KR200249359Y1 - 스텝퍼의 웨이퍼 홀더 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스텝퍼의 웨이퍼 홀더에 관한 것으로서, 상면 중앙에 관통홀(120)이 형성되며, 관통홀(120)에 반도체웨이퍼를 진공 흡착하는 진공척(130)이 회전 가능하게 슬라이드 삽입되는 웨이퍼 장착부(100)와; 진공척(130)을 제 1 모터(211)에 의해 상하로 구동시키는 수직구동수단(210)과, 진공척(130)을 제 2 모터(221)에 의해 회전시키는 회전구동수단(220)으로 이루어지는 구동부(200)와; 웨이퍼 장착부(100)의 상측에 설치된 가이드레일(310)을 따라 이동하여 진공척(130)에 진공 흡착된 반도체웨이퍼의 오리엔테이션 플랫(orientation flat)을 감지하여 감지신호를 출력하는 감지부(300)와; 감지부(300)로부터 출력되는 감지신호를 수신하며, 구동부(200)의 제 1 및 제 2 모터(211,221)를 제어하는 제어부(400)를 포함하는 것으로서, 웨이퍼 홀더가 프리얼라인 스테이지를 대신하여 반도체웨이퍼의 로테이션 성분을 보정함으로써 웨이퍼 홀더에 반도체웨이퍼가 로딩/언로딩되는 시간을 줄임과 동시에 반도체웨이퍼의 사진 공정에 소요되는 시간을 단축시키며, 반도체웨이퍼의 사진 공정에 소요되는 시간을 단축시킴으로써 반도체 소자의 생산성을 향상시키는 효과를 가지고 있다.

Description

스텝퍼의 웨이퍼 홀더{WAFER HOLDER OF STEPPER}

본 고안은 스텝퍼의 웨이퍼 스테이지에 구비된 웨이퍼 홀더에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 홀더가 프리얼라인 스테이지를 대신하여 반도체웨이퍼의 로테이션 성분을 보정함으로써 웨이퍼 홀더에 반도체웨이퍼가 로딩/언로딩되는 시간을 단축시키는 스텝퍼의 웨이퍼 홀더에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하기 위한 공정중에는 소자 패턴을 형성하는 공정으로서 사진 공정이 있으며, 사진 공정은 반도체웨이퍼 표면에 전체적으로 감광막을 형성하여 빛을 주사한 후 감광막 식각 용액을 이용하여 패턴화된 감광막을 스트립하여 소정의 감광막 패턴을 형성하는 공정이다.

사진 공정에 사용되는 노광장치인 스텝퍼(stepper)는 감광막 패턴을 형성하기 위한 빛을 발생하며, 소정 패턴에 따라 선택적으로 감광막에 빛을 주사한다.

이러한 스텝퍼는 오리엔테이션 플랫(Orientation Flat)의 위치를 검출하여 반도체웨이퍼를 정렬하는 프리얼라인(pre-align) 스테이지와, 프리얼라인 스테이지로부터 이송된 반도체웨이퍼가 장착되어 사진 공정을 수행하는 웨이퍼 스테이지를 구비하고 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 스텝퍼의 프리얼라인 스테이지의 개략적인 사시도이다. 도시된 바와 같이, 프리얼라인 스테이지(10)는 내부에 상측으로 돌출되는 웨이퍼 흡착면(11a)을 구비한 진공척(11)이 구비된다. 따라서, 프리얼라인 진공척(11)이 웨이퍼 흡착면(11a)에 반도체웨이퍼를 진공 흡착함으로써 프리얼라인스테이지(10)에 반도체웨이퍼를 고정시킨다.

프리얼라인 스테이지(10)의 상측에는 가이드레일(20)을 따라 이동하는 감지부(30)가 구비되며, 감지부(30)의 하면에 구비된 복수의 센서(미도시)가 진공척(11)에 흡착 고정된 반도체웨이퍼의 오리엔테이션 플랫(orientation flat)을 감지함과 아울러 진공척(11)이 회전함으로써 반도체웨이퍼의 로테이션 성분을 정렬한다.

로테이션 성분이 정렬된 반도체웨이퍼는 웨이퍼 로딩아암(미도시)에 의해 사진 공정이 수행되는 웨이퍼 스테이지로 이송된다.

반도체웨이퍼의 사진 공정을 수행하는 웨이퍼 스테이지를 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 2은 종래의 기술에 따른 스텝퍼의 웨이퍼 스테이지의 개략적인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 웨이퍼 스테이지(40)는 X,Y 스테이지(41,42), 레벨링 테이블(43), 웨이퍼 홀더(wafer holder;44) 및 이동경(45)을 포함하고 있다.

X 스테이지(41)는 Y 스테이지(42)의 상측에 미도시된 복수의 니들베어링을 구비하여 결합되어 있으며, Y 스테이지(42)는 X 스테이지(41)의 하측에 위치함과 아울러 베이스 스테이지(46)의 상측에 복수의 니들베어링(42a)을 구비하여 결합되어 있다.

이러한, X,Y 스테이지(41,42)는 1 회의 노광 즉, 1 샷마다 반도체웨이퍼를 X축 및 Y축 방향으로 고속으로 이동시키는 동작을 반복한다.

레벨링 스테이지(43)는 X 스테이지(41) 위에 설치되고, 상측에는 웨이퍼 홀더(44)가 설치되며, 3점의 상하 구동부(47)에 의해 지지되어 수직방향(Z)으로 오토포커스 정렬 및 레벨링 동작을 동시에 실행하게 된다.

상하 구동부(47)는 모터(47a)의 회전에 의하여 수평방향으로 이동하는 캠(47b)의 경사면을 따라 레벨링 스테이지(43)의 하면에 구비된 베어링(47c)이 이동함으로써 레벨링 스테이지(43)를 상하로 이동시킨다.

따라서, 레벨링 스테이지(43)의 상하 이동에 의해 웨이퍼 홀더(44)도 함께 상하 이동을 하게 되어 웨이퍼 홀더(44)에 흡착 고정된 반도체웨이퍼의 표면과 스텝퍼의 축소투영 렌즈와의 거리를 일정하게 갖도록 하여 축소투영 렌즈의 포커스의 위치를 보정하게 된다.

또한, 웨이퍼 홀더(44)에 흡착 고정된 반도체웨이퍼가 고온공정 등의 프로세스 처리에 따른 휘어짐 또는 비틀림이 발생시 이를 보정하여 축소투영 렌즈의 결상면과 반도체웨이퍼 표면을 고속.고정밀도로 맞추게 된다.

웨이퍼 홀더(44)는 레벨링 테이블(43) 위에 설치되며, 반도체웨이퍼를 흡착하여 고정하는 것으로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 홀더(44)는 그 상측 중앙에 세 개의 핀(44a)이 수직으로 결합되어 있으며, 상면에 웨이퍼 안착홈(44b)이 형성되어 있다.

따라서, 스텝퍼의 프리얼라인 스테이지(10)로부터 웨이퍼 로딩아암(미도시)에 의해 이송되는 반도체웨이퍼를 흡착하기 위하여, 웨이퍼 홀더(44)의 세 개의 핀(44a)이 수직으로 상승하여 반도체웨이퍼의 하면을 진공 흡착하여 웨이퍼 안착홈(44b)에 안착시키게 된다.

이와 같은 종래의 기술에 따른 웨이퍼 홀더(44)는 반도체웨이퍼가 로딩시에 발생하는 로테이션(rotation) 성분의 정렬이 불량시 이를 자체적으로 보정할 수 없으므로 웨이퍼 홀더(44)에 흡착 고정된 반도체웨이퍼의 로테이션 성분을 보정하기 위하여 웨이퍼 홀더(44)로부터 반도체웨이퍼를 언로딩하여 프리얼라인 스테이지(10)로 재이송시켜 로테이션 성분을 보정하였다.

따라서, 웨이퍼 홀더(44)에 로딩된 반도체웨이퍼의 로테이션 성분을 보정하기 위하여 프리얼라인 스테이지(10)로 재이송시켜 로테이션 성분을 보정한 후 웨이퍼 스테이지(40)로 다시 로딩하는 시간이 많이 소요되며, 디바이스(device)가 증가함에 따라 정렬 불량이 다발하기 때문에 전체적인 반도체 소자의 생산율을 저하시키게 된다.

본 고안은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은 웨이퍼 홀더가 프리얼라인 스테이지를 대신하여 반도체웨이퍼의 로테이션 성분을 보정함으로써 웨이퍼 홀더에 반도체웨이퍼가 로딩/언로딩되는 시간을 줄임과 동시에 반도체웨이퍼의 사진 공정에 소요되는 시간을 단축시키며, 반도체웨이퍼의 사진 공정에 소요되는 시간을 단축시킴으로써 반도체 소자의 생산성을 향상시키는 스텝퍼의 웨이퍼 홀더를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 고안은, 상면 중앙에 관통홀이 형성되며, 관통홀에 반도체웨이퍼를 진공 흡착하는 진공척이 회전 가능하게 슬라이드 삽입되는 웨이퍼 장착부와; 진공척을 제 1 모터에 의해 상하로 구동시키는 수직구동수단과, 진공척을 제 2 모터에 의해 회전시키는 회전구동수단으로 이루어지는 구동부와; 웨이퍼 장착부의 상측에 설치된 가이드레일을 따라 이동하여 진공척에 진공 흡착된 반도체웨이퍼의 오리엔테이션 플랫(orientation flat)을 감지하여 감지신호를 출력하는 감지부와; 감지부로부터 출력되는 감지신호를 수신하며, 구동부의 제 1 및 제 2 모터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구동부의 수직구동수단은, 제 1 모터의 회전축에 축결합되며, 수직으로 형성되는 리드스크류(lead screw)와; 리드스크류에 결합되는 너트가 일단에 형성되며, 타단이 진공척의 하단에 결합되는 이송부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 스텝퍼의 프리얼라인 스테이지의 개략적인 사시도,

도 2은 종래의 스텝퍼의 웨이퍼 스테이지의 개략적인 단면도,

도 3은 종래의 스텝퍼의 웨이퍼 홀더의 사시도,

도 4는 본 고안에 따른 스텝퍼의 웨이퍼 홀더가 구비된 웨이퍼 스테이지의 단면도,

도 5는 본 고안에 따른 스텝퍼의 웨이퍼 홀더의 제어 블럭도,

도 6은 본 고안에 따른 스텝퍼의 웨이퍼 홀더의 웨이퍼 장착부의 사시도,

도 7은 본 고안에 따른 스텝퍼의 웨이퍼 홀더의 구동부를 나타낸 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 웨이퍼 장착부 110 : 안착홈

120 : 관통홀 130 : 진공척

200 : 구동부 210 : 수직구동수단

211 : 제 1 모터 220 : 회전구동수단

221 : 제 2 모터 300 : 감지부

400 : 제어부

이하, 본 고안의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1과 동일한 부분에 대해서는 동일부호를 부여하기로 하겠다.

도 4는 본 고안에 따른 스텝퍼의 웨이퍼 홀더가 구비된 웨이퍼 스테이지의 단면도이고, 도 5는 본 고안에 따른 스텝퍼의 웨이퍼 홀더의 제어 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 스텝퍼의 웨이퍼 홀더는 크게 웨이퍼 장착부(100)와, 구동부(200)와, 감지부(300)와, 제어부(400)를 포함한다.

베이스 스테이지(46)의 상측에 설치되어 Y 방향으로 수평이동하는 Y 스테이지(42)의 상측에 X 스테이지(41)가 설치되며, X 스테이지(41)는 X 방향으로 수평이동하며 상측에 레벨링 스테이지(43)가 설치된다.

레벨링 스테이지(43)는 X 스테이지(41)의 상측에 설치되고, 3점의 상하 구동부(47)에 의해 지지되어 수직방향(Z)으로 동작하며, 상측에 웨이퍼 장착부(100)가 설치된다.

웨이퍼 장착부(100)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상면에 반도체웨이퍼가 안착되는 안착홈(110)을 형성하고, 상면 중앙에 관통홀(120)이 형성되며, 관통홀(120)에 진공척(130)이 회전 가능하게 슬라이드 삽입되어 관통홀(120)을 통해 진공척(130)의 상단이 돌출되거나 삽입된다.

한편, 웨이퍼 장착부(100)는 그 하측에 내부 공간을 형성하는 하우징(140)이 결합되어 레벨링 스테이지(43)에 설치되며, 하우징(140)의 내부 공간에는 진공척(130) 및 구동부(200)가 위치한다.

진공척(130)은 웨이퍼 장착부(100)의 관통홀(120)에 회전가능하게 슬라이드 삽입되며, 진공척(130)의 상단에는 반도체웨이퍼를 진공 흡착하기 위하여 복수의 진공흡입구를 구비한 웨이퍼흡착면이 형성되며, 진공흡입구와 연결된 진공펌프(미도시)를 통해 흡입력을 제공받는다.

구동부(200)는 진공척(130)을 제 1 모터(211)에 의해 상하로 구동시키는 수직구동수단(210)과, 진공척(130)을 제 2 모터(221)에 의해 회전시키는 회전구동수단(220)으로 이루어져 있다.

도 7은 본 고안에 따른 스텝퍼의 웨이퍼 홀더의 구동부를 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 수직구동수단(210)은 수직으로 형성되고 상단이 웨이퍼 장착부(100)의 하면에 회전 가능하게 결합되며 하단이 제 1 모터(211)의 회전축에축결합되는 리드 스크류(lead screw;213)와, 리드 스크류(213)에 결합되는 너트(214a)가 일단에 형성되며 타단이 진공척(130)의 하단에 결합되는 이송부재(214)를 포함한다.

또한, 회전구동수단(220)은 제 2 모터(221)의 회전축에 진공척(130)이 축결합되며, 제 2 모터(221)가 회전시 제 2 모터(221)의 본체가 회전하는 것을 방지하기 위하여 제 2 모터(221)는 그 일측이 이송부재(214)로부터 연장 형성된 회전방지부재(223)에 결합된다.

감지부(300)는 웨이퍼 장착부(100)의 상측에 설치된 가이드레일(310)에 결합됨과 아울러 가이드되어 좌우로 이동한다.

감지부(300)가 가이드레일(310)을 따라 진공척(130)에 진공 흡착된 반도체웨이퍼의 상측으로 이동하면, 감지부(300)의 하면에 구비된 복수의 감지센서(미도시)가 반도체웨이퍼의 오리엔테이션 플랫(orientation flat)을 감지하여 감지신호를 출력한다.

제어부(400)는 감지부(300)로부터 출력되는 감지신호를 수신하며, 구동부(200)의 제 1 및 제 2 모터(211,221)를 제어한다.

한편, 제어부(400)가 구동부(200)의 제 1 및 제 2 모터(211,221)를 제어하기 위해 수직구동수단(210)은 제 1 모터(211)의 회전속도를 감지하여 위치신호를 출력하는 제 1 엔코더(212)를 포함할 수 있고, 회전구동수단(220)은 제 2 모터(221)의 회전속도를 감지하여 위치신호를 출력하는 제 2 엔코더(222)를 포함할 수 있으며, 제 1 및 제 2 엔코더(212,222)로부터 각각 출력되는 위치신호는 제어부(400)가 수신한다.

이와 같은 구조로 이루어진 스텝퍼의 웨이퍼 홀더의 동작은 다음과 같이 이루어진다.

스텝퍼에 장착된 웨이퍼카세트로부터 웨이퍼 로딩아암에 의해 반도체웨이퍼가 웨이퍼 장착부(100)의 상측에 위치하면, 제 1 모터(211)가 회전함으로써 진공척(130)의 웨이퍼흡착면이 웨이퍼 장착부(100)의 상측으로 돌출되고, 돌출된 웨이퍼흡착면에 반도체웨이퍼가 흡착된다.

이 때, 감지부(300)는 가이드레일(310)을 따라 이동하여 웨이퍼 장착부(100)의 상측에 위치하게 되며, 감지부(300)의 감지센서는 진공척(130)에 진공 흡착된 반도체웨이퍼의 오리엔테이션 플랫을 감지하여 감지신호를 출력한다.

감지부(300)로부터 출력된 감지신호를 제어부(400)는 수신함과 아울러 제 2 모터(221)를 구동시킴으로써 진공척(130)을 회전시켜 반도체웨이퍼의 오리엔테이션 플랫을 정렬한다.

반도체웨이퍼의 정렬이 완료되면, 제어부(400)는 제 1 모터(211)를 구동시켜 진공척(130)의 웨이퍼흡착면이 웨이퍼 장착부(100)의 상면과 수평을 이루도록 하측으로 이동시킴으로써 진공척(130)의 웨이퍼흡착면에 흡착된 반도체웨이퍼는 웨이퍼 장착부(100)의 안착홈(110)에 안착되어 사진 공정을 수행하게 된다.

한편, 제어부(400)는 제 1 및 제 2 엔코더(212,222)로부터 각각 출력되는 위치신호를 수신받아 제 1 및 제 2 모터(211,221)를 정확하게 제어한다.

이상과 같이 본 고안의 바람직한 실시예에 따르면, 웨이퍼 홀더가 프리얼라인 스테이지를 대신하여 반도체웨이퍼의 로테이션 성분을 보정할 수 있도록 함으로써 웨이퍼 홀더에 반도체웨이퍼가 로딩/언로딩되는 시간을 줄일 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 스텝퍼의 웨이퍼 홀더는 웨이퍼 홀더가 프리얼라인 스테이지를 대신하여 반도체웨이퍼의 로테이션 성분을 보정함으로써 웨이퍼 홀더에 반도체웨이퍼가 로딩/언로딩되는 시간을 줄임과 동시에 반도체웨이퍼의 사진 공정에 소요되는 시간을 단축시키며, 반도체웨이퍼의 사진 공정에 소요되는 시간을 단축시킴으로써 반도체 소자의 생산성을 향상시키는 효과를 가지고 있다.

이상에서 설명한 것은 본 고안에 따른 스텝퍼의 웨이퍼 홀더를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 실용신안등록청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 고안의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (2)

1. 반도체 소자를 제조하기 위한 사진 공정에 사용되는 스텝퍼의 웨이퍼 홀더에 있어서,

   상면 중앙에 관통홀이 형성되며, 상기 관통홀에 반도체웨이퍼를 진공 흡착하는 진공척이 회전 가능하게 슬라이드 삽입되는 웨이퍼 장착부와;

   상기 진공척을 제 1 모터에 의해 상하로 구동시키는 수직구동수단과, 상기 진공척을 제 2 모터에 의해 회전시키는 회전구동수단으로 이루어지는 구동부와;

   상기 웨이퍼 장착부의 상측에 설치된 가이드레일을 따라 이동하여 상기 진공척에 진공 흡착된 반도체웨이퍼의 오리엔테이션 플랫(orientation flat)을 감지하여 감지신호를 출력하는 감지부와;

   상기 감지부로부터 출력되는 감지신호를 수신하며, 상기 구동부의 제 1 및 제 2 모터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스텝퍼의 웨이퍼 홀더.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동부의 수직구동수단은,

   상기 제 1 모터의 회전축에 축결합되며, 수직으로 형성되는 리드스크류(lead screw)와;

   상기 리드스크류에 결합되는 너트가 일단에 형성되며, 타단이 상기 진공척의 하단에 결합되는 이송부재;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 스텝퍼의 웨이퍼 홀더.