KR200356125Y1 - Mask aligner having microscope system being capable of observing plural alignment marks simultaneously - Google Patents
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Abstract
본 고안은 추가적인 광원이나 또는 추가적인 수단을 필요로 하는 일이 없이 마스크 상의 정렬마크와 웨이퍼 상의 정렬마크를 실시간으로 관측하여 정렬을 행할 수 있도록 해주는 관측현미경을 구비한 마스크얼라이너에 관한 것이다.The present invention relates to a mask aligner with an observation microscope that enables alignment by observing the alignment mark on the mask and the alignment mark on the wafer in real time without requiring additional light sources or additional means.
상기 관측현미경은 광축이 일치되어 소정의 간격을 두고서 서로 마주향하고, 배율확대를 위한 렌즈를 가지는 상,하측 현미경부들과, 상기 상,하측 현미경부에 취득하여 확대한 정렬마크들을 직각 반사하는 상,하측 제1반사수단들과, 현미경부들의 광축을 고정시켜주고 또한 제1반사수단들이 직각 반사한 이미지들을 지나가는 통로가 형성되어 있는 중공의 제1 이미지 가이드부와, 상기 하측 제1반사수단에 의해 직각 반사되어 제1 이미지 가이드의 중공부를 통해 도입되는 이미지를 재차 직각,반사하는 제2반사수단과, 상기 제1 이미지 가이드부들의 타단부들에 수직으로 연결되고 또한 상기 제2반사수단에 의해 직각,반사된 이미지를 전송하는 통로가 형성된 제2 이미지 가이드와, 반사되어 도입되는 이미지들을 광축일치시켜 소정의 이미지처리장치로 반사 및 통과시키는 프리즘류의 반사수단과, 상기 프리즘류의 반사수단을 통해 도입되는 이미지들을 소정의 디스플레이수단을 통해 디스플레이하도록 영상처리하는 수단으로 구성된다.The observation microscopes are arranged to face each other at predetermined intervals by coinciding optical axes, and to vertically reflect the upper and lower microscope units having lenses for magnification, and the alignment marks acquired and enlarged by the upper and lower microscope units. By means of a first hollow hollow image guide portion which fixes the optical axis of the lower first reflecting means, the optical axis of the microscope portion and passes through the images reflected by the first reflecting means at right angles, and by the lower first reflecting means Second reflecting means for perpendicularly reflecting and reflecting the image introduced through the hollow portion of the first image guide and being perpendicularly reflected, and perpendicular to the other ends of the first image guide portions, and perpendicularly by the second reflecting means. And a second image guide having a passage for transmitting the reflected image, and optically match the reflected and introduced images to a predetermined image processing apparatus. Reflecting means of a prism and a flow of four-pass, and consists of the image which is introduced through the reflecting means of the prism stream as a means of image processing to be displayed through a predetermined display means.
Description
본 고안은 반도체, 멤스(MEMS) 및 바이오, 신물질 제조시에 이용되는 마스크얼라이너(Mask Aligner, 정렬노광기)에 관한 것으로서, 특히 노광이 이루어지는 반도체 웨이퍼 등과 같은 기판 상에 형성된 마스크 표식과 마스크 상에 형성되어 있는 마스크 표식을 동시에 관측하면서 정렬을 행할 수 있게 해주는 현미경시스템을 가지는 마스크얼라이너에 관한 것이다.The present invention relates to a mask aligner (Mask Aligner) used in the manufacture of semiconductors, MEMS and bio, and new materials, and in particular, on a mask mark and a mask formed on a substrate such as a semiconductor wafer to be exposed. A mask aligner having a microscope system that enables alignment while observing the formed mask mark simultaneously.
통상적으로 반도체웨이퍼를 이용하여 램(RAM), 롬(ROM), 플래쉬 메모리 등과 같은 반도체소자를 제작하거나 또는 미세 기계소자를 제작하는 경우에는 웨이퍼의 상면만을 가공하여 소자를 제작하게 된다. 그러나, 최근에 초고주파 관련 소자의 접지나 열방출을 위해 웨이퍼의 하면에도 상면과 같은 여러가지 공정을 행하여 특수한 구조로 제작을 하며 또한 초미세 전자기계 소자의 경우 대부분 웨이퍼의 상면과 하면에 공정을 수행하게 된다. 이러한 공정의 순서를 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.In general, when fabricating a semiconductor device such as a RAM, a ROM, a flash memory, or the like by using a semiconductor wafer, or when manufacturing a micromechanical device, the device may be manufactured by processing only the upper surface of the wafer. However, in recent years, for the grounding or heat dissipation of microwave-related devices, various processes such as the upper surface of the wafer are performed on the lower surface of the wafer to produce a special structure. do. The order of these processes is outlined as follows.
먼저 웨이퍼의 상면에 감광액을 도포한 후 소자의 설계도와 기준좌표를 표시하나는 정렬마크가 그려진 마스크를 위치시키고 자외선을 조사하면 마스크에 그려진 설계도가 웨이퍼의 감광액막에 현상되어진다. 다음에, 식각을 통해 웨이퍼 상에 설계도의 형상을 만들고 금속을 증착하는 과정을 되풀이하여 상면 공정을 마친다. 다음, 웨이퍼의 하면공정을 위하여 웨이퍼의 하면에도 감광액을 도포하고 웨이퍼를 뒤집어 웨이퍼의 하면이 위쪽을 향하도록 위치시킨 다음에, 하면에 수행할 설계도면이 그려진 마스크를 그 위에 위치시킨다. 이때 상면의 구조와 하면의 구조를 어떠한 기준점을 기준으로 정확한 위치에 위치시키기 위하여, 이 마스크에는 상면 공정시에 사용했던 마스크에 존재하는 정렬마크가 똑 같은 위치에 존재한다. 이러한상면의 기준좌표와 하면의 기준좌표를 일치시키기 위한 장비가 마스크얼라이너이며 통상적으로 두 가지 압법으로 웨이퍼의 상,하면의 기준좌표를 일치시킨다.First, after the photoresist is applied to the upper surface of the wafer, the design and reference coordinates of the device are displayed. However, when the mask with the alignment mark is placed, and the ultraviolet rays are irradiated, the design drawn on the mask is developed on the photoresist film of the wafer. Next, the process of forming the schematic on the wafer through etching and depositing the metal is repeated to finish the top surface process. Next, a photoresist is also applied to the lower surface of the wafer for the lower surface process of the wafer, the wafer is turned upside down so that the lower surface of the wafer faces upward, and then a mask having a design drawing to be performed on the lower surface is placed thereon. In this case, in order to position the structure of the upper surface and the structure of the lower surface with respect to a certain reference point, the alignment mark existing in the mask used in the upper surface process exists in the same position in this mask. The equipment for matching the reference coordinates of the upper surface and the reference coordinates of the lower surface is a mask aligner, and generally, the reference coordinates of the upper and lower surfaces of the wafer are matched by two pressure methods.
도 1은 적외선 투과방식을 사용하는 선행기술 마스크얼라이너를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 마스크얼라이너의 구동방식은, 웨이퍼 밑부분에 적외선 광원(17)을 위치시키고 적외선을 웨이퍼(15)에 조사시켜 웨이퍼의 밑부분에 위치한 기준좌표인 정렬마크(16)를 적외선 현미경(11)과 영상처리장치(12)를 통해 모니터(13) 상에 디스플레이한다. 즉, 웨이퍼(15)의 상면에 위치한 적외선 현미경(11)과 영상처리장치(12)를 사용하여 모니터(13) 상에 나타나게 되는 웨이퍼(15) 밑부분과 마스크(14) 상의 정렬마크(도면에서는 십자형태)를 동시에 관측하면서 소정의 웨이퍼 이동수단 또는 마스크 이동수단(도시되지 않음)을 이동시켜 정렬마크를 일치시키게 된다.1 illustrates a prior art mask aligner using an infrared transmission method. In the driving method of the mask aligner shown in FIG. 1, an infrared light source 17 is positioned at the bottom of the wafer, and infrared rays are irradiated onto the wafer 15 to align the alignment mark 16, which is a reference coordinate located at the bottom of the wafer, with an infrared microscope. Display on the monitor 13 through the (11) and the image processing device (12). That is, the alignment mark on the bottom of the wafer 15 and the mask 14 that appear on the monitor 13 using the infrared microscope 11 and the image processing apparatus 12 located on the upper surface of the wafer 15 (in the drawing) While observing the cross shape at the same time, a predetermined wafer moving means or a mask moving means (not shown) is moved to match the alignment mark.
그러나, 이러한 적외선 투과방식의 경우, 적외선을 투과시키기 위하여 웨이퍼의 두께를 얇게하기 위해 웨이퍼의 뒷면을 갈아내야 하는 별도의 공정을 필요로 하며 또한 적외선 투과가 불가능한 물질을 사용하는 경우에 적외선 투과방식을 사용할 수 없다는 단점이 있다.However, such an infrared transmission method requires a separate process of grinding the back side of the wafer in order to make the thickness of the wafer thin in order to transmit infrared light, and also uses an infrared transmission method when using a material that cannot transmit infrared light. The disadvantage is that it can not be used.
도 2는 웨이퍼(25)의 하면쪽에 현미경(21)을 설치하고 또한 현미경을 통해 획득한 이미지를 저장하는 이미지 저장방식을 사용하는 선행기술 마스크얼라이너를도시한 것이다. 도 2에 도시된 마스크얼라이너의 작동방식은 다음과 같다. 웨이퍼(25)의 하면쪽에 현미경(21)이 장착된 마스크얼라이너에 웨이퍼를 장착하기 전에 마스크(24)만을 먼저 현미경(21)의 상단에 위치고정시키고, 현미경을 움직여 정렬마크(26)의 이미지를 획득하고, 그런 다음에 영상처리장치(22)를 통해 영상처리를 한다. 그런 다음에 영상처리장치(22)를 통해 영상처리된 이미지를 이미지 저장장치(27)에 저장하고, 그런 다음에 저장장치(27)에 저장된 이미지를 모니터(23) 상에 디스플레이한다. 그러면 도 2(a)에 도시된 바와 같이 모니터(23)에 마스크(24)의 정렬마크(26)가 디스플레이된다. 다음에, 마스크얼라이너에 웨이퍼(25)를 장착한 다음에 현미경(21)을 통해 웨이퍼 상에 있는 정렬마크(26')의 이미지를 취득하고, 취득한 이미지를 영상처리장치(22)를 통해 영상처리한 다음에 실시간으로 모니터(23)를 통해 디스플레이한다. 그러면, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 이미지 저장장치(27)에 저장되어 모니터(23)를 통해 디스플레이되고 있는 마스크의 정렬마크(26)와 동시에 웨이퍼의 정렬마크(26')가 디스플레이 되게 된다. 그런 다음에, 오퍼레이터는 소정의 조작장치를 이용하여 마스크와 웨이퍼의 정렬마크들의 정렬을 수행하게 된다.FIG. 2 illustrates a prior art mask aligner using an image storage method for installing a microscope 21 on the lower surface of the wafer 25 and for storing an image obtained through the microscope. The operation of the mask aligner shown in FIG. 2 is as follows. Before mounting the wafer on the mask aligner with the microscope 21 mounted on the lower surface side of the wafer 25, only the mask 24 is first fixed on the top of the microscope 21, and the microscope is moved to image the alignment mark 26. Then, image processing is performed through the image processing apparatus 22. Thereafter, the image processed by the image processing apparatus 22 is stored in the image storage device 27, and then the image stored in the storage device 27 is displayed on the monitor 23. The alignment mark 26 of the mask 24 is then displayed on the monitor 23 as shown in Fig. 2A. Next, after mounting the wafer 25 on the mask aligner, an image of the alignment mark 26 'on the wafer is acquired through the microscope 21, and the acquired image is imaged through the image processing apparatus 22. After processing, it is displayed on the monitor 23 in real time. Then, as shown in FIG. 2B, the alignment mark 26 ′ of the wafer is simultaneously formed with the alignment mark 26 of the mask stored in the image storage device 27 and displayed on the monitor 23. Will be displayed. Then, the operator performs the alignment of the alignment marks of the mask and the wafer by using a predetermined operating device.
그러나, 이와 같은 이미지 저장방식의 마스크얼라이너를 사용하게 되는 경우에는, 이미지 저장을 위한 별도의 장치를 필요로 하게 되어 마스크얼라이너의 비용이 높아지게 된다. 따라서, 자금적인 여유가 없는 소규모 기업이나 대학 연구소에서는 쉽게 구입할 수 없을 수 있다.However, when the mask aligner of the image storage method is used, a separate device for storing the image is required, thereby increasing the cost of the mask aligner. As a result, it may not be readily available at small businesses or university research labs that do not have the money to afford it.
본 고안의 목적은, 추가적인 광원이나 또는 추가적인 수단을 필요로 하는 일이 없이 마스크 상의 정렬마크와 웨이퍼 상의 정렬마크를 실시간으로 관측하여 정렬을 행할 수 있도록 해주는 관측현미경을 구비하는 마스크얼라이너를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a mask aligner having an observation microscope that enables alignment by observing alignment marks on a mask and alignment marks on a wafer in real time without requiring additional light sources or additional means. .
본 고안의 목적을 달성하기 위해서, 본 고안의 마스크얼라이너에 사용되는 상기 관측현미경은 광축이 일치되어 소정의 간격을 두고서 서로 마주향하고, 배율확대를 위한 렌즈를 가지는 상,하측 현미경부들과, 상기 상,하측 현미경부에 취득하여 확대한 정렬마크들을 직각 반사하는 상,하측 제1반사수단들과, 일단부가 상기 상,하측 현미경부들에 일체로 연결되어 현미경부들의 광축을 고정시켜주고 또한 제1반사수단들이 직각 반사한 이미지들을 지나가는 통로가 형성되어 있는 중공,원통형의 제1몸체부와, 상기 하측 제1반사수단에 의해 직각 반사되어 제1몸체부의 중공부를 통해 도입되는 이미지를 재차 직각,반사하는 제2반사수단과, 상기 제1몸체부들의 타단부들에 수직으로 연결되어 상기 몸체부들을 일체화시키며 또한 상기 제2반사수단에 의해 직각,반사된 이미지를 전송하는 통로가 형성된 제2몸체부와, 상기 상측 제1반사수단에 의해 직각,반사된 이미지와, 상기 제2반사수단에 의해 직각,반사된 이미지들을 광축일치시켜 소정의 이미지처리장치로 반사 및 통과시키는 프리즘류의 반사수단과, 상기 프리즘류의 반사수단을 통해 도입되는 이미지들을 소정의 디스플레이수단을 통해 디스플레이하도록 영상처리하는 수단으로 구성된다.In order to achieve the object of the present invention, the observation microscopes used in the mask aligner of the present invention, the optical axis is matched to face each other at a predetermined interval, and the upper and lower microscope parts having a lens for magnifying magnification, and Upper and lower first reflecting means for perpendicularly reflecting the enlarged alignment marks acquired on the upper and lower microscope units, and one end of which is integrally connected to the upper and lower microscope units to fix the optical axis of the microscope units. The first and second hollow body and the cylindrical body having a passage through which the reflecting means pass through the images reflected at right angles and the image reflected at right angles by the lower first reflecting means and introduced through the hollow portion of the first body portion are again perpendicular or reflective. The second reflecting means and the second reflecting means perpendicularly connected to the other ends of the first body portions to integrate the body portions, and are directly connected by the second reflecting means. A second body portion having a passage for transmitting each reflected image, an image perpendicularly and reflected by the upper first reflecting means, and images perpendicularly and reflected by the second reflecting means are optically matched to each other. Reflecting means for reflecting and passing through the image processing apparatus, and means for image processing to display images introduced through the reflecting means of the prism through predetermined display means.
도 1은 적외선 투과방식을 사용하는 선행기술 마스크얼라이너를 도시한 도면.1 shows a prior art mask aligner using an infrared transmission method.
도 2는 웨이퍼의 하면쪽에 현미경을 설치하고 또한 현미경을 통해 획득한 이미지를 저장하는 이미지 저장방식을 사용하는 선행기술 마스크얼라이너를 도시한 도면.FIG. 2 illustrates a prior art mask aligner using an image storage method for installing a microscope on the bottom side of the wafer and also storing images acquired through the microscope. FIG.
도 3은 본 고안에 따른 마스크얼라이너에 사용되는 현미경시스템을 개략적으로 도시한 도면.Figure 3 schematically shows a microscope system used in the mask aligner according to the present invention.
도 4는 본 고안에 따른 마스크얼라이너의 구성을 개략적으로 도시한 도면.4 is a view schematically showing a configuration of a mask aligner according to the present invention.
도 3은 본 고안의 마스크얼라이너에 사용되는, 마스크와 같은 소정의 투명소재에 형성되는 정렬마크와 같은 표식과 반도체 웨이퍼와 같은 피처리재의 소정면에 형성되는 정렬마크와 같은 표식을 실시간으로, 동시에 관측할 수 있도록 해주는 현미경시스템을 도시한 것으로서, (a)는 현미경의 개략적인 구조와, 광축을 도시한 도면이고, (b)는 본 고안에 따른 현미경시스템을 이용하여 마스크와 웨이퍼의 표식정렬을 수행하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 3 shows, in real time, a mark such as an alignment mark formed on a predetermined transparent material such as a mask and an mark such as an alignment mark formed on a predetermined surface of a workpiece, such as a semiconductor wafer, used in the mask aligner of the present invention. As a microscope system for observing, (a) shows the schematic structure of the microscope and the optical axis, and (b) shows the alignment of the markings of the mask and the wafer using the microscope system according to the present invention. It is a diagram schematically showing how to perform.
도 1의 (a)을 참조하여 본 고안에 따른 현미경시스템의 구성을 간략히 살펴보면 다음과 같다. 현미경시스템은(100)은 크게, 서로간에 광축이 일치되어 소정의 간격을 두고서 마주보는 상,하측 현미경부들(110)과, 상기 현미경들의 광축이 일치된 상태로 유지하기 위해 일단부가 상기 현미경들에 수직으로 고정되고 또한 현미경들이 취득한 이미지를 현미경에 대해 지각방향으로 인도하는, 중공, 원통형의 제1 상,하측 이미지 가이드부들(120 및 120')과, 상기 상,하측 이미지 가이드부들의 타단부에 직각 연결되어 상기 하측 이미지 가이드부를 통해 인도되는 이미지를 재차 직각방향으로 인도하며 또한 상기 이미지를 출력하는 제2 이미지 가이드부(130)와, 그리고 상기 제2 이미지 가이드부를 통해 출력되는 이미지를 수신하여 영상처리하는 CCD 카메라와 같은 영상처리장치(140)로 구성된다.Referring to Figure 1 (a) briefly look at the configuration of the microscope system according to the present invention. Microscope system 100 is large, the upper and lower microscope portions 110 facing each other at predetermined intervals with the optical axes coincide with each other, and one end is connected to the microscopes in order to keep the optical axes of the microscopes coincide. Hollow, cylindrical first upper and lower image guides 120 and 120 ', which are fixed vertically and guide the images acquired by the microscopes to the microscope, and the other ends of the upper and lower image guides. The second image guide unit 130 which is connected to the right angle and guides the image delivered through the lower image guide unit to the right angle direction again and outputs the image, and receives the image output through the second image guide unit It is composed of an image processing device 140 such as a CCD camera to process.
상기 상,하측 현미경부들(110)은 피사체의 확대를 위한 소정의 렌즈(140)를포함하고 또한 초점조정을 위해 신축자재로 상하 이동하게 된다. 중공, 원통형의 제1 상,하측 이미지 가이드부들(120 및 120')들은 밀폐된 그 일단부에 바로 접하는 옆부분을 통해 현미경부들(110)의 이미지 출력부와 중공, 연결되고, 상기 일단부에는 현미경들이 취득한 확대 이미지들을 상기 일단부에서 타단부쪽으로 인도하기 위한 제1 및 제2반사수단(150 및 150')들이 45°각도로 설치된다. 상기 제1 하측 이미지 가이드부(120')의 밀폐된 타단부에는 상기 제2반사수단(150')에 의해 반사된 이미지들을 영상처리장치(140)로 인도하기 위해 재차 직각으로 반사시키는 제3 반사수단(160)이 45°각도로 설치된다. 상기 제1상측 이미지 가이드부(120)의 밀폐된 타단부에는 프리즘과 같은 제4 반사, 투과수단(170)이 45°각도로 설치되어, 상기 제1 반사수단(150)과 제3 반사수단(160)으로부터 인도되어 오는 이미지들을 이미지처리장치(140)로 출력한다. 상기 제1 상측 이미지 가이드부(120)와 상기 제1 하측 이미지 가이드부(120')의 밀폐된 타단부의 바로 인접하는 측면부들은 상기 제3 반사수단(160)에 의해 반사되어 오는 이미지를 인도하고 또한 상기 가이드부들을 고정시키기 위한 제2 가이드부(130)가 연결된다.The upper and lower microscope units 110 include a predetermined lens 140 for enlarging a subject and move up and down with a stretchable material for focus adjustment. The hollow, cylindrical first upper and lower image guide portions 120 and 120 'are hollow and connected to the image output portions of the microscope portions 110 through a side portion directly in contact with one end thereof, which is closed. First and second reflecting means 150 and 150 'for guiding magnified images acquired by the microscopes from the one end to the other end are installed at a 45 ° angle. A third reflection for reflecting the image reflected by the second reflecting means 150 'at right angles again to the image processing apparatus 140 at the other closed end of the first lower image guide part 120'. Means 160 are installed at a 45 ° angle. A fourth reflective and transmissive means 170, such as a prism, is installed at an angle of 45 ° to the other closed part of the first upper image guide part 120, so that the first reflective means 150 and the third reflective means ( The images delivered from the 160 are output to the image processing apparatus 140. Side portions immediately adjacent to the other closed end of the first upper image guide part 120 and the first lower image guide part 120 ′ guide the image reflected by the third reflecting means 160. In addition, the second guide portion 130 for fixing the guide portion is connected.
도 3의 (b)는 본 고안에 따른 현미경시스템을 사용하여 마스크와 같은 투명 기재와 반도체 웨이퍼 등과 같은 기판에 형성되어 있는 정렬표식을 실시간으로 관측하면서 정렬을 수행하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.Figure 3 (b) is a schematic view showing the alignment performed by observing the alignment marks formed on a transparent substrate such as a mask and a substrate such as a semiconductor wafer using a microscope system according to the present invention in real time .
마스크(24)를 위쪽에 재치하고, 그 아래쪽에는 노광작업이 이루어지게 되는반도체 웨이퍼와 같은 기판(25)을 위치시킨 다음에, 마스크와 기판 상에 형성된 정렬마크(26 및 26')의 위, 아래쪽에 상,하측 현미경(110)들을 위치시킨다.The mask 24 is placed on the upper side, and a substrate 25 such as a semiconductor wafer on which the exposure operation is to be placed below the mask 24, and then on the alignment marks 26 and 26 'formed on the mask and the substrate, The upper and lower microscopes 110 are positioned below.
그러면 마스크 위쪽에 있는 상측의 현미경은 마스크(24) 상에 형성되어 있는 정렬마크(26)의 이미지를 확대, 취득하고, 현미경이 취득한 이미지는 제1 상측 이미지 가이드부(120)의 일단부에 45°각도로 설치되어 있는 제1 반사수단(150)에 의해 직각으로 반사되어 가이드의 타단부쪽으로 진행한 다음에, 상기 타단부에 형성되어 있는 제4 반사, 투과수단(170)에 의해 재차 직각 반사되어 영상처리장치(140)로 도입된다. 그러면, 영상처리장치는 현미경이 취득한 정렬마크(26)를 디지털 이미지 처리한 다음에 이를 디스플레이(180)를 통해 표시하게 된다. 따라서, 디스플레이(180) 상에 정렬마크(26)가 실시간으로 표시된다.Then, the upper microscope above the mask enlarges and acquires the image of the alignment mark 26 formed on the mask 24, and the image obtained by the microscope is 45 at one end of the first upper image guide part 120. Is reflected at right angles by the first reflecting means 150 provided at an angle and proceeds toward the other end of the guide, and is then reflected again by the fourth reflecting and transmitting means 170 formed at the other end. And introduced into the image processing apparatus 140. Then, the image processing apparatus digitally processes the alignment mark 26 acquired by the microscope and then displays it on the display 180. Thus, the alignment mark 26 is displayed on the display 180 in real time.
웨이퍼 아래쪽에 있는 하측 현미경은 웨이퍼(25) 상에 형성되어 있는 정렬마크(26')를 확대, 취득하고, 현미경이 취득한 이미지는 제1 하측 이미지 가이드부(120')의 일단부에 45°각도로 설치되어 있는 반사수단(150')에 의해 직각으로 반사되어 가이드부(120')의 타단부쪽으로 진행되어, 타단부에 형성되어 있는 제3반사수단(150')에 의해 다시 직각 반사되어 제2 이미지 가이드부(130)를 통과해 제4 반사, 투과수단(170)을 거쳐 영상처리장치(140)에 도입되게 된다. 그러면 영상처리장치는 하측 현미경이 취득한 정렬마크(26')를 디지털 이미지 처리한 다음에 디스플레이의 화면을 통해 실시간으로 표시하게 된다. 따라서, 도면에 도시된 것과같이, 디스플레이의 화면에는 상측 현미경이 실시간으로 취득한 정렬표식(26)과 하측 현미경이 실시간으로 취득한 정렬표식(26')이 동시에 표시되게 된다. 그런 다음에, 오퍼레이터는 소정의 조정장치(도시되지 않음)를 조작하여 웨이퍼를 x-y축으로 이동시키거나 또는 마스크를 x-y축으로 이동시켜 정렬표식들 일치시켜 정렬을 수행하게 된다.The lower microscope under the wafer enlarges and acquires the alignment mark 26 'formed on the wafer 25, and the image acquired by the microscope is 45 degrees at one end of the first lower image guide portion 120'. Is reflected at right angles by the reflecting means 150 'installed at the other end, and proceeds toward the other end of the guide portion 120' and is reflected at right angles by the third reflecting means 150 'formed at the other end. 2 is introduced into the image processing apparatus 140 by passing through the image guide unit 130, through the fourth reflection, transmission means 170. The image processing apparatus then digitally processes the alignment mark 26 'acquired by the lower microscope and displays it in real time through the screen of the display. Therefore, as shown in the figure, the alignment marker 26 acquired by the upper microscope in real time and the alignment marker 26 'obtained by the lower microscope in real time are simultaneously displayed on the screen of the display. The operator then operates a predetermined adjustment device (not shown) to move the wafer to the x-y axis or to move the mask to the x-y axis to match the alignment markers to perform the alignment.
도 4는 본 고안에 따른 마스크얼라이너를 개략적으로 도시한 도면으로서, 도 3에서 설명한 현미경시스템을 구비한다. (a)는 정면에서 바라본 개략적인 모습이고, (b)는 측면에서 바라본 개략적인 모습이다. 마스크얼라이너의 대부분의 구성은 종래와 동일 또는 유사하지만 정렬에 필요한 현미경시스템은 선행기술의 현미경시스템보다는 진보된 것이다.4 is a view schematically showing a mask aligner according to the present invention, and includes a microscope system described with reference to FIG. 3. (a) is a schematic view from the front, and (b) is a schematic view from the side. Most of the construction of the mask aligner is the same or similar to the conventional one, but the microscope system required for alignment is more advanced than the microscope system of the prior art.
본 고안에 따른 마스크얼라이너는 베이스부(210)와, 마스크(24)를 지지하는 마스크지지대(220)와, 반도체 웨이퍼 등의 기판(25)을 지지하는 기판지지대(230)와, 마스크와 웨이퍼의 정렬을 수행하고 또한 이미지를 영상처리하는 영상처리장치(140)를 가지는 한 쌍의 현미경시스템(100)과, 정렬이 완료된 후 노광작업을 수행하는 노광수단(240)과, 상기 현미경시스템과 노광수단을 지지하고 또한 현미경시스템과 노광수단을 이동시키는 수단들을 내장하는 구동부(250)와, 일단부가 구동부 상측의 축(260)에 축연결되고 또한 타단부가 노광수단(240)에 연결되어 구동부의 이동수단에 의해 상기 노광수단을 축회전시키는 제1연결봉(270)과, 일단부가 현미경시스템에 연결되고 타단부가 구동부에 연결되고 또한 구동부의 구동수단에 의해 현미경시스템을 전,후로 이동시키는 제2연결봉(280)과, 상기 현미경시스템을 통해 취득하여 영상처리장치에서 영상처리가 된 이미지를 디스플레이하는 디스플레이수단(180)으로 구성된다.The mask aligner according to the present invention includes a base portion 210, a mask support 220 for supporting the mask 24, a substrate support 230 for supporting a substrate 25 such as a semiconductor wafer, and a mask and a wafer. A pair of microscope system 100 having an image processing apparatus 140 for performing alignment and image processing, exposure means 240 for performing an exposure operation after the alignment is completed, and the microscope system and exposure means And a driving part 250 for supporting the microscope system and moving means for moving the exposure means, one end of which is axially connected to the shaft 260 above the driving part, and the other end of which is connected to the exposure means 240, thereby moving the driving part. A first connecting rod 270 which axially rotates the exposure means by means, one end of which is connected to the microscope system, the other end of which is connected to the driving portion, and the driving means of the driving portion moves the microscope system back and forth. The second consists of a connecting rod 280, and a display means 180 that acquires through the microscope system displays an image that the image processed by the image processing apparatus.
상기와 같이 구성된 마스크얼라이너의 동작을, 도 3과 도 4를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.The operation of the mask aligner configured as described above will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
먼저 마스크지지대(220)에 마스크(24)를 재치한 다음에, 노광이 이루어지게 될 반도체 웨이퍼 등과 같은 기판(25)을 기판지지대(230) 위에 재치한다. 그런 다음에, 구동부(250) 내측에 설치된 소정의 구동수단을 구동시켜 제2연결봉을 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 마스크지지대와 기판지지대 쪽으로(화살표 방향) 현미경시스템들(100)을 이동시키고, 현미경시스템들의 현미경부(110)가 마스크와 웨이퍼 상의 정렬마크(26 및 26') 바로 위에 위치할 때까지 이동시킨다. 그러면, 현미경시스템에 부착된 영상처리장치(140)에 영상처리된 현미경의 영상이 디스플레이수단(180)에 디스플레이되게 된다. 이때, 도 4의 (a)의 좌측 현미경시스템에 의해 관측되는 이미지가 디스플레이수단의 좌측편에 디스플레이되고 또한 우측 현미경시스템의 의해 관측되는 이미지가 디스플레이수단의 우측편에 디스플레이될 수 있다. 그러나, 이와 같대, 한 디스플레이수단에 두 개의 영상을 디스플레이하는 대신에 두 개의 디스플레이수단을 사용하여 별도로 디스플레이할 수도 있다.다음에, 오퍼레이터는 디스플레이수단에 디스플레이되는 정렬마크(26 및 26')들을 확인하면서, 소정의 조종장치(도시되지 않음)를 사용하여 기판지지대(230) 또는 마스크지지대(220)를 이동시켜 정렬을 수행한다. 정렬이 완료된 다음에, 다시 구동부(250) 내측의 구동수단을 사용하여 현미경시스템(100)들을 구동부(250)쪽으로 후퇴시키고, 그런 다음에 구동부(250) 내측의 또 다른 구동수단을 통해 축(260)을 회전시켜 노광수단(240)을 마스크지지대(220) 바로 위쪽에 위치시킨다. 그런 다음에, 노광작업을 수행하게 된다.First, the mask 24 is placed on the mask support 220, and then a substrate 25 such as a semiconductor wafer to be exposed is placed on the substrate support 230. Then, the predetermined driving means installed inside the driving unit 250 is driven to move the second connecting rod toward the mask support and the substrate support (arrow direction) as shown in FIG. 4 (b). And move until the microscope section 110 of the microscope systems is positioned directly above the alignment marks 26 and 26 'on the mask and wafer. Then, the image of the microscope processed by the image processing apparatus 140 attached to the microscope system is displayed on the display means 180. At this time, the image observed by the left microscope system of FIG. 4A may be displayed on the left side of the display means, and the image observed by the right microscope system may be displayed on the right side of the display means. However, instead of displaying two images on one display means, it is also possible to display them separately using two display means. Next, the operator checks the alignment marks 26 and 26 'displayed on the display means. In the meantime, alignment is performed by moving the substrate support 230 or the mask support 220 using a predetermined control device (not shown). After the alignment is completed, the microscope system 100 is retracted toward the driving unit 250 by using the driving unit inside the driving unit 250 again, and then the shaft 260 through another driving unit inside the driving unit 250. Rotate) to position the exposure means 240 directly above the mask support 220. Then, the exposure operation is performed.
따라서, 적외선과 같은 추가적인 광원을 사용하여 정렬을 수행하지 않고서 실시간으로 마스크와 웨이퍼의 정렬을 수행할 수 있기 때문에, 적외선을 사용하는 방식에서 필요한 부수적인 웨이퍼면 가공 공정 등을 행할 필요가 없어서 작업효율이 향상되고 또한 공정 비용이 절감할 수 있는 효과가 있고 또한 적외선 광원과 같은 추가적인 광원이 필요없기 때문에 마스크얼라이너의 구성이 간략해지고 또한 제작비용이 저렴해지는 효과가 있다.Therefore, since the alignment of the mask and the wafer can be performed in real time without performing the alignment using an additional light source such as infrared light, it is not necessary to perform the additional wafer surface processing process required in the method using infrared light and thus work efficiency. This improves the process cost and the effect of reducing the cost, and also the need for an additional light source, such as an infrared light source, simplifying the configuration of the mask aligner and lowering the manufacturing cost.
또한 이미지 저장수단과 추가적인 수단을 필요로 하는 일이 없이 마스크 상의 정렬마크와 웨이퍼 상의 정렬마크를 실시간으로 관측하면서 정렬을 행할 수 있기 때문에, 현미경시스템의 제작비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the alignment can be performed while observing the alignment mark on the mask and the alignment mark on the wafer in real time without requiring an image storage means and additional means, there is an effect that the manufacturing cost of the microscope system can be reduced.
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