KR20060011671A - 파티클 감지수단을 갖는 노광설비의 얼라인장치 - Google Patents

파티클 감지수단을 갖는 노광설비의 얼라인장치 Download PDF

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KR20060011671A
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Abstract

노광설비의 얼라인장치가 제공된다. 제공되는 노광설비의 얼라인장치는 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 척과, 웨이퍼 척에 웨이퍼가 흡착되도록 웨이퍼 척으로 소정 진공압을 제공하는 진공흡착유닛과, 웨이퍼 척을 회전시키는 로테이션유닛과, 웨이퍼를 1차얼라인하도록 로테이션유닛에 의해 회전되는 웨이퍼의 기준점을 감지하는 에지감지유닛과, 웨이퍼를 2차얼라인하도록 1차얼라인된 웨이퍼에 끼워져 웨이퍼의 위치를 추가로 보정하는 센터링유닛 및, 진공흡착유닛에 설치되며 웨이퍼 백면의 파티클을 감지하는 파티클 감지수단을 포함한다. 따라서, 제공되는 노광설비의 얼라인장치에 따르면, 웨이퍼 백면에 뭍어있는 파티클로 인하여 발생되었던 국부적인 초점 불량문제를 미연에 방지할 수 있다.
노광, 파티클

Description

파티클 감지수단을 갖는 노광설비의 얼라인장치{Align apparatus of exposing equipment having particle sensing means}
도 1은 본 발명에 따른 노광설비의 일실시예를 도시한 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 노광설비의 얼라인장치를 도시한 구성도,
도 3은 도 2의 얼라인장치에 의해 웨이퍼의 플랫존이 감지된 상태를 도시한 도면,
도 4는 도 2의 얼라인장치에 의해 웨이퍼가 센터링되고 있는 상태를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 얼라인장치의 웨이퍼 척과 이에 안착되는 웨이퍼를 도시한 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
90 : 웨이퍼 100 : 노광설비
110 : 버퍼챔버 120 : 얼라인챔버
130 : 얼라인장치 131 : 웨이퍼 척
134 : 에지감지유닛 137 : 진공홀
138 : 진공라인 139 : 진공압 감지센서
본 발명은 노광설비의 얼라인장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파티클 감지수단을 갖는 노광설비의 얼라인장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스(Device)는 실리콘(Silicon)으로 형성되는 웨이퍼(Wafer)에 감광체 도포, 노광, 현상, 이온주입, CMP(Chemical and Mechanical Polishing), 화학 또는 물리적 증착 및 플라즈마(Plasma) 식각 등의 공정을 진행함으로써 여러개의 회로 패턴(Pattern)층들을 적층시켜 형성한다.
특히, 회로패턴들은 포토레지스트가 도포된 웨이퍼를 자외선 등에 노출시켜 미리 설계된 레티클(Reticle)의 패턴을 웨이퍼로 전사하는 노광공정과, 노광공정에 의해 노광된 패턴을 현상하고 식각하는 현상 및 식각공정 등에 의해 형성된다.
한편, 제품의 신뢰성을 향상시키기 위해서는 미리 설계된 레티클의 패턴을 웨이퍼 상의 각 부분{이하, '샷(Shot)'이라 칭하기로 함}에 정확하게 전사해야 한다.
이에 따라, 노광공정을 수행하는 노광설비에는 웨이퍼 상의 각 샷에 레티클의 패턴이 전사되도록 소정 광을 노광하는 노광장치 외에 노광될 웨이퍼를 미리 얼라인(Align)하는 얼라인장치가 더 구비되고 있다.
구체적으로, 종래 노광설비의 얼라인장치는 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 척(Wafer chuck), 웨이퍼 척을 회전시키는 로테이션유닛(Rotation unit), 회전되는 웨이퍼의 에지(Edge)에서 노치(Notch)나 플랫존(Flat zone) 등의 기준점을 감지하 여 웨이퍼를 러프(Rough)하게 얼라인하는 에지감지유닛 및, 러프하게 얼라인된 웨이퍼를 다시한번 디테일(Detail)하게 얼라인하는 센터링유닛(Centering unit) 등을 포함한다.
따라서, 노광될 웨이퍼가 얼라인장치의 웨이퍼 척에 안착되면, 로테이션유닛은 에지감지유닛이 웨이퍼의 기준점을 감지할 수 있도록 척에 안착된 웨이퍼를 회전시키게 된다. 이에 따라, 에지감지유닛은 회전되는 웨이퍼의 에지를 계속 감지함으로써 웨이퍼의 기준점을 감지하게 되고, 로테이션유닛은 웨이퍼의 기준점 감지로 인하여 척의 회전을 멈추게 된다. 이에, 웨이퍼는 그 기준점 감지로 인하여 러프하게 얼라인되는 것이다.
이후, 러프하게 얼라인된 웨이퍼는 웨이퍼 척에 안착된 상태로 센터링유닛에 끼워지게 된다. 따라서, 센터링유닛은 러프하게 얼라인된 웨이퍼의 위치를 정확히 보정하게 된다. 이에, 웨이퍼는 디테일하게 얼라인된다.
이후, 얼라인장치에서 얼라인된 웨이퍼는 웨이퍼 이송로봇 등에 의해 노광장치의 스테이지(Stage)로 이송된다. 따라서, 노광장치는 레티클과 광원과 렌즈(Lens)들을 통해 레티클에 미리 설계된 패턴들을 웨이퍼 상의 각 샷에 전사함으로써 노광을 수행하게 된다.
한편, 레티클의 패턴을 웨이퍼 상의 각 샷에 보다 정확하게 전사하기 위해서는 이와 같은 얼라인 이외에도 노광장치의 스테이지에 안착된 웨이퍼의 평탄도를 매우 균일하게 유지하여야만 한다. 이는 웨이퍼의 평탄도가 매우 균일하게 유지되어야만 렌즈들을 통해 각 샷에 주사되는 광의 촛점이 매우 정확하게 맞추어지기 때 문이다.
그런데, 종종 노광설비의 얼라인장치를 경유하여 노광장치의 스테이지로 이송되는 웨이퍼 중에는 그 백면에 다수의 파티클(Particle)이 뭍어있어 웨이퍼의 특정 샷에 있어서 그 평탄도를 불균일하게 하는 경우가 발생되고 있다.
따라서, 이러한 웨이퍼를 노광하면, 평탄도의 불균일이 심한 특정 샷에 있어서 초점 불량(Shot focus error)이 발생되고, 이 초점 불량은 곧 해당 샷의 패턴불량으로 이어져 해당 칩(Chip)이 다이(Die)되는 문제가 발생된다. 이에 따라 노광설비의 일부분 곧, 노광이 이루어지기전 웨이퍼를 정렬하는 노광설비의 얼라인장치에는 웨이퍼의 얼라인기능 뿐만 아니라 웨이퍼 백면의 파티클을 감지하는 감지기능도 함께 요구되고 있다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼 백면의 파티클을 감지할 수 있는 노광설비의 얼라인장치를 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명 노광설비의 얼라인장치는 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 척과, 웨이퍼 척에 웨이퍼가 흡착되도록 웨이퍼 척으로 소정 진공압을 제공하는 진공흡착유닛과, 웨이퍼 척을 회전시키는 로테이션유닛과, 웨이퍼를 1차얼라인하도록 로테이션유닛에 의해 회전되는 웨이퍼의 기준점을 감지하는 에지감지유닛과, 웨이퍼를 2차얼라인하도록 1차얼라인된 웨이퍼에 끼워져 웨이퍼의 위 치를 추가로 보정하는 센터링유닛 및, 진공흡착유닛에 설치되며 웨이퍼 백면의 파티클을 감지하는 파티클 감지수단을 포함한다.
이때, 상기 파티클 감지수단은 웨이퍼 척으로 제공되는 소정 진공압의 변동여부를 감지함으로 파티클의 유무를 감지하는 진공압 감지센서(Sensor)로 구현됨이 바람직하다.
그리고, 상기 웨이퍼 척에는 다수의 진공홀(Hole)이 형성됨이 바람직하다.
또한, 상기 진공흡착유닛에는 상기 진공홀들로 소정 진공압을 전달하는 적어도 하나의 진공라인(Line)이 포함됨이 바람직하다.
여기서, 상기 진공압 감지센서는 상기 진공라인 상에 설치될 수 있다.
바람직하게, 상기 진공압 감지센서는 상기 진공홀에 인접한 상기 진공라인 상에 설치될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 노광설비의 얼라인장치와 이 얼라인장치가 적용된 노광설비의 일실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 노광설비의 일실시예를 도시한 개념도이고, 도 2는 본 발명에 따른 노광설비의 얼라인장치를 도시한 구성도이며, 도 3은 도 2의 얼라인장치에 의해 웨이퍼의 플랫존이 감지된 상태를 도시한 도면이다. 그리고, 도 4는 도 2의 얼라인장치에 의해 웨이퍼가 센터링되고 있는 상태를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 얼라인장치의 웨이퍼 척과 이에 안착되는 웨이퍼를 도시한 사시도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 노광설비(100)는 웨이퍼(90)가 로딩 (Loading) 및 언로딩(Unloading)되도록 웨이퍼 로딩부(112)와 웨이퍼 언로딩부(114)가 마련된 버퍼챔버(Buffer chamber,110)와, 버퍼챔버(110)를 통해 이송된 웨이퍼(90)를 노광하도록 노광장치(미도시)가 마련된 프로세스챔버(Process chamber,160)와, 웨이퍼(90)가 노광되기전 웨이퍼(90)를 얼라인하고 웨이퍼(90) 백면의 파티클을 감지하도록 얼라인장치(130)가 마련된 얼라인챔버(120)와, 노광된 웨이퍼(90)가 버퍼챔버(110)로 이송되기전 임시대기할 수 있도록 웨이퍼 대기척(미도시)이 마련된 웨이퍼 대기챔버(170) 및, 각 챔버(110,120,160,170)들의 중앙부에 배치되며 공정에 따라 노광될 웨이퍼(90)와 노광된 웨이퍼(90)를 각 챔버(110,120,160,170)로 이송하도록 웨이퍼 이송로봇(Robot,155)이 구비된 로드락챔버(Load lock chamber,150)로 구성된다.
따라서, 노광설비(100)의 웨이퍼 로딩부(112)에 노광될 웨이퍼(90)가 이송되면, 로드락챔버(150)의 웨이퍼 이송로봇(155)은 웨이퍼 로딩부(112)의 웨이퍼(90)를 공정의 진행에 따라 얼라인챔버(120)와 프로세스챔버(160) 등으로 각각 이송함으로써 노광공정을 진행하게 되는 것이다.
한편, 도 2 내지 도 4에는 본 발명에 따른 노광설비(100)의 얼라인장치(130)가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 노광설비(100)의 얼라인장치(130)는 웨이퍼(90)가 안착되는 웨이퍼 척(131)과, 웨이퍼 척(131)을 회전시키는 로테이션유닛(132)과, 웨이퍼 척(131)에 안착된 웨이퍼(90)를 흡착하도록 웨이퍼 척(131)으로 소정 진공압을 제공하는 진공흡착유닛(136)과, 로테이션유닛(132)에 의해 회전되는 웨이퍼(90)의 에지에서 노치나 플랫존(95) 등의 기준점을 감지하여 웨이퍼(90)를 러프하게 얼라인하는 에지감지유닛(134)과, 러프하게 얼라인된 웨이퍼(90)를 다시한번 디테일하게 얼라인하는 센터링유닛(135)과, 웨이퍼(90) 백면의 파티클을 감지하는 파티클 감지수단 및, 얼라인장치(130)를 전반적으로 제어하는 제어유닛(미도시)을 포함한다.
구체적으로, 웨이퍼 척(131)은 원형의 평판타입(Type)으로 형성된다. 따라서, 웨이퍼(90)의 백면은 이 웨이퍼 척(131)의 상면에 접촉됨으로써 웨이퍼 척(131)에 안착된다. 그리고, 웨이퍼 척(131)의 상면에는 진공흡착유닛(136)에서 제공하는 소정 진공압이 웨이퍼(90)의 백면에 전달될 수 있도록 다수의 진공홀(137)이 형성된다. 이때, 진공홀(137)은 웨이퍼 척(131)의 상면에 두루 형성될 수 있다. 이에 따라 웨이퍼 척(131)에 안착되는 웨이퍼(90) 백면의 각 부분에는 소정 진공압이 두루 전달되어지는 것이다.
로테이션유닛(132)은 웨이퍼 척(131)의 하부에 구비되어 웨이퍼 척(131)을 지지하는 축(122)과, 축(122)을 회전시키는 회전모터(Motor,123)를 포함한다. 따라서, 웨이퍼 척(131)은 이 회전모터(123)의 구동에 의해 일정각도 회전된다.
진공흡착유닛(136)은 웨이퍼 척(131)의 일측에 구비되어 소정 진공압을 발생시키는 진공압발생기(126)와, 진공압발생기(126)의 진공압을 웨이퍼 척(131)의 각 진공홀(137)로 전달해주는 적어도 하나의 진공라인(138)을 포함한다. 이에 따라 진공압발생기(126)에서 발생된 소정 진공압은 진공라인(138)을 따라 웨이퍼 척(131)의 각 진공홀(137)로 전달되어지며, 웨이퍼(90)는 이 진공압에 의해 웨이퍼 척 (131)에 흡착되는 것이다. 이때, 진공압발생기(126)는 각 반도체 제조설비마다 기본적으로 제공되는 진공압 공급라인(미도시) 등으로 대체될 수도 있다.
에지감지유닛(134)은 웨이퍼(90)의 상부에 구비되어 웨이퍼(90)의 에지를 향해 소정 광을 주사하도록 마련된 발광소자(134a)와, 이 발광소자(134a)에서 주사한 광을 수광하도록 웨이퍼(90)의 하부에 마련된 수광소자(134b)를 포함한다. 따라서, 에지감지유닛(134)은 발광소자(134a)에서 주사한 광이 수광소자(134b)에 수광되었는지의 여부에 따라 플랫존(95)과 같은 웨이퍼(90)의 기준점을 감지하게 된다. 이에 웨이퍼(90)는 러프하게 1차얼라인되는 것이다.
일예로, 도 2에 도시한 바와 같이 발광소자(134a)에서 주사한 광이 웨이퍼(90) 에지에 의해 차단되어 그 수광소자(134b)로 수광되지 못할 경우, 에지감지유닛(134)은 이 수광되지 못한 결과값을 제어유닛으로 전송하게 되는 바, 제어유닛은 이 결과값에 따라 아직 웨이퍼(90)의 기준점이 감지되지 않았음을 인지하게 된다.
다른예로, 도 3에 도시한 바와 같이 발광소자(134a)에서 주사한 광이 웨이퍼(90)에 의해 차단되지 않고 곧바로 수광소자(134b)로 수광될 경우, 에지감지유닛(134)은 이 수광된 결과값을 제어유닛으로 전송하게 된다. 이에, 제어유닛은 이 결과값에 따라 웨이퍼(90)의 기준점이 감지되었음을 인지하게 된다.
센터링유닛(135)은 척(131)에 안착된 웨이퍼(90)의 위치를 정확하게 얼라인할 수 있도록 소정형태의 홈(128)이 형성된 프레임(Frame,129)을 포함한다. 따라서, 에지감지유닛(134)에 의해 러프하게 1차얼라인된 웨이퍼(90)는 이 프레임(129)의 홈(128)에 정확하게 끼워짐으로써 디테일하게 얼라인된다. 즉, 프레임(129)의 홈은 웨이퍼 척(131)에 안착된 웨이퍼(90)의 위치를 정확하게 보정해주는 것이다.
이때, 센터링유닛(135)은 웨이퍼 척(131)의 하부 일측에 고정된 상태로 설치될 수 있다. 이 경우, 웨이퍼 척(131)은 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이 별도의 승하강유닛(133)에 의하여 승하강 가능하도록 설치됨이 바람직하다. 이에, 에지감지유닛(134)에 의해 러프하게 얼라인된 웨이퍼(90)는 승하강유닛(133)의 구동에 따라 센터링유닛(135)의 홈(128)에 정확하게 끼워짐으로써 디테일하게 얼라인되는 것이다. 한편, 센터링유닛(135)은 웨이퍼(90)의 디테일한 얼라인이 필요할 시만 외부 일측으로부터 웨이퍼 척(131)으로 이동될 수 있도록 좌우 등의 방향으로 이동가능하게 설치될 수도 있다.
파티클 감지수단은 웨이퍼(90)의 백면에 뭍어있는 파티클로 인하여 웨이퍼(90)를 흡착하는 소정 진공압이 변동되는 것을 감지함으로써 웨이퍼(90)의 백면에 파티클이 뭍어있는지를 감지하게 되며, 진공압이 전달되는 진공라인(138)에 설치되어 진공압의 변동여부를 감지하는 진공압 감지센서(139)로 구현된다. 이때, 진공압 감지센서(139)는 진공압의 미세한 변동까지도 감지할 수 있도록 각 진공홀(137)에 인접한 진공라인(138)에 설치됨이 바람직하다.
구체적으로 예를 들면, 웨이퍼(90)의 백면에 파티클이 전혀 뭍어있지 않을 경우, 각 진공라인(138)을 통해 전달되는 진공압은 일정크기로 균일한 값을 유지하게 된다. 하지만, 웨이퍼(90)의 백면에 파티클이 뭍어있을 경우, 파티클은 진공라인(138)을 따라 흡입되기 때문에 이 진공라인(138)을 통해 전달되는 진공압은 이 파티클의 크기 또는 면적에 따라 일정크기로 요동(변동)된다. 따라서, 진공압 감지 센서(139)는 이와 같이 변동되는 진공압을 감지함으로써 파티클의 유무를 감지하게 되는 것이다.
한편, 제어유닛은 각 유닛(132,133,134,135,136)으로부터 전송되는 데이터(Data)에 따라 각 유닛(132,133,134,135,136)을 모니터링(Monitering) 함으로써 얼라인장치(130)를 전반적으로 제어하게 된다. 특히, 제어유닛은 진공압 감지센서(139)가 웨이퍼(90) 백면의 파티클을 감지할 경우, 웨이퍼(90)의 얼라인작업을 정지시킨 다음 알람(Alarm)을 발생함으로 웨이퍼(90)의 백면에서 파티클이 감지됨을 외부로 알리게 된다. 이에, 작업자는 웨이퍼(90)의 백면 및 그 웨이퍼(90)가 안착된 웨이퍼 척(131) 등을 크리닝(Cleaning)하게 되는 것이다.
이하, 본 발명에 따른 얼라인장치(130)의 작용 및 효과를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 노광될 웨이퍼(90)가 얼라인장치(130)의 웨이퍼 척(131)에 안착되면, 진공흡착유닛(136)은 진공라인(138)을 통하여 웨이퍼(90)를 흡착하게 되는 바, 진공압 감지센서(139)는 이 진공라인(138)의 진공압 변동을 감지하여 파티클의 유무를 감지하게 된다.
따라서, 진공압의 변동이 감지되지 않으면, 로테이션유닛(132)은 파티클이 없는 것으로 간주하여 에지감지유닛(134)이 웨이퍼(90)의 기준점을 감지할 수 있도록 척(131)에 안착된 웨이퍼(90)를 회전시키게 된다. 이에, 에지감지유닛(134)은 회전되는 웨이퍼(90)의 에지를 계속 감지함으로써 플랫존(95)과 같은 웨이퍼(90)의 기준점을 감지하게 된다. 이에 따라, 에지감지유닛(134)은 이 감지데이터를 제어유 닛으로 전송하게 되고, 제어유닛은 이 데이터에 따라 로테이션유닛(132)에 소정 시그날(Signal)을 전송하여 척(131)의 회전을 멈추게 된다. 그러므로, 웨이퍼(90)는 그 기준점 감지로 인하여 러프하게 1차얼라인되는 것이다.
이후, 러프하게 1차얼라인된 웨이퍼(90)는 웨이퍼 척(131)에 안착된 상태로 센터링유닛(135)의 홈(128)에 끼워지게 된다. 따라서, 센터링유닛(135)은 이 홈(128)을 통하여 러프하게 얼라인된 웨이퍼(90)의 위치를 정확히 보정하게 된다. 이에, 웨이퍼(90)는 디테일하게 2차얼라인된다.
그러나, 이와 같은 감지에 의하여 진공압의 변동이 감지되면, 진공압 감지센서(139)는 이 감지데이터를 제어유닛으로 전송하게 된다. 따라서, 제어유닛은 이 감지데이터로 인하여 웨이퍼(90)의 백면에 파티클이 뭍어있음을 감지하게 된다. 이에, 제어유닛은 웨이퍼(90)의 얼라인작업을 정지시킨 다음 알람을 발생함으로 웨이퍼(90)의 백면에서 파티클이 감지됨을 외부로 알리게 된다. 이에 따라, 작업자는 웨이퍼(90)의 백면 및 그 웨이퍼(90)가 안착된 웨이퍼 척(131) 등을 크리닝하게 되는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 노광설비의 얼라인장치에는 웨이퍼의 백면에 뭍어있는 파티클을 감지하도록 파티클 감지수단이 구비되기때문에 웨이퍼 백면에 뭍어있는 파티클로 인하여 발생되었던 국부적인 초점 불량문제를 미연에 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 노광설비의 얼라인장치를 이용하면, 국부적인 초점 불량문제로 인하여 야기되었던 특정 샷의 패턴불량 및 이로 인한 해 당칩의 다이 등의 문제를 모두 해소할 수 있을뿐만 아니라 웨이퍼 백면의 파티클로 인하여 노광장치의 스테이지가 오염되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
이상, 본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (4)

  1. 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 척;
    상기 웨이퍼 척에 상기 웨이퍼가 흡착되도록 상기 웨이퍼 척으로 소정 진공압을 제공하는 진공흡착유닛;
    상기 웨이퍼 척을 회전시키는 로테이션유닛;
    상기 웨이퍼를 1차얼라인하도록 상기 로테이션유닛에 의해 회전되는 웨이퍼의 기준점을 감지하는 에지감지유닛;
    상기 웨이퍼를 2차얼라인하도록 상기 1차얼라인된 웨이퍼에 끼워져 상기 웨이퍼의 위치를 보정하는 센터링유닛; 및,
    상기 진공흡착유닛에 설치되며, 상기 웨이퍼 백면의 파티클을 감지하는 파티클 감지수단을 포함한 것을 특징으로 하는 노광설비의 얼라인장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 파티클 감지수단은 상기 웨이퍼 척으로 제공되는 소정 진공압의 변동여부를 감지함으로 상기 파티클의 유무를 감지하는 진공압 감지센서인 것을 특징으로 하는 노광설비의 얼라인장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 웨이퍼 척에는 다수의 진공홀이 형성되고,
    상기 진공흡착유닛에는 상기 진공홀들로 소정 진공압을 전달하는 적어도 하나의 진공라인이 포함되며,
    상기 진공압 감지센서는 상기 진공라인 상에 설치된 것을 특징으로 하는 노광설비의 얼라인장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 진공압 감지센서는 상기 진공홀에 인접한 상기 진공라인 상에 설치된 것을 특징으로 하는 노광설비의 얼라인장치.
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