KR100536600B1 - 웨이퍼 고정 수단을 갖는 투영 노광 장비 - Google Patents

웨이퍼 고정 수단을 갖는 투영 노광 장비 Download PDF

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Abstract

웨이퍼 고정 수단을 갖는 투영 노광 장비를 제공한다. 이 장비는 노광 공정을 수행하는 노광 챔버를 구비한다. 노광 챔버 내에 웨이퍼가 로딩되는 로딩면을 갖는 웨이퍼 척이 배치된다. 로딩면 전면에 걸쳐 배치된 복수개의 진공 노즐들과, 진공 노즐들의 각각 또는 그룹들의 진공압을 조절하는 진공 조절부로 구성된 웨이퍼 고정 수단이 배치된다. 이에 따라, 웨이퍼의 전면에 걸쳐 진공압력을 고르게 공급함으로써, 종래의 웨이퍼 휨 현상을 억제할 수 있다. 그 결과, 반도체 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.

Description

웨이퍼 고정 수단을 갖는 투영 노광 장비{Projection exposure apparatus having a means fixing wafers}
본 발명은 반도체 소자를 제조하는 반도체 장비에 관한 것으로, 특히, 웨이퍼 고정 수단을 갖는 투영 노광 장비에 관한 것이다.
반도체 공정 중에 포토리소그라피 공정는 개략적으로 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼) 상에 감광막을 도포하는 감광막 도포 공정, 상기 감광막이 도포된 웨이퍼에 선택적으로 소정의 빛을 주사하는 노광 공정 및 상기 노광된 웨이퍼를 현상하는 현상공정으로 구분할 수 있다. 일반적으로, 상기 포토리소그라피 공정에 사용되는 반도체 장비는 상기 노광 공정을 수행하는 투영 노광 장비와, 상기 감광막 도포 공정 또는 현상 공정을 수행하는 트랙 장비로 구분될 수 있다.
통상, 상기 투영 노광 장비는 노광 챔버, 웨이퍼 척, 포토마스크 로딩부 및 발광 수단으로 구분될 수 있다. 상기 노광 챔버는 노광 공정이 이루어지는 내부 공간을 갖는다. 상기 웨이퍼 척은 상기 노광 챔버 내에 배치되며, 웨이퍼가 로딩되는 장소이다. 상기 포토마스크 로딩부는 상기 웨이퍼 척과 상기 발광 수단 사이에 서로 이격되어 배치되며, 포토마스크가 로딩되는 장소이다. 상기 발광 수단은 광원에서 발생된 소정의 파장을 갖는 빛을 발광하는 수단이다.
노광 공정을 수행하는 동안, 웨이퍼는 웨이퍼 고정 수단에 의하여 상기 웨이퍼 척의 로딩면에 고정된다.
도 1은 종래의 투영 노광 장비의 웨이퍼 척을 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 투영 노광 장비의 웨이퍼 척(1)은 웨이퍼(5)가 로딩되는 로딩면을 갖는다. 상기 로딩면의 중앙부에 진공 노즐들(3)이 배치되고, 상기 진공 노즐(3)은 상기 웨이퍼 척(1) 내에 배치된 진공관(2)과 연결된다. 웨이퍼 고정 수단(4)은 상기 진공 노즐들(3)과 진공관(2)을 포함한다.
상기 웨이퍼 척(1)의 로딩면에 감광막이 도포된 웨이퍼(5)가 로딩되면, 상기 진공관(2)으로 소정의 진공압이 공급된다. 상기 진공 노즐(3)은 상기 진공압을 상기 웨이퍼(5)의 뒷면에 공급하여 상기 웨이퍼(5)를 상기 로딩면에 고정시킨다. 이때, 상기 진공 노즐(3)들은 상기 로딩면의 중앙부에만 위치한다. 이에 따라, 상기 웨이퍼(5)은 그것의 중앙부에만 진공압이 공급되어 그것의 가장자리가 상기 로딩면으로 부터 이격될 수 있다. 그 결과, 상기 웨이퍼(5)가 휘어질 수 있다.
상기 웨이퍼(5)가 휘어지면, 상기 웨이퍼(5)의 중앙부와 가장자리의 노광 촛점이 서로 달라질 수 있다. 그 결과, 상기 웨이퍼(5)의 중앙부에 위치하는 감광막 패턴들과 상기 웨이퍼(5)의 가장자리에 위치한 감광막 패턴들이 서로 상이하게 형성될 수 있다. 따라서, 상기 웨이퍼(5) 내의 위치에 따라, 감광막 패턴들의 불량이 발생되어 반도체 제품의 수율이 저하될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 웨이퍼의 휨(wrap) 현상을 방지하는 웨이퍼 고정 수단을 갖는 투영 노광 장비를 제공하는데 있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 투영 노광 장비를 제공한다. 이 장비는 노광 공정을 수행하는 노광 챔버를 포함한다. 상기 노광 챔버 내에 웨이퍼가 로딩되는 로딩면을 갖는 웨이퍼 척이 배치된다. 상기 로딩면 전면에 걸쳐 배치된 복수개의 진공 노즐들과, 상기 진공 노즐들의 각각 또는 그룹들의 진공압을 조절하는 진공 조절부로 구성된 웨이퍼 고정 수단이 배치된다.
구체적으로 상기 진공 노즐들은 상기 로딩면의 중심점을 기준으로 복수개의 동심원들을 이루는 형상으로 배치되는 것이 바람직하다. 상기 진공 조절부는 각각이 상기 각 동심원들 내의 진공 노즐들과 연결된 복수개의 진공관들을 포함할 수 있다. 상기 로딩면 상에 복수개의 가이드 라인들이 배치될 수 있다. 상기 각 가이드 라인들은 상기 로딩면의 중심점을 기준으로 하는 원 형태이며, 상기 각 가이드 라인들은 상기 각 동심원들 내에 배치된 진공 노즐들의 일측에 이격되어 배치될 수 있다. 상기 장비는 상기 로딩면의 전면에 걸쳐 균일하게 배치된 복수개의 제1 돌출부들 및 상기 가이드 라인 상부면 상에 균일하게 배치된 복수개의 제2 돌출부들을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 제1 및 제2 돌출부들의 상부면들은 상기 로딩면으로 부터 동일한 높이이고, 상기 제2 돌출부들은 상기 제1 돌출부들에 비하여 더 조밀하게 배치될 수 있다. 장비는 공정 챔버 내에 상기 웨이퍼 척과 이격되어 배치되되, 소정의 파장을 갖는 빛을 발광하는 발광 수단및, 상기 발광 수단과 상기 웨이퍼 척 사이에 배치되되, 포토마스크가 로딩되는 포토마스크 로딩부를 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투영 노광 장비를 나타내는 개략적인 도면이며, 도 3은 도 2의 투영 노광 장비 중 웨이퍼 척을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3의 I-I'을 따라 취해진 단면도이며, 도 5는 도 4의 A 부분을 확대한 도면이다.
도 2, 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투영 노광 장비는 노광 공정이 수행되는 노광 챔버(101)를 포함한다. 상기 노광 챔버(101) 내에 웨이퍼(150)가 로딩되는 로딩면을 갖는 웨이퍼 척(200)이 배치된다. 상기 웨이퍼 척(200)과 이격되어 발광 수단(110)이 배치된다. 상기 발광 수단(110)은 광원으로 부터 발생된 소정의 파장을 갖는 빛을 발광한다. 상기 웨이퍼 척(200)과 상기 발광 수단(110) 사이에 포토마스크 로딩부(120)가 배치된다. 상기 웨이퍼 척(200), 발광 수단(110) 및 포토마스크 로딩부(120)는 서로 이격된다. 상기 포토마스크 로딩부(120)는 포토마스크(130)가 로딩되는 프레임(frame)이다.
상기 웨이퍼 척(200)에 웨이퍼 고정 수단(250)이 배치된다. 상기 웨이퍼 고정 수단(250)은 상기 웨이퍼 척(200)의 로딩면의 전체에 걸쳐 배치된 복수개의 진공 노즐들(230)과, 상기 진공 노즐들(230)의 각각 또는 그룹들의 진공압을 조절하는 진공 조절부(240)로 구성된다. 상기 로딩면은 상기 웨이퍼(150)의 형태와 같이, 평면적으로 원형인 것이 바람직하다. 상기 진공 노즐들(230)은 상기 로딩면의 중심점(C)을 기준으로 하는 복수개의 동심원들을 이루는 형상으로 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 중심점(C)을 기준으로 하는 복수개의 가상 동심원들(228)이 배치되고, 상기 각 가상 동심원들(228)의 원주에 복수개의 상기 진공 노즐들(230)이 배치되는 것이 바람직하다. 상기 가상 동심원들(228)은 서로 다른 반지름을 갖으며, 등간격으로 배치되는 것이 바람직하다. 상기 각 가상 동심원들(228) 내에 배치된 진공 노즐들(230)은 그것의 원주 내에서 서로 등간격으로 배치되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 진공 노즐들(230)은 상기 웨이퍼(150)의 중심으로 부터 가장자리까지 균일한 간격으로 배치될 수 있다. 이에 더하여, 상기 진공 노즐들(230)은 상기 웨이퍼(150)의 원주 방향으로 균일하게 이격되어 배치될 수 있다.
상기 진공 조절부(240)는 상기 웨이퍼 척(200) 내에 배치된 복수개의 진공관들(238)을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 진공관들(238)은 소정의 진공압력을 공급하는 통로이다. 상기 진공관들(238)은 서로 다른 진공압력들을 공급할 수 있는 것이 바람직하다. 다시 말해서, 진공 발생 장치들(미도시함)과 연결될 수 있다. 즉, 상기 각 진공관들(238)은 서로 다른 진공 발생 장치들(미도시함)에 연결될 수 있다. 이와는 달리, 상기 진공관들(238)은 하나의 진공 발생 장치에 연결될 수 있다. 이때, 상기 각 진공관들(238)은 그것의 소정부분에 진공압을 조절할 수 있는 밸브(미도시함)가 배치될 수도 있다. 상기 각 진공관들(238)은 상기 각 가상 동심원들(228) 내에 배치된 진공 노즐들(230)과 연통하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 진공관들(238)은 상기 가상 동심원들(228)의 갯수와 동일한 갯수로 배치되는 것이 바람직하다. 이와는 달리, 도시하지 않았지만, 상기 각 진공관들(238)은 상기 각 진공 노즐들(230)과 연결될 수도 있다.
결과적으로, 상기 진공 노즐들(230)은 상기 웨이퍼(150)의 전면에 걸쳐 고르게 대응되도록 배치된다. 이에 더하여, 상기 진공관들(238)은 상기 진공 노즐들(230)의 각각 또는 그룹(ex, 각 가상 동심원들(228) 내의 진공 노즐들) 별로 서로 다른 진공압력들을 공급할 수 있다.
상술한 구조의 웨이퍼 고정 수단(250)으로 인하여, 상기 웨이퍼(150)는 전면에 걸쳐 고르게 진공압력을 공급 받을 수 있다. 이에 더하여, 상기 웨이퍼(150)는 부분적으로 서로 다른 진공압력들을 공급할 수 있다. 이에 따라, 상기 웨이퍼(150)의 전면에 걸쳐 고르게 진공압력이 공급된다. 그 결과, 종래의 웨이퍼 휨 현상을 방지할 수 있다. 더욱기, 상기 웨이퍼 고정 수단(250)은 상기 웨이퍼(150)의 부분별로 서로 다른 진공압력들을 공급할 수 있음으로, 상기 웨이퍼(150)의 부분별로 발생할 수 있는 웨이퍼 휨을 보다 정밀하게 억제할 수 있다. 따라서, 반도체 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.
계속해서, 도 2, 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 각 가상 동심원들(228)의 양측 또는 일측에 각각 가이드 라인(260)이 배치되는 것이 바람직하다. 상기 가이드 라인(260)은 상기 로딩면으로 부터 소정의 높이를 갖는다. 상기 로딩면 상에 복수개의 상기 가이드 라인들(260)이 배치된다. 상기 가이드 라인들(260)은 상기 중심점(C)을 기준으로 하는 동심원들의 형태로 이루어질 수 있다. 이에 더하여, 상기 가이드 라인들(260)은 서로 등간격으로 배치될 수 있다. 상기 가이드 라인들(260)은 상기 각 진공관들(238)에 연결된 상기 진공 노즐들(230)을 이웃하는 진공관들(238)에 연결된 상기 진공 노즐들(230)과 격리시키는 역활을 한다. 즉, 상기 가이드 라인들(260)은 상기 로딩면을 복수개의 고정 영역들로 구분시킨다. 따라서, 상기 진공관들(228)에 서로 다른 진공압력들이 공급될 경우, 상기 각 고정 영역들 내의 진공압력은 보다 일정하게 유지될 수 있다.
상기 웨이퍼 척(200)의 로딩면에 복수개의 제1 돌출부들(205)이 균일하게 배치될 수 있다. 상기 제1 돌출부(205)는 상기 로딩면에서 돌출된 제1 돌기(202)와, 상기 제1 돌기(202)의 상부면으로 부터 돌출된 제2 돌기(203)로 구성될 수 있다. 상기 제2 돌기(203)는 상기 제1 돌기(202)의 상부면에 비하여 좁은 상부면을 갖을 수 있다. 상기 가이드 라인(260)의 상부면에 복수개의 제2 돌출부들(265)이 배치될 수 있다. 상기 제2 돌출부(265)는 상기 가이드 라인(260)의 상부면으로 부터 돌출된 제3 돌기(262)와, 상기 제3 돌기(262)의 상부면으로 부터 돌출된 제4 돌기(263)로 구성될 수 있다. 상기 제4 돌기(263)는 상기 제3 돌기(262)의 상부면에 비하여 좁은 상부면을 갖을 수 있다. 상기 제2 돌출부들(265)은 상기 제1 돌출부들(205)에 비하여 조밀하게 배치될 수 있다. 이는, 상기 제2 돌출부들(265) 사이로 진공압력이 전달되는 정도가 상기 제1 돌출부들(205) 사이로 진공압력이 전달되는 정도에 비하여 낮게 하기 위함이다. 상기 제1 돌출부(205)의 최상부면과 상기 제2 돌출부(265)의 최상부면은 동일한 높이를 갖는 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2 돌출부들(205,265)은 상기 웨이퍼(150)가 로딩될때, 상기 웨이퍼(150)의 접촉면을 감소시키는 역활을 한다. 다시 말해서, 상기 웨이퍼(150)가 로딩될때, 상기 웨이퍼(150)는 상기 제1 및 제2 돌출부들(205,265)과 접촉된다. 이에 따라, 상기 웨이퍼(150)의 접촉면은 상기 로딩면과 접촉할때에 비하여 감소한다. 그 결과, 상기 웨이퍼(150)의 뒷면에 발생할 수 있는 파티클과 같은 디펙트들을 감소시킬 수 있다.
상기 웨이퍼 척(200) 내에 적어도 3개의 리프트 핀들(210)이 배치될 수 있다. 상기 리프트 핀들(210)은 상기 웨이퍼(150)를 로딩하는 수단으로서, 상기 로딩면을 기준으로 상하 운동이 가능하다. 상기 웨이퍼(150)가 로딩되는 과정을 간략히 설명하면, 먼저, 상기 리프트 핀들(210)이 상기 로딩면의 상부로 돌출된 상태에서, 상기 웨이퍼(150)가 상기 리프트 핀들(210) 상에 놓여지고, 상기 리프트 핀들(210)이 하강되어 상기 웨이퍼(150)는 상기 웨이퍼 척(200)에 로딩된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 투영 노광 장비는 웨이퍼의 전면에 진공압력을 공급할 수 있는 웨이퍼 고정 수단을 갖는다. 이에 더하여, 상기 웨이퍼 고정 수단은 상기 웨이퍼의 부분별로 서로 다른 진공압력들을 공급할 수 있다. 이에 따라, 상기 투영 노광 장비에 웨이퍼가 로딩될때, 종래의 웨이퍼 휨 현상을 억제할 수 있다. 더욱이, 상기 웨이퍼의 부분별로 서로 다른 진공압력들을 공급할 수 있음으로, 웨이퍼 휨 정도를 더욱 정밀하게 조절할 수 있다. 결과적으로, 반도체 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 투영 노광 장비의 웨이퍼 척을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투영 노광 장비를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 3은 도 2의 투영 노광 장비 중 웨이퍼 척을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 I-I'을 따라 취해진 단면도이다.
도 5는 도 4의 A 부분을 확대한 도면이다.

Claims (7)

  1. 노광 공정을 수행하는 노광 챔버;
    상기 노광 챔버내에 배치되되, 웨이퍼가 로딩되는 로딩면을 갖는 웨이퍼 척;
    상기 로딩면에 배치된 복수개의 진공 노즐들과, 상기 진공 노즐들의 각각 또는 그룹들의 진공압을 조절하는 진공 조절부로 구성된 웨이퍼 고정 수단;
    상기 로딩면상에 배치되어 복수개의 고정 영역들을 구분하는 가이드 라인들;
    상기 각 고정 영역의 상기 로딩면 상에 균일하게 배치된 복수개의 제1 돌출부들; 및
    상기 가이드 라인 상에 균일하게 배치된 복수개의 제2 돌출부들을 포함하되,
    상기 각 고정 영역의 상기 로딩면에 상기 진공 노즐이 배치되고, 상기 제1 및 제2 돌출부들의 상부면들은 상기 로딩면으로부터 동일한 높이이며, 상기 제2 돌출부들은 상기 제1 돌출부들에 비하여 더 조밀하게 배치된 것을 특징으로 하는 투영 노광 장비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 돌출부는 상기 로딩면으로부터 돌출된 제1 돌기와, 상기 제1 돌기의 상부면으로부터 돌출된 제2 돌기를 포함하고,
    상기 제2 돌출부는 상기 가이드 라인의 상부면으로부터 돌출된 제3 돌기와, 상기 제3 돌기의 상부면으로부터 돌출된 제4 돌기를 포함하되,
    상기 제2 돌기는 상기 제1 돌기에 비하여 좁은 상부면을 갖고, 상기 제4 돌기는 상기 제1 돌기에 비하여 좁은 상부면을 갖는 투영 노광 장비.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 진공 노즐들은 상기 로딩면의 중심점을 기준으로 하고 서로 다른 반지름을 갖는 복수개의 동심원들을 이루는 형상으로 배치되고,
    상기 가이드 라인들은 상기 로딩면의 중심점을 기준으로 하고 서로 다른 반지름을 갖는 원형태들이고, 상기 각 가이드 라인은 상기 각 동심원을 이루는 진공 노즐들의 옆에 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 노광 장비.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 진공 조절부는 복수개의 진공관들을 포함하되, 상기 각 진공관은 상기 각 동심원을 이루는 진공 노즐들과 연결된 것을 특징으로 하는 투영 노광 장비.
  6. 삭제
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공정 챔버 내에 상기 웨이퍼 척과 이격되어 배치되되, 소정의 파장을 갖는 빛을 발광하는 발광 수단; 및
    상기 발광 수단과 상기 웨이퍼 척 사이에 배치되되, 포토마스크가 로딩되는 포토마스크 로딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투영 노광 장비.
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