KR20070078647A - 이중 웨이퍼 스테이지 및 이를 갖는 노광 시스템 - Google Patents

이중 웨이퍼 스테이지 및 이를 갖는 노광 시스템 Download PDF

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Abstract

복수개의 웨이퍼를 안착시키는 데 적합한 웨이퍼 스테이지를 제공한다. 상기 웨이퍼 스테이지는 제1 웨이퍼가 안착되는 상부 스테이지를 구비한다. 상기 상부 스테이지의 하부에 배치되고 제2 웨이퍼가 안착되는 하부 스테이지를 제공한다. 상기 상부 스테이지 및 상기 하부 스테이지 사이에 회전축이 배치된다. 상기 회전축을 구동하는 구동부가 구비된다. 상기 웨이퍼 스테이지를 갖는 노광 시스템 또한 제공한다.
웨이퍼 스테이지, 상부 및 하부 스테이지, 트윈 스캔 노광장치, 회전축

Description

이중 웨이퍼 스테이지 및 이를 갖는 노광 시스템{Dual wafer stage and exposure system having the same}
도 1은 일반적인 노광 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이중 웨이퍼 스테이지를 설명하기 위한 구성도이다.
본 발명은 반도체 소자 제조장치에 관한 것으로, 특히 웨이퍼들이 안착되는 이중 웨이퍼 스테이지 및 이를 갖는 노광 시스템에 관한 것이다.
반도체소자는 사진(photolithography) 공정, 식각 공정, 박막 증착 공정 및 확산 공정 등과 같은 단위 공정들을 사용하여 제조된다.
상기 사진 공정은 반도체기판 상에 포토레지스트막을 형성하는 코팅 단계, 상기 포토레지스트막의 소정 영역에 레티클을 사용하여 선택적으로 빛을 조사하는 노광 단계, 및 상기 노광된 포토레지스트막을 선택적으로 제거하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 현상 단계를 포함한다.
상기 노광 단계는 상기 레티클을 레티클 스테이지에 로딩하고, 상기 포토레 지스트막을 갖는 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지에 로딩하고, 상기 로딩된 레티클과 상기 로딩된 웨이퍼를 정렬하고, 상기 로딩된 레티클의 상부에 위치하는 빛을 상기 로딩된 레티클을 향해 조사하여 상기 레티클 상의 노광 패턴들의 형상을 상기 포토레지스트막에 전사시킴으로써 이루어진다.
상기와 같은 노광 단계를 수행하기 위하여 종래에는 단일 웨이퍼 스테이지를 사용하였으나, 최근에는 복수개의 웨이퍼 스테이지를 사용하는 트윈 스캔 노광장치가 개발되었다.
상기 트윈 스캔 노광장치는 실제 노광 공정이 진행되는 영역(이하, '노광부'라 칭함)과 정렬 측정을 하는 측정 영역(이하, '측정부'라 칭함)이 분리되어 진행된다. 즉, 상기 노광부에 배치된 제1 웨이퍼 스테이지 상의 웨이퍼의 노광 공정이 진행되는 동안에, 상기 측정부에서는 이전에 노광된 웨이퍼를 제2 웨이퍼 스테이지로부터 언로딩하고 노광 공정을 진행하기 위한 새로운 웨이퍼를 상기 제2 웨이퍼 스테이지에 로딩하며 로딩된 웨이퍼의 초기 측정(metrology)을 수행한다. 이와 같은 트윈 스캔 노광장치를 통해 노광공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 트윈 스캔 노광장치를 채택하는 일반적인 노광 시스템을 설명하기 위한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 트윈 스캔 노광장치를 채택하는 일반적인 노광 시스템은 베이스(10) 상에 서로 이격되게 위치하는 측정부(12)와 노광부(14 )를 구비한다. x축과 나란하게 배치되고 서로 이격되게 위치하는 제1 및 제2 x빔들(16,18)이 상기 베이스(10) 상에 제공된다. 상기 제1 및 제2 x빔들(16,18) 사이에 배치되고 y축과 나란한 제1 및 제2 y빔들(21,22)이 제공된다. 상기 제1 및 제2 x빔들(16,18) 각각을 슬라이딩하며 이동 가능한 제1 및 제2 x슬라이더들(24,26)이 상기 제1 및 제2 x빔들(16,18) 상에 배치된다. 상기 제1 및 제2 x슬라이더들(24,26) 각각에 상기 제1 y빔(21)의 양 단부들이 연결된다. 이에 따라, 상기 제1 y빔(21)은 상기 제1 및 제2 x슬라이더들(24,26)과 함께 이동 가능하다. 이와 마찬가지로, 상기 제1 및 제2 x빔들(16,18) 각각을 슬라이딩하며 이동 가능한 제3 및 제4 x슬라이더들(33,34)이 상기 제1 및 제2 x빔들(16,18) 상에 배치된다. 상기 제3 및 제4 x슬라이더들(33,34) 각각에 상기 제2 y빔(22)의 양 단부들이 연결된다. 이에 따라, 상기 제2 y빔(22)은 상기 제3 및 제4 x슬라이더들(33,34)과 함께 이동 가능하다.
상기 제1 및 제2 y빔들(21,22) 각각을 따라 슬라이딩하며 이동가능하도록 상기 제1 및 제2 y빔들(21,22) 상에 제1 및 제2 y슬라이더들(36,38)이 배치된다. 제1 웨이퍼(41)가 안착되는 제1 웨이퍼 스테이지(44)가 제1 연결부(46)를 통해 상기 제1 y빔(21)에 연결된다. 이 경우에, 상기 제1 연결부(46)는 상기 제1 웨이퍼 스테이지(44)에 탈착 가능하도록 결합된다. 이와 마찬가지로, 제2 웨이퍼(42)가 안착되는 제2 웨이퍼 스테이지(48)가 제2 연결부(49)를 통해 상기 제2 y빔(22)에 연결된다. 이 경우에, 상기 제2 연결부(49)는 상기 제2 웨이퍼 스테이지(48)에 탈착 가능하도록 결합된다.
상기 제1 웨이퍼 스테이지(44)는 제3 연결부(51)를 통해 상기 제1 x빔(16)에 연결되고, 상기 제2 웨이퍼 스테이지(48)는 제4 연결부(52)를 통해 상기 제2 x빔(18)에 연결된다. 상기 제3 및 제4 연결부들(51,52) 각각은 상기 제1 및 제2 x빔들 (16,18)을 따라 슬라이딩하며 이동 가능하게 배치된다.
상기 노광부에서 상기 제2 웨이퍼 스테이지(48) 상의 상기 제2 웨이퍼(42)의 노광 공정이 진행되는 동안에, 상기 제1 웨이퍼 스테이지(44)는 상기 측정부에 배치되어 이전의 노광된 웨이퍼를 언로딩하고 새로운 웨이퍼가 상기 제1 웨이퍼 스테이지(44) 상에 로딩된다. 상기 제1 웨이퍼 스테이지(44) 상에 로딩된 새로운 웨이퍼는 상기 측정부에서 정렬 측정된다. 새로운 웨이퍼가 로딩된 제1 웨이퍼 스테이지는 상기 제2 웨이퍼 스테이지(44) 상의 웨이퍼의 노광 공정이 완료될 때까지 상기 측정부(12)에서 대기한다.
상기 제2 웨이퍼 스테이지(44) 상의 제2 웨이퍼(42)의 노광공정이 완료된 경우에, 상기 제1 및 제2 y빔들(21,22)은 서로를 향해 이동하고, 소정의 영역에서 상기 제2 연결부(49)와 상기 제2 y슬라이더(38)가 상기 제2 웨이퍼 스테이지(48)로부터 분리되며, 분리된 제2 연결부와 제2 y슬라이더는 상기 제1 웨이퍼 스테이지(44)에 결합된다. 이 경우에, 상기 제1 연결부(46)와 상기 제1 y슬라이더(36)가 상기 제1 웨이퍼 스테이지(44)로부터 분리되며, 분리된 제1 연결부와 제1 y슬라이더는 상기 제2 웨이퍼 스테이지(48)에 결합된다. 후속하여, 상기 제1 웨이퍼 스테이지(44)는 상기 노광부(14)로 이동하고, 상기 제2 웨이퍼 스테이지(48)는 상기 측정부(12)로 이동한다.
이와 같이 상기 제1 및 제2 웨이퍼 스테이지들 각각은 단일 매수의 웨이퍼만을 안착시켜 노광 공정을 수행한다. 이에 따라, 복수개의 웨이퍼들이 안착될 수 있는 웨이퍼 스테이지가 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 복수개의 웨이퍼를 안착시키는 데 적합한 웨이퍼 스테이지를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 복수개의 웨이퍼를 안착시킬 수 있는 웨이퍼 스테이지를 갖는 노광 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 복수개의 웨이퍼를 안착시키는 데 적합한 웨이퍼 스테이지를 제공한다. 상기 웨이퍼 스테이지는 제1 웨이퍼가 안착되는 상부 스테이지를 포함한다. 상기 상부 스테이지의 하부에 배치되고 제2 웨이퍼가 안착되는 하부 스테이지를 제공한다. 상기 상부 스테이지 및 상기 하부 스테이지 사이에 회전축이 배치된다. 상기 회전축을 구동하는 구동부가 구비된다.
본 발명의 일 양태에 따른 몇몇 실시예들에 있어, 상기 구동부는 구동 모터및 상기 구동 모터와 상기 회전축을 연결하는 벨트를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 복수개의 웨이퍼를 안착시킬 수 있는 웨이퍼 스테이지를 갖는 노광 시스템을 제공한다. 상기 노광 시스템은 제1 웨이퍼가 안착되는 상부 스테이지를 포함한다. 상기 상부 스테이지의 하부에 배치되고 제2 웨이퍼가 안착되는 하부 스테이지를 제공한다. 상기 상부 스테이지 및 상기 하부 스테이지 사이에 회전축이 배치된다. 상기 회전축을 구동하는 구동부가 구비된다. 상기 상부 스테이지로부터 일정 거리 이격되도록 투영 광학계가 위치한다. 상기 투영 광학계로부터 일정 거리 이격되고 레티클이 안착되는 레티클 스테이지가 위치한다. 상기 레티클 스테이지 상에 빛을 조사하는 광원이 배치된다.
본 발명의 다른 양태에 따른 몇몇 실시예들에 있어, 상기 하부 스테이지의 하부에 배치되는 에어 풋, 상기 상부 스테이지 또는 상기 하부 스테이지에 인접하게 배치되는 빔, 및 상기 빔 상에 위치하여 상기 빔을 따라 슬라이딩 이동 가능하고 상기 상부 스테이지 또는 상기 하부 스테이지에 연결되는 슬라이더를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어, 상기 구동부는 구동 모터및 상기 구동 모터와 상기 회전축을 연결하는 벨트를 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하에서 설명되어지는 실시예들에 한정하지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 설명의 편의를 위해 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 이중 웨이퍼 스테이지를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 웨이퍼 스테이지는 상부 스테이지(62)를 구비한다. 상기 상부 스테이지(62) 상에 제1 웨이퍼(63)가 로딩될 수 있다. 상기 상부 스테이지(62)의 하부에 하부 스테이지(64)가 배치된다. 상기 하부 스테이지(64) 상에 제2 웨이퍼(65)가 로딩될 수 있다.
상기 상부 스테이지(62) 및 상기 하부 스테이지(64) 상에 안착되는 상기 제1 및 제2 웨이퍼들(63,65)은 진공 흡입부(미도시)에 의해 흡입됨으로써 고정될 수 있다.
상기 상부 스테이지(62)의 하부에 제1 레벨 엑튜에이터(67)가 배치될 수 있다. 상기 제1 레벨 엑튜에이터(67) 내에 제1 리프트 핀들(71)이 위치할 수 있다. 상기 제1 리프트 핀들(71)은 승하강 가능하도록 배치될 수 있다. 상기 제1 리프트 핀들(71)은 상기 제1 웨이퍼(63)가 상기 상부 스테이지(62) 상에 로딩되기 전에 상기 상부 스테이지(62)로부터 돌출되고, 돌출된 제1 리프트 핀들 상에 제1 웨이퍼가 안착된다. 이 경우에, 상기 제1 레벨 엑튜에이터(67)는 상기 돌출된 제1 리프트 핀들의 레벨을 조절할 수 있다. 후속하여, 상기 돌출된 제1 리프트 핀들이 하강함으로써 상기 돌출된 제1 리프트 핀들 상에 로딩된 제1 웨이퍼가 상기 상부 스테이지(62) 상에 안착될 수 있다. 이 경우에, 상기 하강된 제1 리프트 핀들은 상기 상부 스테이지(62)로부터 돌출되지 아니하고 상기 상부 스테이지(62) 내에 위치하게 된다.
상기 상부 스테이지(62) 및 상기 하부 스테이지(64) 사이에 회전축(74)이 배치된다. 상기 회전축(74)이 회전되는 경우에, 상기 회전축(74)을 중심으로 상기 상부 스테이지(62) 및 상기 하부 스테이지(64)가 회전될 수 있다. 이에 따라, 상기 상부 스테이지(62)와 상기 하부 스테이지(64)는 서로 위치를 바꿀 수 있다.
이와 같이 상기 하부 스테이지(64)가 180도 회전되어 상기 상부 스테이지(62)의 위치에 배치되는 경우에, 상기 회전된 하부 스테이지 상에 제2 웨이퍼(65)가 안착된다. 이 경우에, 상기 하부 스테이지(64)의 하부에 제2 레벨 엑튜에이터 (68)가 배치될 수 있다. 상기 제2 레벨 엑튜에이터(68) 내에 제2 리프트 핀들(72)이 위치할 수 있다. 상기 제2 리프트 핀들(72)은 승하강 가능하도록 배치될 수 있다. 상기 제2 리프트 핀들(72)은 상기 제2 웨이퍼(65)가 상기 회전된 하부 스테이지 상에 로딩되기 전에 하부 스테이지로부터 돌출되고, 돌출된 제1 리프트 핀들 상에 제2 웨이퍼가 안착된다. 이 경우에, 상기 제2 레벨 엑튜에이터(68)는 상기 돌출된 제2 리프트 핀들의 레벨을 조절할 수 있다. 후속하여, 상기 돌출된 제2 리프트 핀들이 하강함으로써 상기 돌출된 제2 리프트 핀들 상에 로딩된 제2 웨이퍼가 상기 회전된 하부 스테이지 상에 안착될 수 있다. 이 경우에, 상기 하강된 제2 리프트 핀들은 상기 회전된 하부 스테이지로부터 돌출되지 아니하고 상기 회전된 하부 스테이지 내에 위치하게 된다.
이와 같이 상기 상부 스테이지(62) 및 상기 하부 스테이지(64) 각각에 상기 제1 웨이퍼(63) 및 제2 웨이퍼(65)가 로딩되기 때문에, 상기 상부 스테이지(62) 및 상기 하부 스테이지(64)를 포함하는 웨이퍼 스테이지에 복수개의 웨이퍼들이 로딩될 수 있다.
상기 하부 스테이지(64)의 하부에 지지 플레이트(76)가 배치될 수 있다. 상기 지지 플레이트(76) 상에 회전축 구동부(78)가 위치할 수 있다. 상기 구동부(78)는 구동 모터(미도시)와 상기 구동 모터에 연결되는 벨트(79)를 구비할 수 있다. 상기 벨트(79)는 상기 회전축(74)의 양 단부들 각각에 연결되어 상기 회전축(74)을 회전 시킬 수 있다. 이 경우에, 상기 구동 모터에 상기 회전축(74)을 일정한 각도 만큼 회전되도록 제어하는 제어부(미도시)가 구비될 수 있다. 상기 벨트(79)에 대 신하여 체인이 배치될 수도 있다.
상기 지지 플레이트(76)의 하부에 에어풋(airfoot;80)이 배치될 수 있다. 상기 에어 풋(80)은 가스나 공기를 주입하여 도 1에 나타난 베이스(10)로부터 상기 웨이퍼 스테이지를 부유시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 웨이퍼 스테이지는 상기 베이스(10)로부터 부유된 상태로 이동할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 웨이퍼 스테이지는 노광 시스템에 채택될 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 스테이지(62)로부터 일정 거리 이격된 위치에 투명 광학계(82)가 배치될 수 있다. 상기 투명 광학계(82)는 상기 투명 광학계(82) 내로 입사되는 이미지들을 축소시켜 축소된 이미지를 상기 투명 광학계(82)로부터 출사시키는 축소 투명 광학계일 수 있다. 상기 투명 광학계(82)는 다수개의 반사경들 및 렌즈들을 구비할 수 있다. 상기 투명 광학계(82)로부터 일정 거리 이격된 위치에 레티클(83)이 안착되는 레티클 스테이지(84)가 배치될 수 있다. 상기 레티클 스테이지(84)로부터 일정 거리 이격된 위치에 상기 레티클 스테이지(84) 상에 빛을 조사하는 광원(86)이 배치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 스테이지는 도 1에 나타나 있는 트윈 스캔 노광장치에 채택될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 노광 시스템을 이용하여 노광 공정을 진행할 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 스테이지(62) 상에 안착된 제1 웨이퍼(63)의 노광 공정을 진행한 다음에, 상기 회전축(74)을 중심으로 상기 하부 스테이지(68)를 회전시켜 상기 상부 스테이지(62)의 위치에 상기 하부 스테이지를 배치시킨다. 이 경우에, 상 기 회전된 하부 스테이지의 하부에 상기 상부 스테이지가 배치될 수 있다. 후속하여, 상기 회전된 하부 스테이지 상에 안차된 제2 웨이퍼의 노광 공정을 진행한다. 이에 따라, 상기 제1 웨이퍼(63)의 노광 공정을 진행한 이후에 새로운 웨이퍼를 로딩하기 위하여 웨이퍼 스테이지를 도 1에 나타난 측정부(12)로 이동하지 아니하고 노광부(14)에서 인시튜로 제2 웨이퍼의 노광 공정을 수행할 수 있다. 그 결과, 노광 공정의 공정시간을 단축시킬 수 있기 때문에 노광 공정의 생산성을 개선할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 상부 및 하부 스테이지들을 구비하는 웨이퍼 스테이지의 상부 및 하부 스테이지들 각각에 웨이퍼들을 로딩함으로써 웨이퍼들의 노광 공정을 인시튜로 진행하여 노광 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.

Claims (5)

  1. 제1 웨이퍼가 안착되는 상부 스테이지;
    상기 상부 스테이지의 하부에 배치되고 제2 웨이퍼가 안착되는 하부 스테이지;
    상기 상부 스테이지 및 상기 하부 스테이지 사이에 배치되는 회전축; 및
    상기 회전축을 구동하는 구동부를 포함하는 웨이퍼 스테이지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동부는 구동 모터및 상기 구동 모터와 상기 회전축을 연결하는 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 스테이지.
  3. 제1 웨이퍼가 안착되는 상부 스테이지;
    상기 상부 스테이지의 하부에 배치되고 제2 웨이퍼가 안착되는 하부 스테이지;
    상기 상부 스테이지 및 상기 하부 스테이지 사이에 배치되는 회전축;
    상기 회전축을 구동하는 구동부;
    상기 상부 스테이지로부터 일정 거리 이격되도록 위치하는 투영 광학계;
    상기 투영 광학계로부터 일정 거리 이격되고 레티클이 안착되는 레티클 스테이지; 및
    상기 레티클 스테이지 상에 빛을 조사하는 광원을 포함하는 노광 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 하부 스테이지의 하부에 배치되는 에어 풋;
    상기 상부 스테이지 또는 상기 하부 스테이지에 인접하게 배치되는 빔들; 및
    상기 빔들 상에 위치하여 상기 빔들을 따라 슬라이딩 이동 가능하고 상기 상부 스테이지 또는 상기 하부 스테이지에 연결되는 슬라이더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 구동부는 구동 모터및 상기 구동 모터와 상기 회전축을 연결하는 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103207529A (zh) * 2013-03-22 2013-07-17 京东方科技集团股份有限公司 曝光方法及曝光设备

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