KR102011262B1 - 반도체 소자 가공용 렌즈의 반사광 차단 필터 및 이를 이용한 노광용 광학계 - Google Patents

반도체 소자 가공용 렌즈의 반사광 차단 필터 및 이를 이용한 노광용 광학계 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고출력 레이저를 사용하는 반도체 소자 가공용 렌즈에 유입되는 반사광을 차단하여 렌즈의 손상을 방지할 수 있는 반도체 소자 가공용 렌즈의 반사광 차단 필터 및 이를 이용한 노광용 광학계에 관한 것으로서, 입사되는 빛의 입사각에 따라 투과율이 달라지는 렌즈로서, 복수개의 렌즈로 이루어진 광학계에 삽입되어, 상기 광학계에 유입되는 반사광을 차단하는 반도체 소자 가공용 렌즈의 반사광 차단 필터 및 이를 이용한 노광용 광학계를 제공함으로써, 노광용 광학계에 집속되는 노광면으로부터의 반사광을 차단하여 광학계를 구성하는 렌즈의 손상을 방지하는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 소자 가공용 렌즈의 반사광 차단 필터 및 이를 이용한 노광용 광학계{Filter for cutting off reflected light of lens for semiconductor element processing and optical system for exposure using thereof}
본 발명은 반사광 차단 필터에 관한 것으로서, 특히 고출력 레이저를 사용하는 반도체 소자 가공용 렌즈에 유입되는 반사광을 차단하여 렌즈의 손상을 방지할 수 있는 반도체 소자 가공용 렌즈의 반사광 차단 필터 및 이를 이용한 노광용 광학계에 관한 것이다.
본 발명은 중소벤처기업부와 한국산업기술진흥원의 “지역특화산업육성사업(비R&D, R0005626)”으로 수행된 연구결과이다.
포토리소그래피(Photolithography)는 설계된 전자회로를 유리판 위에 금속패턴으로 만들어 놓은 마스크(Mask)에 빛을 인가하여 생기는 그림자를 웨이퍼(Wafer) 상에 전사시켜 복사하는 기술로서, 반도체의 제조 공정에서 설계된 패턴을 웨이퍼 상에 형성하는 반도체 미세화의 가장 중요한 선도 기술이다.
반도체 소자는 3차원 구조물이지만 복잡한 구조를 각각의 높이에 따라 2차원적인 레이어로 나누어 회로설계가 가능하며 이러한 2차원 회로를 고출력 레이저와 수차를 잡아 집속하는 렌즈를 사용한 패턴복사를 수행하여 짧은 시간에 소자의 대량 생산이 가능하다. 포토리소그래피 공정만으로 3차원 구조가 만들어지는 것은 아니지만 도화지에 색을 칠하기 전 밑그림을 잘 그려야 좋은 그림이 완성되듯이 포토리소그래피 공정은 반도체 소자 제조에 있어 매우 중요한 공정 중의 하나이다.
도 1은 기본적인 포토리소그래피 시스템의 구조를 나타낸 도면으로서, 도 1을 참조하면, 포토리소그래피 공정은 집광렌즈(Condensing lens)에 의해 광원이 마스크를 투과하고, 투사렌즈(Projection lens)가 이를 다시 집속하여 웨이퍼에 마스크의 패턴을 전사시키게 된다. 이러한 포토리소그래피 공정을 수행하는 파츠(Parts) 중에 광원으로 사용되는 레이저 광을 원하는 형태로 집속해주는 집광렌즈 및 투사렌즈의 구성에 따라 노광방식이 결정된다. 노광방식 중 특히 근접노광방식에서는 감광제에서 발생하는 가스 및 이물질로 인해 렌즈의 분해능이 감소하고 재현성이 저하될 수 있으며, 이에 따라 해상도의 한계가 변동되면서 반도체 제작에 문제가 발생하게 되므로, 광을 집속해주는 렌즈의 성능변화는 반도체 소자의 성능과 직결된다.
일부 후천적인 영향으로 인해 노광용 광학계의 성능이 변화될 수도 있지만 원천적으로 렌즈의 설계에서 발생되는 문제를 줄여야 광학계의 수명에 문제가 없으며 각 메이커들은 원천적인 설계의 결함을 해결하기 위해 많은 노력을 기울이고 있다.
전술한 바와 같이, 포토리소그래피 공정에서 가장 중요한 것은 마스크 패턴을 웨이퍼에 전사하는 한계인 분해능(Resolution)이다. 분해능은 마스크 패턴을 노광하였을 때 전사될 수 있는 최소 크기의 척도를 말한다. 광학렌즈의 분해능은 하이젠베르크(Werner Karl Heisenberg)의 불확정성 원리에 따라 파동의 회절 현상에 의해 제한되어 있으므로, 이론적으로 포트리소그래피에서 구현할 수 있는 최소 선폭은 렌즈의 해상력에 의해 결정되고 렌즈의 해상력은 렌즈 설계 과정에서 그 한계를 결정하게 되는데, 회절 한계에 가깝도록 여러 수차를 상쇄하려다 보면 다양한 문제들이 발생할 수 있다.
렌즈의 설계에서 발생될 수 있는 여러 문제점 중에서, 렌즈의 각 면으로 되돌아오며 집속되는 반사광이 렌즈를 파손시킬 수 있는데, 특히 레이저 광을 광원으로 하는 경우에 렌즈의 파손이 심각하며 렌즈의 수명이 극히 짧아지게 된다. 따라서 렌즈를 설계하는 과정에서 이러한 문제점을 보완한다 하더라도 완벽한 보완 설계는 현실적으로 불가능한 문제점이 있다.
KR 10-2015-0016576 A (2015.02.12.) KR 10-1354162 B1 (2014.01.15.) KR 10-2014-0089356 A (2014.07.14.)
이에 본 발명자는 상술한 제반 사항을 종합적으로 고려하여 기존의 노광용 광학계가 지닌 한계 및 문제점의 해결에 역점을 두어, 노광면에서 반사되는 반사광의 집속을 방지하여 그로 인한 렌즈의 파손을 최소화하는 효과를 도모할 수 있는 새로운 구조의 노광용 광학계를 개발하고자 각고의 노력을 기울여 부단히 연구하던 중 그 결과로써 본 발명을 창안하게 되었다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 노광면에서 반사되는 반사광의 집속을 방지할 수 있도록 하는 반사광 차단 필터를 제공하는 데 있는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 노광면에서 반사되는 반사광의 집속을 방지할 수 있도록 하는 반사광 차단 필터를 구비하는 노광용 광학계를 제공하는 데 있는 것이다.
여기서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 이상에서 언급한 기술적 과제 및 목적으로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제 및 목적들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자 가공용 렌즈의 반사광 차단 필터는, 입사되는 빛의 입사각에 따라 투과율이 달라지는 렌즈로서, 복수개의 렌즈로 이루어진 광학계에 삽입되어, 상기 광학계에 유입되는 반사광을 차단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자 가공용 렌즈의 반사광 차단 필터는, 조리개로부터 입사되는 레이저 광을 투과하는 제1오목렌즈와, 상기 제1오목렌즈로부터 입사되는 레이저 광을 투과하는 제1볼록렌즈와, 상기 제1볼록렌즈로부터 입사되는 레이저 광을 투과하는 제2오목렌즈 및 상기 제2오목렌즈로부터 입사되는 레이저 광을 투과하여 노광면에 조사하는 제2볼록렌즈를 적어도 구비하는 노광용 광학계에서, 상기 노광면으로부터 반사되는 빛이 상기 제1오목렌즈, 제1볼록렌즈, 제2오목렌즈, 제2볼록렌즈 중 어느 하나에 집속되는 경우, 해당 렌즈와 상기 노광면 사이에 장착되어 상기 노광면에서 반사되는 빛을 차단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 상기 반도체 소자 가공용 렌즈의 반사광 차단 필터를 포함하는 노광용 광학계를 제공한다.
전술한 바와 같이 본 발명은 노광용 광학계에 집속되는 노광면으로부터의 반사광을 차단함으로써 광학계를 구성하는 렌즈의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 렌즈의 손상을 방지함으로써 렌즈의 수명을 연장시키며, 이에 따라 노광용 광학계의 수리 또는 교체로 인하여 소요되는 비용과 시간, 교체 중 진행되지 못하는 작업의 손실 등을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은 렌즈의 설계에서 요구되는 분해성능을 만족하면서 내부반사광을 제거할 수 있으므로, 보다 성능 위주의 렌즈설계가 이루어져도 수명에 문제가 없는 광학계의 제작이 가능한 효과가 있다.
도 1은 기본적인 포토리소그래피 시스템의 구조를 나타낸 도면,
도 2는 일반적인 노광용 광학계의 광경로도,
도 3은 렌즈면의 법선에 대한 입사광의 수렴과 발산을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 반사광 차단 필터가 구비될 노광용 광학계의 구성도,
도 5는 도 4의 광학계의 분해능을 나타낸 그래프,
도 6은 도 4의 광학계의 곡률 및 왜곡수차를 나타낸 그래프,
도 7은 도 4의 광학계의 스팟 다이어그램,
도 8은 및 도 9는 본 발명에 따른 반사광 차단 필터가 구비될 노광용 광학계의 내부 반사광 분석도,
도 10은 본 발명에 따른 반사광 차단 필터를 구비하는 노광용 광학계의 구성도,
도 11은 본 발명에 따른 반사광 차단 필터를 구비하는 노광용 광학계에 입사되는 반사광의 경로도,
도 12는 본 발명에 따른 반사광 차단 필터를 구비하는 노광용 광학계에서 차단되는 반사광을 나타낸 도면,
도 13은 본 발명에 따른 반사광 차단 필터에 기준파장 365nm의 광선이 0° 및 30° 로 입사하는 경우의 투과율을 측정하여 함께 나타낸 그래프,
도 14는 본 발명에 따른 반사광 차단 필터를 구비하는 렌즈의 분해능을 나타낸 그래프,
도 15는 본 발명에 따른 반사광 차단 필터를 구비하는 렌즈의 곡률 및 왜곡수차를 나타낸 그래프,
도 16은 본 발명에 따른 반사광 차단 필터를 구비하는 렌즈의 스팟 다이어그램.
이하에서는 본 발명에 따른 반도체 소자 가공용 렌즈의 반사광 차단 필터 및 이를 이용한 노광용 광학계에 대한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에서 설명되는 실시 예는 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것으로, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않고 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타낸다. 하기의 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것일 뿐, 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
여기서, 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝힌다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
아울러 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, "부"의 용어에 대한 의미는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위 또는 모듈 형태를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 혹은 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수도 있다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
렌즈의 설계는 사용 조건, 요구되는 분해 한계, 설계자의 능력 등에 따라 매우 다양하게 설계될 수 있으며 설계에 따라 내부광의 분포 또한 다양하다. 다만 내부 반사광의 집속은 설계 성능을 위해 어느 정도 피할 수 없는 요소이기도 하므로 고출력 광원을 사용하는 포토리소그래피 등의 반도체 공정에서는 필히 제작에 앞서 분석이 필요하다.
그러나 분석을 통해 분해성능을 만족하면서 모든 내부반사광을 제거할 수 있는 것은 현실적으로 어려우므로 본 발명은 노광용 광학계에 장착하여 보다 성능 위주의 설계가 이루어져도 수명에 문제가 없는 광학계의 제작이 가능한 반도체 소자 가공용 렌즈의 반사광 차단 필터 및 이를 이용한 노광용 광학계를 제공하는데 그 특징이 있다.
먼저, 도 2는 일반적인 노광용 광학계의 광경로도이고, 도 3은 렌즈면의 법선에 대한 입사광의 수렴과 발산을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 종래의 일반적인 노광용 광학계는 조리개로부터 입사된 레이저 광이 4개의 렌즈로 이루어진 노광용 광학계를 통해 노광면에 조사된다. 광학설계의 특성상 광원으로부터 나온 빛은 렌즈를 투과하는 동안 한 점에 집중되지 않고 넓게 퍼져서 진행하며 마지막 렌즈를 통과하여 노광면에 도달하게 되면 하나의 점으로 집속되어 노광공정을 수행하게 된다.
도면에서는 발생되지 않는 것처럼 보이지만 실제로 광학계 내부에서는 무수히 많은 반사와 투과가 이루어지며 그 과정에서 렌즈의 특정면에 반사된 광들이 집속이 되면 렌즈에 손상을 입히게 된다. 렌즈가 입는 손상으로는 표면에 형성된 무반사 코팅의 벗겨짐, 균열 발생, 렌즈의 깨짐 현상 등이 나타날 수 있으며 모든 손상은 렌즈의 성능과 직결되어 부분 혹은 전체 성능에 큰 영향을 주게 되므로, 심각한 경우 렌즈의 사용이 불가능하게 된다.
노광용 광학계를 구성하는 렌즈의 종류로는 크게 오목렌즈와 볼록렌즈가 있으며, 이 중에서 한 종류로만 구성할 수도 있으나 여러 광학수차를 보정하려면 도 2의 노광용 광학계처럼 오목렌즈와 볼록렌즈의 조합이 일반적이다. 이러한 조합을 통해 빛은 투과를 반복하여 일부는 정상적으로 노광면에 집속되지만 일부 노광면에서 반사된 빛은 수렴 혹은 발산의 형태로 광원 방향으로 피드백 된다. 광원 방향으로 피드백이 된 반사광은 노광면에 영향을 주진 않지만 앞서 언급한 바와 같이 반사면의 전반부에 있는 특정 렌즈 면에 수렴이 되면서 코팅 및 렌즈 자체에 손상을 줄 수 있다.
렌즈의 내부 반사광들이 수렴되는지 또는 발산되는지는 반사면의 곡률에 따라 결정되는데, 도 3과 같이 반사광은 반사면에 대하여 입사광이 법선의 아래에 있으면 발산, 법선의 위에 있으면 수렴된다.
본 발명에 따른 반도체 소자 가공용 렌즈의 반사광 차단 필터를 포함하는 노광용 광학계의 설계를 위하여, 먼저 본 발명에 따른 반사광 차단 필터가 구비될 노광용 광학계를 설계하고 성능을 분석하였다. 도 4는 본 발명에 따른 반사광 차단 필터가 구비될 노광용 광학계의 구성도로서, 조리개(10)를 통해 입사되는 광선이 통과하는 순서에 따라 렌즈면에 번호를 순차적으로 부여하고, 도 5 내지 도 7과 같이 노광용 광학계의 성능을 분석하였다. 도 5는 도 4의 광학계의 분해능을 나타낸 그래프이고, 도 6은 도 4의 광학계의 곡률 및 왜곡수차를 나타낸 그래프이며, 도 7은 도 4의 광학계의 스팟 다이어그램이다.
도 4의 노광용 광학계는 제1오목렌즈(20), 제1볼록렌즈(30), 제2오목렌즈(40) 및 제2볼록렌즈(50)로 구성된다.
도 5는 렌즈의 전반적인 분해 성능을 보여주는 MTF(Modulation Transfer Function)으로서, 도시된 바와 같이 그래프가 회절한계에 거의 가깝게 설계된 것을 볼 수 있다. MTF의 값이 회절한계에서 멀어진다면 분해 성능이 주어진 설정 조건(렌즈 설계 조건) 내에서 제 성능을 발휘하지 못한다고 할 수 있다.
도 6은 노광면에 맺히는 빛의 초점 분포를 단면적으로 보여주는 그래프로서, 곡선의 기울기가 심할수록 노광면의 영역 내에서 중심과 가장자리 간 초점 위치가 다르다는 것을 의미한다. 이는 초점심도와 밀접한 연관이 있으며 초점의 전 영역 내에서의 최대-최소 편차가 초점심도보다 작아야 한다.
도 7의 왜곡수차(distortion)는 마스크의 이미지와 웨이퍼에 투사될 패턴 간의 1대1 매칭 정도를 의미하며 비율이 클수록 매칭 정도는 하락한다. 설계에서는 약 0.05%의 오차를 갖고 있다.
다음으로 본 발명에 따른 반사광 차단 필터를 적용할 수 있도록, 본 발명에 따른 반사광 차단 필터가 구비될 노광용 광학계의 내부 반사광을 분석하였다.
도 8은 및 도 9는 본 발명에 따른 반사광 차단 필터가 구비될 노광용 광학계의 내부 반사광 분석도로서, 도 8은 도 4의 제1볼록렌즈(30)의 제3면(3)에서 보여지는 반사광의 발산 경로도를 나타낸 것이고, 도 9는 도 4의 제2오목렌즈(40)의 제5면(5)에서 보여지는 반사광의 수렴 경로도를 나타낸 것이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 노광용 광학계를 구성하는 대부분의 렌즈면에서는 반사광이 발산 형태로 반사되고 있으므로 반사광에 의한 렌즈 손상은 거의 없는 편이나, 도 9에 도시된 바와 같이, 제2오목렌즈(40)의 제5면(5)에서 반사되는 빛은 제1볼록렌즈(30)의 제4면(4) 부근에 수렴된다. 따라서 제2오목렌즈(40)의 제5면(5)에서 발생하는 반사광이 제1볼록렌즈(30)의 제4면(4)에 손상을 줄 가능성이 크며, 이는 장시간 반사된 고출력 광에 의해 손상을 입은 제4면(4)은 표면의 거칠기가 변화하며 이 부분을 통과하는 투과광의 집속 능력에 영향을 주어 결국 노광면의 일부분에 해상도 저하가 발생하게 된다는 것을 의미한다.
도 10은 본 발명에 따른 반사광 차단 필터를 구비하는 노광용 광학계의 구성도이고, 도 11은 본 발명에 따른 반사광 차단 필터를 구비하는 노광용 광학계에 입사되는 반사광의 경로도이며, 도 12는 본 발명에 따른 반사광 차단 필터를 구비하는 노광용 광학계에서 차단되는 반사광을 나타낸 도면이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 종래의 노광용 광학계를 구성하는 렌즈들 중 제1볼록렌즈(30)와 제2오목렌즈(40) 사이에 본 발명에 따른 반사광 차단 필터(100)가 구비된다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반사광 차단 필터(100)는 제1볼록렌즈(30)의 제4면(4)과 제2오목렌즈(40)의 제5면(5) 사이에 굴절능이 없는 곡면형 렌즈 형태로 구현된다.
본 발명에 따른 반사광 차단 필터(100)는 광원의 파장대역에서 고효율의 투과성을 갖도록 표면이 코팅되어 있으며, 필터(100)로 입사하는 입사광의 입사각도에 따라 필터링되는 파장대역이 쉬프트(shift)되는 성향을 갖도록 설계된 필터이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제1볼록렌즈(30)의 제4면(4)을 통과한 빛이 필터(100)를 통과 한 후 제2오목렌즈(40)의 제5면(5)으로 입사되고 있으며 도 9와 같이 역시 제5면(5)에서 광의 일부가 반사된다. 이때, 제5면(5)에서 반사된 빛이 제4면(4)을 향해 수렴되고 있으나 도 9와 다르게 삽입된 필터(100)를 먼저 통과해야 한다. 여기서 정방향(제4면에서 제5면으로 진행하는 빛의 방향)으로 진행된 빛이 필터(100)를 통과할 때의 입사각도가 대부분 필터(100)가 이루는 곡면의 법선과 큰 차이가 없다. 그러나 역방향(제5면에서 제4면으로 진행하는 빛의 방향)으로 진행하는 빛을 보면, 필터(100)로 입사하는 각도가 필터(100)의 곡면의 법선에 대해 큰 각도를 이루며 입사되는 것을 볼 수 있다. 이는 반사된 빛이 수렴되어야 하므로 광축(렌즈의 회전 중심축)으로 모여드는 방향으로 진행하고 있기 때문이며 이러한 입사각의 차이로 인해 필터(100)의 역할이 가능해 진다. 도 12에 본 발명에 따른 반사광 차단 필터(100)에 의하여 실제로 차단되는 반사광을 나타내었다.
도 13은 본 발명에 따른 반사광 차단 필터에 기준파장 365nm의 광선이 0° 및 30° 로 입사하는 경우의 투과율을 측정하여 함께 나타낸 그래프로서, 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반사광 차단 필터(100)에 반사광이 0° 로 입사하면 투과율이 약 98% 이상인 반면, 30° 의 입사각으로 입사한 반사광의 투과율은 현저하게 낮아지는 것을 확인할 수 있다. 즉, 렌즈의 설계에서 의도치 않게 렌즈 내부의 특정 위치에 수렴하는 반사광이 발생하는 경우 본 발명에 따른 반사광 차단 필터(100)에 의해 반사면 후반부로 수렴되는 반사광의 양을 현저히 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 반사광 차단 필터(100)는 수렴되는 반사광의 양을 줄임으로써 수렴부 위치에서 단위면적당 광 파워가 집중되는 것을 방지하여 렌즈의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 반사광 차단 필터를 적용한 노광용 광학계의 성능을 분석한 결과를 도 14 내지 도 16에 도시하였다. 도 14는 본 발명에 따른 반사광 차단 필터를 구비하는 렌즈의 분해능을 나타낸 그래프이고, 도 15는 본 발명에 따른 반사광 차단 필터를 구비하는 렌즈의 곡률 및 왜곡수차를 나타낸 그래프이며, 도 16은 본 발명에 따른 반사광 차단 필터를 구비하는 렌즈의 스팟 다이어그램이다.
도 14에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 반사광 차단 필터를 구비하는 렌즈의 MTF값은 필터 장착 전에 비해 미세한 변화는 있지만 거의 변화 없이 회절한계에 가까운 것을 볼 수 있다. 또한, 도 15 및 도 16에서도 나타난 바와 같이 필터 장착 전에 비해 성능에 큰 영향이 없는 것을 알 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 반사광 차단 필터를 구비함으로써, 노광용 광학계를 구성하는 렌즈들의 제5면에서 반사된 수렴광의 대부분이 수렴되지 않고 필터링되는 것을 확인할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 반사광 차단 필터를 구비하는 노광용 광학계는 본 발명에 따른 반사광 차단 필터의 삽입으로 인해 렌즈의 성능 데이터가 왜곡되지 않고 본래의 성능을 유지할 수 있다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시 예를 중심으로 구체적으로 기술되었으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.
10: 조리개 20: 제1오목렌즈
30: 제1볼록렌즈 40: 제2오목렌즈
50: 제2볼록렌즈 100: 반사광 차단 필터

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 조리개로부터 입사되는 레이저 광을 투과하는 제1오목렌즈와, 상기 제1오목렌즈로부터 입사되는 레이저 광을 투과하는 제1볼록렌즈와, 상기 제1볼록렌즈로부터 입사되는 레이저 광을 투과하는 제2오목렌즈 및 상기 제2오목렌즈로부터 입사되는 레이저 광을 투과하여 노광면에 조사하는 제2볼록렌즈를 적어도 구비하는 노광용 광학계에서, 상기 제1볼록렌즈의 제4면과 제2오목렌즈의 제5면 사이에 굴절능이 없는 곡면형 렌즈 형태로 구비되며, 상기 제1볼록렌즈의 제4면을 투과하여 입사되는 레이저 광의 파장대역에서 투과성을 갖도록 표면이 코팅되고, 상기 제2오목렌즈의 제5면에서 반사되어 입사되는 입사광의 입사각도에 따라 필터링되는 파장대역이 쉬프트(shift)되도록 설계되어, 상기 제1볼록렌즈의 제4면을 투과하여 입사되는 상기 레이저 광은 투과시켜 상기 제2오목렌즈의 제5면으로 입사시키고, 상기 제2오목렌즈의 제5면으로부터 반사되어 렌즈의 법선에 대하여 입사각이 30도 이상으로 입사되는 레이저 광은 차단하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 가공용 렌즈의 반사광 차단 필터.
  3. 조리개로부터 입사되는 레이저 광을 투과하는 제1오목렌즈, 상기 제1오목렌즈로부터 입사되는 레이저 광을 투과하는 제1볼록렌즈, 상기 제1볼록렌즈로부터 입사되는 레이저 광을 투과하는 제2오목렌즈 및 상기 제2오목렌즈로부터 입사되는 레이저 광을 투과하여 노광면에 조사하는 제2볼록렌즈를 적어도 구비하는 노광용 광학계에 있어서,
    상기 제1볼록렌즈의 제4면과 제2오목렌즈의 제5면 사이에 굴절능이 없는 곡면형 렌즈 형태로 구비되며, 상기 제1볼록렌즈의 제4면을 투과하여 입사되는 레이저 광의 파장대역에서 투과성을 갖도록 표면이 코팅되고, 상기 제2오목렌즈의 제5면에서 반사되어 입사되는 입사광의 입사각도에 따라 필터링되는 파장대역이 쉬프트(shift)되도록 설계되어, 상기 제1볼록렌즈의 제4면을 투과하여 입사되는 상기 레이저 광은 투과시켜 상기 제2오목렌즈의 제5면으로 입사시키고, 상기 제2오목렌즈의 제5면으로부터 반사되어 렌즈의 법선에 대하여 입사각이 30도 이상으로 입사되는 레이저 광은 차단하는 반사광 차단 필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광용 광학계.
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