반도체 디바이스 제조용 노광 설비{Photolithograph equpiment for fabricating semiconductor device}

본 발명은 반도체 디바이스 제조용 노광 설비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노광 공정이 진행되는 웨이퍼가 파티클에 오염되는 것을 방지하여 패턴 형성 도중 파티클에 의한 공정 불량이 발생하지 않도록 한 반도체 디바이스 제조용 노광 설비에 관한 것이다.

최근들어 급속한 기술 개발이 진행되고 있는 반도체 제품은 단위 면적당 저장되는 데이터의 양 및 단위 시간당 데이터를 처리하는 처리 속도가 점차 빨라지도록 개발되고 있는 실정으로, 이와 같은 반도체 제품은 방대한 데이터를 단시간내 처리함으로써 고유의 성능을 발휘하는 전기, 전자, 우주 항공산업 등에 의하여 제작되는 거의 대부분의 산업 기기에 장착되고 있는 실정이다.

이와 같은 역할을 하는 반도체 제품은 순수 실리콘 웨이퍼를 제작하는 공정, 웨이퍼에 반도체 칩을 제작하는 공정, 반도체 칩을 검사 및 리페어 하는 공정, 반도체 칩을 패키징 하는 공정을 거쳐 제작되는 바, 특히 이들 중 반도체 칩을 제작하는 공정은 매우 정밀한 반도체 박막 공정을 여러번 반복하여 진행된다.

이때, 정밀한 패턴을 갖는 반도체 박막을 형성하기 위해서는 웨이퍼에 소정 박막, 예를 들면, 산화막, 질화막 등을 소정 두께로 형성한 후, 광에 반응하여 화학적 성질이 바뀌는 특성을 갖는 포토레지스트라 불리우는 물질을 웨이퍼의 상면에 균일하게 도포한 후, 웨이퍼 중 패턴이 형성될 부분을 레티클이라 불리우는 패턴 마스크를 이용하여 노광시킴으로써 패턴이 형성될 부분에 형성된 포토레지스트를 제거한 후, 개구된 부분을 에천트에 의하여 식각 또는 별도의 박막 물질을 증착, 불순물을 주입하는 일련의 공정을 거쳐야 한다.

이때, 패턴이 형성될 부분을 정밀하게 개구시키기 위해서는 통상 스텝퍼(stepper)라 불리우는 노광 장비가 사용되는 바, 노광 공정을 진행하는 스텝퍼는 매우 짧은 파장을 방출하는 광원, 광원의 하부에 놓여지며 소정 패턴에 해당하는 부분만 광을 통과시키는 레티클, 레티클을 통과한 광이 광학적으로 축소되어 웨이퍼의 소정 부분에 도달하도록 하는 축소투영렌즈 및 웨이퍼를 고정하는 웨이퍼 고정 척 및 웨이퍼 레벨링 장치가 기본적인 구성요소로 설치된다.

그러나, 최근들어 이와 같은 노광 장비에 의하여 구현하는 반도체 디바이스의 패턴의 선폭이 약 0.1㎛ 내외로 매우 미세해지면서 도 1에 도시된 바와 같이 약 0.1㎛ 보다 큰 크기를 갖는 파티클(10)이 웨이퍼(20)에 스피너(spinner) 등의 설비에 의하여 형성된 포토레지스트 박막(30) 중 개구(35)가 형성될 부분(35a)에 안착될 경우, 레티클(40)의 개구(45)를 통하여 노광이 진행되더라도 노광 경로상에 위치한 파티클(10)에 의하여 포토레지스트 박막중 개구가 형성될 부분(35a)이 개구되지 못하여 패턴 불량이 빈번하게 발생하고 있는 실정이다.

특히, 이와 같은 파티클(10)에 따라 웨이퍼(20)에 발생하는 패턴 불량은 노광 설비중 웨이퍼(20)가 안착되는 웨이퍼 스테이지(50)가 다수 파티클(10)에 오염된 상태에서 웨이퍼 스테이지(50)에 웨이퍼(20)가 안착되는 과정에서 빈번하게 발생한다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명의 목적은 웨이퍼의 후면, 웨이퍼 스테이지에 부착된 미세 파티클을 노광 공정 전에 제거함으로써 의한 노광 공정 중 웨이퍼의 패턴 불량을 최소화함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상세하게 후술될 본 발명의 상세한 설명에 의하여 보다 명확해질 것이다.

도 1은 종래 포토레지스트가 도포된 웨이퍼에 파티클이 부착된 것을 도시한 개념도.

도 2는 본 발명에 의한 반도체 디바이스 제조용 노광 설비의 개념도.

이와 같은 본 발명의 목적을 구현하기 위한 본 발명에 의한 반도체 디바이스 제조용 노광 설비는 포토레지스트가 도포된 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼 스테이지와, 웨이퍼 스테이지의 상부에 설치되어 패터닝될 패턴이 형성된 레티클, 레티클과 웨이퍼 스테이지의 사이에 형성된 렌즈 유닛을 포함하는 노광 장치와, 웨이퍼 스테이지의 상면 및 웨이퍼의 밑면 사이에 형성된 소정 이격 공간에 유체의 유동을 발생시키는 에어 클리너, 에어 클리너에 유체 유동을 발생시키는 유체 유동 수단을 포함하여 웨이퍼 스테이지의 상면, 웨이퍼의 밑면에 붙어 있는 파티클을 제거하는 파티클 제거 수단과, 노광 장치 및 파티클 제거 수단을 제어하는 콘트롤 유닛을 포함한다.

이하, 본 발명에 의한 반도체 디바이스 제조용 노광 설비의 보다 구체적인 구성 및 구성에 따른 독특한 작용 및 효과를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도 2에는 본 발명에 의한 반도체 디바이스 제조용 노광 설비가 도시되어 있는 바, 첨부된 도면을 참조하면, 반도체 디바이스 제조용 노광 설비(200)는 전체적으로 보아 노광 장치(210), 콘트롤러 유닛(220), 파티클 제거 유닛(230)으로 구성된다.

보다 구체적으로 노광 장치(210)은 전체적으로 보아 광 공급유닛(211), 형성할 박막 패턴대로 패터닝된 레티클(212), 축소투영렌즈 유닛(213), 웨이퍼 스테이지(214)로 구성된다.

미설명 도면부호 216은 웨이퍼이고, 217은 웨이퍼를 로딩/언로딩 하는 웨이퍼 트랜스퍼이다.

이와 같은 구성을 갖는 노광 장치(210)중 광 공급유닛(211)은 웨이퍼(216)의 노광에 필요한 소정 파장을 갖는 광을 공급하는 유닛으로, 광 공급유닛(211)의 하부에는 웨이퍼(216)에 형성할 패턴과 동일한 형상을 갖는 패턴 마스크인 레티클(212)이 위치하며, 레티클(212)의 하부에는 레티클(212)의 패턴을웨이퍼(216)에 축소 투영하기 위한 축소투영렌즈 유닛(213)이 설치된다.

한편, 축소투영렌즈 유닛(213)의 하부에는 웨이퍼 트랜스퍼(217)에 의하여 이송된 웨이퍼(216)가 안착되어 고정되는 웨이퍼 스테이지(214)가 설치된다.

이와 같은 구성을 갖는 노광 장치(210)에서 필요한 웨이퍼(216)의 로딩/언로딩, 레티클(212)의 교체 등은 제어 신호 및 데이터 신호를 인가하는 콘트롤러(220)에 의하여 수행된다.

한편, 노광 장치(210)의 웨이퍼 스테이지(214)에 웨이퍼(216)가 로딩/언로딩 되는 과정에서 웨이퍼 스테이지(214)에는 웨이퍼(216)가 안착되지 않는 공정 대기 시간이 존재하는 바, 이 공정 대기 시간 동안에는 파티클 제거 유닛(230)에 의하여 웨이퍼 스테이지(214) 또는 웨이퍼(216)의 후면에 부착된 파티클이 제거된다.

이하, 파티클 제거 유닛(230)을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

구체적으로, 파티클 제거 유닛(230)은 전체적으로 보아 에어 클리너 콘트롤러(231), 에어 공급/흡입 유닛(232), 에어 클리너 이송장치(234), 에어 클리너(235)로 구성된다.

보다 구체적으로, 에어 클리너 콘트롤러(231)는 콘트롤러 유닛(220)의 제어에 의하여 에어 공급/흡입 유닛(232), 에어 클리너 이송유닛(234), 에어 클리너(235)의 작동을 제어하는 역할을 수행한다.

한편, 에어 클리너(235)는 앞서 설명한 노광 장치(210)의 웨이퍼 스테이지(214)에 웨이퍼(216)가 놓여지지 않았을 때, 웨이퍼 스테이지(214)에 강한 분사압력을 갖는 압축 공기를 분사하여 웨이퍼 스테이지(214)에 부착된 미세 파티클을 불어내거나 강력한 진공압으로 웨이퍼 스테이지(214)에 부착된 미세 파티클을 빨아드리는 다양한 구조를 갖도록 하는 것이 바람직하며, 이를 구현하기 위해서 에어 클리너(235)에는 에어 공급/흡입 유닛(232)이 설치된다.

이때, 에어 클리너(235)가 압축 공기를 분사하여 파티클을 제거할 경우 에어 공급/흡입 유닛(232)에서는 에어 클리너(235)로 압축 공기가 공급되도록 하고, 에어 클리너(235)가 진공압에 의하여 파티클을 빨아들일 경우, 에어 공급/흡입 유닛(232)에서는 에어 클리너(235)에 진공압이 발생되도록 한다.

한편, 에어 클리너(235)에 의한 파티클 제거 효율을 극대화시키기 위해서는 웨이퍼 스테이지(214)에 웨이퍼(216)가 안착되지 않은 상태에서 에어 클리너(235)가 웨이퍼 스테이지(214)에 접근하여 웨이퍼(216)에 피착된 파티클을 제거한 후, 웨이퍼 스테이지(214)에 웨이퍼(216)가 안착될 경우, 웨이퍼 스테이지(214)로부터 에어 클리너(235)가 소정 거리 이격되도록 에어 클리너(235)를 이송시켜야 한다.

이를 구현하기 위해서는 에어 클리너(235)에 에어 클리너 이송장치(234)가 설치되는 바, 에어 클리너 이송장치(234)는 실린더 방식 이송 또는 리드 스크류 방식 등 어떠한 이송 방식을 사용하여도 무방하다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 반도체 디바이스 제조용 노광 설비의 작용 및 효과를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 선행공정, 예를 들면 포토레지스트 도포 공정이 종료된 후, 베이크가지 종료된 웨이퍼(216)는 웨이퍼 트랜스퍼(217)에 의하여 픽업된 후 노광 장치(210)로 이송된다.

이후, 웨이퍼 트랜스퍼(217)에 의하여 픽업된 웨이퍼(216)가 웨이퍼 스테이지(214)에 안착되기 전에 에어 클리너 이송 유닛(234)은 에어 클리너(235)를 웨이퍼 스테이지(214)쪽으로 이송한 상태에서 에어 공급/흡입 유닛(232)으로부터 웨이퍼 스테이지(214) 또는 웨이퍼(216)의 후면에 에어 클리너(235)를 매개로 압축 공기를 분사하여 웨이퍼 스테이지(214) 또는 웨이퍼(216)의 후면에 묻어 있는 파티클이 제거되거나 에어 공급/흡입 유닛(232)으로부터 웨이퍼 스테이지(214) 또는 웨이퍼의 후면에 에어 클리너(235)를 매개로 에어의 흡입이 이루어지도록 하여 웨이퍼 스테이지(214) 또는 웨이퍼(216)의 후면에 묻어 있는 파티클이 제거되도록 한다.

이후, 에어 클리너 이송 유닛(234)은 다시 웨이퍼 스테이지(214)로부터 원 위치되고, 웨이퍼(216)는 파티클이 제거된 웨이퍼 스테이지(214)에 안착된 후, 노광 장치(210)에 의하여 노광 공정이 진행된다.

이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 노광 공정이 진행되기 이전에 웨이퍼 스테이지 또는 웨이퍼의 후면에 묻어 있는 파티클을 제거함으로써 노광 공정중 웨이퍼가 파티클에 의하여 패턴 형성 불량이 발생하는 것을 방지하는 효과를 갖는다.