KR20000050275A

KR20000050275A - 애퍼처 교체 장치

Info

Publication number: KR20000050275A
Application number: KR1019990000003A
Authority: KR
Inventors: 육흥조
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-01-02
Filing date: 1999-01-02
Publication date: 2000-08-05

Abstract

상하 또는 좌우로 이동하며 여러 종류의 애퍼처들을 보관하기 위한 카세트와, 좌우 또는 상하로 이동하며 여러 종류의 애퍼처들 중 하나의 애퍼처를 선택하여 사용하기 위한 애퍼처 반송수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 애퍼처 교체 장치가 개시되어 있다. 종래의 수동형 및 회전형 애퍼처 교체 장치에 비해 많은 수의 애퍼처를 자동으로 장착하여 사용할 수 있다.

Description

애퍼처 교체 장치{APPARATUS FOR EXCHANGING APERTURE}

본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 카세트 방식으로 많은 수의 애퍼처(aperture)들을 보관하고 원하는 애퍼처를 자동으로 장착하여 사용할 수 있는 애퍼처 교체 장치에 관한 것이다.

반도체 장치의 각종 패턴은 리소그라피 기술에 의하여 형성된다는 것은 널리 알려져 있다. 리소그라피 기술은 반도체 웨이퍼 상의 절연막이나 도전막 등, 패턴을 형성하여야 할 막 위에 X선이나 자외선 등과 같은 광선의 조사에 의해 용해도(solubility)가 변화하는 포토레지스트 막을 형성하는 단계, 이 포토레지스트 막의 소정 부분을 광선에 노출시킨 후 현상에 의해서 용해도가 큰 부분을 제거하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 및 패턴을 형성하여야 할 막의 노출된 부분을 에칭 방법으로 제거하여 배선이나 전극 등의 각종 패턴을 형성하는 단계로 구성된다.

최근 반도체 장치가 고집적화됨에 따라 서브하프마이크론(Sub-half micron) 패턴을 형성하기 위하여 여러 가지 노광 설비들이 개발되고 있다. 노광 설비는 렌즈의 개구수(NA)에 의한 한계 패턴을 갖고 있기 때문에, 그 이하의 미세 패턴을 형성하기 위해서는 더 우수한 노광 설비를 구입하여야 한다. 그러나, 노광 설비는 가격이 매우 비싸기 때문에, 기존의 노광 설비를 이용하여 최대한 작은 사이즈의 패턴을 형성하고 공정 마진을 확보할 수 있는 오프-액시스 조명(off axis illumination) 방법이 널리 사용되고 있다.

오프-액시스 조명 방법에 의하면, 파리눈 렌즈(Fly's eye lens)와 입력 렌즈(input lens) 사이에 장착되는 애퍼처에 의해 입사광의 특정 성분, 예를 들어 0차광을 차단하고 1차광만을 마스크 상에 도달하게 함으로써 분해능(R)과 초점심도(DOF)를 향상시킬 수 있다. 분해능(R)과 초점심도(DOF)는 다음의 레이레이 식(Rayleigh's equation)에 나타난 바와 같이 투영광의 파장(exposure wavelength: λ)에 비례하고 렌즈의 개구수(numerical aperture: NA)에 반비례하는 것으로 알려져 있다.

R = k1 × λ/NA

DOF = k2 × λ / NA2

이때, k1 및 k2 은 조명계의 코히어런스 팩터(coherence factor)(σ; 광원 이미지의 직경(ld)을 투영 렌즈의 개구수(NA)로 나눈 값)인 공정능력 변수(process factors)로 대개 0.5 - 0.8 정도인 것으로 알려져 있다. 따라서, 분해능(R) 및 초점심도(DOF)는 코히어런스 팩터 σ에 의해 달라지는데, 스테퍼의 실질적인 광원은 파리눈 렌즈에 의해 맺히는 촛점이므로 오프-액시스 조명 방법에서는 코히어런스 팩터 σ를 애퍼처에 의해 조절할 수 있어 분해능(R)과 초점심도(DOF)를 향상시킬 수 있다.

이러한 오프-액시스 조명 방법의 효과를 극대화시키기 위해서는 웨이퍼 상에 형성하여야 할 패턴의 모양과 디자인-룰에 따라 애퍼처의 모양과 크기를 변화시킬 수 있어야 한다. 따라서, 구현하여야 할 패턴에 따라 적절한 애퍼처를 교체하여 노광을 실시하여야 한다.

도 1은 종래의 수동형(manual type) 애퍼처 교체 장치를 갖는 노광 설비의 개략도이고, 도 2는 종래의 회전형(revolver type) 애퍼처 교체 장치를 갖는 노광 설비의 개략도이다. 도 1 및 도 2에서, 참조 번호 10은 광원으로 사용되는 UV 램프, 12는 입력 렌즈, 14는 애퍼처 지지대, 16 및 26은 애퍼처, 18은 파리눈 렌즈, 그리고 24는 리볼버를 각각 나타낸다.

도 1에 도시한 수동형 애퍼처 교체 장치를 갖는 노광 설비에 의하면, 지지대(14)에 의해 지지되어 있는 애퍼처(16)를 손으로 한 장씩 갈아끼우면서 웨이퍼 상의 패턴을 노광시킨다.

도 2에 도시한 회전형 애퍼처 교체 장치를 갖는 노광 설비에 의하면, 통상 여섯 개의 애퍼처(26)가 들어갈 수 있는 원판형의 리볼버(24)를 회전시키면서 원하는 애퍼처를 장착하여 웨이퍼 상의 패턴을 노광시킨다.

그러나, 상술한 종래의 애퍼처 교체 장치들은 고집적되는 반도체 장치에서 요구하는 다양한 패턴들을 구현하기에 한계가 있다. 따라서, 여러 가지 모양과 디자인-룰을 갖는 패턴들에 대응할 수 있는 많은 종류의 애퍼처들을 미리 제작하여 놓고 그중 하나의 애퍼처를 선택하여 사용할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 카세트 방식으로 많은 수의 애퍼처들을 보관하고 원하는 애퍼처를 자동으로 장착할 수 있는 애퍼처 교체 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 수동형 애퍼처 교체 장치를 갖는 노광 설비의 개략도이다.

도 2는 종래의 회전형 애퍼처 교체 장치를 갖는 노광 설비의 개략도이다.

도 3은 본 발명에 의한 카세트형 애퍼처 교체 장치를 갖는 노광 설비의 개략도이다.

도 4는 도 3에 도시한 애퍼처 교체 장치의 평면도이다.

도 5는 도 3에 도시한 애퍼처의 일 예를 도시한 평면도이다.

도 6은 도 4의 "A" 부분의 확대도이다.

도 7은 도 3에 도시한 애퍼처 카세트의 단면도이다.

도 8은 도 7의 "B" 부분의 확대도이다.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

100 : 램프 102 : 입력 렌즈

104 : 애퍼처 카세트106 : 애퍼처

108 : 애퍼처 반송기110 : 표준 애퍼처

112 : 파리눈 렌즈114, 125 : 흡착면

116 : 이동 핀118 : 고정 핀

120 : 진공 실린더122 : 지지대

124 : 슬롯126 : 진공 라인

128 : 슬라이더130 : 렌즈의 중심

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 상하 또는 좌우로 이동하며 여러 종류의 애퍼처들을 보관하기 위한 카세트; 및 좌우 또는 상하로 이동하며 상기 여러 종류의 애퍼처들 중 하나의 애퍼처를 선택하여 사용하기 위한 애퍼처 반송수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 애퍼처 교체 장치를 제공한다.

바람직하게는, 애퍼처 반송수단에 표준 애퍼처가 장착되어 있어 선택된 애퍼처와 표준 애퍼처를 교체할 수 있다.

바람직하게는, 카세트는 여러 종류의 애퍼처들을 장착할 수 있는 복수개의 슬롯들을 구비하며, 복수개의 슬롯들은 애퍼처 반송수단이 삽입될 수 있는 높이로 형성된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 노광 설비는 광원으로 사용되는 UV 램프(100), 셔터를 통과한 빛이 균일하게 비춰지도록 하는 입력 렌즈(102), 여러 종류의 애퍼처(106)들을 보관하기 위한 애퍼처 카세트(104), 애퍼처 카세트(104) 내에 보관되어 있는 여러 종류의 애퍼처(106)들 중 필요한 애퍼처를 선택하여 사용하기 위한 애퍼처 반송기(108), 및 필드 내에서의 조명의 세기를 균일하게 분산시키기 위한 파리눈 렌즈(112)를 구비한다.

애퍼처 카세트(104)는 여러 종류의 애퍼처(106)들 중 필요한 애퍼처가 선택되어질 수 있도록 상하 또는 좌우로 이동된다. 애퍼처(106)들은 도 5에 도시한 바와 같이 0차광을 차단시키도록 가운데에 원형의 차단부가 형성된 모양일 수도 있고, 십자형 또는 네 개의 홀을 갖는 4중극(quadrupole) 모양으로 형성될 수 있다.

애퍼처 반송기(108)는 한쪽 면에는 표준 모드(normal mode)에서 사용하는 표준 애퍼처(110), 즉 광축에 어떠한 영향을 미치지 않도록 가운데가 비어있는 애퍼처(110)를 기본적으로 장착하고 다른쪽 면에는 애퍼처 카세트(104) 내에 보관되어 있는 애퍼처(106)를 장착할 수 있도록 구성된다. 따라서, 애퍼처 반송기(108)를 좌우 또는 상하로 이동시키면서 표준 애퍼처(110) 및 사용되어질 애퍼처(106)를 입력 렌즈(102)와 파리눈 렌즈(112) 사이에 선택적으로 셋팅한다.

도 4는 애퍼처 교체 장치의 평면도이고, 도 5는 사용되어질 애퍼처의 일 예를 도시한 평면도이며, 도 6은 도 4의 "A" 부분의 확대도이다. 도 7은 애퍼처 카세트(104)의 단면도이고, 도 8은 도 7의 "B" 부분의 확대도이다.

도 4 및 도 7을 참조하면, 애퍼처 반송기(108)는 슬라이더(128) 위에 올려져 스크루(screw) 또는 타이밍 벨트(timing belt)에 의해 좌우 또는 상하로 이동된다. 또한, 애퍼처 반송기(108)에는 진공을 공급하기 위한 진공 라인(126)이 연결된다.

애퍼처 카세트(104)는 애퍼처(106)를 장착할 수 있는 복수개의 슬롯(124)을 갖는다. 즉, 하나의 슬롯(124)에는 하나의 애퍼처(106)가 올려지며, 각 슬롯(124)은 애퍼처 반송기(108)가 들어갈 수 있는 높이를 갖는다. 바람직하게는, 각 슬롯(124)은 좌우와 후단에 지지대(122)가 있어 애퍼처(106)를 올려 놓을 수 있다. 각 슬롯(124)의 좌우에 있는 지지대(122)에는 도 8에 도시한 바와 같이 흡착면(125)이 있어 진공으로 애퍼처(106)를 흡착 고정할 수 있게 한다. 바람직하게는, 애퍼처 카세트(104)는 서보 모터(servo motor) 등을 사용하여 그 위치 제어가 정확하게 이루어지도록 구성된다.

이하, 본 발명의 애퍼처 교체 장치의 구동 방법을 상세히 설명하고자 한다.

특정 애퍼처(106)를 사용하지 않고 표준 애퍼처(110)를 사용할 경우에는, 애퍼처 반송기(108)를 애퍼처 카세트(104) 쪽으로 이동시켜 애퍼처(106)가 장착되어질 면을 애퍼처 카세트(104) 안으로 밀어 ??는다. 이때, 애퍼처 카세트(104)의 위치는 애퍼처 반송기(108)가 갖고 있는 애퍼처(106)가 장착된 슬롯(124)의 높이가 되며, 표준 애퍼처(110)의 중심 위치는 렌즈의 중심 위치(130), 즉 램프(100), 입력 렌즈(102) 및 파리눈 렌즈(112)의 중심이 일치하는 위치에 일치하게 된다.

표준 애퍼처(110)를 사용하지 않고 도 5에 도시한 바와 같은 모양의 애퍼처(106)를 사용할 경우에는, 일단 애퍼처 반송기(108)가 갖고 있던 애퍼처를 애퍼처 카세트(104) 안에 내려 놓아야 한다. 이때, 애퍼처 반송기(108)는 애퍼처 카세트(104) 내의 슬롯(124) 상에 정지하고 있으며, 애퍼처 카세트(104)는 한 피치만큼 위로 이동하여 애퍼처 반송기(108)가 갖고 있던 애퍼처를 지지대(122) 위에 흡착한다. 갖고 있었던 애퍼처를 애퍼처 카세트(104) 안에 내려 놓은 애퍼처 반송기(108)는 애퍼처 카세트(104)로부터 빠져 나가고, 애퍼처 카세트(104)는 지정한 애퍼처(106)의 높이까지 상하로 이동한다.

이어서, 애퍼처 반송기(108)가 다시 애퍼처 카세트(104) 안으로 들어가고, 애퍼처 카세트(104)는 한 피치만큼 아래로 이동하여 지정한 애퍼처(106)를 애퍼처 반송기(108) 위에 올려 놓는다. 애퍼처 반송기(108)는 올려진 애퍼처(106)를 흡착면(114)으로 흡착한 후, 애퍼처 카세트(104)의 밖으로 빠져 나와 렌즈의 중심 위치(130)로 이동한다.

그 다음에, 애퍼처 반송기(108)는 올려진 애퍼처(106)의 중심을 렌즈의 중심(130)과 맞추기 위하여 흡착면(114)의 흡착을 풀고 이동 핀(116)을 움직여 애퍼처(106)를 고정 핀(118)에 밀착시킨 후, 다시 흡착면(114)으로 애퍼처(106)를 흡착한다. 여기서, 고정 핀(118)은 애퍼처(106)를 밀착시켜 항상 일정한 위치가 되도록 고정시키는 역할을 하며, 이동 핀(116)은 애퍼처(106)가 고정 핀(118)에 밀착되도록 밀어주는 역할을 한다. 바람직하게는, 이동 핀(116)은 진공 실린더(120)에 의해 구동된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 애퍼처 교체 장치에 의하면, 상하 또는 좌우로 이동하며 여러 종류의 애퍼처들을 보관하기 위한 카세트와, 좌우 또는 상하로 이동하여 카세트 내에 보관되어 있는 여러 종류의 애퍼처들 중 하나의 애퍼처를 선택적으로 사용하기 위한 애퍼처 반송기를 구비한다. 따라서, 적은 공간에 많은 수의 애퍼처를 보관함으로써, 종래의 수동형 및 회전형 애퍼처 교체 장치에 비해 많은 수의 애퍼처를 자동으로 장착하여 사용할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

상하 또는 좌우로 이동하며 여러 종류의 애퍼처들을 보관하기 위한 카세트; 및

좌우 또는 상하로 이동하며 상기 애퍼처들 중 하나의 애퍼처를 선택하여 사용하기 위한 애퍼처 반송수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 애퍼처 교체 장치.
제1항에 있어서, 상기 애퍼처 반송수단에는 표준 애퍼처가 장착되어 있어 상기 선택된 애퍼처와 상기 표준 애퍼처를 교체하여 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 애퍼처 교체 장치.
제1항에 있어서, 상기 카세트는 상기 여러 종류의 애퍼처들을 장착할 수 있는 복수개의 슬롯들을 구비하는 것을 특징으로 하는 애퍼처 교체 장치.
제3항에 있어서, 상기 복수개의 슬롯들은 상기 애퍼처 반송수단이 삽입될 수 있는 높이로 형성된 것을 특징으로 하는 애퍼처 교체 장치.