KR20030003391A

KR20030003391A - Exposure device for semiconductor device

Info

Publication number: KR20030003391A
Application number: KR1020010039128A
Authority: KR
Inventors: 김홍익; 전호열
Original assignee: 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2001-06-30
Filing date: 2001-06-30
Publication date: 2003-01-10
Also published as: KR100391000B1

Abstract

PURPOSE: An exposure device for semiconductor device is provided to improve productivity by controlling a superconductive wafer stage with the use of magnetic material instead of a motor except a specific portion. CONSTITUTION: The wafer stage of an exposure device is controlled with five magnetics that operate on line motion(X, Y, and Z direction). A rotator(25) of the stage supporter controls rotation.

Description

Exposure device for semiconductor device

본 발명은 반도체 노광장치에 관한 것으로, 웨이퍼 스테이지를 초전도체를이용하고 모터 대신 마그네틱 물질을 이용하여 초전도체 웨이퍼 스테이지를 조정함으로써 부품의 마모나 노이즈로 인한 웨이퍼 스테이지의 오동작을 줄여 반도체 소자의 제조 공정 수율을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 노광장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor exposure apparatus, wherein a wafer stage is used as a superconductor, and a magnetic material instead of a motor is used to adjust the superconductor wafer stage to reduce the wafer stage malfunction due to component wear and noise, thereby improving the yield of a semiconductor device manufacturing process. The exposure apparatus of the semiconductor element which can be improved.

반도체 장비 중 스테퍼(Stepper)나 스캐너(Scanner)와 같은 노광장비, 중첩 정확도(overlay accuracy) 측정장비, 박막두께 측정장비, 결함 검사(defect inspection) 장비 등은 웨이퍼 스테이지의 구동이 X,Y,Z,θ 축으로 구동을 조정하는 모터들에 의해서 이루어진다. 상기 모터의 운동은 선형운동(Linear Motion) 가이드나 리드 스크류(Lead Screw) 등에 전달되어 웨이퍼 스테이지가 구동하게 된다.Among semiconductor equipment, wafer equipment such as stepper or scanner, overlay accuracy measuring equipment, thin film thickness measuring equipment, defect inspection equipment, etc. , by motors adjusting the drive to the θ axis. The motion of the motor is transmitted to a linear motion guide or lead screw to drive the wafer stage.

도 1a 와 도 1b 는 종래의 일반적인 노광장비의 웨이퍼 스테이지의 구조를 도시한 단면도 및 평면도이다.1A and 1B are a cross-sectional view and a plan view showing the structure of a wafer stage of a conventional general exposure apparatus.

도시된 종래의 웨이퍼 스테이지(12)의 구동을 설명하면 다음과 같다.The driving of the conventional wafer stage 12 shown is as follows.

웨이퍼(13)가 웨이퍼 홀더(11)에 의해 웨이퍼 스테이지(12)로 로딩(loading) 되면, 스테이지 지지대(1) 위의 X 스테이지(5)와 Y 스테이지(3)가 LM 가이드를 따라 이동하여 베이스-라인 체크를 하게 되고, 다시 웨이퍼 정렬을 하게 된다. 이때 스테이지의 스테핑(Stepping)의 정확도에 따라 스텝퍼의 웨이퍼 정렬의 값을 정확히 보정할 수 있게 된다. 그리고 회로 선폭의 정확한 구현을 위해서는 스텝퍼의 렌즈의 초점을 웨이퍼 위에 정확히 맞춰주기 위해 Z 스테이지(7)가 구동하게 된다. 이 부분은 구현하려는 회로의 선폭의 해상도에 아주 밀접하게 영향을 주는 요인으로서, 그 구동이 항상 원할하지 못하면 웨이퍼 위에 형성되는 패턴들이 디포커스(Defocus) 에 의해 노칭(Notching)이 발생하거나 아예 패턴이 형성하지 못하게 된다.When the wafer 13 is loaded into the wafer stage 12 by the wafer holder 11, the X stage 5 and the Y stage 3 on the stage support 1 move along the LM guide to move the base. -Line check and wafer alignment again. At this time, it is possible to accurately correct the wafer alignment value of the stepper according to the accuracy of the stepping of the stage. In order to accurately implement the circuit line width, the Z stage 7 is driven to accurately focus the lens of the stepper on the wafer. This part is a factor that affects the resolution of the line width of the circuit to be implemented very closely. If the driving is not always desired, the patterns formed on the wafer may be notched by defocus or the pattern may be lost. Will not form.

도 1b 는 웨이퍼 스테이지의 평면도로, X축 모터(15), Y축 모터(17)가 스테이지 지지대(12)의 인접부에 위치해 있다. 그리고 간섭계 이동경(19)과 조도 측정 센서(21) 등이 웨이퍼 스테이지(12)의 소정 위치에 각각 설치되어 있다.1B is a plan view of the wafer stage, in which the X-axis motor 15 and the Y-axis motor 17 are located adjacent to the stage support 12. And the interferometer moving mirror 19, the illumination intensity sensor 21, etc. are provided in the predetermined position of the wafer stage 12, respectively.

일반적으로 위에서 기술한 방법대로 오랜 기간동안 장비가 사용되어 질 때 모터의 구동에 있어서 모터 내부의 마찰에 의한 마모와 발생되는 열에 의해 스테이지의 구동의 정확성에 문제가 발생된다. 또한 LM 가이드나 리드 스크류의 마모에 의해서 스테이지의 구동의 정확성에 역시 문제가 발생되고, 이로 인한 공정진행의 수율이 저하되게 된다.In general, when the equipment is used for a long time as described above, the wear of the motor and the heat generated by the friction of the motor in driving the motor causes problems in the accuracy of the driving of the stage. In addition, the wear of the LM guide or lead screw also causes a problem in the accuracy of the driving of the stage, thereby lowering the yield of the process progress.

만약 구동을 위해 모터에 전달되는 펄스(전기적 신호)에 노이즈(Noise)가 희석되면 스테이지 구동에 있어서 오동작하게 되고 정확한 위치로의 이동이 이루어지지 않게 된다.If the noise is diluted in the pulse (electrical signal) transmitted to the motor for driving, the motor malfunctions in the stage driving and the movement to the correct position is not performed.

이러한 문제들로 인해 공정상의 정확도와 수율이 저하된다. 예컨데, 포토리소그라피(Photolithography) 공정 진행시 노광 장비의 정확도에 문제가 있으면, 웨이퍼의 얼라인(align)에 문제가 발생되고, 이로 인해 웨이퍼에 이미 형성되어 있는 층(layer)과의 정렬에도 문제가 발생된다. 또한 X,Y,Z,θ 축 모터들의 구동이 이루어진 후, 스테이지가 원하는 위치로 이동하게 되고, 이를 통해서 노광 슈트(Shot)로의 이동도 이루어지므로 공정 수율이 저하되는 것이다.These problems reduce process accuracy and yield. For example, if there is a problem with the accuracy of the exposure equipment during the photolithography process, there is a problem with the alignment of the wafer, which causes a problem with alignment with a layer already formed on the wafer. Is generated. In addition, after the driving of the X, Y, Z, θ motors, the stage is moved to the desired position, through which the movement to the exposure chute (Shot) is made, so that the process yield is reduced.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은웨이퍼 스테이지를 초전도체를 이용하고 일부 소정 부위를 제외하고는 모터 대신 마그네틱 물질을 이용하여 초전도체 웨이퍼 스테이지를 조정함으로써 부품의 마모나 노이즈로 인한 웨이퍼 스테이지의 오동작을 줄여 반도체 소자의 제조 공정 수율을 향상시킬 수 있는 반도체 소자의 노광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, the present invention by using the superconductor wafer stage, except for some predetermined parts by adjusting the superconductor wafer stage using a magnetic material instead of a motor, wear or noise of the parts It is an object of the present invention to provide a semiconductor device exposure apparatus capable of reducing the malfunction of the wafer stage due to the semiconductor device, thereby improving the yield of the semiconductor device manufacturing process.

도 1a 는 종래의 일반적인 노광장비의 웨이퍼 스테이지의 구조를 도시한 단면도,1A is a cross-sectional view showing the structure of a wafer stage of a conventional general exposure apparatus;

도 1b 는 종래의 일반적인 노광장비의 웨이퍼 스테이지의 개략적인 평면도,1B is a schematic plan view of a wafer stage of a conventional general exposure apparatus,

도 2a 와 도 2b 는 본 발명에 따른 초전도체를 이용한 노광장비의 웨이퍼 스테이지의 단면도,2A and 2B are cross-sectional views of a wafer stage of an exposure apparatus using a superconductor according to the present invention;

도 3 은 초전도 웨이퍼 스테이지의 미세회전 바를 장착한 상태의 단면도.3 is a cross-sectional view of a state in which the microrotation bar of the superconducting wafer stage is mounted.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

1,23 : 스테이지 지지대 3∼9 : Y,X,Z,θ 스테이지1,23: stage support 3-9: Y, X, Z, θ stage

11,29 : 웨이퍼 홀더 12 : 웨이퍼 스테이지11,29: wafer holder 12: wafer stage

13 : 웨이퍼 15 : X축 모터13: wafer 15: X-axis motor

17 : Y축 모터 25 : 회전자(Rotator)17: Y-axis motor 25: Rotator

27 : 초전도체 31 : 바(bar)27: superconductor 31: bar

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 노광장치는 웨이퍼 스테이지 지지대와, 상기 웨이퍼 스테이지 지지대상에 중심 회전축이 결착되어 회전하는 회전자와, 상기 회전자의 상부에 위치한 초전도체와, 상기 초전도체 상부에 위치한 웨이퍼 홀더 및 상기 웨이퍼 홀더의 회전방향을 X,Y,Z 방향으로 조정가능하도록 웨이퍼 스테이지 사방에 설치된 마그네틱을 포함하는 구성으로 한다.The semiconductor exposure apparatus according to the present invention for achieving the above object is a wafer stage support, a rotor having a central rotation axis is attached to the wafer stage support object and rotated, a superconductor located on the rotor and the upper portion of the superconductor The wafer holder is positioned and a magnet is provided on all sides of the wafer stage so that the rotational direction of the wafer holder can be adjusted in the X, Y, and Z directions.

상기 본 발명에 의하면, 상기 마그네틱은 초전도체 스테이지의 X 및 Y 방향의 거리를 조정할 수 있도록 4개의 자성체를 웨이퍼 스페이지 사방에 설치하도록 하며, 특히 초전도체 스테이지의 Z 축 방향의 거리를 조정할 수 있도록 하부 스테이지 지지대 내부에 마그네틱을 장착하도록 한다.According to the present invention, the magnetic is to install four magnetic materials on all four sides of the wafer spage so that the distance in the X and Y direction of the superconductor stage, in particular the lower stage to adjust the distance in the Z axis direction of the superconductor stage Make sure that the magnetic is mounted inside the support.

또한 본 발명의 웨이퍼 홀더는 테프론 웨이퍼 홀더로 하며, 초전도체의 내부에 일련의 바를 구비함으로써 초전도체 스테이지의 부상상태의 미세한 회전방향을 조절할 수 있다.In addition, the wafer holder of the present invention is a Teflon wafer holder, by providing a series of bars inside the superconductor, it is possible to control the minute rotation direction of the floating state of the superconductor stage.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 와 도 2b 는 본 발명에 따른 초전도체를 이용한 노광장비의 웨이퍼 스테이지의 단면도이다.2A and 2B are cross-sectional views of a wafer stage of an exposure apparatus using a superconductor according to the present invention.

상기 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 노광장비의 웨이퍼 스테이지는 5개의 마그네틱(미도시)에 의해 구동이 조정된다. 즉, 웨이퍼 스테이지의 정면과 후면의 마그네틱으로 Y 방향의 거리를 조정하고, 양측면에 있는 마그네틱으로 X 방향의 거리를 조정한다. 그리고 Z 방향의 조정은 스테이지 지지대에 부착되어 있는 마그네틱으로 조정되고, 거시적인 회전 방향의 조정은 스테이지 지지대의 회전자(Rotator)(25)로 조정하게 된다. 이 부분은 기존의 회전 방향의 조정과 같은 방법을 사용한다. 그러나 부상상태의 미세한 회전 방향의 조정은 도 3 에 도시된 바와 같이 초전도 스테이지에 아주 미세한 크기로 부착된 바(bar)(31)와 4개의 마그네틱 주위로 부착된 센서(미도시)로 센싱하여 조정한다.Referring to the drawings, the wafer stage of the exposure apparatus according to the present invention is driven by five magnetic (not shown). That is, the distance in the Y direction is adjusted by the magnets on the front and rear surfaces of the wafer stage, and the distance in the X direction is adjusted by the magnets on both sides. And the adjustment of the Z direction is adjusted by the magnetic attached to the stage support, the macroscopic adjustment of the rotation direction is adjusted by the rotor (25) of the stage support. This part uses the same method as the existing direction of rotation. However, the adjustment of the fine rotational direction of the floating state is sensed by a bar 31 attached to the superconducting stage with a very fine size and a sensor (not shown) attached around four magnetics as shown in FIG. 3. do.

또한 초전도성의 유지를 위한 극저온은 초전도 스테이지에 플렉시블(flexible)한 선을 통해 액체 헬륨이 공 테프론을 일정 두께로 만들어 조합한다.In addition, the cryogenic temperature for maintaining superconductivity combines liquid helium to form a constant thickness of the ball Teflon through a flexible line on the superconducting stage.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명은 반도체 노광장비에 있어서 자성체와 초전도체를 이용한 웨이퍼 스테이지를 구비함으로써 종래의 일반적인 반도체 공정 장비중 노광 장비나 계측 장비들의 웨이퍼 스테이지의 구동에 대한 조정이 모터와 LM 가이드나 리드 스크류에 의해서 이루어 지고 있음으로 발생되는 오동작과 제조공정 수율의 저하를 방지할 수 있으며, 나아가 웨이퍼 스테이지의 구동의 정확성과 안정성 및 공정 수율 향상을 도모할 수 있다.As described above, the present invention provides a wafer stage using a magnetic material and a superconductor in a semiconductor exposure apparatus, so that the adjustment of the driving of the wafer stage of the exposure equipment or the measurement equipment in the conventional semiconductor processing equipment is performed by the motor and the LM guide. The malfunction caused by the lead screw and the reduction of the manufacturing process yield can be prevented, and the accuracy and stability of the driving of the wafer stage can be prevented and the process yield can be improved.

Claims

X, Y a wafer stage support, a rotor having a central rotational axis coupled to the wafer stage support, and rotating, a superconductor positioned on the rotor, a wafer holder positioned on the superconductor, and a rotation direction of the wafer holder. And a magnet provided on all sides of the wafer stage so as to be adjustable in the Z direction.

The method of claim 1,

The magnetic device is a semiconductor exposure apparatus, characterized in that four magnetic materials are provided on all four sides of the wafer page so as to adjust the distance in the X and Y directions of the superconductor stage.

The method according to claim 1 or 2,

And a magnetic body mounted inside the lower stage support to adjust the distance in the Z-axis direction of the superconductor stage.

The method of claim 1,

And the wafer holder is a teflon wafer holder.

The method of claim 1,

And a series of bars in the superconductor to adjust a minute rotational direction of the floating state.