WO2018034380A1 - 레벨링 유지력이 향상된 고성능 마스크 얼라이너용 스테이지 레벨링장치 - Google Patents

레벨링 유지력이 향상된 고성능 마스크 얼라이너용 스테이지 레벨링장치 Download PDF

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WO2018034380A1
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leveling
rod
locking ring
locking
ring
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PCT/KR2016/012563
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이곤철
민흥기
이준형
전재근
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마이다스시스템주식회사
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    • G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
    • G03F9/7034—Leveling

Definitions

  • the present invention relates to a new concept of technology that reliably fixes a wafer stage on which leveling is completed to prevent leveling distortion, and increases the maximum capacity (weight) of a levelable wafer to improve performance.
  • One of the semiconductor manufacturing processes is a wafer cleaning process that removes foreign matter from the wafer surface, a surface treatment process for treating the surface of the wafer so that the photoresist film adheres well to the wafer, and a desired thickness of the photoresist film on the wafer.
  • a photoresist coating process a mask or a reticle (hereinafter referred to as a "mask"), which is uniformly applied, is placed on a wafer to which the photoresist is applied so that the circuit pattern drawn on the mask is formed on the wafer by exposing light on the mask and It is composed of an exposure process and a developing process of removing a photosensitive film deformed by exposure through a cleaning liquid.
  • a key semiconductor device performing an alignment / exposure process is called a mask aligner.
  • a mask on which a circuit pattern is formed is mounted on the mask stage, and a wafer to be exposed to vacuum is placed on the wafer stage and then moved horizontally and vertically to select a position to be exposed.
  • Patent Registration No. 1360954, Stage Leveling Apparatus for Mask Aligner with Improved Name / Leveling Performance which is a pre-registered invention of the present applicant, is disclosed.
  • the prior art uses a plurality of leveling air absorber to perform the leveling while moving the wafer stage freely up and down, using one centering module to maintain the centering while supporting one point of the center of the wafer stage, the stage is fixed after the leveling is finished
  • the cylinder provides the effect of maintaining the leveling while pressing and fixing the side of the leveling rod.
  • the prior art is a method of partially pressing the side of the leveling rod to fix the leveling wafer stage, the leveling is twisted by the deviation (error) generated while the leveling rod flows up, down, left and right, the holding force of the leveling rod As the weak slip occurs, the weight of the wafer (sample) capable of maximum leveling is inevitably reduced.
  • the air shock absorber applied to the prior art has a high initial set value by using a general air cylinder, the flexibility of the operation is reduced, as well as the difficulty of fine pressure adjustment is caused.
  • the centering module that supports one point of the center of the wafer stage significantly depends on the performance of the centering according to the degree of processing and assembly. The problem is that the centering is not done correctly.
  • the inner circumferential surface of the locking ring can lock while pressing and fixing both sides of the leveling rod, and the locking ring is horizontal
  • a technique is devised to release the locking while the inner circumferential surface of the locking ring is spaced apart from the leveling rod.
  • the present invention is the exact time when the leveling is completed based on the feedback of the pressure value of the low-friction cylinder applied leveling air absorber in the process of performing the leveling of the wafer while the locking control cylinder to advance the locking control cylinder to release the locking ring
  • a technique is devised to reverse the locking control cylinder so that the locking ring can lock the leveling rod.
  • the present invention seeks a technique that allows the centering module provided at three positions around the wafer stage to maintain the centering precisely while supporting the outer circumferential surface of the wafer stage three points.
  • the inner circumferential surface of the locking ring fitted to the outside of the leveling rod locks the leveling air absorber without moving the leveling rod while pressing and fixing both sides of the leveling rod, thereby maintaining the precise leveling during the exposure operation.
  • the present invention is the process of performing the leveling of the wafer through the pressure sensor installed in the leveling air absorber as well as fine pressure control, contact force control is possible by applying a low friction cylinder to the leveling air shock absorber By controlling the locking of the leveling air absorber in response to the pressure value, the locking control cylinder is operated at the exact time when the leveling is completed, thereby providing the effect of locking.
  • the present invention maintains the centering in such a way that the three sets of centering modules installed around the wafer stage support the outer circumferential surface of the wafer stage by three points, so that the occurrence of errors according to the degree of processing and assembling of the centering module is very small. It does not require a high level of skill and precision at the time of fabrication, making it easy to manufacture and reducing the manufacturing cost, while also providing the effect of very precise centering performance.
  • FIG. 1 is a plan view of a stage leveling device to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a front view of the stage leveling device of the present invention.
  • Figure 3 is a plan view of the base plate of the present invention
  • Figure 4 is an enlarged cross-sectional view of the line A-A of the present invention Figure 1
  • Figure 5 is a front sectional view of the installation state of the leveling rod, ring housing, locking ring and locking control cylinder of the present invention.
  • Figure 6 is a cross-sectional view of the installation state of the leveling rod, ring housing and locking ring of the present invention
  • Figure 8 is a front sectional view of the lock kill ring unlocked state of the present invention
  • FIG. 9 is a front sectional view of the locking ring of the present invention in a locked state
  • Figure 10 is a front sectional view of the installation state of the stopper of the present invention.
  • FIG. 11 is a front view of the centering module to which the fixed centering bar of the present invention is applied;
  • FIG. 12 is a front sectional view of the centering module to which the rotation centering bar of the present invention is applied;
  • Figure 13 is a plan sectional view of the centering module to which the rotation centering bar of the present invention is applied
  • the present invention provides a plurality of guide blocks spaced apart in the circumferential direction at an upper end of the base plate, and formed with a rod guide hole penetrating up and down at a center thereof;
  • a plurality of leveling air showbars attached to the bottom of the base plate, the piston rod penetrating the base plate and inserted into the rod guide hole;
  • a plurality of leveling rods inserted into and installed in the rod guide hole in a state seated on an upper end of the piston rod, and the ground pin formed on the upper portion of the piston rod;
  • a wafer stage seated on top of the leveling rod;
  • a plurality of guide bolts having a lower side integrally coupled to the guide block and having an upper side coupled through the upper and lower sides of the wafer stage;
  • a ring housing fixed to an upper end of the guide block while penetrating the piston rod of the leveling air shovel;
  • a locking ring inserted into the ring housing while penetrating through the piston rod, and having a rotational
  • Base plate 10 of the present invention is installed to be movable in the vertical direction by a known vertical movement device, a plurality of guide blocks at intervals of 120 ° along the circumferential direction on the upper end of such a base plate 10 20 is spaced apart from each other, and the guide block 20 is formed by penetrating up and down a rod guide hole 21 for guiding the vertical movement of the leveling rod 40 at the center thereof.
  • a plurality of leveling air shovels 30 forming a pair with the guide block 20 are attached, and the piston rod 31 of the leveling air shovel 30 is the base plate 10. It is inserted into the lower side of the rod guide hole 21 formed in the guide block 20 through the rod passage 11 formed in the.
  • the leveling air shovel 30 is designed to reduce the sliding resistance of the piston to avoid the application of a general air cylinder, so that a low friction cylinder with a characteristic that operates smoothly even at low pressure is applied. ) To control the effect.
  • the upper part of the rod guide hole 21 is inserted into the leveling rod 40 seated on the upper end of the piston rod 31, the ground pin 41 protruding on the upper part of the leveling rod 40 is exposed to the outside. As a result, the wafer stage 50 may be seated on the upper end of the ground pin 41.
  • the magnetic rod 42 is embedded at the lower end of the leveling rod 40, and the piston rod 31 of the leveling air shovel 30 is closely grounded by the magnetic force of the magnetic 42, thereby leveling the rod 40.
  • the piston rod 31 makes an integrated movement to significantly improve the performance of the leveling.
  • the plurality of guide bolts 60 inserted into the bolt insertion grooves 22 formed on the bottom surface of the guide block 20 are integrally screwed downwardly through the upper portion of the guide block 20, and the upper side of the guide stage 20.
  • the nut stage 23 is screwed into the upper portion through the upper and lower portions of the 50 so that the wafer stage 50 not only maintains the integrity which is not separated from the guide block 20 but also performs the leveling of the wafer stage 50. The lower movement can be smoothly guided.
  • the leveling air shovel 20 exhibits a buffering force to smoothly absorb the shock, and in particular, in the present invention, the leveling air shovel 30 is installed at three places, thereby providing the most stable wafer. Leveling can be performed smoothly while supporting the stage 50 three points.
  • the wafer stage 50 may be directly seated on the top of the leveling rod 40, but in this case, the wafer stage 50 may face outwardly on the bottom surface of the wafer stage 50 to prevent the wafer stage 50 from becoming larger than necessary.
  • a plurality of protruding supports 52 are attached, and the supports 52 are seated on the upper ends of the leveling rods 40, and the plurality of guide bolts 60 are coupled through the upper and lower portions of the supports 52. In the nut 23 which is in close contact with the upper surface of the support 52 can be screwed.
  • the present invention is a core technology of the present invention that can lock the wafer stage 50 without flow by locking the leveling air shovel 30 in a manner to pressurize both sides of the leveling rod 40 at the same time after the leveling is completed. This is grafted.
  • a ring housing 70 having a lower opening is fixedly installed at an upper end of the guide block 20, and the piston rod 31 of the leveling air shovel 30 passes through the ring housing 70. Exposed to the outside.
  • the locking ring 80 is inserted into the ring housing 70 while being penetrated by the piston rod 31, and the rotation support 81 formed at one side of the locking ring 80 is a ring housing 70. By being supported by the support hole 71 formed on the inner circumferential surface of the locking ring 80 is able to rotate up and down from the rotation support 81.
  • the locking ring 80 is formed in the shape of a disc, but the coupling protrusion 82 is protruded on one side, the coupling protrusion 82 is a plurality of support holes 71 formed on the inner surface of the ring housing 70 A plurality of rotary support 81 is inserted into each of the support is screwed integrally at intervals, the rotary support 81 is a portion to be inserted into the support hole 71 is formed in a spherical support hole 71 Its small contact area reduces frictional resistance during rotation and provides smooth and smooth operability.
  • the upper end of the guide block 20 is formed with a recess in the cylinder groove 24 adjacent to the rod guide hole 21, the locking in the cylinder groove 24 to selectively control the locking / unlocking of the locking ring 80
  • the control cylinder 90 is inserted and installed, the piston rod 91 formed in the locking control cylinder 90 is exposed to the outside and grounded on the bottom surface of the locking ring 80 to the vertical movement of the locking control cylinder 90 Accordingly, the locking ring 80 can be rotated up and down from the rotation support 81.
  • a leveling rod that supports the wafer stage 50 in a vertical flow state after performing the leveling of the wafer seated on the wafer chuck of the wafer stage 50 maintains a high degree of parallelism with the mask ( By temporarily fixing 40), it is possible to maintain leveling which prevents the parallelism between the mask and the wafer from shifting.
  • the locking ring 80 maintains a horizontal state as shown in FIG. 8 during the leveling operation so that a gap is formed between the inner circumferential surface 83 of the locking ring 80 and the outer circumferential surface of the leveling rod 40 so that the leveling rod 40 may be formed. Normal leveling is possible while freely flowing up and down, and after leveling is completed, the leveling rod 40 is pressurized and fixed.
  • the locking ring 80 presses and fixes both sides of the outer circumferential surface of the leveling rod 40 while maintaining the precise leveling during the exposure operation by fixing the wafer stage without any slight movement or twisting of the leveling rod 40. It provides the effect of dramatically improving work quality.
  • the locking ring 80 rotates upward from the rotation support 81 to maintain a horizontal position.
  • the inner circumferential surface 83 of the locking ring 80 is spaced apart from the outer circumferential surface of the leveling rod 40 to form a gap so that the locking can be automatically released.
  • the locking ring 80 is formed by recessing a ring groove 84 in the center of the inner circumferential surface 83, the pressing ring 85 fitted to the ring groove 84 is further compressed and fixed to the outer circumferential surface of the leveling rod 40
  • the fixing force of the 80 is greatly strengthened, and the upper and lower edge portions of the inner circumferential surface are each formed with the interference preventing portion 86 recessed, so that the corner portion is surrounded by the interference preventing portion 86 when the locking ring 80 is inclined. It is possible to effectively prevent the interference phenomenon.
  • the locking ring 80 of the present invention is formed with a spring support groove 87 recessed in one upper surface as shown in Figure 7 to 8, the spring support groove 87 in the upper inner surface of the ring housing 70 corresponding to this The depression is formed, and the spring support groove 87 is fitted with a spring 88 for elastically biasing the locking ring 80 downwards so that the piston rod 91 of the locking control cylinder 90 can be reversed downward.
  • the spring support groove 87 When exerting an elastic force, it provides an effect of more smoothly downward rotation of the locking ring (80).
  • the present invention is screwed so that the stopper 100 is exposed to the inside of the ring housing 70 to one side of the ring housing 70 so as not to leave the horizontal state while excessively rotating when the locking ring 80 is rotated upwards
  • the stopper 100 limits the excessive rotation of the locking ring 80 which rotates upward, thereby allowing the locking ring 80 to be released while maintaining the correct level.
  • the present invention is combined with the technology to control the locking of the locking ring 80 at a more accurate time by receiving the feedback of the pressure value applied to the leveling rod 40 in the process of performing the leveling.
  • the PLC receives feedback of the pressure applied to the leveling rod 40 through the pressure sensor 110 installed in the leveling air shovel 30 and compares it with the set pressure value to determine the locking control cylinder ( By controlling the locking ring 80 to lock the leveling rod 40 while reversing operation 90, the locking ring 80 can be quickly locked at the exact time when the wafer leveling is completed, thereby improving the leveling holding force.
  • the present invention uses three sets of centering modules 130 and 140 installed around the wafer stage 50 to support three points of the outer circumferential surface of the wafer stage 50 while maintaining the centering more precisely.
  • the technology of the centering modules 130 and 140 is further grafted.
  • Three sets of centering modules 130 and 140 are provided in the guide block 20 to maintain the centering of the wafer stage 50. Two sets of the centering modules 130 and 140 are maintained.
  • the module 130 has a fixed centering bar 131 integrally attached to the outer surface of the guide block 20 as shown in FIG. 11, and the ball plunger 133 coupled to the upper portion of the fixed centering bar 131 supports 52. Two points of the outer surface of the support in close contact with each other, the two sets of centering module 130 to maintain a fixed state at all times to provide a reference point for the centering.
  • the remaining one set of the centering module 140 of the three sets of centering module 130, 140 is a rotating centering bar 141 to the connection bracket 20a formed on the outer surface of the guide block 20, as shown in Figs.
  • the lower side of the penetrating through the connecting pin 142 is rotatably installed, the ball plunger 143 coupled to the upper portion of the rotary centering bar 141 is in close contact with the outer surface of the support 52, the rotation centering
  • the spring support bolt 144 installed through the bar 141 is connected to one side of the tension spring 145 inserted into the spring insertion part 26 formed in the guide block 20, and the other end of the tension spring 145.
  • the side penetrates the spring insertion portion 26 in an orthogonal state and is connected to the spring fixture 146 screwed to the guide block 20.
  • the rotation centering bar 141 is capable of maintaining accurate centering more precisely by pressing and supporting the wafer stage 50 toward two sets of fixed centering bars 131 which provide a reference point by the tension of the tension spring 145. Provide effect.

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Abstract

본 발명은 레벨링 유지력이 향상된 고성능 마스크 얼라이너용 스테이지 레벨링장치에 관한 것으로, 특히 레벨링이 완료된 웨이퍼 스테이지를 확실하게 고정하여 레벨링의 틀어짐을 방지하는 신개념의 기술에 관한 것이다. 종래에 개시된 레벨링장치는 레벨링 로드의 측면을 부분적으로 가압하는 방법으로 레벨링이 완료된 웨이퍼 스테이지를 고정함으로써 상기 레벨링 로드가 상하 좌우로 유동하면서 발생하는 편차(에러)에 의해 레벨링이 틀어지고, 상기 레벨링 로드의 고정력이 약해 슬립이 발생하면서 최대 레벨링이 가능한 웨이퍼(샘플)의 무게가 그만큼 줄어들 수밖에 없는 실정이다. 본 발명은 이러한 문제점을 일소하기 위한 방안으로 레벨링 로드의 외측에 끼워진 록킹 링이 경사상태를 유지할 때에는 록킹 링의 내주면이 레벨링 로드의 양측을 가압 고정하면서 록킹할 수 있도록 하고, 상기 록킹 링이 수평상태를 유지할 때에는 록킹 링의 내주면이 레벨링 로드와 이격되면서 록킹을 해제할 수 있도록 하는 기술을 강구함을 특징으로 한다.

Description

레벨링 유지력이 향상된 고성능 마스크 얼라이너용 스테이지 레벨링장치
본 발명은 레벨링이 완료된 웨이퍼 스테이지를 확실하게 고정하여 레벨링의 틀어짐을 방지하고, 레벨링 가능한 웨이퍼의 최대 용량(무게)을 늘려 성능을 개선하는 신개념의 기술에 관한 것이다.
최근 반도체 소자들은, 경쟁력 확보에 필요한 저비용 고품질의 달성을 위해 고집적화가 필수적이다. 고집적화를 위해서는 트랜지스터 소자의 게이트 산화막 두께 및 채널 길이들을 얇고 짧게 하는 작업 등을 포함하는 스케일 다운이 수반되며, 그에 따라 반도체 제조공정의 기술 및 제조 시스템도 다양한 형태로 발전하고 있다.
반도체 제조공정 중의 하나인 포토리소그래피(photo-lithography) 공정은 웨이퍼 표면에 묻은 이물질을 제거하는 웨이퍼 세정공정, 감광막이 웨이퍼에 잘 접착되도록 웨이퍼의 표면을 처리하는 표면처리공정, 감광막을 웨이퍼에 원하는 두께로 균일하게 도포하는 감광막 도포공정, 마스크 혹은 레티클(이하 '마스크'라 칭함)이 감광막이 도포된 웨이퍼 위에 위치되어 상기 마스크 위에서 광을 노광시킴으로써 마스크에 그려진 회로패턴이 웨이퍼 상에 형성되도록 하는 정렬 및 노광공정, 노광에 의해 변형된 감광막을 세정액을 통해 제거하는 현상공정으로 구성되는데, 특히 정렬/노광공정을 수행하는 핵심적인 반도체 장치를 마스크 얼라이너(Mask aligner)라고 한다.
상기한 통상의 마스크 얼라이너에는 소정의 패턴이 새겨진 마스크가 안착되는 마스크 스테이지(Mask stages)와, 상기 마스크의 패턴이 식각되는 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 스테이지(Waper stage)와, 이들 사이에 설치되는 투영 광학계를 포함한다.
상기 마스크 스테이지에는 회로 패턴이 형성된 마스크를 안착하고, 상기 웨이퍼 스테이지에는 진공으로 흡착된 웨이퍼를 안착한 후 수평 및 수직으로 이동함으로써 노광할 위치를 선정하게 된다.
이와 같은 마스크 얼라이너에 관련한 선행기술로는 본 발명 출원인의 선등록 발명인 「특허등록 제1360954호, 명칭/ 레벨링 성능이 향상된 마스크 얼라이너용 스테이지 레벨링장치」가 개시되고 있다.
상기 선행기술은 다수의 레벨링 에어쇼버를 이용하여 웨이퍼 스테이지를 상하 자유롭게 움직이면서 레벨링을 수행하고, 1개의 센터링 모듈을 이용하여 웨이퍼 스테이지의 정중앙을 1점 지지하면서 센터링을 유지하며, 레벨링이 끝난 후 스테이지 고정실린더가 레벨링 로드의 측면을 가압 고정하면서 레벨링을 유지하는 효과를 제공한다.
이와 같은 레벨링은 아무리 정밀하게 시행되더라도 레벨링이 완료된 후 웨이퍼 스테이지의 미세한 움직임이 발생하면 레벨링이 틀어지면서 무용지물이 된다.
상기 선행기술은 레벨링 로드의 측면을 부분적으로 가압하는 방법으로 레벨링이 완료된 웨이퍼 스테이지를 고정함으로써 상기 레벨링 로드가 상하 좌우로 유동하면서 발생하는 편차(에러)에 의해 레벨링이 틀어지고, 상기 레벨링 로드의 고정력이 약해 슬립이 발생하면서 최대 레벨링이 가능한 웨이퍼(샘플)의 무게가 그만큼 줄어들 수밖에 없는 실정이다.
또한, 상기 선행기술에 적용된 에어쇼버는 일반적인 에어실린더를 사용함으로써 초기 설정값이 높아 작동에 따른 유연성이 떨어짐은 물론 미세압력 조절이 어려운 문제점이 야기된다.
또한, 상기 웨이퍼 스테이지의 중앙을 1점 지지하는 센터링 모듈은 가공 및 조립 정도에 따라 센터링의 성능이 현격하게 좌우됨으로써 제작과정에서 반드시 고도의 숙련도 및 초정밀도가 요구됨은 물론 이러한 요건을 충족하지 못할 경우 센터링이 정확하게 이루어지지 않는 문제점이 야기된다.
본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위한 수단으로 레벨링 로드의 외측에 끼워진 록킹 링이 경사상태를 유지할 때에는 록킹 링의 내주면이 레벨링 로드의 양측을 가압 고정하면서 록킹할 수 있도록 하고, 상기 록킹 링이 수평상태를 유지할 때에는 록킹 링의 내주면이 레벨링 로드와 이격되면서 록킹을 해제할 수 있도록 하는 기술을 강구한다.
또한, 본 발명은 록킹 제어실린더를 전진작동하여 록킹 링의 록킹을 해제한 상태로 웨이퍼의 레벨링을 수행하는 과정에서 저마찰 실린더가 적용된 레벨링 에어쇼버의 압력값을 피드백 받아 이를 토대로 레벨링이 완료된 정확한 시점에 록킹 제어실린더를 후진작동하여 록킹 링이 레벨링 로드를 록킹할 수 있도록 하는 기술을 강구한다.
또한, 본 발명은 웨이퍼 스테이지의 둘레에 3개소 설치된 센터링 모듈이 웨이퍼 스테이지의 외주면을 3점 지지하면서 센터링을 정밀하게 유지할 수 있도록 하는 기술을 강구한다.
본 발명에 따르면, 레벨링 로드의 외측에 끼움 설치된 록킹 링의 내주면이 상기 레벨링 로드의 양측을 가압 고정하면서 레벨링 로드의 움직임 없이 레벨링 에어쇼버를 록킹하여 웨이퍼 스테이지를 고정함으로써 노광작업시 정밀한 레벨링을 유지하면서 작업품질을 향상함은 물론 상기 웨이퍼 스테이지의 고정력을 강화하여 레벨링 가능한 웨이퍼의 최대 용량(무게)을 늘려 레벨링장치의 성능을 대폭 향상하는 효과를 제공한다.
또한, 상기 레벨링 로드의 양측을 균등한 압력으로 고정함으로써 레벨링 로드의 좌우 움직임을 방지함은 물론 어느 한쪽으로 쏠리면서 휘어지거나 뒤틀림을 방지하여 레벨링 로드의 내구성을 대폭 향상한다.
아울러 본 발명은 레벨링을 수행하는 레벨링 에어쇼버에 저마찰 실린더가 적용됨으로써 미세압력 조절, 컨텍포스(Contact Force) 제어가 가능함은 물론 상기 레벨링 에어쇼버에 설치된 압력센서를 통해 웨이퍼의 레벨링을 수행하는 과정에서 압력값을 피드백 받아 상기 레벨링 에어쇼버의 록킹을 제어함으로써 레벨링이 완료된 정확한 시점에 록킹 제어실린더를 작동하여 록킹이 이루어지는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 웨이퍼 스테이지의 둘레에 설치된 3조의 센터링 모듈이 상기 웨이퍼 스테이지의 외주면을 3점 지지하는 방식으로 센터링을 유지함으로써 상기 센터링 모듈의 가공 및 조립 정도에 따른 오차 발생이 매우 적어 센터링 모듈의 제작시 고도의 숙련도와 정밀도가 필요하지 않아 제작이 용이함은 물론 제작비용을 절감하면서도 매우 정밀한 센터링 성능을 발휘할 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명이 적용된 스테이지 레벨링장치의 평면도
도 2는 본 발명 스테이지 레벨링장치의 정면도
도 3은 본 발명 베이스판의 평면도
도 4는 본 발명 도 1의 A-A선 부분 확대단면도
도 5는 본 발명의 레벨링 로드, 링 하우징, 록킹 링 및 록킹 제어실리더의 설치상태 정단면도
도 6은 본 발명의 레벨링 로드, 링 하우징 및 록킹 링의 설치상태 평단면도
도 7은 본 발명 록킹 링의 평면도 및 정단면도
도 8은 본 발명의 록킬 링이 록킹 해제된 상태의 정단면도
도 9는 본 발명의 록킹 링이 록킹된 상태의 정단면도
도 10은 본 발명 스토퍼의 설치상태 정단면도
도 11은 본 발명의 고정 센터링바가 적용된 센터링 모듈의 정면도
도 12는 본 발명의 회전 센터링바가 적용된 센터링 모듈의 정단면도
도 13은 본 발명의 회전 센터링바가 적용된 센터링 모듈의 평단면도
본 발명은, 베이스판의 상단에 원주방향을 따라 이격 설치되고, 중앙에 로드 가이드홀이 상하로 관통하여 형성된 다수의 가이드블럭과; 상기 베이스판의 저면에 부착되고, 피스톤로드가 베이스판을 관통하여 로드 가이드홀에 삽입된 다수의 레벨링 에어쇼바와; 상기 피스톤로드의 상단에 안착된 상태로 로드 가이드홀에 삽입 설치되고, 상부에 형성된 접지핀은 외부로 노출 설치된 다수의 레벨링 로드와; 상기 레벨링 로드의 상단에 안착되는 웨이퍼 스테이지와; 상기 가이드블럭에 하측이 일체로 결합되고, 상측은 웨이퍼 스테이지의 상하를 관통하여 결합된 다수의 가이드볼트와; 상기 레벨링 에어쇼바의 피스톤로드에 관통된 상태로 가이드블럭의 상단에 고정 설치된 링 하우징과; 상기 피스톤로드에 관통된 상태로 링 하우징의 내부에 삽입되고, 일측에 형성된 회전지지구가 링 하우징의 내주면에 형성된 지지홀에 끼움 지지된 록킹 링과; 상기 가이드블럭의 상단에 함몰 형성된 실린더홈에 삽입 설치되고, 상부에 형성된 피스톤로드가 록킹 링의 저면에 접지되는 록킹 제어실린더로 이루어진다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결수단을 보다 구체적으로 구현하기 위한 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전체적인 구성을 첨부된 도면에 의거 개략적으로 살펴보면, 다수의 가이드블럭(20), 다수의 레벨링 에어쇼바(30), 다수의 레벨링 로드(40), 웨이퍼 스테이지(50), 다수의 가이드볼트(60), 링 하우징(70), 록킹 링(80), 록킹 제어실린더(90)의 구성요소로 대분 됨을 확인할 수 있다.
이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명을 실시 용이하도록 좀더 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 베이스판(10)은 공지된 상하 이동장치에 의해 상하 방향으로 이동가능하게 설치되는 것으로, 이와 같은 베이스판(10)의 상단에는 원주방향을 따라 120°의 간격을 두고 다수의 가이드블럭(20)이 이격 설치되고, 가이드블럭(20)은 중앙에 레벨링 로드(40)의 상하 이동을 안내하는 로드 가이드홀(21)이 상하로 관통하여 형성된다.
상기 베이스판(10)의 저면에는 가이드블럭(20)과 상호 1조를 이루는 다수의 레벨링 에어쇼바(30)가 부착되고, 레벨링 에어쇼바(30)의 피스톤로드(31)는 베이스판(10)에 형성된 로드 통로(11)를 통과하여 가이드블럭(20)에 형성된 로드 가이드홀(21)의 하측 내부로 삽입된다.
이와 같은 레벨링 에어쇼바(30)는 일반적인 에어실린더가 적용됨을 탈피하여 피스톤의 접동저항이 작게 설계되어 저압력으로도 부드럽게 작동하는 특성의 저마찰 실린더가 적용됨으로써 미세압력 조절은 물론 컨텍포스(Contact Force)를 제어할 수 있는 효과를 제공한다.
상기 로드 가이드홀(21)의 상부에는 피스톤로드(31)의 상단에 안착되는 레벨링 로드(40)가 삽입 설치되고, 상기 레벨링 로드(40)의 상부에 돌출 형성된 접지핀(41)은 외부로 노출됨으로써 접지핀(41)의 상단에는 웨이퍼 스테이지(50)가 안착될 수 있게 된다.
여기에서 상기 레벨링 로드(40)의 하단에는 마그네틱(42)이 매설되고, 상기 마그네틱(42)의 자력에 의해 레벨링 에어쇼바(30)의 피스톤로드(31)가 밀착 접지됨으로써 상기 레벨링 로드(40) 및 피스톤로드(31)는 상호 일체화된 움직임을 이루어 레벨링의 성능을 획기적으로 제고한다.
그리고 상기 가이드블럭(20)의 저면에 형성된 볼트 삽입홈(22)에 삽입된 다수의 가이드볼트(60)는 하측이 가이드블럭(20)의 상부를 관통하여 일체로 나사결합되고, 상측은 웨이퍼 스테이지(50)의 상하를 관통하여 상부에 너트(23)가 나사결합됨으로써 웨이퍼 스테이지(50)는 가이드블럭(20)과 분리되지 않는 일체성을 유지할 뿐만 아니라 레벨링을 수행할 때에는 웨이퍼 스테이지(50)의 하부 이동을 원활하게 안내할 수 있게 된다.
따라서 상기 웨이퍼 스테이지(50)에 충격이 전달되더라도 레벨링 에어쇼바(20)는 충격을 원활하게 흡수하는 완충력을 발휘하고, 특히 본 발명에서는 레벨링 에어쇼바(30)가 3개소에 설치됨으로써 가장 안정적으로 웨이퍼 스테이지(50)를 3점 지지하면서 레벨링을 원활하게 수행할 수 있게 된다.
상기 웨이퍼 스테이지(50)는 레벨링 로드(40)의 상단에 직접 안착될 수도 있지만 이 경우 웨이퍼 스테이지(50)의 규격이 필요 이상으로 커짐을 방지할 수 있도록 상기 웨이퍼 스테이지(50)의 저면에는 외향으로 돌출된 다수의 서포트(52)가 부착되고, 상기 서포트(52)가 레벨링 로드(40)의 상단에 안착되며, 상기 다수의 가이드볼트(60)는 서포트(52)의 상하를 관통하여 결합된 상태에서 서포트(52)의 상면에 밀착되는 너트(23)가 나사결합될 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 레벨링이 완료된 후 레벨링 로드(40)의 양측을 동시에 가압 고정하는 방식으로 레벨링 에어쇼바(30)를 록킹함으로써 웨이퍼 스테이지(50)를 유동 없이 고정할 수 있도록 하는 본 발명의 핵심기술이 접목된다.
이를 위한 기술구성으로 상기 가이드블럭(20)의 상단에는 하부가 개방된 링 하우징(70)이 고정 설치되고, 상기 레벨링 에어쇼바(30)의 피스톤로드(31)는 링 하우징(70)을 관통하여 외부로 노출된다.
상기 링 하우징(70)의 내부에는 피스톤로드(31)에 관통된 상태로 록킹 링(80)이 삽입 설치되고, 상기 록킹 링(80)의 일측에 형성된 회전지지구(81)는 링 하우징(70)의 내주면에 형성된 지지홀(71)에 끼움 지지됨으로써 록킹 링(80)은 회전지지구(81)를 기점으로 상하로 회전할 수 있게 된다.
여기에서 상기 록킹 링(80)은 원판의 형태로 이루어지되 일측에 결합돌부(82)가 돌출 형성되고, 상기 결합돌부(82)에는 링 하우징(70)의 내면에 형성된 다수의 지지홀(71)에 각각 끼움 지지되는 다수의 회전지지구(81)가 간격을 두고 일체로 나사결합되며, 상기 회전지지구(81)는 지지홀(71)에 삽입되는 부분이 구형으로 형성됨으로써 지지홀(71)과의 접촉면적이 작아 회전작동시 마찰 저항을 줄여주어 부드럽고 원활한 작동성을 제공한다.
상기 가이드블럭(20)의 상단에는 로드 가이드홀(21)과 인접하여 실린더홈(24)이 함몰 형성되고, 실린더홈(24)에는 록킹 링(80)의 록킹/언록킹을 선택적으로 제어하는 록킹 제어실린더(90)가 삽입 설치되며, 록킹 제어실린더(90)에 형성된 피스톤로드(91)는 외부로 노출되어 록킹 링(80)의 저면에 접지됨으로써 상기 록킹 제어실린더(90)의 상하 선형운동에 따라 록킹 링(80)은 회전지지구(81)를 기점으로 상하로 회전할 수 있게 된다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 웨이퍼 스테이지(50)의 웨이퍼 척에 안착되는 웨이퍼가 마스크와 초정밀의 평행도를 유지하는 레벨링을 수행한 후 상기 웨이퍼 스테이지(50)를 상하 자유 유동상태로 받쳐주던 레벨링 로드(40)를 일시적으로 고정함으로써 마스크와 웨이퍼 상호 간의 평행도가 틀어짐을 방지하는 레벨링을 유지할 수 있게 된다.
여기에서 록킹 링(80)은 레벨링 작업시 도 8과 같이 수평상태를 유지함으로써 록킹 링(80)의 내주면(83)과 레벨링 로드(40)의 외주면 사이에는 간극이 형성되어 레벨링 로드(40)가 상하로 자유롭게 유동하면서 정상적인 레벨링이 가능하고, 레벨링이 완료된 이후에는 레벨링 로드(40)를 가압 고정하게 된다.
이와 같은 레벨링 로드(40)를 고정하는 방법은 도 9와 같이 상기 록킹 제어실린더(90)를 후진작동하면 록킹 링(80)이 회전지지구(81)를 기점으로 하향 회전하면서 경사상태를 유지함과 아울러 상기 록킹 링(80)의 내주면(83) 양측은 레벨링 로드(40)의 외주면 양측을 가압 고정함으로써 록킹을 유지하게 된다.
따라서 상기 록킹 링(80)은 레벨링 로드(40)의 외주면 양측을 가압 고정하면서 레벨링 로드(40)의 미세한 움직임은 물론 어느 한쪽으로의 쏠림, 뒤틀림 없이 웨이퍼 스테이지를 고정함으로써 노광작업시 정밀한 레벨링을 유지하면서 작업품질을 획기적으로 향상하는 효과를 제공한다.
그리고 상기 레벨링 로드(40)의 고정상태를 해제하는 방법은 상기 록킹 제어실린더(90)를 전진작동하면 록킹 링(80)이 회전지지구(81)를 기점으로 상향 회전하면서 수평상태의 제자리를 유지함과 아울러 상기 록킹 링(80)의 내주면(83)은 레벨링 로드(40)의 외주면과 이격되면서 간극을 형성함으로써 록킹을 자동으로 해제할 수 있게 된다.
상기 록킹 링(80)은 내주면(83)의 중앙에 링홈(84)이 함몰 형성되고, 링홈(84)에 끼움 설치된 압착링(85)은 레벨링 로드(40)의 외주면을 더욱 압착 고정함으로써 록킹 링(80)의 고정력을 대폭 강화하고, 상기 내주면의 상하 모서리부에는 각각 간섭방지부(86)가 함몰 형성됨으로써 록킹 링(80)이 경사상태를 유지할 때 간섭방지부(86)에 의해 모서리부가 외주면에 걸리는 간섭 현상을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 록킹 링(80)은 도 7 내지 8과 같이 일측 상부면에 스프링 지지홈(87)이 함몰 형성되고, 이와 대응하는 링 하우징(70)의 상부 내면에는 스프링 지지홈(87)이 함몰 형성되며, 상기 스프링 지지홈(87)에는 록킹 링(80)을 하향으로 탄성바이어스시키는 스프링(88)이 끼움 지지됨으로써 록킹 제어실린더(90)의 피스톤로드(91)가 하향으로 후진작동할 때 탄성력을 발휘하면서 록킹 링(80)의 하향 회전을 더욱 원활하게 하는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 록킹 링(80)이 상향으로 회전할 때 과도하게 회전하면서 수평상태를 벗어나지 않도록 상기 링 하우징(70)의 일측에 도 10과 같이 스토퍼(100)가 내부로 노출되게 나사결합되고, 이 스토퍼(100)는 상향으로 회전하는 록킹 링(80)의 과도한 회전을 제한함으로써 록킹 링(80)은 정확한 수평상태를 유지하면서 록킹을 해제할 수 있게 된다.
한편, 본 발명은 레벨링을 수행하는 과정에서 레벨링 로드(40)에 가해지는 압력값을 피드백 받아 더욱 정확한 시점에 록킹 링(80)의 록킹을 제어할 수 있도록 하는 기술이 접목된다.
이를 위한 기술구성으로 상기 록킹 제어실린더(90)를 전진작동하면 록킹 링(80)은 레벨링 로드(40)의 록킹을 해제함으로써 웨이퍼의 정상적인 레벨링을 수행하게 된다. 이러한 과정에서 피엘시(PLC)는 상기 레벨링 에어쇼바(30)에 설치된 압력센서(110)를 통해 레벨링 로드(40)에 가해지는 압력값을 피드백 받아 설정 압력값과 비교판단하여 상기 록킹 제어실린더(90)를 후진작동하면서 록킹 링(80)이 레벨링 로드(40)를 록킹하도록 제어함으로써 웨이퍼의 레벨링이 완료된 정확한 시점에 록킹 링(80)의 록킹이 신속하게 이루어져 레벨링 유지력을 향상할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 웨이퍼 스테이지(50)의 둘레에 3개소 설치된 센터링 모듈(130)(140)을 이용하여 웨이퍼 스테이지(50)의 외주면을 3점 지지하면서 센터링을 더욱 정밀하게 유지할 수 있도록 하는 3조의 센터링 모듈(130)(140)의 기술이 추가로 접목된다.
이를 위한 3조의 센터링 모듈(130)(140)은 상기 가이드블럭(20)에 각각 구비됨으로써 웨이퍼 스테이지(50)의 센터링을 유지하는 것으로, 상기 3조의 센터링 모듈(130)(140) 중 2조의 센터링 모듈(130)은 도 11과 같이 가이드블럭(20)의 외면에 고정 센터링바(131)가 일체로 부착되고, 고정 센터링바(131)의 상부에 결합된 볼 프런저(133)는 서포트(52)의 외면을 밀착 상태로 2점 지지하며, 상기 2조의 센터링 모듈(130)은 항상 고정된 상태를 유지함으로써 센터링을 위한 기준점을 제공한다.
아울러 3조의 센터링 모듈(130)(140) 중 남은 1조의 센터링 모듈(140)은 도 12 내지 도 13과 같이 가이드블럭(20)의 외면에 돌출 형성된 연결브라켓(20a)에 회전 센터링바(141)의 하측이 연결핀(142)으로 관통하여 회전가능하게 설치되고, 상기 회전 센터링바(141)의 상부에 결합된 볼 프런저(143)는 서포트(52)의 외면을 밀착 지지하며, 상기 회전 센터링바(141)를 관통하여 설치된 스프링 지지볼트(144)는 가이드블럭(20)에 형성된 스프링 삽입부(26)에 삽입된 인장스프링(145)의 일측과 연결되고, 상기 인장스프링(145)의 타측은 스프링 삽입부(26)를 직교상태로 관통하여 가이드블럭(20)에 나사결합 설치된 스프링 고정구(146)에 연결 설치된다.
따라서 상기 회전 센터링바(141)는 인장스프링(145)의 인장력에 의해 기준점을 제공하는 2조의 고정 센터링바(131) 쪽으로 웨이퍼 스테이지(50)를 가압 지지함으로써 항상 정확한 센터링을 더욱 정밀하게 유지할 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (10)

  1. 베이스판(10)의 상단에 원주방향을 따라 이격 설치되고, 중앙에 로드 가이드홀(21)이 상하로 관통하여 형성된 다수의 가이드블럭(20)과;
    상기 베이스판(10)의 저면에 부착되고, 피스톤로드(31)가 베이스판(10)을 관통하여 로드 가이드홀(21)에 삽입된 다수의 레벨링 에어쇼바(30)와;
    상기 피스톤로드(31)의 상단에 안착된 상태로 로드 가이드홀(21)에 삽입 설치되고, 상부에 형성된 접지핀(41)은 외부로 노출 설치된 다수의 레벨링 로드(40)와;
    상기 레벨링 로드(40)의 상단에 안착되는 웨이퍼 스테이지(50)와;
    상기 가이드블럭(20)에 하측이 일체로 결합되고, 상측은 웨이퍼 스테이지(50)의 상하를 관통하여 결합된 다수의 가이드볼트(60)와;
    상기 레벨링 에어쇼바(30)의 피스톤로드(31)에 관통된 상태로 가이드블럭(20)의 상단에 고정 설치된 링 하우징(70)과;
    상기 피스톤로드(31)에 관통된 상태로 링 하우징(70)의 내부에 삽입되고, 일측에 형성된 회전지지구(81)가 링 하우징(70)의 내주면에 형성된 지지홀(71)에 끼움 지지된 록킹 링(80)과;
    상기 가이드블럭(20)의 상단에 함몰 형성된 실린더홈(24)에 삽입 설치되고, 상부에 형성된 피스톤로드(91)가 록킹 링(80)의 저면에 접지되는 록킹 제어실린더(90)로 이루어진 것을 특징으로 하는 레벨링 유지력이 향상된 고성능 마스크 얼라이너용 스테이지 레벨링장치.
  2. 베이스판(10)의 상단에 원주방향을 따라 이격 설치되고, 중앙에 로드 가이드홀(21)이 상하로 관통하여 형성된 다수의 가이드블럭(20)과;
    상기 베이스판(10)의 저면에 부착되고, 피스톤로드(31)가 베이스판(10)을 관통하여 로드 가이드홀(21)에 삽입된 다수의 레벨링 에어쇼바(30)와;
    상기 피스톤로드(31)의 상단에 안착된 상태로 로드 가이드홀(21)에 삽입 설치되고, 상부에 형성된 접지핀(41)은 외부로 노출 설치된 다수의 레벨링 로드(40)와;
    저면에 부착된 다수의 서포트(52)가 상기 레벨링 로드(40)의 상단에 안착되되는 웨이퍼 스테이지(50)와;
    상기 가이드블럭(20)에 하측이 일체로 결합되고, 상측은 서포트(52)의 상하를 관통하여 결합된 다수의 가이드볼트(60)와;
    상기 레벨링 에어쇼바(30)의 피스톤로드(31)에 관통된 상태로 가이드블럭(20)의 상단에 고정 설치된 링 하우징(70)과;
    상기 피스톤로드(31)에 관통된 상태로 링 하우징(70)의 내부에 삽입되고, 일측에 형성된 회전지지구(81)가 링 하우징(70)의 내주면에 형성된 지지홀(71)에 끼움 지지된 록킹 링(80)과;
    상기 가이드블럭(20)의 상단에 함몰 형성된 실린더홈(24)에 삽입 설치되고, 상부에 형성된 피스톤로드(91)가 록킹 링(80)의 저면에 접지되는 록킹 제어실린더(90)로 이루어진 것을 특징으로 하는 레벨링 유지력이 향상된 고성능 마스크 얼라이너용 스테이지 레벨링장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 레벨링 에어쇼바(30)는 저마찰 실린더가 적용된 것을 특징으로 하는 레벨링 유지력이 향상된 고성능 마스크 얼라이너용 스테이지 레벨링장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 록킹 제어실린더(90)의 후진작동시 록킹 링(80)은 회전지지구(81)를 기점으로 하향 회전하면서 경사상태를 유지함과 아울러 상기 록킹 링(80)의 내주면(83) 양측이 레벨링 로드(40)의 외주면 양측을 가압 고정하면서 록킹하는 한편, 상기 록킹 제어실린더(90)의 전진작동시 록킹 링(80)은 회전지지구(81)를 기점으로 상향 회전하면서 수평상태를 유지함과 아울러 상기 록킹 링(80)의 내주면(83)은 레벨링 로드(40)의 외주면과 이격되면서 록킹을 해제하는 것을 특징으로 하는 레벨링 유지력이 향상된 고성능 마스크 얼라이너용 스테이지 레벨링장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 록킹 링(80)은 내주면(83) 중앙에 형성된 링홈(84)에 압착링(85)이 끼움 설치되고, 상기 내주면(83)의 상하 모서리부에는 간섭방지부(86)가 각각 함몰 형성된 것을 특징으로 하는 레벨링 유지력이 향상된 고성능 마스크 얼라이너용 스테이지 레벨링장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 회전지지구(81)는 록킹 링(80)의 일측에 형성된 결합돌부(82)에 다수개가 간격을 두고 일체로 나사결합되고, 상기 지지홀(71)에 삽입되는 부분은 구형으로 형성된 것을 특징으로 하는 레벨링 유지력이 향상된 고성능 마스크 얼라이너용 스테이지 레벨링장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 록킹 링(80)의 일측 상부면 및 링 하우징(70)의 상부 내면에는 각각 스프링 지지홈(87)이 함몰 형성되고, 상기 스프링 지지홈(87)에는 록킹 링(80)을 하향으로 탄성바이어스시키는 스프링(88)이 끼움 지지된 것을 특징으로 하는 레벨링 유지력이 향상된 고성능 마스크 얼라이너용 스테이지 레벨링장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 링 하우징(70)의 일측에는 스토퍼(100)가 내부로 노출되게 나사결합되고, 상기 스토퍼(100)는 록킹 링(80)의 상향 회전시 수평상태를 벗어나지 않도록 과도한 회전을 제한하는 것을 특징으로 하는 레벨링 유지력이 향상된 고성능 마스크 얼라이너용 스테이지 레벨링장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 록킹 제어실린더(90)를 전진작동하면 록킹 링(80)은 레벨링 로드(40)의 록킹을 해제하여 웨이퍼의 정상적인 레벨링을 수행하고, 웨이퍼의 정상적인 레벨링의 수행과정에서 피엘시(PLC)는 레벨링 에어쇼바(30)에 설치된 압력센서(110)를 통해 레벨링 로드(40)에 가해지는 압력값을 피드백 받아 설정 압력값과 비교판단하여 레벨링이 완료된 시점에 상기 록킹 제어실린더(90)를 후진작동하여 록킹 링(80)이 레벨링 로드(40)를 록킹하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 레벨링 유지력이 향상된 고성능 마스크 얼라이너용 스테이지 레벨링장치.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 가이드블럭(20)에는 웨이퍼 스테이지(50)의 센터링을 유지하는 3조의 센터링 모듈(130)(140)이 구비되는 한편;
    상기 3조의 센터링 모듈(130)(140) 중 2조의 센터링 모듈(130)은 가이드블럭(20)의 외면에 고정 센터링바(131)가 일체로 부착되고, 고정 센터링바(131)의 상부에 결합된 볼 프런저(133)는 서포트(52)의 외면을 밀착 지지하며;
    상기 3조의 센터링 모듈(130)(140) 중 1조의 센터링 모듈(140)은 가이드블럭(20)의 외면에 회전 센터링바(141)의 하측이 연결핀(142)으로 관통하여 회전가능하게 설치되고, 상기 회전 센터링바(141)의 상부에 결합된 볼 프런저(143)는 서포트(52)의 외면을 밀착 지지하며, 상기 회전 센터링바(141)를 관통하여 설치된 스프링 지지볼트(144)에는 인장스프링(145)의 일측이 연결되고, 상기 인장스프링(145)의 타측은 가이드블럭(20)에 형성된 스프링 삽입부(26)에 삽입된 상태로 스프링 고정구(146)에 연결된 것을 특징으로 하는 레벨링 유지력이 향상된 고성능 마스크 얼라이너용 스테이지 레벨링장치.
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