KR19990006209A

KR19990006209A - 웨이퍼 스테이지 이동 장치 및 방법

Info

Publication number: KR19990006209A
Application number: KR1019970030431A
Authority: KR
Inventors: 정병권
Original assignee: 김영환; 현대전자산업 주식회사
Priority date: 1997-06-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1999-01-25

Abstract

본 발명은 반도체 제조 장비에 관한 것으로써, 보다 구체적으로는 웨이퍼 스테이지를 이동시키는 웨이퍼 스테이지 이동 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 웨이퍼 스테이지의 이동 장치는 웨이퍼 스테이지의 현재 위치를 검출하기 위한 위치 검출 수단과; 웨이퍼 스테이지에 에어를 분사하여 웨이퍼 스테이지를 이동시키기 위한 에어 분사부와; 상기 에어 분사부를 제어하여 웨이퍼 스테이지의 이동을 각각 제어하기 위한 에어 분사 제어부를 포함한다.

또한, 본 발명의 웨이퍼 스테이지 이동방법은, 웨이퍼 스테이지를 Z축 방향으로 상승시키기 위한 상측 이동방향의 제1목표 좌표값을 입력하는 단계와; 상기 제1목표 좌표값과 Z방향의 에어센서로부터의 출력을 비교하여 비교결과에 따라 에어를 분사시켜 웨이퍼 스테이지를 상승시키는 단계와; X 및 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제2 및 제3의 목표 좌표값을 입력하는 단계와; 제2 및 제3의 목표 좌표값과, X 및 Y방향의 에어 센서로부터의 출력 그리고 X 및 Y 위치 검출값을 각각 비교하여 비교결과에 따라 에어를 분사시켜 웨이퍼 스테이지를 X축 및 Y축 방향으로 이동시키는 단계를 포함한다.

Description

웨이퍼 스테이지 이동 장치 및 방법

반도체 제조 공정에 있어서는 20회 전후로 중복 노광을 한다. 따라서 해상력에 대응하기 위해 정밀도를 향상시킬 필요성이 요구된다. 이러한 중복 노광에 있어서는 오버레이시키는(OVERLAY) 데에는 필드 전체면의 얼라인먼트가 필요하다. 이 때문에 복수의 스테퍼(STEEPER)간의 왜곡된 위치를 매칭시키는 것도 중요하다.

일반적으로, 웨이퍼 스테이지는 구동모터에 의해 그의 이동이 제어되어 얼라인먼트되기 때문에, 모터의 진동 및 노이즈로 인하여 스텝핑 및 오버레이 정밀도가 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 구동모터를 사용하지 않고, 에어를 이용하여 웨이퍼 스테이지를 이동시키도록 하므로써 스페퍼간에서의 스테이지의 위치 제어의 정확성을 높여, 오버레이 정밀도를 향상시키도록 하는 것을 목적으로 한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 스테이지 이동 장치의 회로도.

도2는 도1에 도시된 웨이퍼 스테이지 이동 장치를 구동시키기 위한 순서도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100: 위치 검출 수단200: 에어 분사부

300: 에어 분사 제어부110: X 간섭계

120: Y 간섭계

210,220,230: 제1, 제2, 제3 에어 분사 수단

310,320,330: 제1, 제2,제3 에어 분사 제어 수단

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 웨이퍼 스테이지의 현재 위치를 검출하기 위한 위치 검출 수단과; 웨이퍼 스테이지에 에어를 분사하여 웨이퍼 스테이지를 이동시키기 위한 에어 분사부와; 상기 에어 분사부를 제어하여 웨이퍼 스테이지의 이동을 각각 제어하기 위한 에어 분사 제어부를 포함하는 웨이퍼 스테이지 이동 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 에어 분사부는, Z축으로 방향으로의 웨이퍼 스테이지의 이동을 제어하기 위해 에어를 분사하는 제1에어 분사 수단과; X축으로 방향으로의 웨이퍼 스테이지의 이동을 제어하기 위해 에러를 분사하는 제2에어 분사 수단과; Y축으로 방향으로의 웨이퍼 스테이지의 이동을 제어하기 위해 에어를 분사하는 제3에어 분사 수단으로 이루어진다.

상기 각 에어 분사 수단은 에어가 흐르는 에어 도관과; 상기 에어도관내에 위치하고 에어 흐름을 제어하는 전자 밸브와; 상기 에어 도관 내의 에어의 유량을 체크하는 에어 센서와; 제1에어 도관의 끝단에 위치하여 웨이퍼 스테이지에 에어를 분사하기 위한 에어 분사구를 포함한다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 에어 분사 제어부는 상기 제1에어 분사 수단을 제어하기 위한 제1에어분사 제어수단과; 상기 제2에어 분사 수단을 제어하기위한 제2에어분사 제어수단과; 상기 제3에어 분사 수단을 제어하기 위한 제3에어분사 제어수단으로 이루어진다.

상기 각 에어분사 제어 수단은, 외부로부터 입력되어지는 각 방향의 좌표값을 제1입력으로 하고, 상기 제어 공급수단에 설치된 에어센서로부터의 출력을 제2입력으로 하여 입력된 두 값을 비교하는 비교수단과; 상기 비교수단의 출력을 기초로하여 상기 에어분사수단을 제어하는 에어 콘트롤 수단을 포함한다.

각 에어분사 제어수단중 제2 및 제3에어 분사 제어수단은, 외부로부터 입력되어지는 제1이동 목표의 좌표값을 이용하여 X 좌표값과 Y좌표값을 각각 산출하는 좌표값 산출 수단을 더 구비하며, 상기 비교수단으로 상기 위치검출수단에 의해 검출된 X방향 및 Y방향의 위치값이 각각 제3입력으로 인가된다.

또한, 본 발명은 웨이퍼 스테이지를 이동시키는 방법에 있어서, 웨이퍼 스테이지를 Z축 방향으로 상승시키기 위한 상측 이동방향의 제1목표 좌표값을 입력하는 단계와; 상기 제1목표 좌표값과 Z방향의 에어센서로부터의 출력을 비교하여 비교결과에 따라 에어를 분사시켜 웨이퍼 스테이지를 상승시키는 단계와; X 및 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제2 및 제3의 목표 좌표값을 입력하는 단계와; 제2 및 제3의 목표 좌표값과, X 및 Y방향의 에어 센서로부터의 출력 그리고 X 및 Y위치 검출값을 각각 비교하여 비교결과에 따라 에어를 분사시켜 웨이퍼 스테이지를 X축 및 Y축 방향으로 이동시키는 단계를 포함하는 웨이퍼 스테이지 이동 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 웨이퍼 스테이지를 상승시키는 단계는 제1목표값과 에어센서로부터의 출력값이 같지 않을 경우에는 분사되는 에어의 양을 증가시키는 단계와; 에어를 분사시켜 제1목표값과 에어센서로부터의 출력값이 동일하면 Z축 방향으로 웨이퍼를 상승시키고 웨이퍼 스테이지의 상승을 중단시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 있어서, X축 및 Y축 방향으로 이동시키는 단계는, 제2의 목표값과 에어센서로부터의 출력값 및 X위치 검출값을 비교하고, 제3의 목표값과 에어센서로부터의 출력값 및 Y위치 검출값을 비교하는 단계와; 비교결과 동일하지 않을 경우에는 에어센서의 분사량을 증가시키는 단계와; 에어 분사량을 증가시켜, 제2목표값과 에어센서로부터의 출력값 및 X 위치 검출값이 동일하고, 제3목표값과 에어센서로부터의 출력값 및 Y 위치 검출값이 동일하면 X축 및 Y축 방향으로 웨이퍼 스테이지를 이동시키는 제4단계와; 웨이퍼를 이동시켜 에어 센서로부터의 출력값이 상기 위치 검출 수단의 X 및 Y 위치 검출값을 비교하는 단계와; 비교결과 동일하면 에어분사를 중단시키는 단계를 포함한다.

[실시예]

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 스테이지 이동 장치의 구성을 도시하며, 도2은 도 1에 도시된 웨이퍼 스테이지 이동 장치를 구동시키기 위한 플로우 챠트를 나타낸다.

도1에 도시된 바와 같이 웨이퍼 스테이지 이동 장치는 웨이퍼 스테이지(10)의 현재 위치를 검출하기 위한 위치 검출 수단(100)과, 웨이퍼 스테이지(10)에 에어를 분사하여 웨이퍼 스테이지를 X축과 Y축 및 Z축 방향으로 이동시키기 위한 에어 분사부(200)과; 에어 분사부(200)를 제어하여 웨이퍼 스테이지(10)의 이동을 각각 제어하기 위한 에어 분사 제어부(300)으로 구성된다.

상기 위치 검출 수단(100)은 웨이퍼 스테이지의 X 및 Y의 위치를 검출하기 위한 X간섭계(110)와 Y간섭계(120)으로 이루어진다.

상기 에어 분사부(200)는 Z축으로 방향으로의 웨이퍼 스테이지의 이동을 제어하기 위해 에어를 분사하는 제1에어 분사 수단(210)과, X축으로 방향으로의 웨이퍼 스테이지의 이동을 제어하기 위해 에어를 제어하는 제2에어 분사 수단(220)과, Y축으로 방향으로의 웨이퍼 스테이지의 이동을 제어하기 위해 에러를 제어하는 제3에어 분사 수단(230)으로 이루어진다.

상기 에어분사 제어부(300)는 상기 에어분사부(200)의 제1에어 분사 수단(210)을 제어하기 위한 제1에어분사 제어수단(310)과, 상기 제2에어 분사 수단(220)을 제어하기 위한 제2에어 분사 제어수단(320)과, 상기 제3에어 분사 수단(230)을 제어하기 위한 제3에어분사 제어수단(330)으로 구성된다.

이를 보다 더 상세히 설명하면, 제1, 제2 및 제3의 에어 분사 수단(210,220,230)은 각각 에어가 흐르는 에어 도관(SIL1-SIL3)과, 각 에어도관(SIL1-SIL3)내에 존재하는 에어의 흐름을 제어하는 노말 클로우즈 상태(normal close)의 전자 밸브(V1,V2,V3)와; 각 에어 도관(SIL1,SIL2,SIL3)내의 에어의 유량을 각각 체크하는 에어 센서(SA1,SA2,SA3)와; 각 에어 도관(SIL1,SIL2,SIL3)의 끝단에 위치하여 웨이퍼 스테이지(10)에 대향하여 에어를 분사하기 위한 에어 분사구(SP1,SP2,SP3)로 각각 구성된다.

또한, 제1, 제2 및 제3의 에어 분사 제어 수단(310,320,330)은 각각 외부로부터 입력되어지는 각 방향(Z,X,Y)의 좌표값을 제1입력으로 하고, 각 에어 공급수단(210-230)에 설치된 각 에어센서(SA1-SA3)로부터의 출력을 제2입력으로하여 입력된 두 값을 비교하는 비교수단(COMP1,COMP2,COMP3)과; 상기 비교수단(COMP1,COMP2,COMP3)의 출력을 기초로하여 에어 도관들(SIL1,SIL2,SIL3)에 각각 장착된 제1전자 밸브(V1,V2,V3)를 제어하는 제1에어 콘트롤 수단(CN1,CN2,CN3)을 포함한다.

또 제2 및 제3의 에어 분사 제어수단(320,330)은 상기 제2 및 제3의 비교수단(COMP2,COMP3)의 입력단에 외부로부터 입력되어지는 웨이퍼 스테이지의 목표 위치를 계산하여 X좌표값과 Y좌표값을 산출하는 수단(X_SOL, Y_SOL)을 더 포함한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 웨이퍼 이동 장치의 구동 방법을 도 2의 순서도를 참조하여 설명하도록 한다.

우선 웨이퍼 이동 장치를 초기화한 후, 웨이퍼 스테이지(10)에 대하여 소정의 프로세스를 실행시키기 위하여 Z축 방향으로 상승시키도록 한다. Z축 방향의 목표 위치 신호(S3)를 제3에어 분사 제어 수단(330)내의 제3비교기(COMP3)의 제1입력신호로 입력한다.

또한, 제3에어 분사 수단(230)의 제3에어 센서(SA3)에서의 출력신호(A1)를 제2입력신호로 제1비교기(COMP1)에 입력한다. 전자 밸브(V3)가 닫혀 있는 상태이므로, 제3비교기(COMP3)의 결과는 에어의 유량을 나타내는 제3에어센서(A3)의 제2입력 신호(A)가 외부로부터의 제1입력신호(S3)보다 작게 된다.

이때, 제1에어 콘트롤 수단(CN1)은 제1비교수단(COMP1)의 비교 결과신호를 입력으로 하여 제1전자 밸브(V1)을 온하여 에어가 제1에어 도관(SIL1) 내를 흐르게 한다. 계속하여, 제1비교기(COMP1)는 제1에어센서로(SA1)부터의 출력신호(A1)와 제1입력신호(S1)를 비교하면서, 제1입력신호(S1)와 제2의 입력신호(A1)가 동일해질 때까지 제1콘트롤 수단(CN1)을 통해 제1전자 밸브(V1)를 제어하여 제1에어 도관(SIL1)내의 에어 유량을 증가시키도록 한다.

따라서, 제1에어 도관(SIL1)의 끝단에 위치한 제1에어 분사구(SP1)으로부터 에어가 분사되어 웨이퍼 스테이지(10)를 상승시키게 된다. 한편, 비교 결과가 같아지면, 제1콘트롤 수단(CN1)은 제1전자 밸브(V1)을 닫아 제1에어 분사구(SP1)로부터의 에어분사를 중지시켜 웨이퍼 스테이지(10)의 상승을 중지시킨다.

이어서, X축 방향 및 Y축 방향으로 웨이퍼 스테이지(10)를 이동시키기 위하여, 제1 및 제2의 이동 목표 좌표값을 각각 X 좌표값 산출 수단(X-SOL)과 Y 좌표값 산출 수단(Y_SOL)으로 입력하여, X 및 Y의 좌표값을 산출한다.

상기 X 좌표값 산출 수단(X-SOL)의 출력신호(S2)는 제2에어 분사 제어수단(320)내의 제2비교수단(COMP2)의 제1입력신호로 입력된다. 또한, 제2에어 센서(SA2)의 출력신호(A2)가 상기 제2비교 수단(COMP2)의 제2입력신호로 입력되며, 상기 위치 검출수단(100)내의 X 간섭계(110)의 출력신호(B)가 상기 제2비교수단(COMP2)의 제3입력신호(B)로 입력된다.

제2비교수단(COMP2)이 입력신호들을 비교하여 세 입력신호가 같지 않을 때, 제2에어 콘트롤 수단(CN2)은 제2전자 밸브(V2)을 온하여 에어가 제2에어도관(SIL2)을 통해 분사구(SP2)로 분사되도록 한다.

계속하여, 제2비교기(COMP2)는 상기 세 입력신호(A2,S2,C)를 비교하여 동일해질 때까지, 제2콘트롤 수단(CN2)을 통해 제2전자 밸브(V2)를 제어하여 제2에어 도관(SIL2)내의 에어 유량을 증가시키도록 한다. 상기 세 입력신호(A2,S2, C)를 비교하여 동일해지면, 웨이퍼 스테이지(10)를 X축의 방향으로 이동시키게 되고, 이어서 X간섭계(110)의 출력신호(B) 값이 변화하게 된다.

X간섭계(110)의 출력신호(B)를 제2에어센서(SA2)의 출력신호(A2)와 비교하여 동일하면, Z축 방향으로의 상승과 동일한 방법으로 웨이퍼 스테이지(10)의 X축 방향으로의 이동을 중지한다.

그러나, 두 신호(B, A2)가 동일하지 않으면, 계속하여 제2비교기(COMP2)는 상기 세 입력신호(A2,S2.C)를 비교하여 동일해질 때까지, 제2콘트롤 수단(CN2)을 통해 제2전자 밸브(V2)를 제어하여 제2에어 도관(SIL2)내의 에어 유량을 증가시키도록 하는 과정을 반복한다.

X방향으로의 이동과 마찬가지로, 상기 Y 좌표값 산출 수단(Y-SOL)의 출력신호(S3)는 제3에어 분사 제어수단(330)내의 제3비교수단(COMP3)의 제1입력신호로 입력되고, 제3에어 센서(SA3)의 출력신호(A3)가 제3비교수단(COMP3)의 제2입력신호로 입력되고, Y간섭계(110)의 출력신호(C)가 상기 제2비교수단(COMP2)의 제3입력신호(C)로 입력된다.

제2에어 분사 제어 수단(320)과 동일한 구조를 가지므로, 제2에어분사 제어수단(330)은 제2의 에어 분사 제어 수단(320)과 동일한 순서로 Y축 방향으로의 웨이퍼 스테이지(10)의 위치 제어가 행하여 진다.

상기한 발명에 따른 구성과 구동 방법에 의하여 웨이퍼 스테이지를 이동시키게 되면, 에어를 분사하여 웨이퍼 스테이지를 이동시키게 되므로 종래에 문제가 되던 즉, 모터 구동을 구동시켜 웨이퍼 스테이지를 이동시키므로 인하여 발생하던 문제점을 해결할 수 있게 된다. 따라서 웨이퍼 스테이지의 이동을 정확하게 제어할 수 있으므로 노광의 정확성을 향상시키게 된다.

Claims

웨이퍼 스테이지의 현재 위치를 검출하기 위한 위치 검출 수단과;

웨이퍼 스테이지에 에어를 분사하여 웨이퍼 스테이지를 이동시키기 위한 에어 분사부와;

상기 에어 분사부를 제어하여 웨이퍼 스테이지의 이동을 각각 제어하기 위한 에어 분사 제어부를 포함한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 스테이지 이동 장치.
제1항에 있어서, 상기 에어 분사부는,

Z축으로 방향으로의 웨이퍼 스테이지의 이동을 제어하기 위해 에어를 분사하는 제1에어 분사 수단과;

X축으로 방향으로의 웨이퍼 스테이지의 이동을 제어하기 위해 에러를 분사하는 제2에어 분사 수단과;

Y축으로 방향으로의 웨이퍼 스테이지의 이동을 제어하기 위해 에어를 분사하는 제3에어 분사 수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 스테이지 이동 장치.
제2항에 있어서, 상기 각 에어 분사 수단은

에어가 흐르는 에어 도관과;

상기 에어도관내에 위치하고 에어 흐름을 제어하는 전자 밸브와;

상기 에어 도관 내의 에어의 유량을 체크하는 에어 센서와;

제1에어 도관의 끝단에 위치하여 웨이퍼 스테이지에 에어를 분사하기 위한 에어 분사구를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 스테이지 이동 장치.
제1항에 있어서, 상기 에어 분사 제어부는

상기 제1에어 분사 수단을 제어하기 위한 제1에어분사 제어수단과;

상기 제2에어 분사 수단을 제어하기 위한 제2에어분사 제어수단과;

상기 제3에어 분사 수단을 제어하기 위한 제3에어분사 제어수단으로 구성되어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 스테이지 이동 장치.
제4항에 있어서, 상기 각 에어분사 제어 수단은,

외부로부터 입력되어지는 각 방향의 좌표값을 제1입력으로 하고, 상기 에어 공급수단에 설치된 에어센서로부터의 출력을 제2입력으로 하여 입력된 두 값을 비교하는 비교수단과;

상기 비교수단의 출력을 기초로하여 상기 에어분사수단을 제어하는 에어 콘트롤 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 스테이지 이동 장치.
제5항에 있어서, 각 에어분사 제어수단중 제2 및 제3에어 분사 제어수단은, 외부로부터 입력되어지는 제1이동 목표의 좌표값을 이용하여 X 좌표값과 Y좌표값을 각각 산출하는 좌표값 산출 수단을 더 구비하며, 상기 비교수단으로 상기 위치검출수단에 의해 검출된 X방향 및 Y방향의 위치값이 각각 제3입력으로 인가되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 스테이지 이동 장치.
제1항에 있어서, 상기 위치 검출 수단은 X축 및 Y축 간섭계로 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 스테이지 이동 장치.
웨이퍼 스테이지를 이동시키는 방법에 있어서,

웨이퍼 스테이지를 Z축 방향으로 상승시키기 위한 상측 이동방향의 제1목표 좌표값을 입력하는 단계와;

상기 제1목표 좌표값과 Z방향의 에어센서로부터의 출력을 비교하여 비교결과에 따라 에어를 분사시켜 웨이퍼 스테이지를 상승시키는 단계와;

X 및 Y축 방향으로 이동시키기 위한 제2 및 제3의 목표 좌표값을 입력하는 단계와;

제2 및 제3의 목표 좌표값과, X 및 Y방향의 에어 센서로부터의 출력 그리고 X 및 Y위치 검출값을 각각 비교하여 비교결과에 따라 에어를 분사시켜 웨이퍼 스테이지를 X축 및 Y축 방향으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 스테이지 이동 방법.
제8항에 있어서, 웨이퍼 스테이지를 상승시키는 단계는 제1목표값과 에어센서로부터의 출력값이 같지 않을 경우에는 분사되는 에어의 양을 증가시키는 단계와;

에어를 분사시켜 제1목표값과 에어센서로부터의 출력값이 동일하면 Z축 방향으로 웨이퍼를 상승시키고 웨이퍼 스테이지의 상승을 중단시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 스테이지 이동 방법.
제8항에 있어서, X축 및 Y축 방향으로 이동시키는 단계는;

제2의 목표값과 에어센서로부터의 출력값 및 X위치 검출값을 비교하고, 제3의 목표값과 에어센서로부터의 출력값 및 Y위치 검출값을 비교하는 단계와;

비교결과 동일하지 않을 경우에는 에어센서의 분사량을 증가시키는 단계와;

에어 분사량을 증가시켜, 제2목표값과 에어센서로부터의 출력값 및 X 위치 검출값이 동일하고, 제3목표값과 에어센서로부터의 출력값 및 Y 위치 검출값이 동일하면 X축 및 Y축 방향으로 웨이퍼 스테이지를 이동시키는 제4단계와;

웨이퍼를 이동시켜 에어 센서로부터의 출력값이 상기 위치 검출 수단의 X 및 Y 위치 검출값을 비교하는 단계와;

비교결과 동일하면 에어분사를 중단시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 스테이지 이동 방법.