KR20060076825A

KR20060076825A - Particle detecting device in semiconductor device fabrication equipment and method of detecting particle

Info

Publication number: KR20060076825A
Application number: KR1020040115178A
Authority: KR
Inventors: 조경선
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2004-12-29
Filing date: 2004-12-29
Publication date: 2006-07-05

Abstract

웨이퍼 주변부가 걸쳐져 웨이퍼 후면이 아래쪽으로 노출되도록 이루어진 웨이퍼 거치대와 상기 거치대에 거치된 웨이퍼 후면에 상기 웨이퍼 일 측에서 광을 조사하는 조광부 및 상기 조광부의 반대편 일 측에서 상기 광을 인식하는 수광부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 후면 파티클 검출 장치가 개시된다. A wafer holder configured to cover a wafer peripheral portion to expose the wafer backside downward, a dimming portion for irradiating light from one side of the wafer and a light receiving portion for recognizing the light from the opposite side of the dimming portion on the wafer rear surface mounted on the holder; Disclosed is a wafer backside particle detection device, comprising:

본 발명에 따르면, 웨이퍼 후면의 파티클 불량을 적절히 발견할 수 있으므로 노광 장치에서 파티클로 인한 불량을 방지할 수 있고, 파티클이 다른 웨이퍼로 확산되는 문제 등을 방지하며, 재작업의 부담을 줄일 수 있다. According to the present invention, particle defects on the back side of the wafer can be properly detected, thereby preventing defects caused by particles in the exposure apparatus, preventing the particles from spreading to other wafers, and reducing the burden of rework. .

Description

Particle detecting device in semiconductor device fabrication equipment and method of detecting particle

도1은 본 발명의 실시예로 노광이 실시되는 스탭퍼 등의 노광 장치와 포토레지스트가 도포되는 도포 장치 사이의 인터페이스에서 웨이퍼가 거치되는 인입거치대를 나타내는 개략적 평면도이며, FIG. 1 is a schematic plan view showing an entrance cradle in which a wafer is mounted at an interface between an exposure apparatus such as a stepper to which exposure is performed and an application apparatus to which a photoresist is applied according to an embodiment of the present invention.

도2는 도1에서 노광장치로 인입되기 위한 웨이퍼가 거치되는 거치대 부분에 대한 설명을 위한 사시도, FIG. 2 is a perspective view for explaining a cradle portion in which a wafer for loading into an exposure apparatus is mounted in FIG. 1; FIG.

도3은 도2와 다른 스캔 방법을 사용하는 실시예에서의 설명을 위한 사시도이고,FIG. 3 is a perspective view for explanation in the embodiment using a different scanning method from FIG. 2;

도4는 본 발명 장치를 적용하여 이루어지는 파티클 검출 방법의 한 실시예를 나타내는 흐름도이다.4 is a flowchart showing an embodiment of a particle detection method applied to the apparatus of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 명칭* Names of symbols for main parts of the drawings

10: 거치대 12,14,121,123 : 웨이퍼 가이드10: holder 12,14,121,123: wafer guide

13,13': 송신부 15,15': 수신부 13,13 ': transmitter 15,15': receiver

본 발명은 반도체 장치 제조 장비 및 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정 웨이퍼 후면의 파티클을 감지할 수 있는 파티클 감지 장치 및 이를 채택한 공정 진행 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus and a manufacturing method, and more particularly, to a particle detecting apparatus capable of detecting particles on a back surface of a process wafer and a process proceeding method employing the same.

반도체 장치는 반도체 기판 상에 반도체, 부도체, 도체로 이루어진 복잡하고 다양한 기능층을 형성하고, 이 층을 이루는 물질막을 패터닝, 이온주입 등의 방법으로 다양하게 가공하여 다수의 회로 소자 및 배선을 형성하여 이루어진다. A semiconductor device forms a complex and diverse functional layer consisting of a semiconductor, a non-conductor, and a conductor on a semiconductor substrate, and variously processes a material film constituting the layer by a method such as patterning and ion implantation to form a plurality of circuit elements and wirings. Is done.

이런 반도체 장치의 복잡한 구조를 이루기 위해 반도체 기판은 수많은 물리적, 화학적 공정을 거치게 된다. 이러한 공정 가운데 노광 공정은 좁은 평면에 복잡한 패턴을 형성하여 소자 고집적화를 가능하게 하는 가장 중요한 공정이 되고 있다. In order to achieve such a complicated structure of the semiconductor device, the semiconductor substrate undergoes numerous physical and chemical processes. Among these processes, the exposure process has become the most important process that enables the high integration of devices by forming a complex pattern in a narrow plane.

소자 고집적화를 고도로 진행시키기 위해 더욱 더 정밀한 장비가 사용되어야 한다. 또한, 공정 중에 발생하는 파티클은 반도체 장치의 CD(critical dimension)가 점차 줄어들고 디자인 룰이 엄격해지는 고집적화된 반도체 장치 생산에 있어 공정 불량을 야기시키는 가장 큰 문제 가운데 하나이므로 공정 공간은 점차 높은 청정도를 가져야 한다. More precise equipment must be used to advance device high integration. In addition, the particles generated during the process are one of the biggest problems that lead to process defects in the production of highly integrated semiconductor devices, in which the CD (critical dimension) of the semiconductor device is gradually reduced and the design rules are strict. do.

통상 파티클이 문제가 되는 것은 웨이퍼 전면에 파티클이 놓인 경우이다. 이런 경우, 파티클은 공정막 형성을 방해하거나, 에칭을 방해하는 등의 직접적인 문제를 일으켜 파티클이 부착된 부분의 소자나 회로 패턴 정상 형성을 불가능하게 한 다. 즉, 파티클이 부착된 부분에서 만들어진 반도체 장치는 불량이 되어 공정 수율을 저하시키게 된다. Particularly a problem for particles is when particles are placed on the entire surface of the wafer. In this case, the particles cause direct problems such as impeding the formation of the process film or preventing the etching, thereby making it impossible to form a device or circuit pattern in the part where the particles are attached. That is, the semiconductor device made at the portion where the particles are attached becomes defective and lowers the process yield.

한편으로, 반도체 장비가 보다 정밀해지고 반도체 장치가 고집적화 되면서 공정 조건의 조그만 변화도 웨이퍼 전체에 혹은 부분적으로 해당 반도체 장치에 불량을 초래할 수 있다. 가령, 웨이퍼 뒷면에 파티클이 부착된 경우, 노광 장비의 웨이퍼 스테이지에 웨이퍼가 적재될 때 웨이퍼면의 레벨(LEVEL)을 다르게 하여 부분적으로 노광 심도, 포커스에 문제를 일으킬 수 있다. On the other hand, as semiconductor equipment becomes more precise and semiconductor devices become more integrated, even a small change in process conditions may cause defects in the semiconductor device as a whole or in part. For example, when particles are attached to the back surface of the wafer, when the wafer is loaded on the wafer stage of the exposure apparatus, the level LEVEL of the wafer surface may be changed, thereby partially causing an exposure depth and a focus problem.

또한, 에칭 공정에서 웨이퍼 뒤쪽에 파티클이 부착되면 정전척이나 진공척이 웨이퍼를 안정적으로 파지할 수 없도록 만들며, 백사이드 헬륨 등의 정상적 작용이 방해되어 부분적으로 식각 정도가 달라질 수 있다. 이런 문제들은 심각한 문제들이며, 공정 수율과 공정 소요 시간에 큰 영향 요인이 된다. In addition, when particles are attached to the back of the wafer in the etching process, the electrostatic chuck or vacuum chuck may not be able to hold the wafer stably, and the normal operation of the backside helium may be prevented, and thus the degree of etching may be partially changed. These are serious issues and are a major contributor to process yield and process turnaround.

그러나, 기존의 반도체 장치 제조 공정과 장비들은 아직 웨이퍼 뒷면의 파티클 방지에 대한 고려가 부족한 실정이다. 가령, 노광 장비 내 스피너에서 이루어지는 포토레지스트막 도포 공정에서는 떨어지는 포토레지스트액이 튀어 웨이퍼 후면에 파티클을 형성하기 쉽다. 그러나, 웨이퍼 후면에 대한 파티클 여부에 대한 검사가 잘 이루어지지 못하므로 후면에 파티클이 형성된 웨이퍼들도 다음 공정 단계로 옮겨져 스탭퍼의 웨이퍼 스테이지 같은 공정 장비를 오염시킨다. 또, 파티클이 스테이지로 옮겨져 노광 공정의 노광 심도 불량을 일으킬뿐 아니라 후속 공정이나 공정 장비에 다른 악영향을 끼칠 수 있다. However, existing semiconductor device manufacturing processes and equipment still lack the consideration of particle prevention on the back of the wafer. For example, in the photoresist film application process performed by the spinner in the exposure apparatus, the falling photoresist liquid splashes easily to form particles on the back surface of the wafer. However, due to poor inspection of particles on the back side of the wafer, wafers with particles formed on the back side are also moved to the next process step to contaminate process equipment such as the wafer stage of the stepper. In addition, the particles may be transferred to the stage, causing poor exposure depth of the exposure process, as well as other adverse effects on subsequent processes or process equipment.

이런 문제를 막기 위해서는 웨이퍼 전체에 대한 전수검사가 이루어져야 하고, 후속 공정의 진행전에 검사가 행해져야 하지만 기존에는 이런 문제를 감지하고, 해결하기 위한 수단을 제대로 갖추기 못하므로 오염된 웨이퍼를 찾아 사전에 배재하기는 쉽지 않다는 문제가 있다. In order to prevent this problem, the entire wafer should be inspected and inspected before proceeding with the subsequent process. However, since it is not equipped with the means to detect and solve such problems, the contaminated wafers are searched for beforehand. The problem is that it is not easy to do.

본 발명은 종래의 반도체 장치 제조 장비에서 웨이퍼 후면의 파티클 불량을 적절히 발견하고 조치할 수 없는 문제를 해결하기 위한 것으로, 웨이퍼 후면의 파티클 불량을 적절히 발견할 수 있는 파티클 검출 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
Disclosure of Invention The present invention is to solve a problem in which particle defects on the back surface of a wafer cannot be properly detected and handled in a conventional semiconductor device manufacturing apparatus, and to provide a particle detection device and method capable of appropriately detecting particle defects on a back surface of a wafer. The purpose.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 웨이퍼 후면 파티클 검출 장치는, 웨이퍼 주변부가 걸쳐져 웨이퍼 후면이 아래쪽으로 노출되도록 이루어진 웨이퍼 거치대와 상기 거치대에 거치된 웨이퍼 후면에 상기 웨이퍼 일 측에서 광을 조사하는 조광부 및 상기 조광부의 반대편 일 측에서 상기 광을 인식하는 수광부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.Wafer rear particle detection apparatus of the present invention for achieving the above object, the wafer cradle is formed so that the wafer peripheral portion is exposed to the lower side of the wafer and the dimming unit for irradiating light from one side of the wafer on the wafer rear mounted on the cradle And a light receiver configured to recognize the light from one side of the light adjuster.

본 발명 장치의 조광부는 레이저일 수 있다. 또한, 조광부는 광의 조사 방향을 일정 범위에서 변화시킬 수 있으며, 수광부는 조광 장치의 반대편에 광 조사 범위에 걸쳐 넓게 형성되어 조광부에서 웨이퍼 후면을 스캔하는 빛을 받아 그 패턴을 인식하고, 비교할 수 있는 것이 바람직하다.The dimming portion of the device of the present invention may be a laser. In addition, the dimming unit can change the irradiation direction of the light in a certain range, the light receiving unit is formed on the opposite side of the dimming device over the light irradiation range wide to receive the light scanning the back surface of the wafer from the dimming unit to recognize and compare the pattern It is desirable to have.

본 발명은 특히 후면 파티클 발생의 가능성이 크고 그로 인한 피해가 커질 수 있는 포토레지스트 도포 장치와 노광 장치 사이의 인터페이스 영역의 웨이퍼 거치대에 적용되는 것이 바람직하다.The present invention is particularly preferably applied to the wafer holder of the interface region between the photoresist application apparatus and the exposure apparatus, which is likely to generate rear particles and the damage thereof may be increased.

본 발명 방법은 노광 장비에서 웨이퍼에 포토레지스트를 도포하는 단계, 웨이퍼 후면의 파티클 유무를 확인하는 단계, 노광을 실시하는 단계를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. The method of the present invention is characterized in that it comprises a step of applying a photoresist to the wafer in the exposure equipment, checking the presence of particles on the back of the wafer, and performing the exposure.

이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명의 실시예로 노광이 실시되는 스탭퍼 등의 노광 장치와 포토레지스트가 도포되는 도포 장치 사이의 인터페이스에서 웨이퍼가 거치되는 인입거치대를 나타내는 개략적 평면도이며, 도2는 도1에서 노광장치로 인입되기 위한 웨이퍼가 거치되는 거치대 부분에 대한 설명을 위한 사시도, 도3은 다른 스캔 방법을 사용하는 실시예에서의 설명을 위한 사시도이다.FIG. 1 is a schematic plan view showing an entrance cradle where a wafer is mounted at an interface between an exposure apparatus such as a stepper to which exposure is performed and an application apparatus to which photoresist is applied according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exposure apparatus in FIG. 3 is a perspective view for explaining a cradle portion on which a wafer to be inserted is mounted, and FIG. 3 is a perspective view for explaining an embodiment using another scanning method.

도면을 참조하여 설명하면, 먼저 포토레지스트가 도포된 공정 웨이퍼가 포크(20)에 얹혀 입출력부의 거치대(10)에 놓인다. 이에 앞서, 포토레지스트는 스피너 등의 도포 장치에서 웨이퍼 표면에 도포된다. 도포액에서 용매를 제거하기 위한 프리 베이크(pre bake) 등의 부가 공정이 통상 이루어진다. 웨이퍼 후면에는 포토레지스트 도포와 부가 공정을 거치는 과정에서 파티클이 부착될 수 있다. 따라서, 인입거치대(10)에 놓인 웨이퍼의 후면에 파티클 존재 여부를 검사한다. 이 검사를 위해 웨이퍼 인입거치대(10)의 웨이퍼 가이드(12) 내측면에는 광 조사 장치, 즉, 조 광부(13,13'),와 수광 센서 등으로 이루어질 수 있는 수광부(15,15')가 설치된다. 웨이퍼 가이드(12)가 서로 대향하는 두 부분(121,123)으로 이루어지므로 조광부(12,12') 및 수광부(13,13')는 웨이퍼 가이드 두 부분(121,123)에 나누어 설치된다. Referring to the drawings, first, a process wafer coated with photoresist is placed on the fork 20 and placed on the holder 10 of the input / output unit. Prior to this, the photoresist is applied to the wafer surface in a coating apparatus such as a spinner. An addition process such as pre bake for removing the solvent from the coating liquid is usually performed. Particles may be attached to the back of the wafer during the photoresist application and addition process. Therefore, the presence of particles on the back surface of the wafer placed on the insertion stand 10 is checked. For this inspection, the inner surface of the wafer guide 12 of the wafer insertion stand 10 includes a light irradiation apparatus, that is, a light receiving unit 15, 15 ', which may be formed of a light control unit 13, 13', and a light receiving sensor. Is installed. Since the wafer guide 12 is composed of two parts 121 and 123 facing each other, the dimming parts 12 and 12 'and the light receiving parts 13 and 13' are divided into the wafer guide two parts 121 and 123, respectively.

수광부(13,13')는 평면상의 일정 각도 범위를 회전하면서 레이저 광을 조사하는 레이저 스캐너로 이루어진다. 레이저 스캐너가 한 웨이퍼 가이드(121)의 내벽을 따라 스캔을 실시하면 도2의 화살표와 같이 레이저 빔은 평면도상으로 볼 때 웨이퍼의 대략 중심부를 지나면서, 대응되는 반대편 웨이퍼 가이드(123) 내측벽에 설치된 수광부(15')에 감지된다. 이때, 레이저 빔은 웨이퍼 후면을 스치듯이 넓은 면적에 닿으면서 거의 평행으로 조사되거나, 웨이퍼 후면에 매우 근접한 하부를 닿지 않고 지나도록 조사될 수 있다. 혹은 도3과 같이 레이저 빔은 평면도상 평행한 방식으로 반대편의 수광부(15)에 조사될 수 있다. The light receiving parts 13 and 13 'are made of a laser scanner that irradiates laser light while rotating a predetermined angle range on a plane. When the laser scanner scans along the inner wall of one wafer guide 121, the laser beam passes through approximately the center of the wafer in plan view, as shown by the arrow in FIG. 2, on the inner wall of the corresponding opposite wafer guide 123. It is detected by the light receiving unit 15 'installed. In this case, the laser beam may be irradiated almost in parallel while touching a large area of the wafer back surface, or may be irradiated without touching the lower part which is very close to the wafer back surface. Alternatively, as shown in FIG. 3, the laser beam may be irradiated to the opposite light receiving units 15 in a parallel manner in plan view.

수광부(15,15')는 각 웨이퍼 가이드(123) 내측벽을 따라 설치된 수광 센서의 형태를 가질 수 있고, 각 영역에서 수광된 빛을 인식하여 전체로서 파티클이 없는 상태에서의 정상적인 패턴과 비교하거나, 일부 영역의 빛의 감소나, 이상 신호를 잡아 파티클의 유무를 판단할 수 있다. 이러한 비교를 위해 비교기, 판단기 등의 명칭으로 불릴 수 있는 마이크로 프로세서(미도시)가 수광부에 사용될 수 있고, 이상 유무를 표시하기 위한 알람장치(미도시)나 모니터(미도시)가 수광부(15,15')에 구비될 수 있다. The light receiving parts 15 and 15 ′ may have a shape of a light receiving sensor provided along the inner wall of each wafer guide 123, and may recognize light received in each area and compare it with a normal pattern in a state without particles as a whole. For example, the presence or absence of particles can be determined by catching an abnormal signal or reducing light in some areas. For this comparison, a microprocessor (not shown), which may be called a comparator or a judge, may be used in the light receiving unit, and an alarm device (not shown) or a monitor (not shown) may be used to display an abnormality. , 15 ').

만약 웨이퍼 후면에 파티클이 있는 것으로 검출되면 해당 웨이퍼는 노광 장 치로 인입되지 못하고 리젝트 카세트(reject cassette)로 반출된다. 파티클이 검출되지 않으며 로봇 아암(30)에 의해 노광 장치로 반출된 웨이퍼에 대해서는 뒤에 재작업이 이루어질 수 있다. 그러나, 재작업은 세정 등의 비교적 간단하고, 작업 웨이퍼에 큰 손상을 주지 않는 것이 되므로 종래의 재작업 문제에 비해 공정 부담을 많이 줄일 수 있다. If it is detected that there is a particle on the back of the wafer, the wafer is not brought into the exposure device, but is ejected into a reject cassette. Particles are not detected and can be reworked later on the wafer carried out by the robot arm 30 to the exposure apparatus. However, the rework is relatively simple, such as cleaning, and does not cause significant damage to the working wafer, so that the process burden can be greatly reduced as compared with the conventional rework problem.

도4를 참조하면, 먼저 포토레지스트가 웨이퍼에 코팅된다(S1). 코팅된 웨이퍼가 노광 장치와 도포 장치의 인터페이스 공간의 인입거치대에 놓인다(S2). 파티클 검출 장치를 이용하여 파티클이 웨이퍼 후면에 있는 지 여부를 검사, 판단한다(S3). 파티클이 있으면 노광 장비의 리젝트 카세트로 웨이퍼를 반출한다(S4). 반출된 웨이퍼에 대해서는 파티클 제거를 위한 재작업을 실시한다(S5).Referring to FIG. 4, first, a photoresist is coated on a wafer (S1). The coated wafer is placed on the entry stage of the interface space of the exposure apparatus and the application apparatus (S2). The particle detection device is used to check and determine whether the particle is on the back surface of the wafer (S3). If there are particles, the wafer is carried out to the reject cassette of the exposure equipment (S4). The removed wafer is reworked to remove particles (S5).

파티클이 없는 웨이퍼에 대해서는, 노광 장치에서 패턴 노광을 실시하고(S6), 이어서 인터페이스 공간이 반출거치대에 놓고(S7), 패턴 현상을 위해 현상 장치로 보내진다(S8). The wafer without particles is subjected to pattern exposure in the exposure apparatus (S6), and then the interface space is placed on the carry-out stage (S7) and sent to the developing apparatus for pattern development (S8).

Claims

A wafer holder configured to cover the wafer periphery and expose the wafer backside downward;

Dimming unit for irradiating light from one side of the wafer to the back surface of the wafer mounted on the holder;

And a light receiving unit for recognizing the irradiated light corresponding to the dimming unit.

The method of claim 1,

And said light receiver is a laser generator and said light receiver is an optical sensor.

The method according to claim 1 or 2,

The dimming part is configured in a form that can be scanned while changing the irradiation direction of the light in a certain range,

The light receiving unit includes a sensor that is formed on the opposite side of the light control unit over the range of the light irradiated from the light control unit and a processor capable of recognizing and comparing the area-specific or overall signal pattern using the signal of the sensor. Wafer back particle detection device characterized in that.

The method of claim 3, wherein

And the dimming part is configured such that irradiated light passes through a central portion of the wafer when the scanning is performed.

The method of claim 3, wherein

The dimming unit is a wafer rear particle detection device, characterized in that the irradiation light is formed in a parallel form in a predetermined direction when the scanning is made.

The method of claim 3, wherein

And the dimming part is irradiated at an angle as if the light is passing through the back side of the wafer when the scanning is performed, or is irradiated in parallel with the back side of the wafer with a small distance from the back side of the wafer.

Applying photoresist to the wafer,

Checking the presence or absence of particles on the back side of the wafer to which the photoresist is applied;

And exposing the wafer to which the photoresist is applied when there are no particles on the back surface of the wafer.