KR20000065964A - 웨이퍼 플래트 존 프리 얼라이너 - Google Patents

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KR20000065964A
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김성석
김선봉
손택수
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윤종용
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Abstract

본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 공정 중 발생하는 여기(熱)나 파티클에 의해 웨이퍼가 휘어지게 되는 현상을 방지할 수 있는 웨이퍼 플래트 존 프리 얼라이너에 관한 것이다. 본 발명에 의한 웨이퍼 플래트 존 프리 얼라이너는 웨이퍼를 잡는 웨이퍼 척과, 상기 웨이퍼 척 상에 얹혀지는 웨이퍼의 상단 가장자리부에 발열광이 도달하도록 설치되어 있는 플래트 존 인식을 위한 프리 얼라인용 광학 센서와, 상기 웨이퍼 상부에 설치되어 상기 웨이퍼 전면 상에 정화 공기를 공급하는 정화 공기 샤우어와, 상기 프리 얼라인용 광학 센서 하단에 설치된 쿨링 에어 블로우홀과, 상기 쿨링 에어 블로우홀 반대편에 설치되어 상기 정화 공기 샤우어 및 쿨링 에어 블로우홀에서 토출된 정화 공기 및 쿨링 에어를 외부로 배출하는 공기 배출구를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

웨이퍼 플래트 존 프리 얼라이너{Wafer flat-zone per-aligner}
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 공정 중 발생하는 여기(熱)나 파티클에 의해 웨이퍼가 휘어지게 되는 현상을 방지할 수 있는 웨이퍼 플래트 존 프리 얼라이너에 관한 것이다.
반도체 제조용 장비에서 실리콘 웨이퍼의 상태는 품질에 매우 큰 영향을 주게 된다. 특히 파티클(particle)에 의한 오염은 웨이퍼 내 칩의 수율을 결정하는 결함(defect)으로 작용할 뿐만아니라, 패턴 형성용 노광장비(stepper ＆ scanner)에서는 웨이퍼의 뒷면을 오염시킨 파티클 소오스가 노광 척(expose chuck)의 미세가공된 표면에 증착하여 척이 그 위의 웨이퍼를 잡아줄 때 척 표면으로부터 웨이퍼의 뒷면을 휘어지게 하여 노광시 부분적인 초점 흐려짐(local defocus) 현상을 유발한다. 파티클의 이러한 작용은 공정불량을 유도한다.
노광 장치용 설비에서 웨이퍼의 뒷면을 오염시키는 파티클 소오스는 그 90%이상이 전(前)공정인 포토레지스트 코팅 설비(즉, 스핀 코터(spin coater), 베이커(baker), 트랜스퍼(transfer))에서 웨이퍼를 처리하는 과정에 발생한다.
또한, 반도체 웨이퍼 가공 기술은 온도변화가 빈번한 공정으로 이루어져 있는데, 노광 공정과 같은 상온(23.0℃)에서의 가공 공정은 핫 템프러쳐 프로세스(hot temperature process)를 포함하는 전(前)공정 후 여기(熱)가 남으면 웨이퍼의 휘어짐으로 인해 회로선폭의 불균일함(uniformity) 불량 및 미스얼라인(misalign)이 나타나게 된다.
수율을 고려할 때 완전한 냉각(cooling) 상태가 바람직하나, 100% 냉각 상태를 기대하기는 어렵다. 예컨대, 노광 장치용 설비 중에서도 웨이퍼의 플래트 존을 전정렬시키기 위한 장치(플래트 존 프리 얼라이너(flat-zone pre-aligner))에서 광학 센서로 사용되는 레이저 다이오드의 발열에 의해서도 웨이퍼의 휘어짐으로 인한 불량은 유발된다. 따라서, 수율을 높이기 위해서는 좀더 효율적인 냉각 시스템이 요구된다.
본 발명의 목적은 공정 중 발생하는 여기(熱)나 파티클에 의해 웨이퍼가 휘어지게 되는 현상을 방지할 수 있는 웨이퍼 플래트 존 프리 얼라이너를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명에 의한 웨이퍼 플래트 존 프리 얼라이너를 도시한 개략도이다.
도 2는 상기 도 1의 프리 얼라이너 척을 도시한 평면도이다.
도 3은 상기 도 1의 반도체 장치의 단면도이다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 의한 반도체 장치는, 웨이퍼를 잡는 웨이퍼 척과, 상기 웨이퍼 척 상에 얹혀지는 웨이퍼의 상단 가장자리부에 발열광이 도달하도록 설치되어 있는 플래트 존 인식을 위한 프리 얼라인용 광학 센서와, 상기 웨이퍼 상부에 설치되어 상기 웨이퍼 전면 상에 정화 공기를 공급하는 정화 공기 샤우어와, 상기 프리 얼라인용 광학 센서 하단에 설치된 쿨링 에어 블로우홀과, 상기 쿨링 에어 블로우홀 반대편에 설치되어 상기 정화 공기 샤우어 및 쿨링 에어 블로우홀에서 토출된 정화 공기 및 쿨링 에어를 외부로 배출하는 공기 배출구를 구비하는 것을 특징으로 한다.
쿨링 에어 블로우홀 및 공기 배출구의 높이는 상기 웨이퍼 척 상에 웨이퍼를 안착시켰을 때 쿨링 에어 블로우홀로 공급되는 쿨링 에어가 웨이퍼 밖으로 새지 않을 정도인 것이 바람직하며, 상기 쿨링 에어 블로우홀의 쿨링 에어를 토출하는 힘은 상기 쿨링 에어 블로우홀 반대편에서 쿨링 에어가 와류되어 파티클이 배출되지 않고 내부에 머무는 경우가 발생하지 않을 정도인 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명에 의하면, 플래트 존 프리 얼라인을 위한 광학 레이저에서 발생하는 열을 냉각시킴과 동시에 전(前)공정에서 발생한 파티클을 정화 공기와 함께 외부로 배출시킬 수 있으므로 파티클 및/ 또는 여기에 의해 웨이퍼가 휘어지는 현상을 방지할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면 상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.
도 1은 본 발명에 의한 웨이퍼 플래트 존 프리 얼라이너를 도시한 개략도이고, 도 2는 도 2는 상기 도 1의 프리 얼라이너 척을 도시한 평면도이며, 도 3은 상기 도 1의 반도체 장치의 단면도로서, 도면부호 "10"은 웨이퍼 척(wafer chuck)을, "12"는 웨이퍼를, "14"는 쿨링 에어 블로우홀(cooling air blowhole)을, "16"은 프리 얼라인용 광학 센서(optical sensor)를, "18"은 공기 배출구(air exhaust)를, 그리고 "20"은 정화 공기 샤우어(clean air shower)를 나타낸다. 이중, 웨이퍼 척(10)과, 쿨링 에어 블로우홀(14)과, 공기 배출구(18)가 장착된 부분, 즉 정화 공기 샤우어(20) 하부를 통칭하여 프리 얼라인 척(pre-align chuck)이라 한다.
웨이퍼 플래트 존 프리 얼라이너는 하나의 단위 공정에서 다른 단위 공정으로 실리콘 웨이퍼를 가공하기 위해 웨이퍼를 이동시킬 때 그 이동과정에서 흩트려질 수 있는 웨이퍼의 플래트 존을 정렬시키는 장치이다. 도 1의 웨이퍼 플래트 존 프리 얼라이너는 노광 장치용 설비에 해당하는 것으로, 웨이퍼 상에 포토레지스트를 코팅하고 베이크하는 전(前)공정을 행한 후 이를 노광하기 위해 노광 챔버로 웨이퍼를 이동시키기 전 웨이퍼의 플래트 존을 정렬시키는 장치이다.
상기 웨이퍼 척(10)은 플래트 존 프리 얼라인 시 그 상부에 놓인 웨이퍼(12)를 잡아주는 역할을 한다. 상기 프리 얼라인용 광학 센서(16)는 플래트 존을 인식하기 위해 할로겐(halogen) 가스를 사용한 발열광(發熱光)을 웨이퍼(12)에 쏘아주는 역할을 한다. 이때, 상기 프리 얼라인용 광학 센서는 웨이퍼 척 상에 얹혀지는 웨이퍼의 상단 가장자리부에 발열광이 도달하도록 설치한다. 상기 쿨링 에어 블로우홀(14)은 상기 발열광이 닿는 웨이퍼의 뒷면에 쿨링 에어를 공급하도록 상기 프리 얼라인용 광학 센서(16) 하부에 위치한다. 상기 공기 배출구(18)는 상기 쿨링 에어 블로우홀(14)의 반대편에 위치한다. 상기 정화 공기 샤우어(20)는 웨이퍼(12) 전면 상에 정화 공기가 공급되도록 상기 프리 얼라인 척 상부에 위치하며, 상기 정화 공기가 골고루 공급되도록 하기 위해 그 표면에 다량의 토출구(미도시)가 형성되어 있다.
또한, 상기 프리 얼라인 척 주위의 높이(즉, 쿨링 에어 블로우홀(14) 및 공기 배출구(18)의 높이)는 웨이퍼 척(10) 상에 웨이퍼를 안착시켰을 때 쿨링 에어 블로우홀(14)로 공급되는 쿨링 에어가 웨이퍼 밖으로 새지 않도록 정확해야 한다. 이때, 상기 공기 배출구(18)는 10mmHg 정도의 작은 배기로도 가능하므로 자체발전 배기를 사용한다.
쿨링 에어 블로우홀(14)의 쿨링 에어를 토출하는 힘은 셀수록 효과가 좋으나, 쿨링 에어 블로우홀(14) 반대편에서 쿨링 에어가 와류되어 파티클이 배출되지 않고 내부에 머무는 경우가 발생하지 않을 정도로 적당해야 한다.
플래트 존을 프리 얼라인시키기 위해 웨이퍼(12)를 회전시킬 때 상기 쿨링 에어 블로우홀(14)에서는 쿨링 에어를 토출하고, 상기 정화 공기 샤우어(20)에서는 정화 공기를 토출한다.
쿨링 에어 블로우홀(14)에서 토출된 쿨링 에어는 전(前)공정에서 남은 웨이퍼의 여기(熱)를 식혀줄 뿐만아니라 상기 플리 얼라인용 광학 센서(16)에 의해 웨이퍼가 가열되는 것을 식혀준다. 따라서, 웨이퍼가 열에 의해 휘어지는 현상을 방지할 수 있다.
정화 공기 샤우어(20)에서 토출된 정화 공기는 웨이퍼(12) 상표면에 닿은 후 가장자리부를 거쳐 웨이퍼 하부로 이동한 후 공기 배출구(18)을 통해 배출된다. 포토레지스트를 경화 또는 연화하는 과정에서 화학 가스(chemical)가 파티클을 발생시키는데, 이러한 파티클은 주로 웨이퍼(12) 가장자리부나 뒷면에 붙게된다. 정화 공기 샤우어(20)에서 토출된 정화 공기는 웨이퍼(12)의 가장자리부를 지나면서 그 표면에 붙어있는 파티클을 제거하게 되고, 웨이퍼(12) 뒷면에 붙어있는 파티클은 쿨링 에어 및 정화 공기에 의해 제거된 후 공기 배출구(18)를 통해 상기 쿨링 에어 및 정화 공기와 함께 외부로 배출된다. 이때, 상기 정화 공기는 웨이퍼에 붙어있는 파티클을 제거할 뿐만아니라 웨이퍼(12)에 남아있는 여기(熱)를 식히는 역할도 한다.
본 발명에 의한 웨이퍼 플래트 존 프리 얼라이너에 의하면, 노광 장치용 설비(stepper)에서 노광 척으로 웨이퍼 가공 공정이 진행되기 전, 파티클에 의한 웨이퍼의 오염과 여기에 의한 웨이퍼 휘어짐을 방지할 수 있다. 즉, 프리 얼라인용 광학 센서에 의한 발열과 동시에 쿨링 에어 및 정화 공기에 의해 웨이퍼가 냉각되므르로 여기(熱)에 의한 웨이퍼의 휘어짐을 방지할 수 있고, 웨이퍼 표면 및 뒷면에 흡착되어 있는 마찰이 적은 매우 작은 크기의 파티클을 정화 공기 및 쿨링 에어와 함게 배출되도록 함으로써 파티클에 의해 웨이퍼가 오염되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (3)

  1. 웨이퍼를 잡는 웨이퍼 척;
    상기 웨이퍼 척 상에 얹혀지는 웨이퍼의 상단 가장자리부에 발열광이 도달하도록 설치되어 있는 플래트 존 인식을 위한 프리 얼라인용 광학 센서;
    상기 웨이퍼 상부에 설치되어 상기 웨이퍼 전면 상에 정화 공기를 공급하는 정화 공기 샤우어;
    상기 프리 얼라인용 광학 센서 하단에 설치된 쿨링 에어 블로우홀; 및
    상기 쿨링 에어 블로우홀 반대편에 설치되어 상기 정화 공기 샤우어 및 쿨링 에어 블로우홀에서 토출된 정화 공기 및 쿨링 에어를 외부로 배출하는 공기 배출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 플래트 존 프리 얼라이너.
  2. 제1항에 있어서,
    쿨링 에어 블로우홀 및 공기 배출구의 높이는 상기 웨이퍼 척 상에 웨이퍼를 안착시켰을 때 쿨링 에어 블로우홀로 공급되는 쿨링 에어가 웨이퍼 밖으로 새지 않을 정도인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 플래트 존 프리 얼라이너.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 쿨링 에어 블로우홀의 쿨링 에어를 토출하는 힘은 상기 쿨링 에어 블로우홀 반대편에서 쿨링 에어가 와류되어 파티클이 배출되지 않고 내부에 머무는 경우가 발생하지 않을 정도인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 플래트 존 프리 얼라이너.
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