KR100804006B1 - 웨이퍼 척 - Google Patents

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히데오 사에키
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히다치 도쿄 에렉트로닉스 가부시키가이샤
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Abstract

외주벽(12)으로 둘러싸인 흡인실(13)을 부압으로 함으로써 지지핀(15)에 지지된 반도체 웨이퍼(11)를 평탄하게 흡착지지하기 위한 웨이퍼 척에 있어서, 외주벽(12)의 상면이 지지핀(15)의 상면보다도 낮게 형성되고, 외주벽(12) 상면이 반도체 웨이퍼(11)에 밀어 붙이는 힘을 주지 않고, 외주벽(12)과 가장 가까운 지지핀(15a)의 거리(L1)가 1.8㎜ 이내이고, 외주벽(12)과 가장 가까운 지지핀(15a)이 내측을 향해 줄지은 지지핀(15)의 배열피치(L2)는 외주벽과 가장 가까운 지지핀(15a)과의 거리(L1)의 1.5배 이하로 하였다

Description

웨이퍼 척, 이를 이용한 노광장치 및 반도체 장치의 제조방법{Wafer chuck, exposure system, and method of manufacturing semiconductor device}
본 발명은, 웨이퍼 척, 이를 이용한 노광기술 및 반도체 장치의 제조기술에 관한 것으로서, 특히 반도체 장치의 제조공정에서 반도체 웨이퍼를 흡착지지하는 용도등에 이용되는 웨이퍼 척등에 적용하기에 효과적인 기술에 관한 것이다.
예를 들어, 반도체 웨이퍼상에 레지스트를 도포하고, 원판인 레티클(reticle)에 형성된 1층분의 회로패턴을 노광, 현상함으로써, 반도체 웨이퍼상에 소정의 레지스트패턴을 형성하는 노광장치에 있어서, 초점심도 내에 결상되어 있지않은 것에 기인하는 해상불량을 방지하여 선명(鮮銳)한 회로패턴을 형성하기 위해, 반도체 웨이퍼의 평탄도가 중요한 기술적 과제가 된다. 이 때문에 평탄도가 좋은 웨이퍼 척에 의해 이면으로부터 진공흡착함으로써, 평탄한 상태를 실현하고, 이에 대해 노광처리가 행해지고 있다.
이와 같은 노광장치를 상세히 기재하고 있는 예로서는, 예를 들어, 일본국 공업조사회 발행,「1998년판, 초LSI제조·시험장치 가이드 북」(1998년 11월 20일 발행)등이 있고, 웨이퍼 척은, 캡형상의 용기 내부에 다수의 지지핀을 심어놓은 구성으로 되어 있다.
그러나, 이 구조에서는, 캡형상 용기의 외주벽 및 다수의 지지핀을 반도체 웨이퍼의 이면에 맞닿게 하고, 캡형상 용기내를 부압으로 함으로써, 반도체 웨이퍼를 지지하는 구성이기 때문에, 주변부 휘어짐의 교정이 불충분하고, 공정의 미세화는 초점심도를 더욱 얕게 하고 있기 때문에, 노광시의 반도체 웨이퍼의 평탄화는 해마다 중요한 기술적 과제가 되고 있다.
이에 대해, 반도체 웨이퍼 주변부에 있어서의 평탄도를 개선한 발명으로서는, 일본국 특개평8-37227호 공보의 기술이 있는데, 반도체 웨이퍼의 주변부의 상향 휘어짐 변형의 교정등에 일정한 효과를 얻을 수 있다.
그러나, 전술한 종래기술과 같은 웨이퍼 척에서는, 얻어지는 평탄도가 충분하지 않다. 즉, 상기 발명에 있어서도 웨이퍼가 휘어지는 방향이 반대(하향)인 경우에는 바르게 되도록 일정한 형상 관계가 나타나 있지 않기 때문에, 반도체 웨이퍼의 전면에 걸쳐 높은 평탄도를 실현하기 위한 웨이퍼교정에는 일정한 한계가 생긴다.
본 발명의 목적은, 웨이퍼 척에 흡착지지된 반도체 웨이퍼의 휘어짐을 보다 효과적으로 방지하고, 반도체 웨이퍼의 전면에서 높은 평탄도를 실현할 수 있는 기술을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 하나의 웨이퍼 척으로 다양한 구경의 반도체 웨이퍼를 흡착지지시킬 수 있는 기술을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 반도체 장치의 제조수율을 향상시킬 수 있는 기술을 제공하는데 있다.
본 발명의 상기 및 그 외의 목적과 신규한 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부한 도면으로부터 명백히 이해될 것이다.
본원에 개시된 발명중, 대표적인 개요를 간단히 설명하면 아래와 같다.
즉, 본 발명에 의한 웨이퍼 척은, 외주벽으로 둘러싸인 흡인실을 부압(負壓)으로 함으로써 지지핀으로 배면을 지지한 반도체 웨이퍼를 평탄하게 흡착지지하는 것으로서, 외주벽의 상면이 지지핀의 상면보다 미소하게 낮게 형성되고, 외주벽은 반도체 웨이퍼를 지지하지 않고 접촉하지 않게 되어, 외기(外氣)가 미소하게 흡인실내로 흡인된다.
더욱이, 외주벽과 그와 가장 가까운 지지핀과의 거리는 일정한 거리로 하고, 외주의 가장 가까운 핀에 접하는 반도체 웨이퍼의 기울기가 미소하게 되도록 하는 모멘트(moment)를 발생시키고, 또한, 흡인에 의한 반도체 웨이퍼의 휘어짐을 최소한으로 하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 본 발명에 의한 노광장치는, 상술한 웨이퍼 척을 이용하여 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명에 의한 반도체 장치의 제조방법은, 상술한 웨이퍼 척을, 반도체 웨이퍼의 연마공정이나, 반도체 웨이퍼의 노광을 실시하는 노광장치에 적용하여 반도체 장치를 제조하는 것이다.
상기와 같은 구성의 웨이퍼 척에 의하면, 유입되는 공기는 외주벽에 의해 압력손실을 일으켜 흡인실은 부압이 얻어짐과 동시에, 그 부압에 의해, 외주벽과 그 와 가장 가까운 핀과의 사이에 흡인압(吸引壓)이 발생하고, 그 흡인압에 의해 생긴 모멘트가 가장 가까운 핀의 내측에 작용하는 모멘트와 동등하다면, 그 가장 가까운 핀의 위의 위치에서는 모멘트가 균형을 이루므로, 웨이퍼는 기울어지지 않는다.
더욱이, 외주벽과 그와 가장 가까운 핀과의 거리가 일정한 거리 이하이면, 그 가장 가까운 핀으로부터 외주벽에 걸쳐 휨 혹은 기욺을 충분히 적게할 수 있으므로, 웨이퍼 외주부 부근의 웨이퍼의 평탄도를 높은 정밀도로 유지할 수 있다.
이와 같은 웨이퍼 척을 이용한 노광장치에 의하면, 초점심도가 얕은 미세공정에서도 양호한 회로패턴을 반도체 웨이퍼에 전사(轉寫)할 수 있다.
이와 같은 웨이퍼 척 또는 노광장치를 이용한 반도체의 제조방법에 의하면 초점심도가 얕은 미세공정에서도 반도체 장치의 제조가 가능하다.
<도면의 간단한 설명>
도 1은, 본 발명의 하나의 실시형태인 웨이퍼 척이 이용된 노광장치를 나타낸 개념도이고,
도 2는, 본 발명의 하나의 실시형태인 웨이퍼 척과 반도체 웨이퍼를 나타낸 사시도이고,
도 3은, 본 발명의 하나의 실시형태인 웨이퍼 척의 평면도이고,
도 4는, 도3의 A-A선 부분 개략 단면도이고,
도 5는, 본 발명의 하나의 실시형태인 웨이퍼 척의 변형예를 나타낸 단면도이고,
도 6은, 본 발명의 하나의 실시형태인 웨이퍼 척의 변형예를 나타낸 평면도 이고,
도 7은, 본 발명의 하나의 실시형태인 반도체 장치의 제조방법의 일 예를 나타낸 플로우차트이고,
도 8은, 본 발명의 하나의 실시형태인 웨이퍼 척의 작용의 일 예를 설명하는 설명도이다.
〈발명을 실시하기 위한 최량의 형태〉
본 발명의 실시형태에 대하여, 첨부도면을 참조하여 아래에 상세히 설명한다.
실시형태 1
도 1은 본 발명의 하나의 실시형태인 웨이퍼 척이 이용된 노광장치를 나타낸 개략도이고, 도 2는 그 웨이퍼 척과 반도체 웨이퍼를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2의 웨이퍼 척의 평면도이고, 도 4는 도 3의 A-A선 부분 개략 단면도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 의한 웨이퍼 척이 이용된 노광장치는 노광광원으로서 예를 들어 Hg램프(2)가 이용되고 있다. 이 Hg램프(2)로부터의 노광광(3)은 타원거울(4)에 의해 수속(收束)되어 리플렉터(reflector)(5), 중계렌즈(6), 리플렉터(7)를 거쳐 콘덴서 렌즈(8)에서 수속(收束)된다. 이와 같은 조명계를 거친 후, 빛은 레티클(reticle)(9)에 형성된 회로패턴을 취하여 축소렌즈(10)에 의해 축소되고, 최후에 웨이퍼 척(1)으로 지지된 반도체 웨이퍼(11)상에 투영된다. 이에 의해 레지스트가 도포된 반도체 웨이퍼(11)상에 회로패턴이 전사(轉寫)되게 된다.
여기서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 시간경과(經時)에 따른 변화나 열팽창에 의한 변형을 방지하기 위해 예를 들어, 세라믹스에 의해 형성되어, 반도체 웨이퍼(11)를 지지하는 웨이퍼 척(1)은 외주벽(12)으로 둘러싸인 흡인실(13)이 척본체(14)에 형성되어 있는 것이다. 흡인실(13)은 흡인공(16)을 통해 외부의 도시하지 않은 배기펌프등에 접속되어 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 외주벽(12)은 반도체 웨이퍼(11)보다도 약간 작게 형성되어, 반도체 웨이퍼(11)의 이면에 빙둘러 도포된 레지스트액의 부착등이 방지되고 있다.
외주벽(12)의 상면은 반도체 웨이퍼(11)를 이면으로부터 지지하는 복수개의 지지핀(15)의 높이보다 약간 낮게 형성되어, 반도체 웨이퍼(11)의 이면과 외주벽(12)의 상면이 작은 틈(δ)을 가지고 있다. 따라서, 흡인공(16)을 통해 배기되는 흡인실(13)은, 이 틈을 통해, 외부와 연통되어 있으나, 리크(leak)유량(Q)은 이론계산과 실험결과로부터 이하의 식으로 나타내어진다.
Figure 112002023852051-pct00001
여기서, b : 외주벽의 원주 길이, δ: 틈, μ: 점성계수, dP/dx : 압력구배이다.
수학식 1에 나타낸 바와 같이, 작은 틈으로 함으로써, 그곳을 흐르는 공기의 점성이 강하게 작용하여, 외주벽(12)을 공기가 통과함에 따른 압력손실이 발생한다(그곳을 경계로 진공밀봉된다). 실험예로서는, 구경(φ)200의 반도체 웨이퍼(11)[이면 평탄면(satin finished surface)]를 사용하고, 외주벽(12)의 폭을 0.3 ㎜로 하고, 틈(δ)을 0.5㎛로 하고, 진공원을 0.79kPa(600㎜Hg)로 한 경우에 있어서, 외주벽(12)으로부터의 공기의 유입에 의한 압력저하는 3.2%였고, 마찬가지로, 외주벽(12)이 접촉한 종래 구조의 것은 압력저하가 1.3%였다. 외주벽(12)의 폭, 틈(δ)을 바꿈에 따라, 압력저하를 조정할 수 있으므로, 반도체 웨이퍼(11)의 구경의 변화에 대응한 웨이퍼 척(1)이 제작가능 하다.
반도체 웨이퍼(11)를 선단이 뾰족한 지지핀(15)으로 지지할 경우, 흡인실(13)의 압력과 대기압 압력의 압력차(dP)로 지지핀(15)의 선단에 눌리는 압력이 생기나, 외주벽(12)과 같은 연속면으로 눌리는 부분과, 지지핀(15)의 선단으로 눌리는 부분에서는, 눌리는 부분의 변형이 다르게 되는 결과를 얻을 수 있다는 것이 경험적으로 알려져 있다. 그 차이는 진공압력, 핀선단의 면적, 핀의 배치, 반도체 웨이퍼(11)의 이면상태등과 관계되어 있다.
본 실시형태에서는, 반도체 웨이퍼(11)의 이면과 외주벽(12) 상면과의 사이에는 연속면으로 접촉하는 부분이 없으나, 지지핀(15)의 배치에 대해서는 고려할 필요가 있다. 그런데, 지지핀(15)의 배열피치는 가능한 한 같은 피치로 하고, 외주벽(12)의 가장 가까운 지지핀(15a)은 그 핀이 받는 흡착압이 균일하게 되도록 하면, 반도체웨이퍼(11)의 이면상태에 관계하지 않고 가장 평탄한 평탄도를 얻을 수 있다. 즉, 외주벽(12)과 가장 가까운 지지핀(15a)과의 간격(거리 L1)은, 지지핀(15)의 배열피치(L2)의 약 반의 거리로 배치하면 좋고, ±50㎚이내의 정밀도오차를 목표로 하면, 내측의 지지핀(15)의 배열피치(L2)와, 외주벽(12)과 가장 가까운 지지핀(15a)과의 거리(L1)의 관계는
Figure 112002023852051-pct00002
로 하는 것이 바람직 하다.
이 외주벽(12)과 가장 가까운 지지핀(15a)과의 거리(L1)와, 내측의 지지핀(15)의 배열피치(L2)와의 관계는 상술한 바와 같은 웨이퍼 척의 지름방향만이 아닌, 주위방향의 배열피치에도 동일하게 적용할 수 있다.
즉, 지지핀이 받는 압력이 가능한 한 균일하게 되도록 하는 관점으로부터 배열피치(L2)를 외주벽(12)과 가장 가까운 지지핀(15a)과의 거리(L1)의 1.5배이하로 하는 이유는 다음과 같다.
지지핀(15)의 선단에 가해지는 힘이 핀마다 가능한 만큼 동일하도록 하는 것이 반도체 웨이퍼(11)의 높은 평탄도를 실현하는데 필요로 한다. 즉, 흡착지지시에, 각각의 지지핀(15)이 받는 대기압이 걸리는 면적이 동일하게 되는 것이다.
특히, 현저하게 문제가 생기는 것은, 후술하는 도 5에 예시된 반도체 웨이퍼(11)를 밀어올리기 위한 밀어올림핀(19)이 출입하는 밀어올림구멍(18)의 주변부분[내부벽(17)]으로서, 해당 내부벽(17)의 바로 근처의 지지핀(15a)의 선단에 가해지는 힘은 특히 평탄도에 커다란 영향을 준다.
이 영향에 대해 뒤틀림(歪)을 예상하기 위한 실험적인 확인을 하였다.
실험에서, 도 8에 예시된 바와 같이 내부벽(17)에 가장 가까운 지지핀(15a)의 배열과 그 외측의 지지핀(15b)의 배열의 밀도를 1.5배로 바꾸고, 지지핀(15a)의 선단에 가해지는 압력(P1)(①의 영역의 압력)및 지지핀(15b)의 선단에 가해지는 압력(P2)(②의 영역의 압력)의 값을 1.5배∼1/1.5배차(倍差)로 한 바, 90㎚정도의 뒤틀림이 측정되었다. 다른 요인도 포함하여 100㎚이하로 되었으므로, 1.5배가 실용 의 한도로 생각된다. 당연히 더욱 바람직한 정밀도를 목표로 하는데 있어서는 1.5배 보다는 1.0배에 가깝게 해야하는 것은 물론이다.
L2의 값은, 현실의 웨이퍼 척(1)의 가공기술의 제약등 때문에 1㎜이상 필요하다. 이러한 전제에서, 상술한 바와 같이, P1/P2=①/②를 1.5배∼1/1.5배차까지 허용할 수 있다고 하면, 상술한 바와 같이 L2의 최소값이 1㎜이므로, ①영역의 ②영역에 대한 압력의 비율을 1.5배∼1/1.5배로 제어함에 있어서는 이하와 같이 된다.
1.5배로 할 때, L2/2＋L1(=L2)=1.5L2 로부터, L1=L2가 된다.
1/1.5배로 할 때, L2/2＋L1(=L2/6)=L2·2/3 로부터, L1=1/6=0.17㎜가 된다.
다만, 가공기술의 제약으로부터 L1은 0.2㎜정도로 제한되므로, L1의 최소값은 0.2㎜가 된다.
한편, 외주벽(12)과 그와 가장 가까운 지지핀(15a)과의 거리(L1)는, 들보(梁)의 휘어짐을 고려한다면 최대 1.8㎜정도까지로 하는 것이 바람직하다.
외주벽(12)과 지지핀(15a)과의 거리(L1)를 1.8㎜이내로 설정하는 이유를 설명한다.
외주벽(12)과 가장 가까운 지지핀(15a)과, 그 내측의 지지핀(15b)의 피치를 L2, 반도체 웨이퍼(11)의 주변부의 오버행(overhang)[즉 외주벽(12)과 지지핀(15a)과의 거리]을 L1, 분포하중을 w, 종탄성계수를 E, 단면2차 모멘트를 I로 하면, 오버행의 선단[외주벽(12)의 바로 위]의 휨(y)은, 근사적으로 수학식 2로 나타낼 수 있다.
Figure 112002023852051-pct00003
여기서, 반도체 웨이퍼(11)로서 Si기판을 예정하고, w를 80kPa(600㎜Hg), L1를 1.8㎜, L2를 2㎜, E를 166MPa, 반도체 웨이퍼(11)의 판두께를 0.725㎜→I=0.0318㎜4을 대입하면 휨(y)=50㎚가 되고, 평탄도100㎚이하를 달성하기 위해서는, 여기서의 휨의 요인은 50㎚이하로 하는 것이 타당하므로, L1은, 상술한 바와 같이 1.8㎜이하가 필요조건으로 생각된다.
실시형태 2
실시형태 1의 웨이퍼 척(1)에 있어서, 반도체 웨이퍼(11)와 외주벽(12)의 상면의 틈의 간격에 의해, 외부 기체의 유입량이 변화한다. 기체의 유입량은 수학식 1에 나타나 있다. 이 때, 이 틈(δ)이 너무 크면 기체의 유입량이 증가하여, 흡인실(13)의 압력저하를 초래하고, 너무 작으면 반도체 웨이퍼(11)와 외주벽(12)의 상면이 접촉하여 실시형태 1에 나타난 효과를 발휘할 수 없는 경우가 생긴다. 또한, 반도체 웨이퍼(11)의 이면에 부착한 이물이 끼어 그 부분이 솟아올라 평탄도가 나빠지는 경우가 있다.
실험에서는, φ200의 반도체 웨이퍼(11)에서 이면이 평탄면(satin finished surface)인것을 사용하고, 외주벽(12)의 폭을 0.3㎜, 틈의 간격을 0.5㎛로 하였을때, 흡인실(13)의 압력은 3%정도 저하한다. 실용상의 압력저하의 허용을 10%로 한 다면, 수학식 1에 대입하여 보면,
외주벽의 폭이 0.3㎜ 일 때, 틈(δ)은 최대 0.75㎛,
외주벽의 폭이 2.0㎜ 일 때, 틈(δ)은 최대 1.4㎛,
까지가 틈(δ)을 설정가능한 최대한도로 생각된다.
또한, 외주벽(12)과 반도체 웨이퍼(11)의 웨이퍼가 접촉하지 않도록 최저 0.1㎛이상의 틈(δ)을 필요로한다.
외주벽(12)의 폭은, 2.0㎜이상이면, 진공흡착압의 영향으로 반도체 웨이퍼(11)의 외주부의 휨이 증대하므로, 해당 폭의 값은 2.0㎜이하로 하는것이 바람직하다.
실시형태 3
실시형태 1의 웨이퍼 척(1)에서 외주벽(12)을 따라 빙둘러 배치되어 있는 가장 가까운 지지핀(15a)과 그보다 더 내측에 빙둘러 배치되어 있는 두번째 열의 지지핀(15b)의 간격은 반도체 웨이퍼(11)의 외주부의 평탄도를 높은 정밀도로 하기 위해 중요하다.
즉, 평균곡률1/R로 휘어진 반도체 웨이퍼(11)에 있어서, 이를 진공흡착으로 흡인하여 교정하여야 하나, 가장 외주부를 따라 교정하기 위한 지지핀(15)의 배치조건이 필요하다.
종래 기술의 웨이퍼척의 구조는 외주벽(12)이 반도체 웨이퍼(11)와 접하여 진공밀봉의 역할을 하고 있으나, 이 때문에 외주벽(12)과 접하는 부분의 반도체 웨이퍼(11)는 평균곡률을 교정하지 못하고 기울기를 남겨버린다.
본 실시형태에 있어서는, 반도체 웨이퍼(11)에 접촉하는 외주벽(12)과 가장 가까운 지지핀(15a)의 접촉부분의 반도체 웨이퍼(11)의 기울기를 저감하고, 외주벽(12)과 가장 가까운 지지핀(15a)의 접촉면압(接觸面壓)을 다른 지지핀(15)과 동일하게 되도록, 두번째 열의 지지핀(15b)을 최외주의 지지핀(15a)의 내주에 빙둘러 배치하여, 지지핀(15)의 배치밀도를 동일하게 하고, 특히 평탄도를 얻기 어려운 외주벽(12) 부근의 평탄도를 향상시킬 수 있다. 이 때, 외주벽(12)과 가장 가까운 지지핀(15a)과 두번째 열의 지지핀(15b)의 거리(배열피치 L2)는 상술한 바와 같이, 1∼2.5㎜사이의 값, 바람직하게는 2㎜로 하는것이, 반도체 웨이퍼(11)의 평탄도의 정밀도를 얻기 쉽다.
지지핀(15)의 선단부의 면적을 동일하게 할 경우는, 상술한 바와 같이, 지지핀(15)의 배치밀도가 동일하지 않은 경우는, 그 밀도에 따라 지지핀(15)의 선단부의 면적을 변화시켜도 좋다.
실시형태 4
실시형태 1∼3의 웨이퍼 척(1)에 있어서, 외주벽(12) 및 그와 가장 가까운 지지핀(15a) 및 두번째 열의 지지핀(15b)에 대한 작용효과는, 도 5의 웨이퍼 척(1)의 중심에 가까운 부분에 배치되어 있는 반도체 웨이퍼(11)를 반송하기 위해서 사용하는 밀어올림핀(19)을 위한 밀어올림구멍(18)을 가지는 내부벽(17), 내부벽(17)과 가장 가까운 지지핀(15a), 내부벽으로부터 두번째 열의 지지핀(15b)에 대해서도 같은 결과를 얻을 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 나타낸 웨이퍼 척(1)에 의해, 지지된 반도체 웨이퍼(11)의 외주벽(12) 및 내부벽(17)부근에서의 휘어짐의 발생이 방지되어 평탄한 상태로 지지되므로, 도 1에 예시된 노광장치의 웨이퍼 척(1)에 적용한 경우에, 축소렌즈(10)의 반도체 웨이퍼(11)의 각부에 대한 초점거리가 틀리는 일 없이 양호한 해상도의 회로패턴을 반도체 웨이퍼(11)로 전사(轉寫)할 수 있다.
실시형태 5
상술한 예에서는, 하나의 외주벽(12)으로 특정 사이즈의 반도체 웨이퍼(11)의 흡착고정을 실시하는 경우를 예시했으나, 다른 구경의 외주벽(12)을 다중으로 배치하여, 사이즈가 다른 복수의 반도체 웨이퍼(11)의 흡착고정을 가능하게 하여도 좋다.
즉, 도 6에 나타낸 웨이퍼 척(1)에서는 외주벽(12)의 내측에 외주벽(12A)을 배치하여, 하나의 웨이퍼 척(1)으로, 외주벽(12)에 대응한 소구경의 반도체 웨이퍼(11) 및 외주벽(12A)에 대응한 대구경의 반도체 웨이퍼(11)중 어느 하나의 흡착고정에도 사용할 수 있는 것이다.
이 경우, 외주벽(12) 및 외주벽(12A)은, 소구경 및 대구경중 어느 하나의 반도체 웨이퍼(11)를 흡착고정할 경우에도, 해당 반도체 웨이퍼(11)의 이면과는 비접촉하기 때문에, 도 5에 나타낸 내부벽(17), 밀어올림구멍(18), 밀어올림핀(19)등의 구성은, 가장 내측의 외주벽(12)의 중심부에 배치하는 것만으로, 반도체 웨이퍼(11)의 전면에 걸친 부압흡착을 실현할 수 있다.
한편, 수학식 1로부터 리크(leak)(Q)는 원주길이(b)에 비례하므로, dP를 흡착에 필요한 값으로 유지하기 위해서는, 외측의 주벽보다 틈(δ)을 적게 할 필요가 있다.
또한, 서로 다른 구경의 반도체 웨이퍼를 목적으로 하지 않고, 휘어짐이 큰 반도체웨이퍼를 흡착할 때, 중심부분으로부터 차례로 흡착시키면 휘어짐에 따른 흡착불량 문제를 대폭 저감할 수 있다. 이 경우의 내부의 주벽의 높이의 차이는 확실히 흡착을 실시하기 위한 한계로서 일반적으로 생각되고 있는 0.3㎜이내를 최대로 하여, 0.1㎛이상으로 하면 좋다.
실시형태 6
도 7은 상술한 웨이퍼 척(1), 이를 구비한 노광장치를 이용한 반도체 장치의 제조방법의 일 예를 나타내는 플로우차트를 예시한다.
즉, 반도체 단결정으로 이루어진 인고트(ingot)를 얇게 썰어(slice) 얻어진 반도체 기판을 연마하여 반도체 웨이퍼(11)를 제조한다(스텝 101).
다음으로, 주지의 웨이퍼 공정에 의해, 도 1의 노광장치등을 이용한 포토리소그라피로 반도체 웨이퍼(11)에 반도체 장치 회로패턴을 전사(轉寫)형성한다. 이 때, 상술한 각 실시형태의 웨이퍼 척(1)을 노광장치의 반도체 웨이퍼(11)의 고정에 사용함으로써, 노광장치의 축소렌즈(10)의 반도체 웨이퍼(11)의 각 부에 대한 초점거리가 틀림이 없이 양호한 해상도의 회로패턴을 반도체 웨이퍼(11)로 전사(轉寫)할 수 있다.
한편, 이 웨이퍼 공정에서는, 다층배선구조등의 웨이퍼의 바닥(下地)부분의 요철(凹凸)상층측으로의 악영향을 방지해야 하고, CMP(화학기계연마)기술등에 의한 반도체웨이퍼(11)의 표면의 평탄화가 행해지나, 이 CMP기술을 실행하는 연마장치에 서 반도체 웨이퍼(11)의 척킹에 상술한 각 실시형태의 웨이퍼 척(1)을 이용함으로써, 반도체 웨이퍼(11)의 각 부의 최대 휘어짐량을 50㎚이하로 제어하는, 고평탄화가 가능하게 되고, 바닥의 요철등에 기인하는 상층의 회로패턴결함의 감소등을 실현할 수 있다(스텝 102).
이와 같은, 웨이퍼 공정으로 다수의 반도체 장치가 일괄적으로 형성된 반도체 웨이퍼(11)는, 웨이퍼 프로브(Probe)등에 의해, 각각의 반도체 장치의 기능검사가 행해지고(스텝 103), 나아가 반도체 웨이퍼(11)의 다이싱공정으로, 복수의 반도체 장치를 개별칩(pellet)으로 분리하여(스텝 104), 스텝 103의 검사공정에서 양품으로 판정된 칩만을 패키징한다(스텝 105).
이렇게 하여, 제품화된 반도체 장치가 완성된다. 본 실시형태에서는 상술한 바와 같이, 웨이퍼 척(1)으로 평탄도가 높게 반도체 웨이퍼(11)를 지지하여 노광을 실시하므로, 노광장치에서의 축소렌즈(10)의 반도체 웨이퍼(11)의 각 부에 대한 초점거리의 높은 정밀도화가 달성되고, 회로패턴의 전사(轉寫)정밀도의 향상이 실현된다.
또한, CMP공정에 본 실시형태의 웨이퍼 척(1)을 적용함으로써, CMP공정에서의 반도체 웨이퍼(11)의 고도의 평탄도화에 의해, 다층배선구조에서의 단선등의 결함감소를 실현할 수 있다. 그 결과, 반도체 장치의 제조공정에서 고수율을 달성할 수 있다.
이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명의 실시형태에 기초하여 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 그 요지를 벗어나지 않 는 범위에서 여러가지로 변경이 가능한 것은 물론이다.
이상의 설명에서는, 주로 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 그 배경으로 이용분야인 노광장치에 대해 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 전자빔노광장치 나아가, 이들 노광장치에 머무르지 않고 반도체 웨이퍼를 평탄한 상태로 지지할 필요가 있는 각종 반도체 제조장치나 반도체 검사장치에 적용할 수 있다.
또한, 반도체 장치의 제조공정에 한하지 않고, 액정등의 제조공정에도 적용할 수 있다.
본 원에 개시된 발명중, 대표적인 것에 의해 얻어지는 효과를 간단히 설명하면, 아래와 같다.
첫째, 즉, 본 발명의 웨이퍼 척에 의하면, 반도체 웨이퍼와 외주벽상면과의 공간에 의해 외부로부터 기체가 흡인실로 흡인됨으로써, 점성저항에 의한 압력손실을 일으키고, 이에 의해 흡인실과 외부와의 진공밀봉의 역할을 하고, 또한, 지지핀만으로 반도체 웨이퍼를 흡착지지할 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼 흡착을 실시하는 전역에 있어서 균일한 흡착지지가 가능하게 되어, 평탄도가 매우 뛰어나게 흡착지지할 수 있게 된다.
둘째, 본 발명의 웨이퍼 척에 의하면, 하나의 웨이퍼 척으로 다양한 구경의 반도체 웨이퍼를 흡착지지시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
셋째, 본 발명에 의한 웨이퍼 척이 이용된 노광장치에 의하면, 지지된 반도체 웨이퍼의 외주부도 포함한 평탄도가 향상되므로, 반도체 웨이퍼의 전역에서 초점거리가 벗어나지 않게 되고, 양호한 해상도의 회로패턴을 반도체 웨이퍼로 전사(轉寫)할 수 있게 된다.
넷째, 반도체 웨이퍼의 연마장치에 본 발명에 의한 웨이퍼 척을 이용함으로써, 높은 평탄도의 연마면을 얻을 수 있다.
다섯째, 상기 세번째, 네번째 효과에 의해, 본 발명의 웨이퍼 척을 사용한 반도체 장치의 제조방법에 의하면, 반도체 웨이퍼의 전역에 걸쳐서 양호한 품질의 반도체 칩을 제조할 수 있고, 반도체 장치의 수율을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims (10)

  1. 외주벽(12)으로 둘러싸인 흡인실(13)을 부압으로 함으로써 지지핀(15)으로 지지된 반도체 웨이퍼(11)를 평탄하게 흡착지지하기 위한 웨이퍼 척으로서,
    상기 외주벽(12)의 상면이 상기 지지핀(15)의 상면보다 낮게 형성되고, 상기 외주벽(12)의 상면은 상기 반도체 웨이퍼(11)에 접촉하지 않게 되어 있고,
    상기 외주벽(12)과 그와 가장 가까운 지지핀(15a)과의 사이의 거리(L1)가, 상기 지지핀(15a)과 그 지지핀(15a)의 내측에 위치하는 지지핀(15b)과의 거리(L2)보다도 작고, 0.2㎜ 이상 1.8㎜ 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 척.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 외주벽(12)의 상면과 지지핀(15)의 상면의 높이의 차가 0.1㎛ 에서 1.4㎛사이의 값인 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 척.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 지지핀(15a)이 외주벽(12)을 따라 빙둘러 배치되고, 또한, 가장 가까운 상기 지지핀(15a)에서 1㎜에서 2.5㎜사이의 값의 거리를 두고 떨어진 내측에로 또 빙둘러 2번째 열의 상기 지지핀(15b)이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 척.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 외주벽(12)의 내측에 적어도 한겹으로 다른 외주벽(12A)이 배치되고, 상기 외주벽(12A)의 내외에 있어서의 상기 지지핀(15a)과 상기 외주벽(12A)과의 사이의 거리가, 청구항 제 1, 3 또는 4항에 기재되어 있는 웨이퍼 척의 외주벽(12)과 상기 지지핀(15a)과의 사이의 거리(L1)와 동일한 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 척.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 외주벽(12A)의 상면과 상기 지지핀(15a) 상면의 높이의 차가 0.1㎛에서 0.3㎜사이의 값인 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 척.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 외주벽(12A)의 내측에 상기 지지핀(15)을 배치하지 않고, 내측의 압력이 대기압인 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 척.
  8. 삭제
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