(57)【要約】      （修正有）【課題】照度及び光量測定モジュール及びこれを用いたマルチチャンネル測定器を提供する。【解決手段】中央に開口部を有するハウジング２１０と、前記ハウジング内に設けられ、前記ハウジングの前方に配置された光源１００から照射される光を通過させながら散乱させ光エネルギーを均一に分散させるディフューザ２２０と、前記ディフューザの下部に設けられ、前記ディフューザを通過した高エネルギーの光の強度を減少させるＮＤ（ＮｅｕｔｒａｌＤｅｎｓｉｔｙ）フィルター２３０と、前記ＮＤフィルターの下部に設けられ、特定領域の波長領域帯を選択的に透過させるバンドパスフィルター２４０と、前記ハウジングの底面に設けられ、前記バンドパスフィルターを介して透過される光を受光するセンサー２５０と、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央に開口部を有するハウジングと、
前記ハウジング内に設けられ、前記ハウジングの前方に配置された標準光源から照射される光を通過させながら散乱させ光エネルギーを均一に分散させるディフューザと、
前記ディフューザの下部に設けられ、前記ディフューザを通過した高エネルギーの光の強度を減少させるＮＤフィルターと、
前記ＮＤフィルターの下部に設けられ、特定領域の波長領域帯を選択的に透過させるバンドパスフィルターと、
前記ハウジングの底面に設けられ、前記バンドパスフィルターを介して透過される光を受光するセンサーと、
を含む照度及び光量測定モジュール。
【請求項２】
前記ハウジングは、箱形に構成され、前記開口部が上部に形成され、内部熱を外部に排出することができる熱伝導に優れた材質で構成される請求項１に記載の照度及び光量測定モジュール。
【請求項３】
前記開口部は、内側面が傾斜面に形成され、前記傾斜面は光の照射方向を基準に下向き傾斜面に構成される請求項１に記載の照度及び光量測定モジュール。
【請求項４】
前記開口部の内側面には、光吸収材質からなるコーティング面が形成される請求項１に記載の照度及び光量測定モジュール。
【請求項５】
前記センサーは、ＳｉダイオードまたはＧａＰ、ＩｎＧａＰのうち何れか一つの材質で構成されることができ、検知しようとする波長帯域の検知感度を考慮して、少なくとも一つまたは一つ以上の混合物からなる受光部を含む請求項１に記載の照度及び光量測定モジュール。
【請求項６】
前記ディフューザは、前記光源から照射されるＩ線、Ｈ線またはＧ線のうち何れか一つの光線が通過しながら光散乱により光エネルギーを均一に分散させて光出力を平均化させる請求項１に記載の照度及び光量測定モジュール。
【請求項７】
前記ＮＤフィルターは、前記光源から照射されるＩ線、Ｈ線、Ｇ線が有している高エネルギーを低エネルギーに変換させることにより、前記ハウジング内に入射される光による内部温度の上昇を抑制する請求項１に記載の照度及び光量測定モジュール。
【請求項８】
前記バンドパスフィルターは、一つの波長領域帯のみを選択するか同時に相異なる波長領域帯を選択して通過させる請求項１に記載の照度及び光量測定モジュール。
【請求項９】
開口部を有するハウジング内に、ディフューザと、ＮＤフィルターと、バンドパスフィルターと、センサーとが内蔵され、前記ハウジング前方の光源から照射される光を分散させて平均化し、特定波長領域帯を選択的に透過させて前記センサーに受光させる照度及び光量測定モジュールが設けられたマルチチャンネル測定器であって、
板状のステージに、Ｉ線、Ｈ線、Ｇ線が個別に測定される複数の照度及び光量測定モジュールが一列に配置されるか、前記Ｉ線、Ｈ線、Ｇ線を検知する複数の照度及び光量測定モジュールが混在して一定間隔で配置されるマルチチャンネル測定器。
【請求項１０】
前記ディフューザは、前記ハウジングの前方に配置された標準光源から照射される光を通過させながら散乱させ光エネルギーを均一に分散させ、前記ＮＤフィルターは、前記ディフューザを通過した高エネルギーの光の強度を減少させ、前記バンドパスフィルターは、特定領域の波長領域帯を選択的に透過させる請求項９に記載のマルチチャンネル測定器。
【請求項１１】
前記複数の照度及び光量測定モジュール間に、多数の温度測定モジュールと湿度測定モジュールがさらに設けられる請求項９に記載のマルチチャンネル測定器。
【請求項１２】
前記センサーは、ＳｉダイオードまたはＧａＰ、ＩｎＧａＰのうち何れか一つの材質で構成されることができ、検知しようとする波長帯域の検知感度を考慮して、少なくとも一つまたは一つ以上の混合物からなる受光部を含む請求項９に記載のマルチチャンネル測定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照度及び光量測定モジュール、並びにこれを用いたマルチチャンネル測定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、ＵＶ（Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）、ＶＩＳ（Ｖｉｓｉｂｌｅ）及びＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｒａｙ）領域の光源を用いる産業用及び研究用機器、特に、半導体や基板などのパターニングのための露光装置は、光源から発散される光によって均一な露光が行われるようにするために、露光機内の光エネルギーを均一に分布させる必要がある。
【０００３】
露光機内の均一な光エネルギー分布のためには、露光機の光源から照射される様々な波長帯域の照度を測定しなければならない。このために、標準光源から照射される光をセンサーで受光することにより、任意の波長帯域内におけるスペクトル特性による光の強度の大きさとその波長帯域のエネルギー積算を光の照射面積を用いて計算する。また、ＦＷＨＭ（Ｆｕｌｌ  Ｗｉｄｔｈ  Ｈａｌｆ  Ｍａｘｉｍｕｍ）により単位時間当りのエネルギー積算が行われる。
【０００４】
しかし、従来の照度測定は、様々な測定アルゴリズムを用いて幅広い光領域帯の照度を測定することはできるが、特定波長帯域のスペクトルに最適化できないという短所がある。
【０００５】
従って、広範囲で一般的な波長帯域における測定は可能であるが、メインピークの波長帯域を管理する必要のある産業用または研究用機器内では、メインピークの他にサーブピークも全て測定されるため、適した照度算出のためのデータ選別が難しいという問題点が指摘されている。
【０００６】
また、広い領域の波長帯域で照度測定が行われることにより、光学センサーの測定反応度（ｓｅｎｓｏｒ  ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が特定波長帯域で特定化されず、鈍感に測定されるため、照度測定に誤りが生じる。
【０００７】
また、従来の照度測定モジュールは、露光機内の別のステージに設けられて露光機内の各露光領域に対する照度を測定するが、露光機内の全体領域に対する照度を測定するためには、個別の測定モジュール位置を繰り返し移動させて照度測定を行わなければならないという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００４−０００５３８７号公報
【特許文献２】韓国公開特許第１０−１９９９−００３８９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、従来照度測定モジュールで提起されている前記短所と問題点を解決するために導き出されたものである。また、特定波長領域帯で最適の光エネルギー測定が可能であり、測定誤差が最小化されるようにした照度及び光量測定モジュールを提供することを発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の前記目的は、中央に開口部を有するハウジングと、前記ハウジング内に設けられ、前記ハウジングの前方に配置された標準光源から照射される光を通過させながら散乱させ光エネルギーを均一に分散させるディフューザと、前記ディフューザの下部に設けられ、前記ディフューザを通過した高エネルギーの光の強度を減少させるＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルターと、前記ＮＤフィルターの下部に設けられ、特定領域の波長領域帯を選択的に透過させるバンドパスフィルターと、前記ハウジングの底面に設けられ、前記バンドパスフィルターを介して透過される光を受光するセンサーと、を含む照度及び光量測定モジュールが提供されることによって達成される。
【００１１】
前記ハウジングは、箱形に構成され、上部に開口部が形成されることができる。また、ハウジングは、内部の熱を外部に排出することができる構造を用いることが好ましく、内部熱を外部に排出するために、熱伝導に優れた材質を用いることが好ましい。
【００１２】
また、前記開口部は、前記ハウジング前方の標準光源から照射される光の直進性と分散を考慮して開口幅が調節されることができ、開口部の側面を傾斜面に形成することができる。ここで、前記傾斜面は、光の照射方向を基準に前記開口部の内側面に下向き傾斜面に構成されることができる。
【００１３】
この際、前記開口部の側面には光吸収材質からなるコーティング面が形成されることができる。
【００１４】
一方、前記センサーは、ＳｉダイオードまたはＧａＰ、ＩｎＧａＰのうち何れか一つの材質からなる受光部を含むことができ、検知しようとする波長帯域の検知感度を考慮して選択されることができる。
【００１５】
また、本発明の照度及び光量測定モジュールは、板状のステージ上に複数個が所定間隔で設けられ、マルチチャンネルに構成されることができ、マルチチャンネルを構成する際に、Ｉ線（Ｉ  ｌｉｎｅ）、Ｈ線（Ｈ  ｌｉｎｅ）及びＧ線（Ｇ  ｌｉｎｅ）の波長帯域を有する複数のモジュールが設けられることが好ましく、前記Ｉ線（Ｉ  ｌｉｎｅ）、Ｈ線（Ｈ  ｌｉｎｅ）及びＧ線（Ｇ  ｌｉｎｅ）の波長帯域を有する複数のモジュール間に、露光機内の温度と湿度を測定することができる温度／湿度測定モジュールがさらに設けられることができる。
【発明の効果】
【００１６】
上記のとおり、本発明の照度及び光量測定モジュールは、ハウジング内に、光のエネルギーを変換し、特定波長領域帯を分離するフィルターがセンサーとともに内蔵されて一体のモジュールに構成されることにより、照度と光量を精密に測定することができるという長所を有する。
【００１７】
また、本発明は、ハウジングの開口部を光入射方向に対して下向きに傾斜して形成したり開口部の側壁を光吸収物質で構成されたコーティング面で形成したりすることによって光がハウジングに入射される際の乱反射を防止し、照度測定誤差を著しく減少させることができる作用効果を発揮することができる。
【００１８】
また、本発明は、一つのステージに、光源から照射されるＩ線、Ｈ線及びＧ線の照度を個別に検知することができる照度及び光量測定モジュールをマルチチャンネルに設けることにより、光源から照射される様々な光エネルギーを同時に測定することができるという長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による照度及び光量測定モジュールを用いて内部照度を測定する通常的な露光装置の概路図である。
【図２】本発明による照度及び光量測定モジュールの断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による照度及び光量測定モジュールの開口部を拡大した断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態による照度及び光量測定モジュールの開口部を拡大した断面図である。
【図５】本発明による照度及び光量測定モジュールを用いたマルチチャンネル測定器の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明による照度及び光量測定モジュールの前記目的に対する技術的構成及び作用効果に関する事項は、本発明の好ましい実施形態が図示された図面を参照した以下の詳細な説明によって明確に理解できる。
【００２１】
先ず、図１は、本発明による照度及び光量測定モジュールを用いて内部照度を測定する通常的な露光装置の概路図である。
【００２２】
図１に図示されたように、本発明の照度及び光量測定モジュールを用いて露光機内部のエネルギーを測定する露光装置は、光源１００と、一対のミラー１１１、１１２と、インテグレートレンズ１２０と、照度及び光量測定モジュール２００と、で構成されることができる。
【００２３】
光源１００から照射された光は、第１ミラー１１１に反射してインテグレートレンズ１２０を通過し、インテグレートレンズ１２０を通過した光は、第２ミラー１１２に反射して照度及び光量測定モジュール２００の内部に入射されることができる。
【００２４】
この際、照度及び光量測定モジュール２００は、露光対象の製品が位置するところに配置することが好ましい。これにより、照度及び光量測定モジュール２００によって任意の波長領域帯の光エネルギーを正確に測定し、測定された光エネルギーによって露光対象の製品に照射される光を用いて均一な品質を具現する露光が行われるようにすることができる。
【００２５】
このように構成された露光装置は、チャンバ（不図示）内に設けられることができる。
【００２６】
前記光源１００は、相異なる波長領域帯を有する光が照射されるソース（ｓｏｕｒｃｅ）で構成されることができ、相異なる波長のＩ線（Ｉ  ｌｉｎｅ、３６５ｎｍ）、Ｈ線（Ｈ  ｌｉｎｅ、４０５ｎｍ）、Ｇ線（Ｇ  ｌｉｎｅ、４３６ｎｍ）が照射されるソースとして用いられる。ここで、前記光源１００は標準光源であってもよい。
【００２７】
前記Ｉ線は、光エネルギーが強い短波長の光であって、樹脂内の透過性が相対的に低く、Ｈ線及びＧ線は、露光が行われる樹脂内の透過性がＩ線より高い光である。
【００２８】
このようなＩ線、Ｈ線及びＧ線を有する光源１００は、相異なる波長を有して露光源として用いられることができ、露光工程を行う際に必要な光源を一つ以上選択して用いることができる。
【００２９】
例えば、前記Ｉ線、Ｈ線及びＧ線の光線は、基板の露光工程の際に基板の表面に塗布されたソルダレジスト（ＳＲ；Ｓｏｒｄｅｒ  Ｒｅｓｉｓｔ）の表面または底部などにおける反応性が相違するため、基板の工程特性またはソルダレジストの成分特性などを考慮して選択されることができる。
【００３０】
この場合、基板上に正確な露光処理を施すために、露光機内の露光対象の製品が置かれた位置で各光線に対する光エネルギーを測定することができ、これは後述する照度及び光量測定モジュールを介して測定されることができる。
【００３１】
一方、従来は、光源１００から照射されるＩ線、Ｈ線及びＧ線の光線がセンサーに直接受光されることによって各光線の光エネルギー、即ち照度を測定したが、Ｉ線、Ｈ線及びＧ線の光線が高エネルギーを発散するため、センサーに受光された時にセンサーを劣化させる可能性があり、正確な光エネルギー測定が難しかった。
【００３２】
また、高エネルギーが発散されることによりセンサー周りの温度も高くなり、温度変化による正確な光エネルギー測定が難しい可能性があるため、各光線の高エネルギーを低エネルギーに変換し、センサー周りの温度を比較的低い温度に維持する必要がある。
【００３３】
以下、露光機内に設けられる照度及び光量測定モジュール２００の構成について詳細に説明する。
【００３４】
図２は、本発明による照度及び光量測定モジュールの断面図である。
【００３５】
ここで、図２では、照度及び光量測定モジュール２００の前方に光源１００が位置しているが、これは、光源から照射される光が照度及び光量測定モジュールに入射される形態を示すための一例を簡単に図示したものに過ぎず、実際の実施形態では、光源から照射される光は、様々な手段と経路を経て照度及び光量測定モジュールに入射されると理解しなければならない。
【００３６】
図２に図示されたように、本発明による照度及び光量測定モジュール２００は、ハウジング２１０と、ハウジング２１０内に装着されるディフューザ２２０と、ＮＤフィルター２３０と、バンドパスフィルター２４０と、センサー２５０と、で構成されることができる。
【００３７】
前記ハウジング２１０の内部には、上部からディフューザ２２０、ＮＤフィルター２３０及びバンドパスフィルター２４０が順に積層されて設けられることができ、バンドパスフィルター２４０の下部側であるハウジング２１０の底面にはセンサー２５０が装着されることができる。
【００３８】
前記ハウジング２１０は、箱形に構成されることができ、上部の中央部には開口部２１１が形成されることができる。前記開口部２１１は、照度及び光量測定モジュール２００の前方に配置された光源１００から照射される光が入射されることができ、光源１００から照射される光の直進性と分散を考慮して開口幅が調節されることができる。開口部２１１の幅を調節することによってハウジング２１０内に入射される光量が調節されることができることは言うまでもない。
【００３９】
この際、光源１００は、相異なる波長のＩ線（Ｉ  ｌｉｎｅ、３６５ｎｍ）、Ｈ線（Ｈ  ｌｉｎｅ、４０５ｎｍ）、Ｇ線（Ｇ  ｌｉｎｅ、４３６ｎｍ）が照射されるソースとして用いられることができる。
【００４０】
また、前記ハウジング２１０は、内部の熱を外部に排出するように熱伝導に優れた材質で構成されることが好ましい。また、ハウジング２１０は、熱伝導に優れた材質で構成されるとともに内部の熱が外部に排出されることができる構造を有することがさらに好ましい。
【００４１】
前記ハウジング２１０を熱伝導に優れた材質で構成したり熱排出が可能な構造に形成する理由は、ハウジング２１０の開口部２１１を介して入射される光が有する光エネルギーが高く、ハウジング２１０の内部温度が高くなる可能性があり、センサー２５０で検知される光エネルギーの誤差が生じるおそれがあるため、センサー２５０の照度検知誤差を減少させるためである。
【００４２】
前記ハウジング２１０に形成された開口部２１１は、図３に図示されたように、側面が傾斜面２１２に形成されることができる。光源１００から照射される光の照射方向を基準に前記開口部２１１の側壁が下向き傾斜面に構成されることができる。
【００４３】
この際、図３は、本発明の一実施形態による照度及び光量測定モジュールの開口部を拡大した断面図であり、図４は、本発明の他の実施形態による照度及び光量測定モジュールの開口部を拡大した断面図である。
【００４４】
また、前記開口部２１１の側壁及び側壁に隣接した部位には、図４に図示されたように、光吸収材質からなるコーティング面２１３が形成されることができる。
【００４５】
このように、開口部２１１の側壁を下向き傾斜面に形成したり光を吸収する材質のコーティング面２１３を形成する理由は、ハウジング２１０の前方に配置された光源１００から照射された光が開口部２１１を介してハウジング２１０の内部に入射される際、開口部２１１の側壁に乱反射が発生する可能性があり、この乱反射を除去するためであり、開口部２１１の側壁をハウジング２１０の内側に下向きに傾斜して形成することによってハウジング２１０の内部に入射される光が開口部２１１の側壁を介して反射しないようにして乱反射の発生を抑制することができる。
【００４６】
一方、前記ハウジング２１０内の上部側にはディフューザ２２０が装着されることができる。前記ディフューザ２２０は、ハウジング２１０の前方に配置された光源１００から照射される光線を通過させながら光散乱によって光の出力、即ち光エネルギーを均一に分散させて光出力を平均化することができる。
【００４７】
前記ディフューザ２２０の下部にはＮＤフィルター２３０が積層されることができる。ＮＤフィルター２３０は、ディフューザ２２０を通過した光のエネルギーをＮＤフィルター２３０の効率によってリニアに減少させて低エネルギーで平均化した波長領域帯（スペクトル）を有する光線に変換することができる。
【００４８】
前記光源１００から照射されてハウジング２１０の内部に入射された光は、前記ディフューザ２２０を通過して光エネルギーが均一化されるとともに光の強度が一定量減少されるが、依然として高い光の強度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を維持しているため、光の強度を全体的に減少させて高エネルギーから低エネルギーに変換させる必要がある。
【００４９】
即ち、ＮＤフィルター２３０は、光源１００から照射された光のスペクトルの割合を変化させず、Ｉ線（Ｉ  ｌｉｎｅ、３６５ｎｍ）、Ｈ線（Ｈ  ｌｉｎｅ、４０５ｎｍ）、Ｇ線（Ｇ  ｌｉｎｅ、４３６ｎｍ）が有している高エネルギーを低エネルギーに変換させることによってハウジング２１０内に入射される光によるハウジング２１０の内部温度の上昇を抑制する。
【００５０】
これによって、ハウジング２１０内に設けられるディフューザ２２０をはじめ、バンドパスフィルター２４０とセンサー２５０の劣化を防止することができる。
【００５１】
また、前記ＮＤフィルター２３０の下部にはバンドパスフィルター２４０が設けられることができる。バンドパスフィルター２４０は、ＮＤフィルター２３０で光エネルギーが高エネルギーから低エネルギーに変換された光の波長領域帯で所望の波長領域帯を選択的に通過させることができる。この際、一つの波長領域帯のみを選択するか同時に相異なる波長領域帯を選択して通過させることができる。
【００５２】
また、バンドパスフィルター２４０を通過しながら光の強度がまた低減されることができ、光の強度が低減されることにより、バンドパスフィルター２４０の光学密度を示す吸光度（ＯＤ；Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）率によって光のエネルギー強度を低減することができる。
【００５３】
最後に、ディフューザ２２０とＮＤフィルター２３０及びバンドパスフィルター２４０を通過してエネルギー強度が低下され、スペクトルが平均化した光がセンサー２５０に入射されることができる。
【００５４】
センサー２５０は、バンドパスフィルター２４０の下部であるハウジング２１０の底面に設けられ、ハウジング２１０の開口部２１１を介して入射された光がディフューザ２２０、ＮＤフィルター２３０及びバンドパスフィルター２４０を通過して入射されることができる。
【００５５】
センサー２５０は、検知しようとする光の種類と波長帯域に応じて相違する種類の材質で構成された受光部２５１を含むことができる。受光部２５１は、検知しようとする波長帯域に応じてＳｉダイオードまたはＧａＰ、ＩｎＧａＰのうち何れか一つの材質で構成されることができ、検知しようとする波長帯域の検知感度を考慮して少なくとも一つまたは一つ以上の混合物が選択されることができる。
【００５６】
このように構成された本発明の照度及び光量測定モジュール２００は、図５に図示されたように、板状のステージ３１０上に複数個が所定間隔で設けられ、マルチチャンネルの測定器で構成されることができる
【００５７】
本実施形態のマルチチャンネル測定器３００は、板状のステージ３１０とステージ３１０上にＩ線、Ｈ線及びＧ線の波長帯域をそれぞれ検知することができる複数のＩ線照度及び光量測定モジュール３２０と、Ｈ線照度及び光量測定モジュール３３０と、Ｇ線照度及び光量測定モジュール３４０とが設けられることができ、複数の照度及び光量測定モジュール間に多数の温度測定モジュール３５０と湿度測定モジュール３６０とがさらに設けられることができる。
【００５８】
このように構成されたマルチチャンネル測定器３００は、一つのステージ３１０に光源から照射されるＩ線、Ｈ線及びＧ線の特性を有した光が照射される場合、複数の照度及び光量測定モジュール３２０〜３４０を介して選択的に光の照度が測定されることができる。
【００５９】
また、ステージ３１０上に設けられた温度測定モジュール３５０と湿度測定モジュール３６０を介して露光機内の温度と湿度をはじめ照度及び光量測定モジュールを介して照度を測定する際に、各モジュールの温度と湿度測定の条件を検知することができる。
【００６０】
この際、前記Ｉ線、Ｈ線及びＧ線を個別に測定することができる照度及び光量測定モジュール３２０〜３４０は、各光線の測定モジュール別に一列に配置するか、各光線の測定モジュールが混在して一定間隔で配置されることができる。
【００６１】
以上、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、該当技術分野において通常の知識を有した者であれば、特許請求の範囲に記載する本発明の思想及び領域から外れない範囲内で本発明を様々に修正及び変更することができることが理解できるであろう。
【符号の説明】
【００６２】
１００  光源
２００  照度及び光量測定モジュール
２１０  ハウジング
２１１  開口部
２２０  ディフューザ
２３０  ＮＤフィルター
２４０  バンドパスフィルター
２５０  センサー
３００  マルチチャンネル測定器
３１０  ステージ
３５０  温度測定モジュール
３６０  湿度測定モジュール
【図１】
2013127442.tif 000003
【図２】
2013127442.tif 000004
【図３】
2013127442.tif 000005
【図４】
2013127442.tif 000006
【図５】
2013127442.tif 000007