KR100312651B1 - Stage focusing method of exposure equipment - Google Patents
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Abstract
본 발명은 노광 장비의 스테이지 포커싱 방법을 개시한다. 개시된 본 발명은 웨이퍼가 안치되는 스테이지의 상부에 소정 거리를 두고 배치되어지는 프로젝션 렌즈의 하단에 가장자리를 따라서 노광량을 감지하는 수 개의 센서가 배치되어지고, 그리고, 빛을 투과시키지 않은 블라인드를 배치한다. 이 상태에서, 프로젝션 렌즈의 상부로부터 빛을 조사한 후, 각 센서들에 의해 감지된 시간에 대한 함수인 노광량을 합산한 다음 그 평균을 구하고, 평균치에서 각 센서에서 감지된 개개의 노광량을 빼서, 평균치와 각각의 노광량 사이의 차이를 구한다. 이 차이치를 거리로 환산하여, 환산된 거리에 따라 해당 스테이지 부분을 상승 또는 하강시켜 스테이지의 모든 부분에 대한 최적의 포커싱이 이루어지도록 한다.The present invention discloses a stage focusing method of exposure equipment. According to the present invention, several sensors for detecting an exposure amount along an edge are disposed at a lower end of a projection lens at a predetermined distance on an upper stage of a stage where a wafer is placed, and a blind which does not transmit light is disposed. . In this state, after irradiating light from the upper part of the projection lens, the exposure amount which is a function of the time detected by each sensor is summed and then averaged, and the average value is obtained by subtracting the individual exposure amount detected by each sensor from the average value. And the difference between the respective exposure amounts. The difference value is converted into a distance so that the corresponding stage portion is raised or lowered according to the converted distance so as to achieve optimal focusing for all portions of the stage.
Description
본 발명은 노광 장비의 스테이지 포커싱(focusing) 방법에 관한 것으로서,보다 구체적으로는, 빛을 소정의 배율로 축소시켜 스테이지상에 안치된 웨이퍼나 유리기판으로 조사하는 프로젝션 렌즈(projection lens)의 초점을 스테이지의 표면에 위치하도록, 스테이지의 경사도를 조정하여 포커싱하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of focusing a stage of an exposure apparatus, and more particularly, to focus a projection lens irradiating a wafer or glass substrate placed on a stage by reducing light at a predetermined magnification. It relates to a method of focusing by adjusting the inclination of the stage to be located on the surface of the stage.
반도체 또는 액정표시소자의 회로를 구성하는 패턴을 형성하기 위하여 사용되는 노광 장비는 빛을 조사하는 조명계와, 웨이퍼 및 레티클을 정렬시키는 얼라인먼트 유니트, 및 상기 조명계와 얼라인먼트 유니트 사이에 설치되어 레티클을 통과한 빛을 소정 배율, 통상적으로 5배율로 축소시키는 프로젝션 렌즈 시스템으로 구성되어서 조명계로부터 조사된 빛은 레티클에 형성된 패턴에 따라 레티클을 통과한 후, 프로젝션 렌즈 시스템에 의해 축소되어 웨이퍼나 유리기판에 조사됨으로써, 웨이퍼나 유리기판상에 소정의 패턴을 형성시킬 수 있게 된다.An exposure apparatus used to form a pattern constituting a circuit of a semiconductor or liquid crystal display device is provided with an illumination system for irradiating light, an alignment unit for aligning a wafer and a reticle, and between the illumination system and the alignment unit and passing through a reticle. Consists of a projection lens system that reduces light at a predetermined magnification, typically 5 times, so that the light irradiated from the illumination system passes through the reticle according to the pattern formed on the reticle, and then is reduced by the projection lens system and irradiated onto the wafer or glass substrate. Thus, a predetermined pattern can be formed on the wafer or the glass substrate.
한편, 프로젝션 렌즈에 대해서 웨이퍼나 유리기판이 안치된 스테이지가 정확한 위치, 즉, 프로젝션 렌즈의 초점에 스테이지가 배치되지 않게 되면, 노광 공정의 신뢰성을 얻을 수 없게 된다.On the other hand, if the stage on which the wafer or the glass substrate is placed with respect to the projection lens is not disposed at the correct position, that is, the focus of the projection lens, the reliability of the exposure process cannot be obtained.
그러므로, 노광 공정을 실시하기 전에, 프로젝션 렌즈의 초점을 스테이지의 표면이 위치되도록 하는 포커싱 작업이 수행도어야만 한다.Therefore, before performing the exposure process, a focusing operation must be performed to focus the projection lens so that the surface of the stage is positioned.
종래의 포커싱 방법을 도 1을 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.A conventional focusing method is described with reference to FIG. 1 as follows.
도시된 바와 같이, 노광 장비는 웨이퍼가 안치되는 스테이지(1) 상부에 소정 거리를 두고 프로젝션 렌즈(2)가 배치되어 있다. 빛을 조사하는 조명계(미도시)는 프로젝션 렌즈(2)의 상부에 배치되어 있고, 그 사이에 웨이퍼 패턴 형성을 위한 레티클이 배치되어 있다.As shown in the drawing, the projection lens 2 is disposed at a predetermined distance above the stage 1 on which the wafer is placed. An illumination system (not shown) for irradiating light is disposed above the projection lens 2, and a reticle for forming a wafer pattern is disposed therebetween.
이러한 구성의 노광 장비에서, 프로젝션 렌즈(2)의 초점이 스테이지(1) 표면에 위치되도록 하기 위해서 프로젝션 렌즈(2)의 하단 일측에는 스테이지(1) 표면으로 빛을 조사하는 발광부(3:emitter)가 배치되어 있고, 스테이지(1) 표면에서 반사된 빛이 입사되는 수광부(4)가 프로젝션 렌즈(2)의 하단 타측에 배치되어 있다. 한편, 스테이지(1)는 일측으로부터 타측 방향으로 수평 이동하거나, 또는 상하로 수직 이동하도록 되어 있다.In the exposure apparatus of this configuration, in order to ensure that the focus of the projection lens 2 is located on the surface of the stage 1, a light emitter 3: which emits light onto the surface of the stage 1 at the lower end side of the projection lens 2. ) Is arranged, and the light receiving portion 4 through which the light reflected from the surface of the stage 1 is incident is disposed at the other end of the lower end of the projection lens 2. On the other hand, the stage 1 is horizontally moved from one side to the other direction or vertically moved up and down.
상기와 같이 구성되어서, 스테이지(1)가 하부로부터 상승하게 되면, 발광부 (3)에서 빛이 스테이지(1)로 조사되고, 반사된 빛은 수광부(4)로 수광된다. 여기서, 발광부(3) 및 수광부(4)에서 빛이 통과되는 부분인 슬릿은 직사각형 형상이다. 그러므로, 발광부(3)에서 나오는 빛의 형상과 수광부(4)로 입사되는 빛의 형상은 직사각형이 된다.With the above configuration, when the stage 1 rises from the bottom, light is emitted from the light emitting portion 3 to the stage 1, and the reflected light is received by the light receiving portion 4. Here, the slit, which is the portion through which light passes in the light emitting portion 3 and the light receiving portion 4, has a rectangular shape. Therefore, the shape of the light emitted from the light emitting portion 3 and the shape of the light incident on the light receiving portion 4 are rectangular.
따라서, 스테이지(1)의 상승에 따라 빛과 수광부(4)의 슬릿이 중첩되는 형태가 점진적으로 변화하게 되고, 스테이지(1)에서 반사된 빛이 수광부(4)의 슬릿에 정확하게 입사되면, 그 위치가 바로 프로젝션 렌즈(2)의 초점 위치가 된다. 이러한 방법으로, 스테이지(1)의 초점을 설정하게 된다.Therefore, as the stage 1 rises, the shape in which the light and the slits of the light receiving portion 4 overlap gradually changes, and when the light reflected by the stage 1 is accurately incident on the slit of the light receiving portion 4, The position becomes the focal position of the projection lens 2. In this way, the focus of the stage 1 is set.
도 3a 내지 도 11a는 스테이지(1)가 상승함에 따라 수광부(4)의 슬릿에 빛이 입사되어 중첩되는 과정을 순차적으로 나타낸 것이고, 도 3b 내지 도 11b는 각 상태에 따라 중첩 상태를 파형으로 나타낸 것으로서, 횡축은 시간이고, 종축은 빛 강도(light intensity)이다.3A to 11A sequentially show a process in which light is incident on the slit of the light receiving unit 4 as the stage 1 rises and overlaps, and FIGS. 3B to 11B show the superimposed states according to respective states as waveforms. Where the horizontal axis is time and the vertical axis is light intensity.
즉, 도 3a 상태는 수광부(4)의 슬릿에 빛이 전혀 중첩되지 않는 상태로서,이 상태의 파형은 중첩되는 부분이 전혀 없으므로 도 3b와 같이 횡으로 일직선이 된다. 스테이지(1)가 계속 상승하여, 도 7a 상태, 즉 수광부(4)의 슬릿에 빛이 정확하게 중첩된 상태가 되면, 도 7b와 같이 파형은 사인 곡선 형태를 이루게 된다. 작업자는 파형 상태가 사인 곡선이 되면, 그 위치가 바로 프로젝션 렌즈(2)의 초점 위치에 스테이지(1)가 배치된 것으로 인식하게 된다.That is, the state of FIG. 3A is a state in which light does not overlap at all in the slit of the light-receiving part 4, and since the waveform of this state does not have any overlapping part, it becomes horizontally straight like FIG. 3B. If the stage 1 continues to rise and the light is accurately superimposed on the state of FIG. 7A, that is, the slit of the light receiving unit 4, the waveform is sinusoidal as shown in FIG. 7B. When the waveform state becomes a sinusoid, the operator recognizes that the position is immediately arranged at the focal position of the projection lens 2.
그런데, 종래의 포커싱 방법은 스테이지(1)의 중심, 즉 웨이퍼 중심에 대해서만 포커싱이 이루어지도록 하는 바, 다음과 같은 문제점이 유발된다.However, in the conventional focusing method, the focusing is performed only on the center of the stage 1, that is, the wafer center, and the following problems are caused.
종래의 방법에 의해 스테이지(1)를 포커싱한 상태에서 노광 공정을 실시하면, 도 2에서와 같이, 레티클(5)을 선택적으로 투과한 빛은 프로젝션 렌즈(2)에 의해 소정 배율로 축소된 후, 스테이지(1)상에 안치된 웨이퍼로 입사된다. 그런데, 빛은 스테이지(1)의 중심 부분에만 입사되는 것이 아니라, 스테이지(1)의 가장자리, 즉, 웨이퍼의 가장자리에도 입사되어서, 웨이퍼상에 패턴을 형성시키게 된다.When the exposure process is performed while the stage 1 is focused by a conventional method, as shown in FIG. 2, the light selectively passing through the reticle 5 is reduced by the projection lens 2 at a predetermined magnification. Incident on the stage 1. By the way, the light is not only incident on the center portion of the stage 1 but is also incident on the edge of the stage 1, that is, the edge of the wafer, thereby forming a pattern on the wafer.
그런데, 스테이지(1)가 프로젝션 렌즈(2)에 대해 기울어질 경우가 있다. 이러한 상태는, 전술된 바와 같이 종래에는 웨이퍼 중심에서만 포커싱을 하게 되어 있기 때문에, 비록, 스테이지(1)의 중심은 프로젝션 렌즈(2)에 초점 위치에 있지만, 스테이지(1)의 가장자리는 프로젝션 렌즈(2)의 초점 위치에 있지 못하게 된다.By the way, there is a case where the stage 1 is inclined with respect to the projection lens 2. Since this state is conventionally focused only on the wafer center as described above, although the center of the stage 1 is in the focal position of the projection lens 2, the edge of the stage 1 is the projection lens ( 2) will not be in the focus position.
이 결과, 상기 상태에서 노광 공정을 실시한 후, 웨이퍼에 입사된 빛의 조도를 검사해보면, 웨이퍼의 중심에 비해서 가장자리가 더 높거나 낮아지는 현상이 발생되는 바, 노광 균일도가 저하되는 문제점이 야기된다.As a result, when the illuminance of the light incident on the wafer after the exposure process is performed in the above state, a phenomenon in which the edge is higher or lower than the center of the wafer occurs, resulting in a problem of deterioration in exposure uniformity. .
따라서, 본 발명은 종래의 포커싱 방법으로 인한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 스테이지의 중심 뿐만 아니라, 가장자리도 프로젝션 렌즈의 초점 위치에 배치되도록 할 수 있는 노광 장비의 스테이지 포커싱 방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the problems caused by the conventional focusing method, and provides a stage focusing method of an exposure apparatus capable of allowing not only the center of the stage but also the edges to be disposed at the focal position of the projection lens. There is a purpose.
도 1은 종래의 포커싱 방법을 설명하기 위한 예시도1 is an exemplary view for explaining a conventional focusing method
도 2는 노광 공정을 설명하기 위한 도면2 is a diagram for explaining an exposure process.
도 3a 내지 도 11a는 종래의 방법인 스테이지의 승강에 따라 수광부의 슬릿에 빛이 중첩되는 과정을 순차적으로 나타낸 도면3A to 11A are views sequentially showing a process in which light overlaps a slit of a light receiver according to the elevation of a stage, which is a conventional method.
도 3b 내지 도 11b는 빛의 중첩 상태에 따른 파형 변화를 순차적으로 나타낸 그래프3B to 11B are graphs sequentially illustrating waveform changes according to overlapping states of light.
도 12는 본 발명에 따른 방법에 사용되는 블라인드가 프로젝션 렌즈에 배치된 상태를 나타낸 정면도12 is a front view showing a state in which blinds used in the method according to the present invention are disposed in the projection lens;
도 13은 블라인드의 평면도13 is a plan view of the blinds
도 14는 본 발명에 따른 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도14 is a flowchart sequentially illustrating a method according to the present invention.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawing-
10 ; 블라인드 20 ; 센서10; Blind 20; sensor
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 포커싱 방법은 다음과 같은 단계로 이루어진다.In order to achieve the above object, the focusing method according to the present invention comprises the following steps.
웨이퍼가 안치되는 스테이지의 상부에 소정 거리를 두고 배치된 프로젝션 렌즈의 하단에 가장자리를 따라 노광량을 감지하는 수 개의 센서가 배치되고 빛을 투과시키지 않은 블라인드를 배치한다. 프로젝션 렌즈의 상부로부터 빛을 조사한 후, 각 센서에서 감지된 시간에 대한 함수인 노광량을 합산한 다음 평균을 구한다. 평균치에서 각 센서에서 감지된 개개의 노광량을 빼서, 평균치와 각각의 노광량 사이의 차이를 구한다. 이 차이치를 거리로 환산하여,환산된 거리에 따라 해당 스테이지 부분을 상승 또는 하강시키는 것에 스테이지를 포커싱한다.At the lower end of the projection lens disposed at a predetermined distance on top of the stage where the wafer is placed, several sensors for detecting an exposure amount are disposed along the edge and a blind which does not transmit light is disposed. After irradiating light from the top of the projection lens, the exposure amount, which is a function of the time detected by each sensor, is summed and then averaged. The difference between the average value and each exposure amount is obtained by subtracting the individual exposure amount detected by each sensor from the average value. The difference value is converted into a distance, and the stage is focused on raising or lowering the stage portion according to the converted distance.
상기된 본 발명의 구성에 의하면, 스테이지의 가장자리가 중심에 대해 기울어진 정도를 센서를 이용해서 보정하여 포커싱을 하게 되므로써, 노광 균일도가 실현된다.According to the above-described configuration of the present invention, exposure uniformity is realized by correcting and focusing the degree of inclination of the edge of the stage with respect to the center using a sensor.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 12는 본 발명에 따른 방법에 사용되는 블라인드가 프로젝션 렌즈에 배치된 상태를 나타낸 정면도이고, 도 13은 블라인드의 평면도이며, 도 14는 본 발명에따른 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.12 is a front view showing a state in which blinds used in the method according to the present invention are disposed in the projection lens, FIG. 13 is a plan view of the blinds, and FIG. 14 is a flowchart sequentially showing the method according to the present invention.
먼저, 본 발명에 따른 방법에서는 프로젝션 렌즈(2)를 통해 스테이지(1)상으로 빛이 입사되지 전에, 그 빛을 프로젝션 렌즈(2)에서 차단하는 블라인드(10)가 사용된다. 블라인드(10)의 표면에는 도 13에 도시된 바와 같이, 가장자리를 따라 수 개, 본 실시예에서는 8개의 센서(20)가 배치된다. 각 센서(20)는 웨이퍼의 가장자리로 입사되는 빛의 노광량을 감지하는 것이다.First, in the method according to the invention blinds 10 are used which block the light at the projection lens 2 before light is incident on the stage 1 via the projection lens 2. On the surface of the blind 10, as shown in FIG. 13, several sensors 20 in this embodiment are arranged along the edge. Each sensor 20 detects an exposure amount of light incident on the edge of the wafer.
이러한 구조의 블라인드(10)를, 도 12에 도시된 바와 같이, 프로젝션 렌즈 (2)의 하단에 배치한 다음, 스테이지(1)의 포커싱을 행한다.As shown in Fig. 12, the blind 10 having such a structure is arranged at the lower end of the projection lens 2, and then the stage 1 is focused.
도 14를 참조로, 빛을 프로젝션 렌즈(2)의 상부로부터 조사하면, 이 빛은 블라인드(10)에 의해 차단되어 스테이지(1)로 입사되지 못하게 된다. 이때, 블라인드 (10)의 각 센서(20)가 웨이퍼의 가장자리, 즉 스테이지(1)의 가장자리로 입사되는 빛의 노광량을 감지한다.Referring to FIG. 14, when light is irradiated from the top of the projection lens 2, the light is blocked by the blind 10 and prevented from entering the stage 1. At this time, each sensor 20 of the blind 10 detects an exposure amount of light incident on the edge of the wafer, that is, the edge of the stage 1.
이어서, 센서(20)가 감지하는 노광량은 전기 신호이고, 이 전기 신호는 전압 V에 비례하므로, 센서(20)를 저항 R이라 하면, 하기 식이 성립된다.Subsequently, the exposure amount detected by the sensor 20 is an electric signal, and this electric signal is proportional to the voltage V. Therefore, when the sensor 20 is a resistor R, the following equation is established.
노광량 E = V2t/R, 여기서 t는 시간이다. 즉, 노광량은 시간에 대한 함수로서 에너지(joule) 단위로 산출된다.Exposure amount E = V 2 t / R, where t is time. That is, the exposure amount is calculated in units of energy as a function of time.
이러한 함수를 이용해서 각 노광량을 산출한 다음, 전체를 합산한 후 평균치를 산출한다. 그런 다음, 평균치에서 각 노광량을 빼서, 평균치와 각 노광량간의 차이를 구한다.Each exposure amount is calculated using this function, and then the total value is added to calculate the average value. Then, each exposure amount is subtracted from the average value to find the difference between the average value and each exposure amount.
각 차이치는 오직 시간에 대한 함수가 되고, 시간 t는 거리 s를 속도 v로 나누어서 구할 수 있고, 속도 v는 빛의 속도이므로 광속도 c로 대체시킬 수가 있다. 즉, 속도는 상수가 되므로, 차이치의 시간을 광속도 c에 곱하면 거리 s를 구할 수가 있다.Each difference is only a function of time, time t can be found by dividing distance s by speed v, and speed v is the speed of light and can be replaced by the speed of light c. That is, since the speed becomes a constant, the distance s can be obtained by multiplying the time of the difference by the light speed c.
각 차이치만큼 해당 센서가 배치된 위치와 대응되는 스테이지 부분을 상승 또는 하강시켜서, 스테이지 전체를 프로젝션 렌즈의 초점 위치에 위치시킬 수가 있게 된다.By raising or lowering the stage portion corresponding to the position where the corresponding sensor is disposed by each difference value, the entire stage can be positioned at the focal position of the projection lens.
상기와 같이 스테이지의 포커싱이 완료되면, 블라인드를 제거하고 노광 공정을 실시한다. 이 때, 스테이지의 중심은 물론, 가장자리에 대한 포커싱이 이루어졌기 때문에, 웨이퍼에 대한 노광이 균일하게 이루어지게 된다.When focusing of the stage is completed as described above, the blind is removed and an exposure process is performed. At this time, since focusing is performed not only on the center of the stage but also on the edge, the exposure to the wafer is made uniform.
상기된 바와 같이 본 발명에 의하면, 스테이지의 중심 뿐만 아니라 가장자리도 프로젝션 렌즈의 초점 위치에 배치시킬 수가 있게 됨으로써, 노광 균일도가 향상된다.As described above, according to the present invention, not only the center but also the edge of the stage can be arranged at the focal position of the projection lens, so that the exposure uniformity is improved.
한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various changes can be made by those skilled in the art without departing from the gist of the invention claimed in the claims. will be.
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