KR0143814B1 - 반도체 노광 장치 - Google Patents

Abstract

이 발명은 반도체 노광 장치에 관한 것으로, 노광하고자 하는 패턴이 새겨진 레티클과; 상기 레티클상의 노광 영역을 조절하는 블라인드와; 상기 블라인드와 레티클 사이에 장착되어, 상기 블라인드를 통과하는 빛을 집광하여 설정된 한계내의 대칭성 수차를 발생시켜 레티클상으로 조사하는 보정 광학계로 이루어지며, 패턴 합성에 의한 대화면의 노광방법을 수행하는 스팅칭 공정시에, 블라인드를 통과하는 광을 집광하는 별도의 광학계를 이용하여 노광 에너지 중첩 현상을 발생시켜 레티클상의 패턴을 플레이트로 투영시킴으로써, 레티클상의 패턴을 연속적으로 구성할 수 있으며, 또한, 레티클상의 패턴을 연속적으로 구성하므로써 레티클의 이용 면적을 극대화할 수 있으며, 각 패턴 구성에 따른 간격 유지의 위치 정밀도를 고려하지 않아도 되며, 패턴과 패턴 사이의 노광 부족 및 노광 과다에 의한 불량율이 감소되어 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

반도체 노광 장치

제1도는 종래의 반도체 노광 장치의 구성도이고,

제2도는 종래의 레티클 상의 패턴 구성도이고,

제3도는 종래의 플레이트상에 투영되는 패턴 구성도이고,

제4도는 종래의 반도체 노광 장치에 있어서 플레이트상으로 투영되는 노광 에너지 상태를 나타낸 그래프이고,

제5도는 이 발명의 실시예에 따른 반도체 노광 장치의 구성도이고,

제6도는 이 발명의 실시예에 따른 반도체 노광 장치의 레티클 패턴 구성도이고,

제7도는 이 발명의 실시예에 따른 반도체 노광 장치에 있어서 플레이트상으로 투영되는 노광 에너지 상태를 나타낸 그래프이다.

이 발명은 반도체 노광 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게 말하자면, 반도체 제조 공정에 사용되는 노광 장치에 있어서, 패턴 합성에 의한 대화면의 노광 방법을 수행하는 스티칭(stiching) 공정시에, 블라인드(blind)를 통과하는 광을 집광하는별도의 광학계를 이용하여 노광 에너지 중첩 현상을 발생시켜 레티클 상의 패턴을 플레이트로 투영시킴으로써, 레티클 상의 패턴을 연속적으로 구성할 수 있는 반도체 노광 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼위에 전자 회로를 생성하거나 액정 표시 장치 기판위에 전자 회로를 생성시키기 위해서는 전자 회로를 새긴 패턴이 필요한데, 상기와 같이 패턴이 새겨져 있는 유리 원판을 레티클이라고 한다.

상기와 같은 레티클 상의 패턴을 반도체 웨이퍼위나 액정 표시 장치 기판위에 새기는 장치를 노광 장치라고 하는데, 액정 표시 장치 제조 공정에서 디스플레이의 사이즈가 투영 렌즈의 노광 범위를 넘을 경우에는 디스플레이화면을 분할하여 노광하는 화면 합성을 수행한다.

화면 합성을 하기 위하여 상기 레티클 상에는 새겨져 있는 패턴을 작업 순서에 따라 순차적으로 새겨주기 위해서는, 1개의 레티클 상에 있는 여러개의 패턴중에서 순서에 해당하는 패턴을 제외한 나머지 패턴들을 인위적으로 가려줘야 한다.

상기와 같이 레티클 상에 패턴을 새기는 작업 순서에 따라 해당하는 패턴을 투영되는 광으로부터 인위적으로 가려주는 장치를 블라인드(blind)라고 한다.

상기와 같이 레티클 상에 새겨진 패턴을 블라인드를 조절하여 선택적으로 노광하는 것을 스티칭 공정이라 하며, 액정 표시 장치 패턴 노광시에는 상기 스티칭 공정이 매우 중요한 생산성 향상 요소로 작용된다.

제1도는 종래의 반도체 노광 장치의 구성도이고,

제2도는 종래의 레티클 상의 패턴 구성도이고,

제3도는 종래의 플레이트상에 투영되는 패턴 구성도이다.

첨부한 제1도에 도시되어 있듯이 종래의 반도체 노광 장치의 구성은, 초고압 수은등으로 이루어진 광원(1)과, 반사경(2)과, 컨덴서 렌즈(3)와, 블라인드(4)와, 레티클 (5)과, 투영 렌즈(6)와, 플레이트(7)로 이루어진다.

상기 초고압 수은등으로 이루어진 광원(1)에서 점광우너이 출력되면, 반사경(2)에 의하여 면광우너으로 확산되어 컨덴서 렌즈(3)로 입사된다. 상기 컨덴서 렌즈(3)는 입사되는 면광우너을 집광하여 노광하고자 하는 패턴이 새겨진 레티클 (5)상으로 조사한다.

이 때, 상기 레티클 상에 새겨진 다수의 패턴 중에 노광시키고자 하는 패턴이외의 부분은 블라인드(4)에 의하여 가려지낟. 따라서, 상기 컨덴서 렌즈(3)를 통하여 집광된 빛은 블라인드(4)를 통하여 노광하고자 하는 레티클 (5)의 패턴상으로 조사된다.

상기 컨덴서 렌즈(3)를 통해 조사되는 빛에 의하여 노광된 레티클 (5)상의 패턴은 투영 렌즈(6)를 매개로 하여 플레이트(7)면상에 결상되어 레지스트상에 이 때, 블라인드(4)를 통하여 조사되는 빛에 의하여 상기 레티클 (5)상의 각 패턴으로 조사되는 노광 에너지 분포는 첨부한 제4도에 도시되어 있는 바와 같이, 노광하고자 하는 패턴상으로만 분포되므로 노광 에너지 중첩 현상은 발생하지 않는다.

상기와 같이 작용하는 반도체 노광 장비에 있어서, 레티클 (5)상의 패턴이 첨부한 제2도에 도시되어 있는 바와 같이 구성되어 있을 때, 노광하고자 하는 패턴이외의 부분을 가려주는 블라인드(4)의 크기는 노광하고자 하는 패턴보다 약간 크게 조절한다.

다시 말하자면, 블라인드(4)의 에지(edge0 부분으로 조사되는 빛의 산란에 의하여 노광되는 패턴의 질 저하가 발생할 가능성이 있으므로, 빛이 레티클 (5)상으로 조사 가능한 부분의 크기가 노광하고자 하는 패턴보다 약간 크게 블라인드(4)를 조절하낟.

따라서, 첨부한 제3도에 도시되어 있듯이 플레이트(7)상에 투영되는 패턴은 간격이 없이 인접하여 투영되는데 비하여, 레티클 (5)상의 노광하고자 하는 패턴은 첨부한 제2도에 도시되어 있듯이 일정 간격을 유지하여 구성되어야 한다.

그러므로, 종래의 경우에는 레티클 의 효율적인 사용 면적이 감소하게 되며, 패턴을 구성하는 경우에 각 패턴과의 간격 유지에 따른 위치 정밀도를 고려하여야 하는 번거로움이 발생하는 단점이 있다.

또한, 패턴을 플레이트에 투영시킬 때 패턴의 위치가 정확하지 않는 경우에, 패턴과 패턴사이의 과도한 노광 상태 및 노광 부족 상태가 발생하여 불량이 발생할 가능성이 있다.

그러므로, 이 발명의 목적은 상기한 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로 반도체 제조 공정에 사용되는 노광 장치에 있어서, 패턴 합성에 의한 대화면의 노광 방법을 수행하는 스티칭 공정시에, 블라인드를 통과하는 광을 집광하는 별도의 광학계를 이용하여 노광 에너지 중첩 현상을 발생시켜, 레티클 상의 패턴을 플레이트로 투영시킴으로써, 레티클 상의 패턴을 연속적으로 구성할 수 있는 반도체 노광 장치를 제공하고자 하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 이 발명의 구성은,

노광하고자 하는 패턴이 새겨진 레티클 과;

상기 레티클 상의 노광 영역을 조절하는 블라인드와;

상기 블라인드와 레티클 사이에 장착되어, 상기 블라인드를 통과하는 빛을 집광하여 설정된 한계내의 대칭성 수차를 발생시켜 레티클 상으로 조사하는 보정 광학계로 이루어진다.

상기 구성에 의한 이 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.

제5도는 이 발명의 실시예에 따른 반도체 노광 장치의 구성도이고,

제6도는 이 발명의 실시예에 따른 반도체 노광 장치의 레티클 패턴 구성도이고,

제7도는 이 발명의 실시예에 따른 반도체 노광 장치에 있어서 플레이트상으로 투영되는 노광 에너지 상태를 나타낸 그래프이다.

첨부한 제5도에 도시되어 있듯이 이 발명의 실시예에 따른 반도체 노광 장치의 구성은, 점광우너을 출력하는 광원(1)과, 상기 광원(1)에서 출력되는 점광원을 면광원으로 확산시키는 반사경(2)과, 노광하고자 하는 다수의 패턴이 새겨져 있는 레티클 (5)과, 상기 바사경(2)을 통해 확산되는 빛을 짐광하여 레티클 (5)상으로 조사하는 컨덴서 렌즈(3)와, 노광하고자 하는 레티클 (5)상의 패턴이외의 부분을 가려 주어 노광 영역을 조절하는 블라인드(4)와, 상기 블라인드(4)와 레티클 (5)사이에 장착된 보저판(8)과, 상기 보정판(8)을 통하여 입사되는 빛을 집광하여 레티클 (5)상으로 조사하는 보정 렌즈(9)와, 상기 레티클 (5)의 패턴을 플레이트(7)로 투영하는 투영 렌즈(6)로 이루어진다.

이 발명의 실시예에 따른 상기 보정판(7)은 상기 보정 렌즈(9)와 레티클(5)의 두께에 의한 비대칭성을 보상하기 위하여 장착하는 것으로, 레티클 (5)과 같은 재질 및 두께를 갖는다.

이 발명의 실시예에 따른 보정 렌즈(9)는 1:1의 등배율을 가지고, 왜곡(distortion)과 코마 수차 등의 비대칭 수차도 거의 발생하지 않으며, 단지 구면 수차 등과 같은 대칭성 수차는 설정된 한계 이내로 발생하는 광학계로 이루어진다.

상기 구성에 의한 이 발명의 실시예에 따른 반도체 노광 장치의 작용은 다음과 같다.

상기 초고압 수은등으로 이루어진 광원(1)에서 점광원이 출력되면, 반사경(2)에 의하여 면광원으로 확산되어 컨덴서 렌즈(3)로 입사된다. 상기 컨덴서 렌즈(3)는 입사되는 면광원을 집광하여 노광하고자 하는 패턴이 새겨진 레티클 (5)상으로 조사한다.

이 때, 상기 레티클 상에 새겨진 다수의 패턴 중에 노광시키고자 하는 패턴이외의 부분은 블라인드(4)에 의하여 가려진다. 따라서, 상기 컨덴서 렌즈(3)를 통하여 집광된 빛은 블라인드(4)를 통하여 노광하고자 하는 레티클 (5)의 패턴상으로 조사된다.

상기에서 블라인드(4)에 의하여 일정 크기 즉, 노광하고자 하는 패턴보다 약간 크게 조절된 크기인 노광 영역을 통과한 빛은, 보저판(8)을 통과한 다음 보정 렌즈(9)로 입사된다.

상기 보정 렌즈(9)의 오브젝트(object)는 상기 블라인드(4)의 노광 영역을 통과하는 빛이며, 상기 노광 영역을 통과하는 빛이 보정 렌즈(9)를 통하여 레티클 (5)상으로 결상된다.

상기 보정 렌즈(9)를 통하여 조사되는 빛에 따라 노광되는 레티클 (5)상의 패턴은 투영 렌즈(7)상에 투영된다.

이 때, 이 발명의 실시예에 따른 광학계인 보정 렌즈(9)에 의해 고의적으로 발생되는 대칭성 수차 특히, 구면 수차에 의하여, 노광 영역의 경계선 부근에서는 첨부한 제7도에 도시되어 있는 바와 같이 일정한 기울기를 가지는 노광 에너지 분포가 경계선을 중심으로 나타나게 된다.

상기와 같은 상태에서 다음 노광 공정이 수행되면, 즉, 첨부한 제6도에 도시되어 있는 레티클 상의 제1패턴(P1)이 상기와 같이 노광된 다음, 제2패턴(P2)이 노광 공정이 상기와 동일하게 수행이 되면, 첨부한 제7도에 도시되어 있는 바와 같이 다시 일정한 기울기를 가지는 노광 에너지 분포를 형성하게 된다.

따라서, 첨부한 제4도에 도시되어 있는 종래의 각 패턴에 해당하는 노광 에너지 분포와는 달리, 제1패턴(P1)과 제2패턴(P2)의 노광 공정에 따라 제7도에 도시되어 있듯이, 노광 영역의 경계선을 중심으로 노광 에너지 중첩 현상이 발생하게 된다.

첨부한 제7도에 도시된 점선은 블라인드(4)의 노광 영역을 통과하는 빛에 해당하는 노광 에너지 분포를 나타낸다.

그러므로, 노광 영역 경계선의 노광 에너지 분포가 다른 노광 부분에 해당하는 노광 에너지와 거의 동일한 분포를 이루게 되므로, 노광 영역의 경계면에 해당하는 패턴도 정상적으로 노광되어 플레이트(7)상에 투영된다.

상기와 같이 보정 렌즈(2)에 의한 노광 에너지 중첩 현상으로 인하여, 이 발명의 실시예에 따른 레티클 (5)상의 패턴은 일정 간격을 두지 않고 밀접하여 연속적으로 구성하여도 정상적으로 각 패턴의 노광이 이루어진다.

상기한 실시예와 달리 상기 보정 렌즈(2)를 사용하는 대신에, 미러(mirror)를 사용하는 반사 광학계를 대치하여 연속적으로 구성된 레티클 상의 패턴 노광 공정도 가능하다.

이상에서와 같이 이 발명의 실시예에 따라, 반도체 제조 공정에 사용되는 노광 장치에 있어서, 패턴 합성에 의한 대화면의 노광 방법을 수행하는 스티칭 공정시에, 블라인드를 통과하는 광을 집광하는 별도의 광학계를 이용하여 노광 에너지 중첩 현상을 발생시켜 레티클 상의 패턴을 플레이트로 투영시킴으로써, 레티클 상의 패턴을 연속적으로 구성할 수 있다.

또한, 레티클 상의 패턴을 연속적으로 구성하므로써 레티클의 이용 면적을 극대화할 수 있으며, 각 패턴 구성에 따른 간격 유지의 위치 정밀도를 고려하지 않아도 된다.

또한, 패턴과 패턴 사이의 노광 부족 및 노광 과다에 의한 불량율이 감소하여 생산성을 향상시킬 수 있으며, 레티클 과 플레이트의 정렬 시간을 단축하여 단위 시간당 생산량을 증대시킬 수 있는 효과를 가지는 반도체 노광 장비를 제공할 수 있다.

Claims (6)

1. 노광하고자 하는 패턴이 새겨진 레티클 과; 상기 레티클 상의 노광 영역을 조절하는 블라인드와; 사기 블라인드와 레티클 사이에 장착되어, 상기 블라인드를 통과하는 빛을 집광하여 설정된 한계내의 대칭성 수차를 발생시켜 레티클 상으로 조사하는 보정 광학계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 노광 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기한 레티클 은 연속적으로 구성된 패턴이 새겨져 있는 것을 특징으로 하는 반도체 노광 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기한 블라인드와 광하계 사이에 레티클 의 비대칭성을 보정하기 위하여, 상기 레티클 과 동일한 재질과 두께를 가지는 보정판이 삽입되어 장착되는 것을 특징으로 하는 반도체 노광 장치.
4. 일정한 점광원을 출력하는 광원과; 상기 광원에서 출력되는 점광원을 면광원으로 확산시키는 반사경과; 상기 반사경에 의하 확산되는 빛을 집광하는 컨덴서 렌즈와; 노광하고자 하는 다수 패턴이 새겨져 있는 레티클 과; 노광하고자 하는 레티클 상의 패턴이외의 부분을 가려서 노광 영역을 조절하는 블라인드와; 상기 블라인드를 통과한 빛에 의하여 노광되는 레티클 상의 패턴을 플레이상으로 투영시키는 투영 렌즈와; 상기 블라인드와 레티클 사이에 장착되어, 상기 블라인드르 ㄹ통과하는 빛을 집광하여 설정된 한계내의 대칭성 수차를 발생시켜 레티클 상으로 조사하는 보정 광학계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 노광 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기한 레티클 은 연속적으로 구성된 패턴이 새겨져 있는 것을 특징으로 하는 반도체 노광 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기한 블라인드와 광학계 사이에 레티클 의 비대칭성을 보정하기 위하여, 상기 레티클 과 동일한 재질과 두께를 가지는 보정판이 삽입되어 장착되는 것을 특징으로 하는 반도체 노광 장치.