KR20050066809A - Device for moving wafer stage in stepper - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 리니어 모터를 이용하여 웨이퍼 스테이지를 Z축으로 이동시킬 수 있도록 하여 구동의 신뢰성을 높여 초점 불량을 해소할 수 있도록 된 노광장비의 웨이퍼 스테이지 구동장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a wafer stage driving apparatus of an exposure apparatus that can move a wafer stage to a Z axis by using a linear motor, thereby increasing the reliability of driving and eliminating focus defects.
이에 본 발명은 노광장비 웨이퍼 스테이지의 웨이퍼 테이블 하부에 수평 배치되는 고정자와 이 고정자를 따라 움직이는 가동자를 포 함하는 리니어모터와, 상기 가동자 상부에 설치되고 상단은 경사면을 이루는 캠부재, 상기 웨이퍼 테이블 하부에 설치되어 상기 캠부재의 상부 경사면에 접하는 구동롤을 포함하는 노광장비의 웨이퍼 스테이지 구동장치를 제공한다.Accordingly, the present invention provides a linear motor including a stator disposed horizontally under the wafer table of the exposure equipment wafer stage and a mover moving along the stator, a cam member installed on the mover and having an inclined surface at an upper end thereof, and the wafer table. Provided is a wafer stage driving apparatus of the exposure apparatus including a drive roll installed in the lower portion in contact with the upper inclined surface of the cam member.
Description
본 발명은 반도체 노광장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼가 놓여지는 웨이퍼 스테이지를 상하방향으로 이동시키기 위한 웨이퍼 스테이지 구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor exposure apparatus, and more particularly, to a wafer stage driving apparatus for moving the wafer stage on which the wafer is placed in the vertical direction.
반도체 소자의 제조시 소자 패턴을 형성하기 위한 사진 공정이 있다. 사진 공정은 감광막 패턴을 형성하기 위해 사용된다. 감광막 패턴은 먼저 웨이퍼 표면에 전체적으로 감광막을 형성한 후 빛을 주사한다. 이 후 감광막 식각 용액을 이용하여 패턴화된 감광막을 스트립(strip)하여 소정의 감광막 패턴을 형성하게 된다.There is a photographic process for forming a device pattern in the manufacture of a semiconductor device. Photographic processes are used to form the photoresist pattern. The photosensitive film pattern first forms a photosensitive film on the entire surface of the wafer and then scans light. Thereafter, the patterned photoresist film is stripped using the photoresist etching solution to form a predetermined photoresist pattern.
감광막 패턴을 형성하기 위한 빛을 발생하고 소정 패턴에 따라 선택적으로 감광막에 빛을 주사하기 위해 스텝퍼(stepper)인 노광장치가 사용된다. 노광장치는 빛을 발생하는 조명부, 조명부에서 발생된 빛을 축소 투영(projection)하는 투영렌즈부 및 웨이퍼를 X, Y 방향 및 Z 방향으로 이동시켜 기울기를 조정하는 웨이퍼 스테이지(stage)로 구성된다. An exposure apparatus, which is a stepper, is used to generate light for forming a photoresist pattern and to selectively scan light onto the photoresist according to a predetermined pattern. The exposure apparatus includes an illumination unit for generating light, a projection lens unit for reducing projection of light generated from the illumination unit, and a wafer stage for adjusting the inclination by moving the wafer in the X, Y and Z directions.
따라서 수은 램프 등의 조명원에서 발생된 빛은 레티클(reticle)로 입사되고, 레티클로 입사된 빛은 레티클에 형성된 패턴에 따른 빛 이미지(image)를 형성하며 빛 이미지는 투명렌즈부에서 축소된 후 웨이퍼 위에 형성된 감광막에 입사된다. 레티클의 패턴에 따른 빛 이미지가 입사된 감광막은 중합 반응되며 반응된 영역에는 레티클의 패턴이 형성되며, 웨이퍼 전체적으로 레티클 패턴을 형성하기 위해 웨이퍼 스테이지가 구동된다. 웨이퍼 스테이지는 웨이퍼를 X 및 Y축 방향으로 일정한 간격으로 이송시켜 웨이퍼 위에 형성된 감광막 전체적으로 레티클 패턴을 형성하게 된다. Therefore, light generated from an illumination source such as a mercury lamp is incident on a reticle, and the light incident on the reticle forms a light image according to a pattern formed on the reticle, and the light image is reduced in the transparent lens unit. It is incident on the photosensitive film formed on the wafer. The photoresist film to which the light image according to the pattern of the reticle is incident is polymerized and the pattern of the reticle is formed in the reacted region, and the wafer stage is driven to form the reticle pattern as a whole. The wafer stage transfers the wafer at regular intervals in the X and Y axis directions to form a reticle pattern on the entire photoresist film formed on the wafer.
웨이퍼 위에 레티클 패턴을 형성하기 위해 노광장비의 제어기는 조명원 및 웨이퍼 스테이지를 구동하며, 구동시키기 위한 데이터는 컴퓨터를 통해 입력된다. 컴퓨터를 통해 입력된 데이터는 제어기로 전송되며 제어기는 전송된 데이터에 따라 조명원을 활성화시키고 웨이퍼 스테이지를 구동시켜 웨이퍼에 형성된 감광막 전체적으로 빛 이미지가 형성되도록 한다.The controller of the exposure apparatus drives the illumination source and the wafer stage to form a reticle pattern on the wafer, and the data for driving is input through a computer. The data entered through the computer is transmitted to the controller, which activates the illumination source and drives the wafer stage in accordance with the transmitted data to form a light image throughout the photoresist formed on the wafer.
이때, 웨이퍼 위에 형성된 감광막에 레티클 패턴을 형성하기 위해 빛 이미지의 초점이 정확하게 형성되어야 된다. 이를 자동으로 조정하기 위해 웨이퍼 스테이지에 설치된 기울기 조정 장치를 통해 웨이퍼 스테이지를 z축으로 움직여 기울기를 정확하게 조정하게 된다. At this time, in order to form a reticle pattern on the photoresist formed on the wafer, the focus of the light image should be accurately formed. To adjust this automatically, the tilt adjuster installed on the wafer stage adjusts the tilt by moving the wafer stage along the z axis.
웨이퍼 스테이지를 z축으로 움직이기 위한 종래의 구동장치는 도 2에 예시되어 있다.A conventional drive for moving the wafer stage to the z axis is illustrated in FIG.
상기 도면에 의하면, 종래의 반도체 노광장치의 웨이퍼 스테이지 구동장치는 웨이퍼 테이블(50)의 외주면을 따라 세 곳에 위치하며, 웨이퍼가 장착되는 웨이퍼 테이블(50)의 저부에 설치된 구동롤(51)이 놓여지고 상면이 일정각도로 경사진 캠부재(52)와, 캠부재 하부에 설치되는 암나사부재(53), 이 암나사부재에 치합되는 이송스크류(54), 이 이송스크류 선단에 연결되어 이송스크류를 정역 회전시키기 위한 구동모터(55)를 포함한다.According to the figure, the wafer stage driving apparatus of the conventional semiconductor exposure apparatus is positioned along three outer circumferential surfaces of the wafer table 50, and the driving roll 51 provided at the bottom of the wafer table 50 on which the wafer is mounted is placed. A cam member 52 having an upper surface inclined at a predetermined angle, a female screw member 53 installed under the cam member, a transfer screw 54 engaged with the female screw member, and a tip of the transfer screw connected to the tip of the transfer screw It includes a drive motor 55 for rotating.
따라서 구동모터가 정역회전작동되면 이송스크류에 치합된 암나사부재가 이송스크류를 따라 이동하게 되고 이 암나사부재가 설치된 캠부재가 이동하여 캠부재의 경사면에 구동롤을 매개로 놓여진 웨이퍼 스테이지가 상하방향으로 이동하게 됨으로써 최종적으로 웨이퍼 스테이지에 놓여진 웨이퍼의 기울기를 조정하여 정확하게 노광장치의 초점을 자동으로 조정할 수 있게 된다. Accordingly, when the drive motor is operated in reverse rotation, the female screw member engaged with the transfer screw moves along the transfer screw, and the cam member provided with the female screw member moves to move the wafer stage placed on the inclined surface of the cam member via the driving roll in the vertical direction. By moving, it is possible to automatically adjust the focus of the exposure apparatus precisely by adjusting the tilt of the wafer finally placed on the wafer stage.
그러나 상기한 종래의 구조는 구동수단으로써 DC 모터가 사용됨에 따라 모터의 회전운동을 직선운동으로 전환하기 위해 이송스크류를 사용하게 되며 이에 따라 장치의 구조가 복잡하고 이송스크류와 치합되는 암나사부재의 유격 발생으로 신뢰도가 떨어지는 문제점이 있다. However, the above-described conventional structure uses a transfer screw to convert the rotational movement of the motor into a linear movement as the DC motor is used as the driving means. Therefore, the structure of the device is complicated and the play of the female screw member engaged with the transfer screw. There is a problem that the reliability is lowered.
또한, 정밀도 유지가 어려워 초점 불량에 따른 재작업이 빈번히 발생하는 문제점이 있다.In addition, it is difficult to maintain the precision, there is a problem that frequent rework occurs due to poor focus.
이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 리니어 모터를 이용하여 웨이퍼 스테이지를 Z축으로 이동시킬 수 있도록 하여 구동의 신뢰성을 높여 초점 불량을 해소할 수 있도록 된 노광장비의 웨이퍼 스테이지 구동장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, the wafer of the exposure equipment that can be used to move the wafer stage to the Z-axis using a linear motor to solve the focus failure to increase the reliability of the drive The purpose is to provide a stage drive.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 웨이퍼 스테이지 상에 리니어모터를 설치하고, 이 리니어 모터의 구동력을 이용하여 웨이퍼 테이블을 승하강시킴으로써 웨이퍼 테이블의 상하운동을 리니어모터의 직선운동에서 바로 얻도록 함을 그 요지로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a linear motor on the wafer stage, and moves the wafer table up and down by using the driving force of the linear motor so that the vertical motion of the wafer table is directly changed from the linear motion of the linear motor. To get it.
이를 위해 본 발명은 웨이퍼 스테이지의 웨이퍼 테이블 하부에 수평 배치되는 고정자와 이 고정자를 따라 움직이는 가동자를 포함하는 리니어모터와, 상기 가동자 상부에 설치되는 캠부재, 상기 웨이퍼 테이블 하부에 설치되어 상기 캠부재의 상부 경사면에 접하는 구동롤을 포함한다.To this end, the present invention provides a linear motor including a stator disposed horizontally under the wafer table of the wafer stage and a mover moving along the stator, a cam member disposed above the mover, and a cam member installed below the wafer table. It includes a driving roll in contact with the upper inclined surface.
따라서 리니어모터를 제어작동시키게 되면 고정자를 따라 가동자가 직선운동하게 되고 이 가동자자의 직선운동은 바로 캠부재와 구동롤을 통해 웨이퍼 테이블로 전달되어 웨이퍼 테이블을 상하로 직선운동시키게 되는 것이다.Therefore, when the linear motor is controlled and operated, the mover moves linearly along the stator, and the mover linear movement is directly transmitted to the wafer table through the cam member and the driving roll to linearly move the wafer table up and down.
바람직하게는 상기 고정자에 가동자를 슬라이딩 가능하게 지지할 수 있도록 가동자 내에 베어링블럭이 설치될 수 있다.Preferably, a bearing block may be installed in the mover to slidably support the mover.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광장비의 웨이퍼 스테이지 구동장치를 도시한 개략적인 사시도이다.1 is a schematic perspective view showing a wafer stage driving apparatus of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
먼저 노광장치에 대해 살펴보면 빛을 발생하는 조명부, 조명부에서 발생된 빛을 축소 투영(projection)하는 투영렌즈부 및 웨이퍼를 X, Y 방향 및 Z 방향으로 이동시켜 기울기를 조정하는 웨이퍼 스테이지(stage)로 구성된다. First, an exposure apparatus will be described. An illumination unit for generating light, a projection lens unit for projecting light generated from the illumination unit, and a wafer stage for adjusting the tilt by moving the wafer in the X, Y, and Z directions It is composed.
여기서 상기 웨이퍼 스테이지는 웨이퍼를 X 및 Y축 방향으로 일정한 간격으로 이송시켜 웨이퍼 위에 형성된 감광막 전체적으로 레티클 패턴을 형성하게 되는 데, 웨이퍼 위에 형성된 감광막에 레티클 패턴을 형성하기 위해 빛 이미지의 초점이 정확하게 형성되어야 되며 이를 조정하기 위해 웨이퍼 스테이지에 설치된 본 구동장치를 통해 웨이퍼 스테이지를 Z축으로 움직여 기울기를 정확하게 조정하게 된다. Here, the wafer stage transfers the wafer at regular intervals in the X and Y-axis directions to form a reticle pattern on the entire photoresist film formed on the wafer. In order to form a reticle pattern on the photoresist film formed on the wafer, the focus of the light image must be accurately formed. In order to adjust this, the inclination of the wafer stage is accurately moved by moving the wafer stage to the Z axis through the main drive installed in the wafer stage.
이하 설명에서 웨이퍼가 놓여지는 테이블(50)이 지면과 평행한 방향을 y축과 x축 그리고 지면과 수직된 방향을 Z축으로 설정한다.In the following description, the table 50 on which the wafer is placed is set to the y-axis and the x-axis and the Z-axis is the direction perpendicular to the ground.
여기서 본 구동장치는 웨이퍼 스테이지의 웨이퍼 테이블(50) 하부에 수평 배치되는 고정자(11)와 이 고정자(11)를 따라 움직이는 가동자(12)를 포함하는 리니어모터(10)와, 상기 가동자(12) 상부에 설치되는 캠부재(20), 상기 웨이퍼 테이블(50) 하부에 설치되어 상기 캠부재(20)의 상부 경사면에 접하는 구동롤(51)을 포함한다.Here, the driving device includes a linear motor 10 including a stator 11 horizontally disposed below the wafer table 50 of the wafer stage, and a mover 12 moving along the stator 11, and the mover ( 12) a cam member 20 installed at an upper portion thereof, and a driving roll 51 provided at a lower portion of the wafer table 50 to be in contact with an upper inclined surface of the cam member 20.
따라서 리니어모터(10)를 제어작동시키게 되면 고정자(11)를 따라 가동자(12)가 직선운동하게 되고 이 가동자(12)자의 직선운동은 바로 캠부재(20)와 구동롤(51)을 통해 웨이퍼 테이블(50)로 전달되어 웨이퍼 테이블(50)을 상하로 직선운동시키게 되는 것이다.Therefore, when the linear motor 10 is controlled and operated, the mover 12 moves linearly along the stator 11, and the linear movement of the mover 12 directly moves the cam member 20 and the driving roll 51. It is transmitted to the wafer table 50 through which the wafer table 50 is linearly moved up and down.
여기서 상기 고정자(11)는 로드 형태로 이루어짐이 바람직하며, 이를 위해 복수개의 영구자석을 축방향으로 적층하여 이루어진다.In this case, the stator 11 is preferably formed in a rod shape, and for this purpose, a plurality of permanent magnets are stacked in an axial direction.
그리고 상기 가동자(12)는 상기 로드 주위를 피복하는 원통형 코일로 구성되며, 원통형의 코일은 복수개의 전자석을 축방향으로 적층하여 이루어지고 상기 로드에 소정의 갭을 통해 축방향으로 상대 이동가능하게 끼워진다.And the mover 12 is composed of a cylindrical coil covering the rod surroundings, the cylindrical coil is made by stacking a plurality of electromagnets in the axial direction and to be relatively movable in the axial direction through a predetermined gap in the rod Is fitted.
바람직하게는 상기 고정자(11)에 가동자(12)를 슬라이딩 가능하게 지지할 수 있도록 가동자(12) 내에 베어링블럭이 설치될 수 있다.Preferably, a bearing block may be installed in the mover 12 to slidably support the mover 12 to the stator 11.
이하 본 장치의 작용에 대해 살펴보면, 가동자(12) 내부의 코일에 전류가 공급되면 상기 가동자(12)는 여자된다. 이때, 상기 코일에 전류가 공급이 되는지의 여부와 전류의 방향의 조합에 따라 상기 가동자(12)는 다수개의 여자모드를 가지게 된다.Referring to the operation of the device below, when the current is supplied to the coil inside the mover 12, the mover 12 is excited. At this time, the mover 12 has a plurality of excitation modes depending on the combination of the current supplied to the coil and the direction of the current.
즉, 권선 코일에 전류가 흐르게 되면 그 권선 코일에 흐르는 전류에 의해 권선 코일 주변에 플럭스가 형성되며 그 플럭스는 고정자(11)와 가동자(12)를 따라 폐루프를 형성하게 된다.That is, when a current flows in the winding coil, a flux is formed around the winding coil by the current flowing in the winding coil, and the flux forms a closed loop along the stator 11 and the mover 12.
상기 플럭스와 영구자석에 의해 형성되는 자속 즉, 플럭스의 상호 작용에 의해서 영구자석이 축방향으로 힘을 받아 상기 자속 방향에 직각인 추력방향으로 가동자(12)가 고정자(11)를 따라 소정 스텝만큼 축방향으로 직선운동하게 되며 상기 권선코일에 인가되는 전류의 방향을 번갈아 가며 바꾸어주게 되면 가동자(12)가 고정자(11)를 따라 직선왕복 운동하게 되는 것이다.The magnetic flux formed by the flux and the permanent magnet, that is, the permanent magnet is forced in the axial direction by the interaction of the flux, and the mover 12 moves along the stator 11 in the thrust direction perpendicular to the magnetic flux direction. The linear movement in the axial direction as much as the alternating direction of the current applied to the winding coil alternating the mover 12 is a linear reciprocating movement along the stator (11).
상기 가동자(12)가 고정자(11)를 따라 이동함에 따라 가동자(12) 상단에 설치되어 있는 캠부재(20)의 위치가 변하게 되고, 이에 따라 상기 캠부재(20) 상단 경사면에 놓여져 있는 웨이퍼 테이블(50)의 구동롤(51)이 경사면을 따라 구르면서 웨이퍼 테이블(50)을 상하로 이동시키게 되는 것이다.As the movable member 12 moves along the stator 11, the position of the cam member 20 installed on the upper side of the movable member 12 is changed, and thus the upper surface of the cam member 20 is placed on the inclined surface of the cam member 20. As the driving roll 51 of the wafer table 50 rolls along the inclined surface, the wafer table 50 is moved up and down.
본 발명은 이상과 같이 상당히 획기적인 기능을 갖는 웨이퍼 스테이지 구동장치를 제공하는 것을 알 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.It can be seen that the present invention provides a wafer stage driving apparatus having a significantly innovative function as described above. While exemplary embodiments of the present invention have been shown and described, various modifications and other embodiments may be made by those skilled in the art. Such modifications and other embodiments are all considered and included in the appended claims, without departing from the true spirit and scope of the invention.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 노광장비의 웨이퍼 스테이지 구동장치에 의하면, 리니어 모터를 사용하여 구동시킴에 따라 초점을 맞추는 데 있어서 정밀성과 재현성을 높일 수 있으며 장비의 마모로 인한 성능저하를 방지하고 고속운전이 가능하게 된다. According to the wafer stage driving apparatus of the exposure apparatus according to the present invention as described above, it is possible to increase the precision and reproducibility in focusing by driving using a linear motor, to prevent the performance degradation due to the wear of the equipment, Driving is possible.
또한, 리니어 모터를 이용하여 기구적인 구조를 단순화시킴으로써 설비를 단순화시킬 수 있다.In addition, a linear motor can be used to simplify the installation by simplifying the mechanical structure.
또한, 웨이퍼의 기울기를 미세하게 조정할 수 있게 되어 초점 불량을 방지할 수 있게 된다.In addition, it is possible to finely adjust the inclination of the wafer to prevent the focus failure.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노광장비의 웨이퍼 스테이지 구동장치를 도시한 개략적인 사시도,1 is a schematic perspective view showing a wafer stage driving apparatus of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 2는 종래기술에 따른 노광장비의 웨이퍼 스테이지 구동장치를 도시한 개략적인 사시도이다.2 is a schematic perspective view showing a wafer stage driving apparatus of the exposure apparatus according to the prior art.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 리니어모터 11 : 고정자10: linear motor 11: stator
12 : 가동자 20 : 캠부재12: mover 20: cam member
50 : 웨이퍼 테이블 51 : 구동롤50 wafer table 51 driving roll
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |