KR20040016071A - 웨이퍼 위치 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 위치 검사장치에 관한 것으로서, 소정의 처리공간을 형성하는 공정챔버와; 그 상면에 웨이퍼를 안착시키는 웨이퍼지지대와; 상기 웨이퍼지지대의 상면에 상기 웨이퍼와 동일 형상을 갖는 측정기판을 이송시키는 반송수단과; 상기 측정기판의 중앙부에 설치되어 조사광을 출사하는 발광수단과; 상기 측정기판의 상측 또는 하측에 위치함과 아울러 상기 발광수단과 대응되는 위치에 설치되는 수광수단 및; 상기 수광수단의 신호를 전달받아 이상상태 발생 시 표시수단으로 경보신호를 출력하는 제어수단을 포함한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 발광수단이 마련된 측정기판을 마련하고, 상기 측정기판을 지지하는 웨이퍼지지대의 상하측에 상기 발광수단을 통해 출사되는 조사광을 받아들이는 수광수단을 마련하여 그 수광상태에 의해 웨이퍼의 안착상태를 파악하도록 함으로써 웨이퍼의 미스 얼라인먼트 상태를 쉽게 체크하도록 하고, 또한, 그 검사를 주기적으로 수행하도록 함에 따라 웨이퍼 위치 불량에 따른 공정불량 발생을 사전에 방지할 수 있는 이점이 있다.

Description

웨이퍼 위치 검사장치{WAFER POSITION INSPECTION APPARATUS}

본 발명은 반도체 제조용 스피너 설비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼의 안착위치를 검사할 수 있도록 하여 공정불량률을 줄이도록 하는 반도체 제조 설비용 스피너 설비의 웨이퍼 위치 검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 사진 평판 공정을 수행하는 스피너(SPINNER)는 웨이퍼의 표면에 감광액을 도포하고, 이를 노광한 후 현상에 이르는 전 공정을 연계된 동작에 의해 수행함에 따라 반도체 웨이퍼에 미세 패턴을 형성하는 설비이다.

상기 스피너는 웨이퍼를 로딩 및 언로딩시키는 인덱서(INDEXER)와, 로딩된 웨이퍼를 각 프로세스 유니트(PROCESS UNIT)에 반송하게 설치된 반송수단과, 웨이퍼의 표면에 감광액을 도포하는 스핀코터(SPIN COATER)와, 노광된 웨이퍼를 현상해주는 스핀 디벨로퍼(SPIN DEVELOPER)와, 감광액의 도포 또는 현상 전후에 웨이퍼를 가열 및 냉각하게 핫 플레이트(HOT PLATE)와 쿨 풀레이트(COOL PLATE)를 갖춘 베이커(BAKER)와, 별도의 노광장치(STEPPER)와의 상호작용을 수행하는 인터페이스부(INTERFACE)로 구성된다.

그러므로, 상기 반송수단에 의해 각 유니트에 웨이퍼를 반입 또는 반출시키는 동작을 수행하게 되는 데, 이때 상기 반송수단의 정렬상태가 틀어질 경우 웨이퍼를 각 유니트(UNIT)에 정확하게 로딩시키지 못하여 공정불량(코팅불량, 현상불량, 베이크불량 등)을 발생시키게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로서, 본 발명의 목적은 각 유니트별로 로딩되는 웨이퍼의 안착위치를 주기적으로 체크하여 공정 불량 발생률을 줄이도록 하는 웨이퍼 위치 검사장치를 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 소정의 처리공간을 형성하는 공정챔버와; 그 상면에 웨이퍼를 안착시키는 웨이퍼지지대와; 상기 웨이퍼지지대의 상면에 상기 웨이퍼와 동일 형상을 갖는 측정기판을 이송시키는 반송수단과; 상기 측정기판의 중심에 설치되어 조사광을 출사하는 발광수단과; 상기 웨이퍼지지대의 중심축 상에 설치됨과 아울러 상기 발광수단의 출사 방향과 대응하는 위치에 설치되어 상기 발광수단의 광을 수광하는 수광수단 및; 상기 수광수단의 신호전달에 따라 측정기판의 틀어진 상태를 판단하여 경보신호를 출력하는 제어수단 구성된다.

상기 발광수단은 레이저광원으로 함이 바람직하다.

상기 발광수단은 양방향으로 광이 출사되고; 상기 수광수단은 상기 발광수단의 출사광과 대응하는 위치로 함과 아울러 상기 측정기판의 상·하측에 위치하게 하여 복수개가 설치되어 그 양방향으로 출사되는 조사광을 수광하도록 구성된다.

상기 공정은 스핀코팅, 베이크, 현상처리공정이다.

상기 측정기판은 베이킹크정을 고려하여 열에 강한 내열성재료로 함이 바람직하고, 일 예로 스틸 또는 세라믹이 바람직하다.

상기 측정기판은 주기성을 두고 공급됨이 바람직하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 웨이퍼 위치 검사장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면,

도 2는 상기 도 1의 구성을 기초로 하는 스피너의 구성을 도시한 평면도,

도 3은 상기 도 2의 화살표A를 따른 측면구성도,

도 4는 상기 도2,3의 스핀코터(130)의 구성을 개략적으로 도시한 도면,

도 5는 상기 도 2,3의 베이커(150)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 ; 웨이퍼지지대1a : 스핀코팅척

1b : 스핀디벨로퍼척1c : 베이크플레이트

1e : 관통홀3 : 측정기판

5(120) : 반송수단7 : 발광수단

9(9a,9b) : 수광수단11 : 제어수단

13 : 표시수단100 : 스피너

110 : 인덱서130 : 스핀코터

140 : 스핀디벨로퍼180 : 인터페이스

170 : 스테퍼

이하 첨부된 도면 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 의한 웨이퍼 위치검사장치의 구성 및 그 동작원리와 스피너에 적용 된 예에 대해서 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 웨이퍼 위치 검사장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면으로서, 상기 도면에 도시된 바와 같이 소정의 처리챔버(미도시)의 내부에 설치됨과 아울러 그 상면에 웨이퍼(미도시)를 탑재하는 웨이퍼지지대(1 : 도 2 내지 도 5의 설명에서 스핀코터척(1a), 스핀디벨로퍼척(1b), 베이크플레이트(1c))에 해당됨)와, 상기 웨이퍼지지대(1)의 상면에 상기 웨이퍼와 동일 형상을 갖는 측정기판(3)을 이송시키는 반송수단(5 : 도 2내지 도 3에서 부호 120에 해당함)과, 상기 측정기판(3)의 중심에 설치되어 조사광을 출사하는 발광수단(7)과, 상기 웨이퍼지지대(1)의 중심축상에 설치됨과 아울러 상기 발광수단(7)의 출사 방향과 대응하는 위치에 설치되어 상기 발광수단의 광을 수광하는 수광수단(9)으로 구성된다.

상기 발광수단(7)은 레이저광을 사용함이 바람직하며, 그 출사방향을 한쪽 방향 또는 양방향으로 출사되도록 구성함이 바람직하다.

그에 대응하여 상기 수광수단(9 ; 9a,9b)은 상기 측정기판(3)의 상측 또는 하방향에 설치하거나, 또는 그 어느 한 쪽에 설치가 가능하다.

이때, 상기 수광수단은(9)은 웨이퍼지지대(1)의 중심축(C)을 지나는 위치에 설치된다.

한편, 상기 웨이퍼지지대(1)의 중앙부에는 상기 중심축(C)을 중심으로 소정의 크기를 갖는 관통홀(1e)이 마련된다.

상기 관통홀(1e)은 상기 발광수단(7)을 통해 하측방향으로 출사되는 조사광을 통과시키기 위함이다.

상기 수광수단(9 ; 9a,9b)은 제어수단(11)에 연결되어 수광신호를 상기 제어수단(11)으로 출력하고, 상기 제어수단(11)은 상기 수광신호를 판별하여 이상상태 발생 시 표시수단(13)을 통해 경보신호를 출력하도록 구성하여 작업자에게 그 이상상태를 알리도록 구성된다.

상기 표시수단(13)은 부저, 표시램프, 디스플레이장치가 이용될 수 있으며, 그것의 복수개를 조합해서 활용할 수 도 있다.

상술한 바와 같이 구성된 웨이퍼 검사장치는 반송수단(5)에 의해 측정기판(3)이 이송되어져 웨이퍼지대(1)의 상면에 로딩되면, 상기 측정기판(3)의 중앙부에 설치된 발광수단(7)이 동작되어 조사광을 출사한다.

그 출사광을 상기 발광수단(7)의 상·하측에 대향되게 설치된 수광수단(9 ; 9a,9b)이 수광한다.

이때, 상기 측정기판(3)이 정확한 위치로 안착되지 못할 경우에는 상기 출사광의 광로가 어긋나 상기 수광수단(9a,9b)에 정확하게 조사되지 못하여 그 수광상태가 불량하게 된다.

그와 같은 경우 상기 수광수단(9a,9b)에서는 제어수단(11)으로 그 이상상태에 대한 신호를 출력하고 그 신호를 입력받은 제어수단(11)에서는 표시수단(13)으로 경보신호를 출력하여 이상상태를 알리게 된다.

그러면, 작업자는 반송수단(5)의 틀어짐을 검사하여 얼라인 작업을 실시함으로써 웨이퍼 안착위치를 정확하게 보정하는 작업이 이루어진다.

도 2는 상기 도 1의 구성을 각 유니트(UNIT)에 적용시켜 이루어진 스피너(SPINNER)의 구성을 도시한 평면도이고, 도 3은 상기 도 2의 화살표 A를 따른 측면의 구성을 도시한 도면이다.

상기 스피너(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 웨이퍼를 로딩 및 언로딩시키는 인덱서(110: INDEXER)와, 로딩된 웨이퍼를 각 프로세스 유니트(PROCESS UNIT)에 반송하게 설치된 반송수단(120)과, 웨이퍼의 표면에 감광액을 도포하는 스핀코터(130 :SPIN COATER)와, 노광된 웨이퍼를 현상해 주는 스핀디벨로퍼(140 : SPIN DEVELOPER)와, 감광액의 도포 또는 현상 전후에 웨이퍼를 가열 및 냉각하게 핫플레이트(HOT PLATE)와 쿨플레이트(COOL PLATE)를 갖춘 베이커(150 : BAKER)와 웨이퍼의 원주부위에 도포된 불필요한 감광액을 노광시키는 와이드 익스포즈 에지(160 : WIDE EXPOSE EDGE)와 스테퍼(170 : STEPPER)와의 상호작용을 수행하는 인터페이스(180 : INTERFACE)등으로 구성된다.

상기 각 유니트를 이루는 상부측에는 도 3에 도시된 바와 같이 필터(190)가 설치되며, 상기 필터(190)는 덕트부(195)를 포함하여 구성된다. 상기 덕트부(195)는 도시되지 않은 공조장치와 연통되어 암모니아가 제거되고 습도 및 온도가 제어된 청정 공기가 공급되며, 상기 청정공기는 필터(190)를 거쳐 아래쪽으로 토출되어 각 유니트로 플로우 되도록 구성된다.

도 4는 상기 도 2,3의 스핀코터(130)의 구성을 개략적으로 도시한 도면으로서, 상기 도 1의 구성이 적용되어 구성된다.

도시된 바와 같이 스핀코터(130)는 그 상측이 개방되어 컵 형상을 이루는 처리챔버(131)가 마련되고, 상기 처리챔버(131)의 내부에는 구동수단(미도시)에 의해 소정의 방향으로 고속 회전됨과 아울러 그 상면에 웨이퍼를 탑재시켜 지지하는 스핀척(1a)이 마련된다.

상기 스핀척(1a)의 상면에는 웨이퍼와 동일 형상을 갖음과 아울러 그 중앙부에 발광수단(7)이 마련된 측정기판(3)이 안착된다.

이때, 상기 측정기판(3)은 물론 웨이퍼를 각 유니트로 반송하는 반송수단(120)에 의해 반송되게 된다.

또한, 상기 처리챔버(131)의 상측에 위치하는 필터(190)에는 상기 발광수단(7)을 통해 출사되는 조사광을 수광하는 수광수단(9a)이 설치되며, 상기 스핀척(1a)의 하측에는 상기 발광수단(9)을 통해 하방향으로 출사되는 조사광을 수광하는 수광수단(9b)이 설치되고, 상기 스핀척(1a)에 역시 관통홀(1e)이 마련된다.

도면에서 상기 수광수단(9b)이 스핀척(1a)의 하측에 설치된 것을 예로 들어 도시하였으나, 그에 한정된 것은 아니며, 관통홀(1e)의 내부에 설치하거나 기타 중심축(C)을 지나는 모든 위치에서 가능하다.

이때, 상기 각 수광수단(9a,9b)은 물론 제어수단(11)과 연결되어 그 수광신호를 출력하도록 구성되고, 상기 제어수단(11)읜 그 수광신호를 판단하여 이상상태 발생시 표시수단(13)을 통해 알리도록 구성된다.

다음, 스핀디벨로퍼(140)의 구성은 상기 도 4에 도시된 스핀코터(130)의 구성과 거의 동일한 형태로 이루어짐으로 그에 대한 자세한 설명은 생략하고, 상기 스핀코터(130)의 설명으로 대신한다.

다음, 도 5는 상기 도 2의 베이커(150)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다,

상기 도면에 도시된 바와 같이 그 일측에 웨이퍼가 인출·입되는 게이트웨이(151a)가 형성된 아웃케이스(151)와, 상기 아웃케이스(151)의 내부에 설치되어 히팅 공간을 형성하는 인너케이스(153)와, 상기 인너케이스(153)의 상측에 상하로 승하강 가능하게 설치되어 상기 인너케이스(153)의 상측을 커버하는 덮개(155)와, 상기 인너케이스(153)의 내부에 설치됨과 아울러 그 상면에 웨이퍼를 안착시켜 그 웨이퍼를 가열하는 베이크플레이트(1c)로 구성된다.

상기 게이트웨이(151a)를 통해서는 반송수단(120)에 의해 소정의 주기를 두고 측정기판(3)이 상기 베이클플레이트(1c)의 상측으로 공급되며, 이때, 상기 측정기판(3)의 중앙부에 마련된 발광수단(7)으로부터 출사되는 조사광을 수광하기 위한 수광수단(9 ; 9a,9b)은 상기 덮개(155)와, 베이크플레이트(1c)의 관통홀(1e)의 사이에 설치된다.

상기 수광수단(9 :9a,9b)역시 제어수단(11)과 연결되어 그 수광신호를 전달받도록 구성되며, 상기 제어수단(11)은 표시수단(13)으로 그 이상상태를 표시하도록 구성된다.

상술한 바와 같이 구성된 스피너(100)를 통한 일련의 레지스트 도포현상처리과정은 다음과 같이 이루어진다.

먼저 인덱서(110)에 대기중인 미 처리 웨이퍼가 반송수단(120)에 의해 반송되어 베이커(150)에 마련된 핫플레이트에 의해 가열 처리된다. 이는 레지스트의 정착성을 높이기 위한 방법으로 그 가열과정을 마친 후에는 다시 상기 베이커(150)에 마련된 쿨링플레이트로 반송되어 냉각된다.

쿨링플레이트에 의해 냉각과정을 마친 웨이퍼는 다시 반송수단(120)에 의해 반송되어 스핀코터(130)로 반송된 후 도포막이 형성된다. 도포처리가 종료된 후 웨이퍼는 다시 베이커(150)쪽으로 이송되어 프레베이크 처리된 후 쿨링플레이트에 의해 냉각된다.

그 냉각된 웨이퍼는 인터페이스(180)를 통해 스테퍼(170)로 반송되어 그곳에서 소정의 패턴을 따라 웨이퍼의 레지스트막에 노광처리가 이루어진다.

노광 후 웨이퍼는 다시 인터페이스(180)를 통해 돌아온 후 반송수단(120)에 의해 반송되어 베이커(150)에 마련된 핫플레이트를 통해 베이크 처리된 후 다시 상기 베이커(150)에 마련된 냉각플레이트에 의해 냉각된다.

그후, 웨이퍼는 스핀디벨로퍼(140)로 반송되어 그곳에서 노광팬턴의 현상이 이루어지고, 현상 종료 후 웨이퍼는 다시 베이커(150)의 핫플레이트에 의해 베이크처리된 후 다시 냉각플레이트에 의해 냉각처리 되어 인덱서(110)쪽으로 되돌려 지게 된다.

상술한 바와 같이 하나의 웨이퍼가 레지스트도포현상처리되기 위해서 반송수단(120)에 의해 수 차례에 걸쳐 이송되어 각 유니트(스핀코터(130),스핀디벨로퍼(140), 베이커(150)등)에 로딩·언로딩되는 과정을 반복해서 수행하게 된다.

따라서, 상기 반송수단(120)의 얼라인먼트 상태가 중요한 요소로 작용하게 되는 데 그러한 문제점은 상기 도 1의 구성 및 동작 설명부문과 동일한 원리에 의해 해결되는 것으로서, 그에 대한 설명은 상기 도 1의 설명으로 대신한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 발광수단이 마련된 측정기판을 마련하고, 상기 측정기판을 지지하는 웨이퍼지지대의 상하측에 상기 발광수단을 통해 출사되는 조사광을 받아들이는 수광수단을 마련하여 그 수광상태에 의해 웨이퍼의 안착상태를 파악하도록 함으로써 웨이퍼의 미스 얼라인먼트 상태를 쉽게 체크하도록 하고, 또한, 그 검사를 주기적으로 수행하도록 함에 따라 웨이퍼 위치 불량에 따른 공정불량 발생을 사전에 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 그와 같은 웨이퍼감지장치의 구성을 스피너를 구성하는 각 유니트(베이커, 스핀코터, 스핀디벨로퍼)에 적용시켜 공정과정 중 소정의 주기를 두고 웨이퍼 로딩상태를 수시로 체크하도록 함에 따라 스피너에서 웨이퍼 위치 불량에 따른 공정불량률을 줄이는 이점이 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해정해져야 한다.

Claims (8)

1. 소정의 처리공간을 형성하는 공정챔버;

   그 상면에 웨이퍼를 안착시키는 웨이퍼지지대;

   상기 웨이퍼지지대의 상면에 상기 웨이퍼와 동일 형상을 갖는 측정기판을 이송시키는 반송수단;

   상기 측정기판의 중앙부에 설치되어 조사광을 출사하는 발광수단;

   상기 측정기판의 상측 또는 하측에 위치함과 아울러 상기 발광수단과 대응되는 위치에 설치되는 수광수단 및;

   상기 수광수단의 신호를 전달받아 이상상태 발생 시 표시수단으로 경보신호를 출력하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치 검사 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 발광수단은 양방향으로 조사광이 출사되고;

   상기 수광수단은 상기 아울러 상기 측정기판의 상·하측에 복수개가 설치되며;

   상기 웨이퍼지지대는 그 중앙부에는 관통홀이 형성되어 상기 발광수단으로부터 하방향으로 출사되는 광을 통과시키도록 된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치검사장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 발광수단은 레이저인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치검사장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 공정은 스핀코팅공정, 베이크공정, 현상처리공정인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치검사장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 측정기판은 내열성재료로 된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치검사장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 측정기판은 스틸 또는 세라믹으로 제작된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치검사장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 표시수단은 부저, 표시램프, 디스플레이장치에 의하거나 그들의 조합에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치검사장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 측정기판은 소정의 주기로 공급되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 위치검사장치.