KR100696380B1 - 엣지 노광 웨이퍼 방법 - Google Patents

엣지 노광 웨이퍼 방법 Download PDF

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Abstract

엣지 노광 웨이퍼 방법을 제공한다. 이 방법은 엣지 노광 웨이퍼의 기준 위치를 감지하는 단계를 포함한다. 상기 기준 위치으로부터 소정거리 이격된 위치에 엣지 노광 웨이퍼 경계 설정하여 웨이퍼 엣지를 노광한다. 최초 엣지 노광 웨이퍼의 경계는 웨이퍼 엣지를 기준으로 설정될 수 있고, 그 이후 단계의 엣지 노광 웨이퍼의 경계는 이전 단계의 엣지 노광 웨이퍼의 경계를 기준으로 설정될 수 있다.
EEW, WEE, 웨이퍼, 노광

Description

엣지 노광 웨이퍼 방법{METHOD OFEDGE EXPOSURE WAFER}
도 1은 엣지 노광된 웨이퍼를 나타낸 도면.
도 2는 종래기술에 따른 엣지 노광 웨이퍼 방법을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 엣지 노광 웨이퍼 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명에 따른 엣지 노광 웨이퍼 방법을 나타낸 흐름도.
도 6 내지 도 8은 각각 본 발명의 실시예들에 따른 엣지 노광된 웨이퍼의 단면도.
본 발명은 반도체 장치의 제조과정에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼의 엣지를 노광하는 엣지 노광 웨이퍼 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조과정에서 사진공정은 웨이퍼 상에 포토레지스트를 코팅하는 코팅공정과, 포토레지스트막에 레티클을 이용하여 선택적으로 패턴을 노광하는 노광공정과, 노광된 포토레지스트막을 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 현상공정으로 이루어진다.
웨이퍼의 엣지 부근에는 웨이퍼의 유효영역보다 패턴들의 크기가 불균하고 웨이퍼와 박막의 접착력이 낮은 형태로 형성된다. 웨이퍼 엣지 부근에 형성된 물질이 공정 중에 떨어지면 유효영역에 접착되어 패턴 불량을 유발하고, 제조 장치의 오염이 가속된다.
포토레지스트 코팅공정에는 웨이퍼 엣지 부근을 노광하여 이후 식각공정에서 웨이퍼 엣지 부근의 물질막이 식각되도록 하는 엣지 노광 웨이퍼 공정이 포함되어 있다. 포토레지스트막 코팅공정에서 엣지 노광 웨이퍼가 실시되면 도 1에 도시된 것과 같이 웨이퍼(10)의 가장자리에 소정폭의 웨이퍼 엣지 노광 영역(EEW)이 형성된다. 현 단계에서 형성된 물질막이 이전 단계의 엣지 노광 웨이퍼의 경계를 선택적으로 덮거나 덮지 않도록 하기 위해서는 엣지 노광 웨이퍼 공정에서 노광되는 웨이퍼 엣지의 폭을 적절하게 설정하여야 한다.
도 2는 종래기술에 따른 엣지 노광 웨이퍼의 폭을 설정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 엣지 웨이퍼 노광을 실시하기 위해서는 웨이퍼의 센터링이 선행되어야 한다. 종래에는 웨이퍼 크기에 따라 웨이퍼의 중심(Cw)으로부터 웨이퍼 엣지(A0 )까지의 거리를 계산하였다. 300㎜ 웨이퍼인 경우 웨이퍼 중심(Cw)으로부터 계산하여 150㎜ 이격된 거리에 가상의 웨이퍼 엣지(A0 )를 설정한다.
최초 엣지 노광 웨이퍼 단계에서는 상기 웨이퍼 엣지(A0 )로부터 소정거리(EEW0) 이격된 지점(A1)을 설정하여 엣지 웨이퍼 노광을 실시한다.
엣지 노광 웨이퍼 공정은 장비에 따라 일정한 위치오차(e)를 가진다. 따라서, 첫번째 엣지 노광 웨이퍼의 경계(A1)은 웨이퍼 엣지(A0 )로부터 EEW0±e만큼 이격된 위치에 형성된다. 두번째 단계에서는 첫번째 엣지 노광 웨이퍼 단계의 위치오차(e)와 두번째 단계의 위치오차(e)를 더한 위치를 목표로 상기 웨이퍼 엣지(A0 )로부터 EEW0+2e만큼 이격된 지점에 엣지 노광 웨이퍼 경계(A2)를 설정한다. 계속해서 세번째 단계에서는 두번째 엣지 노광 웨이퍼 단계의 위치오차(e)와 세번째 단계의 위치 오차(e)를 더한 위치를 목표로 상기 웨이퍼 엣지(A0 )부터 EEW0+4e 이격된 지점에 엣지 노광 웨이퍼 경계(A3)를 설정한다.
종래의 엣지 노광 웨이퍼 방법에 따르면, 각각의 엣지 노광 웨이퍼의 경계는 웨이퍼 엣지로부터 계산되어 설정된다. 따라서, 종래의 엣지 노광 웨이퍼 방법은 장비가 가지는 고유의 위치오차로 인해 이전 단계의 위치오차와 현 단계의 위치오차의 합인 허용오차를 가진다. 따라서, 현 단계의 엣지 노광 웨이퍼 경계가 전 단계의 엣지 노광 웨이퍼 경계와 일치하거나 웨이퍼 경계로부터 멀리 이격되도록 하기 위해서 n번째 단계의 엣지 노광 웨이퍼 경계(An)는 웨이퍼 엣지(A0 )로부터 EEW0+2(n-1)e 이격된 지점에 설정된다. 즉, 엣지 노광 웨이퍼 회수(n)가 많아질 수록 위치오차로 인해 엣지 노광 웨이퍼에 필요한 폭이 장비의 위치오차 합인 허용오차(2e)만큼 증가하여 웨이퍼 상의 유효면적이 줄어든다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 노광 경계 설정의 허용오차가 작은 엣지 노광 웨이퍼 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 웨이퍼 상에 엣지 노광 웨이퍼에 필요한 폭을 줄일 수 있는 엣지 노광 웨이퍼 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 엣지 노광 웨이퍼의 기준 위치를 감지하여 상기 위치를 기준으로 엣지 노광 웨이퍼의 경계를 설정하는 방법을 제공한다.
이 방법은 엣지 노광 웨이퍼의 기준 위치를 감지하는 단계를 포함한다. 상기 기준 위치으로부터 소정거리 이격된 위치에 엣지 노광 웨이퍼 경계 설정하여 웨이퍼 엣지를 노광한다. 최초 엣지 노광 웨이퍼의 경계는 웨이퍼 엣지를 기준으로 설정될 수 있고, 그 이후 단계의 엣지 노광 웨이퍼의 경계는 이전 단계의 엣지 노광 웨이퍼의 경계를 기준으로 설정될 수 있다.
상기 기준 위치는 광센서를 이용하여 광신호의 변화를 측정함으로써 용이하게 감지될 수 있다. 예를 들자면, 웨이퍼 엣지의 경우 웨이퍼의 상,하부에 발광부와 수광부를 설치하여 발광부에서 조사된 빛이 웨이퍼에 의해 차단된 영역과 수광부에 입사되는 영역의 경계로 부터 감지할 수 있고, 이전 단계의 엣지 노광 웨이퍼의 경계는 웨이퍼에 빛을 조사하였을 때, 엣지 노광 웨이퍼의 경계에서 반사광의 신호변화를 측정함으로써 감지할 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. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엣지 노광 웨이퍼 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 엣지 노광 웨이퍼 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따르면 최초 엣지 노광 웨이퍼 단계에서는 웨이퍼의 엣지(A0')를 우선 감지하여 이를 기준 위치로 설정한다(S1 단계). 종래에는 웨이퍼 크기에 따라 웨이퍼 중심으로부터 웨이퍼 엣지까지 거리를 계산하여 가상의 웨이퍼 엣지(A0)를 기준위치로 설정하였으나, 웨이퍼의 엣지를 직접 감지하여 실제 웨이퍼 엣지(A0')를 기준 위치로 설정한다. 웨이퍼 엣지는 광센서를 이용하여 감지해낼 수 있다. 예컨대, 웨이퍼의 상,하부에 2차원적인 픽셀들로 구성된 발 광소자 및 수광소자를 마주보게 배치하고, 발광소자로부터 수광소자에 입사되는 빛이 웨이퍼에 의해 차단되는 픽셀을 이용하여 웨이퍼의 엣지를 감지할 수 있다. 다른 방법으로 레이저 스캐닝 방식 등 주사광을 이용하는 등 다양한 방법으로 웨이퍼의 엣지를 감지할 수 있다. 감지된 실제 웨이퍼의 엣지(A0')로부터 소정거리(EEW0')만큼 이격된 위치에 첫번째 엣지 노광 웨이퍼 경계(A1')를 설정한다(S2 단계). 웨이퍼 엣지(A0')와 첫번째 엣지 노광 웨이퍼 경계(A1') 사이의 폭 EEW0'인 영역은 최초의 웨이퍼 엣지 노광 영역이 된다. 웨이퍼 엣지(A0')와 첫번째 엣지 노광 웨이퍼 경계(A1') 사이의 폭 EEW0'인 웨이퍼 엣지를 노광(EEW0)한다(S3 단계). 웨이퍼 상에 코팅된 포토레지스트막에 자외선 또는 레이저광을 조사하여 웨이퍼 엣지를 노광할 수 있다. 엣지 노광 웨이퍼가 실시된 웨이퍼는 레티클을 이용하여 유효영역의 포토래지스트막을 노광하는 노광 공정과, 포토레지스트막을 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 현상공정을 거친다. 계속해서, 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 사용한 식각공정과 포토레지스트 패턴 제거공정 및 막 형성공정 등 여러가지 공정이 진행된다.
반도체 장치의 제조공정이 진행되는 동안 두번째 엣지 노광 웨이퍼 공정이 요구되는 단계에서 웨이퍼의 중심이 회전척의 중심에 위치하도록 웨이퍼 센터링을 실시한다. 첫번째 엣지 노광 웨이퍼 단계에서는 노광 경계를 설정하기 위한 기준점으로 웨이퍼 엣지(A0')를 감지하였다. 그러나, 두번째 엣지 노광 웨이퍼 단계에서는 웨이퍼 엣지(A0')를 감지하지 않고, 첫번째 엣지 노광 웨이퍼의 경계(A1')를 감지한다(S4 단계). 선행공정에서 웨이퍼 엣지가 노광된 포토레지스트 패턴을 이용하여 식각공정이 진행되면, 엣지 노광 웨이퍼 경계가 하부막에 전사된다. 현 단계의 기준 위치는 전 단계의 엣지 노광 웨이퍼의 경계, 즉 하부막에 전사된 전단계의 엣지 노광 웨이퍼의 경계를 감지하여 설정한다.
웨이퍼의 엣지를 감지하는 경우에는 웨이퍼의 상,하부에 서로 대향하는 발광센서 및 수광센서를 설치하여 웨이퍼에 의해 빛이 차단되는 신호를 이용하여 웨이퍼 엣지의 위치를 감지할 수 있다. 이에 비해, 웨이퍼 상에 위치하는 전 단계의 엣지 노광 웨이퍼의 경계는 이와는 다른 구성의 장치로 감지할 수 있다. 즉, 웨이퍼 상부에서 웨이퍼로 빛을 조사하는 발광센서와, 엣지 노광 웨이퍼의 경계에서 난반사 또는 산란되어 신호가 변경된 반사광을 수광센서로 감지하여 처리함으로써 엣지 노광 웨이퍼의 경계 위치를 측정할 수 있다.
감지된 첫번째 엣지 노광 웨이퍼의 경계(A1')로부터 소정거리 이격된 위치에 두번째 엣지 노광 웨이퍼의 경계(A2')를 설정한다(S5 단계). 두번째 엣지 노광 웨이퍼의 경계(A2')는 첫번째 엣지 노광 웨이퍼의 경계(A1')로부터 장비의 위치오차(e)만큼 이격된 위치(EEW0'+e)에 설정한다. 종래에는 가상의 웨이퍼 엣지(A0)로부터 엣지 노광 웨이퍼의 경계(An)을 계산하기 때문에, 현 단계의 위치오차와 이전 단계의 위치오차의 합인 공정 허용오차(2e)만큼의 폭이 필요하였다. 그러나, 본 발명에서 는 이전 단계의 노광 경계(A1')를 기준으로 현 단계의 노광 경계(A2')를 설정하기 때문에 장비의 위치오차(e)만을 고려하여 엣지 노광 웨이퍼 공정을 실시할 수 있다. 상기 설정된 두번째 엣지 노광 웨이퍼의 경계(A2')를 적용하여 웨이퍼 엣지 노광을 실시한다(S6 단계).
반도체 장치를 제조하는 동안 엣지 노광 웨이퍼 공정은 수차례 반복된다. 최초 엣지 노광 웨이퍼가 실시된 이후에는 이전 단계의 엣지 노광 웨이퍼 경계를 기준으로 현재 단계의 엣지 노광 웨이퍼의 경계를 설정할 수 있다.
도 3 및 도 5를 참조하면, n번째 엣지 노광 웨이퍼 단계에서 n-1번째 엣지 노광 웨이퍼 경계(An-1')을 감지한다(S11 단계). 상기 n-1번째 엣지 노광 웨이퍼 경계(An-1')를 기준으로 n번째 엣지 노광 웨이퍼 경계(An')를 설정한다(S12 단계). 상기 n번째 엣지 노광 웨이퍼 경계(An')는 n-1번째 엣지 노광 웨이퍼 경계(An-1')로부터 장비의 위치오차(e)만큼 이격된 위치에 설정할 수 있다. 상기 엣지 노광 웨이퍼 경계(An')를 기준으로 웨이퍼 엣지 노광을 실시한다(S13 단계).
계속해서 반도체 제조공정을 진행하고, n+1번째 엣지 노광 웨이퍼 단계에서 n번째 엣지 노광 웨이퍼 경계(An')를 감지한다(S14 단계). 상기 n번째 엣지 노광 웨이퍼 경계(An')를 기준으로 n+1번째 엣지 노광 웨이퍼 경계(An+1')를 설정한다(S15 단계). 상기 n+1번째 엣지 노광 웨이퍼 경계(An+1')는 n번째 엣지 노광 웨이퍼 경계 (An')로부터 장비의 위치오차(e)만큼 이격된 위치에 설정할 수 있다. 상기 엣지 노광 웨이퍼 경계(An+1')를 기준으로 웨이퍼 엣지 노광을 실시한다(S16 단계).
n번의 엣지 노광 웨이퍼를 실시하기 위해서 종래에는 웨이퍼 엣지로부터 EEW0+2(n-1)e 만큼의 엣지 노광 웨이퍼 폭(width of EEW)가 필요하였다. 그러나, 본 발명에 따를 경우, n번의 엣지 노광 웨이퍼를 실시하는데 EEW0+(n-1)e 만큼의 엣지 노광 웨이퍼 폭(width of EEW)가 필요하다. 즉, 종래에 비해 본 발명을 적용하면 (n-1)e 폭의 웨이퍼 영역을 유효 영역으로 사용할 수 있다.
엣지 노광 웨이퍼를 실시함으로써 웨이퍼 엣지 부근에 형성된 불규칙적인 패턴 및/또는 접착력이 약한 막을 제거하여 유효 영역에 형성된 패턴 및 제조장치의 오염을 방지할 수 있다. 반도체 장치는 웨이퍼와 접착력이 약한 물질, 하부막과 접착력이 강한 물질, 절연성 물질 및 도전성 물질 등 다양한 물질들로 구성된다. 따라서, 이들 물질의 성질에 따라 웨이퍼 가장자리에서 상부막이 하부막을 덮는 것이 유리하거나, 하부막이 상부막으로부터 외부로 노출되는 것이 유리한 경우가 있다.
도 6 내지 도 8에 도시된 것과 같이, 본 발명은 웨이퍼 가장자리에서 하부막이 상부막 외부로 노출된 구조(도 6)와, 상부막이 하부막을 덮는 구조(도 7) 및 어느 층의 막은 하부막을 덮고 어느 층의 막은 상부막 외부로 돌출된 구조(도 8) 등 여러 실시형태에 적용될 수 있다.
도 6에 도시된 것과 같이, 상부로 갈수록 막들(52, 54, 56)이 웨이퍼 엣지 (A0')로부터 순차적으로 멀어지는 경계(A1', A2', A3')를 가지도록 본 발명을 적용할 수 있다. 이 때, 각 경계는 장비의 위치오차(e) 이내의 거리가 되어 종래에 비해 엣지 노광 웨이퍼 폭이 작다. 도 7에 도시된 것과 같이, 상부로 갈수록 막들(62, 64, 66)이 웨이퍼 엣지(A0')로부터 가까워지는 경계(A1', A2', A3')를 가지도록 형성할 수도 있다. 이 경우에도 각 경계는 장비의 위치오차(e) 이내의 거리가 이격된다.
도 8은 첫번째 막(72)는 두번째 막(74) 외부로 노출되고, 세번째 막(76)은 두번째 막(74)을 덮는 형태를 도시한다. 이 경우에도, 두번째 막의 경계(A2'')는 첫번째막의 경계(A1'')을 기준으로 설정한다. 그러나, 세번째 막의 위치를 고려하여 이 경우에는 첫번째 막의 경계(A1'')으로부터 위치오차의 2배수(2e)만큼 이격된 위치에 두번째 막의 경계(A2'')를 설정하고, 세번째 막의 경계(A3'')의 두번째 막의 경계(A2'')를 기준으로 위치오차(e)만큼 이격된 위치에 설정할 수 있다.
상술한 것과 같이 본 발명에 따르면 엣지 노광 웨이퍼에 필요한 영역의 폭을 줄일 수 있고, 웨이퍼 상의 유효 영역의 면적을 증가시킬 수 있다. 따라서, 동일한 칩 면적을 가지는 반도체 소자를 제조하는 경우 웨이퍼에서 얻어지는 칩의 수가 종래에 비해 증가한다.

Claims (12)

  1. 엣지 노광 웨이퍼의 기준 위치를 감지하는 단계;
    상기 기준 위치으로부터 소정거리 이격된 엣지 노광 웨이퍼 경계 설정하는 단계; 및
    웨이퍼 엣지를 노광하는 단계를 포함하는 엣지 노광 웨이퍼 방법.
  2. 청구항 1에서,
    기준위치는 광센서를 사용하여 기준위치의 경계에서 변화되는 광신호를 측정함으로써 감지하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 노광 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    웨이퍼의 엣지를 최초 엣지 노광 웨이퍼의 기준위치로 설정하는 것을 특징으로 하는 엣지 노광 웨이퍼 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    전 단계의 엣지 노광 웨이퍼의 경계를 현 단계의 엣지 노광 웨이퍼의 기준위치로 설정하는 것을 특징으로 하는 엣지 노광 웨이퍼 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 기준위치로부터 웨이퍼 엣지 노광의 위치오차만큼 이격된 위치를 엣지 노광 웨이퍼 경계로 설정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 노광 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 웨이퍼를 센터링하는 단계;
    전 단계의 엣지 노광 웨이퍼 경계를 감지하는 단계;
    상기 전 단계의 엣지 노광 웨이퍼 경계로부터 소정거리 이격된 위치에 엣지 노광 웨이퍼 경계를 설정하는 단계; 및
    웨이퍼 엣지를 노광하는 단계를 포함하는 엣지 노광 웨이퍼 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 전단계의 엣지 노광 웨이퍼 경계는 광센서를 이용하여 엣지 노광 웨이퍼의 경계에서 변화되는 광신호를 측정하여 감지하는 것을 특징으로 하는 엣지 노광 웨이퍼 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    웨이퍼의 상부에 설치된 발광센서에서 조사되어 상기 웨이퍼로부터 반사되는 광신호의 변화를 수광센서에서 감지하여 엣지 노광 웨이퍼의 경계를 감지하는 것을 특징으로 하는 엣지 노과 웨이퍼 방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 전단계의 엣지 노광 웨이퍼의 경계로부터 웨이퍼 엣지 노광의 위치오차만큼 이격된 위치를 현 단계의 엣지 노광 웨이퍼 경계로 설정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 노광 방법.
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