KR100717505B1 - 노광장치의 투영 렌즈 세정장치 - Google Patents

노광장치의 투영 렌즈 세정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 불화아르곤 광원을 이용하는 노광장치의 스캐너 투영 렌즈 표면에 부착되는 오염물질을 고주파 산소 플라즈마를 이용하여 제거함으로써 투영 렌즈 오염을 방지하여 투영 렌즈의 수명을 연장시킬 수 있는 노광장치의 투영 렌즈 세정장치에 관한 것으로, 투영 렌즈의 일부분이 장착되는 렌즈 체결구와 가스가 유입되는 가스 유입구를 갖는 세정 챔버, 세정 챔버를 설정된 진공 상태로 유지시키는 진공 형성부, 세정 챔버의 일측에 결합되며, 진공 상태의 세정 챔버 내에 고주파 플라즈마를 공급하는 고주파 플라즈마 공급부, 고주파 플라즈마 공급부로 공급되는 고주파 플라즈마를 발생시키는 고주파 발생부를 포함하며, 세정 챔버의 렌즈 체결구에 장착되는 투영 렌즈의 표면에 생성된 유기체 오염물질을 세정 챔버 내에 공급되는 고주파 플라즈마를 이용하여 제거한다.
투영 렌즈, 플라즈마, 고주파, 매칭박스

Description

노광장치의 투영 렌즈 세정장치{PROJECTION LENS CLEANING DEVICE OF EXPOSURE APPARATUS}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광장치의 투영 렌즈 세정장치 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 산소 플라즈마에 의해 투영 렌즈의 표면에 부착된 유기체 오염물질이 제거되는 세정과정을 도시한 개략도이다.
본 발명은 노광장치의 투영 렌즈 세정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불화아르곤 광원을 이용하는 노광장치의 스캐너 투영 렌즈 표면에 부착되는 오염물질을 제거하는 노광장치의 투영 렌즈 세정장치에 관한 것이다.
통상적으로, 반도체 웨이퍼 제조 공정 중 노광 공정은 반도체 웨이퍼에 포토레지스트가 도포되고, 노광장치의 광원으로부터 발산된 광은 반도체 웨이퍼에 선택적으로 노광되어 반도체 웨이퍼의 패턴이 형성된다.
노광장치는 반도체 웨이퍼에 패턴을 형성하기 위한 레티클(Reticle)이 고정 설치되는 레티클 스테이지(Reticle Stage)가 있고, 레티클 스테이지 하부에 투영 렌즈(Projection Lens)가 설치되며, 투영 렌즈 하부에는 패턴이 형성될 반도체 웨이퍼가 위치되는 웨이퍼 스테이지를 포함한다.
일반적으로 248nm 파장의 불화크립톤(KrF) 광원을 이용하는 노광장치의 경우 투영 렌즈는 퓨즈드 실리카(Fused Silica)로 구성되고, 193nm 파장의 불화아르곤(ArF) 광원을 이용하는 노광장치의 경우 투영 렌즈는 불화칼슘(CaF2)으로 구성된다.
상기한 구성의 노광장치는, 광원에서 광이 발산되면 광은 레티클 스테이지를 거쳐 투영 렌즈를 투과한 후, 포토레지스트가 도포된 반도체 웨이퍼에 노광되고 레티클 스테이지에 형성된 패턴이 반도체 웨이퍼에 형성된다.
이때, 반도체 노광 공정에 사용되는 투영 렌즈가 포함된 스캐너는 고출력의 레이저 광원, 예를 들면, 불화크립톤(KrF) 및 불화아르곤(ArF) 등의 광원에 지속적으로 노출되면서 투영 렌즈의 열화가 발생된다.
상기한 바와 같이 투영 렌즈의 열화 현상으로 투영 렌즈의 표면에 무기염 등의 오염 물질이 서서히 부착되어 투과율을 저하시키고 산란광에 의한 플레어(Flare) 현상을 일으키며, 투영 렌즈의 상부 및 하부에 오염 물질(예를 들면, 황화암모늄((NH4)2SO4))이 침착되어 투영 렌즈의 수명을 단축시키는 문제점이 있다.
특히, 불화아르곤(ArF)용 투영 렌즈는 불화칼슘(Calcium Fluoride)을 다량 함유하고 있어 오염에 민감하므로 장비의 설치(Set up), 예방 유지 보수(PM ; Preventive Maintenance), 정비시 장비가 오픈(Open)될 경우에는 투영 렌즈가 오염 되어 장비의 파워 강도 저하(Power Intensity Drop) 및 플레어 현상 등을 유발할 수 있다.
따라서, 유기체 혼합물(Organic Compound) 및 실리콘 혼합물(Silicon Compound)에 의해 불화아르곤(ArF) 광원을 이용하는 노광장치의 투영 렌즈 손상이 우려되는 바 이들 화합물을 제거해야 하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 불화아르곤 광원을 이용하는 노광장치의 스캐너 투영 렌즈 표면에 부착되는 오염물질을 고주파 산소 플라즈마를 이용하여 제거함으로써 투영 렌즈 오염을 방지하여 투영 렌즈의 수명을 연장시킬 수 있는 노광장치의 투영 렌즈 세정장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 투영 렌즈의 일부분이 장착되는 렌즈 체결구와 가스가 유입되는 가스 유입구를 갖는 세정 챔버, 세정 챔버를 설정된 진공 상태로 유지시키는 진공 형성부, 세정 챔버의 일측에 결합되며, 진공 상태의 세정 챔버 내에 고주파 플라즈마를 공급하는 고주파 플라즈마 공급부, 고주파 플라즈마 공급부로 공급되는 고주파 플라즈마를 발생시키는 고주파 발생부를 포함하며, 세정 챔버의 렌즈 체결구에 장착되는 투영 렌즈의 표면에 생성된 유기체 오염물질을 세정 챔버 내에 공급되는 고주파 플라즈마를 이용하여 제거하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한 다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광장치의 투영 렌즈 세정장치 구성을 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 산소 플라즈마에 의해 투영 렌즈의 표면에 부착된 유기체 오염물질이 제거되는 세정과정을 도시한 개략도이다.
도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 노광장치의 투영 렌즈 세정장치 구성 및 세정과정을 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 노광장치의 투영 렌즈 세정장치는 세정 챔버(110), 진공 형성부, 고주파 플라즈마 공급부(120), 고주파 발생부(130)를 포함하며, 세정 챔버(110)의 렌즈 체결구(112)에 장착되는 투영 렌즈(100)의 표면에 생성된 유기체 오염물질(102)을 세정 챔버(110) 내에 공급되는 고주파 플라즈마를 이용하여 제거하는 것이다. 즉, 본 발명은 불화아르곤(ArF) 스캐너를 이용함에 있어서 파워 강도 저하와 플레어(Flare) 현상의 주원인이 되는 투영 렌즈(100)의 유기체 오염물질(102)을 산소 플라즈마 처리를 이용하여 제거함으로써 투영 렌즈(100)의 오염 정도를 현저히 감소시키는 투영 렌즈 세정장치에 관한 것이다.
세정 챔버(110)는 투영 렌즈(100)의 일부분(오염된 부분)이 장착되는 렌즈 체결구(112)가 도 1에 도시된 바와 같이 세정 챔버(110)의 상측에 형성되며, 가스 가 유입되는 가스 유입구(114)가 일측(좌측)에 형성된다. 세정 챔버(110)의 형상은 투영 렌즈(100)의 형상에 대응하여 다양한 설계변경을 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 세정 챔버(110)는 원통형상으로 형성될 수 있다.
세정 챔버(110)의 가스 유입구(114)로 공급되는 가스는 산소 가스(Oxygen Gas)로 이루어지는 것이 바람직하다. 아르곤 가스(Argon gas)가 아닌 산소 가스를 사용하여 석영(Quartz)으로 구성된 투영 렌즈(100)에 손상을 입히지 않으면서 유기체 재료(Organic Material)를 제거할 수 있다. 석영으로 구성된 투영 렌즈(100)는 그 성분이 실리카(SiO2)이므로 같은 원소인 산소 플라즈마를 사용하면 식각되는 것을 방지할 수 있다. 만약, 산소 분자가 떨어져나가도 산소 이온(O2 +)이 그 자리를 다시 채우게 된다.
아르곤 가스는 분자의 크기가 비교적 큰 불활성 기체이기 때문에 아르곤 플라즈마가 투영 렌즈(100)를 식각시켜 버릴 수 있다. 아르곤 원자가 산소 원자 보다 커서 실리카에서 산소의 결합(Bonding)을 끊어버리게 된다.
진공 형성부는 세정 챔버(110)를 설정된 진공 상태로 유지시키는 기능을 하며, 세정 챔버(110) 내의 공간을 10-3토르(Torr)의 저진공 상태로 형성시키는 것이 바람직하다. 진공 형성부는 세정 챔버(110) 내의 공간을 요구되는 진공 상태로 형성시키는 구성이면 바람직하다. 본 발명의 실시예에 적용되는 진공 형성부는 진공 펌프와 진공 밸브 등의 구성으로 이루어지는 일반적인 진공 형성장치를 적용할 수 도 있다.
진공 형성부는 노광장치에 직접 장착될 수 있으며, 집광 렌즈에서 투영 렌즈(100)로 연결되는 부위나 투영 렌즈(100)와 웨이퍼 스테이지(Wafer Stage) 상단까지의 공간을 청정 공기(Clean Air) 대신 10-3토르 정도의 저진공 상태로 만들어 1차적으로 투영 렌즈(100)의 오염을 방지할 수도 있다.
고주파 플라즈마 공급부(120)는 세정 챔버(110)의 일측(우측)에 결합되며, 진공 상태의 세정 챔버(110) 내에 고주파 플라즈마를 공급하는 고주파 플라즈마 건(RF Plasma Gun)으로 구성된다.
고주파 발생부(130)는 고주파 플라즈마 공급부(120)로 공급되는 고주파 플라즈마를 발생시킨다. 고주파 발생부(130)는 고주파 매칭박스(RF Matching Box)로 구성되는 것이 바람직하다. 고주파 플라즈마를 이용한 고주파 매칭박스는 세정 챔버(110)의 내부에 저전압에서 소스(액체 또는 기체)를 주입한 상태에서 고주파 전장을 가하여 방출된 전자가 소스 원자를 플라즈마 상태로 변화시키는 기능을 한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 실시예는 직류(DC) 방식이 아닌 고주파(RF) 방식을 채택함으로써 투영 렌즈(100)와 투영 렌즈부 보디(Body)에 손상을 줄일 수 있다. 여기서, 투영 렌즈부 보디는 투영 렌즈(100)를 고정시키고 있는 이음새와 투영 렌즈(100)를 지지하는 투영 렌즈(100) 주변의 구조물을 말한다.
한편, 고전압(High Voltage)을 이용하는 직류 방식은 스파크를 발생하여 오히려 내부를 오염시킬 수 있다. 이와는 달리, 고주파수를 이용한 방식이 전기 스파 크에 의한 돌발사고를 근본적으로 막을 수 있다.
상기한 바와 같은 구성에 의해 투영 렌즈(100)의 표면으로부터 제거된 오염물질(102)들은 배출구(Exhaust)를 통해 배출된다. 오염물질(102)의 배출은 트랙(Track)에서 희석제(Thinner) 등의 화학 약품(Chemical)을 배출하는 배출구를 통해 함께 배출시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 노광장치의 투영 렌즈 세정장치는 고주파 산소 플라즈마를 이용하여 저진공 상태에서 유기체 혼합물을 제거하여 불화아르곤 광원을 이용하는 노광장치의 스캐너 투영 렌즈 표면에 부착되는 오염물질을 제거함으로써 파워 강도 저하와 플레어 현상을 해소할 수 있는 효과가 있다.
또한, 투영 렌즈 연결부를 진공화하여 오염을 원천 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 투영 렌즈의 일부분이 장착되며 세정 챔버의 상측에 형성되는 렌즈 체결구와 산소 가스가 유입되는 가스 유입구를 갖는 세정 챔버;
    상기 세정 챔버를 설정된 진공 상태로 유지시키는 진공 형성부;
    상기 세정 챔버의 일측에 결합되며, 진공 상태의 상기 세정 챔버 내에 고주파 플라즈마를 공급하는 고주파 플라즈마 공급부;
    상기 고주파 플라즈마 공급부로 공급되는 고주파 플라즈마를 발생시키는 고주파 발생부를 포함하며,
    상기 세정 챔버의 렌즈 체결구에 장착되는 투영 렌즈의 표면에 생성된 유기체 오염물질을 상기 세정 챔버 내에 공급되는 고주파 플라즈마를 이용하여 제거하는 노광장치의 투영 렌즈 세정장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 진공 형성부는
    상기 세정 챔버 내의 공간을 10-3torr의 저진공 상태로 형성시키는 노광장치의 투영 렌즈 세정장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고주파 발생부는 고주파 매칭박스로 구성되는 노광장치의 투영 렌즈 세정장치.
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