KR20070073391A - Temperature controlling apparatus for semiconductor wafer - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 노광공정에 이용되는 이머젼 시스템의 개략도1 is a schematic diagram of an immersion system used in a general exposure process
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 컨트롤 장치를 설명하기 위한 도면2 is a view for explaining a semiconductor wafer control apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 3은 도 2의 일부분의 확대도 3 is an enlarged view of a portion of FIG. 2;
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100 : 웨이퍼 스테이지 110,116 : TIS센서100: wafer stage 110,116: TIS sensor
112 : 스팟센서 114 : ILIAS 센서112: spot sensor 114: ILIAS sensor
118 : 정전척 120 : 열선 118: electrostatic chuck 120: heating wire
본 발명은 반도체 웨이퍼의 온도조절 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 는 멀티 채널로 온도 컨트롤이 가능한 반도체 웨이퍼의 온도 컨트롤 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a temperature control device for a semiconductor wafer, and more particularly to a temperature control device for a semiconductor wafer capable of temperature control in a multi-channel.
.일반적으로, 반도체 소자는 이온주입공정, 박막증착공정, 확산공정, 사진공 정, 식각공정 등과 같은 다수의 공정들을 거쳐 제조되며, 이러한 공정들 중에서 원하는 패턴(Pattern)을 형성하기 위한 사진공정(Photo Processing)은 반도체 소자 제조에 필수적으로 요구되는 공정이다.In general, semiconductor devices are manufactured through a number of processes such as ion implantation process, thin film deposition process, diffusion process, photo process, etching process, etc., and among these processes, a photo process for forming a desired pattern (pattern) is performed. Photo Processing is an essential process for semiconductor device manufacturing.
이와 같은 사진공정은 크게 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하는 도포공정과, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼와 정해진 마스크를 서로 정렬시킨 후 자외선과 같은 빛을 상기 마스크로 통과시켜 웨이퍼 상의 포토레지스트에 조사되도록 하는 노광공정과, 노광공정이 완료된 웨이퍼의 포토레지스트를 현상하여 패턴을 형성하는 현상공정으로 이루어지며, 이후에는 패턴 에칭공정 및 포토레지스트 제거공정을 수행하게 된다.Such a photo process is largely a coating process of applying photoresist on a wafer, and aligning the photoresist-coated wafer and a predetermined mask with each other and then passing light such as ultraviolet light through the mask to irradiate the photoresist on the wafer. An exposure process and a developing process of forming a pattern by developing a photoresist of the wafer on which the exposure process is completed are performed, followed by a pattern etching process and a photoresist removing process.
이러한 사진공정, 특히 노광공정에 있어서 빛은 가장 중요한 요소이다. 미세회로 가공 기술이 발전함에 따라, 요구되는 빛의 해상도도 커지고 있다. 이러한 빛의 해상도를 증가시키기 위한 여러 가지 방법들이 제시되고 있는데, 그중에 이머젼 시스템(immersion system)이 있다. 상기 이머젼 시스템은 매질을 물(water)로 함에 의하여 해상도를 증가시켰다. 종래에는, 최종렌즈소자와 반도체 웨이퍼 표면간의 갭은 보통 가스 ,공기 또는 질소로 채워졌었다. 상기 이머젼 시스템은 최종렌즈와 웨이퍼 표면간의 가스공간이 기름 또는 물과 같은 굴절물질로 채워지게 함으로써 해상도를 크게 향상시키게 되었다. 즉 최종렌즈와 웨이퍼 표면 간에 액체를 투입함 으로써 굴절율이 변하여 광원의 더 낮은 유효파장으로 향상된 해상도가 가능해진다.Light is the most important factor in such a photographic process, especially an exposure process. As the microcircuit processing technology develops, the resolution of the required light also increases. Various methods for increasing the light resolution have been proposed, including an immersion system. The immersion system increased the resolution by making the medium water. In the past, the gap between the final lens element and the surface of the semiconductor wafer was usually filled with gas, air or nitrogen. The immersion system greatly improves the resolution by allowing the gas space between the final lens and the wafer surface to be filled with refractive materials such as oil or water. In other words, by introducing a liquid between the final lens and the wafer surface, the refractive index is changed to enable improved resolution with a lower effective wavelength of the light source.
도 1에 이러한 종래의 이머젼 시스템의 예가 나타나 있다.An example of such a conventional immersion system is shown in FIG.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 종래의 이머젼 시스템은 웨이퍼 스테이지(60) 상의 웨이퍼(50)상에 위치한다. 상기 웨이퍼(501)는 레지스트로 코팅된 웨이퍼표면을 포함하는 개념이다. 상기 이머젼시스템은 하우징(10)과 하우징(10) 내에 장착되는 렌즈(20)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the conventional immersion system is located on
상기 하우징(10)의 하부는 이미지를 웨이퍼(50) 상에 투영하기 위한 개구를 포함하며, 상기 렌즈(20)와 상기 웨이퍼 간의 영역(40)에는 액체로 채워진다. 여기서 상기 액체는 보통 물이 사용된다. 그리고, 웨이퍼(50)가 수평축을 따라 스캔될때 발생될 수 있는 임의의 스트레이 액체(stray liquid)를 제거하기 위하여 집수구(30)가 구비될 수 있다.The lower part of the
그러나 이러한 이머젼 시스템은 웨이퍼 스테이지 쪽의 온도 조건이 정확하게 컨트롤 되지 않는 문제점이 있다. 즉 웨이퍼 균일성을 향상시키기 위해서는, 물의 온도와 웨이퍼 스테이지의 온도, 그리고 웨이퍼의 온도가 일치하여야 하고 또한 일정하게 유지되어야 한다. 그러나 물이라는 매질을 사용함으로 인하여 웨이퍼 스테이지의 온도를 정확하게 컨트롤 할 수 있는 방법이 없다. 즉 웨이퍼 스테이지에는 온도 센서가 없어 공정 진행중에 척(chuck)의 온도를 알수 없다. 또한 노광 진행후에는 웨이퍼 상면에 미세한 극소량의 물이 잔존하게 된다. 상기 웨이퍼 상면에 잔존되는 물은 증발되면서 웨이퍼의 열을 빼앗게 되고 이에 따라 온도 차이가 발생하 여 웨이퍼의 균일성에 문제를 가져오게 된다. 이는 공정불량으로 이어지게 된다.However, such an immersion system has a problem in that temperature conditions on the wafer stage side are not accurately controlled. In other words, in order to improve wafer uniformity, the temperature of the water, the temperature of the wafer stage, and the temperature of the wafer must match and remain constant. However, there is no way to accurately control the temperature of the wafer stage by using a medium called water. That is, the wafer stage does not have a temperature sensor, so the temperature of the chuck cannot be known during the process. Further, after the exposure proceeds, a minute amount of water remains on the upper surface of the wafer. The water remaining on the upper surface of the wafer is evaporated to take away the heat of the wafer, thereby causing a temperature difference, thereby causing a problem in the uniformity of the wafer. This leads to process failure.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 극복할 수 있는 반도체 웨이퍼의 온도 컨트롤 장치를 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a temperature control apparatus for a semiconductor wafer that can overcome the above-mentioned conventional problems.
본 발명의 다른 목적은, 웨이퍼의 균일도를 향상시킬수 있는 반도체 웨이퍼의 온도 컨트롤 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a temperature control apparatus for a semiconductor wafer capable of improving the uniformity of the wafer.
본 발명의 또 다른 목적은 공정불량을 방지 또는 최소화할 수 있는 반도체 웨이퍼 온도 컨트롤 장치를 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide a semiconductor wafer temperature control device capable of preventing or minimizing process defects.
상기한 기술적 과제들의 일부를 달성하기 위한 본 발명의 양상(aspect)에 따라, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 온도 컨트롤 장치는, 공정에 이용되는 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 스테이지와; 상기 웨이퍼 스테이지 상에 구비되어 상기 웨이퍼를 흡착 고정시키기 위한 것으로, 복수개의 영역으로 구분되며 상기 복수개의 영역들 각각의 내부에는 컨트롤이 가능한 열선이 각각 구비된 정전척과; 상기 정전척 내부에 구비되는 열선의 온도를 컨트롤 하기 위한 컨트롤러를 구비한다.According to an aspect of the present invention for achieving some of the above technical problems, the temperature control apparatus of a semiconductor wafer according to the present invention, the wafer stage is mounted on the wafer used in the process; An electrostatic chuck provided on the wafer stage to adsorb and fix the wafer, wherein the electrostatic chuck is divided into a plurality of regions and each of the plurality of regions has a controllable hot wire; And a controller for controlling the temperature of the heating wire provided in the electrostatic chuck.
상기 정전척의 내부에 구비되는 각각의 열선에는 상기 열선의 온도를 감지하기 위한 온도 센서를 구비할 수 있으며, 상기 웨이퍼 스테이지 상에는 상기 웨이퍼를 정렬 및 고정시키기 위한 계측장치들이 구비될 수 있다. 상기 게측장치들은 웨이퍼 정렬을 위한 TIS 센서들, 노광 빛의 양을 체크하기 위한 스팟 센서, 및 노광장비의 구면수차를 보정하기 위한 ILIAS 센서를 포함할 수 있다. 상기 계측장치들은 내부 또는 외부에 열선을 구비하며, 상기 열선을 컨트롤 하기 위한 컨트롤러를 구비할 수 있다. Each of the heating wires provided inside the electrostatic chuck may include a temperature sensor for sensing the temperature of the heating wires, and measurement devices for aligning and fixing the wafers may be provided on the wafer stage. The measuring devices may include TIS sensors for wafer alignment, spot sensors for checking the amount of exposure light, and ILIAS sensors for correcting spherical aberration of the exposure equipment. The measuring devices may have a heating wire inside or outside, and may include a controller for controlling the heating wire.
상기한 구성에 따르면, 웨이퍼와 웨이퍼 스테이지의 온도조건을 안정적으로 유지할 수 있게 된다. According to the above configuration, it is possible to stably maintain the temperature conditions of the wafer and the wafer stage.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예가, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 철저한 이해를 제공할 의도 외에는 다른 의도 없이, 첨부한 도면들을 참조로 하여 상세히 설명될 것이다. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, without any other intention than to provide a thorough understanding of the present invention to those skilled in the art.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 온도 컨트롤 장치를 설명하기 위한 도면이다. 또한 도 3은 도 2의 일부분(130)을 확대한 도면이다.2 is a view for explaining a temperature control apparatus of a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention. 3 is an enlarged view of a
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이. 반도체 웨이퍼 온도 컨트롤 장치는, 웨이퍼 스테이지(100), 상기 웨이퍼 스테이지 상에 구비되는 정전척(118), 및 각종 계측장치에 구비된다. 상기 반도체 웨이퍼 온도 컨트롤 장치는 열선(heat ray)(120)과 상기 열선(120)의 온도 감지를 위한 센서(미도시) 및 이들을 컨트롤하기 위한 컨트롤러(미도시)를 구비한다.As shown in FIG. 2 and FIG. 3. The semiconductor wafer temperature control device is provided in the
상기 웨이퍼 스테이지(100)는 공정에 이용되는 웨이퍼가 안착되기 위한 것으로, 상기 웨이퍼를 흡착 고정시키거나 정렬시키기 위한 웨이퍼 척(Chuck)과 각종 계측장치(Calibration plate)를 구비하고 있다.The
상기 정전척(118)은, 도 2에 도시된 바와 같이 복수개(예를 들면 33개)의 영 역으로 구분되고, 상기 복수개의 영역들(1영역 내지 33영역) 각각의 내부에는 열선(120)이 구비된다. As shown in FIG. 2, the
상기 열선(120)은 상기 복수개의 영역들(1영역 내지 33영역) 각각에 독립적으로 구비된다. 특히 상기 열선(120)은 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 영역들의 내부에 타원형 또는 직사각형 형태로 배치된다. 그리고, 상기 복수개의 영역들(1영역 내지 33영역) 각각에는 상기 열선(120)에 부가하여 상기 열선의 온도를 감지하기 위한 온도 센서(미도시)가 구비된다. The
상기 복수개의 영역들(1영역 내지 33영역) 각각에 구비되는 열선들(120)은 각각의 영역별로 컨트롤러에 의해 컨트롤 된다. 예를 들어, 이머젼 공정 진행중에 웨이퍼상에 미소량의 물이 잔존하게 되는 경우에는 그 부분에 해당되는 영역의 열선을 컨트롤함에 의해 온도를 균일하게 유지하는 것이 가능해지는 것이다. 예를들어 3영역, 11영역, 19영역 순으로 노광이 진행된다고 가정할 경우에는,3영역, 11영역, 19영역의 열선의 온도를 순차적으로 높였다가 다시 낮추는 동작을 통해 웨이퍼의 온도를 균일하게 유지할 수 있다. The
상기 웨이퍼 스테이지(100)는 노광공정 및 웨이퍼 정렬을 위한 각종 계측장치들이 구비된다. 이러한 계측장비들에는 TIS 센서들(110,116), ILIAS 센서(114), 스팟(spot) 센서(112) 등이 있다.The
상기 TIS(Transmission Image Sensor) 센서들(110,116)은 웨이퍼의 정렬을 위한 것들이다. 상기 TIS 센서들(110,116)은 노광공정 진행시 이머젼 시스템으로 인해 센서에 물막이 생길 수 있으므로 이로 인한 이미지 변형을 방지하기 위함이 다.The transmission image sensor (TIS)
상기 ILIAS 센서(114)의 영역(34영역)은 노광장비의 구면수차를 보정하기 위한 것으로 이또한 물막이나 기타 습기에 따른 에러 방지를 위해 열선을 구비한다.The area 34 of the ILIAS
상기 스팟센서(112)의 영역(37영역)은 노광되는 빛의 양을 감지하기 위한 것으로 에러방지차원에서 열선을 구비한다.The area 37 of the
상기 TIS 센서들 영역(35 및 36영역), ILIAS 센서영역(34영역), 스팟(spot) 센서영역(37영역) 등에 각각 구비되는 열선들은 각각 독립적으로 별도의 컨트롤러(미도시)에 의해 컨트롤 된다. 상기 센서들 영역에 구비되는 열선을 컨트롤하기 위한 컨트롤러는 상기 척(118)에 구비되는 열선들을 컨트롤 하기 위한 컨트롤러와는 별개의 컨트롤러 일 수도 있고, 동일한 컨트롤러일 수 있다.The hot wires provided in the
상술한 바와 같이, 노광공정에 이머젼 시스템을 이용함에 따라 발생되는 웨이퍼의 온도 차이는, 웨이퍼 스테이지 상의 척을 복수개의 영역으로 구분하고, 상기 복수개의 영역들 내부에 각각 독립적으로 열선과 온도 센서를 구비함에 의하여 극복될 수 있다. 즉, 이들을 개별적으로 컨트롤 함에 의해 부분적인 온도 차이로 인한 에러를 극복할 수 있게 된다. 따라서 웨이퍼 균일성이 향상될 수 있다. As described above, the temperature difference of the wafer generated by using the immersion system in the exposure process is divided into a plurality of regions of the chuck on the wafer stage, and each of the plurality of regions is independently provided with a heating wire and a temperature sensor. Can be overcome. In other words, by controlling them individually, it is possible to overcome errors due to partial temperature differences. Thus, wafer uniformity can be improved.
상기한 실시예의 설명은 본 발명의 더욱 철저한 이해를 위하여 도면을 참조로 예를 든 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하는 의미로 해석되어서는 안될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기본적 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 변경이 가능함은 명백하다 할 것이다. The description of the above embodiments is merely given by way of example with reference to the drawings for a more thorough understanding of the present invention, and should not be construed as limiting the present invention. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the basic principles of the present invention.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 웨이퍼 스테이지 상의 척을 복수개의 영역으로 구분하고, 상기 복수개의 영역들 내부에 각각 독립적으로 열선과 온도 센서를 구비하게 된다. 또한 이들을 개별적으로 컨트롤 함에 의해 부분적인 온도 차이로 인한 에러를 극복할 수 있게 된다. 따라서 웨이퍼 균일성이 향상될 수 있다. 또한 공정불량을 방지 또는 최소화하는 것이 가능해진다.As described above, according to the present invention, the chuck on the wafer stage is divided into a plurality of regions, and each of the plurality of regions includes a heating wire and a temperature sensor independently. By controlling them individually, the errors due to partial temperature differences can be overcome. Thus, wafer uniformity can be improved. It is also possible to prevent or minimize process defects.
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KR1020060001228A KR20070073391A (en) | 2006-01-05 | 2006-01-05 | Temperature controlling apparatus for semiconductor wafer |
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KR1020060001228A KR20070073391A (en) | 2006-01-05 | 2006-01-05 | Temperature controlling apparatus for semiconductor wafer |
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KR1020060001228A KR20070073391A (en) | 2006-01-05 | 2006-01-05 | Temperature controlling apparatus for semiconductor wafer |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2015034728A1 (en) * | 2013-09-06 | 2015-03-12 | Applied Materials, Inc. | Electrostatic chuck with variable pixelated heating |
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2006
- 2006-01-05 KR KR1020060001228A patent/KR20070073391A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2015034728A1 (en) * | 2013-09-06 | 2015-03-12 | Applied Materials, Inc. | Electrostatic chuck with variable pixelated heating |
US9196514B2 (en) | 2013-09-06 | 2015-11-24 | Applied Materials, Inc. | Electrostatic chuck with variable pixilated heating |
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