KR20080099446A - 반도체 제조용 노광 장비 - Google Patents

반도체 제조용 노광 장비 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해상 능력을 향상시키기 위한 반도체 제조용 노광 장비에 관한 것으로, 이를 위해 본 발명은 광원으로부터 입사되는 광을 제어하는 제 1 조명계 및 제 2 조명계와, 회로 패턴의 수평 방향 성분이 설계된 제 1 레티클과, 회로 패턴의 수직 방향 성분이 설계된 제 2 레티클과, 제 1 조명계를 통과한 광을 제 1 레티클에 조사하는 제 1 집광 렌즈와, 제 2 조명계를 통과한 광을 제 2 레티클 조사하는 제 2 집광 렌즈와, 제 1 레티클을 통과한 빛과 제 2 레티클을 통과한 빛을 하나로 모으는 복수개의 반사경들과, 반사경들을 통해 모아진 빛을 웨이퍼상의 감광막에 전사하는 투영렌즈를 포함하는 반도체 제조용 노광 장비를 제공한다.
노광, 조명계, 레티클, 해상 능력, 수평 패턴, 수직 패턴

Description

반도체 제조용 노광 장비{EXPOSURE APPARATUS FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조용 노광 장비를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조용 노광 장비에 사용된 레티클을 나타내는 레이아웃도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조용 노광 장비에 사용된 조명계를 나타내는 레이아웃도.
도 4는 수평, 수직 방향의 해상 능력을 극대화하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 레티클과 조명계의 조합을 나타내는 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10A, 10B : 제 1, 제 2 조명계
20A, 20B : 제 1, 제 2 집광 렌즈
30A, 30B : 제 1, 제 2 레티클
40A, 40, 40C, 40D : 반사경
50 : 투영 렌즈
60 : 웨이퍼
60A : 감광막
본 발명은 노광 장비에 관한 것으로, 특히, 해상능력을 향상시키기 위한 반도체 제조용 노광 장비에 관한 것이다.
반도체 소자의 고집적화, 고밀도화 추세에 따라 좀더 미세한 패턴을 형성하기 위한 포토리소그라피 기술이 연구, 개발되고 있다. 더욱이, 초고집적 소자를 제조하기 위해서는 고해상도와 초점 심도(DOF : Depth Of Focus)가 필요하기 때문에 조명계(aperture)를 사용한 사입사 조명(off-axis) 방법과 같은 변형 조명 방법의 활용이 활발하게 이루어지고 있다.
일반적으로 사용되고 있는 사입사 조명계로는 애뉼러(annular), 쿼드러플(quardruple), 다이폴(dipole) 등이 있으며, 최근 고집적화로 패턴 사이즈가 미세화됨에 따라 편광성 빛을 사용하여 특정 방향의 패터닝을 극도로 향상시킨 다이폴 조명계가 주로 사용되고 있다.
현재 사용되고 있는 반도체 소자의 노광공정에서 특정 레이어, 예를 들어 플래시 메모리 소자의 게이트 마스크에서 2개의 개구수를 갖는 다이폴 조명계를 사용하고 있다.
다이폴 조명계는 포토 노광 공정의 공정 마진을 최대한 확보하기 위하여 사용되고 있는 조명계인데, 두 개의 개구수가 수직 방향으로 배치된 다이폴(Dipole)-Y 조명계는 마스크에서 X축 방향으로 레이아웃(layout)이 구성되어 있는 패턴을 형성할 때, 해상(define) 능력이 최대한 발휘되며, 두 개의 개구수가 수평 방향으로 배치된 다이폴(Dipole)-X 조명계는 Y축 방향으로 레이아웃이 구성되어 있는 패턴을 형성할 때 뛰어난 해상 능력을 보이지만, 상대적으로 90°로 되어 있는 방향의 패턴을 형성할 때의 해상 능력은 떨어지는 편이다.
이러한 단점은, 가령 플래시 메모리 소자에서 컨트롤 게이트의 방향이 X축으로 형성된다면, 다이폴(Dipole)-Y 조명계를 사용하는 경우 기본적인 셀(cell)의 해상능력은 충분히 좋은 편이지만, 페리(peri) 지역이나 디코더(decoder) 지역의 패턴은 모두 X축 방향으로만 형성할 수 없기 때문에 해상 능력이 떨어지는 패턴이 생기게 되고, 해상 능력의 감소는 (일반적으로, 공정 마진은 주요(major) 형성 지역에 의해 결정되는 것이 아니라, 취약 지점(weak point)에 의해 결정되어 지므로) 전체적인 사진 공정의 마진(margin)을 감소시키는 결과를 가져오게 된다.
이러한 공정 마진의 감소는 장비의 유지상태가 조금만 바뀌어도 해상 능력의 저하로 패턴의 불안정한 형성을 초래하고, 식각 공정시 패턴 불량으로 이어져, 수율(yield)에 악영향을 가져오게 된다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으 로서, 해상 능력을 극대화시키어 사진 공정의 마진을 향상시킬 수 있는 반도체 제조용 노광 장비를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 발명은, 광원으로부터 입사되는 광을 제어하는 제 1 조명계 및 제 2 조명계와, 회로 패턴의 수평 방향 성분이 설계된 제 1 레티클과, 상기 회로 패턴의 수직 방향 성분이 설계된 제 2 레티클과, 상기 제 1 조명계를 통과한 광을 상기 제 1 레티클에 조사하는 제 1 집광 렌즈와, 상기 제 2 조명계를 통과한 광을 상기 제 2 레티클 조사하는 제 2 집광 렌즈와, 상기 제 1 레티클을 통과한 빛과 상기 제 2 레티클을 통과한 빛을 하나로 모으는 복수개의 반사경들과, 상기 반사경들을 통해 모아진 빛을 웨이퍼상의 감광막에 전사하는 투영렌즈를 포함하는 반도체 제조용 노광 장비를 제공한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
-실시예-
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조용 노광 장비를 나타낸 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조용 노광 장비는, 도 1에 도시된 바와 같이, 광원으로부터 입사되는 광을 제어하는 제 1, 제 2 조명계(10A, 10B), 회로 패턴의 수평 방향 성분이 설계된 제 1 레티클(30A), 회로 패턴의 수직 방향 성분이 설계된 제 2 레티클(30B), 제 1 조명계(10A)를 통과한 광을 제 1 레티클(30A)에 조사하는 제 1 집광 렌즈(20A), 제 2 조명계(10B)를 통과한 광을 제 2 레티클(30B)에 조사하는 제 2 집광 렌즈(20B), 제 1 레티클(30A)을 통과한 빛과 제 2 레티클(20B)을 통과한 빛을 하나로 모으는 복수개의 반사경들(40A, 40B, 40C, 40D), 및 반사경들(40A, 40B, 40C, 40D)을 통해 모아진 빛을 웨이퍼(60)상의 감광막(60A)에 전사하는 투영 렌즈(50)로 구성된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조용 노광 장비에 사용된 레티클을 나타내는 레이아웃도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조용 노광 장비에 사용된 조명계를 나타내는 레이아웃도이고, 도 4는 수평, 수직 방향의 해상 능력을 극대화하는 레티클과 조명계의 조합을 나타내는 도면이다.
본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 회로 패턴을 수평 방향의 성분과 수직 방향의 성분으로 나누어, 각기 다른 레티클(30A, 30B)에 설계한다. 즉, 회로 패턴의 수평 방향 성분은 제 1 레티클(30A)에 설계하고, 수직 방향 성분은 제 2 레티클(30B)에 설계한다.
제 1 레티클(30A)과 제 2 레티클(30B)에 설계된 패턴은 기존에 하나의 레티클에 형성하는 패턴을 나누어서 형성한 위한 것으로, 두 레티클간의 정렬(align)은 매우 중요하다.
그리고, 제 1 레티클(30A)과 제 2 레티클(30B)은 레티클 제작의 정확도를 고 려하여 분리된 2개의 레티클에 제작할 수도 있고, 기존에 사용하던 레티클의 2배 사이즈의 레티클 안에 수평 패턴과 수직 패턴을 영역별로 나누어 제작할 수도 있다.
한편, 수평 방향의 패턴이 설계된 제 1 레티클(30A)을 통과한 빛이 수직 방향의 패턴이 형성될 지역에 영향을 주는 문제가 발생할 수 있기 때문에(반대로, 수직 방향의 패턴이 설계된 제 2 레티클(30B)을 통과한 빛이 수평 방향의 패턴이 형성될 지역에 영향을 주는 문제가 발생할 수 있기 때문에), 레티클(30A, 30B) 설계시 수평 방향의 패턴과 수직 방향의 패턴이 만나는 경계 영역에서의 설계가 중요하다. 이러한 이슈(issue)는 레티클(30A 30B)에서 회로 패턴을 스페이스(space)로 형성하고, 감광막(60A)을 네거티브 타입(negative type)의 감광막을 사용함으로써 해결 가능하다.
한편, OPC 이슈가 있는 경우, 제 1 레티클(30A)과 제 2 레티클(30B)에 대해 각각 독립적으로 OPC를 처리할 수도 있고, 한꺼번에 OPC를 처리할 수도 있다.
그리고, 한꺼번에 OPC를 처리하는 경우, 2개의 레티클 중 메인(main)에 해당되는 레티클에는 최적의 OPC 처리를 하고, 패터닝에 필요한 모든 데이터 처리를 하며, 서브(sub)에 해당하는 레티클에는 공정 마진 확보를 위한 최소한의 패턴을 삽입하는 방법을 사용할 수도 있다.
예를 들어, 게이트용 레티클의 경우, 셀 영역의 게이트를 형성하기 위한 수직 패턴이 주를 이루고, 수평 패턴은 주변회로 영역이나 디코더 영역 등의 일부분에 불과하다. 이 경우, 메인에 해당되는 레티클은 수직 패턴의 레티클로 볼 수 있 으며, 수직 패턴의 레티클에는 최적의 OPC 처리 및 패터닝에 필요한 모든 데이터 처리를 하고, 서브(sub)에 해당하는 수평 패턴의 레티클에는 공정 마진 확보를 위한 최소한의 패턴을 삽입한다.
본 발명의 실시예에서는, 도 3에 도시된 바와 같이, 개구수가 2개인 다이폴 조명계(10A, 10B)가 사용된다. 제 1 조명계(10A)는 두 개의 개구수가 수직 방향으로 배치된 다이폴 조명계이고, 제 2 조명계(10B)는 두 개의 개구수가 수평 방향으로 배치된 다이폴 조명계이다.
개구수가 수직 방향으로 배치되는 다이폴 조명계, 즉 제 1 조명계(10A)는 수평 방향에 대해서 높은 해상도를 가지며, 개구수가 수평 방향으로 배치되는 다이폴 조명계, 즉, 제 2 조명계(10B)는 수직 방향에 대해서 높은 해상도를 갖는다.
이러한 점을 기반으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 조명계(10A)는 수평 방향의 패턴이 설계된 제 1 레티클(30A)과 조합하고, 제 2 조명계(10B)는 수직 방향의 패턴이 설계된 제 2 레티클(30B)과 조합한다.
즉, 제 1 조명계(10A)를 거친 광은 제 1 레티클(30B)을 통과하도록 하고, 제 2 조명계(10B)를 거친 광은 제 2 레티클(30B)을 통과하도록 한다. 따라서, 수평, 수직 방향 모두에서 패턴 왜곡 현상을 없앨 수 있어 해상 능력은 최고조를 이루게 된다.
전술한 실시예에서는 제 1, 제 2 조명계(10A, 10B)를 다이폴 조명계를 사용하고 있으나, 공정 마진에 따라 다이폴 조명계 외의 애뉼러, 쿼드러플 등의 다른 종류의 사입사(off-axis) 조명계도 사용 가능하다.
본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 수평 패턴과 수직 패턴 모두에 대해 패턴 왜곡 현상을 없애 해상 능력을 최고조로 올릴 수 있고, 사진 공정의 마진을 향상시킬 수 있다.
둘째, 현재 조명계의 장점을 살려서 해상 능력을 극대화시킬 수 있으므로 조명계 개발에 소요되는 노력 및 시간을 줄일 수 있다.
셋째, 해상 능력의 극대화를 위해 2개의 조명계 및 2개의 레티클을 사용하고 있지만, 노광 공정은 1번만 실시하면 되므로 노광 공정의 시간은 기존과 동일하다. 따라서, 처리량(throughput)의 손실 없이 해상능력을 극대화시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 광원으로부터 입사되는 광을 제어하는 제 1 조명계 및 제 2 조명계;
    회로 패턴의 수평 방향 성분이 설계된 제 1 레티클;
    상기 회로 패턴의 수직 방향 성분이 설계된 제 2 레티클;
    상기 제 1 조명계를 통과한 광을 상기 제 1 레티클에 조사하는 제 1 집광 렌즈;
    상기 제 2 조명계를 통과한 광을 상기 제 2 레티클 조사하는 제 2 집광 렌즈;
    상기 제 1 레티클을 통과한 빛과 상기 제 2 레티클을 통과한 빛을 하나로 모으는 복수개의 반사경;
    상기 반사경을 통해 모아진 빛을 웨이퍼상의 감광막에 전사하는 투영렌즈
    를 포함하는 반도체 제조용 노광 장비.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 조명계 및 제 2 조명계는 얘뉼러 조명계, 다이폴 조명계, 쿼드러플 조명계 중 어느 하나인 반도체 제조용 노광 장비.
  3. 제 1항에 있어서
    상기 제 1 조명계는 개구부가 수평 방향으로 배치된 다이폴 조명계이고, 제 2 조명계는 개구부가 수직 방향으로 배치된 다이폴 조명계인 반도체 제조용 노광 장비.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 레티클과 상기 제 2 레티클 각각에 OPC(Optical Proximity Correction)를 따로 처리하는 반도체 제조용 노광 장비.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 레티클과 상기 제 2 레티클에 한꺼번에 OPC(Optical Proximity Correction)를 처리하는 반도체 제조용 노광 장비.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제 1 레티클과 제 2 레티클 중 어느 하나의 레티클에 최적화되게 OPC를 처리하는 반도체 제조용 노광 장비.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 어느 하나의 레티클은 메인 패턴이 형성되는 레티클이고, 나머지 다른 하나의 레티클은 서브 패턴이 형성되는 레티클인 반도체 제조용 노광 장비.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 레티클 및 상기 제 2 레티클에 설계되는 패턴을 스페이스로 형성하고, 상기 감광막을 네거티브 감광막으로 구성하는 반도체 제조용 노광 장비.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 레티클과 상기 제 2 레티클을 각각 서로 다른 레티클에 구성하는 반도체 제조용 노광 장비.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 레티클과 상기 제 2 레티클을 단일 레티클에 그 영역을 달리하여 구성하는 반도체 제조용 노광 장비.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108020994A (zh) * 2016-10-31 2018-05-11 上海微电子装备（集团）股份有限公司 一种照明装置

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