KR200344736Y1 - 스텝퍼의 웨이퍼 스테이지부 - Google Patents

Abstract

본 고안은 광 리소그래피 공정에 이용되는 스텝퍼의 웨이퍼 스테이지부를 개시한다.

본 고안은 X,Y 스테이지(21, 22), 웨이퍼 홀더(23) 및 이동경(24)을 구비하는 웨이퍼 스테이지부에 있어서, 상기 X 스테이지(21)의 가장자리가 수평방향으로 절곡 연장되어 그 위에 이동경(24)이 형성되며, 상기 X 스테이지(21)의 중앙부 위에 3점의 회전 피봇(26a, 26b, 26c)에 의해 웨이퍼 홀더(23)가 지지되어 오토 레벨링되는 되는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 따르면, 오토 포커스 정렬 및 오토 레벨링 동작시 이동경의 기울기가 영향을 받지 않으므로 X,Y 스테이지의 좌표계측에 오차를 줄여 정렬 정도를 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

스텝퍼의 웨이퍼 스테이지부{WAFER STAGE PART OF STEPPER}

본 고안은 반도체 소자를 제조하기 위해 광 리소그래피 공정에 사용되는 스텝퍼의 웨이퍼 스테이지부에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 오토 포커스 정렬 및 오토 레벨링 동작시 이동경의 기울기가 영향을 받지 않는 웨이퍼 스테이지부에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하는 공정에서 마스크 상의 패턴을 웨이퍼 위에 옮기는 공정을 광 리소그래피 공정(optical lithography process)이라고 한다. 이러한 광리소그래피 공정을 수회 내지 수십회 반복함으로써 반도체 소자의 회로가 완성된다.

광 리소그래피 공정을 하기 위해서는 크롬이나 산화철 같은 물질에 의해 투명 또는 불투명 패턴이 형성된 래티클(reticle) 또는 마스크를 준비한다.

한편, 웨이퍼 위에 감광막을 얇게 입히고, 미리 제작한 마스크를 웨이퍼 위에 올려놓고 빛을 쪼인다. 마스크 패턴에 따라 빛을 받은 부분과 받지 않은 부분이 생기고 현상액(developer)으로 처리하면 감광액의 특성에 따라, 즉, 양성(positive-type)이면 감광된 부분이 음성이면 감광되지 않은 부분이 제거된다. 이처럼 감광막으로 마스크의 패턴이 옮겨지면 이 감광막 패턴을 이용하여 식각이나 불순물 도핑을 선택적으로 할 수 있게 된다.

광 리소그래피 공정 중에서 마스크와 웨이퍼를 정렬하고 광노출(exposure)하는 과정이 제일 중요하다.

도 1에는 정밀하게 마스크의 패턴을 웨이퍼에 옮기기 위해 웨이퍼를 정밀하게 옮기면서 일정 크기의 패턴을 반복해서 투사하는 투사 반복형 스텝퍼(steper)가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 투사 반복형 스텝퍼는 축소투영 광학계(1), 조명 광학계(2), 오토 포커스부(3), 레티클 정렬부(4), XY 스테이지부(5), 웨이퍼 로더부(6), 레티클 로더부(7), 방진대부(8) 등으로 구성되어 있다.

축소투영 광학계(1)는 레티클에 그려진 회로 패턴을 축소투영 렌즈를 통하여 정확하게 웨이퍼상에 노광한다.

조명 광학계(2)는 초고압 수은등을 광원으로하여 노광에 필요한 광을 뽑아낸다.

오토 포커스부(3)는 1 샷마다 웨이퍼의 휨, 일그러짐 요철에 의한 고저차를 체크하고 웨이퍼 표면에 대하여 자동적으로 초점을 맞춘다.

레티클 정렬부(4)는 본체에 대하여 레티클이 바른 위치에 있는지의 여부를 검지한다.

웨이퍼 스테이지부(5)는 1 샷씩 빠르고 정확하게 이동하는 것에 의해 웨이퍼를 정확한 위치로 이동시킨다.

웨이퍼 로더부(6)는 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지로 자동반송하며, 방진대부(7)는 외부로부터의 진동을 흡수한다.

레이저 간섭계부(8)는 레이저를 이용한 거리계로서 웨이퍼 스테이지 및 레티클 스테이지의 좌표를 고정도로 읽는다.

미설명 부호 9는 레티클 테이블부이며, 10은 웨이퍼 테이블이다.

한편, 도 2는 종래의 웨이퍼 스테이지부를 도시한 정면개략도이다.

도시된 바와 같이, 웨이퍼 스테이지부는 X,Y 스테이지(11, 12), 레벨링 테이블(13), 웨이퍼 홀더(14) 및 이동경(15)을 포함하고 있다.

X,Y 스테이지(11, 12)는 1회의 노광 즉, 1 샷마다 웨이퍼를 X축 및 Y축 방향으로 고속으로 이동시키는 동작을 반복한다.

레벨링 테이블(13)은 X 스테이지(11) 위에 설치되며, 3점의 상하 구동부(16)에 의해 지지되어 상하(Z)방향 동작으로 오토 포커스 정렬 및 레벨링 동작을 동시에 실행하게 된다.

여기서, 오토 포커스 정렬(auto focus alignment)이란 축소투영 렌즈가 고정초점으로 고정되어 있어 웨이퍼 스테이지 위에 로드된 웨이퍼의 표면과 축소투영 렌즈와의 거리는 웨이퍼 두께의 차이나 휘어짐 등에 의해 변화하며, 이 거리의 변동량을 없애는 방향, 즉 축소투영 렌즈와 웨이퍼 표면과의 거리를 일정하게 갖도록 웨이퍼 스테이지부를 상하방향으로 이동하여 포커스 위치가 어긋나는 것을 보정하는 것을 일컫는다.

오토 레벨링(auto leveling)이란 웨이퍼 홀더 위에서 흡착고정된 웨이퍼는 고온공정 등의 프로세스 처리를 받고 있기 때문에 보통 약간의 휘어짐이나 비틀림이 발생하게 되는데 이를 보정하여 축소투영 렌즈의 결상면과 웨이퍼 표면을 고속.고정밀도로 맞추는 것을 말한다.

또한, 레벨링 테이블(13)의 상면 가장자리에는 서로 직각방향으로 X축 및 Y축 이동경(15)이 구비되어 있다. 이 X축 및 Y축 이동경(15)은 미도시된 고정경과 함께 빛의 시간차를 이용해 X 스테이지(11) 및 Y 스테이지(12)의 위치를 계측하는데 이용된다.

한편, 웨이퍼 홀더(14)는 레벨링 테이블(13) 위에 설치되며, 웨이퍼를 진공 흡착해서 고정시킨다.

그런데 이와 같은 종래기술에 따른 웨이퍼 스테이지부는 이동경(15)이 레벨링 테이블(13)과 일체로 형성되어 있으므로 오토 레벨링으로 레벨링 테이블(13)의 기울기가 변화됨으로 인해 그와 함께 이동경(15)이 기울어지는 단점이 있었다. 이와 같은 이동경(15)의 기울어짐은 X,Y 스테이지(11, 12)의 좌표계측에 오차를 발생시킨다.

따라서 본 고안은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 오토 포커스 정렬 및 오토 레벨링 동작으로부터 이동경이 영향을 받지 않도록 하여 X,Y 스테이지의 정렬 정도를 높일 수 있는 스텝퍼의 웨이퍼 스테이지를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 고안은 X,Y 스테이지, 웨이퍼 홀더 및 이동경을 구비하는 웨이퍼 스테이지부에 있어서, 상기 X 스테이지의 가장자리가 수평방향으로 절곡 연장되어 그 위에 이동경이 형성되며, 상기 X 스테이지의 중앙부 위에 3점의 회전 피봇에 의해 웨이퍼 홀더가 지지되어 오토 레벨링되는 되는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 고안의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

도 1은 종래의 투사 반복형 스텝퍼를 도시한 장치구성도,

도 2는 종래기술에 따른 웨이퍼 스테이지부를 도시한 정면개략도,

도 3은 본 고안에 따른 웨이퍼 스테이지부를 도시한 정면개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21 ; X 스테이지 22 ; Y 스테이지

23 ; 웨이퍼 홀더 24 ; 이동경

26 ; 상하 구동부

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 일실시예를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 고안에 따른 웨이퍼 스테이지부를 도시한 정면개략도이다.

도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 웨이퍼 스테이지부는 X,Y 스테이지(21, 22), 웨이퍼 홀더(23), 이동경(24)을 포함한다.

X,Y 스테이지(21, 22)는 1회의 노광 즉, 1 샷마다 웨이퍼를 X축 및 Y축 방향으로 고속으로 이동시키는 동작을 반복한다.

특히, X 스테이지(21)는 가장자리가 수평방향으로 절곡 연장되며, 그 위에 X,Y 이동경(24)이 X축 및 Y축 이동방향에 대하여 직각방향으로 설치된다. 또한, X 스테이지(21)의 중앙부 위에는 웨이퍼 홀더(23)가 3점의 상하 구동부(26)에 의해 지지된다. 3점의 상하 구동부(26)는 각각 구동모터(27) 및 경사면이 구비된 캠(28)에 의해 상하방향으로 이동될 수 있도록 구성된다. 이 상하 구동부(26)은 웨이퍼 홀더(23) 위에 고정된 웨이퍼의 오토 포커스 정렬 및 오토 레벨링 동작을 동시에 수행한다.

한편, 웨이퍼 홀더(23)는 웨이퍼를 진공 흡착해서 고정시킨다.

이하 본 고안에 따른 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 고안에 따르면 오토 포커스 정렬 및 오토 레벨링 동작시 상하 구동부(26)가 웨이퍼 홀더(23)만을 상하방향으로 구동하게 되므로 X 스테이지(21)의 일단에 마련된 이동경(24)의 위치는 변화되지 않는다.

즉, 오토 포커스 정렬시 상하 구동부(26)의 구동모터(27)에 의해 캠(28) 이동하고 캠(28)의 경사면에 지지된 웨이퍼 홀더(23)의 일단이 경사면을 따라 올라가거나 내려가게 되어 웨이퍼 홀더(23)를 상하(Z)방향으로 이동시켜 그 위에 로드된 웨이퍼의 표면과 축소투영 렌즈와의 포커스 위치가 어긋나는 것을 보정한다. 이때, 이동경(24)는 X 스테이지(21)의 일단에 설치되어 있으므로 상하방향의 위치 이동에 영향을 받지 않는다.

특히, 오토 레벨링 동작시 웨이퍼 노광면의 평균적인 경사를 측정하여 축소투영 렌즈의 결상면과 웨이퍼 표면을 고정밀도로 맞추기 위해서는 3점의 상하 구동부(26)의 상하변위량을 독립적으로 제어하게 되며, 이 과정에서 웨이퍼의 노광 표면과 축소투영 렌즈의 결상면을 일치시켰을 때 웨이퍼 홀더(23)는 소정의 기울기를 가질 수 있다. 그럼에도 불구하고 이동경(24)은 상하 구동부(26)의 구동에 영향을 받지않으므로 수직상태를 유지할 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 고안의 바람직한 일실시예를 단지 예시한 것으로 본 고안의 당업자는 본 고안의 요지를 변경시키지 않고 본 고안에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

상술한 바와 같이 본 고안에 따르면 오토 포커스 정렬 및 오토 레벨링 동작시 이동경의 기울기가 영향을 받지 않으므로 X,Y 스테이지의 좌표계측에 오차를 줄여 정렬 정도를 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. X,Y 스테이지(21, 22), 웨이퍼 홀더(23) 및 이동경(24)을 구비하는 웨이퍼 스테이지부에 있어서,

   상기 X 스테이지(21)의 가장자리가 수평방향으로 절곡 연장되어 그 위에 이동경(24)이 형성되며, 상기 X 스테이지(21)의 중앙부 위에 3점의 상하 구동부(26)에 의해 웨이퍼 홀더(23)가 지지되어 오토 레벨링되는 되는 것을 특징으로 하는 스텝퍼의 웨이퍼 스테이지부.