KR100431883B1 - 노광방법 및 투영 노광 장치 - Google Patents

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Abstract

광 효율이 향상되는 노광 방법 및 노광 장치가 개시되어 있다. 균일한 광속 분포(uniform intensity distribution)를 갖는 광선(light beam)을 생성한 후, 상기 광을 다수의 발산광선(divergent light beam)으로 굴절시킨다. 상기 다수의 발산광선을 다수의 평행광선으로 굴절시킨 후, 상기 다수의 평행 광선으로 목적물을 노광한다. 따라서 초기에 생성된 광선과 상기 목적물을 노광하는 광선들의 광속량의 차이가 최소화되어 광 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

노광 방법 및 투영 노광 장치{Projection Method and projection system}
본 발명은 노광 방법 및 노광 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체장치의 포토리소그래피(photolithography)공정에서, 변형 조명을 이용한 노광 방법 및 이에 사용되는 노광 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 초 고집적화에 따라, 반도체 장치에 포함되는 각 소자들의 패턴의 선폭을 결정하는 포토리소그래피(photolithography)공정이 더욱 활발하게 연구되고 있다. 상기 미세한 선폭을 갖는 패턴을 구현하기 위해서는 포토리소그래피공정 시에 높은 해상도와 적절한 초점 심도가 필요하다. 이를 위해, 광원의 파장을 줄인 엑시머 레이저(Excimer Laser)를 이용하는 방법, 위상 반전 마스크(Phase Shift Mask)를 이용하는 방법 및 사입사 조명 방법(Tilted illumination)과 같은 변형 조명 방법(modified illumination method)등이 개발되었다.
이 중에서 사입사 조명 방법은 렌즈 및 조명계를 변형시키지 않으면서 단순하게 파리눈 렌즈 다음에 구성되는 구경(aperture)을 변경함으로서, 라인과 스페이서가 반복적으로 형성되어 있는 패턴에서의 초점 심도 및 해상도를 향상시킬 수 있다. 상기 사입사 조명 방법은 구경의 형상에 따라서 양극형(dopole) 조명 방법, 사극형(quadrupole) 조명 방법, 쉬링크(shrinc) 조명 방법, 고리형(Annular) 조명 방법 등으로 구분된다.
도 1 내지 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 종래의 사입사 조명 방법을 설명한다.
도 1은 종래의 노광 장치에서 조명계의 구조를 나타낸 것이고, 도 2a 내지 도 2c는 종래의 노광 장치의 조명계에 장착할 수 있는 구경의 형상을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 광원(14), 렌즈어레이로 이루어진 파리눈 렌즈(12, fly′s eye lens), 소정 형상을 갖는 구경(14), 및 콘덴서 렌즈(16)로 구성된다. 상기 구경은 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 양극형(dopole)(도 2a), 사극형(quadrupole)(도 2b), 고리형(Annular)(도 2c)등으로 형성할 수 있다. 광원에서 생성된 광은 파리눈 렌즈(12)에 의해 평행광으로 전환되고, 상기 구경(14)에 의해 부분적으로 제한된다. 상기 구경은 광의 수직 입사 성분을 차단하고, 광의 사입사 성분만이 레티클(18)에 도달하도록 한다. 상기 레티클(18)에 도달한 광은 회절되고, 프로젝션 렌즈(20)를 통과하여 웨이퍼를 노광한다.
상기 변형 조명계에 따른 사입사 조명에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 종래의 입사 조명에 의한 노광 방법을 나타내는 개략도이고, 도 4는 사입사 조명에 의한 노광 방법을 나타내는 개략도이다.
도 3에 도시된 종래의 노광 방법에 의하면, 콘덴서 렌즈(16)를 통하여 푸리에 변환면(Fourier transform plane)과 일치하도록 마스크(18) 상에 빛을 조사하게 된다. 푸리에 변환면상에 조사된 빛의 분포는 하나의 원내에 형성되고, 0차 회절광(zero-order diffracted light)은 광축을 따라서 진행하고(수직 입사 성분), +1차와 -1차로 회절된 빛(+1st and -1st order diffracted light)은 회절각(θ)을 갖고 진행하여(사입사 성분), 투영 렌즈(20)를 통과하고, 웨이퍼 상에는 0차, +1차 및 -1차로 회절된 빛이 웨이퍼상에서 서로 간섭하면서 이미지를 형성하게 된다.
마스크 패턴이 미세할수록 회절각(θ)은 증가하고, sinθ가 렌즈의개구수(NA)보다 크다면, +1차 및 -1차로 회절된 빛은 투영 렌즈(20)를 통과하지 않을 것이고, 0차로 회절된 빛만이 통과하여 웨이퍼의 표면에 도달하게 되고, 간섭은 일어나지 않는다. 이때, 최소의 해상도(R)는 다음과 같다.
R = λ/ 2NA
이에 대하여, 도 4에 도시한 변형 조명 장치에 있어서는, 상기 구경을 통과한 광은 특정한 사입사각(α)을 갖고 마스크(18)에 조명한다. 사입사각(α)은 하기의 식과 같이 광축과 상기 구경(114)의 투명부와의 거리(x) 및 콘덴서 렌즈의 초점거리(f)에 의해 다음과 같이 정의된다.
f * sin(α) = x
마스크(18)상에 조명된 빛은 마스크(18)상에 형성된 마스크 패턴(18a)에 의해서 회절되며, 0차 빛은 광축에 대하여 회절각(θ)의 각으로 회절되고, +1차 및 -1차로 회절된 빛의 경로와 광축과의 각은 다음과 같이 정의된다.
- 1차 빛의 각(θ1): sin(θ1) + sin (α) = λ/Pr
+ 1차 빛의 각(θ2): sin(θ2) - sin (α) = λ/Pr
상기 식에서, Pr은 마스크상의 라인 및 스페이스의 피치이다.
보다 고차로 회절된 빛은 다른 경로를 거치게 된다. 패턴의 피치가 미세하고, 마스크(18)측의 제1 프로젝션 렌즈(20)의 개구수가 sin(θ2)보다 크기 때문에, -1차 또는 고차로 회절된 빛은 투영 렌즈로 들어가지 않는다. 따라서, 0차 및 1차로 회절된 빛만이 푸필 플레인(pupil plane)상에서 회절 분리되어 프로젝션 렌즈를 통해 웨이퍼상에서 간섭할 것이고, 이미지를 형성한다.
이러한 방법에 의해 종래의 일반적인 투영 노광방법에 의해 한계 해상도는 약 1.5배로 증가시킬 수 있다.
그러나 상기 종래의 사입사 조명 방법을 수행할 때, 몇가지 문제점이 있다.
첫째, 광이 투과하는 부위의 면적이 광이 차단되는 면적에 비해 매우 작다.
예컨데, 도 2c의 고리형 구경을 사용하는 경우에는 광이 투과하는 비율이 ( σ0 2- σi 2)/σo 2이 되는데, 일반적으로 σi=(2/3)σo 가 가장 적절한 것으로 알려져 있으며, 이 경우 투과 비율은 5/9 가 된다. 때문에 노광 시간이 약 2배 증가한다.
도 2b의 사극형 구경을 사용하는 경우에는 광이 투과하는 비율이 4σi 2/σo 2가 되고, σi=1/4 σo정도일 경우, 투과 비율은 1/4 가 된다. 때문에 노광 시간이 약 4배 증가하여 생산성의 감소가 심각해진다. 또한, 도 2a의 이극형 구경을 사용할 경우에는 2σi 2/σo 2가 되고, σi=1/4 σo정도일 경우, 투과 비율은 1/8 가 되어 생산성의 감소는 더욱 심각하게 된다
상기 고리형의 사입사 조명에서 노광량을 향상시키기 위해, 한 쌍의 오목 및 볼록 원추형 (concave and convex conical) 렌즈를 사용하여 중앙의 빛을 외부로 분산시키고(diverge), 분산 빛을 수렴하여 광원으로부터 방출된 빛을 고리형으로 조명하는 장치가 제안되어 있다 (미합중국 특허 제5,757,470호(issued to Dewa et al.)
상기 특허에 의하면, 광원에서 발생된 빛은 파리눈 렌즈를 통과하여 오목한원추형 렌즈에 입사된다. 입사된 광은 도시한 바와 같이 주변부로 일정한 각도로 분산된다. 분산된 빛은 볼록한 원추형 렌즈에 입사되어 볼록한 원추형 렌즈에 의해 수렴되면서 콘덴서 렌즈에 도달하게 된다.
상기 상술한 방법에 의하면, 광축의 중심부에 있는 광을 모두 이용 할 수 있어서 광의 효율은 증대시킬 수는 있지만, 광주변부의 광도 분산되면서 고리형 구경로 모두가 수렴할 수 없기 때문에 광의 효율을 향상시키는 데는 한계가 있다. 또한 상기 광이 조명되는 구경의 크기가 커질 경우, 상기 광이 차단되는 부위의 면적도 동시에 커지기 때문에, 이를 각각 조절하기가 어렵다.
또한, 반도체 장치의 제조를 위한 수회에 걸친 노광 공정마다 공정에 가장 적합한 구경을 제작하여야 하고, 또한 각 단위 공정을 수행할 시에 작업자에 의해 상기 구경을 매 회에 걸쳐 변경하여야 한다.
때문에, 노광 장치에서는 상기 각각의 구경을 리벌버식으로 형성하기도 하지만, 이로 인해 상기 노광 장치의 부피가 증가된다. 또한 리벌버식으로 형성하더라도 한정된 형상의 구경만을 사용할 수 밖에 없다.
따라서, 본 발명의 제1 목적은 광 효율이 향상되는 노광 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 제2 목적은 광 효율이 향상되는 노광 장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래의 노광 장치에서 조명계의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 노광장치 조명계에 장착할 수 있는 구경의 형상을 나타내는 도면이다.
도 3은 종래의 입사 조명에 의한 노광 방법을 나타내는 개략도이다.
도 4는 사입사 조명에 의한 노광 방법을 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 노광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시한 제1 투과 부재 및 제2 투과 부재의 사시도이다.
도 7은 굴절률이 다른 매질에서의 광의 굴절에 대한 법칙을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 5에 도시한 제1 투과 부재 및 제2 투과 부재와 평행 광선의 이격 거리의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 노광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시한 제1 투과 부재 내지 제4 투과 부재의 사시도이다.
도 11a는 도 9에 도시한 각 투과 부재를 투과한 광을 나타내는 도면이다.
도 11b는 도 9에 도시한 제4 투과 부재를 투과한 광이 조사되는 형상을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 노광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 13은 도 12에 도시한 제1 투과 부재 내지 제3 투과 부재를 나타내는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제4 실시예에 따른 노광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 15a 내지 도 15c는 제1 렌즈 시스템 및 제2 렌즈 시스템에 따라 노광부로 제공되는 광의 형상을 설명하기 위한 도면들이다.
도 16은 본 발명의 제1 방법 실시예를 설명하기 위한 공정도이다.
도 17은 본 발명의 제1 방법 실시예를 설명하기 위한 공정도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 광선 생성부 104 : 제1 투과 부재
106 : 제2 투과 부재 108 : 콘덴서 렌즈
110 : 레티클 패턴 112 : 프로젝센 렌즈
상기한 제1 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 균일한 광속 분포(uniform intensity distribution)를 갖는 광선(light beam)을 생성하는 단계; 상기 광선을 두 개의 발산 광선(divergent light beam)으로 굴절시키는 단계; 상기 두 개의 발산 광선을 두 개의 평행 광선으로 굴절시키는 단계; 상기 두 개의 평행한 광선을 네 개의 발산 광선으로 굴절시키는 단계; 상기 네 개의 발산광선을 네 개의 평행 광선으로 굴절시키는 단계; 및 상기 네 개의 평행 광선으로 목적물을 노광하는 단계를 포함하는 목적물의 노광 방법을 제공한다.
상기 다수의 발산광선의 광속의 합량은 굴절 전의 광선의 광속량과 동일하다. 따라서, 상기 목적물에 노광되는 다수의 평행 광선은 굴절 전의 광선의 광속량과 동일하게 되므로 노광 시에 광효율을 최대화 할 수 있다.
상기한 제2 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 균일한 광속 분포를 갖는 광선을 생성하는 광 생성부; 상기 광선의 진행 방향에 대하여 수직인 제1 방향의 직선을 기준으로 상기 광선을 두 개의 발산 광선으로 굴절시키기 위한 제1 투과 부재; 상기 광선의 진행 방향에 대하여 수직인 제1 방향의 직선을 기준으로 상기 광선의 진행 방향과 동일한 방향으로 평행하게 진행하도록 상기 두 개의 발산 광선을 두 개의 평행 광선으로 굴절시키기 위한 제2 투과 부재; 상기 제1 투과 부재와 제2 투과 부재가 이격되어 있는 경우에는 상기 광선을 두 개의 발산 광선으로 굴절시킨 후 상기 두 개의 발산 광선을 상기 두 개의 평행 광선으로 굴절시키고, 상기 제1 투과 부재와 상기 제2 투과 부재가 밀착되어 있는 경우에는 상기 제1 투과 부재 및 제2 투과 부재가 상기 광선을 그대로 투과시키도록 상기 제1 투과 부재와 제2 투과 부재간의 상대적인 위치를 조절하기 위한 조절부; 및 상기 두 개의 평행 광선 또는 상기 제1 투과 부재 및 제2 투과 부재를 그대로 투과한 광선으로 목적물을 노광시키는 노광부를 포함하는 목적물의 노광 장치를 제공한다.
상기한 본 발명의 제2 목적은, 균일한 광속 분포를 갖는 광선을 생성하는 광 생성부; 상기 광선의 진행 방향에 대하여 수직인 제1 방향의 직선을 기준으로 상기 광선을 두 개의 발산 광선으로 굴절시키고, 상기 두 개의 발산 광선을 두 개의 평행 광선으로 굴절시키며, 상기 광선의 진행 방향에 대하여 수직인 제2 방향의 직선을 기준으로 상기 두 개의 평행 광선을 네 개의 발산 광선으로 굴절시키기 위한 제1굴절부; 상기 네 개의 발산 광선을 네 개의 평행 광선으로 굴절시키기 위한 제2굴절부; 및 상기 네 개의 평행 광선으로 목적물을 노광시키는 수단을 포함하는 목적물의 노광 장치에 의해 달성될 수도 있다.
상기 노광 장치는 상기 광선을 상기 광선의 중심을 기준으로 고리상 광선으로 발산하도록 굴절시키는 제3 굴절부와, 상기 고리상으로 굴절된 광을 고리상의 평행광선으로 전환하기 위한 제4 굴절부를 더 구비한다.
또한, 상기한 본 발명의 제2 목적은, 균일한 광속 분포를 갖는 광선을 생성하는 광 생성부와, 입사된 제1 광선을 다수의 발산광선으로 굴절시키고, 상기 다수의 발산광선을 다수의 평행광선으로 굴절시키거나 상기 입사된 제1 광선을 그대로 통과시키기 위한 제1 렌즈 시스템과, 입사된 제2 광선을 고리상의 발산광선으로 굴절시키고, 상기 고리상의 발산광선을 고리상의 평행광선으로 굴절시키거나 상기 입사된 제2 광선을 그대로 통과시키기 위한 제2 렌즈 시스템과, 상기 다수의 평행 광선 또는 상기 고리상의 평행 광선으로 목적물을 노광시키는 노광부를 포함하는 목적물의 노광 장치에 의해 달성될 수도 있다.
상기 노광 장치를 사용할 경우, 상기 다수의 발산광선의 광속의 합량은 굴절 전의 광선의 광속량과 동일하다. 따라서 노광시에 광효율을 최대화 할 수 있다. 또한, 하나의 장치를 이용하여 다양한 변형 조명 방법으로 목적물을 조명할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 노광장치 및 노광 방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
노광 장치
실시예 1
도 5는 본 실시예에 따른 노광 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 본 실시예에 따른 노광 장치는 상기 광선을 광선의 진행 방향에 대하여 수직인 제1 방향의 직선들을 기준으로 두 개의 발산광선으로 굴절시키고, 상기 두 개의 발산광선을 평행광선으로 굴절시켜 목적물을 노광한다.
도 5를 참조하면, 균일한 광속 분포를 갖는 광선을 생성하는 광선 생성부(100)가 구비된다. 상기 광선 생성부(100)는 광을 제공하는 광원(101)과, 상기 광원(101)으로부터 제공되는 광선을 평행광으로 전환시키기 위한 마이크로 렌즈들로 이루어진 파리눈 렌즈(102)로 이루어진다. 상기 파리눈 렌즈(102)를 투과한 광선은 균일한 광속 분포를 갖는 평행광선으로 진행된다.
상기 광선 생성부(100)로부터 진행되는 광선(이하, 초기 광선)을 2 개의 발산 광선으로 굴절시키는 제1 투과 부재(104)와, 상기 2개의 발산광선을 2개의 평행광선으로 굴절시키는 제2 투과 부재를 구비한다.
도 6은 도 5에 도시한 제1 투과 부재 및 제2 투과 부재의 사시도이다.
상기 제1 투과 부재(104)는 상기 광선 생성부(100)를 투과한 광선의 진행 방향에 대해 수직하는 제1 방향(114)의 직선을 기준으로 하여 제1 경로 및 제2 경로를 갖는 2 개의 발산 광선으로 굴절시킨다.
구체적으로, 상기 제1 투과 부재(104)는 상기 초기 광선의 진행 방향에 대해 수직하는 입사면(104a)과, 상기 입사면(104a)에 대하여 수직하고 상기 초기 광선의진행 방향에 대하여 평행한 4개의 측면(104b)과, 상기 입사면(104a)에 대향하도록 형성되고, 상기 제1 방향(114)으로 기준으로 대칭하도록 V자형 홈 형상으로 절곡된 제1 및 제2 출사면(104c, 104d)을 갖는다.
상기 초기 광선은 상기 제1 투과 부재의 입사면에 90°의 입사각으로 입사되기 때문에, 상기 제1 투과 부재(104) 내에서 상기 초기 광선의 진행 방향과 동일하게 진행한다. 그리고, 상기 초기 광선 중에서, 절곡된 제1 출사면(104c)으로 투과되는 광선은 제1 경로를 갖도록 굴절되고, 상기 제2 출사면(104d)으로 투과되는 광선은 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 경로를 갖도록 굴절되어 진행된다. 이 때 상기 제1 출사면(104c)과 제2 출사면(104d)은 대칭인 V자형 홈의 형태를 가지므로, 상기 초기 광선은 2개의 발산 광선으로 출사되어 진행된다.
상기 제1 투과 부재(104)의 출사면(104c, 104d)의 형상에 따른 광선의 굴절 경로에 대해 설명한다.
도 7은 굴절률이 다른 매질에서의 광의 굴절에 대한 법칙을 설명하기 위한 도면이다.
알려진 굴절의 법칙 (혹은 스넬의 법칙)은 다음과 같다.
n1* sinθ1= n2* sinθ2
상기 공식은, 등방성(等方性) 매질에서 다른 등방성 매질로 입사해 굴절할 경우 성립된다. 여기서, 상기 n1내지 n2는 각 매질의 굴절률을 나타내고, θ1은 입사광의 방향과 경계면의 법선이 이루는 각인 입사각, θ2는 굴절광의 방향과 경계면의 법선이 이루는 각인 굴절각을 각각 나타낸다.
상기 굴절의 법칙에 의하면, 광을 굴절시키기 위해서는 90°미만의 입사각을 갖고 등방성 매질간을 입사하여야 한다. 즉, 상기 제1 투과 부재(104)에서 광을 굴절시켜 공기 중으로 진행하기 위해서는 상기 제1 투과 부재(104)의 출사면(104c, 104d)과 입사하는 광선이 90°미만의 각을 가져야 한다. 이를 위해, 상기 제1 투과 부재(104)의 출사면(104c, 1040d)에 소정 경사각을 형성한다.
상기 제1 투과 부재(104)를 출사한 광선은 공기 중으로 진행된다. 그리고, 상기 제1 투과 부재(104)는 공기에 비해 밀한 매질로 이루어지므로, 상기 제1 투과 부재(104)의 굴절률이 상기 공기에 비해 크다. 때문에, 상기 제1 투과 부재(104)로부터 공기 중으로 진행되는 광선의 굴절각은 입사각에 비해 커진다.
따라서, 상기 제1 투과 부재(104)의 출사면(104c, 104d)의 형상을 조절함으로서, 상기 광선이 굴절되는 경로를 변경할 수 있다. 또한, 상기 제1 투과 부재(104)의 출사면(104c, 104d)을 소정의 기준으로부터 대칭하여 절곡시켜, 광선의 일부는 제1 출사면(104c)으로 출사하고 나머지 광선은 제2 출사면(104d)으로 출사하도록 하여 상기 광선을 집광하거나 또는 2 개의 광선으로 발산한다. 구체적으로, 상기 출사면이 V자형으로 돌출될 경우 상기 광선은 제1 출사면(104c)과 제2 출사면(104d)으로 절곡된 변을 기준으로 집광되고, 상기 출사면이 V자형으로 V자형 홈의 형상일 경우 상기 광선은 상기 제1 출사면(104c)과 제2 출사면(104d)으로 절곡된 변을 기준으로 2개의 광선으로 발산된다.
때문에, 상기 평행하게 진행되는 초기 광선이 2개의 발산 광선으로 굴절하기위해서는 상술한 바와 같이, 상기 제1 투과 부재(104)의 출사면(104c, 104d)이 형성되어야 한다.
상기 제1 출사면(104c)과 초기 광선의 진행 방향이 이루는 각과, 상기 제2 출사면(104d)과 초기 광선의 진행 방향이 이루는 각이 동일한 경우, 상기 2개의 발산 광선은 상기 제1 출사면(104c) 및 제2 출사면(104d)에 대해 동일한 굴절각을 가지면서 출사된다. 그리고, 상기 제1 출사면(104c)과 초기 광선의 진행 방향이 이루는 각과, 상기 제2 출사면(104d)과 초기 광선의 진행 방향이 이루는 각이 상이한 경우, 상기 2개의 발산 광선은 상기 제1 출사면(104c) 및 제2 출사면(104d)에 대해 상이한 굴절각을 가지면서 출사된다.
상기 제1 투과 부재(104)는 상기 초기 광선이 전부 상기 제1 투과 부재(104)의 입사면(104a)으로 입사하도록 소정의 크기를 갖는다.
상기 2개의 발산광선을 2개의 평행광선으로 굴절시키는 제2 투과 부재(106)를 구비한다. 상기 제2 투과 부재(106)는 상기 제1 방향(114)의 직선을 기준으로 상기 초기 광선의 진행 방향과 동일한 방향으로 평행하게 진행하여 2개의 평행광선을 형성시킨다.
구체적으로, 상기 제2 투과 부재(106)는 상기 초기 광선의 진행 방향에 대하여 삼각형상의 단면을 갖고, 모서리가 상기 제1 방향(114)과 동일한 방향으로 형성되어 돌출되어 있는 제1 및 제2 입사면(106a, 106b)과, 상기 광선의 진행 방향에 대하여 평행한 4개의 측면(106c)과, 상기 제1 및 제2 입사면(106a, 106b)에 대향하여 형성되고, 상기 광선의 진행 방향에 수직으로 형성된 출사면(106d)을 구비한다.
상기 제1 투과 부재(104)를 출사하면서 2개의 발산 광선으로 공기 중에 진행하는 광은 공기에 비해 밀한 매질인 상기 제2 투과 부재(106)로 입사한다. 그러므로 굴절의 법칙에 의해, 상기 제2 투과 부재(106)의 입사각은 굴절각보다 크다. 때문에, 상기 형상을 갖는 제2 투과 부재(106)로 상기 2개의 발산 광선을 입사하면, 상기 제2 투과 부재(106)의 입사면(106a, 106b)에 돌출되어 있는 모서리 방향으로 상기 2개의 발산 광선이 각각 굴절된다.
이 때, 상기 제2 투과 부재(106)의 입사면(106a, 106b)은 상기 2개의 발산 광선이 각각 상기 제2 투과 부재(106)로 입사하면서 평행광선으로 굴절할 수 있도록 형성한다. 구체적으로, 상기 제2 투과 부재(106)에서 돌출되어 있는 제1 및 제2 입사면(106a, 106b)은, 상기 발산 광선이 진행되는 각과 상기 제2 투과 부재(106)의 굴절률에 따라, 상기 초기 광선 진행 방향과 이루는 각을 조절하여 형성한다. 따라서 상기 제1 및 제2 입사면(106a, 106b)에 의해 평행광선으로 굴절할 수 있는 입사각을 가지면서 상기 2개의 발산 광선이 상기 제2 투과 부재(106)에 입사한다.
상기 제2 투과 부재(106)는, 상기 2개의 발산 광선이 전부 입사면(106a, 106b)으로 입사되고, 상기 입사된 광이 평행 광선으로 전부 출사되도록 소정의 크기를 갖는다. 따라서 상기 광선 생성부(100)에서 제공되는 초기 광선과, 상기 제2 투과 부재(106)로부터 출사되는 평행 광선의 광속량은 동일하다.
상기 제1 투과 부재(104)와 제2 투과 부재(106)간의 상대적인 위치를 조절하는 조절부(116)를 더 구비할 수 있다. 상기 조절부(116)에 의해, 상기 제1 투과 부재(104)와 상기 제2 투과 부재(106)간의 이격 거리를 조절함으로서, 상기 제2 투과부재(106)로부터 출사되는 2개의 평행 광선간의 이격 거리(D)를 조절할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 투과 부재(104)와 상기 제2 투과 부재(106)간의 이격 거리가 증가할수록, 상기 제1 투과 부재(104)로부터 출사되는 2개의 발산광선이 공기중으로 이동하는 거리도 증가한다. 또한 상기 2개의 발산광선이 이동하는 거리가 증가할수록 상기 제2 투과 부재(106)로부터 출사되는 2개의 평행광간의 이격 거리(D)도 증가한다.
상기 제1 투과 부재(104)와 제2 투과 부재(106)의 형상을 소정의 형상으로 한정하고, 상기 조절부(116)를 구비하면, 상기 제1 투과 부재(104)와 상기 제2 투과 부재(106)가 서로 이격되어 있는 경우에는 상기 초기 광선을 2개의 발산 광선으로 굴절시킨 후, 상기 2개의 발산 광선을 2개의 평행 광선으로 굴절시키고, 상기 제1 투과 부재(104)와 상기 제2 투과 부재(106)가 서로 밀착되어 있는 경우에는 상기 초기 광선을 그대로 투과시킬 수 있다.
상기 제1 투과 부재(104) 및 제2 투과 부재(106)은 예를 들면, 유리, 석영, 투명한 플라스틱과 같은 투명 재료를 사용하여 용이하게 형성할 수 있다. 이들은 서로 다른 재질을 사용하여 형성할 수도 있지만, 굴절율을 조절하기 위하여는 동일한 재질을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
이에 대해, 도 8을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 8은 도 5에 도시한 제1 투과 부재(104) 및 제2 투과 부재(106)와 평행 광선의 이격 거리의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 상기와 같이 2 개의 평행광선을 생성하기 위하여는, 상기 제1 투과 부재(104)의 제1 출사면(104c)과 제2출사면(104d)은 상기 제2 투과 부재(106)의 제1 입사면(106a)과 제2 입사면(106b)과 각각 평행하여야 한다. 따라서 상기 제1 투과 부재(104)와 상기 제2 투과 부재(106)를 밀착시켰을 때, 상기 제1 투과 부재(104)와 제2 투과 부재(106)간의 거리가 0이 되어, 상기 초기 광선이 굴절되지 않고 그대로 제2 투과 부재(106)로부터 출사한다.
또한, 상기 제1 투과 부재(104)와 제2 투과 부재(106)가 이격되어 있고, 제1 투과 부재(104)의 제1 출사면(104c)과 제2 출사면(104d)은 상기 제2 투과 부재(106)의 제1 입사면(106a)과 제2 입사면(106b)과 각각 평행할 경우, 상기 제2 투과 부재(106)로 입사하는 2개의 발산 광선이 평행 광선으로 굴절되기 위해서 상기 제1 투과 부재(104)와 제2 투과 부재(106)의 굴절률이 실질적으로 동일한 것이 바람직하다.
소정의 굴절률을 갖는 상기 제1 투과 부재(104)로부터 공기로 진행하는 광선에서 입사각은 θ1이 되고, 굴절각은 θ2가 된다. 또한, 상기 제1 투과 부재(104)의 제1 출사면(104c)과 제2 출사면(104d)은 상기 제2 투과 부재(106)의 입사면(106a, 106b)과 평행하기 때문에, 상기 공기로부터 제2 투과 부재(106)로 진행하는 광선에서 입사각은 θ2가 된다. 그리고 상기 입사각이 θ2일 경우, 상기 제2 투과 부재(106)로부터 출사되는 광선이 평행한 광선으로 굴절되기 위해서는 굴절각이 θ1이 되어야 한다. 상기 굴절각이 θ1이 되기 위해서는 상기 제2 투과 부재(106)의 굴절률은 상기 제1 투과 부재(104)의 굴절률과 실질적으로 동일하여야한다. 즉, 제2 투과 부재(106)은 제1 투과 부재(104)와 동일한 재질로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제1 투과 부재(104)와 제2 투과 부재(106)의 형상이 한정될 경우, 상기 제1 투과 부재(104)와 제2 투과 부재(106)중 적어도 어느 하나의 위치를 조절할 수 있는 조절부(116)를 구비하여 상기에 설명한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 조절부(116)는 상기 제1 투과 부재(104)와 제2 투과 부재(106)중 적어도 어느 하나에 래크 및 피니언과 같은 기어를 설치하고 이를 구동하기 위한 전동장치를 구비함으로써 용이하게 달성할 수 있다.
상기 제1 투과 부재(104)와 제2 투과 부재(106)의 형상을 상기 설명한 대로 한정하고, 조절부(116)를 구비할 경우, 상기 제2 투과 부재(106)로부터 출사되는 2개의 평행 광선간의 이격되는 거리는 다음과 같은 수식에 의해 구해진다.
θ: 초기 광선의 진행 방향과 제1 투과 부재의 제1 출사면(또는 제2 출사면)이 이루는 각 중 예각.
δ : 초기 광선의 진행 방향과 제1 투과 부재로부터 출사되는 발산 광선의 진행 방향이 이루는 각 중 예각
d : 제1 투과 부재와 제2 투과 부재간의 이격 거리
상기 수식은 상기 초기 광선의 진행 방향과 제1 투과 부재(104)의 제1 출사면(104c)이 이루는 각과 상기 초기 광선의 진행 방향과 제1 투과 부재(104)의 제2출사면(104d)이 이루는 각이 동일할 때 성립된다.
여기서, 상기 θ와 δ는 상기에 설명한 굴절 방정식에 의해 다음과 같은 관계식이 구해진다.
n1*cosθ= cos(θ- δ)
n1: 제1 투과 부재의 굴절률
구체적으로 설명하면, 상기 제1 투과 부재로부터 공기중으로 광선이 진행할 때 굴절 방정식은 n1*sinθ1= sinθ2가 된다. (θ1: 입사각, θ2:굴절각, 공기의 굴절률: 1이라고 가정)
여기서, 입사각 θ1과 굴절각 θ2를 θ와 δ로 나타내면, 상기 입사각 θ1은 90-θ가 되고, 굴절각 θ2는 δ+ θ1이 된다. 그리고, 상기 굴절 방정식을 θ와 δ의 함수로 치환하면, 상기 표시된 바와 같이 n1*cosθ= cos(θ- δ) 가 된다.
상기 설명한 바와 같이, 상기 제1 투과 부재(104) 및 제2 투과 부재(106)의 형상이 한정될 경우에는, 상기 제2 투과 부재(106)에서 상기 초기 광선이 2개의 발산광선으로 굴절되는 방향으로의 양 측면간의 거리(X)는 상기 초기 광선의 수평 방향의 단면에서 상기 제1 방향(114)으로의 폭과 상기 평행광선들 간의 이격되는 거리(D)의 합(X')보다 크도록 형성하고, 상기 제2 투과 부재(106)의 나머지 양 측면간의 거리는 상기 초기 광선의 수평 방향의 단면에서 상기 제1 방향(114)과 수직한 방향으로의 폭보다 크도록 형성한다. 따라서, 상기 크기를 갖는 제2 투과부재(106)는 상기 2개의 발산광선이 모두 입사되면서 평행광선으로 굴절되어 출사될 수 있다.
상기 제2 투과 부재(106)에서 출사된 2개의 평행 광선으로 목적물을 노광시키는 노광부(109)를 구비한다. 상기 노광부(109)는 상기 평행 광선이 통과하는 콘덴서 렌즈(108)와, 레티클 패턴(110) 및 상기 레티클 패턴(110)을 통과하면서 회절된 회절광이 입사되는 프로젝센 렌즈(112)(또는 투영 렌즈)를 구비한다.
상기 제2 투과 부재(106)에서 출사된 2개의 평행 광선은 상기 콘덴서 렌즈(108)를 통과하고, 이어서, 상기 레티클 패턴(110)에 사입사 각을 가지면서 조사된다. 그리고, 상기 레티클 패턴(110)상에 사입사각으로 조사된 광선은 상기 레티클 패턴(110)를 통과하면서 회절되어 프로젝션 렌즈(112)를 통과하게 된다. 이때, 사입사각을 갖고 입사한 광선중에서 0차로 회절된 광 및 1차로 회절된 광선은 프로젝션 렌즈(112)를 통과하게 되지만, -1차로 회절된 광선은 프로젝션 렌즈(112)의 외부로 향하게 된다.
보다 고차로 회절된 광선들은 다른 경로를 거치게 된다. 프로젝션 렌즈(112)를 통과한 0차로 회절된 광과 1차로 회절된 광은 목적물상에 간섭하면서, 상기 목적물을 노광한다. 이 때 상기 목적물은 웨이퍼(W)를 포함하고, 구체적으로는, 포토레지스트 막이 형성되어 있는 웨이퍼(W)를 포함한다.
따라서, 광선 생성부(100)에서 제공되는 초기 광선을 굴절시켜 목적물을 노광함으로서, 광 효율이 향상되어 반도체 장치의 생산성이 증대되는 효과가 있다.
실시예 2
도 9는 본 실시예에 따른 노광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예에 따른 노광 장치는 상기 광선을 광선의 진행 방향에 대하여 수직인 제1 방향 및 제2 방향의 직선들을 기준으로 네 개의 발산광선으로 굴절시키고, 상기 네 개의 발산광선을 평행광선으로 굴절시켜 목적물을 노광한다.
상기 제2 실시예에 따른 노광 장치는 제1 실시예에 따른 노광 장치에 사용되는 것과 동일한 제1 투과 부재와 제2 투과 부재를 사용하고, 제3 투과 부재 및 제4 투과 부재를 더 추가하여 형성된다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 노광 장치에는 균일한 광속 분포를 갖는 광선을 생성하는 광선 생성부(200)가 구비된다. 상기 광선 생성부(200)는 광을 제공하는 광원(201)과, 상기 광원(201)으로부터 제공되는 광선을 평행광으로 전환시키기 위한 마이크로 렌즈들로 이루어진 파리눈 렌즈(202)로 이루어진다. 상기 파리눈 렌즈(202)를 투과한 광선은 균일한 광속 분포를 갖는 평행광선으로 진행된다.
상기 광선 생성부(200)로부터 진행되는 광선(이하, 초기 광선)을 4개의 발산광선으로 굴절시키고, 상기 4개의 발산광선을 4개의 평행광선으로 굴절시키는 제1 내지 제4 투과 부재를 구비한다.
도 10은 도 9에 도시한 제1 투과 부재 내지 제4 투과 부재를 나타내는 사시도이다. 도 11a는 도 9에 도시한 각 투과 부재를 투과한 광을 나타내는 도면이다. 도 11b는 도 9에 도시한 제4 투과 부재를 투과한 광이 조사되는 형상을 나타내는 평면도이다.
본 실시예의 노광 장치는 초기 광선(300)을 2개의 발산 광선(302)으로 굴절시키는 제1 투과 부재(204)를 포함한다. 상기 제1 투과 부재(204)는 상기 광선 생성부(200)를 투과한 광선의 진행 방향에 대해 수직하는 제1 방향(220)의 직선을 기준으로 하여 제1 경로 및 제2 경로를 갖는 2 개의 발산 광선(302)으로 굴절시킨다.
구체적으로, 상기 제1 투과 부재(204)는 상기 초기 광선(300)의 진행 방향에 대해 수직하는 입사면(204a)과, 상기 입사면(204a)에 대하여 수직하고 상기 초기 광선의 진행 방향에 대하여 평행한 4개의 측면(204b)과, 상기 입사면(204a)에 대향하도록 형성되고, 상기 제1 방향(220)으로 기준으로 대칭하도록 V자형 홈 형상으로 절곡된 제1 및 제2 출사면(204c, 204d)을 갖는다.
상기 제1 투과 부재(204)는 상기 초기 광선이 전부 상기 제1 투과 부재(204)의 입사면(204a)으로 입사하도록 소정의 크기를 갖는다.
상기 2개의 발산광선(302)을 2개의 평행광선(304)으로 굴절시키는 제2 투과 부재(206)를 구비한다. 상기 제2 투과 부재(206)는 상기 제1 방향(220)의 직선을 기준으로 상기 초기 광선(300)의 진행 방향과 동일한 방향으로 평행하게 진행하여 2개의 평행광선(304)을 형성시킨다.
구체적으로, 도 10을 참조하면, 상기 제2 투과 부재(206)는 상기 초기 광선(300)의 진행 방향에 대하여 삼각형상의 단면을 갖고, 모서리가 상기 제1 방향(220)과 동일한 방향으로 형성되어 돌출되어 있는 제1 및 제2 입사면(206a, 206b)과, 상기 평행광선(304)의 진행 방향에 대하여 평행한 4개의 측면(206c)과, 상기 제1 및 제2 입사면(206a, 206b)에 대향하여 형성되고, 상기 평행광선(304)의진행 방향에 수직으로 형성된 출사면(206d)을 구비한다.
상기 제2 투과 부재(206)는, 상기 2개의 발산 광선(302)이 전부 입사면(206a, 206b)으로 입사되고, 상기 입사된 광이 평행 광선으로 전부 출사되도록 소정의 크기를 갖는다.
상기 제1 투과 부재(204) 및 상기 제2 투과 부재(206)는 제1 실시예에서 설명한 바와 동일하게 형성할 수 있는 것으로, 더 이상의 설명은 생략한다.
상기 제2 투과 부재(206)로부터 출사한 2개의 평행광선(304)을 4개의 발산광선(306)으로 굴절하는 제3 투과 부재(208)를 구비한다. 상기 제3 투과 부재(208)는 상기 광선 생성부(200)를 투과한 초기 광선(300)의 진행 방향에 대해 수직하는 제2 방향(222)의 직선을 기준으로 하여 4개의 발산 광선(304)으로 굴절시킨다.
구체적으로, 도 10을 참조하면, 상기 제3 투과 부재(208)는 상기 제2 투과 부재(206)를 투과한 2개의 평행 광선(304)의 진행 방향에 대해 수직하는 입사면(208a)과, 상기 입사면(208a)에 대하여 수직하고 상기 평행광선(304)의 진행 방향에 대하여 평행한 4개의 측면(208b)들과, 상기 입사면(208a)에 대향하도록 형성되고, 상기 제2 방향(222)으로 기준으로 대칭하도록 V자형 홈 형상으로 절곡된 2개의 제3 및 제4 출사면(208c, 208d)을 갖는다.
상기 제1 방향(220)과 제2 방향(222)이 이루는 각(y)은 45 내지 90°이다.
상기 2개의 평행 광선(304)은 상기 제3 투과 부재(208)의 입사면(208a)에 90°의 입사각으로 입사되기 때문에, 상기 제3 투과 부재(208)내에서는 상기 평행 광선(304)의 진행 방향과 동일하게 진행한다. 그리고, 상기 2개의 평행 광선(304)은각각 상기 2개의 출사면(208c, 208d)에서 굴절하면서 4개의 발산 광선(306)으로 출사하여 진행된다.
상기 2개의 평행 광선(304)을 제1 평행 광선(304a)과 제2 평행 광선(304b)라 구분하여 설명한다. 상기 제1 평행 광선(304a)은 제3 및 제4 출사면(208c, 208d)으로 투과되고, 상기 제3 및 제4 출사면(208c, 208d)에서 각각 소정의 굴절각을 가지면서 굴절되어 2개의 발산 광선으로 진행한다. 그리고 제2 평행 광선(304b)도 마찬가지로 제3 및 제4 출사면(208c, 208d)으로 투과되고, 상기 제3 및 제4 출사면(208c, 208d)에서 각각 소정의 굴절각을 가지면서 굴절되어 2개의 발산 광선으로 각각 진행한다. 따라서, 상기 제1 및 제2 평행광선(304a, 304b)은 상기 제3 투과 부재(208)를 출사하면서 4개의 발산 광선(306)으로 굴절되어 진행한다. 이 때 동일한 출사면으로 출사되는 제1 및 제2 평행 광선(304)은 동일한 굴절각으로 굴절된다.
상기 제3 투과 부재(208)의 출사면(208c, 208d)에서 V자형 홈이 형성되는 기준이 되는 제2 방향(222)과, 상기 제1 투과 부재(204)의 출사면(204c, 204d)에서 V자형 홈이 형성되는 기준이 되는 제1 방향(220)이 이루는 각(y)은, 상기 제1 및 제2 평행 광선(304)이 각각 2개의 발산 광선으로 굴절할 때 상기 각각의 발산 광선의 광속량과 관계가 있다. 구체적으로, 상기 제1 방향(220)과 제2 방향(222)이 이루는 각(y)이 90°일 경우 상기 제1 및 제2 평행 광선(304)이 동일한 광속량을 갖는 2개의 발산 광선으로 각각 굴절된다. 때문에 상기 제1 방향(220)과 제2 방향(222)이 이루는 각이 90°가 되는 것이 바람직하다.
상기 4개의 발산광선(306)을 4개의 평행광선(308)으로 굴절시키는 제4 투과 부재(210)를 구비한다. 상기 제4 투과 부재(210)는 상기 4개의 발산광선(306)을 상기 제2 방향(222)의 직선을 기준으로 굴절시켜 상기 초기 광선(300)의 진행 방향과 동일한 방향으로 평행하게 진행하는 4개의 평행광선(308)을 형성시킨다.
상기 제4 투과 부재(210)는 상기 초기 광선(300)의 진행 방향에 대하여 삼각형상의 단면을 갖고, 모서리가 상기 제2 방향(222)과 동일한 방향으로 형성되어 돌출되어 있는 제3 및 제4 입사면(210a, 210b)과, 상기 초기 광선의 진행 방향에 대하여 평행한 4개의 측면(210c)과, 상기 제3 및 제4 입사면(210a, 210b)에 대향하여 형성되고, 상기 광선의 진행 방향에 수직으로 형성된 출사면(210d)을 구비한다.
상기 제3 투과 부재(208)를 출사하면서 4개의 발산 광선(306)으로 공기 중에 진행하는 광은 공기에 비해 밀한 매질인 상기 제4 투과 부재(210)로 입사한다. 그러므로 굴절의 법칙에 의해, 상기 제4 투과 부재(210)로 입사하는 광의 입사각은 굴절각보다 크다. 때문에, 상기 형상을 갖는 제4 투과 부재(210)로 상기 4개의 발산 광선(306)을 입사하면, 상기 제4 투과 부재(210)의 입사면(210a, 210b)에 돌출되어 있는 모서리 방향으로 상기 4개의 발산 광선(306)이 각각 굴절된다.
이 때, 상기 제4 투과 부재(210)의 입사면(210a, 210b)은 상기 4개의 발산 광선(306)이 각각 상기 제4 투과 부재(210)로 입사하면서 각각 평행광선으로 굴절할 수 있도록 형성한다. 구체적으로, 상기 제4 투과 부재(210)에서 돌출되어 있는 제3 및 제4 입사면(210a, 210b)은, 상기 발산 광선의 각과 상기 제4 투과 부재(210)의 굴절률에 따라, 상기 초기 광선(300) 진행 방향과 이루는 각을 조절하여 형성한다. 따라서 상기 제3 및 제4 입사면(210a, 210b)에 의해 평행광선으로 굴절할 수 있는 입사각을 가지면서 상기 4개의 발산 광선(306)이 상기 제4 투과 부재(210)에 입사하고, 4개의 평행광선(308)으로 굴절된다.
상기 제4 투과 부재(210)는, 상기 4개의 발산 광선(306)이 전부 입사면(210a, 210b)으로 입사되고, 상기 입사된 광이 평행 광선으로 전부 출사되도록 소정의 크기를 갖는다. 따라서 상기 광선 생성부(200)에서 제공되는 초기 광선(300)의 광속량과, 상기 제4 투과 부재(210)로부터 출사되는 평행 광선들(308)의 광속량의 합량은 동일하다.
상기 제1 투과 부재(204)와 제2 투과 부재(206)간의 상대적인 위치를 조절하는 제1 조절부(230)와 상기 제3 투과 부재(208)와 제4 투과 부재(210)간의 상대적인 위치를 조절하는 제2 조절부(232)를 더 구비할 수 있다. 상기 제1 조절부(230)에 의해, 상기 제1 투과 부재(204)와 상기 제2 투과 부재(206)간의 이격 거리를 조절함으로서, 상기 제2 투과 부재(206)로부터 출사되는 2개의 평행 광선(304)간의 제1 방향(220)으로의 이격 거리(D1)를 조절할 수 있다. 또한 상기 제2 조절부(232)에 의해, 상기 제3 투과 부재(208)와 상기 제4 투과 부재(210)간의 이격 거리를 조절함으로서, 상기 제4 투과 부재(210)로부터 출사되는 4개의 평행 광선(308)중에서 제2 방향(222)으로의 이격 거리(D2)를 조절할 수 있다.
상기 제1 투과 부재(204)와 상기 제2 투과 부재(206)간의 이격 거리가 증가할수록, 상기 제1 투과 부재(204)로부터 출사되는 2개의 발산광선(302)이 공기중으로 이동하는 거리도 증가한다. 또한 상기 2개의 발산광선(302)이 이동하는 거리가 증가할수록 상기 제2 투과 부재(206)로부터 출사되는 2개의 평행광선 (304)간의 제1 방향(220)으로의 이격 거리가 증가한다.
그리고, 상기 제3 투과 부재(208)와 상기 제4 투과 부재(210)간의 이격 거리가 증가할수록, 상기 제3 투과 부재(208)로부터 출사되는 4개의 발산광선(306)이 공기중으로 이동하는 거리도 증가한다. 또한 상기 4개의 발산광선(306)이 이동하는 거리가 증가할수록 상기 제4 투과 부재로(210)부터 출사되는 4개의 평행광선(308) 간의 제2 방향(222)으로의 이격 거리도 증가한다.
상기 제1 투과 부재(204)와 제2 투과 부재(206)의 형상을 소정의 형상으로 한정하고, 상기 제1 조절부(230)를 구비하면, 상기 제1 투과 부재(204)와 상기 제2 투과 부재(206)가 서로 이격되어 있는 경우에는 상기 초기 광선을 제1 방향(220)을 기준으로 2개의 발산 광선(302)으로 굴절시킨 후, 상기 2개의 발산 광선(302)을 2개의 평행 광선(304)으로 굴절시키고, 상기 제1 투과 부재(204)와 상기 제2 투과 부재(206)가 서로 밀착되어 있는 경우에는 상기 초기 광선(300)을 그대로 투과시킬 수 있다.
마찬가지로, 상기 제3 투과 부재(208)와 제4 투과 부재(210)의 형상을 소정의 형상으로 한정하고, 상기 제2 조절부(232)를 구비하면, 상기 제3 투과 부재(208)와 상기 제4 투과 부재(210)가 서로 이격되어 있는 경우에는 입사하는 광선을 제2 방향(222)을 기준으로 굴절시킨후, 상기 굴절된 광선을 다시 평행 광선으로 굴절시키고, 상기 제3 투과 부재(208)와 상기 제4 투과 부재(210)가 서로 밀착되어 있는 경우에는 상기 입사하는 광선을 그대로 투과시킬 수 있다.
만일, 상기 제1 투과 부재(204) 및 제2 투과 부재(206)가 서로 밀착되어 있고, 상기 제3 투과 부재(208) 및 제4 투과 부재(210)는 서로 이격되어 있다면, 상기 제1 및 제2 투과 부재(204, 206)를 투과한 광은 초기 광선(300)이 되고, 상기 초기 광선(300)이 제3 투과 부재(208)에 입사되면, 상기 입사광은 상기 제2 방향(222)을 기준으로 2개의 발산 광선(302)으로 굴절되고, 상기 2개의 발산 광선(302)이 제4 투과 부재(210)에서 다시 2개의 평행 광선으로 굴절된다.
이와 같이, 상기 제1 투과 부재(204) 및 제2 투과 부재(206)의 이격 거리와 상기 제3 투과 부재(208) 및 제4 투과 부재(210)의 이격 거리를 각각 상기 제1 조절부(230) 및 제2 조절부(232)에 의해 조절함으로서, 초기 광선을 4개의 평행 광선, 제1 방향 또는 제2 방향을 기준으로 이격되는 2개의 평행 광선으로 굴절시킬 수 있다. 경우에 따라서는 초기 광선을 굴절시키지 않고 그대로 진행시킬 수도 있다.
상기와 같은 기능을 하기 위해, 구체적으로 상기 제1 투과 부재(204)의 제1 출사면(204c)과 제2 출사면(204d)은 상기 제2 투과 부재(206)의 제1 입사면(206a)과 제2 입사면(206b)과 각각 평행하여야 한다. 따라서 상기 제1 투과 부재(204)와 상기 제2 투과 부재(206)를 밀착시켰을 때, 상기 제1 투과 부재(204)와 제2 투과 부재(206) 간의 거리가 0 이 되어, 상기 초기 광선이 굴절되지 않고 그대로 제2 투과 부재로부터 출사한다.
또한, 상기 제1 투과 부재(204)와 제2 투과 부재(206)가 이격되어 있고, 제1투과 부재(204)의 제1 출사면(204c)과 제2 출사면(204d)은 상기 제2 투과 부재(206)의 제1 입사면(206a)과 제2 입사면(206b)과 각각 평행할 경우, 상기 제2 투과 부재(206)로 입사하는 2개의 발산 광선이 평행 광선으로 굴절되기 위해서 상기 제1 투과 부재(204)와 제2 투과 부재(206)의 굴절률이 실질적으로 동일하여야 한다.
마찬가지로, 상기 제3 투과 부재(208)의 제3 출사면(208c)과 제4 출사면(208d)은 상기 제2 투과 부재(206)의 제1 입사면(206a)과 제2 입사면(206b)과 각각 평행하여야 한다. 따라서 상기 제3 투과 부재(208)와 상기 제4 투과 부재(210)를 밀착시켰을 때, 상기 제3 투과 부재(208)와 제4 투과 부재(210)간의 거리가 0 이 되어, 상기 초기 광선이 굴절되지 않고 그대로 제3 투과 부재(208)로부터 출사한다.
또한, 상기 제3 투과 부재(208)와 제4 투과 부재(210)가 이격되어 있고, 제3 투과 부재(208)의 제3 출사면(208c)과 제4 출사면(208d)은 상기 제4 투과 부재(210)의 제3 입사면(210a)과 제4 입사면(210b)과 각각 평행할 경우, 상기 제3 투과 부재(208)로 입사하는 발산 광선이 평행 광선으로 굴절되기 위해서 상기 제3 투과 부재(208)와 제4 투과 부재(210)의 굴절률이 실질적으로 동일하여야 한다.
상기 제1 투과 부재(204), 제2 투과 부재(206), 제3 투과 부재(208) 및 제4 투과 부재(210)은 예를 들면, 유리, 석영, 투명한 플라스틱과 같은 투명 재료를 사용하여 용이하게 형성할 수 있다. 이들은 상이한 재료를 사용하여 형성할 수도 있지만, 동일한 굴절율을 갖기 위하여는 동일한 재질을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
노광부(211)은 상기 제4 투과 부재(210)에서 출사된 다수개의 평행 광선으로 목적물을 노광시킨다. 상기 노광부(211)는 상기 평행 광선이 통과하는 콘덴서 렌즈(212)와, 레티클 패턴(214) 및 상기 레티클 패턴(214)을 통과하면서 회절된 회절광이 입사되는 프로젝센 렌즈(216)를 구비한다.
상기 제4 투과 부재(210)에서 출사된 다수개의 평행 광선은 콘덴서 렌즈(212)를 통과하고, 이어서, 상기 레티클 패턴(214)에 사입사 각을 가지면서 조사된다. 그리고, 상기 레티클 패턴(214)상에 사입사각으로 조사된 광선은 상기 레티클 패턴(214)를 통과하면서 회절되어 프로젝션 렌즈(216)를 통과하게 된다. 상기 프로젝션 렌즈(216)를 통과한 광은 목적물상에 간섭하면서, 상기 목적물을 노광한다.
따라서, 광선 생성부(200)에서 제공되는 초기 광선을 굴절시켜 목적물을 노광하므로, 광 효율이 향상되고 반도체 장치의 제조 공정에서 생산성이 증대되는 효과가 있다.
실시예 3
도 12는 본 실시예에 따른 노광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예에 따른 노광 장치는 제 2실시예에 따른 노광 장치와 마찬가지로, 상기 광선을 광선의 진행 방향에 대하여 수직인 제1 방향 및 제2 방향의 직선들을 기준으로 네 개의 발산광선으로 굴절시키고, 상기 네 개의 발산광선을 평행광선으로 굴절시켜 목적물을 노광한다.
도 12를 참조하면, 균일한 광속 분포를 갖는 광선을 생성하는 광선 생성부(400)가 구비된다. 상기 광선 생성부(400)는 광을 제공하는 광원(401)과, 상기 광원(401)으로부터 제공되는 광선을 평행광으로 전환시키기 위한 마이크로 렌즈들로 이루어진 파리눈 렌즈(402)로 이루어진다. 상기 파리눈 렌즈를 투과한 광선은 균일한 광속 분포를 갖는 평행광선으로 진행된다.
상기 광선 생성부(200)로부터 진행되는 광선(이하, 초기 광선)을 4개의 발산광선으로 굴절시키고, 상기 4개의 발산광선을 4개의 평행광선으로 굴절시키는 제1 내지 제3 투과 부재를 구비한다.
도 13은 도 12에 도시한 제1 투과 부재 내지 제3 투과 부재를 나타내는 사시도이다.
상기 광선 생성부(400)로부터 진행되는 광선(이하, 초기 광선)을 2개의 발산 광선으로 굴절시키는 제1 투과 부재(404)가 구비된다. 상기 제1 투과 부재(404)는 상기 광선 생성부(400)를 투과한 광선의 진행 방향에 대해 수직하는 제1 방향(420)의 직선을 기준으로 하여 제1 경로 및 제2 경로를 갖는 2 개의 발산 광선으로 굴절시킨다.
상기 제1 투과 부재(404)는 상기 초기 광선의 진행 방향에 대해 수직하는 입사면(404a)과, 상기 입사면(404a)에 대하여 수직하고 상기 초기 광선의 진행 방향에 대하여 평행한 4개의 측면(404b)과, 상기 입사면(404a)에 대향하도록 형성되고, 상기 제1 방향(420)으로 기준으로 대칭하도록 V자형 홈 형상으로 절곡된 제1 및제2 출사면(404c, 404d)을 갖는다.
상기 제1 투과 부재(404)는 상기 초기 광선이 전부 상기 제1 투과 부재(404)의 입사면으로 입사하도록 소정의 크기를 갖는다.
상기 제1 투과 부재(404)는 제1 실시예 및 제2 실시예에서와 동일한 방법으로 형성할 수 있으므로 더 이상의 설명은 생략한다.
상기 2개의 발산광선을 2개의 평행광선으로 굴절시켜 입사하고, 상기 입사된 평행광선을 4개의 발산 광선으로 굴절시켜 출사하는 제2 투과 부재(406)를 구비한다.
구체적으로, 상기 제2 투과 부재(406)는 상기 초기 광선의 진행 방향에 대하여 삼각형상의 단면을 갖고, 모서리가 상기 제1 방향(420)과 동일한 방향으로 형성되어 돌출되어 있는 제1 및 제2 입사면(406a, 406b)과, 상기 광선의 진행 방향에 대하여 평행한 4개의 측면(406c)과, 상기 제1 및 제2 입사면(406a, 406b)에 대향하여 형성되고, 상기 광선 생성부(400)를 투과한 광선의 진행 방향에 대해 수직하는 2 방향(422)으로 기준으로 대칭으로 V자형 홈 형상으로 절곡된 제3 및 제4 출사면(406d, 406e)을 구비한다.
상기 제2 투과 부재(406)는, 상기 2개의 발산 광선이 전부 입사면(406a, 406b)으로 입사되고, 상기 입사된 광이 평행 광선이 굴절되면서 전부 출사되도록 소정의 크기를 갖는다.
상기 제1 방향(420)과 제2 방향(422)은 45 내지 90°의 각을 갖는다.
상기 제2 투과 부재(406)에 입사하면서 굴절된 광선은 상기 제2 투과 부재내(406)에서 2개의 평행 광선으로 진행한다. 상기 2개의 평행 광선은 상기 제2 투과 부재(406)의 출사면(406d, 406e)에서 굴절하면서 4개의 발산 광선으로 출사하여 공기중으로 진행된다.
구체적으로, 상기 2개의 평행 광선을 제1 평행 광선과 제2 평행 광선이라 하면, 상기 제1 평행 광선은 제3 및 제4 출사면(406d, 406e)으로 투과되고, 상기 제3 및 제4 출사면(406d, 406e)에서 각각 소정의 굴절각을 가지면서 굴절되어 2개의 발산 광선으로 진행한다. 그리고 제2 평행 광선도 마찬가지로 제3 및 제4 출사면(406d, 406e)으로 투과되고, 상기 제3 및 제4 출사면(406d, 406e)에서 각각 소정의 굴절각을 가지면서 굴절되어 2개의 발산 광선으로 각각 진행한다. 따라서, 상기 제1 및 제2 평행광선은 상기 제3 투과 부재(406)를 출사하면서 4개의 발산 광선으로 굴절되어 진행한다. 이 때 동일한 출사면으로 출사되는 제1 및 제2 평행 광선은 각각 동일한 굴절각으로 굴절된다.
상기 제2 투과 부재(406)의 출사면에 V자형 홈이 형성되는 기준이 되는 제2 방향(422)과, 상기 제2 투과 부재(406)의 입사면에 V자형 돌출부가 형성되는 기준이 되는 제1 방향(420)이 이루는 각은, 상기 제1 및 제2 평행 광선이 각각 2개의 발산 광선으로 굴절할 때 상기 각각의 발산 광선의 광속량과 관계가 있다. 구체적으로, 상기 제1 방향(420)과 제2 방향(422)이 이루는 각이 90°일 경우 상기 제1 및 제2 평행 광선은 동일한 광속량을 갖는 2개의 발산 광선으로 각각 굴절된다. 때문에 상기 제1 방향(420)과 제2 방향(422)이 이루는 각이 90°가 되는 것이 바람직하다.
상기 4개의 발산광선을 4개의 평행광선으로 굴절시키는 제3 투과 부재(408)를 구비한다. 상기 제3 투과 부재(408)는 상기 4개의 발산광선을 상기 제2 방향(422)을 기준으로 상기 초기 광선의 진행 방향과 동일한 방향으로 평행하게 굴절시켜 4개의 평행광선으로 진행시킨다.
상기 제3 투과 부재(408)는 상기 초기 광선의 진행 방향에 대하여 삼각형상의 단면을 갖고, 모서리가 상기 제2 방향(422)과 동일한 방향으로 형성되어 돌출되어 있는 제3 및 제4 입사면(408a, 408b)과, 상기 초기 광선의 진행 방향에 대하여 평행한 4개의 측면(408c)과, 상기 제3 및 제4 입사면(408a, 408b)에 대향하여 형성되고, 상기 광선의 진행 방향에 수직으로 형성된 출사면(408d)을 구비한다.
상기 제2 투과 부재(406)를 출사하면서 4개의 발산 광선으로 공기 중에 진행하는 광은 공기에 비해 밀한 매질인 상기 제3 투과 부재(408)로 입사한다. 그러므로 굴절의 법칙에 의해, 상기 제3 투과 부재(408)로 입사하는 광의 입사각은 굴절각보다 크다. 때문에, 상기 형상을 갖는 제3 투과 부재(408)로 상기 4개의 발산 광선을 입사하면, 상기 제3 투과 부재(408)의 입사면(408b, 408c)에서 돌출된 모서리 방향으로 상기 4개의 발산 광선이 각각 굴절된다.
이 때, 상기 제3 투과 부재(408)의 입사면(408a, 408b)은 상기 4개의 발산 광선이 각각 상기 제3 투과 부재(408)로 입사하면서 각각 평행광선으로 굴절할 수 있도록 형성한다. 구체적으로, 상기 제3 투과 부재(408)에서 돌출되어 있는 제3 및 제4 입사면(408a, 408b)은, 상기 발산 광선의 각과 상기 제3 투과 부재(408)의 굴절률에 따라, 상기 초기 광선 진행 방향과 이루는 각을 조절하여 형성한다. 따라서상기 제3 및 제4 입사면(408a, 408b)에 의해 평행광선으로 굴절할 수 있는 입사각을 가지면서 상기 4개의 발산 광선이 상기 제3 투과 부재(408) 입사하고, 4개의 평행광선으로 굴절된다.
상기 제3 투과 부재(408)는, 상기 4개의 발산 광선이 전부 입사면(408a, 408b)으로 입사되고, 상기 입사된 광이 평행 광선으로 전부 출사되도록 소정의 크기를 갖는다. 따라서 상기 광선 생성부(400)에서 제공되는 초기 광선과, 상기 제3 투과 부재(408a, 408b)로부터 출사되는 평행 광선의 광속량은 동일하다.
상기 제1 투과 부재(404)와 제2 투과 부재(406)간의 상대적인 위치를 조절하는 제1 조절부(430)와 상기 제2 투과 부재(406)와 제3 투과 부재(408)간의 상대적인 위치를 조절하는 제2 조절부(432)를 더 구비할 수 있다. 상기 제1 조절부(430)에 의해, 상기 제1 투과 부재(404)와 상기 제2 투과 부재(406)간의 이격 거리를 조절함으로서, 상기 제2 투과 부재(406)로부터 출사되는 2개의 평행 광선간의 제1 방향(420)으로의 이격 거리를 조절할 수 있다. 또한 상기 제2 조절부(432)에 의해, 상기 제2 투과 부재(406)와 상기 제3 투과 부재(408)간의 이격 거리를 조절함으로서, 상기 제3 투과 부재(408)로부터 출사되는 4개의 평행 광선 중에서 제2 방향(422)으로의 이격 거리를 조절할 수 있다.
상기 제1 투과 부재(404)와 상기 제2 투과 부재(406)간의 이격 거리가 증가할수록, 상기 제1 투과 부재(404)로부터 출사되는 2개의 발산광선이 공기중으로 이동하는 거리가 증가한다. 또한 상기 2개의 발산광선이 이동하는 거리가 증가할수록 상기 제2 투과 부재(406)로부터 출사되는 2개의 평행광선 간의 제1 방향(420)으로의 이격 거리가 증가한다.
그리고, 상기 제2 투과 부재(406)와 상기 제3 투과 부재(408)간의 이격 거리가 증가할수록, 상기 제3 투과 부재(408)로부터 출사되는 4개의 발산광선이 공기중으로 이동하는 거리도 증가한다. 또한 상기 4개의 발산광선이 이동하는 거리가 증가할수록 상기 제3 투과 부재(408)로부터 출사되는 4개의 평행광 간의 제2 방향(422)으로의 이격 거리도 증가한다.
상기 제1 투과 부재(404)와 제2 투과 부재(406)의 형상을 소정의 형상으로 한정하고, 상기 제1 조절부(430)를 구비하면, 상기 제1 투과 부재(404)와 상기 제2 투과 부재(406)가 서로 이격되어 있는 경우에는 상기 초기 광선을 제1 방향(420)을 기준으로 2개의 발산 광선으로 굴절시킨 후, 상기 2개의 발산 광선을 2개의 평행 광선으로 굴절시키고, 상기 제1 투과 부재(404)와 상기 제2 투과 부재(406)가 서로 밀착되어 있는 경우에는 상기 초기 광선을 그대로 투과시킬 수 있다.
마찬가지로, 상기 제2 투과 부재(406)와 제3 투과 부재(408)의 형상을 소정의 형상으로 한정하고, 상기 제2 조절부(432)를 구비하면, 상기 제2투과 부재(406)와 상기 제3 투과 부재(408)가 서로 이격되어 있는 경우에는 입사하는 광선을 제2 방향(422)을 기준으로 굴절시킨후, 상기 굴절된 광선을 다시 평행 광선으로 굴절시키고, 상기 제2 투과 부재(406)와 상기 제3 투과 부재(408)가 서로 밀착되어 있는 경우에는 상기 입사하는 광선을 그대로 투과시킬 수 있다.
상기와 같은 기능을 하기 위해, 구체적으로 상기 제1 투과 부재(404)의 제1 출사면(404c)과 제2 출사면(404d)은 상기 제2 투과 부재(406)의 제1 입사면(406a)과 제2 입사면(406b)과 각각 평행하여야 한다. 따라서 상기 제1 투과 부재(404)와 상기 제2 투과 부재(406)를 밀착시켰을 때, 상기 제1 투과 부재(404)와 제2 투과 부재 (406)간의 거리가 0 이 되어, 상기 초기 광선이 굴절되지 않고 그대로 제2 투과 부재(406)로부터 출사한다.
또한, 상기 제1 투과 부재(404)와 제2 투과 부재(406)가 이격되어 있고, 제1 투과 부재(404)의 제1 출사면(404c)과 제2 출사면(404d)은 상기 제2 투과 부재(406)의 제1 입사면(406a)과 제2 입사면(406b)과 각각 평행할 경우, 상기 제2 투과 부재(406)로 입사하는 2개의 발산 광선이 평행 광선으로 굴절되기 위해서 상기 제1 투과 부재(404)와 제2 투과 부재(406)의 굴절률이 실질적으로 동일하여야 한다.
마찬가지로, 상기 제2 투과 부재(406)의 제3 출사면(406d)과 제4 출사면(406e)은 상기 제3 투과 부재(408)의 제3 입사면(408a)과 제4 입사면(408b)과 각각 평행하여야 한다. 따라서 상기 제2 투과 부재(406)와 상기 제3 투과 부재(408)를 밀착시켰을 때, 상기 제2 투과 부재(406)와 제3 투과 부재(408) 간의 거리가 0 이 되어, 상기 초기 광선이 굴절되지 않고 그대로 제3 투과 부재(408)로부터 출사한다.
또한, 상기 제2 투과 부재(406)와 제3 투과 부재(408)가 이격되어 있고, 제2 투과 부재(406)의 제3 출사면(406d)과 제4 출사면(406e)은 상기 제3 투과 부재(408)의 제3 입사면(408a)과 제4 입사면(408b)과 각각 평행할 경우, 상기 제3 투과 부재(408)로 입사하는 발산 광선이 평행 광선으로 굴절되기 위해서 상기 제2투과 부재(406)와 제3 투과 부재(408)의 굴절률이 실질적으로 동일하여야 한다.
상기 제3 투과 부재(408)에서 출사된 다수개의 평행 광선으로 목적물을 노광시키는 노광부(409)를 구비한다. 상기 노광부(409)는 상기 평행 광선이 통과하는 콘덴서 렌즈(410)와, 레티클 패턴(412) 및 상기 레티클 패턴(412)을 통과하면서 회절된 회절광이 입사되는 프로젝센 렌즈(414)를 구비한다.
상기 제3 투과 부재(408)에서 출사된 다수개의 평행 광선은 상기 콘덴서 렌즈(410)를 통과하고, 이어서, 상기 레티클 패턴(412)에 사입사 각을 가지면서 조사된다. 그리고, 상기 레티클 패턴(412)상에 사입사 각으로 조사된 광선은 상기 레티클 패턴(412)를 통과하면서 회절되어 프로젝션 렌즈(414)를 통과하게 된다. 상기 프로젝션 렌즈(414)를 통과한 광은 목적물상에 간섭하면서, 상기 목적물을 노광한다.
따라서, 광선 생성부(400)에서 제공되는 초기 광선을 굴절시켜 광량의 손실없이 목적물을 노광할 수 있으므로, 반도체 장치의 제조 공정에서 생산성이 향상된다.
실시예 4
도 14는 본 실시예에 따른 노광 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
본 실시예에 따른 노광 장치는 초기 광선을 굴절시켜 2개 또는 4개의 평행광선으로 목적물을 노광하거나 또는 경우에 따라서는 초기 광선을 굴절시켜 고리상의 광선으로 목적물을 노광할 수 있는 장치이다.
도 14를 참조하면, 도시한 노광 장치에는 균일한 광속 분포를 갖는 광선을 생성하는 광선 생성부(500)가 구비된다. 상기 광선 생성부(500)는 광을 제공하는 광원(501)과, 상기 광원(501)으로부터 제공되는 광선을 평행광으로 전환시키기 위한 마이크로 렌즈들로 이루어진 파리눈 렌즈(502)로 이루어진다. 상기 파리눈 렌즈(502)를 투과한 광선은 균일한 광속 분포를 갖는 평행광선으로 진행된다.
상기 평행 광선을 다수의 발산 광선으로 굴절시키고, 상기 다수의 발산 광선을 다수의 평행 광선으로 굴절시키거나, 상기 평행 광선을 그대로 통과시키는 제1 렌즈 시스템(504)이 구비된다.
상기 제1 렌즈 시스템(504)은, 상기 광선 생성부로부터 진행되는 광선(이하, 초기 광선)을 2개의 발산 광선으로 굴절시키는 제1 투과 부재(506)와, 상기 2개의 발산광선을 2개의 평행광선으로 굴절시켜 입사하고, 상기 입사된 평행광선을 4개의 발산 광선으로 굴절시켜 출사하는 제2 투과 부재(508) 및 상기 4개의 발산광선을 평행광선으로 굴절시키는 제3 투과 부재(510)를 포함하고, 상기 각 투과 부재들의 상대적인 위치를 조절하는 제1 및 제2 조절부(512, 514)가 구비된다.
이하에서 상기 제1 렌즈 시스템(504)의 구성에 대해 상세히 설명한다.
상기 광선 생성부(500)로부터 진행되는 광선(이하, 초기 광선)을 2개의 발산 광선으로 굴절시키는 제1 투과 부재(506)가 구비된다. 상기 제1 투과 부재(506)는 상기 광선 생성부(500)를 투과한 광선의 진행 방향에 대해 수직하는 제1 방향(530)의 직선을 기준으로 하여 제1 경로 및 제2 경로를 갖는 2 개의 발산 광선으로 굴절시킨다.
구체적으로, 상기 제1 투과 부재(506)는 상기 초기 광선의 진행 방향에 대해 수직하는 입사면과, 상기 입사면에 대하여 수직하고 상기 초기 광선의 진행 방향에 대하여 평행한 4개의 측면과, 상기 입사면에 대향하도록 형성되고, 상기 제1 방향(530)으로 기준으로 대칭하도록 V자형 홈 형상으로 절곡된 제1 및 제2 출사면을 갖는다.
상기 제1 투과 부재(506)는 상기 초기 광선이 전부 상기 제1 투과 부재(506)의 입사면으로 입사하도록 소정의 크기를 갖는다.
상기 제1 투과 부재(506)는 제1 실시예 및 제2 실시예에서와 동일한 방법으로 형성할 수 있으므로 더 이상의 설명은 생략한다.
상기 2개의 발산광선을 2개의 평행광선으로 굴절시켜 입사하고, 상기 입사된 평행광선을 4개의 발산 광선으로 굴절시켜 출사하는 제2 투과 부재(508)를 구비한다.
구체적으로, 상기 제2 투과 부재(508)는 상기 초기 광선의 진행 방향에 대하여 삼각형상의 단면을 갖고, 모서리가 상기 제1 방향(530)과 동일한 방향으로 형성되어 돌출되어 있는 제1 및 제2 입사면과, 상기 광선의 진행 방향에 대하여 평행한 4개의 측면과, 상기 제1 및 제2 입사면에 대향하여 형성되고, 상기 광선 생성부를 투과한 광선의 진행 방향에 대해 수직하는 2 방향(532)으로 기준으로 대칭으로 V자형 홈 형상으로 절곡된 제3 및 제4 출사면을 구비한다.
상기 제2 투과 부재(508)의 제1 입사면과 제2 입사면은 상기 제1 투과 부재(506)의 제1 출사면과 제2 출사면과 각각 평행하여야 한다. 따라서 상기 제1투과 부재(506)와 상기 제2 투과 부재(508)를 밀착시켰을 때, 상기 제1 투과 부재(504)와 제2 투과 부재(508)간의 거리가 0 이 되어, 상기 초기 광선이 굴절되지 않고 그대로 제2 투과 부재(508)로부터 출사한다.
또한, 상기 제2 투과 부재(508)는 제1 투과 부재(506)의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는다. 상기 제1 투과 부재(506)의 제1 출사면과 제2 출사면과 상기 제2 투과 부재(508)의 제1 입사면과 제2 입사면이 각각 평행하여야, 상기 제2 투과 부재(508)로 입사하는 2개의 발산 광선이 평행 광선으로 굴절된다.
상기 제2 투과 부재(508)는, 상기 2개의 발산 광선이 전부 입사면으로 입사되고, 상기 입사된 광이 평행 광선이 굴절되면서 전부 출사되도록 소정의 크기를 갖는다.
상기 제1 방향(530)과 제2 방향(532)이 이루는 각 중 예각은 45 내지 90°의 각을 가지며, 바람직하게는 90°의 각을 갖는다.
상기 제2 투과 부재(508)에 입사하면서 굴절된 광선은 상기 제2 투과 부재 (508)내에서 2개의 평행 광선으로 진행한다. 상기 2개의 평행 광선은 상기 제2 투과 부재(508)의 출사면에서 굴절하면서 4개의 발산 광선으로 출사하여 공기중으로 진행된다.
상기 4개의 발산광선을 4개의 평행광선으로 굴절시키는 제3 투과 부재(510)를 구비한다. 상기 제3 투과 부재(510)는 상기 제2 방향(532)의 직선을 기준으로 상기 초기 광선의 진행 방향과 동일한 방향으로 평행하게 진행하여 4개의 평행광선을 형성시킨다.
구체적으로, 상기 제3 투과 부재(510)는 상기 초기 광선의 진행 방향에 대하여 삼각형상의 단면을 갖고, 모서리가 상기 제2 방향(532)과 동일한 방향으로 형성되어 돌출되어 있는 제3 및 제4 입사면과, 상기 초기 광선의 진행 방향에 대하여 평행한 4개의 측면과, 상기 제3 및 제4 입사면에 대향하여 형성되고, 상기 광선의 진행 방향에 수직으로 형성된 출사면을 구비한다.
상기 제3 투과 부재(510)의 제3 입사면과 제4 입사면은 상기 제2 투과 부재(508)의 제3 출사면과 제4 출사면과 각각 평행하여야 한다. 따라서 상기 제2 투과 부재(508)와 상기 제3 투과 부재(510)를 밀착시켰을 때, 상기 제2 투과 부재(508)와 제3 투과 부재(510) 간의 거리가 0이 되어, 상기 초기 광선이 굴절되지 않고 그대로 제3 투과 부재(510)로부터 출사한다.
또한, 상기 제3 투과 부재(510)는 제2 투과 부재(508)의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는다. 상기 제2 투과 부재(508)의 제3 출사면과 제4 출사면과 상기 제3 투과 부재(510)의 제3 입사면과 제4 입사면이 각각 평행하여야 상기 제3 투과 부재(510)로 입사하는 4개의 발산 광선이 평행 광선으로 굴절된다.
상기 제3 투과 부재(510)는, 상기 4개의 발산 광선이 전부 입사면으로 입사되고, 상기 입사된 광이 평행 광선이 굴절되면서 전부 출사되도록 소정의 크기를 갖는다.
상기 제3 투과 부재(510)를 입사하면서 굴절된 광선은 상기 제3 투과 부재 (510)내에서 4개의 평행 광선으로 진행되고, 상기 4개의 평행 광선이 제3 투과 부재를 출사하여 공기중으로 진행된다.
상기 제1 투과 부재(506)와 제2 투과 부재(508)간의 상대적인 위치를 조절하는 제1 조절부(512)가 구비된다.
상기 제1 조절부(512)에 의해 상기 제1 투과 부재(506)와 상기 제2 투과 부재(508)가 서로 이격되어 있는 경우에는, 상기 초기 광선을 제1 방향(530)을 기준으로 2개의 발산 광선으로 굴절시킨 후, 상기 2개의 발산 광선을 2개의 평행 광선으로 굴절시킨다. 그리고, 상기 제1 투과 부재(506)와 상기 제2 투과 부재(508)가 서로 밀착되어 있는 경우에는 상기 초기 광선을 그대로 투과시킨다. 또한, 상기 제1 투과 부재(506)와 상기 제2 투과 부재(508)간의 이격 거리를 조절함으로서, 상기 제2 투과 부재(508)로부터 출사되는 2개의 평행 광선간의 제1 방향(530)으로의 이격 거리를 조절할 수 있다.
상기 제2 투과 부재(508)와 제3 투과 부재(510)간의 상대적인 위치를 조절하는 제2 조절부(514)가 구비된다.
상기 제1 조절부(512)와 마찬가지로, 상기 제2 조절부(514)에 의해, 상기 제2 투과 부재(508)와 상기 제3 투과 부재(510)가 서로 이격되어 있는 경우에는 광선을 제2 방향(532)을 기준으로 발산 광선으로 굴절시킨 후, 상기 발산 광선을 평행 광선으로 굴절시킨다. 그리고, 상기 제2 투과 부재(508)와 상기 제3 투과 부재(510)가 서로 밀착되어 있는 경우에는 광선을 그대로 투과시킨다. 또한, 상기 제2 투과 부재(508)와 상기 제3 투과 부재(510)간의 이격 거리를 조절함으로서, 상기 제3 투과 부재(510)로부터 출사되는 평행 광선들간의 제2 방향(532)으로의 이격 거리를 조절할 수 있다.
따라서 상기 투과 부재들 간의 이격 거리를 조절하여, 초기 광선을 4개의 평행 광선, 제1 방향 또는 제2 방향을 기준으로 이격되는 2개의 평행 광선으로 굴절시킬 수 있다. 경우에 따라서는 초기 광선을 굴절시키지 않고 그대로 진행시킬 수도 있다.
상기 제1 렌즈 시스템(504)을 투과한 광에서, 제1 방향(530)으로의 이격 거리 및 제2 방향(532)으로의 이격 거리는 제1 실시예에서 설명한 공식에 의해 계산할 수 있다.
상기 제1 렌즈 시스템(504)을 투과한 평행한 광을 고리상의 발산광선으로 굴절시키고, 상기 고리상의 발산광선을 고리상의 평행광선으로 굴절시키거나, 또는 상기 제1 렌즈 시스템(504)을 투과한 평행한 광을 그대로 통과시키기 위한 제2 렌즈 시스템(516)을 구비한다.
상기 제2 렌즈 시스템(516)은 상기 제1 렌즈 시스템(504)을 투과한 평행한 광에서 중심부의 광이 주변부의 광보다 굴절 각도를 크게하도록 진행시키는 제1 원추형 렌즈(518)와, 상기 제1 원추형 렌즈(518)를 투과한 광을 평행한 광으로 전환시켜 고리상으로 수렴하기 위한 제2 원추형 렌즈(520) 및 상기 제1 원추형 렌즈(518)와 제2 원추형 렌즈(520)간의 상대적인 위치를 조절하는 제3 조절부(522)로 구성된다.
구체적으로, 상기 제1 원추형 렌즈(518)는 상기 평행하게 진행되는 광이 광 경로의 변화없이 입사되도록 상기 광의 진행 방향과 수직한 평면으로 형성되는 입사면과, 중심부가 오목한 형상을 갖는 원추형의 출사면을 갖는다.
상기 제2 원추형 렌즈(520)는 입사면이 상기 제1 원추형 렌즈(518)의 출사면과 평행하도록 형성된다.
때문에, 상기 제1 및 제2 원추형 렌즈(518, 520)를 밀착시키면, 상기 제1 원추형 렌즈(518) 및 제2 원추형 렌즈(520)간의 이격 거리가 0이 된다. 또한, 상기 제1 원추형 렌즈(518)와 제2 원추형 렌즈(520)가 서로 이격되어 있을 경우, 상기 제2 원추형 렌즈(520)는 상기 제1 원추형 렌즈(518)에 의해 고리상으로 굴절되는 광을 평행광으로 굴절시킨다. 이를 위해 상기 제2 원추형 렌즈(520)의 굴절률은 상기 제1 원추형 렌즈(518)의 굴절률과 실질적으로 동일하게 형성된다.
그리고, 상기 제2 원추형 렌즈(520)의 출사면은 상기 제2 원추형 렌즈(520) 내에서 평행하게 진행되는 광이 광 경로의 변화없이 투과하도록 상기 광 경로와 수직하도록 평면으로 구비되는 출사면을 갖는다.
상기 제2 렌즈 시스템(516)을 투과한 다수의 평행 광선 또는 고리상의 평행 광선으로 목적물을 노광시키는 노광부(523)를 구비한다. 상기 노광부(523)는 상기 평행 광선이 통과하는 콘덴서 렌즈(524)와, 레티클 패턴(526) 및 상기 레티클 패턴(526)을 통과하면서 회절된 회절광이 입사되는 프로젝센 렌즈(528)를 구비한다.
이 때, 상기 노광부로 제공되는 광은 제1 렌즈 시스템 및 제2 렌즈 시스템을 사용하여 다양한 형상을 가질 수 있다.
도 15a 내지 도 15c는 제1 렌즈 시스템 및 제2 렌즈 시스템에 따라 노광부로 제공되는 광의 형상을 설명하기 위한 도면들이다.
도 15a를 참조하여, 광선을 고리상의 평행 광선으로 굴절시켜 목적물을 노광하는 경우를 설명한다.
광선 생성부로부터 제공되는 초기 광선이 제2 렌즈 시스템으로 입사한다. 상기 입사된 광선은 제1 원추형 렌즈(518)를 출사하면서 중심부의 광이 주변부의 광보다 굴절 각도를 크게하도록 진행되고, 상기 굴절된 광은 평행한 광으로 전환시켜 고리상으로 수렴한다.
이를 위해, 상기 제1 및 제2 조절부(512, 514)를 사용하여 상기 제1 렌즈 시스템(504)의 제1 내지 제3 투과 부재(506, 508, 510)를 서로 밀착하고, 상기 제3 조절부(522)를 사용하여 상기 제2 렌즈 시스템(516)의 제1 및 제2 원추형 렌즈(518, 520)를 서로 이격시킨다.
다수의 평행 광선으로 목적물을 노광하는 경우를 설명한다.
초기 광선은 제1 렌즈 시스템을 투과하여 다수의 평행 광선으로 진행된다. 이어서, 상기 다수의 평행 광선은 굴절되지 않으면서 상기 제2 렌즈 시스템을 투과하여야 한다. 이를 위해, 상기 제1 렌즈 시스템의 제1 및 제2 투과 부재간 및 제2 및 제3 투과 부재간 중 적어도 하나을 서로 이격시키고, 상기 제2 렌즈 시스템의 제1 및 제2 원추형 렌즈를 서로 밀착한다.
도 15b는 4개의 평행 광선으로 목적물을 노광하는 경우를 나타낸다.
상기 제1 및 제2 조절부(512, 514)를 사용하여 상기 제1 렌즈 시스템(504)의 제1 및 제2 투과 부재(506, 508)와 제2 및 제3 투과 부재를(508,510)를 서로 이격한다. 상기 제3 조절부(522)를 사용하여 상기 제2 렌즈 시스템(516)의 제1 및 제2원추형 렌즈(518, 520)를 서로 밀착시킨다. 따라서, 상기 제1 렌즈 시스템(504)에서 4개의 평행 광선으로 굴절되고, 상기 4개의 평행 광선은 제2 렌즈 시스템(516)에서 굴절되지 않으면서 투과하여 목적물을 노광할 수 있다.
상기 제2 렌즈 시스템(516)에서 출사된 광선은 상기 콘덴서 렌즈(524)를 통과하고, 이어서, 상기 레티클 패턴(526)에 사입사 각을 가지면서 조사된다. 그리고, 상기 레티클 패턴(526)상에 사입사각으로 조사된 광선은 상기 레티클 패턴(526)를 통과하면서 회절되어 프로젝션 렌즈(528)를 통과하게 된다. 상기 프로젝션 렌즈(528)를 통과한 광은 목적물상에 간섭하면서, 상기 목적물을 노광한다.
따라서 상기 제1 렌즈 시스템(504) 및 제2 렌즈 시스템(516)에 의해 상기 목적물을 노광시키기 위한 입사광을 다양하게 사용할 수 있다. 또한, 광선 생성부(500)에서 제공되는 초기 광선을 굴절시켜 상기 목적물을 노광시키기 위한 입사광으로 사용하므로, 광 효율이 향상되는 효과가 있다.
도 15c는 2개의 평행 광선으로 목적물을 노광하는 경우를 나타낸다.
상기 제1 및 제2 조절부(512, 514)를 사용하여 상기 제1 렌즈 시스템(504)의 제1 및 제2 투과 부재(506, 508)를 이격시키고, 제2 및 제3 투과 부재를(508,510)를 서로 밀착시킨다. 또한, 상기 제3 조절부(522)를 사용하여 상기 제2 렌즈 시스템(516)의 제1 및 제2 원추형 렌즈(518, 520)를 서로 밀착시킨다. 따라서, 상기 제1 렌즈 시스템(504)에서 2개의 평행 광선으로 굴절되고, 상기 2개의 평행 광선은 제2 렌즈 시스템(516)에서 굴절되지 않으면서 투과하여 목적물을 노광할 수 있다.
상기 제2 렌즈 시스템(516)에서 출사된 광선은 상기 콘덴서 렌즈(524)를 통과하고, 이어서, 상기 레티클 패턴(526)에 사입사 각을 가지면서 조사된다. 그리고, 상기 레티클 패턴(526)상에 사입사각으로 조사된 광선은 상기 레티클 패턴(526)를 통과하면서 회절되어 프로젝션 렌즈(528)를 통과하게 된다. 상기 프로젝션 렌즈(528)를 통과한 광은 목적물상에 간섭하면서, 상기 목적물을 노광한다.
상기 제1 렌즈 시스템(504) 및 제2 렌즈 시스템(516)에 의해 상기 목적물을 노광시키기 위한 입사광을 다양하게 변형하여 사용할 수 있다. 또한, 광선 생성부(500)에서 제공되는 초기 광선을 굴절시켜 상기 목적물을 노광시키기 위한 입사광으로 사용하므로, 광 효율이 향상되는 효과가 있다.
본 실시예에서는 제1 투과 부재(506), 제2 투과 부재(508) 및 제3 투과 부재(510)을 사용하였지만, 이들에 대신하여 상기 제2 실시예에 따른 노광 장치에 구비된 제1 투과 부재, 제2 투과 부재, 제3 투과 부재 및 제4 투과 부재를 사용하여 노광장치를 구성할 수도 있다.
노광 방법
이하에서는, 본 발명에 따른 목적물을 노광하는 방법에 대한 제1 실시예에 대하여 설명한다.
실시예 5
도 16은 본 발명의 제1 노광 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 5를 참조하면, 광선 생선부(100)에서 균일한 광속 분포를 갖는 광선을 생성한다. 광원(101)에서 생산된 광선은 평행광으로 전환시키기 위한 마이크로 렌즈들로 이루어진 파리눈 렌즈(102)를 투과하여 균일한 광속 분포를 갖는 평행광선으로 진행된다.(단계 S10)
이어서, 상기 광을 2개의 발산 광선으로 굴절시킨다. 구체적으로, 상기 초기 광선을 상기 초기 광선의 진행 방향에 수직한 제1 방향을 기준으로 굴절시켜, 2개의 발산 광선으로 진행시킨다.(단계 S12) 상기 광선 생성부(100)로부터 진행되는 광선(이하, 초기 광선)은 도 5에 도시한 제1 투과 부재(104)를 통과하여 2 개의 발산 광선으로 굴절시킨다.
이 때, 상기 2개의 발산 광선의 광속량의 합량은 상기 굴절 전의 광선의 광속량과 동일하다. 상기 2개의 발산 광선은 각각 동일한 각으로 굴절되거나, 또는 상기 각각 상이한 각으로 굴절된다.
상기 2개의 발산 광선은 각각의 광속량이 동일하도록 굴절되고, 각각 동일한 각으로 굴절되는 것이 가장 바람직하다.
이어서, 상기 2개의 발산 광선을 2개의 평행 광선으로 굴절시킨다.(단계 S14) 이 때, 상기 2개의 평행 광선은 초기 광선의 진행 방향과 동일한 방향으로 진행한다.
상기 제1 투과 부재(104)에 의해 발산된 상기 2개의 발산 광선은 제2 투과 부재(106)에 의해 상기 초기 광선의 진행 방향과 동일한 방향으로 진행하도록 굴절된다.
상기 2개의 평행 광선간에 상기 제1 방향으로의 이격 거리는 상기 2개의 발산 광선으로 굴절되는 각과 상기 2개의 발산 광선이 2개의 평행 광선으로 굴절되기이전까지 진행하는 거리에 따라 달라진다. 상기 관계는 간단한 삼각함수에 의해 구해지므로 수식은 생략한다.
상기 2개의 평행 광선으로 목적물을 노광시킨다.(단계 S16)
상기 목적물이 노광되기 이전에, 상기 2개의 평행 광선은 콘덴서 렌즈(108)를 통과하고, 이어서, 상기 레티클 패턴이 형성된 레티클(110)을 통과하여 회절된다.
상기 목적물은 반도체 웨이퍼이며, 구체적으로는 상기 웨이퍼 상에 형성되어 있는 포토레지스트막이다.
따라서, 상기 2개의 평행 광선은 상기 레티클 패턴에 사입사각을 가지면서 조사된다. 그리고, 상기 레티클 패턴상에 사입사각으로 조사된 광선은 상기 레티클 패턴를 통과하면서 회절되어 프로젝션 렌즈(112)를 통과하게 된다. 이때, 사입사각을 갖고 입사한 광선중에서 0차로 회절된 광 및 1차로 회절된 광선은 프로젝션 렌즈를 통과하게 되지만, -1차로 회절된 광선은 프로젝션 렌즈(112)의 외부로 향하게 된다.
보다 고차로 회절된 광선들은 다른 경로를 거치게 된다. 프로젝션 렌즈를 통과한 0차로 회절된 광과 1차로 회절된 광은 목적물상에 간섭하면서, 상기 목적물을 노광한다.
상기 방법에 의해 초기 광선을 굴절시켜 형성된 2개의 평행 광선을 레티클 패턴상에 조사함으로서, 상기 목적물을 노광할 때 초점 심도 및 해상도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 레티클 패턴에 조사되는 2개의 평행 광선은 초기 광선의 광속량과 거의 동일하므로, 광 효율이 향상되고 노광 시간을 단축할 수 있다.
실시예 6
도 17은 본 발명의 노광 방법의 제2 실시예를 설명하기 위한 공정도이다.
실시예 2의 도 9를 참조하면, 광선 생선부(200)에서 균일한 광속 분포를 갖는 광선을 생성한다. 광원(201)에서 생산된 광선은 평행광으로 전환시키기 위한 마이크로 렌즈들로 이루어진 파리눈 렌즈(202)를 투과하여 균일한 광속 분포를 갖는 평행광선으로 진행된다.(단계 S20)
이어서, 상기 광을 4개의 발산 광선으로 굴절시킨다.(단계 S22) 구체적으로, 도 9를 참조하면, 제1 투과 부재(204)는 초기 광선을 상기 광선 생성부(200)를 투과한 광선의 진행 방향에 대해 수직하는 제1 방향(220)의 직선을 기준으로 하여 제1 경로 및 제2 경로를 갖는 2 개의 발산 광선(302)으로 굴절시킨다.
다음에, 제2 투과 부재(206)는 상기 제1 방향(220)의 직선을 기준으로 상기 초기 광선(300)의 진행 방향과 동일한 방향으로 평행하게 진행하여 2개의 평행광선(304)을 형성시킨다. 다음에, 제3 투과 부재(208)는 상기 광선 생성부(200)를 투과한 초기 광선(300)의 진행 방향에 대해 수직하는 제2 방향(222)의 직선을 기준으로 하여 4개의 발산 광선(304)으로 굴절시킨다.
이 때, 상기 4개의 발산 광선의 광속량의 합량은 상기 굴절 전의 광선의 광속량과 동일하다. 상기 2개의 발산 광선으로 굴절되는 기준이 되는 제1 방향과 상기 4개의 발산 광선으로 굴절되는 제2 방향과 이루는 각 중 예각은 서로 45 내지 90°를 갖는다.
상기 4개의 발산 광선은 각각의 광속량이 동일하도록 굴절되고, 각각 동일한 각으로 굴절되는 것이 가장 바람직하다. 이를 위해서는, 우선, 상기 초기 광선은 동일한 각으로 굴절되어 2개의 발산 광선으로 진행된 후, 2개의 평행 광선으로 굴절된다. 이 때, 초기 광선은 각각의 광속량이 동일하도록 굴절되어 상기 2개의 발산 광선으로 진행된다. 따라서 상기 2개의 평행 광선의 각각의 광속량도 동일하다. 이어서, 상기 2개의 평행 광선이 4개의 발산 광선으로 굴절되는 기준인 제2 방향은 상기 제1 방향과 수직이 되도록 한다. 상기 2개의 평행 광선은 각각 동일한 각으로 굴절되어 4개의 발산 광선으로 진행하도록 한다. 이 때, 상기 2개의 발산 광선은 각각의 광속량이 동일하도록 굴절되어 상기 4개의 발산 광선으로 진행된다.
이어서, 도 9에 도시한 제4 투과 부재(210)는 상기 4개의 발산 광선을 4개의 평행 광선으로 굴절시킨다.(단계 S24) 이 때, 상기 4개의 평행 광선은 초기 광선의 진행 방향과 동일한 방향으로 진행한다.
상기 제3 투과 부재(208)를 출사하면서 4개의 발산 광선(306)으로 공기 중에 진행하는 광은 공기에 비해 밀한 매질인 상기 제4 투과 부재(210)로 입사하면, 상기 제4 투과 부재(210)의 입사면(210a, 210b)에 돌출되어 있는 모서리 방향으로 상기 4개의 발산 광선(306)이 각각 굴절된다.
상기 4개의 평행 광선에서 상기 제1 방향으로의 이격 거리는 상기 2개의 발산 광선으로 굴절되는 각과 상기 2개의 발산 광선이 2개의 평행 광선으로 굴절되기 이전까지 진행하는 거리에 따라 달라진다. 또한, 상기 4개의 평행 광선에서 상기 제2 방향으로의 이격 거리는 상기 4개의 발산 광선으로 굴절되는 각과 상기 4개의발산 광선이 4개의 평행 광선으로 굴절되기 이전까지 진행하는 거리에 따라 달라진다.
상기 4개의 평행 광선으로 목적물을 노광시킨다.(단계 S26)
상기 목적물이 노광되기 이전에, 상기 4개의 평행 광선은 콘덴서 렌즈(212)를 통과하고, 이어서, 상기 레티클 패턴이 형성되어 있는 레티클(214)을 통과하여 회절된다. 회절된 광은 프로젝션 렌즈(216)을 통과하여 목적물을 노광시킨다.
상기 목적물은 반도체 웨이퍼이며, 구체적으로는 상기 웨이퍼 상에 형성되어 있는 포토레지스트막이다.
상기 방법에 의해 초기 광선을 굴절시켜 형성된 4개의 평행 광선을 레티클 패턴상에 조사함으로서, 상기 목적물을 노광할 때 초점 심도 및 해상도를 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 레티클 패턴에 조사되는 4개의 평행 광선의 광속량의 합량은 초기 광선의 광속량과 거의 동일하므로, 광 효율이 향상되고 노광 시간을 단축할 수 있다.
본 실시예에서는 실시예 2에 개시된 장치를 사용하여 노광 방법을 설명하였지만, 실시예 3에 개시된 장치를 사용하여 수행할 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 초기 광선을 굴절시켜 광속량의 손실 없이 다양한 형태의 사입사 광을 형성하고, 상기 사입사 광을 레티클 패턴상에 조사할 수 있다. 따라서 초점 심도 및 해상도를 향상시킬 수 있고, 광 효율이 향상되어 생산성이 증가되는 효과가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (46)

  1. ⅰ) 균일한 광속 분포(uniform intensity distribution)를 갖는 광선(light beam)을 생성하는 단계;
    ⅱ) 상기 광선을 두 개의 발산 광선(divergent light beam)으로 굴절시키는 단계;
    ⅲ) 상기 두 개의 발산 광선을 두 개의 평행 광선으로 굴절시키는 단계;
    ⅳ) 상기 두 개의 평행한 광선을 네 개의 발산 광선으로 굴절시키는 단계;
    ⅴ) 상기 네 개의 발산광선을 네 개의 평행 광선으로 굴절시키는 단계; 및
    ⅵ) 상기 네 개의 평행 광선으로 목적물을 노광하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 목적물의 노광 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 네 개의 발산광선의 광속의 합량은 굴절 전의 광선의 광속량과 동일한 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 광선을 상기 두 개의 발산 광선으로 굴절하는 방향과 상기 두 개의 평행한 광선을 상기 네 개의 발산 광선으로 굴절하는 방향은 일정한 각도를 이루는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 각도는 45 내지 90도인 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 목적물이 노광되기 전에, 상기 네 개의 평행한 광선은은 패턴을 통과하여 회절되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 패턴은 레티클 패턴인 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 목적물은 반도체 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 목적물은 반도체 웨이퍼상의 포토레지스트막인 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  14. ⅰ) 균일한 광속 분포(uniform intensity distribution)를 갖는 광선(light beam)을 생성하는 수단;
    ⅱ) 상기 광선의 진행 방향에 대하여 수직인 제1 방향의 직선을 기준으로 상기 광선을 두 개의 발산 광선으로 굴절시키기 위한 제1 투과 부재;
    ⅲ) 상기 광선의 진행 방향에 대하여 수직인 제1 방향의 직선을 기준으로 상기 광선의 진행 방향과 동일한 방향으로 평행하게 진행하도록 상기 두 개의 발산 광선을 두 개의 평행 광선으로 굴절시키기 위한 제2 투과 부재;
    ⅳ) 상기 제1 투과 부재와 제2 투과 부재가 이격되어 있는 경우에는 상기 광선을 상기 두 개의 발산 광선으로 굴절시킨 후 상기 두 개의 발산 광선을 상기 두 개의 평행 광선으로 굴절시키고, 상기 제1 투과 부재와 상기 제2 투과 부재가 밀착되어 있는 경우에는 상기 제1 투과 부재 및 제2 투과 부재가 상기 광선을 그대로 투과시키도록 상기 제1 투과 부재와 제2 투과 부재간의 상대적인 위치를 조절하기 위한 조절 수단; 및
    ⅴ) 상기 두 개의 평행 광선 또는 상기 제1 투과 부재 및 제2 투과 부재를 그대로 투과한 광선으로 목적물을 노광시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 목적물의 노광 장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제14항에 있어서, 상기 제1 투과 부재는 상기 광선의 진행 방향에 대하여 수직인 입사면; 상기 입사면에 대하여 수직이고, 상기 광선의 진행 방향에 대하여 평행한 4개의 측면; 상기 입사면에 대향하여 형성되고, 상기 제1 방향을 기준으로 대칭으로 V자형홈(V-shaped groove)형상으로 절곡된 2개의 출사면을 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  18. 삭제
  19. 제14항에 있어서, 상기 제2 투과 부재는 상기 광선의 진행 방향에 대하여 삼각형상의 단면을 갖고, 모서리가 상기 제1 방향과 동일하게 형성되어 돌출되어 있는 두 개의 입사면; 상기 광선의 진행 방향에 대하여 평행한 4개의 측면; 상기 두 개의 입사면에 대향하여 형성되고, 상기 광선의 진행 방향에 수직으로 형성된 출사면을 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 삭제
  34. ⅰ) 균일한 광속 분포(uniform intensity distribution)를 갖는 광선(light beam)을 생성하는 수단;
    ⅱ) 입사된 제1 광선을 다수의 발산광선(divergent light beam)으로 굴절시키고, 상기 다수의 발산광선을 다수의 평행광선으로 굴절시키거나 상기 입사된 제1 광선을 그대로 통과시키기 위한 제1 렌즈 시스템;
    iii) 입사된 제2 광선을 고리상의 발산광선(divergent light beam)으로 굴절시키고, 상기 고리상의 발산광선을 고리상의 평행광선으로 굴절시키거나 상기 입사된 제2 광선을 그대로 통과시키기 위한 제2 렌즈 시스템; 및
    ⅳ) 상기 다수의 평행 광선 또는 상기 고리상의 평행 광선으로 목적물을 노광시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 목적물의 노광 장치.
  35. 제34항에 있어서, 상기 제1 렌즈 시스템은,
    상기 광선을 두 개의 발산광선으로 굴절하는 제1 투과 부재;
    상기 두 개의 발산 광선을 두 개의 평행한 광선으로 굴절하는 제2 투과 부재; 및
    상기 제1 투과 부재와 상기 제2 투과 부재가 이격되어 있는 경우에는 상기 광을 2개의 발산 광선으로 굴절시킨 후, 상기 다수의 발산 광선을 다수의 평행 광선으로 굴절시키고,
    상기 제1 투과 부재와 제2 투과 부재가 밀착되어 있는 경우에는 상기 제1 투과 부재 및 제2 투과 부재는 상기 광선을 그대로 투과시키도록
    상기 제1 투과 부재와 상기 제2 투과 부재간의 상대적인 위치를 조절하기 위한 조절 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  36. 제34항에 있어서, 상기 제2 렌즈 시스템은,
    상기 광선을 상기 광선의 중심을 기준으로 고리상 광선으로 발산하도록 굴절하기 위한 제3 투과 부재;
    상기 고리상으로 굴절된 광을 고리상의 평행광선으로 전환하기 위한 제4 투과 부재;
    상기 제3 투과 부재와 제4 투과 부재가 이격되어 있는 경우에는 상기 제3 투과 부재에 입사된 광선을 상기 고리상 광선으로 굴절시킨 후, 상기 고리상 광선을 고리상의 평행 광선으로 굴절시키고,
    상기 제3 투과 부재와 제4 투과 부재가 밀착되어 있는 경우에는 상기 제3 투과 부재 및 제4 투과 부재는 상기 제2 렌즈 시스템에 입사한 광선이 그대로 투과시키도록 상기 제3 투과 부재와 상기 제4 투과 부재간의 상대적인 위치를 조절하기 위한 제2 조절 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  37. ⅰ) 균일한 광속 분포(uniform intensity distribution)를 갖는 광선(light beam)을 생성하는 수단;
    ⅱ) 상기 광선의 진행 방향에 대하여 수직인 제1 방향의 직선을 기준으로 상기 광선을 두 개의 발산 광선으로 굴절시키고, 상기 두 개의 발산 광선을 두 개의 평행 광선으로 굴절시키며, 상기 광선의 진행 방향에 대하여 수직인 제2 방향의 직선을 기준으로 상기 두 개의 평행 광선을 네 개의 발산 광선으로 굴절시키기 위한 제1굴절 수단;
    ⅲ) 상기 네 개의 발산 광선을 네 개의 평행 광선으로 굴절시키기 위한 제2굴절 수단; 및
    ⅳ) 상기 네 개의 평행 광선으로 목적물을 노광시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 목적물의 노광 장치.
  38. 제37항에 있어서, 상기 제1 굴절 수단은,
    상기 광선을 상기 두 개의 발산광선으로 굴절하는 제1 투과 부재;
    상기 두 개의 발산 광선을 상기 두 개의 평행한 광선으로 굴절하는 제2 투과 부재; 및
    상기 두 개의 평행한 광선을 상기 네 개의 발산 광선으로 굴절하는 제3 투과 부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  39. 제38항에 있어서, 상기 제1 투과 부재는 상기 광선의 진행 방향에 대하여 수직인 제1 입사면; 상기 제1 입사면에 대하여 수직이고, 상기 광선의 진행 방향에 대하여 평행한 4개의 제1 측면들; 상기 입사면에 대향하여 형성되고, 상기 제1 방향을 기준으로 대칭으로 V자형홈(V-shaped groove)형상으로 절곡된 2개의 제1 출사면을 구비하고,
    상기 제2 투과 부재는 상기 광선의 진행 방향에 대하여 삼각형상의 단면을 갖고, 모서리가 상기 제1 방향과 동일하게 형성되어 돌출되어 있는 두 개의 제2 입사면; 상기 광선의 진행 방향에 대하여 평행한 4개의 제2 측면들; 상기 두 개의 입사면에 대향하여 형성되고, 상기 광선의 진행 방향에 수직으로 형성된 제2 출사면을 구비하고,
    상기 제3 투과 부재는 상기 광선의 진행 방향에 대하여 수직인 제3 입사면; 상기 제3 입사면에 대하여 수직이고, 상기 광선의 진행 방향에 대하여 평행한 4개의 제3 측면들; 상기 제3 입사면에 대향하여 형성되고, 상기 제2 방향을 기준으로 대칭으로 V자형홈(V-shaped groove)형상으로 절곡된 2개의 제3 출사면을 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  40. 제37항에 있어서, 상기 제1 굴절 수단은,
    상기 광선을 상기 두 개의 발산광선으로 굴절하는 제1 투과 부재; 및
    상기 두 개의 발산 광선을 상기 두 개의 평행한 광선으로 굴절하고, 상기 두 개의 평행한 광선을 상기 네 개의 발산 광선으로 굴절하는 제2 투과 부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  41. 제40항에 있어서, 상기 제1 투과 부재는 상기 광선의 진행 방향에 대하여 수직인 제1 입사면; 상기 제1 입사면에 대하여 수직이고, 상기 광선의 진행 방향에 대하여 평행한 4개의 제1 측면들; 상기 입사면에 대향하여 형성되고, 상기 제1 방향을 기준으로 대칭으로 V자형홈(V-shaped groove)형상으로 절곡된 2개의 제1 출사면을 구비하고,
    상기 제2 투과 부재는 상기 광선의 진행 방향에 대하여 삼각형상의 단면을 갖고, 모서리가 상기 제1 방향과 동일하게 형성되어 돌출되어 있는 두 개의 제2 입사면; 상기 광선의 진행 방향에 대하여 평행한 4개의 제2 측면들; 상기 제2 입사면에 대향하여 형성되고, 상기 제2 방향을 기준으로 대칭으로 V자형홈(V-shaped groove)형상으로 절곡된 2개의 제2 출사면을 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  42. 제37항에 있어서, 상기 제1 굴절 수단은,
    상기 광선을 상기 두 개의 발산광선으로 굴절하는 제1 투과 부재 및 상기 두 개의 발산 광선을 상기 두 개의 평행한 광선으로 굴절하고, 상기 두 개의 평행한 광선을 네 개의 발산 광선으로 굴절하는 제2 투과 부재로 이루어지고,
    상기 제2 굴절 수단은, 상기 네 개의 발산 광선을 상기 네 개의 평행 광선으로 굴절시키기 위한 제3 투과 부재인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  43. 제42항에 있어서, 상기 제1 투과 부재와 제2 투과 부재가 이격되어 있는 경우에는 상기 제1 투과 부재가 상기 광선을 두 개의 발산 광선으로 굴절시킨 후, 상기 제2 투과 부재가 상기 두 개의 발산 광선을 상기 두 개의 평행한 광선으로 굴절시키고,
    상기 제1 투과 부재와 제2 투과 부재가 밀착되어 있는 경우에는 상기 광선을 그대로 투과시키도록,
    상기 제1 투과 부재와 상기 제2 투과 부재간의 상대적인 위치를 조절하기 위한 조절 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  44. 제42항에 있어서, 상기 제2 투과 부재와 제3 투과 부재가 이격되어 있는 경우에는 상기 제2 투과 부재가 상기 두 개의 발산 광선을 네 개의 발산 광선으로 굴절시킨 후, 상기 제3 투과 부재가 상기 네 개의 발산 광선을 상기 네 개의 평행한 광선으로 굴절시키고,
    상기 제2 투과 부재와 제3 투과 부재가 밀착되어 있는 경우에는 상기 두 개의 평행한 광선을 그대로 투과시키도록,
    상기 제2 투과 부재와 상기 제3 투과 부재간의 상대적인 위치를 조절하기 위한 조절 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  45. 제37항에 있어서, 상기 광선을 상기 광선의 중심을 기준으로 고리상 광선으로 발산하도록 굴절하기 위한 제3 굴절 수단; 및
    상기 고리상으로 굴절된 광선을 고리상의 평행 광선으로 굴절시키기 위한 제4 굴절 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  46. 제45항에 있어서,
    상기 제3 굴절 수단과 제4 굴절 수단이 이격되어 있는 경우에는 상기 제3 굴절 수단이 입사된 광선을 상기 고리상 광선으로 굴절시킨 후, 상기 고리상 광선을 고리상의 평행 광선으로 굴절시키고,
    상기 제3 굴절 수단과 제4 굴절 수단이 밀착되어 있는 경우에는 상기 제3 굴절 수단 및 제4 굴절 수단은 상기 제3 굴절 수단에 입사한 광선이 그대로 투과시키도록
    상기 제3 굴절 수단과 상기 제4 굴절 수단간의 상대적인 위치를 조절하기 위한 조절 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
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