KR19980056936U

KR19980056936U - Semiconductor Wafer Exposure Equipment

Info

Publication number: KR19980056936U
Application number: KR2019970001021U
Authority: KR
Inventors: 안병준
Original assignee: 문정환; 엘지반도체 주식회사
Priority date: 1997-01-25
Filing date: 1997-01-25
Publication date: 1998-10-15

Abstract

본 고안은 반도체 웨이퍼 노광장치에 관한 것으로, 종래에는 원판에 형성된 패턴의 크기가 미세하면 회절광의 입사각이 커지게 되어 1차 회절광이 투영렌즈의 동면상에 있는 조리개를 통과할 수 없기 때문에 결과적으로 패턴을 전사할 수 없게 되고 이로 인해 해상력이 떨어지는 문제점이 있었던 바, 본 고안은 램프와 조명계 렌즈 사이에 해상력을 저해시키는 간섭하지 않는 빛을 차단하는 편광 스토퍼가 설치됨으로써, 웨이퍼에 결상되는 상의 명암대비를 높일 수 있게 되어 고해상력을 얻을 수 있고, 웨이퍼에 전사되는 입사 회절광의 입사각도가 서로 같기 때문에 베스트 포커스면 뿐만 아니라 디포커스면에서도 미세 패턴을 전사할 수 있어 촛점심도가 크도록 한 것이다.The present invention relates to a semiconductor wafer exposure apparatus. In the related art, when the pattern formed on the original plate is minute, the incident angle of the diffracted light becomes large, and as a result, the first diffracted light cannot pass through the diaphragm on the same plane of the projection lens as a result. There was a problem that the pattern cannot be transferred and the resolution is lowered. The present invention provides a contrast stop between the lamp and the lens of the illumination system to block uninterrupted light that interferes with the resolution. The high resolution can be obtained, and since the incident angles of the incident diffracted light transferred to the wafer are the same, fine patterns can be transferred not only on the best focus surface but also on the defocus surface, thereby increasing the depth of focus.

Description

Semiconductor Wafer Exposure Equipment

본 고안은 반도체 웨이퍼 노광장치에 관한 것으로, 특히 편광 스토퍼를 사용하여 고해상이 요구되는 고집적 반도체 노광 공정에 적당하도록 한 반도체 웨이퍼 노광장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor wafer exposure apparatus, and more particularly, to a semiconductor wafer exposure apparatus adapted to be suitable for a highly integrated semiconductor exposure process requiring high resolution using a polarization stopper.

종래의 반도체 웨이퍼 노광장치는, 도 1a에 도시한 바와 같이, 광원으로 사용되는 램프(10)와, 빛을 집광하는 조명계 렌즈(11)와, 전사하고자 하는 패턴이 형성된 원판(12)과, 축소 노광을 할 수 있도록 하는 투영 렌즈(13)와, 투영 렌즈 조리개(14)와, 패턴의 상이 결상되는 웨이퍼(15)로 구성된다.The conventional semiconductor wafer exposure apparatus includes a lamp 10 used as a light source, an illumination system lens 11 for condensing light, an original plate 12 having a pattern to be transferred, and a reduction, as shown in FIG. 1A. It consists of the projection lens 13 which enables exposure, the projection lens diaphragm 14, and the wafer 15 which image-forms the pattern.

상기와 같은 구성에 반도체 웨이퍼 노광장치를 사용하여 노광공정을 진행하면, 도 1b에 도시한 바와 같이, 광축에 평행하게 조사된 파장이 λ인 빛이 주기가 P인 반복적인 명암 패턴을 갖는 원판(12)을 통과할 때 광축에 평행한 광(0 차원)과 1차 회절광(+ 일차원, - 일차원)이 발생하게 된다.When the exposure process is performed using the semiconductor wafer exposure apparatus in the above-described configuration, as shown in FIG. 1B, a disc having a repetitive contrast pattern in which light having a wavelength of λ irradiated parallel to the optical axis has a period P ( 12), light parallel to the optical axis (0 dimension) and first order diffracted light (+ one dimension,-one dimension) are generated.

상기 회절광이 발생하는 방향, 즉 회절 입사각 θ는,The direction in which the diffracted light is generated, that is, the diffraction incident angle θ,

P sin θ = nλ( n : 회전자수)P sin θ = nλ (n: number of rotors)

으로 표현된다.It is expressed as

상기와 같이 원판(12)을 통과한 빛은 패턴을 축소시키는 투영 렌즈(13)를 통과하여 웨이퍼(15)에 패턴의 상을 결상시킨다.As described above, the light passing through the original plate 12 passes through the projection lens 13 which reduces the pattern to form an image of the pattern on the wafer 15.

그러나, 상기와 같은 종래의 반도체 웨이퍼 노광장치는 패턴의 주기인 P의 크기에 따라 1차 회절광의 회절 입사각 θ의 크기가 다르게 되고, 회절 입사각의 크기에 따라 웨이퍼(15)에 결상되는 상의 해상력에 차이가 생기는 문제점이 있었다.However, in the conventional semiconductor wafer exposure apparatus as described above, the size of the diffraction incidence angle θ of the first diffracted light varies depending on the size of P, which is the period of the pattern, and the resolution of the image formed on the wafer 15 depends on the size of the diffraction incidence angle. There was a problem of difference.

즉, 주기가 큰 패턴이 형성된 원판(12)을 사용하여 노광공정을 수행하는 경우에 동면(瞳面 ; 투영 렌즈에서 입사각이 동일한 빛이 한점에 모이는 위치)에서의 회절광의 위치를 보면, 도 1c에 도시한 바와 같이, 1차 회절광이 투영 렌즈 조리개(14)를 통과할 수 있기 때문에 패턴을 웨이퍼(15)에 전사할 수 있다.In other words, when the exposure process is performed using the original plate 12 having a pattern having a large period, the position of the diffracted light in the pupil plane (the position where light having the same incident angle in the projection lens is collected at one point) is shown in FIG. 1C. As shown in Fig. 1, since the first diffraction light can pass through the projection lens aperture 14, the pattern can be transferred to the wafer 15.

그러나, 패턴이 미세해지면, 도 1d에 도시한 바와 같이, 회절광의 입사각이 커지게 되어 1차 회절광이 투영 렌즈(13)의 동면상에 있는 조리개(14)를 통과할 수 없기 때문에 결과적으로 패턴을 전사할 수 없게 되고 해상력의 한계를 갖게 된다.However, when the pattern becomes fine, as shown in Fig. 1D, the incident angle of the diffracted light becomes large, and as a result, the first diffracted light cannot pass through the diaphragm 14 on the same plane of the projection lens 13 as a result. Will not be able to transcribe and will have a limit of resolution.

또한, 노광 공정시 횡파 및 종파가 같이 존재하는 단색광을 사용하므로 투영 렌즈 조리개(14)를 통과하여 간섭을 일으킬 수 있다.In addition, since monochromatic light having both horizontal and longitudinal waves is used in the exposure process, interference may occur through the projection lens aperture 14.

상기 횡파와 종파중에서 서로 간섭하지 않는 횡파와 종파의 빛은 웨이퍼(15)에 똑같은 강도분포만 주기 때문에 상의 명암대비를 떨어뜨리는 단점이 있었다.The light of the transverse waves and the longitudinal waves that do not interfere with each other among the shear waves and the longitudinal waves only has the same intensity distribution on the wafer 15, thereby lowering the contrast of the image.

한편, 종래의 반도체 웨이퍼 노광장치는, 도 1e에 도시한 바와 같이, 간섭을 일으키는 회절광의 각도가 서로 다르기 때문에 베스트 포커스면에서는 집중된 모든 광의 위상이 동일하여 강한 간섭 무늬를 만들지만 디포커스시에는 한점에 모인 빛의 위상차가 생겨 상의 명암대비를 저하시킨다.On the other hand, in the conventional semiconductor wafer exposure apparatus, as shown in Fig. 1E, since the angles of diffracted light causing interference are different from each other, the phases of all the concentrated light are the same in the best focus plane, which makes a strong interference fringe, but one point in defocusing. The phase difference of the collected light is generated, which reduces the contrast of the image.

즉, 베스트 포커스면에서만 상을 전사할 수 있기 때문에 촛점심도가 떨어지게 되는 문제점이 있었던바, 이에 대한 보완이 요구되어 왔다.That is, since the image can be transferred only in the best focus plane, there is a problem that the depth of focus decreases.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 램프에서 나오는 빛을 횡파와 종파로 분리하여 선택적으로 투과시키는 편광 스토퍼를 설치하여 베스트 포커스 뿐만 아니라 디포커스면에서도 미세 패턴을 전사하는 촛점 심도를 갖게 되어 고해상력을 얻을 수 있는 반도체 웨이퍼 노광장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been devised in view of the above problems, and installs a polarization stopper for selectively transmitting the light from the lamp into a horizontal wave and a longitudinal wave to selectively transmit fine patterns in the defocused surface as well as the best focus. It is an object of the present invention to provide a semiconductor wafer exposure apparatus having a depth and high resolution.

도 1a는 종래의 반도체 웨이퍼 노광장치를 도시한 종단면도,1A is a longitudinal sectional view showing a conventional semiconductor wafer exposure apparatus;

도 1b는 종래의 원판에 조사된 빛이 회절되는 것을 개략적으로 도시한 종단면도,Figure 1b is a longitudinal sectional view schematically showing that the light irradiated to the conventional disc is diffracted,

도 1c는 종래의 투영 렌즈 조리개에서 본 회절광을 도시한 평면도,1C is a plan view showing diffracted light seen from a conventional projection lens aperture;

도 1d는 종래의 미세한 패턴이 형성된 원판에 조사된 빛이 회절되는 것을 개략적으로 도시한 평면도,Figure 1d is a plan view schematically showing that the light irradiated to the conventional fine patterned disc is formed,

도 1e는 종래의 반도체 웨이퍼 노광장치의 간섭을 일으키는 회절광을 도시한 도,1E illustrates diffracted light causing interference in a conventional semiconductor wafer exposure apparatus;

도 2a는 본 고안의 반도체 웨이퍼 노광장치를 도시한 종단면도,2A is a longitudinal sectional view showing a semiconductor wafer exposure apparatus of the present invention;

도 2b는 본 고안의 편광 스토퍼를 도시한 평면도,Figure 2b is a plan view showing a polarization stopper of the present invention,

도 2c는 본 고안의 원판에 조사된 빛이 회절하는 것을 개략적으로 도시한 종단면도,Figure 2c is a longitudinal sectional view schematically showing the diffraction of the light irradiated on the disc of the present invention,

도 2d는 본 고안의 투영 렌즈 조리개에서 본 회절광을 도시한 평면도,2D is a plan view showing diffracted light seen from the projection lens aperture of the present invention;

도 2e는 본 고안의 반도체 웨이퍼 노광장치의 회절광을 도시한 도,2E is a diagram showing diffracted light of the semiconductor wafer exposure apparatus of the present invention;

도 2f는 본 고안의 편광 스토퍼의 다른 실시예를 도시한 평면도,Figure 2f is a plan view showing another embodiment of the polarization stopper of the present invention,

도 2g는 본 고안의 편광 스토퍼의 다른 실시예를 도시한 평면도.Figure 2g is a plan view showing another embodiment of the polarization stopper of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 램프11 : 조명계 렌즈10 lamp 11 illuminator lens

12 : 원판13 : 투영 렌즈12: disc 13: projection lens

14 : 투영 렌즈 조리개15 : 웨이퍼14 projection lens aperture 15 wafer

20 : 편광 스토퍼21 : 횡파 편광필터20: polarization stopper 21: transverse wave polarization filter

22 : 종파 편광필터23 : 원형 프레임22: longitudinal wave polarizing filter 23: circular frame

24 : 차단판24: blocking plate

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 광원으로 사용되는 램프와, 빛을 집광시키는 조명계 렌즈와, 전사하고자 하는 패턴이 형성된 원판과, 축소 노광을 할 수 있도록 하는 투영 렌즈와, 투영 렌즈 조리개와, 패턴의 상이 결상되는 웨이퍼로 구성되는 반도체 웨이퍼 노광장치에 있어서, 상기 램프와 조명계 렌즈 사이에는 해상력을 저해시키는 간섭하지 않는 빛을 차단하는 편광 스토퍼가 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 노광장치가 제공된다.In order to achieve the above object, the present invention provides a lamp used as a light source, an illumination system lens for condensing light, an original plate on which a pattern to be transferred is formed, a projection lens to enable reduced exposure, a projection lens aperture, and A semiconductor wafer exposure apparatus comprising a wafer in which an image of a pattern is formed, wherein a polarization stopper is provided between the lamp and the illumination system lens to block uninterrupted light that hinders resolution. do.

이하, 본 고안의 반도체 웨이퍼 노광장치을 첨부한 도면을 참조로하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the semiconductor wafer exposure apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 고안의 반도체 웨이퍼 노광장치는, 도 2a에 도시한 바와 같이, 광원으로 사용되는 램프(10)와, 빛을 집광시키는 조명계 렌즈(11)와, 전사하고자 하는 패턴이 형성된 원판(12)과, 축소 노광을 할 수 있도록 하는 투영 렌즈(13)와, 투영 렌즈 조리개(14)와, 패턴의 상이 결상되는 웨이퍼(15)로 구성되는 것은 종래와 동일하다.The semiconductor wafer exposure apparatus of the present invention, as shown in Figure 2a, the lamp 10 used as a light source, the illumination system lens 11 for condensing light, the original plate 12 formed with a pattern to be transferred, The projection lens 13, the projection lens aperture 14, and the wafer 15 in which an image of a pattern is formed are the same as in the prior art.

상기 램프(10)와 조명계 렌즈(11) 사이에는 해상력을 저해시키는 간섭하지 않는 빛을 차단하는 편광 스토퍼(20)가 설치된다.A polarization stopper 20 is provided between the lamp 10 and the illumination lens 11 to block uninterrupted light that hinders resolution.

상기 편광 스토퍼(20)는 횡파만을 통과시키는 횡파 편광필터(21)와, 종파만을 통과시키는 종파 편광필터(22)와, 상기 횡파 편광필터(21)와 종파 편광필터(22)를 고정시키는 원형 프레임(23)과, 광축상의 빛을 차단하도록 중앙부에 설치되는 차단판(24)으로 구성된다.The polarization stopper 20 includes a transverse wave polarization filter 21 for passing only the transverse waves, a longitudinal wave polarization filter 22 for passing only the longitudinal waves, and a circular frame for fixing the transverse wave polarization filters 21 and the longitudinal wave polarization filters 22. 23 and a blocking plate 24 provided in the center portion to block light on the optical axis.

상기 횡파 편광필터(21)와 종파 편광필터(22)는 교대로 위치하도록 설치된다.The transverse wave polarization filter 21 and the longitudinal wave polarization filter 22 are alternately positioned.

상기 원형 프레임(23)은 금속의 재질이고, 상기 차단판(24)은 내식성과 내열성이 강한 크롬 재질로 된다.The circular frame 23 is made of metal, and the blocking plate 24 is made of chromium material having high corrosion resistance and heat resistance.

상기와 같은 구성의 반도체 웨이퍼 노광장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.The operation of the semiconductor wafer exposure apparatus having the above configuration will be described below.

본 고안의 반도체 웨이퍼 노광장치는 램프(10)에서 나온 빛이 상기 편광 스토퍼(20)를 통과하고 나서 원판(12)에 조사된다.In the semiconductor wafer exposure apparatus of the present invention, light emitted from the lamp 10 passes through the polarization stopper 20 and is then irradiated onto the original plate 12.

상기 편광 스토퍼(20)를 통과하는 빛은 통과 위치에 따라 상기 횡파 편광 필터(21) 또는 종파 편광 필터(22)를 통과하게 되므로 횡파 또는 종파의 빛만이 통과된다.Since light passing through the polarization stopper 20 passes through the shear wave polarization filter 21 or the longitudinal wave polarization filter 22 according to the passing position, only the light of the transverse wave or the longitudinal wave passes.

상기 편광 스토퍼(20)는 중앙의 차단판(24)이 설치되어 있으므로, 도 2c에 도시한 바와 같이, 광축과 평행하지 않은 횡파 또는 종파의 빛이 통과하고 이 빛은 원판(12)의 패턴에 의해서 회절광을 나타낸다.Since the polarization stopper 20 is provided with a central blocking plate 24, as shown in FIG. 2C, light of a transverse wave or a longitudinal wave not parallel to the optical axis passes, and the light passes through the pattern of the disc 12. Diffracted light is shown.

상기 회절광들은 투영 렌즈(13)와 투영 렌즈 조리개(14)를 통과하고 웨이퍼(15)에 원판(12)의 패턴을 전사한다.The diffracted light passes through the projection lens 13 and the projection lens aperture 14 and transfers the pattern of the original plate 12 to the wafer 15.

첨부한 도 2d는 투영 렌즈 조리개(14)의 위치에서의 회절광의 분포를 나타낸 것으로, 종래와 같이 미세한 패턴에서도 간섭에 필요한 0 차광의 빛과 +1 차광, -1 차광만이 렌즈 조리개(14)를 통과할 수 있어 미세 패턴을 전사할 수 있으므로 해상력을 높일 수 있게 된다.2D shows the distribution of diffracted light at the position of the projection lens diaphragm 14, and only the 0th and + 1th and -1th shadings required for interference even in the fine pattern as in the prior art are provided in the lens aperture 14. Since it can pass through the fine pattern can be transferred to increase the resolution.

또한, 본 고안의 반도체 웨이퍼 노광장치는, 도 2e에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(15)에 전사되는 입사 회절광의 입사각도가 서로 같기 때문에 베스트 포커스면 뿐만 아니라 디포커스면에서도 강력한 간섭 무늬를 만들 수 있다.In addition, in the semiconductor wafer exposure apparatus of the present invention, as shown in FIG. 2E, since the incident angles of the incident diffracted light transferred to the wafer 15 are the same, powerful interference fringes can be produced not only on the best focus surface but also on the defocus surface. have.

첨부한 도 2f와 도 2g는 본 고안의 편광 스토퍼의 다른 실시예를 도시한 것으로 서, 광축과 평행한 빛을 차단할 수 있는 차단판(24a, 24b)의 형상을 다양하게 한 것이다.2F and 2G show another embodiment of the polarization stopper of the present invention, and various shapes of the blocking plates 24a and 24b capable of blocking light parallel to the optical axis.

본 고안의 반도체 웨이퍼 노광장치에 의하면 해상력을 저해시키는 간섭하지 않는 빛을 편광 스토퍼에서 근본적으로 제거하므로 상의 명암대비를 높일 수 있게 된다.According to the semiconductor wafer exposure apparatus of the present invention, since the non-interfering light that interferes with the resolution is essentially removed from the polarization stopper, the contrast of the image can be increased.

또한, 편광 스토퍼를 사용하여 2배 이상의 고해상력을 얻을 수 있고 베스트 포커스면 뿐만 아니라 디포커스면에서도 미세 패턴을 전사할 수 있도록 촛점심도가 크게 되는 효과가 있다.In addition, by using a polarization stopper, a high resolution of twice or more can be obtained, and the depth of focus can be increased so that fine patterns can be transferred not only on the best focus surface but also on the defocus surface.

Claims

A semiconductor composed of a lamp used as a light source, an illumination system lens for condensing light, a disc on which a pattern to be transferred is formed, a projection lens for reducing exposure, a projection lens aperture, and a wafer on which an image of a pattern is formed. A wafer exposure apparatus according to claim 1, wherein a polarization stopper is provided between the lamp and the illumination lens to block uninterrupted light that hinders resolution.

The polarization stopper of claim 1, wherein the polarization stopper comprises: a transverse polarization filter for passing only the transverse waves; a longitudinal polarization filter for passing only the longitudinal waves; a circular frame fixing the transverse polarization filter and the longitudinal polarization filters; and a central portion to block light on the optical axis. A semiconductor wafer exposure apparatus, characterized in that consisting of a blocking plate installed in.

The semiconductor wafer exposure apparatus according to claim 2, wherein the transverse wave polarization filter and the longitudinal wave polarization filter are alternately positioned.

The semiconductor wafer exposure apparatus according to claim 2, wherein the circular frame is made of metal, and the blocking plate is made of chromium material having high corrosion resistance and heat resistance.