KR20000031966A - Apparatus for controlling level focus of projection lens - Google Patents

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강수원
곽시영
심범식
손영평
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윤종용
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Abstract

PURPOSE: An apparatus for controlling a level focus of a projection lens is provided to simply confirm a changing state of a level focus of a projection lens without an exposure of a wafer. CONSTITUTION: An apparatus for controlling a level focus of a projection lens radiates a specific light on an exposure field of a wafer with a slope and detects the light reflected from the exposure field using a position detecting device(16) and drives two motors installed at a driving point(40,50) of a level stage(18) according to a position of the light to control a level focus. A digital voltage measuring part is provided to the apparatus for controlling a level focus of a projection lens. The digital voltage measuring part is to measure each driving voltage supplied to two motors and display.

Description

투영렌즈의 레벨 초점 조절장치Level focusing device of the projection lens

본 발명은 반도체 장치를 제조하기 위한 제조설비 중 노광설비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼 레벨 스테이지의 위치를 조절하기 위해 스텝핑 모터에 공급되는 구동전압을 측정하여 투영렌즈의 레벨 초점의 변동상태를 확인할 수 있도록 하는 노광설비의 레벨 초점 조절장치(level focus control apparatus of stepper)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure facility among manufacturing facilities for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to measure the variation of the level focus of the projection lens by measuring the driving voltage supplied to the stepping motor to adjust the position of the wafer level stage. It relates to a level focus control apparatus (step focus) of the exposure apparatus to be confirmed.

노광설비의 스테퍼의 기능 중 가장 중요하게 관리되어야 하는 것이 투영렌즈의 중앙 초점의 변화 유/무이지만, 반도체 제품의 고집적화, 고해상도가 요구되면서 레벨 초점이 중앙에 초점 못지 않게 중요한 관리 대상으로 대두되고 있다.Among the functions of the stepper of the exposure equipment, the most important thing to be managed is whether or not the central focus of the projection lens is changed. However, as the high integration and high resolution of semiconductor products are required, the level focus is emerging as an important management object. .

그래서 주기적으로 투영렌즈의 중앙 초점 및 레벨 초점을 확인하고자 하는 경우 직접 웨이퍼 상에 패턴을 노광하여 패턴상태를 눈으로 읽어 모니터링하고 있으나, 장시간 실시 데이터를 토대로 분석한 결과, 레벨 초점은 설비 자체의 변경점이 없는 경우에는 절대 변하지 않는 것으로 확인되어 레벨 초점을 웨이퍼를 노광하여 확인하지 않고도 변화유무를 확인할 수 있다는 것을 알 수 있다.Therefore, if you want to check the center focus and level focus of the projection lens periodically, the pattern is directly exposed on the wafer and the pattern state is read and monitored.However, as a result of analyzing the data for a long time, the level focus is the change point of the facility itself. If it is not found, it is confirmed that it never changes, and it can be seen that the level focus can be checked without exposing the wafer.

본 발명의 목적은 레벨 스테이지의 위치를 조절하는 스텝핑 모터에 공급되는 구동전압으로 투영렌즈의 레벨 초점의 변동상태를 확인하여 웨이퍼를 노광하지 않고도 간단하게 투영렌즈의 레벨 초점의 변동상태를 확인할 수 있도록 하는 노광설비의 레벨 초점 조절장치를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to check the variation of the level focus of the projection lens with the driving voltage supplied to the stepping motor for adjusting the position of the level stage so that the variation of the level focus of the projection lens can be easily checked without exposing the wafer. The present invention provides a level focusing apparatus for an exposure apparatus.

도1은 본 발명에 따른 투영렌즈의 레벨 초점 조절장치를 나타내는 구성도이다.1 is a block diagram showing an apparatus for adjusting the level focus of a projection lens according to the present invention.

도2의 a,b는 발광 다이오드의 광이 웨이퍼의 중앙에 반사되어 위치검출소자에 집광된 상태를 나타내는 도면이다.2A and 2B are views showing a state in which light of the light emitting diode is reflected at the center of the wafer and is focused on the position detection element.

도3의 a,b는 발광 다이오드의 광이 웨이퍼에 경사지게 반사되어 위치검출소자에 집광된 상태를 나타내는 도면이다.3A and 3B are views showing a state in which light of a light emitting diode is inclinedly reflected on a wafer and is focused on a position detecting element.

도4의 a,b는 도3의 a,b와 같이 발광 다이오드의 광을 경사지게 반사하는 웨이퍼의 경사를 수정하는 상태를 나타내는 도면이다.4A and 4B illustrate a state in which the inclination of the wafer reflecting the light of the light emitting diodes inclinedly is corrected as shown in FIGS.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※

10 : 발광 다이오드 12 : 콜리메이터 렌즈10 light emitting diode 12 collimator lens

14 : 집속 렌즈 16 : 위치검출소자14 focusing lens 16 position detecting element

18 : 레벨 스테이지 20 : 웨이퍼18: level stage 20: wafer

22 : 전류/전압 변환기 24 : 멀티플렉서22 current / voltage converter 24 multiplexer

26 : A/D 변환기 28 : D/A 변환기26: A / D converter 28: D / A converter

30 : 모터 구동부 32 : 자동 초점 처리부30: motor drive unit 32: auto focus processing unit

34 : 스테이지 슬레이브 처리부 36,46 : 파워 앰프34: stage slave processor 36, 46: power amplifier

38,48 : 스텝핑 모터 40,50 : 구동점38,48: stepping motor 40,50: drive point

42,52 : 위치센서 44 : 고정점42,52: position sensor 44: fixed point

54 : 디지털 전압 측정부54: digital voltage measurement unit

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 노광설비의 레벨 초점 조절장치는 웨이퍼의 노광 필드에 특정 광을 경사지게 조사하여 이 노광 필드에서 반사되는 광을 위치검출소자로 검출하고, 이 광의 위치에 따라 레벨 스테이지의 구동점에 설치된 두 개의 모터를 구동시켜 레벨 초점을 조절하는 투영렌즈의 레벨 초점 조절장치에 있어서, 두 개의 모터에 공급되는 각각의 구동전압을 측정하여 디스플레이하는 디지털 전압 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The level focusing apparatus of the exposure apparatus according to the present invention for achieving the above object is inclined to irradiate a specific light to the exposure field of the wafer to detect the light reflected from the exposure field with the position detecting element, the position of this light In the level focus control device of the projection lens to adjust the level focus by driving two motors installed at the driving point of the level stage, the digital voltage measuring unit for measuring and displaying each drive voltage supplied to the two motors It is characterized by including.

이 디지털 전압 측정부에는 두 개의 모터에 공급되는 구동전압을 대비하여 투영렌즈의 레벨 초점의 변동상태를 표시하는 표시부가 더 구성되는 것이 바람직하다.Preferably, the digital voltage measuring unit further includes a display unit which displays the variation state of the level focus of the projection lens in preparation for the driving voltages supplied to the two motors.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1을 참조하면, 본 발명의 투영렌즈의 레벨 초점 조절장치는 레벨링 센서 어셈블리와 웨이퍼 레벨링 스테이지를 포함하여 구성되어 있고, 레벨링 센서 어셈블리는 웨이퍼 노광 필드 표면의 평균적인 경사를 광학적으로 측정하도록 구성되어 있으며, 구동수단은 웨이퍼 노광 필드 표면의 평균적인 경사에 대응되게 웨이퍼 레벨 스테이지의 위치를 조절하도록 구성되어 있다.1, the level focusing device of the projection lens of the present invention comprises a leveling sensor assembly and a wafer leveling stage, and the leveling sensor assembly is configured to optically measure the average inclination of the surface of the wafer exposure field. And the driving means is adapted to adjust the position of the wafer level stage corresponding to the average inclination of the surface of the wafer exposure field.

발광 다이오드(10)로부터 발생한 광은 콜리메이터 렌즈(Collimator Lens)(12)를 통과하여 평행광으로 되어서 웨이퍼(20) 상에 조사된다. 빔의 중심은 노광 필드의 중심과 일치되며, 웨이퍼(20) 표면에서 반사되는 빔은 집속 렌즈(14)를 통과한 후 위치검출소자(16)에서 집속된다.Light generated from the light emitting diode 10 passes through a collimator lens 12 to become parallel light and is irradiated onto the wafer 20. The center of the beam coincides with the center of the exposure field, and the beam reflected from the wafer 20 surface is focused in the position detecting element 16 after passing through the focusing lens 14.

위치검출소자(16)는 통상적으로 사분할 광 센서가 이용되며, 사분할 광 센서는 광을 센싱하는 원형면이 십자형 분할선에 의하여 정확히 네 영역으로 분할되어 있고, 웨이퍼 표면의 기울기는 분할된 표면에 형성되는 스포트(Spot)의 위치에 의하여 사분할 광센서에서 각 분할영역 별로 다르게 출력되는 전류의 양에 따라 계측된다.The position detecting device 16 is typically a quadrant optical sensor, and the quadrant optical sensor has a circular surface for sensing light divided into exactly four regions by cross-shaped dividing lines, and the inclination of the wafer surface is a divided surface. It is measured according to the amount of current that is differently output for each divided region by the quadrant optical sensor by the position of a spot formed at the spot.

전술한 방법으로 계측된 결과에 따른 웨이퍼 레벨 스테이지(18)의 조정은 도1과 같은 시스템에 의하여 수행된다.Adjustment of the wafer level stage 18 according to the result measured by the above-described method is performed by the system as shown in FIG.

즉, 노광할 광을 축소 및 포커싱하는 투영렌즈에 대하여 'Z' 축 방향으로 웨이퍼 레벨 스테이지(18)가 설치되며, 이 웨이퍼 레벨 스테이지(18)에는 하나의 고정점(44)과 두 개의 구동점(40)(50)이 형성되어 있다.That is, the wafer level stage 18 is provided in the 'Z' axis direction with respect to the projection lens for reducing and focusing the light to be exposed, and this wafer level stage 18 has one fixed point 44 and two driving points. 40 and 50 are formed.

이 고정점(44)은 지지축에 의하여 지지되어 있고, 이 구동점(40)(50)의 하부의 지지축은 스텝핑 모터(38)(48)의 구동축에 결합되어 직선운동을 하는 콘(Cone)형 캠에 지지되어 있다.The fixed point 44 is supported by a support shaft, and the support shafts below the drive points 40 and 50 are coupled to the drive shafts of the stepping motors 38 and 48 to perform linear motion. It is supported by a type cam.

위치검출소자(16)에 의해 검출되는 웨이퍼(18) 상의 초점에 대한 데이터(A,B,C,D)는 전류/전압 변환기(22)에 의해 변환되어 제어수단에 공급되도록 구성되어 있고, 이 제어수단에는 위치센서(42)(52)에 의해 검출되는 웨이퍼 레벨 스테이지(18)의 위치 데이터가 공급되도록 구성되어 있다.The data A, B, C, D on the focus on the wafer 18 detected by the position detecting element 16 are configured to be converted by the current / voltage converter 22 and supplied to the control means. The control means is configured to supply position data of the wafer level stage 18 detected by the position sensors 42 and 52.

이러한, 제어수단은 멀티플렉서(24), A/D 변환기(26), D/A 변환기(28), 모터 구동부(30), 자동 초점 처리부(32), 스테이지 슬레이브 처리부(34) 등으로 구성되어 있으며, 이 모터 구동부(30)의 구동전압을 인가받은 파워 앰프(36) (46)는 구동전압에 대응되게 스텝핑 모터(38)(48)를 구동시켜 웨이퍼 레벨 스테이지(18)의 위치를 조절하도록 구성되어 있다.The control means is composed of a multiplexer 24, an A / D converter 26, a D / A converter 28, a motor driver 30, an auto focus processor 32, a stage slave processor 34, and the like. The power amplifiers 36 and 46 applied with the driving voltage of the motor driver 30 drive the stepping motors 38 and 48 to correspond to the driving voltage to adjust the position of the wafer level stage 18. It is.

그리고, 이 모터 구동부(30)의 후단에는 각각의 스텝핑 모터(38)(48)에 공급되는 구동전압을 인가받아 이를 디스플레이하는 디지털 전압 측정부(54)가 구성되어 있으며, 도면에는 표시되어 있지 않으나 디지털 전압 측정부(54)에는 두 개의 스텝핑 모터(38)(48)에 공급되는 구동전압을 대비하여 투영렌즈의 레벨 초점의 변동상태를 표시하는 표시부가 더 구성되어 있다.In addition, the rear end of the motor driving unit 30 has a digital voltage measuring unit 54 configured to receive and display the driving voltages supplied to the respective stepping motors 38 and 48, which is not shown in the drawing. The digital voltage measuring unit 54 further includes a display unit for displaying the variation state of the level focus of the projection lens in preparation for the driving voltages supplied to the two stepping motors 38 and 48.

이와 같이 구성된 본 발명은 다음과 같이 동작된다.The present invention configured as described above operates as follows.

발광 다이오드(10)에서 조사된 광이 콜리메이터 렌즈(12)에 의해 평행광으로 변환되어 레벨 스테이지(18)에 안착된 웨이퍼(20)에 조사되어 반사되게 된다. 사분할된 위치검출소자(16), 즉 사분할된 위치마다 집속렌즈(14)를 통해 반사되는 광을 검출하는 다수개의 센서로 구성된 위치검출소자(16)는 웨이퍼(20)에 반사되어 집속렌즈(16)의 의해 집속된 광의 초점을 검출하여 초점에 대한 위치 데이터(A)(B)(C)(D)를 전류/전압 변환기(22)로 전송하게 된다.The light irradiated from the light emitting diode 10 is converted into parallel light by the collimator lens 12 to be irradiated and reflected on the wafer 20 seated on the level stage 18. The quadrant position detection element 16, that is, the position detection element 16 composed of a plurality of sensors for detecting the light reflected through the focusing lens 14 for each quadrant position, is reflected on the wafer 20 to focus the lens. The focus of the light focused by (16) is detected and the position data (A) (B) (C) (D) of the focus is transmitted to the current / voltage converter 22.

전류값의 위치 데이터(A)(B)(C)(D)를 인가받은 전류/전압 변환기(22)는 전류값인 위치 데이터(A)(B)(C)(D)를 전압값으로 변환하여 멀티플렉서(24)에 공급하게 된다. 이 때 멀티플렉서(24)에는 위치 데이터(A)(B)(C)(D)와 함께 두 개의 구동점(40)(50)에 설치된 위치센서(42)(52)에 의해 감지되는 레벨 스테이지(18)의 현재 위치값, 즉 두 개의 스텝핑 모터(38)(48)에 의해 조절되는 레벨 스테이지(18)의 위치값이 피드백되게 된다.The current / voltage converter 22 receiving the position data A (B) (C) (D) of the current value converts the position data A (B) (C) (D), which is a current value, into a voltage value. To be supplied to the multiplexer 24. At this time, the multiplexer 24 includes a level stage detected by the position sensors 42 and 52 installed at the two driving points 40 and 50 together with the position data A, B, C and D. The current position value of 18, that is, the position value of the level stage 18 which is adjusted by the two stepping motors 38 and 48, is fed back.

멀티플렉서(24)에 의해 선택된 위치 데이터(A)(B)(C)(D)와 레벨 스테이지(18)의 위치값은 A/D 변환기(26)에 의해 디지털값으로 변환되어 자동 초점 처리부(32)에 순차적으로 전송되게 된다.The position data A (B) (C) (D) and the position value of the level stage 18 selected by the multiplexer 24 are converted into digital values by the A / D converter 26 and the auto focus processor 32 Will be sent sequentially.

그리하면, 자동 초점 처리부(32)는 웨이퍼(20)에 조사되는 발광 다이오드(10)의 광의 위치, 즉 집속렌즈(14)에 의해 집속되어 사분할된 위치검출소자(16)에 맺히는 초점의 위치와 레벨 스테이지(18)의 현재 위치를 분석하여 레벨 스테이지(18)의 위치를 조절하기 위한 구동명령을 출력하게 된다.Then, the autofocus processing unit 32 is the position of the light of the light emitting diode 10 irradiated to the wafer 20, that is, the position of the focus focused on the position detection element 16 focused by the focusing lens 14 and divided into four parts. And analyze the current position of the level stage 18 and output a driving command for adjusting the position of the level stage 18.

다시 말하면, 자동 초점 처리부(32)는 사분할된 위치검출소자(16)의 소정위치에 맺히는 광 초점의 위치를 파악하고, 이를 기초로 발광 다이오드(10)에서 조사되는 광이 웨이퍼(18)에 조사되는 위치를 판정하게 된다. 즉, 발광 다이오드(10)로부터 조사되는 광이 도2의 a,b와 같이 조사되는 것으로 판정되는 경우 자동 초점 처리부(32)는 레벨 스테이지(18)의 위치가 정상이기 때문에 별도의 구동명령을 출력하지 않는다.In other words, the auto focus processing unit 32 grasps the position of the optical focus formed at the predetermined position of the quadrant position detecting element 16, and based on this, the light irradiated from the light emitting diode 10 is applied to the wafer 18. The position to be examined is determined. That is, when it is determined that the light irradiated from the light emitting diode 10 is irradiated as shown in a and b of FIG. 2, the autofocus processing unit 32 outputs a separate driving command because the position of the level stage 18 is normal. I never do that.

하지만, 발광 다이오드(10)로부터 조사되는 광이 도3의 a,b와 같이 조사되는 것으로 판정되는 경우 자동 초점 처리부(32)는 레벨 스테이지(18)의 위치가 비정상이기 때문에 레벨 스테이지(18)의 위치를 도4의 a,b와 같이 보정하기 위한 구동명령을 생성하여 D/A 변환기(28)로 출력하게 된다.However, when it is determined that the light irradiated from the light emitting diode 10 is irradiated as shown in a and b of FIG. 3, the auto focus processing unit 32 has an abnormal position of the level stage 18. A driving command for correcting the position as shown in a and b of FIG. 4 is generated and output to the D / A converter 28.

여기서, 스테이지 슬레이브 처리부(34)는 자동 초점 처리부(32)의 정상적인 구동을 위한 보조역할을 수행한다.Here, the stage slave processor 34 performs an auxiliary role for the normal driving of the auto focus processor 32.

구동명령이 D/A 변환기(28)에 의해 아날로그값으로 변환되어 모터 구동부(30)에 인가되면, 모터 구동부(30)는 구동명령에 대응하는 구동전압을 생성하여 파워 앰프(36)(46)와 디지털 전압 측정부(54)에 각각 공급하게 된다.When the driving command is converted into an analog value by the D / A converter 28 and applied to the motor driving unit 30, the motor driving unit 30 generates a driving voltage corresponding to the driving command to generate the power amplifiers 36 and 46. And supply to the digital voltage measurement unit 54, respectively.

그리하면, 파워 앰프(36)(46)는 구동전압에 대응되게 스텝핑 모터(38)(48)를 구동시켜 구동점(40)(50), 즉 레벨 스테이지(18)의 위치를 조절하여 도4의 a,b에서와 같이 웨이퍼(20)에 맺히는 광의 위치를 조절하는 것이다.Then, the power amplifiers 36 and 46 drive the stepping motors 38 and 48 corresponding to the driving voltage to adjust the positions of the driving points 40 and 50, that is, the level stage 18, as shown in FIG. As shown in a and b, the position of the light bound to the wafer 20 is adjusted.

또한, 두 개의 스텝핑 모터(38)(48)를 구동시키기 위한 구동전압이 디지털 전압 측정부(54)에 의해 측정되어 표시되기 때문에 작업자는 두 개의 스텝핑 모터(38)(48)의 구동전압에 의해 투영렌즈의 레벨 초점의 변동상태를 확인할 수 있는 것이다.Further, since the driving voltage for driving the two stepping motors 38 and 48 is measured and displayed by the digital voltage measuring unit 54, the operator is driven by the driving voltages of the two stepping motors 38 and 48. It is possible to check the variation of the level focus of the projection lens.

더 나아가서는 디지털 전압 측정부(54)를 구성하는 표시부에 의해 두 개의 스텝핑 모터(38)(48)에 공급되는 구동전압을 대비하여 투영렌즈의 레벨 초점의 변동상태를 표시함으로써, 작업자는 발광 다이오드(10)의 광이 조사된 웨이퍼를 노광하지 않고도 간단하게 투영렌즈의 레벨 초점의 변동상태를 확인할 수 있는 것이다.Furthermore, by displaying the variation state of the level focus of the projection lens in preparation for the driving voltage supplied to the two stepping motors 38 and 48 by the display unit constituting the digital voltage measuring unit 54, the operator can display the light emitting diode. The variation state of the level focus of a projection lens can be confirmed simply, without exposing the wafer to which the light of (10) was irradiated.

따라서, 본 발명에 의하면 발광 다이오드에서 조사되는 광이 조사된 웨이퍼를 노광하지 않고도 작업자는 간단하게 투영렌즈의 레벨 초점의 변동상태를 확인할 수 있는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, the operator can easily check the variation of the level focus of the projection lens without exposing the wafer to which the light irradiated from the light emitting diode is exposed.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications are within the scope of the appended claims.

Claims (2)

웨이퍼의 노광 필드에 특정 광을 경사지게 조사하여 상기 노광 필드에서 반사되는 광을 위치검출소자로 검출하고, 상기 광의 위치에 따라 레벨 스테이지의 구동점에 설치된 두 개의 모터를 구동시켜 레벨 초점을 조절하는 투영렌즈의 레벨 초점 조절장치에 있어서,Projection to adjust the level focus by irradiating a specific light to the exposure field of the wafer at an oblique angle and detecting the light reflected from the exposure field by the position detecting element, and driving two motors installed at the driving point of the level stage according to the position of the light. In the lens level focusing device, 두 개의 모터에 공급되는 각각의 구동전압을 측정하여 디스플레이하는 디지털 전압 측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투영렌즈의 레벨 초점 조절장치.And a digital voltage measuring unit for measuring and displaying respective driving voltages supplied to the two motors. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 디지털 전압 측정부에는 두 개의 모터에 공급되는 구동전압을 대비하여 투영렌즈의 레벨 초점의 변동상태를 표시하는 표시부가 더 구성되는 것을 특징으로 하는 상기 투영렌즈의 레벨 초점 조절장치.And the display unit for displaying the variation state of the level focus of the projection lens in preparation for the driving voltages supplied to the two motors.
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