KR20170135730A - 노광장치 - Google Patents

Abstract

기판 교정수단을 장착한 기판을 좋은 정밀도로 프리 얼라인먼트 하고, 또한 기판의 얼라인먼트 마크가 얼라인먼트 센서의 시야에 들어가도록 한다.
노광장치가, 감광기판의 주변부를 유지하는 기판 교정수단과, 감광기판을 공급하는 기판 공급부와, 기판 교정수단의 위치를 규제하는 프리 얼라인먼트부와, 프리 얼라인먼트부에 의해 위치 규제된 감광기판의 위치를 검지하는 검지수단과, 기판 공급부에서 프리 얼라인먼트부로 감광기판을 반송하는 기판 반송부와, 프리 얼라인먼트부에서 노광 스테이지로 감광기판을 반송하는 기판 반송부를 구비한다.

Description

노광장치{EXPOSURE APPARATUS}

본 발명은 노광장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 교정수단을 장착한 기판의 반송기구를 가지는 노광장치에 관한 것이다.

최근, 프린트 배선 기판의 배선 패턴의 미세화가 발달되어 일부의 패키지 기판에 있어서는 종래의 마스크 컨택트 노광방식을 대신하여 투영 노광방식으로 감광기판(이하, 기판)의 표면에 자외광 등의 노광 빛에 의한 패턴 상(像)을 결상시키고, 배선 패턴을 노광하도록 되어 있다.

이러한 투영 노광을 수행하는 투영 노광장치(스텝퍼 또는 스캐너)에 있어서, 예를 들면, 특허문헌 1에 나타내는 구성이 일반적이다. 즉, 기판을 수납하는 후프(기판 카셋트)(27)와 반송로봇(92, 93)과, 기판을 프리 얼라인먼트하는 프리 얼라인먼트 장치(프리 얼라인먼트부)(45)와 웨이퍼 스테이지(노광 스테이지)(WST)를 구비하고 있다. 또한, 패키지 기판 등의 구형(矩形) 기판의 반송과 프리 얼라인먼트를 수행하기 위해서 특허문헌 1에 나타나는 프리 얼라인먼트 장치(45)를 특허문헌 2에 나타내는 기판 위치 결정 장치로 치환하는 것은 기술적으로 용이하다.

투영 노광장치에서는 기판에 투영 광학계의 초점 심도를 초과한 휨이 있는 경우, 기판 표면에 결상하는 패턴 상(像)의 해상 정밀도가 저하한다. 기판의 휨이 큰 경우에는 기판을 반송하는 로봇 핸드 또는 노광 스테이지의 기판 흡착에 진공 리크가 발생하여 에러의 원인이 된다. 여기서, 기판의 주변부를 협지하여 보강하고, 기판의 휨을 교정하는 기판 교정수단을 이용하는 것이 제안되고 있다.

일본 특허 공개 2006－71395 일본 특허 공개 1993－182891

기판을 노광 스테이지에 재치F할 때, 노광 스테이지와 기판 교정수단과의 간섭을 피하기 위해서, 기판 교정수단을 노광 스테이지에 대해서 위치 결정(즉, 프리 얼라인먼트)한다. 그러나, 기판 외형의 치수 오차에 대응하기 위해서 기판 교정수단의 내벽면과 기판 단면과는 어느 정도의 간극이 마련되어 있으므로, 노광 스테이지에 재치한 기판의 얼라인먼트 마크가 얼라인먼트 센서의 시야에서 제외되는 경우가 있었다.

본 발명은 이상의 과제를 토대로 기판 교정수단을 장착한 기판을 좋은 정밀도로 프리 얼라인먼트하고, 또한, 기판의 얼라인먼트 마크가 얼라인먼트 센서의 시야에 들어가도록 하는 것이 가능한 노광장치를 획득하는 것을 목적으로 한다.

노광 스테이지 상에 감광기판을 위치시키고, 투영 노광수단에 의해 감광기판에 패턴 상(像)을 노광하는 노광장치에 있어서, 감광기판의 주변부를 유지하는 기판 교정수단과, 감광기판을 공급하는 기판 공급부와, 기판 교정수단의 위치를 규제하는 프리 얼라인먼트부와, 프리 얼라인먼트부에 의해 위치 규제된 감광기판의 위치를 검지하는 검지수단과, 기판 공급부에서 프리 얼라인먼트부로 감광기판을 반송하는 기판 반송부와, 프리 얼라인먼트부에서 노광 스테이지로 감광기판을 반송하는 기판 반송부를 구비한다. 이러한 노광장치로 함으로써, 기판 교정수단에 지지된 기판을 좋은 정밀도로 프리 얼라인먼트 하고, 또한 기판의 얼라인먼트 마크를 얼라인먼트 센서의 시야에 넣을 수 있다.

프리 얼라인먼트부가 복수의 지주(支柱)와, 지주의 첨단부에 각각 장착된 가이드 블록을 구비하고, 크기가 상이한 기판 교정수단을 지지하도록 마련되어 있기 때문에, 크기가 상이한 복수 종류의 기판이 있어도 지지 위치의 조정 등의 번잡한 작업이 필요없다.

한편으로, 검지수단이, 감광기판의 단면을 검지하는 기판 단면 검지수단을 구비한다. 그러므로, 얼라인먼트 센서의 시야가 좁아도 기판을 재치한 노광 스테이지의 얼라인먼트 스타트 위치를 오프셋 보정시킬 수 있고, 얼라인먼트 센서의 시야 내로 기판의 얼라인먼트 마크를 파악할 수 있다.

본 발명에 따른 노광장치에 의하면, 기판 교정수단을 장착한 기판을 좋은 정밀도로 프리 얼라인먼트하고, 또한 기판의 얼라인먼트 마크를 얼라인먼트 센서가 시야에 넣을 수 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 노광장치의 전체 구성을 나타내는 정면도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 노광장치의 전체 구성을 나타내는 평면도이다.
도 3은, 기판 교정수단의 조립 상태의 평면도와 단면도이다.
도 4는, 프리 얼라인먼트부의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 5는, 프리 얼라인먼트부의 지주와 가이드 블록의 확대도이다.
도 6은, 프리 얼라인먼트부의 가이드 핀의 배열과 복수의 기판 사이즈를 나타내는 평면도이다.

도 1은, 본 발명을 적용하는 노광장치(1)의 일례를 나타내고 있다. 이 노광장치(1)는 상방에서 하방(Z방향) 순으로 조명 광학계(LS), 포토마스크(M), 투영 광학계(PL) 및 노광 스테이지(50)를 가지고 있다. 적어도 일면(상면)에 포토레지스트를 도포 또는 라미네이트한 감광기판(이하, 기판)(W)은 기판 교정수단(60)에 유지되어 노광 스테이지(50) 상에 위치한다. 조명 광학계(LS)에서 출사하여 포토마스크(M)를 투과한 노광 패턴광은 투영 광학계(PL)에 의해서 기판(W)의 표면에 결상된다.

노광 스테이지(50)는 기판(W)을 평면 상에 고정하고, 투영 광학계에 대해서 위치 결정하기 위한 것으로, 기판(W)의 이면을 흡착 고정하는 기능을 구비하는 주지의 스테이지이다. 노광 스테이지(50)는 미도시의 이동기구에 지지되고, 예를 들면 XYZ 방향으로 이동 가능하다. 또한, 이 이동기구를 이용함으로써 노광 스테이지(50)를 투영 광학계(PL)에 대해서 상대 이동(예를 들면, 스텝 ＆리피트, 또는 스캔)시키면서 노광하는 것도 가능하다.

조명 광학계(LS)는 미도시의 광원(예를 들면, 수은 램프)을 구비한다. 광원은 기판(W) 표면의 포토레지스트에 따른 파장의 빛을 발한다. 또한, 조명 광학계(LS)는 광원이 발한 빛을 집광하고, 광량을 균일화하는 기능을 구비한다.

투영 광학계(PL)는 포토마스크(M)와 기판(W)의 표면(감광면)이 공역관계에 있는 주지의 결상 광학계이다. 투영 광학계(PL)와 기판(W)의 표면과의 간격은 투영 광학계의 초점거리에 의해서 엄밀하게 정해지지만, 수십 mm정도(예를 들면, 30 mm정도)로 접근하여 배치되는 경우가 있다.

투영 광학계(PL) 또는 그 주위에는 미도시의 기판 거리 측정수단이 구비되어 있다. 이 기판 거리 측정수단은 기판(W)의 감광면과 투영 광학계(PL)의 간격을 ㎛단위로 측정한다. 이 측정 결과를 토대로, 미도시의 포커스 조정수단에 의해서 투영 광학계(PL)에 따른 패턴 상의 핀트가 기판(W)의 표면과 맞도록 조정을 수행한다.

포커스 조정수단은 주지하는 바와 같이, 투영 광학계(PL) 내, 또는 투영 광학계(PL)의 출구에 설치되어 있다. 노광 스테이지(50)를 Z방향으로 이동함으로써 포커스를 조정해도 좋다.

기판(W)의 상방에는 포토마스크(M)와 기판(W)의 위치정렬을 수행하기 위한 얼라인먼트 센서(촬상수단)(AS)가 설치되어 있다.

노광장치(1)는 기판 교정수단(기판 교정 지그)(60)에 지지된 기판(W)을 복수 수납하는 기판 카셋트(기판 공급부)(10a), 기판 카셋트(기판 회수부)(10b), 및 반송 로봇(기판 반송부)(20)을 구비한다. 반송로봇(20)은 기판 카셋트(10a) 중의 기판 교정수단(60)을 장착한 기판(W)을 프리 얼라인먼트부(30)로 반송하는, 또는 노광이 종료된 기판을 노광 스테이지에서 기판 카셋트(10b)로 반송한다.

노광장치(1)는 프리 얼라인먼트부(30)에서 노광 스테이지(50)로의 기판 반송을 위해 기판 핸들러(기판 반송부)(40)를 구비하고 있다. 반송로봇(20)과 기판 핸들러(40)는 기판(W)의 표리 어떠한 면에도 접촉하지 않고 기판(W)을 반송하기 때문에, 기판 교정수단(60)을 파지하는 기구를 구비하고 있다.

기판(W)은 예를 들면 수지, 유리, 실리콘 등을 기재로 한 프린트 배선판, 패키지 기판, LCD용 기판, 반도체용 기판 등이며, 구형으로 정형되어 있다. 이 기판(W)은 노광장치(1)에 의한 노광을 받기 전에 다양한 처리가 이루어지고 있고, 휨이 발생하는 경우가 있다. 구체적으로는, 예를 들면 복수 기판을 겹쳐 붙히거나, 열처리, 또는 한쪽 면을 연마 등으로 처리하고, 그 결과, 내부 응력에 치우침이 발생하여 왜곡이 발생하는 경우가 있다. 수지 몰드 패키지 기판(외형 치수 200 * 250mm)의 예에서는 50mm이상의 휨이 발생하고 있고, 이대로 노광 스테이지(50)에 재치하여 진공 흡착을 수행하더라도, 투영 광학계(PL)의 초점 심도 내로 기판 표면의 변위가 원상태로 되돌아 가지 않으므로, 패턴의 해상도에 악영향을 발생시킬 수 있다.

기판 교정수단(60)은 이 기판(W)의 왜곡을 교정하여 평면성을 양호하게 유지한 상태로 노광 스테이지(50) 상에 위치시키는 것이다. 도 3은 기판 교정수단(60)의 조립 상태를 나타내는 도이다. 또한, 도 3의 (a)도는 평면도이고, (b)도는 (a)도에 나타내는 A－A부의 단면 확대도를 나타내고 있다. 기판 교정수단(60)은 외측 프레임(61)과 내측 프레임(62)의 2개의 프레임체로 구성되어 있다.

외측 프레임(61)은 전체적으로 사각 프레임 형상을 하고 있으며, 중앙부에 구형의 통로가 형성되어 있다. 내측 프레임(62)은 구형의 일반 단면을 가지며, 외측 프레임(61)의 개구부의 윤곽 내러 끼워지는 구형을 이루고 있다. (b)도에 도시되는 바와 같이, 외측 프레임(61)은 단차 형상의 단면형상을 하고 있고, 이 단차에 기판(W)과 내측 프레임(62)이 들어가 있다. 외측 프레임(61)에 마련된 내측 프레임 고정수단(64)에 의해서 내측 프레임(62)이 기판 주변에 압압을 걸어 기판의 휨을 교정하고, 외측 프레임과 기판과 내측 프레임을 고정한다.

외측 프레임(61)에는 피프 홀(peep hole)(63)이 간격을 두고 복수 형성되어 있다. 후술하는 광학센서(34)가 이 피프 홀(63)에서 기판(W)의 단면을 검지함으로써, 기판(W)의 위치를 검출할 수 있다. 또한, 기판(W)에는 포토마스크(M)와의 사이의 정확한 위치결정을 하기 위해서 얼라인먼트 마크가 형성되고, 피프 홀(63)을 통해 인식하는 기판(W)의 단면정보(위치정보)는 기판(W)과 얼라인먼트 센서(AS)와의 프리 얼라인먼트로 이용할 수 있다.

이어서, 프리 얼라인먼트부(30)에 대해서 도 4 내지 도 6을 이용하여 설명한다.

도 4는, 프리 얼라인먼트부(30)를 경사진 상방에서 바라본 모식도이다. 도 5는, 도 4의 일부를 확대한 도이다. 프리 얼라인먼트부(30)의 베이스(31)에 복수의 지주(32)를 마련하고, 지주(32)의 상단에 가이드 블록(33)을 설치하고 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 가이드 블록(33)은 기판 교정수단(60)을 지지하기 위한 스텝(step) 블록이며, 단차부의 측면은 테이퍼부(T)를 마련하고 있다. 또한, 가이드 블록(33)에는 코너용의 L형 블록(33a)과 중간 지지용의 스트레이트형 블록(33b)이 존재한다.

반송로봇(20)에 의해 기판(W)이 프리 얼라인먼트부(30)에 재치될 때에는, 반송로봇(20)의 핸드의 하강에 따라 기판 교정수단(60)이 테이퍼부(T)를 따라 이동하게 된다. 이에 따라, 기판 핸들러(40)가 기판(W)을 반송할 때, 노광 스테이지(50)와 기판 교정수단(60)이 간섭하지 않도록 기판 교정수단(60)(및 기판(W))의 위치가 규제된다.

또한, 지주(32)는 높이가 다른 그룹으로 분류되고, 기판(W)의 크기(기판 교정수단(60)의 사이즈)에 따라 기판(W)의 지지에 사용하는 지주가 정해져 있다. 예를 들면, 도 6과 같이 기판(W)의 크기가 표준 사이즈(WF), 2선에 따른 사선으로 나타나고 있는 1/2사이즈(WH), 1선에 따른 사선으로 나타나고 있는 1/4사이즈(WQ)의 3 종류의 경우, 지주의 높이도 3 종류가 되며, 지주의 높이는 표준 사이즈용(가)이 가장 높고, 그 다음으로 1/2 사이즈용(나)이 높고, 1/4 사이즈용(다)이 가장 낮다. 이에 따라, 기판 사이즈와 관계없이 기판(W)에 접촉하지 않고 가이드 블록(33)이 기판 교정수단(60)을 지지할 수 있다.

프리 얼라인먼트부(30)의 가이드 블록(33)의 상방에는 광학센서(검지수단)(34)가 설치되어 있다. 이 광학센서(34)는 기판 교정수단(60)의 피프 홀(63)을 통해 기판(W)의 단면의 위치를 3개소 검지한다. 이 때, 기판 핸들러(40)가 기판 교정수단(60)을 파지한 후 기판(W)의 단면의 검지를 실시하여, 검지 공정 후의 위치 엇갈림을 방지하면 좋다.

얼라인먼트 센서(AS)는 고배율의 촬상 광학계를 구비하고 있으므로 시야가 좁다. 이 때문에, 기판(W)의 위치에 따라서는 얼라인먼트 개시 시에 기판(W)의 얼라인먼트 마크가 얼라인먼트 센서(AS)의 시야에 들어가지 않을 수도 있다. 프리 얼라인먼트부(30)의 광학센서(34)가 검지한 기판 단면 위치를 토대로 노광 스테이지(50)의 위치를 보정함으로써, 얼라인먼트 개시 시에 얼라인먼트 센서(AS)의 시야 내에 기판(W)의 얼라인먼트 마크를 확실히 파악할 수 있다.

실제 노광 작업시에는 다음과 같이 수행한다. 우선, 기판 카셋트(10a)에 수납되어 있는 기판 교정수단(60)을 장착한 기판(W)을 반송로봇(20)이 꺼낸다. 다음으로, 기판(W)을 반송하고, 프리 얼라인먼트부(30)에 재치한다. 이 때, 반송 로봇의 핸드의 하강에 따라 기판 교정수단(60)이 테이퍼부(T)에 의해 위치가 규제된다.

다음으로, 기판 핸들러(40)가 기판 교정수단(60)을 파지한다. 다음으로, 광학센서(34)가 기판(W)의 단면 위치를 검지한다. 다음으로, 기판 핸들러(40)가 기판(W)을 노광 스테이지(50) 상으로 반송한다.

다음으로, 노광 스테이지(50)가 외측 프레임(61)에서 노출되어 있는 기판(W)의 이면(노광면의 반대측 면)을 진공 흡착하여 고정한다. 기판(W)을 직접 흡착 고정하므로, 기판 교정수단(60)에서 평면성이 개선되고 있는 기판이 더욱 원만한 평면 정밀도로 고정된다.

다음으로, 노광 스테이지(50)가 이동하고, 얼라인먼트 센서(AS)가 기판(W)의 얼라인먼트 마크를 검지한다. 이 때, 방금전 검지한 기판(W)의 단면 위치에 따라 노광 스테이지의 오프셋량을 보정한다.

다음으로, 노광 스테이지(50)를, 예를 들면 스텝이동시켜, 조명 광학계(LS), 마스크(M), 투영 광학계(PL)에 의해 기판(W)에 패턴을 순차적으로 노광한다. 마지막으로, 반송로봇(20)이 노광이 종료한 기판(W)을 기판 교정수단(60)을 장착한 채 기판 카셋트(10b)에 수납한다.

여기서, 반송로봇(20)이 1대인 것을 전제로 설명하였으나, 투입측과 수취측으로 합계 2대를 마련해도 좋다. 또한, 기판 반송부는 로봇으로 한정하는 것이 아니고, 기판(W)에 따라 주지의 반송기구에서 적절히 선택하여 설계해도 좋다. 기판 카셋트는 공급용과 회수용을 공용으로 하여 1개의 카셋트로 해도 좋고, 또는 기판 카셋트를 마련하지 않고, 인 라인으로 컨베이어 등에 의해 상하류 장치와 기판 교정수단(60)이 장착된 기판(W)의 교환을 해도 좋다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 노광장치에 따르면, 기판 교정수단에 유지된 기판을 좋은 정밀도로 프리 얼라인먼트 하는 것이 가능해 진다. 또한, 얼라인먼트 센서가 기판의 얼라인먼트 마크를 시야에 인식하는 것이 용이해진다. 더욱, 반송이나 프리 얼라인먼트 공정에 있어서 기판의 표리면의 어느 것에도 접촉하지 않으므로 수율이 향상한다.

1: 노광장치
10a: 기판 카셋트(기판 공급부)
10b: 기판 카셋트(기판 회수부)
20: 반송 로봇(기판 반송부)
30: 프리 얼라인먼트부
31: 베이스
32: 지주(支柱)
33: 가이드 블록
33a: 가이드 블록(코너용)
33b: 가이드 블록(직선용)
34: 광학센서(검지수단)
40: 기판 핸들러(기판 반송부)
50: 노광 스테이지
60: 기판 교정수단(기판 교정 지그)
61: 외측 프레임
62: 내측 프레임
LS: 조명 광학계
PL: 투영 광학계
M: 포토마스크(레티클)
W: 기판

Claims (4)

1. 노광 스테이지 상에 감광기판을 위치시키고, 투영 노광수단에 의해 상기 감광기판에 패턴 상(像)을 노광하는 노광장치에 있어서,
   상기 감광기판의 주변부를 유지하는 기판 교정수단과,
   상기 감광기판을 공급하는 기판 공급부와,
   상기 기판 교정수단의 위치를 규제하는 프리 얼라인먼트부와,
   상기 프리 얼라인먼트부에 의해 위치 규제된 상기 감광기판의 위치를 검지하는 검지수단과,
   상기 기판 공급부에서 상기 프리 얼라인먼트부로 상기 감광기판을 반송하는 기판 반송부와,
   상기 프리 얼라인먼트부에서 상기 노광 스테이지로 상기 감광기판을 반송하는 기판 반송부를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 프리 얼라인먼트부가 복수의 지주(支柱)와,
   상기 지주의 첨단부에 각각 장착된 가이드 블록을 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 지주가, 크기가 상이한 상기 기판 교정수단을 지지하도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
4. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 검지수단이, 상기 감광기판의 단면을 검지하는 기판 단면 검지수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.

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