KR100742279B1

KR100742279B1 - 반도체 소자의 제조 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100742279B1
Application number: KR1020050128017A
Authority: KR
Inventors: 이헌정; 채승기
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-07-24
Also published as: US20070157414A1; KR20070066623A; US7556712B2

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 웨이퍼의 전면에 대하여 포토 공정의 조명계 광학 공정을 행하는 조명계 모듈과, 상기 웨이퍼의 이면에 대하여 세정 공정을 행하는 세정 모듈을 포함하는 장치를 이용하여 웨이퍼 이면 세정 공정후 포토 공정을 진행한다. 본 발명에 의하면, 웨이퍼 이면으로부터 파티클을 제거할 수 있어서 웨이퍼 척킹 불량에 따른 촛점불량(defocusing)을 없앨 수 있게 됨으로써 포토 공정의 신뢰성 담보와 생산성 향상 및 수율 개선의 효과가 있다.

반도체, 포토 공정, 조명계, 건식 세정

Description

반도체 소자의 제조 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치를 도시한 구성도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치에 있어서 세정 모듈을 도시한 단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치에 있어서 세정 모듈에서의 동작을 설명하는 단계별 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법을 나타내는 흐름도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100; 반도체 소자의 제조 장치 111,112,113; 풉(FOUP)

120; 세정 모듈 120a; 웨이퍼 홀딩부

120b; 레이저 조사부 121; 웨이퍼 척

123; 웨이퍼 홀더 125; 레이저 소오스

127,128; 미러 129; 렌즈

130; 조명계 모듈 140,150; 버퍼

161,162,163,164; 웨이퍼 반송 로봇

본 발명은 반도체 소자의 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 포토 공정의 촛점불량을 제거할 수 있는 반도체 소자의 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하는데 있어서 디자인 룰(design rule)의 감소는 무엇보다 포토 공정에 대한 엄격하고 정밀한 제어를 요구한다. 레티클을 이용하여 웨이퍼에 특정 패턴을 전사하는 노광 공정과 같은 조명계(Illumination) 공정은 포토 공정 중에서 가장 주요한 공정이라 할 수 있다. 이러한 포토 공정에서의 조명(illumination)을 위한 광학(optics)이나 광원(light source)의 개발과 감광막(photoresist)에 대한 연구와 개발이 종래부터 많이 이루어져 왔다. 그러나, 반도체 제조 공정이 점점 까다로워짐에 따라 노광 공정뿐만 아니라 주변 기술의 개발도 요구되고 있다.

그 중의 하나가 웨이퍼 이면(backside)에 대한 고르기(roughness) 제어이다. 웨이퍼 이면에 의해 웨이퍼의 특정 영역에서 촛점불량(defocusing)이 발생하여 공정 불량으로 이어지는 사례가 점점 많아지고 있다. 웨이퍼 이면의 거친 고르기(roughness)는 주로 파티클(particle)의 흡착에 따른 것으로 전 공정인 증착(deposition)이나 에칭(etching) 공정에서 유발된 파티클이 웨이퍼 이면으로 전사되면서 증착되거나 흡착되면서 발생된다고 여겨지고 있다.

이의 개선을 위해 종래에는 습식 세정(wet cleaning)을 실시해주고 있다. 그런데, 습식 세정은 웨이퍼 전면(front side)에 대한 파티클 기타 오염물질 제거가 주목적이다. 더구나, 근래에는 유연한(flexible) 공정 대응과 웨이퍼 전면으로의 파티클 전사를 막기 위하여 매엽 설비가 더 확대 적용되어 가고 있는 추세이다. 설령, 습식 세정을 적용한다 할지라도 세정 공정 진행 이후 포토 공정 진행 이전까지의 정체시간 동안 오염된 파티클이 제거되지 않고 포토 공정 설비에 들어가 설비의 오염을 누적시키기게 된다. 이는 포토 공정 설비의 웨이퍼 척을 오염시켜 웨이퍼 척킹 불량을 야기하고 이로 인해 촛점불량(defocusing)을 유발시키는 원인이 된다. 이에 따라 포토 공정이 불량이 되어 생산성을 떨어뜨리고 수율을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 포토 공정의 촛점불량을 제거할 수 있는 반도체 소자의 제조 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 장치 및 방법은 포토 공정의 조명계 모듈에 웨이퍼 이면에서 파티클을 제거하는 세정 모듈을 부가함으로써 조명계 모듈에서 노광 공정이 진행하기 이전에 웨이퍼 이면을 드라이 에칭하는 것을 특징으로 한다.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치는, 웨이퍼의 전면에 대하여 포토 공정의 조명계 광학 공정을 행하는 조명계 모듈과, 상기 웨이퍼의 이면에 대하여 세정 공정을 행하는 세정 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예의 장치에 있어서, 상기 세정 모듈은 건식 세정 모듈이다. 상기 건식 세정 모듈은 상기 웨이퍼의 이면을 레이저 충격파로써 세정한다.

본 실시예의 장치에 있어서, 상기 건식 세정 모듈은 상기 웨이퍼를 홀딩하는 웨이퍼 홀딩부와, 상기 홀딩부에 홀딩된 웨이퍼의 이면으로 레이저를 조사하는 레이저 조사부를 포함한다.

본 실시예의 장치에 있어서, 상기 웨이퍼 홀딩부는 상기 웨이퍼의 이면과 접촉하여 상기 웨이퍼를 수평 상태로 척킹하는 웨이퍼 척과, 상기 웨이퍼의 전면과 접촉하지 않는 상태로 상기 웨이퍼를 수평 상태로 홀딩하여 상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼 척으로부터 분리시켜 상기 웨이퍼의 이면을 개방시키는 웨이퍼 홀더를 포함한다.

본 실시예의 장치에 있어서, 상기 웨이퍼 홀더는 상기 웨이퍼의 전면과 대면하며 수평 방향으로 연장된 제1 부재와, 상기 제1 부재의 단부로부터 하방으로 연장되어 상기 웨이퍼의 이면의 가장자리와 점접촉하는 복수개의 제2 부재를 포함한다. 상기 복수개의 제2 부재 중 적어도 어느 하나는 상기 제1 부재의 단부로부터 소정 간격 이동 가능하게 조합된다.

본 실시예의 장치에 있어서, 상기 레이저 조사부는 상기 웨이퍼의 이면으로 조사되는 레이저를 발생시키는 레이저 소오스와, 상기 레이저 소오스로부터 방출되 는 레이저의 경로를 변경시키는 각도 조절이 가능한 미러와, 상기 레이저를 상기 웨이퍼의 이면의 특정 지점으로 포커싱시키는 렌즈를 포함한다.

본 실시예의 장치에 있어서, 상기 웨이퍼 홀딩부는 상기 웨이퍼를 실제적으로 홀딩하는 웨이퍼 홀더를 포함하고 상기 웨이퍼 홀더는 상기 웨이퍼의 이면으로 조사되는 레이저의 포커싱 위치를 제1 방향으로 변경시키도록 수평 이동 가능하다.

본 실시예의 장치에 있어서, 상기 레이저 조사부는 상기 레이저의 경로를 변경시키는 미러를 포함하고 상기 미러는 상기 웨이퍼의 이면으로 조사되는 레이저의 포커싱 위치를 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 변경시키도록 각도 조절 가능하다.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 변형 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치는, 웨이퍼를 적재하는 저장부와, 상기 부재로부터 제공받은 웨이퍼의 이면을 개방시켜 상기 웨이퍼의 이면으로 레이저를 조사하여 상기 웨이퍼의 이면을 세정하는 레이저 세정부와, 상기 레이저 세정 모듈에서 건식 세정 처리된 웨이퍼를 제공받아 상기 웨이퍼의 전면을 대상으로 노광 공정을 행하는 조명부와, 상기 저장부와 상기 레이저 세정부와 상기 조명부 사이에 웨이퍼를 반송시키는 반송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 변형 실시예의 장치에 있어서, 상기 웨이퍼를 임시로 보관하는 버퍼부를 더 포함한다.

본 변형 실시예의 장치에 있어서, 상기 레이저 세정부는 상기 웨이퍼를 홀딩하며 상기 레이저의 포커싱 위치를 제1 축방향으로 이동시키고 웨이퍼 홀딩부와, 상기 홀딩부에 홀딩된 웨이퍼의 이면으로 레이저를 조사하며 상기 레이저의 포커싱 위치를 상기 제1 축방향과 직교하는 제2 축방향으로 이동시키는 레이저 조사부를 포함한다.

본 변형 실시예의 장치에 있어서, 상기 레이저 조사부는 상기 레이저를 방출시키는 레이저 소오스와, 상기 레이저 소오스로부터 방출된 레이저의 경로를 변경시키며 상기 레이저의 포커싱 위치를 상기 제1 축방향으로 이동시키도록 각도 조절이 가능한 적어도 두 개의 미러와, 상기 적어도 두 개의 미러를 통과한 레이저를 상기 웨이퍼의 이면의 특정 지점으로 포커싱시키는 렌즈를 포함한다.

본 변형 실시예의 장치에 있어서, 상기 웨이퍼 홀딩부는 상기 웨이퍼의 이면과 접촉하여 상기 웨이퍼를 수평 상태로 척킹하는 승강 동작 가능한 웨이퍼 척과, 상기 웨이퍼의 전면과 접촉하지 않는 상태로 상기 웨이퍼를 수평 상태로 홀딩하여 상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼 척으로부터 분리시켜 상기 웨이퍼의 이면을 개방시키는 그리고 상기 레이저의 포커싱 위치를 상기 제1 축방향으로 이동되도록 수평 이동 가능한 웨이퍼 홀더를 포함한다.

본 변형 실시예의 장치에 있어서, 상기 웨이퍼 홀더는 상기 웨이퍼의 이면의 가장자리와 점접촉하는 복수개의 점접촉 부재를 포함한다. 상기 복수개의 접접촉 부재 중 적어도 어느 하나는 이동성 점접촉 부재이다. 상기 이동성 점접촉 부재는 상기 웨이퍼 홀더가 상기 웨이퍼를 홀딩하는 경우 상기 웨이퍼의 중심부를 향해 소정 간격 이동한다.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은, 포토 공정을 진행하는 반도체 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 포토 공정의 대상물인 웨이퍼를 제공하는 단계와, 상기 웨이퍼의 이면을 대상으로 레이저를 이용하여 건식 세정하는 단계와, 상기 웨이퍼의 전면을 대상으로 상기 포토 공정을 행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예의 방법에 있어서, 상기 웨이퍼의 전면을 대상으로 상기 포토 공정을 행하는 단계는, 상기 웨이퍼의 이면을 대상으로 레이저를 이용하여 건식 세정하는 단계 이후에 진행한다.

본 실시예의 방법에 있어서, 상기 포토 공정은 상기 웨이퍼의 전면에 대해 광을 조사하여 포커싱하는 노광 공정을 포함한다.

본 발명에 의하면, 웨이퍼에 대한 노광 공정과 같은 조명계 광학 공정을 진행하기 이전에 웨이퍼의 이면에 대하여 레이저를 이용한 건식 세정을 진행하게 된다. 이에 따라, 웨이퍼 이면으로부터 파티클을 제거할 수 있어서 웨이퍼 척킹 불량에 따른 촛점불량(defocusing)을 없앨 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 장치 및 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명과 종래 기술과 비교한 이점은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명과 특허청구범위를 통하여 명백하게 될 것이다. 특히, 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 장치는 특허청구범위에서 잘 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명에 따른 반도체 소자의 제조 장치는 첨부된 도면과 관련해서 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에 있어서 동일한 참조부호는 다양한 도 면을 통해서 동일한 구성요소를 나타낸다.

(실시예)

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치를 도시한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치(100)는 포토 공정 중에서 가장 중요한 노광 공정을 진행할 수 있는 스캐너(scanner) 또는 스텝퍼(stepper) 등과 같이 특정의 광원을 이용하여 웨이퍼에 특정의 패턴을 전사하는 노광 장치와 같은 조명계 모듈(140; Illumination Module)을 구비한다. 조명계 모듈(140)은 풉(111,112,113;FOUP)으로부터 포토 공정 대상물인 웨이퍼(W)를 제공받는다.

반도체 소자의 제조 장치(100)에는 웨이퍼의 이면(backside)으로부터 파티클을 제거하는 세정 모듈(120;Cleaning Module)을 포함한다. 반도체 소자의 제조 장치(100)에는 웨이퍼를 보관하는 버퍼(130,150;Buffer)가 더 포함될 수 있다. 이들 풉(111-113)과 세정 모듈(120)과 조명계 모듈(140) 및 버퍼(130,150) 사이에서의 웨이퍼(W)의 반송은 복수개의 웨이퍼 반송 로봇(161,162,163,164)이 맡는다. 일례로, 로봇(161)은 풉(111-113)으로부터 세정 모듈(120)로의 웨이퍼 반송과 버퍼(150)로부터 풉(111-113)으로의 웨이퍼 반송을 맡는다. 로봇(162)은 세정 모듈(120)로부터 버퍼(130)로의 웨이퍼 반송을 맡는다. 로봇(163)은 버퍼(130)로부터 조명계 모듈(140)로의 웨이퍼 반송을 맡는다. 로봇(164)은 조명계 모듈(140)로부터 버퍼(150)로의 웨이퍼의 반송을 맡는다.

본 실시예에서, 웨이퍼 이면이란 함은 웨이퍼의 양면 중에서 노광 공정으로 특정의 패턴이 새겨지는 웨이퍼의 면, 즉 웨이퍼의 전면(front side)의 반대면을 의미한다. 웨이퍼 전면에는 특정의 회로 패턴이 새겨지거나 박막이 형성되어 있다. 웨이퍼 이면에는 증착(deposition)이나 에칭(etching) 공정 등에서 유발된 파티클(particle)이 증착되거나 흡착될 수 있다. 웨이퍼 이면에 존재하는 파티클은 조명계 모듈(140)에서의 노광 공정시 웨이퍼의 불안정 척킹(chucking)의 요인이 될 수 있고 이에 따라 웨이퍼 전면에서 촛점불량(defocusing)이 발생할 수 있다.

그러므로, 웨이퍼 이면의 고르기(roughness)를 개선시키는 방법이 필요한데, 이 방법의 하나로서 본 발명의 반도체 소자의 제조 장치(100)는 웨이퍼가 조명계 모듈(140)로 반송되어 노광 공정이 진행되기 이전에 웨이퍼 이면으로부터 파티클을 제거하는 세정 모듈(120)을 구비한다. 세정 모듈(120)에서의 구체적인 세정 방식은 레이저(laser)를 이용한 건식 세정(dry cleaning) 방식을 사용하는 것이 바람직하다. 건식 세정 방식을 채택한다면 습식 세정 방식에서의 문제점, 가령 세정후 폐기물 처리에 필요한 장치의 부가가 필요한다거나 건조 등의 후처리 문제점이 해결되기 때문이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치에 있어서 세정 모듈(120)의 구체적인 모습을 도시한 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 실시예의 세정 모듈(120)은 웨이퍼(W)를 홀딩하는 웨이퍼 홀딩부(120a;Wafer Holding Section)와 웨이퍼(W)의 이면(Wb)을 향해 레이저를 조사하는 레이저 조사부(120b;Laser Irradiation Section)로 구성된다.

웨이퍼 홀딩부(120a)는 웨이퍼(W)가 놓여지는 장소를 제공하는 척(121;chuck)과 웨이퍼(W)를 홀딩하는 웨이퍼 홀더(123; wafer holder)를 포함한다. 웨이퍼 척(121)은 웨이퍼(W)를 장착하는 기구로서, 웨이퍼 전면(Wf)은 위로 향하고 웨이퍼 이면(Wb)은 웨이퍼 척(121)의 상면(121a)과 대면한 상태로 웨이퍼(W)를 척킹다. 여기서의 척킹은 정전기력을 이용할 수 있다. 웨이퍼 척(121)은 상승 및 하강 동작이 가능하도록 설계될 수 있다. 웨이퍼 홀더(123)는 웨이퍼(W)를 홀딩하는 것으로, 상승 및 하강 동작이 가능하도록 설계될 수 있다. 웨이퍼 홀더(123)가 웨이퍼(W)를 홀딩한 상태에서 웨이퍼 홀더(123)가 위로 상승하거나, 웨이퍼 척(121)이 아래로 하강하거나, 또는 웨이퍼 홀더(123)의 상승과 웨이퍼 척(121)의 하강으로 웨이퍼(W)가 웨이퍼 척(121)으로부터 분리되어 들어올려진다.

웨이퍼 전면(Wf)에는 특정의 패턴이 형성되어 있을 수 있으므로 웨이퍼 홀더(123)는 웨이퍼(W)를 홀딩하는 경우 웨이퍼 전면(Wf)과 직접 접촉하지 아니하고 웨이퍼 이면(Wb)의 가장자리와 접촉한다. 웨이퍼 홀더(123)는 웨이퍼 이면(Wb)의 가장자리와 접촉함으로써 웨이퍼(W)를 홀딩하는데, 일례로서 안정적인 웨이퍼 홀딩을 위해 웨이퍼 홀더(123)는 웨이퍼 이면(Wb) 가장자리의 적어도 3지점, 바람직하게는 120°를 이루는 지점과 직접 접촉한다. 웨이퍼 홀더(123)와 웨이퍼 이면(Wb)과의 접촉 면적이 최소화되도록 점접촉 방식으로 웨이퍼 홀더(123)가 웨이퍼(W)를 홀딩하는 것이 웨이퍼 전면(Wf)의 패턴을 손상시키지 않으면서 안정적인 웨이퍼 홀딩을 추구할 수 있으며 접촉에 의한 웨이퍼 이면(Wb)의 오염을 최소화하는데 바람 직하다.

웨이퍼 홀더(123)는 수평 방향으로 연장된 부분(123a)과 이 부분(123a)의 끝부분으로부터 연장된 말굽형 부분(123b,123c)으로 구분될 수 있다. 이 말굽형 부분(123b,123c)이 실제적으로 웨이퍼 이면(Wb)의 가장자리를 홀딩한다. 도면에는 편의상 수평한 부분(123a)의 양끝에 2개의 말굽형 부분(123b,123c)이 연장된 것으로 도시되어 있지만 말굽형 부분(123b)의 수는 임의적이며 상기 일례처럼 3개가 구비될 수 있다. 말굽형 부분(123b,123c) 중에서 적어도 어느 하나(123c)는 수평 방향으로 신축 가능하게, 즉 수평한 부분(123a)으로부터 소정 간격 이동 가능하게 설계될 수 있다. 이하에서, 말굽형 부분들(123b,123c) 사이의 간격이 확대되도록 말굽형 부분(123c)이 벌어지는 동작을 개방 동작이라고 정의하고, 이와 반대로 그 간격이 좁혀지도록 말굽형 부분(123c)이 좁혀지는 동작을 폐쇄 동작이라고 정의한다.

웨이퍼(W)가 웨이퍼 척(121)에 장착된 상태에서 웨이퍼 척(121)이 위로 상승하거나, 웨이퍼 홀더(123)가 아래로 하강하거나, 또는 웨이퍼 홀더(123)의 하강과 웨이퍼 척(121)의 상승으로 웨이퍼(W)가 웨이퍼 홀더(123)에 접근한다. 웨이퍼(W)가 웨이퍼 홀더(123)에 접근되면 이동 가능한 말굽형 부분(123c)이 웨이퍼(W)의 중심부쪽으로 이동함으로써, 말굽형 부분들(123b,123c)에 의해 웨이퍼(W)가 홀딩된다. 여기서, 이동 가능한 말굽형 부분(123c)의 이동폭은 고정되어 있는 것이 웨이퍼 홀딩시 웨이퍼(W)에 가해지는 힘의 과다에 의한 웨이퍼(W)의 손상(damage) 내지 파손(broken)을 사전에 방지함에 유리하다.

레이저 조사부(120b)는 웨이퍼 홀더(123)에 의해 수평 상태로 홀딩된 웨이퍼 (W)의 이면(Wb)을 향해 레이저를 조사한다. 레이저 조사부(120b)는 레이저를 발생시키는 레이저 소오스(125; Laser Source)와 레이저의 경로를 변경시키는 미러(127,128; Mirror)와 레이저를 특정 영역으로 포커싱(focusing)시키는 렌즈(129; Lens)를 포함하여 구성된다.

레이저 소오스(125)는 연속 발진 동작 및 펄스 발진 동작이 가능한 고체 레이저 일종인 Nd:YAG 레이저(파장 1.06㎛)를 방출하도록 설계될 수 있다. 미러(127,128)는 레이저가 웨이퍼 이면(Wb)의 특정 영역을 조사할 수 있도록 레이저의 경로를 변경시킨다. 레이저 소오스(125)에서 생성된 레이저는 미러(127,128)를 통해 웨이퍼 홀더(123)에 홀딩된 웨이퍼(W)의 이면(Wb)쪽으로 경로가 변경되고 렌즈(129)를 통해 웨이퍼 이면(Wb)의 특정 영역으로 초점이 맞춰진다.

이에 더하여, 미러(127,128) 중에서 어느 하나(128) 또는 모두(127,128)는 임의적으로 각도 조절이 가능하도록 설계되어 있는 것이 웨이퍼 이면(Wb)에서의 레이저 촛점의 위치, 즉 레이저의 조사 위치가 가령 좌우축 방향으로의 위치 변경시키는데 바람직하다. 레이저 조사의 좌우축 방향으로의 위치 변경과 아울러 좌우축 방향과 직교하는 전후축 방향으로의 위치 변경이 가능하다면 레이저 조사 위치는 웨이퍼 이면(Wb)의 모든 점을 포괄할 수 있어 파티클 제거에 효과적이다. 따라서, 레이저의 조사 위치가 전후축 방향으로 변경될 수 있도록 웨이퍼 홀더(123)가 전후축 방향으로 이동 가능하게, 즉 전진 및 후퇴하는 방향으로 이동 가능하게 설계된 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치에 있어서 세정 모 듈에서의 웨이퍼 홀딩 및 웨이퍼 세정 동작을 설명하는 공정별 단면도이다.

도 3의 (a)를 참조하면, 웨이퍼(W)가 전면(Wf)은 위로 향하고 이면(Wb)은 웨이퍼 척(121)과 대면하도록 웨이퍼 척(121)에 수평 상태로 척킹된다. 이때, 웨이퍼 홀더(123)는 웨이퍼(W)를 홀딩하기 위한 준비 상태로서 말굽형 부분(123c)이 열리게 된다. 이때의 웨이퍼(W)는 조명계 모듈(140)에서 노광 공정을 받기 이전의 상태이다.

도 3의 (b)를 참조하면, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 척(121)에 장착되면 웨이퍼(W)가 웨이퍼 홀더(123)쪽으로 근접하도록 이동한다. 웨이퍼(W)의 근접 이동은 가령 웨이퍼 척(121)이 상승하면서 구현될 수 있다. 웨이퍼(W)가 웨이퍼 홀더(123)로 근접하여 말굽형 부분들(123b,123c) 사이에 위치하게 되면 이동성 말굽형 부분(123c)이 폐쇄 동작을 함으로써 웨이퍼(W)는 웨이퍼 홀더(123)에 홀딩된다.

도 3의 (c)를 참조하면, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 홀더(123)에 홀딩되면 웨이퍼 척(121)이 하강하여 웨이퍼 이면(Wb)이 전면적으로 개방된다. 웨이퍼 이면(Wb)이 전면적으로 개방되면 레이저 조사부(120b)는 웨이퍼 이면(Wb)으로 레이저를 조사하여 웨이퍼 이면(Wb)으로부터 건식 세정(dry cleaning) 방식으로 파티클을 제거한다.

레이저에 의한 건식 세정(dry cleaning) 방식에 의한 파티클 제거는 다음과 같은 메카니즘에 의한다. 도 2를 다시 참조하면, 레이저 소오스(125)로부터 방출된 레이저는 렌즈(129)를 통과하면서 웨이퍼 이면(Wb)의 특정 위치에 초점이 맞춰진다. 이때, 레이저의 강도(intensity)가 임계점 이상이 되면 초점 영역에서 주위의 기체의 이온화가 진행되면서 부피의 팽창으로 충격파가 발생된다. 이 충격파의 변환 에너지(transitional energy)가 파티클에 전해지면서 롤링효과(rolling effect)에 의해 파티클이 웨이퍼 이면(Wb)으로부터 떨어지게 되는 것이다.

도 3의 (b)를 참조하면, 웨이퍼 이면(Wb)에 대한 세정 공정이 완료되면, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 홀더(123)에 홀딩된 상태에서 웨이퍼 척(121)은 웨이퍼(W)를 척킹할 수 있는 위치까지 상승한다.

도 3의 (a)를 참조하면, 웨이퍼 척(121)이 웨이퍼(W)를 장착하기에 필요한 위치까지 상승하면 말굽형 부분(123c)이 개방 동작을 하여 웨이퍼(W)의 홀딩 상태를 해제시킨다. 홀딩 상태에서 해제된 웨이퍼(W)는 웨이퍼 척(121)에 척킹되고, 웨이퍼 척(121)은 웨이퍼(W)를 척킹한 상태에서 하강한다. 그런다음, 웨이퍼(W)는 세정 모듈(120)로부터 조명계 모듈(140)로 반송되어 노광 공정에 투입된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 장치를 이용한 반도체 소자의 제조 방법을 나타내는 흐름도이다. 이하 도 4에 대한 설명에 있어서 도 1을 같이 참조한다.

도 4를 참조하면, 먼저 웨이퍼(W)가 본 발명 실시예의 제조 장치(100)에 투입된다(S100). 본 실시예의 제조 장치(100)는 스캐너 혹은 스텝퍼와 같은 조명계 모듈(120)이 포함된 포토 설비이다. 본 실시예의 포토 설비(100)에 투입된 웨이퍼(W)는 풉(111-113)에 적재된 상태로 대기한다. 풉(111-113)은 본 발명의 실시예처럼 복수개 구비될 수 있다.

어느 하나의 풉(111)에 적재된 웨이퍼(W)는 조명계 모듈(120)로 투입되기 이 전에 세정 모듈(120)로 먼저 투입된다(S200). 도 1에서, 실선 화살표는 웨이퍼(W)의 흐름 경로를 시각적으로 표시한 것이다. 여기서의 웨이퍼(W)의 반송은 웨이퍼 반송 로봇(161)을 이용한다.

세정 모듈(120)로 반송된 웨이퍼(W)는 상기한 바와 같이 레이저를 이용한 건식 세정 방식에 의해 웨이퍼 이면(Wb)이 세정된다. 웨이퍼 이면(Wb)에 대한 세정이 완료된 후에는 세정 모듈(120)에서 반출된다. 세정 모듈(120)에서 반출된 웨이퍼(W)는 필요에 따라 웨이퍼 반송 로봇(162)에 의해 버퍼(130)로 반송되어 대기된다(S300).

버퍼(130)로 반송된 웨이퍼(W)가 웨이퍼 반송 로봇(163)에 의해 조명계 모듈(140)로 반송된다(S400). 앞서의 예처럼, 조명계 모듈(140)은 스캐너 혹은 스텝퍼와 같은 광학을 이용한 포토 설비중의 하나이다. 조명계 모듈(140)에 투입된 웨이퍼는 전단계에서 세정 모듈(120)에서 그 이면(Wb)이 세정되었으므로 웨이퍼 이면(Wb)에 증착되거나 흡착된 파티클에 의해 척킹이 불안정되고 이에 따라 촛점불량(defocusing)이 되는 현상이 없어진다. 조명계 모듈(140)에서 노광 공정이 완료된 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 로봇(164)에 의해 버퍼(150)로 반송된다(S500). 이어서, 버퍼(150)에 임시로 저장된 웨이퍼(W)는 웨이퍼 반송 로봇(161)에 의해 비어 있는 풉(113)으로 투입되어 적재된다(S600).

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 그리고, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 웨이퍼에 대한 노광 공정과 같은 조명계 광학 공정을 진행하기 이전에 웨이퍼의 이면에 대하여 레이저를 이용한 건식 세정을 진행하게 된다. 이에 따라, 웨이퍼 이면으로부터 파티클을 제거할 수 있어서 웨이퍼 척킹 불량에 따른 촛점불량(defocusing)을 없앨 수 있게 됨으로써 포토 공정의 신뢰성 담보와 생산성 향상 및 수율 개선의 효과가 있다.

Claims

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웨이퍼의 전면에 대하여 포토 공정의 조명계 광학 공정을 행하는 조명계 모듈; 및

상기 웨이퍼의 이면을 레이저 충격파를 이용하여 세정 공정을 행하는 건식 세정 모듈;

을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 장치.
제3항에 있어서,

상기 건식 세정 모듈은,

상기 웨이퍼를 홀딩하는 웨이퍼 홀딩부와;

상기 홀딩부에 홀딩된 웨이퍼의 이면으로 레이저를 조사하는 레이저 조사부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 장치.
제4항에 있어서,

상기 웨이퍼 홀딩부는,

상기 웨이퍼의 이면과 접촉하여 상기 웨이퍼를 수평 상태로 척킹하는 웨이퍼 척과;

상기 웨이퍼의 전면과 접촉하지 않는 상태로 상기 웨이퍼를 수평 상태로 홀딩하여 상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼 척으로부터 분리시켜 상기 웨이퍼의 이면을 개방시키는 웨이퍼 홀더;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 장치.
제5항에 있어서,

상기 웨이퍼 홀더는,

상기 웨이퍼의 전면과 대면하며 수평 방향으로 연장된 제1 부재와;

상기 제1 부재의 단부로부터 하방으로 연장되어 상기 웨이퍼의 이면의 가장자리와 점접촉하는 복수개의 제2 부재;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 장치.
제6항에 있어서,

상기 복수개의 제2 부재 중 적어도 어느 하나는 상기 제1 부재의 단부로부터 소정 간격 이동 가능하게 조합된 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 장치.
제4항에 있어서,

상기 레이저 조사부는,

상기 웨이퍼의 이면으로 조사되는 레이저를 발생시키는 레이저 소오스와;

상기 레이저 소오스로부터 방출되는 레이저의 경로를 변경시키는 각도 조절이 가능한 미러와;

상기 레이저를 상기 웨이퍼의 이면의 특정 지점으로 포커싱시키는 렌즈;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 장치.
제4항에 있어서,

상기 웨이퍼 홀딩부는 상기 웨이퍼를 실제적으로 홀딩하는 웨이퍼 홀더를 포함하고 상기 웨이퍼 홀더는 상기 웨이퍼의 이면으로 조사되는 레이저의 포커싱 위치를 제1 방향으로 변경시키도록 수평 이동 가능하고,

상기 레이저 조사부는 상기 레이저의 경로를 변경시키는 미러를 포함하고 상기 미러는 상기 웨이퍼의 이면으로 조사되는 레이저의 포커싱 위치를 상기 제1 방향과 직교하는 제2 방향으로 변경시키도록 각도 조절 가능한 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 장치.
웨이퍼를 적재하는 저장부와;

상기 저장부로부터 제공받은 웨이퍼의 이면을 개방시켜 상기 웨이퍼의 이면으로 레이저를 조사하여 상기 웨이퍼의 이면을 건식 세정 처리하는 레이저 세정부와;

상기 레이저 세정부에서 건식 세정 처리된 웨이퍼를 제공받아 상기 웨이퍼의 전면을 대상으로 노광 공정을 행하는 조명부와;

상기 저장부와 상기 레이저 세정부와 상기 조명부 사이에 웨이퍼를 반송시키는 반송부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 장치.
제10항에 있어서,

상기 웨이퍼를 임시로 보관하는 버퍼부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 장치.
제10항에 있어서,

상기 레이저 세정부는,

상기 웨이퍼를 홀딩하며 상기 레이저의 포커싱 위치를 제1 축방향으로 이동시키고 웨이퍼 홀딩부와;

상기 홀딩부에 홀딩된 웨이퍼의 이면으로 레이저를 조사하며 상기 레이저의 포커싱 위치를 상기 제1 축방향과 직교하는 제2 축방향으로 이동시키는 레이저 조사부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 장치.
제12항에 있어서,

상기 레이저 조사부는,

상기 레이저를 방출시키는 레이저 소오스와;

상기 레이저 소오스로부터 방출된 레이저의 경로를 변경시키며 상기 레이저의 포커싱 위치를 상기 제1 축방향으로 이동시키도록 각도 조절이 가능한 적어도 두 개의 미러와;

상기 적어도 두 개의 미러를 통과한 레이저를 상기 웨이퍼의 이면의 특정 지점으로 포커싱시키는 렌즈;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 장치.
제12항에 있어서,

상기 웨이퍼 홀딩부는,

상기 웨이퍼의 이면과 접촉하여 상기 웨이퍼를 수평 상태로 척킹하는 승강 동작 가능한 웨이퍼 척과;

상기 웨이퍼의 전면과 접촉하지 않는 상태로 상기 웨이퍼를 수평 상태로 홀딩하여 상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼 척으로부터 분리시켜 상기 웨이퍼의 이면을 개방시키는, 그리고 상기 레이저의 포커싱 위치를 상기 제1 축방향으로 이동되도록 수평 이동 가능한 웨이퍼 홀더;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 장치.
제14항에 있어서,

상기 웨이퍼 홀더는 상기 웨이퍼의 이면의 가장자리와 점접촉하는 복수개의 점접촉 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 장치.
제15항에 있어서,

상기 복수개의 접접촉 부재 중 적어도 어느 하나는 이동성 점접촉 부재인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 장치.
제16항에 있어서,

상기 이동성 점접촉 부재는 상기 웨이퍼 홀더가 상기 웨이퍼를 홀딩하는 경우 상기 웨이퍼의 중심부를 향해 소정 간격 이동하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 장치.
포토 공정을 진행하는 반도체 소자의 제조 방법에 있어서,

상기 포토 공정의 대상물인 웨이퍼를 제공하는 단계와;

상기 웨이퍼의 이면을 대상으로 레이저를 이용하여 건식 세정하는 단계와;

상기 웨이퍼의 전면을 대상으로 상기 포토 공정을 행하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
제17항에 있어서,

상기 웨이퍼의 전면을 대상으로 상기 포토 공정을 행하는 단계는,

상기 웨이퍼의 이면을 대상으로 레이저를 이용하여 건식 세정하는 단계 이후에 진행하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.
제17항에 있어서,

상기 포토 공정은 상기 웨이퍼의 전면에 대해 광을 조사하여 포커싱하는 노광 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조 방법.