KR20090089217A - 반도체 소자 제조 장치 - Google Patents

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유해욱
홍성목
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Abstract

본 발명은 진공 척을 다수의 단위 진공 척으로 분할하고, 단위 진공 척들이 독립적으로 동작하여 웨이퍼와 밀착함으로써 휨 현상(warpage)이 발생한 웨이퍼가 진공 척에 안착할 때 웨이퍼가 진공 척에 완전히 안착할 수 있기 때문에 진공 에러를 방지할 수 있는 기술을 개시한다.
휨 현상(warpage), 스캐너, 웨이퍼 스테이지, 진공 척, 웨이퍼

Description

반도체 소자 제조 장치{Apparatus for manufacturing semiconductor device}
본 발명은 반도체 소자 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공 척을 다수의 단위 진공 척으로 분할하고, 단위 진공 척들이 독립적으로 동작하여 웨이퍼와 밀착함으로써 진공 에러를 방지할 수 있는 반도체 소자 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조 공정은 크게 가공(fabrication), 전기적 다이 분류(electrical die sorting), 조립(assembly) 및 검사(test)로 구분된다.
가공 공정은 웨이퍼에 확산, 사진, 식각, 박막 공정 등을 여러 차례 반복 진행하면서 전기 회로들을 형성하여 웨이퍼 상태에서 전기적으로 완전하게 동작하는 반제품이 만들어지는 모든 과정을 말한다.
가공 공정의 마지막 단계인 보호층의 사진 식각 공정이 완료되면 전기적 다이 분류 공정을 진행한다.
전기적 다이 분류 공정은 웨이퍼 상에 만들어진 각 칩의 전기적 특성 검사를 통해 불량 칩을 선별하는 과정을 말한다.
한편, 반도체 소자가 고집적화됨에 따라 가공 공정 중 사진 공정 기술은 마 스크 설계를 정교하게 해줌으로써 마스크를 통해 나오는 빛의 양을 적절히 조절하고, 새로운 감광제의 개발, 고구경(high numerical aperture) 렌즈를 사용하는 스캐너(scanner)의 개발, 변형된 마스크를 개발하는 등의 노력에 의해 반도체 소자 제조 장치가 갖고 있는 기술적인 한계를 극복하고 있다.
여기서, 스캐너는 웨이퍼 스테이지 및 레티클 스테이지로 구성된다. 웨이퍼 스테이지는 웨이퍼 클램핑(clamping) 특성 및 웨이퍼 레벨링(leveling)을 위한 평탄 균일도(flatness uniformity)가 우수해야 한다.
또한, 웨이퍼와 척(chuck) 간의 열팽창 계수가 유사한 값을 가져 열에 의한 팽창시 발생하는 오버레이 오차를 최소화해야하며, 웨이퍼와의 접촉에 의한 마모가 최소화될 수 있도록 높은 강도를 가지는 것이 바람직하다.
일반적으로 진공 척(vacuum chuck)은 일체형으로 평평한 척과 그 상부에 미세한 돌기들로 구성된다.
반도체 소자가 고집적화됨에 따라 웨이퍼 직경이 대구형화되며, 웨이퍼 상에 여러 층의 금속막을 증착하고, 이들을 서로 절연하기 위한 절연막을 증착하여 다층화되고 있다.
이러한 다층화는 박막 간의 열팽창도(thermal expansion coefficient) 및 공정 온도가 올라감에 따라 열응력(thermal stress)의 발생이 불가피하게 된다.
이러한 열응력은 박막과 웨이퍼 사이의 계면 박리, 막과 막 사이의 계면 박리 또는 웨이퍼 휨(warpage)을 초래하게 되어 노광 공정에서 정렬 정밀도(overlay)를 악화시키는 불량이 발생하고, 후속 공정 또는 최종 제품의 수율에 악영향을 미 치게 된다.
또한, 증착된 박막의 응력(stress)에는 웨이퍼를 하향 굽음(downward bending)을 일으키는 압축 응력(compressive stress)과 상향 굽음(upward bending)을 일으키는 인장 응력(tensile stress)이 있다. 여기서 응력(stress)의 양과 방향은 정렬 정밀도(overlay)에 큰 영향을 주는 요인으로 작용한다.
이러한 박막의 응력(stress)에 의한 휨 현상(warpage)은 웨이퍼가 노광 진공 척에 안착할 때 지지부의 상부면에 웨이퍼가 완전히 밀착되지 않아 발생하는 진공 에러로 인하여 진공 지연이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 휨 현상(warpage)이 발생한 웨이퍼가 진공 척에 안착할 때 웨이퍼가 진공 척에 완전히 안착할 수 있어 진공 에러를 방지할 수 있는 반도체 소자 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 반도체 소자 제조 장치는
하나의 진공 척이 독립적으로 동작하는 분할된 다수의 단위 진공 척을 포함하는 웨이퍼 스테이지를 구비한다.
또한, 상기 단위 진공 척은
웨이퍼가 안착하는 상단부; 및
상기 웨이퍼를 진공으로 흡착하는 진공관을 포함하고,
상기 단위 진공 척은 상기 상단부를 상기 웨이퍼 스테이지에 고정하는 고정수단을 더 포함하고,
상기 고정 수단의 진동을 상쇄하는 탄성계를 더 포함하고,
상기 고정수단은 상기 상단부를 상하좌우 및 위아래로 이동하여 상기 웨이퍼와 상기 상단부를 밀착시키고,
상기 단위 진공 척은 진공 정도를 측정하는 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 진공 척을 다수의 단위 진공 척으로 분할하고, 단위 진공 척들이 독립적으로 동작하여 웨이퍼와 밀착함으로써 휨 현상(warpage)이 발생한 웨이퍼가 진공 척에 안착할 때 웨이퍼가 진공 척에 완전히 안착할 수 있기 때문에 진공 에러를 방지할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 본 발명의 기술적 사상이 철저하고 완전하게 개시되고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달되기 위해 제공되는 것이다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 웨이퍼 스테이지를 나타낸 평면 도이다. 여기서는 반도체 제조 장치 중 노광 장비인 스캐너의 웨이퍼 스테이지를 예를 들어 설명한다.
도 1을 참조하면, 웨이퍼 스테이지(10)는 하나의 진공 척이 독립적으로 동작할 수 있는 분할된 다수의 단위 진공 척(12)을 포함한다. 여기서는 두 개의 환형 모양으로 분할된 16개의 단위 진공 척(12)을 예를 들어 설명하지만, 필요에 따라 그 모양과 개수는 가감할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 웨이퍼 스테이지를 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 웨이퍼 스테이지(20)는 중심 축(22)을 기준으로 16개의 단위 진공 척(12)이 두 개의 환형 모양으로 배열된다. 각 단위 진공 척(12)은 웨이퍼가 안착하는 상단부(24) 및 웨이퍼를 진공으로 흡착하는 진공관(26)을 포함한다.
도 3은 도 2에 도시된 단위 진공 척(12)을 상세하게 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 단위 진공 척(12)은 웨이퍼가 안착하는 상단부(32), 상단부(32)를 웨이퍼 스테이지(30)에 고정하는 고정부(34), 웨이퍼를 진공으로 흡착하는 진공관(36) 및 웨이퍼 스테이지의 움직임으로 인한 상단부(32)와 고정부(34)의 진동을 상쇄하는 탄성계(38)를 포함한다. 여기서, 고정부(34)는 상단부(32)를 상하좌우 위아래로 이동하여 웨이퍼와 완전하게 밀착시킬 수 있는 기능을 갖는다.
또한, 도시하지는 않았지만 각 단위 진공 척(12)은 진공 정도를 측정할 수 있는 센서를 구비하여 독립적으로 진공 정도를 최적화할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명은 휨 현상(warpage)이 발생한 웨이퍼가 진공 척에 안착할 때 웨이퍼가 진공 척에 완전히 안착할 수 있도록 진공 척을 다수의 단위 진공 척으로 분할하고, 단위 진공 척들이 독립적으로 동작하여 웨이퍼와 밀착함으로써 진공 에러를 방지할 수 있다.
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.
도 1은 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 웨이퍼 스테이지를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 스테이지를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 단위 진공 척(12)을 상세하게 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10, 20, 30: 웨이퍼 스테이지 12: 단위 진공 척
22: 중심 축 24, 32: 상단부
26, 36: 진공관 34: 고정부
38: 탄성계

Claims (6)

  1. 하나의 진공 척이 독립적으로 동작하는 분할된 다수의 단위 진공 척을 포함하는 웨이퍼 스테이지를 구비한 반도체 소자 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 단위 진공 척은
    웨이퍼가 안착하는 상단부; 및
    상기 웨이퍼를 진공으로 흡착하는 진공관을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 단위 진공 척은 상기 상단부를 상기 웨이퍼 스테이지에 고정하는 고정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 고정 수단의 진동을 상쇄하는 탄성계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 고정수단은 상기 상단부를 상하좌우 및 위아래로 이동하여 상기 웨이퍼와 상기 상단부를 밀착시키는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 단위 진공 척은 진공 정도를 측정하는 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018098403A (ja) * 2016-12-15 2018-06-21 三菱電機株式会社 ダイシング装置、チャックテーブルおよび半導体装置の製造方法
KR102229401B1 (ko) * 2020-08-28 2021-03-18 주식회사 재현이노텍 가죽 검사장치 및 이를 이용한 가죽 검사방법

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