KR20080012477A - 이멀젼 리소그래피 장치 및 이를 이용한 이멀젼 리소그래피방법 - Google Patents

이멀젼 리소그래피 장치 및 이를 이용한 이멀젼 리소그래피방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이멀젼 리소그래피(Immersion Lithography) 장치 및 이를 이용한 이멀젼 리소그래피 방법에 관한 것에 관한 것으로, 노광 공정시 이멀젼부의 액체 조성물 내에 포함되는 이온 불순물들이 프로젝션 렌즈부에 흡착되는 것을 방지하기 위하여, 이멀젼부에 (+) 및 (-) 전극 및 전원 공급부를 더 형성함으로써, 노광 장치의 해상도를 더 증가시키고 리소그래피 공정의 신뢰성을 확보하고 반도체 소자의 공정 수율을 증가시킬 수 있도록 하는 발명에 관한 것이다.

Description

이멀젼 리소그래피 장치 및 이를 이용한 이멀젼 리소그래피 방법{APPARATUS AND METHOD USING IMMERSION LITHOGRAPHY}
도 1은 종래 기술에 따른 이멀젼 리소그래피 장치를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 이멀젼 리소그래피 장치를 도시한 단면도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 이멀젼 리소그래피 방법을 도시한 단면도들.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10, 100 : 웨이퍼 20, 120 : 프로젝션 렌즈부
30, 130 : 이멀젼부 40, 140 : 액체 조성물
50, 150 : 불순물 160 : 전원 공급부
170 : (+) 전극 175 : (-) 전극
본 발명은 이멀젼 리소그래피(Immersion Lithography) 장치 및 이를 이용한 이멀젼 리소그래피 방법에 관한 것에 관한 것으로, 노광 공정시 이멀젼부의 액체 조성물 내에 포함되는 이온 불순물들이 프로젝션 렌즈부에 흡착되는 것을 방지하기 위하여, 이멀젼부에 (+) 및 (-) 전극 및 전원 공급부를 더 형성함으로써, 노광 장치의 해상도를 더 증가시키고 리소그래피 공정의 신뢰성을 확보하고 반도체 소자의 공정 수율을 증가시킬 수 있도록 하는 발명에 관한 것이다.
이멀젼 리소그래피 기술은 최종 투영 렌즈와 웨이퍼 사이에 임의의 액체를 채우고 그 액체의 굴절률만큼 광학계의 개구수(Numerical Aperture: 이하 NA)를 증가시켜 분해능(Resolution)을 개선시키는 기술이다.
액체에서 전파해 나가는 광원은 그 실제 파장이 공기 중에서의 파장을 해당 매질의 굴절률로 나눈 값에 해당한다.
193nm의 광원(ArF 레이저빔)을 사용할 때, 물을 매질로 선택할 경우 물의 굴절률이 1.44이므로 실제 물을 거쳐간 ArF 레이저빔의 파장은 193nm에서 134nm로 감소한다. 이는 ArF 레이져 빔을 사용하여도 ArF 레이저빔 보다 분해능을 증가시킬 수 있는 F2 레이저 빔(157nm)을 사용하는 것과 동일한 효과를 가져온다.
도 1은 종래 기술에 따른 이멀젼 리소그래피 장치를 도시한 단면도이다.
도 를 참조하면, 프로젝션 렌즈부(20)의 하단에 액체를 담을 수 있는 이멀젼부(30)를 구비한 샤워형(Shower Type) 이멀젼 리소그래피 장치이다. 이때, 이멀젼부(30) 내부에 채워진 액체 조성물(40)은 프로젝션 렌즈부(20)의 최종 렌즈와 웨이퍼(10)와 접촉되는데, 액체 조성물 내에 포함된 이온 불순물(50)이 프로젝션 렌즈부(20)의 최종 렌즈 표면에 흡착되는 문제가 발생한다.
이상에서 설명한 바와 같이 샤워형 이멀젼 리소그래피 장치는 액체 조성물 내부에 포함된 이온 불순물로 인하여 프로젝션 렌즈부가 오염되고, 리소그래피 장 치 및 리소그래피 방법의 신뢰성 및 해상도를 저하시키는 문제를 유발한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이멀젼부에 (+) 및 (-) 전극 및 전원 공급부를 더 형성함으로써, 노광 장치의 해상도를 더 증가시키고 리소그래피 공정의 신뢰성을 확보하고 반도체 소자의 공정 수율을 증가시킬 수 있도록 하는 이멀젼 리소그래피 장치 및 그를 이용한 이멀젼 리그래피 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른
이멀젼 리소그래피 장치는,
광원부, 레티클 스테이지, 프로젝션 렌즈부 및 웨이퍼 스테이지를 포함하는 리소그래피 장치에 있어서,
상기 프로젝션 렌즈부 및 웨이퍼 스테이지 사이의 영역에 채워지는 액체 조성물과,
상기 액체 조성물을 담아놓는 이멀젼부와,
상기 이멀젼부의 일측에 구비되며 액체 조성물과 접촉되도록 구비되는 (+) 전극와,
상기 이멀젼부의 타측에 구비되는 액체 조성물과 접촉되도록 구비되는 (-) 전극 및
상기 (+) 및 (-) 전극에 전압을 인가하는 전원 공급부를 포함하는 것을 특징 으로 한다. 이때, 상기 액체 조성물은 물 및 물보다 높은 굴절율을 갖는 재료 중 선택된 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명에 따른 이멀젼 리소그래피 방법은
광원부, 레티클 스테이지, 프로젝션 렌즈부, 이멀젼부 및 웨이퍼 스테이지를 포함하는 이멀젼 리소그래피 장치에 있어서,
상기 프로젝션 렌즈부 및 웨이퍼 스테이지 사이의 영역에 위치하는 이멀젼부에 액체 조성물을 주입하는 단계와,
상기 액체 조성물의 일측에 (+) 전압을 인가하고, 타측에 (-) 전압을 인가하는 단계 및
상기 광원부에서 조사되는 광원을 상기 레티클 스테이지, 프로젝션 렌즈부 및 이멀젼부를 순차적으로 통과시키고 웨이퍼 스테이지에 고정된 웨이퍼에 조사하여 리소그래피 공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 광원은 ArF, KrF 및 F2 중 선택된 어느 하나를 사용하고, 상기 광원의 세기는 10 ~ 100mJ/㎠ 이고, 상기 액체 조성물은 물 및 물보다 높은 굴절율을 갖는 재료 중 선택된 어느 하나를 사용하고, 상기 이멀젼부의 액체 조성물에 인가되는 (+) 및 (-) 전압은 1 ~ 10MV/㎝ 의 크기인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이멀젼 리소그래피 장치 및 이를 이용한 이멀젼 리소그래피 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 이멀젼 리소그래피 장치를 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 프로젝션 렌즈부(120) 및 웨이퍼(100) 사이에 액체 조성 물(미도시)이 담겨져 있는 이멀젼부(130)가 구비된다.
여기서, 이멀젼부(130)는 프로젝션 렌즈부(120)를 둘러싸는 실린더형 구조를 취하고 있으며, 이멀젼부(130)의 안쪽으로 일측에는 (+) 전극(170)이 구비되고, 타측에는 (-) 전극(175)이 구비된다.
다음에는, (+) 및 (-) 전극(170, 175)이 전원 공급부(160)와 연결된다.
여기서, 액체 조성물은 이온 불순물이 포함되어 있는 물 및 물보다 높은 굴절률을 갖는 재료 중 선택된 어느 하나로 구비되며, 이멀젼부(130)는 이멀젼부(130)의 내부에 액체 조성물을 공급하는 공급부(미도시) 및 액체 조성물을 배출하는 배출부(미도시)를 더 포함하고 있다.
프로젝션 렌즈부(120)의 상부에는 레티클 스테이지(미도시)가 구비되고, 레티클 스테이지 상부에 광원부(미도시)가 구비되며, 웨이퍼(100) 하부에는 웨이퍼(100)를 고정시키는 웨이퍼 스테이지가 구비된다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 이멀젼 리소그래피 방법을 도시한 단면도들이다.
도 3a를 참조하면, 노광 공정의 해상도를 향상시키기 위하여 프로젝션 렌즈부(120) 및 웨이퍼(100) 사이에 이멀젼부(130)를 구비시키고, 이멀젼부(130)에 불순물(150)이 포함되어 있는 액체 조성물(140), 즉 물 및 물보다 높은 굴절율을 갖는 재료 중 선택된 어느 하나를 주입한다. 이때, 불순물(150)은 Na+, K+, Zn++ 및 Al+++ 와 같은 이온 불순물(150)을 포함한다.
다음에는, 이온 불순물(150)이 프로젝션 렌즈부(120)에 흡착되는 것을 방지하기 위한 시스템 장치의 일부로 이멀전부(130) 내측에 (+) 및 (-) 전극(170, 175)을 구비시킨다.
그 다음에, (+) 및 (-) 전극(170, 175)에는 전원 공급부(160)를 통하여 소정의 전압이 인가된다.
도 3b를 참조하면, 전원 공급부(160)에서 (+) 및 (-) 전극(170, 175)으로 DC 전압을 인가함으로써 액체 조성물(140) 내의 불순물(150)을 이멀젼부(130)의 (+) 및 (-) 전극(170, 175)이 위치하고 있는 측벽 방향으로 이동시킨다. 이때, 인가되는 전압은 1 ~ 10MV/㎝ 인 것이 바람직하다.
따라서 프로젝션 렌즈부(120)의 하부에 불순물(150)이 흡착되는 문제를 해결할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 광원부(미도시)에서 리소그래피 공정을 위한 광원이 조사하여 광원이 레티클 스테이지에 놓여 있는 레티클(미도시)을 통과하여 프로젝션 렌즈부(120)로 입사되도록 한다. 이때, 광원은 ArF, KrF 및 F2 중 선택된 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하며, 광원의 세기는 10 ~ 100mJ/㎠ 가 되도록 한다.
이와 같이 프로젝션 렌즈부에(120) 입사된 광원은 레티클 및 프로젝션 렌즈부(120)를 통과하여 웨이퍼(100)에 조사되는데, 이때 레티클에 형성되 패턴의 상은 프로젝션 렌즈부(120)에서 축소 가공되어 웨이퍼(100)에 상이 맺어지게 되는 것이다.
다음에는, 프로젝션 렌즈부(120)를 통과한 광원은 이멀젼부(130)를 통과하게 된다. 이때, 이멀젼부(130) 내부에 채워져 있는 액체 조성물(140)의 불순물(150)이 모두 이멀젼부(130)의 내 측에 형성된 (+) 및 (-) 전극(170, 175)쪽으로 이동되어 있는 상태이므로 이멀젼부(130)의 액체 조성물(140) 내에 불순물(150)이 떠 다니지 않게 된다. 즉, 광원이 통과하는 경로에 광원의 경로를 방해하는 불순물(150)이 제거되므로 광원의 해상도를 더 증가시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이멀젼 리소그래피 장치 및 그를 이용한 이멀젼 리소그래피 방법은 이멀젼 방식을 사용하는 노광 장치의 이멀젼부 내측에 (+) 및 (-) 전극을 형성하고 이멀젼부 외부에는 전원 공급부를 형성한다.
다음에는, 노광 공정 이전에 전원 공급부에서 (+) 및 (-) 전극에 전압을 인가함으로써 이멀젼 리소그래피 장치에서 사용되는 액체 조성물 내부에 존재하는 불순물을 (+) 및 (-) 전극방향으로 이동시킨다. 따라서 불순물들이 프로젝션 렌즈부에 흡착되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이멀젼 리소그래피 장치 및 그를 이용한 이멀젼 리소그래피 방법은 이멀젼부에 (+) 및 (-) 전극 및 전원 공급부를 더 형성함으로써, 노광 공정시 이멀젼부의 액체 조성물 내에 포함되는 이온 불순물들이 프로젝션 렌즈부에 흡착되는 것을 방지하여 노광 장치의 해상도를 더 증가시킬 수 있다. 따라서 이멀젼 리소그래피 공정의 신뢰성을 확보하고 반도체 소자의 공정 수율을 증가시킬 수 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라 면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 광원부, 레티클 스테이지, 프로젝션 렌즈부 및 웨이퍼 스테이지를 포함하는 리소그래피 장치에 있어서,
    상기 프로젝션 렌즈부 및 웨이퍼 스테이지 사이의 영역에 채워지는 액체 조성물;
    상기 액체 조성물을 담아놓는 이멀젼부;
    상기 이멀젼부의 일측에 구비되며 액체 조성물과 접촉되도록 구비되는 (+) 전극;
    상기 이멀젼부의 타측에 구비되는 액체 조성물과 접촉되도록 구비되는 (-) 전극; 및
    상기 (+) 및 (-) 전극에 전압을 인가하는 전원 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이멀젼 리소그래피 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 조성물은 물 및 물보다 높은 굴절율을 갖는 재료 중 선택된 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 이멀젼 리소그래피 장치.
  3. 광원부, 레티클 스테이지, 프로젝션 렌즈부, 이멀젼부 및 웨이퍼 스테이지를 포함하는 이멀젼 리소그래피 장치에 있어서,
    상기 프로젝션 렌즈부 및 웨이퍼 스테이지 사이의 영역에 위치하는 이멀젼부에 액체 조성물을 주입하는 단계;
    상기 액체 조성물의 일측에 (+) 전압을 인가하고, 타측에 (-) 전압을 인가하는 단계; 및
    상기 광원부에서 조사되는 광원을 상기 레티클 스테이지, 프로젝션 렌즈부 및 이멀젼부를 순차적으로 통과시키고 웨이퍼 스테이지에 고정된 웨이퍼에 조사하여 리소그래피 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 이멀젼 리소그래피 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광원은 ArF, KrF 및 F2 중 선택된 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 이멀젼 리소그래피 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 광원의 세기는 10 ~ 100mJ/㎠ 인 것을 특징으로 하는 이멀젼 리소그래피 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 액체 조성물은 물 및 물보다 높은 굴절율을 갖는 재료 중 선택된 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 이멀젼 리소그래피 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 이멀젼부의 액체 조성물에 인가되는 (+) 및 (-) 전압은 1 ~ 10MV/㎝ 의 크기인 것을 특징으로 하는 이멀젼 리소그래피 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101050508B1 (ko) * 2007-12-03 2011-07-20 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 리소그래피 장치 및 디바이스 제조 방법

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