KR100470720B1 - 반도체장치제조용스테퍼설비의조명장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스테퍼설비 내부에 설치된 렌즈, 반사거울, 광필터 등의 광학부재의 손상 및 오염을 방지하여 광학부재의 수명을 연장하도록 하는 반도체장치 제조용 스테퍼설비의 조명장치에 관한 것이다.
본 발명은 광원용 램프와, 공급되는 광을 집광하여 유도하는 집광거울과, 유도되는 광을 선택적으로 차단하는 셔터와, 상기 셔터의 개방시 유도되는 광을 평행광으로 유도하는 컬렉터렌즈 및 상기 셔터와 상기 컬렉터렌즈 사이에 광필터가 구비됨을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 셔터에 연이어 설치되는 광필터에 의해 이후의 광로 상에 설치되는 광학부재의 표면을 손상 또는 오염시키는 단파장을 차단함에 따라 광학부재의 손상과 오염을 방지하고, 광학부재의 교체 주기를 연장하게 되며, 또 광학부재의 설치에 따른 비용이 감소와 조사 시간의 유지시켜 시간 손실과 공정 불량을 방지하게 되는 효과가 있다.

Description

반도체장치 제조용 스테퍼설비의 조명장치
본 발명은 반도체장치 제조용 스테퍼설비의 조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스테퍼설비 내부에 설치된 렌즈, 반사거울, 광필터 등의 광학부재의 손상 및 오염을 방지하여 광학부재의 수명을 연장하도록 하는 반도체장치 제조용 스테퍼설비의 조명장치에 관한 것이다.
통상적으로 웨이퍼는 포토리소그래피 ( Photo Lithography ), 확산, 식각, 화학기상증착 및 금속배선 등의 공정을 반복 수행함에 따라 반도체장치로 제작되고, 이들 반도체장치 제조 공정중 빈번히 이루어지는 공정의 하나가 포토리소그래피 공정이다.
상기 포토리소그래피 공정은 웨이퍼상에 소정 패턴을 형성시키기 위한 공정으로서, 먼저 PR (Photoresist)층이 균일하게 도포된 웨이퍼의 상측에 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 웨이퍼 상에 조사되는 소정 파장의 광을 형성 공급하는 조명장치와 이 조명장치에 의해 형성된 광을 이용하여 노광공정을 수행하는 본체부로 구성된 스테퍼설비의 종래 기술에 대하여 도1과 도2를 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 도1을 참조하여 설명하면, 통상 스테퍼설비(10)는 크게 노광공정에 필요한 광을 형성 공급하는 조명장치(12)와, 이 조명장치(12)로부터 유도되어 투입된 광을 웨이퍼 상에 조사하는 본체부(14)로 구분된다.
여기서, 노광공정에 필요한 광을 형성 공급하는 조명장치(12)에 대하여 도2를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
스테퍼설비(10)의 조명장치(12) 내부에는 도2에 도시된 바와 같이 노광공정에 필요한 광을 제공하는 램프(16)가 있고, 이 램프(16)로부터 공급된 광을 집광하여 유도하는 집광거울(18)이 설치되며, 집광거울(18)에 유도되어 입사되는 광을 반사시킴과 동시에 약 400㎚ 이상의 장파장의 광을 차단하는 반사거울(20)이 연이어 설치되어 있다.
또한, 반사거울(20)에 뒤이은 광로 상에는 유도되는 광을 선택적으로 차단하는 셔터(22)가 설치되며, 이 셔터(22)에 연이은 광로 상에는 입사되는 광을 평행하게 형성 유도하는 컬렉터렌즈(collector lens)(24)가 설치되어 있다.
이렇게 설치된 컬렉터렌즈(24)의 전방과 후방에는 도2에 도시된 바와 같이 컬렉터렌즈(24)의 표면 손상을 방지하기 위한 전· 후방 커버글라스(26a, 26b)가 설치되어 있다.
한편, 상술한 컬렉터렌즈(24)를 통과한 광은 불필요한 파장의 광을 차단하는 여러 종류의 광필터(28a, 28b)를 비롯한 여러 광학부재(도시 안됨)를 통과하게 됨으로써 노광공정에 필요한 광이 형성되고, 이렇게 형성된 광은 본체부(14)로 유도되어 노광공정을 수행하게 된다.
이러한 구성의 조명장치(12)에 있어서 광의 이동 과정을 간략하게 설명하면, 램프(16)에 의해 공급되는 광은 집광거울(18)에 의해 집광 유도되어 반사거울(20)로 이동하게 되고, 반사거울(20)은 입사되는 광으로부터 약 400㎚ 이상의 장파장 광을 제거하고 나머지 400㎚ 이하 파장의 광을 반사 유도하게 된다.
이렇게 반사거울(20)에 의해 유도되는 광은 광로 상에 설치된 셔터(22)에 의해 선택적으로 차단되며, 셔터(22)의 개방에 따라 유도되는 광은 전방 커버글라스(26a)를 통과하여 컬렉터렌즈(24)를 통과하게 됨으로써 평행광으로 형성된다.
이어서 컬렉터렌즈(24)를 통과한 광은 이후에 설치되는 각종 광학부재에 의해 노광공정에 요구되는 광으로 형성되어 본체부(14)로 유도됨으로써 노광공정을 수행하게 된다.
여기서, 상술한 조명장치(12)에 의해 형성되는 광은 그 일 예로서 초정밀 패턴 구현이 가능한 365㎚ 정도의 파장을 갖는 I-Line이 주로 사용되고 있다.
그러나, 램프(16)로부터 공급된 광은 I-Line으로 형성되기까지 단파장 즉, 180∼300㎚ 파장의 높은 에너지를 갖는 화학선 대역이 포함되어 있으며, 이들 단파장의 화학선 대역 중 184.9㎚ 정도의 파장과 253.7㎚ 정도의 파장을 갖는 광은 스테퍼설비(10) 내에 잔존하는 O2와 반응하여 O2를 O3 또는 O+으로 형성하게 되고, 이들 O3과 O+는 스테퍼설비(10) 내의 각종 유기가스 및 암모니아(NH3), 황산화물(SO4 2-), 질산화물(NO) 등과 반응하여 각종 렌즈, 반사거울, 광필터 등의 광학부재의 표면을 손상시키거나 상기 표면상에 오염막을 형성하게 된다.
또한, 램프(16)에서 본체부(14) 내의 웨이퍼 상에 조사되기까지의 광로 상에 설치된 매질을 추가하거나 제거하게 되면 공급되는 광량의 조절이 어렵고 또 정확한 초점이 형성되지 않아 조사 시간의 연장과 초점 보상이 요구된다.
따라서, 이렇게 램프(16)에 의해 공급되는 광 중 화학선 대역에 의해 각종 렌즈, 반사거울, 광필터 등의 광학부재가 손상되면, 공급되는 광의 반사율과 투과율이 저하되어 웨이퍼 상에 조사되는 광량의 조절이 어렵고, 조사에 따른 소요 시간이 연장되어 공정의 지연과 생산성이 저하되는 문제가 발생되었다.
또한, 손상 및 오염된 상태의 광학부재를 장시간 사용하게 되면 계속적으로 공급되는 불필요한 광에 의해 광학부재 표면의 가열 현상으로 광학부재의 표면 손상 및 오염 정도가 더욱 가속되고, 광의 반사율 및 투과율의 저하에 따른 조사 시간의 연장으로 정상적인 공정이 이루어지지 않아 공정 불량이 발생되고, 광학부재의 교체에 따른 번거로움과 고가의 광학부재의 설치 비용 및 설치에 따른 작업 시간 등의 손실이 발생되는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 광학부재를 손상 또는 오염시키는 단파장 화학선을 미연에 차단하도록 하여 각종 광학부재의 손상과 오염을 방지하고, 광학부재의 교체 주기를 연장하도록 하는 반도체장치 제조용 스테퍼설비의 조명장치를 제공함에 있다.
또한, 광학부재의 설치에 따른 비용을 줄이고, 조사 시간을 유지시켜 시간 손실과 공정 불량을 방지하도록 하는 반도체장치 제조용 스테퍼설비의 조명장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광원용 램프와, 공급되는 광을 집광하여 유도하는 집광거울과, 유도되는 광을 선택적으로 차단하는 셔터와, 상기 셔터의 개방시 유도되는 광을 평행광으로 유도하는 컬렉터렌즈 및 상기 셔터와 상기 컬렉터렌즈 사이에 광필터가 구비됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 광필터는 상기 컬렉터렌즈의 전방에 설치되는 전방 커버글라스를 대체하여 설치함이 바람직하고, 상기 광필터는 상기 전방 커버글라스와 동일한 매질로 제작된 것을 사용함이 효과적이다.
그리고, 상기 광필터는 320㎚ 이하의 파장을 갖는 광을 차단하는 광필터를 사용함이 바람직하다.
한편, 상기 광필터의 전면에 세정가스를 소정 압력으로 공급하는 세정가스 공급노즐을 설치함이 효과적이고, 상기 세정가스는 상온 이하의 반응성이 적은 질소가스 또는 헬륨가스를 사용함이 바람직하며, 상기 세정가스의 공급압력은 1∼3 bar 정도의 압력으로 공급하도록 함이 바람직하다.
또한, 상기 세정가스 공급노즐을 통해 공급되는 세정가스가 상기 광필터의 전면에 상주하도록 하는 커버조립체를 설치함이 바람직하다.
또한, 상기 커버조립체는 상기 광필터의 측부를 밀착 지지하는 지지부와, 상기 지지부에 연장된 전방에 깔때기 형상으로 돌출되어 공급되는 세정가스를 집진하도록 형성된 깔때기부 및 상기 지지부의 외측에서 위치되는 상기 광필터를 압착하여 고정하도록 하는 고정부재로 구성함이 바람직하다.
또한, 상기 깔때기부의 소정 위치에 상기 세정가스 공급노즐이 설치되는 관통홀을 형성함이 바람직하다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광필터의 설치 관계를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도4는 도3의 Ⅳ 부위를 확대하여 광필터의 설치 관계를 나타낸 단면도이며, 도5는 도4의 광필터와 커버조립체의 결합 관계를 나타낸 분해 사시도로서, 종래와 동일한 부분에 대하여 동일한 부호를 부여하고, 그에 따른 상세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 반도체장치 제조용 스테퍼설비(30)의 조명장치(32)는 도3에 도시된 바와 같이 유도되는 광을 선택적으로 차단하는 셔터(22)와 이 셔터(22)에 연이어 설치되는 컬렉터렌즈(24) 사이에 광필터(34)가 설치되는 구성으로 이루어진다.
또한, 이렇게 설치되는 광필터(34)는 유도되는 광의 매질 추가에 따른 조도 저하를 방지하고, 평행광 형성에 영향이 없도록 종래의 컬렉터렌즈(24)의 전방에 위치되는 전방 커버글라스(26a)와 동일한 매질로 제작되어 도4에 도시된 바와 같이 전방 커버글라스(26a) 위치에 대체하여 설치된다.
그리고, 이렇게 설치되는 광필터(34)로는 컬렉터렌즈(24)를 비롯하여 컬렉터렌즈(24) 이후에 설치되는 다른 광필터(28a, 28b)를 비롯한 각종 광학부재(도시 안됨)의 표면을 손상 또는 오염시키는 단파장을 차단하도록 320㎚ 이하의 파장을 갖는 광을 제거하도록 형성된 광필터(34)가 사용된다.
한편, 상술한 광필터(34)는 셔터(22)의 개방시 유도되는 광으로부터 직접적으로 노출됨에 따라 광에 함유된 단파장이 광필터(34)의 표면에 위치되는 각종 유기가스 및 이온들과 화학반응을 일으키게 되어 광필터(34)의 표면을 손상시키거나 오염시키게 된다.
이것을 방지하기 위해 광필터(34)의 표면에 1∼3 bar 정도의 압력으로 세정가스를 공급하는 세정가스 공급노즐(36)이 설치되며, 이 세정가스 공급노즐(36)을 통해 공급되는 세정가스는 광필터(34)의 표면으로부터 단파장의 광과 반응하는 각종 유기가스 또는 이온의 근접을 방지하게 된다.
또한, 상술한 바와 같이 공급되는 세정가스를 보다 효과적으로 사용하기 위해서는 도4에 도시된 바와 같이 공급되는 세정가스를 광필터(34)의 표면 상에서 층을 이루며 상주하도록 하는 커버조립체(38)가 설치된다.
이렇게 설치되는 커버조립체(38)는 도5에 도시된 바와 같이 광필터(34)의 측부를 밀착 지지하는 지지부(40)와, 이 지지부(40)에 연장된 전방에 깔때기 형상으로 돌출되어 공급되는 세정가스를 집진하도록 형성된 깔때기부(42) 및 지지부(40)의 내벽에 밀착 지지되는 광필터(34)를 보다 확실하게 압착하여 고정하도록 하는 고정부재(44)를 포함하여 구성된다.
그리고, 상술한 깔때기부(42)의 측벽 소정 위치에는 상술한 세정가스 공급노즐(36)의 단부가 관통하여 설치되는 관통홀(46)이 형성되어 있다.
따라서, 세정가스 공급노즐(36)을 통해 계속적으로 공급되는 세정가스는 광필터(34)의 표면과 커버조립체(38)의 깔때기부(42) 내측에서 하나의 층을 이루며 깔때기부(42)의 단부를 통해 상측으로 넘치게 됨으로써 각종 유기가스 및 이온들의 근접을 방지하게 된다.
이러한 구성에 의하면, 셔터(22)의 개방시 유도되는 광은 세정가스의 층을 통과하여 광필터(34)를 통과하게 됨으로써 320㎚ 이하의 파장을 갖는 광이 제거된 상태로 컬렉터렌즈(24)를 통과하게 된다.
이렇게 컬렉터렌즈(24)를 통과한 광은 이후 컬렉터렌즈(24)에 연이어 설치되는 다른 광필터(28a, 28b) 등의 광학부재를 통과하여 요구되는 광으로 형성되며, 이어 본체부(14)로 유도되어 노광공정을 수행하게 된다.
따라서, 셔터(22)에 연이어 설치되는 광필터(34)는 셔터(22)의 선택적인 차단에 의해 유도되는 광으로부터 보호될 뿐 아니라 공급되어 층을 이루는 세정가스에 의해 보호되어 단파장의 화학선에 의한 손상을 줄일 수 있게 되고, 광필터(34) 이후에 설치되는 컬렉터렌즈(24))를 비롯하여 각종 다른 광필터(28a, 28b) 등의 광학부재는 컬렉터렌즈(24)의 전방 부위를 커버하여 설치되는 광필터(34)에 의해 단파장 광에 의한 영향을 받지 않게 되어 단파장 광에 의한 손상 및 오염이 없게 된다.
한편, 상술한 내용에 있어서, 광필터(34) 전면에 공급되는 세정가스는 반응성이 약한 질소가스 또는 헬륨가스 등이 사용되며, 이들 세정가스는 광필터(34) 표면의 가열 현상을 방지하도록 상온 이하의 온도 상태로 공급하고, 세정가스의 공급압력은 상술한 커버조립체(38)에 의해 낮은 압력 즉, 약 1.5∼3 bar 정도의 압력으로 공급하게 된다.
따라서, 본 발명에 의하면, 셔터에 연이어 설치되는 광필터에 의해 이후의 광로 상에 설치되는 광학부재의 표면을 손상 또는 오염시키는 단파장을 미연에 차단하게 되어 각종 광학부재의 손상과 오염을 방지하고, 광학부재의 교체 주기를 연장하게 되며, 또 광학부재의 설치에 따른 비용이 감소와 조사 시간의 유지시켜 시간 손실과 공정 불량을 방지하게 되는 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.
도1은 종래의 반도체장치 제조용 스테퍼설비의 조명장치를 나타낸 사시도이다.
도2는 도1의 스테퍼설비의 조명장치 내에 각종 광학부재의 설치 관계를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도3은 본 발명에 따른 광필터의 설치 관계를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도4는 도3의 Ⅳ 부위를 확대하여 화학선 필터의 설치 관계를 나타낸 단면도이다.
도5는 도4의 필터와 커버조립체의 결합 관계를 나타낸 분해 사시도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10, 30: 스테퍼설비 12, 32: 조명장치
14: 본체부 16: 램프
18: 집광거울 20: 반사거울
22: 셔터 24: 컬렉터렌즈
26a, 26b: 커버글라스 28a, 28b: 광필터
34: 화학선필터 36: 세정액 공급노즐
38: 커버조립체 40: 지지부
42: 깔때기부 44: 고정부재

Claims (12)

  1. 광원용 램프;
    공급되는 광을 집광하여 유도하는 집광거울;
    유도되는 광을 선택적으로 차단하는 셔터;
    상기 셔터의 개방시 유도되는 광을 평행광으로 유도하는 컬렉터렌즈; 및 상기 셔터와 상기 컬렉터렌즈 사이에 설치되며, 단파장의 화학선 대역을 차단하는 광필터가 구비됨을 특징으로 하는 반도체장치 제조용 스테퍼설비의 조명장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광필터는 상기 컬렉터렌즈의 전방과 후방에 설치되는 커버글라스 중 전방에 위치된 상기 커버글라스를 대체하여 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 스테퍼설비의 조명장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광필터는 상기 전방 커버글라스와 동일한 매질로 제작된 것임을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 스테퍼설비의 조명장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광필터는 320㎚ 이하의 파장을 갖는 광을 차단하는 것임을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 스테퍼설비의 조명장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광필터의 전면에 세정가스를 소정 압력으로 공급하는 세정가스 공급노즐이 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 스테퍼설비의 조명장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 세정가스는 상온 이하의 것임을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 스테퍼설비의 조명장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 세정가스는 비활성가스임을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 스테퍼설비의 조명장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 세정가스는 질소가스 또는 헬륨가스임을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 스테퍼설비의 조명장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 세정가스의 공급압력은 1.5∼3 bar 정도임을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 스테퍼설비의 조명장치.
  10. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 광필터의 가장자리 전방부에 상기 세정가스 공급노즐을 통해 공급되는 세정가스가 상기 광필터의 전면에 상주하도록 하는 커버조립체가 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 스테퍼설비의 조명장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 커버조립체는 상기 광필터의 측부를 밀착, 지지하는 지지부와, 상기 지지부에 연장된 전방에 깔때기 형상으로 돌출되어 공급되는 세정가스를 집진하도록 형성된 깔때기부 및 상기 지지부의 외측에서 위치되는 상기 광필터를 압착하여 고정하도록 하는 고정부재로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 스테퍼설비의 조명장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 깔때기부의 소정 위치에 상기 세정가스 공급노즐이 설치되는 관통홀을 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 스테퍼설비의 조명장치.
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