KR100211666B1 - 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치 및 그 방법 - Google Patents

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윤종용
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

스테퍼설비 내부에 설치된 렌즈, 반사거울, 광필터 등의 광학부재 표면에 각종 유기가스와 이온들의 근접을 방지하여 광학부재의 손상 및 오염을 방지하도록 하는 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은 다수개의 챔버로 구성되어 내부에 노광공정에 필요한 광을 형성 유도하는 여러 종류의 광학부재가 설치된 조명계장치와, 상기 조명계장치로부터 유입된 광을 여러 종류의 광학부재를 통해 유도하여 웨이퍼의 스테이지에 조사시키는 본체부로 구성된 스테퍼설비에 있어서, 상기 광학부재 표면에 세정가스를 공급하도록 하는 가스 공급노즐이 설치됨을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 의하면 설치된 가스 공급노즐을 통해 분사 공급되는 세정가스에 의해 각종 유기가스와 이온들을 광학부재의 표면으로부터 제거함에 따라 광학부재의 손상과 오염이 방지되고, 광의 반사율과 굴절율이 유지되어 조사 시간이 유지되고, 광학부재의 교체 주기가 연장될 뿐 아니라 광학부재의 설치 비용이 절감되는 효과가 있다.

Description

반도체 스테퍼설비의 오염방지장치 및 그 방법
본 발명은 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스테퍼설비 내부에 설치된 렌즈, 반사거울, 광필터 등의 광학부재 표면에 각종 유기가스와 이온들의 근접을 방지하여 광학부재의 손상 및 오염을 방지하도록 하는 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치 및 그 방법에 관한 것이다.
통상적으로 웨이퍼는 포토리소그래피 ( Photo Lithography ), 확산, 식각, 화학기상증착 및 금속배선 등의 공정을 반복 수행함에 따라 반도체장치로 제작되고, 이들 반도체장치 제조공정중 빈번히 이루어지는 공정의 하나가 포토리소그래피 공정이다.
상기 포토리소그래피 공정은 웨이퍼상에 소정 패턴을 형성시키기 위한 공정으로서, 먼저 PR (Photoresist)층이 균일하게 도포 형성된 웨이퍼 상면에 소정 레이아웃으로 형성된 레티클(Reticle)을 위치시켜 조도가 높은 파장의 광을 조사하여 조사에 따른 불필요한 PR 층을 분리 세정함으로써 웨이퍼상에 요구되는 패턴을 형성하는 것이다.
이러한 포토리소그래피 공정 중 웨이퍼상에 소정 파장을 갖는 광을 조사하여 노광공정을 수행하는 스테퍼설비의 종래 기술에 대하여 도1과 도2를 참조하여 설명하기로 한다.
도1은 종래의 반도체 스테퍼설비의 조명계장치가 본체부에 결합된 상태를 나타낸 사시도이고, 도2는 도1의 조명계장치 내에 각종 광학부재가 설치된 상태를 나타낸 개략도이다.
먼저, 도1을 참조하여 설명하면, 통상 스테퍼설비(10)는 크게 노광공정에 필요한 광을 형성 공급하는 조명계장치(12)와, 이 조명계장치(12)로부터 유도 공급된 광을 웨이퍼상에 조사하는 본체부(14)로 구분된다.
여기서, 노광공정에 필요한 광을 형성 공급하는 조명계장치(12)에 대하여 도2를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
스테퍼설비(10)의 조명계장치(12)는 도2에 도시된 바와 같이 노광공정에 필요한 광을 공급하고 일 방향으로 집광 유도하는 제 1 챔버(16)와, 제 1 챔버(16)로부터 유도 투입되는 광을 다른 일 방향으로 유도함과 동시에 선택적으로 차단하는 제 2 챔버(18)와, 제 2 챔버(18)로부터 유도된 광에서 불필요한 파장의 광을 제거하여 조사에 필요한 광으로 형성 유도하는 제 3 챔버(20) 및 제 3 챔버(20)로부터 형성 유도된 광을 본체부(14)에서 사용하기 용이하게 형성 유도하는 제 4 챔버(22)로 구성되어 있다.
상술한 조명계장치(12)에 대하여 보다 상세히 설명하면, 제 1 챔버(16)에는 노광공정에 필요한 광을 제공하는 램프(24)와, 이 램프(24)로부터 공급되는 광을 일 방향으로 집광하여 제 2 챔버(18) 방향으로 유도하는 집광거울(26) 및 제 1 챔버(16)의 내부 공기를 유도 배출하기 위한 환풍기(28)와, 배출구(30) 등이 설치되어 있다.
또한, 제 2 챔버(18)에는 제 1 챔버(16)로부터 집광 유도되어 투입되는 광을 다른 일 방향으로 유도 반사함과 동시에 약 400㎚ 이상의 장파장의 광을 제거하는 제 1 반사거울(32)과, 본체부(14)에 놓인 웨이퍼의 스테이지(stage) 이동에 따라 제 1 반사거울(32)로부터 반사 유도되는 광을 선택적으로 차단하는 셔터(34) 등이 설치되어 있으며, 이 셔터(34)가 개폐된 상태에서 제 1 반사거울(32)에 의해 반사 유도된 광은 제 2 챔버(18)에 연이어 설치된 제 3 챔버(20)로 이동하도록 되어 있다.
그리고, 제 3 챔버(20)에는 제 2 챔버(18)로부터 이동하여 투입되는 광을 평행광으로 형성하는 볼록렌즈(36)가 설치되어 있고, 이 볼록렌즈(36)를 통과하여 평행광으로 형성된 광은 볼록렌즈(36) 이후에 설치된 광필터(38a, 38b)를 통과하며 불필요한 파장의 광이 제거되고, 노광공정에 요구되는 파장의 광만이 통과하도록 되어 있다.
또한, 상술한 바와 같이 광필터(38a, 38b)를 통과한 광은 광필터(38a, 38b) 이후에 설치된 각종 렌즈를 비롯한 광학부재를 통과하여 제 2 반사거울(40)에 의해 유도 반사되어 제 4 챔버(22)로 이동하게 된다.
한편, 제 4 챔버(22)에는 제 3 챔버(20) 내의 광학부재를 통과한 광을 보다 사용하기 용이하게 형성하는 각종 렌즈 등의 광학부재가 설치되어 있으며, 상기 광학부재를 통과한 광은 제 3 반사거울(46)에 의해 유도 반사되어 각종 렌즈계를 비롯한 광학부재를 통해 본체부(14)로 이동하게 된다.
한편, 상기 제 4 챔버(22)와 본체부(14) 사이는 상호 관통 연결되어 있으며, 이들 사이에 설치되는 각종 렌즈계를 비롯한 광학부재는 소정 형상의 하우징(housing)(48)에 의해 고정 지지되고 있다.
이러한 구성의 조명계장치(12)에 있어 광의 이동 과정을 설명하면, 제 1 챔버(16)에 설치된 램프(24)에 의해 공급된 광은 집광거울(26)에 의해 집광 유도되어 제 2 챔버(18)의 제 1 반사거울(32)로 이동하게 된다.
이렇게 제 1 반사거울(32)로 이동하여 투입되는 광은 제 1 반사거울(32)에 의해 약 400㎚ 이상의 장파장 광이 제거되며, 나머지 400㎚ 이하 파장의 광은 제 1 반사거울(32)이 유도하는 방향으로 이동하여 광의 이동 경로에 설치된 셔터(34)에 의해 선택적으로 차단되고, 셔터(34)가 개방된 상태에서 제 3 챔버(20)로 이동하게 된다.
한편, 제 3 챔버(20)로 이동하여 투입된 광은 볼록렌즈(36)를 통과하며 평행광으로 변환 이동하게 되고, 이 볼록렌즈(36) 이후에 설치된 여러 종류의 광필터(38a, 38b)들에 의해 불필요한 파장의 광이 제거됨과 동시에 노광공정에 필요한 파장의 광만 광필터(38a, 38b)를 통과하여 이동하게 된다.
여기서, 상술한 노광공정에 필요시 되는 광은 통상적으로 초정밀 패턴 구현이 가능한 365㎚의 파장을 갖는 I-Line을 말하며, 이렇게 형성된 광은 각종 광학부재를 통과하여 제 2 반사거울(40)에 의해 제 4 챔버(22)로 이동하게 된다.
한편, 제 4 챔버(22)로 이동하여 투입된 광은 다시 제 4 챔버(22)에 설치된 각종 광학부재를 통과하여 보다 사용하기 용이한 광으로 형성되고, 이어 제 3 반사거울(46)에 반사 유도되어 제 4 챔버(22)와 본체부(14) 사이의 하우징(48)에 지지 고정되어 설치된 광학부재를 통해 본체부(14) 내부로 이동하게 된다.
이렇게 본체부(14) 내부로 이동하여 투입되는 광은 본체부(14) 내부에 설치된 각종 광학부재에 의해 유도되어 레티클(도시 안됨) 상측에서 웨이퍼상에 조사된다.
그러나, 램프에서 공급되어 여러 종류의 광필터를 통과하기까지의 광은 단파장 즉, 180∼300㎚ 정도 파장의 높은 에너지를 갖는 화학선 대역이 포함되어 있으며, 이들 단파장 화학선 중 184.9㎚의 파장과 253.7㎚ 파장의 광은 스테퍼설비 내에 잔존하는 Ｏ2와 반응하여 Ｏ2를 Ｏ3또는 Ｏ+으로 형성하게 되고, 이들 Ｏ3과 Ｏ+는 스테퍼설비 내의 각종 유기가스 및 ＮＨ3, ＳＯ4, ＮＯ 등의 이온과 반응하여 렌즈, 반사거울, 광필터 등의 코팅된 표면을 손상시키거나 상기 표면상에서 오염막을 형성하게 된다.
따라서, 상술한 바와 같이 손상 및 오염된 렌즈, 반사거울, 광필터 등의 광학부재는 공급되는 광의 반사율과 투과율을 저하시켜 웨이퍼상에 광을 조사하는 시간이 연장되는 문제점이 있었다.
또한, 손상 및 오염된 상태의 광학부재를 장시간 사용하게 되면 계속적으로 공급되는 불필요한 광에 의해 광학부재의 표면이 가열되고, 이에 따라 광학부재의 표면 손상 및 오염 정도가 가속되어 광의 반사율 및 투과율의 저하에 따른 조사 시간의 연장 및 올바른 공정을 진행하지 못하고, 일정 주기를 정하여 광학부재를 교체해야 하는 번거로움과 고가의 광학부재의 설치 비용 등이 많이 소요되는 문제가 있었다.
또한, 상기 본체부와 조명계장치의 제 4 챔버가 상호 관통 연결되어 있음에 따라 본체부의 오염원이 제 4 챔버 내부로 유입되거나 제 4 챔버 내의 오염원이 본체부로 이동하게 됨으로써 본체부와 제 4 챔버 내의 광학부재 등이 상호 동일하게 오염되는 문제점이 있었다.
그리고, 조명계장치 내부로 외부의 다른 이물질이 투입되면 광학부재의 손상 및 오염 가능성이 높으며 상기 각 챔버의 측벽에 관통 설치되는 각 부품 및 장치의 결합된 틈새를 통해 공기 및 오염 물질이 유입되어 광학부재 등이 손상 및 오염되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 램프로부터 공급되는 광과 반응하여 광학부재 표면을 손상 및 오염시키는 각종 유기가스 및 이온들을 광학부재의 표면에 근접하지 못하도록 함으로써 광학부재의 손상 및 오염을 방지하여 광의 반사율과 투과율 및 조사 시간을 유지하고, 광학부재의 교체 주기를 연장시키며, 광학부재의 설치에 따른 비용을 절감할 수 있도록 하는 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 노광공정에 필요한 광을 형성 공급하는 조명계장치와 상기 조명계장치로부터 유입된 광을 웨이퍼상에 조사시키는 본체부 사이에 공기 및 이물질의 유동을 방지하여 광학부재의 손상 및 오염이 확산되지 않도록 하는 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 여러 종류의 광학부재가 설치된 조명계장치 내부에 이물질의 유입을 방지하여 유입된 이물질에 의한 광학부재의 손상 및 오염을 방지하도록 하는 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
도1은 종래의 반도체 스테퍼설비의 조명계장치가 본체부에 설치된 상태를 나타낸 사시도이다.
도2는 도1의 조명계장치 내에 각종 광학부재가 설치된 상태를 나타낸 개략도이다.
도3은 본 발명에 따른 스테퍼설비의 조명계장치 내에 설치되는 광학부재 및 오염방지장치의 설치 관계를 나타낸 개략도이다.
도4는 도3의 광학부재 표면에 세정가스를 공급하도록 하는 세정가스 공급시스템을 나타낸 개략도이다.
도5는 도3의 제 4 챔버와 본체부 사이에 설치되는 차단막을 나타낸 평면도와 정면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10,50 : 스테퍼설비 12,52 : 조명계장치
14,54 : 본체부 16,56 : 제 1 챔버
18,58 : 제 2 챔버 20,60 : 제 3 챔버
22,62 : 제 4 챔버 24,64 : 램프
26,66 : 집광거울 28,68 : 환풍기
30,70 : 배출구 32,76 : 제 1 반사거울
34,78 : 셔터 36,80 : 볼록렌즈
38a,38b,82a,82b : 광필터 40,84 : 제 2 반사거울
46,90 : 제 3 반사거울 48,92 : 하우징
72a,72b,72c,72d : 유량 조절밸브 74 : 노즐
86 : 배관 88 : 기밀 유지부재
94 : 차단막 96 : 홈
98 : 세정가스 공급시스템 100 : 세정가스 공급라인
102 : 압력 조절부 104 : 분사 공급부
106 : 유량계 108 : 레귤레이터
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다수개의 챔버로 구성되어 내부에 노광공정에 필요한 광을 형성 유도하는 여러 종류의 광학부재가 설치된 조명계장치와, 상기 조명계장치로부터 유입된 광을 여러 종류의 광학부재를 통해 유도하여 웨이퍼의 스테이지에 조사시키는 본체부로 구성된 스테퍼설비에 있어서, 상기 광학부재 표면에 세정가스를 공급하도록 하는 가스 공급노즐이 설치됨을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 발명은 다수개의 챔버로 구성되어 내부에 노광공정에 필요한 광을 형성 유도하는 여러 종류의 광학부재가 설치된 조명계장치와, 상기 조명계로부터 유입된 광을 여러 종류의 광학부재를 통해 유도하여 웨이퍼의 스테이지에 조사시키는 본체부로 구성된 스테퍼설비에 있어서, 상기 광학부재의 표면에 세정가스를 공급하기 위한 세정가스 공급시스템이 설치됨을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 발명은 다수개의 챔버로 구성되어 내부에 노광공정에 필요한 광을 형성 유도하는 여러 종류의 광학부재가 설치된 조명계와 상기 조명계로부터 유입된 빛을 여러 종류의 광학부재를 통해 유도하여 웨이퍼의 스테이지에 조사시키는 본체부로 구성된 스테퍼설비에 있어서, 상기 조명계와 본체부 사이에 공기 및 오염원의 유동을 방지하도록 하는 차단막이 설치됨을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 발명은 다수개의 챔버로 구성되어 내부에 노광공정에 필요한 광을 형성 유도하는 여러 종류의 광학부재가 설치된 조명계장치와, 상기 조명계장치로부터 유입된 광을 여러 종류의 광학부재를 통해 유도하여 웨이퍼의 스테이지에 조사시키는 본체부로 구성된 스테퍼설비에 있어서, 생산라인 내의 오염 물질이 조명계장치 내부로 유입되는 것을 방지하도록 하는 기밀 유지부재가 설치됨을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 발명은 다수개의 챔버로 구성되어 내부에 노광공정에 필요한 광을 형성 유도하는 여러 종류의 광학부재가 설치된 조명계장치와, 상기 조명계로부터 유입된 광을 여러 종류의 광학부재를 통해 유도하여 웨이퍼의 스테이지에 조사시키는 본체부로 구성된 스테퍼설비의 상기 광학부재의 오염을 방지하도록 하는 반도체 스테퍼설비의 오염방지방법에 있어서, 생산라인 내의 세정가스 공급라인에 유량계를 연결 설치하고, 상기 유량계를 통해 세정가스가 5∼7 bar 정도의 압력으로 공급되는지를 확인하는 단계, 상기 유량계에 레귤레이터를 연결 설치하고, 상기 레귤레이터를 통해 유입되는 세정가스를 2.5∼3.5 bar 정도의 압력으로 조절하는 단계, 상기 레귤레이터에 다수개의 배관으로 유량 조절밸브를 각각 설치하고, 상기 유량 조절밸브를 통해 유입되는 세정가스를 2∼3 bar 정도의 압력으로 조절하는 단계 및 상기 유량 조절밸브에 연결관으로 적어도 하나 이상의 노즐을 설치하고, 상기 노즐을 통해 세정가스를 상기 광학부재 표면에 분사 공급하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도3은 본 발명에 따른 스테퍼설비의 조명계장치 내에 설치되는 광학부재 및 오염방지장치의 설치 관계를 나타낸 개략도이고, 도4는 도3의 광학부재 표면에 세정가스를 공급하도록 하는 세정가스 공급시스템을 나타낸 개략도이며, 도5는 도3의 제 4 챔버와 본체부 사이에 설치되는 차단막을 나타낸 평면도와 정면도이다.
먼저, 도3을 참조하여 설명하면, 스테퍼설비(50)의 조명계장치(52)는 도3에 도시된 바와 같이 노광공정에 사용되는 광을 공급하고 일 방향으로 집광 유도하는 제 1 챔버(56)와, 제 1 챔버(56)로부터 유도 투입되는 광을 다른 일 방향으로 유도함과 동시에 선택적으로 차단하는 제 2 챔버(58)와, 제 2 챔버(58)로부터 유도된 광에서 불필요한 파장의 광을 제거하여 조사에 필요한 광으로 형성 유도하는 제 3 챔버(60) 및 제 3 챔버(60)로부터 형성 유도된 광을 본체부(54)에서 사용하기 용이하게 형성 유도하는 제 4 챔버(62)로 구성되어 있다.
상술한 내용을 보다 상세히 설명하면, 제 1 챔버(56)는 노광공정에 필요한 광을 제공하는 램프(64)와, 이 램프(64)로부터 공급되는 광을 일 방향으로 집광 유도하여 제 2 챔버(58) 방향으로 유도하는 집광거울(66)과, 제 1 챔버(56)의 내부 공기를 유도 배출하기 위한 환풍기(68)와, 배출구(70) 및 제 1 챔버(56)의 측벽을 관통하여 설치된 배관(86)의 일단부에 설치되어 세정가스를 공급하도록 형성된 유량 조절밸브(72a)와, 이 유량 조절밸브(72a)에 적어도 하나 이상 설치되는 노즐(74)을 포함한 구성으로 이루어져 있다.
또한, 제 2 챔버(58)는 제 1 챔버(56)로부터 집광 유도되어 투입되는 광을 다른 일 방향으로 유도 반사함과 동시에 약 400㎚ 이상의 장파장의 광을 제거하는 제 1 반사거울(76)과, 본체부(54)에 놓인 웨이퍼의 스테이지(stage) 이동에 따라 제 1 반사거울(76)로부터 반사 유도되는 광을 선택적으로 차단하는 셔터(34) 및 제 2 챔버(58)의 측벽을 관통하여 설치된 배관(86)의 일단부에 설치되어 제 1 반사거울(76)을 비롯한 각종 광학부재의 표면에 세정가스를 분사 공급하도록 설치된 유량 조절밸브(72b)와, 이 유량 조절밸브(72b)에 적어도 하나 이상 설치된 노즐(74)을 포함한 구성으로 이루어져 있다.
그리고, 제 1 반사거울(76)에 반사 유도된 광은 셔터(78)가 개폐된 상태에서 제 2 챔버(58)에 연이어 설치된 제 3 챔버(60)로 이동하도록 되어 있다.
한편, 제 3 챔버(60)는 제 2 챔버(58)로부터 이동하여 투입되는 광을 평행광으로 형성하는 볼록렌즈(80)와, 볼록렌즈(80)를 통과한 광으로부터 불필요한 파장의 광을 제거하고 노광공정에 요구되는 파장의 광을 선택적으로 통과시키는 여러 종류의 광필터(82a, 82b)와, 광필터(82a 82,b)를 통과한 광을 제 4 챔버(62)로 반사 유도하는 제 2 반사거울(84)과, 제 3 챔버(60) 측벽을 관통하여 설치된 배관(86)의 일단부에 설치되어 볼록렌즈(80), 광필터(82a,82b), 제 2 반사거울(84) 등의 광학부재 각 표면에 세정가스를 분사 공급하도록 설치된 유량 조절밸브(72c)와, 이 유량 조절밸브(72c)에 적어도 하나 이상 설치되는 노즐(74)을 포함한 구성으로 이루어져 있다.
그리고, 제 3 챔버(60)에 설치된 각종 장치 등은 제 3 챔버(60)의 측벽을 관통하여 설치되는 결합 부위와 제 3 챔버(60)를 이루는 측벽의 이음새 부위 및 개폐구 등의 틈새에 외부의 공기와 이물질의 유입을 방지하도록 하는 기밀 유지부재(88)가 설치되어 있다.
이러한 기밀 유지부재(88)는 제 3 챔버(60)에 설치되는 각종 장치의 결합 부위나 제 3 챔버(60)의 이음새 및 개폐 부위 사이에 설치되며, 주로 고무패드가 사용된다.
한편, 제 3 챔버(60) 내부의 광학부재를 통과하여 노광공정에 요구되는 파장의 광으로 형성된 광은 제 4 챔버(62)로 이동하도록 되어 있다.
또한, 제 4 챔버(62)는 제 3 챔버(60) 내의 광학부재를 통과한 광을 보다 사용하기 용이한 형태로 형성하는 각종 렌즈 등의 광학부재와, 제 4 챔버(62)의 측벽을 관통하여 설치된 배관(86)의 일단부에 설치되어 각종 광학부재의 표면에 세정가스를 분사 공급하도록 설치된 유량 조절밸브(72d)와, 이 유량 조절밸브(72d)에 적어도 하나 이상 설치되는 노즐(74)을 포함한 구성으로 이루어져 있다.
그리고, 제 4 챔버(62) 내부로 투입된 광은 각종 광학부재를 통과하여 제 3 반사거울(90))에 의해 반사 유도되어 제 4 챔버(62)에서 본체부(54)로 연결 설치되는 각종 광학부재를 통해 본체부(54)로 이동하도록 되어 있다.
한편, 제 4 챔버(62)와 본체부(54) 사이에 설치되는 렌즈 등의 각종 광학부재는 소정 형상의 하우징(92)에 의해 고정 지지되고, 제 4 챔버(62)와 본체부(54)의 측벽 사이에는 소정 형상의 차단막(94)이 설치되어 있다.
이러한 차단막(94)은 소정 두께를 갖는 판 형상으로 두 개가 상호 대응하는 형상을 이루어 상기 제 4 챔버(62)와 본체부(54) 측벽 사이에서 상기 하우징(92)을 사이에 두고 양측에서 조립 결합하는 형상으로 설치된다.
이 차단막(94)의 주연 부위는 제 4 챔버(62)와 본체부(54)의 관통된 측벽 주연 부위에 밀착 설치되며, 양측이 조립된 상태의 차단막(94) 내측 부위는 상기 하우징(92)의 외벽 형상과 동일한 홈(96)을 이루어 이 홈(96) 부위가 하우징(92)의 외벽에 밀착하여 설치된다.
한편, 상기 제 1 챔버(56), 제 2 챔버(58), 제 3 챔버(60) 및 제 4 챔버(62) 내부에 설치된 광학부재 표면에 세정가스를 분사 공급하는 노즐(74)은 광학부재의 표면으로부터 소정 각도 즉, 10∼45。 사이의 각도를 유지하여 설치되고, 유량 조절밸브(72a, 72b, 72c, 72d)와 노즐(74)을 통해 세정가스를 공급하기 위한 세정가스 공급시스템에 대하여 도4를 참조하여 설명하기로 한다.
상기 세정가스 공급시스템(98)은 도4에 도시된 바와 같이 생산라인 내에 설치된 세정가스 공급라인(100)의 일단부와 연결되어 세정가스를 공급 받아 소정의 압력으로 조절하는 압력 조절부(102)와, 상기 압력 조절부(102)에 연결되어 각각의 챔버(56, 58, 60, 62)로 연결되는 배관(86) 및 각각의 챔버(56, 58, 60, 62) 내부에 설치되어 상기 배관(86)의 일단부에 연결되고, 각 챔버(56, 58, 60, 62) 내부에 설치된 광학부재의 표면에 세정가스를 분사 공급하도록 형성된 분사 공급부(104)로 구성되어 있다.
상술한 압력 조절부(102)는 세정가스 공급라인(100)으로부터 공급되는 세정가스가 5∼7 bar 정도의 압력으로 유입되고 있는가를 확인하도록 하는 유량계(106)와, 상기 유량계(106)와 연결되어 유입되는 세정가스를 2.5∼3.5 bar 정도의 압력으로 조절하는 레귤레이터(108)로 구성되어 있다.
그리고, 레귤레이터(108)에는 다수개 배관(86)의 일단부가 연결되고, 이들 배관(86)의 다른 일단부는 각 챔버(56, 58, 60, 62)의 측벽을 관통 설치되어 내부에 설치되는 분사 공급부(104)와 연결되어 있다.
한편, 분사 공급부(104)는 유량 조절밸브(72a, 72b, 72c, 72d)와, 이 유량 조절밸브(72a, 72b, 72c, 72d)에 적어도 하나 이상 설치되는 노즐(74)로 구성되어 있다.
그리고, 각 챔버(56, 58, 60, 62) 내부에 관통 설치된 배관(86)의 일단부는 유량 조절밸브(72a, 72b, 72c, 72d)와 연결 설치되어 있으며, 이 유량 조절밸브(72a, 72b, 72c, 72d)는 상기 레귤레이터(108)에서 배관(86)을 통해 유입되는 세정가스를 2∼3 bar 정도의 압력으로 조절하여 각각의 노즐(74)로 공급하도록 되어 있다.
상술한 바와 같이 유량 조절밸브(72a, 72b, 72c, 72d)를 통해 세정가스를 공급 받은 노즐(74)은 챔버(56, 58, 60, 62) 내에 설치된 광학부재 표면의 주연 부위에서 소정 각도로 분사 공급하도록 되어 있다.
그리고, 이렇게 광학부재의 표면에 노즐(74)을 통해 분사 공급되는 세정가스는 상온 이하의 온도로 유지되어 공급되는 광에 의해 가열되는 광학부재의 표면을 냉각시키도록 되어 있다.
그리고, 광학부재의 표면에 세정가스를 분사 공급하는 노즐의 형상은 광학부재 표면에 대해 소정 폭과 길이를 갖는 납작한 형상으로 형성되어 있다.
이러한 구성의 동작 관계를 설명하면, 제 1 챔버(56)에 설치된 램프(64)에 의해 공급된 광은 집광거울(66)에 의해 집광 유도되어 제 2 챔버(58)의 제 1 반사거울(76)로 이동하게 되고, 제 1 챔버(56) 내부에 설치된 유량 조절밸브(72a)와 노즐(74)은 측벽을 관통하여 설치된 배관(86)을 통해 세정가스를 공급받아 제 1 챔버(56) 내부에 분사 공급된다.
이렇게 분사 공급된 세정가스는 환풍기(68)의 구동에 의해 배출구(70)를 통해 조명계장치(52) 외측으로 배출되며, 이때 상온 이하의 온도로 공급된 세정가스는 가열되는 집광거울(66)의 표면을 냉각시키며 이동하게 된다.
한편, 제 1 챔버(56)에서 이동하여 투입되는 광은 제 1 반사거울(76)에 의해 약 400㎚ 이상의 장파장 광이 제거되며, 나머지 400㎚ 이하 파장의 광은 제 1 반사거울(76)이 유도하는 방향으로 이동하여 광의 이동 경로 내에 설치된 셔터(78)에 의해 선택적으로 차단된다.
또한, 제 2 챔버(58) 내부에 설치된 유량 조절밸브(72b)와 노즐(74)은 배관(86)을 통해 공급받은 세정가스를 제 2 챔버(58)에 설치된 제 1 반사거울(76)을 비롯한 광학부재의 표면에 분사 공급하여 스테퍼설비(50) 내의 각종 유기가스와 이온들을 광학부재의 표면으로부터 제거할 뿐 아니라 가열되는 광학부재의 표면을 냉각시키게 된다.
그리고, 제 1 반사거울(76)에 반사 유도되는 광은 셔터(78)가 개방된 상태에서 제 3 챔버(60)로 이동하게 된다.
상술한 바와 같이 제 3 챔버(60)로 이동하여 투입된 광은 볼록렌즈(80)를 통과하며 평행광으로 변환 이동하게 되고, 볼록렌즈(80) 이후에 설치된 여러 종류의 광필터(82a,82b)들에 의해 불필요한 파장의 광이 제거됨과 동시에 노광공정에 필요한 파장의 광만 광필터(82a,82b)를 통과하여 이동하게 된다.
여기서, 상술한 노광공정에 필요시 되는 광은 통상적으로 초정밀 패턴 구현이 가능한 365㎚의 파장을 갖는 I-Line을 말하며, 이러한 광은 각종 광학부재를 통과하여 제 2 반사거울(84)에 의해 제 4 챔버(62)로 이동하게 된다.
한편, 제 3 챔버(60) 내부에 설치된 유량 조절밸브(72c)와 다수개의 노즐(74)은 볼록렌즈(80)와 광필터(82a, 82b) 및 제 2 반사거울(84) 등의 광학부재 표면에 세정가스를 분사 공급하게 되며, 이렇게 공급된 세정가스는 각종 유기가스 및 이온들을 광학부재의 표면으로부터 제거하고, 동시에 가열되는 광학부재의 표면을 냉각시키게 된다.
그리고, 이렇게 노즐(74)을 통해 공급된 세정가스는 소정 압력 즉, 2∼3 bar 정도의 압력으로 공급됨에 따라 제 3 챔버(60) 내부의 압력을 외부의 압력보다 높게 형성하게 되어 제 3 챔버(60) 측벽에 설치된 기밀 유지부재(88)와 함께 외부의 공기와 이물질의 유입을 방지하게 된다.
한편, 제 4 챔버(62)로 이동하여 투입된 광은 다시 제 4 챔버(62)에 설치된 각종 광학부재를 통과하여 보다 사용하기 용이한 광으로 형성되고, 제 4 챔버(62)에 설치된 유량 조절밸브(72d)와 다수개의 노즐(74)을 통해 공급되는 세정가스는 광학부재의 표면 부위에서 계속적인 하나의 층을 형성하여 이물질의 근접을 방지하게 되고, 공급되는 광에 의해 가열되는 광학부재의 표면을 냉각시키게 된다.
그리고, 제 4 챔버(62) 내부에 설치된 각종 광학부재를 통과한 광은 제 3 반사거울(90)에 의해 반사 유도되어 본체부(54) 내부로 이동하여 본체부(54) 내부에 설치된 각종 광학부재에 의해 유도되어 레티클(도시 안됨) 상측에서 웨이퍼상에 조사되어진다.
한편, 제 4 챔버(62)의 관통된 측벽과 이 측벽에 관통 체결되는 본체부(54) 측벽 사이에는 차단막(94)이 설치되어 있어 제 4 챔버(62) 내부에 공급되는 세정가스 등에 의해 유동하게 되는 공기 및 이물질이 본체부(54) 내부로 이동하지 못하도록 하고, 또 본체부(54)의 공기 및 이물질이 제 4 챔버(62) 내부로 이입되는 것을 방지하게 된다.
한편, 이렇게 사용되는 세정가스는 반응성이 약한 질소가스 또는 헬륨가스 등을 주로 사용하게 되고, 여기서는 반도체 생산라인 내에서 용이하게 구할 수 있는 질소가스를 사용하도록 되어 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 유량 조절밸브와 노즐을 통해 공급되는 세정가스가 조명계장치 내의 각종 유기가스 및 이온들을 광학부재의 표면으로부터 제거함에 따라 광학부재 표면에서 광에 의한 화학 반응이 없게 되어 렌즈, 반사거울, 광필터 등의 광학부재의 손상과 오염이 방지되고, 광의 반사율과 투과율 및 조사 시간을 유지하게 되며, 광학부재의 교체 주기가 연장될 뿐 아니라 광학부재의 설치 비용이 절감되는 효과가 있다.
또한, 공급되는 질소가스를 통해 광학부재 표면의 가열 현상을 방지하고, 스테퍼설비의 조명계장치 내부는 가압 공급되는 세정가스와 기밀 유지부재에 의해 외부 공기 및 이물질의 유입을 방지하게 되어 광학부재의 오염을 방지하는 효과가 있다.
또한, 제 4 챔버와 본체부 사이에 설치되는 차단막에 의해 제 4 챔버와 본체부 사이의 공기 및 이물질의 유동을 차단하게 됨으로써 각종 광학부재의 오염 확산을 방지하는 효과가 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 (27)

  1. 다수개의 챔버로 구성되어 내부에 노광공정에 필요한 광을 형성 유도하는 여러 종류의 광학부재가 설치된 조명계장치와 상기 조명계장치로부터 유입된 광을 여러 종류의 광학부재를 통해 유도하여 웨이퍼의 스테이지에 조사시키는 본체부로 구성된 스테퍼설비에 있어서,
    상기 광학부재 표면에 세정가스를 공급하도록 하는 가스 공급노즐이 설치됨을 특징으로 하는 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 공급노즐은 상기 광학부재의 주연 부위에서 상기 광학부재의 표면으로부터 소정 각도로 분사 공급하도록 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 각도는 10∼45。 사이의 각도임을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가스 공급노즐의 일단부는 상기 세정가스를 균일하게 공급하도록 상기 광학부재의 전면에 대해 소정 폭과 길이를 갖는 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정가스는 상온 이하의 온도로 공급되는 것을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정가스는 상기 광학부재 표면에 2∼3 bar 사이의 압력으로 공급됨을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정가스는 질소가스임을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정가스는 헬륨가스임을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  9. 다수개의 챔버로 구성되어 내부에 노광공정에 필요한 광을 형성 유도하는 여러 종류의 광학부재가 설치된 조명계장치와, 상기 조명계로부터 유입된 광을 여러 종류의 광학부재를 통해 유도하여 웨이퍼의 스테이지에 조사시키는 본체부로 구성된 스테퍼설비에 있어서,
    상기 광학부재의 표면에 세정가스를 공급하는 세정가스 공급시스템이 설치됨을 특징으로 하는 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 세정가스 공급시스템은 상기 조명계장치 내의 광학부재의 표면에 세정가스를 공급하도록 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 세정가스 공급시스템은 압력 조절부와, 배관 및 분사 공급부로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 압력 조절부는 생산라인 내의 세정가스 공급라인과 연결되는 유량계(flow meter)와, 상기 유량계의 일단부와 연결관으로 연결되는 레귤레이터(regulator)로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 유량계는 세정가스 공급라인과 연결되어 공급되는 세정가스가 5∼7 bar 사이의 압력으로 공급됨을 확인하도록 형성된 것을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 레귤레이터는 상기 유량계로부터 공급 받은 세정가스를 2.5∼3.5 bar 정도의 압력으로 조절하도록 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 분사 공급부는 유량 조절밸브와, 상기 유량 조절밸브에 적어도 하나 이상 설치되는 노즐로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 분사 공급부는 상기 조명계장치를 구성하는 제 1 챔버, 제 2 챔버, 제 3 챔버 및 제 4 챔버 내부에 각각 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 노즐은 상기 조명계장치를 구성하는 각 챔버 내의 광학부재 각 표면에 대해 소정 각도로 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  18. 제 11 항 내지 제 17 항에 있어서,
    상기 배관은 상기 레귤레이터와 상기 각각의 유량 조절밸브 사이에 각각 연결 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 유량 조절밸브는 공급 받은 세정가스를 2∼3 bar 정도의 압력으로 조절하도록 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  20. 다수개의 챔버로 구성되어 내부에 노광공정에 필요한 광을 형성 유도하는 여러 종류의 광학부재가 설치된 조명계와 상기 조명계로부터 유입된 빛을 여러 종류의 광학부재를 통해 유도하여 웨이퍼의 스테이지에 조사시키는 본체부로 구성된 스테퍼설비에 있어서,
    상기 조명계와 본체부 사이에 공기 및 오염원의 유동을 방지하도록 하는 차단막이 설치됨을 특징으로 하는 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 차단막은 상기 조명계장치를 구성하는 제 4 챔버의 관통된 측벽과, 상기 제 4 챔버와 관통 연결되는 상기 본체부의 관통된 측벽 사이에 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 차단막은 소정 두께와 형상을 갖는 두 개의 판이 상호 대응하는 형상으로 조립 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 차단막의 주연 부위는 상기 제 4 챔버의 관통된 측벽 주연과 상기 본체부 관통된 측벽 주연 사이에 밀착 설치되고, 조립 설치된 내측 부위에 하우징의 외측 부위에 밀착되는 형상의 홈이 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  24. 다수개의 챔버로 구성되어 내부에 노광공정에 필요한 광을 형성 유도하는 여러 종류의 광학부재가 설치된 조명계장치와, 상기 조명계장치로부터 유입된 광을 여러 종류의 광학부재를 통해 유도하여 웨이퍼의 스테이지에 조사시키는 본체부로 구성된 스테퍼설비에 있어서,
    생산라인 내의 오염 물질이 스테퍼설비 내부로 유입되는 것을 방지하도록 기밀 유지부재가 설치됨을 특징으로 하는 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 기밀 유지부재는 상기 조명계장치의 측벽의 틈새 사이에 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 기밀 유지부재는 고무패드임을 특징으로 하는 상기 반도체 스테퍼설비의 오염방지장치.
  27. 다수개의 챔버로 구성되어 내부에 노광공정에 필요한 광을 형성 유도하는 여러 종류의 광학부재가 설치된 조명계장치와, 상기 조명계로부터 유입된 광을 여러 종류의 광학부재를 통해 유도하여 웨이퍼의 스테이지에 조사시키는 본체부로 구성된 스테퍼설비의 상기 광학부재의 오염을 방지하도록 하는 반도체 스테퍼설비의 오염방지방법에 있어서,
    생산라인 내의 세정가스 공급라인에 유량계를 연결 설치하고, 상기 유량계를 통해 세정가스가 5∼7 bar 정도의 압력으로 공급되는지를 확인하는 단계; 상기 유량계에 레귤레이터를 연결 설치하고, 상기 레귤레이터를 통해 유입되는 세정가스를 2.5∼3.5 bar 정도의 압력으로 조절하는 단계; 상기 레귤레이터에 다수개의 배관으로 유량 조절밸브를 각각 설치하고, 상기 유량 조절밸브를 통해 유입되는 세정가스를 2∼3 bar 정도의 압력으로 조절하는 단계; 및 상기 유량 조절밸브에 연결관으로 적어도 하나 이상의 노즐을 설치하고, 상기 노즐을 통해 세정가스를 상기 광학부재 표면에 분사 공급하는 단계;
    를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 스테퍼설비의 오염방지방법.
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