KR19990003628A - 노광 시스템과 노광 시스템의 노광 방법 - Google Patents

노광 시스템과 노광 시스템의 노광 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 노광 시스템은 서로 직교하는 방향으로 진동하고, 크기가 같은 제 1 편광과 제 2 편광을 갖는 빛을 발생하는 빔 소스부와 빔 소스부와 결합되어 빔 소스부로부터 생성된 빛을 집속하고, 경로를 변경하는 빔 공급부 그리고, 빔 공급부로부터 공급되는 빛을 제 1 편광과 제 2 편광으로 분리하여 웨이퍼의 표면에 노광되도록 하는 투영 광학부를 포함한다. 이와 같은 노광 시스템의 노광 방법은 빔 소스부에서 빛을 생성하는 단계와, 빔 소스부로부터 생성된 빛을 빔 공급부를 통하여 투영 광학부에 공급되도록 하는 단계와, 투영 광학부의 편광 분리형 반사 프리즘에 빛이 입사되는 단계와, 편광 분리형 반사 프리즘에 입사한 빛의 제 1 편광이 편광 분리형 반사 프리즘으로 통과되고, 제 2 편광이 편광 분리형 반사 프리즘에서 반사되는 단계와, 편광 분리형 반사 프리즘을 통과한 제 1 편광이 1/4 파장판을 통과하여 진동 방향이 편광 분리형 반사 프리즘에서 반사되는 방향으로 변환되는 단계와, 1/4 파장판을 통과한 제 1 편광이 반사경에서 반사되어 편광 분리형 반사 프리즘으로 입사되는 단계와, 편광 분리형 반사 프리즘으로 입사된 제 1 편광이 편광 분리형 반사 프리즘으로부터 반사되어 웨이퍼로 노광되는 단계를 포함한다.

Description

노광 시스템과 노광 시스템의 노광 방법.(an illuminator system and a illuminating method of the system)
본 발명은 노광 시스템과 노광 시스템의 노광 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 반도체 제조공정에서 웨이퍼의 표면을 노광하는 노광 시스템 및 노광 시스템의 노광 방법에 관한 것이다.
반도체 제조공정 중에서 리소그라피(lithography) 즉, 노광 공정에는 렌즈들과 반사경들을 포함하는 반사 굴절 광학 시스템(catadioptric system)이 널리 사용되고 있다. 상기 반사 굴절 광학 시스템의 대표적인 방식으로는 완전히 렌즈를 적용한 시스템과 일부 주요 부품에 반사경을 채용한 방식이 있다. 이때, 렌즈만을 이용한 굴절 방식에서는 색수차로 인하여 사용되는 광원의 파장 밴드 폭(band width)을 0.1pm 정도로 아주 좁게 하여야 한다. 따라서, 불화 칼슘 등의 재료를 이용하려는 시도가 진행되고 있으나, 밴드 폭의 여유는 1pm을 넘기 어려우므로 반사경을 일부 채용한 방식이 더 유리한 방향으로 발전되고 있다.
그리고, 반도체의 고집적화에 대한 대응으로 상기 반사 굴절 광학 시스템에서는 노광 광원의 파장을 짧게 하므로써 분해능의 개선을 이루려는 노력에 따라 노광 광원의 파장이 200nm 이하까지 줄어들고 있다.
한편, 반사경을 채용한 노광 시스템은 반드시 편광 분리형 반사 프리즘(polarizing beam splitter)이 사용되어야 한다. 이때, 200nm 이상의 파장을 가진 노광 시스템은 편광 분리형 반사 프리즘의 투과율이 높아서 문제를 일으키지 않았으나, 200nm 이하에서는 약간의 흡수가 발생되어 발열이 생기며, 이로 인하여 노광 파면(wave front)에 왜곡을 일으킨다. 특히, 편광 분리형 반사 프리즘을 지나는 광원(beam)이 프리즘을 불균일하게 가열하여 투과된 위치에 따른 차이가 발생하여 보상하기 어려운 수차(aberration)를 일으킨다. 이 문제가 200nm 이하의 파장을 이용한 노광 시스템의 실현을 어렵게 하는 가장 중요한 문제가 되고 있다.
도 1에서 도시한 바와 같이 일반적인 노광 시스템(10)은 상술한 바와 같은 반사 굴절 광학 시스템으로 구성되어 있다. 즉, 노광 공정에 사용되는 빛을 생성하는 빔 소스부(12)와 상기 빔 소스부(12)에서 생성된 빛을 질소 기체로 세정된 전송로를 통해 방출되도록 하는 빔 방출부(14)와 상기 빔 방출부(14)로부터 입사된 빛의 코히어런스와 균일성을 유지하도록 하는 빔 조절부(16)와 빔 집광부(18)와 그리고 빛이 웨이퍼에 노광되는 투영 광학부(30)로 빛이 전달되도록 하는 릴레이부(20)로 구성된다. 이때, 상기 빔 조절부(16) 및 빔 집광부(18)는 베이스 프레임(24)에 결합된 지지대(22)에 의해서 지지되고, 상기 투영 광학부(30)는 상기 베이스 프레임(24)에 결합된 브릿지(26)에 의해서 지지된다.
도 2에서 도시한 바와 같이 상기 투영 광학부(30)는 상기 릴레이부(20)로부터 전송된 빛을 노광 공정이 수행되는 웨이퍼의 노광면에 투영하기 위한 구성을 갖는다. 즉, 상기 투영 광학부(30)는 상기 릴레이부(20)로부터 입사되는 빛(A)을 노광되는 웨이퍼(48)에 사용될 수 있도록 편광(B)시키는 편광판(32)과 상기 웨이퍼(48)에 노광되는 회로패턴이 소정 비율로 형성된 마스크 패턴(34)과 상기 편광(B)을 웨이퍼(48)로 노광되도록 하는 편광 분리형 반사 프리즘(50)과 반사 프리즘(50)으로 상기 편광(B)이 입사되도록 광로를 만들고 집속시키는 렌즈군(36,40)과 반사경(38)으로 구성된다. 그리고 편광(B)의 입사 방향과 반대되는 상기 편광 분리형 반사 프리즘(50)을 통과한 빔의(B)의 편광 방향을 바꾸기 위한 1/4 파장판(44)과 반사경(46)으로 구성된다.
이때, 도 3A 및 도 3B를 참조하여 상기 투영 광학부(30)로 입사된 빛(A)의 경로를 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 투영 광학부(30)로 입사하는 빛(A)은 도 3A에서 도시한 바와 같이 서로 수직한 방향으로 진동하는 제 1 편광과 제 2 편광으로 구성된다. 이때, 상기 투영 광학부(30)에 입사하기 전에 상기 편광 분리형 반사 프리즘(50)에 의해서 웨이퍼로 노광되는 편광으로 변환되어 전송되는 경우도 있다.
다시, 도 3A 및 도 3B를 참조하면, 상기 투영 광학부(30)로 입사한 빛(A)은 상기 편광판(32)에 의해서 편광 분리형 반사 프리즘(50)에 통과되는 진동 방향의 편광(B)만 통과하게 된다. 그리고, 상기 편광(B)은 웨이퍼(48)에 노광될 패턴이 형성된 마스크 패턴(34)을 통과하여 다수개의 렌즈들로 구성된 렌즈군(36,40)과 반사경(38)을 통하여 집속되고, 편광 분리형 반사 프리즘(50)으로 입사된다. 한편, 상기 편광 분리형 반사 프리즘(50)으로 입사된 편광(B)은 편광 분리형 반사 프리즘(50)의 반사면을 투과하여 1/4 파장판(44)을 통과하면서 진동 방향이 90도 회전된 편광(C)으로 변경된다. 그리고 편광(C)은 반사경(46)에 의해서 반사되어 상기 편광 분리형 반사 프리즘(50)으로 다시 입사된다. 이때, 상기 편광 분리형 반사 프리즘(50)으로 재입사된 편광(D)은 이미 1/4 파장판(44)에 의해서 진동방향이 90도 회전되었기 때문에 상기 편광 분리형 반사 프리즘(50)의 반사면에서 반사된다. 상기 편광 분리형 반사 프리즘(50)에 의해서 반사된 편광(E)은 상기 웨이퍼(48)로 입사되어 노광 공정이 이루어진다.
한편, 상기 편광 분리형 반사 프리즘(50)을 통과하는 편광은 상기 편광 분리형 반사 프리즘(50)을 가열하게 된다. 이때, 도 4에서 도시한 바와 같이 상기 편광 분리형 반사 프리즘(50)의 내부는 상기 편광의 진행 경로에 따라서 3가지 종류의 구역을 형성하게 된다. 즉, 상기 편광이 1회 통과하는 구역(52,58)과 2회 통과하는 구역(54) 그리고, 3회 통과하는 구역(56)이 형성된다. 이와 같이 편광이 통과하는 횟수의 차이는 상기 편광 분리형 반사 프리즘(50) 내부의 각 부분에서 불균일한 발열을 생기게 하는 원인이 된다. 특히, 상기 편광 분리형 반사 프리즘(50)의 반사면에서는 편광이 1회 통과하는 구역(52)과 3회 통과하는 구역(56)이 형성되므로 프리즘의 반사면이 가열에 되는 정도가 달라져 온도가 차이가 생기고 이에 따라 굴절율이 바뀌어 결과적으로 빛이 통과하는 경로의 길이가 달라지는 수차(aberration)를 발생시킨다.
이와 같은 종래 노광 시스템 및 노광 방법의 문제점을 요약하면, 200nm 이하의 파장을 갖는 빛을 사용하는 노광 시스템에서 편광 분리형 반사 프리즘에서 열의 흡수가 발생된다. 이때, 상기 편광 분리형 반사 프리즘에서 발생된 열은 노광 파면(wave front)에 왜곡을 발생시키는 요인이 되어 상기 편광 분리형 반사 프리즘을 투과하는 빛은 투과된 위치에 따라 보상하기 어려운 수차(aberration)를 발생시킨다. 이에 따라 상기 편광 분리형 반사 프리즘을 통과하는 빛의 양을 제한하여 수차의 발생을 억제하게 되면 노광량의 저하로 생산성이 떨어진다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 노광 시스템의 투영 광학부에 사용되는 편광 분리형 반사 프리즘의 반사면이 빛에 의해서 비대칭적으로 가열되는 현상을 방지하여 수차의 발생을 억제하고, 200nm 이하의 파장을 갖는 빛을 사용하는 노광 시스템에서 200nm 이상의 파장을 갖는 빛을 사용하는 노광 시스템과 비슷한 수준의 생산성을 유지할 수 있는 새로운 형태의 노광 시스템과 노광 시스템의 노광 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 노광 시스템에서 빛의 경로를 개략적으로 도시한 노광 시스템의 구성도,
도 2는 종래 노광 시스템의 투영 광학부에서 빛의 경로를 개략적으로 도시한 투영 광학부의 구성도,
도 3A 및 3B는 종래 투영 광학부에서 빛의 경로를 더욱 상세하게 도시한 빛의 흐름도,
도 4는 편광 분리형 반사 프리즘에서 종래 빛의 경로를 더욱 상세하게 도시한 빛의 흐름도,
도 5는 본 발명의 실시예에 사용되는 노광 시스템에서 빛의 경로를 개략적으로 도시한 노광 시스템의 구성도,
도 6은 노광 시스템에서 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투영 광학부에서 빛의 경로를 개략적으로 도시한 투영 광학부의 구성도,
도 7A 및 7B는 도 6의 투영 광학부에서 빛의 경로를 더욱 상세하게 도시한 빛의 흐름도,
도 8은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투영 광학부의 편광 분리형 반사 프리즘에서 빛의 경로를 더욱 상세하게 도시한 도시한 빛의 흐름도,
도 9는 노광 시스템에서 본 발명의 제 2 실시예에 따른 투영 광학부에서 빛의 경로를 개략적으로 도시한 투영 광학부의 구성도,
도 10은 노광 시스템에서 본 발명의 제 3 실시예에 따른 투영 광학부에서 빛의 경로를 개략적으로 도시한 투영 광학부의 구성도,
도 11은 노광 시스템에서 본 발명의 제 4 실시예에 따른 투영 광학부에서 빛의 경로를 개략적으로 도시한 투영 광학부의 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
60 : 노광 시스템 62 : 빔 소스부
64 : 빔 방출부 66 : 빔 조절부
68 : 빔 집광부 70 : 릴레이부
72 : 지지대 74 : 베이스 프레임
76 : 브릿지 80,120,130,140 : 투영 광학부
84 : 마스크 패턴 86,90 : 렌즈군
88,96,96' : 반사경 94,94' : 1/4 파장판
98 : 웨이퍼 100 : 편광 분리형 반사 프리즘
102 : 제 1 영역 104 : 제 2 영역
106 : 제 3 영역 108 : 제 4 영역
110 : 제 5 영역 112 : 제 6 영역
132 : 1/4 파장판 134 : 반사경
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 노광 시스템은 서로 직교하는 방향으로 진동하고, 크기가 같은 제 1 편광과 제 2 편광을 갖는 빛을 발생하는 빔 소스부와, 상기 빔 소스부와 결합되어 상기 빔 소스부로부터 생성된 상기 빛을 집속하고 경로를 변경하는 빔 공급부 및 상기 빔 공급부로부터 공급되는 상기 빛을 제 1 편광과 제 2 편광으로 분리하여 웨이퍼의 표면에 노광되도록 하는 투영 광학부를 포함한다.
이와 같은 본 발명에서 상기 투영 광학부는 상기 빔 공급부로부터 입사된 상기 빛이 통과되고, 상기 웨이퍼에 전사될 패턴이 소정 배율로 형성된 마스크 패턴과, 상기 마스크 패턴을 통과한 빛을 집속하고 소정 방향으로 경로를 변경하는 전송부와, 상기 전송부로부터 공급되는 상기 빛에서 제 1 편광을 통과시키고 제 2 편광을 반사하는 편광 분리형 반사 프리즘과, 상기 편광 분리형 반사 프리즘을 통과한 상기 제 1 편광의 진동 방향을 상기 편광 분리형 반사 프리즘에서 반사되는 방향으로 변환시키는 1/4 파장판 및 상기 1/4 파장판을 통과한 상기 제 1 편광을 상기 편광 분리형 반사 프리즘으로 반사되도록 하는 반사경을 포함한다. 상기 편광 분리형 반사 프리즘의 일편에 설치되고, 상기 편광 분리형 반사 프리즘으로부터 반사된 상기 제 2 편광의 진동 방향을 상기 편광 분리형 반사 프리즘을 통과하는 방향으로 변환시키는 종 1/4 파장판 및 상기 종 1/4 파장판을 통과한 상기 제 2 편광을 상기 편광 분리형 반사 프리즘으로 입사되도록 반사하는 종 반사경을 포함한다.
이와 같은 본 발명에서 상기 빛의 파장은 200nm이하인 것을 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 노광 시스템의 노광 방법은 빛을 발생하는 빔 소스부와 빔 공급부 그리고, 상기 빛을 서로 직교하는 방향으로 진동하고 크기가 같은 제 1 편광과 제 2 편광으로 분리하여 웨이퍼의 표면에 노광되도록 하는 투영 광학부를 포함하는 노광 시스템의 노광 방법에 있어서, 상기 빔 소스부에서 상기 빛을 생성하는 단계와, 상기 빔 소스부로부터 생성된 빛을 상기 빔 공급부를 통하여 투영 광학부에 공급되도록 하는 단계 및 상기 투영 광학부의 편광 분리형 반사 프리즘에 상기 빛이 입사되는 단계를 포함한다.
이와 같은 본 발명에서 상기 편광 분리형 반사 프리즘에 입사한 상기 빛의 제 1 편광이 상기 편광 분리형 반사 프리즘으로 통과되고, 제 2 편광이 상기 편광 분리형 반사 프리즘으로부터 반사되는 단계와, 상기 편광 분리형 반사 프리즘을 통과한 제 1 편광이 1/4 파장판을 통과하여 진동 방향이 상기 편광 분리형 반사 프리즘에서 반사되는 방향으로 변환되는 단계와, 상기 1/4 파장판을 통과한 상기 제 1 편광이 반사경에 의해반사되어 상기 편광 분리형 반사 프리즘으로 입사되는 단계 및 편광 분리형 반사 프리즘으로 반사된 상기 제 1 편광이 상기 편광 분리형 반사 프리즘으로부터 반사되어 웨이퍼로 노광되는 단계를 포함한다. 상기 편광 분리형 반사 프리즘에서 반사된 제 2 편광이 종 1/4 파장판을 통과하여 진동 방향이 상기 편광 분리형 반사 프리즘을 통과하는 방향으로 변환되는 단계와, 상기 종 1/4 파장판을 통과한 상기 제 2 편광이 종 반사경에 의해 반사되어 상기 편광 분리형 반사 프리즘으로 입사되는 단계 및 상기 편광 분리형 반사 프리즘 입사된 상기 제 2 편광이 편광 분리형 반사 프리즘을 통과하여 웨이퍼로 노광되는 단계를 포함한다.
이와 같은 본 발명에서 상기 빛의 파장은 200nm이하인 것을 포함한다.
본 발명의 주제는 편광되지 않는 빛 즉, 서로 수직으로 진동하는 두 개의 편광의 크기가 임의의 시간에 대하여 유사하거나 같은 빛을 사용함에 있다. 노광 시스템 자체에서 편광된 빛을 생성하는 경우는 본 발명의 제 2 실시예와 같이 편광 방향에서 편광판을 이용하여 45도 회전시켜 사용한다. 한편, 이와 같이 편광된 빛을 수직 및 수평 편광의 크기가 같은 빛으로 변경하여 사용하는 경우는 빛의 강도에서 편광되지 않은 빛을 사용할 때와 비교하여 1/2 정도된다. 즉, 편광되지 않은 빛의 강도를 2라고 할 때 편광된 빛의 강도는 1이 된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면 도 5 내지 도 11에 의거하여 상세히 설명하며, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 병기한다.
도 5에서 도시한 본 발명의 실시예에 사용되는 노광 시스템에서 빛의 경로를 개략적으로 도시한 노광 시스템의 구성도를 참조하면, 본 발명의 노광 시스템(60)의 주요 구성 부분은 노광 공정에 사용되는 빛(H)을 생성하는 빔 소스부(62)와 상기 빔 소스부(62)에서 생성된 상기 빛(H)이 질소 기체로 정화된 전송로를 통해 방출되는 빔 방출부(64) 그리고, 상기 빔 방출부(64)와 연결되어 상기 빛(H)의 코헤런스와 균일성을 유지하도록 하는 빔 조절부(66) 및 빔 집광부(68)와 상기 빛(H)이 웨이퍼에 노광되는 투영 광학부(80)로 빛이 전달되도록 하는 릴레이부(70)로 구성된다. 이때, 상기 빔 조절부(66) 및 빔 집광부(68)는 베이스 프레임(74)에 결합된 지지대(72)에 의해서 지지되고, 상기 투영 광학부(80)는 상기 베이스 프레임(74)에 결합된 브릿지(76)에 의해서 지지된다.
한편, 상기 빔 소스부(62)에서 생성되는 빛(H)은 서로 직교하는 방향으로 진동하는 제 1 편광과 제 2 편광으로 구성된다. 그리고, 고집적되는 반도체의 제조에 적합하도록 파장이 200nm 이하인 빛이다.
이와 같은 구성을 갖는 노광 시스템(60)에서 웨이퍼가 로딩되어 노광되는 상기 투영 광학부(80)에 상기 빛(H)이 입사되는 방법은 상기 빔 소스부(62)에서 서로 직교하는 방향으로 진동하는 제 1 편광과 제 2 편광으로 구성된 상기 빛(H)을 생성하는 단계와 상기 빔 소스부(62)로부터 생성된 상기 빛(H)을 상기 빔 공급부 즉, 상기 빔 조절부(66)와 빔 집광부(68) 그리고, 릴레이부(70)를 통하여 상기 투영 광학부(80)에 공급되도록 하는 단계로 구성된다. 그리고, 상기 투영 광학부(80)는 상기 빔 공급부로부터 공급되는 빛(H)을 제 1 편광과 제 2 편광으로 분리하여 웨이퍼(98)의 표면에 노광되도록 한다.
도 6에서 도시한 바와 같이 상기 투영 광학부(80)는 상기 빔 공급부로부터 입사된 상기 빛(H)이 통과되고, 상기 웨이퍼(98)에 전사될 패턴이 소정 배율로 형성된 마스크 패턴(84)과 상기 마스크 패턴(84)을 통과한 빛(H)을 집속하고 소정 방향으로 경로를 변경하는 전송부 즉, 상기 마스크 패턴(84)을 통과한 상기 빛(H)을 집속하는 렌즈군(86)과 상기 렌즈군(86)으로부터 집속된 상기 빛(H)의 경로를 변경하는 반사경(88)과 상기 반사경(88)에 의해서 경로가 변경된 상기 빛(H)을 집속하는 렌즈군(90)으로 구성되고, 상기 전송부로부터 공급되는 상기 빛(H)에서 제 1 편광을 통과시키고, 제 2 편광을 반사시키는 편광 분리형 반사 프리즘(100)과 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)을 통과한 상기 제 1 편광의 진동 방향을 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)에서 반사되는 방향으로 변환시키는 1/4 파장판(94) 그리고, 상기 1/4 파장판(94)을 통과한 상기 제 1 편광을 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로 다시 입사시키는 반사경(96)으로 구성된다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 노광 시스템의 투영 광학부(80)는 도 7A 및 도 7B와 같은 빛의 경로를 형성한다.
도 7A 및 도 7B를 참조하여 노광 방법을 설명하면, 빔 공급부를 통하여 상기 투영 광학부(80)에 공급된 상기 빛(H)이 상기 마스크 패턴(84)을 통과하고 상기 전송부를 통하여 상기 투영 광학부(80)의 편광 분리형 반사 프리즘(100)에 입사되는 단계와 상기 빛(H)의 제 1 편광(I)이 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)을 통과하고, 제 2 편광(J)이 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로부터 반사되는 단계 그리고, 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)을 통과한 제 1 편광(I)이 1/4 파장판(94)을 통과하여 진동 방향이 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)에서 반사되는 방향으로 변환되는 단계와 상기 1/4 파장판(94)을 통과한 제 1 편광(K)이 반사경(96)에 의해 반사되어 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로 입사되는 단계 및 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로 입사된 제 1 편광(L)이 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로부터 반사되고, 반사된 제 1 편광(M)이 웨이퍼(98)로 노광되는 단계로 구성된다.
도 8에서 도시한 바와 같이 본 발명의 노광 시스템 및 노광 방법에 의해서 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)의 내부에는 균일한 발열이 발생되어 반사면의 불균일에 의한 노광되는 빛의 수차를 최대한 방지할 수 있다.
다시, 도 8을 참조하면, 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)의 내부에서 빛에 의해 발열되는 정도가 대칭성을 갖게 된다. 즉, 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)에 빛(H)이 입사하는 제 1 영역(102)에서의 빛의 강도를 2라고 하면, 제 2 편광이 반사되는 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)의 반사면에 형성되는 제 2 영역(104)에서는 빛의 강도가 3이 된다. 이것은 상기 제 2 영역(104)에서는 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)에 입사된 빛(H)의 강도가 2이고, 상기 반사면에서 반사되는 상기 제 2 편광의 강도가 1이기 때문이다. 그리고 상기 제 2 편광이 반사되어 형성되는 제 3 영역(106)에서 빛의 강도는 1이다.
한편, 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)을 통과하는 제 1 편광에 의해서 형성되는 제 4 내지 제 6 영역(108,110,112)에서는 각각 빛의 강도가 2, 3, 1로 형성된다. 즉, 상기 제 4 영역(108)에서는 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)을 통과한 제 1 편광의 강도 1과 반사경(96)에 의해서 반사되어 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로 입사되는 제 1 편광의 강도 1이 더해져서 빛의 강도가 2가 되고, 상기 제 5 영역(110)에서는 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)을 통과한 제 1 편광의 강도 1과 반사경(96)에 의해서 반사되어 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로 입사되는 제 1 편광의 강도 1 그리고, 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)에 의해서 반사되는 제 1 편광의 강도 1이 더해져서 빛의 강도가 3이 된다.
따라서, 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)의 반사면에 대향되어 형성되는 상기 제 2 영역(104)과 제 5 영역(110)에서의 빛의 강도가 동일하게 되어, 빛에 의한 발열 정도가 공간적으로 대칭성을 갖게 된다.
도 9에서 도시한 투영 광학부(120)의 구성은 노광 시스템의 빔 소스부에서 생성되는 빛이 편광으로 형성되어 입사되는 경우를 예시한 것이다. 이때, 상기 투영 광학부(120)으로 입사되는 빛은 소정 방향으로 진동되는 편광(h')이다. 상기 편광(h')은 상기 투영 광학부(120)의 마스크 패턴(84)의 전면에 설치된 편광판(82)에 의해서 서로 직교하는 방향으로 진동하는 제 1 편광과 제 2 편광으로 구성되는 빛(h)으로 변환된다. 즉, 상기 편광판(82)을 45도로 설정하여 상기 투영 광학부(80)로 입사되는 상기 편광(h')을 제 1 편광과 제 2 편광을 갖는 빛(h)으로 변경하는 것이다. 한편, 노광 방법은 전술한 제 1 실시예와 같으므로 설명은 생략한다.
도 10은 본 발명의 제 3 실시예를 도시한 것으로, 편광 분리형 반사 프리즘(100)에 의해서 반사된 제 2 편광을 웨이퍼에 노광되도록 투영 광학부(130)을 구성하므로써, 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로 입사된 빛을 100% 활용하기 위한 노광 시스템이다.
다시, 도 10을 참조하면, 상기 투영 광학부(130)는 도 6에서 도시하여 전술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 투영 광학부(80)에 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로부터 반사된 상기 제 2 편광의 진동 방향을 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)을 통과하는 방향으로 변환시키는 종 1/4 파장판(132)과 상기 종 1/4 파장판(132)을 통과한 상기 제 2 편광을 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로 다시 입사되도록 반사하는 종 반사경(134)을 설치한 것이다.
이와 같은 구성을 갖는 투영 광학부(130)에 의한 노광 방법은 전술한 제 1 실시예의 방법과 더불어 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)에서 반사된 제 2 편광(J)이 종 1/4 파장판(132)을 통과하면서 진동 방향이 편광 분리형 반사 프리즘(100)을 통과하는 방향으로 변환되는 단계와 상기 종 1/4 파장판(132)을 통과한 상기 제 2 편광(P)이 종 반사경(134)에 의해 반사되어 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로 입사되는 단계 그리고, 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로 입사된 상기 제 2 편광(P)이 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)을 통과하여 웨이퍼(98)로 노광되는 단계로 구성된다.
도 11은 본 발명의 제 4 실시예를 도시한 것으로, 편광 분리형 반사 프리즘(100)을 통과한 제 1 편광(I)은 웨이퍼의 노광에 사용되지 않는다. 그리고, 편광 분리형 반사 프리즘(100)에 의해서 반사된 제 2 편광(J)을 웨이퍼에 노광되도록 투영 광학부(140)를 구성한다.
다시, 도 11를 참조하면, 상기 투영 광학부(140)는 도 10에서 도시하여 전술한 본 발명의 제 3 실시예에 따른 투영 광학부(130)에서 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)을 통과한 제 1 편광(I)이 다시 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로 입사되도록 하는 부분을 제거하고, 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로부터 반사된 상기 제 2 편광(J)의 진동 방향을 편광 분리형 반사 프리즘(100)에서 반사되는 방향으로 변환시키는 1/4 파장판(94')과 상기 1/4 파장판(94')을 통과한 상기 제 2 편광(N)을 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로 다시 입사되도록 하는 반사경(96')을 설치한 것이다.
이와 같은 구성을 갖는 투영 광학부(130)에 의한 노광 방법은 전술한 제 2 편광이 웨이퍼(98)에 노광되는 방법과 동일하므로 설명은 생략한다.
이와 같은 본 발명을 적용하면 200nm 이하의 파장을 갖는 빛을 사용하는 노광 시스템에서 편광 분리형 반사 프리즘에서 열의 흡수가 균일하게 이루어져 대칭을 이룬다. 따라서, 상기 편광 분리형 반사 프리즘에서 발생되는 노광 파면의 왜곡을 최대한 방지할 수 있으므로 상기 편광 분리형 반사 프리즘을 통과하는 빛이 투과된 위치에 따른 차이에 의해서 발생되는 수차를 억제할 수 있다. 그리고, 상기 편광 분리형 반사 프리즘을 통과하는 빛의 강도를 유지할 수 있으므로, 200nm 이상의 파장을 갖는 빛을 사용하는 노광 시스템과 유사한 생산성을 유지할 수 있다.

Claims (8)

  1. 서로 직교하는 방향으로 진동하고, 크기가 같은 제 1 편광과 제 2 편광을 갖는 빛(H)을 발생하는 빔 소스부(62)와, 상기 빔 소스부(62)와 결합되어 상기 빔 소스부(62)로부터 생성된 상기 빛(H)을 집속하고, 광로를 변경하는 빔 공급부 및 상기 빔 공급부로부터 공급되는 상기 빛(H)을 제 1 편광과 제 2 편광으로 분리하여 웨이퍼(98)의 표면에 노광되도록 하는 투영 광학부(80)를 포함하는 노광 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 투영 광학부(80)는 상기 빔 공급부로부터 입사된 상기 빛(H)이 통과되고, 상기 웨이퍼(98)에 전사될 패턴이 소정 배율로 형성된 마스크 패턴(84)과, 상기 마스크 패턴(84)을 통과한 빛(H)을 집속하고 소정 방향으로 광로를 변경하는 전송부와, 상기 전송부로부터 공급되는 상기 빛(H)에서 제 1 편광을 통과시키고, 제 2 편광을 반사하는 편광 분리형 반사 프리즘(100)과, 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)을 통과한 상기 제 1 편광의 진동 방향을 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)에서 반사되는 방향으로 변환시키는 1/4 파장판(94) 및 상기 1/4 파장판(94)을 통과한 상기 제 1 편광을 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로 입사되도록 반사하는 반사경(96)을 포함하는 노광 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)의 일편에 설치되고, 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로부터 반사된 상기 제 2 편광의 진동 방향을 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)에서 통과되는 방향으로 변환시키는 종 1/4 파장판(132) 및
    상기 종 1/4 파장판(132)을 통과한 상기 제 2 편광을 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로 입사되도록 반사하는 종 반사경(134)을 포함하는 노광 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 빛(H)의 파장은 200nm 이하인 것을 포함하는 노광 시스템.
  5. 빛(H)을 발생하는 빔 소스부(62)와 빔 공급부 그리고, 상기 빛(H)을 서로 직교하는 방향으로 진동하고 크기가 같은 제 1 편광과 제 2 편광으로 분리하여 웨이퍼(98)의 표면에 노광되도록 하는 투영 광학부(80)를 포함하는 노광 시스템의 노광 방법에 있어서, 상기 빔 소스부(62)에서 상기 빛(H)을 생성하는 단계와, 상기 빔 소스부(62)로부터 생성된 상기 빛(H)을 상기 빔 공급부를 통하여 상기 투영 광학부(80)에 공급되도록 하는 단계 및 상기 투영 광학부(80)의 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로 상기 빛(H)이 입사되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 시스템의 노광 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로 입사한 상기 빛(H)의 제 1 편광이 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로 통과되고, 제 2 편광이 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로부터 반사되는 단계와, 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)을 통과한 제 1 편광이 1/4 파장판(94)을 통과하여 진동 방향이 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)에서 반사되는 방향으로 변환되는 단계와, 상기 1/4 파장판(94)을 통과한 상기 제 1 편광이 반사경(96)에 의해 반사되어 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로 입사되는 단계 및 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로 입사된 상기 제 1 편광이 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로부터 반사되어 웨이퍼(98)로 노광되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 시스템의 노광 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)에서 반사된 제 2 편광이 종 1/4 파장판(132)을 통과하여 진동 방향이 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)을 통과하는 방향으로 변환되는 단계와, 상기 종 1/4 파장판(132)을 통과한 상기 제 2 편광이 종 반사경(134)에 의해 반사되어 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로 입사되는 단계 및 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)으로 입사된 상기 제 2 편광이 상기 편광 분리형 반사 프리즘(100)을 통과하여 웨이퍼(98)로 노광되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 시스템의 노광 방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 빛의 파장은 200nm 이하인 것을 특징으로 하는 노광 시스템의 노광 방법.
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