KR100545217B1 - 반도체 웨이퍼 현상설비 및 현상 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 현상공정의 레시피를 개선하여 웨이퍼 척에 오실레이션을 가함으로써 현상액의 사용량을 줄이면서도 공정시간을 단축하고 현상불량을 방지할 수 있도록 된 반도체 현상설비 및 현상방법을 제공함에 있다.
이에 본 발명은 반도체 웨이퍼가 놓여지는 스핀척, 상기 스핀척의 턴테이블에 놓여진 웨이퍼의 상면에 현상액을 도포하는 수단,상기 스핀척의 회전방향을 전환시켜 오실레이션을 일으키기 위한 오실레이션 발생부와, 상기 오실레이션 발생부를 제어하여 웨이퍼의 회전방향 전환 주기와 웨이퍼의 회전각도를 설정할 수 있는 제어수단을 포함하는 반도체 웨이퍼 현상설비를 제공한다.
스핀척, 오실레이션 발생부, 제어수단

Description

반도체 웨이퍼 현상설비 및 현상 방법{Apparatus and Method for developing wafer}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 현상설비를 도시한 개략적인 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 오실레이션 발생부
본 발명은 반도체 웨이퍼 현상설비 및 현상방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레시피를 개선하여 공정시간을 단축함과 더불어 제품의 품질을 개선할 수 있도록 된 반도체 웨이퍼 현상설비 및 현상방법에 관한 것이다.
예컨대, 반도체 제조를 위한 포토리소그래피(photo lithography)라고 불리우는 기술은, 반도체 웨이퍼 상에 원하는 패턴을 형성시키기 위한 공정으로서, 먼저 세척 밑 건조를 마친 웨이퍼의 표면에 포토레지스트(photo resist)액을 균일하게 도포하여 당해 표면에 도포막을 형성하고, 그 위에 소정 레이아웃으로 형성된 포토마스크를 사용하여 레지스트막을 특정 패턴에 따라 노광공정을 수행하며, 이렇게 노광된 포토 레지스트층의 불필요한 부위를 현상액으로 제거함으로써 요구되는 패턴을 얻는 공정을 말한다.
상기한 반도체의 포토리소그래피 공정 중 노광된 포토레지스트층의 불필요한 부위를 현상액으로 제거하는 현상공정의 방식은 크게 습식(wetting) 방식과 건식(dry) 방식으로 구분되고, 이 중 습식방식에는 푸들(puddle)방식, 연속 플로우(continuous flow)방식 및 딥(dip) 방식 등이 있다.
또한, 노즐을 갖추고 현상액을 분사하면서 현상공정을 수행하는 방식에는 스트림(Stream)방식, 스프레이(Spray)방식, 멀티스트림/멀티스프레이(Multi stream or Multi spray)방식 등이 있으며, 웨이퍼 상에 현상액을 공급하는 분사노즐이 다수개 설치되어, 현상액을 웨이퍼 상에 분사 공급하는 멀티스트림/멀티스프레이 방식이 일반적으로 널리 쓰이고 있다.
상기 멀티스트림/멀티스프레이 방식은 웨이퍼의 상측에서 분사노즐을 통해 현상액을 분사하고, 이때 하측의 웨이퍼는 별도의 척에 고정되어 상기 분사노즐에서 현상액이 분사될 때, 현상액이 웨이퍼 상에 골고루 도포될 수 있도록 상기 척과 함께 회전하도록 되어 있다.
상기한 장비를 이용하여 공정을 수행하기 위한 레시피는 통상 다음과같은 순서에 따라 작성된다.
즉, 상기 레시피는 선스핀단계와 세척단계, 그리고 현상액 디스펜스 단계, 퍼들(puddle)단계, 린스단계, 드라이단계의 순서로 작성되고 실질적으로 린스단계에서 최적화를 위해서 스핀척의 회전속도를 다양하게 바꾸어가며 스텝을 진행하게 된다.
그런데 상기한 레시피에 의한 공정 진행은 웨이퍼의 특정 영역으로 현상액이 많이 또는 적게 접촉되어 특정 물결 흐름이 나타나고 이 물결 흐름에서 제외되는 부분 발생을 방지하기 위하여 웨이퍼의 속도나 현상 시간 등이 충분하게 셋팅되어야 하기 때문에 공정시간이나 현상액 소비량이 증가하는 문제점이 있다.
이러한 문제는 특히 300mm 웨이퍼 공정시에 더욱 두드러지게 발생된다.
이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 현상공정의 레시피를 개선하여 웨이퍼 척에 오실레이션을 가함으로써 현상액의 사용량을 줄이면서도 공정시간을 단축하고 현상불량을 방지할 수 있도록 된 반도체 현상설비 및 현상방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 현상공정의 레시피에 있어서 웨이퍼를 회전시키는 스핀 공정을 양방향 회전으로 전환하여 웨이퍼에 오실레이션(oscillation)을 가함을 그 요지로 한다.
이를 위해 본 발명은 반도체 웨이퍼가 놓여지는 스핀척, 상기 스핀척의 턴테이블에 놓여진 웨이퍼의 상면에 현상액을 도포하는 수단, 상기 스핀척의 회전방향을 전환시켜 오실레이션을 일으키기 위한 오실레이션 발생부와, 상기 오실레이션 발생부를 제어하여 웨이퍼의 회전방향 전환 주기와 웨이퍼의 회전각도를 설정할 수 있는 제어수단을 포함한다.
따라서 상기 스핀척은 오실레이션 발생부에 의해 일정한 회전각도에 따라 시계방향 그리고 반시계방향으로 연속적으로 회전하게 되며 이에 따라 회전속도의 변경없이도 짧은 시간동안 충분한 현상 효과를 얻게 된다.
삭제
삭제
한편, 본 발명에 따라 새롭게 개선된 레시피를 통해 구현되는 현상공정을 살펴보면, 웨이퍼를 스핀척의 턴테이블에 로딩하는 단계와, 스핀척에 로딩된 웨이퍼의 상면에 현상액을 도포하는 단계, 상기 웨이퍼의 회전반경 설정하고 웨이퍼의 회전방향 전환주기를 설정하여 상기 웨이퍼를 오실레이션시키는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
삭제
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 현상설비를 도시한 개략적인 단면도이다.
상기한 도면에 의하면, 현상장비는 패턴 모양에 따라 노광된 부분과 노광되지 않은 부분을 현상액으로 선택적으로 용해하여 그부분의 포토레지스트를 제거시키는 장비로, 공정이 이루어지는 챔버(50)와, 이 챔버(50) 내에 설치되고 상부에 설치된 턴테이블(54)에 웨이퍼(60)가 놓여지는 스핀척(53), 상기 챔버(50) 내측 상단에 구비되어 웨이퍼(60) 상에 현상액을 공급하기 위한 현상액 분사노즐(51)과 세척액을 분사하기 위한 세척액 분사노즐(52)을 포함한다.
여기서 본 장치는 상기한 구조의 현상장비에 있어서, 상기 스핀척(53)에 연 결설치되어 스핀척(53)을 오실레이션시키기 위한 오실레이션 발생부(10)와, 이 오실레이션 발생부를 제어하여 오실레이션의 주기와 웨이퍼(60)의 회동각도를 결정하기 위한 제어수단(도시되지 않음)을 더욱 포함한다.
상기 오실레이션 발생부(10)는 제어수단에 의해 셋팅된 오실레이션 주기와 회동각도에 따라 정방향과 역방향 회동을 정해진 각도에 맞춰 반복적으로 수행하게 되며, 이에 따라 스핀척(53)의 턴테이블상의 웨이퍼(60)에 도포된 현상액을 좌우로 유동시켜 최소한의 현상액으로 최대의 현상 효과를 이끌어내게 된다.
그리고 상기 제어수단에서 조절되는 요소는 두가지로 각도와 주기이다. 이 두가지 요소를 조절함으로써 최적의 린스 조건을 찾을 수 있게 된다.
이하 설명에서는 본 공정에서 오실레이션 공정을 통해 개선된 레시피를 적용하여 현상이 이루어지는 과정을 살펴본다.
먼저, 웨이퍼(60) 로딩과정을 거쳐 웨이퍼(60)를 스핀척(53)의 턴테이블(54)에 안착시키게 된다.
그리고 스핀척(53)에 웨이퍼(60)가 로딩되면 챔버(50) 내측 상부에 설치된 현상액 분사노즐을 통해 웨이퍼(60) 상면에 현상액을 도포하는 단계를 거친다.
그리고 상기 스핀척(53)을 오실레이션 작동시켜 웨이퍼(60)를 정해진 각도로 왕복 회동시키게 된다.
이 과정에서 종래 일방향 회전시에 발생되는 특정한 물결 흐름에서 현상액으로부터 제외되는 부분이 보완되어 짧은 공정시간을 통해 적은 현상액으로 웨이퍼(60) 전면에 걸쳐 고른 현상이 이루어지게 된다.
오실레이션과정을 거친 웨이퍼(60)는 다음으로 린스공정과 드라이공정을 거친 후 공정을 마치게 된다.
여기서 본 실시예에서 상기 오실레이션 과정은 현상액 공급공정에서 뿐만아니라 린스 공정에서도 적용될 수 있는 데, 린스 공정시에도 마찬가지로 챔버(50) 상부에 설치된 세척액 분사노즐을 통해 웨이퍼(60) 상에 세척액이 분사되고 웨이퍼(60)가 놓여진 스핀척(53)은 오실레이션 발생부(10)의 작동에 따라 정해진 각도와 주기로 오실레이션 된다.
따라서 종래와 같이 스핀척(53)의 회전속도를 변화시켜 여러번의 공정을 진행할 필요없이 동일한 회전속도하에서도 오실레이션 작동을 통해 짧은 시간에 동일한 린스효과를 얻을 수 있는 것이다.
상기 오실레이션 공정의 일예가 아래 표 1에 잘 예시되어 있다.
[표 1]
종래 (RPM) 종래 (시간) 본 실시예 (RPM) 본 실시예 (시간)
1000 10 1000 10
3000 15 500 10
1000 10
500 15
위 표에서와 같이 종래 4번의 스핀척(53) 회전공정을 본 실시예에서는 두 번으로 단축시킬 수 있게 된다.
본 발명은 이상과 같이 상당히 획기적인 기능을 갖는 반도체 현상설비를 제공하는 것을 알 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 반도체 현상설비 및 현상 방법에 의하면, 오실레이션을 통해 현상과정을 진행시킴으로써 현상 공정에 소요되는 시간을 최소화할 수 있고, 현상액의 사용량을 최소한으로 줄일 수 있게 된다.
또한, 웨이퍼 전면에 걸쳐 고른 현상이 이루어져 웨이퍼 상에 균일한 패턴을 얻을 수 있고 그 결과 반도체 소자의 수율 상승과 제품의 품질 개선효과를 얻게 된다.

Claims (6)

  1. 반도체 웨이퍼가 놓여지는 스핀척,
    상기 스핀척의 턴테이블에 놓여진 웨이퍼의 상면에 현상액을 도포하는 수단,
    상기 스핀척의 회전방향을 전환시켜 오실레이션을 일으키기 위한 오실레이션 발생부와,
    상기 오실레이션 발생부를 제어하여 웨이퍼의 회전방향 전환 주기와 웨이퍼의 회전각도를 설정할 수 있는 제어수단
    을 포함하는 반도체 웨이퍼 현상설비.
  2. 삭제
  3. 웨이퍼 현상공정에 있어서,
    웨이퍼를 스핀척의 턴테이블에 로딩하는 단계와,
    스핀척에 로딩된 웨이퍼의 상면에 현상액을 도포하는 단계,
    상기 웨이퍼의 회전반경 설정하고 웨이퍼의 회전방향 전환주기를 설정하여 상기 웨이퍼를 오실레이션시키는 단계
    를 포함하는 반도체 웨이퍼 현상방법.
  4. 삭제
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 오실레이션과정을 거친 웨이퍼에 세척액을 분사하여 현상액과 포토레지스트를 제거하는 린스단계와;
    상기 린스단계시 상기 웨이퍼의 회전반경 설정하고 웨이퍼의 회전방향 전환주기를 설정하여 웨이퍼를 오실레이션 시키는 단계;
    웨이퍼를 건조시키는 드라이공정을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 현상방법.
  6. 삭제
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