KR19980028354A - 광학 조명계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리소그라피 공정에 적용되는 광학 조명계에 관한 것으로, 웨이퍼상에 구현할 패턴이 형성된 마스크의 상부 소정 위치에 마스크에 형성된 패턴의 방향과 동일한 편광방향을 가진 조명을 마스크 상에 입사시킬 수 있도록 편광방향을 변경시키는 광축 조정 플래이트를 장착함으로써 광의 콘트라스트를 개선하여 리소그라피 공정효율을 향상시킬 수 있다.

Description

광학 조명계

본 발명은 반도체 리소그라피(Lithography) 공정에 이용되는 스테퍼(stepper system)의 광학 조명계에 관한 것으로, 특히 마스크상에 형성된 패턴(Pattern)의 방향성에 관계없이 마스크의 상부 소정 위치에 마스크상에 형성된 패턴의 방향과 동일한 편광방향을 가진 조명을 제공하도록 구비된 광축조정 플래이트를 설치함에 의해 종래 마스크 일부에서만 국한된 선형 편광 조명(Linear polarizotion illuimination) 효과를 마스크 전 영역에 걸쳐 볼수 있도록 하여 양호한 콘트라스트(contrast)를 얻을 수 있게하는 광학 조명계에 관한 것이다.

반도체 소자의 리소그라피 공정에 있어서 사용되는 조명계는 일반적으로 웨이퍼상에 소정 형상의 패턴을 형성하기 위해 광원으로부터 나온 빛이 패턴이 형성된 마스크를 통과하도록 한다.

이때 광원으로부터 나와 마스크로 입사되는 빛은 웨이퍼상에 원하는 형상의 패턴이 정확히 형성 되도록 빚의 세기와 방향성을 조절하는 구성 부재들을 통과하게 된다.

즉, 광원으로 부터 나온 광의 세기를 조절하는 애퍼처와, 상기 애퍼처를 통과한 광을 선형적으로 편광시키는 선형 편광자(linear polarizer) 및 상기 선형 편광자를 통과한 광을 마스크상에 접속시키는 접속렌즈등으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 종래의 선형 편광 조명계에 있어서는, 마스크에 입사되는 빛의 방향이 웨이퍼상에 구현하고자 하는 패턴의 방향과는 다를 수가 있다.

예컨데, 패턴의 방향과 평행한 편광 방향을 가진 조명이 입사될 경우에는 상시 콘트라스트가 증가된다.

그러나 상기 형성하고자 하는 패턴의 방향과 수직하거나 또는 평행하지 않은 다른 방향을 가진 편광에 대해서는 도리어 광의 콘트라스트를 저하시키게 되어 리소그라피 공정 효율을 저하시켜, 결국 반도체 소자의 제조수율 및 신뢰성을 저하시키게 되는 문제점이 발생할 수 있다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 광학 조명계의 마스크 상부 소정 위치에 마스크에 형성된 패턴의 방향과 동일한 편광 방향을 갖도록 하기 위해 입사되는 광의 편광방향을 변경하는 광축조정 플레이트를 구비시킴으로써, 마스크 패턴과 동일한 방향의 편광조명을 제공하여 리소그라피 공정에서의 제조공정효율을 향상시킬 수 있는 광학조명계를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1 은 본 발명의 기술에 따라 리소그라피 공정에서 구성되는 광학 조명계를 도시한 도면

도 2 는 상기 도 1 에 도시된 광축 조정 플레이트의 적용원리를 도시한 도면

도 3 은 상기 도 1 에 도시된 광축 조정 플래이트에 의한 패턴 방향성을 도시한 도면

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 광원 2 : 애퍼처(Aperture)

3 : 선형편광자(Linear polarizor) 5 : 접속렌즈(Condense lens)

7 : 광축 조정 플레이트(plate) 9 : 마스크

11 : 스테퍼 렌즈 13 : 웨이퍼

15 : 선형 편광 빔(linear polarization)

17,21a∼21c : 광축이 조정된 빔 19a∼19c : 패턴

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광학 조명계에 의하면, 광원과, 상기 광원으로 부터 나온 광의 세기를 조절하는 애퍼처와, 상기 애퍼처를 통과한 광을 선형적으로 편광시키는 선형 편광자와, 상기 선형편광자를 통과한 광을 마스크상에 접속시키는 접속렌즈와, 상기 접속렌즈를 거친 광이 통과하며 웨이퍼상에 형성하고자 하는 패턴이 형성된 마스크를 포함하는 리소그라피 공정의 광학 조명계에 있어서, 상기 마스크 상부 상부 소정위치에 상기 광원으로 부터 나와 마스크로 입사되는 선형 편광 빔의 광축을 변경시켜 마스크상에 형성된 패턴의 방향과 동일한 편광방향으로 조정하는 광축조정 플레이트를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시예에 대해 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 기술에 따른 광학 조명계를 도시한 도면이다.

상기 도면을 참조하면, 광원(1)으로부터 나온 광은 애퍼처(2)를 통해 그 세기가 조절되며, 또한 입사된 광이 일정한 방향성을 가진 선형 편광 빔으로 형성되는 것은 상기 애퍼처(2)의 전면 또는 후면에서 이뤄지게 된다.

다음, 상기 선형 편광빔은 접속렌즈(5)에 의해 마스크(9)면에 도달하게 된다.

상기 마스크(9) 면에는 광축조정 플레이트(7)가 바로 상부에 놓여 있다.

도2는 상기 광축 조정 플레이트(7)의 역할을 설명하기 위한 도면이다.

상기 도면을 참조하면, 선형 편광 빔(15)이 본 발명의 광축 조정 플레이트(7)를 통과하게 되면 일정각도 만큼 회전된 상태의 선형 편광빔으로 바뀌게 된다.

따라서 상기 광축 조정 플래이트(7)를 통과하는 빔의 방향성이 변경되는 것을 이용하여 상기 광축 조정 플래이트(7)를 마스크(9)의 상부 소정위치에 장착시킴으로써 마스크에 형성된 패턴의 방향과 동일한 선편광으로 입사되는 조명을 구성시킬 수 있다.

이때 상기 광축 조정 플래이트(7)는 반파장(λ/2) 플레이트를 사용한다.

도 3 은 상기 도 1 에 도시된 광축 조정 플래이트(7)가 마스크(9) 상부에서 입사되는 광의 방향성을 조정하는 것을 도시한 도면이다.

상기 도면을 참조하면, 마스크(9)상에 형성된 각 패턴(19a,19b,19c)은 도시된 바와같이 그 방향성이 다르다.

따라서 종래의 일정한 한 방향을 가진 선형 편광빔을 상기 마스크(9)에 주사할 경우, 동일한 방향의 패턴에 대해서만 광의 콘트라스트가 개선될 수 있지만 방향성이 다른 경우에는 콘트라스트가 도리어 낮아 질 수 있다.

그러나 본 발명에서는 마스크(9)의 상부에 광축 조정 플래이트(7)를 설치하여 마스크(9)에 입사되는 광을 변경시켜 마스크(9)에 형성된 패턴의 방향과 동일한 편광 방향을 갖도록 한다.

즉, 상기 광축 조정 플래이트(7)의 바로 아래 배치될 패턴의 방향에 따라서 상기 광축 조정 플래이트(7)는 각각 광축(optical axis)이 달라지고 이때의 광축은 조명이 항상 마스크(9)에 형성된 패턴의 방향과 평행한 방향의 선편광 조명이 유지되도록 한다.

한편, 상기 광축 조정 플레이트(7)로 반파장 플레이트(Half wave plate)를 사용한다.

따라서 상기의 경우 광학 조명계에 있어서 콘트라스트를 크게 향상시켜 리소그라피 공정효율을 높일 수 있다.

이상 상술한 바와같이, 본 발명의 기술에 따라 리소그라피 공정에 적용되는 광학 조명계의 구성에 있어서 웨이퍼상에 구현할 패턴이 형성된 마스크의 상부 소정 위치에 형성된 패턴의 방향과 동일한 편광 방향을 가진 조명을 마스크상에 입사시킬 수 있도록 광축을 변경시키는 광축조정 플래이트를 장착함으로써 광의 콘트라스트를 개선하여 리소그라피 공정효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 광원과, 상기 광원으로 부터 나온 광의 세기를 조절하는 애퍼처와, 상기 애퍼처를 통과한 광을 선형적으로 편광시키는 선형 편광자와, 상기 선형 편광자를 통과한 광을 마스크상에 접속시키는 접속렌즈와, 상기 접속롄즈를 거친 광이 통과하며 웨이퍼상에 형성하고자하는 패턴이 형성된 마스크를 포함하는 리소그라피 공정의 광학 조명계에 있어서, 상기 마스크 상부 상부 소정위치에 상기 광원으로 부터 나와 마스크로 입사되는 선형 편광 빔의 광축을 변경시켜 마스크상에 형성된 패턴의 방향과 동일 편광방향으로 조정하는 광축조정 플레이트를 구비한 것을 특징으로 하는 광학 조명계.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 광축조정 플레이트는 마스크상의 크롬부 상부 표면상에 설치되는 것을 특징으로 하는 광학 조명계.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 광축 조정 플래이트는 마스크 상부에 설치되되, 마스크면으로 부터 일정거리 이격된 위치에 설치되고, 상기 광축 조정 플래이트와 마스크면 사이에 광을 조사시키는 렌즈가 설치되는 것을 특징으로 하는 광학 조명계.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 광축조정 플레이트는 반파장 플레이트인 것을 특징으로 하는 광학 조명계.