KR200195128Y1 - Stage tilt detection device of semiconductor wafer exposure equipment - Google Patents
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Abstract
본 고안은 반도체 웨이퍼 노광장비의 스테이지 기울어짐 검출장치에 관한 것으로, 종래에는 엑스 스테이지 및 와이 스테이지의 접동부와 와이 스테이지 및 베이스 스테이지의 이동가이드부가 각각 룰론을 사이에 두고 접촉한 상태로 이동하게 되는데, 스테퍼의 반복 작동시 상기 룰론이 마모되어 엑스 스테이지 및 와이 스테이지가 일측으로 기울어지게 됨으로써, 스테이지의 정밀 이동이 이루어지지 않게 되어 오버레이 불량을 유발하는 바, 이에 본 고안은 웨이퍼척을 엑스 또는 와이 방향으로 이동시키기 위한 엑스/와이 스테이지가 구비된 반도체 웨이퍼 노광장비에 있어서, 상기 와이 스테이지의 저면 가장자리에 부착되는 복수개의 금속판과, 이 각각의 금속판에 대응되도록 베이스 스테이지의 상면 가장자리에 부착되어 상기 금속판과 베이스 스테이지와의 거리를 측정하는 변위센서와, 이 각각의 변위센서에 연결 설치되어 고주파 자계를 발생하는 증폭기와, 이 각각의 증폭기에 연결되어 상기 변위센서에서 측정된 변위량을 검출하는 제어부와, 이 제어부에서 검출된 변위량을 출력해 주는 출력부로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 노광장비의 스테이지 기울어짐 검출장치를 제공함으로써, 룰론의 마모에 따른 스테이지의 기능 저하로 인한 포커스의 불량을 사전에 방지하고, 아울러 스테이지의 파손을 방지함으로써 비용을 절감할 수 있다.The present invention relates to a device for detecting a stage tilt of a semiconductor wafer exposure apparatus. In the related art, the sliding part of the X-stage and the Y-stage and the moving guide part of the Y-stage and the base stage are moved in contact with each other with a ruler. When the stepper is repeatedly worn, the rulon is worn and the X stage and the Y stage are inclined to one side, so that the precise movement of the stage is not performed, resulting in an overlay failure. A semiconductor wafer exposure apparatus provided with an X / Y stage for moving the light source, the semiconductor wafer exposure apparatus comprising: a plurality of metal plates attached to the bottom edge of the wire stage, and attached to the top edge of the base stage so as to correspond to the respective metal plates; Bass A displacement sensor for measuring the distance to the easy, an amplifier connected to each of the displacement sensors to generate a high frequency magnetic field, a controller connected to each of the amplifiers and detecting a displacement measured by the displacement sensor; By providing a stage tilt detection device of the semiconductor wafer exposure equipment, characterized in that it comprises an output unit for outputting the displacement detected in the, to prevent in advance the failure of the focus due to deterioration of the function of the stage due to the wear of rulon, In addition, the cost can be reduced by preventing damage to the stage.
Description
본 고안은 반도체 웨이퍼 노광장비에 관한 것으로, 특히 룰론(RULON)이 마모되어 스테이지가 기울어짐으로써 발생하는 포커스 불량 등을 방지하기 위한 반도체 웨이퍼 노광장비의 스테이지 기울어짐 검출장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor wafer exposure apparatus, and more particularly, to an apparatus for tilting a stage of a semiconductor wafer exposure apparatus for preventing a focus defect or the like caused by wear of a rulon.
일반적으로 스테퍼는 레티클의 패턴을 웨이퍼 위에 전사하기 위해 스텝과 반복(STEP AND REPEAT) 방식으로 노광하는 장비를 말하는데, 이와 같은 일반적인 스테퍼가 도 1에 도시되어 있다.In general, a stepper refers to a device that exposes the pattern of the reticle in a step and repeat manner to transfer the pattern on the wafer. Such a general stepper is illustrated in FIG. 1.
이에 도시한 바와 같이 일반적인 스테퍼는, 웨이퍼척(WAFER CHUCK)(11)을 얹고 일측으로 평행 이동하는 엑스 스테이지(X-STAGE)(10)와, 그 엑스 스테이지(10)의 하측에 베이스 스테이지(30)에 지지 설치되어 상기 엑스 스테이지(10)와 교차하여 평행 이동하는 와이 스테이지(Y-STAGE)(20)로 구성된다.As shown in the drawing, a typical stepper includes an X-STAGE 10 which is placed on a wafer chuck 11 and moves in parallel to one side, and a base stage 30 below the X-stage 10. It is composed of a Y stage (Y-STAGE) 20 which is supported and installed in parallel to the X stage 10 to move in parallel.
한편, 상기 와이 스테이지(20)와 베이스 스테이지(30)의 상면에는 각각 엑스 스테이지(10) 및 와이 스테이지(20)의 이동을 가이드하는 가이드장치가 설치되고, 이들 가이드장치는 각각의 스테이지(20)(30)에 고정 설치되는데, 상기 와이 스테이지(20)와 베이스 스테이지(30)의 상면에 형성된 각각의 가이드장치는 그 구조가 동일하므로 와이 스테이지(20)의 경우를 일예로 들어 설명한다.On the other hand, a guide device for guiding the movement of the X-stage 10 and the Y-stage 20 is provided on the upper surfaces of the Y-stage 20 and the base stage 30, respectively, and these guides are each stage 20. It is fixed to the 30, each of the guide device formed on the upper surface of the y-stage 20 and the base stage 30 is the same structure and will be described taking the case of the y-stage 20 as an example.
상기 가이드장치를 보면, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 베이스 스테이지(30)의 상면 양측에 이동가이드부(31)(31')가 소정량 돌출 형성되고, 이 이동가이드부(31)(31')에 와이 스테이지(20)의 하측으로 돌출된 접동부(23)(23')가 접촉하여 이동하게 되며, 상기 이동가이드부(31)와 이동가이드부(31')의 사이에는 상기 와이 스테이지(20)가 이동가이드부(31)(31')를 따라 이동할 때 정확한 이동을 안내하는 요잉가이드(32)가 고정 설치된다.1 and 2, as illustrated in FIGS. 1 and 2, movement guide portions 31 and 31 ′ protrude a predetermined amount on both sides of an upper surface of the base stage 30, and the movement guide portion 31 is formed. A sliding part 23 (23 ') protruding downward of the y-stage 20 is brought into contact with the moving part 31', and between the moving guide part 31 and the moving guide part 31 '. When the Y stage 20 moves along the movement guide portions 31 and 31 ′, the yawing guide 32 for guiding the correct movement is fixedly installed.
그리고 상기 와이 스테이지(20)의 저면에는 와이 스테이지(20)의 좌우 흔들림을 방지하기 위해 상기 요잉가이드(32)의 폭에 대응되도록 지지 플레이트(24)(24')가 설치되며, 상기 접동부(23)(23')와 이동가이드부(31)(31') 사이에는 접촉면에 마모가 일어나는 것을 방지하기 위해 룰론(R)이라는 플라스틱 재질의 마찰방지부재가 설치된다.In addition, support plates 24 and 24 ′ are installed on the bottom surface of the y-stage 20 so as to correspond to the width of the yawing guide 32 in order to prevent left and right shaking of the y-stage 20. Between the 23 and 23 'and the moving guide parts 31 and 31', a friction preventing member made of a plastic material, such as rulon R, is installed to prevent wear on the contact surface.
미설명부호 (M)은 구동모터이고, (P)는 구동모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 스테이지를 일정한 전송 피치만큼 이동시키는 피드스크류이다.Reference numeral M denotes a drive motor, and P denotes a feed screw that converts the rotational motion of the drive motor into linear motion to move the stage by a constant transmission pitch.
상기와 같이 구성된 종래 기술에 의한 반도체 웨이퍼 노광장비의 작동을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the semiconductor wafer exposure apparatus according to the prior art configured as described above are as follows.
엑스 스테이지(10)의 상면에 설치된 웨이퍼척(11)에 노광하기 위한 웨이퍼가 진공 흡착된 상태에서, 구동모터(M)가 작동하면 피드스크류(P)는 상기 구동모터(M)의 회전동력을 직선운동으로 바꾸게 되고, 따라서 엑스 스테이지(10) 및 와이 스테이지(20)는 각각 와이 스테이지(20) 및 베이스 스테이지(30)의 상면에 설치된 요잉가이드(22)(32)의 안내에 의해 지지 플레이트(24)(24')가 밀착되어 안내되면서 각각 이동가이드부(21)(21')(31)(31')를 따라 접동부(23)(23')가 정확히 이동한 후, 웨이퍼척(11)에 놓여진 웨이퍼가 레티클(미도시)의 위치 및 초점에 부합되면 노광공정을 실시한다.In the state where the wafer for exposure to the wafer chuck 11 installed on the upper surface of the X-stage 10 is vacuum-adsorbed, when the driving motor M is operated, the feed screw P is configured to reduce the rotational power of the driving motor M. The X-stage 10 and the Y-stage 20 are changed into linear motions, and thus the X-stage 10 and the Y-stage 20 are guided by the yawing guides 22 and 32 provided on the upper surfaces of the Y-stage 20 and the base stage 30, respectively. 24 and 24 'are guided in close contact with each other, and the sliding parts 23 and 23' are precisely moved along the moving guide parts 21, 21 ', 31 and 31', respectively, and then the wafer chuck 11 If the wafer placed on the wafer conforms to the position and focus of the reticle (not shown), the exposure process is performed.
그러나, 상기와 같은 종래 기술은 엑스 스테이지(10) 및 와이 스테이지(20)의 접동부(23)(23')와 와이 스테이지(20) 및 베이스 스테이지(30)의 이동가이드부(31)(31')가 각각 룰론(R)을 사이에 두고 접촉한 상태로 이동하게 되는데, 스테퍼의 반복 작동시 도 3에 도시한 바와 같이 상기 룰론(R)이 마모되어 엑스 스테이지(10) 및 와이 스테이지(20)가 일측으로 기울어지게 됨으로써, 스테이지(10)(20)의 정밀 이동이 이루어지지 않게 되어 오버레이 불량을 유발하는 문제점이 있었다.However, the prior art as described above, the sliding parts 23 and 23 ′ of the X stage 10 and the Y stage 20, and the movement guides 31 and 31 of the Y stage 20 and the base stage 30, respectively. ') Moves in contact with each other with the ruler R interposed therebetween, and as shown in FIG. 3, the ruler R wears due to repeated operation of the stepper X stage 10 and the Y stage 20. ) Is inclined to one side, the precision movement of the stage (10) (20) is not made there is a problem that causes the overlay failure.
또한, 상기 스테이지(10)(20)의 접동부(23)(23')와 이동가이드부(31)(31')는 각기 금속으로 이루어져 있으므로 룰론(R)의 마모량이 심할 경우 스테이지(10)(20)가 파손됨으로써 비용 증가를 초래하는 문제점이 있었다.In addition, since the sliding parts 23 and 23 ′ and the moving guide parts 31 and 31 ′ of the stages 10 and 20 are made of metals, the stage 10 when the amount of wear of the rulon R is severe. There was a problem that the cost is increased as the 20 is broken.
따라서, 본 고안은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 룰론의 마모에 의한 스테이지의 기울어짐을 미리 검출함으로써 포커스 불량을 방지하고 스테이지의 파손을 방지하기 위한 반도체 웨이퍼 노광장비의 스테이지 기울어짐 검출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been devised to solve the above-described problems, and the stage tilt of the semiconductor wafer exposure apparatus for preventing the focus failure and preventing the stage from being broken by detecting the tilt of the stage due to the wear of rulon in advance. It is an object to provide a detection device.
도 1a 및 도 1b는 각각 종래 기술에 의한 반도체 웨이퍼 노광장비를 보인 사시도 및 종단면도.1A and 1B are a perspective view and a longitudinal sectional view, respectively, of a semiconductor wafer exposure apparatus according to the prior art;
도 2는 종래 기술에 의한 반도체 웨이퍼 노광장비에 스테이지가 기울어진 상태를 보인 종단면도.Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view showing a state in which the stage is inclined to the semiconductor wafer exposure apparatus according to the prior art.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 고안에 의한 기울어짐 감지장치가 구비된 스테이지를 보인 사시도 및 종단면도.3a and 3b are a perspective view and a longitudinal sectional view showing a stage equipped with a tilt detection device according to the present invention, respectively.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **** Explanation of symbols for main parts of drawings **
25 ; 금속판 41 ; 변위센서25; Metal plate 41; Displacement sensor
42 ; 증폭기 43 ; 제어부42; Amplifier 43; Control
44 ; 출력부44; Output
상기와 같은 본 고안의 목적을 달성하기 위하여, 웨이퍼척을 엑스 또는 와이 방향으로 이동시키기 위한 엑스/와이 스테이지가 구비된 반도체 웨이퍼 노광장비에 있어서, 상기 와이 스테이지의 저면 가장자리에 부착되는 복수개의 금속판과, 이 각각의 금속판에 대응되도록 베이스 스테이지의 상면 가장자리에 부착되어 상기 금속판과 베이스 스테이지와의 거리를 측정하는 변위센서와, 이 각각의 변위센서에 연결 설치되어 고주파 자계를 발생하는 증폭기와, 이 각각의 증폭기에 연결되어 상기 변위센서에서 측정된 변위량을 검출하는 제어부와, 이 제어부에서 검출된 변위량을 출력해 주는 출력부로 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 노광장비의 스테이지 기울어짐 검출장치가 제공된다.In order to achieve the object of the present invention as described above, in the semiconductor wafer exposure apparatus equipped with an X / Y stage for moving the wafer chuck in the X or Y direction, a plurality of metal plates attached to the bottom edge of the Y stage and A displacement sensor attached to the upper edge of the base stage so as to correspond to each of the metal plates and measuring a distance between the metal plate and the base stage, an amplifier connected to each displacement sensor and generating a high frequency magnetic field, A stage tilt detection apparatus of a semiconductor wafer exposure apparatus is provided, comprising a control unit connected to an amplifier of and configured to detect a displacement amount measured by the displacement sensor, and an output unit outputting the displacement amount detected by the control unit.
이하, 본 고안에 의한 반도체 웨이퍼 노광장비의 스테이지 기울어짐 검출장치의 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an embodiment of a stage tilt detection apparatus of a semiconductor wafer exposure apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 고안에 의한 반도체 웨이퍼 노광장비는 도 4a에 도시한 바와 같이, 일측 방향으로 평행 이동하는 엑스 스테이지(미도시)의 상면에 노광공정시 웨이퍼를 얹어 놓기 위한 웨이퍼척을 설치하고, 상기 엑스 스테이지의 하측에는 엑스 스테이지와 교차하여 이동하도록 와이 스테이지(20)가 베이스 스테이지(30)에 지지 설치되며, 상기 와이 스테이지(20) 및 베이스 스테이지(30)의 상면 양측에는 각각 엑스 스테이지 및 와이 스테이지(20)의 저면에 설치된 접동부(21)(21')와 접촉하여 이동하도록 이동가이드부(31)(31')를 고정 설치하고, 그 각각의 이동가이드부(31)(31')의 사이에는 엑스 스테이지 및 와이 스테이지(20)의 정확한 이동을 안내하도록 요잉가이드(32)를 설치하는 것은 종래의 기술과 동일하다.In the semiconductor wafer exposure apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 4A, a wafer chuck for placing a wafer during an exposure process is provided on an upper surface of an X stage (not shown) that is parallel to one side. The lower stage 20 is supported on the base stage 30 so as to move in cross with the X stage, and the X stage and the Y stage 20 on both sides of the upper surface of the Y stage 20 and the base stage 30, respectively. The movable guide parts 31 and 31 'are fixedly installed so as to move in contact with the sliding parts 21 and 21' provided on the bottom of each other, and between the respective movable guide parts 31 and 31 '. Installing the yawing guide 32 to guide the correct movement of the stage and the wye stage 20 is the same as in the prior art.
그러나, 본 고안에서는 도 4b에 도시한 바와 같이 상기 와이 스테이지(20)의 저면 가장자리 네 곳에 금속판(25)을 부착하고, 상기 금속판(25)에 대응되도록 베이스 스테이지(30)의 상면 가장자리 네 곳에 고주파 자계를 이용한 거리측정 센서인 변위센서(41)를 부착하고, 그 각각의 변위센서(41)에는 증폭기(42)를 연결 설치하며, 상기 증폭기(42)는 제어부(43) 및 출력부(44)에 연결 설치한다.However, in the present invention, as shown in FIG. 4B, the metal plate 25 is attached to four bottom edges of the wire stage 20, and the high frequency is applied to four upper edges of the base stage 30 so as to correspond to the metal plate 25. A displacement sensor 41, which is a distance measuring sensor using a magnetic field, is attached, and each of the displacement sensors 41 is connected to and installed with an amplifier 42. The amplifier 42 includes a control unit 43 and an output unit 44. Connect to install.
상기 변위센서(41)는 금속판(25)이 근접해 오면 그 근접거리에 반비례해서 고주파 발진 회로의 발진 진폭이 감소하게 되며, 이 진폭을 정류해서 직류전압으로 변환하여 거리를 측정하게 된다.When the metal plate 25 comes close to the displacement sensor 41, the oscillation amplitude of the high frequency oscillation circuit decreases in inverse proportion to the proximity distance. The displacement sensor 41 rectifies the amplitude and converts the amplitude into a DC voltage to measure the distance.
상기 증폭기(42)는 변위를 받아 고주파 자계를 발생하여 변위센서(41)에 공급하며, 발진 진폭의 정류된 전압을 제어부(43)에 전송한다.The amplifier 42 receives the displacement, generates a high frequency magnetic field, supplies it to the displacement sensor 41, and transmits the rectified voltage having the oscillation amplitude to the controller 43.
상기 제어부(43)는 변위센서(41)에서 측정된 변위량을 검출하며, 이 검출된 변위량은 출력부(44)에서 출력하게 된다.The controller 43 detects the amount of displacement measured by the displacement sensor 41, and the detected amount of displacement is output by the output unit 44.
상기와 같이 구성된 본 고안에 의한 반도체 웨이퍼 노광장비의 스테이지 기울어짐 검출장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the stage tilt detection device of the semiconductor wafer exposure apparatus according to the present invention configured as described above are as follows.
노광공정을 진행하기 전에 와이 스테이지(20)가 베이스 스테이지(30)의 변위센서(41)가 부착된 위치로 이동한다.The wye stage 20 moves to the position where the displacement sensor 41 of the base stage 30 is attached before the exposure process.
이동이 완료되면 증폭기(42)를 통해 전원이 공급되고, 와전류(渦電流) 변위계로 전원이 공급된다.When the movement is completed, power is supplied through the amplifier 42, and power is supplied to the eddy current displacement meter.
전류가 인가된 코일에 측정본체의 금속판(25)이 접근하면 금속판(25)에서는 코일로부터 발생하는 자속(磁束)을 제거하는 방향으로 와전류가 발생하고, 코일의 임피던스(IMPEDENCE)가 증가하게 된다.When the metal plate 25 of the measuring body approaches the coil to which the current is applied, eddy current is generated in the metal plate 25 in the direction of removing the magnetic flux generated from the coil, and the impedance of the coil increases.
코일 임피던스의 변화는 금속판(25)과 코일의 거리에 반비례하게 되는데, 이 임피던스의 변화를 전압치의 변화로 변환하여 제어부(43)로 입력하면 제어부(43)에서는 이 전압치의 변화를 거리로 환산한다.The change in the coil impedance is inversely proportional to the distance between the metal plate 25 and the coil. When the change in the impedance is converted into a change in the voltage value and input to the control unit 43, the control unit 43 converts the change in the voltage value into the distance. .
즉, 스테이지(20)의 4부분에서 측정한 값을 제어부(43)에서 거리 환산 후 이 데이터를 출력부(44)를 통해 출력한다.That is, the distance measured by the control unit 43 is converted into the value measured in the four parts of the stage 20, and the data is output through the output unit 44.
따라서, 룰론(R)이 마모되어 스테이지(20)가 어느 한쪽으로 기울어지게 되면 상술한 바와 같이 작동하여 스테이지(20)의 기울기를 검출하게 됨으로써 작업자는 이 데이터를 가지고 룰론(R)을 교체하여 스테이지(20)의 기울기를 보정하게 된다.Therefore, when the rulon R is worn and the stage 20 is inclined to either side, it operates as described above to detect the inclination of the stage 20, so that the operator replaces the rulon R with this data and thus the stage. The inclination of 20 is corrected.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 의한 반도체 웨이퍼 노광장비의 스테이지 기울어짐 검출장치는 룰론의 마모에 따른 스테이지의 기능 저하로 인한 포커스의 불량을 사전에 방지하고, 아울러 스테이지의 파손을 방지함으로써 비용을 절감할 수 있다.As described above, the stage tilt detection apparatus of the semiconductor wafer exposure apparatus according to the present invention prevents the failure of the focus due to the deterioration of the stage due to the wear of rulon and prevents damage to the stage in advance. Can be saved.
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E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
REGI | Registration of establishment | ||
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LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |