KR20050112392A - 반도체 제조용 노광장치 - Google Patents

Abstract

웨이퍼 후면의 이물질을 제거하여 반도체 노광공정 시 웨이퍼 표면에 초점 불일치 현상이 발생하지 않도록 하는 반도체 제조용 노광장치를 제공한다. 반도체 제조용 노광장치는 웨이퍼 후면에 부착된 이물질을 노광공정이 이루어지기 전에 디텍트하여 제거하는 것으로, 진공압을 이용해 노광공정 시 웨이퍼를 안착시키는 진공척과, 진공척 상면에 설치되고, 내부에 진공척과 연결된 진공부를 가지며, 상부에 진공홀이 있어 진공압의 배출 및 빛의 통과가 가능한 지지핀 및 지지핀 상부의 진공홀을 통해 웨이퍼 후면에 빛을 주사해 이물질을 감지하는 이물질 디텍트부를 포함한다.

Description

반도체 제조용 노광장치{Exposure apparatus for semiconductor process}

본 발명은 반도체 제조용 노광장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 노광공정에서 웨이퍼 후면에 부착된 이물질을 제거하여 노광공정 시 웨이퍼 표면에 초점 불일치(defocus) 현상이 일어나지 않도록 하는 반도체 제조용 노광장치에 관한 것이다.

반도체 제조용 노광장치로는 일반적으로 투영 노광장치가 많이 사용된다.

이 노광장치 상에서 노광공정 전에 웨이퍼가 놓여지는 진공척 상면에 이물질이 부착되거나, 웨이퍼에 노광을 하기 위해 진공척의 상면에 웨이퍼를 얹을 때 이물질이 웨이퍼에 묻어와 진공척의 상면에 떨어질 수 있다. 이 상태에서 웨이퍼를 얹게 되면 이물질이 있는 부위에서 웨이퍼가 일그러짐에 따라 국부 초점 불일치(Local Defocus) 현상이 발생하게 된다.

이와 같은 이물질에 의한 피해를 줄이기 위한 방법으로서, 진공척 상부에 이물질을 흡입하는 장치를 설치하여 이물질을 제거하거나, 진공압을 이용해 웨이퍼를 살짝 부상시켜 노광하는 방법 등이 사용되고 있으나, 이는 기본적인 노광장치 이외에 별도의 장치를 설치하여야 하므로, 설비가 복잡해지고 비용이 많이 들게 된다. 또한, 별도의 이물질 제거장치를 설치하는 경우에는 웨이퍼를 안착하기 전에는 이물질 제거가 가능하지만, 웨이퍼가 안착되고 난 후에는 초점 불일치 현상이 관찰되기 전에 이물질이 존재하는지 알 수 없다는 단점이 있고, 웨이퍼를 부상시켜 노광시키는 경우에는 이물질에 의한 초점 불일치 현상을 방지하는데 큰 효과가 있긴 하나 웨이퍼가 공중에 떠있게 되므로 평탄도는 유지될 수 있으나 웨이퍼의 수평각도 오차로 인한 초점 불일치 현상이 발생할 우려가 있다.

본 발명은 웨이퍼가 안착되는 진공척의 상면에 이물질이 부착되었을 때, 이물질을 제거하여 노광공정 시 웨이퍼 표면에 초점 불일치 현상이 발생하지 않도록 하는 반도체 제조용 노광장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 반도체 제조용 노광장치는 진공압을 이용한 흡착으로 노광공정 시 웨이퍼를 안착시키는 진공척, 진공척 상면에 설치되고, 내부에 진공척과 연결된 진공부를 가지며, 상부에 진공홀이 있어 진공압의 배출 및 빛의 통과가 가능한 지지핀 및 지지핀 상부의 진공홀을 통해 웨이퍼 후면에 빛을 주사해 이물질을 감지하는 이물질 디텍트부를 포함한다.

기타 실시예의 구체적인 사항은 후술하는 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 노광장치는 진공압을 이용한 흡착으로 노광공정 시 웨이퍼를 안착시키는 진공척 상면에 설치된 지지핀 상부의 진공홀(미도시)을 통해 빛을 주사해 이물질을 감지하는 이물질 디텍트부를 포함하여 이물질에 의한 초점 불일치 현상을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 노광장치는 첨부 도면들을 참조함으로써 잘 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 노광장치의 개략적인 사시도이다.

광원(1)에서 빛이 발생하여 집광부(2)에서 모이고, 모인 빛은 패턴(pattern)정보가 담겨 있는 마스크(3)를 통과해 투영렌즈(4)를 거쳐 축소투영되어 진공척(6) 위에 안착되어 있는 웨이퍼(5)상에 패턴을 형성한다.

웨이퍼(5)의 이동을 위한 지지대(8)가 있고, 그 위에 노광이 이루어지는 웨이퍼(5)를 안착시킬 진공척(6)이 설치된 노광테이블(7)이 지지대(8) 위에 설치되어 X, Y방향으로 이동할 수 있다. 진공척(6)에는 웨이퍼의 흡착 및 이물질 제거를 위한 진공압이 진공압 제어부와 연결된 배관을 통하여 작용하게 된다.

웨이퍼(5)를 흡착시키는 진공척(6) 부분을 상세하게 나타낸 도 2를 보면, 진공척(6)의 상면에는 웨이퍼(5)를 흡착시키기 위한 진공압이 작용할 수 있도록, 기존의 진공척에 설치되어 있던 지지핀(10)의 상부에 진공홀(미도시)을 만들어, 지지핀(10)의 내부를 통해 진공압과 레이저 빛이 진공홀을 통과할 수 있도록 하였다. 또한 흡착을 보조하여 웨이퍼(5)의 평탄도를 높이기 위하여 진공척(10)의 내부에 웨이퍼(5)의 직경보다 다소 작은 직경의 진공링(9)을 형성하여 웨이퍼(5) 흡착 시의 편평도를 좋게 한다.

이 때, 지지핀(10)은 진공척(6)의 안착면에 소정높이를 갖도록 형성되며, 웨이퍼와의 접촉면적이 가능한 한 적게 형성되지만, 너무 작으면 웨이퍼 지지능력이 저하되므로 적당한 선에서 접촉면적이 결정되어야 한다.

도 3은 노광장치의 진공척(6) 상에 웨이퍼(5)를 안착시켰을 때, 이물질 (11)이 웨이퍼(5) 후면에 부착되어 웨이퍼(5)의 표면이 일그러진 모습을 나타내고 있다. 이 때, 이물질(11)을 감지해 제거하기 위하여 진공척(6)의 하부에는 이물질 디텍트부(12)가 설치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 반도체 제조용 노광장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 4에서와 같이 반도체 제조용 노광장치의 노광테이블(7) 상에 설치된 진공척(6) 위에 웨이퍼(4)를 안착하기 전에 진공척(6)상에 이물질이 존재할 수 있으므로 이물질을 제거하기 위해 진공압 제어부에서 진공압을 작용한다. 이 때 작용하는 진공압은 일반적으로 웨이퍼를 진공척(6)상에 안착할 때 주어지는 진공압과 반대방향(웨이퍼 안착 시의 진공압(14)을 풀 타운(Pull down) 또는 (+)라 설정하면, 이물질 제거 시의 진공압(13)의 방향은 풀 업(Pull up)또는 (-)로 설정한다)이다. 진공압은 진공척(6)의 상면에 있는 진공링(9)과 지지핀 (10)의 진공홀을 통해 작용하여 진공척(6)상면에 존재하는 이물질을 날려보내고, 배기장치(미도시)를 이용해 이물질을 밖으로 배출한다.

본 발명에서는 배기장치에 대한 부분은 언급하지 않으나, 종래 사용하던 배기장치 중 어느 것을 사용해도 무방하다.

또한, 본 발명에서는 이물질을 제거하기 위한 진공척(6)상의 구조와 이물질 디텍트 방법에 대해서만 다루고 있으므로 배기장치에 대해서는 도시하지 않았다.

상기와 같이 웨이퍼를 안착하기 전에 진공척(6)상의 이물질을 제거하고 나면, 웨이퍼(5)를 진공척(6)에 안착한다. 이 때에는 진공압의 방향이 풀 다운(14)이 되어 웨이퍼를 강하게 흡착하여 안착시킨다.

그러나, 앞서 이물질을 제거했다고 하여도 깨끗이 제거되지 못한 잔여 이물질이 존재할 수 있고, 웨이퍼(5)를 안착하는 과정에서 외부로부터 이물질이 들어오거나, 웨이퍼에 부착되어 함께 들어오는 경우가 있을 수 있다. 따라서, 이런 경우에는 웨이퍼를 흡착하여 안착시켰을 때, 도 3과 같이 이물질(11)에 의한 웨이퍼의 표면 굴곡이 생기게 되고, 이로 인하여 노광공정 시 웨이퍼(5)의 표면에 초점 불일치(defocus) 현상이 발생한다. 웨이퍼의 초첨 불일치 현상은 웨이퍼 표면 모니터링을 통해 알 수 있는데, 이는 이미 웨이퍼 상에 노광공정이 이루어진 후에나 가능한 것이므로, 노광공정이 이루어지기 이전에 이물질의 존재를 디텍트하는 것이 중요하게 된다.

본 발명에서는 도 3과 같이 이물질 디텍트부(12)를 설치하여 웨이퍼 안착 후, 노광공정을 실시하기 전에 이물질을 디텍트하는 과정을 거친다. 이물질 디텍트부(12)는 진공척(6)의 하부에 설치되며, 레이저를 방사하는 부분과 방사된 레이저광이 반사 또는 산란되어 돌아온 것을 감지하는 센서로 구성된다.

진공척(6)상에 웨이퍼(5)가 안착되는 순간 이물질 디텍트부(12)에서는 레이저광이 방사되는데, 이 방사된 레이저광은 지지핀(10)의 상부 진공홀을 통해 웨이퍼(5) 후면에 입사된다. 입사된 빛은 웨이퍼(5) 후면과 이물질에 의해 반사 또는 산란되어 다시 지지핀(10)의 진공홀을 통해 되돌아오는데, 이물질 디텍트부(12)에서는 이를 디텍트하여 이물질의 존재여부를 판명해 이물질이 감지되지 않았을 때에는 런(run) 판정을 내려 계속하여 도 5와 같은 방법으로 웨이퍼(5)를 흡착하도록 하고, 이물질이 감지되었을 때에는 실패(fail) 판정을 내려 웨이퍼(5)의 흡착을 정지한다. 이 때, 레이저는 스캔 방식으로 작동하는 것이 소요시간이 좀 길어지긴 하나, 설비면에서 간편하며, 비용을 절약할 수 있다.

물론, 레이저를 통한 디텍트가 스캔 방식만으로 한정되지는 않으며, 다른 방식으로도 가능하다. 또한, 레이저 이외의 그 어떤 광학 매체로도 가능하다.

흡착을 정지한 후에는 웨이퍼(5)를 들어낸 후, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 웨이퍼(5)를 안착하기 전에 실시하는 것과 같은 방법으로 이물질 제거를 다시 실시한다.

다시 설명하면, 웨이퍼(5)를 진공척(6)상에 안착하기 전에 진공척(6)의 상면에 부착된 이물질을 제거하기 위해 진공압을 풀 업(13)시켜 이물질을 날려보내고, 이물질이 제거된 후 웨이퍼(5)를 안착시키는 과정에서 레이저를 이용해 이물질 존재 여부를 디텍트하여 이물질이 존재하면 웨이퍼(5)를 들어올린 후 다시 이물질 제거 과정을 수행하며, 이물질이 존재하지 않을 경우에는 웨이퍼(5)가 진공척(6)상에 얹어진 상태에서 풀 다운(14)시켜 웨이퍼(5)를 흡착하는 과정을 수행하는 것이다. 물론 이 과정에서 제거된 이물질(11)은 별도의 배기장치를 통해 외부로 배출되게 된다.

이와 같은 과정을 통하여 본 발명에 일 실시예에 따른 반도체 제조용 노광장치는, 웨이퍼 안착 시의 이물질 부착에 따른 웨이퍼 표면의 초점 불일치 현상을 없앨 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 반도체 제조용 노광장치의 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 반도체 제조용 노광장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 이물질의 사전 제거로 웨이퍼 후면에 부착되는 이물질로 인한 노광 공정 시의 초점 불일치 현상을 방지하여, 초점 불일치 현상으로 인한 웨이퍼 수율 저하를 최소화시킬 수 있어 작업손실이 절감되는 장점이 있다.

둘째, 이물질의 제거를 위하여 별도의 이물질 제거장치를 설치할 필요없이, 웨이퍼 안착에 사용하고 있는 진공압의 방향을 제어하는 것만으로 이물질을 제거할 수 있어, 노광장치가 복잡해지지 않고 비용이 절감될 수 있는 장점도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 노광장치의 개략적인 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 반도체 제조용 노광장치의 진공척 부분의 상세도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 노광장치의 이물질 디텍트 시스템의 측단면도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 노광장치의 이물질 제거과정의 측단면도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조용 노광장치의 웨이퍼 흡착과정의 측단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

1 : 광원 2 : 집광부

3 : 마스크 4 : 투영렌즈

5 : 웨이퍼 6 : 진공척

7 : 노광테이블 8 : 지지대

9 : 진공링 10 : 지지핀

11: 이물질 12 : 이물질 디텍트부

Claims (3)

1. 진공척에 안착된 웨이퍼를 노광시키는 데 있어서,

   진공압을 이용한 흡착으로 노광공정 시 웨이퍼를 안착시키는 진공척 ;

   상기 진공척 상면에 설치되고, 내부에 상기 진공척과 연결된 진공부를 가지며, 상부에 진공홀이 있어 진공압의 배출 및 빛의 통과가 가능한 지지핀 ; 및

   상기 지지핀 상부의 상기 진공홀을 통해 웨이퍼 후면에 빛을 주사해 이물질을 감지하는 이물질 디텍트부를 포함하는 반도체 제조용 노광장치
2. 제 1항에 있어서, 상기 진공홀로 이동하는 진공압의 방향을 조절할 수 있는 진공압 제어부를 더 포함하는 반도체 제조용 노광장치
3. 제 1항에 있어서, 웨이퍼의 흡착시 편평도를 좋게 하기 위해 상기 진공척상에 웨이퍼의 직경보다 약간 작게 형성한 진공링을 더 포함하는 반도체 제조용 노광장치