KR100628251B1 - 노광장비의 렌즈 오염 검출 장치 - Google Patents

노광장비의 렌즈 오염 검출 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노광장비에 장착된 렌즈의 오염 정도를 검출할 수 있는 노광장비의 렌즈 오염 검출 장치에 관한 것으로, 광원 및 렌즈를 구비하여 포토 레지스트를 노광하기 위한 노광 장비에 있어서, 상기 렌즈와 동일한 물질로 형성되어 대기중에 분포된 아민 또는 유기화합물들과 반응하도록 상기 광원이 통과되는 위치에 설치되는 오염 검출용 시료와, 상기 오염 검출용 시료를 통과한 빛의 투과도를 측정하는 센서와, 상기 센서에 의해 측정된 빛의 투과도를 비교 분석하여 상기 렌즈의 오염정도를 측정하는 제어부를 포함하여 구성된 것이다.
노광 장치, 렌즈 오염 검출 장치

Description

노광장비의 렌즈 오염 검출 장치{Device for Detecting contamination of lens in the exposure device}
도 1은 종래의 노광장비의 구조 단면도
도 2는 일반적인 노광 장비에서 렌즈의 오염을 설명하기 위한 설명도
도 3은 본 발명에 따른 노광 장비의 렌즈 오염 검출 장치의 구성 단면도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 광원 11 : 컨덴서 렌즈
12 : 레티클 13 : 투사 렌즈계
14 : 웨이퍼 스테이지 15 : 기판
16 : 다이크로믹 미러 17 : 미러
18 : 오염 검출용 시료 19 : 센서
20 : 제어부 21 : 표시부
본 발명은 노광장비에 관한 것으로, 특히 노광장비에 장착된 렌즈의 오염 정도를 검출할 수 있는 노광장비의 렌즈 오염 검출 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 다양한 형태의 막(예를 들어, 실리콘막, 산화막, 필드 산화막, 폴리 실리콘막, 금속 배선막 등)이 다층구조로 적층되는 형태를 갖는다. 이러한 다층구조의 반도체 소자를 제조하기 위해서는 임의의 물질층을 증착하는 공정, 산화 공정, 포토 리소그라피 공정(포토 레지스트막 도포, 노광, 현상공정 등), 에칭 공정, 세정 공정, 린스 공정 등과 같은 여러 가지 공정들을 필요로 한다.
이 때, 임의의 물질층을 선택적으로 패터닝하기 위해서는 증착된 임의의 물질층위에 스핀 코팅 등의 방법으로 포토레지스트(감광막)를 도포하고, 마스크를 통해 상기 포토레지스트에 광을 조사하여 노광한 후, 노광된 포토레지스트를 현상함으로써 상기 임의의 물질층위에 원하는 포토레지스트 마스크 패턴을 형성한다. 그리고, 상기와 같은 포토레지스트 마스크 패턴을 마스크로 이용하여 상기 임의의 물질층을 선택적으로 제거(식각)함으로써 원하는 패턴을 얻게된다.
이와 같이 포토레지스트를 도포하고 마스크를 이용하여 상기 포토레지스트를 노광하는 노광 장비가 반도체 소자를 제조하기 위해서는 필수적으로 필요하게 된다.
이와 같은 노광 장비를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 노광 장비의 구성 단면도이다.
일반적인 노광 장비는, 도 1에 도시한 바와 같이, 포토레지스트가 도표된 기판(5)을 위치시키기 위한 웨이퍼 스테이지(wafer stage)(4)와, UV 광을 발광하는 광원(Light source)(10)과, 상기 광원으로부터 발광된 광을 응집시키는 역활을 하 는 컨덴서 렌즈(Condensor Lens)(1)와, 패터닝하고자 하는 형상으로 투과영역과 차광영역이 형성되어 상기 컨덴서 렌즈(1)로부터 방출된 빛을 선택적으로 투과시키기 위한 레티클(혹은 마스크)(Reticle)(2)과, 상기 레티클(2)을 통과한 빛을 일정 크기로 집속시켜 상기 웨이퍼 스테이지(4)상에 위치된 기판(5)에 광을 조사하는 투사(projection) 렌즈계(3)를 구비하여 구성된다.
이와 같이 구성된 노광 장비를 이용하여 노광 공정을 진행하면, 상기 광원(10)에서 발산된 빛이 상기 컨덴서 렌즈(1) 및 레티클(2)을 거쳐 투사 렌즈계(3)를 투과한 후, 상기 포토레지스트가 도포된 기판에 노광되고, 이를 통해 상기 레티클(2)에 형성된 패턴이 상기 기판상에 포토레지스트에 전사된다.
그리고, 이와 같이 노광된 상기 포토레지스트는 빛이 조사된 부분과 조사되지 않는 부분의 특성이 변화되고, 상기 노광된 기판의 포토레지스트는 현상액으로 현상하면 빛이 조사된 부분과 빛이 조사되지 않는 부분이 선택적으로 패터닝된다.
그러나, 이와 같은 노광 장비를 이용하여 기판을 노광할 때, 상기 노광 장비의 렌즈가 아민(암모니아의 수소원자를 탄화수소기로 치환한 형태의 화합물) 및 유기화합물 등에 의해 오염이 된다.
즉, 사람의 몸에서 자연적으로 배출되는 물질은 아민과 반도체 공정상에서 필수적으로 사용되는 유기화합물들이 반도체 소자 제조 라인내의 대기중에 분포하게 되고, 이와같이 오염된 대기가 상기 노광 장비 내부로 유입된다. 그리고, 노광 공정 시,이러한 오염 물질들이 조사되는 광(UV)에 의하여 렌즈와 반응하므로 노광 장비내의 렌즈를 오염시키게 된다.
도 2는 일반적인 아민 및 유기화합물 등에 의해 렌즈가 오염됨을 설명하기 위한 설명도이다.
상술한 바와 같이, 사람의 몸에서 자연적으로 배출되는 아민과 유기화합물들이 노광 공정 시 조사되는 광(UV)에 의하여 렌즈와 반응하여 렌즈 표면을 거칠게 하거나 새로운 물질이 만들에저 렌즈 표면에 부착되어 렌즈의 투과도를 감소시키고 원하지 않는 패턴이 포토리소그래피 공정에서 발생되게 된다.
따라서, 종래에는 상기 노광 장비에 상기 아민 및 유기화합물이 직접적으로 유입되는 것을 방지하기 위하여 화학적 필터(Chemical filter)를 설치하였고, 노광 장비내에 상기 아민 농도 및 유기 화합물 농도를 모니터링할 수 있는 별도의 장비를 설치하여 상기 아민 농도 및 유기화합물의 농도를 표시해 주었다. 하지만 렌즈의 오염 정도를 측정할 수 있는 장치가 별도로 구비되지 않았다.
이와 같은 종래의 노광 장비 및 노광 방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 반도체 소자 생산 라인은 풀(full) 가동되기 때문에 유지 보수 시간을 자주 갖을 수 없으므로, 노광 장비의 유지 보수(clean) 주기가 길어 렌즈를 세척할 시간을 넘길 경우 렌즈 자체를 교체해야하고 더불어 비용 발생이 추가된다.
둘째, 상기와 같이 렌즈를 세척할 시간을 넘길 경우 오염된 렌즈를 통해 노광 공정이 진행되므로 기판에 형성되는 패턴의 해상도를 감소시켜 패턴 불량을 유발하게 된다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 렌즈와 동일한 물질로 렌즈 오염 검출용 시료를 상기 노광 장비에 설치하고 상기 시료의 투과도를 검출하여 렌즈의 오염 정도를 측정할 수 있는 노광 장비의 렌즈 오염 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 노광장비의 렌즈 오염 검출 장치는, 광원 및 렌즈를 구비하여 포토 레지스트를 노광하기 위한 노광 장비에 있어서, 상기 렌즈와 동일한 물질로 형성되어 대기중에 분포된 아민 또는 유기화합물들과 반응하도록 상기 광원이 통과되는 위치에 설치되는 오염 검출용 시료와, 상기 오염 검출용 시료를 통과한 빛의 투과도를 측정하는 센서와, 상기 센서에 의해 측정된 빛의 투과도를 비교 분석하여 상기 렌즈의 오염정도를 측정하는 제어부를 포함하여 구성됨에 그 특징이 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 노광장비의 렌즈 오염 검출 장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 노광 장비의 렌즈 오염 검출 장치의 구성 단면도이다.
본 발명에 따른 노광 장비의 렌즈 오염 검출 장치는, 도 3에 도시한 바와 같이, 포토레지스트가 도표된 기판(15)을 위치시키기 위한 웨이퍼 스테이지(wafer stage)(14)와, UV 광을 발광하는 광원(Light source)(10)과, 상기 광원으로부터 발광된 광을 응집시키는 역활을 하는 컨덴서 렌즈(Condensor Lens)(11)와, 상기 컨덴 서 렌즈(11)를 통과한 광 중 일부는 반사시키고 일부는 투과하는 다이크로믹 미러(Dichromic mirror)(16)와, 패터닝하고자 하는 형상으로 투과영역과 차광영역을 구비하고 상기 다이크로믹 미러(16)에 의해 반사된 빛을 선택적으로 투과시키기 위한 레티클(혹은 마스크)(Reticle)(12)과, 상기 레티클(12)을 통과한 빛을 일정 크기로 집속시켜 상기 웨이퍼 스테이지(14)상에 위치된 기판(15)에 광을 조사하는 투사(projection) 렌즈계(13)와, 상기 다이크로믹 미러(16)에 의해 투과된 빛을 임의의 방향으로 반사 시키는 미러(17)와, 상기 컨덴서 렌즈(11) 또는 투사 렌즈계(13)와 같은 물질(예를들면, SiO2 glass)로 형성되고, 상기 렌즈들과 같은 조건으로 상기 아민 또는 유기화합물에 의해 오염되도록 상기 미러(17)에 의해 반사된 빛의 경로에 설치되는 오염 검출용 시료(18)와, 상기 오염 검출용 시료(18)를 통과한 빛의 투과도를 측정하는 센서(19)와, 상기 센서(19)에 의해 측정된 빛의 투과도를 비교 분석하여 렌즈의 오염정도를 측정하고 이를 표시부(21)에 표시하는 제어부(20)를 구비하여 구성된다.
여기서, 상기 미러(17)는 본 발명의 필수 구성요소는 아니므로 미러(17)를 설치하지 않아도 무방하고, 상기 센서(19)는 포토 다이오드, 포토 트랜지스터 또는 포토커플러 등의 수광로 구성된다.
또한, 상기 오염 검출용 시료(18)에 조사되는 광원은 상기와 같이 다이크로믹 미러(17)에 의해 별도로 만들어지지 않고, 노광 장비에서 상기 기판(15)의 위치를 검출하거나 기판(15)을 정렬하기 위해 사용하는 광원을 이용할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 노광 장비의 렌즈 오염 검출 장치의 렌즈 오염 검출 방법을 설명하면 다음과 같다.
즉, 노광 공정을 진행하면, 상기 광원(10)에서 발산된 빛이 상기 컨덴서 렌즈(11)를 통해 응집되고 상기 다이크로믹 미러(16)에 의해 일부는 반사되고 일부는 투과된다. 그리고 상기 다이크로믹 미러(16)에 의해 반사된 빛은 레티클(12)을 거쳐 투사 렌즈계(13)를 투과한 후, 상기 포토레지스트가 도포된 기판(15)에 노광되고, 이를 통해 상기 레티클(12)에 형성된 패턴이 상기 기판(15)상의 포토레지스트에 전사된다.
이와 동시에, 상기 다이크로믹 미러(16)에 의해 투과된 빛은 상기 미러(17)를 통해 오염 검출용 시료(18)에 조사된다.
이 때, 상기 오염 검출용 시료(18)는 상기 렌즈들과 같은 조건을 갖고 있기 때문에 상기 렌즈들이 아민 및 유기화합물에 의해 오염되는 것처럼, 상기 오염 검출용 시료(18)도 상기 아민 및 유기화합물에 의해 오염되어 투과도가 저하된다. 따라서, 상기 센서(19)가 상기 오염 측정용 시료(18)의 투과도를 측정하고 이를 상기 제어부(20)가 비교 분석하여 렌즈의 오염정도를 측정하고 이를 표시부(21)에 표시한다. 따라서 작업자는 표시부(21)에 표시된 렌즈의 오염 정도에 따라 노광 장비를 세정하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 노광 장비의 렌즈 오염 검출 장치에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 노광 장비에 렌즈와 동일한 물질로 렌즈 오염 검출용 시료를 설치하여 상기 시료의 투과도를 분석하여 렌즈의 오염 정도를 측정하고 이를 표시해 주기 때문에 작업자가 적절한 시기에 렌즈를 세척할 수 있는 기회를 부여할 수 있다.
따라서, 반도체 소자 생산 라인이 풀(full) 가동되더라도 적당한 시기에 노광 장치의 유지 보수 시간을 갖을 수 있기 때문에 세척 기간이 경과하여 렌즈가 파손되고 렌즈 자체를 교체해야함을 방지할 수 있다.
둘째, 상기와 같이 렌즈를 세척할 시간을 알려주기 때문에 렌즈의 오염으로 인한 패턴 불량을 방지할 수 있다.

Claims (6)

  1. 광원 및 렌즈를 구비하여 포토 레지스트를 노광하기 위한 노광 장비에 있어서,
    상기 렌즈와 동일한 물질로 형성되어 대기중에 분포된 아민 또는 유기화합물들과 반응하도록 상기 광원이 통과되는 위치에 설치되는 오염 검출용 시료와,
    상기 오염 검출용 시료를 통과한 빛의 투과도를 측정하는 센서와,
    상기 센서에 의해 측정된 빛의 투과도를 비교 분석하여 상기 렌즈의 오염정도를 측정하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 노광 장비의 렌즈 오염 검출 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부의 제어에 의해 상기 렌즈의 오염 정도를 표시하는 표시부를 더 포함함을 특징으로 하는 노광 장비의 렌즈 오염 검출 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염 측정용 시료는 실리콘 산화막 글라스로 형성됨을 특징으로 하는 노광 장비의 렌즈 오염 검출 장치.
  4. 포토레지스트가 도표된 기판을 위치시키기 위한 웨이퍼 스테이지와,
    광을 발광하는 광원과,
    상기 광원으로부터 발광된 광을 응집시키는 역활을 하는 컨덴서 렌즈와,
    상기 컨덴서 렌즈를 통과한 광 중 일부는 반사시키고 일부는 투과하는 다이크로믹 미러와,
    투과영역과 차광영역을 구비하여 상기 다이크로믹 미러에 의해 반사된 빛을 선택적으로 투과시키기 위한 레티클과,
    상기 레티클을 통과한 빛을 일정 크기로 집속시켜 상기 웨이퍼 스테이지상에 위치된 기판에 광을 조사하는 투사 렌즈계와,
    상기 컨덴서 렌즈 또는 투사 렌즈계와 같은 물질로 형성되고, 상기 렌즈들과 같은 조건으로 아민 또는 유기화합물에 의해 오염되도록 상기 다이크로믹 미러에 의해 투과된 빛의 경로에 설치되는 오염 검출용 시료와,
    상기 오염 검출용 시료를 통과한 빛의 투과도를 측정하는 센서와,
    상기 센서에 의해 측정된 빛의 투과도를 비교 분석하여 렌즈의 오염정도를 측정하고 이를 표시하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 노광 장비의 렌즈 오염 검출 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 오염 측정용 시료는 실리콘 산화막 글라스로 형성됨을 특징으로 하는 노광 장비의 렌즈 오염 검출 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 다이크로믹 미러에서 투과된 빛의 경로를 상기 오염 측정용 시료쪽으로 반사시키는 미러를 더 포함함을 특징으로 하는 노광 장비의 렌즈 오염 검출 장치.
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