KR100259579B1 - 반도체장치의 감광막 도포방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체장치의 도포방법에 관한 것으로서, 특히 도포된 감광막의 두께의 균일도의 향상과 공정시간의 단축에 적당하도록 한 감광막 도포방법의 개선에 관한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치의 제조시 감광막 도포방법은 감광막 도포 전 웨이퍼와 감광막과의 접착력의 향상을 위한 용액을 웨이퍼 상에 특정된 시간동안 도포시켜주는 공정과 상기 도포 공정시 베이크(bake)되어 온도가 상승된 웨이퍼를 식혀주는 냉각공정(chill plate), 감광막도포시 감광막의 두께를 요구되는 두께로 도포시켜주기 위하여 특정 시간동안 실시하는 감광막도포공정, 도포된 감광막의 두께를 일정하게 유지하기 위하여 그 감광막을 경화시키기 위한 베이크(hot bake-soft bake) 공정과 베이크 공정에서 온도가 상승된 웨이퍼의 온도를 낮추는 냉각공정(chill plate)으로 이루어진다.

Description

반도체장치의 감광막 도포방법

본 발명은 반도체장치의 도포방법에 관한 것으로서, 특히 도포된 감광막의 두께의 균일도의 향상과 공정시간의 단축에 적당하도록 한 감광막 도포방법의 개선에 관한 것이다.

반도체장치의 제조공정은 그 생산성의 향상을 위하여 제품의 품질을 유지하면서 공정시간의 단축이 필요하다. 따라서 종래의 기술에서 상기 사항의 개선을 위한 방법이 요구된다.

종래의 반도체 장치의 제조공정중 감광막 도포방법은 웨이퍼와 감광막과의 접착력의 향상을 위한 에이치 엠 디 에스(HMDS, hexa methyl disilazane) 용액을 웨이퍼 상에 도포시켜주는 공정과 베이크(bake)되어 상승한 온도를 낮추기 위한 웨이퍼를 식혀주는 냉각공정(chill plate), 감광막의 두께를 요구되는 두께로 도포시켜주기 위한 감광막도포공정, 감광막을 경화시키기 위한 베이크(hot bake-soft bake) 공정과 온도가 상승된 웨이퍼의 온도를 낮추는 냉각공정(chill plate)으로 대별된다.

종래의 반도체장치의 제조공정중 감광막 도포방법은 다음의 공정들로 이루어진다.

먼저 감광막과 웨이퍼 사이의 접착력 향상을 위한 에이치엠디에스 도포공정에 있어서 그 공정이 수행되기 위하여 웨이퍼가 챔버(chamber)내에 들어가면

웨이퍼가 챔버내의 척(chuck) 상에 안착하기 위한 스텝(step)공정이 필요하다.

적정온도로 셋팅된 척의 온도에 의하여 웨이퍼의 온도를 조절 유지시키는 공정 후 척의 온도와 웨이퍼의 온도가 일치되고 챔버내의 환경이 진공으로 변화하는 적정진공분위기를 유지시키는 공정이 진행된다. 적정진공분위기유지공정이 완료된 다음 에이치엠디에스 용액이 챔버내로 유입되어 진공흡착방식(CVD, chemical vapor deposition)으로 에이치엠디에스 용액이 웨이퍼 상에 도포되는 공정이 이루어진다. 에이치엠디에스 도포공정 완료 후 소정의 온도로 상승된 웨이퍼의 온도를 낮추어 주는 공정이 수행된다.

에이치엠디에스 도포공정 완료 후 감광막 도포공정이 이루어진다.

감광막 도포공정은 먼저 에이치엠디에스 용액이 도포된 웨이퍼를 감광막 도포공정용 챔버내로 이동시킨다. 감광막의 도포 두께를 요구되는 일정한 두께로 형성하기 위하여 감광막 형성을 위한 용액을 직접 도포하기 전에 웨이퍼의 회전속도를 다단계로 분리하여 웨이퍼를 회전시키는 버퍼(buffer)공정이 이루어진다. 그 다음 적정한 웨이퍼의 회전속도와 감광액의 도포시간을 정하여 감광막액을 분사(dispense)시켜 실시하는 공정이 이루어진다. 그리고 웨이퍼 상에 도포되어 형성된 감광막의 일부 즉 웨이퍼의 가장자리 부분을 제거하는 공정과 웨이퍼의 후면부를 세정하는 공정이 이루어진다. 그리고 웨이퍼 상에 형성된 감광막 두께의 균일도를 유지시키는 공정이 이루어지고 이후에 베이크(bake) 공정과 냉각(cooling)공정이 실시된다.

반도체장치의 감광막 도포방법은 제품의 생산성 향상을 위하여 가장 빠른 표준공정시간을 최대한으로 줄이면서 요구되는 품질을 확보할 수 있는 점에 역점을 두고 있다. 따라서 일반적으로 웨이퍼 상에 형성된 감광막의 두께는 안정적이지만 계속적인 생산인 경우에는 각각의 웨이퍼마다 도포되어 형성된 감광막의 두께의 편차가 크다.

그러한 두께의 편차는 감광막의 형성온도, 냉각온도, 챔버내의 온도, 감광막 형성을 위한 웨이퍼의 회전속도 및 각각의 공정의 단계에 소요되는 공정시간 등의 적절하지 아니한 점에 기인한다.

따라서 형성될 감광막의 종류에 따라 그 형성된 감광막 두께의 편차가 심한 결과를 나타내므로 상기의 변수를 조화있게 조장하는 것이 중요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 반도체장치의 제조시 감광막 도포방법에 있어서 도포된 감광막 두께의 균일도의 향상과 소요되는 공정시간의 단축을 목적으로 하는 반도체장치의 제조시 감광막 도포방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체장치의 제조시 감광막 도포방법은 감광막 도포 전 웨이퍼와 감광막과의 접착력의 향상을 위한 에이치 엠 디 에스(HMDS, hexa methyl disilazane) 용액을 웨이퍼 상에 트정된 시간동안 도포시켜주는 공정과 에이치엠디에스 공정시 베이크(bake)되어 온도가 상승된 웨이퍼를 식혀주는 냉각공정(chill plate), 감광막도포시 감광막의 두께를 요구되는 두께로 도포시켜주기 위하여 특정 시간동안 실시하는 감광막도포공정, 도포된 감광막의 두께를 일정하게 유지하기 위하여 그 감광막을 경화시키기 위한 베이크(hot bake-soft bake) 공정과 마지막으로 베이크 공정에서 온도가 상승된 웨이퍼의 온도를 낮추는 냉각공정(chill plate)으로 이루어진다.

제 1 도는 본 발명에 따른 반도체 장치의 감광막 도포방법에 관한 흐름도이다.

이하, 첨부한 도면의 흐름도를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 반도체장치의 제조공정중 감광막 도포방법은 다음의 공정들로 이루어진다.

종래의 표준공정시간을 단축시키면서 요구되는 웨이퍼상의 감광막의 두께를 형성시 각각의 웨이퍼 마다 감광막의 두께의 균일도를 향상시키기 위한 두가지 조건을 만족시키기 위하여 불필요한 단계별 공정의 제거와 적용되는 단계별 공정시간의 대폭적인 수정이 필요하다.

먼저 감광막과 웨이퍼 사이의 접착력 향상을 위한 에이치엠디에스 도포공정에 있어서 그 공정이 수행되기 위하여 웨이퍼가 챔버(chamber)내에 들어가면 웨이퍼가 챔버내의 척(chuck) 상에 안착하기 위한 스텝(step)공정이 필요하다. 이때 웨이퍼가 챔버내의 척 위에 안정적으로 안착하기 위한 스텝공정의 시간은 장비의 무리가 없는 범위 내에서 최소 시간으로 줄인다.

적정온도로 셋팅된 척의 온도에 의하여 웨이퍼의 온도를 조절 유지시키는 공정 후 척의 온도와 웨이퍼의 온도가 일치되고 챔버내의 환경이 진공으로 변화하는 적정진공분위기를 유지시키는 공정이 진행된다.

적정진공분위기유지공정이 완료된 다음 에이치엠디에스 용액이 챔버내로 유입되어 진공흡착방식(CVD, chemical vapor deposition)으로 에이치엠디에스 용액이 웨이퍼 상에 도포되는 공정이 이루어진다. 이때 감광막과 웨이퍼 표면과의 접착력을 향상시켜주는 에이치엠디에스가 진공상태에서 흡착되는 공정의 시간은 생산성의 향상에 지장을 주지 아니하는 범위, 본 발명에서는 13 - 17 % 정도, 늘려준다.

에이치엠디에스 도포공정 완료 후 소정의 온도로 상승된 웨이퍼의 온도를 낮추어 주는 공정이 수행된다. 이때 웨이퍼의 냉각공정은 에이치엠디에스의 진공흡착 소요시간이 증가한데 반하여 45 - 65 % 정도로 대폭 감소되어 실시된다. 결국 총 소요시간이 종전에 비하여 10 - 15 % 정도의 표준공정시간이 단축된다. 에이치엠디에스 도포공정 완료 후 감광막 도포공정이 이루어진다.

감광막 도포공정은 먼저 에이치엠디에스 용액이 도포된 웨이퍼를 감광막 도포공정용 챔버내로 이동시킨다. 감광막의 도포 두께를 요구되는 일정한 두께로 형성하기 위하여 감광막 형성을 위한 용액을 직접 도포하기 전에 웨이퍼의 회전속도를 다단계로 분리하여 웨이퍼를 회전시키는 버퍼(buffer)공정이 이루어진다. 그 다음 적정한 웨이퍼의 회전속도와 감광액의 도포시간을 정하여 감광막액을 분사(dispense)시켜 실시하는 공정이 이루어진다.

감광막 형성액이 직접 웨이퍼 상으로 분사되는 공정에서는 실제로 요구되는 감광막의 두께가 형성되는 중요한 단계이므로 웨이퍼의 회전속도를 적절하게 조절하여 소정의 시간이 지남 뒤에 그 두께의 변화가 없어야 한다. 따라서 장비의 특성과 감광막의 종류에 따라 적절히 그 형성될 두께를 정한 후 웨이퍼의 회전속도와 공정진행시간을 결정해야 한다. 즉 공정수행에 필요한 시간 이외의 시간 소요는 불필요한 것이다. 따라서 20 - 30 % 정도의 소요공정시간이 단축되었다.

그리고 웨이퍼 상에 도포되어 형성된 감광막의 일부 즉 웨이퍼의 가장자리 부분을 제거하는 공정과 웨이퍼의 후면부를 세정하는 공정이 이루어진다. 이때 감광막의 일부제거공정중이 끝난 후 제거되지 아니한 감광막의 잔여부분과 신나(thinner)의 튐(attack)현상을 방지하기 위하여 추가되는 단계별 공정이 요구되므로 20 -30 %의 공정시간증가가 필요하게 된다. 그러나 웨이퍼 후면의 세정공정은 제품의 품질에 큰 장애요소가 아니므로 본 발명에서는 20 - 35 % 정도의 공정시간을 단축한다.

그리고 웨이퍼 상에 형성된 감광막 두께의 균일도를 유지시키는 공정이 이루어지고 이후에 베이크(bake) 공정과 냉각(cooling)공정이 실시된다. 이때 감광막도포공정에서와 마찬가지로 감광막두께의 균일도향상 공정에서도 일정시간 이상의 공정시간은 큰 의미가 없으므로 40 - 50 % 정도의 공정시간을 단축시킨다. 또한 베이크공정과 그 후의 냉각공정은 실제 표준공정시간에 영향이 크지 아니하므로 종래의 기술에서와 같은 방식을 택하기로 한다. 결과적으로 20 - 30 % 정도의 표준공정시간을 단축할 수 있다.

본 발명은 반도체장치의 감광막 도포방법에서 연속적인 생산을 위한 공정진행에 있어서 각각의 웨이퍼 상에 형성된 감광막의 두께의 편차가 최소화 된다. 각각의 공정단계 즉, 에이치엠디에스도포, 감광막도포, 베이크, 냉각단계에서 각각의 공정에 필요한 소요시간을 적절하게 배분하여 특정한 공정단계에서 웨이퍼의 공정진행이 지체되는 것을 방지하는데 목적이 있다. 웨이퍼의 진행이 지체되면 웨이퍼의 상태변화는 필연적이다.

따라서 표준공정시간을 대폭 단축하여 웨이퍼와 각각의 웨이퍼 상에 형성된 감광막의 두께의 편차를 최소화하는 것이 본 발명의 효과이다.

Claims (4)

1. 웨이퍼와 감광막과의 접착력의 향상을 위한 용액을 표준공정시간을 60 - 70 초로하여 상기 웨이퍼 상에 도포시켜주는 공정과,

   베이크되어 상승된 상기 웨이퍼의 온도를 낮추는 냉각공정과,

   감광막의 두께를 요구되는 두께로 도포시켜주기 위하여 표준공정시간을 39 - 50 초로한 감광막도포공정과,

   상기 웨이퍼 상에 도포된 감광막을 경화시키기 위한 베이크 공정과,

   상기 베이크 공정 후 상기 감광막이 도포된 상기 웨이퍼의 온도를 낮추기 위한 냉각공정으로 이루어진 반도체장치의 감광막 도포방법.
2. 청구항 1에 있어서 상기 감광막의 일정 두께를 형성하기 위한 표준공정시간을 43 초 인 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 감광막 도포방법.
3. 청구항 1에 있어서 상기 접착력 향상을 위한 표준공정시간과 상기 감광막도포 공정의 표준공정시간의 비를 6:4로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 감광막 도포방법.
4. 청구항 1에 있어서 상기 웨이퍼와 감광막과의 접착력의 향상을 위한 용액을 에이치 엠 디 에스(HMDS, hexa methyl disilazane)로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 감광막도포 방법.

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