KR100560993B1 - 다중 정렬 방식을 이용한 노광장치 - Google Patents

다중 정렬 방식을 이용한 노광장치 Download PDF

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Abstract

반도체 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트를 패터닝하기 위한 노광 공정에서 하나의 광원을 이용하여 한번에 다수의 반도체 웨이퍼를 노광할 수 있는 다중 정렬 방식을 이용한 노광 장치가 개시된다. 포토레지스트가 형성된 반도체 웨이퍼가 각각 안착되는 적어도 두 개의 웨이퍼 스테이지는 상기 반도체 웨이퍼의 표면과 평행하면서 서로 직교하는 X 또는 Y 방향, 또는 상기 반도체 웨이퍼의 표면과 직교하는 Z 방향으로 상기 반도체 웨이퍼를 움직인다. 램프는 상기 반도체 웨이퍼의 포토레지스트를 노광하여 패터닝하기 위한 광을 발생한다. 그리고, 축소투영렌즈는 상기 반도체 웨이퍼의 각각의 위치에 대응되도록 설치되고, 상기 램프로부터 제공되는 광을 투과 또는 반사시켜 각각 상기 반도체 웨이퍼의 포토레지스트에 조사하기 위한 제1 및 제2 렌즈를 갖는다. 따라서, 한번의 노광 공정을 수행할 때마다 두 개의 반도체 웨이퍼의 포토레지스트에 대한 패터닝 작업이 완료되므로 종래 노광 장치 보다 동일한 시간 동안에 더 많은 양의 반도체 웨이퍼의 노광 공정을 수행할 수 있다.

Description

다중 정렬 방식을 이용한 노광 장치{A STEPPER USING A MULTIPLE ALIGNMENT MANNER}
도 1은 일반적인 노광 장치의 구성을 보이는 블록도; 및
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다중 정렬 방식을 이용한 노광 장치의 구성을 보이는 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 받침대
102, 104 : 제1, 제2 웨이퍼 스테이지
106, 108 : 제1, 제2 반도체 웨이퍼
110 : 램프
114, 120, 126, 130 : 제1, 제2, 제3, 제4 반사경
116 : 셔터 118 : 간섭 필터
122 : 플라이 아이 렌즈 124 : 레티클 블라인드
128 : 집광 렌즈 132 : 레티클
134 : 축소투영렌즈 136, 138 : 제1, 제2 렌즈
본 발명은 노광 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는, 반도체 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트를 패터닝하기 위한 노광 공정에서 하나의 광원을 이용하여 한번에 다수의 반도체 웨이퍼를 노광할 수 있는 다중 정렬 방식을 이용한 노광 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트의 패턴을 형성하기 위한 노광공정에서는 하나의 광원을 이용하여 한번에 1매의 반도체 웨이퍼를 처리한다.
도 1은 일반적인 노광 장치의 구성을 보이는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 포토레지스트가 형성된 반도체 웨이퍼(14)는 받침대(10)상의 웨이퍼 스테이지(14)에 로딩되고, 이 웨이퍼 스테이지(14)에 의해 수평 및 수직 방향으로 운동된다. 반도체 웨이퍼(14)상에는 소정거리 이격되어 축소투영렌즈(16)가 설치되고, 축소투영렌즈(16)에는 복수의 렌즈(17a, 17b, 17c, 17d)들이 설치된다.
한편, 포토레지스트에 조사되는 광은 레이져 또는 초고압 수은 램프(18)로부터 발생되고, 이 광은 제1 내지 제4 반사경(22, 28, 34, 38)을 거쳐 축소투영렌즈(16)로 입사된다. 이때, 제1 및 제2 반사경(22, 24)의 사이에는 셔터(24)와 상기 광의 간섭현상을 감소시키기 위한 간섭필터(26)가 순차적으로 설치된다. 제2 및 제3 반사경(28, 34)의 사이에는 상기 광의 균일성을 확보하기 위한 플라이 아이 렌즈(fly eye lens)(30)와 포토레지스트의 노광 패턴을 블라인딩(blinding)하기 위한 레티클 블라인드(reticle blind)(32)가 순차적으로 설치된다. 제3 및 제4 반사경(34, 38)의 사이에는 상기 광의 직진성을 높이기 위한 집광렌즈(condenser lens)(36)가 설치되고, 제4 반사경(38)과 축소투영렌즈(16)의 사이에는 레티클(40)이 형성된다. 웨이퍼 스테이지(12)에 의해 운동하는 반도체 웨이퍼(14)상의 포토레지스트 상에 축소투영렌즈(16)로 입사된 광이 복수의 렌즈(17a, 17b, 17c, 17d)들에 의해 축소된 레티클 패턴을 통해 반도체 웨이퍼(14)의 포토레지스트에 조사되면, 포토레지스트를 패터닝하기 위한 노광 공정이 완료된다.
"웨이퍼의 주변영역을 노광하기 위한 프로세스 및 이 프로세스를 수행하기 위한 장치(PROCESS FOR EXPOSING A PERIPHERAL AREA OF A WAFER AND A DEVICE FOR EXECUTING THE PROCESS)"라는 제목으로 이사무 시부야(Isamu Shibuya) 등에게 허여된 미국특허 제5,929,976호는 하나의 웨이퍼 스테이지와 두 개의 광원을 이용한 노광 장치 및 방법을 개시한다.
또한, 츠토무 미야타케(Tsutomu Miyatake)에게 허여된 미국특허 제5,218,193호는 두 개의 광원으로부터 발생되는 광을 이용하여 이중초점을 측정하는 방법을 개시한다.
그러나, 상술한 노광 장치들은 한번의 노광 공정을 통해 1매의 반도체 웨이퍼(14)만을 노광 처리할 수 있다. 따라서, 하나의 노광장치에서 처리할 수 있는 반도체 웨이퍼의 작업 처리량(through put)이 한정되어 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 반도체 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트를 패터닝하기 위한 노광 공정에서 하나의 광원을 이용하여 한번에 다수의 반도체 웨이퍼를 노광할 수 있는 다중 정렬 방식을 이용한 노광 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 정렬 방식을 이용한 노광 장치는, 포토레지스트가 형성된 반도체 웨이퍼가 각각 안착되고, 상기 반도체 웨이퍼의 표면과 평행하면서 서로 직교하는 X 또는 Y 방향, 또는 상기 반도체 웨이퍼의 표면과 직교하는 Z 방향으로 상기 반도체 웨이퍼를 움직이기 위한 적어도 두 개의 이동수단과, 상기 반도체 웨이퍼의 포토레지스트를 패터닝하기 위한 광을 발생하기 위한 광발생수단과, 그리고 상기 적어도 두 개의 이동수단에 각각 안착된 상기 반도체 웨이퍼의 각각의 위치에 대응되도록 설치되고, 상기 광발생수단으로부터 제공되는 광을 투과 또는 반사시켜 상기 반도체 웨이퍼의 포토레지스트에 조사하여서 상기 포토레지스트를 패터닝하기 위한 적어도 두 개의 광조사수단을 포함한다.
이때, 상기 적어도 두 개의 이동수단은 각각 제1 및 제2 반도체 웨이퍼가 안착되는 제1 및 제2 웨이퍼 스테이지로 구성된다.
또한, 상기 적어도 두 개의 광조사수단은 상기 제1 및 제2 반도체 웨이퍼에 대응되는 위치에 설치되어 상기 광을 각각 상기 제1 및 제2 반도체 웨이퍼에 조사하기 위한 제1 및 제2 렌즈로 구성된다.
또한, 상기 제1 렌즈는 상기 광발생수단으로부터의 광량의 일부를 반사하고, 상기 광량의 나머지를 상기 제1 반도체 웨이퍼로 투과시키고, 그리고 상기 제2 렌즈는 상기 제1 렌즈로부터 반사되는 상기 일부 광량의 광을 상기 제2 반도체 웨이퍼로 반사한다.
이와 같은 장치에 따르면, 포토레지스트를 노광하기 위하여 램프로부터 발생되는 광은 축소투영렌즈내에 설치되어 상기 광에 대해서 서로 다른 투과율과 반사율을 갖는 두 개의 렌즈에 의해서 분광된다. 이와 같이 분광된 광은 두 개의 웨이퍼 스테이지에 각각 로딩된 반도체 웨이퍼상의 포토레지스트에 각각 조사되어 상기 포토레지스트를 패터닝한다. 따라서, 한번의 노광 공정을 수행할 때마다 두 개의 반도체 웨이퍼의 포토레지스트에 대한 패터닝 작업이 완료된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 정렬 방식을 이용한 노광자치를 첨부도면 도 2에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다중 정렬 방식을 이용한 노광 장치의 구성을 보이는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 받침대(100)상에는 제1 및 제2 웨이퍼 스테이지(102, 104)가 설치되고, 상기 제1 및 제2 웨이퍼 스테이지(102, 104)상에는 포토레지스트가 형성된 제1 및 제2 반도체 웨이퍼(106, 108)가 로딩된다.
상기 제1 및 제2 웨이퍼 스테이지(102, 104)는 외부의 제어장치(미도시)의 제어에 응하여 상기 제1 및 제2 반도체 웨이퍼(106, 108)를 상기 제1 및 제2 반도체 웨이퍼(106, 108)의 표면과 평행하면서 서로 직교하는 X 또는 Y 방향, 또는 상기 제1 및 제2 반도체 웨이퍼(106, 108)의 표면과 수직으로 직교하는 Z 방향으로 운동시킨다.
상기 제1 및 제2 반도체 웨이퍼(106, 108)상에는 소정거리 이격되어 축소투영렌즈(134)가 설치된다. 상기 축소투영렌즈(134)내에는 복수의 렌즈(140a, 140b, 140c, 140d, 142a, 142b, 142c, 142d, 144a, 144b, 144c, 144d)들이 설치된다. 또한, 상기 축소투영렌즈(134)내에는 램프(110)로부터의 광을 각각 상기 제1 및 제2 반도체 웨이퍼(106, 108)측으로 조사시키기 위한 제1 및 제2 렌즈(136, 138)가 설치된다. 여기에서, 상기 제1 렌즈(136)는 상기 램프(110)로부터 발생되는 광량의 50%를 상기 제1 반도체 웨이퍼(106)측으로 투과시키고, 나머지 50%의 광은 상기 제2 렌즈(138)로 반사한다. 그리고, 상기 제2 렌즈(138)는 상기 제1 렌즈(136)에 의해 반사된 상기 나머지 50%의 광을 상기 제2 반도체 웨이퍼(108)측으로 반사시킨다.
한편, 상기 제1 및 제2 반도체 웨이퍼(106, 108)상에 형성된 상기 포토레지스트에 조사되는 광은 레이져 또는 초고압 수은 램프(110)로부터 발생된다. 상기 램프(110)로부터 발생된 광은 제1 내지 제4 반사경(114, 120, 126, 130)을 거쳐 상기 축소투영렌즈(134)로 입사된다.
상기 제1 및 제2 반사경(114, 120)의 사이에는 셔터(116)와 상기 광의 간섭현상을 감소시키기 위한 간섭필터(118)가 순차적으로 설치된다. 상기 제2 및 제3 반사경(120, 126)의 사이에는 상기 광의 균일성을 확보하기 위한 플라이 아이 렌즈(122)와 포토레지스트의 노광 패턴을 블라인딩하기 위한 레티클 블라인드(124)가 순차적으로 설치된다. 상기 제3 및 제4 반사경(126, 130)의 사이에는 상기 광의 직진성을 높이기 위한 집광렌즈(128)가 설치된다. 그리고, 상기 제4 반사경(130)과 상기 축소투영렌즈(134)의 사이에는 상기 레티클 블라인드(124)에 의한 상기 포토레지스트용 노광패턴이 형성되는 레티클(40)이 설치된다.
이제부터는 도 2를 참조하여 상술한 노광 장치의 동작을 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 상기 램프(110)로부터 발생된 광(112)은 상기 제1 반사경(114)에 의해 상기 제2 반사경(120)측으로 반사되고, 이 반사광은 상기 셔터(116)와 간섭필터(118)를 통과한다.
상기 제1 반사경(114)에 의해 반사된 광은 상기 제2 반사경(120)에 의해서 상기 제3 반사경(126)측으로 반사된다. 이때, 상기 제2 반사경(120)에 의해서 반사된 광은 상기 제3 반사경(126)에 도달하기 전에 상기 플라이 아이 렌즈(122) 및 레티클 블라인드(124)를 통과한다. 상기 제2 반사경(120)에 의해서 반사된 광은 상기 플라이 아이 렌즈(122)에 의해서 균일성이 향상된다.
다음, 상기 제2 반사경(120)에 의해 반사된 광은 상기 제3 반사경(126)에 의해서 반사되고, 상기 제3 반사경(126)에 의해서 반사된 광은 상기 집광렌즈(128)를 통해 상기 제4 반사경(130)에 도달한다.
상기 제4 반사경(130)은 상기 제3 반사경(126)으로부터 반사된 광을 상기 레티클(132)측으로 반사시킨다. 상기 레티클(132)측으로 반사된 광(130a)은 상기 레티클(132)을 통해서 상기 축소투영렌즈(134)내에 설치된 상기 제1 렌즈(136)측으로 입사된다.
상기 제1 렌즈(136)는 상기 제4 반사경(130)으로부터 반사된 광(130a)을 50%만 상기 제1 반도체 웨이퍼(106)측으로 투과시키고, 나머지 50%는 상기 제2 렌즈(138)측으로 반사시킨다. 상기 제1 렌즈(136)를 통과한 광은 상기 복수의 렌즈(140a, 140b, 140c, 140d)에 의해 축소되는 레티클 패턴을 투과하여 상기 제1 반도체 웨이퍼(106)상에 형성된 포토레지스트에 조사된다.
한편, 상기 제1 렌즈(136)로부터 반사된 광은 상기 제2 렌즈(138)에 의해 상기 제2 반도체 웨이퍼(108)측으로 100% 반사된다. 상기 제2 렌즈(138)에 의해서 반사된 광은 상기 축소투영렌즈(134)내에 설치된 다른 복수의 렌즈(144a, 144b, 144c, 144d)에 의해 축소되는 상기 레티클 패턴을 투과하여 상기 제2 반도체 웨이퍼(108)상에 형성된 포토레지스트에 조사된다.
이때, 상기 제1 및 제2 반도체 웨이퍼(106, 108)는 상기 제1 및 제2 웨이퍼 스테이지(102, 104)에 의해 상기 레티클 패턴에 대응되도록 운동한다.
여기에서, 상기 제1 및 제2 렌즈(136, 138)에 의한 광량의 투과 및 반사율은 노광하고자 하는 포토레지스트의 패턴이나 노광시간등에 따라 가변적으로 설정된다. 즉, 상기 제1 및 제2 반도체 웨이퍼(106, 108)상에 동일한 포토레지스트 패턴을 형성하거나 또는 동일한 노광시간을 적용하는 경우에는 상기 제1 렌즈(136)에 의해 투과 및 반사되는 광량이 각각 50%이다. 그러나, 상기 제1 및 제2 반도체 웨이퍼(106, 108)상에 형성된 포토레지스트의 노광시간이나 패턴에 따라서는 상기 제1 렌즈(136)의 상기 광에 대한 투과 및 반사율은 각각 30%:70% 또는 70%:30%와 같이 가변적으로 설정될 수 있는 것이다.
상술한 바와 같은 다중 정렬 방식을 이용한 노광 장치에 따르면, 포토레지스트를 노광하기 위하여 램프로부터 발생되는 광은 축소투영렌즈내에 설치되어 상기 광에 대해서 서로 다른 투과율과 반사율을 갖는 두 개의 렌즈에 의해서 분광된다.
이와 같이 분광된 광은 두 개의 웨이퍼 스테이지에 각각 로딩된 반도체 웨이퍼상의 포토레지스트에 각각 조사되어 상기 포토레지스트를 패터닝한다.
따라서, 한번의 노광 공정을 수행할 때마다 두 개의 반도체 웨이퍼의 포토레지스트에 대한 패터닝 작업이 완료된다. 그러므로, 동일한 시간 동안에 종래 노광 장치 보다 더 많은 양의 반도체 웨이퍼의 노광 공정을 수행할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

  1. 포토레지스트가 형성된 반도체 웨이퍼가 각각 안착되고, 상기 반도체 웨이퍼의 표면과 평행하면서 서로 직교하는 X 또는 Y 방향, 또는 상기 반도체 웨이퍼의 표면과 직교하는 Z 방향으로 상기 반도체 웨이퍼를 움직이기 위한 적어도 두 개의 이동수단;
    상기 반도체 웨이퍼의 포토레지스트를 패터닝하기 위한 광을 발생하기 위한 광발생수단; 및
    상기 적어도 두 개의 이동수단에 각각 안착된 상기 반도체 웨이퍼의 각각의 위치에 대응되도록 설치되고, 상기 광발생수단으로부터 제공되는 광을 투과 또는 반사시켜 상기 반도체 웨이퍼의 포토레지스트에 조사하여서 상기 포토레지스트를 패터닝하기 위한 적어도 두 개의 광조사수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 정렬 방식을 이용한 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 이동수단은 각각 제1 및 제2 반도체 웨이퍼가 안착되는 제1 및 제2 웨이퍼 스테이지이고, 그리고 상기 적어도 두 개의 광조사수단은 상기 제1 및 제2 웨이퍼 스테이지 상에 안착된 상기 제1 및 제2 반도체 웨이퍼에 대응되는 위치에 설치되어 상기 광발생수단으로부터 제공되는 상기 광을 각각 상기 제1 및 제2 반도체 웨이퍼에 조사하기 위한 제1 및 제2 렌즈인 것을 특징으로 하는 다중 정렬 방식을 이용한 노광 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 렌즈는 상기 광발생수단으로부터 제공되는 광량의 일부를 반사하고, 상기 광량의 나머지를 상기 제1 반도체 웨이퍼로 투과시켜 상기 제1 반도체 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트를 패터닝하고, 그리고 상기 제2 렌즈는 상기 제1 렌즈로부터 반사되는 상기 일부 광량의 광을 상기 제2 반도체 웨이퍼로 반사하여 상기 제2 반도체 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트를 패터닝하는 것을 특징으로 하는 다중 정렬 방식을 이용한 노광 장치.
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