KR20060126229A - 자동 웨이퍼 센터링을 실시할 수 있는 반도체 소자 제조장치 및 웨이퍼 센터링 방법 - Google Patents

자동 웨이퍼 센터링을 실시할 수 있는 반도체 소자 제조장치 및 웨이퍼 센터링 방법 Download PDF

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Abstract

자동 웨이퍼 센터링을 실시할 수 있는 반도체 소자 제조 장치 및 웨이퍼 센터링 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 반도체 소자 제조장치는 웨이퍼를 지지하며 회전시키는 스핀척을 포함하며, 상기 스핀척 위에 놓인 웨이퍼의 중심이 상기 스핀척의 중심으로부터 벗어난 정도를 판별하기 위한 CCD(Charge Coupled Device) 센서부를 구비한다. 스핀척 위에 웨이퍼를 올려놓고 360°회전시켜 CCD 센서부로부터 판별한 데이터를 가지고 웨이퍼 틀어진 정도의 X, Y축값을 구한다. 웨이퍼를 상기 스핀척 위로 놓이게 이송하는 웨이퍼 이송 암에 이를 전송하여 틀어진 만큼을 보정을 하게 된다면 2~3회 반복으로 센터링을 완료할 수 있다.

Description

자동 웨이퍼 센터링을 실시할 수 있는 반도체 소자 제조 장치 및 웨이퍼 센터링 방법{Semiconductor manufacturing apparatus with automatic wafer centering revision and wafer centering method}
도 1은 본 발명에 의한 자동 웨이퍼 센터링을 실시할 수 있는 반도체 소자 제조 장치의 도면이다.
도 2는 도 1의 스핀척과 CCD(Charge Coupled Device) 센서부의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 센터링 방법의 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10...캐리어 스테이지 20...프로세스 블록
40...웨이퍼 이송 암 50...CCD 센서부
52...CCD 발광부 54...CCD 수광부
56..이동수단 58...실린더
60...메인 콘트롤러 100...반도체 소자 제조장치
본 발명은 스핀척을 구비한 반도체 소자 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세 하게는 회전하는 스핀척의 중심과 스핀척 위에 로딩되는 웨이퍼의 중심이 일치되도록 조정하는 "웨이퍼 센터링" 작업을 자동으로 실시할 수 있는 반도체 소자 제조장치 및 이를 이용한 웨이퍼 센터링 방법에 관한 것이다.
반도체 포토 프로세스 중 포토레지스트를 균일하게 도포하는 코터(Coater) 또는 웨이퍼의 에지 부분을 현상하기 위한 에지 노광 장치 등의 반도체 소자 제조장치에는 스핀척이 구비되어 있다. 코터는 회전하는 스핀척 위의 웨이퍼에 액체의 케미컬을 공급하여 웨이퍼의 회전에 따른 원심력에 의해 케미컬이 웨이퍼의 표면의 외측으로 흘러감으로써 웨이퍼에 막질을 형성하는 장치이고, 에지 노광 장치는 스핀척이 웨이퍼를 회전시키는 동안 웨이퍼의 에지에 빛을 조사하여 웨이퍼의 전 에지를 노광하는 장치이다. 이러한 장치에서, 스핀척의 중심과 웨이퍼의 중심을 일치시키는 것은 매우 중요한데, 이를 보통 웨이퍼 센터링이라고 부른다.
예를 들어, 종래 코터에서는 웨이퍼 이송 암(wafer transfer arm)이 반복 구동시 X, Y축이 미세하게 조금씩 틀어짐이 발생하여 웨이퍼의 중심과 웨이퍼의 중심이 맞지 않고 틀어지게 된다. 이와 같이, 코터에서 웨이퍼의 센터링이 이루어지지 않는 경우 웨이퍼의 표면에 불균일한 막질이 형성될 수 있고, 에지 노광 장치 등에서는 노광되는 에지의 폭이 불균일해지는 문제점이 발생한다.
근래 들어, 반도체 소자의 미세화가 요구됨에 따라 반도체 소자 제조장치의 고성능화가 요구되고 있다. 따라서 웨이퍼 센터링은 보다 정밀도를 요구한다. 그런데 종래의 반도체 소자 제조장치는 작업자의 육안에 의존하여 웨이퍼 센터링을 실시함으로써 정밀도가 떨어지고 작업시간이 많이 소요됨으로써 생산성이 약화되는 문제점이 있다.
예컨대, 종래에는 작업자의 육안 확인으로 센터링을 시킨 후, EBR(edge bead removal) 센터링을 맞춰 EBR 크기를 측정함으로써 센터링 상태를 확인을 하고 있다. 먼저, 웨이퍼 이송 암으로 웨이퍼 센터링을 조정하여 웨이퍼가 센터링 회전시 편심이 지지 않도록 조정한다. 조정시에는 웨이퍼 이송 암 X, Y축의 편심을 작업자가 육안으로 확인하여, 웨이퍼 이송 암에 X, Y축 데이터값을 변경하여 진행한다. 이에 따라, 조정 시간은 약 30분~1시간 정도 소요된다. 그런 다음, EBR 조정을 실시한다. EBR 조정을 위해서는 웨이퍼에 포토레지스트를 도포한 후 검토(review) 장치에서 웨이퍼 상하좌우의 EBR 크기를 체크하여 틀어진 정도를 계산하여 조정을 하게 된다. 이 때 조정 시간은 약 90분~270분이 소요된다. 이러한 과정을 통해, 최종 티칭(teaching)시까지, 길게는 4~5시간이 소요되고 있다. 이와 같이 종래의 센터링 방법에 의하면 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라, 육안을 통해 진행되므로 정밀한 센터링 조정이 어려워 EBR 크기의 폭이 틀어지는 경우 EBR 크기를 재측정해야 하므로 시간이 더 소요되는 경우가 빈번하다. 시간을 단축하기 위해 EBR 크기를 측정하지 않는 경우에는 씨너 어택(thinner attack)의 프로세스 불량이 발생하기도 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 자동으로 웨이퍼 센터링을 실시할 수 있어, 회전하는 스핀척의 중심과 스핀척 위에 흡착되는 웨이퍼의 중심을 보다 정밀하게 일치시킴으로써 웨이퍼 제조의 정밀도를 향상시키고 작업시간을 단축시켜 생산성을 증대시키는 반도체 소자 제조장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 이러한 장치를 가지고 웨이퍼 센터링을 실시하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 소자 제조장치는 웨이퍼를 지지하며 회전시키는 스핀척을 포함하며, 웨이퍼를 상기 스핀척 위로 놓이게 이송하는 웨이퍼 이송 암(wafer transfer arm), 상기 스핀척 위에 놓인 웨이퍼의 중심이 상기 스핀척의 중심으로부터 벗어난 정도를 판별하기 위한 CCD(Charge Coupled Device) 센서부, 및 상기 반도체 소자 제조장치를 제어하는 메인 콘트롤러를 포함한다. 상기 메인 콘트롤러는, 상기 CCD 센서부에 의한 판별 데이터로부터 상기 웨이퍼의 틀어진 정도의 X, Y축값을 구하여 상기 웨이퍼 이송 암에 전송하여 보정한다.
본 발명에 따른 반도체 소자 제조장치에 있어서, 상기 CCD 센서부는 CCD 발광부와 CCD 수광부를 포함한다. 상기 CCD 발광부는 2차원 배열의 각 픽셀에서 각각 빛을 조사한다. 상기 CCD 수광부는 상기 웨이퍼를 사이에 두고 상기 CCD 발광부에 대향하게 배치되고, 상기 CCD 발광부의 각 픽셀에서 조사되는 빛을 2차원 배열의 각 픽셀에서 감지한다.
본 발명에 따른 반도체 소자 제조장치에 있어서, 상기 CCD 센서부는 상기 CCD 발광부와 CCD 수광부를 상기 스핀척 위의 웨이퍼에 이동시키는 이동수단을 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 CCD 센서부는 상기 CCD 발광부와 CCD 수광부를 상 하로 이동시키는 실린더를 더 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 상기 반도체 소자 제조장치는 포토 스피너 장치(photo spinner facilities)이다.
본 발명은 CCD 센서를 이용하여 웨이퍼 센터링 조정 및 EBR 크기 조정에 들어가는 공수가 현저히 줄어든다. 웨이퍼 센터링 조정을 자동으로 실시하므로 EBR 크기의 틀어짐 정도도 미세해진다. EBR 크기의 틀어짐으로 인한 품질 불량을 막을 수 있다. 또한, 웨이퍼에 대한 프로세스 진행 중에도 한번씩 웨이퍼 센터링이 틀어졌는지를 확인해서 보정을 할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 이송 암으로 인한 웨이퍼 센터링 틀어짐에 의한 웨이퍼 파손을 방지할 수 있어, 장치를 가동 중단할 필요가 없고, 웨이퍼 손실도 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 CCD 센서부를 이용해 자동 웨이퍼 센터링을 실시할 수 있는 반도체 소자 제조장치(100)의 개략적인 도면이다. 본 실시예에서는 포토레지스트 코팅과 현상을 담당하는 포토 스피너 장치의 예를 들어 반도체 소자 제조장치(100)를 설명하지만, 본 발명은 스핀척을 구비하는 모든 장치, 또는 웨이퍼 센터링이 필요한 모든 장치에 이용될 수 있다.
반도체 소자 제조장치(100)는 웨이퍼를 운반하는 웨이퍼 캐리어(wafer carrier)가 놓여지는 캐리어 스테이지(carrier stage; 10), 웨이퍼 상에 포토레지스트 도포 및 현상을 실행하는 장치들로 구성된 프로세스 블록(process block; 20), 웨이퍼가 놓여져서 포토레지스트의 도포 및 현상이 제대로 실행되도록 하는 스핀척(30), 캐리어 스테이지(10)와 프로세스 블록(20) 및 스핀 척(30) 간에 웨이퍼를 이동시키는 웨이퍼 이송 암(40), 그리고, 스핀척(30)에 놓인 웨이퍼의 중심이 스핀척(30)의 중심으로부터 얼마나 벗어나 있는지(다시 말해, 얼마나 센터링이 잘 되어 있는지, 즉 센터링 정도)를 판별하는 CCD 센서부(50)를 포함한다. CCD 센서부(50)는 예를 들어, 포토 스피너 장치의 셔터 우측(도어 방향)에 설치될 수 있다. 또한, 반도체 소자 제조장치(100)는 메인 콘트롤러(60)에 의해 제어된다.
웨이퍼 이송 암(40)은 캐리어 스테이지(10)에 위치된 캐리어로부터 웨이퍼를 꺼내어 이를 스핀척(30)으로 이동시킨다. 이 때 CCD 센서부(50)가 도 1의 화살표 방향으로 이동하여 웨이퍼의 센터링 정도를 판별한다. CCD 센서부(50)는 프로세스 진행 중에 웨이퍼 매수나 프로세스 시간으로 설정하여 소정 웨이퍼 매수만큼 프로세스가 진행되었거나 소정 프로세스 시간 경과 후 자동적으로 센터링 정도를 확인 및 조정하도록 메인 콘트롤러(60)에 의해 제어될 수 있다.
도 2는 도 1은 스핀척(30)과 CCD 센서부(50)를 세부적으로 보이는 사시도이다.
웨이퍼(W)는 스핀척(30) 위에 흡착되어 작업이 진행된다. CCD 센서부(50)의 CCD 발광부(52)와 CCD 수광부(54)는 많은 수의 픽셀이 있는데, CCD 발광부(52)의 2 차원 배열의 각 픽셀에서 빛을 조사하고, CCD 수광부(54)의 2차원 배열의 각 픽셀에서는 빛을 감지한다. CCD 수광부(54)는 웨이퍼(W)를 사이에 두고 CCD 발광부(52)에 대향하게 배치된다.
CCD 발광부(52)와 CCD 수광부(54)는 이동수단(56)에 의하여 웨이퍼(W) 방향으로 이동하거나 혹은 그 역으로 이동할 수 있다. 그리고, 실린더(58)에 의하여 상하로 이동할 수 있다. CCD 발광부(52)와 CCD 수광부(54)는 반도체 소자 제조장치(100)의 메인 콘트롤러(60)에 전기적으로 연결된다.
도 3은 웨이퍼 센터링 방법의 순서도이다.
도 2와 도 3을 함께 참조하여 센터링 방법을 설명한다.
먼저, CCD 센서부(50)를 하강시키고 웨이퍼(W)를 스핀척(30) 위에 흡착시켜 센터링을 시작한다(S501). 즉, 실린더(58)를 하방으로 움직이고 이동수단(56)은 스핀척(30)에 접근시켜 CCD 발광부(52)와 CCD 수광부(54)가 도 2에 도시한 바와 같은 위치에 있도록 한다. 그리고, 웨이퍼 이송 암(도 1의 40)이 웨이퍼(W)를 스핀척(30) 위로 이동시켜 올려놓게 한다.
다음으로, CCD 발광부(52)의 각 픽셀에서 빛을 조사하면 CCD 수광부(54)에서는 각 픽셀의 화상정보의 출력 데이터를 읽게 한다(S502). 구체적으로, 스핀척(30)을 360°회전시키며, 이 때 CCD 수광부(54)에서는 CCD 발광부(52)의 각 픽셀에서 발생한 빛을 아주 작은 시간 간격으로 각 픽셀별로 검출하게 되는데, 웨이퍼(W)에 의해 가려진 부분에 위치하는 픽셀에서는 빛이 검출되지 않는다. CCD 수광부(54)는 렌즈를 통해 들어온 이미지를 디지털 이미지로 해석하는 부분이다. CCD 발 광부(52)와 마찬가지로 CCD 수광부(54)에는 많은 수의 픽셀이 배치되어 있는데 각각의 픽셀을 통해 들어온 이미지의 정보가 디지털화된다.
이러한 디지털 정보가 반도체 소자 제조장치(100)의 메인 콘트롤러(60)에 전달된다. 즉, 반도체 소자 제조장치(100)의 메인 콘트롤러(60)로 출력 데이터를 전송한다(S503).
메인 콘트롤러(60)에서는 웨이퍼 센터링을 위해, 웨이퍼 중심과 스핀척 중심이 떨어진 거리, 그리고 각도 등을 계산하여, 웨이퍼(W)의 틀어진 정도의 X, Y축값을 구하여 보정데이터를 산출하고(S504), 웨이퍼 이송 암(도 1의 40)으로 보정데이터를 전송하여(S505), 웨이퍼 이송 암(40)의 데이터값을 틀어진 만큼 보정한다(S506).
웨이퍼 이송 암(40)이 웨이퍼(W)를 가지고 나온 후 위와 같은 단계, S501-S506, 를 2-3번 반복하면 웨이퍼 센터링을 완료(S507)할 수 있으며, EBR 크기 조정 시간을 줄일 수 있다. 그리고, 이러한 단계는 프로세스 진행 중에도 실시할 수 있어 틀어짐 상태 확인이 가능하다. 이와 같이, 웨이퍼 이송 암(40)의 데이터값을 변경 후 재반복 조정 작업을 통해 미세 센터링 작업을 실시할 수 있다.
도 2를 참조하면, 센터링이 끝나면 이동수단(56)은 웨이퍼(W)에서 멀어지고 실린더(58)는 상방으로 움직인다. 스핀척(30)의 기둥(31)은 하강하여 웨이퍼는 벽체(32) 내부로 이동되어 작업이 진행된다. 프로세스 진행 중에 CCD 센서부(50)는 상승된 상태여야 프로세스 진행시 방해가 안된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명은 CCD 센서를 이용하여 웨이퍼 센터링 조정 및 EBR 크기 조정에 들어가는 공수가 현저히 줄어든다.
웨이퍼 센터링 조정을 자동으로 실시하므로 EBR 크기의 틀어짐 정도도 미세해진다. EBR 크기의 틀어짐으로 인한 품질 불량을 막을 수 있다.
또한, 웨이퍼에 대한 프로세스 진행 중에도 한번씩 웨이퍼 센터링이 틀어졌는지를 확인해서 보정을 할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 이송 암으로 인한 웨이퍼 센터링 틀어짐에 의한 웨이퍼 파손을 방지할 수 있어, 장치를 가동 중단할 필요가 없고, 웨이퍼 손실도 방지할 수 있다.

Claims (7)

  1. 웨이퍼를 지지하며 회전시키는 스핀척을 포함하는 반도체 소자 제조장치에 있어서,
    웨이퍼를 상기 스핀척 위로 놓이게 이송하는 웨이퍼 이송 암(wafer transfer arm);
    상기 스핀척 위에 놓인 웨이퍼의 중심이 상기 스핀척의 중심으로부터 벗어난 정도를 판별하기 위한 CCD(Charge Coupled Device) 센서부; 및
    상기 반도체 소자 제조장치를 제어하는 메인 콘트롤러로서, 상기 CCD 센서부에 의한 판별 데이터로부터 상기 웨이퍼의 틀어진 정도의 X, Y축값을 구하여 상기 웨이퍼 이송 암에 전송하여 보정하는 메인 콘트롤러를 포함하는 반도체 소자 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 CCD 센서부는
    2차원 배열의 각 픽셀에서 각각 빛을 조사하는 CCD 발광부; 및
    상기 웨이퍼를 사이에 두고 상기 CCD 발광부에 대향하게 배치되고, 상기 CCD 발광부의 각 픽셀에서 조사되는 빛을 2차원 배열의 각 픽셀에서 감지하는 CCD 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 CCD 센서부는 상기 CCD 발광부와 CCD 수광부를 상하로 이동시키는 실린더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 CCD 센서부는 상기 CCD 발광부와 CCD 수광부를 상기 스핀척 위의 웨이퍼에 이동시키는 이동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 반도체 소자 제조장치는 포토 스피너 장치(photo spinner facilities)이고,
    상기 포토 스피너 장치는 웨이퍼 캐리어(wafer carrier)가 놓여지는 캐리어 스테이지(carrier stage); 및
    상기 웨이퍼 상에 포토레지스트 도포 및 현상을 실행하는 프로세스 블록(process block)을 더 포함하고,
    상기 웨이퍼 이송 암은 상기 웨이퍼 캐리어와 상기 프로세스 블록간에 상기 웨이퍼를 이동시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 CCD 센서부는 프로세스 진행 중에 웨이퍼 매수나 프로세스 시간으로 설정하여 소정 웨이퍼 매수만큼 프로세스가 진행되었거나 소정 프로세스 시간 경과 후 자동적으로 상기 스핀척 위에 놓인 웨이퍼의 중심이 상기 스핀척의 중심으로부터 벗어난 정도를 판별하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장치.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 반도체 소자 제조장치를 이용하는 웨이퍼 센터링 방법으로서,
    CCD 센서부를 이용하여 스핀척 위에 놓인 웨이퍼의 중심이 상기 스핀척의 중심으로부터 벗어난 정도를 판별하는 단계;
    상기 판별 정보를 메인 콘트롤러로 전송하는 단계;
    상기 메인 콘트롤러에서 상기 웨이퍼의 틀어진 정도의 X, Y축값을 구하여 보정데이터를 산출하는 단계;
    웨이퍼 이송 암으로 상기 보정데이터를 전송하는 단계; 및
    상기 웨이퍼 이송 암의 데이터값을 틀어진 만큼 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 센터링 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100138758A (ko) * 2009-06-23 2010-12-31 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 어댑터 유닛 내장 로더실
CN110767566A (zh) * 2019-11-27 2020-02-07 上海华力微电子有限公司 晶圆膜层厚度检测方法及洗边边界检测方法

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KR20100138758A (ko) * 2009-06-23 2010-12-31 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 어댑터 유닛 내장 로더실
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