KR100480620B1

KR100480620B1 - 마이크로 미러 어레이를 구비한 노광 장치 및 이를 이용한노광 방법

Info

Publication number: KR100480620B1
Application number: KR10-2002-0057465A
Authority: KR
Inventors: 진선용; 김용훈; 양승훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2005-03-31
Also published as: US20040057034A1; KR20040025487A; US7061582B2

Abstract

어퍼쳐(aperture) 대신에 마이크로 미러 어레이(MMA)를 구비한 반사경 유닛을 포함하는 노광 장치 및 이를 이용한 노광 방법에 대하여 개시한다. 본 발명에 의한 노광 장치는 광원 유닛, MMA 및 그 제어 수단을 구비한 반사경 유닛 그리고 포토 마스크 상의 패턴을 전사하는 패턴 전사 유닛을 포함한다. 본 발명의 노광 장치에 구비된 MMA는 이를 구성하는 각 미러의 각도를 조정함으로써 입사광을 전부 특정한 형상의 어퍼쳐를 통과한 것처럼 반사시킬 수 있다. 본 발명에 의한 노광 장치를 이용하여 포토리소그라피 공정을 진행하면 해상도 및 DOF를 더욱 개선할 수 있고, 공정 시간을 단축시킴으로써 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

마이크로 미러 어레이를 구비한 노광 장치 및 이를 이용한 노광 방법{Exposing equipment including a Micro Mirror Array and exposing method using the exposing equipment}

본 발명은 반도체 제조 설비의 노광 장치 및 그 장치를 이용한 노광 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 임의의 어퍼쳐 형상으로 빛을 반사할 수 있는 마이크로 미러 어레이가 구비된 반사경 유닛을 포함하는 노광 장치 및 그 노광 장치를 이용한 노광 방법에 관한 것이다.

포토리소그라피 공정은 특정한 패턴이 레이 아웃된 마스크를 노광함으로써 그 패턴을 웨이퍼 상에 형성하는 일련의 공정이다. 웨이퍼 상의 회로 패턴은 거의 모두가 이 포토리소그라피 공정을 이용하여 형성하므로, 포토리소그라피 공정은 반도체 제조 공정 중에서 가장 중요한 공정의 하나이다. 포토리소그라피 공정은 포토레지스트의 코팅, 포토 마스크를 이용한 노광 및 노광된 포토레지스트에 대한 현상 등의 일련의 공정으로 구성된다.

반도체 소자의 집적도가 증가하여 패턴이 더욱 미세화됨에 따라, 포토리소그라피 공정의 중요성은 더욱 증가하였다. 특히, 높은 해상도 및 최적의 DOF(depth of focus)를 얻을 수 있는 노광 장치 및 노광 방법에 대한 요구는 계속 증가하고 있는데, 해상도 및 DOF를 개선시킨 대표적인 방법이 오프 액시스 조명(off axis illumination, OAI)법 이다.

도 1은 포토리소그라피 공정 중 노광 공정이 진행되는 종래 기술에 의한 투영 노광 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.

투영 노광 장치는 일반적으로 광원 유닛(light source unit, 110), 광학 렌즈 유닛(optical lens unit, 120), 어퍼쳐(aperture, 130) 및 패턴 전사 유닛(140) 등을 포함하고 있다. 패턴 전사 유닛(130)도 다수의 렌즈를 포함하고 있어 광학 렌즈 유닛의 일부로 볼 수 있으나, 본 명세서에서는 포토 마스크(144) 상의 패턴을 웨이퍼에 전사하는 유닛의 기능을 고려하여 별도로 칭하기로 한다.

광원 유닛(110)에는 광원(112) 및 광원(112)의 둘레에 배치된 미러 예를 들어, 타원형 미러(114)가 포함된다. 광원(112)에서는 특정한 파장의 빛이 방사되는데, 집적도의 증가로 그 파장은 계속 짧아지고 있다. 광원(112)에서 사방으로 방사되는 빛은 타원형 미러(114)에 의하여 일 방향으로 방사되게 된다.

광학 렌즈 유닛(120)은 집속 렌즈(collecting lens, 122) 및 파리눈 렌즈(fly's eye lens, 124)등을 포함한다. 집속 렌즈(122)는 광원으로부터 방사되는 빛을 집속시키며, 파리눈 렌즈(124)는 피사체의 전면에 균일한 입사가 될 수 있도록 한다.

파리눈 렌즈(124)를 통과한 빛은 패턴 전사 유닛(140)의 집광 렌즈(condensing lens, 142)에 도달하기 전에 어퍼쳐(130)를 통과한다. 어퍼쳐(130)는 빛을 통과시킬 수 있는 개구 영역과 빛을 차단하는 블로킹 영역으로 나누어지는데, 어퍼쳐(130)의 개구 영역은 통상 특정한 형상으로 되어 있다. 오프 액시스 조명법에서는 개구 영역의 특정한 형상(어퍼쳐의 중심 부분은 막혀 있다)을 이용함으로써 입사광의 수직 부분 즉 0차광을 제거한다. 따라서, 이러한 어퍼쳐(130)를 통과하여 집광 렌즈(142) 즉 포토 마스크(144)에 입사되는 빛은 수직으로 입사되지 않고 소정의 경사도를 가지고 있다.

도 2에는 반도체 제조 공정에 통상적으로 사용되고 있는 어퍼쳐(130)의 개구 형상들이 예시되어 있다. 도면에서 빗금 친 부분이 빛을 차단하는 블로킹 영역이다. 예시된 어퍼쳐 형상은 그 명칭이 차례대로 서큘러(circular)형, 쿼드러플(quadruple)형, 다이폴(dipole)형 및 고리(annual)형이다. 도시된 것 외에도 다른 형상의 어퍼쳐(130)도 사용되고 있다.

오프 액시스 조명법에 사용되는 어퍼쳐(130)는 중앙 부분이 모두 블로킹 영역이기 때문에, 집광 렌즈(142) 즉 포토 마스크(144)에 수직으로 입사되는 광을 제거할 수 있다. 이러한 어퍼쳐(130)의 형상은 통상적으로 포토마스크의 패턴에 따라 달라진다. 왜냐하면, 포토 마스크의 패턴에 따라서 최고의 해상도 및 최적의 DOF를 보여주는 어퍼쳐 형상이 존재하기 때문이다.

어퍼쳐(130)를 통과한 빛은 집광 렌즈(142)에 집광이 되어, 포토 마스크(144)에 입사된다. 포토 마스크(144)에는 전사하고자 하는 패턴이 레이 아웃되어 있다. 계속해서 포토 마스크(144)를 통과한 빛은 투사 렌즈(projecting lens, 146)를 통과하고, 최종적으로 웨이퍼 지지대(160)에 놓여 있는 반도체 웨이퍼(150)상에 포커싱된다. 이러한 과정을 거침으로써 포토 마스크(144)의 패턴이 반도체 웨이퍼(150) 상에 도포되어 있는 포토레지스트에 전사된다.

전술한 대로, 오프 액시스 조명법을 사용하여 최고의 해상도 및 최적의 DOF를 얻기 위해서는 포토 마스크(144)에 레이아웃된 패턴에 따라서 적합한 형상을 가진 어퍼쳐(130)가 필요하다. 즉, 포토 마스크(144)에 레이아웃된 패턴의 크기, 모양 및 간격 등에 따라서 적절한 방향 및 에너지로 빛이 입사되어야 한다. 그래야 높은 해상도와 최적의 DOF를 얻을 수 있고 원하는 형태의 패턴을 웨이퍼 상에 형성시키는 것이 가능하다.

그런데, 현재 집적 회로 제조 공정에 있어서는 하나의 디바이스를 제조하는데 패턴의 형상이 상이한 포토 마스크가 적어도 20 내지 30장이 필요하다. 반면, 어퍼쳐(130)는 투영 노광 장치에 장착되어 있는 몇 개의 어퍼쳐(130)만을 사용하거나 장착되어 있는 않은 형상의 어퍼쳐(130)가 필요한 경우에는 해당 부품을 교체해 주어야 한다.

이와 같이 포토 마스크의 패턴에 따라서 어퍼쳐의 형상을 바꾸어 주거나 또는 교체해서 사용하는 노광 장치 및 이를 이용한 노광 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 사용할 수 있는 어퍼쳐의 형상이 한정되어 있다. 이미 만들어져 있는 어퍼쳐를 이용하기 때문에, 다양화되는 포토 마스크의 패턴에 대하여 최적의 형상을 가진 어퍼쳐를 사용할 수 없다. 지금 현재는 포토 마스크의 패턴에 따라 최선의 형상을 가진 어퍼쳐를 사용할 뿐, 언제나 최적의 형상을 가진 어퍼쳐를 사용할 수 없다. 따라서 종래의 방법에 의하면 다양한 패턴에 대하여 최고의 해상도와 최적의 DOF를 구현할 수가 없다.

둘째, 종래 기술에 의하면 비록 최적의 형상을 가진 어퍼쳐가 존재하여 이를 사용하고자 할 경우에도, 그 어퍼쳐가 노광 장치에 장착되어 있지 않은 경우에는 장착되어 있는 기존의 어퍼쳐와 교체를 해주어야 한다. 어퍼쳐의 교체를 위해서는 해당 설비의 가동을 중단해야 한다. 설비의 가동이 중단되면 그 만큼 전체 공정 시간이 길어진다. 공정 시간이 길어지면 생산성은 그 만큼 감소하게 되는 문제가 있다.

마지막으로 어퍼쳐는 빛을 통과시키는 개구 영역과 그렇지 않은 블로킹 영역으로 나누어져 있다. 따라서 어퍼쳐에 입사되는 광이 전부 어퍼쳐를 통과하지 않으므로 입사광을 전부 이용할 수는 없다. 입사광의 일부만이 포토레지스트에 도달하게 되면, 포토레지스트에 주입되는 에너지도 작아진다. 주입에너지가 작으면 패턴의 현상을 위해서 노광 시간을 길게 해야 한다. 그러므로, 포토레지스트에 충분한 에너지가 전달되기 위해서는 그 만큼 공정 시간이 길어지게 되는 단점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 높은 해상도와 최적의 DOF를 구현할 수 있는 오프 액시스 조명법의 장점을 이용하면서, 어퍼쳐를 설치하지 않고도 포토 마스크의 패턴에 따라 최적의 어퍼쳐 형상을 통과한 것처럼 빛을 조명시킬 수 있는 반도체 제조 설비의 노광 설비를 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 높은 해상도와 최적의 DOF를 구현할 수 있는 오프 액시스 조명법의 장점을 이용하면서, 어퍼쳐를 설치하지 않고도 포토 마스크의 패턴에 따라 최적의 어퍼쳐 형상을 통과한 것처럼 빛을 조명시킬 수 있는 반도체 제조 설비의 노광 장치를 이용한 노광 방법을 제공하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한 노광 장치는 종래의 노광 장치에 구비되어 있는 어퍼쳐 대신에 마이크로 미러 어레이(Micro Mirror Array, MMA)를 구비한 반사경 유닛을 포함하고 있다. 본 발명에 의하면 특정한 형태로 빛을 반사할 수 있도록 설정되어 있는 마이크로 미러 어레이에 빛을 입사시켜서 포토 마스크에 반사시키면, 특정한 형상을 가진 어퍼쳐를 통과한 것과 같은 효과를 낼 수 있다.

또한, 본 발명의 노광 장치에 포함된 마이크로 미러 어레이를 구성하고 있는 미러는 자유롭게 각각 경사도를 조절할 수 있다. 이를 이용하면 전체 어레이에서 미러가 배치된 위치에 따라 반사 광선의 각도를 다르게 조절할 수 있다. 그러므로 동일한 반사경을 가지고도 반사 각도만 다르게 함으로써 다른 형상의 어퍼쳐를 통과한 효과가 생기게 할 수도 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면 반사경 유닛에는 마이크로 미러 어레이를 구성하는 미러의 각도를 조절하는 구동 수단이 각각의 미러별로 구비되어 있을 수 있다. 따라서, 각각의 미러별로 반사각을 조절할 수 있으므로, 원하는 어퍼쳐 형상은 무엇이든지 구현할 수가 있다.

그리고, 상기한 반사경 유닛에는 어퍼쳐 형상을 특정하기 위하여 상기한 구동 수단의 작동을 제어하는 제어 수단이 구비되어 있을 수 있다.

또한, 상기한 제어 수단은 노광 장치에서 전사하고자 하는 포토 마스크의 패턴에 관한 정보가 입력되는 입력부, 입력부에 입력된 정보에 따라서 최적의 어퍼쳐 형상을 결정하는 판단부 및 판단부의 결정에 따라 상기한 구동 수단의 작동을 제어하는 제어부를 구비하고 있을 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의한 노광 장치는 광원(light source) 유닛, 광원으로부터 입사되는 빛을 임의의 어퍼쳐 형상으로 반사할 수 있는 마이크로 미러 어레이를 구비한 반사경 유닛 및 반사경 유닛으로부터 반사되는 빛을 이용하여 특정한 패턴을 웨이퍼에 전사하는 패턴 전사 유닛을 구비하고 있다.

상기한 반사경 유닛에는 마이크로 미러 어레이를 구성하는 미러의 각도를 조절하는 구동 수단이 각각의 미러별로 구비되어 있는 것이 바람직하다.

그리고, 상기한 반사경 유닛에는 상기 어퍼쳐 형상을 특정하기 위하여 구동 수단의 작동을 제어하는 제어 수단이 구비되어 있을 수 있다.

또한, 상기 제어 수단은 노광 장치에서 전사하고자 하는 포토 마스크의 패턴에 관한 정보가 입력되는 입력부, 입력부에 입력된 정보에 따라서 최적의 어퍼쳐 형상을 결정하는 판단부 및 판단부의 결정에 따라 구동 수단의 작동을 제어하는 제어부를 구비하고 있을 수 있다.

그리고, 상기한 패턴 전사 유닛은 집광 렌즈(condensing lens), 포토 마스크 및 투사 렌즈(projecting lens)를 구비하고 있을 수 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 의한 마이크로 미러 어레이가 구비된 반사경 유닛을 포함하는 노광 장치를 이용하여 노광하는 방법은 노광 장치를 이용하여 전사하고자 하는 패턴에 대한 정보를 입력하는 정보 입력 단계, 입력된 정보에 따라서 마이크로 미러 어레이를 구성하는 미러의 각도를 제어하는 반사각 제어 단계 및 제어된 마이크로 미러 어레이에 빛을 입사하여 노광하는 노광 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면 패턴 정보에 따라서 그것이 어떠한 형태이든 최적의 어퍼쳐 형상으로 반사할 수 있도록 마이크로 미러 어레이를 제어하여 노광을 할 수 있다.

상기한 노광 단계에서는 최적의 어퍼쳐 형상으로 노광이 이루어지도록 반사각 제어 단계에서 각각 미러가 제어되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기한 반사각 제어 단계는 전사하고자 하는 패턴에 대한 정보를 수신하는 정보 수신 단계, 수신된 상기 정보에 따라서 최적의 어퍼쳐 형상을 결정하는 판단 단계 및 판단 단계의 결정에 따라 각 미러의 각도를 제어하는 제어 단계를 포함하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기한 반사각 제어 단계는 반사경 유닛에 구비된 제어 수단에 의해 수행되는 것이 바람직하다.

그리고 상기한 노광 방법을 수행할 수 있는 노광 장치는 전술한 본 발명에 의한 노광 장치인 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 구체적으로 적용되는 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 본 발명의 기술적 사상이 철저하고 완전하게 개시될 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 예시적으로 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 각 구성 요소들은 본 발명의 이해를 위하여 필요한 범위에서 간략하게 도시하였다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 3에는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 투영 노광 장치에 대한 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 본 발명의 실시예와 종래 기술에 의한 노광 장치(도 1참조)의 차이점은 광학 렌즈 유닛(320)과 패턴 전사 유닛(340) 사이에 어퍼쳐(130)가 아니라 반사경 유닛(330)이 구비되어 있는 것이다. 또한, 반사경 유닛(330)의 기능상 광원 유닛(310)과 패턴 전사 유닛(340)이 일정한 각도를 형성하고 있다는 점이다. 이는 입사광을 통과시키는 어퍼쳐(130)와는 달리 반사경 유닛(330)에 의해 빛이 반사되어서 패턴 전사 유닛(340)의 집광 렌즈(342)로 입사되기 때문이다.

그 외에 광원(312) 및 타원형 미러(314)를 포함하는 광원 유닛(310), 집속 렌즈(322) 및 파리눈 렌즈(324)를 포함하는 광학 렌즈 유닛(320), 집광 렌즈(342), 포토 마스크(344) 및 투사 렌즈(346)를 포함하는 패턴 전사 유닛(340)은 종래의 기술에 의한 구성 요소와 동일할 수 있다.

도 3 및 도 4, 도 5를 참조하여 반사경 유닛에 대하여 보다 상세히 살펴보기로 한다.

본 발명에 일 실시예에 의한 반사경 유닛(330)은 마이크로 미러 어레이(Micro Mirror Array : 이하 'MMA'라 한다, 332)를 구비하고 있다. 또한 이러한 MMA(332)의 뒷면에는 MMA(332)를 구성하는 각각의 미러의 각도를 조절하는 구동 수단(333)이 구비되어 있을 수 있다. 그리고, 반사경 유닛(330)에는 구동 수단(333)의 동작을 제어하는 제어 수단(334)이 더 구비되어 있을 수 있다.

본 발명의 노광 장치에 사용될 수 있는 MMA(332)에 대한 사진이 도 4에 도시되어 있다.

도 4를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, MMA(332)는 아주 작은 크기 예를 들어 50㎛ ×50㎛ 크기의 미러들이 가로 및 세로 방향으로 무수히 많이 배열되어 있는 장치이다. 이 MMA(332)는 일반적으로 대형 화상 장치에 많이 사용되고 있다. MMA(332)에 앞면에서는 빛을 반사시킬 수 있으며, 입사되는 광을 모두 특정한 방향으로 반사시킬 수 있으므로 에너지의 손실이 없다.

전술한 바와 같이 MMA(332)의 각 미러 뒷면에는 이를 구동하는 구동 수단(333)이 설치되어 있는데, 입력되는 외부 신호에 따라서 미러의 경사도를 자유롭게 조절할 수 있다. 따라서, 개별 미러별로 반사각을 자유롭게 조절하는 것이 가능하므로 반사광은 임의의 형상이 될 수 있다. 구동 수단(333)의 작동은 예컨대 정전기나 외부에서 주입되는 전기 신호로 조절할 수 있다.

도 5에는 MMA(332)에서 각 미러에 대한 입사광(510)이 서로 다른 각도로 반사되는 반사광(510a, 510b)의 모습이 도식적으로 도시되어 있다. MMA(332)의 각 미러 뒷면에 설치되어 있는 구동기에 의해 조정되는 각도에 따라서 각 미러는 개별적으로 동일한 입사광(510)에 대하여 서로 다른 각도로 빛을 반사시키는 것이 가능하다. 따라서, 각 미러들로부터 반사되는 빛을 적절히 조절하면, 반사광은 마치 특정한 형상의 어퍼쳐를 통과한 것과 동일한 효과를 나타낼 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면 입사되는 모든 빛 즉, 광원 유닛(310)으로부터 MMA(332)에 입사되는 모든 빛이 패턴 전사 유닛(340)의 집광 렌즈(342)로 반사된다. 이는 어퍼쳐를 사용할 경우에 개구가 형성되어 있는 부분에만 빛이 투과되는 것과는 다르다. 어퍼쳐를 사용할 경우에는 광원으로부터 입사되는 빛 중에서 블로킹 영역에서는 통과하지 못하고 차단되어 패턴 전사 유닛에 전달되지 못한다. 그런데 MMA(332)를 사용할 경우에는 입사광의 에너지는 단지 반사되어 나가는 각도만 조절될 뿐이고 모두 패턴 전사 유닛(340)을 통해 웨이퍼(350)에 전달할 수 있다.

전술한 바와 같이 반사경 유닛(330)에는 제어 수단(334)이 더 구비되어 있을 수 있다. 이 제어 수단(334)은 전술한 구동 수단(333)의 동작을 제어하는 장치이다. 제어 수단(334)은 단순한 스위칭도구일 수도 있으나, 자동화된 컴퓨터 시스템일 수 있다.

후자의 경우에 제어 수단(334)에는 전사하고자 하는 포토 마스크(344)의 패턴에 관한 정보가 입력되는 입력부, 이 입력부에 입력된 정보에 따라서 최적의 어퍼쳐 형상을 결정하는 판단부 및 이 판단부의 결정에 따라 구동 수단(333)의 작동을 제어하는 제어부가 구비되어 있을 수 있다. 판단부에는 포토 마스크(344)에 따른 최적의 어퍼쳐 형상에 관한 데이터가 저장되어 있을 수 있다. 따라서, 제어 수단(334)은 입력부에 입력되는 정보에 따라서 자동적으로 내부 데이터를 검색하여 최적의 결과를 얻을 수 있도록 MMA의 구동을 제어할 수 가 있다.

예를 들면, 포토 마스크(344)에 레이아웃된 패턴의 모양에 따라서 반사광에 의한 어퍼쳐 형상은 서큘러(circular)형, 쿼드러플(quadruple)형, 다이폴(dipole)형 또는 고리(annual)형일 수 있다. 이외에도 어퍼쳐 형상은 최고의 해상도와 최적의 DOF를 구현할 수 있으면 종래와는 전혀 다른 형상이 될 수도 있으며, MMA(332)를 이용할 경우에는 이를 용이하게 실현할 수 있다.

이러한 최적의 어퍼쳐 형상을 정하는 방법의 일 예는 본 출원의 출원자에 의한 선출원(출원 번호 2002-0035173)인 '노광 장치의 어퍼쳐 설계를 위한 시뮬레이션 방법 및 장치 그리고 시뮬레이션 방법을 기록한 기록 매체'에 상세히 기재되어 있다. 상기 출원서에 기재된 시뮬레이션 방법을 이용하면 각각의 포토 마스크 패턴에 따른 최적의 어퍼쳐 형상에 대한 데이터를 얻을 수 있다. 그리고 그 데이터는 제어 수단(334)에 저장해 둘 수 있다. 저장된 데이터는 입력부에 입력되는 정보와 비교하여 최적의 어퍼쳐 형상을 구현하는데 활용될 수 있다.

이제 전술한 노광 장치에서 패턴이 전사되는 과정을 도 3, 도 6 및 도 7을 참조하여 간략히 기술하기로 한다. 도 6에는 본 발명에 일 실시예에 의한 노광 방법에 대한 흐름도가 개시되어 있고, 도 7에는 도 6의 흐름도에 기재된 일 단계의 세부적인 노광 방법에 대한 흐름도가 개시되어 있다.

도 3 및 도 6을 참조하면, 광원(312)에서 방출되는 빛은 타원형 미러(314)에 의하여 광학 렌즈 유닛(320)에 입사되고, 광학 렌즈 유닛(320)의 집속 렌즈(322) 및 파리눈 렌즈(324)를 통과한 빛은 반사경 유닛(330)의 MMA(332)에 입사된다(S610). 각 구성 요소의 기능은 종래 기술에서 기술한 것과 동일하므로 여기서는 설명을 생략한다.

다음으로, MMA(332)에 입사된 빛은 특정한 어퍼쳐 형상으로 패턴 전사 유닛(340)에 조명된다(S620). MMA(332)에서 반사되는 빛의 어퍼쳐 형상은 제어 수단(334)에 의하여 제어되는데, MMA(332)를 구성하는 각 미러의 구동 수단(333)에 독립적인 신호를 전달함으로써 광이 반사되어 나가는 각도를 조절한다. 이 어퍼쳐 형상은 공정에 사용되는 포토 마스크(344)의 패턴에 대한 정보를 제어 수단(334)에 입력함으로써, 이미 입력된 데이터와 비교함으로써 최적이 되도록 선택될 수 있다.

다음으로, MMA(332)에서 반사되는 빛은 패턴 전사 유닛(340)을 통과하며, 포토 마스크(344) 상의 패턴은 웨이퍼(350)에 전사된다(S630). 도 7을 참조하여 이를 보다 상세히 살펴보면, 먼저 MMA(332)로부터 조명되는 빛을 집광 렌즈(342)에 의하여 집광된다(S631). 다음으로, 집광된 빛은 특정한 패턴이 레이아웃된 포토 마스크(344)에 입사되는데, 오프 액시스 조명법에서는 0차광이 제거되므로, 집광 렌즈(342)에 대하여 수직이 아닌 경사를 가지고 입사되게 된다(S632). 다음으로, 포토 마스크(344)를 통과한 빛은 투사 렌즈(346)에 의하여 웨이퍼 지지대(360) 상에 놓여 있는 웨이퍼(350)에 투사된다(S633).

마지막으로, 도 3 및 도 8을 참조하여 본 발명에 의한 노광 장치를 이용한 노광 방법을 간략히 살펴보기로 한다.

우선, 노광 장치를 사용하여 웨이퍼(350) 상에 전사하고자 하는 포토 마스크(344)에 대한 패턴 정보를 제어 수단(334) 즉 제어 수단의 입력부에 입력한다(S810). 그러면, 제어 수단(334)의 판단부는 입력된 정보를 기존에 입력되어 있는 데이터와 비교함으로써 최적의 어퍼쳐 형상을 결정한다. 어퍼쳐 형상이 결정되면 이에 따라서 제어부가 구동 수단(333)의 작동을 제어하여, MMA(330)를 구성하는 각 미러의 각도를 조정한다(S820). 다음으로, 광원(310)에서 빛을 방사하게 하여 이 빛을 MMA(332)에 입사시키면, MMA(332)는 포토 마스크(344)의 패턴에 가장 적합한 어퍼쳐 형상으로 빛을 반사하고 이를 이용하여 패턴을 전사하게 된다(S830).

본 발명에 의하면 우선 특정한 형상을 가진 어퍼쳐를 제작하지 않고서도 MMA가 구비된 반사경 유닛을 포함하는 노광 장치를 이용하여 동일한 효과 즉 높은 해상도와 최적의 DOF를 구현할 수가 있다. 뿐만 아니라 어퍼쳐 형상도 전사하고자 하는 패턴에 가장 적합하게 구현할 수가 있다.

또한, 어퍼쳐를 교체해주거나 교체를 위하여 노광 장치의 가동을 중단할 필요가 없다. 그러므로 불필요하게 설비를 중단시켜 생산성이 감소하는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 입사되는 광을 전부 웨이퍼에 전사시킬 수 있으므로 어퍼쳐를 사용하는 경우와 같이 입사광의 강도(intensity)가 저하되지 않으므로 종전에 비하여 노광 시간을 단축시킬 수 있다.

마지막으로, 본 발명의 노광 방법을 이용하면 실제 공정이 진행될 포토 마스크의 패턴에 대한 정보를 입력하기만 하면 자동적으로 최적의 어퍼쳐 형상으로 빛을 반사할 수 있도록 MMA를 제어하므로 종전보다 높은 해상도와 최적의 DOF를 나타내는 노광 방법을 용이하게 포토리소그라피 공정에 적용할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 투영 노광 장치의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이고,

도 2는 종래 기술에 의한 투영 노광 장치에 사용되는 어퍼쳐의 형상을 예시하고 있는 도면이고,

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 마이크로 미러 어레이를 구비한 노광 장치에 대한 단면도이고,

도 4는 도 3의 노광 장치에 구비되어 있는 마이크로 미러 어레이의 일부분을 확대해서 보여주는 사진이고,

도 5는 도 3의 노광 장치에 구비되어 있는 마이크로 미러 어레이의 기능을 설명하기 위한 개념도이고,

도 6은 본 발명에 의한 노광 장치를 사용한 노광 과정을 보여주는 흐름도이고,

도 7은 도 6의 패턴 전사 단계를 보다 구체적으로 보여주는 흐름도이며,

도 8은 본 발명에 의한 노광 장치를 이용한 노광 방법을 보여주는 흐름도이다.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

110, 310 : 광원 유닛 120, 320 : 광학 렌즈 유닛

130 : 어퍼쳐 330 : 반사경 유닛

140, 340 : 패턴 전사 유닛 142, 342 : 집광 렌즈

144, 344 : 포토 마스크 146, 346 : 투사 렌즈

150, 350 : 웨이퍼

Claims

반도체 소자의 제조에 사용되는 노광 장치에 있어서,

상기 노광 장치의 광학 축을 따라서 전파되는 광을 방출하는 광원;

전사하고자 하는 패턴이 형성되어 있으며, 상기 광학 축을 따라서 위치하고 있는 포토 마스크를 구비하는 패턴 전사 유닛; 및

상기 광학 축을 따라서 상기 광원과 상기 패턴 전사 유닛 사이에 배치되어서 상기 광원에 의하여 방출되는 광을 상기 패턴 전사 유닛에 반사시키도록 다수의미러를 포함하는 마이크로 미러 어레이(MMA)를 구비한 반사경 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제1항에 있어서,

상기 미러들은 상기 마이크로 미러 어레이를 구성하는 미러들의 상대적인 경사각을 개별적으로 조절할 수 있도록 상기 반사경 유닛에 설치되어 있으며,

상기 반사경 유닛은 상기 미러들 각각의 뒷면에 구비되어 상기 미러들 각각의 경사각을 개별적으로 조절하는 구동 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제2항에 있어서,

상기 반사경 유닛은 상기 구동 수단의 작동을 제어하기 위한 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
제3항에 있어서, 상기 제어 수단은

상기 노광 장치에서 전사하고자 하는 포토 마스크의 패턴에 관한 정보가 입력되는 입력부;

상기 입력부에 입력된 정보에 따라서 최적의 어퍼쳐 형상을 결정하는 판단부; 및

상기 판단부의 결정에 따라 상기 구동 수단의 작동을 제어하는 제어부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
삭제
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,

상기 패턴 전사 유닛은 집광 렌즈 및 투사 렌즈를 포함하고,

상기 집광 렌즈와 상기 투사 렌즈는 상기 광학 축을 따라서 상기 포토 마스크에 대하여 서로 반대쪽에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
포토레지스트를 노광하는 방법에 있어서,

광을 발생시키는 단계;

전사하고자 하는 패턴이 형성되어 있는 포토 마스크를 제공하는 단계; 및

마이크로 미러 어레이를 사용하여 상기 포토 마스크를 통하여 상기 광을 상기 포토레지스트 쪽으로 광학 축을 따라서 상기 광을 투사하는 단계를 포함하는 노광 방법으로서,

상기 광을 투사하는 단계에서는 상기 포토 마스크의 패턴에 대한 정보에 기초하여 상기 광학 축에 대한 상기 마이크로 미러 어레이를 구성하는 미러들의 경사각을 개별적으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제10항에 있어서,

상기 광을 투사하는 단계에서는 상기 마이크로 미러 어레이를 구성하는 미러들의 경사각을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제10항에 있어서,

상기 광을 투사하는 단계에서는 상기 포토 마스크의 평면에 대하여 경사진 각도로 상기 포토 마스크 상에 상기 광을 투사하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
삭제
삭제
포토 레지스트를 노광하는 방법에 있어서,

상기 포토 레지스트에 전사되어야 할 패턴이 형성되어 있는 포토 마스크를 제공하는 단계;

광을 발생하는 단계;

상기 포토 마스크에 대한 정보로부터 상기 포토 마스크를 통과하여 상기 포토레지스트 상에 투사될 상기 광의 모양에 대한 형태를 결정하는 단계; 및

상기 광의 모양에 대한 형태를 만들도록 설정된 마이크로 미러 어레이를 사용하여 상기 광학 축을 따라서 상기 포토 마스크를 통하여 상기 광을 투사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제15항에 있어서,

상기 광을 투사하는 단계에서는 상기 마이크로 미러 어레이를 구성하는 미러들의 경사각을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제16항에 있어서,

상기 광을 투사하는 단계에서는 상기 포토 마스크의 평면에 대하여 경사진 각도로 상기 포토 마스크 상에 상기 광을 투사하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
제15항에 있어서,

상기 광을 투사하는 단계에서는 상기 포토 마스크의 평면에 대하여 경사진 각도로 상기 포토 마스크 상에 상기 광을 투사하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.