KR100615605B1 - 노광 설비의 레벨링 장치 - Google Patents

노광 설비의 레벨링 장치 Download PDF

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Abstract

노광 설비의 레벨링 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 레벨링 장치는 웨이퍼 노광 면의 평균적인 경사를 광학적으로 측정하여 노광 면의 기울기를 검출하는 레벨링 센서, 레벨링 센서와 소정간격 이격되고 레벨링 센서의 하부에 배치되며 레벨링 센서를 마주보는 제 1면에 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 스테이지, 제 1 면과 대향되는 웨이퍼 스테이지의 제 2 면에 고정되고 공기의 유입량 및 배출량을 조절하여 공압으로 노광 면의 레벨링을 보정하는 레벨링 보정 유닛, 레벨링 센서와 레벨링 보정 유닛에 전기적으로 연결되며 레벨링 센서에서 검출한 웨이퍼의 기울기에 따라 레벨링 보정 유닛의 공압을 제어하는 제어부를 포함한다.
레벨링 장치, 레벨링 보정 유닛, 공압, 공기 저장 팩, 공압 조절부

Description

노광 설비의 레벨링 장치{Levelling Apparatus For Exposure System}
도 1은 종래 노광설비의 레벨링 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 도 1의 레벨링 유닛의 구동에 따른 웨이퍼 스테이지의 높이 변화를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 노광설비의 레벨링 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.
본 발명은 노광 설비의 레벨링 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기 저장 팩의 공기 유입량과 배출량을 정확히 조절하여 웨이퍼의 레벨링을 실시하는 노광 설비의 레벨링 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자의 제조 공정은 크게 증착 공정, 이온 주입 공정, 포토리소그래피 공정, 세정 공정 및 연마 공정 등으로 구분되며, 이들 공정들을 반복적으로 수행하여 웨이퍼 상에 복수개의 반도체 소자들을 형성한다.
상술한 공정들 중 포토리소그래피(photolithography) 공정은 웨이퍼 상에 증착된 막을 선택적으로 제거하여 미세패턴을 형성하는 기술이다. 이러한 포토리소그 래피 공정은 웨이퍼 전면에 증착된 하부막 위에 포토레지스트 막(photoresist layer)을 형성하는 포토레지스트 코팅 공정, 마스크 상에 형성된 소정의 회로 패턴들을 축소시켜 웨이퍼에 옮기는 노광 공정, 노광으로 인해 성질이 변화된 포토레지스트 막을 선택적으로 제거하는 현상 공정, 현상공정으로 인해 포토레지스트 막의 외부로 노출된 하부막을 제거하는 식각 공정 및 남아있는 포토레지스트 막을 제거하는 스트리핑 공정을 포함한다.
이들 공정 중 노광 공정은 보통 스텝퍼(Stepper) 설비에 의해서 진행된다. 스텝퍼 설비에는 축소투영렌즈가 노광을 수행하기 위한 기본 요소로 설치되어 있으며, 축소투영렌즈는 레티클의 소정 패턴을 노광할 웨이퍼로 광학적으로 축소하여 전달시키는 역할을 한다.
레티클의 패턴이 노광에 의하여 이상적으로 웨이퍼 상에 형성되기 위해서는, 전술한 축소투영렌즈의 광축에 대하여 노광할 웨이퍼 면이 수직 상태로 세팅되어야 한다. 그러나, 실제 공정을 진행하는 과정 또는 설비의 점검 또는 보수 등의 과정에서 축소투영렌즈의 광축의 방향이 미소하게 변경되는 경우가 발생된다. 또는 웨이퍼의 평면 조건이 표면 위치별로 달라서 웨이퍼 표면이 부분적으로 광축에 대하여 편차가 발생한다. 이를 보정하기 위해 노광 공정에는 웨이퍼의 휘어짐 또는 비틀린 및 웨이퍼 면의 기울기를 보정하여 레티클 상(reticle image)의 포커스를 맞추는 레벨링 공정이 진행된다.
레벨링 공정은 웨이퍼를 노광하기 전에 샷 단위로 이루어지며, 노광이 이루어질 웨이퍼의 샷마다 표면의 경사면이 축소투영렌즈의 광축과 수직이 되도록 조정 한다.
도 1은 종래 노광설비의 레벨링 장치를 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 2는 도 1의 레벨링 유닛의 구동에 따른 웨이퍼 스테이지의 높이 변화를 설명하기 위한 도면이다.
상술한 레벨링 공정을 수행하는 노광설비의 레벨링 장치(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 웨이퍼(20) 노광 면의 평균적인 경사를 광학적으로 측정하는 레벨링 센서(10), 레벨링 센서(10)의 하부에 배치되고 웨이퍼(20)가 로딩되는 웨이퍼 스테이지(30), 웨이퍼 스테이지(30)에 고정되어 노광할 샷의 레벨링을 보정하는 레벨링 유닛(40), 그리고 레벨링 센서(10) 및 레벨링 유닛(40)과 전기적으로 연결되어 축소투영렌즈의 베스트 포커스 면에 노광할 샷이 맞춰지도록 레벨링 유닛(40)을 제어하는 제어부(50)를 포함한다.
여기서, 레벨링 유닛(40)은 웨이퍼 스테이지(30)의 하부면에 고정되는 캠 디스크(42), 제어부(50)의 전기적 신호에 따라 캠 디스크(42)를 소정각도로 회전시키는 구동모터(44) 및 캠 디스크(42)와 구동모터(44)를 연결시켜 캠 디스크(42)에 회전력을 전달하는 회전축(46)으로 구성된다.
도 1에 도시된 바와 같이 회전축(46)은 캠 디스크(42)의 중심에 연결되지 않고, 캠 디스크(42)의 중심에서 캠 디스크(42)의 외주면 쪽으로 약간 치우치게 설치된다. 따라서, 구동모터(44)의 구동에 의해 캠 디스크(42)가 회전하면 도 2에 도시된 바와 같이 캠 디스크(42)의 회전각도에 따라 웨이퍼 스테이지(30)가 a만큼 업/다운되는데, 웨이퍼 스테이지(30)가 업/다운되는 높이는 아주 미세하다. 레벨링 유 닛(40)에 의해 웨이퍼 스테이지(30)가 아주 미세하게 업/다운되면 축소투영렌즈의 광축에 대해 노광할 웨이퍼(20)의 샷이 수직이 되므로, 축소투영렌즈의 베스트 포커스 면에 노광할 샷에 정확히 맞춰져 이상적인 노광 공정을 진행할 수 있게 된다.
그러나, 종래의 캠 디스크(42)의 표면에 이물질이 흡착된 후 흡착된 이물질이 특정 위치에 닿을 경우 이물질의 높이에 의해 캠 디스크(42)가 웨이퍼 스테이지(30)를 업 또는 다운시킨 높이가 제어부에서 지시한 높이와 다르게 나타난다. 이로 인해 웨이퍼(20)의 노광할 샷과 축소투영렌즈의 광축이 수직이 이루지 못하는 레벨링 에러가 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 이물질에 영향을 받지 않고 정확한 웨이퍼의 레벨링이 가능한 노광 설비의 레벨링 장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 웨이퍼 노광 면의 평균적인 경사를 광학적으로 측정하여 노광 면의 기울기를 검출하는 레벨링 센서, 레벨링 센서와 소정간격 이격되고 레벨링 센서의 하부에 배치되며 레벨링 센서를 마주보는 제 1면에 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 스테이지, 제 1 면과 대향되는 웨이퍼 스테이지의 제 2 면에 고정되고 공기의 유입량 및 배출량을 조절하여 공압으로 노광 면의 레벨링을 보정하는 레벨링 보정 유닛, 레벨링 센서와 레벨링 보정 유닛에 전기적으로 연결되며 레벨링 센서에서 검출한 웨이퍼의 기울기에 따라 레벨링 보정 유닛의 공압을 제어하는 제어부를 포함하는 노광 설비의 레벨링 장치를 제공한다.
일실시예로, 레벨링 보정 유닛은 제 2 면에 고정되고 내부에 웨이퍼 스테이지를 업/다운시켜 노광 면의 레벨링을 보정하는 공기가 채워진 공기 저장 팩, 제어부에 전기적으로 연결되며 제어부의 제어 신호에 따라 공기 저장 팩으로 공기를 공급하고 공기 저장 팩에 저장된 공기를 배출시켜 공기 저장 팩의 공압을 조절하는 공압 조절부, 공기 저장 팩과 공압 조절부를 연결시키는 연결관을 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 노광 설비의 레벨링 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명에 의한 노광설비의 레벨링 장치를 개략적으로 도시한 개념도이다.
노광설비의 레벨링 장치(1)는 웨이퍼(20) 노광 면의 평균적인 경사를 광학적으로 측정하여 노광 면의 틀어짐 정도를 검출하는 레벨링 센서(10), 노광될 웨이퍼(20)가 놓여지는 웨이퍼 스테이지(30), 공기의 유입량 및 배출량을 조절하여 공압으로 웨이퍼 스테이지(30)를 업/다운시켜 웨이퍼(20)에서 노광할 샷의 레벨링을 보정하는 레벨링 보정 유닛(100) 및 레벨링 센서(10)에서 검출한 웨이퍼(20)의 기울기에 따라 레벨링 보정 유닛(100)의 공압을 제어하는 제어부(50)를 포함한다.
웨이퍼 스테이지(30)는 웨이퍼(20)와 동일한 형상으로 제작된다. 웨이퍼 스테이지(30)는 레벨링 센서(10)와 소정간격 이격되고 레벨링 센서(10)의 하부에 배치된다. 그리고, 웨이퍼 스테이지(30)는 제 1 면(32), 제 2 면(34) 및 제 1면(32)과 제 2 면(34)을 연결시키는 측면(36)으로 구성된다. 제 1 면(32)은 레벨링 센서 (10)와 마주보는 부분에 위치하며 노광 공정이 진행될 웨이퍼(20)가 놓여진다. 제 2 면(34)은 제 1 면의 반대쪽에 위치하며 레벨링 보정 유닛(100)이 고정된다.
레벨링 보정 유닛(100)은 공기 저장 팩(110), 연결관(120), 공압 조절부(130) 및 공기 공급 펌프(140)를 포함한다.
공기 저장 팩(110)은 웨이퍼 스테이지의 제 2 면(34)에 고정되고, 내부에 빈 공간이 형성된다. 빈 공간에는 웨이퍼 스테이지(30)를 업/다운시켜 축소투영렌즈(도시 안됨)의 베스트 포커스 면에 노광할 샷을 정확히 맞추기 위한 공기가 채워진다. 바람직하게 공기 저장 팩(110)은 내구성이 우수하며 공기의 유입량에 따라 능동적으로 대처할 수 있도록 신축성을 갖는 재질로 형성된다. 따라서, 공기 저장 팩(110)의 내부로 공기가 유입되면 공기 유입량만큼 공기 저장 팩(110)이 부풀어올라 웨이퍼 스테이지(30)가 업된다. 그리고, 공기 저장 팩(110)으로부터 공기가 외부로 배출되면 공기가 배출된 만큼 공기 저장 팩(110)의 부피가 줄어들어 웨이퍼 스테이지(30)가 다운된다. 상술한 바와 같이 공기의 유입량과 유출량에 따라 공기 저장 팩(110)의 부피가 변화로 웨이퍼 스테이지가 미세하게 업/다운되면, 축소투영렌즈의 광축에 대해 노광할 샷이 수직이 되므로 축소투영렌즈의 베스트 포커스 면에 노광할 샷에 정확히 맞춰지는 레벨링 보정이 이루어진다.
연결관(120)은 공기 저장 팩(110)과 공기 공급 펌프(140)를 연결시켜 공기 저장 팩(110)으로 공기를 불어넣는 공기 공급관(122) 및 공기 저장 팩(110)에 연결되어 공기 저장 팩(110)에 저장된 공기를 공기 저장 팩(110)의 외부로 배기시키는 공기 배출관(124)으로 구성된다.
공압 조절부(130)는 공기 공급관(122) 및 공기 배출관(124)에 각각 설치되고 제어부(50)에 전기적으로 연결된다. 구체적으로, 공압 조절부(130)는 제 1 개폐 밸브(132)와 제 2 개폐 밸브(134)로 구성된다.
제 1 개폐밸브(132)는 공기 공급관(122)에 설치된다. 제 1 개폐밸브(132)는 제어부(50)의 제어신호에 따라 소정 각도만큼 회전하여 공기 공급관(122)의 개방 정도를 조절하거나, 또는 제어부(50)에서 설정한 시간만큼만 공기 공급관(122)을 개방시켜 노광할 샷의 레벨링을 보정할 만큼의 공기만이 공기 저장 팩(110)으로 유입될 수 있도록 한다.
제 2 개폐밸브(134)는 공기 배출관(124)에 설치된다. 제 2 개폐밸브(134)도 제어부(50)의 제어 신호에 따라 소정 각도만큼 회전하여 공기 배출관(134)의 개방 정도를 조절하거나, 제어부(50)에서 설정한 시간만큼만 공기 배출관(134)을 개방시켜 노광할 샷의 레벨링을 보정할 만큼의 공기만을 공기 저장 팩(110)의 외부로 배출시킨다.
앞에서 설명한 바와 같이 공기 공급 펌프(140)는 공기 공급관(122)에 연결된다. 공기 공급 펌프(140)는 공기 저장 팩(110)에 유입시킬 공기를 발생시킨다.
마지막으로, 제어부(50)는 레벨링 센서(10)와 제 1 및 제 2 개폐 밸브(132,134)와 전기적으로 연결된다. 제어부(50)는 레벨링 센서(10)에서 검출한 노광할 샷의 기울기에 따라 제 1 개폐밸브(132) 또는 제 2 개폐밸브(134)를 제어한다.
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 웨이퍼 스테이지의 하부면에 공기의 유 입량과 공기의 배출량에 따라 웨이퍼 스테이지를 미세하게 업/다운시키는 레벨링 보정 유닛을 설치하면, 공기 저장 팩에 흡착되는 이물질에 상관없이 노광할 샷의 레벨링을 항상 정확하게 보정할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 웨이퍼 노광 면의 평균적인 경사를 광학적으로 측정하여 상기 노광 면의 틀어짐 정도를 검출하는 레벨링 센서;
    상기 레벨링 센서와 소정간격 이격되고 상기 레벨링 센서의 하부에 배치되며 상기 레벨링 센서를 마주보는 제 1면에 상기 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 스테이지;
    상기 제 1 면과 대향되는 상기 웨이퍼 스테이지의 제 2 면에 고정되고, 공기의 유입량 및 배출량을 조절하여 공압으로 상기 노광 면의 레벨링을 보정하는 레벨링 보정 유닛;
    상기 레벨링 센서와 상기 레벨링 보정 유닛에 전기적으로 연결되며, 상기 레벨링 센서에서 검출한 상기 웨이퍼의 기울기에 따라 상기 레벨링 보정 유닛의 공압을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 설비의 레벨링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 레벨링 보정 유닛은
    상기 제 2 면에 고정되고, 내부에 상기 웨이퍼 스테이지를 업/다운시켜 상기 노광 면의 레벨링을 보정하는 공기가 채워지는 공기 저장 팩;
    상기 제어부에 전기적으로 연결되며, 상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 공기 저장 팩으로 상기 공기를 공급하고, 상기 공기 저장 팩에 저장된 공기를 배출시켜 상기 공기 저장 팩의 공압을 조절하는 공압 조절부;
    상기 공기 저장 팩과 상기 공압 조절부를 연결시키는 연결관을 포함하는 것 을 특징으로 하는 노광 설비의 레벨링 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 레벨링 보정 유닛은 상기 공기 저장 팩으로 유입될 공기를 발생시켜 공급하는 공기 공급 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 설비의 레벨링 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 연결관은 상기 공기 저장 팩과 상기 공기 공급 펌프를 연결시켜 상기 공기 저장 팩으로 상기 공기를 공급하는 공기 공급관; 및
    상기 공기 저장 팩에 연결되어 상기 공기 저장 팩에 저장된 공기를 외부로 배기시키는 공기 배출관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 노광 설비의 레벨링 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 공압 조절부는 상기 공기 공급관에 설치되고 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 공기 공급관을 개방시켜 상기 공기 저장 팩으로 공기를 공급하는 제 1 개폐밸브; 및
    상기 공기 배출관에 설치되고 상기 제어부의 제어 신호에 따라 상기 공기 배출관을 개방시켜 상기 공기 저장 팩에 저장된 공기를 외부로 배기시키는 제 2 개폐밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 설비의 레벨링 장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 공기 저장 팩은 상기 공기의 유입량 및 배출량에 따 라 능동적으로 대처하도록 신축성을 갖는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 노광 설비의 레벨링 장치.
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JP2000082651A (ja) 1998-09-04 2000-03-21 Nec Corp 走査露光装置及び走査露光方法

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