피아이코리아, 반도체 웨이퍼 검사 위한 5축 에어베어링 시스템

▲ 5축 에어베어링 나노포지셔닝 시스템

반도체 제조 공정이 미세화되고 구조가 복잡해지면서 웨이퍼 단계에서 검출해야 하는 결함의 크기도 지속적으로 작아지고 있다. 특히 최신 광학 검사 장비는 나노미터 수준의 결함을 빠르게 검출하면서도 높은 처리량을 유지해야 한다. 이를 위해서는 웨이퍼의 특정 위치를 빠르게 찾아 정밀하게 이동하거나 일정한 궤적을 따라 안정적으로 스캔할 수 있는 고성능 모션 시스템이 중요하다. 이에 따라 PI는 반도체 웨이퍼 결함 검사 및 웨이퍼 스텔스 다이싱을 위한 5축 에어베어링 시스 템을 선보였다.

이번 시스템은 A-311 XY 스테이지와 A-523 Z/Tip/Tilt 모듈을 통합한 5축 구조로 설계됐다. XY축은 최대 300 × 400 mm, Z축은 5 mm, Tip/Tilt는 ±2°의 이동 범위를 지원하며 최대 8 kg의 하중에 대응한다. 특히 XY축에는 기존 적층형 스테이지와 다른 True Planar XY 구조가 적용됐다. 이동 플랫폼이 X축과 Y축 모두에서 하나의 공통 기준면 위를 이동하기 때문에 축 적층으로 인해 발생할 수 있는 기하학적 오차를 줄이고 아베 오프셋을 최소화할 수 있다. 이를 통해 넓은 이동 구간 에서도 일관된 모션 성능을 확보할 수 있어 웨이퍼 검사와 정밀 계측에 적합하다.

▲ 웨이퍼 검사 및 계측에 적용되는 에어베어링 시스템

XY 스테이지 상부에는 Z축과 θX, θY 각도 조정을 수행하는 병렬 키네 마틱 모듈이 통합됐다. 병렬 구조를 적용해 낮은 무게중심과 컴팩트한 시스템 높이를 유지하면서 정밀한 높이 제어와 Tip/Tilt 보정이 가능 하다.
시스템은 100 × 100 mm부터 최대 300 × 400 mm까지 다양한 XY 이동 범위로 구성할 수 있으며 직경 250 mm의 플랫폼을 제공한다.

5개 축에는 아이언리스 리니어 모터 기반의 다이렉트 드라이브 방식이 적용돼 마찰과 유격 없이 부드럽고 정밀한 구동이 가능하다. 또한 에어베어링은 기계적 접촉 없이 이동하는 방식으로 마찰과 히스테리 시스를 최소화하고 파티클 발생을 줄일 수 있다. 이러한 특성은 청정 도와 반복정밀도가 중요한 반도체 제조 및 검사 환경에 적합하다.

피아이코리아는 이번 5축 에어베어링 시스템을 통해 웨이퍼 검사, 정밀 계측, 광학 정렬 등 넓은 XY 이동거리와 정밀한 Z 및 Tip/Tilt 보정이 동시에 요구되는 애플리케이션에 대응할 계획이다.

자료제공: 피아이코리아 (www.pikorea.co.kr)