KR20050100865A

KR20050100865A - Exposure apparatus for fabricating semiconductor device

Info

Publication number: KR20050100865A
Application number: KR1020040026064A
Authority: KR
Inventors: 김장훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-04-16
Filing date: 2004-04-16
Publication date: 2005-10-20

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조를 위한 스캐너 방식의 노광장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 노광장치는, 조명광을 조사하는 광원과, 상기 광원에서 조사되는 조명광의 조명 영역이 렌즈의 중심영역이 되도록 조절하는 슬릿과, 전사용의 패턴이 형성된 레티클과, 상기 레티클 상의 슬릿의 조명영역을 반도체기판에 투영할 수 있는 축소투영렌즈를 구비함을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 임계치수의 균일성 및 수율이 향상되는 노광이 가능해진다. The present invention relates to a scanner-type exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, the exposure apparatus according to the present invention, the light source for irradiating the illumination light, and the illumination area of the illumination light irradiated from the light source to adjust so that the center region of the lens A slit, a reticle having a transfer pattern formed thereon, and a reduction projection lens capable of projecting an illumination region of the slit on the reticle onto a semiconductor substrate. According to the present invention, exposure in which uniformity and yield of critical dimensions are improved is possible.

Description

Exposure apparatus for fabricating semiconductor device

본 발명은 반도체 소자 제조용 노광장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 스캔 방향을 다양화 할 수 있는 스캔 방식의 노광장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element, and more particularly, to an exposure apparatus of a scanning method capable of diversifying the scanning direction.

일반적으로 반도체 기판상에 소정의 패턴을 구현하기 위하여는 포토리소그라피 공정 및 식각 공정을 수행하여야 한다. 이러한 포토리소그라피 공정은 포토레지스트막의 도포, 노광 및 현상 등의 일련 공정으로 진행되고, 포토 리소그라피 공정에 의하여 형성된 포토 마스크에 의하여 피식각층을 패터닝하므로써 소정의 패턴이 형성된다. In general, in order to implement a predetermined pattern on a semiconductor substrate, a photolithography process and an etching process should be performed. The photolithography process proceeds in a series of processes such as application, exposure and development of a photoresist film, and a predetermined pattern is formed by patterning an etched layer by a photo mask formed by the photolithography process.

노광 공정을 수행하기 위한 장치로는 스텝 앤 리피트(Step and repeat) 방식의 스텝퍼(Stepper)와 스텝 앤 스캔(step and scan) 방식의 스캐너(Scanner)가 있다.Apparatuses for performing the exposure process include a stepper and a stepper and a step and scan scanner.

우선 스텝퍼는 회로 패턴이 구비된 레티클, 축소 투영 렌즈 및 피 식각층을 갖는 반도체 기판이 장착된다. First, the stepper is mounted with a semiconductor substrate having a reticle with a circuit pattern, a reduced projection lens and an etched layer.

이러한 스텝퍼를 이용한 노광방법은, 반도체 기판 및 레티클을 멈춘 상태에서, 레티클 상부에 광을 조사하여, 반도체 기판의 일정 영역을 노광한다. 그후, 반도체 기판을 일정 부분 이동시켜, 상기와 같은 공정을 반복 진행한다. In the exposure method using such a stepper, the semiconductor substrate and the reticle are stopped, and light is irradiated on the upper portion of the reticle to expose a predetermined region of the semiconductor substrate. Thereafter, the semiconductor substrate is moved a certain portion, and the above steps are repeated.

이러한 스텝퍼 방식에 의하여 노광을 진행하게 되면, 렌즈의 대부분을 이용하게 된다. 따라서, 렌즈의 굴곡에 의한 패턴의 이상이 생겨 임계치수(CD;Critical Dimension)의 균일도(uniformity)가 나빠지고 설비의 정렬(alignment)관리 등에 문제가 발생된다. 따라서, 이러한 문제점을 극복하기 위하여 렌즈의 중심부위만 사용하는 스캐너(scanner)가 등장하여 사용 중에 있다. When exposure is performed by such a stepper method, most of the lenses are used. Therefore, abnormality of the pattern due to the bending of the lens occurs, the uniformity (critical dimension) of the critical dimension (CD) worsens, and problems such as alignment management of the equipment occurs. Therefore, in order to overcome this problem, a scanner using only the center of the lens has appeared and is in use.

도 1은 일반적인 스캐너 방식의 노광장치의 개략도를 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 렌즈의 사용영역을 나타내는 개략도이고, 도 3은 도 1의 노광순서를 나타낸 개략도이다.FIG. 1 is a schematic view of a conventional scanner type exposure apparatus, FIG. 2 is a schematic view showing an area of use of the lens of FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic view showing an exposure procedure of FIG.

도 1에 도시된 바와 같이, 스캐너는 회로 패턴이 구비된 레티클(16), 축소 투영 렌즈(18), 광을 집속하는 스캔 슬릿(12) 및 반도체 기판(20)이 순차적으로 장착된다. As shown in FIG. 1, the scanner is sequentially mounted with a reticle 16 having a circuit pattern, a reduction projection lens 18, a scan slit 12 for condensing light, and a semiconductor substrate 20.

이러한 스캐너를 이용한 노광방법은, 레티클(16)의 상부로부터 광을 조사하여 노광을 진행하되, 반도체 기판(20) 및 레티클(16)을 소정 방향으로 움직여가면서 노광을 진행한다. 이때, 반도체 기판(20) 및 레티클(16)은 각각 그들이 놓여지는 스테이지가 움직이는 것이고, 이에 따라 반도체 기판(20) 및 레티클(16)은 직선방향(Y축 방향)으로 서로 움직인다. In the exposure method using such a scanner, exposure is performed by irradiating light from the upper portion of the reticle 16, while performing exposure while moving the semiconductor substrate 20 and the reticle 16 in a predetermined direction. At this time, the semiconductor substrate 20 and the reticle 16 each move a stage on which they are placed, and thus the semiconductor substrate 20 and the reticle 16 move with each other in a linear direction (Y-axis direction).

이에 따라, 스캐너 방식에 의하여 노광을 진행하게 되면, 도 2에 도시된 바와 같이, 렌즈(18)의 특정영역만을 사용하도록 슬릿(12)이 구성되어 있어서 상기 렌즈(18)의 특정영역을 이용하게 된다. 따라서, 스텝퍼에 비하여 임계치수 균일도가 좋고 렌즈의 굴곡이 스텝퍼보다 적기 때문에 디자인 140nm 이하의 제품에 사용되고 있다.Accordingly, when the exposure is performed by the scanner method, as shown in FIG. 2, the slit 12 is configured to use only a specific area of the lens 18 to use the specific area of the lens 18. do. Therefore, the critical dimension uniformity is better than that of the stepper, and the bending of the lens is smaller than that of the stepper.

상기 스캐너 방식의 노광은 도 3에 도시된 바와 같은 순서, 즉 Y축 방향으로 위 아래로 스캔이 진행된다. 또한, 하나의 샷(shot) 단위로 위아래 스캔하면서 진행된다. The scanner-type exposure is scanned in the order as shown in FIG. 3, that is, up and down in the Y-axis direction. In addition, it progresses while scanning up and down by one shot unit.

이러한 스캐너의 경우에는, Y축 방향의 경우에는 렌즈의 중심부위만을 사용함으로 인하여 상술한 바와 같은 장점을 가지나, X축 방향의 경우에는 종래의 스텝퍼의 경우와 같은 영역을 사용하고 있어 임계치수의 스펙을 벗어나거나 정렬이 나빠지는 등의 문제점은 여전히 발생된다. 또한, 이러한 문제점으로 인해 수율의 저하를 초래하고 있다. In the case of such a scanner, in the Y-axis direction, the above advantages are obtained by using only the center of the lens, but in the X-axis direction, the same area as that of the conventional stepper is used. Problems such as out of alignment or poor alignment still occur. In addition, this problem is causing a decrease in yield.

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 문제점을 극복할 수 있는 반도체 소자 제조용 노광장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device that can overcome the conventional problems.

본 발명의 다른 목적은 임계치수의 균일도 개선 및 수율 향상을 도모할 수 있는 반도체 소자 제조용 노광장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device capable of improving the uniformity of the critical dimension and improving the yield.

상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 양상(aspect)에 따라, 본 발명에 따른 반도체 소자 제조용 노광장치는, 조명광을 조사하는 광원과; 상기 광원에서 조사되는 조명광의 조명 영역이 렌즈의 중심영역이 되도록 조절하는 슬릿과; 전사용의 패턴이 형성된 레티클과; 상기 레티클 상의 슬릿의 조명영역을 반도체기판에 투영할 수 있는 축소투영렌즈를 구비함을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention for achieving some of the above technical problems, an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises: a light source for irradiating illumination light; A slit for adjusting the illumination area of the illumination light emitted from the light source to be a center area of the lens; A reticle having a transfer pattern formed thereon; And a reduction projection lens for projecting the illumination area of the slit on the reticle onto the semiconductor substrate.

상기 노광장치는, 상기 반도체 기판을 지지하며 X축방향 및 Y축방향으로의 이동이 가능한 웨이퍼 스테이지와, 상기 레티클을 지지하며 X축방향 및 Y축방향으로의 이동이 가능한 레티클 스테이지를 더 구비할 수 있으며, X축 방향 및 Y축 방향을 스캔 방향으로 할 수 있다.The exposure apparatus may further include a wafer stage supporting the semiconductor substrate and capable of movement in the X and Y axis directions, and a reticle stage supporting the reticle and capable of movement in the X and Y axis directions. The X-axis direction and the Y-axis direction may be the scan direction.

본 발명의 장치적 구성에 따르면, 임계치수의 균일성 및 수율 향상을 도모할 수 있다. According to the apparatus configuration of the present invention, it is possible to improve uniformity and yield of critical dimensions.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 도 4 내지 도 5를 참조로 설명되어질 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 5 without any intention other than to provide a thorough understanding of the present invention to those skilled in the art.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스캐너 방식의 노광장치에서 슬릿의 모양에 따른 렌즈의 사용영역을 나타낸 것이다.Figure 4 shows the use area of the lens according to the shape of the slit in the scanner-type exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐너 방식의 반도체 소자 제조용 노광 장치는, 레티클(116), 렌즈(118), 슬릿(112) 및 피식각층을 갖는 반도체 기판으로 구성된다. 여기서, 렌즈(118)는 축소 투영 렌즈를 포함한다.As shown in FIG. 4, the exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device of a scanner method according to an embodiment of the present invention includes a semiconductor substrate having a reticle 116, a lens 118, a slit 112, and an etched layer. . Here, lens 118 includes a reduced projection lens.

이러한 스캐너 방식의 반도체 노광 장치는 알려진 바와 같이, 레티클(116)을 지지하는 레티클 스테이지(도시되지 않음) 및 반도체 기판을 지지하는 웨이퍼 스테이지를 소정 방향으로 이동시켜가면서 노광을 진행한다.As known, the scanner type semiconductor exposure apparatus performs exposure while moving a reticle stage (not shown) supporting the reticle 116 and a wafer stage supporting the semiconductor substrate in a predetermined direction.

이때, 노광은 레티클(116) 상부에 위치하는 광원(도시되지 않음)으로부터 광을 조사하여 진행되고, 광원으로부터 조사되는 광은 레티클(116), 렌즈(118) 및 스캔 슬릿(112)을 통과하여, 반도체 기판 상에 이미지가 맺히게 된다.In this case, the exposure is performed by irradiating light from a light source (not shown) positioned above the reticle 116, and the light emitted from the light source passes through the reticle 116, the lens 118, and the scan slit 112. The image is formed on the semiconductor substrate.

여기서 상기 슬릿(112)은 광원에서 조사되는 조명광의 조명 영역이 렌즈(118)의 중심영역 만이 되도록 구성된다. 즉, 종래의 Y축방향으로만 스캔이 가능하도록 Y축 방향의 사이즈가 작고 X축 방향의 사이즈는 렌즈의 직경보다 크거나 같았던 슬릿사이즈와는 달리, X축 방향으로도 사이즈가 작아져서 X축 방향의 스캔이 가능할 뿐 아니라, 렌즈의 중심영역만을 이용할 수 있게 된다.Here, the slit 112 is configured such that the illumination region of the illumination light irradiated from the light source is only the center region of the lens 118. In other words, unlike the slit size in which the size of the Y-axis direction is small and the size of the X-axis direction is larger than or equal to the diameter of the lens so that the scan can be performed only in the conventional Y-axis direction, the size is also smaller in the X-axis direction and thus the X-axis In addition to scanning in the direction, only the center area of the lens can be used.

그리고, 상기 웨이퍼 스테이지 및 레티클 스테이지는 Y축 방향으로만 이동이 가능한 것이 아니라, X축방향으로도 이동이 가능하도록 설계된다.In addition, the wafer stage and the reticle stage are designed to be movable not only in the Y axis direction but also in the X axis direction.

따라서, 상기한 노광 장치에서는 렌즈(118)를 사이에 두고 레티클 스테이지와 웨이퍼 스테이지가 Y축 또는 X축 상에서 서로 반대 방향으로 움직이며 레티클을 스캐닝하면서 노광을 한다. Therefore, in the above exposure apparatus, the reticle stage and the wafer stage move in opposite directions on the Y-axis or the X-axis with the lens 118 interposed therebetween, and perform exposure while scanning the reticle.

도 5는 도 4에서의 스캔 방향을 나타낸 것이다.5 illustrates a scan direction in FIG. 4.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 노광장치의 스캔 방향은 종래의 Y축 방향으로 위아래로 스캔하던 방식에서 벗어나 X축 방향으로도 스캔이 가능해진다. 또한, 하나의 샷 단위로서 스캔을 할 수 있을 뿐 아니라 하나의 샷 내에서도 필요할 경우 스캔이 가능하도록 구성된다. As shown in FIG. 5, the scanning direction of the exposure apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention can be scanned in the X-axis direction instead of the conventional scanning method up and down in the Y-axis direction. In addition, it is possible not only to scan as a shot unit but also to scan if necessary even in one shot.

따라서, 렌즈의 중심부위 영역만을 사용하여 노광공정이 진행될 수 있어 임계치수의 균일성 및 수율 향상 등의 효과를 기대할 수 있다. Therefore, the exposure process can be performed using only the region above the center of the lens, so that the effects of uniformity of the critical dimension and improvement of yield can be expected.

상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다. 예컨대, 장치 내에서의 구성요소는 추가되거나 제거될 수 있으며, 상기 슬릿은 다양한 형태로 구성될 수 있음은 명백한 것이다.The description of the above embodiments is merely given by way of example with reference to the drawings for a more thorough understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the present invention. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the basic principles of the present invention. For example, it is apparent that components in the device can be added or removed, and the slits can be configured in various forms.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 스캐너 방식의 노광장치를 구성하는 슬릿을 렌즈의 중심영역만을 사용하도록 구성하고, X축 방향 및 Y축 방향 모두를 스캔 방향으로 하여 스캔을 진행함에 의하여 임계치수의 균일도 개선 및 수율 향을 도모할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, the slit constituting the scanner-type exposure apparatus is configured to use only the center region of the lens, and the scan is performed by scanning both the X-axis direction and the Y-axis direction as the scan direction. It is possible to improve the uniformity of and improve the aroma of yield.

도 1은 일반적인 스캐너 방식의 노광장치의 개략도1 is a schematic view of a conventional scanner type exposure apparatus

도 2는 도 1의 슬릿에 따른 렌즈의 사용영역을 나타내는 개략도FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an area of use of a lens according to the slit of FIG. 1; FIG.

도 3은 도 1에서의 스캔 방향을 나타내는 개략도3 is a schematic diagram showing a scanning direction in FIG.

도 4는 본발명의 일실시예에 따른 노광장치에서의 슬릿에 따른 렌즈의 사용영역을 나타내는 개략도4 is a schematic view showing a region of use of a lens according to a slit in an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 5는 도 4의 스캔 방향을 나타내는 개략도 5 is a schematic diagram showing the scanning direction of FIG.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

112 : 슬릿 116 : 레티클112: slit 116: reticle

118 : 렌즈 118 lens

Claims

In an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device:

A light source for emitting illumination light;

A slit formed such that an illumination region of illumination light emitted from the light source is a central region of the lens;

A reticle having a transfer pattern formed thereon;

And a reduction projection lens for projecting the illumination area of the slit on the reticle onto the semiconductor substrate.

The method of claim 1, wherein the exposure apparatus,

And a wafer stage supporting the semiconductor substrate and capable of moving in the X and Y axis directions, and a reticle stage supporting the reticle and capable of moving in the X and Y axis directions. Device.

The method of claim 2,

And the scanning direction of the exposure apparatus is an X-axis direction and a Y-axis direction.