KR0125860Y1 - 스텝퍼장비의 프리즘 레벨 감지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스텝퍼장비의 프리즘 레벨 감지장치에 관한 것으로, 일반적으로 포커스 메커니즘 시스템에서는 프리즘에 평행하게 웨이퍼 척이 놓여져야만이 웨이퍼 전면에 같은 양의 노광과, 같은 정도의 포커스가 유지될 수 있으나, 만약 프리즘 자체의 레벨링(LEVELING)이 틀어져 있을 경우에 웨이퍼 척은 프리즘의 기울기만큼 기울어지게 되고, 이로 인해서 메카니즘의 오버 로드(OVER LOAD)를 초래하게 되는 것이며, 반대로 메카니즘의 조건을 우선적으로 유지하려다 보면 프리즘과 웨이퍼 척과의 평행도가 결여되어 웨이퍼 상이 디포커스(DEFOCUS;상의 일그러짐 또는 2중상 등의 현상)나, 균일도(UNIFORMITY) 불량을 초래하게 되어 공정불량이 발생되는 문제점이 있었는 바, 웨이퍼척 중앙부에 프리즘의 평탄도를 감지하는 센서를 설치하여서 됨을 특징으로 하는 본 고안을 제공하여 웨이퍼에 이식된 상을 사람이 직접 측정하여 계산해야하는 번거로움을 해소하여 자동으로 센싱한 후, 이를 수치로 표시함으로서 사용자의 편리를 최대한 도모하도록 한 것이다.

Description

스텝퍼장비의 프리즘 레벨 감지장치

제1도 내지 제6도는 일반적인 스텝퍼장비의 구성을 보인 것으로,

제1도는 레티클 스테이지(RETICLE STAGE)의 상세도.

제2도는 조명계의 구성도.

제3도는 프리즘과 웨이퍼와의 갭을 보인 구성도.

제4도는 광원의 이동상태도.

제5도는 광학 및 기계적 시스템도.

제6도는 종합 포커스 시스템도.

제7도는 본 고안 프리름 레벨 감지장치인 척 에어 프로브의 사시도.

제8도는 본 고안 장치의 장착상태 단면도.

제9도는 본 고안에 의한 척 포인트를 보인 프리즘의 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 웨이퍼 척 P : 프리즘

S : 프리즘 센서

본 고안은 웨이퍼 칩 제조공정 중 포토(Photo)공정의 스텝퍼(Stepper) 노광장비에서 레티클(Reticle)의 상을 웨이퍼에 노광 이식할 때, 레티클 상이 잠시 맺혀있는 프리즘과 웨이퍼의 면과의 수평정도를 감지하도록 한 스텝퍼장비의 프리즘 레벨 감지장치에 관한 것이다.

제1도 내지 제4도는 종래 스텝퍼장비에서 웨이퍼의 평탄도를 측정 및 보정하는 장치를 도시한 것으로, 램프에서 발생된 빛이 어떠한 경로를 통해 웨이퍼에 도달되며, 빛의 경로 중 중간부의 레티클(R)에 상(Image)이 웨이퍼(W)에 이식되는 경로를 나타내는 것으로, 전체적인 시스템은 제5도 및 제6도에 도시한 바와 같다.

상기의 도면을 보다 구체적으로 설명하면, 제1도 및 제2도는 레티클(R)의 상을 프리즘(Pa)에 맺히게 하기 위한 1단계 시스템이고, 제3도 및 제4도는 프리즘(Pa)에 맺힌 상을 광학 경로를 통해 웨이퍼(W)면에 이식시키기 위한 2단계 시스템이며, 제5도는 웨이퍼 척(Chuck)(20)면이 프리즘(P)에 대해 포커스(Focus)상태에서 평행도를 유지하도록 하기 위한 시스템이고, 제6도는 제5도의 메커니즘을 조절하기 위한 시스템을 보인 것이다.

상기 레티클(R)의 상은 상측 프리즘(Pa)에 맺혀진 후 제4도와 같은 경로를 거쳐 하측 프리즘(Pb)에 결상되었다가 노광에 의해 웨이퍼(W)에 이식되는 것으로, 이때 레티클(R)의 상이 웨이퍼 척(20)상에 안착된 웨이퍼(W)에 이동되는 순간, 프리즘(Pb)과 척(20) 사이에는 적정한 초점위치에서 평행이 이루어져야 한다.

상기 척(20)은 그 하부에 설치된 통상적인 X-Y 테이블(도시되지 않음)에 의하여 X-Y 평면상에서 그 위치를 조절할 수 있도록 설치된다.

제1도에서 미설명 부호 1은 마그네트, 2는 에어 슬라이드(Air Slide), 3은 스트라이커 플레이트(Striker Plate), 4는 오리피스(Orificed)를 보인 것이고, 제2도에서 5는 필드렌즈, 6은 조명센서, 7은 노출센서 필드렌즈, 8은 반사경을 보인 것이며, 제3도에서 9는 셔터를 보인 것이고, 제4도에서 10은 더블렛(Doublet)을 각각 나타낸 것이다.

이러한 프리즘(Pb)와 척(20) 사이의 평행을 유지하기 위하여 제5도와 같은 상부의 광학적인 시스템(OPTIC STSTEM)과, 하부의 기계적인 시스템(Mechanical System)으로 구성되는 감지 및 조절장치가 구비된다.

상기 척(20)의 상부에 에어 프로브(L,B,R)를 가지는 웨이퍼센서(12)를 설치하여 상기 척(20)에 안착된 웨이퍼(W)의 임의의 3점에서의 거리를 검출하는 것에 의하여 웨이퍼(W)의 수평도를 측정해내고, 이 수평도에 따라 척(20)의 주위에 설치된 3개의 보이스 코일 피스톤(Voice Coil Piston)(11L,11B,11R)에 의하여 웨이퍼(W)의 3점을 올리고 내리는 것에 의하여 웨이퍼(W)의 수평도를 조절하도록 하고 있다.

상기 에어 프로브(L,B,R)는 에어 게이지 센서 보드(AGSB)에 설치된 디퍼런셜 프레셔 센서(Differential Air Sensor)(DPSL,DPSB,DPSR)에 연결관(LL,LB,LR)로 연결되며, 디퍼런셜 프레셔 센서(DPSL,DPSB,DPSR)는 리퍼런스 매니폴드(Reference manifold)(RM)와 에어공급관(PM) 및 밸브(VM)를 통해 에어 서플라이 모듈(Air Supply Module)(ASM)에 연결되고, 디퍼런셜 프레셔 센서(Differential Air Sensor)(DPSL,DPSB,DPSR)에 연결관(LL,LB,LR)로 연결되며, 이 연결관(PL,PB,PR)은 에어 서플라이 모듈(Air Supply Module)(ASM)에 에어공급관(ASPL,ASPB,ASPR)과 밸브(VL,VB,VR)을 통해 연결된다.

상기 리퍼런스 매니폴드(RM)에는 에어 실린더(Air Cylider)(AC)가 연결된다.

상기 각 디퍼런셜 프레셔 센서(DPSL,DPSB,DPSR)들은 각각 에어 게이지 앰플리파이어 보드(air Gauge Amplifier Board)(AGAB)를 통하여 에어 게이지 콘트롤 보드(Air Garge Control Board)(AGCB)에 연결되고, 이 에어 게이지 콘트롤 보드(AGCB)는 포커스 콘트롤 서보(FCS)에 연결된다.

상기 보이스 코일 피스톤(11L,11B,11R)은 포커스 드라이버 보드(Focus Driver Board)(FDB)를 통하여 포커스 콘트롤 서보(FCS)에 연결되어 제어됨과 아울러 보이스 코일 피스톤(11L,11B,11R)의 작동상태는 피드백 디바이스(Feedback Devive)(FD)를 통하여다시 포커스 드라이버 보드(FDB)에 신호를 전달하도록 구성되어 있다.

이러한 종래의 장치에서는 에어 프로브(L,B,R)에서 분출되는 공기는 웨이퍼(W)의 표면과의 거리 정도에 따라 그 분출량이 다르게 되며, 그 양에 따라 백 프레셔가 발생하게 된다.

이 백 프레셔는 도면의 중앙에 위치한 에어 프로브(B)에서 웨이퍼(W)에 분출된 공기가 되돌아오면서 작용하는 백 프레셔를 리퍼런스 실린더(RC)의 리퍼런스 갭(REFERENCE GAP)(통상 0.003)의 프레셔와 비교하게 되며, 비교된 값의 차만큼의 프레셔는 리퍼런스 프레셔 센서(DPSL,DPSB,DPSR)에 설치되어 있는 프레셔 트랜스듀서(Pressuer Transducer) 소자에 의하여 전기적으로전압으로 변환되고, 에어 게이지 앰플리 파이어(AGAB)에 의하여 증폭되어 에어 게이지 콘트롤 보드(AGCB)에서 AD 컨버터(Converter)에 의하여 디지털 신호로 변환된 다음 이 신호가 에어 게이지 콘트롤 보드(AGCB)의 마이크로프로세서(μP)에 의하여 분해, 연산되어 컴퓨터(C)로 보내지면 상승한 값에 따라 계산된 값이 메모리에 저장 또는 CRT 디스플레이어에 숫자로 표시되는 것이다.(GAP COUNT값: 128, ···)

이 값은 다시 HPIB 버스(BUS)를 통해 포커스 드라이버 보드(FDB)의 D→A 컨버터로 아날로그 신호로 변환되고, 드라이브 소자로 드라이브 된 각각의 디퍼런셜 프레셔 센서(DPSL,DPSB,DPSR)가 보이스 코일 피스톤(11L,11B,11R)의 보이스 코일로 보내져 척의 높낮이를 수정 또는 보정하게 된다.

즉, 에어 프로브(L,B,R)과 디퍼런셜 프레셔 센서(DPS)에 의하여 에어 프로브(L,B,R)와 웨이퍼(W) 표면과의 거리를 각각 측정하고 그 값을 에어 게이지 서보 보드(AGSB)와 에어 게이지 콘트롤 보드(AGCB)를 통해 포커스 콘트롤 보드(FCB)에 전달되고 이 각 점에서의 신호의 차에 의하여 포커스 콘트롤 보드(FCB)는 포커스 드라이버 보드(FDB)를 통해 보이스 코일 피스톤(11L,11B,11R)에 제어 신호를 보내게 된다.

포커스 콘트롤 보드(FCB)로부터 포커스 드라이버 보드(FDB)를 통해 신호를 전달받은 보이스 코일 피스톤(11L,11B,11R)들은 각각의 신호에 따라 승강작동하면서 척(20)상에 로딩된 웨이퍼(W)의 각 점을 승강시키면서 전체적으로 수평을 유지하도록 하는 것이다.

이러한 작동으로 웨이퍼(W)의 표면과 프리즘(P)면의 경사가 없는 평탄한 포커싱 상태를 유지하게 된다.

그런데, 상기한 바와 같이 프리즘(P)에 평행하게 웨이퍼 척(20)이 놓여져야만 웨이퍼(W) 전면에 같은 양의 노광과, 같은 정도의 포커스가 유지될 수 있으나, 만약 프리즘(P) 자체의 레벨링(Leveling)이 틀어져 있을 경우에 웨이퍼 척(20)은 프리즘(P)의 기울기만큼 기울어지게 되고, 이로 인해서 메카니즘의 오버 로드(Over Load)를 초래하게 되는 것이며, 반대로 메카니즘의 조건을 우선적으로 유지하려다 보면 프리즘(P)과 웨이퍼 척과의 평행도(20)가 결여되어 웨이퍼 상이 디포커스(Defocus;상의 일그러짐 또는 2중상 등의 현상)되거나, 균일도(Uniformity) 불량을 초래하게 되어 공정불량이 발생되는 문제점이 있었다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 본 고안의 목적은 웨이퍼 척 또는 프리즘이 경사지게 되어 발생되는 포커스 불량 및 균일도 불량을 방지하도록 하여 포커스 메커니즘 시스템을 안정적으로 유지하도록 한 스텝퍼장비의 프리즘 레벨 감지장치를 제공함에 있다.

이러한 본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 웨이퍼 척 중앙부에 설치되어 웨이퍼 척의 상부에서 웨이퍼에 상을 이식하는 광학 시스템의 최종 프리즘의 평탄도를 감지하는 센서를 구비하여서 됨을 특징으로 하는 스텝퍼장비의 프리즘 레벨 감지장치가 제공된다.

이하, 상기한 바와 같은 본 고안을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

첨부한 도면 제7도는 본 고안 프리즘 높이 레벨 감지장치인 척 에어 프로브의 사시도이고, 제8도는 본 고안 장치의 장착상태 단면도이며, 제9도는 본 고안에 의한 척 포인트를 보인 프리즘의 평면도로서, 이에 도시한 바와 같이, 본 고안에 의한 스텝퍼장비의 프리즘 높이 레벨 감지장치는 상술한 종래와 같은 장비의 웨이퍼 척(20) 중앙부에 프리즘(P)의 평탄도를 감지하는 프리즘 센서(S)를 설치하여 종래 방법에 의한 웨이퍼(W)의 평탄도 측정 및 보정 과정을 수행하기 전에 프리즘의 평탄도를 감지하여 이를 보정할 수 있도록 하는 것이다.

상기 척(20)의 중앙부에는 프리즘 센서(S)를 장착하기 위한 중앙공(20a)이 형성되어 있다.

상기 센서(S)는 중앙에 에어 프로브 홀(21)이 형성되어 있고, 하단부 외주연에는 프로브 가이드(22)가 형성되어 있으며, 하면 중앙에는 확장라인(24)과 연결되는 니플(nipple)(23)이 돌출 형성되어 있다.

본 고안에서는 상기한 바와 같이 구성된 척(20)의 중앙공(20a)에 제8도와 같이 에어 센서를 장착하여 상기 확장라인(24)을 디퍼런셜 프레셔 센서(DPSL,DPSB,DPSR)(제6도)에 접속되는 연결관(PL,PB,PR)중 어느 하나의 일정부위에 접속하는 것으로서, 그 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 척(20)의 중앙공(20a)에 장착된 프리즘 센서(S)의 위치를 기존의 소프트웨어의 메뉴얼 모드에 의해 척(20)을 제어하는 X-Y 테이블을 작동시켜 프리즘(P)의 ①부터 ⑤의 위치(또는 위치시키고자 하는 임의의 위치에 각각)에 위치시킨다.

이어 각각의 프리즘(P)의 위치에서 상술한 바와 같은 방법으로 프리즘 센서(S)에 에어를 공급하여 백 프레셔를 감지한 값을 컴퓨터를 통해 계산된 거리 차(카운트 값)를 CRT모니터를 통해 확인하고, 모니터링한다.

이때, 상기 카운트 값의 수치가 많은 경우에는 프리즘 센서(S)와 프리즘(P)의 임의의 포인트(①-⑤중 어느 한곳)와의 거리가 멀다는 것을 의미하는 것이며, 수치가 작을 경우에는 거리가 가깝다는 것을 의미하는 것이고, 한편으로 이와 반대로 백 프레셔의 크기는 카운트 값이 클 경우에는 백 프레셔는 작은 것이라는 것을 알 수 있고, 카운트 값이 작은 경우에는 백 프레셔의 크기가 크다는 것을 알 수 있다.

상기한 바와 같은 과정을 통해 알아낸 거리 차의 값을 가지고, 프리즘(P)의 레벨링을 기계적으로 조정 또는 보정하면, 정밀한 정도의 프리즘 레벨링을 유지할 수 있게 되는 것이다. 여기서 기계적 조정 또는 보정은 예컨대 프리즘을 고정 지지하는 3개의 조절나사에 의하여 수행할 수 있다.

이와 같은 방법으로 프리즘(P)의 레벨링이 완료되면 상술한 종래의 방법에 따라 웨이퍼의 수평도를 측정 및 보정하는 것에 의하여 척과 웨이퍼와 프리즘간의 평행도를 정확하게 유지할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안은 웨이퍼에 이식된 상을 사람이 직접 측정하여 계산해야하는 번거로움을 해소하여 자동으로 센싱한 후, 수치로 표시됨으로써 사용자의 편리를 최대한 도모하도록 한 유용한 고안인 것이다.

Claims (1)

1. 웨이퍼 척 중앙부에 설치되어 웨이퍼 척의 상부에서 웨이퍼에 상을 이식하는 광학 시스템의 최종 프리즘의 평탄도를 감지하는 센서를 구비하여서 됨을 특징으로 하는 스텝퍼장비의 프리즘 레벨 감지장치.