KR100519942B1 - 가동 간섭계 웨이퍼 스테이지 - Google Patents

가동 간섭계 웨이퍼 스테이지 Download PDF

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저스틴 크레우저
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에스브이지 리도그래피 시스템즈, 아이엔씨.
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Abstract

반도체 제조에 사용되는 사진석판 인쇄 기술 또는 미소 석판 인쇄 기술에서 웨이퍼를 위치선정 및 정렬시키는데 사용되는 스테이지 ( 10 ; 10´) 는 한쌍의 고정식 직교 복귀 거울 ( 30, 32 ; 30´, 32´) 과 연관된 가동 웨이퍼 스테이지 ( 10 ; 10´) 상에 배치된 복수개의 간섭계 레이저 게이지 ( 14, 16 ; 14´, 16´) 를 지닌다. X 축과 나란한 광선은 펜타 프리즘 (36) 을 통해, 복수개의 비임 스플리터 ( 22, 24, 26 ; 22´, 24´) 및 접게된 거울 ( 28 ; 46, 48, 50, 52 ) 을 거쳐 웨이퍼 면부근에 있는 간섭계 레이저 게이지 ( 14, 16 ; 14´, 16´) 에 전달된다. 본 발명은 웨이퍼 스테이지의 회전 또는 비틀림에 덜 민감하여 회전에 의해 도입되는 특정의 오차를 제거 또는 감소시킨다. 그 이외에도, 대형의 안정한 복귀 거울이 사용되어, 웨이퍼 스테이지에 의해 허용된 주행 거리를 증가시키고 웨이퍼 스테이지상의 무게를 감소시킬 수 있다. 웨이퍼 스테이지는 보다 정밀하게 위치선정될 수 있으며 개선된 위치 선정 및 정렬 정밀도로써 보다 큰 웨이퍼 사이즈를 수용할 수 있다.

Description

가동 간섭계 웨이퍼 스테이지
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 기술하면 반도체 제조에 사용되는 바와 같은 사진석판 인쇄기술 ( photolithography ) 에 관한 것이며, 보다 구체적으로 기술하면 정밀한 위치선정 및 정렬을 제공하는 웨이퍼 스테이지에 관한 것이다.
발명의 배경
반도체 디바이스 및 평판 패널 표시 장치의 제조에 있어서, 사진석판 인쇄기술( photolithography )또는 미소석판 인쇄기술 ( microlithography ) 이 종종 사용된다. 상부에 반도체 웨이퍼 또는 다른 기판이 놓여지는 기판 또는 웨이퍼 스테이지는 노광시 웨이퍼를 정렬 및 위치선정하는데 사용된다. 웨이퍼를 정렬 및 위치선정하는데 사용되는 웨이퍼 스테이지는, 본원에 참고가 되는 것으로 발명의 명칭이 " Microlithographic Apparatus " 이고 Daniel N. Galburt 명의로 1990 년 8 월 28 일자 허여된 미국 특허 제 4,952,858 호에 개시되어 있다. 상기 특허에는 모놀리딕 ( monolithic ) 스테이지, 부속 스테이지, 및 분리된 기준 구조를 포함하는 전자 ( electromagnetic ) 정렬 장치가 개시되어 있다. 또 다른 스테이지는, 본원에 참고가 되는 것으로 발명의 명칭이 " Wafer Stage With Reference Surface " 로서 Daniel N. Galburt 및 Jeffrey O´Conner 명의로 1994 년 2 월 8 일자 허여된 미국 특허 제 5,285,142 호에 개시되어 있다. 상기 특허에는 전자 부속 스테이지, 및 하나가 나머지 것 다음에 오도록 연결되며 상기 전자 부속 스테이지의 전체 이동 범위에 걸쳐 연장된 단일의 기준 표면을 지니는 전자 모놀리딕 스테이지가 개시되어 있다. 그 이외에도, 상기 특허에는 웨이퍼 스테이지상에 놓인 간섭계 복귀 거울이 개시되어 있다. 간섭계 복귀 거울은 웨이퍼 스테이지를 정밀하게 위치선정 및 정렬시키기 위해 간섭계 정렬 시스템에서 사용된다. 상기 간섭계 복귀 거울은 항상 웨이퍼 스테이지로 부터 떨어져서 배치된 간섭계를 지닌 웨이퍼 스테이지상에 놓여져 왔다. 이는 대부분의 사진석판 인쇄작동을 위해 허용될 수 있었지만, 웨이퍼 사이즈가 더 커지고 회로 요소의 특징 사이즈가 더 작아짐에 따라, 웨이퍼의 위치선정 및 정렬을 개선시키도록 웨이퍼 스테이지의 구조를 개선시킬 필요성이 존재한다. 간섭계 시스템에 내재하는 상기 복귀 거울은 안정적이여야 하므로, 대개는 크고 무겁다. 증가하는 웨이퍼 사이즈 때문에, 웨이퍼 스테이지는 보다 긴 거리를 주행하여야 한다. 이는 결과적으로 대형의 무거운 간섭계 복귀 거울이 웨이퍼 스테이지상에 놓이게 한다. 결과적으로, 웨이퍼 스테이지를 신속하고 정밀하게 이동시키는 것이 종종 곤란하다. 그 이외에도, 웨이퍼 스테이지상에 장착된 거울은, 결과적으로 종종 코사인 오차라고 언급되는 오차가 도입되게 하는 웨이퍼 스테이지의 회전에 민감하다. 그 이외에도, 웨이퍼 스테이지가 회전되는 경우, 광 신호의 손실이 생기는데, 이는 스테이지 주행 및 회전을 제한하며 간섭계와 함께 사용되기 위해 보다 크고 보다 강력한 레이저 조명 소오스를 필요로 한다. 따라서, 위치선정 및 정렬 정밀도를 향상시키도록 종래의 웨이퍼 스테이지 구조를 개선시키고 종래의 웨이퍼 스테이지에서 필요한 무게 및 동력을 감소시킬 필요가 존재한다.
따라서, 본 발명의 한 목적은 웨이퍼 스테이지의 위치선정 및 정렬에 있어서의 오차를 감소시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼 스테이지의 사이즈 및 무게를 감소시키거나 웨이퍼 스테이지의 사이즈 또는 무게를 증가시키지 않고서 웨이퍼 스테이지의 주행 거리를 증가시키는 것이다.
본 발명은 상부에 놓인 복수개의 간섭계를 지니는 웨이퍼 스테이지에 관한 것이다. 상기 간섭계는 상기 웨이퍼 스테이지와 함께 이동된다. 2 개의 고정식 직교 복귀 간섭계 거울은 웨이퍼 스테이지에 인접 배치되어 있고 정밀한 정렬 및 위치선정 정보를 얻기 위하여 웨이퍼 스테이지상에 놓인 간섭계와 함께 사용된다. 한 실시예에서, 웨이퍼 스테이지는 수직으로 장착되어 있으며 레이저 비임은 펜타 프리즘을 사용하여 접혀져서 복수개의 비임 스플리터 및 접게된 거울을 거쳐 웨이퍼 스테이지상의 복수개의 간섭계에 전달된다.
본 발명의 한 특징은 간섭계가 가동 웨이퍼 스테이지상에 배치된다는 것이다.
본 발명의 한 특징은 고정식 간섭계가 가동 웨이퍼 스테이지로 부터 떨어져서 배치되는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징은 펜타 프리즘과 같은 적합한 거울 시스템이 웨이퍼 스테이지가 기판면에서 어느 정도 비틀리거나 회전되는 것에 관계없이 고정식 복귀 거울에 직교되는 비임을 유지하는데 사용되는 것이다.
이들 및 다른 목적, 이점 및 특징은 이하 보다 상세한 설명을 참조하면 용이하게 알 수 있을 것이다.
도 1 은 본 발명을 개략적으로 예시한 것이다. 웨이퍼 스테이지 (10) 는 상부에 놓인 웨이퍼 (12) 를 지닌다. 상기 웨이퍼 스테이지 (10) 는 상기 웨이퍼 (12) 상에서 중심이 되는 우측의 ( X, Y, Z ) 카테시안 좌표계 (11) 를 지닌다. 또한, 상기 웨이퍼 스테이지 (10) 의 에지들을 이루며 X - 축 및 Y - 축을 따라 각각 위치선정된 4 개의 레이저 게이지형 간섭계 ( 14, 16 ) 가 상기 웨이퍼 스테이지 (10) 상에 놓여 있다. 상기 간섭계 ( 14, 16 ) 로 부터 나온 광은 2 개의 직교 기준 거울 ( 30, 32 ) 로 주행한다. 간섭계 (14) 로 부터 나온 광은 고정식 복귀 거울 면이 X - Z 면에 나란한 상태로 배치된 고정식 복귀 거울 (30) 의 Y - 방향으로 주행한다. 간섭계 (16) 로 부터 나온 광은 제 2 의 고정식 복귀 거울 면이 Y - Z 면에 나란한 상태로 배치된 제 2 의 고정식 복귀 거울 (32) 의 X - 방향으로 주행한다. 본원에서 사용되는 광 ( light ) 이라는 용어는 가시 스펙트럼에서의 광만을 언급하는 것이 아니라 임의 파장의 전자 방사선을 언급하는 것을 말한다.
가장 단순한 구조에서, 코너 큐브 ( corner cube ) 를 합체하는 3 개의 단일 축면 거울형 간섭계는 4 개의 간섭계 위치중 3 개의 간섭계 위치를 점유한다. 조명시, 각각의 면 거울 간섭계는 해당 기준 거울에 수직으로 설정되어야 할 조명 방향으로 계측학 ( metrology ) 광을 지닌다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 오차 보정 및 다른 목적으로 명목상의 여유 정보를 제공하도록 동일 형태의 제 4 간섭계를 추가하는 것이 바람직스러울 수 있다. 이러한 구조에서, 4 개의 간섭계 레이저 비임은 웨이퍼 면에 명목상으로 나란한 면에서 정렬된다. 레이저 게이지 또는 간섭계 ( 14, 16 ) 에 의해 공급된 모든 정렬 정보는 웨이퍼 판에 나란한 면에 기준이 된다. 미소석판 인쇄기술의 임계 영역 겸분 정렬요건을 위해, 3 개의 자유도가 웨이퍼 면에 있으며 3 개의 자유도가 웨이퍼면에 수직인 6 개의 자유도 ( degree of freedom ) 로 웨이퍼의 적은 이동 제어 및 정렬을 제공하는 것이 필요하다. 웨이퍼 스테이지 (10) 는, 간섭계 레이저 비임이 기준 거울 ( 30, 32 ) 상에 전달되고 Z 축에 대한 회전이 대략 수 밀리라디안 보다 작은 값으로 제한되는 것이 전형적인 동안, 한 웨이퍼 직경보다 큰 비교적 큰 거리를 내면 또는 X - Y 방향으로 이동하는데 구속을 받지 않는다. 나머지 3 개의 자유도에 대하여는, 시스템 속박이 단지 극히 적은 이동만을 허용한다.
바로전의 구조는 3 개의 내면 자유도를 제어하는 필요한 정보를 제공한다. 반드시 광학을 기초로 하지 않는 변형 수단은 나머지 3 개의 대한 제어 정보를 제공하도록 확립되어야 한다. 2 개의 기준거울 ( 30, 32 ) 의 면은 5 개의 자유도를 한정한다. 5 개의 면 거울형 간섭계는 웨이퍼 스테이지 (10) 상에 배치되며 이들 5 개의 자유도에 대한 유용한 정보를 제공하도록 기준거울 ( 30, 32 ) 에 향하게 될 수 있다. 한 편리한 구조에서, 상기 5 개의 간섭계는 도시되지 않은 2 개 이상의 간섭계를 추가하여, 2 개의 간섭계 (16) 및 간섭계 (14) 중 한 간섭계, 예를들면 맨우측 간섭계를 포함할 수 있다. 하나의 간섭계가 선택된 맨 우측 간섭계 (14) 하부에 배치되고 다른 하나의 간섭계가 간섭계 (16) 중 어느 한 간섭계 하부에 배치되는 2 개의 추가 간섭계가 배치될 수 있다. 그러므로, 도시되지 않은 2 개의 추가 간섭계는 간섭계 ( 14, 16 ) 에 대한 음 (-) 의 Z 방향 면으로 상쇄 ( offset ) 된다. 거울 ( 30, 32 ) 은 추가 간섭계 레이저 비임을 수용하도록 동일한 음 (-) 의 Z 방향에서 보다 넓게 만들어 진다. 전형적으로는, 3 개의 간섭계의 측정축은 웨이퍼에 나란한 면에 놓인다. 나머지 2 개의 간섭계의 측정 축은 Z 축을 따라 상쇄된 나란한 면에 놓인다. 나머지 필요한 제 6 자유도, Z 축 위치는 추가 기준 구조를 필요로 한다. 특정한 주목을 끄는 그러한 기준구조의 2 가지 형태는 웨이퍼 면에 나란한 구조이다. 웨이퍼 (12) 표면상에 배치된 도시되지 않은 한 구조는 웨이퍼에 대한 거리를 측정하여 Z 또는 모든 3 가지 면외 ( out of plane ) 정보를 제공하는 하나 또는 3 개의 감지기를 보유할 수 있다. 변형적으로, 상기 구조는 X - Y 면에 나란한 면을 지닌 거울일 수 있다. 기준 구조 거울은 웨이퍼 (10) 에 의해 한정된 면에 나란한 평탄한 기준 표면을 제공한다. Z 또는 모든 면외 계측학 정보는 웨이퍼 스테이지상에서, 간섭계를 포함하는 하나 또는 3 개의 감지기로 측정될 수 있다.
기준 항목 모두는 서로에 대하여 그리고 인쇄될 사진석판 인쇄 이미지에 대하여 기계적으로 안정되어야 한다.
간섭계 계측학 축은, 전형적으로는 한 웨이퍼 직경 정도로 가능한 한 멀리 이격되어야 한다. 여러개의 단일 축 간섭계를 적절하게 선택된 다중 축 간섭계로 대체시키는 것이 가능하다.
시험·측정 단체인 Hewlett-Packard Company 는 본 발명과 함께 유용한 연장된 한 라인의 레이저 게이지 구성요소를 제조한다. 이들 구성요소는 현행 1996 카탈로그에서 " laser interferometer positioning system " 으로서 명단에 오른 상업 생산 라인에 속한다. 본 발명에 관련된 카탈로그 구성요소는 레이저 헤드 ; 비임유도 광학기기 ; 1,2 및 3-축 간섭계 ; 광섬유 급송 검출기 ; 및 관련 계측학 전자기기를 포함한다.
각각의 간섭계 ( 14, 16 ) 는 출력 (18) 을 지닌다. 출력 (18) 은 광섬유 케이블 (20) 을 통해 도시되지 않은 광검출기에 결합된다. 광섬유 케이블 (20) 은, 간섭계에 기계적으로 결합될 수 있거나, 기계적으로 해제되어 하기에 기술될 광입력 급송 선택과 유사한 방식으로 단지 광학적으로 결합될 수 있다.
간섭계 ( 14, 16 ) 각각은, 계측학 축이 가능한 한 관련 거울 ( 30, 32) 면에 수직으로 유지되도록 조명되어야 한다. 간섭계 ( 14, 16 ) 는, 예를들면 도 1 에 예시된 바와 같이 덜 정밀하게 위치선정된 단일축 스테이지로 부터 웨이퍼 스테이지 (10) 상의 광학기기로 조명이 분포되는 상태로 한 그룹으로서 조명될 수 있다. 변형적으로, 조명은, 웨이퍼 스테이지 (10) 상에 있는 것이 아니라 덜 정밀하게 위치선정된 스테이지상에 있는 분포 광학기기와는 별개로, 간섭계 ( 14, 16 ) 각각에 급송될 수 있다. 이와 같은 후자의 개념이 도 2 에 예시되어 있다.
제 1 펜타 프리즘 비임 스플리터 (22) 는 간섭계 레이저 게이지 (16) 중 하나에 인접배치되어 있다. 제 2 펜타 프리즘 비임 스플리터 (24) 는 다른 간섭계 레이저 게이지 (16) 에 인접배치되어 있다. 비임 스플리터 (26) 는 펜타 프리즘 비임 스플리터 (24) 에 인접배치되어 있으며 간섭계 레이저 게이지 (14) 중 하나에 인접한 제 2 비임 폴더 ( folder ) 또는 접게된 거울 (28) 에 광을 접거나 유도하는 데 사용된다. 레이저 (34) 는 웨이퍼 스테이지 (10) 로 부터 위치선정되며 X 축에 나란한 광선 (37) 을 전달한다. 펜타 프리즘 (36) 은 레이저 (34) 로 부터의 광을 수용하도록 위치선정되어 있으며 웨이퍼 스테이지 (10) 상의 펜타 프리즘 비임 스플리터 (22) 에 광을 전달한다. 비임 스플리터 (38) 는 레이저 (34) 로 부터의 광 일부를 파장 모니터 (40) 에 전달한다.
펜타 프리즘 (36) 은 양방향 화살표 (35) 로 표시된 바와 같이, 웨이퍼 스테이지 (10) 의 주행을 X 방향으로 종동시키도록 장착된다. 현재 기술의 레이저 게이지 레이저는 비교적 크고, 레이저 광에 나란하며 기준 거울 (32) 에 수직인 화살표 (35) 방향으로 이동하는 단일축 스테이지상에서 이동하는 펜타 프리즘 (36) 으로 부터 개시하는 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같은 간섭계를 예시하는 것이 편리하도록 고정식 플랫포옴상에 장착되는 것이 전형적이다. 비록 기준거울에 대한 간섭계 계측학 축 직교성이 단일 축 스테이지에 의한 웨이퍼 판에서의 회전에 민감하지만, 펜타 프리즘 (36) 은, 이러한 회전이 충분히 작은 경우 접게된 거울로 대체될 수 있다.
대체로, 레이저 (34) 는 1 축 스테이지에 직접 부착되어 거울 (30) 에 수직인 광과 정렬될 수 있다. 파장 모니터 (40) 는 레이저 (34) 에 영향을 주는 대기의 상태를 감시 및 결정하는데 사용된다.
작동시, 레이저 (34) 는 광선 (37) 을 방출시키고, 광선일부는 비임 스플리터 (38) 에 의해 분할되어 파장 모니터 (40) 에 전달된다. 광선 (37) 의 대부분은 펜타 프리즘(36) 에 전달되고, 펜타 프리즘 (36) 은 광을 펜타 프리즘 비임 스플리터 (22) 에 다시 전달한다. 펜타 프리즘 비임 스플리터 (22) 는 광의 일부가 펜타 프리즘 비임 스플리터 (24) 에 계속 전달되는 것을 허용한다. 광의 일부는 펜타 프리즘 비임 스플리터 (22) 에 의해 반사되어 인접한 간섭계 (16) 에 전달된다. 방출 비임중 하나는 인접한 간섭계 레이저 게이지 (16) 에 전달되고 펜타 프리즘 비임 스플리터 (22) 에 입사되는 광선에 수직이다. 광은 간섭계 레이저 게이지 (16) 에 입사되고 복귀 거울 (32) 로 전달되며 복귀 거울 (32) 로 부터 반사된다. 출력 (18) 은 광섬유 케이블 (20) 에 의해 도시되지 않은 광검출기에 연결된다. 이러한 출력으로 부터, 웨이퍼 스테이지 (10) 의 위치에 대한 정보가 획득되고, 이로 부터 위치선정 및 정렬 정보가 종래의 공지된 기법을 사용하여 계산된다. 펜타 프리즘에 입사되는 광은 마찬가지로 인접한 간섭계 레이저 게이지 (16) 에 전달된다. 광의 일부는 분할되어 비임 스플리터 (26) 에 전달된다. 비임 스플리터 (26) 에 입사되는 광의 일부는 인접한 간섭계 레이저 게이지 (14) 에 전달되며, 또한 광의 일부는 비임 폴더 또는 접게된 거울 (28) 에 대해 접혀진다. 접게 된 거울 (28) 은 광을 접어 이를 인접한 간섭계 레이저 게이지 (14) 에 전달한다. 4 개의 간섭계 레이저 게이지 ( 14, 16 ) 가 예시되어 있지만, 단지 3 개의 간섭계 레이저 게이지만이 대체로 필요하다는 점을 인식하여야 한다. 그러나, 4 개의 간섭계 레이저 게이지는 필요한 경우 여유분으로 사용될 수 있다.
전형적으로, 레이저 (34) 는 펜타 프리즘(36)으로 부터 50 내지 150㎝ 떨어진 거리에 배치될 수 있다. 레이저의 사이즈 또는 열이 바람직스럽지 않은 어떤 용도에서는, 레이저 (34) 가 훨씬더 멀리 배치될 수 있다. 펜타 프리즘 (36) 은 웨이퍼 스테이지 (10) 의 가장 멀리 연장된 주행거리로 부터 20 내지 50㎝ 떨어져 장착될 수 있다. 2 개의 간섭계 레이저 게이지 (14) 는 대략 20㎝ 의 거리만큼 격리될 수 있다. 마찬가지로, 2 개의 간섭계 레이저 게이지 (14) 는 대략 20㎝ 의 거리 만큼 격리될 수 있다. 각각의 간섭계 ( 14, 16 ) 는 복귀 거울 ( 30, 32 ) 로 부터 각각 2 - 32㎝ 떨어져 배치되는 것이 전형적이다. 상기 치수는 단지 예로 제공된 것이며 다른 치수는 특정 용도에 따라 적합할 수 있다.
여러 이점은 본 발명의 구조에 의해 달성된다. 웨이퍼 스테이지로 부터 떨어져서 거울을 배치시킴으로써, 거울이 보다 크고 보다 안정되게 만들어 지며, 보다 낮은 비용으로 보다 정밀하게 제조될 수 있다. 그 이외에도, 웨이퍼 스테이지는 보다 작고 무게가 덜 나가게 만들어질 수 있다. 웨이퍼 스테이지 회전 정밀도는 또한, 거울이 종래 방식으로 행해진 바와 같이 레이저 스테이지상에 장착되는 경우에 대개 필요한 웨이퍼 스테이지의 사이즈 증가 없이 쌍을 이루는 간섭계의 격리를 증가시킴으로써 개선된다. 그 이외에도, 간섭계를 웨이퍼면에나 웨이퍼면에 근접하게 배치시키도록 간섭계를 장착하여 아베 ( Abbe ) 오프셋 오차와 같은 오차를 제거하는 것이 또한 가능한다. 그 이외에도, 본 발명의 구조에 의하면, 입력 비임이 간섭계에 입사되는 각이 정렬에 영향을 주지 않는다. 그러므로, 대략 2 밀리라디안의 Z 축에 대한 어느 정도의 회전이 사용된 간섭계 레이저 게이지의 형태에 따라, 정렬 또는 위치선정 정밀도에 영향을 주지 않고서 가능하다. 전형적으로, 웨이퍼 스테이지 (10) 는 3 개의 자유도, 즉 X - 병진, Y - 병진, 및 Z 회전을 측정하기 위해 웨이퍼 판에 근접 배치된 3 개의 레이저 게이지 간섭계를 지닌다. 3 개의 레이저 게이지 간섭계는 90°각도사이에 있는 2 개의 짧은 변이 복귀 거울 ( 30, 32 ) 의 각각의 길이 방향축에 나란한 직각 3 각형을 형성하도록 웨이퍼 스테이지 (10) 상에 장착되는 것이 바람직스럽다.
도 2 는 도 1 의 개략도를 구현하는 한 실시예를 일반적으로 예시하는 사시도이다. 웨이퍼 스테이지 ( 10´) 는 상부에 배치된 웨이퍼 척 ( chuck ; 12´) 을 지닌다. 도시되지 않은 웨이퍼는 웨이퍼 척 ( 12´) 상에 배치된다. 한 간섭계 ( 14´)는 웨이퍼 스테이지( 10´) 의 한 모서리에 위치선정된다. 한쌍의 간섭계 레이저 게이지( 16´) 는 Y 축에 나란히 위치선정된다. 따라서, 이러한 실시예에서, 단지 3 개의 간섭계 레이저 게이지 ( 14´, 16´) 는 충분한 위치선정 및 정렬 정보를 얻기 위해 필요하다. 웨이퍼 스테이지 ( 10´) 는 Y - 병진, X - 병진, 및 Z - 회전을 이루는 3 개의 자유도를 지니는 것이 전형적이다. 한쌍의 간섭계 ( 16´) 사이에는 펜타 프리즘일 수 있는 제 1 비임 스플리터 ( 22´), 및 또한 펜타 프리즘일 수 있는 제 2 비임 스플리터 ( 24´) 가 배치된다. 한쌍의 비임 폴더 또는 접게된 거울 ( 44, 52 ) 은 간섭계 ( 16´) 중 하나에 광선을 전달하는데 사용된다. 비임 폴더 또는 접게된 거울 ( 46) 은 다른 간섭계 ( 16´) 와 관련되어 광선을 다른 간섭계 ( 16´) 에 전달한다. 비임 폴더 또는 접게된 거울 (48) 및 접게된 거울 (50) 은 간섭계 ( 14´) 와 관련되어 광선을 간섭계 ( 14´) 에 전달한다. 각각의 간섭계 ( 14´, 16´) 와 관련되는 것은 상부에 기준 거울 (56) 을 지니는 아암 (54) 이다. 웨이퍼 스테이지 ( 10´) 는, 바람직스럽게는 3 개의 공기 축받이가 3 각형 배치로 사용되지만 단지 2 개의 공기 축받이만이 예시되어 있는 공기 축받이 (42) 상에 얹혀 있다. 공기 축받이 (42) 는 도시되지 않은 표면상에 얹혀 있다. 웨이퍼 스테이지 ( 10´) 가 수직으로 위치선정되어 있는 경우, 저항력 ( counter force ) 실린더 (58) 가 웨이퍼 스테이지 ( 10´) 의 무게를 보상하는데 사용된다. 저항력 실린더 (58) 는 모터 또는 선형 구동기 (62) 에 결합된 지지부 (60) 에 부착된다. 모터 또는 선형 구동기 (62) 는 웨이퍼 스테이지 ( 10´) 가 화살표 (64) 로 표시된 X 방향으로 이동되는 것을 허용한다. 고정식 복귀 거울 ( 32´) 은 한쌍의 간섭계 ( 16´) 에 의해 형성된 Y 축에 나란하게 배치된다. 상기 복귀 거울 ( 32´) 은 웨이퍼 ( 10´) 의 전체 주행길이를 Y 방향으로 수용하기에 충분한 길이를 지닌다. 고정식 복귀 거울 ( 30´) 은 X 축에 나란히 위치선정되고, 웨이퍼 스테이지 ( 10´) 의 전체 주행 길이를 X 방향으로 수용하기에 충분한 길이를 지닌다. 따라서, 고정식 복귀 거울 ( 30´, 32´) 은, 웨이퍼 스테이지 ( 10´) 상에 배치되어 있지 않기 때문에 비교적 크고 안정되게 만들어질 수 있다. 또한 웨이퍼 스테이지 ( 10´) 와 관련된 것은 교정 검출기 (66) 이다. 교정 검출기 (66) 는 어느 정도의 정렬 및 위치선정 작동에 사용된다.
작동시, 레이저 소오스 ( 34´) 는 X 축에 나란하게 전달되는 광선 ( 37´) 을 제공한다. 그러한 비임은 펜타 프리즘 ( 36´) 에 입사되고, 이는 펜타 프리즘일 수 있는 비임 스플리터 ( 22´) 에 대해 비임을 90°접거나 다시 전달한다. 비임 스플리터 ( 22´) 는 비임의 일부를 접게된 거울 (46)에 전달하고 비임의 또 다른 일부를, 펜타 프리즘일 수 있는 다른 비임 스플리터 ( 24´) 에 전달한다. 접게된 거울 (46) 은 비임을 제 1 간섭계 ( 16´) 에 전달한다. 비임 스플리터 ( 24´) 는 비임의 일부를 다른 접게된 거울 또는 비임 폴더 ( 48) 에 전달하고 또한 비임의 일부를 접게된 거울 또는 비임 폴더 (44)에 전달한다. 접게된 거울 또는 비임 폴더 (48) 는 비임을 접게된 거울 또는 비임 폴더 (50) 에 전달하고, 이는 비임을 간섭계 ( 14´) 에 전달한다. 비임 폴더 또는 접게된 거울 (44) 에 의해 수광된 비임은 이를 비임 폴더 또는 접게된 거울 (52) 에 전달한다. 그후, 비임 폴더 또는 접게된 거울 (52) 은 광선을 제 2 간섭계 레이저 ( 16´) 에 전달한다. 3 개의 간섭계 레이저 게이지 ( 16´, 14´) 는 X - 병진, Y - 병진 및 Z - 회전에 기인한 웨이퍼 스테이지(10)의 정밀한 위치에 관한 위치선정 및 정렬 정보를 정밀하게 얻기 위해 고정식 거울( 30´, 32´) 과 관련하여 사용된다. 3 개의 간섭계 ( 14´, 16´) 는 웨이퍼 척 ( 12´) 의 표면에 나란한 면에서 직각 3 각형을 형성하는 것이 바람직스럽다. 바람직하기로는, 간섭계 레이저 게이지 ( 14´, 16´) 는 웨이퍼면에 근접배치되어, 아베 오프셋 오차와 같은 오차를 제거한다. 그 이외에도, 펜타 프리즘을 사용하는 본 발명의 구조는 Z 축에 대한 적은 회전 또는 비틀림에 관계없이 간섭계 레이저 게이지의 정렬을 유지하는데 도움을 줌으로써, 간섭계를 사용하는 종래의 정렬 시스템 보다 회전에 대해 덜 민감하다.
본 발명은 질량 또는 무게가 덜 나가는 웨이퍼 스테이지의 주행 범위를 개선시킴과 동시에, 정렬 및 위치선정 정밀도를 개선시키고 회전에 의해 도입되는 특정의 오차에 덜 민감하거나 웨이퍼면으로 부터 떨어져 위치선정된 간섭계를 지닌다. 따라서, 본 발명은 당해 기술을 개선 및 향상시킨다.
지금까지 바람직한 실시예가 예시되어 왔지만, 당업자라면 본 발명의 사상 및 범위를 이탈하지 않고서도 여러 가지 변형이 이루어질 수 있다는 점을 자명하게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 한 이점은 보다 적은 전력 레이저 조명 소오스가 사용될 수 있다는 것이다.
본 발명의 또 다른 이점은 웨이퍼 스테이지의 회전 또는 비틀림을 보다 더 허용한다는 것이다.
도 1 은 본 발명을 개략적으로 예시한 도면.
도 2 는 본 발명의 한 실시예를 예시하는 사시도.

Claims (12)

  1. 주행 범위를 지니는 웨이퍼 스테이지 ;
    상기 웨이퍼 스테이지상에 배치된 간섭계 ;
    상기 웨이퍼 스테이지에 인접 배치된 제 1 고정식 복귀 거울로서, 상기 웨이퍼 스테이지의 주행 범위를 수용하는 길이를 지니는 제 1 고정식 복귀 거울 ;
    상기 웨이퍼 스테이지상의 간섭계에 광선을 전달하는 접게된 거울;
    상기 웨이퍼 스테이지에 인접배치되고 상기 제 1 고정식 복귀 거울에 직교인 제 2 고정식 복귀 거울로서, 상기 웨이퍼 스테이지의 주행범위를 수용하는 길이를 지니는 제 2 고정식 복귀 거울 ;
    상기 웨이퍼 스테이지상에 배치된 한쌍의 간섭계 ; 및
    상기 한쌍의 간섭계에 광선을 전달하는 복수개의 비임 스플리터를 포함하고, 상기 간섭계 및 상기 한쌍의 간섭계가 직각 3 각형을 형성하도록 상기 웨이퍼 스테이지상에 위치선정되고, 상기 웨이퍼 스테이지가 정밀하게 위치선정 및 정렬될 수 있는 위치선정 및 정렬 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 한쌍의 간섭계는 최소한 20㎝ 정도 서로 격리된 위치선정 및 정렬 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 고정식 복귀 거울 또는 상기 제 2 고정식 복귀 거울에 실질적으로 나란히 광선을 전달하는 레이저 소오스 ; 및
    광선을 수광하도록 위치선정된 펜타 프리즘
    을 부가적으로 포함하는 위치선정 및 정렬 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 또는 제 2 고정식 복귀 거울중 하나에 대해 수직이고 실질적으로 안정된 방향으로 향해지는 레이저 광선을 전달하는 레이저 소오스 ;
    레이저 광선을 수광하도록 정렬된 펜타 프리즘 ;
    상기 펜타 프리즘을 지니며 레이저 광선 전파 방향에 나란히 주행 할 수 있으면서 상기 간섭계 및 상기 한쌍의 간섭계에 레이저 광선을 전달하도록 단일 축 웨이퍼 스테이지를 이와 동일한 축으로 추적하는 단일 축 웨이퍼 스테이지 ; 및
    레이저 광선을 상기 간섭계 및 상기 한쌍의 간섭계에 분배시키면서 제 각각의 간섭계와 관련된 제 1 또는 제 2 고정식 복귀 거울에 실질적으로 수직인 레이저 광선을 유지하는 한 세트의 접게된 거울 및 비임 스플리터
    를 부가적으로 포함하는 위치선정 및 정렬 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 고정식 복귀 거울 모두에 대해 실질적으로 안정된 방향으로 향해지는 레이저 광선을 전달하는 레이저 소오스 ; 및
    제 각각의 간섭계와 관련된 제 1 또는 제 2 고정식 복귀 거울에 대개 수직인 레이저 광을 유지하도록 제 각각의 간섭계에 레이저 광을 전달하는 수단
    을 부가적으로 포함하는 위치선정 및 정렬 시스템.
  6. 웨이퍼 스테이지 ;
    상기 웨이퍼 스테이지상에 배치된 제 1 간섭계 ;
    상기 웨이퍼 스테이지상에 배치된 제 2 간섭계 ;
    상기 웨이퍼 스테이지상에 배치된 제 3 간섭계 ;
    상기 제 1 및 제 2 간섭계 사이에 형성된 라인에 실질적으로 나란하고 상기 제 1 및 제 2 간섭계로 부터 광선을 수광하도록 위치선정된 표면을 지니는 제 1 고정식 복귀 거울 ;
    상기 제 1 고정식 복귀 거울의 표면에 실질적으로 수직이며 상기 제 3 간섭계로 부터 광선을 수광하도록 위치선정된 표면을 지니는 제 2 고정식 복귀 거울 ; 및
    상기 제 1, 제 2 및 제 3 간섭계에 광선을 전달하도록 위치선정된 복수개의 비임 스플리터
    를 포함하는 사진석판 인쇄용 위치선정 및 정렬 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 복수개의 비임 스플리터는 최소한 하나의 펜타 프리즘을 포함하는 사진 석판 인쇄용 위치선정 및 정렬 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 스테이지로 부터 떨어져 배치되어 있으며 상기 복수개의 비임 스플리터중 하나의 비임 스플리터상에 광선을 전달하도록 위치선정된 펜타 프리즘
    을 부가적으로 포함하는 사진석판 인쇄용 위치선정 및 정렬 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 펜타 프리즘은 한 축만으로 상기 웨이퍼 스테이지와 함께 이동하는 사진석판 인쇄용 위치선정 및 정렬 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 한축에 실질적으로 나란히 그리고 상기 펜타 프리즘상에 광선을 전달하는 레이저 소오스
    를 부가적으로 포함하는 사진석판 인쇄용 위치선정 및 정렬 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 스테이지에 결합된 지지부로서, 상기 한 축으로 상기 웨이퍼 스테이지와 함께 이동하며 상부에 장착된 펜타 프리즘을 지니는 지지부 ; 및
    상기 한 축을 따라 상기 지지부를 구동시키는 모터
    를 부가적으로 포함하는 사진석판 인쇄용 위치선정 및 정렬 시스템.
  12. 9 개의 자유도를 지니는 가동 웨이퍼 스테이지 ;
    상기 웨이퍼 스테이지상에 배치되고 상기 웨이퍼 스테이지와 함께 이동하는 최소한 3 개의 간섭계 ;
    길이 방향 축을 지니며 상기 최소한 3 개의 간섭계중 2 개의 간섭계로 부터 광선을 수광하도록 위치선정된 제 1 고정식 복귀 거울 ;
    상기 제 1 고정식 복귀 거울의 길이 방향축과 수직인 길이 방향 축을 지니며 상기 최소한 3 개의 간섭계중 하나의 간섭계로 부터 광선을 수광하도록 위치선정된 제 2 고정식 복귀 거울 ;
    상기 웨이퍼 스테이지를 지지하는 저항력 수단 ;
    상기 저항력 수단에 부착된 지지부 ;
    상기 지지부상에 장착된 펜타 프리즘 ;
    단일 축을 따라 상기 지지부를 구동시키는 모터 ;
    상기 펜타 프리즘에 광선을 전달하는 레이저 소오스
    를 포함하여, 상기 레이저 소오스로 부터의 광선이 상기 펜타 프리즘에 의해 접혀지고 어느 정도의 비틀림 또는 회전을 허용하는 개선된 이동 범위를 지니는 비교적 중량의 웨이퍼 스테이지를 제공하도록 상기 최소한 3 개의 간섭계에 전달되는 웨이퍼 정렬 및 위치선정 사진석판 인쇄용 위치선정 및 정렬 시스템.
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