KR20090026533A - 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법에 관한 것으로, 반도체 제조 공정을 진행하면서 웨이퍼의 배면에 불순물이 발생하여 후속의 공정에 영향을 미치는 문제를 해결하기 위하여, 웨이퍼의 하부에서 자유롭게 움직일 수 있도록 하는 구동장치 및 레일을 포함하는 백 린스 노즐을 더 구비시킴으로써, 세정효과를 극대화시키고 반도체 제조 공정의 수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 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 웨이퍼 백 린스 노즐 장치의 개략적인 구성 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조 장치를 도시한 개략도.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법을 도시한 개략도들.

본 발명은 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법에 관한 것으로, 반도체 제조 공정을 진행하면서 웨이퍼의 배면에 불순물이 발생하여 후속의 공정에 영향을 미치는 문제를 해결하기 위하여, 웨이퍼의 하부에서 자유롭게 움직일 수 있도록 하는 구동장치 및 레일을 포함하는 백 린스 노즐을 더 구비시킴으로써, 세정효과를 극대화시키고 반도체 제조 공정의 수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 발명에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조는 수많은 공정의 조합에 의하여 이루어진다. 즉 웨이퍼에 막질을 형성하거나 형성한 막질에 패턴을 형성하고, 세정과 같은 공정을 다수 반복하면서 이들을 순차적으로 수행함에 의해 반도체를 제조할 수 있다.

반도체 소자의 제조 공정에서 원하는 패턴을 형성하기 위한 식각 마스크, 이온 주입 마스크 또는 평탄화 마스크 등을 형성하는데 있어서 포토레지스트(Photo resist, 감광막)가 필수적으로 사용되고 있다.

반도체 제조 공정에 있어서 소자를 형성하기 위한 패터닝 공정을 형성하기 위해서는 웨이퍼 상에 패턴이 형성되는 피식각층을 형성하고 그 상부에 소자를 정의하는 포토레지스트 패턴을 형성한다. 다음에는, 포토레지스트 패턴을 마스크로 피식각층을 식각하여 패턴을 형성한다.

여기서, 피식각층은 웨이퍼 상부에는 물리기상증착(PVD : Physical Vapor Deposition), 화학기상증착(CVD : Chemical Vapor Deposition) 과 같은 공정들을 수행하여 형성한 다음, 피식각층 상부에 포토레지스트층을 형성하고 노광 및 현상 공정을 이용하여 반도체 소자를 정의하는 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이때, 포토레지스트는 스핀 코팅 방법을 이용하여 형성하는데 이 과정에서 웨이퍼 상면에 형성된 포토레지스트 또는 현상액이 웨이퍼의 배면에도 불필요하게 형성되어 불순물로 작용하는 문제가 발생한다.

이러한 불순물들은 웨이퍼를 오염시킬 수 있고, 후속 공정을 위해 노광 및 현상 장치의 웨이퍼 스테이지로 옮겼을 때, 불순물에 의하여 웨이퍼가 평평하게 정렬되지 못하므로 노광 공정이 정상적으로 수행되지 않는 디포커스(Defocus)문제를 유발시킬 수 있다. 또한, 노광 및 현상 공정이 끝난 후 웨이퍼를 다른 곳으로 이동시켜도 웨이퍼 배면에 잔류하던 불순물이 웨이퍼 스테이지에 그대로 잔류하여 장치를 오염시키는 문제가 있다.

따라서, 상기한 문제를 해결하기 위하여 포토레지스트 도포 설비의 경우 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포한 후, 웨이퍼의 측면 포토레지스트는 측면 린스(side rinse) 장치를 이용하여 제거하고, 웨이퍼의 배면으로 흘러들어간 포토레지스트는 백 린스 노즐(Back rinse nozzle) 장치를 이용하여 제거한다.

도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼 백 린스 노즐 장치의 개략적인 구성 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 웨이퍼 백 린스 노즐 장치로 웨이퍼(30)의 중심에서 웨이퍼를 안착시키는 척(chuck, 10)이 구비된다.

다음에는, 척(10)의 하부에 척(10)의 외곽을 향하여 고정되어 웨이퍼(30)의 배면에 린스액(25)을 분사하는 린스 노즐(20)이 구비된다.

그 다음에는 린스액(25) 분사시 린스액이 외부로 튀는 것을 방지하는 챔버 받침(40)이 구비된다.

여기서, 도시되지는 않으나 척(10)의 상부에는 구비되어 웨이퍼(30) 상에 포토레지스트를 공급하는 공급 노즐 또는 현상액 공급 노즐 등이 위치할 수 있다.

이와 같이 구비되는 백 린스 노즐 장치는 웨이퍼의 배면에 소정 각도로 고정되어 분사되고 있으므로 웨이퍼 배면 전체에 대한 세정 공정을 완벽하게 수행할 수 없다. 따라서, 웨이퍼의 배면에 오염물질이 잔류할 수 있게 되고 이 경우, 반도체 소자를 패터닝하기 위한 노광 공정에서 불량이 발생하고, 노광 공정 후에도 장치를 오염시키는 문제가 발생한다.

후속 공정을 위해서 웨이퍼 스테이지에 웨이퍼를 위치시킬 경우 배면에 발생한 불순물에 의해 웨이퍼가 정확하게 수평으로 정렬되지 못하는 문제가 발생한다.

특히 노광 공정에 있어서 웨이퍼의 수평이 흐트러질 경우 불순물이 발생한 영역에서 디포커스(Defocus) 문제가 발생할 수 있으므로, 본 발명은 노광 공정 이전에 웨이퍼의 배면을 세정하는 반도체 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법을 제공한다.

따라서, 반도체 제조 공정의 신뢰성이 저하되고, 장치가 오염될 경우 이를 세정하는 공정을 별도로 수행하여야 하므로 반도체 제조 공정의 수율을 저하시키는 문제가 있다.

상기한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 웨이퍼의 하부에서 자유롭게 움직일 수 있는 백 린스 노즐을 구비시킨다. 여기서, 백 린스 노즐을 움직이기 위해서 각각 독립적인 신호를 인가하거나, 동일한 움직임 신호를 인가하는 제어부를 포함하는 구동장치 및 레일을 더 구비시킴으로써, 세정효과를 극대화시킬 수 있도록 하는 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 제조 장치는

웨이퍼의 배면에 세정액을 분사하는 백 린스 노즐(Back Rinse Nozzle)과,

상기 백 린스 노즐의 하부에 구비되는 레일과,

상기 레일을 따라 상기 백 린스 노즐을 수평이동시키는 구동 장치 및

상기 구동 장치에 각각 동일 또는 독립적인 신호를 인가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 백 린스 노즐은 2 ~ 8개 구비되는 것을 특징으로 하고, 상기 백 린스 노즐은 상기 레일을 따라 움직이는 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 백 린스 노즐은 수직 방향에 대하여 웨이퍼 외곽 방향으로 45 ~ 60°경사지게 구비되는 것을 특징으로 하고, 상기 레일 상부에 상기 레일 및 상기 백 린스 노즐을 감싸는 제 1 침수 보호 커버를 더 구비하는 것을 특징으로 하고, 상기 구동 장치 및 제어부 상부에 제 2 침수 보호 커버를 더 구비하는 것을 특징으로 하고, 상기 레일은 웨이퍼의 원주 방향을 따라 배열되는 것을 특징으로 하고, 상기 레일은 웨이퍼의 접선과 수직하는 방향을 따라 배열되는 것을 특징으로 하고, 상기 레일은 순환형 폐곡선 형태로 구비되는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명에 따른 반도체 제조 장치를 이용하여 수행하는 반도체 소자의 형성 방법은

웨이퍼를 챔버 내부에 로딩시키는 단계; 및

상기 레일 위에 구비되는 백 린스 노즐을 이용하여 상기 웨이퍼의 배면을 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 백 린스 노즐을 일 방향 또는 각각 독립된 방향으로 이동시키 면서 상기 웨이퍼의 배면을 세정하는 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 공정에 있어서 반도체 기판에 소자 패턴을 형성하는 방법으로 감광막을 이용한 리소그래피 공정을 수행한다. 먼저 웨이퍼에 감강막을 형성하고 감광막에 노광 및 현상 공정을 수행하여 반도체 소자를 형성하기 위한 마스크 패턴을 형성한다.

여기서, 반도체 기판으로 사용되는 웨이퍼는 각각의 공정이 순차적으로 진행되록 형성된 트랙(Track) 장비를 통하여 이동된다. 트랙 장비 내에는 각 공정이 수행되는 챔버가 구비되며 각각의 챔버 내에서 감광막 형성하고, 상기 감광막을 노광 및 현상하는 공정을 수행한다. 이때, 각 단계마다 웨이퍼를 세정하는 공정을 실시하는데, 웨이퍼의 배면에 불순물이 형성될 경우 이를 세정하는 공정이 용이하지 못하므로 본 발명에서는 세정 노즐을 각각 독립적으로 움직일 수 있게 구비시킨다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조 장치를 도시한 개략도이다.

도 2를 참조하면, 웨이퍼의 배면에 세정액을 분사하는 백 린스 노즐(Back Rinse Nozzle)(130)이 구비되고, 백 린스 노즐(130)의 하부에는 노즐을 지지하고 구동시키는 지지부(120)가 구비되고, 지지부(120)는 노즐의 위상을 변경시킬 수 있는 레일(100)에 장착된다. 이때, 레일(100)은 웨이퍼의 원주 방향을 따라 배열될 수 있으며, 웨이퍼의 접선과 수직하는 방향을 따라 배열될 수도 있다. 또한, 웨이퍼의 하부에 순환형 폐곡선 형태로 구비되어 웨이퍼의 배면 전체에 영향을 미칠 수 있도록 구비되는 것이 바람직하다.

다음에는, 레일(100)의 에지부에 백 린스 노즐(130)을 수평이동시키는 구동 장치(150)가 구비된다. 이때, 레일(100)이 체인레일 방식으로 구비될 경우 구동 장치(150)는 스태핑 모터를 포함하게 된다.

또한, 구동 장치(150)는 레일(100)에 신호를 인가하는 제어부를 포함한다.

일반적으로 웨이퍼의 하부에 2 ~ 8개의 백 린스 노즐(130)이 구비되므로, 각각의 구동장치(150)에 구비되는 제어부는 각각의 하나의 시스템에 연결되어 각각의 구동장치(150)에 동일한 신호를 인가하거나, 독립적인 신호를 인가하여 백 린스 노즐(130)이 다이나믹하게 움직일 수 있도록 한다. 이와 같이, 다이나믹한 백 린스 노즐(130)은 웨이퍼의 배면에 발생하는 불순물에 적극으로 대응하여, 효과적인 세정 공정을 수행할 수 있도록 한다.

여기서, 백 린스 노즐(130)은 세정 공정시 불순물을 웨이퍼의 외곽으로 밀어 낼 수 있도록 하기 위하여, 웨이퍼 면과 수직인 방향에 대하여 웨이퍼 외곽 방향으로 45 ~ 60°경사지게 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 세정 공정에서 세정액이 레일(100) 또는 구동장치(150)에 침투하는 문제를 해결하기 위하여 각각 제 1 침수 보호 커버(140) 및 제 2 침수 보호 커버(160)를 더 구비시킨다.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 반도체 제조 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법을 도시한 개략도들이다.

도 3을 참조하면, 웨이퍼에 감광막을 형성하는 코팅장치(260)에 백 린스 노즐(230)이 구비된 것을 알 수 있다. 코팅장치(260)의 중심부에는 웨이퍼 척(240)이 구비되고, 웨이퍼 척(240) 상부에는 코팅 노즐(250)이 구비된다.

웨이퍼가 웨이퍼 척(240)에 흡착되어 코팅 공정이 수행될 경우 웨이퍼 척(240)에 흡착되지 않는 웨이퍼의 배면에 불순물이 발생할 수 있으므로, 웨이퍼 척(240) 주변에 유동적으로 움직일 수 있는 백 린스 노즐(230) 및 레일(200)을 구비시킴으로써 세정 공정이 원활하게 수행될 수 있도록 한다.

도 4는 현상 장치(350)에 구비된 백 린스 노즐(330)을 도시한 것으로 웨이퍼(340)의 일측에 현상 노즐(360)이 구비되고, 웨이퍼의 하부에는 웨이퍼 배면에 대한 세정을 효율적으로 수행할 수 있는 백 린스 노즐(330) 및 레일(300)이 구비된다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 웨이퍼에 감광막을 형성하는 공정과 감광막을 노광 및 현상하는 공정 사이에 감광막의 배면을 세정하는 공정을 수행하는데 고정된 형태의 세정 노즐은 웨이퍼의 배면 전체를 균일하게 세정할 수 없으므로, 웨이퍼의 하부에서 자유롭게 움직일 수 있는 백 린스 노즐을 구비시킨다. 여기서, 백 린스 노즐을 움직이기 위해서 각각 독립적인 신호를 인가하거나, 동일한 움직임 신호를 인가하는 제어부를 포함하는 구동장치 및 레일을 더 구비시킴으로써, 세정효과를 극대화시키고 웨이퍼의 배면에 불순물이 발생하여 후속 공정에서 디포커스(Defocus) 문제가 발생하거나 후속의 반도체 제조 장치가 오염되는 문제를 해결할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 제조 장치 및 이를 이용 한 반도체 제조 방법은 웨이퍼의 하부에서 자유롭게 움직일 수 있는 백 린스 노즐을 구비시킴으로써, 웨이퍼의 배면에 대한 세정 효과를 극대화시키고 반도체 제조 공정의 수율 및 신뢰성을 향상시킬 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 (11)

1. 웨이퍼의 배면에 세정액을 분사하도록 구비된 백 린스 노즐(Back Rinse Nozzle);

   상기 백 린스 노즐의 하부에 구비되는 레일;

   상기 레일을 따라 상기 백 린스 노즐을 수평이동시키는 구동 장치; 및

   상기 구동 장치에 신호를 인가하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 백 린스 노즐은 2 ~ 8개 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 백 린스 노즐은 상기 레일을 따라 움직이는 지지대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 백 린스 노즐은 수직 방향에 대하여 웨이퍼 외곽 방향으로 45 ~ 60°경사지게 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 레일 상부에 상기 레일 및 상기 백 린스 노즐을 감싸는 제 1 침수 보호 커버를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동 장치 및 제어부 상부에 제 2 침수 보호 커버를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 레일은 웨이퍼의 원주 방향을 따라 배열되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 레일은 웨이퍼의 접선과 수직하는 방향을 따라 배열되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 레일은 순환형 폐곡선 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
10. 웨이퍼를 챔버 내부에 로딩시키는 단계; 및

    청구항 1에서와 같이 구비되는 백 린스 노즐을 이용하여 상기 웨이퍼의 배면을 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 백 린스 노즐을 일 방향 또는 각각 독립된 방향으로 이동시키면서 상기 웨이퍼의 배면을 세정하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 방법.

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