KR20080061652A - 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법 - Google Patents

반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법에 관한 것으로, 반도체 제조 공정을 진행하면서 웨이퍼의 배면에 불순물 결함이 발생하여 후속의 공정에 영향을 미치는 문제를 해결하기 위하여, 웨이퍼의 배면과 접촉되는 웨이퍼 스테이지를 변형시켜, 웨이퍼 상부에 별도의 지지판을 구비시킨다. 웨이퍼와 최소한의 면적으로 접촉되어 웨이퍼 배면에 발생한 불순물 결함의 영향을 받지 않고 웨이퍼를 흡착할 수 있도록 함으로써, 반도체 제조 공정에서 발생할 수 있는 실패 요인을 최소화시킬 수 있는 발명에 관한 것이다.

Description

반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법{APPARATUS FOR FABRICATING SEMICONDUCTOR AND METHOD FOR FABRICATING SEMICONDUCTOR USING THE SAME}
도 1은 종래 기술에 따른 반도체 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법을 도시한 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법을 도시한 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 100 : 웨이퍼 스테이지
20, 120 : 흡착구
30, 130 : 리프트 핀
110 : 지지판
본 발명은 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법에 관한 것으로, 반도체 제조 공정을 진행하면서 웨이퍼의 배면에 불순물 결함이 발생하여 후속 의 공정에 영향을 미치는 문제를 해결하기 위하여, 웨이퍼의 배면과 접촉되는 웨이퍼 스테이지를 변형시켜, 웨이퍼 상부에 별도의 지지판을 구비시킨다. 웨이퍼와 최소한의 면적으로 접촉되어 웨이퍼 배면에 발생한 불순물 결함의 영향을 받지 않고 웨이퍼를 흡착할 수 있도록 함으로써, 반도체 제조 공정에서 발생할 수 있는 실패 요인을 최소화시킬 수 있는 발명에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 반도체 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법을 도시한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 웨이퍼 스테이지(10) 내부에는 웨이퍼를 흡착시킬 수 있는 흡착구(20)를 포함하고 있다.
또한, 웨이퍼 스테이지(10) 흡착구(20) 사이에는 리프트 핀(Lift pin)(30)이 구비되어 웨이퍼를 지지할 수 있도록 되어 있다.
이와 같이 웨이퍼 스테이지(10) 상부에 고정된 웨이퍼 상부에는 물리기상증착(PVD : Physical Vapor Deposition), 화학기상증착(CVD : Chemical Vapor Deposition) 과 같은 공정들을 수행하여 웨이퍼 상부에 박막을 형성한다.
다음에는, 물리기상증착 및 화학기상증착과 같은 방법으로 형성된 박막에 식각 공정 또는 화학적기계연마(CMP : Chemical Mechanical Polishing) 공정을 수행하여 원하는 패턴을 형성하는 공정이 수행된다.
상기 공정들을 수행하는 과정에서 발생하는 불순물 결함은 웨이퍼의 배면을 오염시킬 수 있고, 후속 공정을 위해 다른 웨이퍼 스테이지로 옮겼을 때 문제가 된다. 웨이퍼와 웨이퍼 스테이지(10) 사이에 불순물 결함이 끼어 들어가는 것이다.
이와 같이, 선행 공정에서 발생한 불순물 결함들은 웨이퍼를 들어올리는 역할을 하므로 후속 공정을 정상적으로 수행할 수 없게 만드는 문제가 된다.
상술한 바와 같이 웨이퍼가 들어 올려지는 문제가 발생할 경우 반도체 제조 공정을 정상적으로 수행할 수 없다. 특히, 노광 공정과 같이 웨이퍼의 상태 변화에 민감한 공정에서는 치명적인 문제가 될 수 있다. 노광 공정은 렌즈를 사용하여 웨이퍼에 이미지를 형성하는 공정이므로 노광 렌즈와 웨이퍼의 거리를 일정하게 유지시키는 것이 중요한데, 불순물 결함에 의하여 웨이퍼의 위상이 변화하는 경우 웨이퍼에 형성되는 이미지의 크기가 본래의 이미지보다 더 커지거나 작게 형성되는 디포커스(Defocus) 문제가 발생한다.
본 발명은 상기한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로,웨이퍼의 배면과 접촉되는 웨이퍼 스테이지를 변형시켜, 웨이퍼 상부에 별도의 지지판을 구비시킨다. 웨이퍼와 최소한의 면적으로 접촉되어 웨이퍼 배면에 발생한 불순물 결함의 영향을 받지 않고 웨이퍼를 흡착할 수 있도록 함으로써, 반도체 제조 공정에서 발생할 수 있는 실패 요인을 최소화시킬 수 있도록 하는 반도체 제조장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조 장치는
트랙 장치에 구비되는 웨이퍼 스테이지와
웨이퍼 스테이지 상에 형성한 지지판 및
상기 지지판에 형성된 흡착구를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 웨이퍼 스테이지는 상기 웨이퍼 스테이지를 회전시키는 회전장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 지지판은 바(Bar)형, 다각형, 타원형 또는 원형으로 구비되는 것을 특징으로 하고, 상기 지지판은 상기 웨이퍼 스테이지 상에 한 개 이상 형성하되, 웨이퍼 면적의 10 ~ 50% 에 대응되는 크기 및 0.5 ~ 1.5mm 의 두께로 상기 웨이퍼를 수평으로 지지할 수 있는 위치에 형성하는 것을 특징으로 하고, 상기 흡착구는 상기 지지판 내부에 적어도 2개 이상 구비되는 것을 특징으로 하고, 상기 흡착구는 진공 흡착 방식을 사용하는 것을 특징으로 하고, 상기 지지판은 웨이퍼를 수평상태로 상/하 운동시킬 수 있는 적어도 3개 이상의 리프트 핀(Lift Pin)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명에 따른 반도체 제조 장치를 이용한 반도체 제조 방법은
웨이퍼 상부에 감광막을 형성하는 단계와,
상기 웨이퍼의 배면에 발생한 결함의 위치를 검출하는 단계와,
상기 웨이퍼를 청구항 1에서 설명하는 웨이퍼 스테이지 상부에 위치시키되, 상기 웨이퍼 스테이지 상부에 구비된 지지판이 상기 웨이퍼의 결함 발생 지점과 중첩되지 않게 위치시키는 단계 및
상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼 스테이지에 고정시키고, 노광 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 웨이퍼 스테이지는 자체 회전 장치를 이용하여 상기 지지판과 상기 웨이퍼의 결함 발생 지점이 중첩되지 않게 위치시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
반도체 제조 공정은 크게 박막(Thin Film)을 웨이퍼에 형성하는 박막 공정 및 박막 표면상에 패턴 형성을 위한 감광막 패턴을 형성시키는 노광 및 현상 공정과, 감광막 패턴의 모양대로 반도체 기판에 형상을 만드는 식각 공정으로 분류될 수 있다.
여기서, 반도체 기판인 웨이퍼는 각각의 공정에 따라 트랙(Track) 장비와 연결된 챔버 내로 이동하여 작업이 이루어진다. 챔버 내부에서 웨이퍼는 웨이퍼 스테이지에 올려져 작업이 수행된다. 이때, 웨이퍼 상부에 박막을 형성하는 공정을 수행하면서 웨이퍼의 배면에 불순물이 발생할 경우 후속 공정 진행을 위해 웨이퍼가 웨이퍼 스테이지에 올려질 경우 배면에 발생한 불순물에 의해 웨이퍼가 정확하게 수평으로 정렬되지 못하는 문제가 발생한다.
특히 노광 공정에 있어서 웨이퍼의 수평이 흐트러질 경우 디포커스와 같은 문제가 발생할 수 있으므로, 본 발명은 웨이퍼의 배면에 발생한 불순물의 영향을 받지 않고 웨이퍼의 수평을 유지할 수 있는 웨이퍼 스테이지를 제공한다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법을 도시한 개략도이다.
도 2를 참조하면, 트랙 장치에 구비되는 웨이퍼 스테이지를 도시한 것으로 웨이퍼 스테이지(100) 상에 바(Bar) 형태의 지지판(110)이 구비된다.
여기서, 바 형태의 지지판(110)은 원형의 웨이퍼 스테이지(100)를 삼등분하 는 위치에 구비되며 웨이퍼와의 접촉면적을 최소화하는 크기로 형성하는 것이 바람직하다. 웨이퍼 면적 대비 10 ~ 50%에 해당되는 크기로 형성하며 지지판(110)의 두께는 0.5 ~ 1.5mm 로 형성하는 것이 바람직하다. 현재 검출되고 있는 불순물 결함 물질의 크기는 최대 0.3mm 이므로 지지판(110)에 올려진 웨이퍼는 결함의 영향을 전혀 받지 않을 수 있다.
또한, 지지판(110)은 웨이퍼의 에지 부분에서부터 3mm 되는 부분에는 형성하지 않는 것이 바람직하다. 3mm 에 해당하는 영역은 포토리소그래피 공정에서 감광막 형성시 스핀 코팅(Spin Coating) 방식을 사용하는데, 회전력에 의해 감광막이 웨이퍼의 에지 부분으로 몰릴 수 있으므로 웨이퍼의 에지부분에 식각 처리를 해주는 EBR(Edge Bead Remover) 공정을 위한 영역이다. 따라서, 지지판(110)은 EBR 영역과 중첩되지 않는 위치에 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 지지판은 바(Bar)형 이외에 다각형, 타원형 또는 원형으로 구비될 수 있으며, 웨이퍼를 수평으로 지지할 수 있는 위치에 형성하는 것이 바람직하다.
각각의 지지판(110)에는 흡착구(120)가 구비된다. 이때, 흡착구(120)는 각각의 지지판(110) 내부에 적어도 2개 이상 구비되며, 진공 흡착 방식으로 웨이퍼를 고정시킨다.
웨이퍼가 지지판(110)에 고정된 상태로 소정의 공정을 마친 후 웨이퍼를 이동시키기 위하여 웨이퍼를 들어올려야 하므로 지지판(110)은 웨이퍼를 수평상태로 상/하 운동시킬 수 있는 적어도 3개 이상의 리프트 핀(Lift Pin)(130)을 더 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같이 새로운 흡착 방식의 지지판을 포함하는 웨이퍼 스테이지를 적용한 반도체 소자의 노광 방법에 관하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 웨이퍼 상부에 감광막을 형성한다.
다음에는, 웨이퍼의 배면에 발생한 결함의 위치를 검출한다. 현재 사용되고 있는 노광 장치들은 자체적으로 웨이퍼 결함 검출 시스템을 구비하고 있으며 불순물 결함에 대한 위치 정보 및 크기를 모두 용이하게 검출할 수 있다.
그 다음에는, 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지(100) 상부에 위치시키되, 웨이퍼 스테이지(100) 상부에 구비된 지지판(110)이 웨이퍼의 배면에 발생한 불순물들과 중첩되지 않게 위치시킨다. 이때, 웨이퍼의 결함 검출 데이터와 지지판(110)의 위치를 비교 분석하여 지지판(110)에 최소한의 불순물이 접촉되도록 웨이퍼 스테이지(100)를 회전시킨다. 여기서, 웨이퍼 스테이지(100)를 회전시키는 방식은 웨이퍼 스테이지(100) 하부에 중심축을 구비시키고 중심 축을 회전시키는 방식을 사용하거나, 웨이퍼 스테이지(100)의 하부 또는 측면에 회전 레일 및 롤러를 구비시키고 레일을 회전시키는 방식을 사용할 수 있다.
이와 같은 방법으로 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지(100)에 고정시키고, 노광 공정을 수행함으로써, 불량 발생의 문제 없이 안정적으로 반도체 제조 공정을 진행할 수 있다.
아울러 웨이퍼에 발생한 불순물 결함 물질들이 반도체 제조 장치에 묻어서 노광 장치를 오염시킬 위험이 없으므로, 노광 장치에 발생한 오염을 자체적으로 검출하는 시간(Wafer Table Contamination Check time 또는 Scanning stage cleaning time)을 감소시킬 수 있다. 따라서 반도체 제조 공정 시 불필요하게 소모되는 시간을 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 웨이퍼 스테이지를 전면 흡착 방식을 구비시키는 것이 아니라 소정의 크기로 분할된 지지판을 이용한 부분 흡착 방식으로 구비시킴으로써, 웨이퍼 배면에 발생하는 불순물 결함 물질의 영향을 최소화할 수 있다. 또한, 불순물과의 접촉 면적을 최소화하기 위하여 지지판의 면적을 최소화시키고, 웨이퍼 스테이지를 회전시킴으로써, 특히 노광 공정에서 디포커스 문제를 해결할 수 있으며 그 이외의 반도체 제조 공정을 원활하게 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법은 반도체 공정을 진행하면서 웨이퍼의 배면에 발생하는 불순물 결함에 의하여 후속 공정에 영향을 미치는 문제를 해결하기 위하여, 웨이퍼의 배면과 접촉되는 웨이퍼 스테이지를 변형시켜, 웨이퍼 상부에 별도의 지지판을 구비시킨다. 웨이퍼와 최소한의 면적으로 접촉되어 웨이퍼 배면에 발생한 불순물 결함의 영향을 받지 않고 웨이퍼를 흡착할 수 있도록 함으로써, 반도체 제조 공정에서 발생할 수 있는 실패 요인을 최소화시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 반도체 제조 공정을 안정적으로 진행할 수 있고, 반도체 제조 공정의 수율 및 신뢰성을 증가시킬 수 있는 효과를 제공한다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (9)

  1. 트랙 장치에 구비되는 웨이퍼 스테이지;
    웨이퍼 스테이지 상에 형성한 지지판; 및
    상기 지지판에 형성된 흡착구를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 스테이지는 상기 웨이퍼 스테이지를 회전시키는 회전장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지판은 바(Bar)형, 다각형, 타원형 또는 원형으로 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지판은 상기 웨이퍼 스테이지 상에 한 개 이상 형성하되, 웨이퍼 면적의 10 ~ 50% 에 대응되는 크기 및 0.5 ~ 1.5mm 의 두께로 상기 웨이퍼를 수평으로 지지할 수 있는 위치에 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡착구는 상기 지지판 내부에 적어도 2개 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡착구는 진공 흡착 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지판은 웨이퍼를 수평상태로 상/하 운동시킬 수 있는 적어도 3개 이상의 리프트 핀(Lift Pin)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  8. 웨이퍼 상부에 감광막을 형성하는 단계;
    상기 웨이퍼의 배면에 발생한 결함의 위치를 검출하는 단계;
    상기 웨이퍼를 청구항 1에서 설명하는 웨이퍼 스테이지 상부에 위치시키되, 상기 웨이퍼 스테이지 상부에 구비된 지지판이 상기 웨이퍼의 결함 발생 지점과 중첩되지 않게 위치시키는 단계; 및
    상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼 스테이지에 고정시키고, 노광 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 스테이지는 자체 회전 장치를 이용하여 상기 지지판과 상기 웨이퍼의 결함 발생 지점이 중첩되지 않게 위치시키는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109015464A (zh) * 2018-08-31 2018-12-18 深圳市华讯方舟微电子科技有限公司 真空吸附治具

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