KR20060122417A - 파티클 제거 장치 및 이를 포함하는 반도체 기판 가공 설비 - Google Patents

파티클 제거 장치 및 이를 포함하는 반도체 기판 가공 설비 Download PDF

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KR20060122417A
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Abstract

반도체 기판으로부터 파티클을 효과적으로 검출 및 제거할 수 있는 반도체 기판 가공 설비는, ⅰ)반도체 기판의 하면을 리본 형상의 와이드 빔으로 스캐닝하기 위한 발광 부재, 반도체 기판의 하면으로부터 반사 또는 산란된 광을 수집하기 위한 수광 부재, 수집된 광을 분석하여 반도체 기판 하면에 파티클의 존재 여부를 확인하기 위한 검출 부재 및 확인된 파티클을 흡인하여 제거하는 클리닝너를 갖는 파티클 제거 시스템, 그리고 ⅱ) 파티클 제거 시스템을 경유한 반도체 기판 상에 레티클 패턴의 이미지가 반영된 투영광을 조사하기 위한 노광 장치를 포함한다. 이 경우, 반도체 기판 상면에는 포토레지스트 막이 형성되고, 발광 부재로부터 조사되는 빔은 포토레지스트 막에 광 화학반응이 일어나는 것을 억제하기 위하여 투영광과 다른 파장을 갖는다. 노광 공정을 수행하기 전에 반도체 기판 하면에 존재하는 파티클을 검출하여 제거함으로써, 레티클 패턴을 반도체 기판 상에 정확 및 정밀하게 노광할 수 있으며, 반도체 기판의 물리적 손상도 예방할 수 있다.

Description

파티클 제거 장치 및 이를 포함하는 반도체 기판 가공 설비{APPARATUS FOR ELIMINATING A PARTICLE FROM A SEMICONDUCTOR SUBSTRATE AND EQUIPMENT FOR PROCESSING A SEMICONDUCTOR SUBSTRATE USING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파티클 제거 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 기판 가공 설비를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100：파티클 제거 장치 111：발광 유닛
112：수광 유닛 120：광학 세트
121：제1 광 투과 영역 122：제2 광 투과 영역
125：랙 130：검출 유닛
140：클리닝 유닛 200：반도체 기판 가공 설비
250：도포/현상 장치 260：인터페이스 챔버
262：이송 암 270：노광 장치
272：광원 274：조명 부재
275：레티클 스테이지 276：투영 부재
278：기판 스테이지 R：레티클
P：파티클 W：반도체 기판
본 발명은 파티클 제거 장치 및 이를 포함하는 반도체 기판 가공 설비에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 기판으로 사용되는 실리콘 웨이퍼에 존재하는 파티클을 제거하기 위한 장치 및 이를 이용하여 반도체 기판에 존재하는 파티클을 제거한 뒤, 레티클 패턴을 정확하게 전사하기 위한 노광 설비에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘 웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting)공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 레티클 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 레티클 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 회로 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 웨이퍼의 소정 영역에 이온들을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 세정된 웨이퍼를 건조시키기 위한 건조 공정과, 상기 막 또는 패턴의 결함을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
상기 포토리소그래피 공정은 실리콘웨이퍼 상에 포토레지스트 조성물 층을 형성하기 위한 포토레지스트 코팅 공정과, 포토레지스트 막을 형성하기 위하여 상기 포토레지스트 조성물 층을 경화시키는 베이크 공정과, 레티클 패턴을 상기 포토레지스트 막으로 전사하기 위한 노광 공정과, 상기 전사된 레티클 패턴을 회로 패턴으로 형성하기 위한 현상 공정을 포함한다.
상기 노광 공정을 수행하기 위한 노광 설비는 광원(light source)과, 조명광으로 레티클을 조명하기 위한 조명 유닛(illumination unit)과, 레티클을 지지하기 위한 레티클 스테이지, 레티클을 통과한 조명광을 웨이퍼 상으로 투영하는 투영 광학 시스템(projection optical system)과, 상기 웨이퍼를 지지하기 위한 웨이퍼 스테이지 등을 포함한다. 상기와 같은 노광 설비의 예들은 미합중국 특허 제6,331,885호(issued to Nishi) 및 미합중국 특허 제6,538,719호(issued to Takahashi et al.)에 개시되어 있다.
상기 레티클은 웨이퍼 상에 설정된 다수의 샷 영역들 상으로 전사되기 위한 이미지와 대응하는 패턴을 갖는다. 상기 레티클 스테이지는 상기 투영 광학 시스템의 상부에 배치되며, 상기 웨이퍼 스테이지는 상기 투영 광학 시스템의 하부에 배치된다.
상기 샷 영역들에 대한 노광 공정을 수행하는 동안 상기 광원으로부터 발생된 조명광은 조명 유닛을 통해 레티클 상으로 조사되며, 레티클을 통해 통과된 조명광은 투영 유닛을 통해 웨이퍼 상으로 조사된다. 이 경우, 웨이퍼는 상기 웨이퍼 스테이지 상에 진공 흡착되어 유동이 방지된다.
현재 반도체 장치는 고집적, 고성능을 추구하는 방향으로 개발되고 있다. 따라서 웨이퍼 상에 형성된 반도체 소자들의 크기는 극초소화되고 있으며, 이를 제조하기 위한 노광 공정의 초점 오차 범위도 나날이 감소하고 있다. 현재 일반적인 반도체 회로 패턴의 노광 공정에서 허용되는 초점의 오차 범위는 수 마이크론 이내이다. 하지만 웨이퍼 하면에 존재하는 파티클로 인하여 상기 노광 초점의 오차 범위가 종종 초과되거나, 웨이퍼가 휘어지는 등의 공정 사고가 종종 발생되고 있다.
상기 공정 사고에 대하여 보다 자세하게 설명하면, 노광 공정 진행시 웨이퍼는 웨이퍼 스테이지 상에 진공 흡착된다. 웨이퍼 하면에 파티클이 존재할 경우, 상기 파티클의 두께만큼 웨이퍼가 웨이퍼 스테이지로부터 들리게 된다. 즉, 웨이퍼는 수평 상태가 아닌 다소 기울어진 상태로 배치된다. 따라서 웨이퍼 스테이지 상부에 위치하는 투영 광학 시스템과 웨이퍼 간의 거리는 위치별로 조금씩 달라지게되어, 레티클 패턴은 위치별로 다른 노광 초점 심도로 노광된다. 노광 공정에서 허용되는 초점의 오차 범위가 수 마이크론인데 비하여, 일반적으로 파티클의 두께는 약 0.5~1 마이크론(micron)인 점을 감안할 때 이는 무시할 수 없는 사항이다. 또한, 웨이퍼 스테이지의 진공 흡착력이 수백 mmHg인 점을 감안할 때, 파티클의 두께만큼 웨이퍼 스테이지로부터 들린 부위를 중심으로 웨이퍼는 물리적으로 변형된다.
전술한 바와 같이, 허용 초점 오차 범위를 초과하여 노광 공정이 수행될 경우, 레티클 패턴은 웨이퍼 상에 부정확하게 투영되고 이 결과, 웨이퍼 상에는 불량한 회로 패턴이 형성된다. 회로 패턴의 불량이 초래된 반도체 기판은 재처리되거나 폐기 처분되어야 하며, 이로써 발생되는 경제적 시간적 손실은 실로 막대하다. 또한, 물리적으로 변형된 반도체 기판은 재처리도 힘들다는 점을 감안할 때 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 대안 마련이 절실히 요구되는 실정이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해소하고자 안출된 것으로써, 본 발명의 일 목적은 반도체 기판에 존재하는 파티클을 효과적으로 검출하여 제거하는 파티클 제거 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 파티클 제거 장치를 이용하여 효과적인 반도체 기판 가공 공정을 수행할 수 있는 반도체 기판 가공 설비를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 관점에 따른 파티클 제거 장치는, 반도체 기판의 하면을 리본(ribbon) 형상의 와이드 빔을 조사하기 위한 발광부, 반도체 기판의 하면으로부터 반사 또는 산란된 광을 수집하기 위한 수광부, 수집된 광을 분석하여 반도체 기판 하면에 파티클의 존재 여부를 확인하기 위한 검출부 및 확인된 파티클을 흡인하여 제거하는 클리너를 포함한다. 이 경우, 발광부로부터 조사되는 빔은 레이저 광일 수 있으며, 클리너는 반도체 기판의 하면으로 가스를 분사하여 파티클을 분리하는 스프레이 유닛을 포함할 수 있다.
상술한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 관점에 따른 반도체 기판 가공 설비는, ⅰ)반도체 기판의 하면을 리본 형상의 빔으로 스캐닝하 기 위한 발광부, 반도체 기판의 하면으로부터 반사 또는 산란된 광을 수집하기 위한 수광부, 수집된 광을 분석하여 반도체 기판 하면에 파티클의 존재 여부를 확인하기 위한 검출부 및 확인된 파티클을 흡인하여 제거하는 클리너를 갖는 파티클 제거 시스템, 그리고 ⅱ) 파티클 제거 시스템을 경유한 반도체 기판 상에 레티클 패턴의 이미지가 반영된 투영광을 조사하기 위한 노광 시스템을 포함한다. 이 경우, 반도체 기판 상면에는 포토레지스트 막이 형성되고, 발광부로부터 조사되는 빔은 포토레지스트 막에 광 화학반응(photo chemical reaction)이 일어나는 것을 억제하기 위하여 투영광과 다른 파장을 갖는다. 포토레지스트 막은 인터페이스 챔버(interface chamber)를 통하여 노광 장치와 연통된 증착 장치 내에서 반도체 기판 상에 코팅될 수 있으며, 파티클 제거 장치는 인터페이스 챔버 내에 설치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 노광 공정을 수행하기 전에 반도체 기판 하면에 존재하는 파티클을 검출하여 제거함으로써, 레티클 패턴을 반도체 기판 상에 정확 및 정밀하게 노광할 수 있으며, 반도체 기판의 물리적 손상도 예방할 수 있다. 최종적으로는 우수한 반도체 장치를 효과적으로 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 관점들에 따른 파티클 제거 장치 및 이를 포함하는 반도체 기판 가공 설비의 실시예들에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 의하여 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파티클 제거 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 파티클 제거 장치(100)는 반도체 기판(W) 존재하는 파티클(P)을 검출하여 제거하기 위한 장치로서, 크게 광학 세트(120), 검출 유닛(130) 및 클리닝 유닛(140)으로 이루어진다.
광학 세트(120)는 전체적으로 직육면체 형상을 가지며, 상면에 사각 리본 형상의 제1 및 제2 광 투과 영역들(121, 122)이 형성된 랙(rack;125)을 포함한다. 제1 및 제2 광 투과 영역들(121, 122)은 반도체 기판(W)과 실질적으로 동일하거나 큰 폭을 갖도록 형성된다. 이는, 반도체 기판(W) 하면이 한번에 스캐닝 될 수 있도록 하기 위함이다.
제1 광 투과 영역(121) 하부의 랙(125) 내부에는 발광 유닛(111)이 배치되고, 제2 광 투과 영역(122) 하부의 랙(125) 내부에는 수광 유닛(112)이 배치된다. 이 경우, 랙(125)의 내부는 양분되어 발광 유닛(111)과 수광 유닛(112)이 격리될 수 있다.
발광 유닛(111)은 제1 광 투과 영역(121)을 향하여 광을 방출함으로써, 리본(ribbon) 형상의 빔을 생성한다. 발광 유닛(111)은 램프 광원, 레이저 광원, 또는 유브이(UV) 광원으로 이루어 질 수 있다. 발광 유닛(110)은 이외에도 반도체 기판(W)의 하면으로부터 파티클(P)을 구분할 수 있는 광을 방출하는 광원이라면 실질적으로 모두 이용가능하다. 또한, 발광 유닛(111)은 반도체 기판(W) 상에 도포된 막 또는 패턴에 광 화학반응을 일으키지 않는 파장을 갖는 광을 방출하는 광원으로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 반도체 기판(W) 상에 포토레지스트 막이 형성된 경우, 상기 포토레지스트 막을 노광하기 위한 광과 다른 파장을 갖는 광을 방 출하는 광원을 선택하는 것이 바람직하다. 이는, 파티클 검사 과정 중에 반도체 기판(W) 상에 도포된 막 또는 패턴의 특성이 변화되는 것을 최대한 억제하기 위함이다.
제1 광 투과 영역(121)을 통과하며 리본 형상을 갖게 된 빔은 수평방향으로 이동하는 반도체 기판(W) 하면에 조사된다. 이를 위하여, 광학 세트(120)는 반도체 기판(W)의 이동 경로 하부에 배치된다. 반도체 기판(W)은 이송 로봇이나, 레일을 따라 움직이는 이송 모듈을 이용하여 수평 이동될 수 있다. 이 경우, 반도체 기판(W)의 하면은 노출되어야 한다.
다르게는, 반도체 기판(W)이 고정되고 광학 세트(120)가 수평 이동하거나, 반도체 기판(W)과 광학 세트(120)가 서로 다른 방향으로 수평 이동할 수 있다. 광학 세트(120)가 이동될 경우에는 광학 세트(120)에 이송 모듈이 더 구비된다. 또한, 리본 형상의 빔은 반도체 기판(W) 하면에 소정의 기울기를 갖도록 조사될 수 있다. 이후 설명하겠지만, 반도체 기판(W)에 대한 리본 형상의 빔의 입사각은 수광 유닛(112)의 위치에 따라서 조절될 수 있다.
전술한 바와 같은 방법을 통하여 반도체 기판(W) 하면은 리본 형상의 빔으로 스캐닝된다. 반도체 기판(W)의 하면에 조사된 리본 형상의 빔은 파티클(P)의 존재 여부에 따라 반사 또는 산란된다. 반도체 기판(W)의 하면에 파티클(P)이 존재하지 않을 경우 리본 형상의 빔은 입사각과 동일한 각도로 반사되지만, 파티클(P)이 존재할 경우, 리본 형상의 빔은 입사각과 다르게 산란된다. 반도체 기판(W)의 하면으로부터 반사된 광은 수광 유닛(112)에 수집되지만, 산란된 광은 수광 유닛(112)에 일부 수집되거나 또는 거의 수집되지 않는다.
수광 유닛(112)은 수집되는 광량에 대응하는 전기적 신호를 방출하는 장치로서, 광전 증배관(photo multiplier tube:PMT)나, 광 다이오드 배열 검출기(photo diode array:PDA) 또는 전하 결합 소자(charge-coupled device:CCD)로 구성할 수 있다.
수광 유닛(112)은 랙(125)의 제1 광 투과 영역(121)에 인접하게 형성된 제2 광 투과 영역(122) 하부에 배치된다. 즉, 수광 유닛(112)은 발광 유닛(111)에 인접하게 배치된다. 발광 유닛(111)과 수광 유닛(112)의 간격, 또는 수광 유닛(112)의 기울기는 반도체 기판(W) 하면에 대한 리본 형상의 빔의 입사각에 따라서 결정된다. 예를 들어, 리본 형상의 빔은 반도체 기판(W) 하면에 실질적으로 수직하게 조사될 경우, 수광 유닛(112)은 발광 유닛(111)에 바로 옆에 배치된다. 하지만, 리본 형상의 빔이 반도체 기판(W) 하면에 소정의 각도로 기울어지게 조사될 경우, 수광 유닛(112)은 반도체 기판(W)으로부터 반사된 광이 예상 도착 지점에 소정의 각도로 기울어지게 배치될 수 있다. 즉, 수광 유닛(112)은 반도체 기판(W) 하면으로부터 반사된 광을 수집하기 용이한 위치 및 기울기로 설치된다.
수광 유닛(112)에는 반도체 기판(W)의 하면에 파티클(P)의 존재 여부에 따라 다른 양(intensity)의 광이 집중된다. 수광 유닛(112)에는 반도체 기판(W)의 하면에 조사된 리본 형상의 빔이 반사되는 경우에 비하여 산란되는 경우 적은 양의 광이 수집된다.
반도체 기판(W)의 하면에 파티클(P)이 존재할 경우, 해당 지점에 빔이 조사 되는 시점 수광 유닛(112)에 수집되는 광량은 변화될 것이다. 수광 유닛(112)에 수집된 광에 대한 정보는 전기적 신호로 변환되어 검출 유닛(130)에 제공된다.
검출 유닛(130)은 수광 유닛(112)에 수집된 광을 분석하여 반도체 기판(W)의 하면에 파티클(P)의 존재 여부를 확인하기 위한 장치로서, 크게 연산 모듈(도시되지 않음)과 제어 모듈(도시되지 않음)로 이루어진다.
상기 연산 모듈은 수광 유닛(112)으로부터 제공된 전기적 신호로 실시간으로 비교 분석하여 반도체 기판(W)의 하면에 파티클(P)의 존재 판단한다. 상기 연산 모듈은 전기적 신호의 세기를 비교 분석할 수 있는 전기회로 및 프로세서로 구성될 수 있으며, 당업자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
상기 연산 모듈은 수집된 광량이 기 설정된 편차 범위를 초과할 경우, 반도체 기판(W) 하면에 파티클(P)이 존재함을 확인할 수 있다. 상기 편차 범위는 공정 조건에 따라 다르게 설정될 수 있는 바 이를 한정하지 않으나 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
보다 발전적으로, 연산 모듈은 기억 매체를 더 포함하여, 파티클(P)이 없는 정상 상태에서 반도체 기판(W)의 하면으로부터 반사된 광량에 대한 정보를 갖추고 있을 수 있다. 상기 정보를 바탕으로 수집된 광량을 비교하여 파티클(P)의 존재 여부를 확인할 수 있다. 또한, 연산 모듈은 반도체 기판(W)을 수평 이동시키는 이송 모듈과 연동하여 반도체 기판(W)의 하면 중 파티클(P)이 존재하는 위치를 확인할 수도 있다.
상기 제어 모듈은 상기 연산 모듈로부터 파티클(P)의 존재 여부에 대한 정보 를 제공받아, 클리닝 유닛(140)의 작동을 제어한다.
클리닝 유닛(140)은 반도체 기판(W)의 하면으로부터 파티클(P)을 흡인하기 위한 장치로서 반도체 기판(W)의 진행 경로 하부에 인접하게 배치된다. 클리닝 유닛(140)은 상기 제어 모듈로부터 파티클(P)의 존재 여부 및 위치에 대한 정보를 제공받아 반도체 기판(W)의 하면으로부터 파티클(P)을 흡인하여 제거한다. 상기 제어 모듈로부터 파티클(P)의 검출 신호가 제공되지 않을 경우, 클리닝 유닛(140)은 작동되지 않는 것이 바람직하다. 이는, 반도체 기판(W)의 진행을 최대한 방해하지 않기 위함이다.
보다 발전적으로는, 클리닝 유닛(140)은 진공 모듈 외에도, 반도체 기판(W)의 하면으로부터 파티클(P)을 분리하기 위한 스프레이 모듈(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 상기 스프레이 모듈은 반도체 기판(W)의 하면 중 파티클(P)이 존재하는 지점으로 압축 공기 또는 가스를 분사하여 반도체 기판(W)의 하면으로부터 파티클(P)을 분리시켜 진공 모듈이 용이하게 파티클(P)을 흡인할 수 있도록 한다. 이외에도 상기 스프레이 모듈이 브러쉬 모듈로 대체될 수도 있음을 밝혀둔다.
다른 실시예로서, 클리닝 유닛(140)은 반도체 기판(W)의 진행 경로 하부에서 승강 가능하게 설치될 수도 있다. 상기 제어 모듈로부터 파티클(P)의 검출 신호가 제공된 경우, 클리닝 유닛(140)은 반도체 기판(W)의 하면에 근접하도록 상승하여 파티클(P)을 보다 신속 및 효과적으로 제거한다. 상기 제어 모듈로부터 파티클(P)의 검출 신호가 제공되지 않을 경우, 클리닝 유닛(140)은 하강 상태를 유지하여 반도체 기판(W)의 진행을 방해하지 않는다.
전술한 실시예들에 따르면, 반도체 기판(W)의 하면에 파티클(P)의 존재 여부를 신속, 정확 그리고 용이하게 검출할 수 있을 뿐만 아니라, 반도체 기판(W)의 하면으로부터 파티클(P)을 신속, 정확 그리고 용이하게 제거할 수 있다.
전술한 실시예들에서는, 발광 유닛(111)과 수광 유닛(112)이 하나의 랙(125)에 수용된 경우에 대하여 설명하였지만, 발광 유닛(111)과 수광 유닛(112)은 독립적으로 구성되어 배치될 수도 있음을 밝혀둔다. 그리고 반드시 리본 형상의 빔 외에도 점광이나 면광을 방출하는 발광 유닛(111)을 이용하여 파티클(P)을 검출할 수도 있다.
전술한 실시예들에 따른 파티클 제거 장치(100)는 단독 사용되거나 또는 반도체 기판 단위 가공 장치와 연동하여 사용될 수 있다. 이하, 본 발명에 따른 파티클 제거 장치(100)와 반도체 기판 단위 가공 장치가 연동된 반도체 기판 가공 설비의 일예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 기판 가공 설비를 설명하기 위한 개략적인 구성도를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 반도체 기판 가공 설비(200)는 크게 도포/현상 장치(250), 인터페이스 챔버(260), 노광 장치(270), 그리고 파티클 제거 장치(100)로 이루어진다. 이 경우, 본 실시예에 따른 파티클 제거 장치(100)에 대한 설명은 도 1을 참조하여 설명한 상기 실시예들로 대체한다.
도포/현상 장치(250)는 광에 의해 분자구조가 바뀌는 포토레지스트를 반도체 기판(W) 상에 코팅하고, 노광 장치(270)에서 노광된 포토레지스트 막을 선택적으로 제거하여 반도체 기판 상에 포토레지스트 패턴을 현상하기 위한 장치이다. 도포/현상 장치(250)는 노광 장치(270)에 투입되지 전/후의 반도체 기판(W)을 처리하기 위한 장치로서, 이에 대한 기술은 이미 많은 공개 공보에 개시되어 있는바 더 이상의 자세한 설명은 생략한다. 도포/현상 장치(250)는 인터페이스 챔버(260)를 통하여 노광 장치(270)를 통하여 서로 연통된다.
인터페이스 챔버(260)는 도포/현상 장치(250)와 노광 장치(270)를 매개하기 위한 공간을 제공하며, 내부에는 이송암(262)이 설치된다.
이송암(262)은 도포/현상 장치(250)에서 가공된 반도체 기판(W)을 노광 장치(250)에 제공하고, 노광 장치(270)에서 가공된 반도체 기판(W)을 도포/현상 장치(250)로 이동시킨다. 이송암(262)의 이동 경로에 인접하게 파티클 제거 장치(100)가 설치된다. 즉, 파티클 제거 장치(100)는 도포/현상 장치(250)와 인터페이스 챔버(260) 사이, 인터페이스 챔버(260) 내부, 또는 노광 장치(270)와 인터페이스 챔버(260) 사이에 설치될 수 있다. 이하, 파티클 제거 장치(100)가 노광 장치(270)와 인터페이스 챔버(260) 사이에 설치된 경우에 대하여 설명한다.
파티클 제거 장치(100)는 이송암(262)에 의하여 노광 장치(270)에 투입되기 직전 또는 투입된 직후의 반도체 기판(W)의 하면에 존재하는 파티클을 검출한다. 파티클 제거 장치(100)는 반도체 기판(W)의 하면에 리본 형상의 빔을 조사하여 스캐닝하고, 반도체 기판(W)의 하면으로부터 반사 또는 산란된 광을 수집하여 반도체 기판(W)의 하면에 파티클의 존재 여부를 확인한다. 이 경우, 파티클 제거 장치(100)로부터 리본 형상의 빔은 포토레지스트 막이 광 화학반응(photo chemical reaction)을 일으킬 수 있는 광과 서로 다른 파장을 갖는다.
반도체 기판(W)의 하면에 존재하는 파티클이 확인될 경우, 파티클 제거 장치(100)는 확인된 파티클을 흡인하여 제거한다. 이 경우, 파티클 제거 장치(100)는 압축 공기 또는 가스를 분사하여 반도체 기판(W)의 하면으로부터 파티클을 분리한 뒤 흡인할 수도 있다. 파티클 제거 장치(100)를 통하여 파티클이 없다고 확인된 또는 파티클이 제거된 반도체 기판(W)은 노광 장치(270)에 투입되어 노광된다.
노광 장치(270)는 포토레지스트 막이 코팅된 반도체 기판(W) 상에 소정의 회로 패턴이 형성된 레티클을 근접시킨 후, 포토레지스트 막이 광 화학반응을 일으킬 수 있는 특정 파장의 광을 레티클에 조사하여, 상기 회로 패턴을 포토레지스트 막 상에 투영하는 장치이다.
노광 장치(270)는 크게 광원(272), 조명 부재(274), 레티클 스테이지(275), 투영 부재(276) 및 기판 스테이지(278)로 이루어진다. 광원(272)과 반도체 기판(W) 사이에는 조명 부재(274), 레티클 스테이지(275) 및 투영 부재(276)가 순차적으로 배치되고, 반도체 기판(W)은 기판 스테이지(278) 상에 지지된다.
광원(272)은 반도체 기판(W) 상면에 도포된 포토레지스트 막에 조사될 광을 생성한다. 광원(272)으로서는 ArF 엑시머 레이저, KrF 엑시머 레이저 등의 원자외선(DUV)파장을 갖는 광원, 또는 F2 레이저, Ar2 레이저 등의 진공자외선(VUV)파장을 갖는 광원 등 다양한 광원이 이용될 수 있다. 예를 들어, 광원(272)으로부터 248nm의 파장을 갖는 불화크립톤(KrF) 레이저 빔을 방출하는 불화크립톤 레이저, 193nm의 파장을 갖는 불화아르곤(ArF) 레이저 빔을 방출하는 불화아르곤 레이저, 157nm의 파장을 갖는 플로린(F2) 레이저 빔을 방출하는 플로린 레이저 등이 방출될 수 있다.
광원(272)으로부터 생성된 광은 조명 부재(274)를 통과하여 평행한 방향성 갖는 조명광으로 변화된다. 조명 부재(274)는 플라이 아이 렌즈(fly's eye lens)나 실린더형 렌즈(cylindrical lens)와 같은 다수의 정렬 렌즈, 필터 등으로 이루어질 수 있다. 광원(272)으로부터 생성된 광은 정렬 렌즈 및 필터를 통과하여 일정한 방향성을 갖으며 균일하게 분포하는 조명광으로 변화된다. 조명 부재(140)를 통과한 조명광은 레티클 스테이지(275)의 레티클(R)에 집중된다. 조명광은 레티클(R)의 회로 패턴 이미지가 반영된 상태로 레티클(R)을 통과한다. 레티클(R)을 통과한 조명광은 투영 부재(276)를 경유하여 반도체 기판(W) 상에 투영된다. 반도체 기판(W)은 기판 스테이지(278)에 흡착되어 수평 이동한다. 이 경우, 기판 스테이지(278)는 반도체 기판(W)을 스캐닝 또는 스텝퍼 방식으로 수평 이동시킬 수 있다.
반도체 기판(W)은 파티클 제거 장치(100)에서 이미 파키틀 검사 공정을 완료하여, 반도체 기판(W)의 하면에 파티클이 존재하지 않는다. 따라서 레티클(R)의 회로 패턴 이미지는 허용 초점 오차 범위 내에서 포토레지스트 막에 투영될 수 있으며, 또한, 반도체 기판(W)의 물리적 변형 등이 방지된다.
전술한 바와 같이 노광 공정이 완료되면, 이송암(262)은 반도체 기판(W)을 기판 스테이지(278)로부터 반출하여 도포/현상 장치(250)로 이송한다. 노광 장치(270)로부터 반도체 기판(W)을 반출 시에도 파티클 제거 장치(100)를 이용하여 파티클 검사 및 제거 공정을 수행할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 노광 공정을 수행하기 전에 파티클 검사 및 제거 공정을 수행함으로써, 레티클 패턴을 반도체 기판 상에 정확하게 노광시킬 수 있으며 반도체 기판의 물리적 손상을 방지할 수 있다. 결과적으로는, 반도체 기판 상에 회로 패턴을 정확하게 형성할 수 있으며, 반도체 기판은 재처리 및 폐기로 인한 경제적 손실을 크게 감소시킬 수 있다.
이상 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명에 대하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 반도체 기판의 하면을 리본(ribbon) 형상의 와이드 빔으로 스캐닝하기 위한 발광부;
    상기 하면으로부터 반사 또는 산란된 광을 수집하기 위한 수광부;
    상기 수집된 광을 분석하여 상기 하면에 파티클의 존재 여부를 확인하기 위한 검출부; 및
    상기 확인된 파티클을 흡인하여 상기 하면으로부터 제거하는 클리너(cleaner)를 구비하는 것을 특징으로 하는 파티클 제거 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 클리너는 상기 하면으로 가스를 분사하여 상기 확인된 파티클을 상기 하면으로부터 분리하는 스프레이 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파티클 제거 장치.
  3. 반도체 기판의 하면을 리본 형상의 와이드 빔으로 스캐닝하기 위한 발광부, 상기 하면으로부터 반사 또는 산란된 광을 수집하기 위한 수광부, 상기 수집된 광을 분석하여 상기 하면에 파티클의 존재 여부를 확인하기 위한 검출부 및 상기 확인된 파티클을 흡인하여 상기 하면으로부터 제거하는 클리너(cleaner)를 파티클 제거 시스템; 그리고
    상기 파티클 제거 시스템을 경유한 반도체 기판 상에 레티클 패턴의 이미지 가 반영된 투영광을 조사하기 위한 노광 시스템을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 가공 설비.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 반도체 기판 상면에는 포토레지스트 막이 형성되고,
    상기 빔은 상기 포토레지스트 막에 광 화학반응(photo chemical reaction)이 일어나는 것을 억제하기 위하여 상기 투영광과 다른 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 가공 설비.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 포토레지스트 막 형성 공정을 수행하기 위하여 인터페이스 챔버(interface chamber)를 통하여 상기 노광 장치와 연통되는 증착 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 가공 설비.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 파티클 제거 시스템은 상기 인터페이스 챔버 내에 설치된 것을 특징으로 하는 반도체 기판 가공 설비.
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