KR101069821B1 - 반도체 기판 제조에 사용되는 포토 리소그래피 장치 - Google Patents

반도체 기판 제조에 사용되는 포토 리소그래피 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포토 리소그래피 공정을 수행하는 장치에 관한 것으로, 도포 장치 (또는, 현상 장치)는 서로 층으로 적층되며 동일공정을 수행하는 상부챔버와 하부챔버를 가진다. 이송로봇은 카세트로부터 웨이퍼들을 언로딩하여 상부챔버와 하부챔버로 교대로 번갈아 가면서 웨이퍼를 이송한다. 상부챔버와 하부챔버 각각에는 동일공정을 수행하는 모듈들이 복수개 제공된다.
포토리소그래피 공정, 도포, 현상, 모듈, 적층

Description

반도체 기판 제조에 사용되는 포토 리소그래피 장치{PHOTOLITHOGRAPHY APPARATUS USED IN MANUFACTURING SEMICONDUCTOR SUBSTRATES}
도 1은 일반적으로 사용되고 있는 포토리소그래피 장치의 일 예를 보여주는 도면;
도 2는 본 발명의 포토리소그래피 장치의 바람직한 일 예를 개략적으로 보여주는 평면도;
도 3은 도 2의 도포장치를 개략적으로 보여주는 정면도;
도 4는 도 3에서 이송로봇, 하부챔버, 그리고 상부챔버의 사시도;
도 5는 도 3의 장치에서 하부챔버의 일 예를 보여주는 도면;
도 6은 도 3의 장치에서 하부챔버의 다른 예를 보여주는 도면;
도 7은 2개의 챔버가 제공된 경우 웨이퍼들의 이동경로를 개략적으로 보여주는 도면; 그리고
도 8은 3개의 챔버가 제공된 경우 웨이퍼들의 이동경로를 개략적으로 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 도포장치 20 : 노광장치
30 : 현상장치 40 : 이송장치
120 : 거치부 140 : 이송부
160 : 하부챔버 180 : 상부챔버
162, 182 : 모듈 190 : 제어부
본 발명은 반도체 소자를 제조하는 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 포토 리소그래피 공정을 수행하는 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에서 포토리소그래피 공정은 크게 빛에 민감한 물질인 감광액(photoresist)을 기판 표면에 고르게 도포시키는 공정, 스텝퍼(stepper)를 사용하여 회로패턴이 그려진 레티클(reticle)에 빛을 통과시켜 감광액이 도포된 기판을 노광하는 공정, 그리고 노광 공정을 통하여 기판의 표면에서 빛을 받은 부분의 막을 현상(development)하는 공정으로 나누어진다.
현재 사용되고 있는 포토리소그래피 장치 중의 하나의 예가 한국공개특허 2001-54426에 개시되어 있으며, 도 1은 위의 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 장치는 아래층에 배치되어 도포공정을 수행하는 도포장치(320)와 위층에 배치되며 현상공정을 수행하는 현상장치(330)를 가진다. 도포장치(320)와 현상장치(330)의 일측에는 웨이퍼가 수납된 카세트가 놓여지는 거치대(310)가 배치되며 타측에는 노광공정을 수행하는 노광장치(340)가 배치된다. 웨이퍼가 카세트, 도포장치(320), 노광장치(340), 그리고 현상장치(330)를 루프모양으 로 순차적으로 이동되면서 공정이 수행된다. 그러나 상술한 장치 사용시 카세트 내 웨이퍼들에 대해 특정공정(예컨대 웨이퍼에 포토레지스트 막을 도포하는 공정)만을 수행하고자 하는 경우 이를 수행하는 모듈의 수가 제한되므로 비효과적이다.
본 발명은 카세트 내 웨이퍼들에 대해 특정공정만을 수행시 이를 빠르게 진행할 수 있는 새로운 구조의 포토 리소그래피 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 포토 리소그래피 장치는 웨이퍼들이 수용된 카세트가 놓여지는 거치부, 웨이퍼들에 대해 동일 공정을 수행하며 상하로 적층되도록 배치된 챔버들을 가지는 공정수행부, 상기 거치부와 상기 공정수행부간 웨이퍼를 이송하는 이송로봇이 설치된 기판 이송부, 그리고 상기 카세트로부터 언로딩된 웨이퍼들이 상기 챔버들로 교대로 이송되도록 상기 이송로봇을 제어하는 제어부를 가진다. 상기 공정수행부에서 수행되는 공정은 모두 도포공정이거나 현상공정일 수 있다.
각각의 상기 챔버는 상기 공정이 수행되는 공간을 제공하는 복수의 모듈들과 상기 모듈들간 웨이퍼를 이송하는 이송로봇을 포함한다. 일 예에 의하면 각각의 상기 챔버에 배치되는 복수의 모듈들은 모두 동일 공정을 수행하는 모듈들일 수 있다.
또한, 본 발명의 포토 리소그래피 장치는 도포공정을 수행하는 도포장치, 노 광공정을 수행하는 노광장치, 현상공정을 수행하는 현상장치, 그리고 이들간 웨이퍼들을 이송하는 이송장치를 가진다. 상기 도포장치는 웨이퍼들이 수납된 카세트가 놓여지는 제 1거치대, 복수의 층으로 적층되며 도포공정이 각각 수행되는 도포챔버들, 그리고 상기 제 1거치대와 상기 도포챔버들간 웨이퍼를 이송하는 이송로봇을 가진다. 상기 현상장치는 상기 카세트가 놓여지는 제 2거치대, 복수의 층으로 적층되며 현상공정이 각각 수행되는 현상챔버들, 그리고 상기 제 2거치대와 상기 현상챔버들간 웨이퍼를 이송하는 이송로봇을 가진다. 상기 도포장치 또는 상기 현상장치는 각각 제어부를 가지며, 상기 제어부는 상기 카세트로부터 언로딩된 웨이퍼들이 상기 도포챔버들 또는 상기 현상챔버들로 교대로 이송되도록 상기 도포장치 또는 상기 현상장치에 설치된 이송로봇을 제어한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 2 내지 도 8을 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
도 2는 본 발명인 포토 리소그래피 장치(1)를 개략적으로 보여주는 평면도이다. 도 2를 참조하면, 장치(1)는 본 실시예에서 포토 리소그래피 장치는 도포장치(10), 노광장치(20), 현상장치(30), 그리고 이동장치(40)를 가진다. 도포장치(10)는 빛에 민감한 물질인 감광액을 기판 표면에 도포하는 공정을 수행하고, 노광장치(20)는 스텝퍼(stepper)(도시되지 않음)를 사용하여 회로패턴이 그려진 레티클(reticle)에 빛을 통과시켜 감광액이 도포된 기판을 노광하는 공정을 수행하며, 현상장치(30)는 기판의 표면에서 빛을 받은 부분의 막을 현상하는 공정을 수행한다. 도포장치(10), 노광장치(20), 그리고 현상장치(30)는 설비 내에서 각각 이격되어 배치된다. 웨이퍼들(W)은 카세트(도시되지 않음)에 수납된 상태로, 이동장치(40)에 의해 도포장치(10), 노광장치(20), 그리고 현상장치(30)로 이동된다.
도 3은 본 발명의 도포장치(10)를 개략적으로 보여주는 정면도이고, 도 4는 도 3의 이송로봇(142), 상부챔버(180), 그리고 하부챔버(160)의 사시도이다. 도 3과 도 4를 참조하면, 도포장치(10)는 거치부(120), 이송부(140), 공정수행부, 그리고 제어부(190)를 가진다. 거치부(120), 이송부(140), 공정수행부는 순차적으로 일렬로 배열된다. 거치부(120)는 웨이퍼들(W)이 수납된 카세트가 놓여지는 거치대(122)를 가진다. 거치대(122)는 하나 또는 복수개가 배치될 수 있다. 공정수행부는 복수의 층으로 적층된 도포챔버들(160, 180)을 가진다. 도포챔버(160, 180)는 2개 또는 3개 이상이 제공될 수 있다. 본 실시예에서는 2개의 도포챔버(160, 180)가 제공되는 경우를 예로 들어 설명하며, 아래에 배치된 도포챔버를 하부챔버(160)라 칭하고 그 위에 배치된 도포챔버를 상부챔버(180)라 칭한다. 하부챔버(160)와 상부챔버(180)는 웨이퍼(W)에 대해 동일한 공정을 수행한다. 하부챔버(160)와 상부챔버(180) 각각에는 복수의 모듈들(162a, 182a)이 제공될 수 있다. 상부챔버(180)는 하부챔버(160)와 동일한 구조를 가지며, 상부챔버(180)에는 하부챔버(160)에 제공되는 모듈들(162)과 동일한 공정을 수행하는 모듈들(182)이 제공된다. 이하, 하부챔 버(160)의 구조 및 하부챔버(160)에 제공되는 모듈들(162)에 대해 설명한다.
일 예에 의하면, 도 5에 도시된 바와 같이 하부챔버(160)에는 모두 동일한 공정을 수행하는 모듈들(162c)이 제공된다. 예컨대, 모듈들(162c)은 웨이퍼(W) 표면에 감광액을 도포하는 공정이 수행되는 모듈들이며, 3개가 제공될 수 있다. 다른 예에 의하면, 도 6에 도시된 바와 같이 하부챔버(160)에는 서로 상이한 공정을 수행하는 모듈들(162a, 162b, 162c, 162d)이 제공된다. 예컨대, 어디히젼 공정을 수행하는 모듈(162a), 웨이퍼(W) 냉각을 수행하는 모듈(162b), 웨이퍼(W) 표면에 감광액을 도포하는 모듈(162c), 그리고 소프트 베이크(soft bake) 공정을 수행하는 모듈(162d)일 수 있다. 하부챔버(160)의 내부 일측에는 모듈들(162)이 일렬로 배치되며, 하부챔버(160)의 내부 타측에는 모듈들간 웨이퍼(W)를 이송하는 이송로봇(164)이 제공된다. 이와 달리 하부챔버(160)의 내부 양측에 모듈들이 배치되고, 중앙에 모듈들간 웨이퍼(W)를 이송하는 이송로봇이 제공될 수 있다.
이송부(140)는 거치부(120)와 하부챔버(160) 및 상부챔버(180)간 웨이퍼들(W)을 이송하는 이송로봇(142)을 가지며, 이송로봇(142)은 제어부(190)에 의해 제어된다. 비록 도면에 상세히 도시되지는 않았으나 이송로봇(142)은 상하로 구동될 수 있는 구조를 가진다. 일반적으로 이송로봇(142)에 의해 카세트로부터 하나의 웨이퍼(W)가 언로딩되어 하부챔버(160) 또는 상부챔버(180)로 이동하는데 소요되는 시간은, 하나의 모듈에서 공정이 수행되는 시간에 비해 매우 짧다. 따라서 하부챔버(160) 또는 상부챔버(180)의 모듈에서 공정이 수행되는 동안 이송부(140)의 이송로봇(142)은 웨이퍼(W)의 이송 없이 대기만을 하므로 설비의 가동률이 저하된다.
본 발명에 의하면, 이송로봇(142)은 카세트로부터 웨이퍼들(W)을 꺼내어 하부챔버(160)와 상부챔버(180)로 교대로 번갈아가면서 웨이퍼들(W)을 이송한다. 도 7은 2개의 챔버들이 제공된 경우 웨이퍼들이 이송되는 경로를 보여주고, 도 8은 3개의 챔버들이 제공된 경우 웨이퍼들이 이송되는 경로를 보여준다. 도 7을 참조하면, 처음에 카세트로부터 제 1웨이퍼를 꺼내어 하부챔버(160)로 이송하고, 하부챔버(160) 내의 모듈에서 제 1웨이퍼에 대해 공정이 수행되는 동안 이송로봇(142)은 카세트로부터 제 2웨이퍼를 꺼내어 상부챔버(180)로 이송한다. 상부챔버(180) 내의 모듈에서 제 2웨이퍼에 대해 공정이 수행되는 동안, 이송로봇(142)은 카세트로부터 제 3웨이퍼를 꺼내어 다시 하부챔버(160)로 이송한다. 즉, 홀수번째 웨이퍼들(W2n-1)은 모두 하부챔버(160)에서 공정이 수행되고, 짝수번째 웨이퍼들(W2n)은 모두 상부챔버(180)에서 공정이 수행된다. 이와 달리, 홀수번째 웨이퍼들(W2n-1)은 모두 상부챔버(180)에서 공정이 수행되고 짝수번째 웨이퍼들(W2n)은 모두 하부챔버(160)에서 공정이 수행될 수 있다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이 동일 공정을 수행하는 챔버들이 3개(이들을 각각 하부챔버(160), 중간챔버(170), 그리고 상부챔버(180)라 칭한다)가 제공되는 경우, 일 예에 의하면, (3n-2)번째 웨이퍼들은 하부챔버(160)로 이송되어 공정이 수행되고, (3n-1)번째 웨이퍼들은 중간챔버(170)로 이송되어 공정이 수행되며, (3n)번째 웨이퍼들(W)은 상부챔버(180)로 이송되어 공정이 수행될 수 있다. 위에서 n은 자연수이다. 본 실시예에서는 2개의 챔버들 또는 3개의 챔버들이 적층된 경우를 예로 들어 설명하였으나 상술한 기술적 사상은 4개 이상의 챔버들이 적층된 경우에도 적용 가능함은 당업자에게 자명하다.
현상장치(30)는 복수의 층으로 적층된 현상챔버들을 가진다. 현상장치(30)는 상술한 도포장치(10)와 동일한 구조를 가지므로 상세한 설명은 생략한다. 현상장치(30)에 제공되는 모듈들은 현상공정이 수행되는 모듈들만이 제공되거나, 노광된 웨이퍼(W)를 소정온도로 가열하는 모듈, 웨이퍼(W)를 냉각하는 모듈, 웨이퍼(W)에 현상액을 뿌려 노광된 영역 또는 그 반대 영역을 제거하는 모듈, 하드 베이크(hard bake) 공정을 수행하는 모듈 등일수 있다. 현상장치(30)에서 이송로봇은 도포장치(10)와 동일하게 카세트로부터 웨이퍼들(W)을 꺼내어 하부챔버(160)와 상부챔버(180)로 교대로 번갈아가면서 웨이퍼들(W)을 이송한다.
본 발명의 장치에 의하면, 도포공정, 노광공정, 그리고 현상공정을 수행하는 장치가 각각 제공되며 도포 장치 및 현상 장치는 각각 서로 적층되어 동일한 공정을 수행하는 챔버들을 복수개 구비하므로, 도포공정 또는 현상공정만을 수행시 신속하게 복수의 웨이퍼들에 대해 공정을 수행할 수 있다.

Claims (5)

  1. 웨이퍼들이 수납된 카세트가 놓여지는 거치부와;
    상하로 적층되도록 배치된 복수 개의 챔버들을 가지는 공정수행부와;
    상기 거치부와 상기 공정수행부간 웨이퍼를 이송하는 이송로봇이 설치된 기판 이송부와;
    상기 카세트로부터 언로딩된 웨이퍼들이 상기 챔버들로 교대로 이송되도록 상기 이송로봇을 제어하는 제어부를 포함하되;
    각각의 상기 챔버는,
    웨이퍼들에 대해 공정을 수행하는 복수 개의 모듈들과;
    상기 챔버 내에서 상기 모듈들 간에 웨이퍼를 이송하는 이송로봇을 포함하되;
    상기 복수 개의 모듈들은,
    웨이퍼에 대해 도포공정 및 현상공정 중 어느 하나의 공정을 수행하는 모듈과;
    웨이퍼들을 냉각하는 모듈과;
    웨이퍼들에 대해 베이크공정을 수행하는 모듈을 구비하고,
    상기 도포공정 및 상기 현상공정 중 다른 하나의 공정을 수행하는 모듈은 상기 공정수행부에 제공되지 않는 것을 특징으로 하는 포토 리소그래피 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 서로 이격되게 배치된 도포장치, 노광장치, 그리고 현상장치와;
    상기 도포장치, 상기 노광장치, 그리고 상기 현상장치 간에 카세트를 이동시키는 이동장치를 포함하되;
    상기 도포장치는,
    웨이퍼들이 수납된 카세트가 놓여지는 제1거치부와;
    상하로 적층되도록 배치된 복수 개의 챔버들을 가지는 제1공정수행부와;
    상기 제1거치부와 상기 제1공정수행부 간에 웨이퍼를 이송하는 제1이송로봇이 설치된 제1기판 이송부와;
    상기 카세트로부터 언로딩된 웨이퍼들이 상기 챔버들에 교대로 이송되도록 상기 제1이송로봇을 제어하는 제어부를 포함하되;
    각각의 상기 챔버는,
    웨이퍼들에 대해 도포공정을 수행하는 복수 개의 모듈들과;
    웨이퍼들을 냉각하는 모듈과;
    웨이퍼들에 대해 베이크공정을 수행하는 모듈과;,
    각각의 상기 챔버 내에 설치되어 상기 모듈들 간에 웨이퍼를 이송하는 이송로봇을 포함하고,
    상기 노광장치는,
    노광공정이 수행되는 노광부 챔버를 포함하며,
    상기 현상장치는,
    웨이퍼들이 수납된 카세트가 놓여지는 제2거치부와;
    상하로 적층되도록 배치된 복수 개의 챔버들을 가지는 제2공정수행부와;
    상기 제2거치부와 상기 제2공정수행부 간에 웨이퍼를 이송하는 제2이송로봇이 설치된 제2기판 이송부와;
    상기 카세트로부터 언로딩된 웨이퍼들이 상기 제2공정수행부의 상기 챔버들에 교대로 이송되도록 상기 제2이송로봇을 제어하는 제어부를 포함하되;
    상기 제2공정수행부의 각각의 상기 챔버는,
    웨이퍼들에 대해 현상공정을 수행하는 복수 개의 모듈들과;
    웨이퍼들을 냉각하는 모듈과;
    웨이퍼들에 대해 베이크공정을 수행하는 모듈과;
    상기 제2공정수행부의 각각의 상기 챔버 내에 설치되어 상기 모듈들 간에 웨이퍼를 이송하는 이송로봇을 포함하고,
    상기 도포공정을 수행하는 모듈은 상기 도포장치에만 제공되고, 상기 현상공정을 수행하는 모듈은 상기 현상장치에만 제공되는 것을 특징으로 하는 포토 리소그래피 장치.
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