KR20050068960A - Prealign method of wafer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨이퍼의 프리얼라인 방법에 관한 것으로, 웨이퍼 스테이지의 노치부 저면에 발광부를 설치하고 그 상측으로 발광부에서 발광된 빛이 입사되는 수광부를 설치하여 수광부에 입사되는 광량에 의해 웨이퍼 스테이지에 로딩되는 웨이퍼의 프리얼라인 여부를 감지하는 웨이퍼의 프리얼라인 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for pre-aligning a wafer, wherein a light emitting portion is disposed on a bottom of a notch portion of a wafer stage, and a light receiving portion is formed on which light emitted from the light emitting portion is incident. The present invention relates to a method of prealigning a wafer for detecting whether the wafer to be loaded is prealigned.
이를 실현하기 위한 본 발명은 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 스테이지의 노치부 저면에는 발광부가 설치되며 상기 발광부는 발광되는 빛을 수직상방향으로 반사시키는 반사경이 구비되어 상기 반사경에 의해 수직상방향으로 반사되는 빛은 상기 웨이퍼 스테이지 상측에 설치되는 수광부에 입사되고 상기 수광부에 입사된 광량에 의해 상기 웨이퍼의 프리얼라인 상태를 감지하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 프리얼라인 방법을 제공하여 웨이퍼 노광공정에서 서치얼라인 전의 프리얼라인 과정에서 웨이퍼가 어느정도 정확성 있게 정렬되어 있으면 서치얼라인에서의 에러를 줄일 수 있으며, 퍼스트 레이어 진행시 회전을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 오버레이 데이타를 일정하게 가져갈 수 있다는 장점이 있다.The present invention for realizing this is provided with a light emitting portion is installed on the bottom of the notch portion of the wafer stage on which the wafer is seated and the light emitting portion is provided with a reflector for reflecting the emitted light in the vertical direction, the light reflected in the vertical direction by the reflector Is a pre-alignment method of the wafer, characterized in that the pre-aligned state of the wafer is sensed by the amount of light incident on the light receiving unit provided above the wafer stage and incident on the light receiving unit. If the wafer is aligned to some degree in the previous pre-alignment process, it is possible to reduce the error in the search-line, to prevent rotation during the first layer progression, and to take the overlay data constantly.
Description
본 발명은 웨이퍼의 프리얼라인 방법에 관한 것으로, 웨이퍼 스테이지의 노치부 저면에 발광부를 설치하고 그 상측으로 발광부에서 발광된 빛이 입사되는 수광부를 설치하여 수광부에 입사되는 광량에 의해 웨이퍼 스테이지에 로딩되는 웨이퍼의 프리얼라인 여부를 감지하는 웨이퍼의 프리얼라인 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for pre-aligning a wafer, wherein a light emitting portion is disposed on a bottom of a notch portion of a wafer stage, and a light receiving portion is formed on which light emitted from the light emitting portion is incident. The present invention relates to a method of prealigning a wafer for detecting whether the wafer to be loaded is prealigned.
반도체 소자를 제조하는 일반적인 방법은 포토 리소그래피(photo lithography)방법인데, 그 방법은 다음과 같은 단계로 이루어진다.A general method of manufacturing a semiconductor device is a photo lithography method, which comprises the following steps.
우선, 웨이퍼의 표면을 세척하여 웨이퍼 표면에 묻어 있는 미립자를 제거한 후, 포토 레지스트(photo resist)가 웨이퍼 표면에 잘 붙도록 하기 위해 웨이퍼 표면의 습기를 제거한다. First, the surface of the wafer is washed to remove particulates from the surface of the wafer, and then moisture on the surface of the wafer is removed in order for the photo resist to adhere to the surface of the wafer.
즉, 웨이퍼를 소수성 상태로 만들고 DCS 용제를 웨이퍼 표면에 도포하여 웨이퍼를 건조 상태로 만들어 접착성을 향상시킨다.That is, the wafer is made hydrophobic and a DCS solvent is applied to the wafer surface to make the wafer dry, thereby improving adhesion.
이와 같은 상태에서 포토 레지스트를 스핀 코팅에 의한 방법으로 웨이퍼 표면에 코팅한다.In this state, the photoresist is coated on the wafer surface by a spin coating method.
그 다음에 포토 레지스트의 용제를 증발시키는 열처리 공정인 소프트 베이킹 공정이 수행되는데, 용제를 증발시키는 이유는 용제가 포토 레지스트에 남아있으면 폴리머의 노광에 의한 화학 반응이 방해를 받으며, 또한 포토 레지스트가 웨이퍼 표면에 잘 붙게 하기 위함이다.Then, a soft baking process, which is a heat treatment process that evaporates the solvent of the photoresist, is performed. The reason for evaporating the solvent is that if the solvent remains in the photoresist, the chemical reaction by exposure of the polymer is interrupted, and the photoresist This is to adhere well to the surface.
이제 웨이퍼 표면에 코팅된 포토 레지스트에 패턴을 형성하기 위해, 웨이퍼를 정확히 정렬시킨 다음 노광시키는 공정이 수행된다.Now, to form a pattern on the photoresist coated on the wafer surface, a process is performed in which the wafer is correctly aligned and then exposed.
이러한 노광 공정에서 미세한 패턴을 형성하는데 있어서 주요 제한은 노출 방사원의 파장, 즉 마스크 주변에서의 빛의 회절각이며, 이 회절각에 의해 포토 레지스트의 패턴이 달라지게 된다. The main limitation in forming a fine pattern in such an exposure process is the wavelength of the exposure radiation source, that is, the diffraction angle of light around the mask, and the diffraction angle changes the pattern of the photoresist.
일반적으로 노출광으로는 자외선이 사용되며, 이러한 정렬 및 노광 공정 후에 마스크에 있던 패턴은 포토 레지스트에 옮겨지게 되는데, 이때 고분자화가 되지 못한 부분도 존재하므로 화공약품으로 이를 제거하는 현상 공정이 수행된다. In general, ultraviolet light is used as the exposure light, and after the alignment and exposure process, the pattern on the mask is transferred to the photoresist. At this time, since a part that cannot be polymerized exists, a developing process of removing it with chemicals is performed.
그 다음에 식각, 포토 레지스트 제거, 확산 및 이온 주입, 증착, 금속 배선 공정을 거쳐서 원하는 소자가 완성된다.The desired device is then completed through etching, photoresist removal, diffusion and ion implantation, deposition, and metallization.
이러한 리소그래피 공정 중에서, 노광 공정을 실시하기 전에 전술된 바와 같이 웨이퍼를 사전 정렬시키는 작업이 실시되어야 한다. Among these lithographic processes, the operation of pre-aligning the wafer as described above should be carried out before carrying out the exposure process.
즉, 웨이퍼에는 일례로 직선 형태의 플랫 존이 형성되어 있고, 이러한 플랫 존이 공정 조건에 맞는 위치에 오도록 웨이퍼를 이동시켜 정렬하는 작업이 실시된다.That is, the wafer is formed with, for example, a straight flat zone, and the work of moving and aligning the wafer so that the flat zone is at a position suitable for the process conditions is performed.
통상적으로, 웨이퍼 정렬은 상기한 바와같이 웨이퍼의 프리얼라인(prealign)과 웨이퍼의 종횡(X,Y)좌표를 결정하는 서치얼라인(search align)과 상기 서치얼라인이 완료된 후 단계 반복(STEP AND REPEAT) 노광을 수행하기 위하여 정밀정렬이 진행된다. Typically, wafer alignment is a search align that determines the prealignment of the wafer and the vertical and horizontal (X, Y) coordinates of the wafer as described above, and a step repetition after the search alignment is completed. AND REPEAT) Precision alignment is performed to perform exposure.
상기 정밀 정렬에는 지정된 몇 개의 점의 계측에 의한 확장 전역 정렬(EGA, Enhanced Global Alignment) 방식과 각 샷(Shot)마다 정렬을 행하는 다이별 정렬(Dye By Dye Alignment)방식이 있으며 공정 시간을 줄이기 위하여 확장 전역 정렬 방식이 주로 사용된다.The precision alignment includes an Enhanced Global Alignment (EGA) method by measuring several designated points and a Dye By Dye Alignment method that performs alignment for each shot. Extended global sorting is commonly used.
이중 웨이퍼의 프리얼라인 방법에 대해 예시하면 반도체 웨이퍼 노광장비는 노광공정을 진행할 웨이퍼를 안착시키기 위한 웨이퍼 스테이지와, 그 웨이퍼 스테이지의 상측에 소정거리를 두고 설치되어 조명계에서 발산하는 광원에 의해 패턴을 웨이퍼에 이식하기 위한 마스크와, 상기 웨이퍼 스테이지에 웨이퍼를 안착시키기 전에 미리 웨이퍼의 정렬 상태를 일정하게 유지해 주는 프리얼라인 스테이지를 포함하여 구성되며, 프리얼라인 스테이지에서 노광하기 위한 웨이퍼를 플랫존을 기준으로 프리얼라인 정렬 후, 웨이퍼 스테이지로 이송하여 미세정렬을 실시하여 마스크와의 포커스 조정을 실시한 후 노광공정을 진행하게 된다.In the dual wafer pre-alignment method, a semiconductor wafer exposure apparatus is provided with a wafer stage for seating a wafer to be subjected to an exposure process and a light source provided at a predetermined distance above the wafer stage to emit light from an illumination system. A mask for implanting the wafer, and a pre-alignment stage which maintains a constant alignment of the wafer in advance before the wafer is seated on the wafer stage, and includes a flat zone for exposing the wafer for exposure at the pre-alignment stage. After pre-aligning as a reference, the wafer is transferred to the wafer stage to perform fine alignment to adjust the focus with the mask and then to perform the exposure process.
이와 같은 종래 프리얼라인 스테이지가 도 1에 도시되어 있는 바, 이에 대해 설명하면 다음과 같다.Such a conventional align stage is shown in FIG. 1, which will be described below.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 프리얼라인 스테이지(S1)는 웨이퍼 스테이지(S2)의 일측에 위치하며, 그 구성은 노광공정을 실시하기 위해 유입되는 웨이퍼를 다수개 장착하는 인풋 카세트(1)와, 그 인풋 카세트(1)로부터 각각의 웨이퍼를 이동시키기 위한 인풋 로봇암(2)과, 그 인풋 로봇암(2)에 의해 이동된 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지(S2)에 이송하기 전에 미리 정렬상태를 유지시키기 위한 프리얼라인너(3)와, 그 프리얼라인너(3)의 일측에 설치되어 상기 웨이퍼 스테이지(S2)로부터 노광된 웨이퍼를 아웃풋 카세트(6)로 이송시키기 위한 아웃풋 로봇암(5)으로 구성된다.As shown in FIG. 1, the conventional pre-alignment stage S1 is located on one side of the wafer stage S2, and the configuration thereof is an input cassette 1 for mounting a plurality of incoming wafers to perform an exposure process. And the alignment state in advance before transferring the input robot arm 2 for moving each wafer from the input cassette 1 and the wafer moved by the input robot arm 2 to the wafer stage S2. A pre-aligner 3 for holding, and an output robot arm 5 which is provided on one side of the pre-aligner 3 and transfers the wafer exposed from the wafer stage S2 to the output cassette 6. It is composed.
그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 프리얼라인너(3)의 일측에는 프리얼라인너 조정유니트(4)가 연결 설치되어 상기 프리얼라인너(3)를 상하, 좌우 및 회전 가능하게 조정한다.As shown in FIG. 2, one side of the pre-aligner 3 is connected to a pre-aligner adjusting unit 4 to adjust the pre-aligner 3 so as to be able to rotate vertically, horizontally, and horizontally.
또한, 상기 프리얼라인너(3)의 저면에는 다수개의 발광센서(7a)가 설치되어 있고, 그 발광센서(7a)의 소정 거리 하측에는 발광센서(7a)와 동일 위치의 프리얼라인 스테이지(S1)에 수광센서(7b)가 설치되어 상기 발광센서(7a)로부터 나온 조도를 감지하여 웨이퍼의 정렬 위치를 파악할 수 있도록 되어 있다.Further, a plurality of light emitting sensors 7a are provided on the bottom of the prealigner 3, and a prealign stage S1 at the same position as the light emitting sensors 7a below the predetermined distance of the light emitting sensors 7a. ), A light receiving sensor 7b is installed to detect the illuminance emitted from the light emitting sensor 7a to determine the alignment position of the wafer.
이와 같이 구성된 종래 기술에 의한 프리얼라인 장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the prior art device according to the prior art configured as described above are as follows.
인풋 카세트(1)에서 인풋 로봇암(2)에 의해 웨이퍼(W)가 인출되어 프리얼라인너(3)의 하측에 위치하게 되면, 상기 프리얼라인너(3)에 형성된 다수개의 발광센서(7a)에서 빛을 발광하게 되고, 상기 발광센서(7a)에서 발광된 빛이 웨이퍼(W)의 에지(EDGE)에 반씩 가려진 상태로 수광센서(7b)에 감지된 정렬 상태가 이루어지면 그 프리얼라인된 웨이퍼(W)는 웨이퍼 스테이지(S2)로 유입되어 마스크로부터의 패턴 이식을 받는 노광공정을 실시하며, 노광공정이 완료된 웨이퍼(W)는 아웃풋 로봇암(5)에 의해 아웃풋 카세트(6)로 유입되어 다음 공정으로 이동된다.When the wafer W is withdrawn from the input cassette 1 by the input robot arm 2 and positioned below the prealigner 3, a plurality of light emitting sensors 7a formed on the prealigner 3 are provided. When the light emitted from the light emitting sensor 7a is aligned with the light receiving sensor 7b while the light emitted from the light emitting sensor 7a is half covered by the edge EDGE of the wafer W, The wafer W is introduced into the wafer stage S2 and subjected to an exposure process in which a pattern is implanted from the mask. The wafer W after the exposure process is completed is introduced into the output cassette 6 by the output robot arm 5. It is moved to the next process.
그러나, 상기와 같은 종래 기술은 노광장비를 지속적으로 사용할 경우 프리얼라인 스테이지(S1)의 위치가 미세하게 변경되어 센서(7a)(7b)가 웨이퍼(W)에 완전히 가려진 상태나 가려지지 않은 상태로 웨이퍼의 정렬이 이루어지는 경우가 발생하는데, 이와 같은 경우 웨이퍼의 정렬 상태를 확인할 수 있는 수단이 없었기 때문에 웨이퍼의 노광 불량을 유발하는 문제점이 있었다.However, in the above-described conventional technique, when the exposure apparatus is continuously used, the position of the align stage S1 is changed slightly so that the sensors 7a and 7b are completely hidden or hidden from the wafer W. In this case, there is a problem in that the wafers are aligned. In this case, since there is no means for confirming the alignment state of the wafers, there is a problem of causing exposure failure of the wafers.
또한 웨이퍼의 프리얼라인 방법으로 웨이퍼 스테이지에 웨이퍼가 로딩되었을시에 현미경으로 웨이퍼의 좌, 우, 중앙부 세부분을 보면서 웨이퍼 스테이지에 정확히 로딩되었는지를 살펴보면서 정렬을 수행하는 프리얼라인 하는 방법도 있으나 이것도 작업자가 세부분을 확인해가면서 조정하여야 하므로 정밀한 정렬이 어렵다는 문제가 있다.In addition, when the wafer is loaded on the wafer stage by the pre-aligning method of the wafer, there is a method of pre-aligning the wafer by looking at the left, right, and center portions of the wafer under a microscope to see if it is loaded correctly on the wafer stage. There is a problem that precise alignment is difficult because the operator must adjust while checking the details.
따라서 본 발명은 웨이퍼 스테이지의 노치부 저부에 발광부가 설치되고 상기 웨이퍼 스테이지의 상측으로는 수광부가 설치되어 상기 웨이퍼 스테이지에 웨이퍼가 로딩된 후 수광부에서 발광부로 조사되는 광량을 판단하여 웨이퍼의 프리얼라인 상태를 감지가능한 웨이퍼의 프리얼라인 방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다. Therefore, in the present invention, the light emitting unit is installed at the bottom of the notch of the wafer stage, and the light receiving unit is installed above the wafer stage, and after the wafer is loaded on the wafer stage, the amount of light irradiated from the light receiving unit to the light emitting unit is determined to pre-align the wafer. It is an object of the present invention to provide a method of prealigning a wafer capable of detecting a state.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 웨이퍼 스테이지에 로딩되는 웨이퍼의 프리얼라인 여부를 감지하기 위하여 발광부와 수광부를 설치하여 상기 발광부에서 상기 수광부로 입사되는 광량에 의해 웨이퍼의 프리얼라인 상태를 감지하는 웨이퍼의 프리얼라인 방법에 있어서, 상기 웨이퍼가 안착되는 상기 웨이퍼 스테이지의 노치부 저면에는 발광부가 설치되며 상기 발광부는 발광되는 빛을 수직상방향으로 반사시키는 반사경이 구비되어 상기 반사경에 의해 수직상방향으로 반사되는 빛은 상기 웨이퍼 스테이지 상측에 설치되는 수광부에 입사되고 상기 수광부에 입사된 광량에 의해 상기 웨이퍼의 프리얼라인 상태를 감지하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a pre-aligned state of the wafer by the amount of light incident from the light emitting unit to the light receiving unit by installing a light emitting unit and a light receiving unit to detect whether the wafer is pre-aligned on the wafer stage In the pre-align method of the wafer for detecting the wafer, the light emitting unit is provided on the bottom of the notch portion of the wafer stage on which the wafer is seated and the light emitting unit is provided with a reflector reflecting the emitted light in the vertical direction by the reflector The light reflected in the vertical direction is incident to the light receiving unit provided above the wafer stage, and the pre-aligned state of the wafer is detected by the amount of light incident on the light receiving unit.
이하 본 발명의 일실시예에 의한 웨이퍼의 프리얼라인 방법에 관해 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of prealigning a wafer according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 웨이퍼의 프리얼라인 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a pre-align method of a wafer according to an embodiment of the present invention.
웨이퍼 스테이지(10)는 그 일측 가장자리에 노치부(11)가 형성되어있다.The wafer stage 10 has a notch 11 formed at one edge thereof.
노치부(11)의 저면에는 발광부(30)가 설치되어 있으며 발광부(30)는 통상 발광센서 등이 될 수 있다.The light emitting part 30 is provided on the bottom of the notch part 11, and the light emitting part 30 may be a light emitting sensor or the like.
또한 발광부(30)는 그 자체에서 발광된 빛이 수직상방향으로 발광되도록 반사경(50)이 구비되어 후술할 수광부(40) 측으로 빛이 입사되도록 설치된다.In addition, the light emitting unit 30 is provided with a reflector 50 so that the light emitted from the light emitted in the vertical direction is installed so that the light is incident on the light receiving unit 40 to be described later.
수광부(40)는 발광부(30)의 상측, 웨이퍼 스테이지(10)의 상측에 설치되며, 일례로 웨이퍼 스테이지(10) 상측으로 웨이퍼(20)의 정렬여부를 확인하는 주사형 전자 현미경(SEM, 도면에 표현되지 않음) 등의 측면에 설치된다.The light receiving unit 40 is installed above the light emitting unit 30 and above the wafer stage 10. For example, a scanning electron microscope (SEM) for checking whether the wafer 20 is aligned above the wafer stage 10. Not shown in the figure).
이에 웨이퍼 스테이지(10)의 상면에 웨이퍼(20)가 로딩되었을 시에 웨이퍼(20)가 노치부(11)의 반을 가리게 되는 위치가 정위치가 되며, 발광부(30)는 이를 감지하여 수광부(40)로 빛을 입사하고 수광부(40)는 발광부(30)에서 입사되는 광량을 판단하여 웨이퍼(20)의 사전정렬을 수행하게 되는 것이다.Accordingly, when the wafer 20 is loaded on the upper surface of the wafer stage 10, the position at which the wafer 20 covers half of the notch 11 becomes a correct position. The light emitting unit 30 detects this and receives the light receiving unit. The light is incident on 40, and the light receiving unit 40 determines the amount of light incident from the light emitting unit 30 to pre-align the wafer 20.
반대로 웨이퍼(20)가 정위치에 위치하지 않을 시에는 발광부(30)에서 입사되는 빛이 설정치 이하이거나 초과되게 되면 수광부(40)는 이를 이상상태로 판단하여 웨이퍼(20)를 언로딩하고 다시 로딩하는 과정을 거치게 되는 것이다.On the contrary, when the wafer 20 is not located at the correct position, when the light incident from the light emitting unit 30 is less than or equal to the set value, the light receiving unit 40 determines this to be an abnormal state and unloads the wafer 20 again. It will go through the loading process.
상기한 바와같이 본 발명은 웨이퍼 노광공정에서 서치얼라인 전의 프리얼라인 과정에서 웨이퍼가 어느정도 정확성 있게 정렬되어 있으면 서치얼라인에서의 에러를 줄일 수 있으며, 퍼스트 레이어(first layer) 진행시 회전을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 오버레이 데이타(overlay data)를 일정하게 가져갈 수 있다는 장점이 있다. As described above, the present invention can reduce errors in the search line when the wafers are aligned to some extent in the pre-alignment process before the search line in the wafer exposure process, and prevent rotation during the first layer. Not only can it be done, but it is advantageous in that overlay data can be constantly taken.
도 1 및 도 2는 종래기술에 의한 웨이퍼의 프리얼라인 방법에 관한 도면,1 and 2 is a view of the pre-aligned method of the wafer according to the prior art,
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 웨이퍼의 프리얼라인 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining a pre-align method of a wafer according to an embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10 : 웨이퍼 스테이지 20 : 웨이퍼10: wafer stage 20: wafer
30 : 발광부 40 : 반사경30 light emitting part 40 reflector
50 : 수광부50: light receiver
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |