KR100360972B1 - 웨이퍼 편심 보정 장치를 갖는 엣지 엑스포져 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼의 바깥면 원주부분에 돌출된 포토 레지스트를 제거하는데 사용되는 엣지 엑스포져 유닛에 관한 것으로, 더 구체적으로 엣지 엑스포져 유닛에 웨이퍼를 이송하여 적재할 때 발생하는 웨이퍼의 편심 현상을 보정하는 장치에 관한 것이다. 포토 레지스트를 단시간에 그리고 정확하게 제거하기 위하여, 본 발명은 자외선 광원부에 모터를 연결하여 광원부가 X축, Y축 방향으로 직선운동을 하는 것과 함께 회전 운동을 하도록 구성하였다. 본 발명의 엣지 엑스포져 유닛을 반도체 소자 제조 공정에 적용하면, 반도체 원주 측면에 돌출된 포토 레지스트를 종래보다 짧은 시간에 제거할 수 있으며, 종래의 제거면보다 더 깔끔하게 처리할 수 있어 포토 레지스트 제거 공정에 의한 다이의 손상을 방지할 수 있다. 한편, 종래에 정전척과 웨이퍼의 편심으로 인하여 발생하는 공정사고를 방지할 수 있는 효과도 기대된다.

Description

웨이퍼 편심 보정 장치를 갖는 엣지 엑스포져 유닛{EDGE EXPOSURE UNIT HAVING DEVICE FOR COMPENSATING ECCENTRICITY OF WAFER}

본 발명은 반도체 웨이퍼의 바깥면 원주부분에 돌출된 포토 레지스트를 제거하는데 사용되는 엣지 엑스포져 유닛에 관한 것으로, 더 구체적으로 엣지 엑스포져 유닛에 웨이퍼를 이송하여 적재할 때 발생하는 웨이퍼의 편심 현상을 보정하는 장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼의 표면에 원하는 패턴(pattern)을 형성하기 위한 한 과정으로써 반도체 웨이퍼의 표면에 포토 레지스트(photoresist)를 도포하는데, 반도체 산업에서 포토 레지스트를 도포하는 방법으로 사용되고 있는 것은 주로 스핀 방법(spin coating)이다.

도 1은 스핀 방법으로 포토 레지스트를 코팅했을 경우 웨이퍼의 둘레에 돌출부(protrusion section of photo resist)(3)가 형성되는 것을 설명하기 위한 도면이다.

스핀 방법에는 스테이틱 디스펜스(static dispense)와 다이나믹 디스펜스(dynamic dispense)가 있는데, 두가지 방법 모두 에지(edge)부 측면에 볼록하게 포토 레지스트가 형성되는 것을 피할 수 없다. 도 1에 보면 웨이퍼의 측면에 포토 레지스트가 돌출되는 형상을 이해할 수 있다. 이 돌출부(3)는 다음 공정으로 이송되기 전에 제거되어야 하는데, 이 때 사용되는 장비가 엣지 엑스포져 유닛(edge exposure unit)이다.

도 2는 종래 엣지 엑스포져 유닛의 작동 상태를 나타내는 구성도이며, 도 3은 진공척과 웨이퍼의 편심(eccentricity)을 설명하기 위한 도면이다. 도 2와 도 3을 참고하여 종래의 포토 레지스트 제거 과정을 설명하면 다음과 같다.

웨이퍼(1)는 진공척(4)에 적재한 후 모터(5)에 의해 회전된다. 그런데 도 3에 도시된 바와 같이 보통 웨이퍼의 중심(O_w)과 진공척의 회전 중심(O_v)은 일치하지 않는다. 그러므로 자외선 광원(ultraviolet ray source)(6)을 XY 평면 상의 한 위치에 고정하고 웨이퍼를 회전하여 제거할 경우 도 3과 같이 그 일부는 과도하게 제거되고(8) 그 반대편은 포토 레지스트가 제거되지 않게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 웨이퍼의 중심을 찾은 후 중심 위치를 참고하여 모터(5)를 회전시킬 때마다 자외선 광원의 위치를 XY 평면에서 이동하여 항상 가장자리 부분을 조사할수 있도록 조절하고 있다.

그런데 상술한 바와 같이 포토 레지스트를 제거할 경우 공정 시간이 많이 소요되고 제거된 포토 레지스트의 면이 부드럽지 않게 된다. 제거된 포토 레지스트 면을 부드럽게 하기 위해서 각의 회전 변위를 더 작게 하면 어느 정도 해결할 수 있겠지만, 그렇게 하면 공정 시간이 지나치게 소요되어 더 오래 소요되어 회전 변위를 줄이는 데에는 한계가 있다.

본 발명은 포토 레지스트의 스핀 코팅 후 가장자리 부분의 포토 레지스트를 제거하는 공정 시간과 제거면을 향상하여 공정 시간을 단축하고 반도체 웨이퍼 수율을 향상하는데 그 목적이 있다.

도 1은 스핀방법으로 포토 레지스트를 코팅했을 경우 웨이퍼의 둘레에 돌출부가 형성되는 것을 설명하기 위한 도면;

도 2는 종래 엣지 엑스포져 유닛의 작동 상태를 나타내는 구성도;

도 3은 진공척과 웨이퍼의 편심(eccentricity)을 설명하기 위한 도면;

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예의 구성을 나타내는 개략도; 및

도 5는 도 4에 도시한 본 발명의 일 실시예의 구성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 웨이퍼(wafer)

2: 포토 레지스트(photo resist)

3: 돌출부(protrusion section of photo resist)

4: 진공척(vacuum chuck)

5: 회전 모터(θaxis motor)

6: 자외선 광원(ultraviolet ray source)

7: 광원 이송부(transfer of ray source)

9: 제 1 모터(first motor for linear motion)

10: 제 2 모터(second motor for linear motion)

11: 광원 지지부(support for ray source)

12: 동력 전달축(power transmission axis)

13: 암나사 홀(internal thread hole)

14: 광원 지지암(supporting arm for ray source)

15: 이미지 센서(image sensor)

16: 공정 제어기(process controller)

a: 웨이퍼 반경(radius of wafer)

b: 광원 지지암의 길이(length of supporting arm)

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 자외선 광원부에 모터를 연결하여 광원부가 X축, Y축 방향으로 직선운동과 함께 회전 운동하도록 구성하였다.

본 발명의 일 특징에 의하면, 종래에 진공척의 회전 운동과 자외선 광원부의 직선 운동을 조합하여 포토 레지스트를 제거했던 것과는 달리 본 발명은 자외선 광원부만 동시에 회전 운동과 직선 운동하도록 구성하였다. 이렇게 구성함으로써 본 발명은 공정시간과 제거면을 종래보다 개선할 수 있을 것이다. 본 발명에서는 종래와 같이 공정을 진행하기 전에 자외선 광원부에 있는 이미지 센서(image sensor)로 웨이퍼의 중심을 찾아낸다. 그 다음 자외선 광원의 회전 중심이 웨이퍼의 중심과 일치되도록 자외선 광원부를 이동한다. 웨이퍼의 중심과 자외선 광원부의 회전중심이 일치하게 되면 포토 레지스트의 돌출부 제거 공정이 진행되는데, 이 때에는 자외선 광원부의 회전시키는 모터만 일정량 변위를 주고 소정의 시간이 지난 후 일정량 변위를 주는 것을 반복하여 실행한다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 그 구성과 작용에 대하여 첨부한 도면과 함께 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예의 구성을 나타내는 개략도이며, 도 5는 도 4에 도시한 본 발명의 바람직한 실시예의 구성도이다. 그리고 도 4와 도 5에 사용된 참조 부호는 같은 구성요소에 대하여 동일하게 사용하였다.

도 4에 도시한 본 발명의 개략도를 참고하여 본 발명의 구성을 살펴보면, 고정된 웨이퍼(1)를 고정하는 정전척(vacuum chuck)(4) 상부에 자외선 광원(ultraviolet ray source)(6), 광원 지지부(support for ray source)(11), 회전 모터(θaxis motor)(5), 제 1 모터(first motor for linear motion)(9), 제 2 모터(second motor for linear motion)(10), 이미지 센서(image sensor)(15) 및 공정 제어기(process controller)(16)로 구성된다. 자외선 광원(6)은 포토 레지스트의 돌출부(3)를 제거하기 위해 자외선을 조사(irradiation)하는 역할을 하며, 광원 지지부(11)는 이 자외선 광원을 지지하는 구성 요소이다. 회전 모터(5)는 자외선 광원을 웨이퍼 가장자리를 따라 회전시키는 역할을 한다. 또 제 1 모터(9)와 제 2 모터(10)는 웨이퍼의 중심과 자외선 광원(6)의 회전 중심이 일치하도록 광원 지지부(11)를 각각 X축과 Y축 방향으로 이송하는 구성 요소이다. 본 발명의 구체적인 실시예인 도 5를 참고하면, 광원 지지부(11)를 X축, Y축으로 이송하기 위하여 동력전달축(power transmission axis)(12)이 있으며, 이에 맞물리는 암나사 홀(internal thread hole)(13)이 광원 지지부(11)에 형성돼 있다. 그리고 광원 지지부(11)의 중앙에는 회전 모터(5)를 수납할 공간이 형성되 있으며, 회전 모터(5)의 구동축에는 자외선 광원(6)이 웨이퍼의 가장자리를 따라 회전할 수 있도록 광원 지지암(supporting arm for ray source)(14)이 연결된다. 한편 광원 지지암(14)의 일단에는 자외선을 조사할 수 있는 자외선 광원(6)과 웨이퍼의 중심을 감지하는 이미지 센서(image sensor)(15)를 포함한다. 웨이퍼의 반경 a와 광원 지지암의 길이 b는 도 5에 도시한 바와 같이 동일하게 구성하여 광원 지지암에 지지된 광원은 웨이퍼의 원주의 상부를 회전하게 된다. 공정 제어기(16)은 모터의 변위를 총괄하여 제어할 뿐 만 아니라, 이미지 센서(15)로 부터 수신한 이미지 신호(image signal)을 분석하여 웨이퍼의 중심을 계산하는 역할을 한다.

상술한 본 발명의 엣지 엑스포져 유닛의 작동을 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 웨이퍼(1)가 진공척(4)에 이송되어 적재되면, 적재된 웨이퍼 위에서 회전 모터(5)에 의해 90°씩 회전하면서 이미지 센서로 이미지 신호(image signal)을 공정 제어기(16)로 송신한다. 공정 제어기(16)는 수신한 4개의 이미지 신호로부터 웨이퍼의 중심을 구한다. 공정 제어기(16)는 계산된 웨이퍼의 중심축과 광원 지지암의 회전 중심축이 일치되도록 제 1 모터(9)와 제 2 모터(10)를 구동하여 광원 지지부를 이송한다. 이때 광원 지지부의 이동은 XY 평면에 제한된다. 회전 모터(5)의 중심축과 웨이퍼(1)의 중심선이 일치하면 포토 레지스트의 돌출부(3)를 제거하는 작업을 진행한다. 즉, 회전 모터(5)가 소정의 각도로 회전한 후 자외선광원(6)을 웨이퍼의 가장장리부에 조사하고 이와 같은 과정을 반복하여 웨이퍼의 원주면을 한바퀴 회전한다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 자명한 것이므로 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허정구범위에 속함은 당연한 것이다. 그 예로, 광원 지지부를 XY 평면 상에 이동시키는 수단으로 본 발명의 실시예에서는 수나사가 형성된 동력 전달축과 암나사 홀로 구성하였지만, 두 개의 유압장치를 적용하거나 또는 크랭크-슬라이더 기구(mechnism)을 사용하여 광원 지지부를 XY평면 상에 이송하는 것은 본 발명의 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

본 발명의 엣지 엑스포져 유닛을 적용하면, 반도체 원주 측면에 돌출된 포토 레지스트를 단시간에 제거할 수 있게 된다. 게다가 종래보다 더 깔끔하게 제거할 수 있어 이 공정에 의한 다이의 손상을 방지할 수 있다. 한편, 종래에 정전척과 웨이퍼의 편심으로 인하여 발생하는 공정사고를 방지할 수 있는 효과가 기대된다.

Claims (3)

1. 반도체 소자 제조를 위해 반도체 웨이퍼를 가공하는데 사용되는 엣지 엑스포져 유닛에 있어서:

   상기 웨이퍼를 클램핑하는 진공척;

   상기 웨이퍼의 가장자리부 상부에 배치되는 자외선 광원;

   상기 자외선 광원와 같은 위치에 배치되는, 그리고 상기 웨이퍼의 이미지 신호를 감지하는 이미지 센서;

   상기 진공척의 상부에 위치되는 광원 지지부;

   일단이 상기 자외선 광원과 상기 이미지 센서에 연결되고, 타단이 상기 광원 지지부에 연결되는 광원 지지암;

   상기 자외선 광원이 연결된 상기 광원 지지암을 회전시키도록 구동하는 회전 모터;

   상기 광원 지지부를 제 1 방향으로 이송하는 제 1 모터;

   상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 상기 광원 지지부를 이송하는 제 2 모터; 그리고

   상기 이미지 센서에서 감지한 상기 이미지 신호로부터 상기 웨이퍼의 중심을 계산하는, 그리고 상기 제 1 모터와 상기 제 2 모터를 제어하는 공정 제어기를 포함하되,

   상기 자외선 광원은 상기 웨이퍼의 중심선을 회전 중심으로 하여 회전하면서 상기 웨이퍼 가장자리부의 포토 레지스트를 제거하는 것을 특징으로 하는 엣지 엑스포져 유닛.
2. 진공척의 상부에 위치된 광원지지부, 일단이 자외선 광원과 연결되고 타단이 상기 광원 지지부와 연결된 광원 지지암을 구비한 엣지 엑스포져 유닛으로 웨이퍼와 상기 진공척의 편심을 보상하면서 웨이퍼 가장자리에 돌출된 포토 레지스트를 제거하는 방법에 있어서;

   상기 웨이퍼를 상기 진공척에 적재하여 상기 웨이퍼를 고정하는 단계;

   이미지 센서를 사용하여 상기 진공척에 적재된 상기 웨이퍼의 중심을 감지하는 단계;

   상기 웨이퍼의 중심선과 상기 광원 지지암을 회전시키는 회전 모터의 중심축이 일치하도록 광원 지지부의 위치를 조정하는 단계; 및

   상기 자외선 광원을 작동하며, 상기 광원 지지암을 회전시키는 단계를 포함하여 포토 레지스트를 제거하는 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 광원 지지암은 상기 웨이퍼의 반경과 동일한 수평 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 엣지 엑스포져 유닛.