KR100190995B1 - 반도체장비 노광램프의 제조방법 - Google Patents

Abstract

반도체장비 노광램프의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 반도체장비 노광램프의 제조방법은, 벌브 성형단계, 전극 가공단계, 전극을 벌브에 넣고 융착시키는 단계, 벌브의 가스주입관으로 벌브 내부의 공기를 뽑아내는 단계, 벌브에 램프가스를 주입시키는 단계, 가스주입관을 용융, 제거하여 상기 벌브를 봉지하는 단계가 구비되어 이루어지는 반도체장비 노광램프의 제조방법에 있어서, 벌브 내부의 공기를 뽑아내는 단계와 벌브에 램프가스를 주입시키는 단계의 사이에 벌브 내로 유량게이지를 통해 시험가스를 들여보내 벌브 내부의 부피를 알아내고 다시 시험가스를 뽑아내는 단계가 더 구비되며, 벌브에 램프가스를 주입하는 단계에서 주입되는 가스의 양은 상기 유량게이지를 통해 시험가스를 들여보내면서 측정한 벌브 내부의 부피에서 일정한 분압을 갖도록 질량을 조절하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 동일한 특성을 가지는 반도체장비 노광램프를 생산할 수 있으므로 설비에서 램프를 교체할 때에도 램프의 특성편차로 인하여 불량이 발생하거나 노광설비를 새롭게 세팅(Setting)해야 하는 문제점을 없앨 수 있다.

Description

반도체장비 노광램프의 제조방법

본 발명은 반도체장비 노광램프의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 노광공정에서 균일한 세기와 형태의 빛을 조사할 수 있는 노광램프 제조방법에 관한 것이다.

반도체장치 제조공정의 노광공정에서는 광원으로 수은증기 램프를 사용하고 있다. 수은증기는 자체의 특징적 광선 스펙트럼을 보이는데, 몇 군데에서 강한 세기를 가진 날카로운 피크(Peak)를 보이고 있다. 그 가운데 반도체 노광공정에 사용되는 365nm 파장의 I라인, 405nm 파장의 H라인, 436nm 파장의 G라인이 있다. 스테퍼(Stepper)장비의 대부분에서는 G라인을 사용하고 있다.

반도체 노광공정에서 높은 세기의 광을 얻기 위해 높은 전력의 수은증기 노광램프를 사용하고, 온도의 증가가 스펙트럼의 편이나 광로상의 거리나 포토마스크의 크기를 변형시키는 것을 방지하기 위해 쿨러(Cooler)로 램프의 벌브를 냉각시키기도 한다.

노광램프의 스펙트럼 형태나 세기는 램프의 사용기간, 벌브의 투과성, 코팅의 종류 등에 의해 변화하고, 장비의 종류나 노광램프의 모델에 따라서도 달라진다. 따라서, 각각의 노광공정에서 적당한 광량을 얻기 위해 파장별 노광계를 사용하기도 한다.

이는 노광량에 따라 노광공정에서의 포토레지스트의 반응의 정도가 달라지고 이에 따라 형성되는 패턴의 선폭과 품질이 큰 영향을 받을 수 있기 때문이다.

또한, 반도체 제조공정에서 같은 모델의 노광램프를 사용하는 경우에는 같은 설비, 같은 사용조건에서 동일한 패턴과 세기의 빛을 얻을 것으로 예상되나 실제로 얻어지는 빛은 패턴과 세기에서 많은 차이를 가질 수 있다. 따라서, 같은 설비의 같은 사용조건에서도 노광램프 교체시 불량이 유발될 수 있고, 이를 막기 위해서 광량계를 사용하여 설비의 사용조건을 새롭게 정해야 한다.

강한 빛을 사용하는 노광램프의 경우 교체가 빈번하므로 노광램프 교체시마다 공정불량이 유발되거나 공정유발을 막기 위해 설비조절을 하는 것은 공정상 큰 손실이 된다.

같은 모델의 램프임에도 불구하고 다른 형태나 세기의 빛을 내는 이유중의 하나로 램프 내의 가스의 조성비와 압력이 다른 것을 들 수 있다. 즉, 램프의 벌브를 제조할 때, 극간 거리, 벌브의 내경, 벌브의 두께 등에서의 가공오차에 의해 벌브 내부의 체적이 5%까지 달라질 수 있고 그럼에도 불구하고 동일한 용량의 가스를 채워넣기 때문에, 램프에서 나오는 빛의 양과 질에 영향을 줄 수 있는 램프 내부의 가스압력과 조성에 차이가 생기는 것이다. 경험적으로 벌브 내부 체적의 편차는 벌브 내에 동일한 양의 가스를 주입할 경우 램프의 빛의 세기에 있어서 확대된 편차를 나타내는 것으로 되어 있다.

예를 들면, 대개의 램프는 수은과 아르곤의 혼합가스에 의해 채워지는데 수은이 많을수록 광의 세기가 커지는 경향을 보인다. 또한, G라인의 경우를 관찰한 경우에 수은가스의 분압이 높을수록 전압은 높아지고 전류는 줄어들고 전체전력은 증가하는 경향이 있다.

그리고, 수은의 함량이 많을 경우 분광 피크는 떨어지고 밴드의 폭은 넓어지며, 전류상승작용에 의한 전자의 다량방출로 전력은 증가하나 흑화현상으로 인하여 수명이 짧아지는 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 반도체장비 노광램프 내부의 수은분압과, 수은가스와 아르곤가스와의 비율을 일정하게 유지하여 일정한 노광특성을 가지는 노광램프를 제조할 수 있는 반도체장비 노광램프의 제조방법을 제공하는 데 있다.

도1은 일반적인 노광램프의 제조방법에 따라 노광램프용 벌브를 유리관의 가공을 통해 성형하는 단계를 나타내는 도면이다.

도2는 일반적인 노광램프의 제조방법에 따라 노광램프용 전극을 가공, 형성한 상태를 나타내는 도면이다.

도3은 일반적인 노광램프의 제조방법에 따라 도2에서 형성된 전극을 가공된 유리 벌브에 넣고 스폿트 용접(Spot welding)을 한 상태를 나타내는 도면이다.

도4는 일반적인 노광램프의 제조방법에 따라 벌브의 전극과 유리관을 실링(Sealing)한 상태를 나타내는 도면이다.

도5는 본 발명에 따라 진공의 벌브 내부와 연결되는 가스주입관을 유량게이지를 통해 시험가스 공급원과 연결한 상태를 나타내는 도면이다.

도6은 일반적인 노광램프의 제조방법에 따라 램프가스를 주입하는 상태를 나타내는 도면이다.

도7은 일반적인 노광램프의 제조방법에 따라 가스주입이 끝난 후에 가스주입관을 실링한 상태를 나타내는 도면이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11: 벌브(Bulb) 12: 전극

13: 가스주입관 14: 유량게이지

15: 베이스(Base)

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장비 노광램프의 제조방법은, 벌브 성형단계, 전극 가공단계, 전극을 벌브에 넣고 융착시키는 단계, 벌브의 가스주입관으로 벌브내부의 공기를 뽑아내는 단계, 벌브에 램프가스를 주입시키는 단계, 가스주입관을 용융, 제거하여 상기 벌브를 봉지하는 단계가 구비되어 이루어지는 반도체장비 노광램프의 제조방법에 있어서, 벌브내부의 공기를 뽑아내는 단계와 벌브에 램프가스를 주입시키는 단계의 사이에 벌브내로 유량게이지를 통해 시험가스를 들여보내고 다시 시험가스를 뽑아내는 단계가 더 구비되며, 벌브에 램프가스를 주입하는 단계에서 주입되는 가스의 양은 상기 유량게이지를 통해 시험가스를 들여보내면서 측정한 벌브 내부의 부피에서 일정한 분압을 갖는 질량이 되도록 조절하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도1 내지 도7은 본 발명에 따른 노광램프의 제조방법에서 각 제조단계를 나타낸 것이다.

도1은 일반적인 노광램프의 제조방법에 따라 노광램프용 벌브를 유리관의 가공을 통해 성형하는 단계를 나타내는 도면이다.

도2는 일반적인 노광램프의 제조방법에 따라 노광램프용 전극을 가공, 형성한 상태를 나타내는 도면이다.

도3은 일반적인 노광램프의 제조방법에 따라 도2에서 형성된 전극을 가공된 유리 벌브에 넣고 스폿트 용접(Spot welding)을 한 상태를 나타내는 도면이다. 여기서는 벌브(11)로 양 전극(12)이 삽입되고 적당한 간격을 갖도록 고정된다. 각 전극(12)에는 외부의 전원과 연결을 위한 전기인입선이 연결되어 있다.

그리고 대개의 경우, 일단 벌브(11)의 양 끝을 밀봉한 후 아르곤가스의 주입과 배기를 번갈아 하면서 내부의 불순물을 제거하게 된다.

도4는 일반적인 노광램프의 제조방법에 따라 벌브의 전극과 유리관을 실링(Sealing)한 상태를 나타내는 도면이다. 이 상태에서는 벌브(11)의 유리관이 전극(12)에 융착되어 밀봉이 이루어지고, 이어서 가스주입관(13)을 통해 내부를 진공으로 형성하게 되다.

도5는 본 발명의 특징적인 단계로서, 진공의 벌브(11) 내부와 연결되는 가스주입관(13)을 유량게이지(14)를 통해 시험가스 공급원과 연결한 상태를 나타낸다. 결국 벌브(11)의 내부압력은 가스공급원의 공급압력과 같아지고 유량게이지(14)를 통과한 시험가스의 유량을 읽어서 벌브(11)와 가스주입관(13)의 내부용적을 알 수 있다. 시험가스로는 아르곤, 질소, 기타 가스가 사용될 수 있다. 유량을 읽은 후에는 다시 가스주입관(13)을 진공펌프와 연결하여 벌브(11) 내부를 진공으로 만든다.

도6은 일반적인 노광램프의 제조방법에 따라 램프가스를 주입하는 상태를 나타내는 도면이다. 일정 분압을 갖도록 하기 위해서는 기준벌브의 용적에 대해 정한 기준주입질량값이 측정된 용적에 대한 램프가스의 주입질량값과 같은 비율로 되도록 주입하면 된다. 그 결과 램프들의 발광특성, 즉, 빛의 스펙트럼 형태와 세기는 벌브의 용적변이에도 불구하고 같은 설비, 같은 운전조건에서는 거의 일정하게 된다.

도7은 일반적인 노광램프의 제조방법에 따라 가스주입이 끝난 후에 가스주입관을 실링한 상태를 나타낸다. 이는 가스주입관(13)의 벌브(11)와 연결되는 부위를 용융시켜 벌브(11)를 밀봉하면서 벌브(11)에서 가스주입관(13)을 분리시킨 상태이다. 양 전극(12)쪽에는 실링처리된 후에 베이스(15)가 조립되어 설비에 장착될 수 있도록 처리된다.

램프가스중 액체상태로 공급하여 실링 후에 기화시켜 사용하는 등의 특정한 예에서는, 유량게이지를 이용하여 측정한 용적은 가스주입관의 용적까지 포함하는 것이므로 최종적인 벌브의 용적만을 따로 계산하여 그에 따른 적량을 주입하여야 한다.

이때는 유량게이지를 통해 벌브와 가스주입관에 유입된 시험가스의 양으로 그 용적을 알아내고, 다음으로 이미 알고 있는 가스주입관부분의 용적을 감하여 벌브만의 용적을 알아내면 된다. 가스주입관부분의 용적을 미리 알지 못한다면 도7의 설명에서 언급된 가스주입관 실링을 실시한 후, 가스주입관부분에 대해서만 도5의 설명부분에 언급한 것과 같은 방법으로 가스주입관부분을 진공으로 한 후에 유량게이지를 통해 시험가스를 공급하여 그 용적의 평균치를 알아내면 된다. 가스주입관의 용적의 편차는 벌브에 비해 상대적으로 작으므로 벌브의 내부 용적을 계산할 때 큰 문제가 되지 않는다.

따라서, 본 발명에 의하면 반도체장비 노광램프에서 벌브의 용적편차에도 불구하고 램프가스가 조성별로 동일한 분압을 가지도록 램프가스를 주입하여, 동일한 발광특성을 가지는 노광램프를 생산할 수 있으므로 설비에서 노광램프를 교체할 때에도 램프의 특성편차로 인하여 불량이 발생하거나 노광설비를 새롭게 세팅(Setting)해야 하는 문제점을 없앨 수 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (2)

1. 벌브 성형단계, 전극 가공단계, 상기 전극을 상기 벌브에 넣고 융착시키는 단계, 상기 벌브의 가스주입관으로 벌브 내부의 공기를 뽑아내는 단계, 상기 벌브에 램프가스를 주입시키는 단계, 상기 가스주입관을 용융, 제거하여 상기 벌브를 봉지하는 단계가 구비되어 이루어지는 반도체장비 노광램프의 제조방법에 있어서,

   상기 벌브 내부의 공기를 뽑아내는 단계와 상기 벌브에 램프가스를 주입시키는 단계의 사이에 상기 벌브 내로 유량게이지를 통해 시험가스를 들여보내고 상기 시험가스를 뽑아내는 단계가 더 구비되며,

   상기 벌브에 램프가스를 주입하는 단계에서 주입되는 가스의 양은 상기 유량게이지를 통해 시험가스를 들여보내면서 측정한 벌브 내부의 부피에서 일정한 분압을 갖는 질량이 되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 반도체장비 노광램프의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 램프가스의 일부가 액체상태로 공급되는 경우에 해당 가스의 주입질량은 유량게이지를 이용하여 가스주입관이 부착된 상태에서 측정한 벌브의 용적에서 가스주입관만의 용적을 제외한 벌브자체만의 용적을 구하는 과정을 거쳐서 결정되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체장비 노광램프의 제조방법.