KR20000032075A - 반도체 노광장비의 이미지 조절 방법 및 어퍼츄어 플레이트 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 노광장비의 이미지 조절 방법 및 어퍼츄어 플레이트 구조에 관한 것으로, 종래에는 마스크에 그려진 패턴의 간극이 작을 수록 회절광이 광축과 이루는 각도는 커지게 되는데, 이 회절광 중에서 회전차수가 높은 회절광은 그 초점의 위치가 어퍼츄어 플레이트의 입사구멍 직경보다 외곽에 형성되어 웨이퍼에 도달하지 못하게 되거나 또한 낮은 차수의 회절광 강도가 높은 차수의 회절광 강도에 비해 지나치게 커지게 되면서 전체적인 전사율이 현저하게 저하되고, 이로 인해 웨이퍼에 형성되는 패턴간극이 실제 마스크에 형성된 패턴간극보다 커져 노광불량을 초래하게 되는 문제점이 있었던 바, 본 발명에서는 마스크와 웨이퍼 사이의 투영렌즈군에 설치되는 수정판의 가장자리에 환상의 전차단막이 부착되고 그 전차단막의 내측에 환상의 입사구멍이 구비되도록 상기한 수정판의 중심에 반차단막이 부착되어, 상기 마스크의 크고 작은 패턴간극을 통과하면서 발생되는 회절광 중에서 회절차수가 작은 회절광은 반차단막을 통과하도록 하는 반면 상대적으로 회전차수가 큰 회절광은 입사구멍을 통과하도록 함으로써, 패턴간극의 크기에 관계없이 전사율을 동일하게 함과 아울러 낮은 차수의 회절광이나 높은 차수의 회절광이 균일한 강도를 갖게 하여 노광불량을 미연에 방지할 수 있다.

Description

반도체 노광장비의 이미지 조절 방법 및 어퍼츄어 플레이트 구조

본 발명은 반도체 노광장비의 어퍼츄어 플레이트에 관한 것으로, 특히 마스크의 패턴간극 크기에 관계없이 전사율이 동일하게 하는데 적합한 반도체 노광장비의 이미지 조절 방법 및 어퍼츄어 플레이트 구조에 관한 것이다.

일반적으로 광학(Optic)을 이용하는 노광방식에서는 패터닝(Patterning)을 하고자 하는 마스크(Mask)의 패턴간극(Pattern Gap)의 크기에 따라 이미지 플랜(Image Plane)에 형성되는 상(Image)의 강도(Intensity)가 달라지게 되는데, 상기 마스크에 그려진 패턴간극의 크기가 작을 수록 그 패턴간극을 통과하는 빛의 회절각이 큰 패턴간극을 통과하는 빛의 회절각 보다 커지게 된다.

이러한 빛의 특성에 의해 마스크의 패턴간극의 크기에 따라 마스크 패턴의 선명도에 반비례하고 이미지 플랜에 형성되는 상의 선명도에 비례하는 전사율이 달라지게 되고, 이 전사율의 차이는 전체적인 패턴 이식에 불량을 초래하게 된다.

도 1은 광학을 이용하는 종래 반도체 노광장비의 일례를 보인 개략도로서, 이에 도시된 바와 같이 종래의 반도체 노광장비는 마스크(1)를 기준으로 크게 조명계(I)와 투영렌즈계(P)로 구분될 수 있다.

상기 조명계(I)는 광원인 램프(2)와, 이 램프(2)의 광을 어퍼츄어(aperture)(3a)의 형상대로 통과시키는 유효광원부(3)와, 이 유효광원부(3)를 통과한 광을 마스크(1)로 집중시키는 콘덴서 렌즈(condensor lense)(4)로 이루어져 있다.

반면, 상기 투영렌즈계(P)는 마스크(1)의 패턴간극을 통과한 빛을 차별적으로 통과시키는 어퍼츄어 플레이트(5)와, 그 어퍼츄어 플레이트(5)의 양쪽에 다수개 장착되어 상기 마스크(1)에 형성된 패턴의 형상대로 투과하는 투영렌즈(projection lense)(6)와, 그 투영렌즈(6)를 통과한 패턴이 결상되는 웨이퍼(7)로 이루어져 있다.

여기서, 상기 투영렌즈계(P)의 어퍼츄어 플레이트(5)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 편평한 수정판(5a)의 저면 가장자리에 전(全)차단막(5b)이 부착되어 중앙부가 원형의 입사구멍(5c)으로 구비되어 있다.

도면중 미설명 부호인 8은 웨이퍼 스테이지이다.

상기와 같은 어퍼츄어 플레이트가 구비된 반도체 노광장비에서의 각 회절광은 다음과 같은 특성을 갖는다.

즉, 상기 마스크(1)의 패턴간극(L1)이 작은 경우에는 회절광의 회절각도가 커지게 되어 ±2 이상의 회절광들은 어퍼츄어 플레이트(5)의 전차단막(5b)에 의해 제한되는 반면 ±1 또는 0차의 회절광들은 어퍼츄어 플레이트(5)의 입사구멍(5c)을 100% 통과하여 웨이퍼(7)에 도달하게 된다.

한편, 상기 마스크(1)의 패턴간극(L2)이 큰 경우에는 회절광의 회절각도가 상대적으로 작아지게 되어 ±3 이상의 회절광들은 어퍼츄어 플레이트(5)의 전차단막(5b)에 의해 제한되는 반면 ±2 또는 ±1 그리고 0차의 회절광들은 어퍼츄어 플레이트(5)의 입사구멍(5c)을 100% 통과하여 웨이퍼(7)에 도달하게 된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 어퍼츄어 플레이트가 구비된 노광장비에서는, 마스크(1)에 그려진 패턴(1a)의 간극이 작을 수록 회절광이 광축과 이루는 각도는 커지게 되는데, 이 회절광 중에서 회전차수가 높은 회절광은 그 초점의 위치가 어퍼츄어 플레이트(5)의 입사구멍(5c) 직경보다 외곽에 형성되어 웨이퍼(7)에 도달하지 못하게 되거나 또한 낮은 차수의 회절광 강도가 높은 차수의 회절광 강도에 비해 지나치게 커지게 되면서 전체적인 전사율이 동일하지 못하게 됨에 따라 노광불량을 초래하게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 어퍼츄어 플레이트가 가지는 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 패턴간극의 크기에 관계없이 전사율을 동일하게 함과 아울러 낮은 차수의 회절광이나 높은 차수의 회절광이 균일한 강도를 갖게 하여 노광불량을 미연에 방지할 수 있는 반도체 노광장비의 이미지 조절 방법 및 어퍼츄어 플레이트 구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 반도체 노광장비를 보인 개략도.

도 2a 및 도 2b는 종래 반도체 노광장비의 어퍼츄어 플레이트를 보인 평면도 및 "A - A" 단면도.

도 3a 및 도 3b는 종래 어퍼츄어 플레이트에서 패턴간극이 작은 경우 및 큰 경우에 대한 회절광의 이미지 형성과정을 각각 보인 개략도.

도 4a 및 도 4b는 본 발명 반도체 노광장비의 어퍼츄어 플레이트를 보인 평면도 및 "B - B" 단면도.

도 5a 및 도 5b는 본 발명 어퍼츄어 플레이트에서 패턴간극이 작은 경우 및 큰 경우에 대한 회절광의 이미지 형성과정을 각각 보인 개략도.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

10 : 어퍼츄어 플레이트 11 : 수정판

12 : 전차단막 13 : 반차단막

14 : 입사구멍

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 마스크에 형성된 크고 작은 패턴간극중에서 그 패턴간극이 작을 수록 회절광의 강도손실이 작게 하는 반면 패턴간극이 클 수록 회절광의 강도손실을 크게 하여, 상기한 마스크의 패턴간극 크기에 관계없이 전사율을 동일하게 하는 반도체 노광장비의 이미지 조절 방법이 제공된다.

또한, 마스크와 웨이퍼 사이의 투영렌즈군에 설치되는 수정판의 가장자리에 환상의 전차단막이 부착되고 그 전차단막의 내측에 환상의 입사구멍이 구비되도록 상기한 수정판의 중심에 반차단막이 부착되어, 상기 마스크의 크고 작은 패턴간극을 통과하면서 발생되는 회절광 중에서 회절차수가 작은 회절광은 반차단막을 통과하도록 하는 반면 상대적으로 회전차수가 큰 회절광은 입사구멍을 통과하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 노광장비의 어퍼츄어 플레이트 구조가 제공된다.

이하, 본 발명에 의한 반도체 노광장비의 전사율 개선 방법 및 어퍼츄어 플레이트 구조를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명 반도체 노광장비의 어퍼츄어 플레이트를 보인 평면도 및 "B - B" 단면도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명 어퍼츄어 플레이트에서 패턴간극이 작은 경우 및 큰 경우에 대한 회절광의 이미지 형성과정을 각각 보인 개략도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 반도체 노광장비의 어퍼츄어 플레이트(10)는 마스크(1)와 웨이퍼(7) 사이의 투영렌즈군(미부호)에 설치되어 이미지 플랜을 이루는 수정판(11)과, 그 수정판(11)의 저면 가장자리에 환상으로 부착되어 상기 마스크(1) 패턴(1a) 사이의 간극을 통과하면서 발생되는 회절광 중에서 높은 차수의 회절광은 웨이퍼(7)에 도착되지 못하도록 하는 전차단막(12)과, 그 전차단막(12)의 내측에 환상의 입사구멍(14)이 구비되도록 상기한 수정판(11)의 중심에 부착되어 상기한 회절광 중에서 중간 차수의 회절광은 입사구멍(14)을 완전 투과하여 웨이퍼(7)에 도착되는 반면 낮은 차수의 회절광은 절반정도만이 통과하여 웨이퍼(7)에 도착되도록 하는 반차단막(13)으로 이루어 진다.

여기서, 상기 반차단막(13)은 그 투과율이 50% 정도가 되는 것이 바람직하다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

상기와 같은 본 발명에 의한 어퍼츄어 플레이트가 구비된 반도체 노광장비의 작용효과는 다음과 같다.

먼저, 상기 마스크(1)의 패턴간극(L1)이 작은 경우에는 도 5a에 도시된 바와 같이, 회절광의 회절각도가 커지게 되어 ±2 이상의 회절광들은 어퍼츄어 플레이트(10)의 전차단막(12)에 의해 제한되는 반면 ±1 또는 0차의 회절광들은 어퍼츄어 플레이트(10)를 통과하여 웨이퍼(7)에 도달하게 된다.

이때, 상기 ±1차의 회절광은 어퍼츄어 플레이트(10)의 입사구멍(14)을 통해 100% 통과하여 웨이퍼(7)에 도달하게 되는 반면, 상기 0차의 회절광은 어퍼츄어 플레이트(10)의 반차단막(13)을 통해 50% 정도만이 통과하여 웨이퍼(7)에 도달하게 되어 강도가 감소된다.

다음, 상기 마스크(1)의 패턴간극(L2)이 큰 경우에는 도 5b에 도시된 바와 같이, 회절광의 회절각도가 상대적으로 작아지게 되어 ±3 이상의 회절광들은 어퍼츄어 플레이트(10)의 전차단막(12)에 의해 제한되는 반면 ±2 또는 ±1 그리고 0차의 회절광들은 어퍼츄어 플레이트(10)를 통과하여 웨이퍼(7)에 도달하게 된다.

이때, 상기 ±2차의 회절광은 어퍼츄어 플레이트(10)의 입사구멍(14)을 통해 100% 통과하여 웨이퍼(7)에 도달하게 되는 반면, 상기 ±1차 및 0차의 회절광은 어퍼츄어 플레이트(10)의 반차단막(13)을 통해 50% 정도만이 통과하여 웨이퍼(7)에 도달하게 되어 강도가 감소된다.

한편, 상기 마스크 패턴간극(미도시)이 아주 큰 경우에는 ±2차 또는 ±3차의 회절광까지도 반차단막(13)을 통해 50% 정도만이 통과하여 웨이퍼(7)에 도달하게 된다.

이렇게 되면, 상기 마스크(1)의 패턴간극(L1)이 작을 수록 어퍼츄어 플레이트(10)를 통과하는 회절광의 강도손실이 작게 되는 반면, 상기 마스크(1)의 패턴간극(L2)이 클 수록 어퍼츄어 플레이트(10)를 통과하는 회절광의 강도손실이 크게 되어 결과적으로는 마스크(1)의 패턴간극의 크기에 관계없이 동일한 전사율을 얻게 되는 것이다.

또한, 0차 회절광은 상의 선명도에 기여하지 못하고 0차 회절광의 강도가 클 수록 그 선명도는 상대적으로 떨어지게 되어 상의 선명도를 개선할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 반도체 노광장비의 이미지 조절 방법 및 어퍼츄어 플레이트 구조는, 마스크와 웨이퍼 사이의 투영렌즈군에 설치되는 수정판의 가장자리에 환상의 전차단막이 부착되고 그 전차단막의 내측에 환상의 입사구멍이 구비되도록 상기한 수정판의 중심에 반차단막이 부착되어, 상기 마스크의 크고 작은 패턴간극을 통과하면서 발생되는 회절광 중에서 회절차수가 작은 회절광은 반차단막을 통과하도록 하는 반면 상대적으로 회전차수가 큰 회절광은 입사구멍을 통과하도록 함으로써, 패턴간극의 크기에 관계없이 전사율을 동일하게 함과 아울러 낮은 차수의 회절광이나 높은 차수의 회절광이 균일한 강도를 갖게 하여 노광불량을 미연에 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 마스크에 형성된 크고 작은 패턴간극중에서 그 패턴간극이 작을 수록 회절광의 강도손실이 작게 하는 반면 패턴간극이 클 수록 회절광의 강도손실을 크게 하여, 상기한 마스크의 패턴간극 크기에 관계없이 전사율을 동일하게 하는 반도체 노광장비의 이미지 조절 방법.
2. 마스크와 웨이퍼 사이의 투영렌즈군에 설치되는 수정판의 가장자리에 환상의 전차단막이 부착되고 그 전차단막의 내측에 환상의 입사구멍이 구비되도록 상기한 수정판의 중심에 반차단막이 부착되어, 상기 마스크의 크고 작은 패턴간극을 통과하면서 발생되는 회절광 중에서 회절차수가 작은 회절광은 반차단막을 통과하도록 하는 반면 상대적으로 회전차수가 큰 회절광은 입사구멍을 통과하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 노광장비의 어퍼츄어 플레이트 구조.
3. 제2항에 있어서, 상기 반차단막의 투과율은 50% 인 것을 특징으로 하는 반도체 노광장비의 어퍼츄어 플레이트 구조.