KR20000020615A - 반도체소자 제조용 노광장비의 조명장치 및 이를 이용한 변형조명방법 - Google Patents

반도체소자 제조용 노광장비의 조명장치 및 이를 이용한 변형조명방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 라인 앤 스페이스(Line And Space) 및 고립(Isolated) 패턴의 해상력을 향상시킬 수 있는 반도체소자 제조용 노광장비의 조명장치 및 이를 이용한 변형조명방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 조명장치는 소정의 직경과 폭과 두께를 갖는 링형상의 테두리 및 상기 테두리내에 좌우로 대칭되는 투광구가 형성되도록 상기 테두리의 중심선을 지나며, 중심부는 소정면적을 갖는 사각형상을하며 상기 사각형상의 양측에는 소정폭을 갖는 연결목이 형성되어 상기 테두리를 연결하는 차광판을 구비하여 이루어지며, 반월(半月)형상을 갖는 양극조명장치(Dipole Aperature)와 사극조명장치(Quadrupole Aperature)를 중첩한 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
따라서, 따라서, 라인 앤 스페이스형 패턴 및 고립형 패턴의 해상력을 동시에 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체소자 제조용 노광장비의 조명장치 및 이를 이용한 변형조명방법
본 발명은 반도체소자 제조용 조명장치 및 이를 이용한 변형조명방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 라인 앤 스페이스(Line And Space) 및 고립(Isolated) 패턴의 해상력을 향상시킬 수 있는 반도체소자 제조용 노광장비의 조명장치 및 이를 이용한 변형조명방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자는 증착공정, 사진공정, 식각공정 및 이온주입공정 등의 일련의 공정들을 수행하여 이루어진다.
상기 사진공정은 반도체기판상에 소정의 포토레지스트를 도포한 후, 상기 포토레지스트상에 특정 회로가 형성된 마스크를 정렬시켜 소정 파장의 빛을 상기 마스크를 통과시켜 상기 포토레지스트를 노광 및 현상함으로서 상기 웨이퍼상에 상기 특정 회로의 포토레지스트 패턴을 형성시키는 공정이다.
현재 상기 사진공정은 사용하는 광원에 따라 16Mb DRAM, 64Mb DRAM 나아가서 256Mb 및 1Gb DRAM 이상의 반도체소자를 제조할 수 있으며, 상기 광원으로는 각각 g-line(436 nm), i-line(365 nm), DUV(248 nm) 및 KrF 레이저(193 nm) 등이 사용되고 있다. 상기 포토레지스트 패턴은 상기 광원의 파장크기보다 작은 미세한 선폭의 포토레지스트 패턴은 형성할 수 없다.
최근들어 노광장비의 개발속도에 비하여 반도체소자의 집적도가 더욱 빠르게 개발되므로서 상기 반도체소자의 기억용량증가와 패턴의 미세화에 따라 상기 노광장비의 해상력(Resolution)을 향상하기 위한 기술들이 개발되고 있다.
상기 노광장비의 해상력 확보 기술로 가장 대표적인 것이 사입사 조명(OAI : Off-Axis Illumination)에 의한 변형조명방법이다.
상기 변형조명방법을 이용하여 해상력 및 초점심도(DOF : Depth of Focus)를 증대시킬 수 있다.
현재 변형조명방법은 사극조명장치(Quadrupole Aperture), 고리조명장치(Annula Aperture) 및 양극조명장치(Dipole Aperture)에 의한 것으로 나눌 수 있다.
도1은 종래의 방법에 의한 변형조명방법을 설명하기 위한 개략적인 구성도로서 사극조명장치를 사용하는 변형조명방법을 나타낸다.
도1에서 보는 바와 같이 사극조명장치를 사용하는 사극조명방법은 광원(2)으로부터 빛을 마스크(8)로 집속시키기 위한 것으로서, 사극조명장치(4)와 콘덴서 렌즈(6)로 구성되어 있다. 즉, 광원(2)으로부터 주사되는 빛은 사극조명장치(4)를 통하여 콘덴서 렌즈(6)를 통하여 마스크(8)로 집속된다.
상기 마스크를(8)를 통과한 빛은 축소투영렌즈(Projection Lens)가 내장된 축소투영계(10)를 통과한다. 상기 축소투영계(10)는 상기 마스크(8)를 통과한 빛에 의한 패턴형상을 축소하여 웨이퍼(12) 상에 전사하는 기능을 수행한다. 상기 축소투영계(10)는 정밀한 축소 패턴을 정확히 상기 웨이퍼(12) 상에 전사하기 위하여 도시되지 않은 수십개의 렌즈로 구성되어 있다.
상기 사극조명장치(4)는 패턴모양에 따라 다른 조명장치로 대체하여 사용될 수 있다.
도2를 참조하면 고리조명장치는 환형의 광원을 형성하기 때문에 대부분 X 및 Y방향으로 이루어져 있는 반도체소자의 셀부분의 규칙적인 패턴들에 불필요한 45°방향의 광원에 의하여 패턴의 프로파일이 나빠지는 문제점이 있었다.
도3a 및 도3b는 양극조명장치를 나타내는 것으로서, 도3a에 나타낸 양극조명장치는 통상의 양극조명장치로서 수평방향의 패턴에 변형조명 효과를 얻을 수 있는 반면 도3b에 나타낸 양극조명장치는 도3a을 변형한 양극조명장치로서 수직방향의 패턴에 변형조명 효과를 얻을 수 있다. 따라서 상기 양극조명장치는 라인 앤 스페이스 패턴에 효과적이다.
따라서, 셀(Cell)내에만 규칙적인 패턴이 있고, 주변부에는 패턴들이 없거나 또는 상기 주변부에는 패턴이 있어도 셀부의 패턴보다 작은것이 일반적 고립형 패턴의 효과적인 패턴형성을 위하여 수직방향 및 수평방향 패턴에 대해 동일한 사입사 조명을 제공하는 사극조명장치(4)를 사용한다.
그러나 케이알에프(KrF)광원을 사용하여 고립형 패턴의 형성시 상기 사극조명장치(4)를 포함한 변형조명용 조명장치를 이용하여서는 셀부의 규칙적인 미세패턴을 구현하는 데는 한계가 있었다. 상기 조명장치들은 대부분 X 및 Y 방향으로 대칭적인 형상을하고 있기때문에 X 및 Y 방향으로의 사입사 효과가 동일하다. 그러므로 패턴의 X 및 Y 방향의 길이가 서로다른 장방형 형태의 패턴구조를 갖는 고립형 패턴의 형성시 대칭적인 형상을하고 있는 상기 사극조명장치, 고리조명장치 및 양극조명장치를 사용해서는 상기 장방형 형태의 패턴구조에서 패턴의 단축방향으로 패턴 디포메이션(Deformation) 또는 포토레지스트 로스가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 조명장치를 변형하는 것으로서 즉, 상기 조명장치를 반월(半月)형상을 갖는 양극조명장치와 사극조명장치를 중첩한 형상을 갖도록하여 셀부와 셀주변부에 사입사 조명 효과를 차등화하도록하는 반도체소자 제조용 노광장비의 조명장치 및 이를 이용한 변형조명방법을 제공하는 데 있다.
도1은 종래의 방법에 의한 변형조명방법을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도2는 종래의 방법에 의한 고리조명장치를 나타내는 도면이다.
도3은 종래의 방법에 의한 양극조명장치를 나타내는 도면이다
도4는 본 발명에 의한 조명장치를 설명하기 위한 도면이다.
도5는 본 발명에 의한 일 실시예의 조명장치를 나타내는 도면이다
도6은 본 발명에 의한 변형조명방법을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
.※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2, 22 ; 광원 4, 24 ; 조명장치
6, 26 ; 콘덴서 렌즈 8, 28 ; 마스크
10, 30 ; 축소투영계 12, 32 ; 웨이퍼
24a ; 테두리 24b ; 차광판
24c ; 연결목 24d ; 투광구
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사입사 조명(Off-Axis Illumination)에 의한 변형조명방법을 위한 반도체소자 제조용 노광장비의 조명장치(Aperture)는 소정의 직경과 폭과 두께를 갖는 링형상의 테두리; 및 상기 테두리내에 좌우로 대칭되는 투광구가 형성되도록 상기 테두리의 중심선을 지나며, 중심부는 소정면적을 갖는 사각형상을하며 상기 사각형상의 양측에는 소정폭을 갖는 연결목이 형성되어 상기 테두리를 연결하는 차광판을 구비하여 이루어지다.
상기 조명장치는 반월(半月)형상을 갖는 양극조명장치(Dipole Aperature)와 사극조명장치(Quadrupole Aperature)를 중첩한 형상을 할 수 있다.
상기 노광장비는 스텝퍼(Stepper)와 스케너(Scanner)일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자 제조용 노광장비의 변형조명방법은 노광용 광원을 소정의 직경과 폭과 두께를 갖는 링형상의 테두리; 및 상기 테두리내에 좌우로 대칭되는 투광구가 형성되도록 상기 테두리의 중심선을 지나며, 중심부는 소정면적을 갖는 사각형상을하며 상기 사각형상의 양측에는 소정폭을 갖는 연결목이 형성되어 상기 테두리를 연결하는 차광판을 구비하여 이루어지는 조명장치를 통과하도록 조사하여 이루어진다.
본 발명은 반도체소자의 고집적화에 따라 미세한 패턴 구현을 위하여 수행되는 변형조명에 있어서 상기 변형조명을 위한 조명장치의 형상을 변형하여 패턴의 해상력을 향상시키는 조명장치 및 이를 이용한 변형조명방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 구체적인 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도4는 본 발명에 의한 조명장치를 설명하기 위한 도면이다.
도4a는 원형형태를 반월형태로 변형한 양극점조명장치로서 통상의 원형형태보다 수직방향의 패턴들에 대해 사입사광이 보강되도록 한 것이며, 도4b는 통상의 사극조명장치를 나타내는 것으로서 본 발명은 상기 두 양극점조명장치와 사극조명장치를 중첩한 모양의 조명장치임을 의미한다.
도5는 본 발명에 의한 일 실시예의 조명장치를 나타낸다.
도5에서 보는 바와 같이, 본 발명에 의한 조명장치(24)는 소정의 직경과 폭과 두께를 갖는 링형상의 테두리(24a) 및 상기 테두리(24a)내에 좌우로 대칭되는 투광구(24d)가 형성되도록 상기 테두리(24a)의 중심선을 지나며, 중심부는 소정면적을 갖는 사각형상을하며 상기 사각형상의 양측에는 소정폭을 갖는 연결목(24c)이 형성되어 상기 테두리(24a)를 연결하는 차광판(24b)을 구비하여 이루어진다.
상기 조명장치(24)는 도4에서 설명한 반월형상을 갖는 양극조명장치와 사극조명장치를 중첩한 형상을 갖는 것일 수 있다.
상기 조명장치(24)의 상기 테두리(24a)와 상기 차광판(24b)과의 거리(X), 상기 연결목(24c)의 길이(Y) 및 상기 연결목(24c)의 폭(Z)은 공정조건에 따라 변형하여 사용할 수 있슴은 당연하다.
도6은 본 발명에 의한 변형조명방법을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도6에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 변형조명방법은 광원(22)으로부터 빛을 마스크(28)로 집속시키기 위한 것으로서, 소정의 직경과 폭과 두께를 갖는 링형상의 테두리(24a) 및 상기 테두리(24a)내에 좌우로 대칭되는 투광구(24d)가 형성되도록 상기 테두리(24a)의 중심선을 지나며, 중심부는 소정면적을 갖는 사각형상을하며 상기 사각형상의 양측에는 소정폭을 갖는 연결목(24c)이 형성되어 상기 테두리(24a)를 연결하는 차광판(24b)을 구비하여 이루어지는 조명장치(24)를 통하여 콘덴서 렌즈(26)를 통하여 마스크(28)로 집속한다.
즉, 광원(22)으로부터 주사되는 빛은 조명장치(24)를 통하여 콘덴서 렌즈(26)를 통하여 마스크(28)로 집속된다.
상기 마스크를(28)를 통과한 빛은 축소투영렌즈(Projection Lens)가 내장된 축소투영계(30)를 통과한다. 상기 축소투영계(30)는 상기 마스크(28)를 통과한 빛에 의한 패턴형상을 축소하여 웨이퍼(32) 상에 전사하는 기능을 수행한다. 상기 축소투영계(30)는 정밀한 축소 패턴을 정확히 상기 웨이퍼(32) 상에 전사하기 위하여 도시되지 않은 수십개의 렌즈로 구성되어 있다.
따라서, 본 발명에 의한 원형형태보다 수직방향의 패턴들에 대해 사입사광이 보강되도록 한반월형의 양극점조명장치와 사극조명장치를 중첩한 모양의 상기 조명장치(24)를 사용한 사입사조명에 의한 변형조명방법으로 반도체소자를 제조함으로서 셀부위의 사입사 효과를 셀주변부보다 높혀주므로서 주기적인 라인 앤 스페이스 패턴뿐아니라 고립형 패턴의 형성시 해상력을 향상시키고 스컴의 잔류를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
따라서, 라인 앤 스페이스형 패턴 및 고립형 패턴의 해상력을 동시에 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (4)

  1. 사입자 조명(Off-Axis Illumination)에 의한 변형조명방법을 위한 반도체소자 제조용 노광장비의 조명장치(Aperture)에 있어서,
    소정의 직경과 폭과 두께를 갖는 링형상의 테두리; 및
    상기 테두리내에 좌우로 대칭되는 투광구가 형성되도록 상기 테두리의 중심선을 지나며, 중심부는 소정면적을 갖는 사각형상을하며 상기 사각형상의 양측에는 소정폭을 갖는 연결목이 형성되어 상기 테두리를 연결하는 차광판;
    을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 노광장비의 조명장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명장치는 반월(半月)형상을 갖는 양극조명장치(Dipole Aperature)와 사극조명장치(Quadrupole Aperature)를 중첩한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 노광장비의 조명장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 노광장비는 스텝퍼(Stepper)와 스케너(Scanner)인 것을 특징으로 하는 상기 반도체소자 제조용 노광장비의 조명장치.
  4. 반도체소자 제조용 노광장비의 변형조명방법에 있어서,
    노광용 광원을 소정의 직경과 폭과 두께를 갖는 링형상의 테두리 및
    상기 테두리내에 좌우로 대칭되는 투광구가 형성되도록 상기 테두리의 중심선을 지나며, 중심부는 소정면적을 갖는 사각형상을하며 상기 사각형상의 양측에는 소정폭을 갖는 연결목이 형성되어 상기 테두리를 연결하는 차광판을 구비하여 이루어지는 조명장치를 통과하도록 조사하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 노광장비의 변형조명방법.
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