KR100279004B1 - 반도체 제조용 노광장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이져 빔의 가간섭성을 낮추는 반도체 제조용 노광장치에 관한 것으로, 제 1 레이져 빔을 발생시키는 광원부와, 상기 제 1 레이져 빔이 서로 다른 광 통과경로 및 광 통과시간을 갖도록 하여 가간섭성이 저하된 제 2 레이져 빔을 형성하는 광원가간섭 저하부와, 상기 제 2 레이져 빔의 배율을 조절하여 제 3 레이져 빔을 형성하는 렌즈부와, 상기 제 3 레이져 빔을 통해 웨이퍼에 전사될 패턴을 형성하는 레티클부와, 상기 레티클부에서 형성된 패턴을 웨이퍼 상에 투영시키는 투영부를 포함하여 이루어지거나,
제 1 레이져 빔을 발생시키는 광원부와, 상기 제 1 레이져 빔을 반복적으로 차단 또는 투과시켜 가간섭성이 저하된 제 2 레이져 빔을 형성하는 고주파 광스위치부와, 상기 제 2 레이져 빔의 배율을 조절하여 제 3 레이져 빔을 형성하는 렌즈부와, 상기 제 3 레이져 빔을 통해 웨이퍼에 전사될 패턴을 형성하기 위한 레티클부와, 상기 레티클부에서 형성된 패턴을 웨이퍼 상에 투영시키는 투영부를 포함하여 이루어진다.
따라서, 레이져 빔의 가간섭성을 저하시키며, 레이져 빔의 에너지 손실을 줄일수 가 있게 되고, 레이져 빔의 가간섭성 제어가 더욱 효율적으로 이루어진다.

Description

반도체 제조용 노광장치{An Exposure Apparatus}
본 발명은 반도체 제조용 노광장치에 관한 것으로, 특히, 레이져 빔을 광원으로 하여 웨이퍼 패턴시 레이져 빔에 의한 가간섭성을 낮추어 스팩클(spekle)에 의한 패턴의 불량을 감소시키는 반도체 제조용 노광장치이다.
일반적으로 웨이퍼에 패턴을 형성하기 위한 반도체 노광공정에 사용되는 광원은 파장, 편광, 시간 및 공간 가간섭성, 단색성, 펄스 듀레이션(pulse duration), 강도, 균일도 등의 특성을 고려하여 사용하게 된다.
반도체 노광에 사용되는 광원에는 주로 할로겐 램프, 제논램프 또는 레이져 빔을 이용하게 되는데, 이러한 광원중에서 레이져 빔을 광원으로 사용하는 반도체 노광은 레이져 빔의 특성상 뛰어난 시간 및 공간 가간섭성에 의해 미세한 패턴 형성까지 가능하므로 많이 사용되고 있다.
그러나, 이러한 레이져 빔을 이용한 반도체 노광공정은 가간섭성이 높은 레이져 빔의 특성에 의해 레티클(reticle) 상에 먼지등의 이물질이 부착되어 있는 경우, 미세한 패턴의 결함이라도 이를 그대로 웨이퍼 상에 전사시킴으로써 패턴의 불량을 유발시키게 된다.
따라서, 레이져 빔을 이용하여 웨이퍼 상에 노광을 할 때는 노광에 필요한 정도의 가간섭성을 갖도록 레이져 빔의 가간섭성을 조절하게 된다.
제 1 도는 레이져 빔을 광원으로 사용하는 반도체 노광장치에 대한 간략한 도면으로, 종래의 노광장치는 웨이퍼(14) 상에 패턴을 형성하기 위한 제 1 레이져 빔을 발생시키는 광원부(10)와, 상기 제 1 레이져 빔의 파장을 잘게 절단하여 광의 가간섭성을 저하된 제 2 레이져 빔을 형성하는 광가간섭 저하부(15)와, 상기 제 2 레이져 빔의 배율을 축소 및 확대하며 차단 또는 투과시켜 제 3 레이져 빔을 형성하는 렌즈부(11)와, 상기 제 3 레이져 빔에 의해 전사될 패턴을 형성시키는 레티클부(12)와, 상기 레티클부(12)에서 형성된 패턴을 웨이퍼(14)로 전사시키는 투영부(13)로 이루어진다.
상기 광가간섭 저하부(15)는 다수개의 관통구가 형성된 광 절단원판(15a)과, 상기 광 절단원판을 고속으로 회전시키는 회전부(15b)로 이루어진다.
이러한 구성으로 이루어진 종래의 반도체 제조용 노광장치는 광원 발생부(10)에서 대략 600Hz의 파장을 가진 제 1 레이져 빔이 발생되어 광가간섭 저하부(15)로 입사된다.
광가간섭 저하부로 입사된 제 1 레이져 빔은 광 절단원판(15a)의 관통구에 제 2 레이져 빔으로 되는데, 이는 광 절단원판(15a)이 회전부(15b)에 의해 고속으로 회전하면서 관통구가 셔터의 역할을 하면서 회전부(15b)의 회전속도에 비례하여 순간적으로 제 1 레이져 빔을 차단 또는 투과시킴으로써 제 1 레이져 빔의 파장을 짧게 절단하여 제 2 레이져 빔을 형성하게 된다.
제 2 레이져 빔은 렌즈부(11)를 통과하면서 배율이 조절된 제 3 레이져 빔으로 되고, 제 3 레이져 빔은 레티클부(12)로 입사되면서 패턴을 형성하게된다. 그리고, 투영부(13)를 거쳐 초점정렬이 진행된 다음 웨이퍼(14)상에 패턴을 전사시키게 된다.
그러나, 이러한 종래의 반도체 제조용 노광장치는 광가간섭 저하부의 광 절단원판에 의해 제 1 레이져 빔의 파장을 짧게 절단하여 제 2 레이져 빔으로 형성하는 과정에서 에너지 손실이 크다.
즉, 제 1 레이져 빔은 광 절단원판의 관통구를 통해서만 투과될수 있으므로 관통구를 통하지 않는 제 1 레이져 빔은 차단되게 되어 차단되는 레이져 빔 량만큼 에너지 손실이 발생된다.
또한, 레이져 빔의 가간섭성 조절이 단지 회전부의 회전속도에 의해 조절됨으로써 가간섭성의 조절이 자유롭지 못하고, 조절능력에 한계가 있다.
이에, 본 발명의 목적은 종래의 반도체 제조용 노광장치가 안고 있는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 레이져 빔의 에너지 손실이 적고, 가간섭성의 조절능력이 향상되며 장치의 소형화가 가능한 반도체 제조용 노광장치를 제공하는데 있다.
따라서, 상기 목적을 달성하고자, 본 발명인 반도체 제조용 노광장치는 제 1 레이져 빔을 발생시키는 광원부와, 상기 제 1 레이져 빔이 서로 다른 광 통과경로와 광통과시간차를 갖도록 하여 가간섭성이 저하된 제 2 레이져 빔을 형성하는 광 가간섭 저하부와, 상기 제 2 레이져 빔의 배율을 조절하여 제 3 레이져 빔을 형성하는 렌즈부와, 상기 제 3 레이져 빔을 통해 웨이퍼에 전사될 패턴을 형성하는 레티클부와, 상기 레티클부에서 형성된 패턴을 웨이퍼 상에 투영시키는 투영부를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 광 가간섭 저하부는 양면이 불규칙적인 왜곡된 형태로 된 왜곡면으로 형성되고, 투명한 재질로 된 위상왜곡 원판과, 상기 위상왜곡 원판을 고속으로 회전시키기 위한 회전부로 구성하거나, 상기 광가간섭 저하부를 상단의 두께가 하단의 두께보다 상대적으로 더 두껍게 하고, 투명한 재질로 된 옵티컬 웨지 원판과,상기 옵티컬 웨지 원판을 고속으로 회전시키기 위한 회전부로 구성하여도 된다.
또한, 또다른 본 발명인 반도체 제조용 노광장치는, 제 1 레이져 빔을 발생시키는 광원부와, 상기 제 1 레이져 빔을 반복적으로 차단 또는 투과시켜 가간섭성이 저하 된 제 2 레이져 빔을 형성하는 고주파 광스위치부와, 상기 제 2 레이져 빔의 배율을 조절하여 제 3 레이져 빔을 형성하는 렌즈부와, 상기 제 3 레이져 빔을 통해 웨이퍼에 전사될 패턴을 형성하기 위한 레티클부와, 상기 레티클부에서 형성된 패턴을 웨이퍼 상에 투영시키는 투영부를 포함한다.
여기서, 상기 고주파 광스위치부는 분극 발생이 가능한 비선형 매질부와, 상기 비선형 매질부에 고주파 전압을 가함에 따라 분극을 발생시켜 레이져 빔이 차단 또는 투과가 되도록 하는 고주파 전압공급부로 이루어지고, 상기 비선형 매질부는계열의 크리스탈 매질로 형성된 것이 특징이다.
또한, 상기 고주파 전압공급부를 상기 비선형 매질부에 가하는 고주파 전압의 전압 변환이 용이하게 형성한다.
제 1 도는 종래의 반도체 제조용 노광장치의 개략적인 도면이고,
제 2,3,4 도는 본 발명인 반도체 제조용 노광장치의 여러 실시예를 나타내기 위한 개략적인 도면이다.
< 도면의 주요부분에 대한 간략한 부호설명 >
10 : 광원 발생부 11: 렌즈부
12 : 레티클부 13 : 투영부
14 : 웨이퍼 15,101,102 : 광가간섭 저하부
103 : 고주파 광스위치부
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 반도체 제조용 노광장치를 설명하면 다음과 같다.
제 2 도는 본 발명인 반도체 제조용 노광장치에 대한 간략한 도면으로, 이를 토대로 본 발명인 반도체 제조용 노광장치의 제 1 실시예를 설명한다.
본 발명인 반도체 제조용 노광장치는 제 1 레이져 빔을 발생시키는 광원부(10)와, 상기 제 1 레이져 빔의 파장을 짧게 절단하여 가간섭성이 저하된 제 2 레이져 빔을 형성시키는 광가간섭 저하부(101)와, 상기 제 2 레이져 빔의 배율을 조절하여 제 3 레이져 빔을 형성하는 렌즈부(11)와, 상기 제 3 레이져 빔을 통해 웨이퍼(14)에 전사될 패턴을 형성하기 위한 레티클부(12)와, 상기 레티클부에서 형성된 패턴을 웨 이퍼(14)상에 투영시키는 투영부(13)로 이루어진다.
상기 광가간섭 저하부(101)는 위상왜곡 원판(101a)과, 상기 위상왜곡 원판을 고속으로 회전시키는 회전부(101b)로 이루어진다.
이때, 상기 위상왜곡 원판(101a)은 양면이 불규칙적으로 왜곡된 왜곡면을 갖도록 하여 위치에 따라 두께가 서로 달라지도록 하고, 광원 발생부(10)에서 발생된 레이져 빔을 모두 통과시키도록 투명한 재질로 형성하면 된다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명인 반도체 제조용 노광장치는 광원 발생부(10)에서 대략 600Hz의 파장을 가진 제 1 레이져 빔이 발생되어 광가간섭 저하부의 위상왜곡원판(101a)을 통과하게 된다.
위상왜곡 원판(101a)을 통과하는 제 1 레이져 빔은 파장이 짧게 절단되어 가간섭성이 저하된 제 2 레이져 빔으로 된다.
이는 위상왜곡 원판(101a)이 양면이 불규칙적으로 왜곡된 왜곡면으로 되고, 레이져 빔을 통과시키도록 투명한 재질로 되어 있고, 회전부(101b)에 의해 고속으로 회전하고 있기 때문이다.
즉, 제 1 레이져 빔은 불규칙적으로 왜곡된 왜곡면이 두께가 서로 다를뿐만 아니라, 회전에 의해 계속적으로 두께가 변화하게 되어 위상왜곡 원판(101a)을 통과하는 매순간마다 서로 다른 광 통과경로와 통과시간을 보이게 되므로 파장을 절단하는 효과를 얻을 수 있어 레이져 빔의 가간섭성을 저하시킬수 있게 된다.
가간섭성이 저하된 제 2 레이져 빔은 렌즈부(11)를 통과하면서 배율이 조절되어 제 3 레이져 빔이 되고, 레티클부(12)로 입사되어 패턴을 형성하게 되어 투영부(13)를 거쳐 초점정렬이 진행된 다음 웨이퍼(14)상에 전사된다.
또다른 본 발명의 반도체 노광장치에 대한 제 2 실시예를 제 3 도를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 제 2 실시예는 상기에서 상술한 제 1 실시예와 동일한 구성 및 동작을 하게 되는데, 광가간섭 저하부의 위상왜곡원판(101a)을 옵티컬 웨지(optical wedge) 원판(102a)으로 한 것이다.
즉, 옵티컬 웨지 원판(102a)은 상단의 두께가 하단의 두께보다 상대적으로 두껍게 하고, 레이져 빔을 통과시킬수 있는 투명한 재질로 한다.
따라서, 회전부(102b)에 의해 고속으로 회전시키면 회전에 따라 두께가 계속적으로 변화하게 되어 위상왜곡 원판(101a)이 회전에 의해 두께가 계속적으로 변화하는 것과 동일하게 제 1 레이져 빔의 파장을 짧게 절단시켜 가간섭성이 저하되는 제 2 레이져 빔으로 형성할수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.
그리고, 본 발명인 반도체 노광장치의 제 3 실시예를 제 4 도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명인 반도체 제조용 노광장치는 제 1 레이져 빔을 발생시키는 광원부(10)와, 상기 제 1 레이져 빔을 차단 또는 투과시켜 상기 제 1 레이져 빔을 가간섭성이 저하된 제 2 레이져 빔으로 형성하는 고주파 광스위치부(103)와, 상기 제 2 레이져 빔의 배율을 조절하여 제 3 레이져 빔을 형성하는 렌즈부(11)와, 상기 제 3 레이져 빔을 통해 웨이퍼에 패턴을 형성하기 위한 레티클부(12)와, 상기 레티클부(12)에서 형성된 패턴을 웨이퍼(14)상에 투영시키는 투영부(13)를 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 고주파 광스위치부(103)는 비선형 매질부(103a)로 하되, 상기 비선형 매질부는 분극발생이 가능하도록계열의 크리스탈 매질로 형성한다.
또한, 상기 고주파 광스위치부(103)에는 상기 비선형 매질부(103a)에 고주파 전압을 가할수 있도록 하되, 고주파 전압의 변환이 가능하도록 된 고주파 전압공급부(103b)가 형성된다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명인 반도체 제조용 노광장치는 광원 발생부(10)에서 대략 600Hz의 주기와 진폭을 가진 제 1 레이져 빔이 발생되어 고주파 광스위치부(103)를 통과하게 된다.
고주파 광스위치부(103)를 통과하는 제 1 레이져 빔은 파장이 짧게 절단되어 가간섭성이 저하된 제 2 레이져 빔으로 된다.
이는 상기 비선형 매질부가 분극발생이 가능하도록계열의 크리스탈 매질로 형성되어 있어 고주파 전압 공급부(103b)에서 가해지는 고주파 전원에 따라 분극이 발생되고, 발생된 분극에 의해 전기광학 효과가 나타나기 때문이다.
즉, 비선형 매질부(103a)는 고주파 전압이 가해지지 않는 상태에서 분극이 발생되지 않아 레이져 빔을 차단시키는 일종의 차단막을 형성하도록 매질의 배열상태가 유지되지만, 고주파 전압이 가해지면 분극이 발생되면서 레이져 빔을 통과시키는 일종의 통로가 형성되도록 매질의 배열상태가 변화하게 된다.
따라서 고주파 전압 공급부(103b)에서 교대로 고주파 전압을 가해주면 전기광학 효과가 반복적으로 진행되면서 레이져 빔을 차단시키거나 통과시키면서 레이져 빔의 파장을 절단하는 효과를 얻게 되어 가간섭성이 저하된 졔 2 레이져 빔을 형성하게 된다.
고주파 광스위치부(103)를 통과한 제 2 레이져 빔은 렌즈부(11)를 통과하면서 배율이 조절되어 제 3 레이져 빔이 되고, 레티클부(12)로 입사되어 패턴을 형성하게 되어 투영부(13)를 거쳐 초점정렬이 진행된 다음 웨이퍼(14)상에 전사된다.
상기의 제 1 및 제 2 실시예에서 살펴본 바와같이, 본 발명인 반도체 노광장치의 위상왜곡 원판과 옵티컬 웨지 원판이 투명하게 형성되고, 두께가 서로 다르게 형성시키고 고속으로 회전시킴으로써 광원 발생부에서 발생된 모든 레이져 빔의 가간섭성을 저하시킬수가 있으므로 레이져 빔의 에너지 손실을 줄일수 가 있게 된다.
또한, 레이져 빔의 가간섭성을 조절하기 위해서는 위상왜곡 원판과 옵티컬 웨지 원판의 두께를 간단히 변화시키면 됨으로써 손쉽게 레이져 빔의 가간섭성을 조절할수 있고, 레이져 빔의 절단능력이 향상되어 가간섭성의 제어가 더욱 효율적으로 이루어진다.
또한, 상기의 제 3 실시예에서 살펴본 바와같이, 본 발명인 반도체 노광장치는 고주파 전압공급부에서 비선형 매질부로 공급되는 고주파 전압의 전압변환에 따라 레이져 빔의 가간섭성 조절이 이루어짐으로써 회전에 의해 레이져 빔을 절단하는 것보다 가간섭성 조절이 용이하고, 별도의 회전부가 필요없게 되어 노광장치의 소형화가 가능하다.

Claims (7)

  1. 반도체 제조용 노광장치에 있어서,
    제 1 레이져 빔을 발생시키는 광원부와,
    상기 제 1 레이져 빔이 서로 다른 광 통과경로 및 광 통과시간을 갖도록 하여 가간섭성이 저하된 제 2 레이져 빔을 형성하는 광원가간섭 저하부와,
    상기 제 2 레이져 빔의 배율을 조절하여 제 3 레이져 빔을 형성하는 렌즈부와,
    상기 제 3 레이져 빔을 통해 웨이퍼에 전사될 패턴을 형성하는 레티클부와,
    상기 레티클부에서 형성된 패턴을 웨이퍼 상에 투영시키는 투영부를 포함하여 이루어지는 반도체 제조용 노광장치.
  2. 청구항 1 에 있어서, 상기 광가간섭 저하부는 양면이 불규칙적인 왜곡된 형태로 된 왜곡면으로 형성되고, 투명한 재질로 된 위상왜곡 원판과,
    상기 위상왜곡 원판을 고속으로 회전시키기 위한 회전부로 구성된 것이 특징인 반도체 제조용 노광장치.
  3. 청구항 1 에 있어서, 상기 광가간섭 저하부는 상단의 두께가 하단의 두께보다 상대적으로 더 두껍게 하고, 투명한 재질로 된 옵티컬 웨지 원판과,
    상기 옵티컬 웨지 원판을 고속으로 회전시키기 위한 회전부로 구성된 것이 특징인 반도체 제조용 노광장치.
  4. 반도체 제조용 노광장치에 있어서,
    제 1 레이져 빔을 발생시키는 광원부와,
    상기 제 1 레이져 빔을 반복적으로 차단 또는 투과시켜 가간섭성이 저하된 제 2 레이져 빔을 형성하는 고주파 광스위치부와,
    상기 제 2 레이져 빔의 배율을 조절하여 제 3 레이져 빔을 형성하는 렌즈부와,
    상기 제 3 레이져 빔을 통해 웨이퍼에 전사될 패턴을 형성하기 위한 레티클부와,
    상기 레티클부에서 형성된 패턴을 웨이퍼 상에 투영시키는 투영부를 포함하는 반도체 제조용 노광장치.
  5. 청구항 4 에 있어서,
    상기 고주파 광스위치부는 분극 발생이 가능한 비선형 매질부와,
    상기 비선형 매질부에 고주파 전압을 가함에 따라 분극을 발생시켜 레이져 빔이 차단 또는 투과가 되도록 하는 고주파 전압공급부로 이루어진 것이 특징인 반도체 노광장치.
  6. 청구항 5 에 있어서, 상기 비선형 매질부는계열의 크리스탈 매질로 형성된 것이 특징인 반도체 제조용 노광장치.
  7. 청구항 5 에 있어서, 상기 고주파 전압공급부는 상기 비선형 매질부에 가하는 고주 파 전압의 전압 변환이 용이하게 형성된 것이 특징인 반도체 제조용 노광장치.
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