KR100668818B1 - Exposure apparatus for semiconductor manufacture comprising reduction projection lens system with interference filter for phase shift - Google Patents

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Abstract

본 발명은 축소 투영 렌즈 시스템에 위상 반전용 간섭 필터를 구비시킨 반도체 제조용 노광 장치를 개시하며, 개시된 본 발명의 장치는, 광원을 포함하는 조명계; 상기 조명계와 레티클 및 웨이퍼간을 정렬시키는 얼라인먼트 유니트; 및 상기 조명계와 얼라인먼트 유니트 사이에 설치되어 레티클을 통과한 빛을 소정 배율로 축소시켜 웨이퍼 상에 전사시키는 축소 투영 렌즈 시스템으로 구성되는 반도체 제조용 노광 장치에 있어서, 상기 축소 투명 렌즈 시스템은 원통 형상의 렌즈 경통부와, 상기 렌즈 경통부 내에 이격되어 연직으로 배치되는 수 개의 투영 렌즈와, 상기 렌즈 경통부의 내측면에 각 투영 렌즈와 대응하게 설치되어 각 투영 렌즈를 지지하는 렌즈 지지대, 및 상기 최하부에 배치된 투명 렌즈의 가장자리 하부에 이격 배치되는 위상 반전용 간섭 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention discloses an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor having an interference filter for reversing a phase in a reduced projection lens system, the disclosed apparatus comprising: an illumination system including a light source; An alignment unit for aligning the illumination system with the reticle and the wafer; And a reduction projection lens system provided between the illumination system and the alignment unit to reduce the light passing through the reticle at a predetermined magnification and transfer the light onto a wafer, wherein the reduction transparent lens system comprises a cylindrical lens. A barrel and several projection lenses vertically spaced apart in the lens barrel, a lens support provided on the inner surface of the lens barrel to correspond to each projection lens and supporting each projection lens, and a transparent disposed at the bottom And an interference filter for phase reversal disposed below the edge of the lens.

Description

위상 반전용 간섭 필터가 구비된 축소 투영 렌즈 시스템을 포함하는 반도체 제조용 노광 장치{EXPOSURE APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURE COMPRISING REDUCTION PROJECTION LENS SYSTEM WITH INTERFERENCE FILTER FOR PHASE SHIFT}EXPOSURE APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURE COMPRISING REDUCTION PROJECTION LENS SYSTEM WITH INTERFERENCE FILTER FOR PHASE SHIFT}

도 1은 크롬 레티클을 이용한 노광 공정에서의 에너지 분포를 설명하기 위한 도면. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure for demonstrating the energy distribution in the exposure process using a chromium reticle.

도 2는 위상 반전 레티클을 이용한 노광 공정에서의 에너지 분포를 설명하기 위한 도면. 2 is a diagram for explaining an energy distribution in an exposure process using a phase inversion reticle.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 위상 반전용 간섭 필터가 구비된 축소 투영 렌즈 시스템을 도시한 정면도 및 평면도. 3A and 3B are front and plan views showing a reduced projection lens system equipped with an interference filter for reversing phases according to the present invention.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 축소 투영 렌즈 시스템을 투과하는 빛의 파장을 설명하기 위한 도면. 4A and 4B are diagrams for explaining the wavelength of light passing through the reduced projection lens system of the present invention.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)

11 : 렌즈 경통부 12a,12b,12c : 투영 렌즈11: lens barrel 12a, 12b, 12c: projection lens

13 : 렌즈 지지대 14 : 위상 반전용 간섭 필터13: lens support 14: interference filter for phase inversion

15 : 제어부 20 : 축소 투영 렌즈 시스템15: control unit 20: reduction projection lens system

본 발명은 반도체 제조용 노광 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 해상력이 향상을 위해 위상 반전용 간섭 필터를 구비시킨 축소 투영 렌즈 시스템에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus for semiconductor manufacturing, and more particularly, to a reduced projection lens system provided with an interference filter for reversing phase in order to improve resolution.

반도체 소자의 고집적화로 인해 패턴의 디자인 룰(design rule)이 감소됨에 따라, 석영(quartz) 기판 상에 크롬 패턴이 형성되어 제작된 크롬 레티클(reticle)을 이용한 노광 공정으로는 0.20㎛ 이하의 고해상도 패턴을 구현하는데 어려움이 있다. 따라서, 최근에는 고해상도 패턴의 구현이 가능한 위상 반전 레티클을 이용한 노광 공정이 보편화되고 있다. As the design rule of the pattern is reduced due to the high integration of the semiconductor device, a high-resolution pattern of 0.20 μm or less in an exposure process using a chromium reticle formed by forming a chromium pattern on a quartz substrate Difficult to implement Therefore, recently, an exposure process using a phase inversion reticle capable of realizing a high resolution pattern has been popularized.

여기서, 상기 위상 반전 레티클(Phase Shift reticle)은 이웃하는 패턴들 사이에 투과하는 빛의 위상이 180°차이가 나도록 하는 위상 반전 패턴을 구비시켜, 이웃하는 패턴들간을 투과하는 빛들간의 상호 간섭 효과에 의해 해상도가 향상되도록 한 것이다. Here, the phase shift reticle is provided with a phase inversion pattern such that a phase of light transmitted between neighboring patterns is 180 ° different from each other, so that mutual interference effects between lights passing between neighboring patterns are provided. This is to improve the resolution.

자세하게, 도 1 및 도 2는 크롬 레티클과 위상 반전 레티클을 이용한 노광 공정에서의 에너지 분포를 설명하기 위한 도면으로서, 여기서, 도면부호 1은 석영 기판, 2는 크롬 패턴, 3은 위상 반전층, 그리고, 4는 빛을 각각 나타낸다. In detail, FIGS. 1 and 2 are diagrams for explaining energy distribution in an exposure process using a chromium reticle and a phase inversion reticle, wherein reference numeral 1 is a quartz substrate, 2 is a chromium pattern, 3 is a phase inversion layer, and , 4 represents light, respectively.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 크롬 레티클(10a)을 사용한 경우에는 이웃하여 투과한 빛들(4)간에 에너지 중첩이 일어나며, 이로 인해, 원치 않는 영역에 대한 노광이 일어나는 것으로 인해 해상도는 저하된다. First, as shown in FIG. 1, when the chromium reticle 10a is used, energy overlapping occurs between adjacently transmitted lights 4, and as a result, the resolution is reduced due to exposure to unwanted areas. .

반면, 도 2에 도시된 바와 같이, 위상 반전 레티클(10b)을 사용한 경우에는 위상 반전층(3)에 의해 이웃하여 투과한 빛들(4)간의 위상이 180°차이가 나며, 이로 인해, 그들간에 상호 간섭이 일어나게 되고, 결국, 원하는 영역만이 노광되는 것으로 인해 해상도는 향상된다.On the other hand, as shown in FIG. 2, when the phase inversion reticle 10b is used, the phase between the lights 4 transmitted adjacently by the phase inversion layer 3 is 180 °, and thus, therebetween Mutual interference occurs, and as a result, resolution is improved because only the desired area is exposed.

한편, 저해상도에 따른 패턴 불량은 감광막 패턴의 변형을 유발하는 것이므로, 이렇게 변형된 감광막 패턴을 이용해서 후속의 식각 공정이 수행될 경우에는 웨이퍼 상에 구현되는 패턴의 형태가 심하게 변형될 수 있으며, 따라서, 소망하는 소자 특성을 얻을 수 없게 된다. 특히, 크롬 레티클을 사용할 경우, 동일한 웨이퍼 내에서 저해상도에 따른 이미지 불량으로 인해, 노광 필드(field)별 CD(Critical Demension) 균일성의 확보 및 정상 패턴 형성은 그 한계가 있다. On the other hand, since the pattern defect according to the low resolution causes the deformation of the photoresist pattern, when the subsequent etching process is performed using the modified photoresist pattern, the shape of the pattern formed on the wafer may be severely deformed. Therefore, desired device characteristics cannot be obtained. In particular, when using a chromium reticle, there is a limitation in ensuring the uniformity of the CD (Critical Demension) and the normal pattern formation for each exposure field due to the poor image in accordance with the low resolution in the same wafer.

그러므로, 고해상도 패턴을 구현하기 위해서는 필수적으로 위상 반전 레티클을 사용해야만 한다. Therefore, in order to implement a high resolution pattern, it is essential to use a phase inversion reticle.

그러나, 위상 반전 레티클을 이용한 노광 공정은 상기 위상 반전 레티클이 갖는 고해상력으로 인해 웨이퍼 상에 소망하는 형상 및 크기의 패턴 구현이 가능하다는 잇점이 있지만, 크롬 레티클에 비해 상기 위상 반전 레티클의 제작이 어렵고, 그리고, 그 제작에 따른 비용이 추가된다는 문제점이 있다. However, the exposure process using the phase inversion reticle has the advantage that the pattern of the desired shape and size can be realized on the wafer due to the high resolution of the phase inversion reticle. And, there is a problem that the cost of the addition is added.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,비교적 제작이 용이한 크롬 레티클을 사용하면서, 축소 투영 렌즈 시스템에 위상 반전 레티클을 대신할 수 있는 위상 반전용 간섭 필터를 구비시킨 반도체 제조용 노광 장치를 제공함에 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, a semiconductor having a phase inversion interference filter which can replace a phase inversion reticle in a reduction projection lens system while using a chromium reticle that is relatively easy to manufacture. The object is to provide an exposure apparatus for manufacturing.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 노광 장치는, 광원을 포함하는 조명계; 상기 조명계와 레티클 및 웨이퍼간을 정렬시키는 얼라인먼트 유니트; 및 상기 조명계와 얼라인먼트 유니트 사이에 설치되어 레티클을 통과한 빛을 소정 배율로 축소시켜 웨이퍼 상에 전사시키는 축소 투영 렌즈 시스템으로 구성되는 반도체 제조용 노광 장치에 있어서, 상기 축소 투명 렌즈 시스템은 원통 형상의 렌즈 경통부와, 상기 렌즈 경통부 내에 이격되어 연직으로 배치되는 수 개의 투영 렌즈와, 상기 렌즈 경통부의 내측면에 각 투영 렌즈와 대응하게 설치되어 각 투영 렌즈를 지지하는 렌즈 지지대, 및 상기 최하부에 배치된 투명 렌즈의 가장자리 하부에 이격 배치되는 위상 반전용 간섭 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다. An exposure apparatus of the present invention for achieving the above object, an illumination system including a light source; An alignment unit for aligning the illumination system with the reticle and the wafer; And a reduction projection lens system provided between the illumination system and the alignment unit to reduce the light passing through the reticle at a predetermined magnification and transfer the light onto a wafer, wherein the reduction transparent lens system comprises a cylindrical lens. A barrel and several projection lenses vertically spaced apart in the lens barrel, a lens support provided on the inner surface of the lens barrel to correspond to each projection lens and supporting each projection lens, and a transparent disposed at the bottom And an interference filter for phase reversal disposed below the edge of the lens.

본 발명에 따르면, 축소 투영 렌즈 시스템 내에 위상 반전 레티클을 대신할 수 있는 위상 반전용 간섭 필터를 구비시키기 때문에 통상의 크롬 레티클을 사용하면서도 매우 용이하게 고해상도의 패턴을 구현할 수 있다. According to the present invention, since the interference inverting filter for replacing the phase inversion reticle is provided in the reduction projection lens system, a high resolution pattern can be realized very easily while using a conventional chromium reticle.

(실시예)(Example)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 노광 장치는 통상의 반도체 제조용 노광 장치와 마찬가지로 광원을 포함하는 조명계(illumination part)와, 상기 조명계와 레티클 및 웨이퍼간을 정렬시키는 얼라인먼트 유니트(alignment unit)와, 상기 조명계와 얼라인먼트 유니트 사이에 설치되어 레티클을 통과한 빛을 소정 배율로 축소시켜 웨이퍼에 전 사시키는 축소 투영 렌즈 시스템(projection lens system)으로 구성되며, 상기 조명계와 얼라인먼트 유니트는 종래의 그것과 동일하지만, 상기 축소 투영 렌즈 시스템은 종래의 그것에 위상 반전용 간섭 필터가 추가로 더 구비된다. An exposure apparatus according to the present invention, like an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor, includes an illumination part including a light source, an alignment unit for aligning the illumination system with a reticle and a wafer, and between the illumination system and the alignment unit. It is composed of a projection lens system is installed in the reduced projection lens system to reduce the light passing through the reticle to a predetermined magnification on the wafer, the illumination system and the alignment unit is the same as the conventional one, but the reduced projection lens system Is further provided with an interference filter for reversing the phase of the related art.

자세하게, 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 반도체 제조용 노광 장치에서의 축소 투영 렌즈 시스템을 도시한 정면도 및 평면도이다. 3A and 3B are front and plan views showing a reduced projection lens system in the exposure apparatus for manufacturing a semiconductor according to the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명의 축소 투명 렌즈 시스템(20)은 원통 형상을 갖는 렌즈 경통부(11)와, 상기 렌즈 경통부(11) 내에 이격되어 연직으로 배치되는 수 개의 투영 렌즈(12a, 12b, 12c)와, 상기 렌즈 경통부(11)의 내측면에 각 투영 렌즈들(12a, 12b, 12c)와 대응하게 설치되어 그들 각각을 지지하는 렌즈 지지대(13)와, 최하부에 배치된 투영 렌즈(12c)의 하부에 배치되는 위상 반전용 간섭 필터(14)를 포함한다. As shown, the reduced transparent lens system 20 of the present invention includes a lens barrel portion 11 having a cylindrical shape, and several projection lenses 12a, 12b, and 12c vertically spaced apart from the lens barrel portion 11. ), A lens support 13 installed correspondingly to each of the projection lenses 12a, 12b, and 12c on the inner surface of the lens barrel 11 to support them, and the projection lens 12c disposed at the bottom thereof. And a phase reversal interference filter 14 disposed below.

여기서, 상기 위상 반전용 간섭 필터(14)는 최하부 투영 렌즈(12c)의 가장자리 부분에 배치되며, 아울러, 상기 최하부에 배치된 투영 렌즈(12c)와 이격해서 배치된다. 이것은 노광 장치의 렌즈부는 온도/습도 및 압력 등에 아주 민감한 성질을 나타내므로, 상기 간섭 필터(14)의 개폐시에 마찰열에 의한 렌즈 손상을 최소화시키고, 그리고, 이물질 등으로 인한 렌즈 오염을 방지하기 위함이다. Here, the phase reversal interference filter 14 is disposed at the edge of the lowermost projection lens 12c and is spaced apart from the projection lens 12c disposed at the lowermost portion. This is because the lens portion of the exposure apparatus exhibits very sensitive properties such as temperature / humidity and pressure, so as to minimize lens damage due to frictional heat when opening and closing the interference filter 14, and to prevent lens contamination due to foreign matters. to be.

또한, 상기 위상 반전용 간섭 필터(14)는 자신의 굴절률(n)과 광원 파장(λ)이 λ/2(n-1)인 두께로 구비되며, 이러한 위상 반전용 간섭 필터(14)는 180°의 위상차가 나도록 SiCl4, SiH2Cl2, SiH4 등과 같은 실리콘을 함유한 기체를 사용하여 형 성하거나, 산화막 또는 질화막 재질로 형성한다. In addition, the phase reversal interference filter 14 is provided with a thickness of its refractive index n and the light source wavelength λ is λ / 2 (n-1), the phase reversal interference filter 14 is 180 It is formed by using a gas containing silicon such as SiCl 4 , SiH 2 Cl 2 , SiH 4, or the like to form a phase difference of °, or formed of an oxide film or a nitride film material.

한편, 상기 위상 반전용 간섭 필터(14)의 구동, 즉, 개폐를 위해 상기 렌즈 경통부(11)의 외측에는 제어부(15)가 설치된다. 이러한 제어부(15)는 통상이 제어부와 마찬가지로 소프트웨어를 이용하여 제작함이 바람직하다. On the other hand, the control unit 15 is provided on the outside of the lens barrel 11 to drive, that is, the opening and closing of the phase inversion interference filter 14. It is preferable that the control unit 15 be manufactured using software in the same manner as the control unit.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 위상 반전용 간섭 필터가 구비된 축소 투영 렌즈 시스템을 투과하는 빛의 파장을 설명하기 위한 도면으로서, 먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 크롬 레티클(10a)을 투과한 빛은 축소 투영 렌즈 시스템(20)의 각 투영 렌즈들(12a, 12b, 12c)을 투과하며, 이때, 투영 렌즈들(12a, 12b, 12c)의 중앙부를 투과하는 빛은 처음의 파장 그대로 투과되지만, 투영 렌즈들(12a, 12b, 12c)의 가장자리를 투과하는 빛은 위상 반전용 간섭 필터(14)에 의해 180°변형된 위상의 파장으로 투과된다. 4A and 4B are diagrams for describing wavelengths of light transmitted through a reduced projection lens system including a phase inversion interference filter according to the present invention. First, as shown in FIG. 4A, a chrome reticle 10a is illustrated. The transmitted light passes through each of the projection lenses 12a, 12b, and 12c of the reduction projection lens system 20, wherein light passing through the center of the projection lenses 12a, 12b, and 12c is the first wavelength. Although it is transmitted as it is, the light passing through the edges of the projection lenses 12a, 12b, 12c is transmitted at a wavelength of 180 degrees modified by the phase inversion interference filter 14.

이에 따라, 도 4b에 도시된 바와 같이, 렌즈의 중앙을 투과한 정상 파장(a)과 렌즈의 가장자리를 투과한 변형 파장(b)은 상호 간섭을 일으키며, 그래서, 최종적으로 얻게 되는 파장(c)은 큰 파장 폭, 즉, 증가된 에너지 강도를 갖게 된다. Accordingly, as shown in FIG. 4B, the normal wavelength (a) transmitted through the center of the lens and the modified wavelength (b) transmitted through the edge of the lens cause mutual interference, so that the wavelength (c) finally obtained Has a large wavelength width, ie increased energy intensity.

따라서, 전술한 바와 같은 본 발명의 축소 투영 렌즈 시스템을 갖는 노광 장치를 이용할 경우, 통상의 크롬 패턴을 사용하면서도 상기 축소 투영 렌즈 시스템 내에 구비시킨 위상 반전용 간섭 필터로 인해 이웃하여 투과한 빛들간의 상호 간섭이 일어나도록 할 수 있으며, 이에 따라, 위상 반전 레티클을 사용하는 경우와 마찬가지의 효과, 즉, 고해상도의 패턴을 구현할 수 있게 되고, 결국, 위상 반전 레티클의 사용을 생략할 수 있다. Therefore, in the case of using the exposure apparatus having the reduced projection lens system of the present invention as described above, due to the phase inversion interference filter provided in the reduced projection lens system while using a normal chrome pattern, Mutual interference can be caused, and thus, the same effect as that of using a phase inversion reticle, that is, a high resolution pattern can be realized, and thus, the use of the phase inversion reticle can be omitted.

이상에서와 같이, 본 발명은 빛의 위상을 180°로 반전시킬 수 있는 위상 반전용 간섭 필터가 구비된 축소 투영 렌즈 시스템을 갖는 노광 장치를 제공함으로써, 통상의 크롬 레티클을 이용하면서도 고해상도의 패턴을 용이하게 구현할 수 있으며, 이에 따라, 상기 위상 반전 레티클을 사용할 필요가 없는 것으로 인해 레티클 제작의 어려움 및 비용 증가의 문제를 극복할 수 있다. 또한, 본 발명은 노광 장치의 공정 능력을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라, 재현성 및 공정 수율을 향상시킬 수 있다. As described above, the present invention provides an exposure apparatus having a reduction projection lens system equipped with a phase inversion interference filter capable of inverting the phase of light by 180 °, thereby providing a high resolution pattern while using a conventional chrome reticle. It can be easily implemented, and thus, the need for using the phase reversal reticle can overcome the difficulty of manufacturing the reticle and increasing the cost. In addition, the present invention can improve the process capability of the exposure apparatus, thereby improving the reproducibility and the process yield.

기타, 본 발명은 그 요지가 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. In addition, this invention can be implemented in various changes in the range which does not deviate from the summary.

Claims (4)

광원을 포함하는 조명계; 상기 조명계와 레티클 및 웨이퍼간을 정렬시키는 얼라인먼트 유니트; 및 상기 조명계와 얼라인먼트 유니트 사이에 설치되어 레티클을 통과한 빛을 소정 배율로 축소시켜 웨이퍼 상에 전사시키는 축소 투영 렌즈 시스템으로 구성되는 반도체 제조용 노광 장치에 있어서, An illumination system including a light source; An alignment unit for aligning the illumination system with the reticle and the wafer; And a reduction projection lens system provided between the illumination system and the alignment unit to reduce the light passing through the reticle at a predetermined magnification and transfer the light onto a wafer. 상기 축소 투명 렌즈 시스템은 원통 형상의 렌즈 경통부와, The reduced transparent lens system and the cylindrical lens barrel, 상기 렌즈 경통부 내에 이격되어 연직으로 배치되는 수 개의 투영 렌즈와,Several projection lenses vertically spaced apart in the lens barrel, 상기 렌즈 경통부의 내측면에 각 투영 렌즈와 대응하게 설치되어 각 투영 렌즈를 지지하는 렌즈 지지대, 및A lens support provided on an inner side of the lens barrel to correspond to each projection lens to support each projection lens; and 상기 최하부에 배치된 투명 렌즈의 가장자리 하부에 이격 배치되는 위상 반전용 간섭 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 노광 장치.And a phase reversal interference filter disposed below the edge of the transparent lens disposed at the lowermost portion. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈 경통부의 외측에 설치되어 상기 위상 반전용 간섭 필터의 개폐를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 노광 장치. The exposure apparatus for semiconductor manufacturing according to claim 1, further comprising a control unit provided outside the lens barrel to control opening and closing of the phase inversion interference filter. 제 1 항에 있어서, 상기 위상 반전용 간섭 필터는 The interference filter of claim 1, wherein 그 자신의 굴절률(n)과 광원 파장(λ)이 λ/2(n-1)인 두께로 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 노광 장치. The exposure apparatus for semiconductor manufacture characterized by having its own refractive index n and light source wavelength ((lambda)) with thickness (lambda) / 2 (n-1). 제 1 항에 있어서, 상기 위상 반전용 간섭 필터는 산화막 또는 질화막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 노광 장치. The exposure apparatus for manufacturing a semiconductor according to claim 1, wherein the phase inversion interference filter is formed of an oxide film or a nitride film.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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