KR20190041644A - 반도체 제조 장치의 구동 방법 - Google Patents

반도체 제조 장치의 구동 방법 Download PDF

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Abstract

반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 온도 안정화 유닛, 척, 상기 온도 안정화 유닛에 연결된 액추에이터 및 상기 액추에이터를 제어하는 제어부를 포함하는 반도체 제조 장치의 상기 척 상에 웨이퍼를 안착시킨다. 상기 웨이퍼를 냉각함과 동시에 상기 웨이퍼의 위치를 정렬(alignment)한다. 냉각되고 정렬된 상기 웨이퍼 상에 필요한 공정을 진행한다. 상기 웨이퍼를 냉각함과 동시에 상기 웨이퍼의 위치를 정렬(alignment)함에 있어서, 상기 반도체 제조 장치의 상기 온도 안정화 유닛의 압축 공기 제공부에서 상기 웨이퍼에 제공되는 압축 공기를 이용하여 상기 웨이퍼를 냉각함과 동시에, 상기 반도체 제조 장치의 상기 액추에이터를 이용하여 상기 온도 안정화 유닛을 이동시켜, 상기 웨이퍼와 상기 온도 안정화 유닛 사이의 거리가 미리 설정된 범위 내에 포함되도록 실시간으로 제어한다.

Description

반도체 제조 장치의 구동 방법{DRIVING METHOD OF SEMICONDUCTOR MANUFACTURING APPARATUS}
본 발명은 반도체 제조 장치 및 상기 반도체 제조 장치의 구동 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게, 본 발명은 웨이퍼의 정렬 및 온도 유지를 위한 반도체 제조 장치 및 상기 반도체 제조 장치의 구동 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼 노광 장비는 웨이퍼 스테이지에 웨이퍼를 안착시키기 전에 미리 상기 웨이퍼의 정렬 상태를 일정하게 유지해주는 사전 정렬(pre-alignment)을 필요로 한다. 이때, 이와 같은 노광 공정을 수행하기 전에 선행되는 상기 사전 정렬은 현재 별도의 반도체 제조 장치 장치에서 진행된다.
이 때, 온도를 적정 수준으로 유지하면서 사전 정렬을 수행하는 과정에서 상기 웨이퍼의 뒷면에 스크래치(scratch)가 발행하거나, 상기 반도제 제조 장치의 운행을 중단해야하는 문제점이 있었다.
본 발명의 일 과제는 웨이퍼 손상 없이 공정 효율이 향상된 반도체 제조 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 과제는 상기 반도체 제조 장치를 구동하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 반도체 제조 장치는 제1 방향 및 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향이 이루는 평면상에 배치되는 온도 안정화 유닛, 상기 온도 안정화 유닛의 중심을 관통하고 웨이퍼를 지지 및 회전 시킬 수 있도록 구비된 척, 상기 온도 안정화 유닛에 연결되고, 상기 온도 안정화 유닛을 상기 제1 및 제2 방향과 수직한 제3 방향으로 이동시킬 수 있는 액추에이터, 및 상기 액추에이터의 구동을 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 본 발명의 다른 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 온도 안정화 유닛, 척, 상기 온도 안정화 유닛에 연결된 액추에이터 및 상기 액추에이터를 제어하는 제어부를 포함하는 반도체 제조 장치의 상기 척 상에 웨이퍼를 안착시킨다. 상기 웨이퍼를 냉각함과 동시에 상기 웨이퍼의 위치를 정렬(alignment)한다. 냉각되고 정렬된 상기 웨이퍼 상에 필요한 공정을 진행한다. 상기 웨이퍼를 냉각함과 동시에 상기 웨이퍼의 위치를 정렬(alignment)함에 있어서, 상기 반도체 제조 장치의 상기 온도 안정화 유닛의 압축 공기 제공부에서 상기 웨이퍼에 제공되는 압축 공기를 이용하여 상기 웨이퍼를 냉각함과 동시에, 상기 반도체 제조 장치의 상기 액추에이터를 이용하여 상기 온도 안정화 유닛을 이동시켜, 상기 웨이퍼와 상기 온도 안정화 유닛 사이의 거리가 미리 설정된 범위 내에 포함되도록 실시간으로 제어한다.
예시적인 실시예들에 따른 반도체 제조 장치는 온도 안정화 유닛(temperature stabilizing unit), 압축 공기 발생부, 진공 발생부, 제어부, 액추에이터, 척(chuck), 척 구동부, 및 엣지 센서부를 포함할 수 있다. 회전하는 상기 웨이퍼가 상기 온도 안정화 유닛에 과도하게 근접하여 스크래치가 발생하거나, 상기 웨이퍼가 상기 온도 안정화 유닛과 과도하게 이격되어 냉각 효율이 떨어지지 않도록, 상기 근접 센서, 상기 압력 센서, 상기 제어부 및 상기 액추에이터를 이용해, 상기 웨이퍼와 상기 온도 안정화 유닛 사이의 거리를 일정 범위 내로 유지시킬 수 있다.
상기 웨이퍼의 사전 정렬을 수행하는 동시에, 상기 온도 안정화 유닛의 상기 압축 공기 제공부가 상기 웨이퍼에 상기 압축 공기를 제공하여, 상기 웨이퍼를 적정 온도까지 냉각시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 반도제 제조 장치에 상기 웨이퍼가 로딩되기 전에 상기 웨이퍼 상에 포토 레지스트층을 형성할 때, 상기 웨이퍼의 온도가 상승하며, 이에 따라 후속 공정인 노광 공정을 위해, 상기 웨이퍼의 온도를 냉각 시킬 필요가 있다.
이때, 상기 사전 정렬과 온도 조절(냉각)이 동시에 이루어지므로, 상기 반도제 제조 공정의 공정 시간이 단축되어 효율적인 생산이 가능할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 반도체 제조 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 반도체 제조 장치의 온도 안정화 유닛의 평면도이다.
도 3은 도 1의 반도체 제조 장치의 온도 안정화 유닛 및 제1 내지 제3 액추에이터들의 작동을 설명하기 위한 사시도이다.
도 4a 및 4b는 거리에 따른 온도 안정화 유닛의 위치 보정을 나타낸 단면도들이다.
도 5a 및 5b는 거리에 따른 온도 안정화 유닛의 위치 보정을 나타낸 단면도들이다.
도 6a 및 6b는 압력에 따른 온도 안정화 유닛의 위치 보정을 나타낸 단면도들이다.
도 7a 및 7b는 압력에 따른 온도 안정화 유닛의 위치 보정을 나타낸 단면도들이다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 반도체 제조 장치의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 예시적인 실시예들에 따른 반도체 제조 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상기 반도체 제조 장치는 온도 안정화 유닛(temperature stabilizing unit: 100), 압축 공기 발생부(103), 진공 발생부(105), 제어부(150), 액추에이터(200), 척(chuck: 300), 척 구동부(310), 및 엣지 센서부(400)를 포함할 수 있다.
상기 온도 안정화 유닛(temperature stabilizing unit: 100)은 그 위에 안착되는 웨이퍼(10)의 온도를 특정 온도까지 낮추기 위한 구성일 수 있다. 상기 온도 안정화 유닛(100)은 제1 방향(도 2의 D1 참조) 및 제2 방향(D2)이 이루는 평면 상에서 원형을 가질 수 있다. 상기 온도 안정화 유닛(100)은 그 중심에 개구가 형성되고, 상기 개구를 통해 상기 척(300)이 상기 웨이퍼(10)를 지지할 수 있다.
상기 온도 안정화 유닛(100)의 상면에는 근접 센서(110)가 구비될 수 있다. 상기 근접 센서(110)는 상기 온도 안정화 유닛(100)의 상기 상면에 노출되도록 상기 온도 안정화 유닛(100)의 내부에 배치될 수 있다. 상기 근접 센서(110)는 상기 제어부(150)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 근접 센서(110)는 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 거리를 측정하여, 상기 제어부(150)에 근접 센서 신호를 제공할 수 있다.
예를 들면, 상기 근접 센서(110)는 발광부와 수광부를 포함할 수 있다. 상기 근접 센서(110)는 상기 발광부에서 투사한 빛이 물체에 반사되어 상기 수광부에 흡수된 빛의 양(수광량)을 기준으로 물체의 근접 정보를 판단할 수 있다. 이에 따라, 상기 근접 센서(110)는 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 거리를 측정할 수 있으며, 상기 거리에 대한 정보를 포함하는 상기 근접 센서 신호를 상기 제어부(150)에 제공할 수 있다.
상기 근접 센서(110)는 세개 이상이 상기 온도 안정화 유닛(110)에 설치될 수 있으며, 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 거리를 보다 정확히 측정하기 위해, 상기 세개의 근접 센서는 삼각형 형태로 배치되는 것이 바람직하다. (도 2 참조)
상기 온도 안정화 유닛(100)의 상기 상면에 압축 공기를 제공하는 압축 공기 제공부(102)가 형성될 수 있다. 상기 압축 공기 제공부(102)는 상기 온도 안정화 유닛(100) 상의 상기 웨이퍼(10)에 압축 공기를 제공하여, 상기 웨이퍼(10)의 온도를 적정 수준으로 냉각할 수 있다. 상기 압축 공기 제공부(102)는 압축 공기 관(tube)을 통해 상기 압축 공기 발생부(103)에 연결될 수 있다. 상기 압축 공기 발생부(103)에서 발생한 압축 공기가 상기 압축 공기 관을 통해 상기 압축 공기 제공부(102)를 통해 상기 웨이퍼(10)에 제공될 수 있다.
상기 온도 안정화 유닛(100)의 상기 상면에 진공을 제공하여 상기 압축 공기 제공부(102)에서 제공된 상기 압축 공기를 흡입하는 진공 제공부(104)가 형성될 수 있다. 상기 진공 제공부(104)는 상기 온도 안정화 유닛(100) 상의 상기 웨이퍼(10)에 진공을 제공하여, 상기 압축 공기 제공부(102)에서 제공된 상기 압축 공기를 흡입할 수 있다. 상기 진공 제공부(102)는 진공 관(tube)을 통해 상기 진공 발생부(105)에 연결될 수 있다. 상기 진공 발생부(105)에서 발생한 진공에 의해, 상기 압축 공기 제공부(102)에서 제공된 상기 압축 공기가 상기 진공 제공부(104) 및 상기 진공관을 통해 상기 진공 발생부(105)로 흡입될 수 있다.
상기 압축 공기 발생부(103)는 압축 공기를 발생할 수 있다. 상기 압축 공기 발생부(103)는 상기 압축 공기 제공부(102)와 연결되어, 상기 압축 공기 제공부(102)에 압축 공기를 제공할 수 있다. 상기 압축 공기에 의해 상기 웨이퍼(10)가 냉각될 수 있으며, 상기 압축 공기의 압력은 상기 웨이퍼(10)의 온도 등을 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들면, 상기 압축 공기 발생부(103)는 약 50kPa 내지 150kPa(킬로 파스칼)의 압축 공기를 발생할 수 있다. 바람직하게는 상기 압축 공기 발생부(103)는 약 100kPa(킬로 파스칼) ㅁ500Pa(파스칼)의 압축 공기를 발생할 수 있다. 여기서, 상기 압력 들은 상기 반도체 제조 장치 주변의 대기압에 대한 상대압을 나타낸다.
상기 진공 발생부(105)는 진공을 발생할 수 있다. 상기 진공 발생부(105)는 상기 진공 제공부(103)와 연결되어, 상기 진공 제공부(103)에 진공을 제공할 수 있다. 상기 진공에 의해 상기 압축 공기 제공부(102)에서 제공된 상기 압축 공기가 흡입될 수 있으며, 상기 진공의 진공압은 상기 압축 공기 발생부(103)의 상기 압축 공기의 압력 등을 고려하여 결정할 수 있다. 예를 들면, 상기 진공압은 약 -5kPa 내지 -25kPa 일 수 있다. 바람직하게, 상기 진공압은 약 -12kPa ㅁ 3kPa 일 수 있다. 여기서, 상기 압력 들은 상기 반도체 제조 장치 주변의 대기압에 대한 상대압을 나타낸다.
상기 진공 발생부(105)와 상기 진공 제공부(104) 사이의 상기 진공 관에는 압력 센서(120)가 설치될 수 있다. 상기 압력 센서(120)는 상기 진공 관 내의 압력을 측정할 수 있으며, 상기 진공 제공부(104)가 형성된 상기 온도 안정화 유닛(100)의 바로 아래 배치될 수 있다. 상기 온도 안정화 유닛(100)의 아래, 즉, 상기 웨이퍼(10)가 배치되는 평면인 제1 방향(D1)과 제2 방향(도 2의 D2 참조)이 이루는 평면과 수직한 제3 방향(D3)으로 상기 온도 안정화 유닛(100)과 이격되어 상기 압력 센서(120)가 배치될 수 있다. 상기 압력 센서(120)는 상기 제어부(150)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 압력 센서(120)는 상기 진공 관 내의 압력을 측정하여, 상기 제어부(150)에 압력 센서 신호를 제공할 수 있다.
예를 들면, 상기 압력 센서(120)는 다이어프램형의 압력 센서 칩, 멤브레인 위에 압력 센시티브 회로가 형성된 형태의 반도체 압력 센서 등 일 수 있다. 상기 압력 센서(120)는 상기 진공 광의 압력을 측정하여, 상기 압력에 대한 정보를 포함하는 상기 압력 센서 신호를 상기 제어부(150)에 제공할 수 있다.
상기 제어부(150)는 상기 근접 센서(110) 및 상기 압력 센서(120)로부터 제공 받은 상기 근접 센서 신호 및 상기 압력 센서 신호를 바탕으로, 상기 웨이퍼(10)가 상기 온도 안정화 유닛(100) 상에 적절한 위치에 위치하는 지 여부를 판단할 수 있다. 이에 따라 상기 온도 안정화 유닛(100)이 상기 웨이퍼(10)와 미리 설정된 범위 내로 접근하는 경우, 상기 액추에이터(200)를 작동시켜, 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 거리를 적정 범위 내로 유지할 수 있다.
구체적으로, 상기 근접 센서(110) 및 상기 압력 센서(120)로부터 수신한 상기 근접 센서 신호 및 상기 압력 센서 신호를 바탕으로 상기 웨이퍼(10)의 하면과 상기 온도 안정화 유닛(100)의 상기 상면의 상대적인 위치를 판단할 수 있다. 이를 이용하여, 상기 웨이퍼(10)의 상기 하면 중 상기 온도 안정화 유닛(100)의 상기 상면과 상기 적정 범위를 벗어나도록 접근하는 부분을 찾아내고, 해당 부분이 상기 적정 범위 내로 위치하도록 상기 온도 안정화 유닛(100)의 위치를 상기 액추에이터(200)를 이용하여 이동시킬 수 있다.
상기 액추에이터(200)는 상기 온도 안정화 유닛(100)의 위치를 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 액추에이터(200)는 상기 온도 안정화 유닛(100)을 기울이거나 특정 부분의 높이를 높이거나 낮추도록 구동될 수 있다. 예를 들면, 상기 액추에이터(200)는 상기 온도 안정화 유닛(100)의 가장자리를 따라 배치되는 제1 액추에이터(도 3의 200a 참조), 제2 액추에이터(도 3의 200b 참조) 및 제3 액추에이터(도 3의 200c 참조)를 포함할 수 있고, 상기 제1 내지 제3 액추에이터들이 개별적으로 상기 제어부(150)에 의해 제어되어 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10) 사이의 거리를 조절할 수 있다. 이에 따라 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이 거리가 적정 범위 내에서 실시간으로 보정되고, 따라서, 상기 웨이퍼(10)가 상기 온도 안정화 유닛(100)과 접촉하여 상기 웨이퍼(10)의 상기 하면 상에 스크래치(scratch)가 발생하는 것이 억제되며, 상기 웨이퍼(10)가 상기 온도 안정화 유닛(100)과 과도하게 멀어져 냉각 효과가 반감되는 문제가 방지될 수 있다.
상기 척(chuck: 300)은 상기 온도 안정화 유닛(100)의 중심부를 관통하여, 상기 웨이퍼(10)의 중심을 지지할 수 있다. 상기 척(300)은 상기 척 구동부(310)에 연결되어, 상기 척 구동부(310)에 의해 회전할 수 있다. 이에 따라 상기 척(300)에의해 지지되는 상기 웨이퍼(10)가 회전할 수 있다. 예를 들면, 상기 척(300)은 상기 웨이퍼(10)를 진공흡입력으로 고정하는 포러스 척(porous chuck) 또는 상기 웨이퍼(10)와 전압 차이를 발생하도록 하는 금속 전극 또는 한 쌍의 전극을 포함하는 정전 척(electrostatic cuck) 등 일 수 있다.
상기 척 구동부(310)는 상기 척(300)에 연결되어 상기 척을 회전 시킬 수 있다. 상기 척 구동부(310)는 상기 웨이퍼(10)가 상기 압축 공기에 의해 냉각되는 동안, 사전 정렬(pre-alignment)를 수행하기 위해, 상기 웨이퍼(10)를 회전시키도록, 상기 척(300)을 구동할 수 있다.
상기 엣지 센서부(400)는 상기 온도 안정화 유닛(100)의 일측에 배치되어, 상기 웨이퍼(10)의 위치를 감지할 수 있는 감지 센서를 포함할 수 있다. 상기 엣지 센서부(400)가 상기 웨이퍼(10)의 위치를 감지함에 따라, 센터링 유닛(미도시)을 이용하여 상기 웨이퍼(10)의 위치를 이동 시켜, 상기 웨이퍼(10)의 중심 위치를 사전 정렬(pre-alignment)할 수 있다.
예를 들면, 상기 감지 센서는 상기 에지를 광원을 이용하여 감지하는 센서로서, 광원(410) 및 광원 센서(420)를 포함할 수 있다. 상기 광원(410)에서 발생하는 광을 상기 광원 센서(420)가 수광하여 상기 웨이퍼(10)의 위치를 센싱할 수 있다. 이때, 상기 척(300)에 의해 상기 웨이퍼(10)를 회전시킴으로써, 상기 웨이퍼(10)의 가장자리에 미리 형성되어 있는 노치나 오리엔테이션 플랫(orientation flat) 등의 노치 부분을 검지하고, 이것을 기초로 상기 센터링 유닛을 이용하여 상기 웨이퍼(10)의 위치를 정렬(센터링(centering))할 수 있다.
일반적으로 반도체 장치를 제조하기 위해서는, 포토 레지스트층이 형성된 상기 웨이퍼(10)에 노광 장비를 이용한 노광 공정이 필요하다. 이를 위해, 상기 웨이퍼(10) 상에 상기 포토 레지스트층을 형성한 후, 상기 노광 공정 전에 상기 웨이퍼(10)의 위치를 미리 정렬하기 위한 사전 정렬(pre-alignment)을 수행할 수 있다. 이때, 본 발명에 따른 상기 반도체 제조 장치가 사용될 수 있으며, 상기 반도체 제조 장치를 이용하여, 상기 웨이퍼(10)를 사전 정렬함과 동시에, 상기 웨이퍼(10)의 온도를 적절한 온도까지 낮추기 위한 온도 조절이 수행될 수 있다.
상기 사전 정렬은 위에서 설명한 바와 같이, 상기 웨이퍼(10)가 회전하는 동안, 상기 웨이퍼(10)의 상기 가장자리의 상기 노치 부분을 상기 엣지 센서부(400)가 감지하고, 이것을 기초로 상기 센터링 유닛을 이용하여 상기 웨이퍼(10)의 위치를 정렬할 수 있다.
이때, 본 실시예에 따르면, 회전하는 상기 웨이퍼(10)가 상기 온도 안정화 유닛(100)에 과도하게 근접하여 스크래치가 발생하거나, 상기 웨이퍼(10)가 상기 온도 안정화 유닛(100)과 과도하게 이격되어 냉각 효율이 떨어지지 않도록, 상기 근접 센서(110), 상기 압력 센서(120), 상기 제어부(150) 및 상기 액추에이터(200)를 이용해, 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 거리를 일정 범위 내로 유지시킬 수 있다.
상기 웨이퍼(10)의 사전 정렬을 수행하는 동시에, 상기 온도 안정화 유닛(100)의 상기 압축 공기 제공부(102)가 상기 웨이퍼(10)에 상기 압축 공기를 제공하여, 상기 웨이퍼(10)를 적정 온도까지 냉각시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 반도제 제조 장치에 상기 웨이퍼(10)가 로딩되기 전에 상기 웨이퍼(10) 상에 포토 레지스트층을 형성할 때, 상기 웨이퍼(10)의 온도가 상승하며, 이에 따라 후속 공정인 노광 공정을 위해, 상기 웨이퍼(10)의 온도를 냉각 시킬 필요가 있다.
이때, 상기 사전 정렬과 온도 조절(냉각)이 동시에 이루어지므로, 상기 반도제 제조 공정의 공정 시간이 단축되어 효율적인 생산이 가능할 수 있다.
도 2는 도 1의 반도체 제조 장치의 온도 안정화 유닛의 평면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 온도 안정화 유닛(100)의 상면 상에는 복수의 압축 공기 제공부(102)들 및 진공 제공부(104)들이 구비될 수 있다. 상기 압축 공지 제공부(102)들 및 상기 진공 제공부(104)들은 상기 온도 안정화 유닛(100)의 상기 상면 상에 일정한 패턴으로 배열될 수 있다. 예를 들면, 상기 압축 공지 제공부(102)들 및 상기 진공 제공부(104)들은 상기 온도 안정화 유닛(100)의 상기 상면 상에 동심원을 따라 번갈아 가며 배열될 수 있다.
상기 온도 안정화 유닛(100)의 상기 상면 상에는 근접 센서가 배치될 수 있다. 상기 근접 센서는 제1 근접 센서(110a), 제2 근접 센서(110b), 제3 근접 센서(110c), 제4 근접 센서(110d), 제5 근접 센서(110e) 및 제6 근접 센서(110f)를 포함할 수 있다. 상기 제1 근접 센서(110a), 상기 제2 근접 센서(110b) 및 상기 제3 근접 센서(110c)는 상기 온도 안정화 유닛(100)의 중심과 일치하는 중심을 갖는 삼각형 형태로 배치될 수 있다. 추가적으로 상기 제4 근접 센서(110d), 상기 제5 근접 센서(110e) 및 상기 제6 근접 센서(110f)도 상기 온도 안정화 유닛(100)의 상기 중심과 일치하는 중심을 갖는 삼각형 형태로 배치될 수 있으며, 상기 제1 근접 센서(110a), 상기 제2 근접 센서(110b) 및 상기 제3 근접 센서(110c)가 이루는 삼각형과 크기와 배치 방향이 다를 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제6 근접 센서들(110a, 110b, 110c, 110d, 110e, 110f)을 이용하여, 웨이퍼(도 1의 10 참조)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 거리를 상기 웨이퍼의 각각의 위치마다 보다 정확하게 센싱할 수 있다.
상기 온도 안정화 유닛(100)에는 복수의 압력 센서들이 구비될 수 있다. 상기 압력 센서는 제1 압력 센서(120a), 제2 압력 센서(120b), 제3 압력 센서(120c), 제4 압력 센서(120d), 제5 압력 센서(120e) 및 제6 압력 센서(120f)를 포함할 수 있다. 상기 제1 압력 센서(120a), 상기 제2 압력 센서(120b) 및 상기 제3 압력 센서(120c)는 상기 온도 안정화 유닛(100)의 중심과 일치하는 중심을 갖는 삼각형 형태로 배치될 수 있다. 추가적으로 상기 제4 압력 센서(120d), 상기 제5 압력 센서(120e) 및 상기 제6 압력 센서(120f)는 상기 온도 안정화 유닛(100)의 상기 중심과 일치하는 중심을 갖는 삼각형 형태로 배치될 수 있으며, 상기 제1 압력 센서(120a), 상기 제2 압력 센서(120b) 및 상기 제3 압력 센서(120c)가 이루는 삼각형과 크기와 배치 방향이 다를 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 내지 제6 압력 센서들(120a, 120b, 120c, 120d, 120e, 120f)을 이용하여, 상기 웨이퍼의 각각의 위치에 대응하는 압력을 보다 정확하게 센싱할 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 온도 안정화 유닛(100)에 6개의 근접 센서 및 6개의 압력 센서가 배치되는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 상기 근접 센서 및 상기 압력 센서는 적절한 수가 적절한 위치에 배치될 수 있다.
도 3은 도 1의 반도체 제조 장치의 온도 안정화 유닛 및 제1 내지 제3 액추에이터들의 작동을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 반도체 제조 장치의 상기 온도 안정화 유닛(100)의 가장자리를 따라 상기 온도 안정화 유닛(100)에 상기 제1 액추에이터(200a), 상기 제2 액추에이터(200b) 및 상기 제3 액추에이터(200c)가 연결될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 액추에이터들(200a, 200b, 200c)는 상기 온도 안정화 유닛(100)의 위치를 이동시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 액추에이터(200)는 상기 온도 안정화 유닛(100)을 제1 및 제2 방향(D1, D2)이 이루는 평면에 대해서 소정 각도 기울이거나, 상기 온도 안정화 유닛(100)의 특정 부분의 높이를 높이거나 낮추도록 구동될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 액추에이터들(200a, 200b, 200c)은 개별적으로 제어부(도 1의 150 참조)에 의해 제어되어 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10) 사이의 거리를 조절할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 액추에이터들(200a, 200b, 200c)은 각각 전기, 유압, 압축 공기 등을 이용하여 선형 운동이 가능한 리니어 액추에이터일 수 있다. 예를 들면, 상기 리니어 액추에이터는 자기장을 이용한 솔레노이드 액추에이터일 수 있다.
본 실시예에서는 상기 온도 안정화 유닛(100)이 3개의 액추에이터들에 의해 이동되는 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않는다. 상기 온도 안정화 유닛(100)이 필요에 따라 움직일 수 있도록 상기 제어부(150)에 의해 제어되는 적절한 수의 액추에이터가 적절한 위치에 배치될 수 있다.
도 4a 및 4b는 거리에 따른 온도 안정화 유닛의 위치 보정을 나타낸 단면도들이다.
도 4a를 참조하면, 웨이퍼(10)는 척(300)에 의해 지지 되면서, 척 구동부(310)에 의해 상기 척(300)이 회전됨에 따라 회전될 수 있다. 이때 상기 온도 안정화 유닛(100)의 근접 센서(110)에 의해, 복수의 지점에서 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 거리를 측정할 수 있다. 도 4a에서는 제1 지점에서의 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10) 사이의 거리인 제1 간격(d1) 보다, 제2 지점에서의 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10) 사이의 거리인 제2 간격(d2)이 더 작은 경우이다. 이는 상기 웨이퍼(10) 자체가 뒤틀려, 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10) 사이의 거리가 균일하지 않은 경우, 상기 웨이퍼(10)가 전체적으로 기울어져 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10) 사이의 거리가 균일하지 않은 경우 등에 의해 발생할 수 있다.
이때, 상기 제1 간격(d1)은 미리 설정된 범위 내에 포함되고, 상기 제2 간격(d2)은 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우라면, 제어부(도 1의 150 참조)가 액추에이터(200a, 200b)를 구동시켜 상기 온도 안정화 유닛(100)의 위치 보정이 이루어 질 수 있다.
도 4b를 참조하면, 제1 액추에이터(200a)의 높이는 그대로 유지하고, 제2 액추에이터(200b)의 높이를 낮추어, 즉 상기 제2 액추에이터(200b)를 제3 방향(D3)과 반대 방향으로 이동시켜 상기 제2 지점에서의 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10) 사이의 거리를 증가시킬 수 있다. 이에 따라 상기 제2 간격(d2)이 상기 미리 설정된 범위 내에 포함되도록 할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 근접 센서(110)를 이용하여, 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 거리가 멀어져, 상기 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우, 상기 제어부가 상기 액추에이터(200a, 200b)를 적절히 작동시켜, 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 거리를 상기 미리 설정된 범위 내로 보정할 수 있다. 상기 보정은 상기 근접 센서(110)와 상기 제어부(150) 및 상기 액추에이터(200a, 200b)에 의해 실시간으로 수행되므로, 상기 반도체 제조 장치가 구동 되는 동안 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 거리가 계속적으로 보정될 수 있다.
이때, 상기 미리 설정된 범위는 약 17um(마이크로미터) 내지 약 43um 일 수 있다. 바람직하게는 상기 미리 설정된 범위는 약 25um 내지 35um 일 수 있다.
한편, 도면상에는 상기 웨이퍼(10)가 평평한 채로 기울어져 있는 것으로 도시되어 있으나, 상기 웨이퍼(10)가 평면상에서 뒤틀림에 의해 부분적으로 상기 온도 안정화 유닛(100)과의 거리가 가까워 지는 경우도 이와 유사한 방법으로 상기 온도 안정화 유닛(100)의 위치 보정이 가능하다.
도 5a 및 5b는 거리에 따른 온도 안정화 유닛의 위치 보정을 나타낸 단면도들이다.
도 5a를 참조하면, 상기 웨이퍼(10)는 상기 척(300)에 의해 지지 되면서, 상기 척 구동부(310)에 의해 상기 척(300)이 회전됨에 따라 회전될 수 있다. 이때 상기 온도 안정화 유닛(100)의 근접 센서(110)에 의해, 복수의 지점에서 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 거리를 측정할 수 있다. 도 5a에서는 제1 지점에서의 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10) 사이의 거리인 제1 간격(d1)이 제2 지점에서의 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10) 사이의 거리인 제2 간격(d2)이 더 큰 경우이다. 이는 상기 웨이퍼(10) 자체가 뒤틀려, 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10) 사이의 거리가 균일하지 않은 경우, 상기 웨이퍼(10)가 전체적으로 기울어져 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10) 사이의 거리가 균일하지 않은 경우 등에 의해 발생할 수 있다.
이때, 상기 제2 간격(d2)은 미리 설정된 범위 내에 포함되고, 상기 제1 간격(d1)은 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우라면, 상기 제어부가 상기 액추에이터(200a, 200b)를 구동시켜 상기 온도 안정화 유닛(100)의 위치 보정이 이루어 질 수 있다.
도 5b를 참조하면, 상기 제2 액추에이터(200b)의 높이는 그대로 유지하고, 상기 제1 액추에이터(200a)의 높이를 높여, 즉 상기 제1 액추에이터(200b)를 제3 방향(D3)으로 이동시켜 상기 제1 지점에서의 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10) 사이의 거리를 감소시킬 수 있다. 이에 따라 상기 제1 간격(d1)이 상기 미리 설정된 범위 내에 포함되도록 할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 근접 센서(110)를 이용하여, 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 거리가 멀어져, 상기 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우, 상기 제어부가 상기 액추에이터(200a, 200b)를 적절히 작동시켜, 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 거리를 상기 미리 설정된 범위 내로 보정할 수 있다. 상기 보정은 상기 근접 센서(110)와 상기 제어부(150) 및 상기 액추에이터(200a, 200b)에 의해 실시간으로 수행되므로, 상기 반도체 제조 장치가 구동 되는 동안 상기 온도 안정화 유닛(100)의 위치를 실시간으로 보정함에 따라, 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10) 사이의 거리가 계속적으로 보정될 수 있다.
이때, 상기 미리 설정된 범위는 약 17um(마이크로미터) 내지 약 43um 일 수 있다. 바람직하게는 상기 미리 설정된 범위는 약 25um 내지 약 35um 일 수 있다.
한편, 도면상에는 상기 웨이퍼(10)가 평평한 채로 기울어져 있는 것으로 도시되어 있으나, 상기 웨이퍼(10)가 평면상에서 뒤틀림에 의해 부분적으로 상기 온도 안정화 유닛(100)과의 거리가 멀어 지는 경우도 이와 유사한 방법으로 상기 온도 안정화 유닛(100)의 위치 보정이 가능하다.
도 6a 및 6b는 압력에 따른 온도 안정화 유닛의 위치 보정을 나타낸 단면도들이다.
도 6a를 참조하면, 상기 웨이퍼(10)는 상기 척(300)에 의해 지지 되면서, 상기 척 구동부(310)에 의해 상기 척(300)이 회전됨에 따라 회전될 수 있다. 이때 상기 온도 안정화 유닛(100)의 압력 센서(도 1의 120 참조)에 의해, 복수의 지점에서 압력을 측정할 수 있다. 상기 압력은 도 1에서 설명한 바와 같이, 진공 제공부(도 1의 104 참조)와 진공 발생부(도 1의 105 참조) 사이의 진공 관 내에 압력을 측정할 수 있다. 상기 압력 센서(120)가 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이에 위치하는 경우, 압축 공기 발생부(103)에서 발생하는 압축공기에 의해, 정확한 압력을 측정하기 어려우며, 따라서, 상기 압력 센서는 상기 진공 제공부와 상기 진공 발생부 사이에 배치되는 것이 바람직하다.
도 6a에서는 제2 지점에서의 압력인 제2 압력(P2)이 제1 지점에서의 압력인 제1 압력(P1)보다 더 작은 경우이다. 이는 상기 웨이퍼(10) 자체가 뒤틀려, 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10) 사이의 거리가 균일하지 않은 경우, 상기 웨이퍼(10)가 전체적으로 기울어져 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10) 사이의 거리가 균일하지 않은 경우, 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 압력이 불안정한 경우 등에 의해 발생할 수 있다.
이때, 상기 제1 압력(P1)은 미리 설정된 범위 내에 포함되고, 상기 제2 압력(P2)은 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우라면, 상기 제어부가 상기 액추에이터(200a, 200b)를 구동시켜 상기 온도 안정화 유닛(100)의 위치 보정이 이루어 질 수 있다.
도 6b를 참조하면, 제1 액추에이터(200a)의 높이는 그대로 유지하고, 제2 액추에이터(200b)의 높이를 낮추어, 즉 상기 제2 액추에이터(200b)를 제3 방향(D3)과 반대 방향으로 이동시켜 상기 제2 지점에서의 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10) 사이의 거리를 증가시킬 수 있다. 이에 따라 상기 제2 부분의 압력이 과도하게 낮아져 상기 웨이퍼(10)가 상기 온도 안정화 유닛(100)에 근접하여 상기 웨이퍼(10)의 하면에 스크래치가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 압력 센서를 이용하여, 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 압력이 과도하게 낮아져, 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100)이 근접하게 되는 경우, 상기 제어부가 상기 액추에이터(200a, 200b)를 적절히 작동시켜, 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 거리를 적절하게 보정할 수 있다. 상기 보정은 상기 근접 센서(110)와 상기 제어부(150) 및 상기 액추에이터(200a, 200b)에 의해 실시간으로 수행되므로, 상기 반도체 제조 장치가 구동 되는 동안 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 거리가 계속적으로 보정될 수 있다.
이때, 상기 압력 센서가 측정하는 상기 압력은 미리 설정된 범위 내에서 유지할 수 있도록 상기 제어부가 구동될 수 있으며, 상기 압력 센서가 측정하는 상기 압력의 상기 미리 설정된 범위는 약 -5kPa 내지 -25kPa 일 수 있다. 바람직하게, 상기 압력의 상기 미리 설정된 범위는 약 -12kPa ㅁ 3kPa 일 수 있다.
한편, 도면상에는 상기 웨이퍼(10)가 평평한 채로 기울어져 있는 것으로 도시되어 있으나, 상기 웨이퍼(10)가 평면상에서 뒤틀림에 의해 부분적으로 상기 온도 안정화 유닛(100)과의 거리가 가까워 지는 경우도 이와 유사한 방법으로 상기 온도 안정화 유닛(100)의 위치 보정이 가능하다.
도 7a 및 7b는 압력에 따른 온도 안정화 유닛의 위치 보정을 나타낸 단면도들이다.
도 7a를 참조하면, 상기 웨이퍼(10)는 상기 척(300)에 의해 지지 되면서, 상기 척 구동부(310)에 의해 상기 척(300)이 회전됨에 따라 회전될 수 있다. 이때 상기 온도 안정화 유닛(100)의 압력 센서(도 1의 120 참조)에 의해, 복수의 지점에서 압력을 측정할 수 있다.
도 7a에서는 제1 지점에서의 압력인 제1 압력(P1)이 제2 지점에서의 압력인 제2 압력(P2)보다 더 큰 경우이다. 이는 상기 웨이퍼(10) 자체가 뒤틀려, 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10) 사이의 거리가 균일하지 않은 경우, 상기 웨이퍼(10)가 전체적으로 기울어져 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10) 사이의 거리가 균일하지 않은 경우, 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 압력이 불안정한 경우 등에 의해 발생할 수 있다.
이때, 상기 제2 압력(P2)은 미리 설정된 범위 내에 포함되고, 상기 제1 압력(P1)은 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우라면, 상기 제어부가 상기 액추에이터(200a, 200b)를 구동시켜 상기 온도 안정화 유닛(100)의 위치 보정이 이루어 질 수 있다.
도 7b를 참조하면, 제2 액추에이터(200b)의 높이는 그대로 유지하고, 제1 액추에이터(200a)의 높이를 높여, 즉 상기 제1 액추에이터(2001)를 제3 방향(D3)으로 이동시켜 상기 제1 지점에서의 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10) 사이의 거리를 감소시킬 수 있다. 이에 따라 상기 제2 부분의 압력이 과도하게 높아져 상기 웨이퍼(10)가 상기 온도 안정화 유닛(100)으로부터 과도하게 멀어져 상기 웨이퍼(10)의 냉각 효과가 감소되는 문제를 해결할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 압력 센서를 이용하여, 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 압력이 과도하게 높아져, 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100)이 과도하게 멀어지게 되는 경우, 상기 제어부가 상기 액추에이터(200a, 200b)를 적절히 작동시켜, 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 거리를 적절하게 보정할 수 있다. 상기 보정은 상기 근접 센서(110)와 상기 제어부(150) 및 상기 액추에이터(200a, 200b)에 의해 실시간으로 수행되므로, 상기 반도체 제조 장치가 구동 되는 동안 상기 온도 안정화 유닛(100)의 위치가 계속적으로 보정될 수 있다.
이때, 상기 압력 센서가 측정하는 상기 압력은 미리 설정된 범위 내에서 유지할 수 있도록 상기 제어부가 구동될 수 있으며, 상기 압력 센서가 측정하는 상기 압력의 상기 미리 설정된 범위는 약 -5kPa 내지 -25kPa 일 수 있다. 바람직하게, 상기 압력의 상기 미리 설정된 범위는 약 -12kPa ㅁ 3kPa 일 수 있다.
또한, 상기 액추에이터(200a, 200b)의 작동은 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10)사이의 거리가 상기 미리 설정된 범위(도 5a 내지 도 6b의 설명 참조) 내에 포함되는 범위에서만 작동되도록 할 수 있다. 즉, 상기 온도 안정화 유닛(100)의 위치는 상기 압력 센서가 측정하는 상기 압력에 기초하여 위치가 보정되나, 상기 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10)사이의 거리가 상기 미리 설정된 범위인 약 17um(마이크로미터) 내지 약 43um (바람직하게는 약 25um 내지 약 35um) 내에 포함되도록 하는 범위에서만 수행되도록 할 수 있다.
한편, 도면상에는 상기 웨이퍼(10)가 평평한 채로 기울어져 있는 것으로 도시되어 있으나, 상기 웨이퍼(10)가 평면상에서 뒤틀림에 의해 부분적으로 상기 온도 안정화 유닛(100)과의 거리가 가까워 지는 경우도 이와 유사한 방법으로 상기 온도 안정화 유닛(100)의 위치 보정이 가능하다.
도 4a 내지 도 7b에 따르면, 본 실시예들에 따른 반도체 제조 장치는 상이 온도 안정화 유닛(100)과 상기 웨이퍼(10) 사이의 거리를 바탕으로, 또는 측정된 압력을 바탕으로 상기 온도 안정화 유닛(100)의 위치를 보정할 수 있다.
또한, 상기 거리를 바탕으로 한 보정 및 상기 측정된 압력을 바탕으로 하는 보정이 복합적으로 적용되어 상기 온도 안정화 유닛(100)의 위치를 보정할 수 있다.
예를 들면, 상기 반도체 제조 장치는 상기 거리를 바탕으로 한 보정에 의해 상기 온도 안정화 유닛(100)의 위치를 보정할 수 있다 이와 동시에, 상기 측정된 압력을 바탕으로 한 보정에 의해 상기 온도 안정화 유닛(110)의 위치를 보정하되, 상기 웨이퍼(10)와 상기 온도 안정화 유닛(100) 사이의 거리가 미리 설정된 범위 내에서만 상기 온도 안정화 유닛(110)이 이동하도록 할 수 있다.
도 8은 예시적인 실시예들에 따른 반도체 제조 장치의 구동 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8을 참조하면, 상기 반도체 제조 장치의 구동 방법은 웨이퍼 로딩 단계(S100), 웨이퍼 냉각 및 사전 정렬 단계(S200) 및 후속 공정 단계(S300)를 포함할 수 있다.
상기 반도체 제조 장치는 온도 안정화 유닛(도 1의 100 참조), 압축 공기 발생부(도 1의 103 참조), 진공 발생부(도 1의 105 참조), 근접 센서(도 1의 110), 압력 센서(도 1의 120), 제어부(도 1의 150 참조), 액추에이터(도 1의 200 참조), 척(도 1의 300 참조), 척 구동부(도 1의 310 참조), 및 엣지 센서부(도 1의 400 참조)를 포함할 수 있다.
상기 웨이퍼 로딩 단계(S100)에서는, 상기 반도체 제조 장치에 웨이퍼가 안착될 수 있다. 구체적으로, 상기 반도체 제조 장치의 상기 척 상에 상기 웨이퍼가 안착될 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼는 상기 척에 안착되기 전에, 상기 웨이퍼 상에 포토 레지스트층이 형성될 수 있다. 상기 포토 레지스트층은 스핀 코팅(spin coating) 등의 방법으로 형성될 수 있으며, 이때, 상기 웨이퍼의 온도가 상승하며, 이에 따라 후속 공정인 노광 공정을 위해, 상기 웨이퍼의 온도를 냉각 시킬 필요가 있다.
상기 웨이퍼 냉각 및 사전 정렬 단계(S200)에서는, 상기 웨이퍼가 냉각됨과 동시에 상기 노광 공정을 위한 상기 웨이퍼의 사전 정렬(pre-alignment)이 수행될 수 있다.
구체적으로, 상기 압축 공기 제공부는 상기 온도 안정화 유닛 상의 상기 웨이퍼에 압축 공기를 제공하여, 상기 웨이퍼의 온도를 적정 수준으로 냉각할 수 있다. 상기 압축 공기 제공부는 압축 공기 관(tube)을 통해 상기 압축 공기 발생부에 연결될 수 있다. 상기 압축 공기 발생부에서 발생한 압축 공기가 상기 압축 공기 관을 통해 상기 압축 공기 제공부를 통해 상기 웨이퍼에 제공될 수 있다. (S210)
또한, 상기 사전 정렬은 상기 척에 의해 상기 웨이퍼를 회전시킴으로써, 상기 웨이퍼의 가장자리에 미리 형성되어 있는 노치나 오리엔테이션 플랫(orientation flat) 등의 노치 부분을 상기 엣지 센서부를 이용하여 검지하고, 이것을 기초로 센터링 유닛을 이용하여 상기 웨이퍼의 위치를 정렬(센터링(centering))할 수 있다. 이때, 상기 반도체 제조 장치의 상기 액추에이터를 이용하여 상기 온도 안정화 유닛을 이동시켜, 상기 웨이퍼와 상기 온도 안정화 유닛 사이의 거리가 미리 설정된 범위 내에 포함되도록 실시간으로 제어할 수 있다. (S220)
이때, 상기 근접 센서는 상기 온도 안정화 유닛의 상면 상에 적어도 3개 이상의 복수개가 구비 되어, 상기 온도 안정화 유닛과 상기 웨이퍼 사이의 거리를 다양한 지점에서 측정할 수 있다. 상기 액추에이터를 이용하여 상기 온도 안정화 유닛을 이동시켜, 상기 웨이퍼와 상기 온도 안정화 유닛 사이의 거리가 미리 설정된 범위 내에 포함되도록 실시간으로 제어할 수 있다. (S230)
또한, 상기 진공 발생부와 상기 진공 제공부 사이의 상기 진공 관에는 상기 압력 센서가 설치될 수 있다. 상기 압력 센서는 상기 진공 관 내의 압력을 측정할 수 있으며, 압력 센서 신호를 상기 제어부에 제공할 수 있다. 상기 제어부는 상기 압력 센서 신호를 바탕으로, 측정된 압력이 미리 정해진 범위를 벗어나는 것으로 판단되는 부분에 대해, 상기 액추에이터를 작동시켜, 상기 측정된 압력이 상기 미리 정해진 범위 내에 포함되도록 상기 온도 안정화 유닛의 위치를 보정할 수 있다.
여기서, 상기 압축 공기 발생부는 약 50kPa 내지 150kPa(킬로 파스칼)의 압축 공기를 발생할 수 있다. 바람직하게는 상기 압축 공기 발생부는 약 100kPa ㅁ500Pa(파스칼)의 압축 공기를 발생할 수 있다. 상기 진공압은 약 -5kPa 내지 -25kPa 일 수 있다. 바람직하게, 상기 진공압은 약 -12kPa ㅁ 3kPa 일 수 있다. 여기서, 상기 압력 들은 상기 반도체 제조 장치 주변의 대기압에 대한 상대압을 나타낸다. 상기 웨이퍼와 상기 온도 안정화 유닛 사이의 거리의 상기 미리 설정된 범위는 약 17um(마이크로미터) 내지 약 43um 일 수 있다. 바람직하게는 상기 미리 설정된 범위는 약 25um 내지 35um 일 수 있다.
상기 후속 공정 단계(S300)에서는, 후속 공정이 진행될 수 있다. 예를 들면, 반도체 제조를 위해 상기 웨이퍼의 상기 포토 레지스트층을 노광 장비를 이용해 노광 공정을 진행 할 수 있다. 이때, 상기 웨이퍼는 이미 적정 온도로 냉각된 상태이며, 사전 정렬을 마친 상태가 되어 효율적인 반도체 제조가 가능하다.
설명한 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 제조 장치 및 상기 반도체 제조 장치의 구동 방법은 메모리 소자, 로직 소자 등의 반도체 제조에 적용될 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 온도 안정화 유닛 102: 압축 공기 제공부
103: 압축 공기 발생부 104: 진공 제공부
105: 진공 발생부 110: 근접 센서
120: 압력 센서 150: 제어부
200: 액추에이터 300: 척
310: 척 구동부 400: 엣지 센서부
10: 웨이퍼

Claims (10)

  1. 온도 안정화 유닛, 척, 상기 온도 안정화 유닛에 연결된 액추에이터 및 상기 액추에이터를 제어하는 제어부를 포함하는 반도체 제조 장치의 상기 척 상에 웨이퍼를 안착시키는 웨이퍼 로딩 단계;
    상기 웨이퍼를 냉각함과 동시에 상기 웨이퍼의 위치를 정렬(alignment)하는 웨이퍼 냉각 및 사전 정렬(pre-alignment) 단계; 및
    냉각되고 정렬된 상기 웨이퍼 상에 필요한 공정을 진행하는 후속 공정 단계를 포함하고,
    상기 웨이퍼 냉각 및 사전 정렬 단계는
    상기 반도체 제조 장치의 상기 온도 안정화 유닛의 압축 공기 제공부에서 상기 웨이퍼에 제공되는 압축 공기를 이용하여 상기 웨이퍼를 냉각함과 동시에,
    상기 반도체 제조 장치의 상기 액추에이터를 이용하여 상기 온도 안정화 유닛을 이동시켜, 상기 웨이퍼와 상기 온도 안정화 유닛 사이의 거리가 미리 설정된 범위 내에 포함되도록 실시간으로 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 구동 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 반도체 제조 장치는 상기 웨이퍼와 상기 온도 안정화 유닛 사이의 거리를 측정하는 근접 센서를 더 포함하고,
    측정된 상기 웨이퍼와 상기 온도 안정화 유닛 사이의 거리를 바탕으로 상기 온도 안정화 유닛의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 구동 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 근접 센서는 상기 온도 안정화 유닛의 상면 상에 적어도 3개 이상의 복수개가 구비 되어, 상기 온도 안정화 유닛과 상기 웨이퍼 사이의 거리를 다양한 지점에서 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 구동 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 반도체 제조 장치는
    상기 온도 안정화 유닛의 상면에 형성되고 상기 웨이퍼에 압축 공기를 제공하는 압축 공기 제공부;
    상기 압축 공기 제공부에 연결되고 상기 압축 공기를 생성하여 상기 압축 공기 제공부에 제공하는 압축 공기 발생부;
    상기 상면에 형성되고 진공을 제공하여 상기 압축 공기 제공부에서 제공된 상기 압축 공기를 흡입하는 진공 제공부;
    상기 진공 제공부에 연결되고 상기 진공을 생성하는 진공 발생부; 및
    상기 진공 제공부와 상기 진공 발생부를 연결하는 진공 관 내 압력을 측정하고 압력 센서 신호를 생성하여, 상기 제어부에 상기 압력 센서 신호를 제공하는 압력 센서를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 압력 센서 신호를 바탕으로, 측정된 압력이 미리 정해진 범위를 벗어나는 것으로 판단되는 부분에 대해, 상기 액추에이터를 작동시켜, 상기 측정된 압력이 상기 미리 정해진 범위 내에 포함되도록 상기 온도 안정화 유닛의 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 구동 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 온도 안정화 유닛의 위치는 상기 웨이퍼와 상기 온도 안정화 유닛 사이의 거리가 미리 정해진 범위 내로 포함되는 범위 내에서만 보정되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 구동 방법.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 측정된 압력의 상기 미리 정해진 범위는 -12kPa(킬로 파스칼) ㅁ 3kPa 인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 구동 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 압축 공기 생성부는 100kPa(킬로 파스칼) ㅁ500Pa(파스칼)의 압축 공기를 발생하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 구동 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 반도체 제조 장치는 상기 온도 안정화 유닛의 일측에 배치되어 상기 웨이퍼의 위치를 센싱하는 엣지 센서를 더 포함하고,
    상기 웨이퍼 냉각 및 사전 정렬 단계는
    상기 웨이퍼를 회전시켜 상기 웨이퍼의 가장자리에 미리 형성되어 있는 노치나 오리엔테이션 플랫(orientation flat) 등의 노치 부분을 상기 엣지 센서가 검지하는 단계; 및
    상기 엣지 센서가 검지한 상기 노치 부분의 위치를 바탕으로 상기 웨이퍼의 위치를 정렬하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 구동 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 액추에이터는 상기 온도 안정화 유닛의 가장자리를 따라 배치되는 제1 액추에이터, 제2 액추에이터 및 제3 액추에이터를 포함하여, 상기 온도 안정화 유닛을 상기 평면에 대해서 소정 각도 기울일 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 구동 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 범위는 25um(마이크로미터) 내지 35um 인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치의 구동 방법.

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