KR200144702Y1 - 반도체 제조장비용 렌즈 촛점 보정장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 스테이지 표면에 놓여진 웨이퍼에 주렌즈의 초점을 결상시켜 주렌즈를 통과한 광으로 웨이퍼에 대한 노광공정을 실시하는 과정에서 발생된 렌즈의 촛점불량을 보정하기 위한 렌즈 촛점보정장치를 개시한다.

본 고안은 발광부에서 발광된 광이 렌즈내부를 통과할 수 있도록 광로를 설정하여 렌즈자체의 위치변화에 의하여 발생하는 촛점불량을 감지함으로서 렌즈 위치에 따른 촛점불량을 파악할 수 있는 구조를 갖는다.

Description

반도체 제조장비용 렌즈 촛점 보정장치

제1도는 일반적인 렌즈 촛점 보정장치의 원리를 설명하기 위한 구성도.

제2도는 본고안에 따른 렌즈 촛점 보정장치를 도시판 평면구성도.

제3도는 제2도의 선 A-A를 따라 저취한 상태의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

W : 웨이퍼 10 : 촛점 보정장치

11 : 스테이지 12 : 주렌즈

20, 30, 40 및 50 : 촛점측정수단

21 및 22 : 발광부 및 수광부

본 고안은 반도체 제조장비에 관한 것으로서, 특히 렌즈 내부를 통과할 수 있도록 광로를 설정하여 렌즈 자체의 위치변화에 의하여 발생하는 촛점불량을 보정할 수 있도록 구성한 렌즈 촛점 보정장치에 관한 것이다.

반도체 제조에 사용되는 노광장비에는 광원, 광을 투과시키는 렌즈 및 렌즈 하부에 설치된 스테이지(stage)등으로 구성되어 있다. 스테이지 상에는 노광공정 대상물인 웨이퍼가 위치하게 되며, 렌즈를 통과한 광이 웨이퍼에 조사됨으로서 웨이퍼에 대한 노광공정이 진행된다.

노광장비의 구성부재인 렌즈, 스테이지 등의 구성관계를 제1도를 통하여 설명하면 다음과 같다.

제1도는 일반적인 렌즈 촛점 보정장치의 원리를 설명하기 위한 구성도로서, 고정된 상태의 렌즈(1)와 수직방향으로 이송가능한 스테이지(2)를 도시하고 있다. 전술한 바와 같이 스테이지 상에 웨이퍼가 위치한 상태에서 광원(도시되지 않음)에서 발생된 광은 렌즈(1, 집광렌즈)를 투과하여 웨이퍼 표면에 조사됨으로서 웨이퍼에 대한 노광이 진행되어진다. 웨이퍼의 전표면에 걸친 균일한 광에너지의 공급을 위하여는 스테이지(2) 표면에 대한 렌즈(1)의 촛점(렌즈와 스테이지 간격) 유지가 중요한 요인으로 작용하게 된다.

렌즈(1)의 정확한 촛점유지를 위하여 렌즈 촛점 보정장치가 이용되며, 렌즈 촛점 보정장치에는 발광소자(D)와 수광소자(R)로 이루어진 포토센서와 제1 및 제2반사미러(3A, 3B)가 이용된다.

렌즈(2)의 양측에 각각 고정설치된 포토센서의 수광소자 및 발광소자의 직하부에는 광을 반사시키기 위하여 일정한 각도로 경사진 제1및 제2반사미러(3A, 3B)가 각각 고정설치되어 있으며, 각 반사미러(3A, 3B)는 렌즈(1)의 정확한 촛점형성을 위하여 렌즈(1)와 스테이지(2)간의 설정된 간격에 맞추어 위치가 결정된다. 즉, 스테이지(2)의 표면 중심부(웨이퍼가 놓여지는 위치)에 렌즈(1)의 정확한 촛점이 유지될 수 있는 렌즈(1)와 스테이지(2)간의 간격을 T라 할 경우, 각 반사미러(3A, 3B)는 스테이지(2) 표면에 대한 광의 입사각 및 반사각이 θ가 되도록 고정되어진다. 따라서 발광소자(D)에서 발생된 광은 제1반사미러(3A) 및 스테이지 표면, 제2 반사미러(3B)에 반사되어 수광소자에 입사되어지며, 수광소자 (R)에 광이 입사되어질 경우 렌즈(1)의 촛점이 스테이지(2) 표면에 정확하게 맺혀짐을 의미한다.

만일 고정된 상태의 렌즈(1)와 이송가능한 스테이지(2)간의 간격이 어떠한 이유로 설정된 간격에서 벗어날 경우, 즉 렌즈와 스테이지간의 간격이 최초 설정 간격인 T보다 크거나 작을 경우 스테이지 표면에서 반사된 광은 수광소자 하부에 고정된 제2반사미러 (3B)에 조사되어지지 않게되며, 결과적으로 수광소자(R)에 광이 입사되지 않게 됨으로서 그 신호에 의하여 작업자는 스테이지 표면에 렌즈의 촛점이 맺어지지 않은 상태임을 인지할 수 있다.

만일 스테이리(2) 표면에 렌즈(1)의 촛점이 맺어지지 않은 경우 작업자가 스테이지(2)를 상하로 이송시킴으로서 발광소자(D)에서 발생된 광이 제1반사미러(3A)및 스테이지(2)에 반사되어 수광소자(R)로 입사될 수 있도록 스테이지(2)와 렌즈(1)간의 간격을 최초설정된 간격인 T로 조절하게 되며, 따라서 렌즈(1)의 촛점이 스테이지(2) 표면에 정확히 맺어지게 된다.

그러나, 포토센서인 수광소자와 발광소자 및 각 반사미러(3A, 3B), 스테이지(2)는 각각 렌즈(1)과 관계없이 독립적으로 설치되어 있어 제1 반사미러 및 스테이지에서 반사된 광은 렌즈를 거치지 않고 제2반사미러(3B) 및 수광소자(R)로 입사되기 때문에 렌즈(1) 자체의 틀어짐에 따라 발생하는 촛점불량은 보정할 수 없게 된다. 즉, 촛점보정을 위하여 스테이지(2)만을 수직이송시키기 때문에 수직축에 대한 렌즈(1)의 틀어짐이 발생하는 경우에도 제1반사미러(3A), 스테이지(2) 및 제2반사미러(3B)에 순차적으로 반사되어진 광은 수광소자(R)에 입사되어지며, 따라서 렌즈 자체가 틀어진 경우일지라도 양호한 촛점이 맺어진 상태의 신호가 발생됨으로서 렌즈(1)의 틀어짐에 따른 촛점불량에 대한 보정은 이루어지지 않게 된다.

본고안은 노광장치에서 발생할수 있는 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 스테이지나 렌즈간의 간격변화 뿐만 아니라 렌즈의 틀어짐으로 인하여 야기되는 촛점부량을 감지하여 용이하게 보정할 수 있는 렌즈 촛점 보정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 실현하기 위한 본고안은 각 촛점 측정수단에서 발생된 광의 광로를 주렌즈를 통과하도록 설정하여 주렌드 자체에 틀어짐이 발생될 경우 광이 주렌즈를 통과하는 광로에서 이탈됨을 감지하여 주렌즈의 위치를 보정할 수 있도록 구성한 것을 그 특징으로 한다.

이하, 본고안을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

제2도는 본고안에 따른 렌즈 촛점 보정장치를 도시한 평면도로서, 본 고안에 따른 렌즈 촛점 보정장치(10)의 가장 큰 특징은 주렌즈(12)의 촛점 보정을 위한 광이 반사미러에 반사된 후 주렌즈(12)를 통과하여 스테이지(11) 표면에 조사될 수 있도록 광로를 설정한 것과, 보다 완전한 촛점측정을 위하여 4개소에 촛점 측정수단(20, 30, 40 및 50)을 설치한 점이다.

본고안을 제2도 및 제3도를 통하여 보다 상세히 설명하면, 제3도는 제2도의 선 A-A선을 따라 절취한 상태의 단면도로서, 스테이지(11)의 상부에 설치된 주렌즈(12)의 외곽상부에는 4조의 촛점 측정수단(20, 30, 40 및 50)을 고정, 설치하였으며, 각 촛점 수단(20, 30, 40 및 50)에서 발생된 광의 광로는 주렌즈(12)를 통과하도록 설정하였다.

각 촛점 측정수단의 구성은 명세서의 간략화를 위하여 4개의 촛점 측정수 단(20, 30, 40 및 50)중에서 어느 한 촛점수단(20)만을 예를들어 설명하면, 설명되지 않은 나머지 촛점측정수단(30, 40, 및 50)의 구성 및 원리는 제3도에 도시된 촛점측정수단(20)과 동일하다.

촛점 측정수단(20)의 구성부재를 살펴보면, 촛점 측정수단(20)은 광을 발생시키는 발광부(21)와 반사된 광을 받아 신호를 발생시키는 수광부(22)로 구분되어지며, 발광부(21)와 수광부(22)는 주렌즈(12)의 상부 외측에 대향된 상태로 설치되어 있다. 발광부(21)는 포토센서의 발광소자(21A), 시준렌즈(21B; collimating Lens) 및 제1반사미러가 수평으로 설치되며, 수광부(22)는 제2반사미러(22C), 집광렌즈(22B; condense Lens) 및 포토센서의 수광소자(22A가 수평으로 설치되어 있다.

촛점 측정수단(20)의 과정을 제2도 및 제3도를 통하여 설명하면 다음과 같다.

먼저 스테이지(11) 표면 중앙부에 웨이퍼(W)를 위치시킨뒤, 웨이퍼(W) 표면에 주렌즈(12)의 촛점이 맺어지는지 확인하기 위하여 촛점 측정수단(20)을 작동시킨다. 이때, 주렌즈(12)와 스테이지(11)간은 주렌즈(12)의 촛점이 스테이지(11) 표면에 결상될 수 있는 간격을 유지한다. 발광부(21)의 발광소자(21A)에서 발생된 광은 시준렌즈(21B)에 의하여 평행한 상태로 분산되어 제1반사미러(21C)로 입사되어지며, 또한 제1반사미러(21C)를 통하여 반사된 광은 주렌즈(12)에 조사되어진다. 이때 집광렌즈인 주렌즈(12)를 통과한 광은 스테이지(11)의 중앙부에 로딩된 웨이퍼(W)의 한 모서리 표면에 조사되며, 동시에 웨이퍼(W) 표면에서 반사된 광은 주렌즈(12)에 재차 입사된다. 주렌즈(12)를 통과한 광은 수광부(22)의 제2반사미러(22C)를 통하여 집광렌즈로 조사되며, 집광렌즈(22B)는 광을 집속하여 수광소자(22A)로 조사시키게 한다.

이와같이 발광소자(21A)에서 발광된 광이 시준렌즈(22B), 제1반사미러(21C), 주렌즈(12), 웨이퍼(W) 표면 및 주렌즈(12), 제2반사미러(22C), 집광렌즈(22B)를 통하여 수광소자(22A)로 입사되어지면 수광소자(22A)는 입사된 광을 통하여 신호를 발생시키게 되며, 이 신호는 주렌즈(12)의 촛점이 스테이지(11)의 표면 즉, 웨이퍼(W) 면에 정확하게 맺어진 상태임을 의미한다.

이때, 도2에 도시된 바와 같이 한 초점 측정수단(20)의 발광부에서 발광된 광은 렌즈(12)를 통과한 후 스테이지(11)에 로딩된 웨이퍼(W)의 한 모서리부에 조사되며, 따라서, 각 촛점 측정수단(20, 30, 40 및 50)의 발광소자에서 조사된 광은 웨이퍼(W)의 각 모서리부에 조사되어 각 수광소자로 각각 반사되어진다.

웨이퍼(W)의 각 모서리 부에는 측정용 마트가 각각 형성되어 있으며, 각 마크(60) 각 초점 측정수단(20, 30, 40 및 50)에서 조사된 4개의 광이 각각 조사되는 위치에 형성됨은 물론이다. 한편, 제3도에서는 발광부(21)에서 조사된 광이 2개로 분리되어진 상태로 도시되어 있으나, 이는 편의상 광의 경로르 표시하기 위한 것이다.

만일 고정된 상태의 주렌즈(12)와 수직이송가능한 스테이지(11) 간의 간격이 어떠한 이유하여 설정된 간격에서 벗어날 경우, 웨이퍼(W) 각 모서리 표면을 통하여 반사된 광은 최초 설정된 광로에서 이탈됨으로 수광소자(22A)에 입사되지 않게되며, 그 신호에 의하여 작업자는 웨이퍼(W) 표면에 주렌즈(12)의 촛점이 맺어지지 않은 상태임을 인지할 수 있다.

특히, 각 초점 측정수단(20, 30, 40 및 50)의 각 발광소자에서 조사된 광이 주렌즈(12)를 통과하도록 광로가 설정되어 있기 때문에 주렌즈(12) 자체에 틀어짐이 발생될 경우에도 반사된 광은 최초설정된 광로에서 이탈되어 각 수광소자로 입사하지 않게 되며, 결국 본 고안은 주렌즈(12)와 스테이지(11)간의 간격변화 뿐만 아니라 주렌즈(12) 자체의 위치변화(틀어짐)에서도 그 상태를 정확하게 파악할 수 있다. 여기서, 주렌즈(12)와 스테이지(11)에는 위치를 조정할 수 있는 조정수단이 구비되어 있으나, 본 고안에서는 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

한편, 주렌즈(12) 또는 스테이지(11)가 어느 한점, 예를 들어 웨이퍼(W)의 중앙부를 기준으로 미세하게 기울어졌을 경우에는 상술한 바와같은 하나의 촛점측정수단만을 이용하여 그 기울어짐을 측정하기가 어렵다. 즉, 광이 웨이퍼(W)의 중앙부에 조사될 경우 촛점측정수단은 웨이퍼(W)의 위치가 양호한 상태의 신호를 발생시키며, 따라서 웨이퍼(W) 전면에 균일한 노광공정을 실시할 수 없게된다.

본 고안은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 4개의 촛점측정수단(20, 30, 40 및 50)을 설치하였으며, 각 촛점측정수단에서 발생된 광이 웨이퍼의 각 모서리부에 조사됨으로서 웨이퍼가 특정방향으로 미세하게 틀어진 상태를 정확하게 인지할 수 있게 된다.

이상과 같은 본 고안은 각 촛점측정수단의 일부 구성부인 발광부의 발광소자에서 발생된 광이 주렌즈를 통과하도록 광로가 설정되어 있기 때문에 주렌즈 자체에 틀어짐이 발생할 경우 반사된 광이 최초설정된 광로에서 이탈됨으로서 각 수광소자로 입사되지 않게 되어 웨이퍼 표면에 초점이 맺혀지지 않은 상태를 용이하게 확인할 수 있으며, 이를 보정함으로서 주렌즈의 촛점을 웨이퍼 표면에 정확하게 맺어지게 할 수 있는 효과가 있다.

또한 다수의 촛점측정수단을 이용하여 웨이퍼의 각 모서리부에 각 촛점측정수단에서 발광된 광이 조사되어 미세한 위치변화에도 정확한 측정을 실시할 수 있는 우수한 효과를 기대할 수 있다.

Claims (3)

1. 스테이지에 놓여진 웨이퍼의 표면에 주렌즈의 촛점을 결상시켜 주렌즈를 통과한 광으로 웨이퍼에 대한 노광공정을 실시하는 반도체 제조장비에 있어서, 상기 스테이지의 상부에 설치된 상기 주렌즈의 외곽상부에 다수의 촛점 측정수단을 설치하되, 상기 각 촛점 측정수단에서 발생된 광의 광로를 상기 주렌즈를 통과하도록 설정하여 상기 주렌즈 자체에 틀어짐이 발생될 경우 광이 상기 주렌즈를 통과하는 광로에서 이탈됨을 감지하여 상기 주렌즈의 위치를 보정할 수 있도록 구성된 렌즈 촛점 보정장치.
2. 상기 각 촛점측정수단은 광을 발생시키는 발광부와 반사된 광을 받아 신호를 발생시키는 수광부로 분리되어지며, 상기 발광부와 상기 수광부는 상기 주렌즈의 외곽에 상호 대향된 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 렌즈 촛점 보정장치.
3. 상기 각 발광부는 수평으로 설치된 포토센서의 발광소자, 시준렌즈 및 제1반사미러로 이루어지며, 상기 각 수광부는 수평으로 설치된 제2반사미러, 집광렌즈 및 포토센서의 수광소자로 이루어지며, 상기 제1반사미러와 상기 제2반사미러는 상기 주렌즈의 외곽 직상부에 서로 대향된 상태로 위치되는 것을 특징으로 하는 렌즈 촛점 보정장치.