KR100504189B1 - Ultraviolet ray generating device and method - Google Patents

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Abstract

반도체장치의 노광장비용 광원으로 사용하도록 BCl3 기체를 활성화시켰을 때 그 분해산물인 BCl 라디칼에서 발생하는 원자외선광을 발생시키는 장치 및 이를 발생시키는 방법에 관해 개시하고 있다. 본 발명의 장치는, BCl3 기체가 주입되는 반응챔버와; 상기 BCl3 기체가 활성화되도록 에너지를 인가하는 에너지 공급수단과; 상기 에너지 공급수단에 의해 에너지를 공급받은 상기 BCl3 기체가 활성화할 때 발생하는 부산물인, 여기 BCl 라디칼이 안정화되면서 방출하는 원자외선광이 일정 방향으로 진행하도록 하는 광유도수단과; 상기 광유도수단을 통과한 원자외선광을 집속하기 위해 상기 광유도수단의 내부에 삽입되는 광학수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 방법은, 반응챔버에 BCl3 기체를 주입하는 단계와; 상기 BCl3 기체가 활성화되도록 에너지를 인가하는 단계와; 에너지를 인가받은 상기 BCl3 기체가 활성화할 때 발생하는 부산물인, 여기 BCl 라디칼이 안정화되면서 방출하는 원자외선광이 일정 방향으로 진행하도록 유도하는 단계와; 상기 유도된 원자외선광을 집속하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 수차현상이 억제되고 광의 강도를 용이하게 조절할 수 있는 원자외선광을 얻을 수 있다.Disclosed are a device for generating ultraviolet rays generated from a BCl radical, which is a decomposition product thereof, when a BCl 3 gas is activated to be used as a light source for exposure equipment of a semiconductor device, and a method of generating the same. The apparatus of the present invention includes a reaction chamber into which BCl 3 gas is injected; Energy supply means for applying energy to activate the BCl 3 gas; Light inducing means for causing ultraviolet light emitted by stabilizing excitation BCl radicals, which are by-products generated when the BCl 3 gas supplied by the energy supply means is activated, to travel in a predetermined direction; And optical means inserted into the light guide means to focus the ultraviolet light passing through the light guide means. The method comprises the steps of injecting BCl 3 gas into the reaction chamber; Applying energy to activate the BCl 3 gas; Inducing ultraviolet light emitted by stabilizing excitation BCl radicals, which are by-products generated when the energized BCl 3 gas is activated, to travel in a predetermined direction; Focusing the induced far ultraviolet light. According to the present invention, it is possible to obtain far ultraviolet light which can suppress aberration and easily control the intensity of light.

Description

원자외선광 발생장치 및 그 발생방법Ultraviolet light generator and its generating method

본 발명은 원자외선광 발생장치 및 그 발생방법에 관한 것으로, 특히 반도체장치의 노광장비용 광원으로 사용하도록 BCl3(boron trichloride) 기체를 활성화시켰을 때 그 분해산물인 BCl 라디칼(radical)에서 발생하는 원자외선광을 발생시키는 장치 및 이를 발생시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ultraviolet ray generating device and a method of generating the same, and particularly, when BCl 3 (boron trichloride) gas is activated to be used as a light source for exposure equipment of a semiconductor device, A device for generating ultraviolet light and a method of generating the same.

현재, 일반적으로 상업화되어 있는 원자외선(Deep UltraViolet; 이하 "DUV"라 한다)광의 발생장치는 주로 ArF(193㎚), KrCl(222㎚), KrF(248㎚), XeCl(328㎚), XeF(351㎚) 또는 HgXe(248㎚, 365㎚) 등의 기체를 밀폐된 용기에 채운 후 이를 방전시켜서 광을 발생시키고 있다(여기서, 기체들의 명칭에 결부되어 쓰여진 숫자는 각 기체에서 발생하는 광의 특정 파장을 의미한다). Currently, commercially available generators of deep ultraviolet light (hereinafter referred to as "DUV") are mainly ArF (193 nm), KrCl (222 nm), KrF (248 nm), XeCl (328 nm), and XeF. (351 nm) or HgXe (248 nm, 365 nm) is filled in a sealed container and then discharged to generate light (wherein the numbers written in conjunction with the names of the gases are specific to the light generated in each gas). Wavelength).

그러나, 이러한 광원들을 반도체소자 제조용 감광막의 패터닝(patterning)에 사용하기 위해서는, 상당히 높은 밀도의 기체를 용기 내부에 채워서 필요한 강도의 광을 얻어야 한다. 그러나, 패터닝에 필요한 파장에 해당되는 광이 도플러확장(Doppler broadening)현상에 의해 주어진 특정 파장(specific wavelength) 주위에 넓게 분포하는 현상을 피할 수 없다. 상기한 광원들은 채용하는 기체나 장비설계에 따라 약간씩 차이는 있지만, 일반적으로 주어진 특정 파장 주위에 6~10㎚의 파장폭(bandwidth)을 갖는 광을 제공한다. 여기서, 파장폭이란 특정파장에 대한 발광곡선(emission peak)에서 그 강도가 최대값의 반인 두 지점 사이의 파장대역 넓이를 말한다.However, in order to use these light sources for the patterning of the photoresist film for manufacturing a semiconductor device, it is necessary to fill a vessel with a considerably high density inside of the container to obtain light of the required intensity. However, the phenomenon that the light corresponding to the wavelength required for patterning is widely distributed around a specific wavelength given by the Doppler broadening phenomenon cannot be avoided. Although the light sources vary slightly depending on the gas or equipment design employed, they generally provide light having a wavelength of 6 to 10 nm around a given wavelength. Here, the wavelength width refers to the width of the wavelength band between two points whose intensity is half the maximum value in the emission peak for a specific wavelength.

한편, 반도체소자의 제조과정에서 원자외선 광원을 이용하여 감광물질을 패터닝할 때 장애가 되는 주요 요소 중의 하나는 수차(aberration)이다. 예컨대, 0.25㎛ 이하의 미세 패턴을 깨끗하게 형성하기 위해서는 볼록렌즈를 이용하여 광을 잘 집속해야 하는데, 이 때 볼록렌즈에 대한 광의 굴절률은 파장에 따라 다르기 때문에 사용하는 광이 넓은 파장폭을 가지고 있다면 광을 미세하게 집속하는 데 장애를 일으킨다. 현재 사용되는 광원들은, 상기한 바와 같이 6~10㎚의 파장폭을 가지고 있는데, 이러한 정도의 파장폭은 0.25㎛ 이하의 미세 패턴을 형성하기 위해 광을 집속하는 과정에서 심각한 장애를 야기하고 있으며, 향후 형성해야 하는 패턴의 크기가 축소될수록 이러한 수차현상에 의한 문제는 더욱 심각해질 것으로 예상된다. 물론 넓은 파장폭으로 인해 발생하는 문제점을 해결하기 위해 이러한 광원들을 이용한 레이저를 채용해도 되지만, 이러한 경우에는 고가의 레이저를 사용하는 데 따라 발생하는 제조원가의 상승이 우려된다.Meanwhile, aberration is one of the main obstacles when patterning a photosensitive material using an ultraviolet light source in the manufacturing process of a semiconductor device. For example, in order to form a fine pattern of 0.25 μm or less, it is necessary to focus light well using a convex lens. In this case, since the refractive index of the light for the convex lens varies depending on the wavelength, the light is used if the light has a wide wavelength width. Causes fine focusing. Currently used light sources have a wavelength range of 6 to 10 nm, as described above, which causes serious obstacles in the process of focusing light to form a fine pattern of 0.25 μm or less. As the size of the pattern to be formed is reduced in the future, the problem caused by such aberration is expected to become more serious. Of course, in order to solve the problems caused by the wide wavelength, a laser using these light sources may be employed, but in this case, there is a concern about an increase in manufacturing cost caused by using an expensive laser.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는 반도체장치의 노광장비용 광원으로 사용할 수 있을 정도의 작은 수차를 유발시키는 원자외선광을 발생시키는 장치 및 그 발생방법을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made in an effort to provide an apparatus for generating ultra-violet light, which causes aberrations that are small enough to be used as a light source for exposure equipment of a semiconductor device, and a method of generating the same.

본 발명의 다른 기술적 과제는 반도체장치의 노광장비용 광원으로 사용할 수 있을 정도의 강한 강도를 가지는 원자외선광을 발생시키는 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for generating ultraviolet light having a strong intensity enough to be used as a light source for exposure equipment of a semiconductor device.

상기한 기술적 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 원자외선광 발생장치는,The ultraviolet light generating apparatus of the present invention for solving the above technical problems,

BCl3 기체가 주입되는 반응챔버와; 상기 BCl3 기체가 활성화되도록 에너지를 인가하는 에너지 공급수단과; 상기 에너지 공급수단에 의해 에너지를 공급받은 상기 BCl3 기체가 활성화할 때 발생하는 부산물인, 여기 BCl 라디칼이 안정화되면서 방출하는 원자외선광이 일정 방향으로 진행하도록 하는 광유도수단과; 상기 광유도수단을 통과한 원자외선광을 집속하기 위해 상기 광유도수단의 내부에 삽입되는 광학수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.A reaction chamber into which BCl 3 gas is injected; Energy supply means for applying energy to activate the BCl 3 gas; Light inducing means for causing ultraviolet light emitted by stabilizing excitation BCl radicals, which are by-products generated when the BCl 3 gas supplied by the energy supply means is activated, to travel in a predetermined direction; And optical means inserted into the light guide means to focus the ultraviolet light passing through the light guide means.

본 발명의 장치에 있어서, 상기 광학수단을 통과한 원자외선광을 입사시켜 원하는 파장의 광만 투과하도록 하는 광 필터수단을 더 구비하는 것이 바람직하며, 이 경우, 상기 광 필터수단은 유전체필터, 격자필터 및 프리즘필터로 구성된 필터군으로부터 어느 하나를 선택할 수 있다. 이러한 광필터수단을 통과하는 광의 파장대역은, BCl에 의해 발생하는 광의 특정 파장에 맞도록, 271~273㎚인 것이 더욱 바람직하다.In the apparatus of the present invention, it is preferable to further include optical filter means for injecting ultraviolet light passing through the optical means to transmit only light having a desired wavelength. In this case, the optical filter means includes a dielectric filter and a lattice filter. And a filter group constituted by a prism filter. The wavelength band of the light passing through the optical filter means is more preferably 271 to 273 nm so as to match the specific wavelength of the light generated by the BCl.

한편, 본 발명의 장치에 있어서, 상기 반응챔버는: Cl 기체에 대한 내식성이 강한 세라믹 유전체벽과, 상기 여기 BCl 라디칼이 안정화되면서 방출하는 원자외선광을 투과시켜 상기 광유도수단으로 보내지도록 하는 광학창을 구비하는 것이 바람직하다.On the other hand, in the apparatus of the present invention, the reaction chamber comprises: a ceramic dielectric wall having a high corrosion resistance against Cl gas, and an optical fiber which transmits the ultraviolet rays emitted while stabilizing the excitation BCl radicals to be sent to the light guide means. It is desirable to have a window.

또한, 상기 에너지 공급수단은: 라디오 주파수 소스와; 상기 라디오 주파수 소스로부터 전자기장을 인가받는 코일을 구비하도록 할 수 있다.The energy supply means further comprises: a radio frequency source; It may be provided with a coil that receives an electromagnetic field from the radio frequency source.

본 발명에서, 상기 광유도수단은 도파관이며; 상기 광학수단은, 원자외선광이 집속된 상태로 상기 광 필터수단에 입사될 수 있도록, 상기 도파관 내에서 이격되게 위치한 볼록렌즈와 오목렌즈를 구비하는 것이 바람직하다.In the present invention, the light guide means is a waveguide; The optical means preferably includes convex and concave lenses spaced apart in the waveguide so that the ultraviolet light can be incident on the optical filter means in a focused state.

한편, 본 발명의 원자외선광 발생방법은, 반응챔버에 BCl3 기체를 주입하는 단계와; 상기 BCl3 기체가 활성화되도록 에너지를 인가하는 단계와; 에너지를 인가받은 상기 BCl3 기체가 활성화할 때 발생하는 부산물인, 여기 BCl 라디칼이 안정화되면서 방출하는 원자외선광이 일정 방향으로 진행하도록 유도하는 단계와; 상기 유도된 원자외선광을 집속하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the ultraviolet ray generating method of the present invention, the step of injecting BCl 3 gas into the reaction chamber; Applying energy to activate the BCl 3 gas; Inducing ultraviolet light emitted by stabilizing excitation BCl radicals, which are by-products generated when the energized BCl 3 gas is activated, to travel in a predetermined direction; Focusing the induced far ultraviolet light.

본 발명의 방법에 있어서, 상기 에너지를 인가하는 단계는: 라디오 주파수 소스가 상기 반응챔버에 설치된 코일에 전자기장을 인가함으로써 이루어지는 것이 바람직하며, 이 경우, 상기 원자외선광의 강도조절은 상기 코일에 인가되는 전자기장 강도를 조절함으로써 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.In the method of the present invention, the step of applying energy is preferably achieved by applying an electromagnetic field to a coil of a radio frequency source installed in the reaction chamber, in which case the intensity control of the far ultraviolet light is applied to the coil. More preferably, the electromagnetic field strength is adjusted.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 플라즈마 활성장비에서 BCl3 기체를 플라즈마상태로 활성화시켰을 때 발생하는 광을 파장별로 나타낸 그래프이다. 이 분석은 본 실시예의 유용성을 입증하기 위한 예비실험으로 행해진 것으로서, 플라즈마 활성화를 위해 램 리서치사의 TCP-9600 장비를 이용하였다.FIG. 1 is a graph showing light generated by activating BCl 3 gas in a plasma state in a plasma activator for each wavelength. This analysis was done as a preliminary experiment to demonstrate the usefulness of this example, using the Ram Research TCP-9600 instrument for plasma activation.

일반적으로, BCl3 기체를 플라즈마상태로 활성화시키면 BCl3 분자의 일부가 분해되어, 아래의 화학식 1 또는 화학식 2에 나타낸 바와 같이 BCl 라디칼이 형성된다.In general, when BCl 3 gas is activated in a plasma state, a part of BCl 3 molecules are decomposed to form BCl radicals as shown in Formula 1 or Formula 2 below.

[화학식 1][Formula 1]

BCl3 → 2Cl + BCl* BCl 3 → 2Cl + BCl *

[화학식 2][Formula 2]

BCl3 → Cl2 + BCl* BCl 3 → Cl 2 + BCl *

여기서, BCl*은 여기(勵起)된 BCl 라디칼을 표시한 것이다.Here, BCl * represents an excited BCl radical.

도 1에 나타난 파장대역 272㎚ 부근의 강하고 날카로운 발광곡선(emission peak)은 여기된 BCl 라디칼에서 방출되는 광이며, 파장대역 410~750㎚에서 방출되는 넓은 발광대역(emission band)은 모분자(母分子)인 BCl3에서 방출되는 광이다. 파장대역 272㎚ 부근의 광은 원자외선 영역에 해당될 뿐 아니라 기존의 광원에서 발생하는 광에 비해 그 강도도 매우 세며, 파장폭이 0.8㎚ 이하로 기존의 광원에 의한 광에 비해 파장폭이 획기적으로 작기 때문에 반도체소자 제조공정 중의 원자외선용 감광물질(DUV photo- resist)을 패터닝하는 데 매우 우수한 특성을 나타낼 수 있다. 특히 그 파장폭이 기존 광원에 의한 광의 파장폭의 거의 1/10에 해당하기 때문에 수차현상의 발생을 억제하는 데 있어서도 우수한 특성을 나타낼 수 있다.The strong and sharp emission peak near the wavelength band of 272 nm shown in FIG. 1 is the light emitted from the excited BCl radicals, and the broad emission band emitted in the wavelength band of 410-750 nm is the parent molecule. Light emitted from BCl 3 . The light around the wavelength band of 272nm is not only the far-infrared region, but also the intensity is very high compared to the light generated from the existing light source. The wavelength is 0.8nm or less, which is more dramatic than the light produced by the conventional light source. Because of the small size, it is possible to exhibit very excellent characteristics in patterning the ultraviolet photoresist (DUV photo-resist) during the semiconductor device manufacturing process. In particular, since the wavelength width is almost one-tenth of the wavelength width of the light by the existing light source, it can exhibit excellent characteristics in suppressing the occurrence of aberration.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원자외선광 발생장치(100)를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 도 2를 통하여 본 발명의 장치 및 방법에 대해 설명하기로 한다.2 is a cross-sectional view schematically showing an ultraviolet ray generating apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. The apparatus and method of the present invention will be described with reference to FIG.

도 2를 참조하면, 부식성이 강한 Cl 기체에 잘 견디는 세라믹벽(10)과 Cl 기체에 잘 견디면서도 원자외선광을 잘 투과시키는 광학창(20)으로 밀폐된 반응챔버에 BCl3 기체(5)가 채워진다. 그 후, 반응챔버 내부를 5~20mTorr로 감압한 후에, 라디오 주파수 소스(30)로부터 세라믹벽(10)의 상부에 있는 코일(40)에 라디오 주파수(~13㎒) 대역의 전자기장을 가하면 플라즈마가 형성되면서 도 1에 도시한 바와 같은 파장의 원자외선광이 방출된다. 방출된 원자외선광은 광학창(20)을 투과한 후 도파관(50)을 따라 유도된다. 유도되는 광은 도파관(50) 내부에 일정 간격으로 배치된 볼록렌즈(60)와 오목렌즈(70)에 의해 집속된 광(b)으로 바뀐 후 도파관의 출구를 지나 광필터(80)에 도달하게 된다. 광필터(80)로는 통과파장대역이 271~273㎚인 것을 사용해야 하는데, 이러한 특성을 갖는다면 유전체필터(dielectric filter), 격자필터(grating filter) 또는 프리즘필터(prism filter) 중에서 상업화된 것이면 어느 것을 사용해도 무방하다. 따라서, 광필터(80)를 통과한 원자외선광은 파장대역이 272±δ㎚(δ≤1㎚)인 잘 집속된(collimated) 광으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 좁은 파장범위 내에서 강한 강도를 갖는 광이므로 원자외선용 감광물질을 패터닝하는 데 필요한 조건, 특히 수차현상을 억제하는 특성을 잘 갖추고 있다.Referring to FIG. 2, the BCl 3 gas (5) in a sealed reaction chamber is sealed by a ceramic wall (10) that withstands highly corrosive Cl gas and an optical window (20) that withstands Cl gas well and transmits ultraviolet light well. Is filled. After depressurizing the inside of the reaction chamber to 5 to 20 mTorr, when the electromagnetic field of the radio frequency (˜13 MHz) band is applied from the radio frequency source 30 to the coil 40 on the ceramic wall 10, the plasma While being formed, ultraviolet light having a wavelength as shown in FIG. 1 is emitted. The emitted ultraviolet light is guided along the waveguide 50 after passing through the optical window 20. The guided light is converted into the light b focused by the convex lens 60 and the concave lens 70 arranged at regular intervals inside the waveguide 50 and then passes through the exit of the waveguide to reach the optical filter 80. do. As the optical filter 80, a pass wavelength band of 271 to 273 nm should be used. If such characteristics are used, any of the dielectric filter, the grating filter or the prism filter is commercialized. You may use it. Thus, the far ultraviolet light passing through the optical filter 80 is well-collimated light having a wavelength band of 272 ± δ nm (δ ≦ 1 nm), as shown in FIG. 1, within a narrow wavelength range. Since the light has a strong intensity, it is well equipped to suppress the aberration phenomenon, especially the conditions necessary for patterning the photosensitive material for ultraviolet rays.

한편, 일반적으로 기존의 광원에 의해 발생하는 광은 어떠한 형태로든지 특정 파장의 광의 강도를 증가시키면 파장폭이 함께 증가하거나 그 파장대역에 존재하는 기저방출(background emission)의 강도가 함께 증가하는 부작용이 존재한다. 그러나, 본 발명의 실시예에 의해 발생시킨 원자외선광이 갖추고 있는 또 하나의 우수한 특성은 코일(40)에 가해지는 전자기장의 세기를 증가시킴에 따라 파장대역 272㎚ 부근의 광의 강도가 기하급수적으로 증가하는 반면에 이에 따른 부작용, 예컨대 파장폭의 증가 등은 거의 생기지 않는다는 것이다.On the other hand, in general, the light generated by the existing light source has a side effect of increasing the intensity of the light of a specific wavelength in any form or increasing the intensity of the background emission existing in the wavelength band. exist. However, another excellent feature of the far ultraviolet light generated by the embodiment of the present invention is that the intensity of the light near the wavelength band of 272 nm increases exponentially as the intensity of the electromagnetic field applied to the coil 40 increases. On the other hand, side effects, such as an increase in wavelength, are rarely generated.

이러한 사실은, 코일에 가해지는 전기장강도에 대해 광의 상대적 강도 및 상대적 파장폭을 나타낸 도 3을 참조하면 쉽게 알 수 있다.This can be easily seen by referring to FIG. 3 which shows the relative intensity and relative wavelength of light with respect to the electric field strength applied to the coil.

도 3은 코일에 가해지는 전자기장의 강도변화에 따른 파장대역 272㎚ 광의 강도와 파장폭의 변화를 나타낸 것으로서, 전자기장의 강도가 1500Watt인 때의 값을 1로 환산하였을 때의 상대적인 값을 나타내었다. 도 3에 의하면, 코일에 가해주는 전자기장의 강도를 증가시킴에 따라 광의 강도는 기하급수적으로 증가하지만 광의 파장폭은 거의 변하지 않으며, 기저방출도 전혀 증가하지 않는다는 것을 알 수 있다. 따라서, 필요에 따라 단지 코일에 가해지는 전자기장의 강도를 변화시킴으로써 다양한 강도의 광을 부작용 없이 쉽게 얻을 수 있다.Figure 3 shows the change in intensity and wavelength of the wavelength band 272nm light according to the change in the intensity of the electromagnetic field applied to the coil, showing the relative value when the value of the electromagnetic field is 1500Watt converted to 1. 3, it can be seen that as the intensity of the electromagnetic field applied to the coil increases, the intensity of the light increases exponentially, but the wavelength of the light hardly changes, and the base emission does not increase at all. Therefore, light of various intensities can be easily obtained without side effects by simply changing the intensity of the electromagnetic field applied to the coil as needed.

이상 실시예를 통하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.Although the present invention has been described through the above embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical idea to which the present invention belongs.

따라서, 본 발명은 반도체장치의 제조공정에 사용하는 것을 실시예로 하여 설명하였으나, 그 외의 다양한 응용분야에도 사용할 수 있음은 물론이다. Therefore, although the present invention has been described as an embodiment for use in the manufacturing process of a semiconductor device, it can of course be used for various other applications.

본 발명에서 제시한 BCl3 기체의 플라즈마를 이용한 원자외선 발생장치는 그 채용되는 기체의 종류에 있어서나 또는 발광방식에 있어서 기존의 원자외선 발생장치에서는 도입되지 않았던 방식으로서, 다양한 분야에 이용이 가능하다.The ultraviolet ray generator using the plasma of the BCl 3 gas presented in the present invention is a method that has not been introduced in the conventional ultraviolet ray generator in the type of the gas employed or in the light emission method, and can be used in various fields. Do.

또한, 본 발명에서 제시한 방식으로 얻을 수 있는 원자외선광의 파장폭은 0.8㎚ 이하로 현재 상업화되어 사용되고 있는 일반적인 원자외선광원에서 발생하는 광의 파장폭에 비해 약 1/10 정도밖에 되지 않는다. 따라서, 파장폭이 매우 작으면서도 강도가 센 광을 쉽게 얻을 수 있으므로 본 발명의 원자외선광 발생장치를 반도체소자의 제조공정의 노광장비 광원으로 사용할 수 있다. 이 경우, 수차현상에 의해 발생하던 부작용을 없앨 수 있다.In addition, the wavelength width of the far ultraviolet light that can be obtained by the method proposed in the present invention is 0.8 nm or less, which is only about 1/10 of the wavelength of light generated from a general far ultraviolet light source currently commercially available. Therefore, since the light having a very small wavelength and high intensity can be easily obtained, the ultraviolet light generating device of the present invention can be used as a light source for exposure equipment in the manufacturing process of semiconductor devices. In this case, side effects caused by aberration can be eliminated.

한편, 기존의 상업화된 원자외선 광원은 원하는 파장의 광의 강도를 변화시키고자 할 때 파장폭의 증가와 같은 여러 가지 부작용이 발생한다. 또한, 단일 발생장치에서 그 장치에 가해지는 에너지를 증가시킴으로써 광의 강도를 조작하는 것이 힘들었고, 광 강도의 변화범위도 매우 한정되어 있었다. 그러나, 도 3에서 도시된 바와 같이 본 발명에 의하면 코일에 가해지는 전자기장의 강도를 변화시키는 단순한 조작을 통해 원하는 단일 파장대역의 광의 강도를 기하급수적으로 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 전자기장의 강도가 5배가 될 경우, 광의 강도는 45배 이상이 된다. 이 뿐만 아니라, 파장폭의 증가와 같은 부작용이 전혀 나타나지 않는다.On the other hand, the conventional commercialized ultraviolet light source has various side effects such as increase in the wavelength when trying to change the intensity of light of the desired wavelength. In addition, it was difficult to manipulate the light intensity by increasing the energy applied to the device in the single generator, and the range of change of the light intensity was also very limited. However, according to the present invention as shown in FIG. 3, the intensity of light in a desired single wavelength band can be increased exponentially through a simple operation of changing the intensity of the electromagnetic field applied to the coil. For example, when the intensity of the electromagnetic field is five times, the intensity of the light is at least 45 times. Not only this, but no side effects such as an increase in the wavelength width appear.

도 1은 플라즈마 활성장비에서 BCl3 기체를 플라즈마상태로 활성화시켰을 때 발생하는 광을 파장별로 나타낸 그래프,1 is a graph showing light generated by activating BCl 3 gas in a plasma state in a plasma activator for each wavelength;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원자외선광 발생장치를 개략적으로 나타낸 단면도,2 is a cross-sectional view schematically showing an ultraviolet ray generating apparatus according to an embodiment of the present invention;

도 3은 코일에 가해지는 전기장강도에 대해 광의 상대적 강도 및 상대적 파장폭을 나타낸 그래프이다.3 is a graph showing the relative intensity and the relative wavelength width of light with respect to the electric field strength applied to the coil.

* 도면 중의 주요 부분에 대한 부호설명 *Explanation of Codes on Major Parts of Drawings

5 … BCl3 기체를 활성화시킨 플라즈마5... Plasma Activated with BCl 3 Gas

10 … 세라믹벽10... Ceramic wall

20 … 광학창 30 … 라디오 주파수 소스20... Optical window 30. Radio frequency source

40 … 코일 50 … 도파관40…. Coil 50... wave-guide

60 … 볼록렌즈 70 … 오목렌즈60... Convex lens 70... Concave

80 … 광필터 100 … 원자외선광 발생장치80... Optical filter 100.. Ultraviolet Light Generator

Claims (9)

BCl3 기체가 주입되는 반응챔버와;A reaction chamber into which BCl 3 gas is injected; 상기 BCl3 기체가 활성화되도록 에너지를 인가하는 에너지 공급수단과;Energy supply means for applying energy to activate the BCl 3 gas; 상기 에너지 공급수단에 의해 에너지를 공급받은 상기 BCl3 기체가 활성화할 때 발생하는 부산물인, 여기 BCl 라디칼이 안정화되면서 방출하는 원자외선광이 일정 방향으로 진행하도록 하는 도파관과;A waveguide for causing ultraviolet light emitted by stabilizing the excitation BCl radical, which is a byproduct generated when the BCl 3 gas supplied by the energy supply means is activated, to travel in a predetermined direction; 상기 도파관 내에 배치되어 상기 도파관을 통과하는 원자외선광을 집속하는 렌즈를 구비하는 원자외선광 발생장치.And a lens disposed in the waveguide and focusing the ultraviolet light passing through the waveguide. 제1항에 있어서, 상기 렌즈를 통과한 원자외선광을 입사시켜 원하는 파장의 광만 투과하도록 하는 광 필터수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 원자외선광 발생장치.2. An ultraviolet light generating apparatus according to claim 1, further comprising an optical filter means for allowing the ultraviolet light passing through the lens to be incident to transmit only light having a desired wavelength. 제2항에 있어서, 상기 광 필터수단은 유전체필터, 격자필터 및 프리즘필터로 구성된 필터군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 원자외선광 발생장치.3. The far ultraviolet light generating apparatus according to claim 2, wherein the optical filter means is any one selected from a filter group consisting of a dielectric filter, a lattice filter, and a prism filter. 제3항에 있어서, 상기 광필터수단을 통과하는 광의 파장대역은 271~273㎚인 것을 특징으로 하는 원자외선광 발생장치. The ultraviolet light generating apparatus according to claim 3, wherein the wavelength band of the light passing through the optical filter means is 271 to 273 nm. 제1항에 있어서, 상기 반응챔버는:The method of claim 1, wherein the reaction chamber is: Cl 기체에 대한 내식성이 강한 세라믹 유전체벽과, 상기 여기 BCl 라디칼이 안정화되면서 방출하는 원자외선광을 투과시켜 상기 광유도수단으로 보내지도록 하는 광학창을 구비하는 것을 특징으로 하는 원자외선광 발생장치.And a ceramic dielectric wall having high corrosion resistance against Cl gas, and an optical window for transmitting the ultraviolet light emitted while the excitation BCl radical is stabilized to be sent to the light guide means. 제1항에 있어서, 상기 에너지 공급수단은:According to claim 1, wherein said energy supply means: 라디오 주파수 소스와;A radio frequency source; 상기 라디오 주파수 소스로부터 전자기장을 인가받는 코일을 구비하는 것을 특징으로 하는 원자외선광 발생장치.And a coil configured to receive an electromagnetic field from the radio frequency source. 반응챔버에 BCl3 기체를 주입하는 단계와;Injecting BCl 3 gas into the reaction chamber; 상기 BCl3 기체가 활성화되도록 에너지를 인가하는 단계와;Applying energy to activate the BCl 3 gas; 에너지를 인가받은 상기 BCl3 기체가 활성화할 때 발생하는 부산물인, 여기 BCl 라디칼이 안정화되면서 방출하는 원자외선광이 일정 방향으로 진행하도록 유도하는 단계와;Inducing ultraviolet light emitted by stabilizing excitation BCl radicals, which are by-products generated when the energized BCl 3 gas is activated, to travel in a predetermined direction; 상기 유도된 원자외선광을 집속하는 단계를 구비하는 원자외선광 발생방법.Concentrating the induced ultraviolet light. 제7항에 있어서, 상기 에너지를 인가하는 단계는:8. The method of claim 7, wherein applying energy comprises: 라디오 주파수 소스가 상기 반응챔버에 설치된 코일에 전자기장을 인가함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자외선광 발생방법.And a radio frequency source is generated by applying an electromagnetic field to a coil provided in the reaction chamber. 제8항에 있어서, 상기 원자외선광의 강도조절은 상기 코일에 인가되는 전자기장 강도를 조절함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 원자외선광 발생방법.The method of claim 8, wherein the intensity control of the far ultraviolet light is achieved by adjusting the intensity of the electromagnetic field applied to the coil.
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