KR20070036237A - 스테이지와 스테이지 세정 방법, 이를 갖는 노광 장치 - Google Patents

Abstract

스테이지 상에 잔류하는 오염물을 스테이지 손상 없이 제거하는 스테이지와 스테이지 세정 방법, 이를 갖는 노광 장치에 있어서, 스테이지는 플레이트와, 상기 플레이트와 연결되어 상기 플레이트 상부면에 잔류하는 오염물을 나노 파티클로 분해시키기 위하여 열을 제공하는 가열부를 포함한다. 상기 플레이트 상부면 상에 오염물 유무를 체크한 후, 오염물이 잔류하는 경우 가열부를 이용하여 상기 오염물을 노광 공정에 영향을 미치지 않는 나노 크기의 파티클로 분해시켜 상기 오염물을 플레이트로부터 제거한다. 이로써, 상기 오염물을 제거하는 시간을 단축할 수 있으며, 오염물이 제거되는 동안 스테이지의 이동이 없어 이동에 의한 손상을 미연에 방지할 수 있다.

Description

스테이지와 스테이지 세정 방법, 이를 갖는 노광 장치{A stage and method of cleaning the same and exposing apparatus having the same}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 스테이지를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 스테이지를 이용한 스테이지 세정 방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.

도 3은 도 1에 도시된 스테이지를 포함하는 노광 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 4는 도 3에 도시된 노광 장치의 레티클 스테이지를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 기판 스테이지 20 : 광원

30 : 조명부 40 : 레티클 로더부

50 : 투영부 60 : 진공 배기부

100 : 플레이트 102 : 가열부, 제2 가열 유닛

144 : 레티클 스테이지 146 : 제1 가열 유닛

W : 반도체 기판

본 발명은 스테이지와 스테이지 세정 방법, 이를 갖는 노광 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 포토리소그래피 공정을 수행하기 위한 노광 장치에서 사용되는 스테이지 및 상기 스테이지를 세정하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(fabrication; 'FAB') 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.

상기 팹 공정은 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 반도체 기판의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 반도체 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 막 또는 패턴이 형성된 반도체 기판의 표면을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.

상기 단위 공정들 중 포토리소그래피 공정은 반도체 기판 상에 포토레지스트 막 도포 공정, 상기 포토레지스트 막을 레티클 패턴을 축소 투영시키는 노광 공정 및 상기 현상 공정을 포함한다.

상기와 같은 공정을 수행한 반도체 기판 상에 형성된 포토레지스트 패턴에 국부적인 패턴 결함(local defocus)이 발생할 수 있다. 이와 같은 경우, 공정을 멈추고, 상기 국부적 패턴 결함의 원인을 찾아 제거한다.

통상적으로 상기 국부적 패턴 결함은 노광 공정 시 발생되는데 특히, 상기 노광 공정을 수행하기 위하여 반도체 기판을 지지하는 스테이지 또는 레티클을 지지하는 레티클 스테이지 상에 오염물이 잔류하는 경우에 종종 발생된다.

상기 스테이지 상에 잔류하는 오염물을 제거하기 위하여 종래에는 상기 스테이지를 상기 노광 장비로부터 분리한 후, 상기 스테이지를 세정한다. 상기 스테이지 세정 후, 다시 상기 노광 장비로 상기 스테이지를 구비시킨다. 이어서, 상기 노광 장비를 초기화(initialize)하여 이전에 수행하던 노광 공정과 동일한 조건을 유지한다. 이때, 상기 노광 장치를 재 가동하기 전에 상기 스테이지에 대하여 오염물 유무를 재검사한다. 이는 상기 스테이지를 이송하는 동안 상기 스테이지가 오염될 수 있기 때문이다. 스테이지에 오염물이 없는 경우, 상기 노광 공정을 지속적으로 수행한다.

상기와 같이 스테이지를 세정할 시, 상기 스테이지를 노광 장치로부터 분리하고 재결합시켜야 하기 때문에 다수의 작업자가 필요하며, 수 시간의 세정 시간이 소요되어 공정 시간이 지체될 수 있다. 또한, 상기 스테이지를 노광 장비로부터 분리하고, 다시 노광 장비 내로 구비시키는 동안 상기 스테이지에 손상을 가할 수 있는 문제점들이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 스테이지의 손상 없이 상기 스테이지의 세정 시간을 감소시키기 위한 스테이지 세정 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 스테이지 세정 방법을 수행하기 위한 스테이지를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 스테이지를 포함하는 노광 장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 스테이지 세정 방법에 있어서, 목적물을 지지하기 위한 스테이지 상에 잔류하는 오염물을 나노 크기의 파티클 형태로 변화시키기 위하여 상기 오염물을 연소시킨다. 상기 파티클 형태의 오염물을 상기 스테이지로부터 제거한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스테이지 세정 방법에 있어서, 스테이지 상에 오염물의 유무를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 스테이지는, 목적물을 지지하기 위한 플레이트와, 상기 플레이트와 연결되어 상기 플레이트 상에 잔류하는 오염물을 연소시켜 나노 크기의 파티클 형태로 변화시키기 위하여 상기 플레이트로 열을 제공하기 위한 가열부를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 가열부는 상기 플레이트 내부에 구비된 전기 저항 열선을 포함할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 노광 장치는, 광원과, 상기 광원으로부터 발생된 광을 소정의 패턴이 형성된 레티클로 제공하기 위한 조명부와, 상기 레티클을 지지하고 이동시키며, 상부면에 잔류하는 오염물을 나노 크기의 파티클 형태로 변화시키기 위하여 상기 상부면으로 열을 제공하는 제1 가열부를 포함하는 레티클 스테이지와, 기판 상에 레티클을 통과한 조명광을 기판으로 유도하여 상기 레티클의 패턴을 축소 투영하기 위한 투영부와, 상기 기판을 지지하고 이동시키며, 상부면에 잔류하는 오염물을 나노 크기의 파티클 형태로 변화시키기 위하여 상부면으로 열을 제공하는 제2 가열부를 포함하는 스테이지와, 상기 나노 파티클 형태의 오염물을 제거하기 위한 진공 배기부를 포함한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 스테이지 상에 잔류하는 오염물을 연소시켜 공정에 영향을 미치지 않는 나노 크기의 파티클 형태로 변화시킴으로써 상기 스테이지 상에 잔류하는 오염물을 제거한다. 이로 인하여 세정 작업에 소요되는 시간이 수십 분으로 감소하게 되며, 종래에 발생하던 스테이지 이송 중 스테이지 손상을 미연에 방지할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따른 스테이지와 스테이지 세정 방법, 이를 갖는 노광 장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이지를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.

도 1을 참조하면, 스테이지(10)는, 반도체 기판(W)을 지지하기 위한 플레이 트(102)와, 상기 플레이트(102)와 연결되어 상기 플레이트(102) 상에 잔류하는 오염물을 제거하기 위하여 상기 플레이트(102)로 열을 제공하기 위한 가열부(102)를 포함한다.

플레이트(102)는 반도체 기판(W)보다 큰 지름을 갖는 원반 형상을 가지며, 상기 반도체 기판(W)을 지지한다. 상기 플레이트(102) 내부에는 상기 플레이트(102) 상에 잔류하는 오염물을 연소시켜 나노 크기의 파티클로 변화시키기 위하여 상기 플레이트(102)로 열을 제공하기 위한 가열부(102)가 구비된다. 상기 가열부(102)는 전기 저항 열선과, 상기 전기 저항 열선을 전력을 인가시키기 위한 전원을 포함한다. 상기 전기 저항 열선은 나선 형상 또는 상기 플레이트(102)의 중심과 동심원을 갖는 링 형상을 가질 수 있다.

도시되어 있지는 않지만, 상기 스테이지(10) 상부에는 상기 스테이지(10) 상에 오염물의 잔류 여부를 확인하기 위한 오염물 감지부가 구비될 수 있다. 상기 오염물 감지부(도시되어 있지 않음)는 상기 플레이트(102)의 상부면을 전체적으로 광으로 스캐닝하여 상기 플레이트(102) 상부에 잔류하는 오염물을 감지하기 위한 광 센서일 수 있다. 상기 광 센서는 상기 플레이트(102) 상으로 광을 발생시키기 위한 발광 유닛(도시되지 않음)과, 상기 발광 유닛으로부터 발생된 광을 검출하기 위한 수광 유닛(도시되지 않음)을 포함한다. 이때, 상기 수광 유닛에서 검출된 광의 양을 이용하여 상기 플레이트(102) 상에 잔류하는 오염물을 검출할 수 있다.

또한, 상기 스테이지(10)는 공정 챔버 내에 구비될 수 있으며, 상기 공정 챔버는 배기 장치(도시되지 않음)와 연결되어, 상기 배기 장치에 의해 상기 스테이지 (10) 상에 연소된 나노 파티클을 상기 공정 챔버로부터 제거시킬 수 있다. 상기 배기 장치는 통상적으로 진공 펌프(도시되지 않음)를 포함하며, 상기 진공 펌프는 상기 공정 챔버와 진공 라인(도시되지 않음)으로 연통된다.

이하, 상기와 같은 구성 요소들을 포함하는 스테이지 세정 장치를 이용하여 스테이지를 세정하는 방법을 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스테이지 세정 방법을 설명하기 위한 개략적인 순서도이다.

도 2를 참조하면, 우선, 스테이지(10) 상에 오염물의 잔류 여부를 확인한다. 보다 상세하게, 오염물 감지부의 발광 유닛으로부터 광을 상기 스테이지(10) 상부면으로 발생시키고, 상기 스테이지(10) 상으로 발생된 광의 일부가 상기 수광 유닛으로 반사된다. 이때, 상기 수광 유닛에서 검출된 광의 양을 측정하여 상기 스테이지(10) 상에 오염물 유무를 확인한다.(S100)

이때, 상기 스테이지(10) 상에 오염물이 잔류하는 경우, 상기 스테이지(10) 내부에 구비된 가열부(102)를 이용하여 상기 오염물을 나노 파티클 형태로 변화시킨다.(S120) 이때, 상기 나노 파티클은 매우 작아 소정의 공정을 수행하는 동안 오염물로 작용하지 못한다.

이어서, 상기 나노 파티클을 외부로 제거하기 위하여 상기 스테이지(10)가 구비된 챔버를 펌핑한다.(S130) 상기 오염물을 연소시키고, 펌핑함으로써 오염물이 잔류하는 스테이지(10)를 세정한다.

계속해서, 상기 스테이지(10) 상부면을 상기 오염물 감지부를 이용하여 오염 물 유무를 확인한다.(S140) 이때, 상기 스테이지(10) 상에 오염물이 잔류하지 않는 경우, 소정의 공정을 지속적으로 수행한다.(S150) 한편, 상기 스테이지(10) 상에 오염물이 잔류하는 경우, 상기 스테이지(10) 내부에 구비된 가열부(102)를 이용하여 상기 오염물을 나노 파티클로 변화시키는 상기 스테이지(10) 세정 공정을 재 수행한다.

이로써, 종래에 설비로부터 스테이지(10)를 분리하여 세정한 후, 다시 설비 내로 구비하여 상기 스테이지(10)를 세정하는 방법과는 달리, 상기 스테이지(10) 상에 오염물을 가열함으로써 나노 파티클로 변화시킴으로써 종래에 발생하던 스테이지(10) 손상 및 세정 시간 지체 등의 문제점들을 해결할 수 있다.

이하, 도 1에 설명된 스테이지를 포함하는 노광 장치를 설명하기로 한다.

도 3은 도 1에 도시된 스테이지를 포함하는 노광 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 노광 장치의 레티클 스테이지를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 3을 참조하면, 노광 장치는, 광원(20)과, 노광 공정을 수행하기 위하여 광을 제공하기 위한 조명부(30)와, 회로 패턴이 형성된 레티클(R)을 지지하기 위한 레티클 스테이지(40)와, 상기 레티클(R)의 패턴을 축소 투영하기 위한 투영부(50)와, 상기 반도체 기판(W)을 지지하고 이동시키기 위한 기판 스테이지(10)를 포함한다. 또한, 상기 노광 장치는, 상기 노광 공정을 수행하기 위한 공간을 제공하기 위한 공정 챔버(도시되지 않음)와, 상기 공정 챔버와 연통된 진공 배기부(60)를 더 포함할 수 있다.

여기서 상기 노광 장치를 설명하기 이전에 상기 기판 스테이지(10) 상에 지지되는 반도체 기판(W)에 대하여 설명하기로 한다. 반도체 기판(W) 상에는 포토레지스트 막이 형성되어 있으며, 상기 포토레지스트 막은 노광 및 현상 공정을 통해 포토레지스트 패턴으로 형성된다. 상기 포토레지스트 막은 포토레지스트 조성물 코팅 공정 및 소프트 베이크 공정을 통해 상기 반도체 기판(W) 상에 형성된다.

광원(20)은 엑시머 레이저 빔을 방출하는 엑시머 레이저가 사용될 수 있다. 예를 들면, 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 광원(20)으로 사용될 수 있다.

상기 광원(20)은 빔 매칭 유닛(beam matching unit; BMU)을 통해 조명부(30)과 연결된다.

조명부(30)는 외부 공기로부터 내부를 밀봉하기 위한 조명 시스템 하우징(illumination system housing), 가변 빔 감쇠기(variable beam attenuator, 120), 빔 형상 최적화 시스템(beam shaping optical system, 122), 제1 플라이 아이 렌즈 시스템(first fly-eye lens system, 124), 진동 미러(vibrating mirror, 126), 콘덴서 렌즈(condenser lens, 128), 제1 미러(first mirror, 130), 제2 플라이 아이 렌즈 시스템(second fly-eye lens system, 132), 애퍼처 스톱 플레이트(aperture stop plate, 134), 빔 스플리터(beam splitter, 136), 제1 릴레이 렌즈(first relay lens, 138), 레티클 블라인드 기구(reticle blind mechanism), 제2 릴레이 렌즈(second relay lens), 제2 미러(second mirror, 140), 주 콘덴서 렌즈 시스템(main condenser lens system, 142) 등을 포함한다.

레티클 스테이지(40)는 노광 마스크로 사용되는 레티클(R)을 지지하고, 목적하는 위치로 상기 레티클(R)을 이동시키도록 제1 구동 유닛(도시되지 않음)을 포함한다. 이때, 상기 레티클(R)은 레티클 핸들러(reticle handler, 142)에 의해 상기 레티클 스테이지(40) 상에 가압되어 고정될 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 레티클 스테이지(40)는 상기 레티클 스테이지(40) 상에 잔류하는 오염물을 제거하기 위하여 상기 레티클 스테이지(40)를 가열하기 위한 제1 가열 유닛(146)을 더 포함한다. 상기 제1 가열 유닛(146)으로 인하여 상기 레티클 스테이지(40) 상에 잔류하는 오염물을 나노 크기의 파티클로 변화시킨다. 또한, 도시되어 있지는 않지만 상기 레티클 스테이지(40) 상에 오염물 유무를 검출하기 위한 센서가 구비될 수 있다. 상기 레티클 스테이지(40)는 도 1 및 도 2에서 설명한 스테이지와 유사하여 생략하기로 한다.

또한, 상기 레티클(R)은 석영 유리 기판이며, 광원(20)에서 발생된 광이 통과하지 못하는 불투명 영역과, 상기 광이 통과하는 투명 영역으로 목적하는 포토레지스트 패턴과 대응되어 형성되어 있다. 따라서, 상기 레티클(R) 상으로 조명된 조명광은 상기 레티클(R)을 통해 이미지 정보를 포함하는 조명광으로 형성된다.

상기 레티클(R)을 통과함으로써 이미지 정보를 갖는 조명광은 투영부(50)를 통해 반도체 기판(W) 상으로 조사된다. 상기 투영부(50)는 복수 개의 콘덴서 렌즈 들을 포함하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 투영부(50)를 통과한 광은 반도체 기판(W) 상에 일 샷(shot) 영역에 축소 투영된다.

기판 스테이지(10)는 반도체 기판(W)을 지지하고, 상기 지지된 반도체 기판(W)을 수평 방향으로 이동시키기 위한 제2 구동 유닛(도시되지 않음)을 포함한다. 또한, 상기 기판 스테이지(10)는 상기 기판 스테이지(10) 상에 잔류하는 오염물을 제거하기 위하여 상기 기판 스테이지(10)를 가열하기 위한 제2 가열 유닛(102)을 더 포함한다. 상기 기판 스테이지(10) 상에 오염물을 상기 제2 가열 유닛(102)으로 가열하여 노광 공정에 영향을 미치지 않는 나노 크기의 파티클로 변화시킨다. 또한, 도시되어 있지는 않지만 상기 기판 스테이지(10) 상부에는 상기 기판 스테이지(10) 상에 오염물의 유무를 검출하기 위한 센서(도시되지 않음)가 구비될 수 있다.

상기 기판 스테이지(10)에 관한 설명은 도 1 및 도 2에서 설명한 스테이지와 유사하여 생략하기로 한다.

자세하게 도시되어 있지는 않지만, 상기 광원(20), 조명부(30), 레티클 스테이지(40), 투영부(50) 및 기판 스테이지(10)는 공정 챔버 내에 구비된다. 상기 공정 챔버는 진공 배기부(60)와 배기 라인으로 연결되어 있다.

상기 진공 배기부(60)는 상기 레티클 스테이지(50) 및 기판 스테이지(10)에 인접하게 잔류하는 나노 파티클 형태의 오염물을 상기 공정 챔버로부터 제거한다. 상기 진공 배기부(60)로 인하여 상기 레티클 스테이지(40) 및 기판 스테이지(10)에 잔류한 오염물이 완전하게 제거될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 스테이지 상에 잔류하는 오염물을 가열하여 나노 크기의 파티클로 변화시켜 종래에 발생하던 스테이지 손상 및 세정 시간 지연 등의 문제점을 해결할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 목적물을 지지하기 위한 스테이지 상에 잔류하는 오염물을 나노 크기의 파티클 형태로 변화시키기 위하여 상기 오염물을 연소시키는 단계; 및

   상기 파티클 형태의 오염물을 상기 스테이지로부터 제거하는 단계를 포함하는 스테이지 세정 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 스테이지 상에 잔류하는 오염물의 유무를 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지 세정 방법.
3. 목적물을 지지하기 위한 플레이트; 및

   상기 플레이트와 연결되어 상기 플레이트 상에 잔류하는 오염물을 연소시켜 나노 크기의 파티클 형태로 변화시키기 위하여 상기 플레이트로 열을 제공하기 위한 가열부를 포함하는 스테이지.
4. 제3항에 있어서, 상기 가열부는 상기 플레이트 내부에 구비된 전기 저항 열선을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테이지.
5. 광원;

   상기 광원으로부터 발생된 광을 소정의 패턴이 형성된 레티클로 제공하기 위 한 조명부;

   상기 레티클을 지지하고 이동시키며, 상부면에 잔류하는 오염물을 나노 크기의 파티클 형태로 변화시키기 위하여 상기 상부면으로 열을 제공하는 제1 가열부를 포함하는 레티클 스테이지;

   기판 상에 레티클을 통과한 조명광을 기판으로 유도하여 상기 레티클의 패턴을 축소 투영하기 위한 투영부;

   상기 기판을 지지하고 이동시키며, 상부면에 잔류하는 오염물을 나노 크기의 파티클 형태로 변화시키기 위하여 상부면으로 열을 제공하는 제2 가열부를 포함하는 기판 스테이지; 및

   상기 나노 파티클 형태의 오염물을 제거하기 위한 진공 배기부를 포함하는 노광 장치.

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