KR0166852B1

KR0166852B1 - 반도체 노광 공정용 축소 투영 렌즈의 디스토션 보정 장치

Info

Publication number: KR0166852B1
Application number: KR1019960017243A
Authority: KR
Inventors: 김광철
Original assignee: 문정환; 엘지반도체주식회사
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 1999-01-15
Also published as: US5920377A; JP3087023B2; KR970076101A; JPH09320959A; DE19703969B4; DE19703969A1

Abstract

본 발명은 반도체 노광 공정용 축소 투영 렌즈 외주면을 따라 분할된 영역의 온도를 다르게 제어하여 각 영역의 디스토션을 그 정도에 따라 각각 달리 보정하므로써 노광 공정의 수율을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 축소 투영 렌즈(1) 외측면에 설치된 에어 공급 후드(2)와, 상기 에어 공급 후드(2)를 복수개의 영역으로 분할하는 복수개의 분할막(3)과, 상기 분할막(3)에 의해 분할된 에어 공급 후드(2)의 각 영역에 독립적으로 일정 온도의 공기를 주입하는 에어 공급 라인(4)을 구비한 반도체 노광 공정용 축소 투영 렌즈의 디스토션 보정 장치이다.

Description

반도체 노광 공정용 축소 투영 렌즈의 디스토션 보정 장치

본 발명은 반도체 노광 공정용 축소 투영 렌즈의 디스토션(Distortion) 보정 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 노광 공정시 축소 투영 렌즈의 왜곡을 렌즈의 각 영역에 따라 제각기 다르게 보정할 수 있도록 한 개별적으로 디스토션 보정이 가능한 멀티후드 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 노광 시스템은 반도체 제조를 위한 FAB(Fabrication)공정의 단위 공정인 포토 마스킹 공정에 사용되는 것으로서, 제1도에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 표면에 패턴을 형성하기 위한 레티클(7)(Reticle)을 장착시키는 레티클 스테이지(8)(Reticle Stage), 렌즈의 배율을 조정해 주는 필드 렌즈(9)(Field Lens), 노광 패턴의 크기를 결정해주는 축소 투영 렌즈(1)(Reduction Projection Lens), 웨이퍼(5)를 장착시키는 웨이퍼 척(10)(Wafer Chuck)이 상부에서 하부로 순차적으로 설치된다.

또한, 상기 노광 시스템의 축소 투영 렌즈(1) 외주면에 일정간격 이격되어 설치된 에어 공급용 후드(2a)에는 에어 공급용 후드(2a) 내로 주입되는 공기의 온도를 제어하여 에어 공급용 후드(2a) 내의 온도를 일정하게 유지하기 위한 온도 제어기(6)(Temperature Controller)가 설치된다.

따라서, 종래에는 노광시 광원으로부터 나온 빛에 의해 레티클(7)의 패턴 면적이 일정 비율로 축소되어 웨이퍼 표면에 투영되므로써 웨이퍼 표면에 패턴을 형성하게 된다.

이 때, 축소 투영 렌즈(1)에 존재하는 비점수차(astigmatism) 등의 렌즈 수차로 인해 웨이퍼 상면에 형성되는 패턴이 찌그러지는 디스토션이 발생하게 된다.

이에 따라, 종래에는 제1도의 광경로(11)를 따라 필드 렌즈 및 축소 투영 렌즈를 지나는 빛이 축소 투영 렌즈(1)의 비점수차등의 렌즈 수차에 의해 웨이퍼(5) 상면에 패턴이 정확하게 형성되지 못할 경우 이를 해소하기 위해, 축소 투영 렌즈(1) 둘레에 설치된 에어 공급용 후드(2a)로 공급되는 공기의 온도 제어에 의해 축소 투영 렌즈(1)의 온도를 상승 또는 하강시켜 축소 투영 렌즈(1)를 팽창 또는 수축시키므로써 디스토션을 최소화하였다.

그러나, 이와 같은 종래의 노광 공정시에는 에어 공급용 후드(2a)에 주입되는 공기의 온도를 제어하여 축소 투영 렌즈(1)를 팽창 또는 수축시키므로써 축소 투영 렌즈(1)의 비점수차에 기인한 웨이퍼(5) 상면에 형성되는 패턴의 디스토션을 보정할 경우, 상기 축소 투영 렌즈(1) 주변의 에어 공급용 후드(2a)에 주입되는 공기는 에어 공급용 후드(2a)의 원주 방향을 따라 고르게 분포되어 상기 축소 투영 렌즈(1)를 전체적으로 일정하게 팽창시키거나 수축시키게 되어 있었다.

이에 따라, 상기 축소 투영 렌즈(1)의 비점수차가 렌즈 외주면상의 각 영역에 따라 제각기 다른 경우, 웨이퍼에 형성되는 패턴의 디스토션을 완전히 보정할 수가 없는 단점이 있었다.

예를 들어, 제3도(a)에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 상면에 형성되는 패턴의 디스토션 정도가 전체적으로 동일한 경우에는 렌즈 가장자리의 전영역에서 걸쳐 동일한 온도의 에어를 공급하여 패턴의 디스토션을 해소하게 된다.

즉, 제3도(a)와 같이 웨이퍼 표면에 형성된 패턴의 크기가 원하는 패턴 크기보다 더 크게 형성된 경우에는 보다 낮은 온도의 공기를 에어 공급용 후드(2a)내로 주입하여 패턴의 크기를 제3도(b)에 나타낸 바와 같이 정상적으로 회복시킬 수 있었다.

하지만, 이와는 달리 제3도(c)에 L로 나타낸 바와 같이 패턴상에 디스토션 정도가 다른 영역과 차이가 나는 영역이 존재하는 경우에는 축소 투영 렌즈(1) 가장자리의 전영역에서 걸쳐 동일한 온도의 에어가 공급되어 축소 투영 렌즈(1)가 균일하게 냉각될 경우, 제3도(d)에 나타낸 바와 같이 디스토션 정도가 균일한 영역은 보정이 이루어지는 대신, 디스토션의 정도가 다른 영역에는 여전히 디스토션이 존재하게 되는 단점이 있었다.

여기서, 제3도(a) 및 제3도(c)의 점선은 정상적인 크기의 패턴을 나타낸 것으로서 잘못 형성된 패턴과 비교하기 위하여 함께 도시한 것이다.

한편, 여기서는 패턴의 크기가 정상적인 크기 이상으로 늘어난 경우만을 제3도(a) 내지 제3도(d)에 도시하여 설명하였지만, 패턴의 크기가 정상적인 크기 이하로 줄어든 경우에도 패턴의 디스토션 정도가 영역에 따라 다를 경우 보정후에도 디스토션이 존재하게 된다.

결국, 종래에는 디스토션 보정 장치의 편차 보정 능력에 한계가 있으므로 인해, 포토 마스킹 작업시 노광에 의해 형성되는 패턴이 원하는 대로 정확하게 형성되기가 어려워 노광 공정의 공정수율을 저하시키는 결과를 초래하게 되는 등 많은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 반도체 노광 공정용 축소 투영 렌즈 외주면을 따라 분할된 영역의 온도를 각기 다르게 제어하여 렌즈 각 영역의 비점수차에 따른 패턴의 디스토션을 디스토션 정도에 따라 제각기 달리 보정하므로써 노광 공정의 수율을 향상시킬 수 있도록 한 반도체 노광 공정용 축소 투영 렌즈의 디스토션 보정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 축소 투영 렌즈의 외측면에 설치된 에어 공급 후드와, 상기 에어 공급 후드를 복수개의 영역으로 분할하는 복수개의 분할막들과, 상기 에어 공급 후드의 분할된 각 영역에 독립적으로 일정 온도의 공기를 주입하는 복수개의 에어 공급 라인을 구비한 반도체 노광 공정용 축소 투영 렌즈의 디스토션 보정 장치이다.

제1도는 종래의 노광 시스템을 나타낸 구성도.

제2도는 제1도의 A-A선을 나타낸 평면도.

제3도(a)는 패턴이 동일한 정도로 디스토션된 경우를 나타낸 평면도.

제3도(b)는 제3도(a)의 보정후 상태를 나타낸 평면도.

제3도(c)는 패턴이 서로 다른 정도로 디스토션된 경우를 나타낸 평면도.

제3도(d)는 도3도(c)의 보정후 상태를 나타낸 평면도.

제4도는 본 발명에 따른 노광 시스템을 나타낸 구성도.

제5도는 제4도의 B-B선을 나타낸 평면도.

제6도(a)는 패턴이 서로 다른 크기로 디스토션된 경우를 나타낸 평면도.

제6도(b)는 본 발명에 따라 제6도(a)를 보정한 후의 상태를 나타낸 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 축소 투영 렌즈 2 : 에어 공급 후드

3 : 분할막 4 : 에어 공급 라인

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부도면 제4도 내지 제6도을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제4도는 본 발명에 따른 노광 시스템을 나타낸 구성도이고, 제5도는 제4도의 B-B선을 나타낸 평면도이며, 제6도(a)는 패턴이 서로 다른 크기로 디스토션된 경우를 나타낸 평면도이고, 제6도(b)는 본 발명에 따라 제6(a)를 보정한 후의 상태를 나타낸 평면도로서, 본 발명은 축소 투영 렌즈(1) 외측면에 설치된 에어 공급 후드(2)와, 상기 에어 공급 후드(2)를 복수개의 영역으로 분할하는 복수개의 분할막(3)과, 상기 분할막(3)에 의해 분할된 에어 공급 후드(2)의 각 영역에 독립적으로 일정 온도의 공기를 주입하는 에어 공급 라인(4)을 구비하여 구성된다.

이 때, 상기 복수개의 분할막(3)들은 축소 투영 렌즈(1)의 외측면을 따라 에어 공급 후드(2)내에 배치되어 구성된다.

또한, 상기 에어 공급 후드(2)의 분할된 각 영역에는 서로 다른 온도의 공기가 공급된다.

한편, 상기 에어 공급 후드(2)의 분할된 각 영역에는 서로 동일한 온도의 공기가 공급될 수도 있다.

그리고, 상기 에어 공급 후드(2)는 중공의 원주 형상을 갖는다.

이와 같이 구성된 본 발명 노광 시스템의 작용을 설명하면 다음과 같다.

반도체 제조를 위한 노광 공정시, 축소 투영 렌즈(1)의 디스토션에 의해 웨이퍼(5) 상면에 형성되는 패턴이 정확히 형성되지 않을 경우, 축소 투영 렌즈(1) 외주면에 설치된 에어 공급 후드(2)의 분할된 영역중 웨이퍼(5)에 형성된 패턴의 디스토션이 발생한 영역에 해당하는 영역에 일정 온도의 공기를 주입하여 축소 투영 렌즈(1) 각 영역의 비점수차등 렌즈 수차에 따른 패턴의 디스토션을 보정하게 된다.

즉, 웨이퍼(5)에 형성되는 패턴의 일정 영역에 디스토션이 발생할 경우, 축소 투영 렌즈(1)의 영역 외주면에 장착된 에어 공급 후드(2)의 분할된 영역중 패턴의 디스토션 발생영역에 대응하는 영역에 보정량에 따른 소정 온도의 공기를 주입하게 되면, 축소 투영 렌즈(1)의 일정 영역이 그 둘레에 장착된 에어 공급 후드(2)의 분할된 영역내로 주입된 공기의 온도에 의해 간접적으로 가열 또는 냉각되어 팽창 또는 수축되므로써 웨이퍼(5)에 형성된 패턴의 디스토션이 보정되어진다.

이 때, 상기 에어 공급 후드(2) 내로 주입되는 공기의 온도는 온도제어기(6)에 의해 일정 온도를 유지하도록 제어됨은 물론이다.

한편, 상기 축소 투영 렌즈(1)의 각 영역이 균일한 광학적 특성을 나타내지 못하고 비점수차에 있어 편차를 나타내므로써 웨이퍼에 형성되는 패턴의 디스토션 또한 전체적으로 균일하지 않고 각 영역별로 편차를 나타낼 경우에는 에어 공급 후드(2)의 분할된 영역에 각각 서로 다른 온도를 가지는 공기를 주입하여 축소 투영 렌즈(1) 각부의 팽창 또는 수축 정도를 서로 다르게 하므로써 이를 보정할 수 있게 된다.

즉, 제4도 및 제5도의 일실시예에서와 같이 4개의 영역으로 나눈 경우에는 4개로 나누어진 에어 공급 후드(2)의 각 영역에 서로 다른 온도의 공기를 공급하여 각 영역의 온도를 다르게 제어하여 패턴의 디스토션 정도 및 방향에 따라 달리 보정하게 된다.

보다 구체적인 예로서, 제6도의 (a)와 같이 웨이퍼상에 형성되는 패턴이 다른 영역과 다른 정도로 디스토션될 영역이 존재하는 경우, 에어 공급 후드(2)의 분할된 영역중 패턴의 디스토션 정도가 동일한 영역 및 디스토션 정도가 다른 영역에 해당하는 에어 공급 후드의 영역에 서로 다른 온도의 공기를 주입하여 축소 투영 렌즈(1) 각부의 수축 정도를 서로 다르게 하므로써 웨이퍼 상면의 디스토션된 패턴을 보정하여 제6도의 (b)에 나타낸 바와 같이 정상적인 형상의 패턴으로 만들 수 있게 된다.

따라서, 본 발명은 축소 투영 렌즈(1) 가공시의 가공 정밀도 한계에 따라 발생하는 축소 투영 렌즈(1)의 광학적 특성불량에 기인하여 반도체 노광 공정시 웨이퍼에 형성되는 패턴에 발생하는 디스토션을 에어 공급 후드(2)의 분할된 영역으로 각각 공급되는 공기의 온도 제어에 의해 효과적으로 보정하므로써 웨이퍼(5)에 정확한 패턴이 형성될 수 있도록 하는 효과를 가져오게 된다.

이상에서와 같이, 본 발명은 반도체 노광 공정용 축소 투영 렌즈(1) 외주면을 따라 분할된 영역의 온도를 다르게 제어하여 각 영역의 비점수차 등 렌즈 수차에 따라 서로 다르게 나타나는 패턴의 영역별 디스토션을 그 정도에 따라 각각 달리 보정하므로써 웨이퍼 상면에 정확한 패턴이 형성되도록 하여 노광 공정의 수율을 향상시킬 수 있도록 한 매우 유용한 발명이다.

Claims

축소 투영 렌즈의 외측면에 설치된 에어 공급 후드와, 상기 에어 공급 후드를 복수개의 영역으로 분할하는 복수개의 분할막들과, 상기 에어 공급 후드의 분할된 각 영역에 독립적으로 일정 온도의 공기를 주입하는 복수개의 에어 공급 라인를 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 노광 공정용 축소 투영 렌즈의 디스토션 보정 장치.
제1항에 있어서, 상기 복수개의 분할막들은 축소 투영 렌즈의 외측면을 따라 에어 공급 후드내에서 형성됨을 특징으로 하는 반도체 노광 공정용 축소 투영 렌즈의 디스토션 보정 장치.
제1항에 있어서, 상기 에어 공급 후드의 분할된 각 영역들에 공급되는 공기의 온도가 서로 다른 온도임을 특징으로 하는 반도체 노광 공정용 축소 투영 렌즈의 디스토션 보정 장치.
제1항에 있어서, 상기 에어 공급 후드의 분할된 각 영역에 공급되는 공기의 온도가 서로 동일한 온도임을 특징으로 하는 반도체 노광 공정용 축소 투영 렌즈의 디스토션 보정 장치.
제1항에 있어서, 상기 에어 공급 후드는 중공의 원주 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 노광 공정용 축소 투영 렌즈의 디스토션 보정 장치.