지 사이로 공급하는 공급부Supply unit for supplying the immersion liquid supplied from the cooling unit between the lens and the wafer stage 를 포함하는 이머젼 리소그라피 장치.Immersion lithography apparatus comprising a. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 노광부는 노광공정 후 상기 렌즈와 상기 웨이퍼 사이로 공급된 상기 이머젼액을 순환시키기 위한 순환부를 더 포함하는 이머젼 리소그라피 장치.The exposure lithography apparatus further comprises a circulation unit for circulating the immersion liquid supplied between the lens and the wafer after the exposure process. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 가열부는 상기 이머젼액을 외기에 노출된 상태, 진공 상태 또는 감압 상태에서 가열하는 이머젼 리소그라피 장치.The heating unit is an immersion lithography apparatus for heating the immersion liquid in a state exposed to the outside air, in a vacuum state or a reduced pressure state. 제 4 항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 가열부는 50~90℃의 온도 범위에서 상기 이머젼액을 가열하는 이머젼 리소그라피 장치.The heater lithography apparatus for heating the immersion liquid in a temperature range of 50 ~ 90 ℃. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 냉각부는 상기 가열부를 통해 가열된 상기 이머젼액을 외기와 차단된 상태에서 15~30℃의 온도 범위에서 냉각시키는 이머젼 리소그라피 장치.And the cooling unit cools the immersion liquid heated through the heating unit in a temperature range of 15 to 30 ° C. in a state of being blocked from outside air. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 이머젼액은 굴절지수가 적어도 1.1 이상이 되는 물, PFPE 또는 이들의 혼합물을 사용하는 이머젼 리소그라피 장치.The immersion lithography apparatus uses water, PFPE, or a mixture thereof, wherein the immersion liquid has a refractive index of at least 1.1.
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