KR100513202B1 - Lens aberration compensation device of stepper for manufacturing semiconductor and method therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 제조용 스텝퍼의 렌즈 보정장치 및 이를 이용한 렌즈수차 보정방법에 관한 것으로서, 반도체 제조공정 중 포토마스킹공정에 사용되는 광원, 레티클, 축소투영렌즈, 웨이퍼 스테이지가 상부에서 하부로 순차적으로 설치된 스텝퍼에 있어서,The present invention relates to a lens correction device for a semiconductor manufacturing stepper and a lens aberration correction method using the same, a stepper in which a light source, a reticle, a reduction projection lens, and a wafer stage used in the photomasking process of the semiconductor manufacturing process are sequentially installed from top to bottom To
상기 레티클에 형성되는 정렬표시, 상기 레티클에 형성되는 정렬표시와 같은 형상으로 상기 스테이지에 형성되는 정렬표시, 상기 축소투영렌즈의 외측부에 설치되는 다수개의 고정밀 모터, 상기 모터의 제어에 의해 상기 축소투영렌즈의 위치가 조정됨에 따라 상기 레티클의 정렬표시와 상기 스테이지의 정렬표시의 일치여부를 디스플레이해주는 모니터링장치, 상기 모터의 제어부와 상기 모니터링장치가 설치되는 제어렉으로 이루어지며, 상기 고정밀 모터의 제어에 의해 상기 축소투영렌즈의 위치가 조정되며 상기 레티클의 정렬표시와 상기 스테이지의 정렬표시를 일치시키되 정렬표시의 일치여부를 점검하며 렌즈수차를 보정할 수 있는 발명임.Alignment marks formed on the reticle, alignment marks formed on the stage in the same shape as the alignment marks formed on the reticle, a plurality of high-precision motors installed on the outer side of the reduction projection lens, and the projection by the control of the motor It is composed of a monitoring device for displaying whether the alignment display of the reticle and the alignment display of the stage is matched as the position of the lens is adjusted, the control rack of the motor and the control device is installed, and the control of the high-precision motor The position of the reduction projection lens is adjusted to match the alignment mark of the reticle and the alignment mark of the stage, but it is possible to check whether the alignment mark coincides and correct lens aberration.
Description
본 발명은 반도체 제조용 스텝퍼의 렌즈 보정장치 및 이를 이용한 렌즈수차 보정방법에 관한 것으로서, 반도체 제조 공정 중 포토 마스킹 공정에 사용되는 축소투영렌즈의 위치를 별도의 모니터링장치를 통해 확인하며서 다수개의 고정밀 모터를 사용하여 정밀하게 이동시켜 렌즈수차를 보정하는 반도체 제조용 스텝퍼의 렌즈수차 보정장치 및 이를 이용한 렌즈수차 보정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lens correction device for a semiconductor manufacturing stepper and a lens aberration correction method using the same, a plurality of high-precision motors by checking the position of the reduced projection lens used in the photomasking process during the semiconductor manufacturing process through a separate monitoring device It relates to a lens aberration correction device of a semiconductor manufacturing stepper for correcting the lens aberration by moving precisely, and a lens aberration correction method using the same.
일반적으로, 스텝퍼는 마스크 또는 레티클을 이용하여 웨이퍼 상에 원하는 패턴을 노광전사하기 위하여 사용되는 것으로 다수의 광학렌즈를 구비하는 반도체제조장치중 대표적인 광학장치로써 반도체 제조는 매우 정밀한 공정이 요구되는 바 스텝퍼에는 이러한 요구를 충족시키기 위해 일반광학장비와는 다른 정밀하게 가공된 렌즈가 사용된다.In general, a stepper is used to expose and transfer a desired pattern onto a wafer by using a mask or a reticle. As a representative optical device of a semiconductor manufacturing apparatus having a plurality of optical lenses, semiconductor manufacturing requires a very precise process. In order to meet these demands, precision-machined lenses other than general optical equipment are used.
스텝퍼는 축소투영렌즈를 이용하여 확대한 레티클의 상을 일정배율로 축소한 후 웨이퍼에 주사하여 웨이퍼의 표면을 노광시키는 장비로 노광시간 및 노광정도를 조절하여 사용되나 스텝퍼의 축소투영렌즈는 그 광학적 특성상 구면수차 등의 렌즈수차가 존재하여 결국에는 웨이퍼 상에 인화되는 패턴 이미지의 드리프트(drift)를 초래하는 문제점이 발생한다.The stepper is a device that reduces the image of the enlarged reticle by using a reduction projection lens at a certain magnification and scans the wafer to expose the surface of the wafer. It is used to adjust the exposure time and exposure degree. Due to the nature, lens aberration such as spherical aberration exists, which causes a problem of drift of the pattern image that is eventually printed on the wafer.
이렇듯 축소투영렌즈의 렌즈수차에 의해 공정의 수율이 저하되므로 축소투영렌즈의 수차를 보정하여 렌즈수차를 제거 내지는 최소로 유지하는 것이 중요하다.As such, the yield of the process is reduced by the lens aberration of the reduction projection lens, so it is important to correct the aberration of the reduction projection lens to remove or keep the lens aberration to a minimum.
그러나 종래에 축소투영렌즈의 렌즈수차를 보정하기 위하여는 장비에서 얻어지는 데이타에 따라 고도의 숙련된 기술자만이 수작업으로 렌즈수차를 보정하였다.However, in order to correct the lens aberration of the reduction projection lens, only a highly skilled technician manually corrects the lens aberration according to the data obtained from the equipment.
도 1, 도 2는 종래의 반도체 제조용 스텝퍼를 개략적으로 도시한 도면이다.1 and 2 are diagrams schematically showing a conventional stepper for manufacturing a semiconductor.
도 1, 도 2에 도시된 바와 같이 반도체 제조용 스텝퍼는 기본적으로 광원(10), 레티클(20), 축소투영렌즈(30), 웨이퍼 스테이지(40)가 상부에서 하부로 순차적으로 설치된다.As shown in FIGS. 1 and 2, a stepper for manufacturing a semiconductor is basically provided with a light source 10, a reticle 20, a reduction projection lens 30, and a wafer stage 40 sequentially from top to bottom.
축소투영렌즈(30)는 원통형상의 렌즈부(31)의 내부에 설치되어 보호된다.The reduction projection lens 30 is installed inside the cylindrical lens part 31 and protected.
렌즈부(31)는 외측부에 일정간격 이격되어 설치되는 렌즈부프레임(32)과 조정나사(51) 및 고정나사(52)에 의해 결합된다.The lens unit 31 is coupled by the lens unit frame 32 and the adjustment screw 51 and the fixing screw 52 which are installed at a predetermined interval apart from the outside.
이에 종래에는 렌즈수차 발생시 고정나사(52)를 해제한 후 조정나사(51)를 장비에서 얻어진 데이타 값에 따라 렌치(53) 등으로 조정하여 조정나사(51)의 전, 후진에 의해 렌즈부(31)의 위치를 조정하는 한편 촬영부(61)와 수상기(62)로 이루어져 레티클(20) 상의 정렬표시(21)와 웨이퍼 스테이지(40) 상의 정렬표시(41)를 일치시키는 과정을 도 3에 도시된 바와 같이 디스플레이 해주는 모니터링장치(60)로 확인하며 축소투영렌즈(30)의 렌즈수차를 보정하였으나 이는 조정나사(51)의 이동범위가 수 마이크로 미터내의 미세한 작업이므로 고도의 숙련된 기술자만이 가능하다는 제약과 또한 사람의 손으로 조정하므로 보정의 한계가 있다는 문제점이 있었다.Therefore, conventionally, when the lens aberration occurs, the fixing screw 52 is released, and then the adjusting screw 51 is adjusted with a wrench 53 or the like according to the data value obtained from the equipment, so that the lens part ( 31, the process of matching the alignment mark 21 on the reticle 20 with the alignment mark 41 on the wafer stage 40 by adjusting the position of the imaging unit 61 and the receiver 62 is shown in FIG. As shown in the figure, the monitoring device 60 displays and corrects the lens aberration of the reduction projection lens 30. However, since the moving range of the adjustment screw 51 is a fine work within several micrometers, only a highly skilled technician There is a problem that there is a limitation of correction because it is possible and also the adjustment by human hand.
따라서 본 발명은 스텝퍼의 조정나사를 고정밀 모터와 연결하고 상기 모터의 제어에 의한 렌즈수차 보정정도를 모니터링장치로 점검하며 렌즈수차를 보정하는 반도체 제조용 스텝퍼의 렌즈수차 보정장치 및 이를 이용한 렌즈수차 보정방법을 제공고자 함에 그 목적이 있다.Therefore, the present invention provides a lens aberration correction device and a method for correcting lens aberration of a stepper for semiconductor manufacturing which connects the adjusting screw of the stepper to a high precision motor, checks the degree of lens aberration correction by the control of the motor with a monitoring device, and corrects lens aberration. The purpose is to provide.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체 제조공정 중 포토마스킹공정에 사용되는 광원, 레티클, 축소투영렌즈, 웨이퍼 스테이지가 상부에서 하부로 순차적으로 설치된 스텝퍼에 있어서,The present invention for achieving the above object is a stepper in which a light source, a reticle, a reduction projection lens, a wafer stage used in the photomasking process of the semiconductor manufacturing process sequentially installed from top to bottom,
상기 레티클에 형성되는 정렬표시, 상기 레티클에 형성되는 정렬표시와 같은 형상으로 상기 스테이지에 형성되는 정렬표시, 상기 축소투영렌즈의 조정나사에 설치되는 고정밀 모터, 상기 레티클의 정렬표시와 상기 스테이지의 정렬표시의 일치여부를 디스플레이해주는 모니터링장치, 상기 모터의 제어부와 상기 모니터링장치가 설치되는 제어렉으로 이루어진 것을 특징으로 한다.Alignment marks formed on the reticle, alignment marks formed on the stage in the same shape as the alignment marks formed on the reticle, high precision motors installed on the adjustment screw of the reduction projection lens, alignment marks on the reticle and alignment of the stage The monitoring device for displaying whether the display match, characterized in that consisting of a control rack of the control unit and the monitoring unit of the motor.
또한 상기의 발명을 이용한 본 발명은 반도체 제조공정 중 포토마스킹공정에 사용되는 축소투영렌즈의 렌즈수차 보정방법에 있어서,In addition, the present invention using the above invention in the lens aberration correction method of the reduction projection lens used in the photomasking process of the semiconductor manufacturing process,
상기 축소투영렌즈의 조정나사에는 고정밀 모터가 설치되며, 정렬표시가 형성된 웨이퍼 스테이지 및 레티클이 설치되는 제1준비과정, 상기 레티클의 정렬표시 및 상기 웨이퍼 스테이지의 정렬표시의 일치여부를 디스플레이 해주는 모니터링장치가 설치되는 제2준비과정, 상기 제1, 2준비과정에서 파악된 상기 각 정렬표시의 불일치를 상기 모터를 회전시켜 상기 조정나사의 직선운동에 의해 상기 축소투영렌즈의 위치를 이동시키는 것으로 상기 웨이퍼 스테이지의 정렬표시와 상기 레티클의 정렬표시를 일치시키는 한편 상기 과정이 모니터링장치에 의해 점검되는 정렬과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. A high precision motor is installed in the adjusting screw of the reduction projection lens, and a monitoring device for displaying whether the alignment stage is formed, the first stage of preparation of the wafer stage and the reticle, and the alignment mark of the reticle and the alignment mark of the wafer stage are displayed. The wafer may be moved by rotating the motor to move the position of the reduction projection lens by a linear movement of the adjusting screw by disabling the alignment marks identified in the second preparation process and the first and second preparation processes. And an alignment process in which the alignment mark of the stage and the alignment mark of the reticle are matched, and the process is checked by a monitoring apparatus.
이하 본 발명의 일실시예에 따른 구성 및 작용을 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 의한 반도체 제조용 스텝퍼의 렌즈수차 보정장치의 구성도이며, 도 5는 상기 도 4의 렌즈부 평면도이다.4 is a configuration diagram of a lens aberration correction apparatus for a semiconductor manufacturing stepper according to the present invention, and FIG. 5 is a plan view of the lens unit of FIG. 4.
본 반도체 제조용 스텝퍼는 광원(10), 레티클(20), 축소투영렌즈(30), 웨이퍼 스테이지(40)가 상부에서 하부로 순차적으로 설치된다.In the semiconductor manufacturing stepper, a light source 10, a reticle 20, a reduction projection lens 30, and a wafer stage 40 are sequentially installed from top to bottom.
또한 도 3에 도시된 바와 같이 레티클(20) 상에는 십자형상의 정렬표시(21)가 형성되어 있으며, 웨이퍼 스테이지(40) 상에도 같은 형상의 정렬표시(41)가 형성되어 있다.3, an alignment mark 21 having a cross shape is formed on the reticle 20, and an alignment mark 41 having the same shape is formed on the wafer stage 40.
즉, 본 일실시예의 레티클(20) 및 웨이퍼 스테이지(40)는 실제 반도체 제조시 쓰이는 것이 아니고 렌즈수차발생 했을시 렌즈수차 보정을 위해 정렬표시(21, 41)가 형성된 기준장치이다.That is, the reticle 20 and the wafer stage 40 of the present embodiment are not used in actual semiconductor manufacturing but are reference devices in which alignment marks 21 and 41 are formed to correct lens aberration when lens aberration occurs.
또한, 정렬표시(21, 41)의 일치여부를 디스플레이 해주는 모니터링장치(60)로서 촬영부(61)와 수상기(62)가 구비된다.In addition, as the monitoring device 60 to display the alignment of the alignment marks (21, 41) is provided with a photographing unit 61 and the receiver 62.
레티클(20)의 상측으로는 레티클(20) 상의 정렬표시(21)와 스테이지(40) 상의 정렬표시(41)의 일치여부를 촬영하는 CCD 등의 촬영부(61)가 설치된다.On the upper side of the reticle 20, a photographing unit 61 such as a CCD for photographing whether the alignment mark 21 on the reticle 20 and the alignment mark 41 on the stage 40 are matched is provided.
촬영부(61)에서 촬영된 화상은 별도의 근거리에 설치된 수상기(62)로 전송되어 정렬표시(21, 41)의 일치여부를 기술자에게 디스플레이 해주게 된다.The image photographed by the photographing unit 61 is transmitted to the receiver 62 installed at a separate short distance to display to the technician whether the alignment marks 21 and 41 match.
축소투영렌즈(30)는 원통형상의 렌즈부(31)의 내부에 설치되어 보호된다.The reduction projection lens 30 is installed inside the cylindrical lens part 31 and protected.
렌즈부(31)는 외측부에 일정간격 이격되어 설치되는 렌즈부프레임(32)의 내측에 설치되며 이격된 사이에 조정나사(51) 및 고정나사(52)가 설치된다.The lens unit 31 is installed inside the lens unit frame 32 which is spaced apart at a predetermined interval from the outer side, and the adjustment screw 51 and the fixing screw 52 are installed between the lens units 31.
조정나사(51) 및 고정나사(52)는 그 머리부가 렌즈부프레임(32)을 관통하여 돌출되어 있고 그 대향측은 렌즈부(31)의 외측부에 접촉한다.The adjusting screw 51 and the fixing screw 52 protrude from the head part through the lens part frame 32, and the opposite side contacts the outer part of the lens part 31.
조정나사(51)의 머리부에는 렌치(53)가 설치된다.A wrench 53 is attached to the head of the adjustment screw 51.
렌치(53)는 일측이 조정나사(51)의 머리부와 접촉되며 타측이 후술할 모터(70)와 스크류식으로 결합된다.Wrench 53 is one side is in contact with the head of the adjustment screw 51 and the other side is coupled to the motor 70 to be described later in a screw type.
모터(70)는 렌즈부프레임(32)의 외측부에 고정되어 설치되며 조정나사(51)의 개수에 맞추어 설치된다.The motor 70 is fixed to the outer side of the lens unit frame 32 and is installed in accordance with the number of adjustment screws 51.
일례로써 조정나사(51)는 십자방향으로 4개가 설치되어 있으며 그 사이사이에 고정나사(52)가 설치된다.As an example, four adjustment screws 51 are provided in the cross direction, and fixing screws 52 are provided therebetween.
모터(70)는 조정나사(51)의 개수에 맞추어 4개가 설치된다.Four motors 70 are provided in accordance with the number of adjustment screws 51.
이에 렌즈수차 발생시 고정나사(52)를 해제한 후 움직이고자 하는 방향의 모터(70)에 전원을 인가하는 것으로 모터(70)의 회전축이 회전하고 모터(70)와 스크류식으로 결합된 렌치(53)가 조정나사(51)를 밀거나 당겨서 렌즈부(31)의 위치를 조정하여 렌즈수차를 보정하는 원리이다.When the lens aberration occurs, by releasing the fixing screw 52 and applying power to the motor 70 in the direction to move, the rotating shaft of the motor 70 rotates and the screw 53 is coupled to the motor 70 by a screw type. Is a principle of correcting lens aberration by adjusting the position of the lens unit 31 by pushing or pulling the adjustment screw 51.
또한 상기 과정 중 레티클(20) 상의 정렬표시(21)와 웨이퍼 스테이지(40) 상의 정렬표시(41)의 일치여부는 모니터링장치(60)에 의해 디스플레이된다.In addition, whether the alignment mark 21 on the reticle 20 matches the alignment mark 41 on the wafer stage 40 is displayed by the monitoring apparatus 60.
모니터링장치(60) 중 근거리에 설치된 수상기(62)는 모터(70)의 제어부와 같이 제어렉(Rack)을 구성한다.The receiver 62 installed at a short distance among the monitoring devices 60 constitutes a control rack like the control unit of the motor 70.
이에 기술자는 제어렉에서 수상기(62)에서 디스플레이되는 화상을 보면서 모터(70)를 제어하여 렌즈수차를 보정하게 된다.Therefore, the technician controls the motor 70 while watching the image displayed by the receiver 62 in the control rack to correct the lens aberration.
도 3에서 도시된 것은 렌즈수차에 의해 스테이지(40)의 정렬표시(41)와 레티클(20) 상의 정렬표시(21)가 일치하지 않은 상태이며 모터(70)의 제어에 의한 축소투영렌즈(20)의 위치를 조정하는 것으로 각 정렬표시(21, 41)는 일치되게 된다.3, the alignment mark 41 of the stage 40 and the alignment mark 21 on the reticle 20 do not coincide with lens aberration, and the reduction projection lens 20 is controlled by the motor 70. By adjusting the position of), the alignment marks 21 and 41 coincide.
이상과 같이 본 일실시예에서는 4방향의 제어를 할 수 있도록 4개의 모터가 설치되었으나 모터의 개수는 보다 정밀한 제어를 요구할 시 그 이상이 설치되는 것도 가능하다.As described above, in the present embodiment, four motors are installed to control four directions, but the number of motors may be more than that when more precise control is required.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 제조용 스텝퍼의 렌즈 보정장치 및 이를 이용한 렌즈수차 보정방법은 고도의 숙련된 기술자가 아닌 일반적인 반도체 제조 기술자들도 용이하게 렌즈수차를 보정할 수 있다는 장점이 있다.As described above, the lens compensator of the semiconductor manufacturing stepper according to the present invention and the lens aberration correcting method using the same have advantages in that the lens aberration can be easily corrected by general semiconductor manufacturing technicians who are not highly skilled technicians.
도 1은 종래의 반도체 제조용 스텝퍼를 개략적으로 도시한 구성도,1 is a configuration diagram schematically showing a conventional stepper for manufacturing a semiconductor,
도 2는 도 1의 렌즈부 평면도,2 is a plan view of the lens unit of FIG. 1;
도 3은 수상기에 출력되는 각 정렬마크의 도면,3 is a view of each alignment mark output to the receiver;
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 제조용 스텝퍼를 개략적으로 도시4 schematically illustrates a stepper for manufacturing a semiconductor according to an embodiment of the present invention.
한 구성도,One diagram,
도 5는 도 4의 렌즈부의 평면도이다.5 is a plan view of the lens unit of FIG. 4.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10 : 광원 20 : 레티클(Reticle)10: light source 20: reticle
30 : 축소투영렌즈 31 : 렌즈부30: reduction projection lens 31: lens unit
32 : 렌즈부프레임 40 : 웨이퍼 스테이지32: lens unit frame 40: wafer stage
51 : 조정나사 52 : 고정나사51: adjusting screw 52: fixing screw
53 :렌치 60 : 모니터링장치53: wrench 60: monitoring device
70 : 모터70: motor
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| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20080630 Year of fee payment: 4 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |