KR100391000B1 - 반도체 노광 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 노광장치에 관한 것이며, 웨이퍼 스테이지 지지대와, 상기 웨이퍼 스테이지 지지대상에 중심 회전축이 결착되어 회전하는 회전자와, 상기 회전자의 상부에 위치한 초전도체와, 상기 초전도체 상부에 위치한 웨이퍼 홀더 및 상기 웨이퍼 홀더의 회전방향을 X,Y,Z 방향으로 조정가능하도록 웨이퍼 스테이지 사방에 설치된 마그네틱을 포함하는 구성으로 되어, 자성체와 초전도체를 이용한 웨이퍼 스테이지를 구비함으로써 종래의 웨이퍼 스테이지의 구동에 대한 조정이 모터와 LM 가이드나 리드 스크류에 의해서 이루어 지고 있음으로 인한 오동작과 제조공정 수율의 저하를 방지할 수 있으며, 나아가 웨이퍼 스테이지의 구동의 정확성과 안정성 및 공정 수율 향상을 도모할 수 있다.

Description

반도체 노광 장치{Exposure device for semiconductor device}
본 발명은 반도체 노광장치에 관한 것으로, 웨이퍼 스테이지를 초전도체를이용하고 모터 대신 마그네틱 물질을 이용하여 초전도체 웨이퍼 스테이지를 조정함으로써 부품의 마모나 노이즈로 인한 웨이퍼 스테이지의 오동작을 줄여 반도체 소자의 제조 공정 수율을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 노광장치에 관한 것이다.
반도체 장비 중 스테퍼(Stepper)나 스캐너(Scanner)와 같은 노광장비, 중첩 정확도(overlay accuracy) 측정장비, 박막두께 측정장비, 결함 검사(defect inspection) 장비 등은 웨이퍼 스테이지의 구동이 X,Y,Z,θ 축으로 구동을 조정하는 모터들에 의해서 이루어진다. 상기 모터의 운동은 선형운동(Linear Motion) 가이드나 리드 스크류(Lead Screw) 등에 전달되어 웨이퍼 스테이지가 구동하게 된다.
도 1a 와 도 1b 는 종래의 일반적인 노광장비의 웨이퍼 스테이지의 구조를 도시한 단면도 및 평면도이다.
도시된 종래의 웨이퍼 스테이지(12)의 구동을 설명하면 다음과 같다.
웨이퍼(13)가 웨이퍼 홀더(11)에 의해 웨이퍼 스테이지(12)로 로딩(loading) 되면, 스테이지 지지대(1) 위의 X 스테이지(5)와 Y 스테이지(3)가 LM 가이드를 따라 이동하여 베이스-라인 체크를 하게 되고, 다시 웨이퍼 정렬을 하게 된다. 이때 스테이지의 스테핑(Stepping)의 정확도에 따라 스텝퍼의 웨이퍼 정렬의 값을 정확히 보정할 수 있게 된다. 그리고 회로 선폭의 정확한 구현을 위해서는 스텝퍼의 렌즈의 초점을 웨이퍼 위에 정확히 맞춰주기 위해 Z 스테이지(7)가 구동하게 된다. 이 부분은 구현하려는 회로의 선폭의 해상도에 아주 밀접하게 영향을 주는 요인으로서, 그 구동이 항상 원할하지 못하면 웨이퍼 위에 형성되는 패턴들이 디포커스(Defocus) 에 의해 노칭(Notching)이 발생하거나 아예 패턴이 형성하지 못하게 된다.
도 1b 는 웨이퍼 스테이지의 평면도로, X축 모터(15), Y축 모터(17)가 스테이지 지지대(12)의 인접부에 위치해 있다. 그리고 간섭계 이동경(19)과 조도 측정 센서(21) 등이 웨이퍼 스테이지(12)의 소정 위치에 각각 설치되어 있다.
일반적으로 위에서 기술한 방법대로 오랜 기간동안 장비가 사용되어 질 때 모터의 구동에 있어서 모터 내부의 마찰에 의한 마모와 발생되는 열에 의해 스테이지의 구동의 정확성에 문제가 발생된다. 또한 LM 가이드나 리드 스크류의 마모에 의해서 스테이지의 구동의 정확성에 역시 문제가 발생되고, 이로 인한 공정진행의 수율이 저하되게 된다.
만약 구동을 위해 모터에 전달되는 펄스(전기적 신호)에 노이즈(Noise)가 희석되면 스테이지 구동에 있어서 오동작하게 되고 정확한 위치로의 이동이 이루어지지 않게 된다.
이러한 문제들로 인해 공정상의 정확도와 수율이 저하된다. 예컨데, 포토리소그라피(Photolithography) 공정 진행시 노광 장비의 정확도에 문제가 있으면, 웨이퍼의 얼라인(align)에 문제가 발생되고, 이로 인해 웨이퍼에 이미 형성되어 있는 층(layer)과의 정렬에도 문제가 발생된다. 또한 X,Y,Z,θ 축 모터들의 구동이 이루어진 후, 스테이지가 원하는 위치로 이동하게 되고, 이를 통해서 노광 슈트(Shot)로의 이동도 이루어지므로 공정 수율이 저하되는 것이다.
따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은웨이퍼 스테이지를 초전도체를 이용하고 일부 소정 부위를 제외하고는 모터 대신 마그네틱 물질을 이용하여 초전도체 웨이퍼 스테이지를 조정함으로써 부품의 마모나 노이즈로 인한 웨이퍼 스테이지의 오동작을 줄여 반도체 소자의 제조 공정 수율을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 노광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1a 는 종래의 일반적인 노광장비의 웨이퍼 스테이지의 구조를 도시한 단면도,
도 1b 는 종래의 일반적인 노광장비의 웨이퍼 스테이지의 개략적인 평면도,
도 2a 와 도 2b 는 본 발명에 따른 초전도체를 이용한 노광장비의 웨이퍼 스테이지의 단면도,
도 3 은 초전도 웨이퍼 스테이지에 미세회전 바를 장착한 상태의 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1,23 : 스테이지 지지대 3∼9 : Y,X,Z,θ 스테이지
11,29 : 웨이퍼 홀더 12 : 웨이퍼 스테이지
13 : 웨이퍼 15 : X축 모터
17 : Y축 모터 25 : 회전자(Rotator)
27 : 초전도체 31 : 바(bar)
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 노광장치는 웨이퍼 스테이지 지지대와, 상기 웨이퍼 스테이지 지지대상에 중심 회전축이 결착되어 회전하는 회전자와, 상기 회전자의 상부에 위치한 초전도체와, 상기 초전도체 상부에 위치한 웨이퍼 홀더 및 상기 웨이퍼 홀더의 회전방향을 X,Y,Z 방향으로 조정가능하도록 웨이퍼 스테이지 사방에 설치된 마그네틱을 포함하는 구성으로 한다.
상기 본 발명에 의하면, 상기 마그네틱은 초전도체 스테이지의 X 및 Y 방향의 거리를 조정할 수 있도록 4개의 자성체를 웨이퍼 스페이지 사방에 설치하도록 하며, 특히 초전도체 스테이지의 Z 축 방향의 거리를 조정할 수 있도록 하부 스테이지 지지대 내부에 마그네틱을 장착하도록 한다.
또한 본 발명의 웨이퍼 홀더는 테프론 웨이퍼 홀더로 하며, 초전도체의 내부에 일련의 바를 구비함으로써 초전도체 스테이지의 부상상태의 미세한 회전방향을 조절할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 2a 와 도 2b 는 본 발명에 따른 초전도체를 이용한 노광장비의 웨이퍼 스테이지의 단면도이다.
상기 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 노광장비의 웨이퍼 스테이지는 스테이지 지지대(23)의 중앙에 위치하는 회전자(25)와 그 상부에 위치하는 초전도체(27) 및 상기 초전도체(27)상에 위치하는 웨이퍼홀더(29)로 구성되며, 5개의 마그네틱(미도시)에 의해 구동이 조정된다. 즉, 웨이퍼 스테이지의 정면과 후면의 마그네틱으로 Y 방향의 거리를 조정하고, 양측면에 있는 마그네틱으로 X 방향의 거리를 조정한다. 그리고 Z 방향의 조정은 스테이지 지지대에 부착되어 있는 마그네틱으로 조정되고, 거시적인 회전 방향의 조정은 스테이지 지지대의 회전자(Rotator)(25)로 조정하게 된다. 이 부분은 기존의 회전 방향의 조정과 같은 방법을 사용한다. 그러나 부상상태의 미세한 회전 방향의 조정은 도 3 에 도시된 바와 같이 초전도 스테이지에 아주 미세한 크기로 부착된 바(bar)(31)와 4개의 마그네틱 주위로 부착된 센서(미도시)로 센싱하여 조정한다.
또한 초전도성의 유지를 위한 극저온은 초전도 스테이지에 플렉시블(flexible)한 선을 통해 액체 헬륨이 공 테프론을 일정 두께로 만들어 조합한다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 반도체 노광장비에 있어서 자성체와 초전도체를 이용한 웨이퍼 스테이지를 구비함으로써 종래의 일반적인 반도체 공정 장비중 노광 장비나 계측 장비들의 웨이퍼 스테이지의 구동에 대한 조정이 모터와 LM 가이드나 리드 스크류에 의해서 이루어 지고 있음으로 발생되는 오동작과 제조공정 수율의 저하를 방지할 수 있으며, 나아가 웨이퍼 스테이지의 구동의 정확성과 안정성 및 공정 수율 향상을 도모할 수 있다.

Claims (5)

  1. 웨이퍼 스테이지 지지대와,
    상기 웨이퍼 스테이지 지지대상에 중심 회전축이 결착되어 회전하는 회전자와,
    상기 회전자의 상부에 위치한 초전도체와, 상기 초전도체 상부에 위치한 테프론 웨이퍼 홀더와,
    상기 웨이퍼 홀더의 회전방향을 X,Y,Z 방향으로 조정가능하도록 웨이퍼 스테이지 사방에 설치된 마그네틱을 포함하되, 상기 마그네틱은 초전도체 스테이지의 X 및 Y 방향의 거리를 조정할 수 있도록 4개의 자성체를 웨이퍼 스페이지 사방에 설치되고, 상기 초전도체 스테이지의 Z 축 방향의 거리를 조정할 수 있도록 하부 스테이지 지지대 내부에 마그네틱을 장착하는 것을 특징으로 하는 반도체 노광장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 초전도체의 내부에 부상상태의 미세한 회전방향을 조절하기 위해 일련의 바를 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 노광장치.
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