KR100560295B1 - Exposure apparatus for submicron pattern - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미세 패턴을 위한 노광 장치에 관한 것으로서, 어퍼쳐를 통과한 노광원을 집광해주는 콘덴서 렌즈와, 콘덴서 렌즈의 하부에 웨이퍼로 광을 집광해주는 프로젝션 렌즈와, 콘덴서 렌즈와 프로젝션 렌즈 사이에 웨이퍼를 패터닝하기 위한 미세 패턴을 갖는 마스크와, 마스크와 프로젝션 렌즈 사이에 설치되어 마스크를 통과한 회절된 0차 광을 그대로 반투과하며 고차광을 반사시키는 제 1 미러와, 제 1 미러에서 반사된 고차광을 프로젝션 렌즈로 반사하는 제 2 미러를 포함한다. 그러므로 본 발명은 마스크와 프로젝션 렌즈 사이에 제 1 미러를 설치하고 마스크 스테이지에 제 2 미러를 설치함으로써 1차 및 제 2 미러를 통해 반사된 ±1차, ±3차 등의 고차광을 프로젝션 렌즈로 집광하여 웨이퍼에 조사함으로써 웨이퍼의 레지스트에 마스크의 미세 패턴을 그대로 투영할 수 있다.The present invention relates to an exposure apparatus for a fine pattern, comprising: a condenser lens for condensing an exposure source passing through an aperture, a projection lens for condensing light onto a wafer under the condenser lens, and a wafer between the condenser lens and the projection lens A mask having a fine pattern for patterning the first mirror, a first mirror disposed between the mask and the projection lens and transflecting the diffracted zero-order light passing through the mask as it is and reflecting high-order light, and the high reflected from the first mirror And a second mirror for reflecting light shielding to the projection lens. Therefore, in the present invention, by installing a first mirror between the mask and the projection lens and installing a second mirror on the mask stage, high-order light such as ± 1st, ± 3rd order, etc. reflected through the first and second mirrors is converted into the projection lens. By condensing and irradiating a wafer, the fine pattern of a mask can be projected as it is to the resist of a wafer.
노광 장치, 프로젝션 렌즈, 고차광, 회절Exposure device, projection lens, high light shielding, diffraction
Description
도 1은 일반적인 노광 장치의 조명계를 나타낸 도면,1 is a view showing an illumination system of a general exposure apparatus,
도 2는 본 발명에 따른 미세 패턴을 위한 노광 장치를 나타낸 도면.2 shows an exposure apparatus for a fine pattern according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100 : 어퍼쳐100: aperture
102 : 콘덴서 렌즈102: condenser lens
104 : 마스크104: mask
106 : 제 1 미러106: first mirror
108 : 제 2 미러108: second mirror
110 : 프로젝션 렌즈110: projection lens
112 : 웨이퍼112: wafer
본 발명은 노광 장치에 관한 것으로서, 특히 마스크 패턴에 대한 정보를 갖 는 고차광을 프로젝션 렌즈(projection lens)에 집광하기 위한 미세 패턴을 위한 노광 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus, and in particular, to an exposure apparatus for fine patterns for focusing high light shielding having information on a mask pattern onto a projection lens.
반도체 장치의 고집적화, 고밀도화 추세에 따라 좀더 미세한 패턴을 형성하기 위한 포토리소그라피 기술이 연구, 개발되고 있다. 더욱이 초고집적 소자를 제거하기 위해서는 고해상도와 초점 심도(DOF : Depth Of Focus)가 필요하기 때문에 어퍼쳐(aperture)를 사용한 사입사 조명(off-axis) 방법과 같은 변형 조명 방법의 활용이 활발하게 이루어지고 있다.Photolithography technology for forming finer patterns has been researched and developed according to the trend of higher integration and higher density of semiconductor devices. In addition, high resolution and depth of focus (DOF) are required to remove ultra-high density devices, and thus, deformed illumination methods such as an off-axis method using apertures are actively utilized. ought.
일반적으로 사용되고 있는 사입사 조명계에 이용되고 있는 어퍼쳐로는 애뉼러(annular), 쿼드러플(quardruple), 다이폴(dipole)이 주를 이루며 크로스폴(cross pole)을 이용한 노광 기술또한 많은 연구가 진행되고 있다.Most commonly used aperture lighting systems include annular, quadruple, and dipole, and cross-pole exposure technology has also been studied. It is becoming.
도 1은 일반적인 노광 장치의 조명계를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an illumination system of a general exposure apparatus.
도 1에 도시된 바와 같이, 노광 장치의 조명계는 노광원인 레이저광을 제어하는 광제한 수단인 어퍼쳐(10)와, 어퍼쳐(10)를 통과한 노광원을 집광해주는 콘덴서 렌즈(condenser lens)(12)와, 콘덴서 렌즈(12)의 하부에 웨이퍼(18)로 광을 집광해주는 프로젝션 렌즈(16)와, 콘덴서 렌즈(12)와 프로젝션 렌즈(16) 사이에 웨이퍼(18)를 패터닝하기 위한 레티클(reticle)인 마스크(14)가 구비되어 있다.As shown in FIG. 1, the illumination system of the exposure apparatus includes an
이와 같이 구성된 종래 조명계는 노광원인 레이저광이 어퍼쳐(10)와 콘덴서 렌즈(12)를 거쳐 필터링됨과 동시에 집광되어 마스크(14)를 통과한 후에 프로젝션 렌즈(16)를 통하여 레지스트(resist)가 도포된 웨이퍼(18)에 조사된다. 이에 따라 마스크(14)에 형성된 패턴이 그대로 웨이퍼(18)에 그대로 투영된다.In the conventional illumination system configured as described above, a resist is applied through the
이와 같은 노광을 진행하게 되면, 콘텐서 렌즈(12)와 마스크(14)를 통과하는 레이저 광은 회절 성분에 의하여 0차 및 고차광(예컨대 ±1차, ±3차 등)으로 회절된다. 이렇게 회절된 광에서 0차광은 빛의 세기(intensity)를 나타내며 나머지 고차광(±1차, ±3차 등)은 마스크 패턴의 정보를 가지고 있다. 이러한 고차광은 프로젝션 렌즈에 집광되어야만 웨이퍼의 레지스트에 원하는 마스크 패턴을 구현할 수 있다.When such exposure is performed, the laser light passing through the
회절된 고차광을 프로젝션 렌즈에 집광하기 위한 방법으로는, 프로젝션 렌즈와 마스크 사이의 거리를 좁혀 고차광을 프로젝션 렌즈에 집광하는 방법과, 조명계를 변형시켜서 즉 레이저광을 마스크에 사입사(off-axis)시켜 프로젝션 렌즈에 고차광을 집광하는 방법이 있다.As a method for condensing the diffracted high light beam onto the projection lens, a method of condensing the high light beam onto the projection lens by narrowing the distance between the projection lens and the mask, and modifying the illumination system, that is, injecting laser light into the mask axis) to focus high-shielding light on the projection lens.
하지만 이러한 종래 기술은 하드웨어적으로나 노광 장치의 조명계를 변형하는데 한계로 인해 제조 공정상에 많은 어려움이 있다. However, this conventional technology has a lot of difficulties in the manufacturing process due to limitations in modifying the illumination system of the exposure apparatus in hardware.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 마스크와 프로젝션 렌즈 사이에 제 1 미러를 설치하고 마스크 스테이지에 제 2 미러를 설치함으로써 1차 및 제 2 미러를 통해 반사된 ±1차, ±3차 등의 고차광을 프로젝션 렌즈로 집광하여 웨이퍼에 조사함으로써 웨이퍼의 레지스트에 마스크의 미세 패턴을 그대로 투영할 수 있는 미세 패턴을 위한 노광 장치를 제공하는데 있다.
An object of the present invention is to ± 1 order reflected through the first and second mirror by providing a first mirror between the mask and the projection lens and a second mirror on the mask stage to solve the problems of the prior art as described above The present invention provides an exposure apparatus for a micropattern that can project a fine pattern of a mask as it is onto a resist of a wafer by condensing high-shielding light such as ± 3rd order with a projection lens and irradiating the wafer.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 노광 장치에 있어서, 어퍼쳐를 통과한 노광원을 집광해주는 콘덴서 렌즈와, 콘덴서 렌즈의 하부에 웨이퍼로 광을 집광해주는 프로젝션 렌즈와, 콘덴서 렌즈와 프로젝션 렌즈 사이에 웨이퍼를 패터닝하기 위한 미세 패턴을 갖는 마스크와, 마스크와 프로젝션 렌즈 사이에 설치되어 마스크를 통과한 회절된 0차 광을 그대로 반투과하며 고차광을 반사시키는 제 1 미러와, 제 1 미러에서 반사된 고차광을 프로젝션 렌즈로 반사하는 제 2 미러를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an exposure apparatus, comprising: a condenser lens for condensing an exposure source passing through an aperture, a projection lens for condensing light onto a wafer under the condenser lens, and a condenser lens and a projection lens. A mask having a fine pattern for patterning the wafer, a first mirror disposed between the mask and the projection lens and transflecting the diffracted zero-order light passing through the mask as it is and reflecting high-order light, and reflected from the first mirror And a second mirror for reflecting high light shielding to the projection lens.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 미세 패턴을 위한 노광 장치를 나타낸 도면이다.2 is a view showing an exposure apparatus for a fine pattern according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 노광 장치의 조명계는 노광원인 레이저광을 제어하는 광제한 수단인 어퍼쳐(100)와, 어퍼쳐(100)를 통과한 노광원을 집광해주는 콘덴서 렌즈(102)와, 콘덴서 렌즈(102)의 하부에 웨이퍼(112)로 광을 집광해주는 프로젝션 렌즈(110)와, 콘덴서 렌즈(102)와 프로젝션 렌즈(110) 사이에 웨이퍼(112)를 패터닝하기 위한 레티클인 마스크(104)와, 마스크(104)와 프로젝션 렌즈(110) 사이에 설치되어 0차 광을 그대로 반투과하고 고차광 일부를 그대로 투과하거나 고차광을 반사시키는 제 1 미러(106)와, 마스크(104) 스테이지에 설치되어 제 1 미러(106)에서 반사된 고차광을 프로젝션 렌즈(110)로 반사하는 제 2 미러(108)가 구비되어 있다.As shown in FIG. 2, the illumination system of the exposure apparatus according to the present invention includes a condenser lens for condensing an
제 1 미러(106)는 마스크(104)와 프로젝션 렌즈(110) 사이의 광 경로 중앙에 설치되며 프로젝션 렌즈(110)를 향하는 미러면이 안쪽으로 들어간 곡률을 갖는 파라볼릭(parabolic) 형태로 이루어졌다. 그리고 제 1 미러(106)는 0차 광을 그대로 반투과하는데, 미러 중앙부에는 투과된 0차광의 속도 또는 위상차를 제 2 미러(108)에서 반사된 고차광과 동일하게 하기 위해 반투과층을 설치한다. 이때 반투과층 대신에 위상 천이기(phase shifter)를 설치할 수도 있다. 또한 제 1 미러(106)는 마스크(104)를 통과한 회절된 ±1차, ±3차 등의 고차광을 반사하여 제 2 미러(108)에 입사한다.The
한편 마스크(104)를 통과한 회절된 ±1차, ±3차 등의 고차광은 제 1 미러(106)에서 반사되지 않고 그대로 투과하여 곧바로 프로젝션 렌즈(110)에 집광될 수도 있다. On the other hand, the high order light of the diffracted ± 1st order, ± 3rd order, etc. that passed through the
제 2 미러(108)는 마스크(104) 스테이지 양쪽에 한 쌍으로 설치되며 제 1 미러(106)와 마찬가지로 프로젝션 렌즈(110)를 향하는 미러면이 안쪽으로 들어간 곡률을 갖는 파라볼릭 형태로 이루어졌다. 제 2 미러(108)는 제 1 미러(106)에서 반사된 ±1차, ±3차 등의 고차광을 다시 반사시켜 프로젝션 렌즈(110)로 집광한다.The
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 노광 장치의 조명계는 노광원인 레이저광이 어퍼쳐(100)와 콘덴서 렌즈(102)를 거쳐 집광되어 마스크(104)의 패턴을 통해 입사되면, 마스크(104)와 프로젝션 렌즈(110) 사이에 설치된 제 1 미러(106)를 통해 마스크(104)를 통과한 레이저광 중에서 0차 광이 그대로 반투과되어 프로젝션 렌즈(110)에 집광된다.In the illumination system of the exposure apparatus according to the present invention configured as described above, when the laser light as the exposure source is focused through the
그리고 마스크(104)를 통과한 레이저광 중에서 회절된 ±1차, ±3차 등의 고차광 일부역시 제 1 미러(106)를 통해 그대로 반투과되어 프로젝션 렌즈(110)에 집광된다. 이와 동시에 레이저광 중에서 회절된 나머지 고차광은 제 1 미러(106)를 통해 반사되어 제 2 미러(108)로 입사된다.Part of the high-order light, such as ± 1st, ± 3rd, etc., diffracted among the laser beams passing through the
마스크(104) 스테이지 양쪽에 설치된 제 2 미러(108)는 제 1 미러(106)에서 반사된 ±1차, ±3차 등의 고차광을 다시 반사시켜 프로젝션 렌즈(110)로 집광한다.The
그러면 프로젝션 렌즈(110)에 집광된 0차광, ±1차, ±3차 등의 고차광이 함께 레지스트가 도포되어 있는 웨이퍼(112)에 조사되고 이로 인해 마스크(104)에 형성된 미세 패턴이 웨이퍼(112)의 레지스트에 그대로 투영된다. 이때 프로젝션 렌즈(110)에 집광된 0차광은 제 1 미러(106)의 반투과층 또는 위상 천이기에 의해 위상이 변하였기 때문에 프로젝션 렌즈(110)에 집광된 ±1차, ±3차 등의 고차광 위상과 동일하게 된다.Then, high order light, such as 0th order light, ± 1st order, ± 3rd order, and the like, which is focused on the
더욱이 본 발명에 사용된 제 1 및 제 2 미러(106, 108)는 프로젝션(110)에 대해 파라볼릭 형태를 취하기 때문에 프로젝션 렌즈(110)로 집광하는 고차광의 양을 더욱 증가시킬 수 있다.Moreover, since the first and
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described embodiment, various modifications are possible by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention described in the claims to be described later.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 종래 마스크에서 회절된 ±1차, ±3차 등의 고차광을 집광하기 위해 사용되는 사입사 조명계를 사용하지 않고서도 본 발명은 파라볼릭 형태의 제 1 및 제 2 미러를 통해 상기 고차광을 프로젝션 렌즈에 집광하여 웨이퍼 상에 마스크의 미세 패턴을 그대로 투영할 수 있다. 즉, 본 발명은 마스크와 프로젝션 렌즈 사이에 제 1 미러를 설치하고 마스크 스테이지에 제 2 미러를 설치함으로써 1차 및 제 2 미러를 통해 반사된 ±1차, ±3차 등의 고차광을 프로젝션 렌즈로 집광하여 웨이퍼에 조사함으로써 마스크를 통과한 회절된 고차광에 의해 웨이퍼의 레지스트에 마스크의 미세 패턴 정보를 그대로 투영할 수 있다.As described above, the present invention does not require the use of an incidence illumination system used for condensing high-order light, such as ± 1st order, ± 3rd order, etc., which is diffracted in a conventional mask. Through the two mirrors, the high light shielding may be focused on the projection lens to project the fine pattern of the mask on the wafer as it is. In other words, the present invention provides a projection lens to reflect high order light such as ± 1st order, ± 3rd order, etc. reflected through the first and second mirrors by providing a first mirror between the mask and the projection lens and installing a second mirror on the mask stage. By condensing and irradiating the wafer, fine pattern information of the mask can be projected onto the resist of the wafer as it is by the diffracted high shielding light passing through the mask.
더욱이 본 발명의 노광 장치는 스테퍼(stepper), 스캐너(scanner) 등에 모두 적용할 수 있으며 프로젝션 렌즈의 구경수(NA : Numerical Aperture)에 크게 구애를 받지 않고 설치할 수 있는 이점이 있다.Furthermore, the exposure apparatus of the present invention can be applied to both a stepper, a scanner, and the like, and can be installed regardless of the number of numerical apertures (NA) of the projection lens.
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