KR20010035950A - 부분적 초점 불량을 방지할 수 있는 노광 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부분적 초점 불량을 방지할 수 있는 노광 시스템에 관한 것으로, 광원, 셔터, 포토 마스크, 렌즈 시스템 및 단계적으로 움직이는 웨이퍼 스테이지를 구비하여 이루어지는 노광 시스템에 있어서 웨이퍼 스테이지에 이물질이 부착되는 것을 감지할 수 있는 센서 및 센서의 신호를 통해 작동하는 경보장치가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 센서를 통해 웨이퍼 스테이지의 파티클을 감지하고 작업자에게 경보하는 것이 가능하므로 공정중에 언제라도 스테이지에 이물질이 놓일 경우 작업자가 즉시 감지하고 인터록 시스템을 통해 혹은 작업자가 수작업으로 잘못된 공정 진행을 멈출 수 있다. 그리고, 적시에 파티클을 제거함으로써 많은 수의 웨이퍼에 대한 재작업의 필요가 없어진다.

Description

부분적 초점 불량을 방지할 수 있는 노광 시스템 {An exposure system for preventing local focus problem}

본 발명은 부분적 초점 불량을 방지할 수 있는 노광 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스테이지의 파티클로 인한 웨이퍼 굴곡으로 발생하는 부분적 초점 불량의 문제에 즉시 대처할 수 있는 노광 시스템에 관한 것이다.

반도체장치는 반도체 기판에 도체, 부도체, 반도체의 기능을 하는 여러 가지 물질막을 형성하고 이들을 가공하여 원하는 전자, 전기 소자를 다수 제작한 상태에서 이들을 배선을 통해 결합시켜 만드는 고도로 정밀하고 복잡한 장치이다. 매우 정밀한 장치인 만큼 그 제작 공정도 복잡 다단하며, 다수의 엄밀하게 통제되는 설비를 통해서 제작되고 있다.

반도체장치의 제작에 대표적인 공정들로는 막 형성을 위한 산화, 증착 공정과 이온주입공정, 노광 및 에칭을 통한 패턴 형성공정 등이 있다. 이들 공정을 위한 장비들도 공정에 맞게 정교하게 제작되어 온도와 압력 및 소오스 가스의 농도 및 전자기장 같은 공정 환경을 조절할 수 있도록 이루어진다. 그리고 반도체장치의 소자 고집적화 경향에 따라 보다 좁은 면적에 많은 소자를 형성하고 배선하기 위해서는 보다 엄격한 디자인 룰이 요구되고 이에 따라 한계치수(CD)는 점차 줄어들고 있으며 이에 맞추기 위해 공정 설비들도 보다 정밀하게 조절될 수 있는 것이 요구되고 있다.

반도체장치의 미세한 구조와 고집적화를 가능하게 하는 공정으로 노광공정을 들 수 있다. 물론 다른 모든 공정들도 반도체장치의 정확한 제작에 기여하는 것이지만 미세하고 복잡한 장치 구성은 기계적이고 물리적인 작업으로는 제작하기 어렵고 특히 대량의 생산은 불가능에 가깝다. 이런 의미에서 노광공정과 그에 따르는 식각 공정에서의 광화학 반응과 화학반응들은 복잡하고 미세한 패턴을 가진 반도체장치를 결정적으로 가능하게 하는 요소이다. 그러므로 노광공정을 진행하도록 제작된 노광공정 설비는 반도체장치 제작에 관건이 되는 설비이고 정렬이나 초점을 맞출 때 정확한 작업이 되도록 엄격히 관리되어야 한다.

한편, 반도체장치의 제작 환경에서 중요한 하나는 파티클의 문제이다. 반도체장치를 이루는 소자와 배선이 극도로 미세하기 때문에 일반 상품의 제조공정에서는 전혀 문제되지 않는 미세한 파티클도 공정 웨이퍼에 부착될 경우 정상적인 소자나 배선의 형성을 방해하고 바로 불량으로 이어지는 문제가 있다. 따라서 대부분의 반도체장치 제조공정은 파티클을 극도로 배제한 공정 환경에서 이루어지며 공간에서 파티클을 배제하기 위한 설비의 비용도 매우 큰 것이 된다.

파티클의 문제는 주로 웨이퍼에 부착되어 직접 웨이퍼상의 소자나 배선의 형성을 방해하는 문제일 것이나, 정밀한 설비에 파티클이 부착되어 정상적인 작동을 방해하고 웨이퍼 가공에 영향을 주는 경우도 많이 있다. 특히 반도체장치의 미세한 패턴 형성에 직결되는 노광장치의 경우 장비내의 파티클의 부착은 공정에 큰 영향을 주게 된다. 파티클로 인한 불량 가운데 웨이퍼가 놓이는 스테이지에 이물질이 놓여서 발생하는 불량으로 부분적 초점 불량이 있다.

도1 및 도2는 종래의 노광 시스템으로 스텝퍼를 나타내는 사시도와 웨이퍼 스테이지에 이물질이 부착된 상태를 나타내는 분해도이다. 일반적으로 사용되는 노광설비인 스테퍼에서 웨이퍼는 하부 플레이트(17)의 웨이퍼 스테이지(19)에 고정된 상태가 되고 위쪽으로는 노광을 위한 광원과 셔터로 된 광원 시스템(11), 포토 마스크(13), 렌즈 시스템(15)이 일정 위치에 차례로 설치되어 있다. 그리고 스테이지(19)가 단계적으로 횡과 종으로 움직이면서 스텝퍼는 웨이퍼에 노광을 하여 각 칩에 동일한 패턴을 노광하는 동작을 반복하게 된다. 따라서, 포토 마스크(13)나 렌즈 시스템(15)에 파티클(20)이 부착되는 경우 잘못된 패턴이 칩상에 반복적으로 노광되어 공정의 불량을 야기하게 된다. 그리고, 웨이퍼 스테이지(19)에 이물질이 놓이는 경우에는 그 크기에 따라 문제의 범위가 달라질 것이나 그 위에 놓이는 웨이퍼의 해당 부분 및 주변 부분이 탄성적으로 볼록하게 변형되어 렌즈 시스템과의 관계에서 정확한 초점거리를 벗어나게 되는 선폭이나 소자의 크기가 다르게 패터닝되는 등의 문제가 생긴다. 이런 문제로 생기는 불량을 부분적 초점 불량이라고 한다.

부분적 초점 불량을 방지하기 위해서는 노광 스텝퍼를 청정하게 관리하여 파티클이 닿지 않도록 해야하지만 현실적으로 파티클이 전혀 닿지 않도록 관리하는 것은 불가능하다. 그리고 스테이지에 부착되는 이물질이 큰 경우에는 작업자의 확인하에 제거할 수 있지만 대개의 경우 눈으로 확인할 수 없기 때문에 다른 경로로 확인되기까지는 이물질이 부착된 상태로 공정이 계속된다. 이때 다른 경로란 대개 노광공정을 끝낸 상태에서의 작업자의 검사가 될 것이다. 그리고 이러한 노광공정 후 검사에 이르기 까지는 공정 웨이퍼 몇 라트(lot)가 이미 노광을 거친 상태가 되므로 이들 노광을 거친 웨이퍼에는 모두 부분적인 초점 불량이 발생된 것이다.

부분적인 초점 불량을 수정하기 위해서 이들 웨이퍼들에 대한 재작업을 할 수 있지만 이 경우에는 고가의 약품의 손실 및 시간 등 재작업으로 인한 비용이 발생하게 된다. 따라서 스테이지에 부착되는 미세한 이물질을 방지할 수 있거나 혹은 빨리 발견하여 잘못된 작업이 계속되는 것을 방지할 수 있는 수단이 요청된다.

본 발명은 스탭퍼에서 스테이지에 미세 파티클이 부착되어 부분적인 초점 불량을 일정 범위의 웨이퍼 라트에 일으키는 문제를 해결하기 위하여 스테이지에 파티클이 부착될 경우 이를 적시에 감지하여 잘못된 웨이퍼 작업이 계속되는 것을 막을 수 있는 노광 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1 및 도2는 종래의 노광 시스템으로 스텝퍼를 나타내는 사시도와 웨이퍼 스테이지에 이물질이 부착된 상태를 나타내는 분해도이다.

도3은 종래의 스텝퍼로 이루어진 노광 시스템에서 렌즈 시스템의 대칭되는 두 위치에 파티클 감지 센서를 부착한 상태를 나타내는 사시도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11: 광원 시스템 13: 포토 마스크(photo mask)

15: 렌즈 시스템 17: 하부 플레이트

19: 웨이퍼 스테이지 21: 파티클(particle)

23: 센서(sensor)

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광원, 셔터, 포토 마스크, 렌즈 시스템 및 단계적으로 움직이는 웨이퍼 스테이지를 구비하여 이루어지는 노광 시스템에 있어서 웨이퍼 스테이지에 이물질이 부착되는 것을 감지할 수 있는 센서 및 센서의 신호를 통해 작동하는 경보장치가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 센서는 스텝퍼와 같은 노광장치에서 웨이퍼 스테이지를 마주보는 렌즈 시스템 자체나 그 주위에 설치되는 것이 일반적이며, 센서에서 이물질을 감지하게 되면 센서에 연결된 단자를 통해 디스플레이형태의 혹은 소음을 내는 경보장치로 전기 신호가 가도록 연결된다.

도3은 종래의 스텝퍼로 이루어진 노광 시스템에서 렌즈 시스템의 대칭되는 두 위치에 파티클 감지 센서를 부착한 상태를 나타내는 사시도이다. 센서(23)는 일종의 수발광센서로 한쪽에서 웨이퍼 스테이지(19)에 빛을 발사하고 그 반사된 빛을 다른 한쪽에서 받아 반사시의 직접적인 영상이나 색상, 간섭무늬 패턴을 비교하는 영상 비교기의 형태나 빛의 반사되어 들어온 세기를 총량적으로 비교하는 광량 센서의 형태가 될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른면 센서를 통해 웨이퍼 스테이지의 파티클을 감지하고 작업자에게 경보하는 것이 가능하므로 공정중에 언제라도 스테이지에 이물질이 놓일 경우 작업자가 즉시 감지하고 인터록 시스템을 통해 혹은 작업자가 수작업으로 잘못된 공정 진행을 멈출 수 있다. 그리고, 적시에 파티클을 제거함으로써 많은 수의 웨이퍼에 대한 재작업의 필요가 없어진다.

Claims (3)

1. 광원, 셔터, 포토 마스크, 렌즈 시스템 및 단계적으로 움직이는 웨이퍼 스테이지를 구비하여 이루어지는 노광 시스템에 있어서,

   웨이퍼 스테이지에 이물질이 부착되는 것을 감지할 수 있는 센서 및 센서의 신호를 통해 작동하는 경보장치가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 부분적 초점 불량을 방지할 수 있는 노광 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   센서는 한쪽에서 웨이퍼 스테이지에 빛을 발사하고 그 반사된 빛을 다른 한쪽에서 받아 반사시의 패턴을 비교하는 영상 비교기의 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부분적 초점 불량을 방지할 수 있는 노광 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 센서의 신호에 따라 공정의 진행이 멈추도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 부분적 초점 불량을 방지할 수 있는 노광 시스템.