KR20020081729A

KR20020081729A - 반도체소자 제조용 노광설비의 웨이퍼 얼라인먼트 광원장치

Info

Publication number: KR20020081729A
Application number: KR1020010021057A
Authority: KR
Inventors: 김종구
Original assignee: 삼성전자 주식회사
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2002-10-30

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조공정 중 초고온 수은등(U.V램프)로부터 발생된 광원을 노광이 발생하지 않는 파장대역의 조명광으로 변환하여 웨이퍼정렬을 하는 광원으로 사용하는 웨이퍼 얼라인 광원장치에 관한 것이다.

본 발명의 반도체 소자 제조용 노광설비에서 웨이퍼 얼라인먼트 진행 시 할로겐램프로부터 발생되는 광원을 이용하지 않고 초 고온수은램프로부터 발생되는 광원을 광파이버를 이용하여 간섭필터로 연결하여 간섭필터를 통해 노광이 발생하지 않는 파장대역의 조명광으로 변환된 광원을 이용하여 웨이퍼상의 얼라인먼트 마크에 조사한다.

Description

반도체소자 제조용 노광설비의 웨이퍼 얼라인먼트 광원장치{WAFER ALIGNMENT LUMINOUS SOURCE UNIT OF EXPOSURE DEVICE FOR PRODUCTING SEMICONDUCTOR ELEMENT}

본 발명은 반도체 소자 제조용 노광장치에 관한 것으로, 특히 반도체 소자 제조공정 중 초고온 수은등(U.V램프)로부터 발생된 광원을 노광이 발생하지 않는 파장대역의 조명광으로 변환하여 웨이퍼정렬(ALIGNMENT)을 하는 광원으로 사용하는 웨이퍼 얼라인 광원장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼에는 포토레지스트를 도포한 후, 그 포토레지스를 선택적으로 제거함과 아울러 상기 반도체 웨이퍼를 식각하여 패턴을 형성하기 위해서는 상기 포토레지스트가 도포된 그 반도체 웨이퍼에 노광장치를 사용하여 그 포토레지스를 제거하는 것이다.

이와 같은 노광장치는 집적도가 높은 반도체 소자를 제조하기 위해 0.3μm이상의 해상도와 적당한 초점심도(DEPTH-OF-FOCUS)가 필요하고, 이에 따라 서브하프미크론(Sub-half micron)패턴을 형성하기 위하여 많은 새로운 기술 등이 개발되고 있다. 이렇게 개발되고 있는 기술들은 광원의 파장을 줄인 엑시머 레이저를 이용하는 방법과 위상반전 마스크를 이용한 노광방법 및 사입자 조명방법(Tilted Illumination Method)과 같은 변형 조명 방법 등이 있으며, 이러한 변형 조명 방법이 미합중국 특허 5,445,587호에 개시되어 있다.

또한 상기와 같은 노광장치는 본원출원인에 1995년 12월 23일자로 출원되어 공개된 공개번호 1997-49053호에 개시되어 있다. 상기 공개번호 1997-49053호는 광원소스는 제1 광경로 변경미러를 통해 제1 및 제2 필터와 이등 사이에 위치한 입력렌즈를 투과한다. 이렇게 투과된 빛은 두 개의 렌즈와 릴레이 렌즈를 통해 투과되고 제2 광 경로 변경미러로 반사된다. 이때 두 개의 렌즈는 각각 U.V램프의 발광 시 아크(ARK)부위의 명암이 검게 나타나는 현상을 없애주고 전단의 렌즈를 투과한빛을 균일하게 조사해 주는 렌즈이다. 상기 두 개의 릴레이 렌즈는 광원 초점을 조절하기 위한 것으로 두 개의 렌즈를 이용하여 결상촛점을 높이기 위해 사용한다. 그리고 제2 광경로 미러에서 반사된 빛은 광원을 균일, 평행하게 투과시키는 콘덴서렌즈와 레티클, 그리고 투영렌즈를 통과하여 스테이지 위에 위치한 웨이퍼에 노광된다.

그런데 이러한 노광장치에서 웨이퍼의 얼라인을 실행하기 위해서는 도 1과 같이 초 고온수은램프로부터 발생된 빛은 레티클(18)의 얼라인먼트를 위한 위치로 조사되고, 그 조사된 빛은 제3스코프(20)로 반사되어 레티클(18)의 기울어짐을 감지한다. 그리고 오토글로벌 얼라인먼트(Auto Global Alignment : AGA라함)계측을 하기 위해 제1 및 제2 할로겐램프(10, 12)가 설치되어 있다. 제1 할로겐램프(10)로부터 발생된 빛은 제1 스코프(14)를 통해 제1반사경(36)을 통해 반사되고, 제2 할로겐램프(12)로부터 발생된 빛은 제2 스코프(16)를 통해 제2반사경(38)을 반사된다. 상기 제1 및 제2 반사경(36, 38)을 통해 반사된 빛은 투영렌즈(22)를 통해 웨이퍼(26)의 얼라인먼트 마크에 조명되고, 그 얼라인먼트 마크로부터 반사된 빛은 다시 제1 및 제2 반사경(36, 38)을 통해 반사된다. 제1 및 제2 반사경(36, 38)을 통해 반사된 빛은 제1 및 제2 스코프(14, 16)로 전달되어 X-Y스테이지(24)의 기울어짐을 감지한다.

상기와 같은 종래의 반도체 소자 제조용 노광장치는 웨이퍼 얼라인먼트 실행을 위한 조명광원을 제1 및 제2 할로겐램프(10, 12)를 사용하므로, 이러한 할로겐램프의 수명은 보통 1000시간정도 되고 있으나, 현재 사용하는 기준은 할로겐램프의 수명이 다될 때까지 사용하고 있다. 따라서 할로겐램프의 수명이 다되어 제1 및 제2 할로겐램프(10, 12)가 오프되면 노광장치는 얼라인먼트를 실행하지 못하게 되어 에러가 발생한다. 즉, 제1 및 제2 할로겐램프(10, 12) 중에 하나라도 오프되면 오토글로벌 얼라인먼트를 실행할 수 없게 되어 에러가 발생하게 되므로, 에러시점부터 할로겐램프를 교환하는데 로스타임이 많이 발생하는 문제가 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 반도체소자 제조용 노광장치에서 오토글로벌 얼라인먼트을 진행할 시 할로겐램프를 교환하는 로스타임이 발생하지 않도록 하는 웨이퍼 얼라인 광원장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 반도체소자 제조용 노광장치에서 오토글로벌 얼라인먼트를 진행할 시 할로겐램프를 사용하지 않고 노광용 초 고온수은램프를 조명광으로 사용하여 원가를 절감할 수 있는 웨이퍼 얼라인 광원장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래의 반도체 제조용 노광장치의 웨이퍼 얼라인 광원장치 구성도

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조용 노광장치의 웨이퍼 얼라인 광원장치의 구성도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

40: 초 고온수은램프 41: 광파이버

42: 간섭필터 44, 46, 56: 제1 내지 제 3 스코프

50, 52: 제1 및 제2 반사경 54: 레티클

58: 투영렌즈 60: X-Y스테이지

62: 웨이퍼

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체소자 제조용 노광설비의 웨이퍼 얼라인먼트 광원장치에 있어서, 노광에 필요한 빛을 발생하는 초 고온수은램프와, 상기 초 고온수은램프에 광파이버로 연결되어 상기 광파이버로부터 수광되는 빛을 노광이 발생하지 않는 파장대역의 조명광으로 변환하여 광원을 전달하기 위한 간섭필터와, 상기 간섭필터로부터 노광이 발생하지 않는 파장대역의 조명광을 받아 웨이퍼 얼라인 광원으로 전달하는 제1 및 제2 스코프와, 상기 제1 및 제2 스코프로부터 전달된 광원을 반사시켜 투영렌즈를 통해 웨이퍼의 얼라인먼트 마크에 조사하고, 상기 웨이퍼의 얼라인먼트 마크에 조사되어 반사되는 빛을 반사시켜 상기 제1 및 제2 스코프로 전달하는 제1 및 제2 반사경으로 구성함을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조용 노광장치의 웨이퍼 얼라인 광원장치의 구성도이다.

노광에 필요한 빛을 발생하는 초 고온수은램프(40)와, 초 고온수은램프(40)에 광파이버(41)로 연결되어 상기 광파이버(41)로부터 수광되는 빛을 노광이 발생하지 않는 파장대역의 조명광으로 변환하여 광원을 전달하기 위한 간섭필터(42)와, 웨이퍼에 전사할 패턴이 새겨진 레티클(54)과, 상기 간섭필터(42)로부터 노광이 발생하지 않는 파장대역의 조명광을 받아 웨이퍼 얼라인 광원으로 전달하는 제1 및 제2 스코프(44, 46)와, 상기 제1 및 제2 스코프(44, 46)로부터 전달된 광원을 반사시켜 투영렌즈(58)를 통해 웨이퍼(62)의 얼라인먼트 마크에 조사하고, 웨이퍼(62)의 얼라인먼트 마크에 조사되어 반사되는 빛을 반사시켜 상기 제1 및 제2 스코프(44, 46)로 전달하는 제1 및 제2 반사경(52, 54)과, 초 고온수은램프(40)로부터 광원으로부터 광원을 받아 상기 레티클(54)을 얼라인먼트하는 제3 스코프(56)로 구성되어있다.

상술한 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명한다.

초 고온수은램프로부터 발생된 빛은 레티클(54)의 얼라인먼트를 위한 위치로 조사되고, 그 조사된 빛은 제3스코프(56)로 반사되어 레티클(54)의 기울어짐을 감지한다. 그리고 오토글로벌 얼라인먼트(Auto Global Alignment : AGA라함)계측을 하기 위해 초 고온수은램프(40)로부터 발생된 광원은 광파이버(41)를 통해 간섭필터(42)로 전달된다. 상기 광파이버(41)를 통해 수광된 빛은 간섭필터(42)를 통해 노광이 발생하지 않는 파장대역의 조명광으로 변환되어 제1 및 제2 스코프(44, 46)로 전달된다. 이때 간섭필터(42)로부터 노광이 발생하지 않는 파장대역의 조명광은 제1 스코프(44)를 통해 제1반사경(50)을 통해 반사되는 동시에 제2 스코프(46)를 통해 제2반사경(52)으로 반사된다. 상기 제1 및 제2 반사경(50, 52)을 통해 반사된 빛은 투영렌즈(58)를 통해 웨이퍼(62)의 얼라인먼트 마크에 조명되고, 그 얼라인먼트 마크로부터 반사된 빛은 다시 제1 및 제2 반사경(50, 52)을 통해 반사되어 제1 및 제2 스코프(44, 46)로 전달되어 X-Y스테이지(60)의 기울어짐을 감지한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 반도체 소자 제조용 노광설비에서 웨이퍼 얼라인먼트 진행 시 할로겐램프로부터 발생되는 광원을 이용하지 않고 초 고온수은램프로부터 발생되는 광원을 광파이버를 이용하여 간섭필터로 연결하고, 간섭필터를 통해 노광이 발생하지 않는 파장대역의 조명광으로 변환된 광원을 이용하여 웨이퍼상의 얼라인먼트 마크에 조사하므로, 할로겐램프의 단선으로 인해 교환하는 로스타임이 발생하지 않게되어 생산수율을 향상시킬 수 있는 동시에 할로겐램프를 사용하지 않게 되어 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.

Claims

반도체소자 제조용 노광설비의 웨이퍼 얼라인먼트 광원장치에 있어서,

노광에 필요한 빛을 발생하는 초 고온수은램프와,

상기 초 고온수은램프로부터 수광되는 빛을 노광이 발생하지 않는 파장대역의 조명광으로 변환하여 광원을 전달하기 위한 간섭필터와,

상기 간섭필터로부터 노광이 발생하지 않는 파장대역의 조명광을 받아 웨이퍼 얼라인 광원으로 전달하는 제1 및 제2 스코프와,

상기 제1 및 제2 스코프로부터 전달된 광원을 반사시켜 투영렌즈를 통해 웨이퍼의 얼라인먼트 마크에 조사하고, 상기 웨이퍼의 얼라인먼트 마크에 조사되어 반사되는 빛을 반사시켜 상기 제1 및 제2 스코프로 전달하는 제1 및 제2 반사경으로 구성함을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 노광설비의 웨이퍼 얼라인먼트 광원장치.
제1항에 있어서,

상기 초 고온수은램프와 상기 간섭필터 사이에 접속된 광파이버를 더 구비함을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 노광설비의 웨이퍼 얼라인먼트 광원장치.