KR100667254B1 - 노광 장치 및 이를 이용한 노광 방법 - Google Patents

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Abstract

정확한 위치에서 기판을 노광하는 노광 장치 및 이를 이용한 노광 방법이 제공된다. 노광 장치는 기판을 지지하는 지지부, 지지부 주변에 배치되어 지지부에 로딩된 기판의 반경을 측정하도록 발광부 및 수광부를 구비하는 기판 반경 감지기, 수광부와 연결되어 발광부에서 조사된 광에 대한 조도의 변화량을 분석하는 변화량 분석부 및 변화량 분석부에 의해 제공된 변화량에 따라 기판의 반경에 대한 데이터를 보정하는 보정부를 포함한다.
광센서, 조도, 보정부, 에지 노광

Description

노광 장치 및 이를 이용한 노광 방법{Apparatus for exposing a wafer and method for exposing a wafer using the same}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 개념도이다.
도 2는 기판이 지지부 상에 로딩된 경우의 기판 반경 감지기의 동작을 나타내는 개념도이다.
도 3은 기판이 지지부 상에 로딩되지 않은 경우의 기판 반경 감지기의 동작을 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 방법을 실시하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 제어부 내에 저장된 데이터의 일례로서 지지부 상에 로딩된 경우에 기판 평균 반경과 조도의 상관 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 변화량 분석부에서 발광부의 이전 조도와 새롭게 측정한 조도를 비교하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 보정부에서 발광부의 조도의 변화량에 따라 이전 기판 평균 반경의 데이터를 보정하는 과정을 나타낸 도면이다.
(도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명)
1: 노광 장치 100: 챔버
200: 지지부 300: 기판 반경 감지기
320: 발광부 330: 수광부
400: 로딩 감지부 500: 변화량 분석부
600: 보정부 700: 제어부
800: 구동부 900: 광제공 유닛
본 발명은 노광 장치 및 이를 이용한 노광 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정확한 위치에서 기판을 노광하는 노광 장치 및 이를 이용한 노광 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자용 제조 장치는 기판 상에 소정의 막을 형성하고, 그 막을 전기적 특성을 갖는 패턴으로 형성함으로써 제조된다.　　패턴은 막 형성, 사진(photolithogrphy), 식각, 세정 등과 같은 단위 공정들의 순차적 또는 반복적인 수행에 의해 형성된다.
여기서, 사진 공정은 실리콘 기판 상에 포토레지스트막을 코팅하여 형성하는 코팅 공정과 이 포토레지스트막이 형성된 기판 상에 마스크를 이용하여 선택적으로 노광하는 노광 공정과 이 노광된 포토레지스트막을 현상하여 미세회로 패턴을 형성하는 현상 공정으로 이루어진다.
노광 공정에는 코팅 공정시 기판의 에지 부분에 코팅된 포토레지스트막을 제 거하여 다른 공정에서 이 에지(edge) 부분의 포토레지스트막이 이물질로 작용하는 것을 방지하기 위한 에지 노광 공정도 포함된다. 이러한 에지 노광시 포토레지스트막의 제거되는 부분의 폭을 원하는 크기로 제어할 수 있도록 하기 위하여 노광 장치를 이용하여 기판의 에지 부분만을 노광하여 제거된다.
이러한 노광 장치는 회전하는 기판의 끝단에서 광센서를 이용하여 기판의 평균 반경을 측정하고, 기판의 에지에서 원하는 폭의 포토레지스트막을 제거하기 위하여 이렇게 측정된 기판의 평균 반경을 이용하여 챔버 내에 기판의 회전축을 정렬시키고, 기판의 에지에서 노광이 진행될 폭만큼 다시 기판을 이동시킨다. 여기서, 광센서가 일정 기간 이상 사용하여 광센서의 조도가 저하될 경우, 기판의 평균 반경의 측정에서 오차가 발생한다. 따라서, 잘못 측정된 기판의 평균 반경을 이용하여 기판의 에지에서 이동되는 폭이 달라짐으로 인해 기판에서 유효 패턴을 형성해야 될 부분까지 노광될 수 있어 반도체 소자 제조의 수율을 저하시킨다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 정확한 위치에서 기판을 노광하는 노광 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 정확한 위치에서 기판을 노광하는 노광 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치는 기판을 지지하는 지지부, 상기 지지부 주변에 배치되어 상기 지지부에 로딩된 상기 기판의 반경을 측정하도록 발광부 및 수광부를 구비하는 기판 평균 반경감지기, 상기 수광부와 연결되어 상기 발광부에서 조사된 광에 대한 조도의 변화량을 분석하는 변화량 분석부 및 상기 변화량 분석부에 의해 제공된 상기 변화량에 따라 상기 기판의 반경에 대한 데이터를 보정하는 보정부를 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 방법은 발광부에서 수광부로 광을 조사하는 단계, 상기 수광부에 조사된 광의 조도와 이전의 상기 수광부에 조사된 광의 조도 간의 변화량을 분석하는 단계, 상기 변화량에 따라 기판의 반경에 대한 이전 데이터를 보정하는 단계 및 상기 기판을 지지부에 로딩하고, 상기 기판의 반경을 측정하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치 및 노광 방법을 상세히 설명하기로 한다
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치에 대하여 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 장치의 개략도이며, 도 2는 기판이 지지부 상에 로딩된 경우의 기판 평균 반경감지기의 동작을 나타내는 개념도이고, 도 3은 기판이 지지부 상에 로딩되지 않은 경우의 기판 평균 반경감지기의 동작을 나타내는 개념도이다.
노광 장치(1)는 챔버(100), 지지부(200), 기판 반경 감지기(300), 로딩 감지부(400), 변화량 분석부(500), 보정부(600), 제어부(700), 구동부(800) 및 광제공 유닛(900)을 포함한다.
챔버(100)는 기판(W) 에지에 대한 노광 공정이 진행되는 공간이고, 챔버(100)의 밑면의 중앙에는 회전축(210)이 관통할 수 있도록 개방되어 있는 관통홀(110)이 배치된다. 도 1에서는 기판(W) 상에 포토레지스트막(P)이 전면 도포되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 챔버로 이송되기 전에 유효 패턴이 이미 형성된 기판이 이송될 수 있다.
기판(W)을 지지하여 회전시키는 지지부(200)가 배치된다. 지지부(200)는 관통홀(110)을 관통하여 배치되며, 기판(W)에 회전력을 제공하는 회전축(220) 및 회전축(220) 상에 기판(W)을 안착시켜 기판(W)을 회전시키는 회전 테이블(210)을 포함한다. 여기서, 회전축(210)은 기판(W)이 정확한 위치에서 원하는 폭만큼 노광이 진행되도록 관통홀(110) 사이에서 수평면 상에서 X, Y방향으로 이동되어질 수 있다. 또한, 회전 테이블(210)은 진공 수단(미도시)과 연결되어 기판(W)을 진공 흡착시켜 기판(W)을 고정시킬 수 있다.
한편, 지지부(200) 주변에는 기판(W)이 지지부(200) 상에 로딩될 경우 회전하는 기판(W)의 평균 반경을 측정하도록 기판(W)의 끝단을 감지하는 기판 반경 감지기(300)가 배치된다. 기판 반경 감지기(300)는 기판(W)이 로딩된 경우에는 기판(W)의 끝단에 광을 조사하여 이로 인해 생성된 광의 명암 경계 부분을 감지한다. 기판(W)이 로딩되지 않은 경우에는 일정한 주기로 광의 조도를 측정한다. 이러한 기판 반경 감지기(300)는 지지바(310), 발광부(320) 및 수광부(330)를 포함한다.
지지바(310)는 챔버(100) 내에서 지지부(200)의 주변에 배치되며, 기판(W)의 끝단을 수용할 수 있도록 도 2에 나타낸 바와 같이,'ㄷ'자 형태로 형성됨이 바람직하다.
발광부(320)는 지지바(310)의 상부에 배치될 수 있으며, 도 2에 나타낸 바와 같이, 기판(W)이 로딩된 경우 회전하는 기판(W)의 끝단에 광을 조사한다. 그리고, 발광부(320)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 기판(W)이 로딩되지 않은 경우 수광부(330)로 광을 조사한다. 여기서, 발광부(320)는 LED(Light Emitting Diode)로 이루어질 수 있으며, 이에 제한되지 않고, 발광할 수 있는 수단이라면 다양한 발광 수단으로 이루어질 있다. 또한, 도면에서는 발광부(320)가 기판(W) 위에 배치된 것으로 도시하고 있으나, 기판(W) 아래에 배치될 수도 있다.
지지바(310)의 하부에는 이러한 발광부(320)와 대향되게 수광부(330)가 배치 된다. 수광부(330)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 기판(W)이 로딩된 경우 발광부(320)가 조사한 광이 회전하는 기판(W)으로 인하여 형성된 명암 경계 부분(도 2의 B 참고)을 감지한다. 그리고, 수광부(330)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 기판(W)이 로딩되지 않은 경우에는 발광부(320)가 조사한 광을 전면적으로 받아 일정한 주기로 광의 조도를 측정한다. 여기서, 수광부(330)는 CCD(Charge Coupled Device) 센서로 이루어질 수 있으며, 복수개의 센서가 일렬로 배열되어 있어 각 센서가 상술한 광의 명암을 각각 감지할 수 있다. 이렇게 하여 광을 조사받는 센서와 광을 조사받지 못하는 센서로 구분되어 명암 경계 부분(도 2의 B 참고)의 센서에서 기판(W)의 끝단을 감지할 수 있다.
이러한 기판 반경 감지기(300)는 로딩 감지부(400)와 연결되어 기판 반경 감지기(300)로 기판(W)이 수용된지 여부에 따라 각각 다른 신호를 발생한다. 자세히 설명하면, 기판(W)이 로딩된 경우에는 기판(W)의 끝단을 감지하라는 신호를 보내고, 기판(W)이 로딩되지 않은 경우에는 일정한 주기로 발광부(320)가 조사한 광의 조도를 측정하라는 신호를 기판 반경 감지기(300)로 보낸다.
변화량 분석부(500)는 기판(W)이 로딩되지 않은 경우 수광부(330)에서 측정한 광의 조도와 이전에 측정된 광의 조도를 비교하여 그 변화량을 분석한다. 이에 대한 자세한 동작은 후술하도록 한다.
변화량 분석부(500)와 연결되어 이러한 변화량을 제공받은 보정부(600)는 이 변화량에 따라 이전의 명암 경계 부분을 바탕으로 산출한 기판(W)의 평균 반경 데이터를 보정한다. 이에 대한 자세한 동작은 후술하도록 한다.
한편, 제어부(700)는 기판(W)이 로딩되지 않은 경우에 보정부(600)와 연결되고, 이전의 기판(W)의 평균 반경 데이터를 보내고, 보정부(600)로부터 보정된 기판(W)의 평균 반경 데이터를 제공받는다. 그리고, 제어부(700)는 기판(W)이 로딩된 경우에 기판 반경 감지기(300)에서 제공된 감지 신호로 기판(W)의 평균 반경을 산출한다. 제어부(700)는 이를 토대로 지지부(200)의 회전축(220)을 정렬시키는 신호를 구동부(800)에 보내고 이어서 기판(W) 에지에서 노광될 폭만큼 이동시키는 신호를 구동부(800)에 보낸다. 이에 대한 자세한 동작은 후술하도록 한다.
제어부(700)와 연결되어 상술한 이동 신호들을 제공받은 구동부(800)는 지지부(200)를 도 2에 나타낸 바와 같이, 지지부(200)를 X, Y방향(화살표 방향)으로 소정의 거리만큼 이동시켜 광제공 유닛(900)이 기판(W) 에지에서 노광이 진행될 부분에 오도록 기판(W)을 정확한 위치에 정렬시킨다.
광제공 유닛(900)은 지지부(200) 상에 로딩된 기판(W) 에지의 일정한 폭만큼 광을 제공하며, 광발생부(910), 광발생부(910)에서 입사되는 광을 기판(W) 에지 부분으로 유도하는 광유도부(920) 및 광유도부(920)의 끝단에 배치되는 출사부(930)를 포함한다. 여기서, 광발생부(910)는 노광용 광을 발생시키는 광원으로서 수은 램프(미도시), 이 수은 램프(미도시)의 주변에는 발광된 광을 일정 방향으로 집광시키기 위한 거울들(미도시)이 배치된다.
이하, 도1 내지 도 7을 참조하여, 상술한 노광 장치를 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 방법을 실시하는 과정을 나타낸 흐 름도이며, 도 5는 기판이 제어부 내에 저장된 데이터의 일례로서 지지부 상에 로딩된 경우에 기판 평균 반경과 조도의 상관 관계를 나타낸 그래프이며, 도 6은 변화량 분석부에서 발광부의 이전 조도와 새롭게 측정한 조도를 비교하는 과정을 나타낸 도면이고, 도 7은 보정부에서 발광부의 조도의 변화량에 따라 이전 기판의 반경의 데이터를 보정하는 과정을 나타낸 도면이다.
로딩 감지부(400)는 기판(W)이 지지부(200) 상에 로딩된지 여부를 판단한다.(S10) 이에 대해 설명하면, 로딩 감지부(400)는 기판(W)이 발광부(320)와 수광부(330) 사이에 배치될 경우에 발광부(320)에서 조사된 광의 일부만 수광부(330)에 도달하여 기판(W)의 로딩 여부를 판단한다.
기판(W)이 로딩된 경우, 회전하는 기판(W)의 끝단이 기판 반경 감지기(300)를 통과하고, 기판 반경 감지기(300)는 기판(W)의 외주연을 따라 일정한 간격으로 감지한다. 즉, 발광부(320)는 회전하는 기판(W)의 끝단에 광을 조사하고, 수광부(330)는 회전하는 기판(W)으로 인해 형성된 명암 경계 부분(도 2의 B 참고)을 감지한다. 이렇게 하여 감지된 명암 경계 부분(도 2의 B 참고)을 제어부(700)로 제공하여 제어부(700)는 이를 토대로 기판(W)의 평균 반경을 구한다. 예를 들어 설명하면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 광이 직접 수광부(330)로 조사되는 부분의 조도는 도 5에서 Io로 나타내고, 광이 기판(W)의 끝단을 지나 수광부(330)로 조사되는 부분의 조도는 0에 근접하게 나타낸다. 여기서, 기울기가 급격히 떨어지는 부분에서의 센서에서 기판 평균 반경값 ro 를 구할 수 있다. 이어서, 제어부(700)는 구동부 (800)에 지지부(200)의 이동 신호를 보내고, 구동부(800)는 지지부(200)의 회전축(220)을 이동시켜 작업 조건에 맞게 정렬시킨다.(S20)
계속해서, 구동부(800)는 기판(W) 에지에서 노광될 부분을 광제공 유닛(900) 하부에 배치되도록 지지부(200)를 이동시킨다.(S30) 이때, 제어부(700)는 인식된 기판(W) 평균 반경을 기준으로 기판(W) 에지에서 노광될 폭을 판단하여 구동부(800)에서 노광될 폭만큼 지지부(200)를 이동시키는 신호를 보낸다.
기판(W)이 로딩되지 않은 경우, 수광부(330)에서 발광부(320)가 조사한 광의 조도를 측정하게 한다.(S40)
이렇게 측정된 광의 조도를 변화량 분석부(500)에 보내어 이전에 측정된 광의 조도와 비교하여 변화량을 분석한다.(S50) 이에 대해 자세히 설명하면, 도 6에서 이전에 측정된 광의 조도값이 Io이고, 현재 측정된 광의 조도값이 Id일 때, 그 변화량 ΔI를 분석해낸다.
이어서, 이 변화량을 보정부(600)에 보내어 제어부(700)에서 사용하는 이전의 조도와 기판 평균 반경의 상관 데이터를 이 변화량에 따라 보정하여 보정된 데이터를 산출한다.(S60) 이에 대해 자세히 설명하면, 도 7에서 ro 의 기판 평균 반경을 가진 기판이 발광부(320)의 조도가 저하되어 rd의 기판 평균 반경을 가진 기판으로 제어부(700)가 인식하므로 보정부(600)는 ΔI를 제공받아 변화량만큼 부가하여 ro 의 기판 평균 반경을 가진 기판으로 제어부(700)가 인식하도록 한다.
계속해서, 보정부(600)는 이 보정된 데이터를 제어부(700)로 보낸다.(S70)
다음으로, 기판(W)의 끝단이 발광부(320)와 수광부(330) 사이에 배치될 수 있도록 기판(W)을 지지부(200) 상에 로딩한다.(S80)
이어서, 기판(W) 평균 반경을 기판이 로딩된 경우와 같이 측정하고, 그에 따른 지지부(200)의 회전축(220)을 이동시킨다.(S90)
계속해서, 구동부(800)는 기판(W) 에지에서 노광될 부분을 광제공 유닛(900) 하부에 배치되도록 지지부(200)를 이동시킨다.(S100) 이때, 제어부(700)는 보정된 기판(W) 평균 반경을 기준으로 기판(W) 에지에서 노광될 폭을 판단하여 구동부(800)에 노광될 폭만큼 지지부(200)를 이동시키는 신호를 보낸다. 이렇게 하여, 발광부(320)의 조도가 저하됨으로 인해 발생하는 기판(W) 평균 반경의 오차를 줄일 수 있어 노광 공정시 기판(W)을 정확한 위치에서 진행시킬 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 반도체 소자 제조용 장치 및 이를 이용한 기판의 위치 교정 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
발광부의 조도 변화량을 일정한 주기로 감지하여 그에 따라 기판의 평균 평균 반경데이터를 보정함으로써 기판을 정확한 위치에 배치하여 기판 에지에서 노광 이 진행될 폭만큼 노광 공정이 진행될 수 있다. 따라서, 반도체 소자 제조시 수율을 향상시킬 수 있다.

Claims (8)

  1. 기판을 지지하는 지지부;
    상기 지지부 주변에 배치되어 상기 지지부에 로딩된 상기 기판의 평균 반경을 측정하도록 발광부 및 수광부를 구비하는 기판 반경 감지기;
    상기 수광부와 연결되어 상기 발광부에서 조사된 광에 대한 조도의 변화량을 분석하는 변화량 분석부; 및
    상기 변화량 분석부에 의해 제공된 상기 변화량에 따라 상기 기판의 반경에 대한 데이터를 보정하는 보정부를 포함하는 노광 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 수광부는 상기 기판이 상기 지지부에 로딩되지 않은 경우 상기 발광부에서 조사된 광을 전면적으로 받아 조도를 감지하는 노광 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 발광부는 LED를 포함하고, 상기 수광부는 CCD 센서를 포함하는 노광 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 수광부와 연결되어 상기 기판의 로딩 여부를 감지하는 로딩 감지부;
    상기 보정부와 연결되어 상기 기판 평균 반경에 대한 데이터를 제공받고, 상기 기판이 로딩된 경우 상기 기판 에지에서 진행될 노광의 폭만큼 상기 지지부의 이동 신호를 발생하는 제어부; 및
    상기 제어부와 연결되어 상기 지지부의 이동 신호를 받아 상기 지지부를 수평면 상에서 이동시키는 구동부를 더 포함하는 반도체 소자 제조용 장치.
  5. 발광부에서 수광부로 광을 조사하는 단계;
    상기 수광부에 조사된 광의 조도와 이전의 상기 수광부에 조사된 광의 조도 간의 변화량을 분석하는 단계;
    상기 변화량에 따라 기판의 반경에 대한 이전 데이터를 보정하는 단계; 및
    상기 기판을 지지부에 로딩하고, 상기 기판 평균 반경을 측정하는 단계를 포함하는 노광 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 수광부로 광을 조사하는 단계 후에 상기 지지부 상에 상기 기판의 로딩 여부를 감지하는 단계를 더 포함하며, 상기 기판이 로딩되지 않은 경우에 상기 변화량을 분석하는 단계를 실시하는 노광 방법.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 기판의 반경을 측정하는 단계 후에 상기 지지부를 센터에 정렬하고 상 기 기판 에지에서 진행될 노광의 폭만큼 상기 지지부를 이동하는 단계를 더 포함하는 노광 방법.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 발광부는 LED를 포함하고, 상기 수광부는 CCD 센서를 포함하는 노광 방법.
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