KR100487921B1 - 반도체 소자의 노광 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 소자의 노광 장치에 관한 것으로, 특히 사입사 조명에 있어서, 어퍼쳐(Aperture)로서 빛을 분산시키는 분광체가 사용됨으로써, 어퍼쳐로서 블레이드(Blade)가 사용된 기술보다 투과되는 광량이 커 노광 공정에서 발생되는 파워 로스(Power loss)를 방지하므로 작업처리량을 증가시키는 기술이다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 노광 장치에 관한 것으로, 특히 사입사 조명에 있어서, 어퍼쳐(Aperture)로서 빛을 분산시키는 분광체가 사용되어 소자의 생산성을 향상시키는 반도체 소자의 노광 장치에 관한 것이다.
반도체 소자 제조에 사용되는 미세 패턴(Pattern)을 형성하기 위한 변형조명 기술은 위상반전마스크 기술과 같이 해상도를 증가시키는 기술의 하나로 발전되어 왔다.
일반적인 어퍼쳐를 갖는 노광 공정은 0차 회절광이 패턴 형성에 기여하는데, 그로 인해 패턴의 공간 이미지 상에서 직선성분만 증가시켜 공간 이미지 MTF(Modulation Transfer Function) 값의 저하를 가져온다.
또한, 패턴의 크기가 작을 경우는 1차 회절광은 상기 노광 장비에 구비된 투영광학계의 투영 렌즈(Lens)를 통과하지 못하게 되어 패턴을 형성할 수 없게 된다.
변형 조명 기술은 일반적으로 노광 빛이 들어오는 어퍼쳐의 형태를 조절함으로써 어퍼쳐를 거쳐 레티클(Reticle)을 투과하는 직선 성분의 0차 회절광이 제거되도록 설계되어 있다.
도 1은 종래 사입사 변형 어퍼쳐를 갖는 반도체 소자의 노광 장치를 도시한 개략도로서, 레이저빔(Laser beam)(11), 어퍼쳐(Aperture)로서 상기 레이저빔(11)의 투영 형태를 결정하는 블레이드(Blade)(13), 상기 블레이드(13)를 통과한 레이저빔(11)이 투영되는 줌(Zoom)/시그마(Sigma) 렌즈 어레이(Array)부(15), 상기 줌/시그마 렌즈 어레이부(15)를 통과한 레이저빔(11)을 점광원으로 변환하기 위한 인테그레이터(Integrator)(17), 상기 점광원을 결상시키기 위한 컨덴싱 렌즈(Condensing lens)(19), 여러 가지 패턴이 디자인(Design)된 레티클(21), 상기 레티클(21)을 통과한 레이저빔(11)이 1차 회절광을 이루고, 1차 회절광이 투영되는 투영광학계(23), 상기 레티클(21)에 디자인된 패턴들이 전사되는 웨이퍼(25)로 구성된다.
사입사 변형 어퍼쳐에서 빛을 투과시키는 블레이드(13)의 구멍이 4개이면 쿼드러폴(quadrapole) 블레이드, 도2a에 도시된 바와 같이 구멍이 2개이면 다이폴(dipole) 블레이드이고, 도2b에 도시한 바와 같이 빛을 차단하는 중심부에 가장자리를 따라 빛을 투과시키는 애뉼러(Annular) 블레이드도 있다.
도 2a 및 도 2b에서 도면부호 '31'은 투과도가 100%인 투광영역, '32'는 투과도가 0%인 차광영역을 각각 나타낸다.
다이폴 블레이드, 쿼드러폴 블레이드, 애뉼러 블레이드 모두의 공통점은 조리계의 중앙 부분을 모두 가려 빛이 똑바로 투과되지 않도록 한다는 것이다.
레티클에서 수직으로 투과한 0차 회절광은 마스크 공간 이미지를 형성할 때 직선성분으로 작용한다.
사입사 조명의 경우, 마스크를 투과하여 웨이퍼에 도달하는 0차 회절광이 마스크 공간 이미지를 형성하는 직선성분으로서가 아니라 마스크 이미지를 전달하는 광으로서 작용함으로써 마스크 공간 이미지의 직선성분을 제거시킨다. 이에 의해 MTF를 증가시키기 때문에 변형조명은 해상도와 초점심도는 증가시키지만, 블레이드(13)의 차광 영역만큼 투과되는 광량이 적어 즉, 파워 로스(Power loss)가 발생되어 작업 처리량이 감소되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 사입사 조명에 있어서, 파워 로스 발생을 방지하여 작업처리량을 증가시키는 반도체 소자의 노광 장치를 제공하는데 목적이 있다.
이상의 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
사입사 어퍼쳐를 사용한 반도체 소자의 노광 장치에 있어서,
상기 사입사 어퍼쳐는 프리즘, 프레넬 렌즈 및 홀로그램으로 이루어진 군에서 임으로 선택된 하나 또는 둘 이상의 회전 가능한 분광체를 하나 이상 포함하되, 상기 분광체의 회전, 상기 프리즘의 각, 프레넬 렌즈의 곡률 및 홀로그램의 회절 인풋은 사입사 조명에서 원하는 방향에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.
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본 발명의 원리는 사입사 조명에 있어서, 어퍼쳐로서 빛을 분산시키는 분광체가 사용됨으로써, 어퍼쳐로서 블레이드가 사용되어 빛의 일부를 가리고 노광 공정을 진행하는 종래 기술보다 투과되는 광량이 커 노광 공정에서 발생되는 파워 로스를 방지하는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 사입사 변형 어퍼쳐를 갖는 반도체 소자의 노광 장치를 도시한 개략도로서, 레이저빔(11), 어퍼쳐로서 상기 레이저빔(11)의 투영 형태를 결정하는 분광체(31), 상기 분광체(31)에 상기 레이저빔(11)이 통과하여 나타내어진 어퍼쳐 형상(33), 상기 어퍼쳐 형상(33)이 투영되는 줌/시그마 렌즈 어레이부(15), 상기 줌/시그마 렌즈 어레이부(15)를 통과한 레이저빔(11)을 점광원으로 변환하기 위한 인테그레이터(17), 상기 점광원을 결상시키기 위한 컨덴싱 렌즈(19), 여러 가지 패턴이 디자인된 레티클(21), 상기 레티클(21)을 통과한 레이저빔(11)이 1차 회절광을 이루고, 1차 회절광이 투영되는 투영광학계(23), 상기 레티클(21)에 디자인된 패턴들이 전사되는 웨이퍼(25)로 구성된다.
여기서, 상기 분광체(31)는 프리즘(Prism), 프레넬(Fresnel) 렌즈, 홀로그램(Hologram)으로 이루어진 군에서 임으로 선택된 하나 또는 둘 이상으로 이루어지며, 도 4에서 상기 분광체(31)를 90도 회전시켜 나타내어진 어퍼쳐 형상(33)과 같이, 상기 분광체(31)를 회전시켜 사입사 조명에 따른 원하는 방향으로 레이저빔(11)을 분산시킨다.
이때, 프리즘의 각과 프레넬 렌즈의 곡률 그리고 홀로그램의 회절 인풋(Input)이 사입사 조명에서 원하는 방향에 따라 결정된다. 그리고 상기 하나의 어퍼쳐 형상(33)을 이루기 위해 도 5a와 같이, 하나의 분광체(31)를 사용하거나 도 5b와 같이, 그 크기가 작은 다수의 분광체(31)를 사용할 경우가 있다.
상술한 본 발명은, 사입사 조명으로 노광 공정을 진행하는 스텝퍼(Stepper), 스캐너(Scanner), ASML사의 노광 장치 및 Canon/Nikon사의 노광 장치에서도 사용할 수 있다.
본 발명의 반도체 소자의 노광 장치는 사입사 조명에 있어서, 어퍼쳐로서 빛을 분산시키는 분광체가 사용됨으로써, 어퍼쳐로서 블레이드가 사용된 종래 기술보다 투과되는 광량이 커 노광 공정에서 발생되는 파워 로스를 방지하므로 작업처리량을 증가시키는 효과가 있다.
도 1은 종래 사입사 변형 어퍼쳐를 갖는 반도체 소자의 노광 장치를 도시한 개략도.
도 2a는 종래의 다이폴 블레이드를 도시한 평면도.
도 2b는 종래의 애뉼러 블레이드를 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 사입사 변형 어퍼쳐를 갖는 반도체 소자의 노광 장치를 도시한 개략도.
도 4는 본 발명의 분광체를 90도 회전시켜 나타내어진 어퍼쳐 형상을 도시한 평면도.
도 5a는 본 발명에서 하나의 어퍼쳐 형상을 이루기 위해 하나의 분광체를 사용한 것을 도시한 평면도.
도 5b는 본 발명에서 하나의 어퍼쳐 형상을 이루기 위해 다수의 분광체를 사용한 것을 도시한 평면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
11 : 레이저빔 13 : 블레이드
15 : 줌/시그마 렌즈 어레이부 17 : 인테그레이터
19 : 컨덴싱 렌즈 21 : 레티클즈
23 : 투영광학계 25 : 웨이퍼
31 : 투광영역 32 : 차광영역
41 : 분광체 43 : 어퍼쳐 형상
Claims (3)
- 사입사 어퍼쳐를 사용한 반도체 소자의 노광 장치에 있어서,상기 사입사 어퍼쳐는 프리즘, 프레넬 렌즈 및 홀로그램으로 이루어진 군에서 임으로 선택된 하나 또는 둘 이상의 회전 가능한 분광체를 하나 이상 포함하되, 상기 분광체의 회전, 상기 프리즘의 각, 프레넬 렌즈의 곡률 및 홀로그램의 회절 인풋은 사입사 조명에서 원하는 방향에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 노광 장치.
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