KR100356483B1 - Stepper for manufacturing a semiconductor device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 변형 조명 노광 방식을 적용하기 위한 반도체 소자 제조용 노광기에 관한 것으로, 광원 램프와; 광 차단 수단을 포함하며, 광원 램프로 부터 조사된 광을 제 1 및 제 2 분리광으로 분리시키는 광 분리 수단과; 제 1 및 제 2 분리광 각각을 변형시켜 레티클을 통과하게 하며, 레티클을 중심으로 대칭되게 장착된 제 1 및 제 2 조리개와; 제 1 및 제 2 조리개 각각을 통과한 제 1 및 제 2 분리광 각각을 집광시키는 제 1 및 제 2 집광 렌즈와; 레티클을 통과한 제 1 및 제 2 분리광 각각을 합성광으로 합성시키는 광 합성 수단과; 합성광을 웨이퍼로 축소 투영시키는 축소투영 렌즈와; 웨이퍼를 고정시키는 웨이퍼 스테이지로 구성시키므로, 애뉴얼 변형 조명 조리개나 쿼드럽플 변형 조명 조리개와 같은 조리개를 하나의 노광기에 2개 장착하여 각 조리개가 갖고 있는 변형 조명 노광 방식의 장점을 동시에 취하는 다중 변형 조명 노광 방식을 가능하게 하여 특정 패턴이 아닌 모든 미세 패턴을 안정적으로 형성할 수 있는 반도체 소자 제조용 노광기에 관하여 기재된다.The present invention relates to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device for applying a modified illumination exposure method, a light source lamp; Light separating means comprising light blocking means for separating light emitted from the light source lamp into first and second split light; First and second apertures that deform each of the first and second split lights to pass through the reticle and are symmetrically mounted about the reticle; First and second condensing lenses for condensing each of the first and second split lights having passed through the first and second apertures, respectively; Light synthesizing means for synthesizing each of the first and second split lights that have passed through the reticle into synthetic light; A reduction projection lens for reducing projection of the composite light onto the wafer; It consists of a wafer stage that holds a wafer, so that two apertures, such as an annual modified illumination quadrature or a quadruple modified illumination aperture, are mounted on one exposure machine to take advantage of the modified illumination exposure method of each aperture simultaneously. Disclosed is an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device capable of stably forming all fine patterns other than a specific pattern.
Description
본 발명은 변형 조명 노광 방식을 적용하기 위한 반도체 소자 제조용 노광기에 관한 것으로, 특히 반도체 소자의 제조 공정중 노광 공정에서 다중 변형 조명 노광 방식을 가능하게 하여 특정 패턴이 아닌 모든 미세 패턴을 안정적으로 형성할 수 있는 반도체 소자 제조용 노광기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device for applying a modified illumination exposure method, and in particular, to enable the multiple modified illumination exposure method in an exposure process during a manufacturing process of a semiconductor device to stably form all fine patterns instead of a specific pattern. The exposure machine for semiconductor element manufacture which can be used.
일반적으로, 반도체 소자가 고집적화 및 소형화되어 감에따라 반도체 소자를 구성하는 요소 각각이 차지하는 면적 또한 줄어들고 있다. 초고집적 소자를 구형하기 위하여, 현재 반도체 소자의 제조 공정중 핵심 공정은 미세 패턴을 형성하는 노광 공정이다. 미세 패턴을 안정적으로 형성하기 위하여 최근 변형 조명(off-axis illumination) 노광 방식이 개발되었다. 변형 조명 노광 방식은, 도 1A 및 도 1B에 각각 도시된 바와 같이, 애뉴얼(annual) 변형 조명 조리개(11)나쿼드럽플(quardruple) 변형 조명 조리개(12)와 같은 조리개를 노광기에 장착하여 이루어진다. 변형 조명 노광 방식의 원리는 레티클로 부터 발생하는 간섭광을 기존 방식에 비해 감광막 쪽으로 많이 모아 레티클의 정보를 보다 많이 전달하므로써 해상 능력과 초점 심도를 높인다.In general, as semiconductor devices become highly integrated and miniaturized, the area occupied by each element constituting the semiconductor device is also reduced. In order to form an ultra-high integration device, a core process of the current semiconductor device manufacturing process is an exposure process for forming a fine pattern. In order to stably form a fine pattern, an off-axis illumination exposure method has been recently developed. As shown in FIGS. 1A and 1B, the modified illumination exposure method is achieved by attaching an aperture such as an annual modified illumination aperture 11 or a quadruple modified illumination aperture 12 to the exposure machine. The principle of the modified illumination exposure method is to collect more interference light generated from the reticle toward the photosensitive film than the conventional method, thereby delivering more information on the reticle, thereby increasing resolution and depth of focus.
종래 노광기는, 도 2에 도시된 바와 같이, 광원 램프(21)로 부터 조사된 광을 집광하는 집광 렌즈(22)와, 집광 렌즈(22) 아래에 위치하는 축소투영 렌즈(23)와, 웨이퍼(28)을 장착하는 웨이퍼 스테이지(24)로 기본 구성을 이룬다. 레티클(27)은 집광 렌즈(22)와 축소투영 렌즈(23) 사이에 위치된다. 변형 조명 노광 방식을 적용하기 위하여, 광원 램프(21)와 집광 렌즈(22) 사이에 조리개(26)를 장착시킨다.As shown in FIG. 2, the conventional exposure machine includes a condenser lens 22 for condensing light emitted from the light source lamp 21, a reduction projection lens 23 positioned under the condenser lens 22, and a wafer. The wafer stage 24 to which the 28 is mounted forms a basic configuration. The reticle 27 is located between the condensing lens 22 and the reduction projection lens 23. In order to apply the modified illumination exposure method, the aperture 26 is mounted between the light source lamp 21 and the condenser lens 22.
그런데, 변형 조명 노광 방식은 조리개(26) 각각의 모양에 따라 효과적인 패턴이 정해져 있다. 예를 들면, 메모리 지역(memory area)과 같이 동일한 패턴이 계속 반복되는 레티클(27)의 경우에는 도 1A의 애뉴얼 변형 조명 조리개(11)를 사용하는 것이 효과적이나 도 1B의 쿼드럽플 변형 조명 조리개(12)는 효과가 없는 것으로 알려져 있다. 반면에, 로직 지역(logic area)과 같이 랜덤(random)한 패턴을 갖는 레티클(27)의 경우에는 도 1B의 쿼드럽플 변형 조명 조리개(12)를 사용하는 것이 효과적이나 도 1A의 애뉴얼 변형 조명 조리개(11)는 효과가 없는 것으로 알려져 있다. 이렇듯 변형 조명 노광 방식은 사용하는 조리개의 모양에 따라 특정 패턴에 대한 효과를 기대할 수 없다.By the way, in the modified illumination exposure system, an effective pattern is determined according to the shape of each aperture 26. For example, in the case of the reticle 27 in which the same pattern is repeatedly repeated, such as a memory area, it is effective to use the annual modified illumination aperture 11 of FIG. 1A, but the quadrupple modified illumination aperture of FIG. 12) is known to be ineffective. On the other hand, for the reticle 27 having a random pattern such as a logic area, it is effective to use the quadruple modified illumination aperture 12 of FIG. 1B, but the annual modified illumination aperture of FIG. 1A. (11) is known to be ineffective. As such, the modified illumination exposure method cannot expect an effect on a specific pattern according to the shape of the aperture used.
따라서, 본 발명은 반도체 소자의 제조 공정중 노광 공정에서 다중 변형 조명 노광 방식을 가능하게 하여 특정 패턴이 아닌 모든 미세 패턴을 안정적으로 형성할 수 있는 반도체 소자 제조용 노광기를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device capable of stably forming all fine patterns instead of a specific pattern by enabling a multi-deformation illumination exposure method in an exposure process during a manufacturing process of a semiconductor device.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자 제조용 노광기는 광원 램프; 광 차단 수단을 포함하며, 상기 광원 램프로 부터 조사된 광을 제 1 및 제 2 분리광으로 분리시키는 광 분리 수단; 상기 제 1 및 제 2 분리광 각각을 변형시켜 레티클을 통과하게 하며, 상기 레티클을 중심으로 대칭되게 장착된 제 1 및 제 2 조리개; 상기 제 1 및 제 2 조리개 각각을 통과한 상기 제 1 및 제 2 분리광 각각을 집광시키는 제 1 및 제 2 집광 렌즈; 상기 레티클을 통과한 상기 제 1 및 제 2 분리광 각각을 합성광으로 합성시키는 광 합성 수단; 상기 합성광을 상기 웨이퍼로 축소 투영시키는 축소투영 렌즈; 및 상기 웨이퍼를 고정시키는 웨이퍼 스테이지를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object includes a light source lamp; Light separating means, comprising: light separating means for separating light emitted from the light source lamp into first and second split light; First and second apertures that deform each of the first and second split lights to pass through the reticle and are symmetrically mounted about the reticle; First and second condensing lenses for condensing each of the first and second split lights having passed through the first and second apertures, respectively; Light synthesizing means for synthesizing each of the first and second split lights that have passed through the reticle into synthetic light; A reduction projection lens that reduces and projects the composite light onto the wafer; And a wafer stage for fixing the wafer.
도 1A 및 도 1B는 변형 조명 노광 방식에 적용되는 일반적인 애뉴얼 변형 조명 조리개 및 쿼드럽플 변형 조명 조리개의 평면도.1A and 1B are plan views of a typical annual modified illumination aperture and quadruple modified illumination aperture applied to a modified illumination exposure scheme.
도 2는 종래 변형 조명 노광 방식을 적용하기 위한 반도체 소자 제조용 노광기의 구성도.2 is a configuration diagram of an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device for applying a conventional modified illumination exposure method.
도 3은 본 발명에 따른 변형 조명 노광 방식을 적용하기 위한 반도체 소자 제조용 노광기의 구성도.3 is a configuration diagram of an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device for applying a modified illumination exposure method according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
11: 애뉴얼 변형 조명 조리개 12: 쿼드럽플 변형 조명 조리개11: Annual variant illumination aperture 12: Quadruple variant illumination aperture
21: 광원 램프 22: 집광 렌즈21: light source lamp 22: condensing lens
23: 축소투영 렌즈 24: 웨이퍼 스테이지23: reduction projection lens 24: wafer stage
25: 광 26: 조리개25: light 26: aperture
27: 레티클 28: 웨이퍼27: reticle 28: wafer
31: 광원 램프 32: 광31: light source lamp 32: light
33 및 34: 제 1 및 제 2 분리광 35: 합성광33 and 34: first and second split light 35: synthetic light
41 내지 44: 제 1 내지 제 4 광 분리기41 to 44: first to fourth optical separators
51 내지 58: 제 1 내지 제 8 반사 거울51 to 58: first to eighth reflective mirrors
61 및 62: 제 1 및 제 2 집광 렌즈61 and 62: first and second condenser lenses
63: 축소투영 렌즈 64: 웨이퍼 스테이지63: reduction projection lens 64: wafer stage
71 및 72: 제 1 및 제 2 광 차단막 81 및 82: 제 1 및 제 2 조리개71 and 72: first and second light blocking films 81 and 82: first and second aperture
91: 레티클 100: 웨이퍼91: reticle 100: wafer
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 변형 조명 노광 방식을 적용하기 위한 반도체 소자 제조용 노광기의 구성도이다.3 is a configuration diagram of an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device for applying a modified illumination exposure method according to the present invention.
본 발명의 노광기는 광원 램프(31)와; 광 차단 수단을 포함하며, 광원램프(31)로 부터 조사된 광(32)을 제 1 및 제 2 분리광(33 및 34)으로 분리시키는 광 분리 수단과; 제 1 및 제 2 분리광(33 및 34) 각각을 변형시켜 레티클(91)을 통과하게 하며, 레티클(91)을 중심으로 대칭되게 장착된 제 1 및 제 2 조리개(81 및 82)와; 제 1 및 제 2 조리개(81 및 82) 각각을 통과한 제 1 및 제 2 분리광(33 및 34) 각각을 집광시키는 제 1 및 제 2 집광 렌즈(61 및 62)와; 레티클(91)을 통과한 제 1 및 제 2 분리광(33 및 34) 각각을 합성광(35)으로 합성시키는 광 합성 수단과; 합성광(35)을 웨이퍼(100)로 축소 투영시키는 축소투영 렌즈(63)와; 웨이퍼(100)를 고정시키는 웨이퍼 스테이지(64)로 이루어진다.The exposure machine of the present invention includes: a light source lamp 31; Light separating means, comprising light blocking means for separating the light 32 irradiated from the light source lamp 31 into the first and second split light 33 and 34; First and second apertures 81 and 82 that deform each of the first and second split lights 33 and 34 to pass through the reticle 91 and are symmetrically mounted about the reticle 91; First and second condensing lenses 61 and 62 for condensing the first and second split lights 33 and 34 respectively having passed through the first and second apertures 81 and 82, respectively; Light synthesizing means for synthesizing each of the first and second split lights 33 and 34 that have passed through the reticle 91 into a combined light 35; A reduction projection lens 63 for reducing and projecting the composite light 35 onto the wafer 100; It consists of a wafer stage 64 for fixing the wafer 100.
상기에서, 광 분리 수단은 광원 램프(31)로 부터 조사된 광(32)을 제 1 및 제 2 분리광(33 및 34)으로 분리시키는 제 1 광 분리기(41)와, 제 1 분리광(33)이 제 1 조리개(81)에 도달되도록 제 1 분리광(33)의 경로를 변경시켜주는 제 1, 제 3 및 제 5 반사 거울(51, 53 및 55)과, 제 2 분리광(34)이 제 2 조리개(82)에 도달되도록 제 2 분리광(34)의 경로를 변경시키주는 제 2 및 제 4 반사 거울(52 및 54)로 이루어진다. 이러한 광 분리 수단에 포함되는 광 차단 수단은 제 1 분리광(33)의 경로 부분에 설치된 제 1 광 차단막(71)과 제 2 분리광(34)의 경로 부분에 설치된 제 2 광 차단막(72)으로 이루어진다.In the above, the light separation means includes a first light separator 41 for separating the light 32 irradiated from the light source lamp 31 into the first and second separation lights 33 and 34, and the first separation light ( First, third and fifth reflecting mirrors 51, 53, and 55, and second splitting light 34, which redirect the path of the first splitting light 33 so that 33 reaches the first aperture 81. ) Consists of second and fourth reflecting mirrors 52 and 54 which redirect the path of the second split light 34 to reach the second aperture 82. The light blocking means included in the light separation means includes a first light blocking film 71 provided at the path portion of the first separation light 33 and a second light blocking film 72 provided at the path portion of the second separation light 34. Is done.
제 1 및 제 2 조리개(81 및 82)는, 도 1A 및 도 1B에 각각 도시된 애뉴얼 변형 조명 조리개(11)나 쿼드럽플 변형 조명 조리개(12)와 같은 여러 가지 모양을 갖는 조리개를 사용할 수 있으며, 경우에 따라 동일한 모양을 갖는 조리개를 동시에 사용할 수 있다.The first and second apertures 81 and 82 may use apertures having various shapes, such as the annual modified illumination aperture 11 and the quadruple modified illumination aperture 12 shown in FIGS. 1A and 1B, respectively. In some cases, an aperture having the same shape may be used at the same time.
광 합성 수단은 레티클(91)을 통과한 제 1 분리광(33)이 제 4 광 분리기(44)를 통해 축소투영 렌즈(63)에 도달되도록 제 1 분리광(33)의 경로를 변경시켜주는 제 2 광 분리기(42), 제 7 반사 거울(57) 및 제 8 반사 거울(58)과, 레티클(91)을 통과한 제 2 분리광(34)이 제 4 광 분리기(44)를 통해 축소투영 렌즈(63)에 도달되도록 제 2 분리광(34)의 경로를 변경시켜주는 제 3 광 분리기(43) 및 제 6 반사 거울(56)로 이루어진다.The light combining means changes the path of the first split light 33 so that the first split light 33 passing through the reticle 91 reaches the reduction projection lens 63 through the fourth light splitter 44. The second light splitter 42, the seventh reflecting mirror 57 and the eighth reflecting mirror 58, and the second splitting light 34 passing through the reticle 91 are reduced through the fourth light splitter 44. It consists of a third light splitter 43 and a sixth reflecting mirror 56 which redirect the path of the second split light 34 to reach the projection lens 63.
상기한 구성을 갖는 본 발명의 노광기를 이용한 반도체 소자의 노광 공정을 간단히 설명하면 다음과 같다.The exposure process of the semiconductor element using the exposure machine of this invention which has the above-mentioned structure is briefly demonstrated as follows.
제 4 광 분리기(44)}을 거쳐 축소투영 렌즈(63)에 도달한다. 제 1 분리광(33)과 제 2 분리광(34)은 제 4 광 분리기(44)에서 합성되어 합성광(35)으로 되며, 이 합성광(35)은 축소투영 렌즈(63)를 통해 웨이퍼(100) 상의 감광막을 노광시키게 된다.And the reduction projection lens 63 via the fourth optical separator 44. The first splitting light 33 and the second splitting light 34 are synthesized by the fourth splitter 44 to be the combined light 35, which is then transferred to the wafer through the reduction projection lens 63. The photosensitive film on 100 is exposed.
상기한 노광 공정은 반도체 소자의 설계 룰에 따라 다양하게 실시할 수 있다.The above exposure process can be variously performed according to the design rule of the semiconductor device.
첫째, 애뉴얼 변형 조명 조리개와 쿼드럽플 변형 조명 조리개의 특성 모두를 원할 경우, 제 1 조리개(81)로 애뉴얼 변형 조명 조리개를 사용하고, 제 2 조리개(82)로 쿼드럽플 변형 조명 조리개를 사용하여 노광 공정을 실시할 수 있다. 이때, 제 1 및 제 2 광 차단막(71 및 72)은 개방(open)된 상태이다.First, if you want both characteristics of the annual deformed illumination aperture and the quadruple deformed illumination aperture, use the annual deformed illumination aperture as the first aperture 81 and the quadruple deformed illumination aperture as the second aperture 82 for exposure. The process can be carried out. At this time, the first and second light blocking films 71 and 72 are in an open state.
둘째, 애뉴얼 변형 조명 조리개와 쿼드럽플 변형 조명 조리개중 어느 하나의 특성만을 원할 경우, 제 1 광 차단막(71)으로 제 1 분리광(33)을 차단시켜 제 2 조리개(82)만으로 노광 공정을 실시하거나, 제 2 광 차단막(72)으로 제 2 분리광(34)을 차단시켜 제 1 조리개(81)만으로 노광 공정을 실시할 수 있다.Second, in the case where only one characteristic of the annual modified illumination aperture and the quadruple modified illumination aperture is desired, an exposure process is performed using only the second aperture 82 by blocking the first separation light 33 with the first light blocking film 71. Alternatively, the second separation light 34 may be blocked by the second light blocking film 72, and the exposure process may be performed using only the first aperture 81.
셋째, 제 1 조리개(81) 및 제 2 조리개(82) 모두에 애뉴얼 변형 조명 조리개를 사용하여 노광 공정을 실시하거나, 제 1 조리개(81) 및 제 2 조리개(82) 모두에 쿼드럽플 변형 조명 조리개를 사용하여 노광 공정을 실시할 수 있다.Third, an exposure process is performed using an annual modified illumination aperture on both the first aperture 81 and the second aperture 82, or a quadruple modified illumination aperture is applied to both the first aperture 81 and the second aperture 82. The exposure process can be performed using.
상술한 바와 같이, 본 발명은 애뉴얼 변형 조명 조리개나 쿼드럽플 변형 조명 조리개와 같은 조리개를 하나의 노광기에 2개 장착하여 각 조리개가 갖고 있는 변형 조명 노광 방식의 장점을 동시에 취하는 다중 변형 조명 노광 방식을 가능하게 하여 특정 패턴이 아닌 모든 미세 패턴을 안정적으로 형성할 수 있다.As described above, the present invention provides a multiple modified illumination exposure method that simultaneously takes advantage of the modified illumination exposure method that each aperture has by mounting two apertures such as an annual modified illumination aperture or a quadruple modified illumination aperture in one exposure machine. This makes it possible to stably form all fine patterns other than a specific pattern.
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |