KR20020083282A - 반도체 노광설비의 웨이퍼 정렬장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 노광설비의 웨이퍼 정렬장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 반도체 노광설비의 웨이퍼 정렬장치는, 노광공정이 진행될 웨이퍼의 중심부 일정영역을 고정하여 회전하는 정렬척, 상기 정렬척에 고정된 상기 웨이퍼의 가장자리 부위를 사이에 두고 서로 마주보며 각각 설치된 한쌍의 수발광센서, 상기 정렬척에 고정된 상기 웨이퍼의 하부에 설치되어 상기 웨이퍼 후면에 존재하는 불순물을 검출하는 불순물 검출수단 및 상기 수발광센서 및 불순물 검출수단의 센싱신호에 따라 상기 정렬척의 동작을 제어하는 제어부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서, 웨이퍼 정렬단계의 웨이퍼가 노광설비로 투입되어 노광불량이 발생하는 것을 방지할 수 있을뿐만 아니라 웨이퍼 정렬단계를 대기하는 다른 복수의 웨이퍼에 대해서도 노광불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 노광설비의 웨이퍼 정렬장치{Wafer align apparatus of expoer facility for manufacturing semicomductor device}

본 발명은 반도체 노광설비의 웨이퍼 정렬장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 웨이퍼 정렬단계에서 웨이퍼 후면에 존재하는 불순물을 용이하게 검출할 수있는 반도체 노광설비의 웨이퍼 정렬장치에 관한 것이다.

통상, 반도체소자는 웨이퍼 상에 산화공정, 증착공정, 이온주입공정, 식각공정, 노광공정 및 금속공정 등의 일련의 반도체 공정을 반복적으로 수행한 후, 다이본딩(Die bonding) 및 패키징(Packaging) 공정을 수행함으로써 완성된다. 여기서, 상기 노광공정 등의 각 반도체 공정은 랏(Lot) 단위의 복수의 웨이퍼에 대해서 일괄적으로 수행되거나, 1장의 웨이퍼에 대해서 개별적으로 수행될 수도 있다.

또한, 상기 노광공정 등의 반도체 제조공정의 수행이 수행된 웨이퍼는 분석공정설비로 이동되어 선행된 반도체 제조공정의 정상유무를 SEM(Scanning Electro Microscope) 등의 현미경을 이용하여 패턴의 크기, 패턴간 간격 등의 이상유무를 검사하거나, 샘플 웨이퍼를 추출하여 시료를 제작한 후 시료를 케미컬(Chemical)로 용융하여 성분을 분석하는 방법 등을 통해서 선행된 반도체 제조공정의 정상유무를 검사하는 분석공정을 진행한다.

그리고, 상기 노광공정 등의 반도체 제조공정의 진행에 앞서서 복수의 웨이퍼 또는 1장의 웨이퍼에 대해서 웨이퍼 상에 형성된 플랫존(Flat zone)을 기준으로 웨이퍼를 일방향으로 정렬하는 웨이퍼 정렬공정을 진행한다. 여기서, 플랫존은 원형의 웨이퍼의 일부를 일방향으로 절단하여 형성된 것이다.

특히, 노광공정이 진행되는 반도체 노광설비는, 최근에 반도체소자가 1GDRAM 등으로 고집적화됨에 따라 패턴의 크기 및 패턴간 간격이 작아짐에 따라 미세한 정렬불량에 의해서도 바로 노광불량이 발생하므로 웨이퍼 정렬의 중요성이 크게 대두되고 있다.

종래의 반도체소자 제조용 웨이퍼 노광설비의 웨이퍼 정렬장치는, 도1에 도

시된 바와 같이, 소정의 속도로 회전하는 회전축(20)에 의해서 노광공정이 진행될 웨이퍼(24)를 흡착 고정하여 회전하는 정렬척(Prealign chuck : 22)를 구비한다. 여기서, 정렬척(22)은 웨이퍼(24) 중심부의 소정부를 흡착 고정하고 있다.

또한, 상기 정렬척(22) 상에 흡착 고정된 웨이퍼(24)의 가장자리 상측에 발광다이온드 등과 같이 소정의 광선을 발광할 수 있는 발광센서(16)를 고정한 지지대(14)가 구비되어 있고, 상기 정렬척(22) 상에 흡착 고정된 웨이퍼(24)의 가장자리 하측에 발광센서(16)에서 발광된 광선을 디텍션(Detection)할 수 있도록 수광센서(12)가 상부에 구비된 받침판(10)이 설치되어 있다.

그리고, 정렬척(22)을 회전하는 회전축(20), 발광센서(16) 및 수광센서(12)와 각각 연결된 제어부(18)가 구비되어 있다.

따라서, 제어부(18)의 제어에 의해서 회전축(20)이 회전하게 되면, 회전축(20)과 연결된 정렬척(22) 및 그 상부에 흡착 고정된 웨이퍼(24)도 함께 회전하게 된다.

그리고, 제어부(18)의 제어에 의해서 지지대(14)에 고정된 발광센서(16)는 소정의 광선을 웨이퍼(24) 상방향으로 주사하게 된다. 이때, 웨이퍼(24)의 회전에 의해서 웨이퍼(24)의 플랫존 부위가 발광센서(16)와 수광센서(12) 사이를 통과하게 되면, 발광센서(16)에서 발광된 광선은 수광센서(12)에 센싱된다. 그리고, 광선이 수신된 수광센서(12)는 광선 수신에 따른 전기신호를 제어부(18)에 인가하게 된다.

또한, 제어부(18)는 회전축(20)의 회전동작을 제어함으로써 정렬척(22) 상에흡착 고정된 웨이퍼(24)를 일방향으로 정렬한다.

다음으로, 정렬척(22) 상에서 플랫존을 기준으로 일방향으로 정렬된 웨이퍼(24)는 로봇아암(Robot arm)의 이송동작에 의해서 스텝퍼(Stepper) 등의 노광설비의 노광스테이지로 이동하여 노광공정이 진행된다. 이후, 노광공정의 수행된 웨이퍼는 후속되는 현상공정을 수행함으로써 웨이퍼 상에는 소정의 패턴이 형성되고, 현상공정의 수행에 의해서 소정의 패턴이 형성된 웨이퍼는 SEM(Scanning Electro Microscop) 등의 현미경을 이용하여 분석공정을 수행함으로써 패턴의 위치, 패턴의 크기 및 패턴간 간격 등에 대한 정상유무를 분석한다.

그런데, 선행된 반도체 공정의 수행 과정에 웨이퍼의 후면에 파티클(Particle)이 흡착된 웨이퍼가 웨이퍼 정렬장치에 의해서 정렬되어 노광설비로 투입됨으로써 노광설비의 노광스테이지 상에 정확하게 안착되지 못하여 노광불량이 발생하였다.

즉, 웨이퍼 후면에 파티클이 흡착되어 노광설비의 노광스테이지 상에 안착되면, 노광스테이지 상에 안착된 웨이퍼는 파티클의 두께에 의해서 수 ㎛ 정도 경사지게 됨으로써 노광설비 투영레즈의 포커싱(Focusing)이 정확하지 않아 노광불량이 발생하는 문제점이 있었다.

그리고, 전술한 바와 같은 노광불량은, 노광공정 진행후 현상공정을 진행함으로써 웨이퍼 상에 소정의 패턴을 형성한 후 진행되는 검사공정에서 SEM 등의 검사장비를 이용하여 육안으로 검출된다.

따라서, 전술한 바와 같은 검사공정이 진행되는 동안 선행된 웨이퍼와 동일한 경로로 동일한 반도체 단위공정이 진행된 다수의 웨이퍼 즉, 3 내지 4 랏(Lot) 정도의 웨이퍼에 대해서 이미 노광설비에서 노광공정이 진행된 상태이므로 후속되는 다수의 웨이퍼도 모두 노광불량이 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은, 선행된 반도체 단위공정의 수행 과정에 웨이퍼 후면에 흡착된 파티클의 존재유무를 웨이퍼 정렬단계에서 검출해냄으로써 노광공정 진행과정에 노광불량이 발생하는 것을 방지하는 반도체 노광설비의 웨이퍼 정렬장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 선행된 반도체 단위공정의 수행 과정에 웨이퍼 후면에 흡착된 파티클의 존재유무를 웨이퍼 정렬단계에서 조기에 검출해냄으로써 후속되는 웨이퍼에 대해서 순차적으로 노광불량이 발생하는 것을 방지하는 반도체 노광설비의 웨이퍼 정렬장치를 제공하는 데 있다.

도1은 종래의 반도체 노광설비의 웨이퍼 정렬장치의 개략적인 구성도이다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 노광설비의 웨이퍼 정렬장치의 구성도이다.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 받침판 12 : 수광센서

14 : 지지대 16 : 발광센서

18, 30 : 제어부 20 : 회전축

22 : 정렬척 24 : 웨이퍼

32 : 지지봉 34 : 불순물 검출 센서

36 : 알람 발생기

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 노광설비의 웨이퍼 정렬장치는, 노광공정이 진행될 웨이퍼의 중심부 일정영역을 고정하여 회전하는 정렬척, 상기 정렬척에 고정된 상기 웨이퍼의 가장자리 부위를 사이에 두고 서로 마주보며 각각 설치된 한쌍의 수발광센서, 상기 정렬척에 고정된 상기 웨이퍼의 하부에 설치되어 상기 웨이퍼 후면에 존재하는 불순물을 검출하는 불순물 검출수단 및 상기 수발광센서 및 불순물 검출수단의 센싱신호에 따라 상기 정렬척의 동작을 제어하는 제어부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 불순물 검출수단은 상기 웨이퍼를 구성하는 실리콘 이외의 다른 물질에 반응하는 센서일 수 있고, 상기 불순물 검출수단의 센싱신호에 따라 알람을 발생시키는 알람 발생기가 상기 제어부에 더 구비될 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 노광설비의 웨이퍼 정렬장치의 구성도이다.

본 발명에 따른 반도체 노광설비의 웨이퍼 정렬장치는, 도2에 도시된 바와 같이 모터(Motor) 등의 구동원(도시되지 않음)의 구동에 의해서 회전하는 회전축(20)과 연결됨으로써 소정속도로 회전할 수 있고, 진공 패드(Pad)가 상부에 형성됨으로써 노광공정이 진행될 웨이퍼(24)의 중앙 소정부를 흡착 고정할 수 있는 정렬척(22)이 구비되어 있다.

그리고, 상기 정렬척(22) 상에 흡착 고정된 웨이퍼(24)의 가장자리부위와 상부로 소정각격 이격된 위치에는 지지대(14)에 의해서 지지되는 발광센서(16)가 설치되어 있고, 상기 발광센서(16)와 마주보며 받침판(10)에 의해서 지지되는 수광센서(12)가 웨이퍼(24)를 사이에 두고 설치되어 있다. 여기서, 발광센서(16)와 수광센서(12)의 위치는 서로 치환할 수 있다.

또한, 상기 정렬척(22) 상에 흡착 고정된 웨이퍼(24)의 하측 소정부에는 웨이퍼(24)의 후면에 실리콘(Silicon) 이외의 다른 성분의 파티클이 존재할 경우에 이를 센싱할 수 있는 이미지센서 등의 불순물 검출센서(34)가 지지봉(32)에 의해서지지 설치되어 있다.

그리고, 상기 발광센서(16), 수광센서(12), 회전축(20) 및 불순물 검출센서(34)와 각각 연결된 제어어부(30)가 구성되어 있다. 여기서, 상기 제어부(30)는 상기 발광센서(16)의 발광동작을 제어하며, 상기 수광센서(12)의 광선 수신에 따라 발생되는 전기신호 및 상기 불순물 검출센서(34)의 웨이퍼(24) 후면 파티클 검출에 따라 발생되는 전기신호를 수신하여 회전축(20)의 회전 동작을 제어하도록 되어 있다.

따라서, 제어부(30)의 제어에 의해서 회전축(20)이 회전하게 되면, 회전축(20)과 연결된 정렬척(22)이 회전함으로써 정렬척(22) 상에 흡착 고정된 웨이퍼(24)는 회전하게 된다.

그리고, 제어부(30)의 제어에 의해서 발광센서(16)가 소정의 광선을 발광하게 된다. 이때, 웨이퍼(24)의 플랫존이 서로 마주보는 발광센서(16)와 수광센서(12) 사이를 회전하게 되면, 발광센서(16)에서 발광된 광선은 수광센서(12)에 수신된다.

또한, 발광센서(16)가 발광한 소정의 광선을 수신한 수광센서(12)는, 이에 대한 전기신호를 제어부(30)에 인가하되고, 상기 전기신호를 수신한 제어부(30)는 회전축(20)의 회전을 제어함으로써 정렬척(22) 상에 위치된 웨이퍼(24)가 플랫존을 기준으로 일방향으로 정렬된다.

그리고, 정렬척(22) 상에 위치된 웨이퍼(24)가 회전하는 과정에 웨이퍼(24)의 후면에 선행된 반도체 단위공정 과정에 흡착된 파티클을 불순물 검출센서(34)가센싱하게 되면, 불순물 검출센서(34)는 이에 따른 전기신호를 제어부(30)에 인가함으로써 회전축(20)의 회전동작을 중지시켜 정렬척(22)의 회전을 중지시킨다.

또한, 제어부(30)는 알람 발생기(36)에 소정의 전기신호를 인가함으로써 알람 발생기(36)가 알람을 발생시켜 작업자에게 후면에 파티클이 존재하는 웨이퍼(24)가 정렬척(22) 상에 투입되었음을 알린다.

이후, 작업자는 웨이퍼(24) 후면에 파티클이 흡착된 경위를 분석함으로써 후속 노광공정에 의해서 노광불량이 발생하는 것을 미연에 방지한다.

본 발명에 의하면, 웨이퍼 정렬단계에서 웨이퍼 후면에 흡착된 파티클을 조기에 검출하여 파티클의 흡착 경위를 조사하여 시정토록 함으로써 웨이퍼 정렬단계의 웨이퍼가 노광설비로 투입되어 노광불량이 발생하는 것을 방지할 수 있을뿐만 아니라 웨이퍼 정렬단계를 대기하는 다른 복수의 웨이퍼에 대해서도 노광불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (3)

1. 노광공정이 진행될 웨이퍼의 중심부 일정영역을 고정하여 회전하는 정렬척;

   상기 정렬척에 고정된 상기 웨이퍼의 가장자리 부위를 사이에 두고 서로 마주보며 각각 설치된 한쌍의 수발광센서;

   상기 정렬척에 고정된 상기 웨이퍼의 하부에 설치되어 상기 웨이퍼 후면에 존재하는 불순물을 검출하는 불순물 검출수단; 및

   상기 수발광센서 및 불순물 검출수단의 센싱신호에 따라 상기 정렬척의 동작을 제어하는 제어부;

   를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 노광설비의 웨이퍼 정렬장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 불순물 검출수단은 상기 웨이퍼를 구성하는 실리콘 이외의 다른 물질에 반응하는 센서인 것을 특징으로 하는 반도체 노광설비의 웨이퍼 정렬장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 불순물 검출수단의 센싱신호에 따라 알람을 발생시키는 알람 발생기가 상기 제어부에 더 구비된 것을 특징으로 하는 반도체 노광설비의 웨이퍼 정렬장치.