KR20060130914A - 미스어라인 방지장치를 갖춘 노광설비 - Google Patents

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KR20060130914A
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Abstract

웨이퍼의 미스어라인을 방지할 수 있는 노광설비를 제공한다. 본 발명에서는 웨이퍼 스테이지에서 웨이퍼 플랫존을 감지할 수 있는 포지션 센서를 구비한다. 첫번째 패턴층 형성을 위한 포토리소그래피 공정에서는 웨이퍼 핸들러에서 프리 어라인만 실시한다. 따라서 첫번째 패턴층 형성시 프리 어라인 오류가 있는 경우에는 웨이퍼 상에 패턴이 회전하여 형성되게 된다. 상기 포지션 센서에 의하여 웨이퍼의 플랫존의 틀어짐 여부를 감지함으로써 첫번째 패턴층 형성시 웨이퍼의 프리 어라인 오류에 의해 웨이퍼 상에서 패턴이 회전되어 형성되는 것을 방지할 수 있다.

Description

미스어라인 방지장치를 갖춘 노광설비{Exposure system having misalign preventing apparatus}
도 1은 종래의 기술에 의한 노광설비의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 2는 일반적인 포토리소그래피 공정을 진행하는 순서를 나타낸 순서도이다.
도 3은 반도체소자 제조공정의 첫번째 패턴층의 형성을 위한 포토리소그래피 공정의 순서를 도시한 순서도이다.
도 4는 미스어라인된 상태에서 첫번째 패턴층이 형성된 웨이퍼를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미스어라인 방지장치를 갖춘 노광설비를 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미스어라인 방지장치를 갖춘 노광설비를 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미스어라인 방지장치를 갖춘 노광설비를 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 첫번째 패턴층을 정의하기 위한 포토리소그래피 공정의 진행 과정을 순서대로 나타내는 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 광원 시스템 120 : 마스크 스테이지
130 : 투영 시스템 140 : 웨이퍼 스테이지
150 : 포지션 센서 151 : 발광부
152 : 수광부 160 : 웨이퍼
본 발명은 반도체제조 설비에 관한 것으로, 특히 패터닝 형성을 위한 노광설비에 관한 것이다.
반도체소자의 제조는 웨이퍼 위에 게이트, 콘택, 커패시터, 금속배선 등과 같은 여러 패턴층들을 순차적으로 형성하며 이루어진다. 여러 패턴층들을 정확히 오버랩하여 형성하기 위하여 각 패턴층을 정의하는 포토리소그래피 공정에서 웨이퍼의 어라인이 매우 중요하다.
도 1은 일반적인 노광설비의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 노광설비는 노광빔을 발생시키는 광원시스템(10)과 마스크를 지지하는 마스크 스테이지(20)를 포함한다. 또한, 마스크를 투과한 노광빔을 웨이퍼(60)에 투영하는 투영시스템(30)과 웨이퍼(60)가 놓이는 웨이퍼 스테이지(40) 및 웨이퍼(60)를 웨이퍼 스테이지(40)에 보내기 전 웨이퍼(60)의 방향을 맞추는 웨이퍼 핸들러(50)를 포함한다.
도 2는 일반적인 포토리소그래피 공정을 진행하는 순서를 나타낸 순서도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 웨이퍼에 포토레지스트를 코팅(s10)하는 과정을 거치고, 노광하고자 하는 패턴층의 마스크를 마스크 스테이지(20)에서 어라인한다(s20). 이후 웨이퍼 핸들러(50)에서 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼의 플랫존을 일정한 방향으로 정렬하는 프리 어라인을 실시한다(s30). 다음에는 프리 어라인된 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지(40)로 옮겨서 글로벌 어라인을 한다(s40). 글로벌 어라인(s40)은 형성할 패턴층을 이전 패턴층과 정확히 오버랩시키기 위하여 어라인키를 사용하여 행해진다. 글로벌 어라인(s40) 후에는 웨이퍼를 노광하고(s50) 현상하는(s60) 단계를 거쳐 포토레지스트 패턴을 형성한다.
도 3은 반도체소자 제조공정에서 처음으로 만들어지는 패턴층인 첫번째 패턴층의 형성을 위한 포토리소그래피 공정의 순서를 도시한 순서도이다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 반도체소자 제조공정의 첫번째 패턴층에 대하여는 이전의 패턴층이 없으므로 포토레지스트 코팅(s10)과 마스크 어라인(s20) 과정을 거쳐 프리 어라인(s30) 후 글로벌 어라인을 진행하지 않고 바로 노광(s50) 및 현상(s60)을 실시한다. 이때 프리 어라인(s30) 오류나 프리 어라인 후 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지(40)로 이동하는 과정의 오류에 의하여 웨이퍼의 방향이 틀어지는 경우가 발생할 수 있다. 그러나 웨이퍼 스테이지(40)에서 웨이퍼가 미스어라인되어도 첫번째 패턴층의 경우에는 오버레이 계측 데이터가 정상적으로 나타난다. 도 4는 미스어라인된 상태에서 첫번째 패턴층이 형성된 웨이퍼를 도시한 평면도이다. 도 4를 참조하면, 웨이퍼(60)상에 첫번째 패턴층(62)이 θ만큼 회전되어 형성되었다. 이후 두번째 패턴층 을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정에서 도 2에서 살펴본 바와 같이 프리 어라인(s30) 후 글로벌 어라인(s40)을 할 경우에는 웨이퍼의 회전값(θ)이 너무 크므로 글로벌 어라인(s40) 오류가 일어나 노광공정(s50)을 진행할 수 없다. 따라서 첫번째 패턴층을 형성한 웨이퍼들이 더 이상 공정을 진행할 수 없고 폐기되어야 하는 큰 손실을 입을 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 첫번째 패턴층의 포토리소그래피 공정에서 프리 어라인 오류로 인한 웨이퍼 상에서의 패턴의 회전현상을 방지할 수 있는 노광설비를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 노광설비는 노광빔을 공급하는 광원 시스템, 상기 노광빔이 통과하는 마스크를 지지하는 마스크 스테이지, 상기 마스크를 통과한 노광빔을 웨이퍼로 투영시키는 투영 시스템, 상기 투영시스템을 통과한 노광빔에 의해 패턴이 정의되는 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 스테이지, 상기 웨이퍼를 프리 어라인한 후 웨이퍼 스테이지로 운반하는 웨이퍼 핸들러 및 상기 웨이퍼 스테이지에서 상기 프리 어라인 오류를 감지할 수 있는 센서를 포함하는 노광설비를 제공한다.
상기 센서는 웨이퍼 스테이지에 설치될 수 있다. 한편, 상기 센서는 상기 투영 시스템에 설치될 수 있다. 다른 한편, 상기 센서는 상기 웨이퍼 스테이지와 상기 투영시스템에 나뉘어 설치될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 과장되어 있을 수 있다. 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 미스어라인 방지장치를 갖춘 노광설비를 간략하게 나타낸 블록도이다. 도 5 내지 도 7에서 광원시스템(110), 마스크 스테이지(120), 투영시스템(130)은 종래의 기술에서 설명한 바와 같다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 미스어라인 방지장치를 갖춘 노광설비는 웨이퍼 스테이지(140)에 웨이퍼 플랫존의 방향을 감지할 수 있는 센서, 예컨대 포지션 센서(150)를 구비하고 있다. 포지션 센서(150)는 발광부와 수광부로 이루어지고, 웨이퍼 스테이지(140)에서 프리 어라인된 웨이퍼의 플랫존이 놓이는 위치에 설치된다. 웨이퍼 아래에 위치한 포지션 센서(150)의 발광부에서 방출된 빛이 웨이퍼에 의하여 반사되고 수광부에서 이를 검출하는 방식으로 웨이퍼의 플랫존을 감지한다.
도 6을 참조하면, 포지션 센서(150)는 웨이퍼 스테이지(140) 위의 투영시스템(130)에 구비될 수 있다. 웨이퍼 위에 위치한 포지션 센서(150)의 발광부에서 방출된 빛이 웨이퍼에 의하여 반사되고 수광부에서 이를 검출하는 방식으로 웨이퍼의 플랫존을 감지한다.
도 7을 참조하면, 포지션 센서(150)의 발광부와 수광부는 웨이퍼의 위·아래에 나뉘어 위치할 수 있다. 도 7에 나타낸 바와 같이 포지션 센서(150)의 발광부(151)가 투영시스템(130) 옆에 위치하고 수광부(152)는 발광부(151) 아래 웨이퍼 스테이지(140)에 위치할 수 있다. 다른 한편으로는, 포지션 센서(150)의 발광부가 웨이퍼 스테이지(140)에 위치하고 수광부는 투영시스템 옆에 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 포지션 센서(150)의 발광부는 레이저로 이루어질 수 있고, 수광부는 레이저빔을 감지할 수 있는 포토디텍터로 이루어질 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 미스어라인 방지장치를 갖춘 노광설비를 사용하여 첫번째 패턴층의 포토리소그래피 공정을 진행하는 순서를 도시한 순서도이다. 도 8을 참조하면, 종래의 기술에서 설명한 바와 같이 포토레지스트 코팅을 하고(s110) 마스크 어라인을 행한다(s120). 그리고 웨이퍼를 웨이퍼 핸들러(150)에서 프리 어라인하고(s130) 웨이퍼 스테이지(40)에 옮긴 후 포지션 센서(170)에 의하여 웨이퍼의 플랫존을 감지한다(s140). 웨이퍼의 플랫존이 감지되면 웨이퍼 노광(s160)과 현상(s170) 공정을 진행하지만, 웨이퍼의 회전방향이 틀어져 플랫존이 감지되지 않으면 경보부에서 경보를 울리고(s150) 공정 진행을 중단한다. 따라서 첫번째 패턴층 형성시 프리 어라인 오류나 웨이퍼 이송 오류에 인하여 웨이퍼 스테이지에서 웨이퍼의 플랫존 방향이 틀어져 있는 경우 포지션 센서에 의하여 이를 감지할 수 있다. 이에 의하여 첫번째 패턴층에서의 웨이퍼의 미스어라인을 방지하여 웨이퍼 상에 첫번째 패턴층이 회전되어 형성되는 것을 막을 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 그 변형이나 개량이 가능하다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼 스테이지에서 웨이퍼 플랫존의 방향을 감지할 수 있는 센서를 구비함으로써 첫번째 패턴층 형성시 웨이퍼의 프리 어라인 오류에 의한 웨이퍼 상에서 패턴의 회전현상을 방지할 수 있다.

Claims (6)

  1. 노광빔을 공급하는 광원 시스템;
    상기 노광빔이 통과하는 마스크를 지지하는 마스크 스테이지;
    상기 마스크를 통과한 상기 노광빔을 웨이퍼로 투영시키는 투영 시스템;
    상기 투영 시스템을 통과한 상기 노광빔에 의해 패턴이 정의되는 상기 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 스테이지;
    상기 웨이퍼를 프리 어라인한 후 상기 웨이퍼 스테이지로 운반하는 웨이퍼 핸들러; 및
    상기 웨이퍼 스테이지에서 상기 프리 어라인 오류를 감지할 수 있는 센서를 포함하는 노광설비.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 센서는 레이저로 이루어진 발광부와 상기 발광부에서 나온 레이저빔을 수광하는 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광설비.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 센서는 상기 웨이퍼 스테이지에 구비된 것을 특징으로 하는 노광설비.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 센서는 상기 투영 시스템에 구비된 것을 특징으로 하는 노광설비.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 센서는 발광부와 수광부를 포함하고, 상기 발광부가 상기 투영시스템에 구비되고 상기 수광부는 상기 웨이퍼 스테이지에 구비된 것을 특징으로 하는 노광설비.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 센서는 발광부와 수광부를 포함하고, 상기 발광부가 상기 웨이퍼 스테이지에 구비되고 상기 수광부는 상기 투영시스템에 구비된 것을 특징으로 하는 노광설비.
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