KR100261494B1 - 차광장치 - Google Patents

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Abstract

투영노광장치에서 노광에 필요한 광의 통과영역을 조절하는 차광장치가 개시되어 있다.
이 개시된 차광장치는 발광부;와 이 발광부에서 출사된 광의 일부를 통과시키는 슬릿을 가지는 제1슬릿글래스와, 노광 광원에서 출사된 광의 통과정도를 조절하는 차광판과, 선형스텝핑모우터의 스테이터로 이루어지며 움직임이 가능하게 설치된 가동부;와 스테이터와 마주하여 상호 상대운동하는 인덕터와, 가동부의 움직임 정도를 검출할 수 있도록 발광부에서 출사된 광의 일부를 수광하는 수광수단으로 이루어지며, 중앙에 개구부를 가지고, 상기 가동부의 저면에 고정 설치된 베이스;와 상기 수광수단에서 검출된 신호로부터 조명범위를 조절하는 제어부;가 구비되어 된 것을 특징으로 한다.

Description

차광장치
제1도는 전형적인 투영노광장치를 개략적으로 나타낸 배치도.
제2도는 종래 투영노광장치에 채용된 차광장치의 일 형태를 나타낸 사사도.
제3도는 본 발명의 차광장치를 나타낸 분리사시도.
제4도는 본 발명에 채용된 수광수단을 개략적으로 나타낸 사시도.
제5a, b도는 본 발명에 따른 차광장치의 동작상태를 나타낸 개략적인 사시도.
제6도는 발광부에서 출사된 광의 수광경로를 설명하기 위해 나타낸 개략적인 단면도.
제7a, b도는 본 발명에 따른 제1슬릿글래스를 설명하기 위해 나타낸 개략도.
제8a, b도는 본 발명에 따른 제2슬릿글래스를 설명하기 위해 나타낸 개략도.
제9도는 제1수광소자에서 검출된 신호로부터 리미트를 체크하기 위한 리미트 제어부를 나타낸 블록도.
제10도는 제2수광소자에서 검출된 신호로부터 위치를 검출하기 위한 위치 제어부를 나타낸 블록도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
30 : 발광부 31, 38 : 발광소자
40 : 가동부 41 : 슬릿
42 : 제1슬릿글래스 44 : 인덕터
46 : 차광판 50 : 베이스
52 : 스테이터 54 : 개구부
56 : 수광수단 57a, 57b : 제2슬릿글래스
58 : 슬릿 59 : 수광소자
60 : 제어부
본 발명은 투영노광장치에 채용된 차광장치에 관한 것으로서, 상세하게는 센서를 이용하여 투영노광장치의 광원에서 조사되는 광을 선택적으로 차단함으로써 레티클에 조명되는 조명범위를 조절하는 차광장치에 관한 것이다.
일반적으로, 투영노광장치는 반도체 제조분야에서 레티클(포터마스크)에 형성되는 패턴을 반도체 웨이퍼에 투영 노광하기 위한 장치이다.
이 투영노광장치는 제1도에 도시된 바와 같이, 광원과, 이 광원에서 출사된 빔의 경로를 변환하거나 그 접속정도를 바꾸어주는 복수의 광학계(11,…,18)와, 소정 패턴이 형성된 레티클(19)을 구비한다. 또한, 유해한 광이 상기 레티클(19)을 통과하여 상기 웨이퍼 상에 도달되지 않도록 상기 복수의 광학계(11,…,18) 사이에 상기 레티클(19)로 입사되는 광의 투과범위를 조절할 수 있도록 된 차광장치(20)를 더 구비한다.
이 차광장치(20)는 일본 특허 공개 소 63-23317호를 통하여 개시된 바 있다. 이 개시된 종래의 투영노광장치에 채용된 차광장치의 일 형태를 제2도에 나타내었다.
도시된 바와 같이, 차광장치(20)는 중앙부(21)가 개구된 기판(22)과, 각 회전축(24)에 스크류(25)가 형성된 다수의 모우터(26)와, 상기 각 스크류(25)의 회전에 의해 그 축방향으로 움직이는 한쌍의 너트(27)와, 상호 대향하는 두 회전축(24a)(24b) 상의 두 너트에 양단이 위치되며 상기 기판의 개구부 일부를 가릴 수 있도록 된 차광판(29)를 구비한다. 이 차광장치(20)는 상기 모우터(26)의 회전에 의하여 상기 너트(27)가 스크류(25)를 따라 직선 왕복운동하며, 그 움직임에 따라 상기 차광판(29)은 상기 개구된 중앙부(21)의 일부 또는 전부를 가리게 된다. 이 차광정도에 따라 상기 레티클(제1도;19)로 향하는 광의 범위가 결정된다. 따라서, 유해한 광의 통과를 차단할 수 있다.
이 차광장치는 차광영역을 제어하는 구체적인 수단을 언급하고 있지 않으며, 복수개의 회전 모우터를 채용하여 차광판을 움직이므로 차광영역을 조절하는데 있어 기구적 오차가 크게 발생하였다.
따라서, 본 발명은 언급한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 차광영역을 제어하는 수단 및 차광영역의 조절시 기계적 오차를 줄일 수 있도록 차광장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 차광장치는, 발광부와, 상기 발광부에서 출사된 광의 일부를 통과시키는 슬릿을 가지는 제1슬릿글래스와, 노광 광원에서 출사된 광의 통과정도를 조절하는 차광판과, 선형스텝핑모우터의 스테이터를 구비하며 움직임이 가능하게 설치된 가동부와, 상기 스테이터와 마주하여 상호 상대운동하는 인덕터와, 상기 가동부의 움직임 정도를 검출할 수 있도록 발광부에서 출사된 광의 일부를 수광하는 수광수단을 구비하며, 중앙에 개구부를 가지고, 상기 가동부의 저면에 고정 설치된 베이스와, 상기 수광부재에서 검출된 신호로부터 조명범위를 조절하는 제어부가 구비되어 된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 차광장치의 실시예들을 상세히 설명한다.
제3도는 본 발명의 차광장치를 나타낸 분리사시도이다. 이 차광장치는 그 역할에 따라 발광부(30), 가동부(40), 베이스(50) 및 제어부(60)로 대별된다.
상기 발광부(30)는 적외선광을 생성하는 발광소자(IR-LED;)등으로 이루어져 있다. 이 발광부(30)는, 상기 베이스(50)에 대한 가동부(40)의 움직임 정도를 검출할 수 있도록 균일 광량을 가지는 광을 발산한다. 이 발광부(30)에 채용된 발광소자(31,…,38)는 후술하는 수광소자에 광을 조사할 수 있는 위치에 수광소자의 수만큼 구비되는 것이 바람직하다.
상기 가동부(40)는 상기 베이스(50)에 대하여 상대적으로 움직이는 부재로, 상기 발광부(30)에서 출사된 광의 일부를 통과시키는 슬릿(41)을 가지는 제1슬릿글래스(42)와, 노광 광원(미도시)에서 출사된 광의 통과정도를 조절하는 차광판(46)으로 이루어져 있다. 또한, 구동수단으로 선형스텝핑모우터의 인덕터(44)가 구비되어 있다.
상기 베이스(50)는 상기 가동부(40)의 저면에 설치되며, 상기 인덕터(44)와 마주하여 상호 상대운동하는 선형스텝핑모우터의 스테이터(52)와, 상기 가동부(40)의 움직임 정도를 검출할 수 있도록 발광부(30)에서 출사된 광의 일부를 수광하는 수광수단(56)을 구비하며, 노광용 광원에서 출사된 광이 통과될 수 있도록 개구된 개구부(54)가 그 중앙에 형성되어 있다.
상기 수광수단(56)은 제4도에 도시된 바와 같이, 입사되는 광의 일부를 통과시키도록 형성된 다수의 슬릿(58)을 갖는 제2슬릿글래스(57)와, 이 제2슬릿글래스(57) 저면에 설치되고 상기 제1슬릿글래스(42) 및 제2슬릿글래스(57)를 통과한 광을 수광하여 수광된 광량에 대응되는 전류신호를 출력하는 수광소자(59)로 이루어져 있다.
이 수광소자(59)는 그 기능에 따라 리미트 검출용 제1수광소자(59a)와, 위치검출용 제2수광소자(59b)로 구별되며, 이 두 수광소자(59)는 각각 독립적으로 광을 수광 할 수 있도록 된 네 개의 분할판으로 이루어져 있다.
상기 베이스(50)는 일체형 부재로 이루어져 있으며, 그 상면에 상기 개구부(54)를 중심으로 네 변에 각각 선형스텝핑모우터의 스테이터(52)가 구비되어 있다. 상기 수광수단(56)은 상기 각각의 스테이터(52) 주변에 각각 구비되어 있다.
또한, 상기 가동부(40)는 상기 각각의 스테이터(52)와 마주하여 구동될 수 있도록 네 개의 부재로 이루어져 있다. 상기 가동부(40)를 이루는 각각의 인덕터(44)는 이에 대응되는 각각의 스테이터(52)와 마주하여 움직인다. 또한, 각각의 인덕터(44)에 설치된 복수의 차광판(46)은 상호 상하로 겹쳐지는 정도에 따라 상기 개구부(54)로 통과되는 광의 차광정도를 조절한다. 상기 각각의 제1슬릿글래스(42)에 형성된 슬릿은 리미트검출용 슬릿(41a)과, 위치검출용 슬릿(41b) 한쌍씩 구비된다. 상기 제2슬릿글래스(57)에는 복수개의 슬릿(58)이 일정 간격으로 형성되어 있으며, 스트라이프형상을 가진다.
상기 제어부(60)는 상기 수광수단(56)에서 출력된 전기신호를 입력받아 상기 차광판(46)이 상기 개구부(54)를 차광하는 정도를 정밀하게 제어하는 회로로, 상기 가동부의 리미트 검출 및 이를 제어하는 리미트 제어부와, 상기 가동부의 위치를 검출하고 그 가동부를 제어하는 위치 제어부로 나뉜다.(제7도와 제8도 참조)
제5도의 (a)(b)는 언급한 바와 같이 구비된 차광장치의 동작상태를 나타낸 도면이다.
(a)도는 각각의 인덕터(44)가 각각의 스테이터(52)의 단부에 위치하여 개구부(54)가 완전히 개구된 상태를 나타낸 도면이고, (b)도는 각각의 인덕터(44)가 각 스테이터(52)의 중간에 위치하여 상기 네 개의 차광판(46)이 상호 교차하여 상기 개구부(54)의 일부를 차단한 상태를 나타낸 도면이다.
제6도는 발광부에서 출사된 광의 수광 경로를 설명하기 위해 나타낸 개략적인 단면도이다.
도시된 바와 같이, 두 개의 발광소자(31)(32)에서 출사된 각각의 빔은 서로 다른 경로로 리미트 검출용 제1수광소자(59a)와, 위치 검출용 제2수광소자(59b)로 향한다. 상기 발광소자(31)(32)와 두 수광소자(59a)(59b) 사이에는 제1슬릿글래스(42)가 설치되어 있다. 이 제1슬릿글래스(42)에는 제7도(a)에 도시된 바와 같은 형상의 리미트 검출용 슬릿(41a), 제7도(b)에 도시된 바와 같은 형상의 위치검출용 슬릿(41b)이 마련되어 있으며, 두 슬릿(41a)(41b)은 상기 발광부(30) 및 두 소광소자(59a)(59b) 사이에서 움직인다.
상기 두 수광소자의 상면에는 각각 제2슬릿글래스(57a)(57b)가 설치되어 있다. 이 제2슬릿글래스(57)는 고정되어 있으며, 제8도(a)(b)에 도시된 바와 같은 배열을 가지는 스트라이프상의 슬릿이 형성되어 있다. 따라서, 상기 제1슬릿글래스(42)와 제2슬릿글래스(57a)(57b)를 통과한 빔은 그 상대적인 위치에 따른 간섭무늬를 가진다. 이 간섭무늬에 의한 신호는 상기 수광소자(59a)(59b)의 각 분할판에서 입력받아, 위치검출 및 리미트검출 신호를 얻을 수 있다. 이러한, 원리를 이용한 검출방식을 리니어 엔코더라 부르며, 리니어스테핑모우터의 구동제어수단으로 널리 이용되고 있다.
제9도는 제1수광소자에서 검출된 신호로부터 리미트를 체크하기 위한 리미트 제어부를 나타낸 블록도이다.
도시된 바와 같이, 상기 제1수광소자(59a)의 분할판을 L1,L2,L3,L4로 구분하여 설명한다. 분할판 L1,L3에서 검출된 전류신호를 가산하고, 분할판 L2,L4에서 수광된 전류신호를 가산한다. 가산된 각각의 신호는 각 I-V변환기(61)(62)에서 전압신호로 변환된다. 이 변환된 전압은 전압증폭기(63)(64)를 걸쳐 이득과 옵셋 조정을 받고 증폭된다. 이후, 전압신호는 비교기(65)(66)를 통하여 전압신호는 하이(hi)와 로우(low)여부가 결정되며, 이 결정된 신호를 디지탈 레벨로 제어보드에 전달된다.
제10도는 제2수광소자에서 검출된 신호로부터 위치를 검출하기 위한 위치 제어부를 나타낸 블록도이다.
제2수광소자(59b)의 4분할판을 각각 P1,P2,P3,P4로 구분하여 설명한다. 분할판 P1,P2,P3,P4에서 검출된 각각의 전류신호는 각 단에 연결된 I-V변환기(71,…,74)에 전달되어 전압신호로 변환출력된다. 상기 분할판 P1,P2,P3,P4 각각에서 출력되고 상기 I-V변환기(71,…,74)에서 변환된 신호는 다음과 같다.
P1= A sinχ + b
P2= -A sinχ + b
P3= A cosχ + b
P4= -A sinχ + b
여기서, A는 진폭을 b는 잡음을 나타내었다.
분할판 P1,P3에서 출력되어 변환된 신호는 제1차동증폭기(75)를 통하여 차동증폭되고, 분할판 P2,P4에서 출력되어 변환된 신호는 제2차동증폭기(76)를 통하여 차동증폭된다. 상기 제1 및 제2차동증폭기(75)(76)는 통상 연산증폭기를 이용하여 증폭을 실현한다. 그리고, 아래식에 나타낸 바와 같이 두 분할판에서 수광된 신호를 차동함으로써 잡음을 제거한다.
P1- P2= 2 A sinχ
P3- P4= 2 A cosχ
두 차동증폭기(75)(76)를 통하여 차동 증폭된 신호는 각각 제1 및 제2전압증폭기(77)(78)에 각각 입력되고, 이 두 전압증폭기(77)(78)에서 이득보정 및 옵셋보정이 이루어진다. 상기 제1 및 제2전압증폭기(77)(78)에서 출력된 신호는 두 전압증폭기의 일단에 각각 마련된 반전신호기(79)(80)를 통과한 반전신호와 함께 제어보드로 전달된다.
이와 같이 구비된 제어부(60)를 통하여 제어보드에 전달된 신호는 제어보드에서 파형 정형과정을 거쳐 정형되며, 신호의 선단에서 발생되는 임펄스를 이용하여 '임펄스 수 × 슬릿 간격'으로 차광판의 위치를 제어할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 차광장치는 노광광원의 투과영역을 개구부로 한정하고, 차광판을 통하여 광량의 투과범위를 조절한다. 또한, 선형스텝핑모터 및 이를 제어할 수 있는 리미트 검출용 수광소자와, 위치 검출용 수광소자를 구비하므로 차광판을 정밀제어할 수 있는 등 매우 유용하다.

Claims (8)

  1. 발광부와, 상기 발광부에서 출사된 광의 일부를 통과시키는 슬릿을 가지는 제1슬릿글래스와, 노광 광원에서 출사된 광의 통과정도를 조절하는 차광판과, 선형스텝핑모우터의 스테이터로 이루어지며 움직임이 가능하게 설치된 가동부와, 상기 스테이터와 마주하여 상호 상대운동하는 인덕터와, 상기 가동부의 움직임 정도를 검출할 수 있도록 발광부에서 출사된 광의 일부를 수광하는 수광수단으로 이루어지며, 중앙에 개구부를 가지고, 상기 가동부의 저면에 고정 설치된 베이스와, 상기 수광수단에서 검출된 신호로부터 조명범위를 조절하는 제어부가 구비되어 된 것을 특징으로 하는 차광장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수광수단은 그 상면에 형성된 슬릿을 갖는 제2슬릿글래스와, 상기 제1슬릿글래스 및 제2슬릿글래스를 통과한 광을 수광하여 수광된 광량에 대응되는 전류신호를 출력하는 수광소자로 이루어진 것을 특징으로 하는 차광장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수광소자는 리미트 검출용 제1수광소자와, 위치 검출용 제2수광소자로 이루어지고, 이 수광소자 각각 독립적으로 광을 수광할 수 있도록 된 네 개의 분할판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 차광장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 입력받은 전류신호로부터 리미트 검출 및 제어를 수행하는 리미트 제어부와, 상기 가동부의 위치를 검출하고 그 가동부를 제어하는 위치 제어부로 이루어진 것을 특징으로 하는 차광장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 리미트 제어부는 상기 수광수단에서 검출된 전류신호를 전압신호로 변환하는 I-V변환기와, 이 I-V변환기의 출력단에 연결되며 변환된 전압신호를 증폭하는 전압증폭기와, 이 전압증폭기의 출력단에 연결되어 입력된 신호가 하이(hi)인지 로우(low)인지를 결정하고 이를 디지탈 레벨로 바꾸어 출력하는 비교기로 이루어진 것을 특징으로 하는 차광장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 전압증폭기는 외부에서 이득 및 옵셋보정 신호를 입력받아 증폭된 전압신호의 이득 및 옵셋을 보정하는 것을 특징으로 하는 차광장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 위치 제어부는 상기 수광수단의 복수의 분할판 각각에서 검출된 전류신호를 전압신호로 변환하는 다수의 I-V변환기와, 두 I-V변환기에서 변환 출력된 전압신호를 양 입력단에서 입력받아 이를 차동증폭하는 차동증폭기와, 이 차동증폭기의 출력단에 연결되어 입력된 전압신호를 증폭하는 전압증폭기와, 이 전압증폭기에서 출력되는 신호의 일부를 반전할 수 있도록 상기 전압증폭기의 일 출력단에 연결된 반전신호기로 이루어진 것을 특징으로 하는 차광장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 전압증폭기는 외부에서 이득 및 옵셋보정 신호를 입력받아 증폭된 전압신호의 이득 및 옵셋을 보정하는 것을 특징으로 하는 차광장치.
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