KR20050097801A - 이멀젼 노광 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이멀젼 노광장치에 관한 것으로써, 하부 면에 웨이퍼가 장착되는 웨이퍼 스테이지를 구비하며 상기 웨이퍼 스테이지 하부에 투영 렌즈부가 위치하고, 상기 투영 렌즈부 상측에 부착되며 액체를 수용하는 접시형태의 이멀젼 렌즈부를 위치시킴으로써 액체와 웨이퍼를 효과적으로 격리시킬 수 있고, 별도의 장치를 통해 액체와 웨이퍼를 격리시킬 필요가 없으므로 장치 추가를 위한 생산 단가를 낮춤과 동시에 웨이퍼 교환 시 소요되는 시간을 줄임으로써 생산성을 높일 수 있다.

Description

이멀젼 노광 장치{IMMERSION LITHOGRAPHY APPARATUS}
본 발명은 이멀젼 노광장치에 관한 것으로써, 특히 웨이퍼와 이멀젼 기술을 사용하기 위한 액체와 웨이퍼를 격리시키기 위하여, 투광 렌즈부와 웨이퍼 스테이지의 상하 위치를 바꾼 이멀젼 노광장치이다.
이멀젼 노광 기술은 최종 투영 렌즈와 웨이퍼 사이에 임의의 액체를 채우고 그 액체의 굴절률만큼 광학계의 개구수(Numerical Aperture: 이하 NA)를 증가시켜 분해능을 개선시키는 기술이다. 이때, 상기 액체에서 전파해 나가는 광원은 그 실제 파장이 공기 중에서 파장을 해당 매질의 굴절률로 나눈 값에 해당한다. 193nm의 광원(ArF 레이저)을 사용할 때 물을 매질로 선택할 경우 물의 굴절률이 1.44이므로 실제 물을 거쳐간 ArF 레이저의 파장은 193nm에서 134nm로 감소한다. 이는 통상적으로 분해능을 증가시키기 위하여 F2 레이저(157nm)와 같이 파장이 더욱 짧은 광원을 사용하는 것과 동일한 효과를 가져온다.
도 1은 이멀젼 노광장치의 장점을 나타낸 그래프이다.
이멀젼 노광장치를 사용할 때 주어진 피치에서 NA가 고정되어 있을 경우 초점여유도(DOF)가 증가함을 확인할 수 있다. 또한, NA를 1보다 크게 증가시켰을 때 렌즈의 분해능이 더 좋아진다.
상술한 바와 같이 이멀젼 노광장치는 주어진 파장을 가진 광원에서 분해능을 향상시키는 효과적인 기술이다. 그러나 노광장치와 액체를 동시에 고려하면서 실질적으로 대량 생산라인에 적용할 수 있도록 설계하는 데에는 문제점을 갖고 있다.
도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따른 이멀젼 노광장치를 도시한 단면도들이다.
도 2a를 참조하면, 웨이퍼(10) 전체를 액체(20)가 감싸도록 이멀젼 렌즈부(30)를 구비한 배쓰형(Bath Type) 이멀젼 노광장치이다.
배쓰형 이멀젼 노광장치는 낱장으로 노광공정이 진행되므로 대량 생산라인에 적용 할 수 없는 문제가 있다. 또한, 웨이퍼(10)를 트랙(미도시)에서 노광장치로 이송시켜 웨이퍼 스테이지(40) 부위에 안착시키는 것과 노광 후 다시 액체(20)에서 꺼내어 현상 공정을 진행하는 것은 기술적인 어려움과 생산성 저하의 문제를 가져온다.
도 2b를 참조하면, 투영 렌즈부(50)의 하단에 액체(20)를 담을 수 있는 이멀젼 렌즈부(30)를 구비한 샤워형(Shower Type) 이멀젼 노광장치이다.
샤워형 이멀젼 노광장치는 배쓰형 이멀젼 노광장치에 비하여 간단한 구조를 가지고 공정을 진행할 수 있다. 그러나, 웨이퍼(10)의 외곽 영역을 노광하는 과정에서 웨이퍼(10) 옆면과 뒷면에 액체(20)가 접하게 되는 경우 잔존하는 미세 수분이 후속 공정에서 반도체 기판에 결함으로 작용하는 원인이 된다. 또한, 다음 웨이퍼(10) 노광을 위한 준비를 할 때 웨이퍼(10)와 액체(20)를 격리시키는 별도의 장치가 필요한데, 이 또한 기술적인 어려움과 생산비용의 증가 문제가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이멀젼 노광장치에 있어서 액체와 웨이퍼의 격리를 효율적으로 시키고, 생산 단가를 낮추기 위하여 이멀션 렌즈부와 웨이퍼의 상하 위치를 변화시켜 중력에 의해 자연적으로 액체와 웨이퍼가 효율적으로 격리되게 함으로써 기술적인 어려움을 해결하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 샤워형 이멀젼 노광장치에서처럼 별도의 장치를 통해 이멀젼 렌즈부의 액체와 웨이퍼를 격리시킬 필요가 없으므로 생산 단가를 낮춤으로써 생산성을 높일 수 있는 이멀젼 노광장치를 제공함을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 것으로서, 하부 면에 웨이퍼가 장착되는 웨이퍼 스테이지를 구비하며 상기 웨이퍼 스테이지 하부에 투영 렌즈부가 위치하고, 상기 투영 렌즈부 상측에 부착되며 액체를 수용하는 접시형태의 이멀젼 렌즈부를 포함하되, 상기 투영 렌즈부는 상향으로 레이저를 방사하고 상기 레이저는 상기 이멀젼 렌즈부의 액체를 통과하여 상기 웨이퍼에 조사되는 것을 특징으로 하는 이멀젼 노광장치이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이멀젼 노광장치에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 이멀젼 노광장치를 도시한 개략도이다.
이멀젼 노광장치의 투영 렌즈부(150)는 웨이퍼(110)의 하부에 위치하며 투영 렌즈부(150)와 웨이퍼(110)의 사이에는 이멀젼 노광 기술을 사용하기 위한 액체(120)가 놓인다.
웨이퍼 스테이지(140)의 하부 면에는 노광되는 면이 아랫쪽을 향하도록 웨이퍼(110)가 장착된다. 웨이퍼 스테이지(140) 하부의 투영 렌즈부(150)는 레이저를 상향으로 방사하며, 투영 렌즈부(150) 상측에는 액체(120)를 수용하는 접시형태의 이멀젼 렌즈부(130)가 장착된다. 웨이퍼 스테이지(140)에는 하부 면에 웨이퍼(110)를 장착하기 위한 진공 흡입 장치(145)가 설치되며, 이멀젼 렌즈부(130)에는 액체(120)를 공급하는 유입구(160)와 액체를 제거할 수 있는 배출구(170)가 설치될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 이멀젼 노광장치에 액체를 포함되고 에어 커튼이 작동되는 것을 도시한 개략도이다.
이멀젼 렌즈부(130)에 수용된 액체(120)가 넘치는 것을 방지하기 위하여 이멀젼 렌즈부(130)의 가장자리를 따라 에어 커튼을 형성하는 에어 공급 장치(180)가 설치될 수 있다. 이멀젼 렌즈부(130)와 웨이퍼(110)와의 거리는 수 mm밖에 되지 않기 때문에 적은 공기압 만으로도 액체(120)의 누출을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 이멀젼 레이저의 경로를 도시한 개략도이다.
투영 렌즈부(150)에서 상향으로 방사된 레이저(190)는 이멀젼 렌즈부(130)의 액체(120)를 통과하여 웨이퍼(110)에 조사된다. 이때, 레이저(190)는 I-Line, KrF, ArF 또는 F2를 사용할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 이멀젼 노광장치의 이멀젼 렌즈부를 도시한 사시도이다.
이멀젼 렌즈부(130)는 상측부터 에어 공급장치(180), 액체 유입구(160) 및 배출구(170)가 설치되어 있으며, 하부에는 최종 투영 렌즈(200)와 접해 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 이멀젼 노광장치에 있어서 하부 면에 웨이퍼가 장착되는 웨이퍼 스테이지를 구비하며 상기 웨이퍼 스테이지 하부에 투영 렌즈부가 위치하고, 상기 투영 렌즈부 상측에 부착되며 액체를 수용하는 접시형태의 이멀젼 렌즈부를 위치시킴으로써 액체와 웨이퍼를 효과적으로 격리시킬 수 있다. 또한, 별도의 장치를 통해 액체와 웨이퍼를 격리시킬 필요가 없으므로 장치 추가를 위한 생산 단가를 낮춤과 동시에 웨이퍼 교환 시 소요되는 시간을 줄임으로써 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 이멀젼 노광장치의 장점을 나타낸 그래프.
도 2a 및 2b는 종래 기술에 이멀젼 노광장치를 도시한 개략도들.
도 3은 본 발명에 따른 이멀젼 노광장치를 도시한 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 이멀젼 노광장치에 액체가 포함되고 에어 커튼이 작동되는 것을 도시한 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 이멀젼 레이저의 경로를 도시한 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 이멀젼 노광장치의 이멀젼 렌즈부를 도시한 사시도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10, 110 : 웨이퍼 20, 120 : 액체
30, 130 : 이멀젼 렌즈부 40, 140 : 웨이퍼 스테이지
50, 150 : 투영 렌즈부 145 : 진공 흡입 장치
160 : 액체 유입구 170 : 액체 배출구
180 : 에어 공급장치 190 : 레이저
200 : 최종 투영 렌즈

Claims (5)

  1. 하부면에 웨이퍼가 장착되는 웨이퍼 스테이지;
    상기 웨이퍼 스테이지 하부에 위치하는 투영 렌즈부; 및
    상기 투영 렌즈부 상측에 부착되며 액체를 수용하는 접시형태의 이멀젼 렌즈부를 포함하되,
    상기 투영 렌즈부는 상향으로 레이저를 방사하고 상기 레이저는 상기 이멀젼 렌즈부의 액체를 통과하여 상기 웨이퍼에 조사되는 것을 특징으로 하는 이멀젼 노광장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이멀젼 렌즈부는 상기 이멀젼 렌즈부 내로 상기 액체를 유입하는 유입구와 상기 액체를 배출하는 배출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 이멀젼 노광장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 이멀젼 렌즈부는 상기 이멀젼 렌즈부의 가장자리를 따라 에어 커튼을 형성하는 에어 공급장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 이멀젼 노광장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 스테이지는 상기 하부면에 웨이퍼를 장착하기 위한 진공 흡입 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 이멀젼 노광장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 레이저는 I-Line, KrF, ArF 및 F2인 것을 특징으로 하는 이멀젼 노광장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100802228B1 (ko) * 2006-01-03 2008-02-11 주식회사 하이닉스반도체 이멀젼 리소그래피 장치
CN108010858A (zh) * 2016-11-02 2018-05-08 亚亚科技股份有限公司 晶圆检查设备的镜头壳体组合

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