KR100641579B1 - 파티클을 제거할 수 있는 노광장치 - Google Patents

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Abstract

반도체 제조 공정에 사용되는 노광기의 스테이지에서 파티클을 제거할 수 있는 노광장치가 개시된다. 본 발명에 따른 노광 장치는 광원을 입사하는 광원계, 광원계에서 조사된 광원이 통과하면서 이미지를 형성하는 레티클, 레티클을 지지 이동하는 레티클 스캐닝 스테이지, 레티클을 통과하면서 형성된 이미지가 형성되는 웨이퍼를 로딩하는 스테이지, 스테이지를 지지 이동하는 웨이퍼 스캐닝 스테이지, 및 투영렌즈로부터 소정거리 이격되어 배치되는 에어건(air gun)을 포함하여 노광공정 진행 사이에 스테이지를 에어건 위치로 이동하여 척(chuck)을 세정할 수 있다.
노광장치, 파티클, 레티클, 에어건, 척

Description

파티클을 제거할 수 있는 노광장치{Stepper for Enabling to Remove Particles}
도 1은 노광장치의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 노광장치의 파티클을 제거하는 방법을 나타내는 도면들이다.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
3, 103: 조명광 5, 105: 콘덴서 렌즈
7, 107: 레티클 9, 109: 투영렌즈
111: 척 115: 에어건
본 발명은 반도체 제조 공정에서 발생하는 파티클을 제거할 수 있는 노광장치에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 반도체 제조 공정에 사용되는 노광기의 스테이지에서 파티클을 제거할 수 있는 노광장치에 관한 것이다.
사진(lithography) 공정은 마스크 상에 레이아웃(layout)되 패턴을 공정제어규격(specification) 대로 웨이퍼 상에 1차적으로 구현하는 기술이다. 이를 위하여 패턴이 형성되어 있는 마스크를 통하여 특정한 파장을 갖고 있는 빛 에너지를 감광막(photoresist)이 도포되어 있는 웨이퍼 상에 투영 노광(exposure)할 때 빛에너지에 의한 광화학반응이 일어나게 되며, 후속 현상(develop) 공정시 노광 지역에서 화학반응에 의한 용해도 속도를 증가시켜 패턴 형성을 하게 된다. 형성된 감광막 패턴은 후속공정인 식각 또는 이온 주입 공정시 마스크 역할을 하게되며 최종적으로는 O2 플라즈마에 의하여 스트립된다.
도 1은 노광장치의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 1을 참조하면, 엑시머 레이저와 수은(Hg) 램프 등과 같은 광원 및 광집적기(optical-integrator) 등을 포함한 광원계(1)로부터 노광용 조명광(3)은 미러, 릴레이 렌즈, 마스크 블라인드, 및 콘덴서 렌즈(condenser lens, 5) 등을 매개하여 균일한 조도 분포로 패턴이 형성된 레티클(reticle, 7)에 조사된다. 레티클(7)에 조사된 조명광(3)은 투영렌즈(projection lens, 9)를 통과하여 스테이지(13) 상의 웨이퍼(11)에 조사된다.
노광장치는 대규모 집적회로의 미세한 패턴을 형성하기 위한 장치로서, 비임은 노광하는 동안에 고정적으로 유지되는 스테이지 상에 놓인 반도체 웨이퍼와 같은 시료의 표면상의 노광 영역 상에만 편향되고 조사된다. 노광 후에, 스테이지는 소정의 길이만큼 옮겨지고 비임은 다음 노광 영역 상에 편향되고 조사된다. 상술한 절차는 반복적으로 수행되고, 그것에 의하여 바람직한 패턴들이 웨이퍼 상에 묘사화된다.
사진 공정에서 발생하는 여러 가지 결함(defect) 중의 하나인 디포커스(defocus) 결함은 노광기(stepper)에서 노광할 때 초점이 전이되어 비정상적인 패턴이 형성되는 결함을 말한다. 디포커스 결함은 웨이퍼의 단차로도 발생하며 주로 파티클에 의한 결함이 가장 많다고 할 수 있다.
파티클로 인하여 디포커스가 발생하는 경우로는 크게 웨이퍼의 뒷면(backside)에 파티클이 붙어있는 경우 또는 뒷면에 붙어 있던 파티클이 노광 공정 중에 노광장치 스테이지에 떨어져 있는 경우에 발생한다.
이러한 파티클에 의한 디포커스 결함 중에서 스테이지에 떨어진 파티클에 의하여 디포커스가 발생하는 경우에는 연속적으로 발생하는 경우가 대부분이므로 손실 정도가 크며, 사전에 그 결함을 발견하기가 상당히 어렵다. 즉, 양산 라인에서 스테이지 파티클에 의한 결함은 그 결함이 발생할 때, 이미 장비에서 다른 웨이퍼들의 공정이 진행되므로 그 피해가 크다.
반도체 노광장치에서는 스테이지의 파티클을 줄이거나 또는 이미 발생한 파티클을 검사하여 세정하는 방법을 사용하고 있다.
파티클의 발생을 줄이기 위하여는 스테이지 척(chuck)의 모양을 핀 형태(pin type)로 변화시켜 파티클이 존재할 수 있는 영역을 최소화하는 방법이 사용된다.
이미 발생한 파티클을 검사하는 방법으로는 사진 공정 진행 전에 평탄화 검사(flatness check)를 하여 파티클의 존재를 확인할 수 있으며, 또는 사진 공정 진행 후에 파티클 발생 정도를 검사하여 스테이지에 파티클의 존재를 추정할 수 있다. 이러한 검사는 실제 양산 라인에서는 매번 실시할 수 없어 파티클의 발생을 발 견하기는 어려운 실정이다.
또한, 사진 공정 진행 후에 스테이지에 파티클의 발생이 추정될 경우에는 사람이 직접 척을 세정하고 있는데, 이는 많은 시간과 인력이 소비되고 있다.
본 발명의 목적은 반도체 노광장치의 파티클을 제거하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 노광 장치는 광원을 입사하는 광원계, 광원계에서 조사된 광원이 통과하면서 이미지를 형성하는 레티클, 레티클을 지지 이동하는 레티클 스캐닝 스테이지, 레티클을 통과하면서 형성된 이미지가 형성되는 웨이퍼를 로딩하는 스테이지, 스테이지를 지지 이동하는 웨이퍼 스캐닝 스테이지, 및 투영렌즈로부터 소정거리 이격되어 배치되는 에어건(air gun)을 포함하여 노광공정 진행 사이에 스테이지를 에어건 위치로 이동하여 척을 세정할 수 있다.
스테이지 척은 회전 가능하여 에어건으로 세정할 때 회전되도록 하는 것이 바람직하며, 레티클을 통과한 이미지를 일정비율로 축소하여 스테이지 척 상의 웨이퍼에 투영 전달하는 투영렌즈를 더 포함할 수 있다.
구현예
이하 도면을 참조로 본 발명의 구현예에 대해 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 노광 장치의 파티클을 제거하는 방법을 나타 내는 도면들이다.
도 2를 참조하면, 광원계로부터 입사된 노광용 조명광(103)은 콘덴서 렌즈(105)를 매개하여 균일한 조도 분포로 패턴이 형성된 레티클(107)에 조사된다. 레티클(107)을 통과한 이미지는 투영렌즈(109)를 통과하면서 일정비율로 축소되어 스테이지(113) 척(111) 상의 웨이퍼에 투영 전달된다. 여기서 레티클(107)은 레티클 스캐닝 스테이지(108)에 의하여 지지되면서 이동 가능하며, 스테이지(113)는 웨이퍼 스캐닝 스테이지(114)에 의하여 지지되면서 이동 가능하다. 투영렌즈(109)와 일정거리 이격된 위치에 에어건(air gun, 115)이 설치되어 있다.
투영렌즈(109)의 아래 부분은 정렬 현미경, 센서, 정렬 마크 등이 있어서 민감한 부분이다. 따라서, 스테이지(113)는 하부의 볼 스크루(ball screw)에 의하여 X, Y 축으로 이동하여 에어건(115)이 설치된 위치로 이동할 수 있다.
도 3을 참조하면, 노광 전 또는 노광 후에 스테이지(113)는 에어건(115)이 설치된 곳으로 이동한다. 에어건(115)이 설치된 곳으로 이동하면 센서에 의하여 척(111)을 감지하고 에어건(115)에서는 블로잉(blowing)이 시작된다. 에어건(115)으로 블로잉을 할 때에는 공기의 압력이 너무 강한 경우에는 스테이지(113) 위에 존재하는 여러 센서들의 위치를 변화시킬 수 있고, 공기의 압력이 너무 약할 경우에는 척(111) 상에 존재하는 파티클 제거의 목적을 달성할 수 없으므로 공기 압력 세기를 조절할 수 있어야 한다.
또한, 노광장치에서 노광공정이 진행되면서 스테이지(113)를 이동시켜 척(111)을 에어건(115)으로 세정하는 시기를 프로그램을 사용하여 설정할 수 있다. 예컨대, 각각의 웨이퍼를 노광한 후에, 또는 일정량의 웨이퍼들을 노광한 후에 또는, 일정 시간마다 스테이지(113)를 에어건(115)의 설치 위치로 이동하여 척(111)의 세정작업을 수행하도록 할 수 있다.
에어건(115)을 이용하여 세정작업을 수행할 때에는 스테이지(113) 자체를 회전할 수 있도록 하여 효과적으로 파티클을 제거할 수 있다.
지금까지 본 발명의 구체적인 구현예를 도면을 참조로 설명하였지만 이것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 평균적 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것이고 발명의 기술적 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 정하여지며, 도면을 참조로 설명한 구현예는 본 발명의 기술적 사상과 범위 내에서 얼마든지 변형하거나 수정할 수 있다.
본 발명에 따른 노광장치는 노광장치의 스테이지 위에 존재하는 파티클과 같은 오염물질을 공기를 이용하여 제거하여 디포커스의 발생을 예방할 수 있다.

Claims (3)

  1. 광원을 입사하는 광원계;
    상기 광원계에서 조사된 광원이 통과하면서 이미지를 형성하는 레티클;
    상기 레티클을 지지 이동하는 레티클 스캐닝 스테이지;
    상기 레티클을 통과하면서 형성된 이미지가 형성되는 웨이퍼를 로딩하기 위한 척을 구비한 스테이지;
    상기 스테이지를 지지 이동하는 웨이퍼 스캐닝 스테이지; 및
    상기 투영렌즈로부터 소정거리 이격되어 배치되는 에어건을 포함하고,
    노광공정 진행과정에서 각각의 웨이퍼를 노광 처리한 후, 다수의 웨이퍼를 노광 처리한 후 및 소정 시간 후 중 선택된 어느 하나의 시기에 상기 스테이지를 상기 에어건 위치로 이동하여 상기 척을 세정하며, 상기 척은 회전하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 레티클을 통과한 이미지를 일정비율로 축소하여 스테이지 척 상의 웨이퍼에 투영 전달하는 투영렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
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