KR100933592B1 - Exposure equipment with automatic temperature control and automatic temperature control method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동 온도 제어 장치가 구비된 노광 장비 및 노광 장비 자동 온도 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노광 장비의 온도를 자동으로 감지하고 감지된 온도를 기초로 냉매의 공급량을 조절하여 노광 장비의 온도를 자동으로 제어할 수 있는 자동 온도 제어 장치가 구비된 노광 장비 및 노광 장비 자동 온도 제어 방법에 관한 것으로,본 발명의 자동 온도 제어 장치가 구비된 노광 장비는, 투영렌즈의 하우징(40) 내부의 일측에 구비되어 냉매의 압력을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 압력센서(60); 상기 투영렌즈의 하우징(40)의 외측에 설치되고 상기 압력센서(60)와 전기적으로 연결되어 데이터베이스(80)에 저장된 기준값과 상기 압력센서에서 감지한 상기 투영렌즈의 하우징(40) 내부의 냉매의 압력을 비교하는 중앙처리장치(70); 상기 비교 결과를 토대로 노광 장비 및 밸브(50)를 제어하는 제어부(90)를 포함하는 자동 온도 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an exposure apparatus equipped with an automatic temperature control apparatus and an exposure apparatus automatic temperature control method. More particularly, the exposure apparatus may automatically detect a temperature of an exposure apparatus and adjust a supply amount of a refrigerant based on the detected temperature. The exposure apparatus and the exposure apparatus equipped with the automatic temperature control device which can automatically control the temperature of the exposure apparatus, The exposure apparatus with the automatic temperature control device of the present invention, the housing 40 of the projection lens A pressure sensor (60) provided at one side of the inside to detect a pressure of the refrigerant and convert the pressure into an electrical signal; A reference value stored in the database 80 and electrically connected to the pressure sensor 60 and installed on the outside of the housing 40 of the projection lens and the refrigerant inside the housing 40 of the projection lens detected by the pressure sensor. A central processing unit 70 for comparing the pressures; And an automatic temperature control device including a control unit 90 for controlling the exposure apparatus and the valve 50 based on the comparison result.
본 발명에 따른 자동 온도 제어 장치가 구비된 노광 장비 및 노광 장비 자동 온도 제어 방법에 의하면, 투영렌즈의 하우징을 순환하는 냉매의 압력을 일정하게 하여 투영렌즈의 온도를 일정하게 함으로서 정밀한 노광공정을 진행할 수 있다.According to the exposure apparatus equipped with the automatic temperature control apparatus and the automatic temperature control method of the exposure apparatus according to the present invention, the pressure of the refrigerant circulating through the housing of the projection lens is constant so that the temperature of the projection lens is constant to perform a precise exposure process. Can be.
Description
본 발명은 자동 온도 제어 장치가 구비된 노광 장비 및 노광 장비 자동 온도 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 노광 장비의 온도를 자동으로 감지하고 감지된 온도를 기초로 냉매의 공급량을 조절하여 노광 장비의 온도를 자동으로 제어할 수 있는 자동 온도 제어 장치가 구비된 노광 장비 및 노광 장비 자동 온도 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an exposure apparatus equipped with an automatic temperature control apparatus and an exposure apparatus automatic temperature control method. More particularly, the exposure apparatus may automatically detect a temperature of an exposure apparatus and adjust a supply amount of a refrigerant based on the detected temperature. The exposure apparatus and the exposure apparatus automatic temperature control method provided with the automatic temperature control apparatus which can automatically control the temperature of this invention.
노광 공정은 유기적인 포토레지스트를 사용하여 포토레지스트막을 반도체 기판 상에 형성한 후, 포토레지스트막을 노광하여 포토레지스트 패턴으로 형성하는 기술이다.An exposure process is a technique of forming a photoresist film on a semiconductor substrate using organic photoresist, and then exposing the photoresist film to form a photoresist pattern.
구체적으로는, 절연막 또는 도전막이 형성되어 있는 반도체 기판 상에 광을 조사하면, 알칼리성 용액에 대한 용해도 변화가 일어나게 되는 유기층인 포토레지스트막을 형성한다.Specifically, when light is irradiated onto a semiconductor substrate on which an insulating film or a conductive film is formed, a photoresist film, which is an organic layer in which solubility change in an alkaline solution occurs, is formed.
포토레지스트막의 상부에 소정 부분 만을 선택적으로 노광할 수 있도록 레티클을 배치한 상태에서, 포토레지스트막으로 광을 조사한다. 광이 조사된 포토레지스트막을 현상함으로써, 반도체 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성한다.Light is irradiated to the photoresist film in a state where the reticle is disposed so as to selectively expose only a predetermined portion over the photoresist film. By developing the photoresist film irradiated with light, a photoresist pattern is formed on the semiconductor substrate.
포토레지스트 패턴은 반도체 기판 상에 형성되어 있는 막을 식각하기 위한 마스크이다. 따라서, 포토레지스트 패턴이 정확한 위치에 정확한 크기로 형성되는 것이 매우 중요하다.The photoresist pattern is a mask for etching a film formed on a semiconductor substrate. Therefore, it is very important that the photoresist pattern is formed in the correct position at the correct size.
특히, 미세한 선폭을 갖는 최근의 반도체 장치를 제조하기 위해서는, 노광 공정에서 초점 위치, 광량 등과 같은 노광 조건들을 최적화하는 것이 요구된다.In particular, in order to manufacture a recent semiconductor device having a fine line width, it is required to optimize the exposure conditions such as the focus position, the light amount, etc. in the exposure process.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 노광장치를 설명한다.Hereinafter, a conventional exposure apparatus will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래 기술에 따른 노광 장비를 나타낸 개략적인 정면도, 도 2는 종래 기술에 따른 노광 장비에 구비된 온조 제어 장치의 개략적인 정면도이다.1 is a schematic front view showing an exposure apparatus according to the prior art, Figure 2 is a schematic front view of a temperature control apparatus provided in the exposure equipment according to the prior art.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 노광 장비는 빛을 발생시키는 광원(10)과, 상기 광원(10)에서 발생된 빛을 원하는 형태로 변경시키는 광학 시스템(11)을 포함한다. 상기 광학 시스템(11)을 수평하게 통과한 빛은 반사경(12)에 의해 90°만큼 경로가 전환되어 연직 하부를 향하게 된다. 경로가 전환된 빛은 집 광렌즈(13)를 통과하면서 집광된다.As shown in FIG. 1, the exposure apparatus according to the prior art includes a
집광된 빛은 레티클(14)을 부분적으로 통과하면서, 상기 레티클(14)에 형성된 패턴 이미지를 형성하게 된다. 상기 패턴 이미지는 투영 렌즈(projection lens:15)에 의해 소정 비율로 축소되어, 스테이지(18) 상에 안치된 반도체 기판(16)으로 조사된다.The collected light partially passes through the
한편, 상기 투영 렌즈(15)는 노광 장비 내의 온도와 압력에 민감하게 반응한다. 투영 렌즈의 온도가 안정적으로 제어되지 않으면, 초점 불량이 야기된다.On the other hand, the
결국, 반도체 기판 상에 원하는 선폭으로 포토레지스트 패턴을 형성할 수가 없게 된다.As a result, the photoresist pattern cannot be formed on the semiconductor substrate with a desired line width.
따라서, 투영 렌즈의 온도를 제어하는 장치가 노광 설비에 구비된다. 도 2는 종래의 온도 제어 장치를 개략적으로 나타낸 정면도이다.Thus, an apparatus for controlling the temperature of the projection lens is provided in the exposure facility. 2 is a front view schematically showing a conventional temperature control device.
도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 온도 제어 장치는 순수와 같은 냉매(21)가 저장되는 냉매 탱크(20)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the conventional temperature control device includes a
상기 냉매 탱크(20)의 일측면에는 냉매의 유입 라인(31)이 연결되고, 타측면에는 냉매의 유출 라인(32)이 연결된다. 상기 냉매의 유출 라인(32)은 투영 렌즈의 하우징(40)으로 연결된다.One side of the
한편, 상기 냉매 탱크(20)로 유입되는 냉매의 유량을 제어하기 위한 밸브(50)가 상기 냉매의 유입 라인(31)에 설치된다.On the other hand, a
상기 냉매의 유출 라인(32)을 통해 공급된 냉매는 순환하며 투영렌즈의 온도 를 ±0.0001℃ 오차범위로 일정하게 유지한다.The coolant supplied through the
다만, 냉매가 순환하는 과정에서 냉매가 소모되어 상기 냉매의 압력이 낮아지는 경우에는 투영렌즈의 온도가 상승하게 되어 정밀한 노광 공정을 진행할 수 없게되는 문제점이 있었다.However, when the refrigerant is consumed in the process of circulating the refrigerant and the pressure of the refrigerant is lowered, there is a problem that the temperature of the projection lens is increased so that the precise exposure process cannot be performed.
그리고, 종래에는 상기 냉매의 압력을 인위적으로 정한 일정 주기에 따라 확인을 하고 냉매를 보충하는데 그쳤다.In the related art, the pressure of the refrigerant is checked at a predetermined interval artificially, and only the refrigerant is replenished.
따라서 본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 냉매의 압력을 실시간 자동으로 측정하고 상기 측정된 압력을 기초로 냉매를 공급함으로서 투영렌즈의 온도를 자동으로 제어할 수 있는 자동 온도 제어 장치가 구비된 노광 장비 및 노광 장비 자동 온도 제어 방법에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, an automatic temperature control device that can automatically control the temperature of the projection lens by measuring the pressure of the refrigerant in real time and supplying the refrigerant based on the measured pressure The purpose of the exposure apparatus and exposure equipment automatic temperature control method provided with.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 자동 온도 제어 장치가 구비된 노광 장비는, 투영렌즈의 하우징 내부의 일측에 구비되어 냉매의 압력을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 압력센서; 상기 투영렌즈의 하우징의 외측에 설치되고 상기 압력센서와 전기적으로 연결되어 데이터베이스에 저장된 기준값과 상기 압력센서에서 감지한 상기 투영렌즈의 하우징 내부의 냉매의 압력을 비교하는 중앙처리장치; 상기 비교 결과를 토대로 노광 장비 및 밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 자동 온도 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.Exposure apparatus equipped with an automatic temperature control apparatus of the present invention for achieving the above object, the pressure sensor is provided on one side inside the housing of the projection lens to detect the pressure of the refrigerant to convert into an electrical signal; A central processing unit installed outside the housing of the projection lens and electrically connected to the pressure sensor to compare the reference value stored in the database with the pressure of the refrigerant inside the housing of the projection lens detected by the pressure sensor; And an automatic temperature control device including a control unit for controlling the exposure equipment and the valve based on the comparison result.
또한, 상기 기준값은 노광 공정에서 요구되는 투영렌즈의 온도에 해당하는 투영렌즈의 하우징의 압력이 저장되는 것을 특징으로 한다.In addition, the reference value is characterized in that the pressure of the housing of the projection lens corresponding to the temperature of the projection lens required in the exposure process is stored.
또한, 상기 중앙처리장치의 비교 결과 상기 데이터베이스에 저장된 기준값에 서 ± 0.5 %의 오차가 있는 것으로 판단되는 경우에는 노광장비의 운행을 중단하고 밸브에 의해 냉매가 공급되는 것을 특징으로 한다.In addition, when it is determined that there is an error of ± 0.5% from the reference value stored in the database as a result of the comparison of the central processing unit, the operation of the exposure equipment is characterized in that the refrigerant is supplied by the valve.
또한, 상기 냉매는 상기 밸브에 연결된 모터에 의해 0.1 초 간격으로 간헐적으로 공급되는 것을 특징으로 한다.In addition, the refrigerant is characterized in that it is intermittently supplied by the motor connected to the valve at 0.1 second intervals.
본 발명의 또 다른 일 측면으로서, 본 발명의 노광 장비 자동 온도 제어 방법은 노광 공정이 진행되는 1 단계; 상기 노광 공정 진행 중 실시간으로 투영렌즈의 하우징의 내측에 구비된 압력센서에 의해 상기 투영렌즈의 하우징을 순환하는 냉매의 압력이 실시간으로 감지되는 2 단계; 중앙처리장치에 의해 상기 감지한 투영렌즈의 하우징을 순환하는 냉매의 압력이 데이터베이스에 저장된 기준값과 비교되는 3 단계; 상기 비교 결과를 토대로 제어부에 의해 노광 장비 및 밸브가 제어되는 4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.As another aspect of the present invention, the exposure apparatus automatic temperature control method of the present invention comprises one step of the exposure process proceeds; Step 2 of detecting the pressure of the refrigerant circulating in the housing of the projection lens in real time by a pressure sensor provided inside the housing of the projection lens in real time during the exposure process; A step 3 of comparing, by a central processing unit, the pressure of the refrigerant circulating through the housing of the projection lens with a reference value stored in a database; And four steps of controlling the exposure apparatus and the valve by the controller based on the comparison result.
또한, 상기 4 단계는 중앙처리장치의 비교 결과 데이터베이스에 저장된 기준값에서 ± 0.5 %의 오차가 있는 것으로 판단되는 경우에는 노광 장비의 운행을 중단하고 밸브에 의해 냉매가 공급되며 상기 냉매의 공급은 상기 밸브에 연결된 모터에 의해 0.1 초 간격으로 간헐적으로 공급되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the fourth step, when it is determined that there is an error of ± 0.5% from the reference value stored in the database as a result of the comparison of the central processing unit, the operation of the exposure equipment is stopped and the refrigerant is supplied by the valve, and the supply of the refrigerant is the valve. It is characterized by being intermittently supplied at intervals of 0.1 seconds by a motor connected to the.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동 온도 제어 장치가 구비된 노광 장비 및 노광 장비 자동 온도 제어 방법에 의하면, 투영렌즈의 하우징을 순환하는 냉매의 압력을 일정하게 하여 투영렌즈의 온도를 일정하게 함으로서 정밀한 노광공정을 진행할 수 있다.As described in detail above, according to the exposure apparatus and the exposure apparatus automatic temperature control method equipped with the automatic temperature control apparatus according to the present invention, the temperature of the projection lens is constant by constant the pressure of the refrigerant circulating through the housing of the projection lens. By doing so, a precise exposure process can be performed.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 자동 온도 제어 장치가 구비된 노광 장비의 개략적인 정면도, 도 4는 본 발명에 따른 자동 온도 제어 장치가 구비된 노광 장비의 동작순서도이다.3 is a schematic front view of an exposure apparatus with an automatic temperature control apparatus according to the present invention, and FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation of the exposure apparatus with an automatic temperature control apparatus according to the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 자동 온도 제어 장치가 구비된 노광 장비는, 투영렌즈의 하우징의 온도를 자동으로 감지하기 위해 투영렌즈의 하우징(40) 내부의 일측에 구비되어 냉매의 압력을 감지하여 전기적 신호로 변환하는 다이어프램 또는 IC압력센서와 같은 압력센서(60)를 구비한다.As shown in FIG. 3, the exposure apparatus equipped with the automatic temperature control apparatus of the present invention is provided on one side inside the
그리고 상기 투영렌즈의 하우징(40)의 외측에 설치되고 상기 압력센서(60)와 전기적으로 연결되어 데이터베이스(80)에 저장된 기준값과 상기 압력센서에서 감지 한 상기 투영렌즈의 하우징(40) 내부의 냉매의 압력을 비교하는 중앙처리장치(70)를 구비한다.And a reference value stored outside the
또한, 상기 비교 결과를 토대로 노광 장비 및 밸브(50)를 제어하는 제어부(90)를 포함한다.In addition, the control unit 90 for controlling the exposure equipment and the
여기서, 상기 기준값은 노광 공정에서 요구되는 투영렌즈(15)의 온도에 해당하는 투영렌즈의 하우징(40)의 압력이 저장되는 것이 바람직하다.Here, the reference value is preferably stored in the pressure of the
그리고, 정밀한 노광공정 진행을 위해 상기 중앙처리장치(70)의 비교 결과 상기 데이터베이스(80)에 저장된 기준값에서 ± 0.5 %의 오차가 있는 것으로 판단되는 경우에는 노광장비의 운행을 중단하고 밸브(50)에 의해 냉매를 공급하는 것으로 설정하는 것이 바람직하다.In addition, when it is determined that there is an error of ± 0.5% from the reference value stored in the database 80 as a result of the comparison of the
이와 더불어 상기 냉매의 갑작스런 공급에 의해 노광 장비가 손상되거나 오적동을 방지하기 위해 상기 밸브(50)에 연결된 모터(미도시)에 의해 0.1 초 간격으로 간헐적으로 공급되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, in order to prevent damage to the exposure equipment due to the sudden supply of the refrigerant or it is preferable to be intermittently supplied at intervals of 0.1 seconds by a motor (not shown) connected to the
이하 도 4를 참조하여 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 자동 온도 제어 장치가 구비된 노광 장비를 설명한다.Hereinafter, an exposure apparatus equipped with an automatic temperature control apparatus of the present invention having the above configuration will be described with reference to FIG. 4.
도 4에 도시된 바와 같이 노광 공정이 진행되면 상기 노광 공정 진행 중 실시간으로 투영렌즈의 하우징(40)의 내측에 구비된 압력센서(60)에 의해 상기 투영렌즈의 하우징(40)을 순환하는 냉매의 압력이 실시간으로 감지된다.As shown in FIG. 4, the refrigerant circulates through the
그리고, 중앙처리장치(70)에 의해 상기 감지한 투영렌즈의 하우징(40)을 순환하는 냉매의 압력이 데이터베이스(80)에 저장된 기준값과 비교된다.The pressure of the refrigerant circulating through the
상기의 비교를 위해 상기 데이터베이스(80)에는 노광 공정에서 요구되는 투영렌즈(15)의 온도에 해당하는 투영렌즈의 하우징(40)의 압력이 기준값으로 저장된다.For comparison, the database 80 stores the pressure of the
마지막으로, 중앙처리장치(70)의 비교 결과 데이터베이스(80)에 저장된 기준값에서 0.5 %의 오차가 있는 것으로 판단되는 경우에는 노광 장비의 운행을 중단하고 밸브(50)에 의해 냉매가 공급되며 상기 냉매의 공급은 상기 밸브(50)에 연결된 모터(미도시)에 의해 0.1 초 간격으로 간헐적으로 공급된다.Finally, when it is determined that there is an error of 0.5% from the reference value stored in the database 80 as a result of the comparison of the
이와 달리 비교 결과 데이터베이스(80)에 저장된 기준값에서 ± 0.5 %의 오차가 없는 것으로 판단되는 경우에는 계속하여 노광 공정을 수행한다.On the contrary, if it is determined that there is no error of ± 0.5% from the reference value stored in the database 80, the exposure process is continued.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the above embodiments and can be practiced in various ways without departing from the technical spirit of the present invention. will be.
도 1은 종래 기술에 따른 노광 장비를 나타낸 개략적인 정면도,1 is a schematic front view showing an exposure apparatus according to the prior art,
도 2는 종래 기술에 따른 노광 장비에 구비된 온조 제어 장치의 개략적인 정면도,2 is a schematic front view of a temperature control device provided in the exposure apparatus according to the prior art,
도 3은 본 발명에 따른 자동 온도 제어 장치가 구비된 노광 장비의 개략적인 정면도,3 is a schematic front view of an exposure apparatus with an automatic temperature control device according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 자동 온도 제어 장치가 구비된 노광 장비의 동작순서도.Figure 4 is a flow chart of the operation of the exposure equipment with an automatic temperature control apparatus according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 광원 11 : 광학 시스템10
12 : 반사경 13 : 집광렌즈12: reflector 13: condenser
14 : 레티클 15 : 투영 렌즈(projection lens)14
16 : 반도체 기판 18 : 스테이지16
20 : 냉매 탱크 21 : 냉매20: refrigerant tank 21: refrigerant
31 : 냉매의 유입 라인 32 : 냉매의 유출 라인31: inflow line of refrigerant 32: outlet line of refrigerant
40 : 투영 렌즈의 하우징 50 : 밸브40: housing of the projection lens 50: valve
60 : 압력센서 70 : 중앙처리장치60: pressure sensor 70: central processing unit
80 : 데이터베이스 90 : 제어부80: database 90: control unit
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |