KR100990410B1 - 노광장치 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

노광장치 및 디바이스 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가동체의 구동상태에 관계없이 가동체를 안전하게 정지시키는 것이 가능한 위치결정장치를 제공한다. 본 발명은, 노광장치의 가동체(4)를 위치 결정하는 위치결정장치에 관한 것으로, 가동체(4)를 구동하는 구동부(2)와, 구동부(2)에 전력을 공급하는 전원(3)과, 제어부(1)를 구비한다. 제어부(1)는, 가동체(4)의 구동을 정지하는 것을 명령하는 정지 명령 신호(11)에 응답하여, 구동부(2)에 의한 가동체(4)의 구동상태에 따라 결정되는 시간의 경과 후에 전원(3)으로부터 구동부(2)로의 전력공급을 차단한다.
노광장치, 위치결정장치, 가동체, 투영 광학계

Description

노광장치 및 디바이스 제조방법{EXPOSURE APPARATUS AND METHOD OF MANUFACTURING DEVICE}
본 발명은 노광장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 제조 공정은, 원판 위에 형성된 회로 패턴을 기판 위에 노광해서 전사하는 리소그래피 공정을 포함하고 있다. 리소그래피 공정에서는, 원판과 기판을 각각 원판 스테이지와 기판 스테이지에 고정하고, 그들 스테이지를 리니어 모터에 의해 동기시키면서 구동시켜서, 노광을 행하고 있다. 최근, 이러한 노광장치의 생산 효율 및 가동률을 향상시키기 위해서, 노광장치가 대형화되고, 운전 속도가 증대되어 왔다. 그러한 노광장치의 대형화와 속도 증대에 따라, 노광장치 내의 스테이지에 대한 안전 대책도 복잡해지고 있다.
종래의 노광장치에 있어서는, 전원 차단 스위치 또는 긴급 정지 스위치가 온되었을 때에, 전원 차단 신호가 발신됨과 동시에 장치의 전원을 차단하고 있다. 노광장치에 있어서의 주행중의 스테이지를 정지시키기 위해서, 스테이지를 구동하기 위해서 이용되고 있는 리니어 모터를 예를 들면 회생 브레이크에 의해 정지시킨다.
일본국 공개특허공보 특개2001-60614호에는, 제동 기구를 작동하기 위한 제 1 단 스위치와 전원 차단기를 작동하기 위한 제 2 단 스위치로 형성된 2단 구조의 긴급 정지 스위치를 갖는 노광장치가 개시되어 있다. 일본국 공개특허공보 특개2001-60614호에 기재된 노광장치에 있어서는, 긴급 정지 스위치가 온되었을 때, 전원 차단기가 전원으로부터 전기 구동 시스템 및 제동 기구로 공급되는 전력을 차단한다. 긴급 정지 스위치는, 제동 기구를 작동하기 위한 제 1 단 스위치와 전원 차단기를 작동하기 위한 제 2 단 스위치로 형성된 2단 구조로 되어 있어, 이들 2개의 스위치는 스테이지의 주행을 정지시키는데에 충분한 일정한 타임 래그(time lag)로 작동된다. 우선, 제 1 단 스위치의 작동에 의해 제동 기구가 전기 구동 시스템의 제동의 제어를 행한다. 제 1 단 스위치의 작동의 일정 시간 후에 제 2 단 스위치가 작동되어, 전원 차단기에 의하여 전원으로부터 전기 구동 시스템 및 제동 기구로 공급되는 전력이 차단된다. 따라서, 스테이지의 주행을 정지시키고나서, 전기 구동 시스템에 대한 전력 공급이 차단되게 된다.
종래기술에서는, 전원 차단 스위치 또는 비상 정지 스위치가 온됨과 동시에 장치의 전원 차단 요구를 유효하게 하고, 장치 본체의 전원의 차단을 행하고 있다. 전원으로부터 리니어 모터로의 전력공급이 차단된 후에, 회생 브레이크를 작동시켜서 리니어 모터를 정지시킨다. 이 경우에, 스테이지의 위치, 이동 속도, 및 이동 방향에 의존해서 리니어 모터의 기계적 스토퍼(stopper) 등에 리니어 모터가 충돌하여, 리니어 모터가 파손해 버릴 우려가 있다. 특히, 노광장치의 대형화 및 복잡화에 따라, 관성이 큰 스테이지를 고속으로 운전시키기 때문에, 그 위험도가 증가 하고 있다.
또한, 일본국 공개특허공보 특개2001-60614호에 기재된 노광장치는, 제동 기구의 작동시와 전원 차단기의 작동시와의 사이의 타임 래그로서 예를 들면 몇백 밀리 초의 시간을 이용하고 있다. 제동 기구의 작동시에 스테이지가 고속으로 주행하고, 전원 차단기의 작동시에 있어서도 스테이지가 고속으로 주행할 우려가 있다. 그러한 우려를 피하기 위해서, 제동 기구의 제동 조건을 변경해서 일정한 타임 래그 내에서 스테이지를 급감속시킬 수 있다. 그렇지만, 급감속에 의해 스테이지에 큰 부하를 주어, 스테이지를 변형시킬 우려가 있다.
본 발명은, 가동체의 구동 상태에 관계없이 가동체를 안전하게 정지시키는 것이 가능한 노광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의하면, 원판의 패턴 상을 기판 위에 투영하는 노광장치가 제공되고, 상기 노광장치는 투영 광학계와, 가동체를 위치 결정하도록 동작가능한 위치결정장치를 구비하고, 상기 원판을 홀드하는 원판 스테이지 및 상기 기판을 홀드하는 기판 스테이지 중의 적어도 하나를 포함하며, 상기 위치결정장치는,
상기 가동체를 구동하는 구동부와,
상기 구동부에 전력을 공급하는 전원과,
상기 가동체의 구동을 정지시키는 수신된 정지 명령 신호에 응답하여, 상기 구동부에 의해 구동된 상기 가동체의 구동상태에 따라 결정되는 시간의 경과 후에 상기 전원으로부터 상기 구동부로의 전력공급을 정지시키는 제어부를 구비한다.
본 발명에 의하면, 가동체의 구동상태에 관계없이 가동체를 안전하게 정지시키는 것이 가능한 노광장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징들은 첨부도면을 참조하면서 이하의 예시적인 실시 예의 설명으로부터 밝혀질 것이다.
도 1은, 본 발명에 따른 가동체를 위치 결정하는 위치결정장치의 개략적인 구성의 일례를 도시한 블록도다. 위치결정장치는, 가동체(4)를 구동하는 구동부(2)와, 구동부(2)에 전력을 공급하는 전원(3)과, 전원(3)으로부터 구동부(2)로의 전력공급을 차단하는 제어부(1)를 포함한다. 제어부(1)는, 가동체(4)의 구동을 정지시키는 것을 명령하는 정지 명령 신호(11)에 응답해서, 전원(3)으로부터 구동부(2)로의 전력공급을 차단한다. 가동체(4)는, 노광장치에 있어서의 레티클 등의 원판을 홀드하는 원판 스테이지(102) 또는 기판을 홀드하는 기판 스테이지(104)일 수 있다. 정지 명령 신호(11)는, 예를 들면 전원 차단 스위치나 비상 정지 스위치가 조작될 때 발신될 수 있다. 이하, 전원 차단 스위치 및 긴급 정지 스위치를 총체적으로 가동체의 구동을 정지시키는 것을 명령하는 정지 명령 스위치(5)라고 부를 것이다. 도 2는, 정지 명령 스위치(5)가 눌러졌을 때에 있어서의 전원 차단 신호(12)와 가동체(4) 및 전원(3)의 동작 상태를 도시한 차트이다.
노광장치에 있어서, 전원(3)으로부터 가동체(4)를 구동하는 구동부(2)로 전력이 공급된다. 가동체(4)를 구동하는 때는, 구동부(2)에 의해 가동체(4)의 위치, 속도 등이 제어된다. 여기서, 구동부(2)는, 가동체(4)를 구동하는 리니어 모터, 드라이버, 드라이버용 전원, 다이내믹 브레이크(dynamic brake) 등의 제동 기구를 포함한다.
노광장치에 있어서, 정지 명령 스위치(5)가 온되었을 경우, 가동체의 구동을 정지시키는 것을 제어부에 명령하는 정지 명령 신호(11)가 제어부(1)에 출력되고, 구동부(2)에 시스템 리셋 신호(13)가 출력된다. 다만, 정지 명령 스위치(5)가 온된 직후에, 제어부(1)로부터 전원(3)으로 출력되는 전원 차단 신호(12)는 유효하지 않다.
정지 명령 스위치(5)가 온되어서 정지 명령 신호(11)가 발신되고, 제어부에 의해 정지 명령 신호(11)가 수신되면, 제어부(1)는, 가동체(4)의 구동상태를 관리하는 구동 상태 신호(14)에 의존해서, 정지 명령 스위치(5)가 눌러졌을 때의 가동체(4)의 구동 상태에 따라, 대기 시간 Tn을 산출하고 결정한다. 대기 시간 Tn은, 제어부(1)가 대기 시간 Tn을 결정하고나서 전원(3)으로부터 구동부(2)로의 전력공급을 차단할 때까지의 시간이다.
대기 시간 Tn의 경과 후에, 전원(3)에 출력된 전원 차단 신호(12)가 유효하게 된다. 가동체(4)의 위치, 속도 및 가속도의 적어도 1개의 정보가 센서에 의해 검출된다. 대기 시간 Tn은 센서에 의해 검출된 상기 정보에 의거하여 결정된다. 대기 시간 Tn은, 예를 들면 다이내믹 브레이크에 의해 가동체(4)가 안전하게 정지할 수 있는 소정의 속도까지 가동체(4)를 감속하는데 필요한 시간일 수 있다. 다이내믹 브레이크를 사용하는 공지문헌으로서는 일본국 공개특허공보 특개2001-60614호가 알려져 있다.
정지 명령 스위치(5)가 온된 후에도, 대기 시간 Tn 중에 전원(3)은 구동부(2)에 전력을 계속해서 공급해서, 구동부(2)는 가동체(4)의 제동 제어를 행한다. 대기 시간 Tn이 경과한 후에 가동체(4)가 소정의 속도 이하에 도달했을 때에, 제어부(1)로부터 출력된 전원 차단 신호(12)에 응답해서 전원(3)으로부터 구동부(2)로의 전력공급이 차단된다.
전원(3)이 오프되어 전원(3)으로부터 구동부(2)로의 전력공급이 차단되면, 구동부(2)에 대하여 다이내믹 브레이크가 작동한다. 그리고, 소정의 속도 이하로 이동하는 가동체(4)는 기계적 스토퍼(stopper) 등에 충돌하는 일없이 정지한다.
리셋 스위치(6)가 온된 경우, 정지 명령 스위치(5)가 온된 경우와 마찬가지로, 대기 시간 Tn 중에 전원(3)으로부터 구동부(2)로의 전력공급이 계속된다. 대기 시간 Tn이 경과한 후에는, 구동부(2) 중의 드라이버 전원이 차단되는 동시에, 구동부(2)에 대하여 다이내믹 브레이크가 작동해 가동체(4)를 안전하게 정지시킨다. 그러나, 정지 명령 스위치(5)가 온된 경우와 달리, 대기 시간 Tn이 경과한 후에도 전원(3)으로부터 구동부(2)로의 전력공급은 차단되지 않는다.
본 실시 예에 있어서, 제어부(1)는, 가동체(4)의 구동 상태에 따라 대기 시간 Tn을 설정한다. 그 결과, 가동체(4)의 동작 상황에 따라, 종래기술보다도 완만하게 또 안전하게 가동체(4)를 정지시키는 것이 가능하다. 예를 들면, 리니어 모터 가동자의 드리프트(drift) 등을 억제하고, 스테이지 상의 기판 등에의 가동체(4)의 정지의 악영향을 최소화하는 것이 가능하게 된다.
본 실시 예에 있어서, 전원(3)의 전력 공급에 이상(abnormality)이 검출되었을 경우, 제어부(1)는, 대기 시간 Tn을 기다리지 않고 다이내믹 브레이크를 작동시켜서, 가동체(4)를 정지시킨다.
지금까지, 한 개의 가동체(4)만이 존재하는 것을 설명해 왔지만, 복수의 가동체(4)가 존재하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다.
[노광장치의 실시 예]
이하, 본 발명에 따른 위치결정장치가 적용되는 예시적인 노광장치를 설명한다. 노광장치는 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 조명 장치(101), 원판을 탑재한 원판 스테이지(102), 투영 광학계(103), 및 기판을 탑재한 기판 스테이지(104)를 갖는다. 원판 스테이지(102) 및 기판 스테이지(104)의 적어도 하나는, 상술한 위치결정장치에 의해 위치 결정된다. 노광장치는, 원판에 형성된 회로 패턴을 기판에 노광해서 투영 전사하고, 스텝 앤드 리피트(step & repeat) 투영 노광 방식 또는 스텝 앤드 스캔(step & scan) 투영 노광 방식이어도 된다.
조명 장치(101)는 회로 패턴이 형성된 레티클을 조명하고, 광원부와 조명 광학계를 갖는다. 광원부는, 예를 들면 광원으로서 레이저를 사용한다. 레이저는, 파장 약 193nm의 ArF 엑시머 레이저, 파장 약 248nm의 KrF 엑시머 레이저, 또는 파장 약 153nm의 F2 엑시머 레이저를 사용할 수 있다. 그러나, 레이저의 종류는 엑시머 레이저에 한정되지 않고, 예를 들면 YAG 레이저를 사용해도 되고, 그 레이저의 개수도 한정되지 않는다. 광원으로서 레이저가 사용되는 경우, 레이저 광원으로부터의 평행 광속을 원하는 빔 형상으로 정형하는 광학계와, 코히런트(coherent) 레이저 광속을 인코히런트(incoherent) 레이저 광속으로 변환하는 광학계를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 광원부에 사용가능한 광원은 레이저에 한정되는 것이 아니고, 또 1개 또는 복수의 수은램프나 크세논 램프도 사용가능하다.
조명 광학계는 마스크를 조명하고, 렌즈, 미러, 라이트 인테그레이터(light integrator), 조리개 등을 포함한다. 투영 광학계(103)는, 복수의 렌즈 소자만을 갖는 광학계, 복수의 렌즈 소자와 적어도 한 장의 요면경을 갖는 광학계, 복수의 렌즈 소자와 적어도 회절 광학소자를 갖는 광학계, 또는 전(全)미러형의 광학계일 수 있다.
원판 스테이지(102) 및 기판 스테이지(104)는, 예를 들면 리니어 모터에 의해 이동 가능하다. 스텝 앤드 스캔 투영 노광 방식의 경우에는, 각각의 스테이지 102 및 104는 동기해서 이동한다. 또한, 원판의 패턴을 기판 위에 위치 맞춤하기 위해서 기판 스테이지(104) 및 원판 스테이지(102)의 적어도 하나에 별도로 액추에이터가 설치된다.
이러한 노광장치는, 반도체 집적회로 등의 반도체 디바이스, 마이크로머신, 박막 자기헤드 등의 미세한 패턴이 형성된 디바이스의 제조에 이용될 수 있다.
다음에, 상술한 노광장치를 이용한 디바이스 제조 방법을 예시적으로 설명한다.
디바이스(반도체 집적회로소자, 액정표시소자 등)는, 상술한 실시 예에 따른 노광장치를 사용해서 감광성의 레지스트층이 증착된 기판을 방사 에너지에 노광하는 노광 공정과, 노광 공정에서 노광된 레지스트를 현상하는 현상 공정과, 현상 공정에서 현상된 기판을 가공하는 그 외의 주지의 공정(에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 공정 등)에 의해 제조된다.
본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 다양한 변경 및 변형은 본 발명의 정신 및 범주 내에서 이루어진다. 따라서, 본 발명의 범주를 공공연히 알리기 위해 이하의 특허청구범위를 작성했다.
도 1은, 본 발명에 따른 위치결정장치의 개략적인 구성의 일례를 도시한 블록도이다.
도 2는, 정지 명령 스위치, 전원, 및 가동체의 동작 상태의 관계를 도시한 차트이다.
도 3은, 노광장치를 설명하기 위한 도면이다.

Claims (5)

  1. 원판의 패턴 상을 기판 위에 투영하는 노광장치로서, 상기 노광장치는 투영 광학계와, 가동체를 위치 결정하도록 동작가능한 위치결정장치를 구비하고, 상기 원판을 홀드하는 원판 스테이지 및 상기 기판을 홀드하는 기판 스테이지 중의 적어도 하나를 포함하며, 상기 위치결정장치는,
    상기 가동체를 구동하는 구동부와,
    상기 구동부에 전력을 공급하는 전원과,
    상기 가동체의 구동을 정지시키는 수신된 정지 명령 신호에 응답하여, 상기 구동부에 의해 구동된 상기 가동체의 구동상태에 따라 결정되는 시간의 경과 후에 상기 전원으로부터 상기 구동부로의 전력공급을 정지시키는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 위치결정장치는, 상기 가동체의 위치, 속도 및 가속도 중의 한 개 이상을 갖는 정보를 검출하는 센서를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 검출된 정보에 의거하여 상기 시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 정지 명령 신호는, 상기 구동부를 정지시키는 것을 명령하는 스위치의 조작에 따라 발신되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는, 다이내믹 브레이크를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 전원에 의한 전력공급에 이상이 검출된 것에 응답해서 상기 다이내믹 브레이크를 작동시키는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 노광장치를 이용해서 기판을 방사 에너지에 노광하는 것과,
    노광한 기판을 현상하는 것과,
    현상한 기판을 처리해서 디바이스를 제조하는 것을 포함한 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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