KR100896875B1

KR100896875B1 - 노광장치 및 노광방법

Info

Publication number: KR100896875B1
Application number: KR1020070073330A
Authority: KR
Inventors: 김주현
Original assignee: 주식회사 동부하이텍
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2007-07-23
Publication date: 2009-05-12
Also published as: KR20090010323A; US20090027645A1

Abstract

실시예에 따른 노광장치는, 입사광을 발생시키는 레이저 발진부; 적어도 하나 이상의 매질을 포함하며, 상기 입사광이 상기 매질에 반사되어 편광을 발생시키는 편광부; 상기 편광을 집광시키는 집광부; 및 상기 집광부에서 집광된 빔을 이용하여 웨이퍼를 노광시키는 노광부를 포함한다.

실시예에 따른 노광방법은, 제1입사광이 편광각을 가지고 적어도 하나 이상의 매질을 가지는 편광부에 입사되는 단계; 상기 제1입사광이 제1매질에 입사되어, 상기 제1매질을 투과하는 제1굴절광과, 상기 제1매질에 반사되어 편광된 제1반사광이 발생되는 단계; 상기 제1반사광이 집광부에서 집광되는 단계; 및 상기 집광부에서 집광된 광을 포토 마스크에 조사하여 웨이퍼를 노광시키는 단계를 포함한다.

실시예는 편광을 형성시킬 수 있으며, 편광 형성시 매질을 투과하는 광의 손실을 줄일 수 있다.

편광, 포토공정

Description

노광장치 및 노광방법{Exposure apparatus and method thereof}

실시예는 노광장치 및 노광방법에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조시 게이트 또는 배선 등의 패턴을 형성하기 위해서는 포토리소그라피(photolithography) 공정을 수행하여야 한다.

포토리소그라피는 패터닝된 포토마스크(photo mask)에 레이저 빔(laser beam)을 조사하여, 포토레지스트(phothresist)막을 노광하는 것으로 이루어진다.

현재 포토리소그라피 공정시 사용되는 빔은 편광되지 않은 빔(unpolarized beam)을 사용하고 있다

한편, 편광 빔(polarized beam)은 편광되지 않은 빔보다 DOF(Depth of Focus) 마진이 좋으나, 편광 빔은 편광판을 통과하면서 발생된 빔의 손실(loss)이 크기 때문에 빔을 발생시키는 전력이 필요 이상 높아져야 한다는 문제점이 있다.

실시예는 편광을 형성시키며, 편광 형성시 매질을 투과하는 광의 손실을 줄이는 노광장치 및 노광방법을 제공한다.

매질에 입사광을 반사시켜 편광빔을 형성한다.

이하, 실시예에 따른 노광장치 및 노광방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세 히 설명한다.

실시예의 설명에 있어서, 각 층의 "상/위(on/over)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상/위(on/over)는 직접(directly)와 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.

도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.

도 1 내지 도 2를 참조하여 실시예의 노광장치 및 노광방법에 관해 살펴보도록 한다.

도 1은 실시예에 의한 노광장치를 도시한 도면이며, 도 2는 편광을 형성하는 편광부(90)를 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 실시예에 의한 노광장치는 레이저 발진부(90), 편광부(80), 집광부(70) 및 노광부(60)로 이루어진다.

레이저 발진부(90)는 포토리소그라피 공정을 진행하기 위한 광원을 제공하며, 레이저 소스(source)로는 KrF 또는 ArF 등을 사용할 수 있다.

편광부(80)는 상기 레이저 소스로부터 편광을 형성한다.

상기 편광부(80)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 광이 입사되는 면에 대해 평행한 제1, 제2 및 제3매질(100, 200, 300)로 형성될 수 있으며, 제1, 제2 및 제3매질(100, 200, 300)은 동일한 물질로 형성될 수 있다.

또한 상기 제1, 제2 및 제3매질(100, 200, 300)은 공기보다 굴절률이 크고 광을 흡수하지 않는 투명한 물질로 형성될 수 있으며, 유리 또는 아크릴로 형성될 수 있다.

본 실시예에서는 3개의 매질로 형성된 편광부(80)를 설명하였지만, 상기 편광부는 1 또는 2개의 매질로 형성될 수 있다.

집광부(70)는 상기 편광빔을 집광하여, 노광부로 빔을 제공한다.

상기 집광부(70)는 광 섬유(optical fiber) 또는 렌즈(lens) 등으로 형성될 수 있다.

노광부(60)는 상기 집광부(70)에서 제공된 빔으로 웨이퍼를 노광시킨다.

상기 노광부는 상기 집광부(70)에서 집광된 편광빔이 포토마스크(50)를 통과한 후에 프로젝션 렌즈(30)에 의해 집광되어 웨이퍼(10)에 전달된다.

이에 따라, 상기 포토마스크(50)의 패턴(40)이 상기 웨이퍼(10) 상의 포토레지스트(20)에 그대로 투영되어 노광된다.

그러면, 도 1 및 도 2를 참조하여 실시예에 따른 노광방법을 설명해 보기로 한다.

레이저 발진부(90)에서 제공되는 제1입사광(A)이 편광각(θ)으로 제1매질(100)에 입사된다.

상기 레이저 발진부(90)에서 제공되는 제1입사광(A)의 레이저 소스로는 KrF 또는 ArF 등이 사용될 수 있다.

상기 제1입사광(A)이 상기 제1매질(100)에 입사되면, 상기 제1입사광(A)은 상기 제1매질(100)을 투과하는 제1굴절광(C)과 상기 제1매질(100)의 표면에서 반사되는 제1반사광(B)을 발생시킨다.

상기 레이저 발진부(90)에서 제공되는 레이저 소스는 편광되지 않은 광원이지만, 상기 제1입사광(A)이 편광각(θ)으로 상기 제1매질(100)에 입사되고, 상기 제1반사광(B)이 상기 제1굴절광(C)과 직각을 이루면서 편광된 빔이 발생하게 된다.

상기 제1입사광(A)의 편광각(θ)은 상기 제1매질(100)의 굴절율(n)에 따라 변경될 수 있으며, 상기 편광각(θ)은 다음의 식에서 도출할 수 있다.

tan θ=n

따라서, 편광되지 않은 상기 제1입사광(A)이 상기 제1매질(100)로 인해 형성된 상기 제1굴절광(C)과 제1반사광(B)이 직각을 이루면서, 상기 제1반사광(B)은 편광되고, 상기 편광된 제1반사광(B)으로 포토리소그라피 공정을 진행할 수 있게 된다.

이어서, 상기 제1매질(100)을 투과한 상기 제1굴절광(C)을 제2입사광(A')으로 사용하여 제2반사광(B')을 형성할 수 있다.

상기 제1매질(100)을 통과한 상기 제1굴절광(C)을 제2입사광(A')으로 제2매질(200)에 입사시키면, 상기 제2입사광(A')은 제2반사광(B') 및 제2굴절광(C')을 발생시킨다.

상기 제2매질(200)은 광이 입사되는 면에 대해 상기 제1매질(100)과 평행하게 배치되며, 상기 제1매질(100)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.

상기 제1굴절광(C)은 상기 제1매질(100)을 다 통과하고 나면, 상기 제1입사광(A)이 입사된 편광각(θ)과 동일한 각도를 유지하게 된다.

상기 제2반사광(B') 및 제2굴절광(C')은 직각을 이루면서, 상기 제2반사광(B')은 편광된다.

그리고, 상기 제2매질(200)을 투과한 상기 제2굴절광(C')을 제3입사광(A")으로 사용할 수 있다.

상기 제2매질(200)을 통과한 상기 제2굴절광(C')을 제3입사광(A")으로 제3매질(300)에 입사시키면, 상기 제3입사광(A")은 제3반사광(B") 및 제3굴절광(C")을 발생시킨다.

상기 제3매질(300)은 광이 입사되는 면에 대해 상기 제2매질(200)과 평행하게 배치되며, 상기 제2매질(200)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.

상기 제2굴절광(C')은 상기 제2매질(200)을 다 통과하고 나면, 상기 제2입사광(A')이 입사된 편광각(θ)과 동일한 각도를 유지하게 된다.

상기 제3반사광(B") 및 제3굴절광(C")은 직각을 이루면서, 상기 제3반사광(B")은 편광된다.

상기 제1, 제2 및 제3매질(100, 200, 300)은 공기보다 굴절률이 크고 광을 흡수하지 않는 투명한 물질로 형성될 수 있으며, 유리 또는 아크릴로 형성될 수 있다.

이와 같이, 상기 제2 및 제3매질(200, 300)을 사용하여, 매질을 투과하는 광을 다시 편광시킴으로써, 매질을 투과하는 광의 손실을 줄일 수 있다.

본 실시예에서는 3개의 매질을 사용하였지만, 상황에 따라 1 내지 3개의 매질을 사용할 수 있다.

이때, 1개의 매질을 사용한 경우는 상기 제1반사광(B')을 사용하여 노광공정을 진행하며, 2개의 매질을 사용한 경우는 상기 제2반사광(B")을 사용하여 노광공정을 진행할 수 있다.

또한, 편광되지 않은 빔을 사용하여 노광하는 공정에 비하여 DOF(Depth Of Focus) 마진을 확보할 수 있다.

이와 같이 형성된 상기 제1, 제2 및 제3반사광(B, B', B")은 집광부(70)를 통해 집광되고, 상기 집광된 상기 제1, 제2 및 제3반사광(B, B', B")은 포토마스크(50)를 통과한 후, 프로젝션 렌즈(30)에 의해 집광되어 웨이퍼(10)에 전달된다.

이에 따라, 상기 포토마스크(50)의 패턴(40)이 상기 웨이퍼(10) 상의 포토레지스트(20)에 투영되어 노광된다.

실시예에 의한 노광장치 및 노광방법은 편광된 빔을 통해 노광공정을 진행할 수 있으며, 매질을 투과하는 광의 손실을 줄일 수 있다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1은 실시예의 노광장치를 도시한 도면이다.

도 2는 편광을 형성하는 편광부를 도시한 도면이다.

Claims

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제1입사광이 편광각을 가지고 적어도 하나 이상의 매질을 가지는 편광부에 입사되는 단계;

상기 제1입사광이 제1매질에 입사되어, 상기 제1매질을 투과하는 제1굴절광과, 상기 제1매질에 반사되어 편광된 제1반사광이 발생되는 단계;

상기 제1반사광이 집광부에서 집광되는 단계; 및

상기 집광부에서 집광된 광을 포토 마스크에 조사하여 웨이퍼를 노광시키는 단계를 포함하는 노광방법.
제 6항에 있어서,

상기 제1매질을 투과하는 제1굴절광과, 상기 제1매질에 반사되어 편광된 제1반사광이 발생한 후,

상기 제1굴절광이 제2입사광으로 제2매질에 입사되어, 상기 제2매질을 투과하는 제2굴절광과, 상기 제2매질에 반사되어 편광된 제2반사광이 발생되는 단계; 및

상기 제2반사광이 집광부에서 집광되는 단계를 더 포함하는 노광방법.
제 7항에 있어서,

상기 제2매질을 투과하는 제2굴절광과, 상기 제2매질에 반사되어 편광된 제2반사광이 발생한 후,

상기 제2굴절광이 제3입사광으로 제3매질에 입사되어, 상기 제3매질을 투과하는 제3굴절광과, 상기 제3매질에 반사되어 편광된 제3반사광이 발생되는 단계; 및

상기 제3반사광이 집광부에서 집광되는 단계를 더 포함하는 노광방법.
제 6항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 편광부는 1 내지 3개의 매질을 포함하며,

상기 편광부가 2개 또는 3개의 매질을 포함하여 형성되는 경우,

상기 매질은 광이 입사되는 면에 대해 서로 평행하게 배치되는 것을 포함하는 노광방법.
제 9항에 있어서,

상기 매질은 공기보다 굴절률이 크고 광을 흡수하지 않는 투명한 물질로 형성되는 것을 포함하는 노광방법.
제 6항에 있어서,

상기 제1입사광은 tan θ=n을 만족하는 편광각(θ)을 갖고 입사되는 것을 포함하는 노광방법.
제 6항에 있어서,

상기 제1굴절광과 제1반사광은 서로 직각를 이루는 것을 포함하는 노광방법.
제 6항에 있어서,

상기 집광부는 광 섬유(optical fiber) 또는 렌즈(lens) 등으로 형성되는 것을 포함하는 노광방법.