KR100307523B1

KR100307523B1 - Optical system resolution enhancement device of a exposure equitment in semiconductor

Info

Publication number: KR100307523B1
Application number: KR1019980046610A
Authority: KR
Inventors: 박정권
Original assignee: 김영환; 현대반도체 주식회사
Priority date: 1998-10-31
Filing date: 1998-10-31
Publication date: 2001-10-19
Also published as: KR20000028398A

Abstract

본 발명은 반도체 노광장비용 광학계의 해상력 향상장치에 관한 것으로, 종래의 변형 조명을 이용하는 조명 방식은 노말 조명 방식보다 해상력을 2배로 증가시킬 수 있으며, 마스크에 입사하는 조명광이 광축과 이루는 각도가 클수록 해상력은 좋아지지만, 광원의 크기가 커지게 되므로 인해 가 간섭성이 감소함에 따라서 위상 반전 마스크에 변형 조명을 이용하는 경우 노말 조명 방식에 비해 위상 반전 마스크를 적용하므로 얻을 수 있는 장점을 충분히 살릴 수가 없는 문제점이 있었던 바, 본 발명은 아이 렌즈의 하부에 순차적으로 차단 부재와 줌렌즈 및 위상 반전 마스크가 설치되어 변형 조명 방식을 채용하는 반도체 노광장비의 광학계에 있어서, 상기 줌렌즈와 위상 반전 마스크의 사이에 조명광의 가 간섭성을 증가시키기 위해서 빔 분리부재가 설치되므로 광학계의 조명광의 가 간섭성을 증가시켜 해상력을 효율적으로 향상시킬 수 있어서 작업 능률을 높일 수 있음에 따른 생산성을 증대시킬 수 있게 된다.The present invention relates to a device for improving the resolution of an optical system for semiconductor exposure equipment, and the conventional illumination method using modified illumination can increase the resolution twice as much as the normal illumination method, and the larger the angle of illumination light incident on the mask with the optical axis The resolution is improved, but the coherence decreases due to the increase in the size of the light source. Therefore, when the modified illumination is used in the phase inversion mask, the advantages of the phase inversion mask can not be used sufficiently compared to the normal illumination method. In the optical system of a semiconductor exposure apparatus employing a modified illumination method in which a blocking member, a zoom lens, and a phase reversal mask are sequentially provided below the eye lens, the present invention provides a method for illuminating light between the zoom lens and the phase reversal mask. To increase the coherence Value, because it is possible in the optical system of the illumination light can be increased by increasing the productivity of the coherence can increase the work efficiency to be able to effectively improve the resolution.

Description

Resolution system for optical system for semiconductor exposure equipment {OPTICAL SYSTEM RESOLUTION ENHANCEMENT DEVICE OF A EXPOSURE EQUITMENT IN SEMICONDUCTOR}

본 발명은 반도체 노광장비용 광학계의 해상력 향상장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 노광장비에 설치되어 위상 반전 마스크와 변형 조명을 이용하는 광학계의 해상력을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an apparatus for improving the resolution of an optical system for semiconductor exposure equipment, and more particularly, to improve the resolution of an optical system using a phase inversion mask and modified illumination.

일반적인 반도체의 웨이퍼 제조공정 중에는 웨이퍼의 상면에 감광유제(Photo Resist)를 도포하여 구운 후, 상기 웨이퍼의 상면에 회로 패턴이 반복 형성된 마스크를 배치하고, 그 마스크의 상부에서 자외선 광원을 비추어서 상기 패턴을 웨이퍼 상에 노출시켜 이식하는 노광 공정(Exposure Process)이 포함된다.In a typical semiconductor wafer manufacturing process, a photoresist is baked on the upper surface of the wafer and baked. Then, a mask having a circuit pattern repeatedly formed on the upper surface of the wafer is disposed on the upper surface of the wafer, and the UV light source is illuminated on the upper surface of the wafer. An exposure process is included that exposes and implants the wafer.

종래의 반도체 노광장비에 설치되어 해상력을 증가시키기 위해 위상 반전 마스크를 적용하는 광학계는 도 1에 도시한 바와 같이, 아이 렌즈(1)의 하부에 순차적으로 차단 부재(2), 줌렌즈(3), 위상 반전 마스크(Phase Shifter Mask)(4)가 설치되어 조명광(R)이 상기 아이 렌즈(1)로부터 차단 부재(2) 및 줌렌즈(3)를 거쳐 위상 반전 마스크(4)에 입사되는 데, 상기 차단 부재(2)는 빔 차단판으로 조명광(R)의 크기를 조절하는 역할을 하고, 상기 위상 반전 마스크(4)는 인접하는 패턴에 위상차가 반 파장만큼 되도록 위상 반전막(Phase Shifter)을 삽입하여 상(image)이 형성되는 웨이퍼에서 중첩되는 두 패턴간의 전자기파의 진폭이 상호 상쇄간섭을 이루도록 함으로써 패턴들간의 해상력을 증가시키는 역할을 하게 된다.As shown in FIG. 1, an optical system installed in a conventional semiconductor exposure apparatus and applying a phase reversal mask to increase resolution has a blocking member 2, a zoom lens 3, and a lower portion of the eye lens 1 sequentially. A phase shifter mask 4 is installed so that illumination light R enters the phase shift mask 4 from the eye lens 1 via the blocking member 2 and the zoom lens 3. The blocking member 2 serves to adjust the size of the illumination light R with a beam blocking plate, and the phase reversal mask 4 inserts a phase shifter so that the phase difference is half a wavelength in an adjacent pattern. As a result, the amplitude of electromagnetic waves between two overlapping patterns on the wafer on which an image is formed is mutually canceled, thereby increasing the resolution between the patterns.

한편, 조명광(R)의 광원이 점 광원(point source)일 때는 코히런트 일루미네이션(coherent illumination)에 해당하고, 웨이퍼상에 형성되는 상의 세기(intensity)는 상의 형성에 기여하는 광들의 진폭의 합에 의해 나타나므로 위상 반전 마스크(4)를 적용하는 노광기술에 유리하며, 광원의 크기가 무한히 큰 경우에는 인코히런트 일루미네이션(incoherent illumination)에 해당하고, 상의 세기는 상의 형성에 기여하는 광들의 세기의 합을 이용하므로 위상 반전 마스크(4)를 적용하는 노광기술에서는 적합하지 않으며, 광원이 유한한 크기를 갖는 경우에는 파셜리 코히런트 일루미네이션(partially coherent illumination)에 해당하고, 광원의 크기가 작아질수록 코히런트한 광원에 가까워진다.On the other hand, when the light source of the illumination light R is a point source, it corresponds to coherent illumination, and the intensity of the image formed on the wafer is the sum of the amplitudes of the lights contributing to the formation of the image. It is advantageous to an exposure technique that applies the phase reversal mask 4, and, when the size of the light source is infinitely large, it corresponds to incoherent illumination, and the intensity of the image is the intensity of the light that contributes to the formation of the image. Since the sum is used, it is not suitable for an exposure technique in which the phase inversion mask 4 is applied. When the light source has a finite size, it corresponds to partial coherent illumination. It is closer to the coherent light source.

또한, 완전한 점 광원은 만들 수 없으므로 위상 반전 마스크(4)를 적용하는 노광기술에서는 마스크에 조사되는 광원의 크기를 가능한 한 작게 함으로써 코히런트 일루미네이션에 가깝도록 하여 이용하게 된다.In addition, since a complete point light source cannot be made, in the exposure technique to which the phase inversion mask 4 is applied, the size of the light source irradiated to the mask is made as small as possible so as to be close to the coherent illumination.

그러나, 이와 같은 종래의 변형 조명을 이용하는 조명 방식은 노말(normal) 조명 방식보다 해상력을 2배로 증가시킬 수 있으며, 마스크에 입사하는 조명광이 광축과 이루는 각도가 클수록 해상력은 좋아지지만, 광원의 크기가 커지게 되므로 인해 가 간섭성(coherent)이 감소함에 따라서 위상 반전 마스크(4)에 변형 조명을 이용하는 경우 노말 조명 방식에 비해 위상 반전 마스크(4)를 적용함으로써 얻을 수 있는 장점을 충분히 살릴 수가 없는 문제점이 있었다.However, the conventional lighting method using the modified illumination can increase the resolution twice as much as the normal lighting method, and the larger the angle of the illumination light incident on the mask with the optical axis, the better the resolution, but the size of the light source As the coherent decreases due to the increase in coherent, the modified illumination in the phase inversion mask 4 cannot be sufficiently utilized to obtain the advantages of applying the phase inversion mask 4 over the normal illumination method. There was this.

따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 반도체 노광장비에 설치되어 위상 반전 마스크와 변형 조명을 이용하는 광학계의 조명광의 가 간섭성을 증가시켜 해상력을 효율적으로 향상시킬 수 있도록 하여 작업 능률을 높일 수 있음에 따른 생산성을 증대시킬 수 있는 반도체 노광장비용 광학계의 해상력 향상장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, it is installed in the semiconductor exposure equipment to increase the coherence of the illumination light of the optical system using the phase inversion mask and the modified illumination to improve the resolution effectively work efficiency It is an object of the present invention to provide an apparatus for improving the resolution of an optical system for semiconductor exposure equipment that can increase the productivity according to the increase.

도 1은 종래 반도체 노광장비의 광학계를 나타낸 구성도1 is a configuration diagram showing an optical system of a conventional semiconductor exposure equipment

도 2는 본 발명에 따른 광학계를 나타낸 구성도2 is a block diagram showing an optical system according to the present invention

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1; 아이 렌즈 2; 차단 부재One; Eye lens 2; Blocking member

3; 줌렌즈 4; 위상 반전 마스크3; Zoom lens 4; Phase reversal mask

5; 빔 분리부재 6; 유리 기판5; Beam separating member 6; Glass substrate

7,7a; 박막층 R; 조명광7,7a; Thin film layer R; Illumination

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 아이 렌즈의 하부에 순차적으로 차단 부재와 줌렌즈 및 위상 반전 마스크가 설치되어 변형 조명 방식을 채용하는 반도체 노광장비의 광학계에 있어서, 상기 줌렌즈와 위상 반전 마스크의 사이에 조명광의 가 간섭성을 증가시키기 위해서 빔 분리부재가 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 노광장비용 광학계의 해상력 향상장치가 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an optical system of a semiconductor exposure apparatus employing a modified illumination method, in which a blocking member, a zoom lens, and a phase reversal mask are sequentially installed at a lower portion of an eye lens, wherein the zoom lens and the phase reversal mask are provided between the optical system. In order to increase the coherence of the illumination light in the optical resolution of the optical system for semiconductor exposure equipment characterized in that the beam separating member is provided.

여기서, 상기 빔 분리부재는 유리 기판의 양면에 투과율과 반사율이 각각 50%가 되는 박막층이 도포된 것을 그 특징으로 한다.Here, the beam separation member is characterized in that a thin film layer having a transmittance and a reflectance of 50%, respectively, is coated on both surfaces of the glass substrate.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention for achieving the above object will be described in detail.

도 2는 본 발명에 따른 광학계를 나타낸 구성도로서, 종래의 기술과 동일한 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하여 본 발명을 설명한다.2 is a configuration diagram showing an optical system according to the present invention, in which the same parts as in the prior art are denoted by the same reference numerals to describe the present invention.

본 발명은 반도체 노광장비에 설치되어 변형 조명 방식을 채용하는 광학계의 아이 렌즈(1) 하부에 순차적으로 차단 부재(2) 및 줌렌즈(3)가 설치되고, 줌렌즈(3)와 위상 반전 마스크(4)의 사이에는 조명광(R)의 가 간섭성을 증가시키기 위해서 빔 분리부재(5)가 설치되는 데, 빔 분리부재(5)는 유리 기판(6)의 양면에 투과율과 반사율이 각각 50%가 되는 박막층(7)(7a)이 도포되어 구성된다.According to the present invention, a blocking member 2 and a zoom lens 3 are sequentially installed under an eye lens 1 of an optical system that is installed in a semiconductor exposure apparatus and employs a modified illumination method, and a zoom lens 3 and a phase reversal mask 4 are provided. In order to increase the coherence of the illumination light (R) between the beam separation member 5 is installed, the beam separation member 5 has a transmittance and reflectance of 50% respectively on both sides of the glass substrate (6) The thin film layers 7 and 7a to be applied are applied.

상기 빔 분리부재(5)의 유리 기판(6)과 박막층(7)(7a)의 두께는 상기 빔 분리부재(5)의 유리 기판(6) 내부에서 여러 번 반사하여 투과되는 광과 반사를 거치지 않고 바로 투과된 광과의 경로차가 광원의 간섭 길이(coherence length) 이내가 될 수 있는 두께로 형성되는 것이다.The thicknesses of the glass substrate 6 and the thin film layers 7 and 7a of the beam separation member 5 may not be subjected to light and reflection transmitted and reflected several times in the glass substrate 6 of the beam separation member 5. Instead, the path difference with the transmitted light is formed to a thickness that can be within the coherence length of the light source.

상기와 같이 구성된 본 발명은 도 2에 도시한 바와 같이, 반도체 노광장비에 설치되어 변형 조명 방식을 채용하는 광학계의 아이 렌즈(1) 하부에 순차적으로 차단 부재(2), 줌렌즈(3), 빔 분리부재(5), 위상 반전 마스크(4)가 설치되어 조명광(R)이 상기 아이 렌즈(1)로부터 차단 부재(2)와 줌렌즈(3) 및 빔 분리부재(5)를 거쳐 위상 반전 마스크(4)에 입사된다.As illustrated in FIG. 2, the present invention configured as described above is provided in the semiconductor exposure equipment and sequentially below the eye lens 1 of the optical system employing the modified illumination method, the blocking member 2, the zoom lens 3, and the beam. The separation member 5 and the phase reversal mask 4 are installed so that the illumination light R passes from the eye lens 1 through the blocking member 2, the zoom lens 3, and the beam separation member 5. 4) is incident.

상기 빔 분리부재(5)는 유리 기판(6)의 양면에 투과율과 반사율이 각각 50%가 되는 박막층(7)(7a)이 도포된 것으로, 유리 기판(6)은 광축에 대해서 사선 방향으로 위상 반전 마스크(4)에 조사되는 광이 유리 기판(6)의 내부에서 투과와 반사를 반복함으로써 조사빔을 여러 개로 나누어 상기 위상 반전 마스크(4)에 도달하는 빔의 폭을 넓게 하는 기능을 하게 된다.The beam separation member 5 is formed by coating the thin film layers 7 and 7a on both sides of the glass substrate 6 with transmittance and reflectance of 50%, respectively, and the glass substrate 6 phases in an oblique direction with respect to the optical axis. The light irradiated to the inversion mask 4 repeats the transmission and reflection inside the glass substrate 6, thereby dividing the irradiation beam into several parts, thereby widening the width of the beam reaching the phase inversion mask 4. .

이때, 상기 빔 분리부재(5)의 유리 기판(6) 내부에서 여러 번 반사하여 투과되는 광과 반사를 거치지 않고 바로 투과된 광과의 경로차가 광원의 간섭 길이(coherence length) 이내인 경우에는 상호 코히런트한 광에 해당됨에 따라서 상기 위상 반전 마스크(4)에서 상호 이웃하는 패턴에 조사되는 조명광(R)은 유리 기판(6)을 사용하지 않는 경우 보다 가 간섭성이 우수하게 된다.At this time, when the path difference between the light that is reflected and transmitted several times in the glass substrate 6 of the beam separation member 5 and the light that is directly transmitted without passing through the reflection is within the coherence length of the light source. As it corresponds to the coherent light, the illumination light R irradiated to the patterns adjacent to each other in the phase reversal mask 4 becomes more interfering than when the glass substrate 6 is not used.

이상에서와 같이, 본 발명은 반도체 노광장비에 설치되어 위상 반전 마스크와 변형 조명을 이용하는 광학계의 조명광의 가 간섭성을 증가시켜 해상력을 효율적으로 향상시킬 수 있으므로 작업 능률을 높일 수 있음에 따른 생산성을 증대시킬 수 있으므로 인해 장비의 효율성 및 신뢰성을 대폭 향상시킨 매우 유용한 발명이다.As described above, the present invention can be installed in the semiconductor exposure equipment to increase the coherence of the illumination light of the optical system using the phase inversion mask and the modified illumination to efficiently improve the resolution, thereby improving productivity It is a very useful invention that can greatly increase the efficiency and reliability of the equipment.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention may be commonly used in the technical field to which the present invention pertains without departing from the spirit of the present invention as claimed in the following claims. Anyone with knowledge will be able to make various changes.

Claims

In an optical system of a semiconductor exposure apparatus in which a blocking member, a zoom lens, and a phase inversion mask are sequentially installed under the eye lens and employing a modified illumination method, in order to increase the coherence of illumination light between the zoom lens and the phase inversion mask. Resolution enhancement device of the optical system for semiconductor exposure equipment, characterized in that the beam separation member is installed.

The apparatus of claim 1, wherein the beam separation member is coated with a thin film layer having a transmittance and a reflectance of 50% on both surfaces of the glass substrate.