KR20060084050A - 노광장치용 웨이퍼 스테이지 및 이를 이용한 웨이퍼평행조절방법 - Google Patents

노광장치용 웨이퍼 스테이지 및 이를 이용한 웨이퍼평행조절방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 본 발명은 노광장치용 웨이퍼 스테이지에 관한 것으로서, X, Y방향으로 이동되는 안착부를 가지며, 안착부 상의 복수 위치에 장착되어 웨이퍼를 승하강시키는 복수개의 승하강수단 및 웨이퍼가 평행이되도록 승하강수단의 구동을 제어하는 평행조절수단을 구비함으로써 노광공정을 통해 웨이퍼 상에 회로패턴을 노광할 경우, 웨이퍼의 평행도를 실시간으로 조절하도록 하여 쇼트영역에서의 디포커스 현상을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

노광장치용 웨이퍼 스테이지 및 이를 이용한 웨이퍼 평행조절방법{Wafer Stage for Exposure Apparatus and Wafer Parallel Control Method}
도 1은 본 발명의 웨이퍼 스테이지가 장착된 노광장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 스테이지를 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 승하강수단을 보여주는 도면이다.
도 4a는 도 2에 도시된 승하강수단의 다른 장착위치를 보여주는 평면도이다.
도 4b는 도 2에 도시된 승하강수단의 또 다른 장착위치를 보여주는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 노광장치용 웨이퍼 스테이지를 이용한 웨이퍼 평행조절수단을 보여주는 흐름도이다.
** 도면의 주요부분에 대한 부호설명 **
300 : 변위센서
400 : 제어부
500 : 구동부
700 : 안착부
600 : 승하강수단
610 : 리프트핀
620 : 구동수단몸체
본 발명은 노광장치용 웨이퍼 스테이지 및 이를 이용한 웨이퍼 평행조절방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 스테이지 상에 안착되는 웨이퍼의 평행을 유지하기 위하여 상하로 조절되는 평행조절수단을 구비한 노광장치용 웨이퍼 스테이지 및 이를 이용한 웨이퍼 평행조절방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 노광기술을 이용하여 제조할 경우, 포토 마스크 또는 레티클(Reticle)에 형성된 회로패턴을 투영광학계를 매개로 하여 포토래지tm트 (Photo-Resist)등의 감광체가 도포된 반도체 웨이퍼 상의 각 쇼트영역(Shot Area)에 투영 노광하는 노광장치가 사용되고 있다.
이와 같은 노광장치는 광원과, 소정 형상의 회로 패턴이 형성된 래티클이 안착된 래티클 스테이지와, 회로패턴이 전사될 웨이퍼가 진공흡착되어 안착되는 웨이퍼 스테이지와, 광원으로부터 광이 전달되어 래티클의 회로패턴을 웨이퍼 상에 노광시키는 투영광학계를 구비한다.
일반적으로 투영광학7계 하부에 장착되는 웨이퍼 스테이지는 웨이퍼 상에 형성되는 쇼트영역을 투영광학계의 결상면에 그 중심을 맞추기 위해 XY방향으로 이동가능한 플레이트다. 물론, 래티클 스테이지도 XY방향으로 이동가능한 플레이트이 다.
따라서, 상기 쇼트영역에 투영위치를 맞추기 위해 웨이퍼 스테이지와 래티클 스테이지를 XY방향으로 가변 조정한 후, 상기와 같이 노광공정을 수행한다.
그러나, 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 스테이지상에 미세한 파티클등이 끼임에 따라서 웨이퍼가 경사지게되어 웨이퍼 상의 쇼트영역에서의 초점편차가 발생함으로 인해 CD(Critical Dimension) 불량을 유발하는 문제점이 발생한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 노광공정을 통해 웨이퍼 상에 회로패턴을 노광할 경우, 웨이퍼의 평행도를 실시간으로 조절할 수 있도록 하여 디포커스현상을 방지함과 아울러 이에 따라 제품 수율을 향상시킬 수 있는 평행조절수단을 구비한 노광장치용 웨이퍼 스테이지 및 웨이퍼 평행조절방법을 제공함에 있다.
전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 X, Y방향으로 이동되는 안착부와; 상기 안착부 상에 장착되어 웨이퍼 지지함과 아울러 승하강시키는 복수개의 승하강수단; 및 상기 웨이퍼가 평행이되도록 상기 승하강수단의 구동을 제어하는 평행조절수단을 구비한다.
여기서 상기 승하강수단들은 상기 웨이퍼 저면을 지지하되, 상기 웨이퍼 외주부를 따라 상기 안착부 상에 장착되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 승하강수단들은 상기 웨이퍼 저면 전체를 균등하게 지지하도록 상기 안착부 상에 장착되는 것이 바람직하다.
또한 상기 평행조절수단은 상기 승하강수단들에 장착되어 상기 웨이퍼 저면과의 Z축 변위값을 계측하는 변위센서와, 상기 변위센서로부터 계측된 상기 Z축 변위값들과 상기 Z축 변위값들의 평균값을 비교하여 상기 승하강수단들의 구동량을 계산하는 제어부와, 상기 제어부로부터 계산된 구동량에 따라서 상기 승하강수단을 구동시키는 구동부를 구비한다.
여기서 상기 변위센서는 광센서와 초음파센서 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 노광장치용 웨이퍼 스테이지의 웨이퍼 평행조절방법은 복수개의 승하강수단에 지지되는 웨이퍼 저면으로의 Z변위값을 계측하는 단계와; 상기 Z변위값들과, 상기 Z변위값들의 평균값을 비교하여 보정값을 산출하는 단계와; 상기 보정값에 따른 상기 승하강수단들의 구동량을 산출하는 단계; 및 상기 구동량에 따라서 상기 승하강수단들을 독립적으로 구동시켜 상기 웨이퍼를 수평으로 하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 노광장치용 웨이퍼 스테이지와 이를 이용한 웨이퍼 평행조절방법에 대해 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 본 발명의 노광장치용 웨이퍼 스테이지의 바람직한 실시예의 구성에 대해서 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 노광장치용 웨이퍼 스테이지를 개략적으로 보여주는 도면 이고, 도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 스테이지에서의 웨이퍼 평행조절 동작을 보여주기 위한 사시도이다.
도 1을 참조로 하면, 본 발명에 따르는 웨이퍼 스테이지(800)는 웨이퍼(W)상에 회로패턴을 전사하기 위한 노광장치(100)에 장착되는데, 이러한 노광장치(100)는 회로패턴이 형성된 래티클(110)과, 래티클(110)이 안착되는 래티클 스테이지(120)와, 래티클(110) 상부에 위치하여 래티클 스테이지(120) 하부에 설치된 투영광학계(130)로 광을 조사하는 광원(100)과, 투영광학계(130)를 통해 축소 투영된 회로패턴이 전사되는 웨이퍼(W)로 구성되며, 이러한 웨이퍼(W)는 본 발명에 따르는 웨이퍼 스테이지(800)상에 안착된 상태로 회로패턴이 전사되는 쇼트영역 및 평행을 맞추기 위해 X,Y 및 Z방향으로 가변된다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따르는 웨이퍼 스테이지(800)는 X,Y방향으로 이동되는 안착부(700)를 구비하고, 안착부(700) 상에 장착되어 웨이퍼(W)의 저면을 지지함과 아울러 Z방향으로 가변시키는 복수개의 승하강수단(600)을 구비하며, 승하강수단(600)에 의해 지지된 웨이퍼(W) 표면이 평행이 되도록 승하강수단(600)의 동작을 제어하는 팽행조절수단을 구비한다.
안착부(700)는 웨이퍼(W) 표면상의 회로패턴이 전사되는 영역, 즉 쇼트영역을 도 1에 도시된 투영광학계(130)의 결상면에 맞추기 위해 X축으로 가변되는 X축 안착부(710)와, Y축으로 가변되는 Y축 안착부(720)로 구성된다.
승하강수단(600)은 안착부(700) 상에 복수개로 장착되되, X축 안착부(710) 상에 장착되고, 장착위치는 웨이퍼(W) 저면을 포함하는 공간 내에 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 승하강수단(600)은 웨이퍼(W) 저면을 지지하는 리프트핀(610)과, 리프트핀(610)을 승하강구동시키는 구동수단몸체(620)로 구성된 엑츄에이터등의 승하강수단(600)인 것이 좋고, 선택적으로 승하강수단(600)은 웨이퍼(W)를 승하강 시킬 수 있는 유압구동식의 실린더와, 공압식의 실린더일 수도 있고, 나아가 별도의 모터로 구동되어 웨이퍼(W)를 승하강시키는 볼스크루일 수도 있다. 그리고, 웨이퍼(W) 저면을 지지하는 리프트핀(610)에는 웨이퍼(W)가 진공흡착되도록 진공흡입구(미도시)가 형성됨이 좋다.
그리고 승하강수단(600)에는 웨이퍼(W) 저면으로의 Z축 변위값을 계측할 수 있는 광센서등의 변위센서(300)가 적어도 하나이상 장착된다.
다음은 도 2 및 도 3을 참조로 하여, 본 발명에 따른 웨이퍼 스테이지에 장착된 평행조절수단의 구성을 설명하도록 한다.
도 2를 참조로 하면, 평행조절수단은 다수개의 승하강수단(600)들이 지지하는 위치에서의 웨이퍼(W) 저면과의 Z축 변위값을 계측하는 변위센서(300)와, 변위센서(300)로부터 계측된 Z축 변위값들과 상기 Z축변위값들의 평균값을 비교하여 승하강수단(600)들의 구동량을 계산하는 제어부(400)와, 제어부(400)에서 계산된 구동량에 따라 승하강수단(600)을 구동시키는 구동부(500)로 구성된다.
여기서 변위센서(300)는 구동수단몸체(620)상에 설치되어 리프트핀(610) 상에 지지된 웨이퍼(W) 저면과의 거리인 Z축변위값을 계측하도록 된다. 여기서 변위센서(300)는 수광부 및 발광부로 구성된 광센서인 것이 바람직하나, 초음파센서를 사용할 수도 있다.
다음은 상기와 같은 본 발명의 바람직한 실시예의 구성을 통한 동작을 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 래티클(110)에 형성된 회로패턴을 투영광학계(130)를 통해 웨이퍼(W)의 쇼트영역에 전사시키기 위해 웨이퍼(W)를 웨이퍼 스테이지(800)에 안착시킨다. 여기서 안착되는 웨이퍼(W)는 투영광학계(130)로부터의 결상면이 웨이퍼(W) 상의 쇼트영역과 평행하여야 한다.
도 2를 참조하면, 웨이퍼(W)는 X축 안착부(710)에 장착된 다수개의 승하강수단(600)의 리프트핀(610) 상부에 안착된다. 이때, 웨이퍼(W) 저면은 리프트핀(610)에 형성된 진공흡입구에 의해 진공흡착된 상태이다.
이러한 상태에서 웨이퍼(W) 쇼트영역을 투영광학계(130)의 결상면에 맞추기 위해 제어부(400)는 제 1구동부(510)에 구동신호를 주어 쇼트영역의 중심좌표에 해당하는 X,Y좌표데이타를 기준으로 X, Y안착부(710, 720)를 이동시켜 웨이퍼(W)의 위치를 가변시킨다.
이어, 제어부(400)는 평행조절수단을 구동시켜 쇼트영역면과 투영광학계(130)의 결상면이 평행하하도록 한다.
먼저, 구동수단몸체들(620)에 장착된 변위센서들(300)은 리프트핀(610) 상부에 지지된 웨이퍼(W) 저면과의 거리인 Z축 변위값들을 각각 계측하고, 이와 같이 각 웨이퍼(W) 저면과의 Z축 변위값이 계측된 상태에서 이 결과를 제어부(400)로 전달시켜 준다.
제어부(400)는 각 변위센서들(300)로부터 전달받은 Z축 변위값들이 기설정된 최소한의 오차값 범위안에 들면 웨이퍼(W)가 평행인 상태로 된 것으로 인지하여 노광공정을 그대로 진행하게하고, 오차값 범위를 벗어 나게 되면 웨이퍼(W)가 경사지게 된 것이므로 인지하여 각 승하강수단(600)을 구동시켜 웨이퍼(W)를 평행하게 한다.
여기서, 오차값은 노광공정을 진행함에 있어서 웨이퍼(W) 표면의 최소 경사값이며, 이러한 최소 경사값은 웨이퍼(W)로의 노광공정을 진행함에 있어 영향을 주지않는 최소의 Z축 변위값이다.
이어, 제어부(400)는 상기와 같이 웨이퍼(W)를 평행으로 하기 위해 전달받은 각 Z변위값들을의 평균값을 산출하고, 각 Z축변위값과 상기 평균값을 독립적으로 비교한다.
이어, 각 Z축변위값들이 상기 평균값에 근사되도록 하는 보정값을 산출한다.
이와 같이 산출된 보정값은 각 승하강수단(600)의 리프트핀(610)을 동작시키기 위한 구동량으로 산출되는데, 예컨대 상기 보정값은 승하강수단(600)의 리프트핀(610)을 Z축방향에서 양의 방향과 음의 방향으로 구동시키게 하는 값이다.
이어, 제어부(400)는 상기와 같이 산출된 구동량을 제 2구동부(520)로 전달시켜 승하강수단(600)을 구동시킨다. 즉, 다수 위치의 승하강수단(600)의 리프트핀(610)을 Z축상에서 승강 또는 하강 시킴으로써 웨이퍼(W)를 평행이되도록 맞추는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 승하강수단의 설치위치의 다른 실시예의 경우, 웨이퍼 (W) 저면의 외주부를 지지할 수 있도록 X축 안착부(710)상에 균등하게 장착될 수도 있다(도 5a 참조). 또한 또 다른 실시예의 경우, 웨이퍼(W) 저면 전체를 지지할 수 있도록 X축 안착부(710) 상에 장착될 수도 있다(도 5b 참조). 이와 같은 경우에도 상기 바람직한 실시예에서 설명한 바와 같이 제어부(40))는 각 변위센서들(300)로부터 Z축 변위값을 전달받아 각 승하강수단(600)을 구동시켜 웨이퍼(W)의 평행을 맞추는 일련의 동작은 동일하다.
다음은 본 발명의 노광장치용 웨이퍼 스테이지를 이용한 웨이퍼 평행조절방법을 설명하도록 한다.
도 2 및 도6을 참조로 하면, 본 발명에 따른 웨이퍼 평행조절방법은 웨이퍼(W) 저면을 복수 위치에서 복수개의 승하강수단(600)에 의해 지지되고 있는 각 웨이퍼(W) 지지부에서의 웨이퍼(W) 저면과의 Z변위값을 광센서등의 변위센서(300)를 통해 계측하는 단계를 거친다.(S100)
여기서, 제어부(400)는 계측된 Z변위값들이 기 설정된 최소한의 오차값 범위안에 들면 다음 단계를 진행하지 않고, 상기 오차값 범위를 벗어나게 되면 다음 단계를 진행하도록 된다.(S200)
이어, 후자의 경우에는 상기와 같이 측된 Z변위값들과, 상기 Z변위값들의 평균값과 비교하여 상기 계측된 Z변위값들과 평균값과의 오차량인 보정값을 산출하는 단계를 거친다.(S300)
여기서, 최소한의 오차값은 노광공정을 진행함에 있어서 웨이퍼(W) 표면의 최소 경사값이며, 이러한 최소 경사값은 웨이퍼(W)로의 노광공정을 진행함에 있어 영향을 주지않는 최소의 Z축 변위값이다.
다음, 보정값이 산출된 후, 이러한 보정값에 따라서 상기 웨이퍼(W) 평행을 맞추기 위해 승하강수단(600)의 리프트핀(610)을 Z축방향으로 구동시키기 위한 구동량을 산출하는 단계를 거치는데(S400), 여기서 구동량은 상기 보정값에 따른 각 위치의 복수개의 승하강수단(600)을 구동시키는데 필요한 값이다.
이어, 상기와 같이 산출된 구동량에 따라서 승하강수단(600)들을 독립적으로 구동시키는 단계(S500)를 거침으로서 웨이퍼(W)는 평행인 상태로 된다.
따라서, 본 발명에 의하면, 스텝퍼 및 스캐너등의 노광장치를 통해 웨이퍼 상에 회로패턴을 노광시킬 경우, 웨이퍼 스테이지 상에 안착되는 웨이퍼의 평행을 실시간으로 조절하게 함으로써, 웨이퍼가 경사지는 것을 방지하여 웨이퍼 쇼트영역에서의 디포커스 현상을 방지할 수 있으며, 또한, 이에 따라 생산되는 제품의 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. X, Y방향으로 이동되는 안착부;
    상기 안착부 상에 장착되어 웨이퍼 지지함과 아울러 승하강시키는 복수개의 승하강수단; 및
    상기 웨이퍼가 평행이되도록 상기 승하강수단의 구동을 제어하는 평행조절수단을 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치용 웨이퍼 스테이지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 승하강수단들은 상기 웨이퍼 저면을 지지하되, 상기 웨이퍼 외주부를 따라 상기 안착부 상에 장착된 것을 특징으로 하는 노광장치용 웨이퍼 스테이지.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 승하강수단들은 상기 웨이퍼 저면 전체를 균등하게 지지하도록 상기 안착부 상에 장착된 것을 특징으로 하는 노광장치용 웨이퍼 스테이지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 평행조절수단은 상기 승하강수단들에 장착되어 상기 웨이퍼 저면과의 Z축 변위값을 계측하는 변위센서와, 상기 변위센서로부터 계측된 상기 Z축 변위값들과 상기 Z축 변위값들의 평균값을 비교하여 상기 승하강수단들의 구동량을 계산하 는 제어부와, 상기 제어부로부터 계산된 구동량에 따라서 상기 승하강수단을 구동시키는 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치용 웨이퍼 스테이지.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 변위센서는 광센서와 초음파센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 노광장치용 웨이퍼 스테이지.
  6. 복수개의 승하강수단에 지지되는 웨이퍼 저면으로의 Z변위값을 계측하는 단계;
    상기 Z변위값들과, 상기 Z변위값들의 평균값을 비교하여 보정값을 산출하는 단계;
    상기 보정값에 따른 상기 승하강수단들의 구동량을 산출하는 단계; 및
    상기 구동량에 따라서 상기 승하강수단들을 독립적으로 구동시켜 상기 웨이퍼를 수평으로 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치용 웨이퍼 스테이지를 이용한 웨이퍼 평행조절방법.
KR1020050004311A 2005-01-17 2005-01-17 노광장치용 웨이퍼 스테이지 및 이를 이용한 웨이퍼평행조절방법 KR100678469B1 (ko)

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