KR100309697B1 - 반도체 에지 노광 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 에지 노광 장치에 관한 것으로, 광학 렌즈에 광학 렌즈에 40㎖/min∼100㎖/min로 N2가스를 불어 광학 렌즈에 달라붙어 있는 먼지를 제거해주는 먼지 제거부와, 램프의 교체 여부를 알려주는 표시부와, 조도 센서로부터 측정된 광의 조도가 1400mW/㎠∼1500mW/㎠이상일 경우 반도체 웨이퍼에 광이 조사되도록 셔터를 제어하고, 조도 센서로부터 측정된 광의 조도가 1400mW/㎠∼1500mW/㎠미만이면 표시부를 구동하여 램프의 교체하도록 하는 제어부로 구성된다. 그러므로, 본 발명은 1400mW/㎠∼1500mW/㎠을 기준으로 광의 조도가 떨어지면 적산 노광을 실시하지 않고 바로 램프를 교체하기때문에 종래 적산 노광에 따른 에러 발생을 없앤다. 또한, 광학 렌즈에 높은 유속(40㎖/min∼100㎖/min)으로 N2가스를 불어주어 렌즈에 부착된 먼지를 효과적으로 제거할 수 있어 광의 조도를 높일 수 있다.

Description

반도체 에지 노광 장치{SEMICONDUCTOR EDGE EXPOSE APPARATUS}
본 발명은 반도체 웨이퍼(wafer) 가공에 관한 것으로, 보다 상세하게는 포토 마스킹(photo masking) 공정에서 웨이퍼의 에지(edge) 포토 레지스트를 노광해서 제거하는 반도체 웨이퍼의 에지 노광 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 포토 마스킹 공정은 웨이퍼에 소정의 패턴을 형성하는 것으로, 웨이퍼에 포토 레지스트(photo-resist)를 도포하고, 마스크를 웨이퍼에 정렬(align)한 후에 광을 조사하여 마스크의 패턴을 웨이퍼의 포토 레지스트에 그려넣고 이를 현상(develop)하여 웨이퍼에 소정 패턴을 형성한다.
노광을 수행하기 위한 장비로서 널리 알려져 있는 스텝퍼(stepper)가 있다. 이 스텝퍼와는 달리, 웨이퍼의 에지 영역을 노광해서 불필요한 에지의 포토 레지스트를 제거하는 장비로서 WEE(Wafer Edge Expose unit; 이하 웨이퍼 에지의 노광장치라 칭함)가 있다.
이 웨이퍼 에지의 노광 장치에서 광을 웨이퍼에 조사하는 광원인 수은 램프(lamp)는 광의 조도가 1000mW/㎠ 이하가 되면 교체하게 된다. 그러나, 종래 웨이퍼 에지의 노광장치는 램프의 장기 사용을 위해 적산 노광을 실시하게 된다. 즉, 일반적으로, 1000시간이 흐른 뒤에 램프의 광 조도는 1500mW/㎠ 이하로 떨어지게 된다. 램프의 광 조도가 1500mW/㎠ 이하로 떨어지면, 즉 1000mW/㎠∼1500mW/㎠의 광조도에서는 적산 노광(램프의 조도에 대응되는 적산 시간을 산출하여 산출된 시간만큼 노광을 수행)으로 웨이퍼의 에지의 노광 작업을 한다. 이와 같이 적산 노광 기법을 이용하게 되면 수은 램프의 수명을 대략 2배정도(대략 2000시간) 연장할 수 있다.
그런데, 종래 웨이퍼 에지의 노광장치에서 적산 노광을 실시할 경우 적산 노광 시간이 오래 걸릴뿐만 아니라, 정밀하게 웨이퍼 에지를 노광하는데 어렵다는 단점이 있었다.도 1은 종래의 기술에 의한 반도체 에지 노광 장치에서 실시하는 적산 노광에 따른 에러 발생 횟수를 측정한 실험 결과 그래프이다. 이를 참조하면,적산 노광 시간이 길어질수록 웨이퍼 에지 부분의 노광 에러의 발생 횟수가 많아짐을 알 수 있다.
한편, 종래 웨이퍼 에지의 노광 장치는 수은 램프에서 발생된 광이 광학 렌즈를 경유하여 웨이퍼의 노광 영역에 도달하는데, 이때 반도체 제조 공정중에 발생된 여러 가지 먼지가 광학 렌즈에 부착되면 광의 조도가 떨어진다. 이를 방지하기 위해서 광학 렌즈를 세정하거나, 노광 작업을 하지 않을 때 광학 렌즈에 20㎖/min정도의 압력으로 N2가스를 불어주어 광학 렌즈에 부착된 먼지를 제거한다. 그러나, 20㎖/min 압력으로는 광학 렌즈에 부착된 먼지를 완전히 제거하는데 어렵기때문에 광의 조도를 높이는데 한계가 있었다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 설정된 광의 조도가 되면 적산 노광을 실시하지 않고 바로 램프를 교체하여 적산 노광에 따른 에러 발생을 줄이면서, 광학 렌즈에 보다 높은 압력으로 N2가스를 불어주어 렌즈에 부착된 먼지를 효과적으로 제거하는 반도체 에지 노광 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 반도체 웨이퍼에 광을 조사하는 램프와, 반도체 웨이퍼에 램프의 광을 집광하는 광학 렌즈와, 광학 렌즈를 경유한 광의 조도를 측정하는 조도 센서와, 광학 렌즈와 반도체 웨이퍼 사이에서 광의 조사시간을 조절하는 셔터를 포함하는 반도체 노광 장치에 있어서, 광학 렌즈에 소정의 유속의 세기로 N2가스를 불어 광학 렌즈에 달라붙어 있는 먼지를 제거해주는 먼지 제거부와, 램프의 교체 여부를 알려주는 표시부와, 조도 센서로부터 측정된 광의 조도가 기설정된 값이상이면 기설정된 시간 동안 반도체 웨이퍼에 광이 조사되도록 셔터를 제어하고, 조도 센서로부터 측정된 광의 조도가 기설정된값 미만이면 표시부를 구동하여 램프의 교체하도록 하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 종래의 기술에 의한 반도체 에지 노광 장치에서 실시하는 적산 노광에 따른 에러 발생 횟수를 측정한 실험 결과 그래프,
도 2는 본 발명에 따른 반도체 에지 노광 장치에서 램프의 조도 변화에 따른 노광 상태를 비교 측정한 실험 결과표,
도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 의해 광학 렌즈에 20㎖/min의 압력으로 N2가스를 불어주는 경우와 본 발명의 따라 광학 렌즈에 40㎖/min의 압력으로 N2가스를 불어주는 경우 광의 조도 변화량을 측정한 실험 결과 그래프들,
도 4는 본 발명에 따른 반도체 에지 노광 장치의 구성을 나타낸 도면.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
10 : 수은 램프 15 : 광학 렌즈
20 : 조도 센서 25 : 셔터
30 : 먼지 제거부 35 : 표시부
40 : 제어부 45 : 웨이퍼
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.도 4는 본 발명에 따른 반도체 에지 노광 장치의 구성을 나타낸 도면으로서, 이를 참조하면 본 발명의 노광 장치는 수은 램프(10), 광학 렌즈(15), 조도 센서(20), 셔터(25), 먼지 제거부(30), 표시부(35), 제어부(40), 및 웨이퍼(45)로 구성된다.
웨이퍼(45)의 에지 노광시, 수은 램프(10)의 광은 광학 렌즈(15)를 경유하여 웨이퍼(45)에 전달된다. 이때, 제어부(30)는 셔터(25)의 온/오프를 제어한다.셔터(25)는 광학 렌즈(15)와 웨이퍼(45) 사이에 장착되어 광학 렌즈(15)를 경유하여 제공되는 광을 차단 및 통과시키는 것으로, 제어부(30)의 제어에 의해 기설정된 노광 시간동안 광을 통과시키고, 기설정된 시간이 경과하면 광을 차단시킨다.
먼지 제거부(30)는 블로우 노즐(blow nozzle : 30-1), 가스 저장기(30-2), 압력 메터(30-3), 압력 조절 밸브(30-4), 가스 공급관(30-5)으로 구성된다. 가스 저장기(30-2)에 저장된 N2가스는 가스 공급관(30-5)을 통해 블로우 노즐(30-1)에 전달되어 압력 조절 밸브(30-4)에서 조절한 압력에 의해 광학 렌즈(15)로 불게 된다. 이때, 압력 메터(30-3)는 가스 공급관(30-5)에 부는 N2가스의 압력을 측정하여 이를 표시해준다.
그런데, 본 발명의 먼지 제거부(30)에서는 노광 작업을 시행하지 않을 때, 압력 조절 밸브(30-4)를 조절하여 가스 공급관(30-5)에 흐르는 N2가스의 압력을 종래보다 높은 압력, 즉 40㎖/min∼100㎖/min으로 설정한다. 이에 따라, 블로우 노즐(30-1)을 통하여 광학 렌즈(15)에 높은 유속(40㎖/min∼100㎖/min)으로 N2가스가 불어 렌즈에 부착된 먼지를 완전히 제거한다.
한편, 조도 센서(20)는 광학 렌즈(15) 및 셔터(25)를 경유하여 웨이퍼(45)에 도달하는 광의 조도를 측정하여 제어부(40)에 제공한다.
그리고 표시부(35)는 제어부(40)의 제어에 의해 수은 램프(10)의 교체 여부를 알려준다.
마지막으로 본 발명의 제어부(40)는 조도 센서(20)로부터 제공되는 광의 조도를 기설정된 값과 비교하여 광의 조도가 기설정된 값이상이면, 기설정된 시간 동안 반도체 웨이퍼에 광이 조사되도록 셔터(25)를 제어한다. 그러나, 조도 센서(20)로부터 측정된 광의 조도가 기설정된값 미만이면 표시부(35)를 구동하여 램프의 교체시기를 알려준다. 이때, 기설정된 광의 조도는 1400mW/㎠∼1500mW/㎠ 이다.
즉, 본 발명에 따른 웨이퍼 에지의 노광장치는 램프의 광 조도가 1400mW/㎠∼1500mW/㎠이상일 경우에는 일반 노광 작업을 수행하지만, 1400mW/㎠∼1500mW/㎠미만에서는 바로 표시부(35)를 구동시켜 램프의 교체를 알려준다. 그러므로, 종래 기술에서는 광의 조도가 1000mW/㎠∼1500mW/㎠일때는 적산 노광을 실시하였지만, 본 발명은 광의 조도가 1000mW/㎠ 이상 1400mW/㎠∼1500mW/㎠ 미만일때 적산 노광을 실시하지 않고 바로 램프를 교체하게 된다.
그런데, 본 발명에 따라 램프의 광 조도가 1400mW/㎠∼1500mW/㎠에서 적산 노광을 하지 않고 일반 노광을 하더라도 웨이퍼 에지의 노광 작업에서 문제가 발생하지 않는다. 이에 대한 설명은 다음 도 2를 참조하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 에지 노광 장치에서 램프의 조도 변화에 따른 노광 상태를 비교 측정한 실험 결과표이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 포토레지스트 두께를 각각 9700Å, 12900Å, 35000Å로 했을때, 램프의 광조도가 1400mW/㎠∼1500mW/㎠이면 에지 부근의 포토레지스트 노광처리가 문제가 없으나, 1400mW/㎠ 미만에서는 노광 처리에 문제가 있다.
한편, 본 발명의 노광장치에 구비된 먼지 제거부(30)는 종래 광학 렌즈(15)에 부는 N2가스의 유속(20㎖/min)을 40㎖/min∼100㎖/min으로 변경함으로써 렌즈에 부착된 먼지를 깨끗하게 제거하여 먼지로 인한 광의 조도 저하를 막을 수 있다. 이에 대한 상세한 설명은 도 3a 및 도 3b를 참조하기로 한다.
도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 의해 광학 렌즈에 20㎖/min의 압력으로 N2가스를 불어주는 경우와 본 발명의 따라 광학 렌즈에 40㎖/min의 압력으로 N2가스를 불어주는 경우 광의 조도 변화량을 측정한 실험 결과 그래프들이다.
도 3a에 도시된 그래프를 참조하면, 종래 기술에서 N2가스를 20㎖/min의 압력으로 렌즈에 불어줄 경우, 시간 경과에 따라 광 조도의 감쇠율이 높아진다. 이는 20㎖/min의 N2가스로는 광학 렌즈에 부착된 먼지를 완전히 제거하기 어렵기때문에 시간이 경과함에 따라 램프의 광 조도율이 점차 저하됨을 의미하는 것이다.그러나, 도 3b에 도시된 그래프에서 본 발명에 따라 N2가스를 40㎖/min의 압력으로 불어줄 경우, 시간 경과에 따라 광 조도의 감쇠율이 비교적 낮아진다. 즉, 본 발명의 먼지 제거부(30)는 N2가스의 유속을 40㎖/min∼100㎖/min으로 높여서 광학 렌즈에 부착된 먼지를 제거함으로써 시간이 경과되어도 먼지를 효과적으로 제거할 수 있어 램프의 광 조도율 저하를 낮출 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 웨이퍼 에지의 노광 장치는 램프의 광 조도가 1400mW/㎠∼1500mW/㎠이 될 때까지 일반 노광을 수행하는 반면에, 램프의 조도가 1400mW/㎠∼1500mW/㎠미만이 되면 램프를 교체함으로써 종래 적산 노광으로 인해 발생되는 노광 에러의 발생 소지를 없애면서 적산 노광 공정의 생략으로 보다 빠른 시간내에 노광 작업을 완료할수 있는 이점이 있다.이와 동시에, 본 발명은 광학 렌즈에 불어주는 N2가스의 압력을 40㎖/min∼100㎖/min로 하여 광학 렌즈에 부착된 먼지를 보다 효과적으로 제거할수 있어 광의 조도를 높일 수 있다.

Claims (3)

  1. 반도체 웨이퍼의 에지에 광을 조사하는 램프와, 상기 램프의 광을 집광하는 광학 렌즈와, 상기 광학 렌즈를 경유한 광의 조도를 측정하는 조도 센서와, 상기 광학 렌즈와 상기 반도체 웨이퍼 사이에서 광의 조사시간을 조절하는 셔터를 포함하는 반도체 에지 노광 장치에 있어서,
    상기 광학 렌즈에 소정의 유속의 세기로 N2가스를 불어 상기 광학 렌즈에 달라붙어 있는 먼지를 제거해주는 먼지 제거부;
    상기 램프의 교체 여부를 알려주는 표시부; 및
    상기 조도 센서로부터 측정된 광의 조도가 기설정된 값이상이면 기설정된 시간 동안 상기 반도체 웨이퍼 에지에 광이 조사되도록 상기 셔터를 제어하고, 상기 조도 센서로부터 측정된 광의 조도가 기설정된값 미만이면 상기 표시부를 구동하여 램프의 교체하도록 하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 에지 노광 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 N2가스의 유속은 40㎖/min∼100㎖/min인 반도체 에지 노광 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 기설정된 광의 조도는 1400mW/㎠∼1500mW/㎠ 인 반도체 에지 노광 장치.
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