KR101193419B1 - 반도체 노광 장치 - Google Patents

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KR101193419B1
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김상욱
김두민
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(주)저스틴비디앤엘
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    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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Abstract

본 발명은 반도체 노광 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 반도체 노광 장치는 하우징부와, 하우징부의 내부에 삽입되는 유브이 엘이디(UV LED)와, 유브이 엘이디의 하부에 배치되도록 하우징부의 내부에 삽입되며 유브이 엘이디로부터 조사되는 광의 초점을 제어하는 렌즈부와, 렌즈부의 하부에 배치되도록 하우징부의 내부에 삽입되며 렌즈부를 통과하는 유브이 엘이디의 광이 조사되는 광섬유와, 유브이 엘이디의 상부에 배치되도록 하우징부에 형성되며 유브이 엘이디로부터 발생되는 열을 하우징부의 외부로 방출하는 방열부를 포함하고, 방열부는 유브이 엘이디의 상부에 배치되며 유브이 엘이디로부터 발생하는 열이 이동되는 제 1 방열배관과, 제 1 방열배관과 연통되며, 하우징부에 관통되어 형성되는 제 2 방열배관을 포함한다.

Description

반도체 노광 장치{SEMICONDUCTOR PHOTOLITHOGRAPHY APPARATUS}
본 발명은 반도체 노광 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼 위에 적절한 파장의 광을 용이하게 조사하고, 노광 장치에서 발생되는 열을 효과적으로 제거할 수 있는 반도체 노광 장치에 관한 것이다.
일반적으로 노광 장치는 반도체 웨이퍼의 가공 공정 중 노광 공정에 사용되는 장치로써, 반도체 웨이퍼에 빛을 노광시킴으로써 반도체 웨이퍼 상에 마스크에 그려진 회로가 전사되도록 하는 장치이다.
노광 장치는 마스크에 자외선 파장의 광을 조사하는 유브이 램프(UV lamp)와, 광원에서 발생한 광을 원하는 위치로 조사하기 위해 광의 초점을 제어하는 렌즈와, 렌즈를 통과한 광을 마스크에 전달하는 광섬유를 포함한다. 노광 장치는 렌즈를 통과한 유브이 램프에서 조사되는 광을 마스크에 전달하여 반도체 웨이퍼에 조사함으로써 반도체 웨이퍼의 가공 공정 중 노광 공정을 수행할 수 있다.
최근, 노광 장치에 장착되는 유브이 램프는 발열이 심하고 전기 소모량이 크기 때문에 이를 해결하기 위하여 유브이 램프를 유브이 엘이디로 대체하고 있다.
하지만, 유브이 엘이디는 유브이 램프보다 발열량은 작지만, 열에 민감하기 때문에 유브이 엘이디의 수명을 오래 하기 위해서는 유브이 엘이디를 효율적으로 냉각시켜야 한다.
이를 위해서, 노광 장치는 유브이 엘이디를 냉각시키는 냉각부를 포함하며 냉각부는 유브이 엘이디의 일측에 배치되고, 통상 팬 등으로 구성된다.
하지만, 팬을 회전하여 유브이 엘이디에 공기를 불어 넣어 유브이 엘이디를 냉각함에 있어서, 공기 순환이 제대로 이루어지지 않고 배기가 원활하지 않은 경우에 높은 온도의 공기가 유브이 엘이디 부근에 존재하여 냉각이 제대로 이루어지지 않을 수 있다.
이로 인하여 유브이 엘이디의 수명이 현저히 저하될 수 있다. 또한, 유브이 엘이디에서 발생되는 열을 보다 효율적으로 냉각시키기 위하여 용량이 큰 팬을 채택하는 경우 노광장치의 크기가 커질 뿐만 아니라 생산 원가가 상승하게 될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 노광 장치의 광원인 유브이 엘이디를 효과적으로 냉각시키며, 노광 장치의 전체 부피를 줄여 생산 원가를 낮출 수 있는 반도체 노광 장치를 제공하는 것에 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 노광 장치는 하우징부와, 상기 하우징부의 내부에 삽입되는 유브이 엘이디(UV LED)와, 상기 유브이 엘이디의 하부에 배치되도록 상기 하우징부의 내부에 삽입되며, 상기 유브이 엘이디로부터 조사되는 광의 초점을 제어하는 렌즈부와, 상기 렌즈부의 하부에 배치되도록 상기 하우징부의 내부에 삽입되며, 상기 렌즈부를 통과하는 상기 유브이 엘이디의 광이 조사되는 광섬유와, 상기 유브이 엘이디의 상부에 배치되도록 상기 하우징부에 형성되며, 상기 유브이 엘이디로부터 발생되는 열을 상기 하우징부의 외부로 방출하는 방열부를 포함하고, 상기 방열부는, 상기 유브이 엘이디의 상부에 배치되며 상기 유브이 엘이디로부터 발생하는 열이 이동되는 제 1 방열배관과, 상기 제 1 방열배관과 연통되며, 상기 하우징부에 관통되어 형성되는 제 2 방열배관을 포함한다.
또한, 상기 제 2 방열배관은 일측에 배기관이 연결될 수 있다.
또한, 상기 제 2 방열배관은 타측에 소음기가 결합될 수 있다.
또한, 상기 유브이 엘이디는 365nm의 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다.
또한, 상기 광섬유의 일측에 결합되며, 상기 광섬유의 위치를 고정시키는 고정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 고정부는 상기 고정부의 밑면에 결합되어 상기 광섬유로부터 방출되는 상기 유브이 엘이디 램프의 광이 조사되는 면적을 조절하는 마스크를 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 노광 장치에 따르면, 제 1 방열배관 및 제 2 방열배관을 통해 유브이 엘이디에서 발생하는 열을 하우징부의 외부로 효과적으로 배출시킴으로써 노광 장치에서 발생하는 열을 용이하게 냉각할 수 있을 뿐만 아니라 팬이 장착될 필요가 없기 때문에 노광 장치의 부피를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 생산 원가를 낮출 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 노광 장치의 단면을 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 마스크의 정면을 나타내는 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 노광 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 뒤에 설명이 되는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐를 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 뒤에 설명되는 용어들은 본 발명에서의 구조, 역할 및 기능 등을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 오로지 특허청구범위에 기재된 청구항의 범주에 의하여 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 노광 장치의 구성 및 작용 효과 등에 대해서 첨부된 도면을 참조하면서 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 노광 장치(100)의 단면을 개략적으로 나타내는 개략도이다.
도 1을 참고 하면, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 노광 장치(100)는 하우징부(110), 하우징부(110)의 내부에 삽입되는 유브이 엘이디(120, UV LED), 유브이 엘이디(120)의 하부에 배치되도록 하우징부(110)의 내부에 삽입되며, 유브이 엘이디(120)로부터 조사되는 광의 초점을 제어하는 렌즈부(130), 렌즈부(130)의 하부에 배치되도록 하우징부(110)의 내부에 삽입되며 렌즈부(130)를 통과하는 유브이 엘이디(110)의 광이 조사되는 광섬유(140) 및 유브이 엘이디(120)의 상부에 배치되도록 하우징부(110)에 형성되며 유브이 엘이디(120)로부터 발생되는 열을 하우징부(110)의 외부로 방출하는 방열부(150)를 포함한다.
하우징부(110)는 반도체 노광 장치(100)의 기본 골격을 이룰 수 있다. 하우징부(110)는 내부에 삽입되는 유브이 엘이디(120), 렌즈부(130) 및 광섬유(140)를 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다. 따라서, 반도체 노광 장치(100)는 유브이 엘이디(120), 렌즈부(130) 및 광섬유(140)가 외부 충격에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
유브이 엘이디(120)는 하우징부(110)의 내부에 삽입될 수 있다. 유브이 엘이디(120)는 다양한 파장 대의 자외선을 방출할 수 있으며, 예를 들어, 365nm의 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 이때, 하우징부(110)는 내부에 삽입되는 유브이 엘이디(120)의 위치를 고정시킬 수 있는 별도의 엘이디 고정홈(미도시)이 형성될 수 있다. 유브이 엘이디(120)는 상기 엘이디 고정홈에 안착되어 광을 조사하는 동안 위치가 이동되지 않을 수 있다.
본 발명은 광을 방출하는 동안 발열이 적은 LED로 된 유브이 엘이디(120)를 사용하여 자외선을 방출함으로써, 반도체 노광 장치(100)가 노광 공정을 수행하는 동안 유브이 엘이디(120)로부터 열이 과도하게 발생하는 것을 방지할 수 있다.
렌즈부(130)는 하우징부(110)의 내부에 삽입될 수 있다. 렌즈부(130)는 유브이 엘이디(120)의 하부에 배치될 수 있다. 렌즈부(130)는 유브이 엘이디(120)의 하부에 배치되어 유브이 엘이디(120)로부터 조사되는 광의 초점을 제어할 수 있다.
이때, 렌즈부(130)는 복수개의 렌즈(130a, 130b)를 포함하여 유브이 엘이디(120)로부터 조사되는 광의 초점을 제어할 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 렌즈부(130)가 제 1 렌즈(130a) 및 제 2 렌즈(130b)를 포함하는 경우를 중심으로 설명하기로 한다.
렌즈부(130)는 제 1 렌즈(130a)를 포함한다. 제 1 렌즈(130a)는 유브이 엘이디(120)의 하부에 배치될 수 있다. 제 1 렌즈(130a)는 일면이 소정 곡률을 갖도록 형성될 수 있고, 타면이 평평하도록 형성될 수 있다. 제 1 렌즈(130a)는 소정 곡률을 갖도록 형성되는 면이 유브이 엘이디(120)를 바라보도록 배치될 수 있다.
렌즈부(130)는 제 2 렌즈(130b)를 포함한다. 제 2 렌즈(130b)는 제 1 렌즈(130a)의 하부로부터 소정간격 이격되어 배치될 수 있다. 제 2 렌즈(130b)는 일면이 소정 곡률을 갖도록 형성될 수 있고 타면이 평평하도록 형성될 수 있다. 제 2 렌즈(130b)는 평평한 면이 제 1 렌즈(130a)의 평평한 면을 바라보도록 배치될 수 있다.
반도체 노광 장치(100)는 유브이 엘이디(120)로부터 조사되는 광이 제 1 렌즈(130a)의 소정 곡률을 갖는 면을 통과하면서 광의 초점을 1차로 제어하고, 제 1 렌즈(130a)를 통과한 광이 제 2 렌즈(130b)의 소정 곡률을 갖는 면을 통과하면서 광의 초점을 2차로 제어할 수 있다. 따라서, 반도체 노광 장치(100)는 유브이 엘이디(120)로부터 조사되는 광의 초점을 용이하게 제어할 수 있다.
이때, 하우징부(100)는 내부에 삽입되는 제 1 렌즈(130a) 및 제 2 렌즈(130b)의 위치를 고정시킬 수 있는 별도의 렌즈 고정홈(미도시)이 형성될 수 있다. 제 1 렌즈(130a) 및 제 2 렌즈(130b)는 상기 렌즈 고정홈에 안착되어 광의 초점을 제어하는 동안 위치가 이동되지 않을 수 있다.
광섬유(140)는 렌즈부(130)의 하부에 배치될 수 있다. 광섬유(140)는 제 2 렌즈(130b)의 하부에 배치될 수 있다. 광섬유(140)는 일측에 렌즈부(130)에 의해 초점이 제어된 광이 조사될 수 있다. 광섬유(140)는 타측이 반도체 웨이퍼의 상부에 배치되어 광섬유를 통과하는 광을 반도체 웨이퍼의 상부에 조사할 수 있다.
이때, 반도체 노광 장치(100)는 고정부(170)를 더 포함할 수 있다. 고정부(170)는 광섬유(140)의 일측에 결합될 수 있다. 또한, 고정부(170)는 반도체 제작 공정이 수행되는 챔버 내부의 소정 위치에서 고정될 수 있다. 따라서, 반도체 노광 장치(100)는 광섬유(140)의 위치를 용이하게 고정시킬 수 있다.
또한, 고정부(170)는 마스크(171)를 구비할 수 있다. 마스크(171)는 고정부(170)의 밑면에 착탈가능하도록 결합될 수 있다. 마스크(171)는 중심에 직사각형 또는 정사각형의 사각홀(미표시)이 관통되어 형성될 수 있다(도 2 참고). 광섬유(140)를 통과하는 광은 마스크(171)의 중심에 형성된 홀을 통과하여 반도체 웨이퍼의 상부에 조사될 수 있다. 이때, 광섬유(140)로부터 방출되는 광이 조사되는 면적은 마스크(171)에 형성되는 상기 사각홀의 크기에 따라 가변될 수 있다. 따라서, 마스크(171)에 형성되는 상기 사각홀의 크기를 조절함으로써 웨이퍼의 일면에 조사되는 광의 면적이 조절될 수 있다.
유브이 엘이디(120)의 상부에 배치되어 유브이 엘이디(120)로부터 발생되는 열을 하우징부(110)의 외부로 방출하는 방열부(150)는 제 1 방열배관(151)을 포함한다. 제 1 방열배관(151)은 유브이 엘이디(120)의 상부에 배치될 수 있다. 제 1 방열배관(151)은 하우징부(110)의 내부에 위치할 수 있으며, 일단이 유브이 엘이디(120)에 연결되며 타단은 후술할 제2 방열배관(152)와 연결된다.
방열부(150)는 제 2 방열배관(152)을 포함한다. 제 2 방열배관(152)은 하우징부(110)에 관통되어 형성될 수 있다. 유브이 엘이디(120)로부터 발생하는 열은 제 1 방열배관(151)을 따라 이동하다가 제 2 방열배관(152)을 따라 이동될 수 있다.
이때, 제 2 방열배관(152)은 일측에 배기관(P)이 연결될 수 있다. 배기관(P)은 반도체 제조 공정이 수행되는 챔버의 일측에 설치될 수 있다. 반도체 제조 공장에는 통상적으로 처리 가스 등을 배출하기 위한 고압의 진공 펌프가 연결된 배기관이 존재하며 상기 배기관(P)은 고압의 진공 펌프가 연결된 배기관으로부터 분기한 관일 수 있다. 흡입장치가 배기관(P)을 통해 공기를 빨아들임으로써 챔버 내부의 먼지 또는 공기가 챔버의 외부로 배출될 수 있다.
제 2 방열배관(152)은 일측이 배기관(P)에 연결됨으로써 제 2 방열배관(152)의 내부로 공기가 흡입될 수 있다. 따라서, 제 2 방열배관(152)은 내부를 통과하는 공기의 기류가 형성될 수 있다.
이때, 제 2 방열배관(152)의 타측에는 소음기(160)가 결합될 수 있다. 제 2 방열배관(152)의 타측에 소음기(160)가 결합됨으로써, 제 2 방열배관(152)으로 유입되는 공기에 의해 발생하는 소음이 감소될 수 있다.
또한, 제 2 방열배관(152)과 소음기(160)의 사이에 필터(미도시)가 결합될 수 있다. 상기 필터는 제 2 방열배관(152)의 내부로 유입되는 공기에 포함된 먼지와 같은 이물질을 걸러낼 수 있다. 따라서, 반도체 노광 장치(100)의 내부로 이물질이 유입되는 것이 방지될 수 있다.
제 1 방열배관(151)을 따라 이동하는 유브이 엘이디(120)로부터 발생하는 열은 제 2 방열배관(152)을 통과하는 기류를 따라 이동되어 배기관(P)으로 이동될 수 있다. 배기관(P)으로 이동된 유브이 엘이디(120)로부터 발생하는 열은 챔버의 외부로 배출될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 반도체 노광 장치(100)는 제 2 방열배관(152)을 통과하는 기류를 생성하여 유브이 엘이디(120)로부터 발생하는 열을 하우징부(110)의 외부로 배출시킴으로써 유브이 엘이디(120)를 용이하게 냉각시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 노광 장치(100)는 유브이 엘이디(120)를 냉각할 수 있는 부피가 큰 별도의 냉각장치를 하우징부(110)에 설치하지 않고, 배기관(P)이 연결되며 열이 이동될 수 있는 제 1 방열배관(151) 및 제 2 방열배관(152)만 하우징부(110)에 설치함으로써 반도체 노광 장치(100)의 전체 부피를 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 노광 장치(100)의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 3을 참고 하면, 반도체 노광 장치(100)는 전원공급부(180)를 더 포함할 수 있다. 전원공급부(180)는 유브이 엘이디(120)에 연결되어 전원을 공급할 수 있다. 유브이 엘이디(120)는 전원공급부(180)로부터 전원을 공급받아 자외선 광을 용이하게 방출할 수 있다.
반도체 노광 장치(100)는 제어부(190)를 더 포함할 수 있다. 제어부(190)는 반도체 노광 장치(100)의 전체 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(190)는 유브이 엘이디(120)에 연결되어 유브이 엘이디(120)가 자외선 광을 방출하는 시간 등을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(190)는 전원공급부(180)에 연결되어 전원공급부(180)로부터 유브이 엘이디(120)에 공급되는 전력의 양을 제어할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 반도체 노광 장치
110: 하우징부
120: 유브이 엘이디
130: 렌즈부
140: 광섬유
150: 방열부

Claims (6)

  1. 하우징부와,
    상기 하우징부의 내부에 삽입되는 유브이 엘이디(UV LED)와,
    상기 유브이 엘이디의 하부에 배치되도록 상기 하우징부의 내부에 삽입되며, 상기 유브이 엘이디로부터 조사되는 광의 초점을 제어하는 렌즈부와,
    상기 렌즈부의 하부에 배치되도록 상기 하우징부의 내부에 삽입되며, 상기 렌즈부를 통과하는 상기 유브이 엘이디의 광이 조사되는 광섬유와,
    상기 유브이 엘이디의 상부에 배치되도록 상기 하우징부에 형성되며, 상기 유브이 엘이디로부터 발생되는 열을 상기 하우징부의 외부로 방출하는 방열부를 포함하고,
    상기 방열부는,
    상기 유브이 엘이디의 상부에 배치되며 상기 유브이 엘이디로부터 발생하는 열이 이동되는 제 1 방열배관과,
    상기 제 1 방열배관과 연통되며, 상기 하우징부에 관통되어 형성되는 제 2 방열배관을 포함하는,
    반도체 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 방열배관은 일측에 배기관이 연결되는,
    반도체 노광 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 방열배관은 타측에 소음기가 결합되는,
    반도체 노광 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 유브이 엘이디는 365nm의 파장을 갖는 광을 방출하는,
    반도체 노광 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광섬유의 일측에 결합되며, 상기 광섬유의 위치를 고정시키는 고정부를 더 포함하는,
    반도체 노광 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 고정부는 상기 고정부의 밑면에 결합되어 상기 광섬유로부터 방출되는 상기 유브이 엘이디 램프의 광이 조사되는 면적을 조절하는 마스크를 구비하는,
    반도체 노광 장치.
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JP2005268512A (ja) 2004-03-18 2005-09-29 Konica Minolta Medical & Graphic Inc Ld駆動回路および露光装置

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