KR100271181B1 - Apparatus for exposing a pattern on a semiconductor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 웨이퍼 가공(fabrication)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 웨이퍼상에 빛을 조사하여 패턴을 형성하는 노광 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor wafer fabrication, and more particularly, to an exposure apparatus for forming a pattern by irradiating light onto a semiconductor wafer.
반도체 웨이퍼 가공은 로트(lot) 단위의 매 반도체 웨이퍼의 표면에 여러 종류의 막을 형성시키고, 패턴 마스크를 이용하여 반도체 웨이퍼의 특정 부분을 선택적으로 깍아내는 작업을 되풀이하므로써 반도체 웨이퍼상의 각각의 칩상에 동일한 패턴을 갖는 전자 회로를 구성해나가는 전 과정을 지칭한다.Semiconductor wafer processing is performed by forming various kinds of films on the surface of each semiconductor wafer in a lot unit, and repeatedly scraping a specific portion of the semiconductor wafer using a pattern mask, thereby repeating the same process on each chip on the semiconductor wafer. It refers to the whole process of constructing an electronic circuit having a pattern.
이러한 반도체 웨이퍼 가공에서, 스테퍼(stepper)로부터 자외선을 발생시켜 패턴 마스크상에 그려진 회로 패턴을 반도체 웨이퍼 표면에 전사해주는 포토 마스킹 공정은 반도체 공정의 중요한 부분을 차지한다. 즉, 도 1에 나타난 바와 같이, 포토 마스킹 공정은 조명계(10)에서 발생한 자외선이 설계자가 설계한 집적 회로의 이미지 패턴이 형성된 마스크(20)를 통과하면서 이 집적 회로의 이미지 패턴이 렌즈(30)를 통해 축소되어 웨이퍼 표면(40)의 각 칩(42)으로 스테이지(50)의 이동에 의해 옮겨지는 패턴 형성 기술이며, 이러한 포토 마스킹 공정을 수행하는 수단을 통상 노광(露光) 장치라 일컫는다.In such semiconductor wafer processing, a photomasking process for generating ultraviolet rays from a stepper and transferring the circuit pattern drawn on the pattern mask to the semiconductor wafer surface is an important part of the semiconductor process. That is, as shown in FIG. 1, in the photo masking process, ultraviolet rays generated in the illumination system 10 pass through a mask 20 in which an image pattern of an integrated circuit designed by a designer is formed, and the image pattern of the integrated circuit is transferred to the lens 30. It is a pattern forming technique that is reduced through and transferred by the movement of the stage 50 to each chip 42 on the wafer surface 40. The means for performing this photomasking process is commonly referred to as an exposure apparatus.
이 포토 마스킹 공정에서 사용되는 마스크(20) 제작은 축소된 회로 도면의 기초가 되는 회로 레이-아웃(lay-out), 도면의 위치 데이터를 설정하는 디지타이징(digitizing), 회로의 한층을 축소 복사하는 패턴 형성 등의 다양한 과정을 포함하고 있으며, 반도체 웨이퍼 가공을 위해 노광 장치에서 마스크(20)를 사용한다는 것은 반도체 리소그라피(lithography) 기술의 중요한 특징이다.The mask 20 used in the photomasking process is a circuit lay-out that is the basis of the reduced circuit diagram, digitizing to set the position data of the drawing, and miniaturizing and copying the circuit. It includes various processes such as pattern formation, and the use of the mask 20 in an exposure apparatus for processing a semiconductor wafer is an important feature of semiconductor lithography technology.
이때, 노광 장치에 필수적인 마스크(20)는 설계된 전자 회로에 대응되게 능동적으로 대처해야 하므로(설계되는 매 회로마다 각각의 마스크(20)를 필요로 한다.), 제품 또는 회로 패턴이 바뀔 때마다 마스크(20)를 새로이 제작해야만하는데 따른 몇가지 문제가 대두되었다.At this time, since the mask 20 necessary for the exposure apparatus must cope actively with the designed electronic circuit (each mask 20 is required for each circuit to be designed), the mask is changed whenever the product or the circuit pattern is changed. Several problems have arisen due to the necessity of making (20) new.
즉, 노광 장치에서 사용되는 가장 고 비용의 소모품은 마스크(20)이며, 이러한 마스크(20) 제작에 따른 단가 상승으로 인해 반도체 완제품의 가격 상승을 초래한 것이다. 또한, 종래 마스크(20)를 사용한 노광 장치에 있어서는, 마스크(20)의 극히 일부가 잘못되었을 경우에도 전체를 재 제작해야만 하는 비효율적인 문제가 있으며, 마스크(20)의 제작 기간이 길어 이 기간동안 제품 생산이 늦어지는 문제도 안고 있었다.That is, the most expensive consumable used in the exposure apparatus is the mask 20, and the increase in the price of the mask 20 results in an increase in the price of the semiconductor finished product. In addition, in the exposure apparatus using the mask 20 in the related art, there is an inefficient problem that the whole of the mask 20 must be remade even when a part of the mask 20 is wrong. During this period of time, the manufacturing period of the mask 20 is long. There was also a problem of late production.
따라서, 전체 반도체 웨이퍼 가공의 시간 낭비와 생산 비용 증가, 단가 상승 등의 문제점들이 발생하였다.Therefore, problems such as waste of time in overall semiconductor wafer processing, an increase in production cost, and an increase in unit cost have occurred.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 반도체 웨이퍼 패턴을 형성하는 노광 장치에 발광 다이오드(LED ; Light Emitting Diode)를 구성하고 이 발광 다이오드를 선택적으로 온/오프 제어하여 노광 장치에 필요한 마스크 등을 삭제할 수 있는 발광 다이오드를 이용한 반도체 웨이퍼 패턴 노광 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to form a light emitting diode (LED) in an exposure apparatus for forming a semiconductor wafer pattern, and to selectively expose the light emitting diode to turn on / off the exposure. Disclosed is a semiconductor wafer pattern exposure apparatus using a light emitting diode capable of eliminating a mask or the like necessary for the apparatus.
즉, 본 발명은 반도체 웨이퍼상의 다수개의 칩의 패턴을 형성하는 노광 장치에 있어서, 웨이퍼상의 일정 높이로 대응되게 위치하며, 소정 제어하에 빛을 선택적으로 발광하는, 다수개의 칩의 각각의 크기보다 일정 크기 이하로 구성되는 다수개의 발광 수단; 발광 수단으로 구동 전원을 인가하는 전원부; 소정의 패턴 데이터가 저장된 메모리부; 메모리부로부터 독출되는 패턴 데이터에 따라 발광 수단으로의 전원 인가를 선택적으로 제어하는 제어부를 포함하는 발광 다이오드를 이용한 반도체 웨이퍼 패턴 노광 장치를 제공한다.That is, the present invention is an exposure apparatus for forming a pattern of a plurality of chips on a semiconductor wafer, which is located correspondingly at a predetermined height on the wafer, and is more uniform than the size of each of the plurality of chips, which selectively emits light under predetermined control. A plurality of light emitting means configured to be smaller than size; A power supply unit for applying driving power to the light emitting means; A memory unit in which predetermined pattern data is stored; Provided is a semiconductor wafer pattern exposure apparatus using a light emitting diode comprising a control unit for selectively controlling the application of power to the light emitting means according to the pattern data read out from the memory unit.
도 1은 마스크를 이용한 전형적인 반도체 웨이퍼 패턴 노광 장치의 구성도,1 is a block diagram of a typical semiconductor wafer pattern exposure apparatus using a mask;
도 2는 본 발명에 따른 발광 다이오드를 이용한 반도체 웨이퍼 패턴 노광 장치의 구성도.2 is a block diagram of a semiconductor wafer pattern exposure apparatus using a light emitting diode according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 조명계 20 : 마스크10: illumination system 20: mask
30 : 렌즈 40 : 웨이퍼30 lens 40 wafer
42 : 칩 50 : 스테이지42: chip 50: stage
60 : 발광다이오드 구성부 62 : 발광다이오드 소자60: light emitting diode component 62: light emitting diode element
70 : 스위칭부 75 : 전원부70: switching unit 75: power supply unit
80 : 마이컴 85 : 키입력부80: microcomputer 85: key input unit
90 : 메모리부 100 : 자기장 형성부90: memory portion 100: magnetic field forming portion
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.The above objects and various advantages of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 발광 다이오드를 이용한 반도체 웨이퍼 패턴 노광 장치의 구성도로서, 발광 다이오드 구성부(60), 스위칭부(70), 전원부(75), 마이컴(80), 키 입력부(85), 메모리부(90) 및 자기장 형성부(100)를 포함한다.2 is a configuration diagram of a semiconductor wafer pattern exposure apparatus using a light emitting diode according to the present invention, which includes a light emitting diode component 60, a switching unit 70, a power supply unit 75, a microcomputer 80, and a key input unit 85. , A memory unit 90 and a magnetic field forming unit 100.
도시한 바와 같이, 스테이지(50) 상단에는 패턴 형성을 위한 칩(42)들이 웨이퍼(40)와 동시에 올려지며, 이 칩(42)들의 상부에는 자기장 형성부(100)가 형성되어 있다.As shown in the figure, chips 42 for pattern formation are placed on the top of the stage 50 at the same time as the wafer 40, and the magnetic field forming unit 100 is formed on the chips 42.
여기서, 자기장 형성부(100)는 상술한 스테이지(50)와 접촉되거나 또는 접촉이 되지 않도록 형성할 수 있으며, 이러한 사실은 후술하는 설명으로부터 용이하게 알 수 있을 것이다.Here, the magnetic field forming unit 100 may be formed to be in contact with or not in contact with the stage 50 described above, which will be easily understood from the following description.
자기장 형성부(100)의 상단에는 발광 다이오드 구성부(60)가 장착되며, 발광 다이오드 구성부(60)에는 다수개의 발광 다이오드 소자(62)들이 구성되며, 이 발광 다이오드(62)들은 스테이지(50)상의 칩(42)들에 패턴을 형성하는데 필요한 개수로 구성된다. 여기서, 칩(42)들의 패턴들은 통상 1μm 이하의 길이로 구성되는 바, 발광 다이오드(62)들 역시 1μm 이하로 구성되어야 할 것이다.A light emitting diode component 60 is mounted on the top of the magnetic field forming unit 100, and the light emitting diode component 60 includes a plurality of light emitting diode elements 62, and the light emitting diodes 62 are provided with a stage 50. It is composed of the number necessary to form a pattern on the chips (42) on. Here, the patterns of the chips 42 are typically configured to have a length of 1 μm or less, so that the light emitting diodes 62 should also be configured to 1 μm or less.
즉, 본 발명은 발광 다이오드(62)의 구동시에 발생하는 빛에 의하여 칩(42)들에 패턴을 형성하는 구성을 가지며, 발광 다이오드 구성부(62)의 하단에 위치하는 자기장 형성부(100)는 발광 다이오드(62)에서 발광되는 빛이 회절되지 않고 칩(42)들에 조사하도록 하기 위하여 구성한 것이다.That is, the present invention has a configuration in which a pattern is formed on the chips 42 by light generated when the light emitting diode 62 is driven, and the magnetic field forming unit 100 located at the bottom of the light emitting diode component 62. Is configured to allow the light emitted from the light emitting diode 62 to irradiate the chips 42 without diffraction.
이러한 자기장 형성부(100)는 자기장의 성질을 이용하는 것으로서 전기의 인가시에 자기장을 형성하는 코일 등을 이용하여 구현이 가능함을 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will readily appreciate that the magnetic field forming unit 100 uses the properties of the magnetic field and can be implemented using a coil or the like that forms a magnetic field upon application of electricity. .
발광 다이오드 구성부(60)내의 발광 다이오드 소자(62)들은 스위칭부(70)에 연결되며, 스위칭부(70)는 전원부(75)와 마이컴(80)에 각각 연결된다. 즉, 스위칭부(70)는 마이컴(80)의 제어 신호에 의거하여 각 발광 다이오드 소자(62)들을 스위칭하므로써, 전원부(75)로부터의 소정 구동 전원이 형성 또는 차단되는 것이다.The LED elements 62 in the LED component 60 are connected to the switching unit 70, and the switching unit 70 is connected to the power supply unit 75 and the microcomputer 80, respectively. That is, the switching unit 70 switches each of the light emitting diode elements 62 based on the control signal of the microcomputer 80 so that predetermined driving power from the power supply unit 75 is formed or cut off.
본 실시예에 따른 마이컴(80)은 사용자에 의해 입력되는 패턴 데이터에 따라 발광 다이오드 소자(62)로의 전원 인가를 선택적으로 제어한다. 즉, 마이컴(80)에는 키 입력부(85)와 메모리부(90), 예컨데 RAM(Random Access Memory)이 연결되는 바, 키 입력부(85)에 의해 입력되는 각종 패턴 데이터를 메모리부(90)에 일시 저장하고, 이 메모리부(90)에 저장된 패턴 데이터를 독출하여 스위칭부(70)를 선택적으로 온/오프 제어하는 것이다.The microcomputer 80 according to the present exemplary embodiment selectively controls the power supply to the light emitting diode element 62 according to the pattern data input by the user. That is, the microcomputer 80 is connected to the key input unit 85 and the memory unit 90, for example, a random access memory (RAM), so that various pattern data input by the key input unit 85 are transferred to the memory unit 90. It temporarily stores and reads the pattern data stored in the memory unit 90 to selectively turn on / off the switching unit 70.
이하의 설명에서는 상술한 마이컴(80)이 스위칭부(70)를 제어하여 본 실시예에 따른 발광 다이오드 소자(62)들이 선택적으로 온/오프 구동하는 과정을 기술한다.In the following description, a description will be given of a process in which the microcomputer 80 controls the switching unit 70 to selectively drive on / off of the light emitting diode elements 62 according to the present embodiment.
먼저, 키 입력부(85)에 의해 설정된 임의의 회로 패턴 데이터가 키 입력부(85)상의 도시 생략된 데이터 독출 명령 키 신호에 의해 메모리부(90)로부터 독출되면, 마이컴(80)은 설정된 패턴 데이터를 참조하여 스위칭부(70)를 제어한다. 즉, 마이컴(80)은 스위칭부(70)로 하여금 스테이지(50)상의 칩(42)들에 형성하고자 하는 패턴에 대응하는 발광 다이오드(62)들에만 전원을 공급하도록 제어하는 것이다.First, when any circuit pattern data set by the key input unit 85 is read out from the memory unit 90 by a data read command key signal (not shown) on the key input unit 85, the microcomputer 80 reads the set pattern data. By reference, the switching unit 70 is controlled. That is, the microcomputer 80 controls the switching unit 70 to supply power only to the light emitting diodes 62 corresponding to the pattern to be formed on the chips 42 on the stage 50.
마이컴(80)의 제어에 의하여 구동한 발광 다이오드(62)의 광은 상술한 자기장 형성부(100)를 통하여 칩들에 조사되며, 발광 다이오드(62)의 광이 조사된 칩(42)들의 해당 부분은 종래와 동일하게 패턴이 형성될 것이다.Light of the light emitting diode 62 driven by the control of the microcomputer 80 is irradiated to the chips through the above-described magnetic field forming unit 100, and corresponding portions of the chips 42 to which the light of the light emitting diode 62 is irradiated. The pattern will be formed as in the prior art.
이때, 각 발광 다이오드 소자(62)는 상술한 바와 같이, 다수개의 칩(42)의 각각의 크기보다 매우 작은 1μm 크기 이하로 구성되며, 각 칩(42)과 소정 개수 칩(42)내에 패턴을 형성하는데 필요한 발광 다이오드 소자(62)들이 서로 대응되게 위치하여 빛을 조사하는 구조로 구성된다. 이러한 발광 다이오드 소자(62)들의 구동은 각 칩(42) 하나에만 대응되지 않으며, 여러개의 칩(42)상에 소정 개수의 발광 다이오드 소자(62)들이 동시 또는 선택적으로 조사될 수 있다. 즉, 사용자에 의해 설정된 패턴 데이터에 대응하는 발광 다이오드 소자(62)들의 선택적인 구동에 의해 여러개의 칩들의 패턴이 동시에 형성되는 것이다.In this case, as described above, each light emitting diode element 62 has a size of 1 μm or less, which is much smaller than the size of each of the plurality of chips 42, and a pattern is formed in each chip 42 and a predetermined number of chips 42. The light emitting diode elements 62 required to form are disposed to correspond to each other to irradiate light. The driving of the light emitting diode elements 62 does not correspond to only one chip 42, and a predetermined number of light emitting diode elements 62 may be irradiated simultaneously or selectively on a plurality of chips 42. That is, a pattern of several chips is simultaneously formed by selective driving of the light emitting diode elements 62 corresponding to the pattern data set by the user.
한편, 발광 다이오드 구성부(60)의 각 발광 다이오드 소자(62)로부터 발생하는 빛의 직진성을 향상시키기 위한 수단으로 이용되는 자기장 형성부(100)는 스테이지(50)의 이동(웨이퍼(40)의 교체등)을 위해 스테이지(50)와 접촉되거나 또는 접촉되지 않도록 구성하여야 할 것이다.On the other hand, the magnetic field forming unit 100 used as a means for improving the linearity of the light generated from each of the light emitting diode elements 62 of the light emitting diode component 60 is the movement of the stage 50 (the wafer 40) To be in contact with or not in contact with the stage 50.
이상과 같이, 본 발명은 노광 장치에서 필요한 마스크 대신, 발광 다이오드 소자와 다수의 패턴 데이터가 저장된 메모리부를 이용하여 노광하므로써, 마스크 제작에 따른 제작 비용이 삭감되고 반도체 웨이퍼 공정에 필요한 공간 및 관리 비용을 절감할 수 있다.As described above, according to the present invention, the exposure cost is reduced using the light emitting diode element and the memory unit in which the plurality of pattern data is stored, instead of the mask required in the exposure apparatus, thereby reducing the manufacturing cost associated with manufacturing the mask and reducing the space and management cost for the semiconductor wafer process. Can be saved.
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