KR20060124906A - 이머젼 리소그라피 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이머젼층에 버블이 발생되지 않은 이머젼액을 안정적으로 공급할 수 있는 이머젼 리소그라피 장치를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명에서는 이머젼액을 가열하는 가열부와, 상기 가열부를 통해 가열된 상기 이머젼액을 냉각시키는 냉각부와, 상기 냉각부를 통해 냉각된 상기 이머젼액을 공급받아 노광공정을 수행하는 노광부를 포함하는 이머젼 리소그라피 장치를 제공한다.

이머젼 리소그라피, 이머젼액, 이머젼층, 가열부, 냉각부, PFPE

Description

이머젼 리소그라피 장치{IMMERSION LITHOGRAPHY DEVICE}

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 이머젼 리소그라피 방식에 의한 리소그라피 방식을 설명하기 위한 개념도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이머젼 리소그라피 장치를 설명하기 위한 구성도.

도 4는 도 3에 도시된 노광부를 도시한 도면.

도 5는 이머젼액에 혼합된 용존 기체의 농도 변화를 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 32 : 렌즈 2, 33 : 이머젼층

3, 34 : 웨이퍼 4 : 버블

10 : 가열부 20 : 냉각부

30 : 노광부 31: 공급부

35 : 웨이퍼 스테이지 36 : 순환부

본 발명은 이머젼 리소그라피(immersion lithography) 장치에 관한 것으로,반도체 소자의 제조공정시 포토리소그래피 공정에 사용되는 이머젼 리소그라피 장치에 관한 것이다.

이머젼 리소그라피(immersion lithography)는 노광파장에 대한 굴절률이 공기 또는 진공상태의 굴절률(1)보다 큰 이머젼 물질을 최종 광학렌즈의 웨이퍼 상단에 채워 넣음으로써 실질적인 파장인 유효 파장(effective wave length)보다 짧게 하여 분해능을 증가시키는 방법이다. 노광장치의 분해능은 하기의 수학식1과 같이 표현할 수 있다.

여기서, 'K₁'는 공정상수, 'λ_air'는 광원의 광파장, 그리고 'NA'는 노광장치의 렌즈구경에 관계되는 상수이다. 따라서, 유효파장이 짧아지면 수학식1에 표현된 바와 같이 분해능이 향상된다.

이하, 도 1을 참조하여 종래기술에 따른 이머젼 리소그라피 방법을 설명하기로 한다. 도 1은 종래기술에 따른 이머젼 리소그라피 공정을 설명하기 위한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 렌즈(1)을 통과하여 입하되는 빛은 웨이퍼(3)에 도달하기전에 이머젼층(2)을 통과하게 된다. 그러나, 이머젼층(2)은 물이나, PFPE(Perfluorinated Polyethers)와 같은 액상물질을 이용하는 방법이 주로 이용된다. 이때, 유효파장은 수학식2와 같이 표현할 수 있다. 통상적으로, 물의 굴절율은 1.3, PFPE의 굴절율은 1.5 정도이다.

여기서, 'λ_eff'는 유효파장, np는 굴절률이다.

그러나, 종래기술에 따른 이머젼 리소그라피 방법에서는 기본적으로 물이나 PFPE와 같은 액상을 렌즈와 웨이퍼 사이의 공간에 위치시켜야 하기 때문에 필연적으로 액상에 포함된 용해 기체 등에 의해 도 2에 도시된 바와 같이 버블(bubble, 4)이 형성되는 문제점을 가지고 있다. 이러한 버블이 존재하는 경우 극히 민감한 노광 공정에서 도 2와 같이 광산란에 의해 치명적인 패턴 결함(pattern defect)이 발생한다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이머젼층에 버블이 발생되지 않은 이머젼액을 안정적으로 공급할 수 있는 이머젼 리소 그라피 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 발명은, 이머젼액을 가열하는 가열부와, 상기 가열부를 통해 가열된 상기 이머젼액을 냉각시키는 냉각부와, 상기 냉각부를 통해 냉각된 상기 이머젼액을 공급받아 노광공정을 수행하는 노광부를 포함하는 이머젼 리소그라피 장치를 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 표시된 동일한 참조번호는 동일한 기능을 수행하는 동일 구성요소를 나타낸다.

실시예

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이머젼 리소그라피 장치를 설명하기 위하여 도시한 블럭도이고, 도 4는 도 3에 도시된 노광부(30)를 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이머젼 리소그라피 장치는 공급되는 이머젼액 속에 함유된 용존 기체를 제거하기 위하여 이머젼 액을 가열하는 가열부(10)와, 가열부(10)를 통해 가열된 이머젼액을 냉각하는 냉각부(20)와, 냉각부(20)를 통해 냉각된 이머젼액을 이머젼층으로 이용하여 노광을 수행하는 노광부(30)를 포함한다.

가열부(10)는 이머젼액을 외기에 노출된 상태, 진공 상태 또는 감압 상태에서 50~90℃의 온도 범위에서 가열한다. 이처럼 이머젼액을 가열부(10)를 통해 가열하는 경우 도 5에 도시된 바와 같이 이머젼액에 용해되어 있는 기체의 양은 현저하게 감소하게 된다.

냉각부(20)는 가열부(10)를 통해 가열된 이머젼액을 외기와 차단된 상태에서 15~30℃의 온도 범위에서 냉각시킨다. 이로써, 이머젼액에 용해된 용존기체는 모두 제거되거나, 기체의 용해도가 커져 있는 상태가 되어 이머젼 노광 중 버블은 최대한 억제된다.

노광부(30)는 도 4에 도시된 바와 같이, 냉각부(20)를 통해 냉각된 이머젼액이 채워지는 공급부(31)와, 웨이퍼(34)로 광을 조사하는 렌즈(32)와, 웨이퍼(34)가 안착되는 웨이퍼 스테이지(35)와, 이머젼액을 순환시키기 위한 순환부(36)을 포함한다.

공급부(31)에 채워진 이머젼액은 이머젼층(33)으로 공급된 후 렌즈(32)를 통해 조사된 광에 의해 웨이퍼(34)에 대한 노광공정이 수행된다. 노광공정이 완료된 후 이머젼층(33)을 이루는 이머젼액은 순환부(36)를 통해 연속적으로 순환하게 된다.

한편, 도 4에 도시된 화살표 방향은 스캐닝 모션(scanning motion) 방향이 다.

그리고, 이머젼액은 굴절지수(refrective index)가 적어도 1.1 이상, 바람직하게는 1.1~1.6 정도가 되는 물, PFPE 또는 이들의 혼합물을 사용한다. 또한, 가열부(20)와 냉각부(30) 사이 또는 가열부(20) 전단에는 이머젼액의 유수를 제어하기 위하여 펌프(미도시)가 설치될 수 있다.

본 발명의 기술 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 노광부 전단에 가열부와 냉각부를 설치하고, 이 가열부와 냉각부를 통해 용존기체가 함유된 이머젼액을 가열 또는 냉각시켜 이머젼액으로부터 용존기체를 제거한 후 이먼전액을 노광부로 제공함으로써 이머젼액 상에서 광산란을 일으키는 버블을 제거하여 패턴 결함을 방지할 수 있으며, 이를 통해 수율을 향상시킬 수 있다.

Claims (7)

1. 이머젼액을 가열하는 가열부;

   상기 가열부를 통해 가열된 상기 이머젼액을 냉각시키는 냉각부; 및

   상기 냉각부를 통해 냉각된 상기 이머젼액을 공급받아 노광공정을 수행하는 노광부

   를 포함하는 이머젼 리소그라피 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 노광부는,

   렌즈;

   웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 스테이지; 및

   상기 냉각부로부터 공급된 상기 이머젼액을 상기 렌즈와 상기 웨이퍼 스테이지 사이로 공급하는 공급부

   를 포함하는 이머젼 리소그라피 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 노광부는 노광공정 후 상기 렌즈와 상기 웨이퍼 사이로 공급된 상기 이머젼액을 순환시키기 위한 순환부를 더 포함하는 이머젼 리소그라피 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 가열부는 상기 이머젼액을 외기에 노출된 상태, 진공 상태 또는 감압 상태에서 가열하는 이머젼 리소그라피 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 가열부는 50~90℃의 온도 범위에서 상기 이머젼액을 가열하는 이머젼 리소그라피 장치.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 냉각부는 상기 가열부를 통해 가열된 상기 이머젼액을 외기와 차단된 상태에서 15~30℃의 온도 범위에서 냉각시키는 이머젼 리소그라피 장치.
7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 이머젼액은 굴절지수가 적어도 1.1 이상이 되는 물, PFPE 또는 이들의 혼합물을 사용하는 이머젼 리소그라피 장치.

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