KR20060006212A - Lithographic apparatus having means for preventing contaminants - Google Patents
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Abstract
본 발명은 오염 방지 노광장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 투영렌즈 측면에 진공 흡입구를 설치하여 노광시 감광막으로부터 발생한 부산물을 포함한 오염물을 효율적으로 흡입, 배출함으로써 투영렌즈의 오염을 방지하기 위한 오염 방지 노광장치에 관한 것이다.The present invention relates to an anti-fouling exposure apparatus, and more particularly, to prevent contamination of the projection lens by installing a vacuum suction port on the side of the projection lens to efficiently suck and discharge contaminants including by-products generated from the photosensitive film during exposure. Relates to a device.
본 발명의 상기 목적은 광원 및 소정의 광학계를 구비하고 상기 광학계 및 마스크를 투과한 빛을 투영렌즈를 통해 기판 상의 감광막에 투영하는 노광장치에 있어서, 상기 감광막으로부터 발생한 부산물을 포함한 오염물을 제거하기 위해 상기 투영렌즈의 측면에 위치한 진공 흡입구, 상기 진공 흡입구에 연결되어 상기 오염물을 배출하는 배기라인 및 상기 배기라인에 연결되어 상기 오염물을 펌핑하기 위한 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염 방지 노광장치에 의해 달성된다.An object of the present invention is to provide a light source and a predetermined optical system and to project the light transmitted through the optical system and the mask to a photosensitive film on a substrate through a projection lens, to remove contaminants including by-products generated from the photosensitive film. A vacuum suction port located at a side of the projection lens, an exhaust line connected to the vacuum suction port to discharge the contaminants, and a pump connected to the exhaust line to pump the contaminants; Is achieved.
따라서, 본 발명의 오염 방지 노광장치는 투영렌즈 측면에 진공 흡입구를 설치하여 노광시 감광막으로부터 발생한 부산물을 효율적으로 흡입, 배출함으로써 투영렌즈의 오염을 방지하여 투영렌즈의 세정 및 교체를 줄이고 부착된 오염물에 의한 노광 불균일을 방지하여 패턴 불량을 감소시키는 효과가 있다.Therefore, the anti-pollution exposure apparatus of the present invention provides a vacuum suction port on the side of the projection lens to efficiently suck and discharge the by-products generated from the photosensitive film during exposure, thereby preventing contamination of the projection lens, thereby reducing cleaning and replacement of the projection lens, and contaminants attached thereto. There is an effect of preventing pattern unevenness by preventing exposure unevenness.
감광막 부산물, 진공 흡입구, 투영렌즈Photoresist by-products, vacuum inlet, projection lens
Description
도 1은 종래 기술에 의한 노광장치 및 노광 공정을 설명하기 위한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure for demonstrating the exposure apparatus and exposure process by a prior art.
도 2는 본 발명에 의한 노광장치 및 노광 공정을 설명하기 위한 도면.2 is a view for explaining an exposure apparatus and an exposure process according to the present invention.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 진공 흡입구의 형상을 나타낸 도면.3a and 3b is a view showing the shape of the vacuum inlet according to the present invention.
본 발명은 오염 방지 노광장치에 관한 것으로, 보다 자세하게는 투영렌즈 측면에 진공 흡입구를 설치하여 노광시 감광막으로부터 발생한 부산물을 포함한 오염물을 효율적으로 흡입, 배출함으로써 투영렌즈의 오염을 방지하기 위한 오염 방지 노광장치에 관한 것이다.The present invention relates to an anti-fouling exposure apparatus, and more particularly, to prevent contamination of the projection lens by installing a vacuum suction port on the side of the projection lens to efficiently suck and discharge contaminants including by-products generated from the photosensitive film during exposure. Relates to a device.
근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 발전에 따라 반도체 소자 제조 기술도 비약적으로 발전하고 있다. 상기 반도체 소자는 집적도, 미세화, 동작속도 등을 향상시키는 방향으로 기술이 발전하고 있다. 이에 따라 집적도 향상을 위한 리 소그래피 공정과 같은 미세 가공 기술에 대한 요구 특성 또한 엄격해지고 있다. In recent years, with the rapid development of information media such as computers, semiconductor device manufacturing technology is also rapidly developing. The semiconductor device has been developed in the direction of improving the degree of integration, miniaturization, operating speed and the like. As a result, requirements for micromachining techniques, such as lithography processes for improved integration, are becoming more stringent.
리소그래피 기술은 레티클(reticle)을 포함하여 이루어지는 마스크(mask) 상에 형성된 패턴을 기판으로 전사하는 사진 기술로서 반도체 소자의 미세화 및 고집적화를 주도하는 핵심 기술이다. 일반적으로, 리소그래피 공정은 감광막을 도포하는 단계, 소프트베이크(softbake)하는 단계, 정렬 및 노광하는 단계, 노광후베이크(PEB : Post Exposure Bake)하는 단계 및 현상하는 단계를 포함하는 일련의 공정을 거쳐 수행된다.Lithography technology is a photographic technology for transferring a pattern formed on a mask including a reticle to a substrate, and is a core technology that leads to miniaturization and high integration of semiconductor devices. In general, the lithography process involves a series of processes including applying a photoresist, softbake, align and expose, post exposure bake (PEB), and develop. Is performed.
상기 노광을 위한 노광장치에는 얼라이너(aligner), 스테퍼(stepper), 스캐너(scanner) 등이 존재한다. 1980년대에 주로 사용된 얼라이너는 기판 전체를 한번에 노광하기 때문에 스루풋(throughput)이 크다는 장점이 있으나 넓은 노광 영역을 한번에 노광하기 때문에 균일도(uniformity)가 떨어지는 단점이 있다.The exposure apparatus for the exposure includes an aligner, a stepper, a scanner, and the like. The aligner mainly used in the 1980s has the advantage of high throughput because the entire substrate is exposed at one time, but has a disadvantage of uniformity because it exposes a wide exposure area at one time.
1990년대 이후 많이 사용되고 있는 스테퍼는 하나의 샷(shot)을 노광한 후 기판을 X축, Y축으로 하나의 샷만큼 이동하여 다음 샷을 노광하는 방식으로 통상, 5 ~ 6 인치 정도의 마스크 사이즈를 가지며 샷 영역을 한정하기 때문에 균일도가 좋으며 스테퍼의 투영렌즈를 통과한 빛은 그 크기가 1/5로 축소되어 기판에 노광되는 것이 보통이다. Steppers, which have been widely used since the 1990s, typically expose a mask size of about 5 to 6 inches by exposing one shot and then moving the substrate by one shot on the X and Y axes to expose the next shot. It has good uniformity because it limits the shot area, and the light passing through the projection lens of the stepper is usually reduced to 1/5 and exposed to the substrate.
스캐너는 필드 내 슬릿을 이용하여 노광을 함으로써 보다 균일도를 향상시키고 칩 사이즈의 대형화에 대응 가능한 대형 필드를 구현할 수 있다는 장점 때문에 최근에 많이 사용되고 있다. 통상, 6인치 정도의 마스크 사이즈를 가지며 1/4 축소 노광을 한다.Scanners have been used in recent years because of the advantage that the exposure by using the slits in the field to improve the uniformity and to implement a large field that can cope with the increase in chip size. Typically, a mask size of about 6 inches and a quarter reduction exposure.
감광막은 하부층을 식각할 때 내식각성을 가지고 빛에 반응하는 감광성을 가진 재료로 양성 감광막(positive photoresist)과 음성 감광막(negative photoresist)이 존재한다. 양성 감광막은 빛에 노출된 영역에서 분해, 분자쇄 절단 등의 반응이 일어나 용해성이 크게 증가하여 현상시 제거되는 것으로서 내식각성이 강하고 해상력이 뛰어나 고집적도 반도체 공정에 많이 사용되고 있다. 이에 비해 음성 감광막은 빛에 노출된 영역에서 가교 등의 반응이 일어나 분자량이 크게 증가하여 현상시 제거되지 않고 남는 특성을 보이는 감광막이다.The photoresist film is a material having a photoresist that reacts to light with etching resistance when etching the lower layer, and includes a positive photoresist film and a negative photoresist film. The positive photoresist film is removed during development due to a large increase in solubility due to decomposition, molecular chain cleavage, and the like, and is widely used in high-density semiconductor processes due to its strong etching resistance and high resolution. On the other hand, the negative photoresist film is a photoresist film that exhibits a characteristic of being left unremoved during development due to a large increase in molecular weight due to a reaction such as crosslinking in a region exposed to light.
도 1은 종래 기술에 의한 노광장치 및 노광 공정을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining an exposure apparatus and an exposure process according to the prior art.
도 1에 도시된 바와 같이, 광원(100)에서 송출된 빛은 소정의 광학계(102)를 통과한 후 마스크(104)를 통과한다. 일반적으로, 상기 마스크(104)는 석영기판(104a)에 크롬(104b)을 증착한 후 패터닝함으로써 형성되며 상기 크롬(104b)으로 형성되는 패턴을 기판으로 전사하게 된다. 상기 마스크(104)를 통과한 빛은 투영렌즈(106)를 통과한 후 기판(110) 상에 형성된 감광막(112)에 도달함으로써 노광 공정이 이루어진다.As shown in FIG. 1, the light emitted from the
상기 노광 공정시 빛에 노출된 감광막에서는 광화학 반응이 일어나고 열이 발생하기 때문에 솔벤트(solvent), 질소화합물 등의 가스 부산물(120)이 생성되며 이들은 노광장치 내부를 움직이다가 투영렌즈 등의 광학 부품 표면에 흡착되어 광학 부품을 오염시킨다. 이로 인해 투영렌즈 등의 광학 부품을 자주 세정하거나 교체해야 하는 문제가 발생하며 이들 부산물이 부착된 상태에서 노광할 경우 패턴 불량을 유발시키기도 한다.The photoresist exposed to light during the exposure process generates photochemical reactions and heat, so gas by-
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 대한민국 공개실용신안 제2000-0003673호는 투영렌즈와 기판 사이의 일측에 배기라인을 설치하여 노광시 감광막에서 발생하는 부산물을 제거하는 노광장비의 렌즈 오염 방지 장치를 개시하고 있다. 그러나, 상기와 같은 렌즈 오염 방지 장치는 배기라인을 투영렌즈와 기판 사이의 일측에 위치시킴으로써 첫째, 노광시의 열에 의해 순간적으로 거의 수직 상승하는 감광막 부산물을 효과적으로 제거하지 못하며 둘째, 약 15cm 정도밖에 떨어지지 않은 투영렌즈와 기판 사이에 배기라인을 설치하기 때문에 감광막 부산물의 효과적인 흡입이 이루어지지 않는 등의 문제가 있다.In order to solve the above problems, Korean Utility Model Publication No. 2000-0003673 provides a lens contamination prevention device for exposure equipment that removes by-products generated in the photosensitive film during exposure by installing an exhaust line at one side between the projection lens and the substrate. It is starting. However, the lens contamination prevention device as described above, by placing the exhaust line on one side between the projection lens and the substrate, firstly, it can not effectively remove the photoresist by-product that rises almost vertically by heat at the time of exposure, and secondly, only about 15 cm apart. Since the exhaust line is installed between the projection lens and the substrate, there is a problem such that effective suction of the photoresist film by-product is not made.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 투영렌즈 측면에 진공 흡입구를 설치하여 노광시 감광막으로부터 발생한 부산물을 포함한 오염물을 효율적으로 흡입, 배출함으로써 투영렌즈의 오염을 방지하기 위한 오염 방지 노광장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
Accordingly, the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, by installing a vacuum suction port on the side of the projection lens to effectively suck and discharge contaminants including by-products generated from the photosensitive film during exposure to prevent contamination of the projection lens. It is an object of the present invention to provide an antifouling exposure apparatus.
본 발명의 상기 목적은 광원 및 소정의 광학계를 구비하고 상기 광학계 및 마스크를 투과한 빛을 투영렌즈를 통해 기판 상의 감광막에 투영하는 노광장치에 있어서, 상기 감광막으로부터 발생한 부산물을 포함한 오염물을 제거하기 위해 상기 투영렌즈의 측면에 위치한 진공 흡입구, 상기 진공 흡입구에 연결되어 상기 오 염물을 배출하는 배기라인 및 상기 배기라인에 연결되어 상기 오염물을 펌핑하기 위한 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염 방지 노광장치에 의해 달성된다.An object of the present invention is to provide a light source and a predetermined optical system and to project the light transmitted through the optical system and the mask to a photosensitive film on a substrate through a projection lens, to remove contaminants including by-products generated from the photosensitive film. And a vacuum suction port located at a side of the projection lens, an exhaust line connected to the vacuum suction port to discharge the pollutants, and a pump connected to the exhaust line to pump the contaminants. Is achieved.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.Details of the above object and technical configuration of the present invention and the effects thereof according to the present invention will be more clearly understood by the following detailed description with reference to the drawings showing preferred embodiments of the present invention.
도 2는 본 발명에 의한 노광장치 및 노광 공정을 설명하기 위한 도면이고 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 의한 진공 흡입구의 형상을 나타낸 도면이다.2 is a view illustrating an exposure apparatus and an exposure process according to the present invention, and FIGS. 3A and 3B are views illustrating a shape of a vacuum suction port according to the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 광원(200)에서 송출된 빛은 소정의 광학계(202)를 통과한 후 마스크(204)를 통과한다. 상기 마스크(204)는 투명기판(204a)에 광차단 물질(204b)을 형성하여 제작되며 상기 광차단 물질(204b)로 형성되는 패턴을 기판으로 전사하게 된다. As shown in FIG. 2, the light emitted from the
상기 광원(200)은, 예들 들어 436nm의 지-라인(g-line) 및 365nm의 아이-라인(i-line)을 생성하기 위한 고압 수은램프, 248nm의 빛을 생성하기 위한 KrF 엑시머 레이저(eximer laser), 193nm의 빛을 생성하기 위한 ArF 엑시머 레이저, 157nm의 빛을 생성하기 위한 F2 레이저, EUV(Extreme Ultra Violet) 영역의 13.4nm의 빛을 생성하기 위한 레이저, 전자빔(electron beam), 이온빔(ion beam) 및 엑스선(X-ray) 등이 가능하다.The
도면에 도시하지 않았으나 상기 광학계(202)는 노광시간에는 빛을 노출시켜 주고 비노광시간에는 광을 차단시켜 주는 셔터, 프리즘 원리를 이용하여 특정 파장의 빛만 선택하는 선택필터, 빛을 응집시켜 주는 컨덴서 렌즈(condenser lens), 미 러, 빛의 균일도를 향상시키기 위한 플라이아이 렌즈(fly's eye lens), 광집속센서, 투과되는 빛의 영역을 레티클의 면적과 대응되도록 하기 위한 레티클 블라인드(reticle blind) 및 칼리메이터 렌즈(collimator lens) 등을 포함할 수 있다.Although not shown in the drawing, the
상기 마스크(204)를 통과한 빛은 투영렌즈(206)를 통과한 후 기판(210) 상에 형성된 감광막(212)에 도달함으로써 노광 공정이 이루어진다. 상기 감광막(212)은, 예를 들어 감광막의 기본 골격을 형성하는 폴리머인 노볼락 레진(novolak resin)이 약 15% 내지 20%, 빛과 반응하여 소정의 패턴을 형성하는 역할을 하는 PAC(Photo Active Compound)가 약 5% 내지 10%, 및 기타 소량의 첨가물이 솔벤트에 함유되어 있는 지-라인 및 아이-라인용 감광막이거나 빛에 의해 활성화된 산 발생제에 의해 용해도차를 갖는 DUV용 감광막일 수도 있다.The light passing through the
상기 감광막(212)의 솔벤트는 소프트베이크시 대부분 증발하나 일부는 노광시 발생하는 열에 의해 증발하며 감광막의 광화학 반응이 일어날 때 질소 및 질소화합물 등의 부산물이 생성된다. 이러한 솔벤트, 질소 및 질소화합물 등을 포함한 오염물은(220)은 열 때문에 주로 투영렌즈(206)를 향하여 수직으로 상승하게 된다. 따라서 상기 오염물(220)을 흡입하여 제거하기 위한 진공 흡입구(230)를 투영렌즈(206)의 측면에 설치하되 기판에 가깝도록 투영렌즈의 하단에 설치함으로써 효과적으로 감광막 부산물을 포함한 오염물(220)을 제거할 수 있다.The solvent of the
도면에 도시하지 않았으나, 상기 진공 흡입구(230)를 연결하는 배기라인, 배기라인에 연결되어 부산물을 펌핑하기 위한 펌프 및 밸브 등을 포함할 수 있다.Although not shown in the drawings, it may include an exhaust line for connecting the
상기 진공 흡입구(230)는 투영렌즈를 둘러싸는 연속적인 환형의 흡입구, 원형, 사각형 또는 투영렌즈의 곡면에 꼭 들어맞는 한쪽 면을 갖는 다양한 형태의 단일 흡입구를 여러 개 설치하는 것이 가능하다. 도 3a는 투영렌즈(300)를 둘러싸는 환형의 흡입구(302)를 나타낸 것이고, 도 3b는 투영렌즈(300) 주위에 원형의 흡입구(304)를 대칭적으로 4개 설치한 상태를 나타낸 도면이다. 흡입구를 한 개만 설치하는 것도 가능하나 효율적인 부산물 제거를 위해서는 4개 이상 대칭적으로 형성하는 것이 보다 바람직하다.The
상술한 바와 같이 투영렌즈의 측면, 하단에 진공 흡입구를 설치함으로써 노광시 발생한 열에 의해 거의 수직으로 상승하는 감광막 부산물을 포함한 오염물을 효과적으로 제거할 수 있을 뿐만 아니라 복잡한 제어 수단이 필요없이 간단하게 투영렌즈의 오염 방지 기능을 구현할 수 있다.As described above, by providing vacuum suction ports on the side and bottom of the projection lens, it is possible not only to effectively remove contaminants including photoresist by-products that rise substantially vertically due to heat generated during exposure, but also to simplify the projection lens without requiring complicated control means. Pollution prevention can be implemented.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although the present invention has been shown and described with reference to preferred embodiments as described above, it is not limited to the above-described embodiments and those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible.
따라서, 본 발명의 오염 방지 노광장치는 투영렌즈 측면에 진공 흡입구를 설치하여 노광시 감광막으로부터 발생한 부산물을 효율적으로 흡입, 배출함으로써 투영렌즈의 오염을 방지하여 투영렌즈의 세정 및 교체를 줄이고 부착된 오염물에 의 한 노광 불균일을 방지하여 패턴 불량을 감소시키는 효과가 있다.Therefore, the anti-pollution exposure apparatus of the present invention provides a vacuum suction port on the side of the projection lens to efficiently suck and discharge the by-products generated from the photosensitive film during exposure, thereby preventing contamination of the projection lens, thereby reducing cleaning and replacement of the projection lens, and contaminants attached thereto. There is an effect of reducing the pattern defect by preventing the exposure unevenness by the.
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |