KR102246340B1 - 광원의 노광량 제어를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

광원의 노광량을 제어하는 시스템 및 방법이 개시된다. 이 시스템은 LED 광원 및 에너지 검출 유닛 모두에 결합된 LED 광원(1), 광 호모지나이저 (2), 에너지 검출 유닛 (31,32) 및 노광량 제어 유닛 (4)을 포함한다. 에너지 검출 유닛은 LED 광원 또는 광 호모지나이저에 대응하는 에너지 검출기 (31) 및 웨이퍼에 대응하는 에너지 스폿 센서 (32)를 포함한다. 기존의 수은 램프 대신 자외선을 생성할 수 있는 LED 광원을 사용하면 수은 램프가 파손되었을 때 위험한 수은 증기가 환경으로 방출되는 위험을 없앰으로써 시스템의 위험성이 낮고 안전하다. 또한, LED 광원의 노광 조도를 조정할 수 있고, 가변 감쇠기 또는 노광 셔터를 사용하지 않고도 높은 도즈 제어 정밀도로 웨이퍼를 노광 할 수 있도록, 노광량 제어기의 제어 하에서 LED 광원을 온/오프 할 수 있다. 이는 시스템의 복잡성과 비용을 줄이고 신뢰성을 높인다.

Description

광원의 노광량 제어를 위한 방법 및 장치
본 발명은 포토 리소그래피 분야에 관한 것으로, 특히 광원의 노광량을 제어하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
포토 리소그래피 (Photolithography)는 웨이퍼의 표면에 코팅된 포토 레지스트에 레티클(reticle) 상의 패턴 이미지를 정확히 투영하고 포토 레지스트를 노광시키기 위해 광학 시스템이 사용되는 반도체 디바이스 제조에 사용되는 기술이다. 웨이퍼상의 레티클 패턴의 임계 크기(critical-size) 피처(feature)를 정확하게 재현하려면 노광량 제어가 필요하다.
도 1은 종래의 스텝-앤드-리피트 (step-and-repeat) 포토 리소그래피 장치의 노광 시스템으로서, 광원(light source)으로서 수은 램프(mercury lamp)가 사용된다. 전체 광 경로의 구성은 주로 수은 램프 (100), 타원면 반사기(ellipsoidal reflector) (101), 반사기(reflector) (102), 커플링 렌즈 그룹(coupling lens group) (103), 노광 셔터(exposure shutter) (104), 가변 감쇠기(variable attenuator) (105), 광 호모지나이저(light homogenizer) (106), 에너지 검출기(energy detector)(107), 릴레이 렌즈 그룹(relay lens group) (108), 릴레이 반사기(relay reflector)(109), 투영 대물 렌즈(projection objective) (110) 및 에너지 스폿 센서(energy spot sensor) (111)를 포함한다. 타원면 반사기 (101) 및 반사기 (102)에 의해 연속적으로 반사되어, 수은 램프 (100)로부터의 광은 램프 챔버 외부의 광 콘(light cone)을 형성한다. 광 콘은 커플링 렌즈 그룹 (103)에 의해 광 호모지나이저 (106) 내로 커플링 된다. 광 호모지나이저 (106)는 광이 여러 번 반사되는 특정 사양의 석영 막대이다. 그 다음, 릴레이 렌즈 그룹 (108)의 물체면에 위치한 석영 막대의 단면에서 균일하게 출사한다. 그 결과, 릴레이 렌즈 그룹 (108)의 이미지 평면에 어느 정도의 텔레센트릭성(telecentricity) 및 특정 개구수 (NA)를 갖는 조명의 균일 필드가 형성된다.
도 2는 종래의 스텝-앤드-리피트(step-and-repeat) 포토 리소그래피 장치의 노광 시스템의 도즈(dose) 제어 시스템을 도시하며, 수은 램프 제어기(mercury lamp controller) (112), 노광 셔터(the exposure shutter) (104), 가변 감쇠기(the variable attenuator) (105), 에너지 검출기(the energy detector) (107), 에너지 스폿 센서(energy spot sensor)(111) 및 도즈 제어 회로 기판(dose control circuit board) (200)을 포함한다.
그러나 이러한 도즈 관리 시스템의 실제 사용으로 인해 다음과 같은 결점이 확인되었다.
1) 광원인 수은 램프의 조도를 제어할 수 없기 때문에 로우-도즈 노광 용도에 필요한 조도 레벨을 생성하기 위해 가변 감쇠기를 추가로 사용해야 하며, 그러나 한편으로는 시스템의 복잡성 및 비용을 증가시키며, 다른 한편으로, 가변 감쇠기는 움직이는 부분이기 때문에 시스템의 신뢰성을 감소시키고,
2) 수은 램프는 장시간 턴온 및 예열 시간과 빈번한 스위치 온/오프 전환과 같이 까다로운 작동 요구 사항을 나타내기 때문에 노광 셔터를 추가로 사용해야 하며, 그러나 한편으로는 시스템의 복잡성과 비용이 증가하고 반면에 노광 셔터가 자주 움직일 필요가 있기 때문에 시스템의 신뢰성이 현저히 떨어지고,
그리고 3) 수은 램프는 오용으로 인해 누출될 경우 현장의 환경과 작업자에게 심각한 피해를 줄 수 있는 고압 수은 증기로 채워져서 잠재적 위험이 된다.
본 발명은 광원의 노광량을 제어하는 신규한 시스템 및 방법을 제시함으로써, 종래의 시스템으로 인한 높은 복잡성, 높은 비용, 낮은 신뢰성 및 낮은 안전성 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 주제는 광원(light source)의 노광량(exposure dose)을 제어하는 시스템에 있어서, LED 광원(LED light source), 광 호모지나이저(light homogenizer), 에너지 검출 유닛(energy detection unit) 및 LED 광원 및 에너지 검출 유닛 모두에 결합된 노광량 제어 유닛(exposure dose control unit)을 포함하고, 에너지 검출 유닛은 LED 광원 또는 광 호모지나이저에 대응하는 에너지 검출기(energy detector) 및 웨이퍼에 대응하는 에너지 스폿 센서(energy spot sensor)를 포함한다.
추가적으로, 노광량 제어 유닛은 서로 결합된 LED 광원 제어기(LED light source controller) 및 도즈 제어 회로 기판(dose control circuit board), LED 광원에 결합된 LED 광원 제어기(LED light source controller), 에너지 검출기 및 에너지 스폿 센서에 결합된 도즈 제어 회로 기판을 포함할 수 있다.
추가적으로, 도즈 제어 회로 기판은 다양한 광 강도에서 상기 LED 광원의 셧다운(shutdown)에서 완전 암흑(complete dark)까지의 누적된 도즈(cumulative dose)에 대한 데이터를 저장할 수 있다.
추가적으로, 도즈 제어 회로 기판은 LED 광원의 구동 전류(driving current)와 결과적인 광 강도(resulted light intensity) 사이의 관계를 저장할 수 있다.
추가적으로, 상기 LED 광원은 LED 어레일 수 있고, 465 nm 또는 435 nm 또는 365 nm의 파장을 갖을 수 있다.
추가적으로, 상기 광 호모지나이저(light homogenizer)는 광 호모지나이저 석영 막대(light-homogenizing quartz rod)로서 구현될 수 있다.
또한, 본 발명은 위에서 정의한 광원의 노광량을 제어하기 위한 시스템을 사용하는 제어 방법을 제공하며,
S1) 에너지 검출기가 LED 광원의 조도(illuminance)를 검출하도록, 노광량 제어 유닛의 제어 하에서 LED 광원과 에너지 검출기를 동시에 턴온 하는 단계;
S2) 웨이퍼상의 실제 조도를 샘플링하고, 노광량 제어 유닛에 의해, 샘플들을 적분함으로써 웨이퍼 상의 누적 도즈(dose)를 계산하고 웨이퍼 상의 실제 조도를 샘플링 하는 단계;
S3) LED 광원의 조도가 안정되면, LED 광원의 광 강도에 기초하여 LED 광원의 셧다운에서 완전 암흑까지의 누적 도즈를 검색하는 단계; 및
S4) 단계 S2에서 계산된 웨이퍼 상의 누적 도즈가 단계 S3에서 검색된 LED 광원의 셧다운에서 완전 암흑까지의 누적 도즈를 뺀 미리 설정된 도즈와 같아지면, 노광 제어 유닛의 제어 하에서 LED 광원을 셧다운 시키는 단계를 포함한다.
선택적으로, 제어 방법은:
S5) LED 광원의 완전 암흑에 이후에, 노광량 제어 유닛의 제어 하에서 에너지 검출기를 턴오프 하고, 미리 설정된 도즈 및 웨이퍼 상의 현재 누적 도즈 사이의 도즈 오프셋을 계산하는 단계; 및
S6) 노광량 제어 유닛의 제어 하에서 도즈 오프셋에 기초하여 LED 광원의 광 강도를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
추가적으로, 단계 S1은 상기 에너지 스폿 센서를 캘리브레이션하고 상기 캘리브레이션 된 에너지 스폿 센서를 사용하여 상기 에너지 검출기를 캘리브레이션 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
추가적으로, 단계 S2에서, 노광량 제어 유닛은 실제 조도 레벨을 다음과 같이 샘플링 할 수 있다:
Figure 112019059869382-pct00001
여기서, IED는 에너지 검출기의 조도 측정치(illumination measurement)를 나타내고; IESS는 에너지 스팟 센서의 조도 측정치을 나타내고; 게인(Gain) 및 오프셋(offset)은 각각 스케일 팩터(scale factor) 및 도즈 오프셋(dose offset)을 나타낸다. Iwafer는 웨이퍼에서 실제로 측정된 조도를 나타낸다.
추가적으로, 단계 S2에서, 웨이퍼 상의 누적 도즈(cumulative dose) Dget는 다음에 따라 계산될 수 있다:
Figure 112019059869382-pct00002
여기서, Iwafer는 웨이퍼에서 실제로 측정된 조도를 나타내며 t는 시간을 나타낸다.
추가적으로, 단계 S2에서, 미리 설정된 도즈(preset dose) Dset는 다음으로 주어질 수 있다:
Figure 112019059869382-pct00003
그리고, LED 광원의 완전 암흑 상의 누적 도즈 Dget는 다음과 같이 표현된다:
Figure 112019059869382-pct00004
,
따라서 도즈 오프셋 D=| Dset - Dget|,
여기서, tclose는 LED 광원이 셧다운 되는 타이밍을 나타내고; Dclose는 단계 S3에서 검색된 누적 도즈를 나타내며; Iwafer는 웨이퍼에서 실제로 측정된 조도를 나타내고; 및 |·| 는 절대값 연산을 나타낸다.
추가적으로, 단계 S3에서, LED 광원의 조도가 안정화된 이후, 그 광 강도에 대응하는 LED 광원의 셧다운에서 완전 암흑까지의 누적 도즈는 도즈 제어 회로 기판으로부터 검색된다.
추가적으로, 단계 S6에서 LED 광원 제어기가 LED 광원의 구동 전류와 결과적인 광 강도 사이의 관계에 기초하여 LED 광원의 광 강도를 제어하도록, 도즈 제어 회로 기판은 도즈 오프셋에 기초하여 LED 광원 제어기를 제어한다.
요약하면, 본 발명은 광원의 노광량을 제어하는 시스템 및 방법을 제공한다. 이 시스템은 LED 광원 및 에너지 검출 유닛 모두에 결합된 LED 광원, 광 호모지나이저, 에너지 검출 유닛 및 노광량 제어 유닛을 포함한다. 에너지 검출 유닛은 LED 광원 또는 광 호모지나이저에 대응하는 에너지 검출기 및 웨이퍼에 대응하는 에너지 스폿 센서를 포함한다. 기존의 수은 램프 대신 자외선(UV)을 생성할 수 있는 LED 광원을 사용하면 수은 램프가 파손되었을 때 위험한 수은 증기가 환경으로 방출되는 위험을 없앰으로써 시스템의 위험성이 낮고 안전하다. 또한, LED 광원의 노광 조도를 조정할 수 있고, 가변 감쇠기 또는 노광 셔터를 사용하지 않고도 높은 도즈 제어 정밀도로 웨이퍼를 노광 할 수 있도록, 노광량 제어기의 제어 하에서 LED 광원을 온/오프 할 수 있다. 이는 시스템의 복잡성과 비용을 줄이고 신뢰성을 높인다.
도 1은 종래의 스텝-앤드-리피트 (step-and-repeat) 포토 리소그래피 장치의 노광 시스템의 구조 개략도이다.
도 2는 종래의 스텝-앤드-리피트 (step-and-repeat) 포토 리소그래피 장치의 노광 시스템에서의 도즈 제어 시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 광원의 노광량을 제어하는 시스템의 개략적인 구조도이다.
도 4는 본 발명에 따른 시작에서부터 완전 암흑까지의 LED 광원의 조도의 변화를 나타내는 곡선을 도시한다.
도 1 내지 도 2에서, 100-수은 램프 광원(mercury lamp light source); 101-타원 반사기(ellipsoidal reflector); 102-반사기(reflector); 103-커플링 렌즈 그룹(coupling lens group); 104-노광 셔터(exposure shutter); 105-가변 감쇠기(variable attenuator); 106-광 호모지나이저(light homogenizer); 107-에너지 검출기(energy detector); 108-릴레이 렌즈 그룹(relay lens group); 109-릴레이 반사기(relay reflector); 110-투영 대물 렌즈(projection objective); 111-에너지 스폿 검출기(energy spot detector); 112-수은 램프 제어기(mercury lamp controller); 200-도즈 제어 회로 기판(dose control circuit board).
도 3 내지 도 4에서, 1-LED 광원(LED light source); 2-광 호모지나이저; 31-에너지 검출기; 32-에너지 스폿 센서; 4-노광량 제어 유닛; 41-LED 광원 컨트롤러(LED light source controller); 42-도즈 제어 회로 기판.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 발광 다이오드 (LED) 광원(light source) (1), 광 호모지나이저(light homogenizer) (2), 에너지 검출 유닛(energy detection unit) 및 LED 광원(1) 및 에너지 검출 유닛(energy detection unit) 모두에 결합된 노광량 제어 유닛(exposure dose control unit)(4)을 포함하는 광원의 노광량을 제어하는 시스템을 제공한다. 에너지 검출 유닛은 LED 광원 (1) 또는 광 호모지나이저 (2)를 위한 에너지 검출기(energy detector) (31) 및 웨이퍼 용 에너지 스폿 센서(energy spot sensor) (32)를 포함한다. 에너지 스폿 센서 (32)는 스폿의 에너지를 감지하는 센서이다. 에너지 검출기 (31)는 LED 광원 (1)의 조도 레벨을 검출하도록 구성되며, 에너지 스팟 센서 (32)는 에너지 검출기 (31)를 이들 사이의 관계를 확립하도록 캘리브레이션 하도록 구성된다. 노광량 제어 유닛 (4)은 웨이퍼 상의 누적 도즈(cumulative dose) 량를 산출하도록 구성되어 있고, 이 누적 도즈 량과 미리 설정된 노광량과의 차차이는 LED 광원(1)의 광 강도를 조정하거나 또는 온/오프 스위칭 하기 위한 도즈 량 제어 기초로 사용할 수 있다. 이러한 방식으로, 웨이퍼는 가변 감쇠기(variable attenuator) 또는 노광 셔터(exposure shutter)를 사용할 필요없이, 높은 도즈 (dose) 제어 정확도로 노광될 수 있어, 시스템의 복잡성 및 비용을 줄이고 신뢰성을 향상시킨다.
도 3을 계속 참조하면, 노광량 제어 유닛 (4)은 LED 광원 제어기(LED light source controller) (41)와 도즈 제어 회로 기판(dose control circuit board)(42)을 서로 결합하여 구성할 수 있다. LED 광원 제어기 (41)는 LED 광원 (1)에 결합될 수 있고, 도즈 제어 회로 기판 (42)은 에너지 검출기 (31) 및 에너지 스팟 센서 (32) 양자에 결합될 수 있다. 도즈 제어 회로 기판 (42)은 주어진 주파수에서 웨이퍼 상의 실제 조도를 샘플링하고 샘플들을 적분함으로써 누적 도즈량을 계산하도록 구성될 수 있다. 여기서, 캘리브레이션 된 에너지 스폿 센서 (32)의 광 강도 측정치는 웨이퍼 상의 실제 광 강도를 나타낸다는 것을 주목해야 한다. 그러나, 에너지 스폿 센서 (32)는 웨이퍼 스테이지 상에 탑재되고 따라서 웨이퍼에 대해 정지 상태로 유지되기 때문에, 실제로 웨이퍼 상의 각각의 시야의 광 강도를 측정할 수 없다. 그러므로, 도즈 제어 중에, 에너지 스폿 센서 (32)와 에너지 검출기 (31) 사이의 캘리브레이션 관계에 기초하여, 에너지 검출기(31)의 조도 측정치를 웨이퍼 상의 실제 조도 레벨로서 에너지 스폿 센서(32)의 조도 측정치로 변환할 필요가 있다.
바람직하게는, 도즈 제어 회로 기판 (42)은 다양한 광 강도에서 LED 광원 (1)의 셧다운에서 완전 암흑까지의 누적 도즈 (cumulative dose)에 관한 데이터를 저장할 수 있다. LED 광원 (1)은 일반적으로 턴온 후 안정된 광 강도를 생성하고, 셧다운 후에 완전히 닫힐 때까지 어느 정도의 시간이 걸린다. 셧다운에서부터 완전 암흑에까지의 코스 동안, 웨이퍼 상의 광 강도는 변화할 것이고 노광량이 축적될 것이다. 그러므로, 일 실시예에서, 다양한 광 강도에서의 LED 광원 (1)의 셧다운에서 완전 암흑까지의 누적 도즈량이 미리 측정될 수 있고, 측정치는 데이터 리스트로서 도즈 제어 회로 기판 (42)에 저장될 수 있다. 도즈 제어 동안, 사용된 노광 강도에 대응하는 누적 도즈가 검색될 수 있고, 현재의 누적 도즈가 검색된 누적 도즈를 뺀 미리 설정된 도즈와 같게 될 때, 노광량 제어 유닛 (4)는 LED 광을 차단하는 동작을 취한다. 또한, 도즈 제어 회로 기판 (42)은 LED 광원 (1)의 구동 전류와 결과적인 광 강도 사이의 관계를 저장할 수 있다. 도즈 제어 회로 기판 (42)은 도즈 오프셋 (offset)에 기초하여 LED 광원 제어기 (41)를 제어할 수 있는데, 후자는 LED 광원 (1)의 구동 전류와 결과적인 광 강도 사이의 관계에 기초하여 LED 광원 (1)의 광 강도를 조절하고 높은 도즈 제어 정확도로 웨이퍼를 노광할 수 있다.
바람직하게는, LED 광원 (1)은 LED 어레이 일 수 있고 465 nm 또는 435 nm 또는 365 nm의 파장을 가질 수 있다. 제어 시스템은 하나 이상의 그러한 LED 어레이를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 광 호모지나이저 (2)는 광 호모지나이저 석영 막대로서 구현될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 정의된 바와 같은 시스템의 사용 방법을 제공한다.
이 방법에는 아래에 설명된 단계가 포함된다. 단계 S1에서, 노광량 제어 유닛 (4)의 제어 하에 LED 광원 (1)과 에너지 검출부 (31)가 동시에 온 되어, 에너지 검출부 (31)가 LED 광원 (1)의 조도를 검출하기 시작한다. 에너지 검출기 (31)에 의한 LED 광원 (1)의 조도를 검출하기 전에, 에너지 스폿 센서 (32)는 캘리브레이션 될 수 있으며 (간결성을 위해 여기서는 더 상세히 기술되지 않는 임의의 적절한 종래의 방법을 사용하여), 캘리브레이션 된 에너지 스폿 센서 (32)는 에너지 검출기 (31)와 캘리브레이션 된 에너지 스폿 센서 (32) 사이의 관계를 확립하도록 에너지 검출기 (31)를 캘리브레이션 하기 위해 차례로 사용될 수 있다. 캘리브레이션 된 에너지 스폿 센서 (32)의 광 강도 측정치는 웨이퍼 상의 실제 광 강도를 나타낸다. 그러나, 에너지 스폿 센서 (32)는 웨이퍼 스테이지 상에 탑재되고 따라서 웨이퍼에 대해 정지 상태로 유지되기 때문에, 실제로 웨이퍼 상의 각각의 시야의 광 강도를 측정할 수 없다. 에너지 스팟 센서 (32)와 에너지 검출기 (31) 사이의 캘리브레이션 동안 확립된 관계로, 에너지 검출기 (31)의 조도 측정치, 에너지 검출기 (31)의 조도 측정치는 웨이퍼 상의 실제 조도 레벨로서 에너지 스팟 센서 (32)의 조도 측정치로 변환될 수 있다. 일 실시예에서, 에너지 검출기 (31) 및 에너지 스폿 센서 (32)는 동일한 유형의 센서 일 수 있으며, 광 호모지나이저(light homogenizer), 릴레이 렌즈 그룹(relay lens group), 릴레이 반사기(relay reflector) 및 투영 대물 렌즈(relay reflector)를 포함하는 동일한 광학 세트를 공유할 수 있다. 따라서, 둘 다 일정한 투과율(transmittance)과 관련되어 있으므로:
Figure 112019059869382-pct00005
여기서, IED는 에너지 검출기(31)의 조도 측정치를 나타내고; IESS는 에너지 스팟 센서(32)의 조도 측정치; 게인(Gain)은 스케일 팩터(scale factor); 및 오프셋(Offset)은 도즈 오프셋(dose offset).
이 식에 따라, 에너지 검출기 (31) 및 에너지 스폿 센서 (32)의 측정치가 동시에 얻어지고, 이들을 기초로 게인 및 오프셋이 계산될 수 있다. Iwafer는 웨이퍼 상에서 실제로 측정된 조도를 나타낸다.
단계 S2에서, 노광량 제어 유닛 (4)은 웨이퍼 상의 실제 조도를 샘플링하고, 다음에 따라 샘플들을 적분함으로써 누적 도즈 (Dget)를 계산한다:
Figure 112019059869382-pct00006
여기서, Iwafer는 웨이퍼 상에서 실제로 측정된 조도를 나타내며 t는 시간을 나타낸다.
단계 S3에서는, LED 광원 (1)의 조도가 안정되면, LED 광원 (1)의 현재의 광 강도에 기초하여 LED 광원 (1)의 암흑시의 누적 도즈량을 검색한다. 구체적으로, 도즈 제어 회로 기판 (42)은 다양한 광 강도에서 LED 광원 (1)의 셧다운에서 완전 암흑까지의 누적 도즈에 관한 데이터를 저장할 수 있다. LED 광원 (1)은 일반적으로 턴온 후 안정된 광 강도를 생성하고 셧다운 후에 완전히 닫힐 때까지 어느 정도의 시간이 걸린다. 셧다운에서 완전 암흑까지의 코스 동안, 웨이퍼 상의 광 강도는 변화할 것이고 노광량이 축적될 것이다. 그러므로, 일 실시예에서, 다양한 광 강도에서의 LED 광원 (1)의 셧다운에서 완전 암흑까지의 누적 도즈가 미리 측정될 수 있고, 측정치는 데이터 리스트로서 도즈 제어 회로 기판 (42)에 저장될 수 있다. 도즈 제어 동안, LED 광원 (1)의 암흑 동안의 누적 도즈량은 안정한 조도 레벨에 기초하여 데이터 리스트로부터 검색될 수 있다.
단계 S4에서, 단계 S2에서 계산된 웨이퍼 상의 누적 도즈가 단계 S3에서 검색된 LED 광원의 셧다운에서 완전 암흑까지의 누적 도즈를 뺀 미리 설정된 도즈와 같아지면, 노광 제어 유닛의 제어 하에서 LED 광원을 셧다운 시키는 동작을 실행한다. 도 4는 LED 광원 (1)의 조도의 변화를 나타내는 곡선을, 활성화되어 광 강도가 안정한 때까지의 시간 (a); 광 강도가 안정된 지속 기간 (b); 그리고 셧다운에서 완전 암흑 (c)까지의 상태로 구성된 전체 프로세스를 도시하였다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, LED 광원의 셧다운에서 완전 암흑까지의 단계에서, 웨이퍼 상의 광 강도가 변화되고 노광량이 축적된다. 웨이퍼 상의 측정된 누적 도즈가 미리 설정된 도즈와 동일할 때 LED 광원 (1)이 셧다운 되면, 웨이퍼는 확실히 과다 노광될 것이다. 정확한 노광을 보장하기 위해, 웨이퍼 상의 측정된 누적 도즈량이 미리 설정된 도즈량에서 단계 S3에서 검색된 누적 도즈량을 뺀 값이 될 때, LED 광원 (1)을 차단할 필요가 있다.
단계 S5에서, LED 광원 (1)의 완전 암흑 이후에, 노광량 제어 유닛 (4)은 에너지 검출기 (31)를 턴오프 하는 동작을 취하고, 웨이퍼 상의 현재 누적 도즈는 다음과 같이 주어진 미리 설정된 도즈 Dset과 비교된다:
Figure 112019059869382-pct00007
LED 광원(1)의 완전 암흑 상의 누적 도즈 Dget는 다음과 같이 표현된다:
Figure 112019059869382-pct00008
,
따라서, 그들 사이의 오프셋은 D=| Dset - Dget|이고,
여기서, tclose는 LED 광원이 셧다운 되는 타이밍을 나타내고; Dclose는 LED 광원(1)의 암흑 동안의 누적 도즈이고; Iwafer는 웨이퍼 상에서 실제로 측정된 조도를 나타내고; 및 |·| 는 절대값 연산이다.
단계 S6에서, 노광량 제어 유닛 (4)은 오프셋 D에 기초하여 LED 광원 (1)의 광 강도를 조정한다. 구체적으로는, 도즈 제어 회로 기판 (42)은 LED 광원 (1)의 구동 전류와, 미리 정해진 시간 계획에 따라 자동적으로 갱신될 수 있는 데이터 리스트로서의 결과적인 광 강도 간의 관계를 저장할 수 있다. LED 광원 (1)의 구동 전류와 그 결과의 광 강도의 관계에 따라, 도즈 제어 회로 기판 (42)은 도즈 오프셋 D에 기초하여 LED 광원 제어기 (41)를 지시하여 LED 광원 (1)의 광 강도를 조정할 수 있다
요약하면, 본 발명은 광원의 노광량을 제어하는 시스템 및 방법을 제공한다. 이 시스템은 LED 광원 (1), 광 호모지나이저 (2), 에너지 검출 유닛 및 LED 광원 (1)과 에너지 검출 유닛에 결합된 노광량 제어 유닛 (4)을 포함한다. 에너지 검출 유닛은 LED 광원 (1) 또는 광 호모지나이저 (2)를 위한 에너지 검출기 (31) 및 웨이퍼를 위한 에너지 스폿 센서 (32)를 포함한다. 기존의 수은 램프 대신에 자외선 (UV) 광을 생성할 수 있는 LED 광원 (1)을 사용함으로써, 수은 램프가 파손되었을 때 위험한 수은 증기가 환경으로 방출되는 위험을 제거함으로써 위험성이 낮고 안전하다. 또한, 노광량 제어 유닛 (4)의 제어에 의해, LED 광원 (1)의 노광 조도를 조정할 수 있고, 가변 감쇠기 또는 노광 셔터를 사용하지 않고도 높은 도즈 제어 정밀도로 웨이퍼를 노광 할 수 있도록, 노광량 제어기의 제어 하에서 LED 광원(1) 자체를 온/오프 할 수 있다. 이는 시스템의 복잡성과 비용을 줄이고 신뢰성을 높인다.
본 명세서에서 본 발명의 몇몇 실시예가 설명되었지만, 이들 실시예는 단지 예시적인 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않는다. 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 이루어진 다양한 생략, 대체 및 변경은 모두 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (14)

  1. 광원의 노광량을 제어하는 시스템에 있어서,
    LED 광원, 광 호모지나이저, 에너지 검출 유닛 및 상기 LED 광원 및 상기 에너지 검출 유닛 모두에 결합된 노광량 제어 유닛을 포함하고,
    상기 에너지 검출 유닛은,
    LED 광원 또는 광 호모지나이저에 대응하는 에너지 검출기 및 웨이퍼에 대응하는 에너지 스폿 센서를 포함하고,
    상기 노광량 제어 유닛은,
    서로 결합된 LED 광원 제어기 및 도즈 제어 회로 기판,
    상기 LED 광원에 결합된 LED 광원 제어기,
    상기 에너지 검출기 및 상기 에너지 스폿 센서에 결합된 상기 도즈 제어 회로 기판
    을 포함하고,
    상기 도즈 제어 회로 기판은,
    다양한 광 강도에서 상기 LED 광원의 셧다운에서 완전 암흑까지의 누적된 도즈에 대한 데이터를 저장하는
    광원의 노광량을 제어하는 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도즈 제어 회로 기판은,
    LED 광원의 구동 전류와 결과적인 광 강도 사이의 관계를 저장하는
    광원의 노광량을 제어하는 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 LED 광원은,
    LED 어레이이고, 465 nm 또는 435 nm 또는 365 nm의 파장을 갖는
    광원의 노광량을 제어하는 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광 호모지나이저는,
    광 호모지나이저 석영 막대로서 구현되는
    광원의 노광량을 제어하는 시스템.
  7. 제1항 및 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 광원의 노광량을 제어하는 시스템에 사용되는 제어 방법에 있어서,
    S1) 에너지 검출기가 LED 광원의 조도를 측정하도록, 노광량 제어 유닛의 제어 하에서 LED 광원과 에너지 검출기를 동시에 턴온 하는 단계;
    S2) 웨이퍼상의 실제 조도를 샘플링하고, 노광량 제어 유닛에 의해, 샘플들을 적분함으로써 웨이퍼 상의 누적 도즈를 계산하고 웨이퍼 상의 실제 조도를 샘플링 하는 단계;
    S3) LED 광원의 조도가 안정되면, LED 광원의 광 강도에 기초하여 LED 광원의 셧다운에서 완전 암흑까지의 누적 도즈를 검색하는 단계; 및
    S4) 단계 S2에서 계산된 웨이퍼 상의 누적 도즈가 단계 S3에서 검색된 LED 광원의 셧다운에서 완전 암흑까지의 누적 도즈를 뺀 미리 설정된 도즈와 같아지면, 노광 제어 유닛의 제어 하에서 LED 광원을 셧다운 시키는 단계
    를 포함하는
    제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    S5) LED 광원의 완전 암흑에 이후에,
    노광량 제어 유닛의 제어 하에서 에너지 검출기를 턴오프 하고
    미리 설정된 도즈 및 웨이퍼 상의 현재 누적 도즈 사이의 도즈 오프셋을 계산하는 단계; 및
    S6) 노광량 제어 유닛의 제어 하에서 상기 도즈 오프셋에 기초하여 LED 광원의 광 강도를 조절하는 단계
    를 더 포함하는
    제어 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    단계 S1은,
    상기 에너지 스폿 센서를 캘리브레이션하고 상기 캘리브레이션 된 에너지 스폿 센서를 사용하여 상기 에너지 검출기를 캘리브레이션 하는 단계
    를 더 포함하는
    제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    단계 S2에서, 노광량 제어 유닛은 실제 조도 레벨을 다음과 같이 샘플링 한다:
    Figure 112020116421719-pct00009

    여기서, IED는 에너지 검출기의 조도 측정치를 나타내고; IESS는 에너지 스팟 센서의 조도 측정치를 나타내고; 게인 및 오프셋은 각각 스케일 팩터 및 도즈 오프셋을 나타낸다. Iwafer는 웨이퍼에서 실제로 측정된 조도를 나타내는
    제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    단계 S2에서, 웨이퍼 상의 누적 도즈 Dget는 다음에 따라 계산된다:
    Figure 112020116421719-pct00010

    여기서, Iwafer는 웨이퍼에서 실제로 측정된 조도를 나타내며 t는 시간을 나타내는
    제어 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    단계 S2에서, 미리 설정된 도즈 Dset는 다음으로 주어진다:
    Figure 112020116421719-pct00011

    그리고, LED 광원의 완전 암흑 상의 누적 도즈 Dget는 다음과 같이 표현된다:
    Figure 112020116421719-pct00012
    ,
    따라서 도즈 오프셋 D=| Dset - Dget|,
    여기서, tclose는 LED 광원이 셧다운 되는 타이밍을 나타내고; Dclose는 단계 S3에서 검색된 누적 도즈를 나타내며; Iwafer는 웨이퍼 상에서 실제로 측정된 조도를 나타내고; 및 |·| 는 절대값 연산을 나타내는
    제어 방법.
  13. 제7항에 있어서,
    단계 S3에서,
    LED 광원의 조도가 안정화된 이후, 그 광 강도에 대응하는 LED 광원의 셧다운에서 완전 암흑까지의 누적 도즈는 도즈 제어 회로 기판으로부터 검색되는
    제어 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    단계 S6에서,
    LED 광원 제어기가 LED 광원의 구동 전류와 결과적인 광 강도 사이의 관계에 기초하여 LED 광원의 광 강도를 제어하도록,
    도즈 제어 회로 기판은 도즈 오프셋에 기초하여 LED 광원 제어기를 제어하는
    제어 방법.
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