KR20060039549A - 반도체 제조용 인라인 설비 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조공정 중 코팅공정과 정렬 및 현상공정을 수행하는 인라인 설비에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명은 코팅공정 후 웨이퍼 뒷면에 도포된 포토레지스트(오염물질)를 제거하여 노광 시 웨이퍼 표면에 국부적인 포커스 불량을 방지할 수 있는 인라인 설비에 관한 것으로써, 코팅공정을 수행하는 트랙장비와, 정렬 및 노광공정을 수행하는 노광장치와, 상기 트랙장비와 노광장치 사이에 위치하고, 코팅공정을 마친 웨이퍼를 노광장치로 이송하기 전에 세척하는 세정부 포함한다. 여기서, 상기 세정부는 웨이퍼가 안착되는 고정가이드와, 상기 고정가이드 하부에 설치되고 웨이퍼 뒷면으로 압축공기를 분사하는 에어건(air gun)과, 상기 고정가이드 하부 일측에 설치되고 오염물질을 뽑아내는 흡입부를 구비한다.
트랙장비, 노광장치, 세정부, 에어건, 흡입부

Description

반도체 제조용 인라인 설비{In-line equipment for manufacturing semicon ductor}
도 1은 뒷면에 파티클이 존재하는 웨이퍼가 노광장치의 웨이퍼 테이블에 안착된 모습을 도시한 것이고,
도 2는 디포커스로 인하여 데미지(damage)가 발생한 웨이퍼를 도시한 것이며,
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인라인 설비를 개략적으로 도시한 것이고,
도 4는 도 3의 세정부를 구체적으로 도시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 참조 부호의 설명>
110 : 트랙장비 150 : 세정부
151 : 고정가이드 153 : 에어건(air gun)
155 : 흡입부 157 : 진공펌프(vacuum pump)
본 발명은 반도체 제조설비에 관한 것으로, 특히 코팅공정과 정렬 및 현상공정을 수행하는 인라인 설비에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 제조하는 과정에서 웨이퍼는 물질층의 증착공정과 증착된 물질층을 에칭하는 공정, 건조공정, 포토리소그래피 공정 등 여러단계의 공정을 거치게 된다. 이러한 공정들을 거쳐 제조되는 반도체 소자들은 경쟁력 확보에 필요한 저비용 고품질의 달성을 위해 고집적화가 필수적이다. 고집적화를 위해서는 트랜지스터 소자의 게이트 산화막 두께 및 채널 길이들을 얇고 짧게 하는 작업 등을 포함하는 스케일다운이 수반되어지며, 그에 따라 반도체 제조공정의 기술 및 제조 시스템도 다양한 형태로 발전되고 있는 추세이다.
반도체 제조공정 중의 하나인 포토리소그래피(photo-lithography) 공정은 크게 웨이퍼 표면에 묻은 이물질을 제거하는 웨이퍼 세정공정, 감광막이 웨이퍼에 잘 접착되도록 웨이퍼의 표면을 처리하는 표면처리공정, 감광막을 웨이퍼에 원하는 두께로 균일하게 도포하는 감광막 코팅공정, 마스크 혹은 레티클(이하'마스크'라 칭함)이 감광막이 도포된 웨이퍼 위에 위치되어 상기 마스크 위에서 광을 노광시킴으로써 마스크에 그려진 회로패턴이 웨이퍼 상에 형성되도록 하는 정렬 및 노광공정, 노광에 의해 변형된 감광막을 세정액을 통해 제거하는 현상공정으로 구성된다. 이러한 공정들에 의해 마스크의 패턴은 포토레지스트에, 궁극적으로 웨이퍼에 형성된다.
여기서 코팅공정 및 현상공정은 트랙장비(스피너)에 의해 통상적으로 수행되고, 정렬 및 노광공정은 노광장치에 의해 통상적으로 수행된다. 상기 두 장비는 대개 인라인(in-line)으로 연결되어 상기의 공정들을 차례로 수행하므로 인라인 설비라고도 불려진다.
코팅공정은 포토레지스트 막의 엄격한 두께 조절을 위해 트랙장비를 이용한 스핀코팅(spin coating)방법이 채택되는데, 이는 포토레지스트 막의 엄격한 두께 조절에 가장 적합한 기술이다. 스핀코팅에 의해 형성되는 포토레지스트 막의 두께는 0.5 마이크론(microns)의 두께에서 10% 이내의 오차를 가진다. 이때 웨이퍼 상에 도포되는 포토레지스트는 포토레지스트 공급장치에 의해 일정량씩 웨이퍼 상에 분배된다.
정렬 및 노광공정은 마스크에 그려진 회로패턴을 웨이퍼 상에 형성하기 위한 공정으로서, 상기 공정을 수행하는 노광장치로는 밀착 노광장치, 축소투영 노광장치(스테퍼, 스캐너), 전자빔 노광장치, X선 노광장치, 레이저빔 노광장치, 이온빔 노광장치 등이 있다. 현재로는 스탭 앤드 리피트 방식으로 패턴을 1칩마다 또는 몇 개 칩을 묶어 프린트하는 방식을 취하는 스테퍼와 몇 개 칩을 1쇼트 단위로 묶어 스캐닝에 의해 노광을 행하는 스캐너가 노광장치의 주류이다. 스테퍼 방식이 마스크와 웨이퍼가 정지된 상태에서 웨이퍼에 조사되는 광의 양을 조절하는 방식이라면 스캐너는 마스크와 웨이퍼가 일정한 속도 비율을 가지고 움직이면서 노광하는 것으로 이전의 얼라이너와 매우 유사하다. 또한 스테퍼가 굴절광학계를 사용하는 반면 스캐너는 반사광학계와 일정 크기의 슬릿을 사용하고 있다. 렌즈의 사용면적 또한 스테퍼에 비하여 스캐너는 매우 적어 렌즈수차의 영향이 적고 높은 개구수의 설계도 용이할 뿐만 아니라 최대의 노광면적도 점차 증가되고 있어 생산성도 향상시킬 수 있다. 상기한 여러 이유들로 인하여 스캐너 방식의 노광장치 이용이 점차 더 늘어나고 있다.
상기 정렬 및 노광공정은 트랙장비에서 포토레지스트 코팅된 웨이퍼가 노광장치의 웨이퍼 테이블로 이송되면서 개시된다. 먼저, 마스크 테이블에 안착된 마스크와 웨이퍼 테이블에 안착된 웨이퍼가 얼라인(align) 된다. 다음으로 상기 웨이퍼를 광원에 노출시킨다. 즉 노광장치의 광원에서 제공된 광은 렌즈부를 통하여 조사되고, 이로 인해 마스크의 패턴은 웨이퍼 상에 형성되어진다. 이때 조사된 광은 웨이퍼 상의 정해진 곳(focus)에 도달해야 한다. 따라서 웨이퍼는 노광장치의 웨이퍼 테이블에 정상적으로 안착되어야 한다.
그런데 포토레지스트 공급장치에 의해 분사되는 포토레지스트는 웨이퍼 앞면에만 도포되어야 하나 실제 웨이퍼 뒷면에까지 도포되는 경우가 빈번하다. 웨이퍼 뒷면에 도포된 포토레지스트는 오염물질이 되어 문제를 유발하는데 이하 도면을 참조하여 살펴본다.
도 1은 뒷면에 파티클이 존재하는 웨이퍼가 노광장치의 웨이퍼 테이블에 안착된 모습을 도시한 것이고, 도 2는 디포커스로 인하여 데미지(damage)가 발생한 웨이퍼를 도시한 것이다.
코팅공정 시 뒷면에까지 포토레지스트(오염물질; 15)가 도포된 웨이퍼(10)가 노광장치의 웨이퍼 테이블(30)로 안착될 때, 상기 웨이퍼(10)는 포토레지스트(15) 로 인해 테이블(30) 상부에 기울어진 채 안착된다. 이 때문에 노광장치(미도시)의 렌즈부(미도시)를 통한 광은 웨이퍼(10) 상의 정해진 곳(focus)에서 벗어나게 된다. 즉, 노광 시 웨이퍼(10) 표면에 국부적인 포커스 불량(디포커스; defocus)이 나타나게 된다.
도 2에서는 이러한 디포커스로 인해 데미지가 발생한 웨이퍼(11)를 볼 수 있다. 이 웨이퍼(11)의 손상된 다이(die; 20)는 사용할 수 없다. 결국 반도체 소자의 품질 및 수율이 저하되는 문제점이 발생한다.
또한, 디포커스로 인해 미스얼라인먼트(misalignment)가 유발될 수 있으며, 결국 마스크(미도시)의 패턴이 웨이퍼에 정확히 형성되지 않는 문제점이 발생한다.
이에 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 코팅공정 후 웨이퍼 뒷면에 도포된 포토레지스트(오염물질)를 제거하여 노광 시 웨이퍼 표면에 국부적인 포커스 불량(디포커스: defocus)을 방지할 수 있는 인라인 설비를 제공하는데 있다.
또한, 디포커스뿐만 아니라 미스얼라인먼트를 방지하여, 반도체 소자의 품질 및 수율을 향상시킬 수 있는 인라인 설비를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 인라인 설비는 코팅공정을 수행하 는 트랙장비와, 정렬 및 노광공정을 수행하는 노광장치와, 상기 트랙장비와 노광장치 사이에 위치하고 코팅공정을 마친 웨이퍼를 노광장치로 이송하기 전에 세척하는 세정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 세정부는 웨이퍼가 안착되는 고정가이드와, 상기 고정가이드 하부에 설치되고 웨이퍼 뒷면으로 압축공기를 분사하는 에어건(air gun)과, 상기 고정가이드 하부 일측에 설치되고 오염물질을 뽑아내는 흡입부를 구비할 수 있다. 이 흡입부는 흡입관과 진공펌프로 이루어질 수 있다.
본 발명의 특징적인 구성 및 이에 따른 작용효과는 실시예의 상세한 설명을 통해 더욱 명확해 질 것이다.
본 발명의 실시예는 당해 기술이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 그리고 도면에서 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위해 강조된 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. 비록, 본 발명은 첨부된 도면에 의하여 설명되지만, 다양한 형태, 크기 등으로 대체될 수 있음은 당해 기술이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 한편, 일반적으로 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인라인 설비를 개략적으로 도시한 것이고, 도 4는 도 3의 세정부를 구체적으로 도시한 것이다.
도 3을 참조하면 트랙장비(110)와 노광장치(190) 사이에 세정부(150)가 위치하고 있다.
트랙장비(110)는 웨이퍼 상에 포토레지스트를 코팅하거나 현상액을 적용하기 위한 설비로서, 웨이퍼를 회전되는 척(chuck) 위에 올려놓고 회전도포방식으로 포토레지스트 또는 현상액을 도포한다. 이러한 트랙장비(110)는 스피너(Spinner) 또는 스핀코터(Spin Coater)라고도 일컬어진다. 웨이퍼에 포토레지스트를 원하는 두께로 균일하게 도포하는 코팅공정이 완결되면, 마스크에 그려진 회로패턴을 웨이퍼 상에 형성하기 위한 정렬 및 노광공정이 이어진다.
그런데, 상술한 바와 같이 코팅공정 시 포토레지스트가 웨이퍼 뒷면에까지 도포되는 경우가 빈번하므로, 이 오염된 웨이퍼는 정렬 및 노광공정을 개시하기 전 세정부(150)에서 세척되어야 한다. 즉 세정부(150)는 코팅공정이 완료된 웨이퍼가 노광장치(190)로 이송되기 전 웨이퍼를 세척하는 기능을 수행한다.
도 4를 참조하면 상기 세정부(150)는 고정가이드(151), 에어건(153) 및 흡입부(155)를 포함하여 구성된다.
고정가이드(151)는 코팅공정을 마친 웨이퍼(11)가 안착되는 곳이다. 즉 웨이퍼(11) 뒷면에 도포된 포토레지스트(15)를 세척하기 위해 상기 웨이퍼(11)가 그리퍼(gripper; 미도시)에 의해 고정되는 곳이다.
에어건(153)은 상기 고정가이드(151) 하부에 위치한다. 코팅공정을 마친 웨이퍼(11)가 고정가이드(151)에 안착되면, 에어건(151)은 상기 웨이퍼(11)의 뒷면으로 압축공기를 분사하게 된다. 이러한 압축공기는 압축기(미도시) 등을 이용해 분사된다. 한편 상기 에어건(153)은 다양한 형태로 이루어질 수 있음은 자명하다.
고정가이드(151) 하부 일측에는 부유하는 포토레지스트를 흡입하는 흡입부 (155)가 설치된다. 상기 흡입부(155)는 흡입관(156)과 진공펌프(157)를 구비한다.
세정부(150)의 상세 동작을 살펴보면, 우선 코팅공정을 마친 웨이퍼(11)는 이송장치(미도시)에 의해 세정부(150)의 고정가이드(151)에 안착된다. 이 웨이퍼(11)는 그리퍼에 의해 고정되며, 이어서 상기 고정가이드(151) 하부에 위치한 에어건(153)은 압축공기를 웨이퍼(11) 뒷면, 즉 하부면에 분사한다. 이에 따라 웨이퍼(11) 뒷면에 묻어 있는 포토레지스트(15)는 부유하게 되고, 진공펌프(157)는 이를 흡입관(156)으로 빨아들이게 된다. 상기 진공펌프(157)는 포토레지스트(15)뿐만 아니라 부유하는 다른 미세 파티클도 뽑아낼 수 있음은 물론이다. 마지막으로, 세척을 마친 웨이퍼는 이송장치에 의해 노광장치(190)로 이송된다.
상기 세정부(150)에 의한 세척작업은 제어부(미도시))에 의해 자동으로 수행될 수도 있고, 또 작업자에 의해 수동으로 수행될 수도 있다.
웨이퍼 세척작업이 끝난 후, 웨이퍼는 이송장치에 의해 노광장치(190)로 로딩된다. 세정부(150)에서 세척된 이 웨이퍼는 노광장치(190)의 테이블에 기울어지지 않고 정상적으로 안착되며, 이로 인해 노광 시 포커스 불량(디포커스)이 방지된다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.
이상 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 뒷면에 묻은 포토레지스트(오염물질)가 제거된 웨이퍼를 노광장치로 이송할 수 있고, 이로 인해 노광 시 웨이퍼 표면에 국부적인 포커스 불량(디포커스: defocus)을 방지하는 효과가 있다.
또한, 디포커스(defocus) 및 미스얼라인먼트(misalignment)를 방지하여 마스크의 패턴이 웨이퍼에 정확히 형성되도록 하는 효과가 있다. 나아가 반도체 소자의 품질 및 수율이 저하되는 것을 방지하는 효과가 있다.


Claims (3)

  1. 코팅공정을 수행하는 트랙장비;
    정렬 및 노광공정을 수행하는 노광장치; 및
    상기 트랙장비와 노광장치 사이에 위치하고, 코팅공정을 마친 웨이퍼를 노광장치로 이송하기 전에 세척하는 세정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 설비.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 세정부는 웨이퍼가 안착되는 고정가이드와, 상기 고정가이드 하부에 설치되고 웨이퍼 뒷면으로 압축공기를 분사하는 에어건(air gun)과, 상기 고정가이드 하부 일측에 설치되고 오염물질을 뽑아내는 흡입부를 구비하는 것을 특징으로 하는 인라인 설비.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 흡입부는 흡입관과 진공펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 인라인 설비.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100758623B1 (ko) * 2004-11-10 2007-09-13 가부시키가이샤 소쿠도 기판처리 장치 및 기판처리 방법

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