KR20040006498A - 반도체 노광 장비의 편광 조명 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 노광 장비의 편광 조명 장치에 관한 것으로, 빛을 발하는 광원과, 상기 빛을 선택적으로 투과시키는 마스크와, 상기 선택적으로 투과된 빛으로 패터닝하기 위한 렌즈를 포함하여 이루어지고, 상기 렌즈 위에 배치되어 있는 마스크와 광원 사이에 배치되어 특정 방향의 수차를 없앨 수 있는 편광판이 배치되어 있는 것을 특징으로 하며, 메모리 소자의 게이트 패턴과 같이 그 크기가 매우 작으면서 직선 구조로 한쪽 방향으로만 배치되어 있는 패턴에는 렌즈가 할 수 있는 최고의 해상도를 얻으면서도 제조시간에는 손실을 주지 않는 효과가 있는 것이다.

Description

반도체 노광 장비의 편광 조명 장치{POLARIZED ILLUMINATOR IN SEMICONDUCTOR EXPOSURE EQUIPMENT}

본 발명은 반도체 노광 장비의 편광 조명 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정 방향의 해상력과 초점 심도를 증가시킬 수 있는 반도체 노광 장비의 편광 조명 장치에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하는데 있어서 적층식으로 회로를 형성시켜 나가면서 각각의 층에 필요한 패턴을 형성하여야 한다. 이러한 여러가지의 다양한 패턴은 포토공정기술(photolithography)에 의해 형성되는데, 포토공정기술은 도포, 노광, 현상 등의 개개의 공정으로 이루어져 있다.

여기서, 노광 공정은 노광 장비를 사용하여 레티클에 형성된 패턴을 웨이퍼 표면의 패턴과 일치시킨 후 자외선 빛을 부분적으로 투과시켜 해당 부위의 감광막을 선택적으로 노광하는 것을 말한다.

이러한 반도체 소자를 제조하는데 사용되는 노광 장비의 주요 부위만을 개략적으로 도시하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 조리개(110)가 광원(100)과 마스크(120) 사이에 위치하고, 렌즈(130)가 최하부에 배치되어 있는데, 상기 조리개(110)는 광원(100)으로부터 발산되는 빛의 방향을 바꾸거나 광량을 조절하는 기능을 담당한다.

조리개는 유효한 빛을 걸러주는 기능을 담당하고 있지만 조리개를 사용하는 자체가 광량을 제한하는 것이므로 효율은 나빠지게 된다. 따라서, 종래에는 효율을 향상시키기 위하여 부적절한 빛도 사용해 왔는데, 그러한 빛의 사용은 수차를 유발하여 해상력을 떨어뜨리는 주요한 원인이 되었다.

특히, 특정 방향의 패턴을 형성하기 위하여 수차가 없도록 하기 위해서는 그 방향과 동일한 슬릿을 통과하는 빛을 만들어야 한다. 그렇지만, 이 경우 광량은 수백 내지 수천분의 일로 작아져서 생산성 측면에는 치명적이다. 즉, 해상력과 광량은 상호보완관계(trade off)로서 절충안을 찾을 수 밖에 없고 동일한 장치로써 해상할 수 있는 한계가 정해진다.

폴리실리콘으로 게이트를 형성하는 것과 같이, 최고의 해상력을 요구하는 공정에 있어서는 집적도를 높이기 위하여 노광 장비의 각 구성요소가 일직선 구조로 되어 있다.

한편, 종래 기술에 따른 반도체 노광 장비에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있다.

종래 기술에 있어서 폴리실리콘으로 게이트를 형성하는 것과 같이 최고의 해상력을 요구하는 공정에서는 상기한 바와 같이 집적도를 높이기 위하여 노광 장비는 각 구성요소가 일직선 구조로 되어 있다.

이 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 렌즈(230) 위에 배치되어 있는 마스크(220)와 광원(200) 사이에는 쌍극자형 조리개(210;dipole aperture)를 사용하는데, 조리개(210)의 구멍을 작게 하면 노광하는 시간이 길어지며, 조리개(210)의 구멍을 크게 하면 직선 패턴을 해상력을 높이기 위하여 쌍극자 조리개를 사용하는 의미가 퇴색되어 버린다.

이와 같이, 직선형 패턴 해상력을 증가하기 위한 쌍극자형 조리개는 노광시간에 관한 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 광량에 전혀 영향을 받지 아니하고 패턴과 수직방향으로 진동하는 빛이 완전히 제거되어 수차에 전혀 기여하지 않는 편광판을 이용한 반도체 노광 장비의 편광 조명 장치를 제공함에 있다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 반도체 노광 장비를 개략적으로 도시한 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 노광 장비의 편광 조명 장치를 개략적으로 도시한 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100,200,300; 광원110,210; 조리개

120,220,320; 마스크130,230,330; 렌즈

310; 편광판

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 노광 장비의 편광 조명 장치는, 빛을 발하는 광원과, 상기 빛을 선택적으로 투과시키는 마스크와, 상기 선택적으로 투과된 빛으로 패터닝하기 위한 렌즈를 포함하여 이루어지고, 상기 렌즈 위에 배치되어 있는 마스크와 광원 사이에 배치되어 특정 방향의 수차를 없앨 수 있는 편광판이 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 광원과 마스크 사이에는 조리개가 배치되어 있지 않는 것을 특징으로 한다.

상기 편광판은 형성하려는 패턴의 방향과 일치되도록 편광방향이 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 직선 구조로 한쪽 방향으로만 배치되어 있는 패턴에는 렌즈가 할 수 있는 최고의 해상도를 얻을 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 반도체 노광 장비의 편광 조명 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 노광 장비의 편광 조명 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.

본 발명에 따른 반도체 노광 장비의 편광 조명 장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 빛을 발하는 광원(300)과, 상기 빛을 선택적으로 투과시키는 마스크(320)와, 상기 선택적으로 투과된 빛으로 패터닝하기 위한 렌즈(330)를 포함하여 이루어지고, 상기 렌즈(330) 위에 배치되어 있는 마스크(320)와 광원(300) 사이에 배치되어특정 방향의 수차를 줄일 수 있는 편광판(310)이 배치되어 있다.

여기서, 상기 광원(300)과 마스크(320) 사이에는 조리개가 배치되어 있지 않으며, 상기 편광판(310)은 형성하려는 패턴의 방향과 일치되도록 편광방향(a)이 설정되어 있다.

상기 광원(300)으로부터 발하는 빛은 상기 편광판(310)을 통과하여 그대로 상기 마스크(320)를 통과하게 되고, 상기 렌즈(330)를 통과한 뒤에도 그 방향이 변경되지 아니한다.

실제로 웨이퍼(미도시) 위에 형성할 직선형 패턴은 초점도 중요하지만 상호 간섭이나 회절 등의 현상이 해상력을 떨어뜨리는데, 직선형 패턴과 동일한 방향으로 편광된 빛은 간섭, 회절 등이 아무리 많이 생겨도 패턴 형성에 아무런 기여를 하지 않게 된다.

그러나, 수직방향으로 진동하는 빛은 렌즈의 해상력을 떨어뜨리는데 이러한 빛은 상기 편광판(310)에 의해 제거되어 버렸으므로 직선의 빛이 곡선의 렌즈를 통과하면서 생기는 거리의 차로 인하거나 또는 빛의 파동현상에 의해 생기는 광로차가 유발하는 수차는 제거된다.

한편, 상기 광원(300)과 마스크(320) 사이에는 조리개가 배치되어 있지 아니하므로 조리개에 의한 광량 제한이 없으므로 노광시간은 제한을 받지 않게 된다.

또한, 이렇게 편광된 빛은 그 방향에 대해서는 조리개를 아주 작게 개방시킨 것과 같이 초점심도가 매우 길어진다. 이것은 편광방향과 수직방향으로 진동하는 빛이 아예 없으므로 편광방향과 동일한 방향으로는 매우 작은 광원과 같기 때문이다.

본 발명의 원리와 정신에 위배되지 않는 범위에서 여러 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 뿐만 아니라 용이하게 실시할 수 있다. 따라서, 본원에 첨부된 특허청구범위는 이미 상술된 것에 한정되지 않으며, 하기 특허청구범위는 당해 발명에 내재되어 있는 특허성 있는 신규한 모든 사항을 포함하며, 아울러 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 균등하게 처리되는 모든 특징을 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 노광 장비의 편광 조명 장치에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명에 있어서는, 메모리 소자의 게이트 패턴과 같이 그 크기가 매우 작으면서 직선 구조로 한쪽 방향으로만 배치되어 있는 패턴에는 렌즈가 할 수 있는 최고의 해상도를 얻으면서도 제조시간에는 손실을 주지 않는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 빛을 발하는 광원과, 상기 빛을 선택적으로 투과시키는 마스크와, 상기 선택적으로 투과된 빛으로 패터닝하기 위한 렌즈를 포함하여 이루어지고, 상기 렌즈 위에 배치되어 있는 마스크와 광원 사이에 배치되어 특정 방향의 수차를 없앨 수 있는 편광판이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 노광 장비의 편광 조명 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 광원과 마스크 사이에는 조리개가 배치되어 있지 않는 것을 특징으로 하는 반도체 노광 장비의 편광 조명 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 편광판은 형성하려는 패턴의 방향과 일치되도록 편광방향이 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 노광 장비의 편광 조명 장치.