KR20050006832A - 노광 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수개의 투과율 조정 필터가 있는 제 1 리볼버(revolver)와 복수개의 투과율 분포 필터가 있는 제 2 리볼버 그리고 상기 제 1 리볼버(revolver), 제 2 리볼버(revolver)를 독립적으로 회전시킬 수 있는 구동장치를 포함하는 노광장치에 관한 것이다.
본 발명은 복수개의 투과율 조정 필터가 있는 리볼버나 투과율 분포 필터가 있는 리볼버를 회전시켜 원하는 투과율 및 투과율 분포를 얻을 수 있기 때문에 조명계의 변경이나 조명 조건의 변경에 따른 다양한 광의 강도(Intensity) 변화를 보정할 수 장점이 있다.

Description

노광 장치{lithography device}
본 발명은 반도체 노광 장치에 관한 것으로, 특히 노광 장치에서 광의 투과율 및 투과율 분포를 조정하는 필터에 관한 것이다.
반도체 소자, 액정 표시 소자, 촬상 소자, 박막 자기 헤드, 그 밖의 마이크로 디바이스의 제조 공정들 중 하나인 포토리소그래피 공정에 있어서, 마스크나 레티클로 형성된 패턴을 포토레지스트 등의 감광제가 도포된 웨이퍼나 유리 플레이트 등에 형성하기 위해 노광 장치가 이용된다. 이러한 노광 장치는 광의 강도(Intensity) 및 강도 분포(Intensity profile)를 균일하게 유지해야 한다. 이는 광의 강도(Intensity)나 강도 분포(Intensity profile)의 변화에 따라 마스크나 레티클에 의해 기판에 형성되는 패턴이 흐려질 수 있어 원하는 CD(Critical Dimention)을 얻을 수 없는 문제가 발생하기 때문이다. 특히, 회로의 고집적화에 따라 감소된 회로 선폭은 광의 강도 및 강도 분포에 민감한 영향을 받는다.
투과율은 평면의 경계면에 수직으로 평행광선이 입사했을 때, 그 입사강도(Intensity)를 I0, 경계면을 투과한 후의 강도를 It로 할 때 (It/I0)×100으로 구해진다.
일본공개특허 평09-266159에 의하면 광의 강도는 복수개의 투과율 조정 필터가 있는 리볼버(또는 리볼버들이나, 리볼버 및 리볼버와 평행하게 배치된 복수개의 평면 필터들)에 의해 강도를 조정한다고 개시되어 있으며, 한국공개특허 2003-0024638에 의하면, 광의 강도(Intensity) 분포는 집광 렌즈(condenser lens)의 디스토션(distortion)을 이용해 조정하거나 적어도 두개의 필터를 개재시켜 강도의 분포를 조정한다고 개시되어 있다.
그러나, 광의 다양한 형태(예를 들어, Conventional, Annular, Quadrupole, Dipole)에 따라 피사체에 조사되는 광의 분포가 변화하며, NA 조건의 변경이나 시그마 조건의 변경으로 광의 강도 균일성(Intensity Uniformity)이 변화한다. 또한, 장비의 사용에 따라 광의 강도 균일성이 변화한다. 여기서, 강도 균일성(Intensity Uniformity)은 특정 위치의 강도(Intensity)를 전체 평균 강도로 나눈 값의 퍼센트 값으로 수치화된다.
도 1은 조명 조건에 따른 슬릿에서의 강도 균일성을 나타낸 도면이다.
가로 축은 슬릿을 통한 샷(Shot)의 한쪽 측면에서 다른 측면으로 등간격 거리만큼 이동하면서 강도를 측정한 횟수를 의미한다. 즉 슬릿의 긴 방향 길이가 대략 26mm이라면, 11번 측정했으므로 2.6mm씩 이동하면서 측정한 것이다. 세로 축은 강도 균일성(Intensity Uniformity)으로 피사체에 조사된 광 분포 전체의강도(Intensity) 평균값으로 각 위치에서의 강도(Intensity)를 나눈값의 퍼센트 값이다. 도 1은 동일한 투과율 분포 필터를 사용하고 조명 조건을 변경하면서 강도의 균일성(Intensity Uniformity)을 측정한 그래프이다. 일반적으로 양 끝단에서 광의 강도(Intensity)가 평균 강도(Intensity) 보다 강하기 때문에 100%이상의 값이 나왔다.
이때, A는 애눌라(Annular)를 의미하고, C는 컨밴셔널(Conventional)을 의미하며, Q는 쿼드러폴(Quadrupole)을 의미한다. 이때, 1, 1' 및 3, 3'는 조명 조건, 즉 NA와 시그마(Sigma)의 상이한 조건을 의미한다.
상기 도면 1로부터 조명계(Annular, Conventional, Quadrupole) 변경이나 조명 조건(NA, Sigma) 변경에 따라 피사체에 조사된 광의 강도 분포(Intensity Profile)가 변화함을 알 수 있다.
도 2는 장비 사용에 따른 광의 강도(Intensity) 변화를 나타낸 도면이다.
가로 축은 주(week)를 나타낸다. 예를 들어. WK10은 10주 경과 시점을 나타낸다. 세로축은 강도 균일성(상기 도 1의 세로축과 같의 방법으로 구해지는 퍼센트값)의 최대값과 최소값의 합, 차의 비(이하, '강도 균일성 경향'이라 한다.)로 다음과 같은 식으로 구해진다.
(Max Int.는 강도 균일성( Intensity uniformity)의 최대값을 의미하고 MinInt.는 강도 균일성( Intensity uniformity)의 최소값을 의미한다.)
상기 도 2로부터 약 36주 정도에 강도의 균일성 경향이 급격하게 변한다는 것을 알 수 있다.
따라서, 소자 제작 과정에서 광의 강도(Intensity) 조정은 물론 광의 다양한 강도 분포(Intensity profile) 조정 또한 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 광의 다양한 강도(Intensity) 조정 및 강도 분포(Intensity profile) 조정을 위한 것으로 리볼버(revolver) 형태로 배치된 복수개의 투과율 조정 필터와 투과율 분포 필터를 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 필터를 사용한 노광장치에서 조명 조건에 따른 슬릿(Slit) 내 강도 균일성을 나타낸 도면이다.
도 2는 일반적인 필터를 사용한 노광장치에서 장비 사용에 따른 슬릿(Slit) 내 광의 강도(Intensity) 변화를 나타낸 도면이다.
도 3A, 도 3B는 본 발명에 따른 투과율 조정 필터와 투과율 분포 필터를 갖는 리볼버를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광장치의 전체의 개략 구성을 도시한 도면이다.
도 5은 본 발명에 따른 투과율 조정 필터의 일 실시예로 필터의 투과율을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 투과율 분포 필터의 일 실시예로 필터의 투과율 분포를 나타내는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
101 : 제 1 리볼버(revolver) 103 : 제 2 리볼버(revolver)
105 : 제 3 리볼버(revolver) 201 : 광원
203 : 플라이 아이 렌즈 205 : 집광 렌즈(Condenser lens)
206 : 투과율 조정 필터 207 : 제 1 리볼버(revolver)
208 : 투과율 분포 필터 209 : 제 2 리볼버(revolver)
211 : 레티클 213 : 프로젝션 렌즈
215 : 웨이퍼
상기 발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 노광장치에서 리볼버(revolver) 형태로 된 복수개의 투과율 조정 필터, 상기 리볼버와 같은 중심축에 위치하며 인접한 리볼버(revolver) 형태로 된 복수개의 투과율 분포 필터를 포함한다.
구체적으로, 광원으로부터 사출되는 광을 피조사 물체에 조사하는 조명 광학계에 있어서, 상기 광원으로부터 사출되는 광의 광로 상에, 상기 광로를 가로지르는 방향으로 투과율 조정 필터를 위치시킬 수 있는 복수개의 투과율 조정 필터가 있는 제 1 리볼버(revolver)와 상기 제 1 리볼버(revolver)와 인접하되 같은 중심축에 위치하며 상기 광로를 가로지르는 방향으로 투과율 분포 필터를 위치시킬 수 있는 복수개의 투과율 분포 필터가 있는 제 2 리볼버(revolver)를 포함하는 노광장치이다.
경우에 따라, 복수개의 투과율 분포 필터가 있는 제 3 리볼버(revolver)가 상기 제 1 리볼버 및 제 2 리볼버와 인접하며 같은 축에 위치할 수 있다. 제 3 리볼버에는 적어도 1이상의 투명 필터(강도 변화에 영향이 없는 필터)를 갖고 있다.
상기 리볼버(revolver)는 원형 판에 상기 원형 판의 중심으로부터 일정한 거리에 있는 상기 원형 판보다 작은 복수개의 원형 필터가 균일하게 배치되어 있는 형태를 의미한다.
상기 투과율 조정 필터는 광원의 강도(Intensity)를 전체적으로 변화시키는 필터이다. 바람직하게, 상기 복수개의 투과율 조정 필터는 서로 다른 투과율을 갖는 필터로 필터의 어느 위치에서나 같은 투과율을 갖는다.
상기 복수개의 투과율 조정 필터의 일 실시예로, 상기 투과율 조정 필터들은 4개 ~ 5개의 서로 다른 필터로 구성된다.
예컨데, 표 1과 같이 4개의 서로 다른 투과율을 갖는 필터일 수 있다.
투과율 조정 필터 필터 1 필터 2 필터 3 필터 4
투과율(%) 99.5 99 98 97.5
한편, 상기 투과율 분포 필터는 광원의 강도(Intensity) 분포를 변화시키는 필터로 필터의 위치에 따라 다른 투과율이 갖는다. 바람직하게, 상기 복수개의 투과율 분포 필터는 다른 투과율 분포를 갖는 필터이다.
상기 복수개의 투과율 분포 필터의 일 실시예로, 상기 투과율 분포 필터들은 4개 ~ 5개의 서로 다른 필터로 구성된다.
예컨데, 표 2와 같이 5개의 서로 다른 투과율 분포를 갖는 필터일 수 있다. 다만, 제 3 리볼버에는 적어도 1 이상의 투명 필터(강도 변화에 영향이 없는 필터)를 갖고 있을 수 있다.
중심(center) 가장자리(edge)
필터 1 99(%) ~ 100(%) 선형적 변화
필터 2 99(%) ~ 99.5(%) 선형적 변화
필터 3 99(%) 99(%) 99(%) 99(%) 99.7(%) 100(%)
필터 4 99(%) ~ 98.5(%) 선형적 변화
필터 5 99(%) ~ 98(%) 선형적 변화
(가로는 필터의 중심으로 부터 가장자리까지의 거리 변화를 나타낸다. 상기 표는 투과율 분포 필터에서 위치에 따른 투과율을 나타낸 표이다. 특히 필터 3은 필터의 중심에서 가장자리까지의 거리를 6등분한 각각의 거리에서의 투과율을 나타내며 투과율들 사이의 투과율은 선형적으로 변화한다.)
일 실시예로, 상기 투과율 조정 필터 및 투과율 분포 필터는 광학 박막 등을 이용해서 만들거나 미소 도트 차광물 또는 감광물을 기판에 증착하고 상기 미소 도트의 밀도를 위치에 따라 다르게 하여 만들어질 수 있으나 특별히 제한되는 것은 아니다.
바람직하게, 광로 상에 먼저 위치하는 필터는 투과율 조정 필터이며, 상기 제 1 리볼버, 제 2 리볼버, 경우에 따라 제 3 리볼버는 광이 집광 렌즈(condenser lens)를 지나 레티클에 도달하기 전에 위치할 수 있다.
게다가, 상기 리볼버 및 상기 리볼버에 설치된 필터를 교체할 수 있도록 상기 리볼버는 상기 노광장치에서부터 분리될 수 있으며 또한, 상기 필터는 상기 리볼버에서부터 분리될 수 있다.
상기 노광장치는 상기 제 1 리볼버, 제 2 리볼버, 경우에 따라 제 3 리볼버를 독립적으로 회전시킬 수 있는 구동장치를 더 포함할 수 있으며 상기 구동장치는 수동 제어 또는 자동 제어로 작동할 수 있다.
이 때, 상기 구동장치가 자동제어로 작동하기 위해서 상기 노광장치에는 슬릿을 통과한 광의 샷(shot) 내 위치에 따른 광의 강도(Intensity)를 감지하는 센서와 상기 센서의 전기적 신호로 부터 평균 강도(Intensity)와 강도 분포(Intensity profile)를 판단하여 상기 구동장치를 제어할 수 있는 제어부가 더 포함될 수 있다.
바람직하게 상기 센서는 광이 투과율 조정 필터 및 투과율 분포 필터를 통과한 후에 강도(Intensity)를 감지할 수 있는 곳에 위치하며, 상기 감지된 강도(Intensity)는 피사체에 조사되는 광의 강도와 강도 분포에서 크게 차이가 없어야 한다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 것에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
도 3A 및 도 3B은 본 발명에 따른 투과율 조정 필터와 투과율 분포 필터를 갖는 리볼버를 나타낸 도면이다.
도 3A을 참조하면, 도면은 동축에 투과율 조절 필터가 있는 제 1 리볼버(101)와 투과율 분포 필터가 있는 제 2 리볼버(103)를 나타내고 있다. 한편, 상기 제 1 리볼버(101) 및 제 2 리볼버(103)는 광로에 상기 리볼버들에 설치된 필터가 위치할 수 있도록 구성되어야 한다. 상기 제 1 리볼버(101)과 상기 제 2 리볼버(103)는 독립적으로 회전하여 광로 상에 다양한 필터를 위치시킬 수 있으며 회전방향은 문제되지 않는다.
도 3B를 참조하면, 상기 도 3A에 투과율 분포 필터가 있는 제 3 리볼버(105)가 더 포함된 형태를 나타낸다. 제 3 리볼버(105)에는 적어도 1이상의 투명 필터(강도 변화에 영향이 없는 필터)를 갖고 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광장치의 개략 구성을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 노광 광원(201)으로부터 광이 사출되어 플라이 아이 렌즈(203) 및 집광렌즈(205)로 입사된다. 상기 도면은 대략적인 도면으로 광원(201)과 플라이 아이 렌즈(203), 및 플라이 아이 렌즈(203)와 집광렌즈(205) 사이에 있는 다양한 장치들이 생략되어 있으며 본 발명을 잘 나타내기 위해 크기들이 과장되어 있다. 상기 집광렌즈(205)를 통과한 광은 투과율 조정 필터(206) 및 투과율 분포 필터(208)로 입사된 후 레티클(211) 및 프로젝션 렌즈(213)를 통과해 웨이퍼(215)에 조사된다. 상기 투과율 조정 필터(206)는 제 1 리볼버(207)에 존재하며 상기 투과율 분포 필터(208)는 제 2 리볼버(209)에 존재한다. 도 4에서는 상기 도 3A 형태의 실시예만을 도시하고 있으나 상기 제 2 리볼버(209) 아래에 제 3 리볼버를 추가한다면 도 3B 형태의 실시예가 된다.
도 5은 본 발명에 따른 투과율 조정 필터의 일 실시예로 필터의 투과율을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 가로축은 필터의 중심으로 부터의 가장자리까지 거리의 변화를 의미하고, 세로축은 투과율(%)을 나타낸다. 필터 전체에 걸쳐 투과율이 일정하므로 전체적인 평균 투과율을 변화시킬 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 투과율 분포 필터의 일 실시예로 필터의 투과율 분포를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 가로축은 필터의 중심으로부터 가장자리까지 거리의 변화를 의미하고, 세로축은 투과율(%)을 나타낸다. 일반적으로 광원의 강도 분포와 반전관계의 투과율 분포를 갖는 필터(필터 1, 2, 3)가 일반적이나 다양한 조명계의 변경이나 조건(NA, Sigma)의 변경에 따른 강도(Intensity)의 변화 및 사용 기간에 따른 강도의 변화에 효율적으로 대처하기 위해 광원의 강도 분포와 반전관계가 아닌 필터(필터 4, 5) 또한 포함될 수 있다.
본 발명은 복수개의 투과율 조정 필터가 있는 리볼버나 투과율 분포 필터가 있는 리볼버를 회전시켜 원하는 투과율 및 투과율 분포를 얻을 수 있기 때문에 조명계의 변경이나 조명 조건의 변경에 따른 다양한 광의 강도(Intensity) 변화를 보정할 수 장점이 있다.

Claims (8)

  1. 광원으로부터 사출되는 광을 피조사 물체에 조사하는 노광장치에 있어서,
    상기 광원으로부터 사출되는 광의 광로 상에, 상기 광로를 가로지르는 방향으로 복수개의 서로 다른 투과율 조정 필터를 위치시킬 수 있는 제 1 리볼버(revolver);
    상기 제 1 리볼버와 인접하고 같은 중심축에 위치하며 상기 광로를 가로지르는 방향으로 복수개의 서로 다른 투과율 분포 필터를 위치시킬 수 있는 제 2 리볼버(revolver)를 포함하는 노광장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 리볼버는 상기 제 2 리볼버보다 더 광원에 가깝게 위치하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 리볼버 및 상기 제 2 리볼버는
    노광장치에서 집광 렌즈(condenser lens)와 레티클 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 노광장치는
    상기 제 1 리볼버 및 제 2 리볼버를 독립적으로 회전시켜 광로 상에 필터를 위치시킬 수 있는 구동장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치
  5. 제 1항
    에 있어서,
    상기 노광장치는
    상기 제 2 리볼버와 인접하고 같은 중심축에 위치하며 해당 광로를 가로지르는 방향으로 복수개의 서로 다른 투과율 분포 필터를 위치시킬 수 있는 제 3 리볼버(revolver)를 더 포함하는 노광장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 리볼버는 상기 제 2 리볼버 및 상기 제 3 리볼버보다 더 광원에 가깝게 위치하는 것을 특징으로 하는 노광장치
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 리볼버, 상기 제 2 리볼버 및 상기 제 3 리볼버는
    노광장치에서 집광 렌즈(condenser lens)와 레티클 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 노광장치는
    상기 제 1 리볼버, 제 2 리볼버 및 제 3 리볼버를 독립적으로 회전시켜 광로 상에 필터를 위치시킬 수 있는 구동장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치
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