KR20080050014A - 노광 장치 및 이를 포함하는 클린룸 시스템 - Google Patents

노광 장치 및 이를 포함하는 클린룸 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노광 장치 및 이를 포함하는 클린룸 시스템에 관한 것으로, 반도체 제조 장치를 이용한 반도체 제조 공정을 진행하면서, 클린룸 내에 미세 유기 화합물이 확산되거나 외부로부터 유입되어 노광 장비를 오염시키고, 노광 공정의 효율을 감소시키는 문제를 해결하기 위하여, 미세 유기 화합물이 포함되지 않은 청정 공기를 공급할 수 있도록 외부 공기 공급 장치와 직접 연결되는 연결관을 포함시키고, 노광 장치의 주변에 파티션 및 유기물 제거 필터를 더 구비시킴으로써, 노광 장치의 렌즈 오염을 방지할 수 있도록 하는 발명에 관한 것이다.

Description

노광 장치 및 이를 포함하는 클린룸 시스템{LITHOGRAPH APPARATUS AND ClEAN ROOM SYSTEM WITH THE SAME}
도 1은 종래 기술에 따른 클린룸 시스템을 도시한 개략도.
도 2는 유기 화합물(TMS)이 노광 렌즈에 흡착되는 것을 도시한 개념도.
도 3은 실록산(Siloxane)류 화합물이 빛의 파장별로 에너지를 흡수하는 정도를 측정한 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 노광 장치 및 이를 포함하는 클린룸 시스템을 도시한 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 노광 장치에 구비된 렌즈의 균일도를 나타낸 그래프.
본 발명은 노광 장치 및 이를 포함하는 클린룸 시스템에 관한 것으로, 반도체 제조 장치를 이용한 반도체 제조 공정을 진행하면서, 클린룸 내에 미세 유기 화합물이 확산되거나 외부로부터 유입되어 노광 장비를 오염시키고, 노광 공정의 효율을 감소시키는 문제를 해결하기 위하여, 미세 유기 화합물이 포함되지 않은 청정 공기를 공급할 수 있도록 외부 공기 공급 장치와 직접 연결되는 연결관을 포함시키 고, 노광 장치의 주변에 파티션 및 유기물 제거 필터를 더 구비시킴으로써, 노광 장치의 렌즈 오염을 방지할 수 있도록 하는 발명에 관한 것이다.
반도체 산업의 노광은 원하는 모양을 형성하기 위한 기술로서 설계된 패턴을 실제로 웨이퍼에 형성하는 중요한 공정이다. 마스크에 형성된 패턴 원판을 노광 장비에서 렌즈를 이용하여 축소시켜 웨이퍼에 형성된 감광막에 상이 형성되게 하는데, 이때 렌즈에 오염이 발생할 경우 오염된 부분이 불투명해지고 통과하는 노광원의 세기가 약화되어 감광막을 100% 반응시키지 못하고 원하는 패턴을 형성하지 못하게 된다.
이때, 렌즈를 오염시키는 주요 물질은 트리메틸 실라놀(Trimethyl Silanol : 이하 TMS)과 같은 물질이며, TMS는 웨이퍼에 감광막을 형성하는 과정에서 발생하는 미세 유기 화합물이다.
도 1은 종래 기술에 따른 클린룸 시스템을 도시한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 클린룸 내부에 웨이퍼에 감광막을 형성할 수 있는 코팅 장치(10) 및 노광 장치(60)가 구비되고, 클린룸의 바닥에는 공기를 배출할 수 있는 배출구(70) 및 외부 공기 공급 장치(50)을 구비하고 있다.
외부 공기 공급 장치(50)는 공기 순환 경로(20)를 발생시켜 클린룸 외부의 공기를 순환시킨다. 이 과정에서 공급관(80)을 통하여 노광 장치(60)에 외부 공기가 유입되는데 공급관(80)에 부착된 필터(75)를 통과하여도 노광 장치(60) 내부로 유기 화합물(15)이 침투되는 문제가 있다.
또한, 순환된 공기는 클린룸 상부에 구비된 필터 장치(45)를 통하여 클린룸 내부로 공급되는데 여기서의 필터 장치(45)도 유기 화합물(15)을 제어하지 못하고 그대로 통과시키는 문제가 있다.
도 2는 유기 화합물(TMS)이 노광 렌즈에 흡착되는 것을 도시한 개념도이다.
도 2를 참조하면, 침투된 유기 화합물의 화학 구조를 알 수 있다. 노광 장치의 빛이 가지고 있는 에너지는 유기 화합물을 자유 라디칼(Free radical)로 변화시키고 SiO2와의 반응성을 향상시킨다. 따라서, 유기 화합물의 화학 구조는 노광 렌즈의 표면에 쉽게 결합되어 실록산(Siloxane)류 화합물이 렌즈 표면에 흡착되는 것을 알 수 있다.
도 3은 실록산(Siloxane)류 화합물이 빛의 파장별로 에너지를 흡수하는 정도를 측정한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 노광 장치에 사용되는 광원(빛의 파장)에 따른 실록산(Siloxane)화합물의 에너지 흡수정도를 나타낸 것으로, KrF(248nm), ArF(193nm) 또는 F2(157nm)로 각각 노광 공정을 수행하였을 경우 실록산(Siloxane) 화합물은 파장이 짧은 빛일수록 에너지 흡수율이 높아져 유기 화합물에 의한 렌즈의 오염정도는 더 심화되는 것을 알 수 있다.(ⓐ 영역 참조)
이는 흡수하는 에너지가 많을수록 유기 화합물 분자가 자유 라디칼로 존재할 확률이 높아지므로 렌즈의 표면에 흡착되는 비율이 높아지는 원리에 의한 것이다.(Reference. Mats Ekberg, Per-Uno Skotte, and Tomas Utterbrck, "Meeting airborne molecular contaminatin challenges in laser pattern generators" in micromagazine, January/February, 2004)
상술한 바와 같이, 반도체 소자의 제조 공정을 수행하면서 발생하는 미세 유기 화합물이 노광 렌즈를 오염시켜 반도체 소자의 형성 공정 수율을 감소시키는 문제가 있다. 또한, 노광 장치를 유지하고 보수하기 위한 비용이 증가하는 현상이 발생한다.
본 발명은 상기한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 미세 유기 화합물이 포함되지 않은 청정 공기를 공급할 수 있도록 외부 공기 공급 장치와 직접 연결되는 연결관을 포함시키고, 노광 장치의 주변에 파티션 및 유기물 제거 필터를 더 구비시킴으로써, 노광 장치의 렌즈 오염을 방지하고, 반도체 소자의 제조 설비에 있어서 유지 비용을 감소시키고 생산성을 극대화시킬 수 있는 노광 장치 및 이를 포함하는 클린룸 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 노광 장치 및 이를 포함하는 클리닝룸 시스템은
클린룸 내에 구비되는 노광 장치에 있어서,
상기 클린룸 내부의 공기를 유기물 제거 필터를 이용하여 정화한 후 상기 노광 장치에 공급하는 필터 장치 및
외부 공기 공급 장치에서 공급되는 공기를 독립된 경로를 통하여 상기 노광 장치에 공급하는 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 본 발명에 따른 노광 장치는 노광 장치의 외곽에 구비되는 파티션과,
상기 파티션 및 노광 장치의 상부에 구비되는 유기물 제거 필터 및
노광 장치와 외부 공기 공급 장치(OAC : Outdoor Air Conditioner)를 직접 연결하는 연결관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 파티션은 아크릴 재질을 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 산 제거 필터의 상부 또는 하부에는 제 1 팬 필터 유닛(FFU : Fan Filter Unit), 알칼리 제거 필터 및 초고성능(ULPA:Ultra Low Penetration Air) 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 연결관은 온습도조절장치, 제 2 팬 필터 유닛, 알칼리 제거 필터, 산 제거 필터 및 유기물 제거 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 클린룸 시스템은 클린룸 상부에는 필터 장치를 포함하며, 상기 클린룸 내부의 공기를 바닥으로 배출시키고, 상기 배출된 내부 공기를 팬 필터 유닛을 이용하여 순환시킨 후 상기 순환된 공기가 필터 장치로 유입되어 상기 클린룸 내부에 다시 공급되는 방식의 시스템에 있어서,
상기 클린룸 내부에 구비되는 노광장치와,
상기 노광장치의 외곽에 구비되되, 상기 클린룸의 필터 장치에서 바닥까지 구비되는 파티션과,
상기 파티션으로 구비되는 영역의 필터 장치에 더 포함되는 유기물 제거 필터 및
상기 외부 공기 공급 장치에서 공급되는 공기가 독립된 경로를 통하여 상기 노광 장치에 유입되도록 하는 연결관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 노광 장치 및 이를 포함하는 클린룸 시스템에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
반도체 제조 장치 중에서 가장 중요한 역할을 하는 것은 노광 장치이다. 노광은 설계된 패턴을 실제로 반도체 기판에 형성하여 구조물이 형성될 수 있도록 하는 중요한 기술이다.
여기서, 설계된 패턴은 마스크 기판에 확대된 형태로 제작된다. 이와 같이 제작된 마스크에 빛을 통과시켜 형성되는 상을 렌즈에 통과시켜 상의 크기를 축소시키고, 이 축소된 상은 반도체 기판상에 실제의 패턴이 형성되도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 노광 장치 및 이를 포함하는 클린룸 시스템을 도시한 개략도이다.
도 4를 참조하면, 코팅 장치(100)에서 웨이퍼(미도시) 상에 감광막을 형성한다. 이때, 감광막이 웨퍼에 접착되는 성질을 향상시키기 위하여 계면활성제로 HMDS(Hexa Methyl Di Silazane)을 사용한다. HMDS는 N2와 함께 가압 버블링(Bubbling) 되어 상온 내지 150℃ 사이의 온도 및 진공 내지 대기압의 압력 범위 내에서 공급되어 웨이퍼 상에 형성되는 감광막의 접착력을 증가시킨다.
이때, HMDS로부터 저분자 유기 화합물(Siloxane) 즉, 트리메틸 실라놀(TMS Trimethyl Silanol 이하 : TMS)(110)이 발생된다. TMS(110)는 코팅 장치(100)로 부터 클린룸 내에 확산된다.
그러나, 본 발명에 따른 노광 장치(200)는 그 외곽에 파티션(210)을 구비하고 있으므로 TMS(110)가 확산되어 노광 장치(200)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, TMS(110)는 클린룸 하부의 배기구(410)들을 통하여 배출되고, 클린룸 외부의 공기에 포함된 상태로 다시 클린룸 상부의 제 1 팬 필터 유닛(160)에 의해서 순환된다.
여기서, 본 발명에 따른 노광 장치(200)는 외부 공기 공급 장치(300)로부터 연결된 별도의 독립된 연결관(320)을 포함하고 있으므로 순환되는 TMS(110)의 영향을 받지 않고 정화된 공기를 공급관(380)을 통하여 공급받을 수 있다.
이때, 연결관(320)은 외부 공기 공급 장치(300)로부터 유입된 공기를 정화시키고 이를 흡수하는 제 2 팬 필터 유닛(Fan Filter Unit)(340), 온습도조절장치(Cooling/Heating Coil)(350), 알칼리 제거 필터(Alkali Remove Filter)(360), 산 제거 필터(Acid Remove Filter)(380) 및 유기물 제거 필터를 더 포함한다.
제 1 팬 필터 유닛(160)은 TMS(110)를 포함하는 클린룸 외곽의 공기를 순환시킨다. 이때, 순환 경로(120)는 표시된 화살표 방향과 같으며, 순환된 공기는 클린룸의 상부로 이동하여, 클린룸 상부에는 제 1 팬 필터 유닛(160), 알칼리 제거 필터 및 초고성능(ULPA:Ultra Low Penetration Air) 필터로 구비된 필터 장치(400)를 통하여 다시 클린룸 내부로 유입된다.
여기서, 제 1 팬 필터 유닛(FFU : Fan Filter Unit)은 팬과 필터가 하나의 박스 형식으로 팬위에서 필터를 거쳐 외부 공기를 직접 클린룸 내부에 공급할 수 있도록 하는 설비장치이며, 초고성능(ULPA:Ultra Low Penetration Air) 필터는 0.3㎛ 이상의 세균 및 먼지류를 99.9995% 이상 제거하는 필터이다. 그러나 TMS(110)와 같은 미세 화합물은 필터 장치(400)로도 제어할 수 없다.
따라서, 이를 보완하기 위하여 노광 장치(200)의 외곽에 형성된 파티션(210) 영역 부분에 유기물 제거 필터(220)를 더 형성한다. 유기물 제거 필터(220)는 필터 장치(400)의 상부 또는 하부 어느 곳에서 설치가 가능 하나 필터 장치(400)의 상부에 형성하는 것이 더 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 클린룸 내에 구비되는 노광 장치에 독립된 공기 공급 시스템을 구축함으로써 노광 장치의 렌즈에 실록산(Siloxane)류 화합물이 흡착되지 않도록 하고 오염되는 문제를 해결할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 노광 장치에 구비된 렌즈의 균일도를 나타낸 그래프이다.
도 5를 참조하면, 노광 장치에 독립적인 공기 공급 시스템을 구축한 후 노광 렌즈의 균일도가 현저하게 안정된 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 노광 장치는 외부 공기의 흐름에 영향을 받지 않도록 하는 파티션을 구비하고, 상부의 공기 유입 필터 장치에는 유기물 제거 필터를 더 구비시키고, 외부 공기 공급 장치로부터 공급되는 공기는 독립된 연결관을 통하여 공급되도록 함으로써, 렌즈의 오염을 최소화할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 노광 장치 및 이를 포함하는 클 린룸 시스템은 노광 장치에 미세 유기 화합물이 포함되지 않은 청정 공기를 공급할 수 있는 외부 공기 공급 장치와 직접 연결되는 연결관을 포함시키고, 노광 장치의 주변에 파티션 및 유기물 제거 필터를 더 포함시킴으로써, 노광 장치의 렌즈 오염을 방지할 수 있다. 따라서, 노광 공정을 수행하면서 균일성을 향상시킬 수 있으며, 렌즈의 세척 비용 및 교환 비용을 감소시킬 수 있다. 따라서, 반도체 소자의 제조 설비에 있어서 유지 비용을 감소시키고 생산성을 극대화시킬 수 있는 효과를 제공한다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 클린룸 내에 구비되는 노광 장치에 있어서,
    상기 클린룸 내부의 공기를 유기물 제거 필터를 이용하여 정화한 후 상기 노광 장치에 공급하는 필터 장치; 및
    외부 공기 공급 장치에서 공급되는 공기를 독립된 경로를 통하여 상기 노광 장치에 공급하는 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  2. 노광 장치의 외곽에 구비되는 파티션;
    상기 파티션 및 노광 장치의 상부에 구비되는 유기물 제거 필터; 및
    노광 장치와 외부 공기 공급 장치(OAC : Outdoor Air Conditioner)를 직접 연결하는 연결관을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 파티션은 아크릴 재질을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 유기물 제거 필터의 상부 또는 하부에는 제 1 팬 필터 유닛(FFU : Fan Filter Unit), 알칼리 제거 필터 및 초고성능(ULPA:Ultra Low Penetration Air) 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 연결관은 온습도조절장치, 제 2 팬 필터 유닛, 알칼리 제거 필터, 산 제거 필터 및 유기물 제거 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  6. 클린룸 상부에는 필터 장치를 포함하며, 상기 클린룸 내부의 공기를 바닥으로 배출시키고, 상기 배출된 내부 공기를 팬 필터 유닛을 이용하여 순환시킨 후 상기 순환된 공기가 필터 장치로 유입되어 상기 클린룸 내부에 다시 공급되는 방식의 시스템에 있어서,
    상기 클린룸 내부에 구비되는 노광장치;
    상기 노광장치의 외곽에 구비되되, 상기 클린룸의 필터 장치에서 바닥까지 구비되는 파티션;
    상기 파티션으로 구비되는 영역의 필터 장치에 더 포함되는 유기물 제거 필터; 및
    상기 외부 공기 공급 장치에서 공급되는 공기가 독립된 경로를 통하여 상기 노광 장치에 유입되도록 하는 연결관을 포함하는 것을 특징으로 하는 클린룸 시스템.
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