KR100702792B1 - Exposure apparatus for semiconductor - Google Patents

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Abstract

본 발명의 노광 장치는 광원, 상기 광원에서 방사되는 광을 집속시키는 집광 유닛, 광을 균일화하는 파리눈 렌즈, 광의 형상을 이루는 애퍼쳐, 상기 애퍼처를 투과한 광에서 선택적으로 0차 광을 줄이는 유리판, 상기 유리판을 투과한 광을 포토 마스크(또는, 레티클)로 유도하는 조명 렌즈 및 상기 포토 마스크(또는, 레티클)를 통과한 광을 반도체 기판 위로 유도하는 투사 렌즈를 포함해서 이루어진다.An exposure apparatus of the present invention includes a light source, a light condensing unit for focusing light emitted from the light source, a fly-eye lens for equalizing light, an aperture forming a shape of light, and selectively reducing zeroth order light from light transmitted through the aperture. It comprises a glass plate, an illumination lens for guiding light transmitted through the glass plate to a photo mask (or reticle), and a projection lens for guiding light passing through the photo mask (or reticle) onto a semiconductor substrate.

반도체, 노광, 0차, 유리판, 투과율 Semiconductor, Exposure, Zeroth Order, Glass Plate, Transmittance

Description

반도체 제조용 노광 장치{EXPOSURE APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR}Exposure apparatus for semiconductor manufacturing {EXPOSURE APPARATUS FOR SEMICONDUCTOR}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 노광 장치의 개략적인 구성을 부여주는 구성도이다.1 is a configuration diagram giving a schematic configuration of an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor according to an embodiment of the present invention.

도 2는 애퍼쳐 개구의 형상을 개략적으로 보여주는 도면이다.2 is a view schematically showing the shape of the aperture opening.

도 3은 유리판의 평면 모습을 보여주는 도면이다.3 is a view showing a plan view of the glass plate.

도 4는 애퍼쳐 의 개구 및 유리판의 겹쳐진 모습을 보여주는 도면이다.4 is a view showing the overlap of the opening of the aperture and the glass plate.

본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 보다 구체적으로 조명계를 개선해서 해상도를 높인 노광 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing equipment, and more particularly, to an exposure apparatus in which the illumination system is improved and the resolution is increased.

최근, 반도체 장치의 집적도가 높아짐에 따라 반도체 기판 상에 형성되는 패턴들의 크기가 점차 작아지고 있으며, 이에 따라 포토리소그래피 공정에서 해상도(resolution)의 중요성은 더욱 커지고 있다.In recent years, as the degree of integration of semiconductor devices increases, the size of patterns formed on a semiconductor substrate is gradually decreasing, and accordingly, the importance of resolution in a photolithography process is increasing.

해상도는 노광 공정에 사용되는 광의 파장 및 투영 렌즈(projection lens)의 수치구경(numericalaperture; NA)에 좌우된다. 현재, 노광 공정에 사용되는 광의 예들은 수은 램프로부터 발생되는 436nm의 파장을 갖는g-line 광 및 365nm의 파장 을 갖는 i-line 광, KrF 엑시머 레이저(excimer laser)로부터 발생되는 248nm의 파장을갖는 KrF 레이저, ArF 엑시머 레이저로부터 발생되는 198nm의 파장을 갖는 ArF 레이저, F2 엑시머 레이저로부터 발생되는 157nm의 파장을 갖는 F2 레이저 등이 있다.The resolution depends on the wavelength of light used in the exposure process and the numerical aperture (NA) of the projection lens. Currently, examples of light used in the exposure process include g-line light having a wavelength of 436 nm generated from a mercury lamp and i-line light having a wavelength of 365 nm, and a wavelength of 248 nm generated from a KrF excimer laser. KrF lasers, ArF lasers having a wavelength of 198 nm generated from an ArF excimer laser, and F2 lasers having a wavelength of 157 nm generated from an F2 excimer laser.

또한, 패턴의 크기가 작아짐에 따라 포토 마스크를 통과하는 광의 산란 및 회절에 의해 발생하는 포토레지스트 패턴의 왜곡을 방지하기 위한 방법으로 위상 편이 마스크(phase shaft mask; PSM)를 사용하는 방법과 광학적 근접 보상(optical proximity correction; OPC) 방법이 있다.In addition, as the size of the pattern decreases, optical proximity and a method of using a phase shift mask (PSM) as a method for preventing distortion of the photoresist pattern caused by scattering and diffraction of light passing through the photomask are obtained. There is an optical proximity correction (OPC) method.

한편, 해상도를 향상시키기 위하여 투영 렌즈의 수치구경을 증가시키면 초점 심도가 낮아지는 문제점이 발생한다. 오프 액시스 조명(off-axis illumination; OAI)은 이같은 문제점을 해결하기 위해 사용되며, 포토 마스크에 의해 회절된 광의 0차와 ±1차 광만을 반도체 기판으로 조사함으로써 해상도를 향상시키는 방법이다.On the other hand, if the numerical aperture of the projection lens is increased to improve the resolution, a problem arises that the depth of focus decreases. Off-axis illumination (OAI) is used to solve this problem, and is a method of improving the resolution by irradiating the semiconductor substrate with only the zeroth order and ± first order light of the light diffracted by the photomask.

오프 액시스 조명으로는 환형 조명(annular illumination), 2중극 조명(dipole illumination), 4중극 조명(quadrupole illumination) 등이 있다. 이 같은 오프 액시스 조명의 특징은 간섭을 일으키는 빔과 디씨 레벨(DC LEVEL)의 빔의 비율이 종전보다 커져 해상력의 향상을 가져온다는 것이다.Off axis illumination includes annular illumination, dipole illumination, quadrupole illumination, and the like. The off-axis illumination feature is that the ratio of the interfering beam to the DC LEVEL beam is larger than before, resulting in an improvement in resolution.

그런데, 이 오프 액시스 조명은 빔이 특정한 방향으로만 들어오기 때문에, 그 방향의 패턴들에 대해서만 해상력이 향상되고, 다른 방향의 패턴에 대해서는 해상력이 감소하기 때문에 덴스 패턴(dense patern)을 해상하는데는 이점이 있으나, 이소 패턴(iso patern)을 해상하는데는 하나의 오프 액시스 조명을 사용할 수 없 어, 애퍼처를 계속해서 교환해야 하는 문제가 있다.However, this off-axis illumination is not suitable for resolving a dense pattern because the beam is only coming in a specific direction, so the resolution is improved only for the patterns in that direction and the resolution is reduced for the patterns in the other direction. Although there is an advantage, one off axis illumination cannot be used to resolve the iso pattern, and there is a problem in that the aperture must be continuously changed.

반면에, 원형 조명의 경우에는 이소 패턴에서는 오프 액시스 조명보다 해상력은 좋으나, 덴스 패턴에 대해서는 해상력이 낮은 문제가 있다.On the other hand, in the case of circular illumination, the resolution is better than the off axis illumination in the iso pattern, but the resolution is low for the dense pattern.

본 발명은 이 같은 관점에서 창안된 것으로, 이소 패턴 및 덴스 패턴 모두에 사용할 수 있는 본 발명의 노광 장치를 제공하는데 있다.The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an exposure apparatus of the present invention that can be used for both iso pattern and dense pattern.

이 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서 제공하는 반도체 제조용 노광 장치는,In order to achieve such an object, the exposure apparatus for semiconductor manufacture provided by this invention,

광원;Light source;

상기 광원에서 방사되는 광을 집속시키는 집광 유닛;A light condensing unit for condensing light emitted from the light source;

광을 균일화하는 파리눈 렌즈;A fly's eye lens for uniformizing light;

광의 형상을 이루는 애퍼쳐;An aperture forming a shape of light;

상기 애퍼처를 투과한 광에서 선택적으로 0차 광을 줄이는 유리판;A glass plate which selectively reduces zero-order light in the light transmitted through the aperture;

상기 유리판을 투과한 광을 포토 마스크(또는, 레티클)로 유도하는 조명 렌즈; 및,An illumination lens for guiding light transmitted through the glass plate to a photo mask (or reticle); And,

상기 포토 마스크(또는, 레티클)를 통과한 광을 반도체 기판 위로 유도하는 투사 렌즈;A projection lens for guiding light passing through the photo mask (or reticle) onto a semiconductor substrate;

를 포함해서 이루어진다.It is made, including.

상기 유리판은 제1 영역 및 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역의 투과율을 'P1', 제2 영역의 투과율을 'P2' 라고 할 때, "P1 > P2"의 관계를 만족하게 이루어진다.The glass plate includes a first region and a second region, and when the transmittance of the first region is 'P1' and the transmittance of the second region is 'P2', the relationship of "P1> P2" is satisfied.

이때, 상기 애퍼처의 개구 형상은 원형을 이루고, 상기 유리판의 제2 영역은 상기 애패처의 형상보다 작은 지름을 갖는 원형으로 이루어질 수 있다.In this case, the aperture shape of the aperture may be circular, and the second region of the glass plate may have a circular shape having a diameter smaller than that of the patcher.

또한, 상기 유리판의 제2 영역 중심과 상기 애퍼처의 형상은 동일한 광축 상에 위치한다.Further, the center of the second region of the glass plate and the shape of the aperture are located on the same optical axis.

또한, 상기 제2 영역은 유리보다 낮은 투과율을 갖는 물질로 코팅될 수 있다.In addition, the second region may be coated with a material having a lower transmittance than glass.

이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 당업자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 개략적인 구성을 보여주는 구성도이다.1 is a block diagram showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치는 광원(10), 집광 유닛(20), 파리눈 렌즈(30), 애퍼쳐(aperture)(40), 유리판(50), 조명 렌즈(60), 투사 렌즈(70)를 포함한다.Exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, the light source 10, the light collecting unit 20, the fly's eye lens 30, the aperture (40), the glass plate 50, the illumination lens 60, projection And a lens 70.

광원(10)은 수은 램프(12) 및 이 수은 램프(12)의 둘레에 배치된 반구형 거울(14)이 포함될 수 있다. 수은 램프(12)에서는 특정한 파장의 광이 나오는데, 집적도의 증가로 사용되는 파장은 계속 짧아지고 있다. 이 수은 램프(12)로부터 발생되는 광은 436nm의 파장을 갖는 g-line 광, 365nm의 파장을 갖는 광등이 있다.The light source 10 may include a mercury lamp 12 and a hemispherical mirror 14 disposed around the mercury lamp 12. The mercury lamp 12 emits light of a specific wavelength, but the wavelength used due to the increase in the degree of integration continues to be shortened. Light generated from the mercury lamp 12 includes g-line light having a wavelength of 436 nm, and light having a wavelength of 365 nm.

이 수은 램프(12)에서 사방으로 나오는 광은 반구형 거울(14)에 의해서 광축(x)을 따라 일 방향으로 방상된다.Light emitted from the mercury lamp 12 in all directions is emitted by the hemispherical mirror 14 in one direction along the optical axis x.

집광 유닛(20)은 광원(10)으로부터 나오는 광을 집속시키고, 파리눈 렌즈(30)는 피사체의 전면에 균일한 입사가 될 수 있도록 광을 유도한다.The light converging unit 20 focuses the light from the light source 10, and the fly's eye lens 30 induces the light to be uniformly incident on the front surface of the subject.

그리고, 애퍼쳐(aperture)(40)는 도 2에 예시하고 있는 바와 같은 개구 형상을 형성하고 있다. 도면에서 빗금친 부분은 빛을 차단하는 블로킹 영역이다. 애퍼쳐(40)는 중앙 부분에 원형의 개구(O) 영역이 형성되고, 가장 자리 부분에는 광을 차단하는 차단영역이 형성된다. 여기서, 개구(O)의 지름은"d1"으로 형성된다.Then, the aperture 40 forms an opening shape as illustrated in FIG. 2. The hatched portion in the figure is a blocking area that blocks light. The aperture 40 has a circular opening O region in the center portion, and a blocking region for blocking light at the edge portion. Here, the diameter of the opening O is formed as "d1".

한편, 광의 진행 순서상 애퍼처(40) 다음으로 위치하는 유리판(50)은 위치에 따른 투과율이 다른 제1 영역(A1) 및 제2 영역(A2)을 포함해서 형성된다. 여기서, 제1 영역(A1)의 투과율을 'P1', 제2 영역(A2)의 투과율을 'P2'라고 할 때, 'P1 > P2' 라는 부등식이 성립된다.On the other hand, the glass plate 50 located next to the aperture 40 in the order of progress of light is formed including the 1st area | region A1 and 2nd area | region A2 from which the transmittance | permeability differs according to a position. Here, when the transmittance of the first region A1 is 'P1' and the transmittance of the second region A2 is 'P2', an inequality equation of 'P1> P2' is established.

도 3에서 예시하고 있는 바처럼, 유리판(50)의 제2 영역(A2)은 바람직하게 지름이 'd2'인 원형의 형상을 이룬다. 여기서, 애퍼쳐(40) 개구의 지름 'd1'은 유리판(50) 제2 영역(A2)의 지름 'd2' 보다 크게 형성된다. 또한, 애퍼쳐(40) 개구의 중심과 제2 영역(A2)의 중심은 광축(x) 상에 위치한다.As illustrated in FIG. 3, the second region A2 of the glass plate 50 preferably has a circular shape having a diameter of 'd2'. Here, the diameter 'd1' of the aperture 40 is larger than the diameter 'd2' of the second region A2 of the glass plate 50. In addition, the center of the aperture 40 and the center of the second area A2 are located on the optical axis x.

한편, 도 4는 애퍼쳐 개구(O)와 유리판(50)을 광축을 중심으로 보았을 때의 평면 모습이다.4 is a plan view when the aperture opening O and the glass plate 50 are seen centering on the optical axis.

도시된 바처럼, 애퍼쳐 개구(O) 안쪽으로 유리판(50)의 제2 영역(A2)이 위치하고, 개구의 원주와 제2 영역(A2)의 원주 사이로는 제1 영역(A1)이 위치한다. 이 때, 제2 영역(A2)은 광의 중심 부분에 대응하며, 실질적으로 간섭을 일으키지 못하는 0차 광이다. 한편, 제1 영역(A1)은 광의 가장 자리 부분에 대응하며, 간섭이 일어나는 부분이다.As shown, the second area A2 of the glass plate 50 is located inside the aperture opening O, and the first area A1 is located between the circumference of the opening and the circumference of the second area A2. . In this case, the second region A2 corresponds to the center portion of the light and is zero-order light that does not substantially cause interference. On the other hand, the first area A1 corresponds to the edge portion of the light and is a portion where interference occurs.

상술한 바처럼, 제2 영역(A2)의 투과율(P2)은 제1 영역(A1)의 투과율(P1)보다 낮기 때문에, 중앙 부분 즉, 간섭이 일어나지 않는 곳보다 간섭을 일으키는 곳에 단위 면적당 더 많은 광을 통과시킬 수 있게 되어서, 동일한 면적이 간섭이 되지 않아 디씨 레벨에 영향을 준다고 해도, 이 부분은 비율적으로 낮아지게 되어 해상도를 높일 수 있게 된다.As described above, since the transmittance P2 of the second region A2 is lower than the transmittance P1 of the first region A1, more per unit area is caused in the center portion, that is, where the interference is caused than where the interference does not occur. Even if the same area does not interfere with each other and affects the DC level, the portion can be lowered proportionally and the resolution can be increased.

또한, 중심을 통과하는 광 자체를 막지 않고, 선택적으로 그 투과도를 낮춘 것이기 때문에, 이소 패턴에 대해서도 적용 사용할 수 있게 된다.In addition, since the transmittance is selectively lowered without blocking the light passing through the center itself, the present invention can also be used for an iso pattern.

한편, 상술한 제2 영역(A2)은 유리보다 낮은 투과율을 갖는 물질(예, 크롬 등)로 코팅해서 형성된다.On the other hand, the second region A2 described above is formed by coating with a material having a lower transmittance than glass (for example, chromium).

상술한 바처럼, 애퍼쳐(40) 및 유리판(50)을 투과하면서 선택적으로 0차 광이 부분적으로 줄어든 광은 조명 렌즈(60)에 집광이 되어, 포토 마스크(또는, 레티클)(80)에 입사된다. 포토 마스크(80)에는 전사하고자 하는 패턴이 레이 아웃되어 있다. 계속해서, 포토 마스크(80)를 통과한 광은 투사 렌즈(70)를 통과하고, 최종적으로 웨이퍼 스테이지(91)에 놓여 있는 반도체 기판(93) 상에 도포되어 있는 포토레지스트에 전사된다.As described above, the light of which the 0th order light is partially reduced while passing through the aperture 40 and the glass plate 50 is focused on the illumination lens 60, and thus the photomask (or reticle) 80 Incident. The pattern to be transferred is laid out on the photo mask 80. Subsequently, the light passing through the photo mask 80 passes through the projection lens 70 and is finally transferred to the photoresist applied on the semiconductor substrate 93 placed on the wafer stage 91.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지 식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical spirit of the present invention and the following will be understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Various modifications and variations are possible, of course, within the scope of equivalents of the claims to be described.

상술한 바처럼, 본 발명에 따르면 원형 조명에서 중앙 부분의 O차 광을 부분적으로 줄여 사용하기 때문에, 이소 패턴 및 덴스 패턴 모두에 대응해서 사용할 수 있는 이점이 있다.As described above, according to the present invention, since the O-order light of the center portion is partially reduced and used in circular illumination, there is an advantage that it can be used corresponding to both the iso pattern and the dense pattern.

Claims (6)

광원;Light source; 상기 광원에서 방사되는 광을 집속시키는 집광 유닛;A light condensing unit for condensing light emitted from the light source; 상기 집속된 광을 균일화하는 파리눈 렌즈;A fly's eye lens for uniformizing the focused light; 상기 균일화된 광의 형상을 이루는 애퍼쳐;An aperture forming the shape of the uniformed light; 상기 애퍼처를 투과한 광에서 선택적으로 0차 광을 줄이며, 제 1 투과율을 가지는 제 1 영역과 상기 제 1 투과율보다 작은 제 2 투과율을 가지며 상기 제 1 영역 내부에 제 2 영역을 가지는 유리판;A glass plate selectively reducing zeroth order light from the light transmitted through the aperture, having a first region having a first transmittance and a second transmittance smaller than the first transmittance, and having a second region inside the first region; 상기 유리판을 투과한 광을 포토 마스크로 유도하는 조명 렌즈; 및,An illumination lens for guiding light transmitted through the glass plate to a photo mask; And, 상기 포토 마스크를 통과한 광을 반도체 기판 위로 유도하는 투사 렌즈;A projection lens for guiding light passing through the photo mask onto a semiconductor substrate; 를 포함하는 노광 장치.Exposure apparatus comprising a. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 애퍼처의 개구 형상은 원형을 이루는 노광 장치.The aperture shape of the aperture is circular. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 유리판의 제2 영역은 상기 애패처의 개구 형상보다 작은 지름을 갖는 원형으로 이루어지는 노광 장치.The 2nd area | region of the said glass plate is an exposure apparatus which consists of a circle which has a diameter smaller than the opening shape of the said patcher. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 유리판의 제2 영역 중심과 상기 애퍼처의 개구 형상의 중심은 동일한 광축 상에 위치하는 노광 장치.The exposure apparatus of the center of the 2nd area | region of the said glass plate and the center of the opening shape of the aperture are located on the same optical axis. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 영역은 유리보다 낮은 투과율을 갖는 물질로 코팅된 노광 장치.And the second region is coated with a material having a lower transmittance than glass.
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