KR100676576B1 - 수동 편광 여과기 및 이의 제조 방법 - Google Patents

수동 편광 여과기 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수동 편광 여과기 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 편광막이 형성된 수동 편광 여과기를 사용함으로써 빛의 진동 방향을 조절할 수 있고, 수동 편광 여과기를 통해 편광막의 X 편광자 또는 Y 편광자의 편광 방향으로의 광학 장비 해상도를 향상시킬 수 있는 수동 편광 여과기 및 이의 제조 방법을 제공한다.
편광 여과기, 편광자, 노광영역, 차광영역

Description

수동 편광 여과기 및 이의 제조 방법{Polarized manual blade and method of manufacturing the same}
도 1은 본 발명에 따른 수동 편광 여과기의 평면도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 수동 편광 여과기의 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 A영역의 확대도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 수동 편광 여과기의 입체도이다.
도 4 내지 도 6는 본 발명에 따른 수동 편광 여과기의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이고, 도 6a는 X방향의 편광막이 형성된 수동 편광 여과기 단면도이고, 도 6b는 Y 방향의 편광막이 형성된 수동 편광 여과기 단면도 이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 원형 디스크 110 : 차광영역
120 : 노광영역 130 : 편광막
112 : 마스크 패턴
본 발명은 수동 편광 여과기 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 기억소자 제조 과정 중 감광막 마스크 공정시 사용되어지는 조면 조건에 수동으로 편광물질을 통과하도록 하기 위한 수동 편광 여과기에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조공정에 사용되는 조명장치는 광원이 정해지면, 광의 세기는 정해지므로 감광막을 감광시키기에 충분한 광량을 가지면서 높은 해상도와 깊은 초점심도(Depth of Focus, 이하 DOF라 함)를 갖는 것이 이상적이다.
반도체 장치의 집적화가 고도화되면서, 더욱 높은 해상도와 더욱 깊은 DOF를 갖는 조명 장치를 필요로 하고 있다. 즉, 반도체 장치가 고집적화 되면서 단위면적당 소자밀도가 높아지고 있다. 따라서 웨이퍼 상에 형성되는 패턴간의 피치(pitch)는 기존에 비해 더욱 좁아지고 있고, 패턴의 수직 높이는 더욱 높아지고 있다. 이러한 패턴을 형성하기 위해서는 감광막을 노광하는 조명계 장치의 해상도는 기존의 조명계 장치보다 높아져야 하고, DOF는 더욱 깊어져야 한다. 이를 위해 렌즈의 개구부 증가와 변형 조명 사용을 통한 기술이 활발히 연구 중이다.
또한, 조명계 장치는 파리눈 렌즈와 콘덴서 렌즈 사이에 구비되는 편광 여과기를 사용하였다. 이는 특정한 각도와 방향의 빛만 통과 시키는 여과기로써 빛의 진동 방향을 조절할 수 없는 문제점이 있다. 이로써 원하는 방향으로의 해상도 향상을 기대할 수 없게 되었다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 X 방향 또는 Y 방향의 편광자를 편광 여과기에 부착하여 빛의 진동방향을 조절함으로써 목표로 하는 방향의 해상도를 향상 시킬 수 있는 수동 편광 여과기 및 이의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 빛이 투과되지 못하는 차광영역과 빛이 투과하는 투광영역으로 정의된 원형 디스크 및 상기 투광영역 상에 빛의 진동 방향을 조절하기 위한 편광막을 포함하는 수동 편광 여과기를 제공한다.
또한, 차광 영역이 형성될 차광 기판이 제공되는 단계와, 상기 차광 기판을 패터닝 하여 노광 영역을 형성하는 단계 및 상기 차광영역과 상기 노광영역이 정의된 상기 차광 기판상에 편광막을 형성하는 단계를 포함하는 수동 편광 여과기의 제조 방법을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제 공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 수동 편광 여과기의 평면도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 수동 편광 여과기의 단면도이고, 도 2b는 도 2a의 A영역의 확대도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 수동 편광 여과기의 입체도이다.
도 1, 도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 수동 편광 여과기는 빛이 투과되지 못하는 차광영역(110)과 빛이 투과하는 투광영역(120)으로 정의된 원형 디스크(110)와, 상기 투광영역(120) 상에 빛의 진동 방향을 조절하기 위한 편광막(130)을 포함한다.
투광영역(120)은 상변과 하변이 하향 라운딩된 대략 사다리꼴 형태로 되어 있다. 원형 디스크(100)의 중심점을 기준으로 투광영역(120)은 30 내지 360°의 개구각을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 원형 디스크(100) 내에 투광영역(120)은 1 내지 4개의 영역을 갖는 것이 효과적이다. 개구각의 각도와 투광영역(120)의 수에 따라 다양한 형태의 편광 여과기를 사용할 수 있다.
예를 들어 원형 디스크의 중심으로부터 투광영역이 원형으로 형성되고, 차광영역은 원형 디스크의 외각에 타원띠 형상으로 형성된 컨벤셔널(Conventional) 여과기(미도시), 컨벤셔널 어퍼쳐와 그 형상이 유사 하지만, 투광영역의 폭이 차광영역의 폭과 같거나 작게 형성된 컨벤셔널 로우 시그마(Conventional Low σ) 여과기(미도시), 4개의 투광영역을 갖고 있으며, 투광영역은 원형 디스크의 중심을 기준으로 방사상 형태로 위치하되, 원형디스크의 수직 및 수평선상에서 약 45도 정도 엇갈리게 위치되어 형성되며, 투광영역은 상변과 하변이 하향 라운딩된 대략 사다리꼴 형태로 되어 있는 쿼더폴(Quad-Pole) 여과기(미도시), 상기 쿼더폴 어퍼쳐와 그 형상이 유사 하지만, 투광영역이 수직 및 수평선상에 위치하여 형성된 크로스폴(Crosspole) 여과기(미도시), 투광영역이 원형 디스크의 중심으로 소정 간격 이격된 원형 띠 형상(도너츠 형상)으로 되어 있는 에뉼라(Annular) 여과기(미도시), 투광영역이 원형 디스크의 수평축상에 위치하고, 투광영역의 상변과 하변이 하향 라운딩된 대략 사다리꼴 형태의 0도 다이폴(Dipole Rot 0° 여과기(미도시) 및 상기 0도 다이폴 어퍼쳐와 그 형상이 유사 하지만, 투광영역이 원형 디스크의 수직축상에 위치된 90도 다이폴(Dipole Rot 90° 여과기(미도시)를 사용할 수 있다.
2개 이상의 투광영역(120)을 갖게 될 경우 투광영역(120)은 원형 디스크(100)의 중심을 기준으로 상하/좌우 대칭이 되도록 배치하는 것이 효과적이다. 또한, 투광영역(120)의 개구부는 빛이 통과되는 방향으로 Y자 형태로 형성되는 것이 바람직하다(도 2a의 A영역 참조). 원형 디스크(100)의 지름은 122 내지 124㎜이고, 투광영역(120)과 투광영역(120)간의 거리 중 Y자 형태의 상부 개구부간의 거리는 114 내지 116㎜이고, Y자 형태의 하부 개구부간의 거리는 117.05 내지 118.05㎜ 인 것이 바람직하다. Y자 형태의 하부 개구부의 넓이는 약 2㎜인 것이 효과적이다. 또한 원형 디스크(100)의 폭은 약 1.9 내지 2.1㎜인 것이 바람직하다. 에뉼라 또는 크로스 폴일 경우 투광영역간의 거리는 89.3㎜ 인 것이 가장 바람직하고, 다 이폴 및 일부 크로스 폴일 경우 투광영역간의 거리는 84.4㎜인 것이 가장 바람직하다.
편광막(130)은 X 방향의 편광자 및 Y 방향의 편광자를 이용하는 것이 바람직하다. 편광막(130)의 광 투과율은 365nm, 248nm 및 195nm의 파장에서 1% 내지 100%까지 인 것이 바람직하다.
도 4 내지 도 6는 본 발명에 따른 수동 편광 여과기의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이고, 도 6a는 X방향의 편광막이 형성된 수동 편광 여과기 단면도이고, 도 6b는 Y 방향의 편광막이 형성된 수동 편광 여과기 단면도 이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 차광 기판(110) 상에 노광영역(120)을 개방하는 마스크 패턴(112)을 형성한다. 차광 기판(110)은 알루미늄(Aluminum; Al)막 및/또는 스테인레스(Stainless)막을 사용하는 것이 바람직하다. 마스크 패턴(112)을 식각마스크로 하는 식각공정을 실시하여 노광영역(120)을 형성한다. 마스크 패턴(112)을 스트립 공정을 통해 제거한다. 노광영역(120)은 Y자 형태로 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 노광영역(120)의 상부 개구각이 하부 개구각 보다 넓은 형태로 형성하는 것이 효과적이다. 이를 위해 다수의 마스크 패턴을 이용하여 형성할 수 있고, 식각시의 공정 조건 및 방법을 다양하게 하여 형성할 수도 있다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 노광영역(120)이 형성된 차광 기판(110) 상에 편광막(130)을 형성한다. 편광막(130)은 X 편광자(130a) 및 Y 편광자(130b)를 지칭한다. 빛의 방향에 따라 하부 패턴의 형성시 일정방향의 빛 해상력을 향상시키기 위해서 X 또는 Y 방향의 편광자(130a 및 130b)를 사용하는 것으로, 사용되는 여과 기에 따라 다양하게 사용할 수 있다. 본 발명에 의해 형성될 수동 편광 여과기가 에뉼라 및 크로스 폴일 경우는 X 편광자(130a) 및 Y 편광자(130b) 모두를 사용할 수 있고, 다이폴일 경우는 X 편광자(130a)를 사용하는 것이 바람직하다. X 편광자(130a)는 X축의 빛의 진동을 제어하고, Y 편광자(130b)는 Y축의 빛의 진동을 제어한다. X축은 수직 방향을 지칭하고, Y축은 수평 방향을 지칭한다.
편광막(130)은 폴리비닐 알콜올 막을 연신시켜 요오드(I2)와 이색성 염료 용액에 담가 요오드 분자와 염료 분자를 연신 방향으로 나란하게 배열시킴으로써 형성하는 것이 바람직하다. 이에 한정되지 않고 다양한 형태의 공정을 통하여 빛의 진동 방향을 제어할 수 있는 편광막을 형성할 수 있다.
편광막(130)을 보호하기 위한 보호막(미도시)을 편광막(130) 상하로 형성할 수도 있다. 또한, 수동 편광 여과기의 빛의 난반사를 억제하기 위해 편광막(130) 상하에 반사 방지막(Anit Reflective Coating; ARC)을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 편광막이 형성된 수동 편광 여과기를 사용함으로써 빛의 진동 방향을 조절할 수 있다.
또한, 수동 편광 여과기를 통해 편광막의 편광 방향으로의 광학 장비 해상도를 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 빛이 투과되지 못하는 차광영역과 빛이 투과하는 투광영역으로 정의된 원형 디스크;
    상기 투광 영역을 포함한 상기 원형 디스크의 일면에 형성되며 상기 투광영역을 통과하는 빛의 진동 방향을 동일하게 조절하는 편광막; 및
    상기 편광막의 상부면 및 하부면 중 어느 하나의 면이나 양면에 빛의 난반사를 막기 위해 형성된 반사 방지막을 포함하는 수동 편광 여과기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 투광영역은 상변과 하변이 하향 라운딩된 대략 사다리꼴 형태로 상기 원형 디스크의 중심점을 기준으로 30 내지 360°의 개구각을 갖고, 상기 원형 디스크 내에 1 내지 4개가 방사상 형태로 위치하는 수동 편광 여과기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광막은 X 방향의 편광자 및 Y 방향의 편광자를 이용하되, 광 투과율은 365㎚, 248㎚ 및 195㎚의 파장에서 1% 내지 100%까지인 수동 편광 여과기.
  4. 차광 영역이 형성될 차광 기판이 제공되는 단계;
    상기 차광 기판을 패터닝 하여 노광 영역을 형성하는 단계;
    상기 노광 영역을 통과하는 빛의 진동 방향이 동일하게 조절되도록 상기 차광영역과 상기 노광영역이 정의된 상기 차광 기판상에 편광막을 형성하는 단계; 및
    상기 편광막 상에 빛의 난반사를 막기 위한 반사 방지막을 형성하는 단계를 포함하는 수동 편광 여과기의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 편광막은 X 편광자 및 Y 편광자를 이용하여 형성하되, 폴리비닐 알콜올 막을 연신시켜 요오드(I2)와 이색성 염료 용액에 담그어 요오드 분자와 염료 분자를 연신 방향으로 나란하게 배열시켜 형성하는 수동 편광 여과기의 제조 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 편광막을 형성하기 전에 빛의 난반사를 막기 위한 반사 방지막을 형성하는 단계를 더 포함하는 수동 편광 여과기의 제조 방법.
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