KR100321922B1 - 광속을조절할수있는스텝퍼 - Google Patents

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Abstract

이 발명은 광속을 조절할 수 있는 스텝퍼에 관한 것으로, 반도체용 스텝퍼(Stepper)에 오목렌즈를 추가로 삽입하여 조도균일성을 확보하고, 광속의 크기와 방향을 조절할 수 있게한 광속을 조절할 수 있는 스텝퍼에 관한 것이다.

Description

광속을 조절할 수 있는 스텝퍼
이 발명은 광속을 조절할 수 있는 스텝퍼에 관한 것으로 더욱 상세하게 말하자면, 반도체용 스텝퍼(Stepper)에 오목렌즈를 추가로 삽입하여 광속의 크기와 방향을 조절할 수 있게한 광속을 조절할 수 있는 스텝퍼에 관한 것이다. 종래의 반도체용 스텝퍼는 웨이퍼면에 조사되는 조도균일성(Illumination Uniformity) 및 조도(Intensity)에만 주로 초점(焦点)을 맞추어 개발되었다.
따라서 조도응집성(Illumination Coherency)의 측면을 소홀히 하여 일정한 값을 갖는 응집인자(Coherence Factor)를 결정해두고 스텝퍼를 사용하였다.
스텝퍼에 관한 종래의 기술이 미국특허번호 4, 757, 354호에 제시된 바가 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 종래의 기술을 설명하기로 한다.
제1도는 종래의 스텝퍼의 구성도이고, 제2도는 종래의 스텝퍼에서 기둥렌즈소자의 집합체에 입사한 광속의 분포를 그레이 톤으로 나타낸 분포도이다.
제1도에 도시되어 있듯이, 종래의 스텝퍼의 구성은,
광속(11)을 내기위한 광속원(1)이 파라볼릭 미러(2)내에 있고, 상기 파라볼릭미러(2)의 광속(11)이 반사되는 부분에 제1중간미러(3)가 위치하고, 제1중간미러(3)의 광속(11)이 반사되는 부분에 집속렌즈계(4)가 있으며, 상기 집속렌즈계(4)의 광속(11)이 굴절되는 부분에 플라이즈 아이렌즈(fly's eye lens)(5)가 위치하고, 그 우측에 제2중간미러(6)가 있고, 그 하단에 콘덴서렌즈(7)와, 포토마스크(8)와, 투영광학계(9)와, 웨이퍼(10)가 순서대로 위치한 구조로 이루어진다.
상기 구성에 의한 종래의 스텝퍼의 작용은 다음과 같다.
먼저 광속원(1)에서 나온 광속(11)은 파라볼릭미러(2)에 반사되어 제1중간미러(3)로 간다.
상기 광속(11)은 제1중간미러(3)에 반사되어 접속렌즈(4)를 통해 플라이즈 아이렌즈(5)로 입사한다.
상기한 플라이즈 아이렌즈(5)의 역할은 웨이퍼(10)상에 도달되는 조명의 균일성을 확보하기 위한 것이다.
플라이즈 아이렌즈(5)로부터 나온 광속은 제2중간미러(6)에 반사되고, 컨덴서렌즈(7)에 의해 집속된 후 포토마스크(8)를 조명한다.
그러면, 상기 포토마스크(8)의 이미지(12)가 스텝퍼의 투영광학계(9)를 지나서 웨이퍼(10)상에 축소되어 나타난다.
이때 플라이즈 아이렌즈 프레임(15)에 들어있는 기둥렌즈요소(16)의 집합체와 여기에 입사한 광속의 분포를 그레이톤으로 제2도에 도시하였다.
여기에서 가운데 부분은 밝고 가장자리로 갈수록 흐려져 있음을 알 수 있다.
제2도에 도시되어 있듯이, 종래의 스텝퍼는 플라이즈 아이렌즈(5)에 입사하는 광속원(11)은 균일성이 떨어지는 단점이 있다.
또한, 종래의 스텝퍼는 플라이즈 아이렌즈에 입사하는 광속원의 균일성이 떨어지므로 플라이즈 아이렌즈의 커버리지가 너무 좁거나 너무 넓어 포토마스크 상의 광속 커버리지도 일정하지 않은 단점이 있다.
그러므로 본 발명의 목적은 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로 반도체용 스텝퍼에 오목렌즈를 추가로 삽입하여 광속원의 입사분포를 넓히고 광속의 크기와 방향을 조절할 수 있게하여 광속원의 균일성을 확보한 광속을 조절할 수 있는 스텝퍼를 제공하고자 하는데 있다.
상기의 목적을 달성하고자 하는 이 발명의 구성은,
광속을 내기위한 광속원과;
상기 광속원의 광속을 반사하기 위한 파라볼릭 미러와;
상기 파라볼릭미러의 광속을 반사하기 위한 제1중간미러와;
상기 제1중간미러의 광속을 볼록반사하기 위한 집속렌즈계와;
상기 집속렌즈계의 볼록반사된 광속을 입사받아 오목반사하기 위한 오목렌즈와;
상기 오목렌즈의 오목반사된 광속을 입사받아 조명의 균일성을 확보하기 위한 플라이즈 아이렌즈와;
상기 플라이즈 아이렌즈의 조명의 균일성이 확보된 광속을 반사하기 위한 제2중간미러와;
상기 제2중간미러의 반사된 광속을 집속하기 위한 콘덴서렌즈와;
상이 새겨져 있는 포토마스크와;
상을 투영하기 위한 투영광학계와;
상이 결상되기 위한 웨이퍼로 이루어진다.
상기한 오목렌즈는 렌즈호울더(Lens Holder)를 이용하여 전후좌우상하로 미세조정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기한 오목렌즈의 위치는 제1중간미러와 집속렌즈계 사이에 위치해도 같은 기능을 수행할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의하여 이 발명을 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.
제3도는 이 발명의 실시예에 따른 광속을 조절할 수 있는 스텝퍼의 구성도이고,
제4도는 이 발명의 실시예에 따른 광속을 조절할 수 있는 스텝퍼에서 기둥렌즈소자의 집합체에 입사한 광속의 분포를 그레이 톤으로 나타낸 분포도이고,
제5도는 이 발명의 실시예에 따른 광속을 조절할 수 있는 스텝퍼 및 타사제품의 결합에 의한 스텝퍼의 조도분포도이다.
제3도에 도시되어 있듯이, 이 발명의 실시예에 따른 광속을 조절할 수 있는 스텝퍼의 구성은,
광속을 내기 위한 광속원(1)이 파라볼릭 미러(2)내에 있고, 상기 파라볼릭미러(2)의 광속이 반사되는 부분에 제1중간미러(3)가 위치하고, 제1중간미러(3)의 광속이 반사되는 부분에 집속렌즈계(4)가 있으며, 상기 집속렌즈계(4)의 광속이 접속되는 부분에 오목렌즈(13)가 위치하고, 상기 오목렌즈(13)의 광속이 완전히 입사될 수 있도록 플라이즈 아이렌즈(5)가 위치하고, 그 우측에 제2중간미러가 있고, 그 하단에 콘덴서렌즈(7)와, 포토마스크(8)와, 투영광학계(9)와, 웨이퍼(10)가 순서대로 위치한 구조로 이루어진다.
상기한 오목렌즈(13)의 크기는 플라이즈 아이렌즈(5) 다발 전체의 직경의 0.5배 이상이면 가능하고, 곡률은 -0.1디옵터∼-10디옵터 범위인 것을 특징으로 한다.
상기한 오목렌즈(13)의 재질은 스텝퍼 기종이 요구하는 파장의 빛이 도통되는 재질을 선정하면 되는 것을 특징으로 하며, 일반적으로 석영, 불화칼슘(CaF2), 유리 등을 사용한다.
상기 구성에 의한 이 발명의 실시예에 따른 광속을 조절할 수 있는 스뎀퍼의 작용은 다음과 같다.
먼저 광속원(1)에서 나온 광속(11)은 파라볼릭미러(2)에 반사되어 제1중간미러(3)로 간다.
상기 광속(11)은 제1중간미러(3)에 반사되어 집속렌즈(4)를 통하여 오목렌즈(13)로 입사한다.
상기 오목렌즈(13)를 통과하면서 광속은 플라이즈 아이렌즈(5) 요소전체로 통해로 입사한다.
플라이즈 아이렌즈(5)로부터 나온 광속은 제2중간미러(6)에 반사되고, 컨덴서렌즈(7)에 의해 집속된 후 포토마스크(8)를 넓고 균일하게 조명한다.
그러면, 상기 포토마스크(8)의 이미지(14)가 스텝퍼의 투영광학계(9)를 지나서 웨이퍼(10)상에 축소되어 나타난다.
이때 플라이즈 아이렌즈 프레임(15)에 들어있는 기둥렌즈요소(16)의 집합체와 여기에 입사한 광속의 분포를 그레이톤으로 제4도에 도시하였다.
여기에서 상기한 오목렌즈(13)에 렌즈호울더(Lens Holder)를 이용하여 전후좌우상하로 미세조정하며 조도분포를 조정할 수도 있다.
참고로 제5도에 이 발명의 실시예에 따른 광속을 조절할 수 있는 스텝퍼(18)와 타사(NIKON STEPPER의 NSR1755i7A라는 기종에 직경:7cm, 곡률:-2diopter, 재질:석영인 오목렌즈를 플라이즈 아이렌즈 전단에 삽입한 스텝퍼)의 스템퍼(17)를 본발명과 같이 꾸며 실험한 결과를 도시하였다.
제4도 및 제5도에서 알 수가 있듯이, 이 발명의 실시예에 따른 광속을 조절할 수 있는 스텝퍼가 조도분포가 더 균일하다.
이상에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 오목렌즈를 스텝퍼에 삽입하여 조도의 분포를 균일하게 할 수 있는 있점이 있는 광을 조절할 수 있는 스텝퍼를 제공할 수 있다.
제1도는 종래의 스텝퍼의 구성도.
제2도는 종래의 스텝퍼에서 기둥렌즈소자의 집합체에 입사한 광속의 분포를 그레이 톤으로 나타낸 분포도.
제3도는 이 발명의 실시예에 따른 광속을 조절할 수 있는 스텝퍼의 구성도.
제4도는 이 발명의 실시예에 따른 광속을 조절할 수 있는 스텝퍼에서 기둥렌즈소자의 집합체에 입사한 광속의 분포를 그레이 톤으로 나타낸 분포도.
제5도는 이 발명의 실시예에 따른 광속을 조절할 수 있는 스텝퍼 및 종래의 스텝퍼의 조도분포도이다.
* 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1: 광속원 2: 파라볼릭 미러 3: 제1중간미러
4: 집속렌즈계 5: 플라이즈 아이렌즈 6: 제2중간미러
7: 컨덴서렌즈 8: 포토마스크 9: 투영광학계
10: 웨이퍼 13: 오목렌즈

Claims (6)

  1. 광속을 내기 위한 광속원과;
    상기 광속원의 광속을 반사하기 위한 파라볼릭 미러와;
    상기 파라볼릭 미러의 광속을 볼록 반사하기 위한 집속렌즈계와;
    상기 집속렌즈계의 볼록반사된 광속을 입력받아 오목반사하며, 렌즈호울더에 의해 전후좌우상하로 미세조정이 되는 오목렌즈와;
    상기 오목렌즈의 오목반사된 광속을 입사받아 조명의 균일성을 확보하기 위한 플라이즈 아이렌즈와;
    상기 플라이즈 아이렌즈의 조명이 균일성이 확보된 광속을 반사하기 위한 제 2중간미러와;
    상기 제2중간미러의 반사된 광속을 집광하기 위한 콘덴서렌즈와;
    상이 새겨져 있는 포토마스크와;
    상을 투영하기 위한 투영광학계와;
    상이 결상되기 위한 웨이퍼로 구성되어 짐을 특징으로 하는 광속을 조절할 수 있는 스텝퍼.
  2. 제1항에 있어서,
    상기한 오목렌즈의 위치가 제1중간미러와 집속렌즈계 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 광속을 조절할 수 있는 스텝퍼.
  3. 제1항에 있어서,
    상기한 오목렌즈의 크기는 플라이즈 아이렌즈 다발 전체의 직경의 0.5배 이상인 것을 특징으로 하는 광속을 조절할 수 있는 스텝퍼.
  4. 제1항에 있어서,
    상기한 오목렌즈의 곡률은 -0.1디옵터∼-10디옵터 범위인 것을 특징으로 하는 광속을 조절할 수 있는 스텝퍼.
  5. 제1항에 있어서,
    상기한 오목렌즈의 재질은 석영인 것을 특징으로 하는 광속을 조절할 수 있는 스텝퍼.
  6. 제1항에 있어서,
    상기한 오목렌즈의 재질은 불화칼슘인 것을 특징으로 하는 광속을 조절할 수 있는 스텝퍼.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH05234848A (ja) * 1992-02-25 1993-09-10 Nikon Corp 投影露光装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH05234848A (ja) * 1992-02-25 1993-09-10 Nikon Corp 投影露光装置

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