KR100585170B1

KR100585170B1 - 트윈 기판 스테이지를 구비한 스캐너 장치, 이를 포함하는반도체 사진 설비 및 상기 설비를 이용한 반도체 소자의제조방법

Info

Publication number: KR100585170B1
Application number: KR1020040112901A
Authority: KR
Inventors: 정주성
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-06-02
Also published as: US7277156B2; US20060139591A1

Abstract

생산성을 향상시키고 반도체 사진 설비의 이용 효율을 높일 수 있는 스캐너 장치, 이를 포함하는 반도체 사진 설비 및 이 설비를 이용하는 반도체 소자의 제조방법에 대하여 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐너 장치는 노광용 기판 스테이지를 구비한 노광 유닛과 정렬용 기판 스테이지를 구비한 정렬 유닛을 포함하는데, 상기한 정렬 유닛은 정렬용 기판 스테이지 상에 탑재된 웨이퍼의 글로벌 정렬 및 레벨링을 위한 장치 및 웨이퍼에 대한 에지 노광 공정을 수행하기 위한 에지 노광 장치를 포함한다. 특히, 에지 노광 장치는 스캐너 장치의 광원으로부터 방사되어 웨이퍼로 투영되는 광의 양을 조절하기 위한 광량 조절 수단 및 광량 조절 수단을 통과하여 전달되는 광을 웨이퍼 상에 조사하기 위한 투영 렌즈를 구비한다.

반도체, 스캐너, EEW, 트윈 스테이지

Description

트윈 기판 스테이지를 구비한 스캐너 장치, 이를 포함하는 반도체 사진 설비 및 상기 설비를 이용한 반도체 소자의 제조방법{Scanner apparatus with twin substrate stages, a semiconductor photo equipment comprising the scanner apparatus and manufacturing method of a semiconductor device using the semiconductor photo equipment}

도 1은 종래 기술에 따른 반도체 사진 설비의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 반도체 사진 설비의 스캐너 장치에 대한 개략적인 구성도이다.

도 3a는 여섯 개의 칩을 하나의 샷으로 노광할 때 사용하는 레티클을 보여주는 도면이다.

도 3b는 도 3a의 레티클을 사용하여 웨이퍼의 전면을 노광한 것을 보여주는 도면이다.

도 4a는 쪽 샷으로 노광할 때 사용하는 레티클을 보여주는 도면이다.

도 4b는 도 4a의 레티클을 사용하여 웨이퍼의 전면을 노광한 것을 보여주는 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 사진 설비의 스캐너 장치에 대한 개략적인 구성도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 에지 노광 단계를 설명하기 위한 웨이퍼의 에지부에 대한 확대도이다.

본 발명은 반도체 제조용 설비 및 그 설비를 이용한 반도체 소자의 제조방법에 대한 것으로서, 보다 구체적으로 트윈 기판 스테이지를 구비한 스캐너(scanner with twin stages) 장치, 이를 포함하는 반도체 사진 설비 및 그 설비를 이용하여 반도체 소자를 제조하는 방법에 관한 것이다.

반도체 노광 장치는 예컨대 근접 노광 장치(proximity exposure apparatus)에서 스테퍼(stepper) 장치로 그리고 1990년대 후반부터는 스캐너(scanner) 장치로 발전하고 있다. 스캐너 장치는 스테퍼 장치에 적용된 분할 노광과 함께 슬릿(slit)을 통과한 광을 주사(scan)하여 노광 공정을 수행하는 장치이다. 따라서, 스피너 장치는 스테퍼 장치의 일괄 노광 방식에 비하여 투영 렌즈의 거대화를 막을 수 있다. 또한, 스캐너 장치는 디스토션(distortion)이나 레티클 상의 위치에 따른 오차가 스캔 방향에 평균화되는 효과가 있기 때문에 고해상도 노광이 요구되는 첨단 노광 설비에는 현재 대부분이 스캐너 장치를 구비하고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 트윈 기판 스테이지를 구비한 스캐너를 포함하는 반도체 사진 설비의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 반도체 사진 설비(A)는 스피너 장치(20)와 스캐너 장치 (100)를 포함하여 구성되며, 스퍼너 장치(20)와 스캐너 장치(100)는 인-라인으로 배치되어 있다. 스피너 장치(20)에서는 PR 도포, 베이킹 및 현상 공정 등이 진행되며, 스피너 장치(20)의 에지 노광 웨이퍼(Edge Exposure Wafer, EEW) 유닛(25)에서는 웨이퍼의 에지부에 대한 에지 노광 공정 단계가 수행된다. 그리고, 스피너 장치(20)의 일 측부에는 웨이퍼가 탑재된 카세트가 로딩/언로딩되는 로딩/언로딩 유닛(10)이 구비되어 있으며, 스피너 장치(20)와 스캐너 장치(100)의 사이에는 인터페이스 유닛(30)이 형성되어 있다.

도 2에는 도 1에 도시된 반도체 사진 설비(A)를 구성하는 트윈 기판 스테이지를 구비한 스캐너 장치(100)의 일부에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있다.

도 2를 참조하면, 스캐너 장치(100)는 베이스 프레임(110, base frame) 상에 설치되어 있는 트윈 기판 스테이지(120a, 120b)를 구비한다. 트윈 기판 스테이지(120a, 120b)는 측정용 스테이지(120a) 및 노광용 스테이지(120b)로 구성된다. 측정용 스테이지(120a)는 제1 척 지지대(122a) 및 측정용 척(124a)으로 구성되며, 노광용 스테이지(120b)는 제2 척 지지대(122b) 및 노광용 척(124b)으로 구성된다. 그리고, 트윈 기판 스테이지(120a, 120b)의 상부에는 메트로 프레임(metro frame, 130)이 설치되어 고정되어 있는데, 측정용 스테이지(120a)의 상부에 위치한 메트로 프레임(130)에는 정렬 및 레벨링 공정을 수행하기 위한 발광부(142a, 142b) 및 수광부(144a, 144b) 등이 고정, 설치되어 있고, 노광용 스테이지(120b)의 상부에 위치한 메트로 프레임(130)에는 노광 공정을 위한 투영 렌즈(160) 및 오토포커싱 수단(152a, 152b) 등이 고정, 설치되어 있다. 그리고, 노광 공정을 위한 레이저는 별도로 설치되어 있는 KrF 또는 ArF 광원(170)으로부터 공급된다. 도 2에서 광원(170)으로부터 노광 유닛에 전달되는 KrF 또는 ArF 엑시머 레이저의 경로는 화살표로 표시되어 있다.

전술한 도 1 및 도 2의 장치로 구성된 반도체 사진 설비를 이용한 반도체 사진 공정은 다음과 같은 순서로 진행된다. 예를 들어, 로딩/언로딩 유닛(10)으로부터 스피너 장치(20)에 웨이퍼가 로딩되면, 통상적은 PR 도포 공정이 수행된다. 그리고, 인터페이스 유닛(30)을 거쳐서 스캐너 장치(100)로 웨이퍼가 이송되면, 먼저 예비 정렬 유닛(도시하지 않음)에 로딩되어 웨이퍼의 방향을 정렬한다. 그 다음으로, 제1 웨이퍼(W1)는 정렬 유닛으로 반송되어서 측정용 스테이지(120a)에 탑재된 다음, 제1 웨이퍼(W1)에 대한 글로벌 정렬 및 레벨링이 수행된다.

그리고, 상기 제1 웨이퍼(W1)는 노광 유닛으로 반송되어서, 노광용 기판 스테이지(120b) 상에 탑재되며 이와 동시에 정렬 유닛에는 새로운 웨이퍼가 로딩되어 정렬용 기판 스테이지(120a) 상에는 새로운 웨이퍼가 탑재된다. 노광용 기판 스테이지(120b)에 탑재된 웨이퍼는 정렬용 기판 스테이지(120b) 상에 탑재된 웨이퍼와 구별하기 위하여 제2 웨이퍼(W2)라 칭하기로 한다. 노광용 기판 스테이지(120b)에서는 제2 웨이퍼(W2)에 대하여 스텝 및 스캔닝 동작을 반복하는 스캔 노광 공정을 수행하며, 그 시간 동안에 정렬 유닛에서는 새로운 웨이퍼 즉, 제1 웨이퍼(W1)에 대한 글로벌 정렬 및 레벨링 공정을 수행한다. 이 경우, 정렬 유닛에서의 글로벌 정렬 및 레벨링 공정에서는 통상적으로 노광 유닛에서의 스캔 노광 공정 시간에 비하여 약 60% 정도의 시간만 소요되기 때문에, 여러 장의 웨이퍼에 대한 연속적인 공정을 수행할 경우에는 글러벌 정렬 및 레벨링 공정을 완료한 웨이퍼(W1)의 경우에 약간의 대기 시간이 발생한다.

계속해서, 측정용 스테이지(120a) 상에서의 노광 공정이 완료되면, 웨이퍼(W2)는 EEW 유닛(25)으로 보내져서 웨이퍼의 에지부에 대한 노광 공정을 수행한 다음 스피너 장치(20)에서 현상 공정이 수행된다. 그리고, 현상 공정이 완료되면, 로딩/언로딩 유닛(10)을 통하여 반도체 사진 설비의 외부로 반송된다.

이와 같이, 종래 기술에 의하면 스피너 장치(20)의 EEW 유닛(25)에서 에지 노광을 진행하기 때문에 PR 패턴의 프로파일이 버티컬하지 않을 뿐만이 아니라 노광 공정의 정확성 및 정밀도가 떨어진다. 왜냐하면, 스피너 장치(20)에는 스캐너 장치(100)에서와 같은 정밀한 노광 장치가 구비되어 있지 않기 때문이다. 패턴이 미세화되지 않고 웨이퍼 크기가 작은 경우에는, 웨이퍼 에지 노광 공정의 정확성 및 정밀도는 크게 문제가 되지 않았지만, 현재 반도체 제조 공정은 패턴이 아주 미세하고 웨이퍼도 12인치로 대형화되고 있기 때문에, 웨이퍼 에지 노광 공정의 정확성 및 정밀도를 확보할 필요가 있다. 또한, EEW 유닛(25)에서 웨이퍼 에지 노광 공정을 추가적으로 실시하기 때문에, 반도체 사진 공정에 걸리는 전체 소요 시간을 증가시켜서 생산성을 저하시키고 수율을 떨어뜨리는 요인이 된다.

그리고, 일반적으로 노광 유닛에서 진행되는 주 노광 공정에서는 6칩, 8칩 또는 12칩에 상응하는 샷 면적을 가지는 레티클을 사용한다. 예를 들어, 일반적인 반도체 제조 단계에서는 도 3a에 도시되어 있는 바와 같이, 6칩에 상응하는 샷 면적을 가지는 레티클(R1)을 사용하여 웨이퍼의 중앙 부분과 에지부에 인접한 웨이퍼 상의 부분에 대하여 노광 공정을 수행한다. 그 결과가 도 3b에 도시되어 있는데, 여기에서 음영이 표시되어 있는 부분이 웨이퍼 상의 수광 영역을 나타낸다. 즉, 6칩에 상응하는 샷 면적을 가지는 레티클(R1)을 사용하여 웨이퍼의 중앙 부분뿐만이 아니라 에지부에 인접한 웨이퍼 상의 영역에 대하여 노광 공정을 수행한다.

그런데, OCS구조의 스토리지 노드를 형성하기 위한 스토리지 폴리실리콘 공정의 경우, 도 3a에 도시된 것과 같은 레티클(R1)을 사용하여 노광 공정을 실시할 수가 없다. 왜냐하면, 도 3a에 도시된 레티클(R1)을 사용하여 노광 공정을 진행하면 샷 면적이 웨이퍼의 에지부에 걸치게 되는데, 스토리지 폴리실리콘 공정의 경우에는 높이가 약 15,000Å 또는 그 이상이 되는 미세한 실린더형 패턴을 형성하기 때문에, 노광 공정 중에 파티클이 심하게 발생하기 때문이다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 스토리지 폴리실리콘 공정에서는 도 4a에 도시된 것과 같이 다른 노광 공정에서 사용하는 레티클(R1)의 샷 면적보다 크기가 작게 분할된 샷 면적을 가지는 레티클(R2)을 사용하여 노광 공정을 수행한다. 이와 같이 분할된 샷 면적을 가지는 레티클(R2)를 사용하여 수행하는 노광 공정을 소위 '쪽 샷(page shot)'이라 한다. 쪽 샷으로 노광 공정을 수행하게 되면, 웨이퍼의 에지 부분에 위치한 다이들에 노광 공정을 수행할 경우에도 샷 면적이 웨이퍼의 에지부 경계에 걸치지 않고, 그것의 안쪽에 위치하도록 정렬하여 노광하는 것이 가능하다. 도 4b에는 웨이퍼의 에지 부분에 도 4a에 도시된 레티클을 사용하여 노광 공정을 수행하는 것을 도식적으로 도시한 평면도가 도시되어 있다.

그런데, 이러한 쪽 샷을 사용한 노광 방법은 하나의 웨이퍼 전체를 노광하는 데 요구되는 샷(shot)의 횟수를 증가시키기 때문에 노광 공정의 시간을 증가시킬 뿐만이 아니라 생산성을 떨어뜨리고 비용을 증가시키는 단점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 웨이퍼 에지 노광 공정의 정확성 및 정밀도를 향상시킬 수 있을 뿐만이 아니라 반도체 사진 공정에 소요되는 시간을 단축시킴으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 스캐너 장치, 이를 포함하는 반도체 사진 설비 및 상기 설비를 이용한 반도체 소자의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 OCS 폴리실리콘 레이어와 같이 패턴의 요철이 큰 레이어에 대한 노광 공정 시에도 크기가 작은 샷 면적으로 분할된 레티클을 사용하지 않고 다른 레이어에 대한 노광 공정에서와 동일한 샷 면적을 가지는 레티클을 사용함으로써 노광 공정 시간의 단축 및 생산성 향상이 가능한 스캐너 장치, 이를 포함하는 반도체 사진 설비 및 상기 설비를 이용한 반도체 소자의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 스캐너 장치는 트윈 기판 스테이지 즉, 정렬 및 레벨링 공정을 수행하기 위한 정렬용 기판 스테이지 및 주 노광 공정을 수행하기 위한 노광용 기판 스테이지를 구비한 장치이다. 따라서, 이러한 스캐너 장치는 주 노광 공정을 수행하기 이전에 피처리 웨이퍼에 대한 글로벌 정렬 및 레벨링 공정을 수행하기 위한 정렬 유닛과 주 노광 공정을 수행하기 위한 노광 유닛을 포함하여 구성된다. 또한, 본 발명에 따른 스캐너 장치에서는 상기 정렬 유닛에서 글로벌 정렬 및 레벨 링 공정만을 수행하는 것이 아니라 웨이퍼 에지 노광 공정도 수행할 수 있다. 따라서, 상기 정렬 유닛에는 웨이퍼 에지 노광 공정에 요구되는 수단들이 상기 스캐너 장치의 정렬 유닛에 추가적으로 더 구비되어 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐너 장치의 정렬 유닛은 상기 정렬용 기판 스테이지 상에 탑재된 웨이퍼의 글로벌 정렬 및 레벨링을 위한 장치 및 상기 웨이퍼에 대한 에지 노광 공정을 수행하기 위한 에지 노광 장치를 포함하며, 상기 에지 노광 장치는 상기 스캐너 장치의 광원으로부터 방사되어 상기 웨이퍼로 투영되는 광의 양을 조절하기 위한 광량 조절 수단 및 상기 광량 조절 수단을 통과하여 전달되는 광을 상기 웨이퍼 상에 조사하기 위한 투영 렌즈를 구비한다.

상기한 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 스캐너 장치는 상기 정렬 유닛 및 상기 노광 유닛에 공통으로 광을 공급하는 공통의 단일 광원을 포함할 수 있다. 이 경우 상기 공통의 단일 광원은 레이저 광원일 수 있는데, 이를 위하여 상기 스캐너 장치는, 예컨대 상기 레이저 광원으로부터 발진되는 광을 분기시키기 위한 광 분기 수단으로서, 상기 광의 일부는 상기 광 분기 수단으로부터 상기 노광 유닛으로 인도하는 제1 경로를 통하여 전달하고, 상기 레이저 광원으로부터 발진되는 광의 나머지 일부는 상기 광 분기 수단으로부터 상기 정렬 유닛으로 인도하는 제2 경로를 통하여 전달하도록 광 분기 수단, 상기 레이저 광원의 비발진 시기에도 상기 정렬 유닛으로는 연속적으로 상기 광의 나머지 일부가 전달될 수 있도록 상기 제2 경로 상에 설치되어 있는 빔 댐퍼 또는 버퍼 및 상기 빔 댐퍼의 동작을 제어하는 제어기를 구비할 수 있다. 상기 빔 댐퍼 또는 버퍼는 상기 광 분기 수단에 통합되어 있거나 상기 제2 경로 상에 독립적으로 구비되어 있을 수 있다.

상기한 실시예의 다른 측면에 의하면, 상기 스캐너 장치는 상기 정렬 유닛용 광원을 추가적으로 더 구비할 수도 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 반도체 사진 설비는 인터페이스 유닛을 개재하고서 인-라인으로 설치되어 있는 스피너 장치 및 스캐너 장치를 구비한 반도체 사진 설비로서, 상기 스캐너 장치는 노광용 기판 스테이지를 구비한 노광 유닛과 정렬용 기판 스테이지를 구비한 정렬 유닛을 포함하고, 상기 스캐너 장치의 정렬 유닛은, 상기 정렬용 기판 스테이지 상에 탑재된 웨이퍼의 글로벌 정렬 및 레벨링을 위한 장치 및 상기 웨이퍼에 대한 에지 노광 공정을 수행하기 위한 에지 노광 장치를 포함하는 정렬 유닛으로서, 상기 에지 노광 장치는, 상기 스캐너 장치의 광원으로부터 방사되어 상기 웨이퍼로 투영되는 광의 양을 조절하기 위한 광량 조절 수단 및 상기 광량 조절 수단을 통과하여 전달되는 광을 상기 웨이퍼 상에 조사하기 위한 투영 렌즈를 구비한다. 그리고, 이 경우에 상기 스피너 장치는 에지 노광 웨이퍼 유닛을 구비하지 않을 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 반도체 소자의 제조방법은 스피너 장치와 이에 인-라인으로 설치되어 있는 스캐너 장치를 이용한 반도체 소자의 제조방법으로서, 상기 스캐너 장치는 노광용 기판 스테이지를 구비한 노광 유닛과 정렬용 기판 스테이지를 구비한 정렬 유닛을 포함하는바, 먼저 상기 스피너 장치에 웨이퍼를 로딩하여 상기 웨이퍼 상에 포토레지스트막을 도포한다. 그리고, 상기 스캐너 장치의 정렬용 기판 스테이지에 상기 웨이퍼를 탑재한다. 그리고, 상기 정렬 유닛에서 상기 웨이퍼에 대하여 정렬 및 레벨링 공정을 수행한다. 그리고, 상기 정렬 유닛에서 상기 웨이퍼에 대하여 웨이퍼 에지 노광 공정을 수행한다. 그리고, 상기 정렬 유닛으로부터 상기 노광 유닛의 노광용 기판 스테이지 상에 상기 웨이퍼를 탑재한다. 그리고, 상기 노광 유닛에서 상기 웨이퍼에 대하여 주 노광 공정을 수행한다. 그리고, 상기 스피너 장치에서 상기 웨이퍼 에지 노광 공정 및 상기 주 노광 공정이 완료된 상기 웨이퍼를 현상한다.

상기한 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 정렬 유닛에서 제1 웨이퍼에 대한 상기 정렬 및 레벨링 공정과 상기 웨이퍼 에지 노광 공정을 수행하는 동안에 상기 노광 유닛에서 제2 웨이퍼에 대한 상기 노광 공정을 수행할 수 있다. 그리고, 상기 웨이퍼 에지 노광 공정에서는 스텝 노광을 수행할 수 있다. 이 경우, 상기 반도체 소자의 제조방법은 OCS 타입의 디램에서 폴리실리콘 스토리지 공정에 적용될 수 있는데, 그 결과 OCS 타입의 디램에서 폴리실리콘 스토리지 공정에서도 분할된 레티클을 사용하는 쪽 샷 공정을 수행하지 않아도 된다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식 을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 사상은 오직 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스캐너 장치의 구성을 보여주는 구성도이다. 도 5에 도시된 스캐너 장치(200)는 도 2에 도시된 스캐너 장치(100)를 개량한 것이기 때문에, 본 발명에 따른 스캐너 장치(200)는 도 1의 스피너 장치(20)와 인-라인으로 배치되어서 반도체 사진 설비를 구성할 수 있다. 먼저, 본 발명의 실시예에 따른 스캐너 장치(200)에 대하여 상세히 설명한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스캐너 장치(200)는 종래와 마찬가지로 트윈 기판 스테이지 즉, 정렬용 기판 스테이지(220a) 및 노광용 기판 스테이지(220b)를 구비한 장치이다. 정렬용 기판 스테이지(220a)와 노광용 기판 스테이지(220b)는 베이스 프레임(210) 상에 위치할 수 있다. 그리고, 정렬용 및 노광용 기판 스테이지(220a, 220b)는 각각 지지대(222a, 222b) 및 정전 척(electrostatic chuck)과 같은 척킹 수단(224a, 224b)을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 정렬용 및 노광용 기판 스테이지(220a, 220b)의 구체적인 구성 및 동작은 스캐너 장치(200)의 종류에 따라서 달라질 수 있으며, 도 5에 도시된 유형의 정렬용 및 노광용 기판 스테이지(220a, 220b)에만 한정되는 것은 아니다.

노광용 기판 스테이지(220b)를 포함하여 주 노광 공정을 수행하기 위한 각종 노광용 수단은 스캐너 장치(200)의 노광 유닛을 형성한다. 이러한 노광 유닛의 구성은 종래 기술에 따른 노광 유닛의 구성과 동일할 수 있다. 예를 들어, 노광 유 닛은 KrF선 또는 ArF선과 같은 엑시머 레이저를 방출하는 광원(270), 광 경로를 따라 배치되어 있는 필터 및 각종 렌즈들(도시하지 않음), 광원(270)으로부터 전달된 레이저를 최종적으로 제2 웨이퍼(W2) 상에 조사하기 위한 제1 투영 렌즈(260)를 포함한다. 노광용 기판 스테이지(220b) 상에 제2 웨이퍼(W2)가 탑재되면 노광 공정이 진행된다. 스캐너의 노광 공정은 공지된 바와 같이, 반복되는 스텝 및 스캐닝 단계로 구성되는데, 스캐닝 단계에서는 광원(270)으로부터 엑시머 레이저가 방출되지만, 스텝 단계에서는 엑시머 레이저가 방출되지 않는다.

그리고, 투영 렌즈(260)는 메트로 프레임(metro frame, 230)에 부착되어 고정, 설치될 수 있는데, 메트로 프레임(230)은 노광 및 정렬 공정의 정밀성을 향상시키기 위하여 스캐너 장치(200)의 내부에서 고정용 부재로서 사용하는 수단이다. 이러한 메트로 프레임(230)은 노광 공정 뿐만이 아니라 정렬 공정을 위한 수단들을 확실하게 고정시킴으로써, 노광 공정과 정렬 공정의 정밀성을 높이는 기능을 한다.

그리고, 제1 투영 렌즈(260)가 고정된 영역에 인접한 메트로 프레임(230)에는 한 쌍의 오토포커싱용 부재(252a, 252b)가 고정, 설치되어 있다. 한 쌍의 오토포커싱용 부재(252a, 252b)는 발광부(252a) 및 수광부(252b)로 구성되어서 노광 공정의 초점을 정확하게 맞추어주는 역할을 한다.

계속해서 도 5를 참조하면, 정렬용 기판 스테이지(220a)를 포함하여 글로벌 정렬 및 레벨링을 수행하기 위한 각종 수단은 정렬 유닛을 형성한다. 정렬 유닛은 예컨대, 종래와 마찬가지로 한 쌍의 발광부와 수광부로 구성된 정렬용 수단(242a, 242b) 및 레벨링용 수단(244a, 244b)을 포함하며, 정렬용 수단(242a, 242b) 및 레 벨링용 수단(244a, 244b)은 도시된 것처럼 메트로 프레임(230)에 고정, 설치되어 있을 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 스캐너 장치(200)의 정렬 유닛은 웨이퍼 에지 노광을 수행하기 위한 장치들을 더 구비하고 있다. 웨이퍼 에지 노광용 장치는 예컨대, 빔 스플릿트(beam splitter, 292), 빔 댐퍼(beam damper, 294) 또는 빔 버퍼(beam buffer, 294), 제2 투영 렌즈(275) 및 미니 블라인더(270)를 포함하여 구성될 수 있으며, 빔 댐퍼(294) 및/또는 빔 스플릿트(292)의 동작을 제어하기 위한 제어기(296)를 구비할 수 있다.

빔 스플릿트(292)는 광원(270)으로부터 방출되는 광의 일부는 종래와 마찬가지로 노광용 기판 스테이지(220b)로 향하는 '제1 경로'로 보내고, 광의 나머지 일부는 정렬용 기판 스테이지(220b)로 향하는 '제2 경로'로 위한 수단이다.

그리고, 빔 댐퍼 또는 빔 버퍼(294)는 제2 경로로 보내지는 광이 정렬용 기판 스테이지(220b)에 도달하는 방식 및/또는 시간을 조절하기 위한 수단이다. 보다 구체적으로, KrF광이나 ArF광과 같은 엑시머 레이저 광원(270)은 현재 노광 유닛에서 스캐닝 단계가 진행될 경우에만 발진되어서 레이저가 광원(270)으로부터 방출된다. 반면, 정렬 유닛에서 웨이퍼 에지 노광 공정을 수행하는 것은 노광 유닛에서 스캐닝 단계를 진행하는 시간과 일치하지를 않는다. 빔 댐버 또는 빔 버퍼(294)는 '제2 경로'를 통해 전달될 레이저의 전달 방식 및 시간을 제어함으로써, 양쪽 기판 스테이지(220a, 220b)에서의 레이저가 조사되는 구체적인 노광 시간의 불일치를 해소해 준다.

미니 블라인더(270)는 제1 웨이퍼(W1)로 투사되는 레이저의 양 및/또는 모양을 조절하는 광량 조절 수단이다. 미니 블라인더(270)는 지지용 부재(272)에 의하여 메트로 프레임(230)에 고정되어 있을 수 있다. 미니 블라인더(270)는 이 분야의 통상적인 광학용 블라인더를 사용하며, 그 구체적인 종류에 특별한 제한은 없다. 미니 블라인더(270)를 통과한 레이저는 제2 투영 렌즈(275)를 통하여 제1 웨이퍼(W1) 상에 투사된다.

이하에서는 도 5에 도시된 스캐너 장치(200)의 동작에 대해서 설명한다. 먼저, 제1 웨이퍼(W1)가 정렬용 기판 스테이지(220a)에 탑재되고, 제2 웨이퍼(W2)가 노광용 기판 스테이지(220b)에 탑재된다. 여기서, 제2 웨이퍼(W2)는 이전 단계에서 정렬용 기판 스테이지(220a)에 탑재되어서 정렬 및 웨이퍼 에지 노광 공정이 완료된 상태이다. 그리고, 노광 유닛에서는 주 노광 공정이 진행되는데, 우선 오토포커싱 유닛(252a, 252b)을 이용하여 초점을 맞춘 다음에 제2 웨이퍼(W2)의 일 영역에 대하여 스캐닝 단계를 실시한다.

스캐닝 단계 동안에는 제1 경로를 통하여 레이저가 제2 웨이퍼(W2) 상으로 투사된다. 그리고, 스텝 단계를 실시하여 제2 웨이퍼(W2)의 다른 영역에 대하여 주 노광 공정을 실시하기 위한 준비를 한다. 스텝 단계에서는 통상적으로 제1 경로를 통하여 광이 전달되지 않는다. 즉, 광원(270)에서 레이저가 방출되지 않는다. 따라서, 통상적으로 노광 유닛에서 스캐닝 단계가 진행되는 동안에만 광원(270)으로부터 레이저가 방출되도록 광원(270)은 제어된다. 노광 유닛에서는 이러한 스캔 단계와 스텝 단계를 반복적으로 수행함으로써 제2 웨이퍼(W2)의 전면에 대 한 주 노광 공정을 완료한다.

노광 유닛에서 주 노광 공정이 진행됨과 동시에 정렬 유닛에서는 우선 제1 웨이퍼(W1)에 대한 글로벌 정렬 및 레벨링 단계가 수행된다. 여기서, 제1 웨이퍼(W1)는 예비 정렬 단계에서 웨이퍼의 방향이 1차로 정렬된 웨이퍼이다. 글로벌 정렬 및 레벨링 단계는 종래 기술과 마찬가지 방식으로 진행되기 때문에 소요되는 공정 시간이 주 노광 공정의 공정 시간보다 짧으며, 제1 웨이퍼(W1)는 정렬 및 레벨링 공정 이후에 대기 시간이 발생한다.

본 발명의 실시예에 따른 스캐너 장치(200)에서는 이러한 대기 시간 동안에 정렬 유닛에서 웨이퍼 에지 노광 공정을 수행한다. 웨이퍼 에지 노광 공정은 종래에는 스피너 장치(도 1의 참조 번호 20)의 EEW 유닛(25)에서 수행되는 공정이지만, 본 발명에 따른 실시예에서는 노광 유닛에서 노광 공정이 진행되는 일부의 시간 동안에 정렬 유닛에서 웨이퍼 에지 노광 공정이 수행된다. 웨이퍼 에지 노광 공정을 진행하는 동안에는 제2 경로를 통하여 레이저가 제1 웨이퍼(W1)의 에지부 상으로 투영되는데, 이를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 전술한 바와 같이 노광 유닛에서 스캐닝 단계가 진행되는 동안에만 광원(270)으로부터 KrF 엑시머 레이저가 방출되며, 방출된 레이저는 각종 광학 수단을 거쳐서 빔 스플릿(292)에 도달한다. 빔 스플릿(292)에 의하여 레이저의 일부는 제1 경로를 따라서 노광용 기판 스테이지(220b) 상의 제2 웨이퍼(W2) 상으로 투사된다. 그리고, 빔 스플릿(292)에 의하여 분기된 레이저의 나머지 일부는 정렬용 기판 스테이지(220a) 상의 제1 웨이퍼(W1) 상으로 투사되기 위하여 제2 경로를 따 른다.

그런데, 스캐닝 장치의 노광 유닛에서는 스텝 단계가 존재하기 때문에 제2 웨이퍼(W2) 상으로는 레이저가 산발적으로 투사된다. 반면, 정렬 유닛에서 웨이퍼 에지 노광 공정을 진행할 경우에는, 제1 웨이퍼(W1) 상으로는 레이저가 연속적으로 투사될 필요가 있다. 결국, 레이저가 투사되는 방식이 노광 유닛과 정렬 유닛이 서로 상이해야 한다. 또한, 종래의 글로벌 정렬 및 레벨링 단계에서는 레이저가 투사되지 않고 그 이후의 대기 시간에만 제1 웨이퍼(W1) 상으로 레이저가 투사되어야 하기 때문에, 노광 유닛과 정렬 유닛에서 레이저가 필요한 시간도 서로 상이하다.

이상과 같은 차이점에 기인한 문제를 해결하기 위하여, 본 실시예에 따른 스캐너 장치(200)에는 빔 스플릿터(292), 빔 댐퍼(294 또는 빔 버퍼) 및 이들의 제어 수단(296)이 추가적으로 구비되어 있다.

제어 수단(296)은 예컨대, 정렬 유닛에서 웨이퍼 에지 노광 단계가 진행될 때에만 레이저가 제2 경로로 분기되도록 빔 스플릿(292)을 제어하여 이것의 ON/OFF를 제어할 수 있다. 또한, 제어 수단(296)은 제2 경로를 통과하는 레이저가 연속적인 레이저가 되도록 빔 댐퍼 또는 빔 버퍼(294)의 동작을 제어할 수 있다. 이와 같은, 제어 수단(296)에 의한 빔 스플릿(292) 및/또는 빔 댐퍼(294)의 제어는 동시에 통합적으로 수행되거나 개별적으로 수행될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의한 스캐너 장치를 사용하면 정렬 유닛에서 웨이퍼 에지 노광 단계를 수행하기 때문에 스피너 장치(도 1의 참조 번호 20) 내부에 EEW 유닛(25)을 추가적으로 설치할 필요가 없다. 따라서, 본 발명에 의하면 스피너 장치의 구성을 단순화시키고 다른 공정 유닛을 대신 설치함으로써 스피너 장치에서 수행되는 단위 공정의 생산성을 향상시킬 수가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 스캐너 장치에서 웨이퍼 에지 노광 단계를 수행한다. 스캐너 장치는 주 노광 공정이 수행되는 장치로서 스피너 장치에 비하여 훨씬 복잡하고 정교한 공정을 수행하는 기능을 보유한 고가의 장치이다. 따라서, 본 발명에 의하면, 스캐너 장치에서 웨이퍼 에지 노광 단계를 수행하기 때문에 종래에 비하여 웨이퍼 에지 노광 공정의 정확성 및 정밀도를 향상시킬 수가 있다.

아울러, 본 발명에 의하면 스캐너 장치의 노광 유닛에서 주 노광 공정을 수행하기 이전에 정렬 유닛에서 정밀하게 웨이퍼 에지 노광 단계를 수행할 수가 있다. 이를 도 6을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 도 6에는 웨이퍼의 일부에 대한 확대도가 도시되어 있는데, 본 발명에 따르면 정렬 유닛에서 웨이퍼 에지 노광 단계를 수행할 때, 에지부의 경계를 따르는 써클 방식과 도 6의 빗금친 부분의 경계면을 따르는 스텝 및 스캔 방식으로 노광을 진행함으로써 웨이퍼 에지 노광 단계를 보다 정밀하게 수행하는 것이 가능하다.

이와 같이, 본 발명에 따른 스캐너 장치를 사용하여 웨이퍼 에지 노광 공정을 수행하면, 종래 OCS형 스토리지 폴리실리콘 형성 공정에서와는 달리 쪽 샷을 사용하지 않아도 된다. 즉, 본 발명에 따른 스캐너 장치를 사용하면, 써클 방식과 스텝 및 스캔 방식으로 웨이퍼 에지 노광을 미리 실시하기 때문에, 스토리지 폴리실리콘 형성 공정에서도 도 3a에 도시된 것과 같은 레티클(R1)을 사용하여 도 3b에 도시된 것과 같은 방식으로 웨이퍼 전면에 대한 주 노광 공정을 노광 유닛에서 실시할 수가 있다. 그 결과, 본 실시예에 따른 스캐너 장치를 이용하면 샷의 횟수를 감소시켜서 생산성을 향상시키고 공정 시간을 단축시킬 수가 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 스캐너 장치를 구비한 반도체 사진 설비는 스피너 장치에 별도로 EEW 유닛을 구비할 필요가 없다. 그 결과, 웨이퍼 에지 노광 공정 단계가 스캐너 장치에서 수행되고, 웨이퍼 정렬 및 레벨링 공정 단계 다음에 수행된다. 즉, 본 발명에 따른 반도체 사진 설비를 사용하면 포토레지스트막 도포 단계, 웨이퍼 정렬 및 레벨링 단계, 웨이퍼 에지 노광 단계, 웨이퍼 주 노광 단계 및 현상 단계의 순서로 공정을 진행한다.

본 발명에 따른 스캐너 장치를 포함하는 반도체 사진 설비에 의하면, 스캐너 장치의 정렬 유닛에서 웨이퍼 에지 노광 공정을 수행한다. 따라서, 스피너 장치를 사용하는 경우에 비하여 웨이퍼 에지 노광 공정의 정확성 및 정밀도를 향상시킬 수 있다. 그리고, 스텝 및 스캔 방식으로 미리 웨이퍼 에지 노광 공정을 수행하는 것이 가능하기 때문에, OCS형 폴리실리콘 스토리지 노드 형성 단계의 주 노광 공정에서도 다른 단계와 동일한 샷 면적을 가지는 레티클을 사용할 수 있고, 레티클이 더 작게 분할된 쪽 샷을 할 필요가 없다. 따라서, 본 발명에 의한 샷의 횟수를 감소시킬 수가 있고 생산성을 향상시킬 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 스캐너 장치를 포함하는 반도체 사진 설비는 스피너 장치에 EEW 유닛을 별도로 설치하지 않기 때문에, 스피너 장치에 다른 유닛을 더 설치하여 스피너 장치의 구성을 단순화하고 쓰루풋을 향상시킬 수가 있다.

또한, 본 발명에 따른 스캐너 장치를 포함하는 반도체 사진 설비를 사용하여 반도체 포토 공정을 진행하면, 종래에 정렬 및 레벨링 단계를 마치고 웨이퍼가 대기 중인 시간을 활용하기 반도체 사진 설비의 이용 효율을 높이고 생산성을 향상시킬 수가 있다.

Claims

노광용 기판 스테이지를 구비한 노광 유닛과 정렬용 기판 스테이지를 구비한 정렬 유닛을 포함하는 스캐너 장치에 있어서, 상기 스캐너 장치의 정렬 유닛은,

상기 정렬용 기판 스테이지 상에 탑재된 웨이퍼의 글로벌 정렬 및 레벨링을 위한 장치; 및

상기 웨이퍼에 대한 에지 노광 공정을 수행하기 위한 에지 노광 장치를 포함하는 정렬 유닛으로서, 상기 에지 노광 장치는,

상기 스캐너 장치의 광원으로부터 방사되어 상기 웨이퍼로 투영되는 광의 양을 조절하기 위한 광량 조절 수단; 및

상기 광량 조절 수단을 통과하여 전달되는 광을 상기 웨이퍼 상에 조사하기 위한 투영 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 스캐너 장치.
제1항에 있어서, 상기 스캐너 장치는 공통의 단일 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐너 장치.
제2항에 있어서, 상기 광원은 레이저 광원인 것을 특징으로 하는 스캐너 장치.
제3항에 있어서, 상기 스캐너 장치는,

상기 레이저 광원으로부터 발진되는 광을 분기시키기 위한 광 분기 수단으로서, 상기 광의 일부는 상기 광 분기 수단으로부터 상기 노광 유닛으로 인도하는 제1 경로를 통하여 전달하고, 상기 레이저 광원으로부터 발진되는 광의 나머지 일부는 상기 광 분기 수단으로부터 상기 정렬 유닛으로 인도하는 제2 경로를 통하여 전달하도록 광 분기 수단;

상기 레이저 광원의 비발진 시기에도 상기 정렬 유닛으로는 연속적으로 상기 광의 나머지 일부가 전달될 수 있도록 상기 제2 경로 상에 설치되어 있는 빔 댐퍼; 및

상기 빔 댐퍼의 동작을 제어하는 제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 스캐너 장치.
제4항에 있어서, 상기 빔 댐퍼는 상기 광 분기 수단에 통합되어 있는 것을 특징으로 하는 스캐너 장치.
제1항에 있어서, 상기 스캐너 장치는 상기 정렬 유닛용 광원을 추가적으로 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스캐너 장치.
제1항에 있어서, 상기 정렬 유닛의 광량 조절 수단은 미니 블라인드인 것을 특징으로 하는 스캐너 장치.
제7항에 있어서, 상기 미니 블라인드와 상기 정렬 유닛의 투영 렌즈는 상기 노광 유닛의 투영 렌즈가 고정되어 있는 메트로 프레임에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 스캐너 장치.
제1항에 있어서, 상기 스캐너 장치는 상기 스캐너 장치에 로딩된 웨이퍼의 방향을 정렬하기 위한 예비 정렬 유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스캐너 장치.
인터페이스 유닛을 개재하고서 인-라인으로 설치되어 있는 스피너 장치 및 스캐너 장치를 구비한 반도체 사진 설비에 있어서,

상기 스캐너 장치는 노광용 기판 스테이지를 구비한 노광 유닛과 정렬용 기판 스테이지를 구비한 정렬 유닛을 포함하고,

상기 스캐너 장치의 정렬 유닛은,

상기 정렬용 기판 스테이지 상에 탑재된 웨이퍼의 글로벌 정렬 및 레벨링을 위한 장치; 및

상기 웨이퍼에 대한 에지 노광 공정을 수행하기 위한 에지 노광 장치를 포함하는 정렬 유닛으로서, 상기 에지 노광 장치는,

상기 스캐너 장치의 광원으로부터 방사되어 상기 웨이퍼로 투영되는 광의 양을 조절하기 위한 광량 조절 수단; 및

상기 광량 조절 수단을 통과하여 전달되는 광을 상기 웨이퍼 상에 조사하기 위한 투영 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 사진 설비.
제10항에 있어서, 상기 스피너 장치는 에지 노광 웨이퍼 유닛을 구비하지 않은 것을 특징으로 하는 반도체 사진 설비.
노광용 기판 스테이지를 구비한 노광 유닛과 정렬용 기판 스테이지를 구비한 정렬 유닛을 포함하는 스캐너 장치와 상기 스캐너 장치와 인-라인 설치되어 있는 스피너 장치를 구비한 반도체 사진 설비를 이용한 반도체 소자의 제조방법에 있어서,

상기 스피너 장치에 웨이퍼를 로딩하여 상기 웨이퍼 상에 포토레지스트막을 도포하는 단계;

상기 스캐너 장치의 정렬용 기판 스테이지에 상기 웨이퍼를 탑재하는 단계;

상기 정렬 유닛에서 상기 웨이퍼에 대하여 정렬 및 레벨링 공정을 수행하는 단계;

상기 정렬 유닛에서 상기 웨이퍼에 대하여 웨이퍼 에지 노광 공정을 수행하 는 단계;

상기 정렬 유닛으로부터 상기 노광 유닛의 노광용 기판 스테이지 상에 상기 웨이퍼를 탑재하는 단계;

상기 노광 유닛에서 상기 웨이퍼에 대하여 주 노광 공정을 수행하는 단계; 및

상기 스피너 장치에서 상기 웨이퍼 에지 노광 공정 및 상기 주 노광 공정이 완료된 상기 웨이퍼를 현상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
제12항에 있어서, 상기 정렬 유닛에서 제1 웨이퍼에 대한 상기 정렬 및 레벨링 공정과 상기 웨이퍼 에지 노광 공정을 수행하는 동안에 상기 노광 유닛에서 제2 웨이퍼에 대한 상기 노광 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
제12항에 있어서, 상기 웨이퍼 에지 노광 공정에서는 스텝 노광을 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
제14항에 있어서, 상기 반도체 소자의 제조방법은 OCS 타입의 디램에서 폴리실리콘 스토리지 노드 공정에 적용되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
제12항에 있어서, 상기 웨이퍼 에지 노광 공정과 상기 주 노광 공정은 동일한 광원에서 방출되는 광을 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
제12항에 있어서, 상기 웨이퍼 에지 노광 공정과 상기 주 노광 공정은 서로 다른 광원에서 방출되는 광을 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
제12항에 있어서, 상기 정렬용 기판 스테이지 상에 상기 웨이퍼를 탑재하기 이전에, 상기 웨이퍼의 방향을 정렬하기 위한 예비 정렬 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.