KR100793085B1 - 포토 마스크의 헤이즈 발생장치 - Google Patents

포토 마스크의 헤이즈 발생장치 Download PDF

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엄승환
이광재
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Abstract

본 발명은, 헤이즈 발생시까지 포토 마스크에 일정 에너지 세기의 레이저 빔을 조사할 수 있으며, 포토 마스크에 축적되는 레이저 빔의 에너지 양을 정확하게 얻을 수 있을 뿐만 아니라 공정챔버 내부의 환경을 제어할 수 있도록 구조가 개선된 포토 마스크의 헤이즈 발생장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 포토 마스크의 헤이즈 발생장치는 레이저 빔을 방출하는 레이저 방출부; 상기 레이저 빔의 에너지 세기를 조절하는 어테뉴에이터; 상기 레이저 빔이 미리 설정된 형상 및 에너지 분포를 가지도록 상기 레이저 빔을 가공하는 광학계; 레이저 빔이 투과하는 광 투과성 소재로 이루어진 윈도우가 상측에 구비되며, 포토 마스크가 배치되는 공간이 외부와 격리되도록 내부에 형성된 공정챔버; 및 상기 윈도우로 입사되는 레이저 빔의 입사 에너지 세기를 기초로 상기 포토 마스크에 미리 설정된 기준 에너지 세기를 가지는 레이저 빔이 조사되도록 상기 어테뉴에이터를 제어하는 어테뉴에이터 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
반도체, 포토리소그래피 공정, 포토 마스크, 헤이즈

Description

포토 마스크의 헤이즈 발생장치{Device for generating haze on photo mask}
도 1은 종래의 일례에 따른 포토 마스크의 헤이즈 발생장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 헤이즈 발생장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 포토 마스크의 헤이즈 발생장치에 있어서 어테뉴에이터를 제어하는 과정을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 4는 도 2에 도시된 포토 마스크의 헤이즈 발생장치에 있어서 헤이즈 발생시점을 알려주기 위한 알림부의 개략적인 블록도이다.
도 5은 도 2에 도시된 공정챔버의 습도를 제어하는 습도 제어부의 개략적인 블록도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 어테뉴에이터 제어부의 제어 과정을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10...레이저 방출부 20...어테뉴에이터
30...광학계 40...공정챔버
41,42...윈도우 43...가스 센서
44...습도 센서 49...모니터링부
50,51...에너지 측정부 60...습도공급유닛
63...수분공급라인 64...가스공급라인
66...배출라인 71...저장부
72,72a...연산부 73,73a...어테뉴에이터 제어부
75...보정부 80...알림부
81...스토리지부 82...판단부
83...알림장치 90...습도 제어부
91...밸브 제어부 92...유량조절기 제어부
100...포토 마스크의 헤이즈 발생장치
501,511...빔 스플리터 511,512...에너지 미터
631...제1밸브 641...유량조절기
642...제3밸브 661...제2밸브
본 발명은 포토 마스크의 헤이즈 발생장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 포토 마스크의 표면에 성장성 결함인 헤이즈를 인위적으로 형성시켜 헤이즈 발생 원인을 찾기 위한 포토 마스크의 헤이즈 발생장치에 관한 것이다.
최근들어 반도체의 집적도가 증가하면서, 포토리소그래피 공정시에는 200nm 이하 파장의 레이저 빔을 방출하는 광원이 사용되고 있다. 예를 들어, 193nm 파장의 레이저 빔을 방출하는 ArF 엑시머 레이저가 널리 사용된다. 그러나, 200 nm 이하 파장의 레이저 빔을 포토 마스크에 조사하면, 포토 마스크의 표면에 성장성 결함인 헤이즈(haze)가 발생되어 포토 마스크의 성능 저하 및 포토 마스크의 수명 단축을 초래한다. 따라서, 헤이즈 발생 원인의 규명 및 헤이즈 발생 방지 방안에 대한 연구를 위해서, 포토 마스크에 헤이즈를 인위적으로 발생시키는 헤이즈 발생장치에 대한 필요성이 증가하고 있다.
도 1에는 종래의 일례에 따른 포토 마스크의 헤이즈 발생장치(100')가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 헤이즈 발생장치(100')는 193nm 파장의 엑시머 레이저를 방출하는 레이저 방출부(10')와, 레이저 빔이 미리 설정된 형상 및 에너지 분포를 가지도록 레이저 빔을 가공하는 광학계와, 포토 마스크(1)가 내부에 배치되는 공정챔버(40')를 구비한다. 광학계는 복수의 미러(mirror)(31',32',33')와, 레이저 빔의 형상을 가공하는 텔레스코프(34')와, 레이저 빔의 에너지를 균일하게 가공하는 호모지나이저(35')와, 레이저 빔의 초점을 조절하고 레이저 빔의 크기를 조절하는 초점렌즈(36')를 구비한다. 공정챔버(40')의 상측 및 하측에는 레이저 빔을 투과하는 윈도우(41',42')가 설치되어 있다. 공정챔버(40')의 상방 및 하방에는 각각 빔 스플리터(501',511') 및 빔 스플리터에서 반사된 레이저 빔의 에너지를 측정하는 에너지 미터(502',512')가 설치되어 있다. 그리고, 공정챔버(40')의 상측에는 포토 마스크의 표면에 헤이즈 발생 여부를 모니터링하는 전하결합소자 카메라(charge-coupled device camera)(49')가 설치되어 있다. 또한, 공정챔버(40')는 가스를 공급하는 가스공급부(45')와, 습도를 공급하는 습도공급부(60')와 연결되어 있다.
또한, 포토 마스크에 조사되는 레이저 빔의 순수 에너지는 상측 에너지 미터(502')에 의해 측정된 레이저 빔의 에너지 및 빔 스플리터(501')의 투과율에 의해 결정되며, 헤이즈 발생시까지 포토 마스크에 조사되는 레이저 빔의 축적 에너지는 헤이즈 발생시까지 조사되는 레이저 빔의 순수 에너지를 합산하여 얻어진다.
한편, 헤이즈 발생에 영향을 미치는 변수로는 헤이즈 발생시까지 포토 마스크에 축적되는 레이저 빔의 에너지 양 및 공정챔버 내부의 온도, 습도 등의 환경 조건 등이 알려져 있으므로, 이러한 변수는 연구자가 원하는 대로 제어되어야 한다.
그러나, 상술한 헤이즈 발생장치에 있어서는, 연구자가 의도한 에너지 세기의 레이저 빔을 헤이즈 발생시까지 포토 마스크에 조사할 수 없게 된다. 즉, 레이저 빔이 산소와 반응하면 그 레이저 빔의 에너지가 감소하게 되나, 종래에는 공정챔버 내부의 산소에 의한 레이저 빔의 에너지 손실이 고려되지 않은 상태에서 레이저 빔의 순수 에너지 및 헤이즈 발생시까지의 레이저 빔의 축적 에너지가 결정되므로, 레이저 빔의 순수 에너지 및 축적 에너지에 오차가 발생한다.
그리고, 헤이즈 발생시까지 포토 마스크(1)에 일정 에너지 세기를 가지는 레이저 빔이 연속적으로 조사되어야 하나, 종래에는 레이저 방출부(10')에서 방출된 레이저 빔이 광학계에서 가공되어 공정챔버(40')로 조사되도록 구성되어 있을 뿐 레이저 빔의 에너지 세기가 조절되도록 구성되어 있지 않아, 광학계의 효율 변화 등에 의해 포토 마스크에 입사되는 레이저 빔의 에너지가 시간에 따라 변동되더라도 그 레이저 빔의 에너지 변동을 제어할 방법이 없었다.
또한, 공정챔버 내부의 환경 인자, 예를 들어 공정 챔버 내부의 습도, 온도 및 가스 조성에 따라 레이저 빔에 에너지 손실이 발생하게 되나. 종래에는 이러한 공정챔버 내부의 환경 인자를 고려하지 않아 레이저 빔의 순수 에너지 및 축적 에너지를 정확하게 결정할 수 없었다. 나아가, 공정챔버(40') 내부의 환경 인자를 헤이즈 발생시까지 연구자가 원하는 대로 제어할 수 없었다.
그리고, 공기중에 노출되어 있는 광학계, 윈도우(41',42') 및 빔 스플리터(501',511')에 레이저 빔이 조사되면, 레이저 빔이 광학계, 윈도우 및 빔 스플리터와 각각 반응하여 광학계, 윈도우 및 빔 스플리터가 오염되며 오염된 광학계, 윈도우 및 빔 스플리터를 투과하는 레이저 빔의 에너지가 감소한다. 따라서, 레이저 빔의 순수 에너지 및 축적 에너지를 정확하게 측정할 수 없으며 나아가 레이저 빔의 에너지 세기를 일정하게 유지할 수도 없게 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 헤이즈 발생시까지 포토 마스크에 일정 에너지 세기의 레이저 빔을 조사할 수 있으며, 포토 마스크에 축적되는 레이저 빔의 에너지 양을 정확하게 얻을 수 있을 뿐만 아니라 공정챔버 내부의 환경을 제어할 수 있도록 구조가 개선된 포토 마스크의 헤이즈 발생장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 포토 마스크의 헤이즈 발생장치는 레이저 빔을 방출하는 레이저 방출부; 상기 레이저 빔의 에너지 세기를 조절하는 어테뉴에이터; 상기 레이저 빔이 미리 설정된 형상 및 에너지 분포를 가지도록 상기 레이저 빔을 가공하는 광학계; 레이저 빔이 투과하는 광 투과성 소재로 이루어진 윈도우가 상측에 구비되며, 포토 마스크가 배치되는 공간이 외부와 격리되도록 내부에 형성된 공정챔버; 및 상기 윈도우로 입사되는 레이저 빔의 입사 에너지 세기를 기초로 상기 포토 마스크에 미리 설정된 기준 에너지 세기를 가지는 레이저 빔이 조사되도록 상기 어테뉴에이터를 제어하는 어테뉴에이터 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토 마스크의 헤이즈 발생장치의 개략적인 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 포토 마스크의 헤이즈 발생장치에 있어서 어테뉴에이터를 제어하는 과정을 설명하기 위한 개략적인 블록도이며, 도 4는 도 2에 도시된 포토 마스크의 헤이즈 발생장치에 있어서 헤이즈 발생시점을 알려주기 위한 알림부의 개략적인 블록도이며, 도 5는 도 2에 도시된 공정챔버의 습도를 제어하는 습도 제어부의 개략적인 블록도이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예의 포토 마스크의 헤이즈 발생장치(100)는 레이저 방출부(10)와, 어테뉴에이터(20)와, 광학계(30)와, 공정챔버(40)와, 모니터링부(49)와, 에너지 측정부(50,51)와, 습도공급유닛(60)를 구비한다.
레이저 방출부(10)는 레이저 빔을 발생시켜 방출한다. 레이저 방출부(10)는 특히 200nm 이하 파장의 레이저, 예를 들어 193nm 파장의 엑시머 레이저를 발생시켜 방출한다.
어테뉴에이터(attenuator)(20)는 레이저 방출부(10)에서 방출된 레이저 빔의 에너지 세기를 감쇠시켜 조절한다. 레이저 빔의 에너지 세기 조절은 어테뉴에이터(20)의 각도를 조절함으로써 이루어진다.
광학계(30)는 레이저 빔을 가공하여 레이저 빔이 미리 설정된 형상 및 에너지 분포를 가지도록 한다. 광학계(30)는 레이저 빔을 반사시키는 제1미러(31), 제2미러(32) 및 제3미러(33)와, 제1미러(31) 및 제2미러(32) 사이에 배치되며 레이저 빔의 형상을 가공하는 텔레스코프(34)와, 제2미러(32) 및 제3미러(33) 사이에 배치되며 레이저 빔의 에너지를 균일하게 가공하는 호모지나이저(35)와, 호모지나이저(35)와 제3미러(33) 사이에 배치되는 필드 렌즈(field lens)(36)와, 필드 렌즈(36)와 제3미러(33) 사이에 배치되며 레이저 빔의 회절 현상에 의해 형성되는 빔을 차단하는 마스크(37)와, 레이저 빔의 초점을 조절하는 프로젝션 렌즈(38)를 포함한다. 본 실시예에 있어서, 어테뉴에이터(20)에서 에너지 세기가 조절된 레이저 빔이 광학계(30)로 입사되어 가공된 후 공정챔버(40) 쪽으로 출사된다.
공정챔버(40)의 내부에는 외부와 격리된 공간이 형성되어 있다. 공정챔버(40)의 내부공간에는 포토 마스크(1)가 안착되는 스테이지(미도시)가 설치되어 있다. 공정챔버(40)의 상측 및 하측에는 각각 윈도우(41,42)가 설치되어 있다. 각 윈도우(41,42)는 레이저 빔이 투과하는 광 투과성 소재, 예를 들어 유리로 이루 어져 있다. 따라서, 광학계(30)에서 가공된 레이저 빔은 상측 윈도우(41)를 투과하여 포토 마스크(1)에 조사된다. 또한, 공정챔버(40)의 내부공간에는 공정가스, 예를 들어 NH3, O2, N2, SO2 등이 혼합되어 형성되는 공정가스가 충전되어 있다. 그리고, 공정챔버(40)의 내부에는 공정챔버 공간의 공정가스 조성비를 측정하기 위한 가스 센서(43) 및 공정 챔버 내부의 습도를 측정하기 위한 습도 센서(44)가 설치되어 있다.
모니터링부(49)는 공정챔버(40)의 상측에 설치된다. 모니터링부(49)는 포토 마스크(1)의 표면에 헤이즈 발생 여부를 모니터링한다. 본 실시예에 있어서는 모니터링부(49)로는 전하결합소자 카메라(charge-coupled device camera)가 사용된다.
에너지 측정부(50,51)는 공정챔버(40)의 상방 및 하방에 각각 설치되어 있다. 각 에너지 측정부(50,51)는 빔 스플리터(501,511) 및 빔 스플리터로부터 반사된 레이저 빔의 에너지를 측정하는 에너지 미터(501,512)를 포함한다. 공정챔버(40)의 상방에 배치된 에너지 미터(502)는 상측 윈도우(41)로 입사되는 레이저 빔의 에너지를 측정하며, 공정챔버의 하방에 배치된 에너지 미터(512)는 하측 윈도우(42)로부터 출사되는 레이저 빔의 에너지를 측정한다.
습도공급유닛(60)은 공정챔버(40)의 공간에 수분을 공급한다. 습도공급유닛(60)은 물이 저장되어 있는 수조(61)와, 전원 인가시 발열하여 수조를 가열하는 발열체(62)를 구비한다. 수조(61)와 공정챔버(40)는 수분공급라인(63)에 의해 연 결되어 있다. 수조(61)는 가스공급라인(64)을 매개로 불활성 가스, 예를 들어 질소를 공급하는 가스 공급부(65)와 연결되어 있다. 불활성 가스가 가스공급라인(64)을 통해 수조(61)에 공급되면, 발열체(62)의 발열에 의해 형성된 수분이 수분공급라인(63)을 통해서 공정챔버(40)의 공간으로 공급된다. 그리고, 수조(61)에 유입되는 불활성 가스의 양에 따라 공정챔버(40)로 유입되는 수분의 양도 변한다. 즉, 수조(61)에 불활성 가스가 많이 공급될수록 공정챔버(40)의 공간에 더 많은 양의 수분이 공급된다. 한편, 수분공급라인(63)의 외주면에는 전원 인가시 발열하는 히터(67)가 설치되어 있다. 그리고, 히터(67)의 발열에 의해 수분공급라인(63)의 내측벽에 이슬이 맺히는 것이 방지된다. 수분공급라인(63)에는 배출라인(66)이 연결되어 있으며, 수분공급라인(63)과 배출라인(66) 각각에는 제1밸브(631) 및 제2밸브(661)가 설치되어 있다. 가스공급라인(64)에 불활성 가스의 유량을 제어하기 위한 유량조절기(641) 및 제3밸브(642)가 설치되어 있다. 본 실시예에서, 유량조절기(641)로는 질량유량계(mass flow controller)가 사용된다.
또한, 공정챔버(40)는 공정챔버의 내부에 공정가스를 공급하는 가스공급기(45)와 연결되어 있다. 공정챔버(40)의 일측은 가스공급기(45)와 연결된 가스공급관(46)에 연결되며, 공정챔버(40)의 타측은 공정챔버 내의 가스가 배출되는 가스배출관(47)과 연결되어 있다. 가스공급관(46)에는 제4밸브(461)가 설치되어 있으며, 가스배출관(47)에는 공정챔버(40)의 공간의 압력이 일정하게 유지되도록 배출 가스의 부피를 제어하기 위한 자동압력제어기(Auto Pressure controller)(48)가 설치되어 있다.
그리고, 어테뉴에이터(20), 광학계(30) 및 상측 빔 스플리터(501)는 케이스(39)에 수납되어 있으며, 케이스(39)에는 유입포트(391) 및 유출포트(392)가 형성되어 있다. 불활성 가스, 예를 들어 질소 가스가 유입포트(391)를 통해 유입되어 유출포트(392)를 통해 유출되면, 어테뉴에이터(20), 광학계(30) 및 상측 빔 스플리터(501)가 각각 불활성 가스 분위기에 노출되게 되므로, 레이저 빔에 의해 어테뉴에이터(20), 광학계(30) 및 상측 빔 스플리터(501)가 오염되는 현상을 방지할 수 있게 된다. 따라서, 종래와 달리 레이저 빔의 에너지가 감소되는 현상을 방지할 수 있게 된다. 또한, 하측 빔 스플리터(511)도 별도의 케이스(511a)에 수납되며, 케이스(511a)에 불활성 가스가 공급됨으로써 레이저 빔에 의한 하측 빔 스플리터(511)의 오염을 방지할 수 있게 된다. 그리고, 상측 윈도우(41) 및 하측 윈도우(42) 부근에는 각 윈도우(41,42)를 향해 불활성 가스를 방출하는 가스방출부(11)가 각각 설치되어 있어서, 레이저 빔의 조사시 레이저 빔에 의한 각 윈도우(41,42)의 오염을 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 실시예의 헤이즈 발생장치(100)는 저장부(71)와, 연산부(72)와, 어테뉴에이터 제어부(73)와, 알림부(80)를 더 구비한다.
저장부(71)에는 공정가스 조성비 각각에 대응되는 레이저 빔의 에너지 손실율이 저장되어 있다. 여기서, 레이저 빔의 에너지 손실율은, 레이저 빔이 공정가스와 반응하여 그 레이저 빔의 에너지가 줄어드는 경우, 레이저 빔의 에너지 감소 정도를 나타내는 수치이다. 일반적으로 레이저 빔의 에너지 손실은 산소에 의해 가장 많이 발생하나, 산소 이외의 다른 가스에 의해서도 발생하므로, 결국 레이저 빔의 에너지 손실율은 공정가스의 조성비에 따라 변화한다. 레이저 빔의 에너지 손실율은 실험을 통해 경험적으로 얻어지는 것이 바람직하다.
연산부(72)는 에너지 미터(502)에 의해 측정된 레이저 빔의 입사 에너지 세기 및 저장부(72)로부터 독출된 레이저 빔의 에너지 손실율을 입력받아 포토 마스크(1)에 조사되는 레이저 빔의 순수 에너지 세기를 연산한다. 여기서, 독출된 레이저 빔의 에너지 손실율은 가스 센서(43)에 의해 측정된 공정챔버 내의 공정가스의 조성비에 대응되는 레이저 빔의 에너지 손실율이며, 특히 본 실시예에서는 연산부(72)가 레이저 빔의 에너지 손실율을 독출한다. 그리고, 연산부(72)는 하기 수학식 1에 의해 레이저 빔의 순수 에너지 세기를 연산한다.
Figure 112006093429366-pat00001
여기서, Ep은 포토 마스크(1)에 조사되는 레이저 빔의 순수 에너지 세기이며, E1은 에너지 미터(502)에 의해 측정된 레이저 빔의 입사 에너지 세기이며, T1은 빔 스플리터(501)의 투과율이며, T2는 상측 윈도우(41)의 투과율이며, α는 연산된 레이저 빔의 에너지 손실율이다.
이와 같이, 연산부(72)는 공정챔버(40) 내의 공정가스에 의한 레이저 빔의 에너지 감소를 반영하여 레이저 빔의 순수 에너지를 연산하게 되므로, 종래에 비해 더욱 정확한 레이저 빔의 순수 에너지를 얻을 수 있게 된다.
어테뉴에이터 제어부(70)는 에너지 미터(502)에 의해 측정된 레이저 빔의 입사 에너지 세기를 기초로 어테뉴에이터(20)를 제어한다. 특히, 본 실시예에 있어서, 어테뉴에이터 제어부(73)는 연산된 레이저 빔의 순수 에너지 세기를 기초로 어테뉴에이터(20)를 제어한다. 즉, 어테뉴에이터 제어부(73)는, 레이저 빔의 순수에너지 세기가 미리 설정된 기준 에너지 세기와 비교한 후 어테뉴에이터(20)의 각도를 적절하게 조절함으로써 레이저 빔의 순수 에너지 세기가 기준 에너지 세기와 동일해지도록 제어한다. 따라서, 헤이즈 발생시까지 기준 에너지 세기의 레이저 빔이 포토 마스크(1)에 조사되게 된다. 그리고, 헤이즈 발생시까지 포토 마스크(1)에 조사되는 레이저 빔의 축적 에너지도 정확하게 알 수 있게 된다.
알림부(80)는 에너지 미터(512)에 의해 측정된 레이저 빔의 출사 에너지 세기를 기초로 헤이즈 발생시점을 알려준다. 알림부(80)는 스토리지부(81)와, 판단부(82)와, 알림장치(83)를 구비한다.
스토리지부(81)에는 공정 조건 각각에 대응되는 기준값이 저장되어 있다. 여기서, 공정 조건은 공정챔버(40) 내의 공정가스의 조성비, 습도 및 포토 마스크(1)에 조사되는 레이저 빔의 순수 에너지 세기에 의해 결정되며, 기준값은 다양한 공정 조건 각각에 대하여 포토 마스크(1)의 표면에 헤이즈가 발생하는 경우에 있어서 레이저 빔의 출사 에너지 세기이다. 공정 조건과 기준값은 실험을 통해 얻어지며, 기준값은 공정 조건에 따라 다르게 얻어진다.
판단부(82)는 공정챔버(40) 내의 공정가스의 조성비, 습도 및 레이저 빔의 순수 에너지 세기를 입력받아 이 공정챔버의 공정 조건에 대응되는 기준값을 스토리지부(81)로부터 독출하여, 레이저 빔의 출사 에너지가 독출된 기준값과 동일해지는 시점을 헤이즈 발생시점으로 판단한다. 즉, 포토 마스크(1)의 표면에 헤이즈가 형성되면, 포토 마스크(1)를 투과하여 하측 윈도우(42)를 출사하는 레이저 빔의 출사 에너지 세기가 변화하여 기준값과 동일해진다.
알림장치(83)는 헤이즈 발생시점을 연구자에 알리기 위한 것이다. 본 실시예에서 알림장치(83)로는 스피커가 구비되어 있다. 판단부(82)가 스피커에 헤이즈 발생시점에 알림신호를 출력하여 스피커에서 소리가 나게 된다.
또한, 본 실시예의 포토 마스크의 헤이즈 발생장치(100)는 습도 제어부(90)를 더 구비한다.
습도 제어부(90)는 공정챔버(40) 내의 습도를 기초로 공정챔버 내의 습도를 미리 설정된 기준 습도로 유지하기 위한 것이다. 습도 제어부(90)는 제1밸브(631), 제2밸브(661) 및 제3밸브(642)를 제어하는 밸브 제어부(91)와, 유량조절기(641)를 제어하는 유량조절기 제어부(92)를 구비한다.
밸브 제어부(91)는 습도 센서(44)에 의해 측정된 습도가 미리 설정된 기준 습도 이하인 경우에는 제1밸브(631) 및 제2밸브(661)가 각각 개방 및 폐쇄되도록 제어하여, 공정챔버(40)의 공간에 수분이 공급되도록 한다. 그리고, 밸브 제어부(91)는 측정된 습도가 미리 설정된 기준 습도보다 큰 경우에는 제1밸브(631) 및 제2밸브(661)가 각각 폐쇄 및 개방되도록 제어하여 수조(61)내의 수분을 배출라인(66)을 통해서 배출시킴으로써 공정챔버(40)의 공간에 수분이 공급되는 것을 방 지한다. 또한, 밸브 제어부(91)는 헤이즈 발생장치(100)를 사용하는 경우 제3밸브(642)를 항상 개방하여 불활성 가스가 수분공급유닛의 수조(61)로 공급되도록 한다.
그리고, 헤이즈 발생장치(100)를 사용하기 전에 제1밸브(631) 및 제2밸브(661)를 각각 폐쇄 및 개방시킨 상태에서 제3밸브(631)를 개방하여 불활성 가스를 배출라인(66)을 통해 배출시킴으로써, 수분공급유닛의 수조(61) 내측벽, 수분공급라인(63) 및 배출라인(66)의 내측벽에 형성된 이슬을 제거하는 것이 바람직하다. 이는, 공정챔버(40)로 정량의 수분을 공급하여 원하는 습도를 유지하기 위함이다.
유량조절기 제어부(92)는 공정챔버(40)로 공급되는 수분의 양을 증감시키기 위한 것이다. 유량조절기 제어부(92)는 습도 센서(44)에서 측정된 습도를 기초로 유량조절기(641)를 제어하여, 공정챔버(40)로 공급되는 수분의 양이 증감되도록 한다. 따라서, 빠른 시간 내에 공정챔버(40) 내의 습도가 기준 습도와 같아지도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 있어서는 공정가스에 의한 레이저 빔의 에너지 손실이 반영되어 레이저 빔의 순수 에너지가 연산되므로, 종래에 비해 포토 마스크에 조사되는 레이저 빔의 순수 에너지 및 헤이즈 발생시까지 포토 마스크에 조사되는 레이저 빔의 축적 에너지를 정확하게 얻을 수 있게 된다.
또한, 종래와 달리 어테뉴에이터의 각도를 제어함으로써 헤이즈 발생시까지 포토 마스크에 기준 에너지 세기의 레이저 빔을 연속적으로 조사할 수 있게 된다.
그리고, 공정챔버 내의 습도를 연구자의 의도대로 제어할 수 있게 되므로, 습도 변화에 기인한 레이저 빔의 에너지 손실의 발생을 최소화시킬 수 있게 된다. 그리고, 수분공급라인의 외측에 설치된 히터에 의해 수분공급라인 내측벽에 형성된 이슬이 공정챔버로 유입되는 것을 방지함으로써 공정챔버 공간의 습도를 정확하게 제어할 수 있게 된다.
또한, 광학계, 윈도우, 어테뉴에이터 및 빔 스플리터가 불활성 가스 분위기에 노출되도록 구성되어, 레이저 빔에 의한 광학계, 윈도우 및 빔 스플리터 각각의 오염을 방지할 수 있게 되므로, 레이저 빔의 에너지 감쇠를 최소화할 수 있게 된다.
한편, 본 실시예에 있어서는 어테뉴에이터 제어부와 습도 제어부가 별개의 구성요소로 구성되어 있으나, 어테뉴에이터 제어부와 습도 제어부가 일체로 형성될 수도 있다.
그리고, 본 실시예에 있어서는 어테뉴에이터 제어부가 공정챔버 내에서 공정가스에 의한 레이저 빔의 에너지 손실을 고려하여 포토 마스크로 조사되는 레이저 빔의 순수 에너지 세기를 결정하고 이 순수 에너지 세기가 기준 에너지 세기와 동일해지도록 어테뉴에이터를 제어하도록 구성되어 있으나, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 어테뉴에이터 제어부(73a)가 공정챔버 내의 공정가스뿐만 아니라 레이저 빔의 에너지 손실에 영향을 주는 다른 요인도 고려하여 순수 에너지 세기를 결정하도록 구성할 수도 있다.
일반적으로 레이저 빔의 에너지 손실은 공정가스 이외에도 공정챔버 내의 온도, 습도 등의 공정챔버 내의 환경 조건 또는 장시간 사용에 의한 광학계의 특성 변화 등 다양한 요인에 의해 발생된다. 따라서, 공정가스에 의한 레이저 빔의 에너지 손실만을 고려하게 되면, 포토 마스크에 조사되는 레이저 빔의 순수 에너지를 정확하게 측정할 수 없게 된다. 이에, 본 실시예에 있어서는 어테뉴에이터 제어부(73a)가 에너지 미터(512)에 의해 측정된 레이저 빔의 출사 에너지를 이용하여 공정챔버(40) 내의 공정가스 이외의 요인, 특히 공정챔버 내의 환경 조건, 예를 들어 온도 및 습도 등에 의한 에너지 손실을 보상하여 어테뉴에이터(20)를 제어할 수 있도록 보정부(75)가 더 구비되어 있다.
보정부(75)는 공정가스의 조성비 이외에 공정챔버 내의 환경 조건에 기인한 에너지 손실을 보정하기 위한 것이다. 보정부(75)는 에너지 미터(512)에 의해 측정된 레이저 빔의 출사 에너지 세기가 미리 설정된 표준값 이하인 경우 보정 신호를 연산부(72a)로 출력한다. 그리고, 보정 신호를 입력받은 연산부(72a)는 저장부(71)로부터 독출된 레이저 빔의 에너지 손실율 보정한다. 예를 들어, 출사 에너지와 표준값과의 차이값에 기초하여 각 차이값에 대응되는 비례상수를 설정하고 이 비례상수를 독출된 레이저 빔의 에너지 손실율에 곱하여 독출된 레이저 빔의 에너지 손실율을 보정한다. 여기서, 표준값은 레이저 빔의 입사 에너지와, 공정챔버 내의 공정가스에 의한 레이저 빔의 에너지 감소량과의 차이를 기준으로 설정하며, 일반적으로 그 차이값 미만의 범위에서 설정된다.
이와 같이, 측정된 레이저 빔의 출사 에너지 세기가 표준값 이하인 경우에는 보정 신호가 연산부(72a)로 입력되며 연산부(72a)는 독출된 레이저 빔의 에너지 손실율을 보상한 후 그 보상된 에너지 손실율 및 레이저 빔의 입사 에너지 세기를 기 초로 포토 마스크(1)에 조사되는 레이저 빔의 순수 에너지 세기를 연산한다. 한편, 측정된 레이저 빔의 출사 에너지 세기가 표준값을 초과하는 경우에는 보정 신호가 출력되지 않으며 연산부(72)는 독출된 레이저 빔의 에너지 손실율 및 레이저 빔의 입사 에너지 세기를 기초로 포토 마스크(1)에 조사되는 레이저 빔의 순수 에너지 세기를 연산한다. 그리고, 연산부(72a)의 연산 과정에서, 수학식 1이 사용된다. 다만, 수학식 1에서 α는 출사 에너지 세기가 표준값 이하인 경우 보정된 레이저 빔의 에너지 손실율이며, 출사 에너지 세기가 표준값 보다 큰 경우 독출된 레이저 빔의 에너지 손실율이다.
이와 같이 연산된 레이저 빔의 순수 에너지 세기는 어테뉴에이터 제어부(73a)로 입력되어, 어테뉴에이터 제어부(73a)는 연산된 레이저 빔의 순수 에너지 세기가 기준 에너지 세기와 동일해지도록 어테뉴에이터(20)를 제어한다.
상술한 바와 같이 본 실시예에 있어서는 공정챔버 내의 공정가스에 의한 레이저 빔의 에너지 감소 뿐만 아니라 공정챔버 내의 환경 조건, 예를 들어 공정챔버 내의 온도, 습도 등에 의한 레이저 빔의 에너지 감소도 반영하여 레이저 빔의 순수 에너지를 연산하며, 이 연산된 순수 에너지가 포토 마스크에 조사되도록 어테뉴에이터가 제어된다. 따라서, 종래에 비해 포토 마스크에 조사되는 레이저 빔의 순수 에너지 및 헤이즈 발생시까지 포토 마스크에 조사되는 레이저 빔의 축적 에너지를 더욱 정확하게 얻을 수 있게 된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.
상기한 구성의 본 발명에 따르면, 포토 마스크로 조사되는 레이저 빔의 순수 에너지 세기 및 헤이즈 발생시까지 포토 마스크에 조사되는 레이저 빔의 축적 에너지를 정확하게 얻을 수 있게 된다.
또한, 포토 마스크에 일정 에너지 세기의 레이저 빔을 연속적으로 조사할 수 있게 된다.
그리고, 공정챔버의 공간의 습도를 원하는 대로 조절할 수 있게 된다.

Claims (13)

  1. 레이저 빔을 방출하는 레이저 방출부;
    상기 레이저 빔의 에너지 세기를 조절하는 어테뉴에이터;
    상기 레이저 빔이 미리 설정된 형상 및 에너지 분포를 가지도록 상기 레이저 빔을 가공하는 광학계;
    레이저 빔이 투과하는 광 투과성 소재로 이루어진 윈도우가 상측에 구비되며, 포토 마스크가 배치되는 공간이 외부와 격리되도록 내부에 형성된 공정챔버; 및
    상기 윈도우로 입사되는 레이저 빔의 입사 에너지 세기를 기초로 상기 포토 마스크에 미리 설정된 기준 에너지 세기를 가지는 레이저 빔이 조사되도록 상기 어테뉴에이터를 제어하는 어테뉴에이터 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 헤이즈 발생장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    공정가스 조성비 각각에 대응되는 레이저 빔의 에너지 손실율이 저장되어 있는 저장부; 및
    상기 저장부로부터 독출된 상기 공정챔버 내의 공정가스 조성비에 대응되는 레이저 빔의 에너지 손실율 및 상기 레이저 빔의 입사 에너지 세기를 기초로 상기 포토 마스크에 조사되는 레이저 빔의 순수 에너지 세기를 연산하는 연산부;를 더 구비하며,
    상기 어테뉴에이터 제어부는, 상기 연산된 레이저 빔의 순수 에너지 세기가 상기 기준 에너지 세기와 동일해지도록 상기 어테뉴에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 헤이즈 발생장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 공정챔버의 상방에 배치되어 상기 공정챔버의 윈도우로 입사되는 레이저 빔의 입사 에너지 세기를 측정하기 위한 것으로서, 빔 스플리터 및 상기 빔 스플리터로부터 반사된 레이저 빔의 에너지 세기를 측정하는 에너지 미터를 포함하는 에너지 측정부를 더 구비하며,
    상기 연산부는 하기 수학식 1에 의해 상기 레이저 빔의 순수 에너지 세기를 연산하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 헤이즈 발생장치.
    <수학식 1>
    Figure 112006093429366-pat00002
    여기서, Ep은 상기 포토 마스크에 조사되는 레이저 빔의 순수 에너지 세기이며, E1은 상기 에너지 미터에 의해 측정된 레이저 빔의 입사 에너지 세기이며, T1은 상기 에너지 측정부의 빔 스플리터의 투과율이며, T2는 상기 윈도우의 투과율이며, α는 상기 독출된 레이저 빔의 에너지 손실율이다.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 공정챔버의 하측에는 레이저 빔이 투과하는 광 투과성 소재로 이루어진 윈도우가 설치되어 있으며,
    상기 하측 윈도우를 출사하는 레이저 빔의 출사 에너지 세기를 미리 설정된 기준값과 비교하여 상기 출사 에너지 세기가 상기 기준값과 동일해지는 시점을 헤이즈 발생시점으로 판단하여 알려주는 알림부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 헤이즈 발생장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 알림부는,
    공정 조건 각각에 대응되는 기준값이 저장되어 있는 스토리지부;
    상기 공정챔버 내의 공정가스 조성비, 습도 및 레이저 빔의 순수 에너지 세기에 의해 형성된 공정 조건에 대응되는 기준값을 상기 스토리지로부터 독출하여 상기 레이저 빔의 출사 에너지가 상기 기준값과 동일해지는 시점을 헤이즈 발생시점으로 판단하여 알림신호를 출력하는 판단부; 및
    상기 알림신호를 입력받아 상기 헤이즈 발생시점을 알려주는 알림장치;를 구비하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 헤이즈 발생장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 공정챔버의 하측에는 레이저 빔이 투과하는 광 투과성 소재로 이루어진 윈도우가 설치되어 있으며,
    상기 어테뉴에이터 제어부는, 상기 하측 윈도우를 출사하는 레이저 빔의 출사 에너지 세기가 미리 설정된 표준값 이하인 경우 상기 입사 에너지 세기 및 출사 에너지 세기를 기초로 상기 어테뉴에이터를 제어하며, 상기 레이저 빔의 출사 에너지 세기가 상기 표준값 보다 큰 경우 상기 입사에너지 세기를 기초로 상기 어테뉴에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 헤이즈 발생장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    공정가스 조성비 각각에 대응되는 레이저 빔의 에너지 손실율이 저장되어 있는 저장부;
    상기 출사 에너지 세기가 표준값 보다 큰 경우 상기 저장부로부터 독출된 상기 공정챔버 내의 공정가스 조성비에 대응되는 레이저 빔의 에너지 손실율 및 상기 레이저 빔의 입사 에너지 세기를 기초로 상기 포토 마스크에 조사되는 레이저 빔의 순수 에너지 세기를 연산하며, 상기 출사 에너지 세기가 표준값 이하인 경우 상기 독출된 레이저 빔의 에너지 손실율을 보정하여 상기 보정된 에너지 손실율 및 상기 레이저 빔의 입사 에너지 세기를 기초로 상기 포토 마스크에 조사되는 레이저 빔의 순수 에너지 세기를 연산하는 연산부;를 더 구비하며,
    상기 어테뉴에이터 제어부는, 상기 연산된 레이저 빔의 순수 에너지 세기가 상기 기준 에너지 세기와 동일해지도록 상기 어테뉴에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 헤이즈 발생장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 공정챔버의 공간에 수분을 공급하는 수분공급부;
    상기 공정챔버와 상기 수분공급부를 연결하는 수분공급라인; 및
    상기 수분공급라인을 가열하기 위한 히터;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 헤이즈 발생장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 수분공급부는 불활성 가스가 공급되는 가스라인과 연결되어 있으며,
    상기 수분공급라인은 배출라인과 연통되어 있으며,
    상기 수분공급부에서 발생된 수분은 상기 불활성 가스에 의해 상기 공정챔버의 공간으로 유입되는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 헤이즈 발생장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 가스라인에는, 상기 불활성 가스의 유량을 제어하기 위한 유량조절기가 설치되어 있으며,
    상기 수분공급라인 및 배출라인에는 각각 제1밸브 및 제2밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 헤이즈 발생장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 공정챔버 내의 습도를 기초로 상기 공정챔버 내의 습도가 미리 설정된 기준 습도로 유지되도록 상기 유량조절기, 제1밸브 및 제2밸브를 제어하는 습도 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 헤이즈 발생장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 습도 제어부는,
    상기 공정챔버 내의 습도가 미리 설정된 기준 습도보다 큰 경우 상기 제1밸브 및 제2밸브가 각각 개방 및 폐쇄되며 상기 공정챔버 내의 습도가 미리 설정된 기준 습도보다 작은 경우 상기 제1밸브 및 제2밸브가 각각 폐쇄 및 개방되도록 제1밸브 및 제2밸브를 제어하는 밸브 제어부; 및
    상기 수분공급부로부터 유출되는 수분의 양이 증감되도록 상기 유량조절기를 제어하는 유량조절기 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 헤이즈 발생장치.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 어테뉴에이터, 광학계 및 윈도우는 각각 불활성 가스 분위기에 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 포토 마스크의 헤이즈 발생장치.
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