KR100687015B1 - 웨이퍼 주변 노광 장치 및 웨이퍼 주변 노광 방법 - Google Patents

웨이퍼 주변 노광 장치 및 웨이퍼 주변 노광 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼상에 도포된 레지스트의 주변부를 정밀도 좋게 노광하기 위한 웨이퍼 주변부 노광 장치에 관한 것이며, 노광면의 높이의 변동에 관계없이 레지스트막의 주변부를 항상 적절하게 노출하는 것을 목적으로 한다. 반도체 웨이퍼(34)의 주변부를 향하여 노광광을 조사하는 광학부(36)를 구비한다. 광학부(36)는 광학부(36)의 하단부와, 반도체 웨이퍼(34)의 주변부와의 거리를 검출하는 집점 센서(37)를 구비한다. 상기 거리가 광학부(36)의 집점 거리에 일치하도록, 집점 센서(37)의 검출값에 의거하여 광학부(36)를 상하로 이동시키는 위치 조정 기구(38)를 구비한다.
반도체 웨이퍼, 광학부, 집점 센서, 위치 조정 기구, 위치 조정 모터

Description

웨이퍼 주변 노광 장치 및 웨이퍼 주변 노광 방법{Apparatus for Exposing Periphery of Wafer and Method for Exposing Periphery of Wafer}
도1은 본 발명의 실시 형태1의 웨이퍼의 주변 노광 장치의 주요부를 표시한 도면.
도2는 실시 형태1의 웨이퍼 주변 노광 장치에 있어서 실행되는 일련의 처리의 내용을 표시한 플로우차트.
도3은 반도체 장치의 임의의 층(제i층)을 대상으로서 실행되는 일반적인 처리의 흐름을 표시한 플로우차트.
도4는 시너에 의해 주변부가 제거된 레지스트의 상태를 설명하기 위한 도면.
도5는 도4에 도시하는 레지스트를 마스크로서 에칭 공정이 행해진 경우에 형성되는 상태를 표시한 도면.
도6은 주변 노광 처리 및 현상 처리에 의해 주변부가 제거된 레지스트의 상태를 설명하기 위한 도면.
도7은 도6에 도시하는 레지스트를 마스크로서 에칭 공정이 행해진 경우에 형성되는 상태를 표시한 도면.
도8은 종래의 웨이퍼 주변 노광 방법의 문제점을 설명하기 위한 도면.
도9는 종래의 웨이퍼 주변 노광 방법의 문제점을 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
30 : 척 구동 모터
32 : 척
34 : 반도체 웨이퍼
36 : 광학부
37 : 집점 센서
38 : 위치 조정 기구
40 : 위치 조정 모터
본 발명은 웨이퍼 주변 노광 장치 및 웨이퍼 주변 노광 방법에 관한 것이며, 특히, 반도체 웨이퍼상에 도포된 레시스트의 주변부를 정밀도 좋게 노광하기 위한 웨이퍼 주변부 노광 장치 및 웨이퍼 주변부 노광 방법에 관한 것이다.
도3은, 종래의 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 1개의 층(여기서는「제i층」이라 함)을 대상으로서 실행되는 일반적인 처리의 흐름을 표시한 플로우차트이다. 도3에 도시하는 처리에서는, 우선, 반도체 웨이퍼의 상에 스핀코터에 의해서 레지스트가 도포된다(스텝100).
반도체 웨이퍼의 주변부에 도포된 레지스트는, 후공정에서 반도체 웨이퍼의 보유 지지 기구 등과 간섭하면 이물질을 생성시킨다. 이와 같은 이물질의 발생을 방지하기 위해, 웨이퍼 주변부에 도포된 레지스트는 스핀코터의 내부에서, 시너에 의해, 1 mm 정도의 폭에서 제거된다(스텝102).
다음에, 반도체 웨이퍼는 스텝퍼에 의한 패턴 노광 처리에 부착된다(스텝104). 이 노광 처리에 의해, 반도체 웨이퍼상의 레지스트에, 원하는 패턴에서 노광광이 조사된다.
반도체 웨이퍼는 또, 주변 노광기에 의한 주변 노광 처리에 부착된다(스텝106). 주변 노광기는 웨이퍼 주변부를 원하는 폭(예를 들면 2 mm 또는 3 mm)으로 노광하기 위한 장치이다.
패턴 노광 처리, 및 주변 노광 처리의 쌍방이 완료되면, 다음에, 레지스트의 현상 공정이 행해진다(스텝108). 이 처리가 실행됨으로써, 웨이퍼 주변부에 위치하는 레지스트 원하는 폭(2 mm 또는 3 mm)으로 제거되는 동시에, 반도체 웨이퍼 상의 레지스트가 원하는 패턴으로 패턴닝된다.
이후, 상기와 같이 패턴닝된 레지스트를 마스크로서, 반도체 웨이퍼를 에칭하거나, 또는 반도체 웨이퍼에 불순물을 주입하거나 하는 처리가 실행된다(스텝110).
도4는, 상술한 일련의 처리에 의해 가공되는 반도체 웨이퍼의 평면도 및 단면도를 도시한다. 보다 구체적으로는, 도4의 (a)는, 상기 스텝(102)의 처리가 완료된 후, 즉, 웨이퍼 주변부의 레지스트(12)가 시너에 의해 제거된 후의 반도체 웨이퍼(10)의 평면도를 도시한다. 또, 도4의 (b)는, 반도체 웨이퍼(10)를 도4의 (a)에 도시하는 A-A직선에 따라서 절단함으로써 얻어진 단면도를 도시한다. 도4의 (b)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 주변부의 레지스트(12)가 시너에 의해서 제거되는 경우에, 레지스트(12)의 단부면에는 경사가 형성된다. 또, 여기서는 도4의 (b)에 도시한 바와 같이, 레지스트(12)가, 제1층 막(14)의 상에 도포되어 있는 것으로 한다.
도5는, 제1층 막(14)이 도4의 (b)에 도시하는 레지스트(12)를 마스크로서 에칭된 경우에 형성되는 상태를 도시한다. 레지스트(12)의 단부면이 도4의 (b)에 도시한 바와 같이 경사되어 있으면, 레지스트(12)의 최외주 부분은 에칭의 과정에서 마스크로서 충분히 기능하지 않는다. 이 때문에, 이와 같은 레지스트(12)가 마스크로서 이용되면, 도5에 도시한 바와 같이, 제1층 막(14)의 단부면 부근이 불충분하게 에칭되어, 그 결과, 이물질이 발생하기 쉬운 상태가 형성된다.
도6의 (a)는, 상기 스텝(108)의 처리가 완료된 후, 즉, 웨이퍼 주변부의 레지스트(12)가, 주변 노광 처리 및 현상 처리에 의해 제거된 후의 반도체 웨이퍼(10)의 평면도를 도시한다. 또, 도6의 (b)는, 반도체 웨이퍼(10)를 도6의 (a)에 도시하는 A-A직선에 따라서 절단함으로써 얻어지는 단면도를 도시한다.
도6의 (b)에 도시한 바와 같이, 주변 노광 처리 및 현상 처리에 따르면, 레지스트(12)의 주변부를 그 단부면이 거의 수직으로 되도록 제거할 수 있다. 이와 같은 레지스트(12)가 마스크로서 이용되는 경우, 도7에 도시한 바와 같이, 제1층 막(14)을 적절한 상태, 즉, 이물질을 생성시키기 어려운 상태로 에칭할 수 있다. 이 때문에, 상술한 종래의 제조 방법에 따르면, 반도체 장치의 제i층을 적절하게 가공할 수 있다.
그러나, 반도체 장치를 제조하는 과정에서는 반도체 웨이퍼(10)상에 복수의 층을 형성할 필요가 있다. 예를 들면, 도8은 반도체 웨이퍼(10)상에 제1층 막(16) 내지 제5층 막(24)이 형성되고, 또 그 위에 레지스트(12)가 도포된 상태를 도시한다. 이 경우, 제5층 막(24)상에서 레지스트(12)의 주변 부분을 노광하여 그 주변 부분을 제거할 필요가 생긴다.
레지스트(12)의 주변부를 노광하기 위한 종래의 주변 노광기는 노광광의 집점 위치가 반도체 웨이퍼(10)의 표면 위치와 거의 일치하도록 구성되어 있다. 이 때문에, 레지스트(12)가 제5층 막(24)상에 형성되면, 주변 노광기로부터 조사되는 노광광의 집점 위치가 레지스트(12)의 존재하는 위치와 일치하지 않는 사태가 발생된다.
도9는, 노광광의 집점 위치와 레지스트(12)의 표면 위치가 일치하지 않은 경우에, 현상 공정 후에 얻어지는 상태를 도시한다. 이 경우, 레지스트(12)의 주변부가 적절하게 활성화되지 않으므로, 레지스트(12)의 단부면에는 얼마 안되는 경사가 형성된다. 레지스트(12)의 단부면에 이와 같은 경사가 형성되면, 도5에 도시하는 경우와 마찬가지로, 제5층 막(24)은 에칭 등의 처리 후에 이물질을 생성시키기 쉬운 상태로 된다. 이러한 점에서, 종래의 제조 방법은 에칭의 대상 막 등의 단부로부터 발생하는 이물질의 문제를 완전하게 해결하는 것은 없었다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 레지스트 막이 어떠한 층 위에 형성되어 있는 경우로서도, 그 레지스트 막의 주변부를 항상 적 절하게 노출할 수 있는 웨이퍼 주변 노광 장치를 제공하는 것을 제1의 목적으로 한다.
또, 본 발명은 레지스트 막이 어떠한 층 위에 형성되어 있는 경우로서도, 그 레지스트 막의 주변부를 항상 적절하게 노출하기 위한 웨이퍼 주변 노광 방법을 제공하는 것을 제2의 목적으로 한다.
청구항1에 기재된 발명은 반도체 웨이퍼의 주변부를 노광하기 위한 웨이퍼 주변 노광 장치로서,
반도체 웨이퍼의 주변부를 향하여 노광광을 조사하는 광학부와,
상기 주변부의 높이를 검출하는 센서와,
상기 센서의 검출값에 의거하여, 상기 광학부로부터 발생되는 노광광의 집점 위치를 조정하는 집점 위치 조정 기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항2에 기재된 발명은 청구항1에 기재된 웨이퍼 주변 노광 장치로서,
상기 센서는 상기 광학부와 상기 주변부와의 거리를 검출하는 집점 센서를 포함하고,
상기 집점 위치 조정 기구는 상기 광학부로부터 발생되는 노광광의 집점이, 상기 주변부의 표면 높이와 일치하도록 상기 노광광의 집점 위치를 조정하는 것을 특징으로 한다.
청구항3에 기재된 발명은 청구항1 또는 2에 기재된 웨이퍼 주변 노광 장치로서,
상기 집점 위치 조정 기구는 상기 광학부와 상기 주변부의 상대 위치를 조정 하는 위치 조정 기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항4에 기재된 발명은 청구항1 또는 2에 기재된 웨이퍼 주변 노광 장치로서, 상기 집점 위치 조정 기구는 상기 광학부로부터 발생되는 노광광의 집점 거리를 조정하는 줌기구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항5에 기재된 발명은 반도체 웨이퍼의 주변부를 노광하기 위한 웨이퍼 주변 노광 방법으로서,
반도체 웨이퍼의 주변부의 높이를 검출하는 검출 스텝과,
상기 주변부의 높이에 의거하여, 상기 주변부를 향하여 조사되는 노광광의 집점 위치를 조정하는 조정 스텝과,
상기 조정 스텝 후에, 상기 주변부를 향하여 노광광을 조사하는 노광 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항6에 기재된 발명은 청구항5에 기재된 웨이퍼 주변 노광 방법으로서,
상기 검출 스텝은 노광광을 발하는 광학부와 상기 주변부와의 거리를 검출하는 스텝을 포함하고,
상기 조정 스텝은 상기 광학부로부터 발생되는 노광광의 집점이, 상기 주변부의 표면 높이와 일치하도록 상기 노광광의 집점 위치를 조정하는 집점 조정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항7에 기재된 발명은 청구항6에 기재된 웨이퍼 주변 노광 방법으로서, 상기 집점 조정하는 스텝은 상기 광학부와 상기 주변부의 상대 위치를 조정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
청구항8에 기재된 발명은 청구항 6에 기재된 웨이퍼 주변 노광 방법으로서, 상기 집점 조정 스텝은 상기 광학부가 구비되는 줌기구를 구동하여 상기 노광광의 집점 거리를 조정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 이 발명의 실시 형태에 관해서 설명한다. 또, 각 도면에 있어서 공통되는 요소에는 동일한 부호를 사용하여 중복하는 설명을 생략한다.
<실시 형태1>
도1은 본 발명의 실시 형태1의 웨이퍼 주변 노광 장치의 주요부를 표시하는 도를 도시한다. 도1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 웨이퍼 주변 노광 장치는 척 구동 모터(30)를 구비하고 있다. 척 구동 모터(30)상에는 척(32)이 설치되어 있다. 척(32)은 그 위에 놓여진 반도체 웨이퍼(34)를 유지하는 부재이다. 척 구동 모터(30)는 척(32)과 동시에, 척(32)상에 유지되는 반도체 웨이퍼(34)를 지면에 수직인 평면 내에서 회전시킬 수 있다.
척(32)의 상방에는 광학부(36)가 설치되어 있다. 광학부(36)는 그 하단부에 반도체 웨이퍼(34)의 주변부를 향해서 소정 폭의 노광광을 조사하는 노광광 조사부(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 본 실시 형태의 웨이퍼 주변 노광 장치는 광학부(36)가 노광광을 발생하고 있는 상황하에서 척 구동 모터(30)를 회전시킴으로써, 반도체 웨이퍼(34)의 주변부, 보다 구체적으로는 반도체 웨이퍼(34)의 최외주에 위치하는 소정 폭의 환형부분에 노광광을 조사할 수 있다.
광학부(36)는 또한, 그 하단부에 집점 센서(37)를 구비하고 있다. 집점 센서(37)는 광학부(36)의 하단부에서 반도체 웨이퍼(34)의 표면까지의 거리, 즉, 노광면까지의 거리를 검출할 수 있다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼(34)의 표면에 레지스트가 도포되어 있는 경우, 집점 센서(37)는 광학부(36)의 하단부로부터 그 레지스트의 표면까지의 거리를 검출할 수 있다. 집점 센서(37)에 의해 검출된 상기의 거리는 도시하지 않은 제어 유닛에 공급된다.
광학부(36)는 위치 조정 기구(38)에 의해 유지되어 있다. 위치 조정 기구(38)에는 광학부(36)의 위치를 상하에 변화시켜 얻은 위치 조정 모터(40)를 구비하고 있다. 위치 조정 모터(40)는 상기의 제어 유닛(도시하지 않음)에 의해서 제어된다.
본 실시 형태의 웨이퍼 주변 노광 장치는 도3에 도시한 스텝(106)의 처리(주변 노광 처리)를 실행하는 장치이다. 즉, 본 실시 형태의 웨이퍼 주변 노광 장치는 도3에 도시하는 스텝(100 내지 104)의 처리가 실시된 반도체 웨이퍼에 주변 노광 처리를 실시하기 위해서 이용된다. 그리고, 본 실시 형태의 장치에서 처리된 반도체 웨이퍼는 이후, 도3에 도시하는 스텝(108, 110) 등의 처리에서 부착된다. 스텝(100 내지 104, 108 및 110)의 처리는 종래의 처리와 다르지 않으므로, 여기에서는 그 설명은 생략한다.
이하에서는 도2를 참조하여, 본 실시 형태의 웨이퍼 주변 노광 장치가 주변 노광 처리의 실현에 따라서 실행되는 일련의 처리에 관하여 설명한다. 또한, 도2에 도시하는 일련의 처리는 상기의 제어 유닛이 미리 기억하는 프로그램에 따라 동 작함으로써 순차적으로 실행된다.
도2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 웨이퍼 주변 노광 장치에서는, 우선, 집점 센서(37)의 검출 결과에 의거하여, 광학부(36)의 하단부에서 반도체 웨이퍼(36)의 표면(노광면)까지의 거리가 검출된다(스텝120).
다음에, 검출된 상기의 거리에 의거하여, 광학부(36)의 위치가 조정된다(스텝122). 보다 구체적으로는, 검출된 상기의 거리가 미리 기억되어 있는 광학부(36)의 집점 거리와 일치하도록, 위치 조정 모터(40)가 구동된다. 그 결과, 노광면의 높이의 변동에 관계없이, 노광면과 광학부(36)과의 상대 위치는 항상 적절한 관계로 제어된다.
다음에, 광학부(36)에 노광광을 발생시키고 또한, 척 구동 모터(30)를 회전시킴으로써, 반도체 웨이퍼(34)의 주변부를 노광하는 처리가 행해진다(스텝124). 이 노광 처리가 실행됨으로써, 반도체 웨이퍼(34)상의 레지스트는 최적한 집점 조건으로 노광된다. 따라서, 이 후, 형상 처리(도3 중의 스텝108)가 실행되면, 반도체 웨이퍼(34)상의 레지스트는 그 단부면이 거의 수직으로 되도록 패터닝된다.
이와 같이, 본 실시 형태의 웨이퍼 주변 노광 장치에 따르면, 노광면의 높이의 변동에 관계없이, 반도체 웨이퍼(34)상의 레지스트를 항상 적절한 상태로 패터닝할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 웨이퍼 주변 노광 장치를 이용함으로써, 반도체 장치의 제조 과정에 있어서의 이물질의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
그런데, 상기의 실시 형태에서는 집점 센서(37)에 의해서 검출되는 광학부(36)와 노광면과의 거리에 의거하여 광학부(36)의 위치를 조정하는 것으로 하지만, 광학부(36)의 위치 조정의 기초 데이터는 집점 센서(37)에 의해 검출되는 상기의 거리에 한정되는 것은 아니다. 즉, 광학부(36)의 위치는 광학부(36)의 밖에 설치된 센서에 의해 검출되는 노광면의 높이에 의거하여 조정하는 것으로 하여도 된다.
또, 상기의 실시 형태에서는 광학부(36)의 위치를 조정함으로써 최적의 집점 조건의 실현을 도모하고 있지만, 최적의 집점 조건을 실현하기 위한 방법은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 광학부(36)를 고정하여 반도체 웨이퍼(34)측을 상하로 이동시킴으로써 최적한 집점 조건을 실현하여도 된다. 또한, 광학부(36)에 줌기구를 제공하여, 그 줌기구에 의해 광학부(36)의 집점 거리를 변화시킴으로써 최적의 집점 조건을 실현하여도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼의 표면에 도포되는 레지스트의 높이의 변동, 즉, 노광면의 높이의 변동에 상관없이, 항상 최적한 집점 조건에서 그 주변부를 노광할 수 있다. 이 때문에, 본 발명에 따르면, 반도체 장치의 품질을 안정화시키는 동시에, 그 수율을 높일 수 있다.

Claims (8)

  1. 반도체 웨이퍼의 주변부를 노광하기 위한 웨이퍼 주변 노광 장치로서,
    반도체 웨이퍼의 주변부를 향하여 노광광을 조사하는 광학부와,
    상기 광학부와 상기 주변부와의 거리를 검출하는 집점 센서와,
    상기 집점 센서의 검출값에 의거하여, 상기 광학부로부터 발생되는 노광광의 집점이 상기 주변부의 표면 높이와 일치하도록 상기 노광광의 집점 위치를 조정하는 집점 위치 조정 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 주변 노광 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 집점 위치 조정 기구는 상기 광학부와 상기 주변부의 상대 위치를 조정하는 위치 조정 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 주변 노광 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 집점 위치 조정 기구는 상기 광학부로부터 발생되는 노광광의 집점 거리를 조정하는 줌기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 주변 노광 장치.
  5. 반도체 웨이퍼의 주변부를 노광하기 위한 웨이퍼 주변 노광 방법으로서,
    반도체 웨이퍼의 주변부의 높이를 검출하는 검출 스텝과,
    상기 주변부의 높이에 의거하여, 상기 주변부를 향하여 조사되는 노광광의 집점 위치를 조정하는 조정 스텝과,
    상기 조정 스텝 후에, 상기 주변부를 향하여 노광광을 조사하는 노광 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 주변 노광 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 검출 스텝은 노광광을 발하는 광학부와 상기 주변부와의 거리를 검출하는 스텝을 포함하고,
    상기 조정 스텝은 상기 광학부로부터 발생되는 노광광의 집점이, 상기 주변부의 표면 높이와 일치하도록 상기 노광광의 집점 위치를 조정하는 집점 조정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 주변 노광 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 집점 조정하는 스텝은 상기 광학부와 상기 주변부의 상대 위치를 조정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 주변 노광 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 집점 조정 스텝은 상기 광학부가 구비하는 줌기구를 구동하여 상기 노광광의 집점 거리를 조정하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 주변 노광 방법.
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