KR19990015716A - 투영 노광 방법 및 이를 위한 투영 노광 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것으로, 특히 레티클 상의 패턴을 웨이퍼로 전사하는 방법 중 하나인 투영 노광 방법 및 이를 위한 투영 노광 장치에 관한 것이다. 투영 노광 장치의 프로젝션 렌즈를 통과한 빛을 광경로변경체에 의해 그 경로를 바꾸게한 후, 웨이퍼로 수직으로 입사시켜 노광을 행한다. 웨이퍼로 입사되는 빛의 위치는 광경로변경체와 웨이퍼의 기울기를 조정하여 결정한다.

Description

투영 노광 방법 및 이를 위한 투영 노광 장치

본 발명은 반도체 제조 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것으로, 특히 레티클 상의 패턴을 웨이퍼로 전사하는 방법 중 하나인 투영 노광 방법 및 이를 위한 투영 노광 장치에 관한 것이다.

투영 노광(projection exposure)은 웨이퍼와 마스크 사이를 완전히 떼고, 마스크의 패턴을 웨이퍼 위에 투영시켜서 노광하는 방식으로, 현재 실용화되고 있는 기술에는 반사형 1:1 투영 노광 방식과 축소 투영에 의한 스텝 앤드 리피트(step and repeat) 방식이 있다. 스텝 앤드 리피트 방식은 레티클(reticle)에 그려진 패턴을 스텝 앤드 리피트로 1칩마다 웨이퍼 위에 인화해가는 것으로, 스루 푸트 (처리 능력)은 약간 낮지만, 칩 사이즈 (즉, 1매의 웨이퍼 위에의 반복 전사(轉寫) 횟수)에 의존하기 때문에, 큰 칩의 경우는 특히 유효하다.

현재까지 양산에 사용하는 투영 노광 장치는 웨이퍼 스테이지(wafer stage)를 X-축과 Y-축을 기준으로 하여 움직(moving)이는 방식을 채용한 장치로써 5, 6 및 8인치까지의 웨이퍼를 가공하였다.

도 1은 노광할 웨이퍼의 샷(shot)을 보여주는 평면도로서, 도면부호 10은 웨이퍼를 나타내고, 상기 웨이퍼 상에 표시된 부호(1 ∼ 9)는 샷의 번호를 나타낸다.

투영 노광 장치를 이용하여 지정된 샷을 노광하는 것에 의해 레티클 상에 그려진 패턴은 웨이퍼 상에 그대로 인화된다. 샷의 지정은 웨이퍼가 장착되어 있는 웨이퍼 스테이지(도 3의 30)를 X-축, Y-축 또는 XY-축으로 움직이는 것으로 행한다.

도 2의 (a),(b) 및 (c)는 웨이퍼 스테이지를 X-Y 방향으로 움직여 샷을 노광하는 것을 보여주는 개략도로서, 도 2의 (a)는 도 1의 1번 샷을 노광하는 경우를 도시하고, 도 2의 (b)는 도 1의 5번 샷을 노광하는 경우를 도시하며, 도 2의 (c)는 도 1의 9번 샷을 노광하는 경우를 도시한다.

도 2의 (a),(b) 및 (c)는 웨이퍼 스테이지를 XY-축 방향으로 이동하면서 1번 샷, 5번 샷 및 9번 샷을 차례대로 노광하는 것을 보여준다.

도 3은 웨이퍼 스테이지의 움직임을 보여주는 개략도로서, 도면부호 10은 웨이퍼를 나타내고, 도면부호 30은 웨이퍼 스테이지를 나타낸다.

X-축 상의 샷을 노광하기 위해서는 웨이퍼 스테이지(30)를 X-축으로 이동시키고, Y-축 상의 샷을 노광하기 위해서는 웨이퍼 스페이지(30)를 Y-축으로 이동시키며, XY-축 상의 샷을 노광하기 위해서는 웨이퍼 스테이지(30)를 XY-축으로 이동시킨다.

웨이퍼 스테이지를 X-축, Y-축 또는 XY-축으로 이동하며 샷을 노광하는 종래의 투영 노광 방법 및 투영 노광 장치에 의하면, 샷을 옮길때마다 웨이퍼 스테이지를 움직여야 하기 때문에, 웨이퍼의 구경이 커지게 되면 웨이퍼 스테이지의 움직이는 범위도 커지므로 노광 장치 본체의 크기 역시 커지게됨으로써 제조 기술 및 코스트(cost)의 투자가 커지게 되며, 가장 중요한 것은 움직이는 오차 역시 커지게 된다. 따라서, 노광 장치 본체를 크게 만들지 않고도 대구경의 웨이퍼를 노광할 수 있는 새로운 노광 방법 및 장치에 대한 연구가 시급하다.

본 발명의 목적은 노광 장치 본체를 크게 만들지 않고도 대구경의 웨이퍼를 노광할 수 있는 투영 노광 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 노광 장치 본체를 크게 만들지 않고도 대구경의 웨이퍼를 노광할 수 있는 투영 노광 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 노광할 웨이퍼의 샷(shot)을 보여주는 평면도이다.

도 2의 (a),(b) 및 (c)는 웨이퍼 스테이지를 X-Y 방향으로 움직여 샷을 노광하는 것을 보여주는 개략도이다.

도 3은 웨이퍼 스테이지의 움직임을 보여주는 개략도이다.

도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 의한 투영 노광 장치를 개략적으로 도시한 것이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 투영 노광 장치를 개략적으로 도시한 것이다.

본 발명에 의한 투영 노광 방법은 투영 노광 장치의 프로젝션 렌즈를 통과한 빛을 광경로변경체에 의해 그 경로를 바꾸게한 후, 웨이퍼로 수직으로 입사시켜 노광을 행한다.

웨이퍼로 입사되는 빛의 위치는 상기 광경로변경체와 상기 웨이퍼의 기울기를 조정하여 결정한다. 투영 노광 장치의 프로젝션 렌즈를 통과한 상기 빛은 상기 광경로변경체의 표면에서 반사된 후 웨이퍼로 입사되거나, 상기 광경로변경체를 통과한 후 웨이퍼로 입사된다.

본 발명에 의한 투영 노광 장치는 프로젝션 렌즈와 웨이퍼 사이에 상기 프로젝션 렌즈를 통과한 빛을 상기 웨이퍼로 수직으로 입사시키기 위한 광경로변경체를 장착한다.

이때, 상기 프로젝션 렌즈, 웨이퍼 및 광경로변경체는 프로젝션 렌즈를 통과한 빛이 광경로변경체의 표면에서 반사된 후 상기 웨이퍼로 입사될 수 있도록 L자형으로 배치하거나, 프로젝션 렌즈를 통과한 빛이 광경로변경체를 통과한 후 상기 웨이퍼로 입사될 수 있도록 일렬로 배치한다.

상기 웨이퍼는 웨이퍼 스테이지 상에 장착되어 있고, 상기 광경로변경체에 의해 그 경로가 바뀐 빛을 상기 웨이퍼로 수직으로 입사시키기 위해, 상기 광경로변경체와 웨이퍼의 기울기를 조정하기 위한 조정장치가 상기 광경로변경체 및 웨이퍼 스테이지에 장착되어 있다.

상기 광경로변경체는 반사 옵틱(optic) 또는 반사경(mirror)이다.

본 발명에 의하면, 투영 노광 장치의 프로젝션 렌즈를 통과한 빛이 수직으로 웨이퍼로 입사되도록 하기 위해 프로젝션 렌즈와 웨이퍼 사이에 광경로변경체를 장착한 후, 이 광경로변경체와 웨이퍼의 기울기를 조정하는 것에 의해 웨이퍼로 입사되는 빛의 위치를 조정함으로써 웨이퍼 스테이지를 이동하지 않고도 샷을 이동시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 투영 노광 방법 및 이를 위한 투영 노광 장치를 더욱 상세하게 설명하고자 한다.

도 4의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 의한 투영 노광 장치를 개략적으로 도시한 것으로서, 도면부호 30은 프로젝션 렌즈를, 40은 광경로변경체를, 50은 웨이퍼 스테이지를, 그리고 60은 웨이퍼를 나타낸다.

프로젝션 렌즈(30)와 웨이퍼(60) 사이에 상기 프로젝션 렌즈(30)를 통과한 빛(화살표로 표시)을 상기 웨이퍼(60)로 수직으로 입사시키기 위한 광경로변경체(40)를 장착한다. 이때, 상기 프로젝션 렌즈(30), 웨이퍼(60) 및 광경로변경체(40)는 프로젝션 렌즈(30)를 통과한 빛이 광경로변경체(40)의 표면에서 반사된 후 상기 웨이퍼(60)로 입사될 수 있도록 L자형으로 배치한다. 상기 웨이퍼(60)는 웨이퍼 스테이지(50) 상에 장착한다.

투영 노광 장치의 프로젝션 렌즈(30)를 통과한 빛은 상기 광경로변경체(40)에 의해 그 경로가 바뀐 후, 웨이퍼(60)로 수직으로 입사되어 샷을 노광한다.

도 4의 (a)는 웨이퍼 중앙에 위치하는 샷을 노광할 때의 프로젝션 렌즈(30), 광경로변경체(40) 및 웨이퍼(60)의 상태를 도시한 것으로, 광경로변경체(40) 및 웨이퍼(60)는 소정의 기울기를 갖지않고도 프로젝션 렌즈(30)를 통과한 빛을 웨이퍼(60)로 수직으로 입사시킬 수 있다. 이때, 상기 광경로변경체(40)는 상기 프로젝션 렌즈(30)를 통과한 빛이 상기 광경로변경체(40) 표면에 대해 45°의 각도로 입사되도록 경사져 있고, 상기 웨이퍼(60)는 프로젝션 렌즈(30)를 통과한 빛과 평행하도록 배치되어 있다.

도 4의 (b)는 웨이퍼 가장자리에 위치하는 샷을 노광할 때의 프로젝션 렌즈(30), 광경로변경체(40) 및 웨이퍼(60)의 상태를 도시한 것으로, 광경로변경체(40)가 회전하여 빛의 경로를 변경하면 웨이퍼 스테이지(50) 역시 상기 빛과 직각이되도록 회전함으로서 웨이퍼 가장자리에 위치하는 샷을 노광한다. 즉, 본 발명에서는 광경로변경체(40)와 웨이퍼(60)의 기울기를 조정하는 것에 의해 웨이퍼(60)로 입사되는 빛의 위치 (샷의 위치)를 조정한다.

이때, 상기 광경로변경체(40)에는 이를 회전시켜 빛의 경로를 변경하기 위한 조정장치 (도시되지 않음)가 장착되어 있고, 상기 웨이퍼 스테이지(50)에는 이를 회전시켜 그 기울기를 변경하기 위한 조정장치 (도시되지 않음)이 장착되어 있다. 또한, 상기 광경로변경체(40)는 렌즈 및 프리즘 등과 같은 반사 옵틱(optic) 또는 반사경(mirror)으로 되어 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 투영 노광 장치를 개략적으로 도시한 것으로서, 도 4에서는 프로젝션 렌즈(30)를 통과한 빛이 광경로변경체(40)에서 반사됨으로써 그 경로가 변경되는 경우를 보여주나, 본 실시예에서는 프로젝션 렌즈(30)를 통과한 빛이 광경로변경체(70)을 통과하면서 그 경로가 변경되는 경우를 보여준다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 프로젝션 렌즈(30), 웨이퍼(60) 및 광경로변경체(70)는 프로젝션 렌즈(30)를 통과한 빛이 광경로변경체(70)를 통과한 후 상기 웨이퍼(60)로 입사될 수 있도록 일렬로 배치한다.

프로젝션 렌즈(30)를 통과한 빛 (화살표로 표시)은 광경로변경체(70) 표면의 경사에 의해 소정의 기울기 (프로젝션 렌즈(30)를 통과한 빛에 대해)로 그 경로가 변경되면, 웨이퍼(60)는 경로가 변경된 상기 빛이 수직으로 입사되도록 그 기울기가 조정된다.

본 실시예에서도 샷의 지정은 상기 광경로변경체(70) 및 웨이퍼(60)의 기울기 조정에 의해 행해진다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 명백하다.

본 발명에 의한 투영 노광 방법 및 이를 위한 투영 노광 장치에 의하면, 웨이퍼 스테이지의 축 이동없이 광경로변경체와 웨이퍼의 기울기 변경만으로 샷 지정이 가능하므로 웨이퍼가 대구경화 되더라도 노광 장치 본체의 크기는 변경되지 않아도 된다. 따라서, 노광 장치를 위한 코스트(cost) 및 제조 기술에 대한 투자를 작게하면서도 웨이퍼의 대구경화를 가능하게 한다.

Claims (10)

1. 투영 노광 장치의 프로젝션 렌즈를 통과한 빛을 광경로변경체에 의해 그 경로를 바꾸게한 후, 웨이퍼로 수직으로 입사시켜 노광을 행하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 광경로변경체와 상기 웨이퍼의 기울기를 조정하여 웨이퍼로 입사되는 빛의 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 방법.
3. 제1항에 있어서,

   투영 노광 장치의 프로젝션 렌즈를 통과한 상기 빛은 상기 광경로변경체의 표면에서 반사된 후 웨이퍼로 입사되는 것을 특징으로 하는 투영 노광 방법.
4. 제1항에 있어서,

   투영 노광 장치의 프로젝션 렌즈를 통과한 상기 빛은 상기 광경로변경체를 통과한 후 웨이퍼로 입사되는 것을 특징으로 하는 투영 노광 방법.
5. 프로젝션 렌즈와 웨이퍼 사이에 상기 프로젝션 렌즈를 통과한 빛을 상기 웨이퍼로 수직으로 입사시키기 위한 광경로변경체를 장착한 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 프로젝션 렌즈, 웨이퍼 및 광경로변경체는 프로젝션 렌즈를 통과한 빛이 광경로변경체의 표면에서 반사된 후 상기 웨이퍼로 입사될 수 있도록 L자형으로 배치하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
7. 제5항에 있어서,

   상기 프로젝션 렌즈, 웨이퍼 및 광경로변경체는 프로젝션 렌즈를 통과한 빛이 광경로변경체를 통과한 후 상기 웨이퍼로 입사될 수 있도록 일렬로 배치하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
8. 제5항에 있어서,

   상기 웨이퍼는 웨이퍼 스테이지 상에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 광경로변경체에 의해 그 경로가 바뀐 빛을 상기 웨이퍼로 수직으로 입사시키기 위해, 상기 광경로변경체와 웨이퍼의 기울기를 조정하기 위한 조정장치가 상기 광경로변경체 및 웨이퍼 스테이지에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.
10. 제5항에 있어서,

    상기 광경로변경체는 반사 옵틱(optic) 및 반사경(mirror) 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 투영 노광 장치.