KR200240693Y1 - 반도체제조설비 노광장치의 구경 변경장치 - Google Patents

Abstract

본 고안의 목적은 조리개 형태로 되어 반지름을 자유롭게 변형가능하도록 함으로서 최적의 노광조건을 만족시킬 수 있도록 된 반도체제조설비 노광장치의 구경 변경장치를 제공함에 있다.

이에 본 고안은 반도체 제조설비의 노광장치에 있어서, 파리눈렌즈와 반사경 사이의 설비 바닥면에 빛의 진행방향에 대해 직각방향으로 설치되는 한쌍의 레일과, 레일을 따라 이동가능하게 설치되고 전면에 구경이 장착되는 이동판, 레일을 따라 각 이동판을 슬라이딩 이동시키기 위한 구동모터, 일측 구경에 설치되어 빛이 통과하는 구경의 내경크기를 변경시키기 위한 축소조리개와 조리개 구동용 스텝모터, 타측 구경에 설치되어 빛이 통과하는 구경의 외주부 크기를 조절하기 위한 확장조리개와 조리개 구동용 스텝모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체제조설비 노광장치의 구경 변경장치를 제공한다.

Description

반도체제조설비 노광장치의 구경 변경장치{Device for changing Aperture of stepper}

본 고안은 반도체 제조장비에서 노광장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조명의 형태를 자유롭게 변경가능하도록 된 반도체제조설비 노광장치의 구경 변경장치에 관한 것이다.

최근 반도체장치의 고집적화·고밀도화 추세에 따라, 보다 더 미세한 패턴을형성하기 위한 여러가지 포토리소그라피 기술들이 개발되고 있다. 특히, 256MDRAM 이후의 초고집적소자(ULSI)를 제조하기 위하여는 높은 해상도와 적당한 촛점심도(DOF:Depth-Of-Focus)가 필요하기 때문에, 현재 광원의 파장의 한계를 넘는 해상도를 얻기 위하여 노광장치에 4극구경(quadrupole aperture), 환상구경(annularaperture), 2극구경(dipole aperture) 등의 여러 가지 모양의 구경들을 장착하여 사용하는 상기 사입사조명(off-axisillumination)법이 널리 이용되고 있다.

사입사조명법은 파리눈렌즈(fly's eye lens)와 스테퍼렌즈(stepper lens) 사이에 구경(aperture)을 설치하여 상기 구경에 의해 입사광의 수직부분을 차단하고 경사진 부분(사입사 부분)만을 웨이퍼 위에 도달하게 함으로써, 라인/스페이스(L/S)패턴에서의 DOF 및 해상도를 향상시키는 조명법이다.

이는, 해상도 및 DOF는 코히어런스 팩터 σ에 의해 달라지는데 (σ = ld / (NA), ld는 광원 이미지의 직경, NA는 투영렌즈의 개구수), 스테퍼의 실질적인 광원은 파리눈렌즈에 의해 맺히는 촛점이므로 코히어런스 팩터 σ가 상기 구경에 의해서 조절되기 때문이다.

그런데, 이러한 사입사조명법에 있어서는 노광하고자 하는 패턴 피치에 따라 최적화된 모양의 구경이 필요하다. 이를 위하여, 종래의 노광장치는 원판형태의 리볼버(revolver)에 몇 개의 구경을 장착하고 필요에 따라 알맞은 구경을 교환하여 사용하는 방식을 사용하고 있다.

그러나, 이러한 종래의 방식은 리볼버에 장착할 수 있는 구경수가 한정되어있기때문에 최적노광조건에 맞추어 사용하는 것이아니라 장착되어 있는 구경중에서 가장 근사(近似)한 것을 사용할 수밖에 없었다. 만약, 리볼버에 많은 수의 구경을 장착하면 리볼버의 반경이 커져 공간을 많이 차지하는 또다른 문제점을 발생하게 된다.

또한, 종래의 프로젝션 타잎의 노광장치는 렌즈의 줌기능에 의하여 구경의 코히어런스 팩터 σ를 조정하거나 환상조명(annular illumination)을 구현할 수 있으나 사점조명(quadrupole illumination)을 구현하기는 곤란하다.

따라서, 사점조명이 필요한 경우에는 필요한 크기의 구경을 제작하여 사용하여야 하지만, 보통 규격화되어 있는 한정된종류의 구경을 사용하여야 하므로 광세기의 저하(light intensity drop)를 감수해야 하는 문제점이 있다.

이에 본 고안은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 조리개 형태로 되어 반지름을 자유롭게 변형가능하도록 함으로서 최적의 노광조건을 만족시킬 수 있도록 된 반도체제조설비 노광장치의 구경 변경장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 반도체 노광장치를 도시한 개략적인 도면,

도 2는 본 고안에 따라 노광장치에 구경 변경장치가 설치된 상태를 도시한 개략적인 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 구경 20 : 레일

21 : 이동판 22 : 구동모터

23 : 축소조리개 24 : 확장조리개

25,26 : 스텝모터

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 반도체 제조설비의 노광장치에 있어서, 파리눈렌즈의 초점위치에 설치되는 구경이 그 반지름을 조절할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 고안은 두 개의 구경이 구비되어 각각 빛의 중심관통과 외주관통의역할을 수행할 수 있도록 함을 그 특징으로 한다.

이를 위해 상기 각 구경은 구경의 지름을 조절하기 위한 조리개와, 조리개를 구동시키기 위한 구동수단을 포함하여 이루어진다.

이하 본 고안의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 반도체 노광장치를 도시한 개략적인 도면이고, 도 2는 본 고안에 따라 노광장치에 구경이 설치된 상태를 도시한 개략적인 도면이다.

상기한 도면에 의하면, 노광장치는 수은램프(51)에서 발광한 가시광선을 반사 접속시키기 위한 원반사경(50)과 반사경(52), 필터에 의해서 특정한 파장을 갖는 빛을 투과시키키기 위해 광 파이버 또는 석영 봉 다발로 구성된 파리눈 렌즈(53), 파리눈 렌즈의 촛점 위치에 설치되는 원형의 구경(10)으로 이루어져, 구경을 투과한 빛은 반사경(54)에 의해 콘덴서 렌즈(55)에 집속되어 마스크(56)를 거쳐 투명렌즈(57)에 전달되고 전달된 광선을 웨이퍼(100)에 평행하게 조사하게 된다.

여기서 본 고안은 구경 변경장치는 파리눈렌즈(53)와 반사경(54) 사이의 설비 바닥면에 빛의 진행방향에 대해 직각방향으로 설치되는 한쌍의 레일(20)과, 레일(20)을 따라 이동가능하게 설치되고 전면에 구경(10)이 장착되는 이동판(21), 레일을 따라 각 이동판(21)을 슬라이딩 이동시키기 위한 구동모터(22), 일측 구경(10)에 설치되어 빛이 통과하는 구경(10)의 내경크기를 변경시키기 위한 축소조리개(23)와 조리개 구동용 스텝모터(25), 타측 구경(10)에 설치되어 빛이 통과하는 구경(10)의 외주부 크기를 조절하기 위한 확장조리개(24)와 조리개 구동용 스텝모터(26)를 포함하여 이루어진다.

따라서 일측 구경(10)은 축소조리개(23)에 의해 빛이 구경(10)의 중앙부를 통과하게 되고, 다른쪽 구경(10)은 확장조리개(24)에 의해 구경(10)의 중앙부가 차단됨에 따라 빛은 외주부를 통해 나가게 된다.

이와같이 각기 다른 두 개의 구경(10)을 선택적으로 사용하고, 또한 각 구경(10)의 크기를 조절가능 하도록 함으로서 원하는 형태, 크기의 구경(10)으로 노광작업을 수행할 수 있게 되는 것이다.

여기서 상기 조리개(23,24)는 입력되는 데이터에 의해 그 크기를 변화할 수 있도록 설치되는 데, 조리개의 구조에 대해 좀더 상세히 살펴보면, 먼저, 수축조리개(23)는 다수개의 조리개판이 겹쳐져 설치되고 각 조리개판의 회전축은 구경(10)의 외측선단 외주면을 따라 배열설치된다.

따라서 스텝모터(25)의 정역회전작동에 따라 각 조리개판은 동일한 방향으로 이동되면서 구경(10)의 중심을 기점으로해서 방사방향으로 모아지거나 펼쳐지게 되어 각 조리개판의 내측선단에 의해 이루어지는 동공의 크기가 가변되게 된다.

이와같이 조리개판의 의해 이루어지는 동공의 크기는 바로 구경(10)의 크기를 의미하는 것으로, 동공의 크기 변화에 따라 구경(10)의 내경을 조절할 수 있게 되는 것이다.

스텝모터(25)와 각 조리개판 사이에는 스텝모터의 회전력을 조리개판의 회동력으로 전달시키기 위한 동력전달기구가 사용된다.

한편, 확장조리개(24)의 경우에는 그 구조가 축소조리개(23)와 동일하며 단,조리개를 이루는 각 조리개판이 구경(10)의 중앙부에 위치하여 구경(10)의 외주부를 향해 회동하여 조리개의 직경을 확장하는 구조로 되어 있다.

따라서 스텝모터가 정역회전하게 되면 구경(10)의 중앙부에 위치한 조리개의 크기가 변경되어 조리개 외측선단과 구경(10) 내주며 사이의 간격이 조절되면서 빛의 투과량을 제어할 수 있게 된다.

즉, 일측 구경(10)은 빛이 구경(10)의 중앙으로 통과하게 되고, 타측 구경(10)은 빛이 구경(10)의 주변부를 통해 통과하게 되는 것이다.

이하 본 고안의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

수은램프(51)에서 발광한 가시광선은 원반사경(50)과 반사경(52)에 의해 반사 접속된 다음, 필터에 의해서 특정한 파장을 갖는 빛을 투과시키고 균일도 향상을 위하여 광 파이버 또는 석영 봉 다발로 구성된 파리눈렌즈(53)를 투과한 후 불필요한 인접주위의 회절광을 차단시키기 위하여 파리눈렌즈(53)의 촛점 위치에 설치된 구경(10)을 통과하게 된다.

구경(10)을 투과한 빛은 반사경(54)에 의해 콘덴서 렌즈(55)에 집속되어 마스크(56)를 거쳐 투명렌즈(57)에 전달되고 전달된 광선은 웨이퍼(100)에 평행하게 조사된다.

여기서 해당 프로세스의 조건에 따라 필요한 구경(10)이 선택되어 사용된다.

즉, 조명계 데이터가 입력되면 데이터에 따라 각각의 구동모터(22)가 작동하여 축소조리개(23)가 설치된 이동판(21) 또는 확장조리개(24)가 설치된 이동판(21)을 선택적으로 이동시키게 된다.

이동판(21)은 레일(20)을 따라 이동되어 파리눈렌즈(53)와 반사경(54) 사이에 위치하게 된다.

이 상태에서 데이터에 대응하는 크기만큼 스텝모터(25,26)가 구동하여 축소 ,확장조리개(23,24)의 크기를 줄이거나 확장하여 구경(10)의 크기를 조절하게 되는 것이다.

이와같이 구경(10)의 크기를 조절함으로써 구경(10)의 NA(numerical aperture)를 조절할수 있게 된다. 이미 언급한 바와 같이 해상도와 DOF는 코히어런스 팩터 σ에 의해 달라지는데 공정조건에 따라 NA를 맞출 수 있게 되므로서 결과적으로 공정 조건을 최적화할 수 있게 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같은 본 고안에 따른 반도체제조설비 노광장치의 구경 변경장치에 의하면, 구경의 크기를 자유롭게 조절함으로서, 보다 적은 구경 설치로 인해 설비의 구조를 단순화할 수 있는 잇점이 있다.

또한, 구경의 선택폭을 넓혀 보다 정확한 구경을 선택함으로서 품질향상에 기여할 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 반도체 제조설비의 노광장치에 있어서,

   파리눈렌즈와 반사경 사이의 설비 바닥면에 빛의 진행방향에 대해 직각방향으로 설치되는 한쌍의 레일과, 레일을 따라 이동가능하게 설치되고 전면에 구경이 장착되는 이동판, 레일을 따라 각 이동판을 슬라이딩 이동시키기 위한 구동모터, 일측 구경에 설치되어 빛이 통과하는 구경의 내경크기를 변경시키기 위한 축소조리개와 조리개 구동용 스텝모터, 타측 구경에 설치되어 빛이 통과하는 구경의 외주부 크기를 조절하기 위한 확장조리개와 조리개 구동용 스텝모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체제조설비 노광장치의 구경 변경장치.