KR20120041479A - 노광장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 노광장치는, 반도체 웨이퍼 위에 인쇄될 소정의 회로패턴을 갖는 마스크; 자외선 광을 방출하는 UV LED; UV LED와 광학적으로 결합되어, UV LED로부터 발광하는 광을 출사시키는 도광판; 도광판을 기준으로 마스크와 반대방향에 배치되어, UV LED에서 방출된 자외선 광을 반사시키는 반사시트; 및 도광판과 마스크 사이에 배치되어, 도광판으로부터 출사된 자외선 광을 마스크에 확산시키는 확산시트;를 포함한다.

Description

노광장치{PHOTOLITHOGRAPHY APPARATUS}
본 발명은 UV LED가 구비된 노광장치에 관한 것이다.
노광 공정은 반도체 웨이퍼의 가공 공정으로서, 반도체 웨이퍼 위에 특정 패턴을 적절한 파장의 빛과 마스크를 이용하여 정확한 위치 및 크기로 전사하는 공정이다. 이러한 공정은 메모리 소자 생산비용의 35%, 공정시간의 60% 이상을 차지하는 핵심공정이라 할 수 있다.
노광 공정에서 사용되는 장비를 노광장치라 하는데, 노광장치는 마스크를 감광막이 도포된 반도체 웨이퍼 위에 위치시키고 마스크 위에 빛을 노광시킴으로써 반도체 웨이퍼 상에 마스크에 그려진 회로가 전사되도록 하는 장치이다.
다양한 종류의 노광장치 중에 광학계 노광장치가 있는데, 광학계 노광장치에는 자외선 영역의 광을 이용하는 노광장치가 있다. 일반적인 광학계 노광장치는 광원으로서 UV 램프를 사용하고 있다. 그럼, 이하에서 종래의 간접형태의 일반적인 광학계 노광장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다.
도 1은 종래의 간접 형태의 광학계 노광장치의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 일반적인 광학계 노광장치는 마스크(150)에 자외선 영역의 광을 공급하는 광원계 (110), 광원(115)에서 나오는 광을 균일한 면 광원으로 확산시키는 동시에 일정한 크기로 집속시키는 조명계(130), 반도체 웨이퍼(P) 상에 구현하려는 회로패턴이 설계된 마스크(레티클)(150), 마스크(150)를 통과한 광이 반도체 웨이퍼(P)의 원하는 위치에 일정한 배율로 전사되도록 하는 렌즈계(170) 및 마스크(150)와 반도체 웨이퍼(P)를 원하는 위치에 정렬시키는 위치 정렬계(190)로 구성된다.
이러한 일반적인 광학계 노광장치에서, 광원계(110)는 광원(115)으로서 UV 램프를 사용하고 있다. 여기서, UV 램프는 수은과 불활성 가스가 봉입된 것으로, 특히, 수은은 친환경인 물질이 아니기 때문에, 환경문제를 유발시키는 문제점이 있다.
또한, UV 램프는 노광 시 필요한 자외선 영역 이외에 불필요한 자외선 영역의 광을 방출한다. 그래서, 기존의 일반적인 광학계 노광장치는 조명계(130)를 통하여 불필요한 자외선 영역의 광을 제거하고 있다. 여기서, 이러한 조명계(130)의 부가는 노광장치 전체의 크기를 증대시킬 뿐만 아니라, 조명계(130) 자체의 적지 않은 비용으로 인해 노광장치 전체의 비용이 높아지는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 조명계를 부가하지 않고도 불필요한 자외선 영역의 광을 제거할 수 있도록 하는 UV LED가 구비된 노광장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 반도체 웨이퍼 위에 인쇄될 소정의 회로패턴을 갖는 마스크; 자외선 광을 방출하는 UV LED; 상기 UV LED와 광학적으로 결합되어, 상기 UV LED로부터 발광하는 광을 출사시키는 도광판; 상기 도광판을 기준으로 상기 마스크와 반대방향에 배치되어, 상기 UV LED에서 방출된 자외선 광을 반사시키는 반사시트; 및 상기 도광판과 마스크 사이에 배치되어, 상기 도광판으로부터 출사된 상기 자외선 광을 상기 마스크에 확산시키는 확산시트;를 포함하는 노광장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 UV LED는 상기 도광판의 일측과 타측에 배치된 노광장치를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 일측과 타측에 배치된 UV LED는 서로 대칭적으로 배치된 노광장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 반사시트의 반사면은 알루미늄으로 코팅된 노광장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 UV LED, 도광판, 반사시트, 확산시트를 수납하기 위한 수납공간을 갖는 하우징을 더 포함하는 노광장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 UV LED, 도광판, 반사시트, 확산시트는 하우징으로부터 착탈 가능한 노광장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 마스크의 아래에 배치되고, 상기 마스크를 통과한 자외선 광이 상기 반도체 웨이퍼의 소정 위치에 일정한 배율로 전사되도록 하는 렌즈계; 및 상기 렌즈계의 아래에 배치되고, 상기 반도체 웨이퍼와 상기 마스크를 이동 및 고정시키기 위한 위치 정렬계;를 더 포함하는 노광장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 노광장치에 UV LED를 구비하도록 함으로써, 환경문제를 유발시키지 않을 뿐만 아니라, 조명계를 부가하지 않고도 불필요한 자외선 영역의 광을 제거할 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 노광장치에 도광판을 구비하도록 함으로써, UV LED에서 방출되는 광을 마스크에 균일하게 조사되게 된다.
도 1은 종래의 간접 형태의 광학계 노광장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광장치의 개략 구성도이다.
도 3은 도 2의 UV 광원의 일 실시예에 따른 분해 사시도와 일부 구성의 확대도이다.
도 4는 도 3의 UV LED 모듈의 정면도이다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
본 발명에 따른 실시예의 설명에 있어서, 각 element의 "상(위) 또는 하(아래)(on or under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상(위) 또는 하(아래)(on or under)는 직접(directly) 또는 다른 element를 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한,“상(위) 또는 하(아래)(on or under)”로 표현되는 경우 하나의 element를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 노광장치를 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광장치의 개략 구성도이다. 도 2를 참조하면, 노광장치는, UV 광원(200), 마스크(300), 렌즈계(400) 및 위치 정렬계(500)를 포함할 수 있다.
UV 광원(200)은 복수의 UV LED를 갖는다. UV LED는 노광공정시 필요한 자외선 영역의 광을 방출한다. 예를 들어, 365nm, 405nm 및 436nm 파장의 자외선 영역의 광을 방출한다. 이렇게 UV 광원(200)으로는 종래의 UV 램프 대신에 UV LED가 사용되므로, 종래의 UV 램프에서 방출되는 자외선 영역의 광을 필터링하기 위한 조명계를 구비하지 않아도 된다.
마스크(300)는 반도체 위에 인쇄될 소정의 회로패턴을 갖는다.
렌즈계(400)는 마스크(300)의 아래에 배치되고, 마스크(300)를 통과한 자외선 영역의 광이 반도체 웨이퍼의 소정 위치에 일정한 배율로 조사되도록 한다.
위치 정렬계(500)는 렌즈계(400)의 아래에 배치되고, 반도체 웨이퍼와 마스크(300)를 이동 및 고정시킨다.
도 3은 도 2의 UV 광원의 일 실시예에 따른 분해 사시도와 일부 구성의 확대도이고, 도 4는 도 3의 UV LED 모듈의 정면도이다. 도 3을 참조하면, UV 광원(200)은 하우징(210), UV LED 모듈(230) 및 확산시트(250)를 포함한다.
하우징(210)은 UV LED 모듈(230)과 확산시트(250)를 수납하기 위한 소정의 수납공간을 가지며, 수납공간을 형성하기 위한 베이스판과, 베이스판의 측면을 둘러싸는 측면판을 가진다. 예를 들면, 하우징(210)은 UV LED 모듈(230)과 확산시트 (250)의 수납이 가능하도록 사각형의 박스형태를 가질 수 있다. 즉, 하우징(210), UV LED 모듈(230), 확산시트(250)를 일체형으로 함으로써, 하우징(210) 내에서 차지하는 공간을 적게 하여 UV 광원(200)이 필요 이상으로 대형화될 필요가 없게 된다. 또한, UV LED 모듈(230) 및 확산시트(250)는 하우징(210)으로부터 착탈 가능한데, 착탈 가능하기 때문에 수리 및 점검에 용이한 장점이 있다.
UV LED 모듈(230)은 베이스부(231a, 231b), UV LED(233a, 233b), 도광판 (235), 반사시트(237)를 포함할 수 있다.
베이스부(231a, 231b)는 그 일면이 하우징(210)의 측면판과 면 접촉하며, 면 접촉으로 인하여 UV LED(233a, 233b)에서 발생하는 열을 하우징(210)으로 용이하게 전달할 수 있게 된다. 그리고, 베이스부(231a, 231b)는 일반적인 PCB 또는 금속 PCB일 수 있고, 사각형의 박스 형태를 갖는 하우징(210)의 서로 평행한 측면판을 따라 동일하게 배치된다. 또한, 베이스부(231a, 231b)의 하면에는 방열체가 구비될 수 있는데, 방열체는 UV LED(233a, 233b)에서 발생하는 열을 방출한다. 방열체와 베이스부(231a, 231b) 사이에는 방열시트를 추가적으로 구비할 수 있으며, 방열체는 탄소나노튜브(CNT) 복합재료로 형성될 수 있다. 탄소나노튜브는 탄소로 이루어진 탄소 동소체의 일종으로, 하나의 탄소가 다른 탄소 원자와 육각형 벌집 모양으로 결합되어 있는 흑연면을 원통형으로 감는 튜브형태를 이루고 있으며, 직경은 1~100nm 정도이다. 탄소나노튜브는 높은 열 특성, 전기전도성, 고강도 특성 때문에 UV LED(233a, 233b)의 방열체에 이용될 수 있다.
UV LED(233a, 233b)는 확산시트(250)가 배치된 방향으로 자외선 영역의 광을 방출시키도록, 베이스부(231a, 231b)의 길이방향으로 베이스부(231a, 231b) 상에 각각 배치된다. 구체적으로는, UV LED(233a, 233b)는 PCB와 같은 베이스부(231a, 231b)의 상면에 배치되는데, 베이스부(231a, 231b)의 상면에 배치된 UV LED(233a, 233b)는 동일한 수로 서로 대칭적으로 배치될 수 있고, 동일한 양의 광을 방출할 수 있다.
도광판(235)은 UV LED(233a, 233b)의 일측과 타측에 배치되는데, UV LED (233a, 233b)와 광학적으로 결합되어 UV LED(233a, 233b)로부터 발광하는 광을 마스크(300) 방향으로 출사시킨다. UV LED(233a, 233b)의 발광으로 인하여 도광판(235)에서는 반사시트(237)가 배치된 방향과 확산시트(250)가 배치된 방향으로 동시에 광이 향하게 되는데, 반사시트(237)가 배치된 방향으로 향한 광은 반사시트(237)에서 반사된 후 도광판(235)을 통하여 확산시트(250)가 배치된 방향으로 향하게 된다.
반사시트(237)는 도광판(235)을 기준으로 마스크(300)와 반대방향에 배치되어(즉, 하우징(210)의 베이스판과 도광판(235) 사이에 배치됨), UV LED(233a, 233b)에서 방출된 자외선 영역의 광을 반사시킨다. 그리고, 반사시트(237)는 UV LED(233a, 233b)에서 발광된 광이 도광판(235)을 통과할 때 도광판(235)에서 출사된 광을 반사시켜 확산시트(250)가 배치된 방향으로 향하게 한다. 즉, 반사시트(237)는 확산시트(250)가 배치되지 않은 방향으로 향하는 광을 반사시켜 확산시트(250)가 배치된 방향으로 향하게 함으로써, 반사시트(237)를 배치하지 않은 경우에 비하여 확산시트(250)가 배치된 방향으로 향하는 광의 양을 많게 한다. 또한, 반사시트(237)의 반사면은 알루미늄으로 코팅될 수 있는데, 반사면을 알루미늄으로 코팅하는 경우에는 반사율을 90~100%로 높일 수 있는 장점이 있다.
확산시트(250)는 도광판(235)과 마스크(300) 사이에 배치되어, 도광판(235)으로부터 출사된 자외선 영역의 광을 마스크(300)에 확산시킨다. 확산시트(250)는 UV LED 모듈(230)을 덮도록 하우징(210)에 수납되는데, UV LED(233a, 233b)로부터 방출한 자외선 영역의 광을 마스크(300)에 확산시킨다. 즉, 확산시트(250)는 UV LED(233a, 233b)를 덮고 있는 렌즈(도시되지 않음)를 통해 1차로 확산된 자외선 영역의 광을 2차로 확산한다. 이와 같이, 렌즈와 확산시트(250)를 통해 UV LED(233a, 233b)에서 방출되는 자외선 영역의 광을 확산시키는 이유는, 점 광원을 2차원의 면 광원으로 만들기 위함이다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 특허청구범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
200 : UV 광원 210 : 하우징
230 : UV LED 모듈 231a : 제1 베이스부
231b : 제2 베이스부 233a : 제1 UV LED
233b : 제2 UV LED 235 : 도광판
237 : 반사시트 250 : 확산시트
300 : 마스크 400 : 렌즈계
500 : 위치 정렬계

Claims (7)

  1. 반도체 웨이퍼 위에 인쇄될 소정의 회로패턴을 갖는 마스크;
    자외선 광을 방출하는 UV LED;
    상기 UV LED와 광학적으로 결합되어, 상기 UV LED로부터 발광하는 광을 출사시키는 도광판;
    상기 도광판을 기준으로 상기 마스크와 반대방향에 배치되어, 상기 UV LED에서 방출된 자외선 광을 반사시키는 반사시트; 및
    상기 도광판과 마스크 사이에 배치되어, 상기 도광판으로부터 출사된 상기 자외선 광을 상기 마스크에 확산시키는 확산시트;
    을 포함하는 노광장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 UV LED는 상기 도광판의 일측과 타측에 배치된 노광장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 일측과 타측에 배치된 UV LED는 서로 대칭적으로 배치된 노광장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 반사시트의 반사면은 알루미늄으로 코팅된 노광장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 UV LED, 도광판, 반사시트, 확산시트를 수납하기 위한 수납공간을 갖는 하우징을 더 포함하는 노광장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 UV LED, 도광판, 반사시트, 확산시트는 하우징으로부터 착탈 가능한 노광장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 마스크의 아래에 배치되고, 상기 마스크를 통과한 자외선 광이 상기 반도체 웨이퍼의 소정 위치에 일정한 배율로 전사되도록 하는 렌즈계; 및
    상기 렌즈계의 아래에 배치되고, 상기 반도체 웨이퍼와 상기 마스크를 이동 및 고정시키기 위한 위치 정렬계;
    를 더 포함하는 노광장치.
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