KR100304853B1 - Photoresist coating apparatus for fabricating semiconductor device - Google Patents
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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Abstract
본 발명은 반도체소자 제조를 위한 포토레지스트 도포장치에 관한 것이다.The present invention relates to a photoresist coating apparatus for manufacturing a semiconductor device.
본 발명은, 회전축; 상기 회전축에 의해 지지되며, 웨이퍼가 고정되는 척; 상기 웨이퍼상에 포토레지스트를 공급하기 위한 노즐 등을 포함하는 포토레지스트 공급수단; 상기 웨이퍼상의 특정 위치에서 상기 공급수단을 통하여 공급되는 포토레지스트의 존재여부를 감지하는 센서; 및 상기 센서와 상기 포토레지스트 공급수단과 연결되어 상기 센서에 의해 상기 웨이퍼상의 특정 위치에서 포토레지스트의 존재가 감지되면 상기 포토레지스트 공급수단이 포토레지스트의 공급을 중단시키도록 하는 콘트롤러를 구비하여 이루어진다.The present invention, the rotating shaft; A chuck supported by the rotating shaft and having a wafer fixed thereto; Photoresist supply means including a nozzle or the like for supplying photoresist on the wafer; A sensor for detecting the presence of photoresist supplied through the supply means at a specific position on the wafer; And a controller connected to the sensor and the photoresist supply means to stop the supply of the photoresist when the photoresist supply means detects the presence of the photoresist at a specific position on the wafer by the sensor.
따라서, 적정량의 포토레지스트를 웨이퍼상에 공급할 수 있으며, 이에 따라 반도체소자의 제조원가를 경감시킬 수 있는 효과가 있다.Therefore, an appropriate amount of photoresist can be supplied onto the wafer, thereby reducing the manufacturing cost of the semiconductor device.
Description
본 발명은 반도체소자 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼상에 효율적으로 포토레지스트를 도포하여 제조원가를 절감시킬 수 있는 반도체소자 제조를 위한 포토레지스트 도포장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus, and more particularly, to a photoresist coating apparatus for manufacturing a semiconductor device that can reduce the manufacturing cost by applying a photoresist on a wafer efficiently.
통상, 반도체소자는 증착공정, 사진공정, 식각공정 및 이온주입공정 등의 일련의 공정들을 수행하여 이루어진다.In general, a semiconductor device is formed by performing a series of processes such as a deposition process, a photo process, an etching process, and an ion implantation process.
즉, 반도체소자는 웨이퍼 상에 다결정막, 산화막, 질화막 및 금속막 등과 같은 여러 층의 박막을 증착한 후, 사진공정, 식각공정 및 이온주입공정등을 통해 패턴(Pattern)을 형성시켜 완성한다. 상기 사진공정은 포토마스크(Photo Mask)를 사용하여 원하는 반도체 집적회로의 포토레지스트 패턴을 상기 웨이퍼 상에 형성시키는 반도체소자 제조공정의 핵심기술이다.In other words, the semiconductor device is completed by depositing a thin film of various layers such as a polycrystalline film, an oxide film, a nitride film and a metal film on a wafer, and then forming a pattern through a photo process, an etching process and an ion implantation process. The photo process is a core technology of a semiconductor device manufacturing process of forming a photoresist pattern of a desired semiconductor integrated circuit on the wafer using a photo mask.
상기 사진공정에 사용되는 포토레지스트(Photoresist)는 빛에 의해 화학반응이 일어나 일반적으로 용해도 따위가 변화되는 감광성 고분자재질로 만들어진다. 즉, 미세회로가 기형성된 포토마스크를 통하여 빛이 조사됨에 따라 빛이 조사된 포토레지스트 부분에는 화학반응이 일어나 빛이 조사되지 않은 부분에 비하여 더욱 가용성 재질로 변형되거나 불가용성 재질로 변형됨에 따라 적당한 현상액으로 현상하면 각각 포지티브(Positive) 또는 네가티브(Negative)형 포토레지스트 패턴이 형성된다. 상기 포토레지스트 패턴은 상기 사진공정 이후의 공정 즉, 식각공정 및 이온주입공정 등에서 마스크 역할을 한다.The photoresist used in the photographing process is made of a photosensitive polymer material in which chemical reaction occurs due to light, and solubility is generally changed. That is, as light is irradiated through the photomask in which the microcircuit is preformed, the photoresist portion to which light is irradiated has a chemical reaction, which is more suitable as it is transformed into a more soluble material or a non-soluble material as compared with a portion not irradiated with light When developing with a developer, a positive or negative photoresist pattern is formed, respectively. The photoresist pattern serves as a mask in a process after the photo process, that is, an etching process and an ion implantation process.
상술한 바와 같이 사진공정에서 가장 기본적인 공정은 웨이퍼상에 포토레지스트를 도포하는 공정으로서 적정량의 포토레지스트를 공급하여 상기 웨이퍼상에 원하는 두께의 포토레지스트를 도포하는 것이다.As described above, the most basic process in the photolithography process is to apply photoresist on a wafer, and to supply an appropriate amount of photoresist to apply a photoresist having a desired thickness on the wafer.
도1은 종래의 방법에 의한 포토레지스트 도포장치의 모습을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a state of a photoresist coating apparatus according to a conventional method.
도1을 참조하면, 종래의 포토레지스트 도포장치(1)는 먼저 회전축(Shaft : 4)에 의해 지지되며, 웨이퍼(2)가 고정되는 회전척(Chuck : 6), 상기 웨이퍼(2)상에 포토레지스트를 공급하기 위한 포토레지스트 공급 노즐(8), 웨이퍼 가장자리의 포토레지스트를 제거하기 위한 사이드린스액 공급 노즐(16) 웨이퍼의 회전에 의해 포토레지스트 밖으로 튕겨나가는 것을 방지하는 보울(Bowl : 14) 및 상기 회전척(6)을 소정의 속도로 회전시키기 위한 구동모터(12) 및 웨이퍼상의 포토레지스트를 감지하는 카메라(10)를 구비하여 이루어진다.Referring to FIG. 1, the conventional photoresist coating apparatus 1 is first supported by a shaft 4, and a rotating chuck 6 on which the wafer 2 is fixed, on the wafer 2. Photoresist supply nozzle 8 for supplying the photoresist, side rinse liquid supply nozzle 16 for removing the photoresist at the edge of the wafer 16 Bowl to prevent it from being thrown out of the photoresist by rotation of the wafer (Bowl: 14) And a driving motor 12 for rotating the rotary chuck 6 at a predetermined speed and a camera 10 for sensing a photoresist on the wafer.
상술한 도포장치(1)를 이용한 웨이퍼 상에 포토레지스트의 도포방법을 살펴보면, 먼저 회전척(6)상에 웨이퍼(2)를 안착시킨 후, 소정의 속도로 웨이퍼(2)를 회전시키면서 포토레지스트 공급 노즐(8)을 통하여 소정액의 포토레지스트를 상기 웨이퍼(2) 상에 분사시킨다.Looking at the application method of the photoresist on the wafer using the coating device 1 described above, first, the wafer 2 is seated on the rotary chuck 6, and then the photoresist is rotated while rotating the wafer 2 at a predetermined speed. A predetermined amount of photoresist is sprayed onto the wafer 2 through a supply nozzle 8.
상기 포토레지스트는 웨이퍼(2)의 회전에 의한 원심력에 의해 웨이퍼(2)의 가장자리로 퍼져나가면서 원하는 두께로 웨이퍼(2)상에 도포된다.The photoresist is applied onto the wafer 2 to a desired thickness while spreading to the edge of the wafer 2 by centrifugal force by the rotation of the wafer 2.
이때 포토레지스트의 적정량의 공급은 포토레지스트 두께 결정에 중요한 공정변수이다. 포토레지스트의 공급량이 과다하면 필요이상의 포토레지스트의 낭비로 반도체소자 제조공정의 원가 향상을 초래하고, 반대로 포토레지스트의 공급량이 부족하면 원하는 두께로 포토레지스트를 웨이퍼 상에 도포할 수 없다.Supplying an appropriate amount of photoresist is an important process variable in determining photoresist thickness. Excessive supply of photoresist wastes more than necessary waste of photoresist, resulting in an increase in the cost of the semiconductor device manufacturing process. Conversely, insufficient supply of photoresist prevents application of the photoresist onto a wafer at a desired thickness.
따라서, 상기 카메라(10)가 웨이퍼의 가장자리부분의 화상을 획득하여 가장자리부분의 포토레지스트를 감지하여 상기 포토레지스트 공급 노즐(8)에 연결된 펌프의 가동을 중지시켜 포토레지스트의 공급을 중단시킨다.Accordingly, the camera 10 acquires an image of the edge of the wafer to detect the photoresist at the edge and stops the operation of the pump connected to the photoresist supply nozzle 8 to stop the supply of the photoresist.
계속해서 상기 회전하는 웨이퍼(2) 가장자리에 린스액을 사이드린스액 공급 노즐(16)을 통하여 분사하여 포토레지스트를 가장자리로부터 약 5mm의 폭으로 제거한다.Subsequently, the rinse liquid is sprayed on the edge of the rotating wafer 2 through the side rinse liquid supply nozzle 16 to remove the photoresist with a width of about 5 mm from the edge.
상술한 종래의 도포장치(1)는 초기 설치비의 과중 및 웨이퍼의 면적이 커질 수록 웨이퍼의 가장자리영역을 감지하기 위해서는 카메라의 위치선정의 어려움 등의 문제점을 야기시켜 왔다. 따라서 장치의 레이아웃(Lay Out)이 커지는 문제점이 있었다.The conventional coating apparatus 1 described above has caused problems such as difficulty in positioning a camera in order to detect an edge region of the wafer as the initial installation cost and the wafer area increase. Therefore, there is a problem that the layout (Lay Out) of the device increases.
본 발명의 목적은, 웨이퍼상에 포토레지스트의 도포시 상기 포토레지스트가 상기 웨이퍼상에 과잉공급되는 것을 방지하여, 반도체소자 제조의 원가절감을 실현할 수 있는 반도체소자 제조를 위한 포토레지스트 도포장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a photoresist coating apparatus for manufacturing a semiconductor device which can prevent the photoresist from being excessively supplied onto the wafer when the photoresist is applied on a wafer, thereby realizing cost reduction of the semiconductor device manufacturing. There is.
도1은 종래의 방법에 의한 포토레지스트 도포장치의 모습을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a state of a photoresist coating apparatus according to a conventional method.
도2는 본 발명에 의한 포토레지스트 도포장치의 모습을 나타내는 도면이다.2 is a view showing a state of the photoresist coating apparatus according to the present invention.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of symbols for main parts of drawing
1, 31 ; 포토레지스트 도포장치 2, 32 ; 웨이퍼1, 31; Photoresist coating apparatus 2, 32; wafer
4, 34 ; 회전축 6, 36 ; 척4, 34; Axis of rotation 6, 36; chuck
8, 38 ; 포토레지스트 공급 노즐 10 ; 카메라8, 38; Photoresist supply nozzle 10; camera
12, 42 ; 구동모터 14, 44 ; 보울12, 42; Drive motors 14, 44; Bowl
16, 46 ; 사이드 린스액 공급 노즐 48 ; 광학센서16, 46; Side rinse liquid supply nozzles 48; Optical sensor
50 ; 발광소자 52 ; 수광소자50; Light emitting element 52; Light receiving element
54 ; 지지대54; support fixture
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체소자 제조를 위한 포토레지스트 도포장치는 회전축; 상기 회전축에 의해 지지되며, 웨이퍼가 고정되는 척; 상기 웨이퍼상에 포토레지스트를 공급하기 위한 노즐 등을 포함하는 포토레지스트 공급수단; 상기 웨이퍼상의 특정 위치에서 상기 공급수단을 통하여 공급되는 포토레지스트의 존재여부를 감지하는 센서; 및 상기 센서와 상기 포토레지스트 공급수단과 연결되어 상기 센서에 의해 상기 웨이퍼상의 특정 위치에서 포토레지스트의 존재가 감지되면 상기 포토레지스트 공급수단이 포토레지스트의 공급을 중단시키도록 하는 콘트롤러를 구비하여 이루어진다.Photoresist coating apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention for achieving the above object is a rotating shaft; A chuck supported by the rotating shaft and having a wafer fixed thereto; Photoresist supply means including a nozzle or the like for supplying photoresist on the wafer; A sensor for detecting the presence of photoresist supplied through the supply means at a specific position on the wafer; And a controller connected to the sensor and the photoresist supply means to stop the supply of the photoresist when the photoresist supply means detects the presence of the photoresist at a specific position on the wafer by the sensor.
상기 웨이퍼상의 특정 위치는 웨이퍼 가장자리이며 바람직하게는 웨이퍼 가장자리로부터 중앙으로 3 mm 내지 7 mm 이내일 수 있다.The particular location on the wafer is the wafer edge and may preferably be within 3 mm to 7 mm centered from the wafer edge.
상기 센서는 그 길이가 가변적인 지지대에 의해 상기 노즐에 부착되어 있을 수 있다.The sensor may be attached to the nozzle by a support whose length is variable.
상기 센서는 소정의 빛을 발생시키는 발광소자와 상기 발광소자로부터 발생된 빛이 상기 웨이퍼 또는 포토레지스트로부터 반사되어 돌아오는 빛을 감지하는 수광소자로 이루어지는 것이 바람직하다.The sensor is preferably composed of a light emitting device for generating a predetermined light and a light receiving device for detecting the light from the light emitted from the light emitting device is reflected back from the wafer or photoresist.
상기 발광소자로부터 발생되는 빛의 파장은 포토레지스트의 노광파장보다 큰 것이 바람직하다.The wavelength of the light emitted from the light emitting device is preferably larger than the exposure wavelength of the photoresist.
이하, 본 발명의 구체적인 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a specific embodiment of the present invention will be described in detail.
도2는 본 발명에 의한 포토레지스트 도포장치의 모습을 나타내는 도면이다.2 is a view showing a state of the photoresist coating apparatus according to the present invention.
도2를 참조하면, 본 발명의 포토레지스트 도포장치(31)는 먼저 회전축(34)에 의해 지지되며, 웨이퍼(32)가 고정되는 회전척(36)이 있다. 상기 회전척(36)상부에는 상기 웨이퍼(32) 상에 포토레지스트를 공급하기 위한 포토레지스트 공급 노즐(38)과 웨이퍼 가장자리의 포토레지스트를 제거하기 위한 사이드린스액 공급 노즐(46)이 구성된다.Referring to FIG. 2, the photoresist coating apparatus 31 of the present invention is first supported by the rotating shaft 34, and there is a rotating chuck 36 to which the wafer 32 is fixed. The photoresist supply nozzle 38 for supplying photoresist on the wafer 32 and the side rinse liquid supply nozzle 46 for removing the photoresist at the edge of the wafer are formed on the rotary chuck 36.
상기 회전척(36)의 외부에는 웨이퍼의 회전에 의해 포토레지스트 밖으로 튕겨나가는 것을 방지하는 보울(44)이 구성되며, 상기 회전축(34)의 하부에는 회전척(36)을 소정의 속도로 회전시키기 위한 구동모터(42)가 구성되어 있다.Outside the rotary chuck 36 is configured a bowl 44 to prevent the rebound of the photoresist by the rotation of the wafer, the lower portion of the rotary shaft 34 to rotate the rotary chuck 36 at a predetermined speed The drive motor 42 for this is comprised.
상기 포토레지스트 공급 노즐(38)에는 특정위치에서 웨이퍼상의 포토레지스트를 감지하는 광학센서(48)가 그 길이가 가변적인 지지대(54)에 의해 부착되어 있다.The photoresist supply nozzle 38 is attached with an optical sensor 48 for sensing the photoresist on the wafer at a particular position by a support 54 whose length is variable.
그리고 상기 광학센서(48)의 포토레지스트의 감지에 의해 상기 포토레지스트 공급 노즐(38)로부터 포토레지스트가 공급되는 것을 중단시키는 콘트롤러(표시하지 않음)가 구성된다.A controller (not shown) is configured to stop the photoresist from being supplied from the photoresist supply nozzle 38 by sensing the photoresist of the optical sensor 48.
상기 광학센서(48)는 상기 지지대(54)를 조절하여 웨이퍼 가장자리로부터 중심방향으로 3 mm 내지 7 mm 이내의 포토레지스트를 감지할 수 있도록 되어있다. 상기 광학센서(48)의 위치는 웨이퍼 구경의 크기 및 포토레지스트의 점도에 따라 달리할 수 있슴은 당연하다.The optical sensor 48 is configured to detect the photoresist within 3 mm to 7 mm in the center direction from the wafer edge by adjusting the support 54. The position of the optical sensor 48 may vary depending on the size of the wafer aperture and the viscosity of the photoresist.
상기 광학센서(48)는 노광파장보다 큰 파장을 갖는 빛을 발생시키는 발광소자(50)와 상기 발광소자(50)로부터 발생된 빛이 상기 웨이퍼 또는 포토레지스트로부터 반사되어 돌아오는 빛을 감지하는 수광소자(52)로 이루어 진다.The optical sensor 48 receives a light emitting device 50 for generating light having a wavelength greater than an exposure wavelength and a light for detecting light returned from the wafer or photoresist by the light emitted from the light emitting device 50. Element 52.
상기 콘트롤러는 상기 수광소자(52)가 감지한 웨이퍼로부터 반사된 빛의 강도를 단지 웨이퍼로부터 반사된 경우의 빛의 강도와 비교하여 차이가 있을 경우 상기 포토레지스트 공급 노즐(38)상에 개재된 솔레노이드밸브(표시안함)를 차단하도록하여 포토레지스트의 공급을 중단시킨다.The controller compares the intensity of light reflected from the wafer sensed by the light receiving element 52 with only the intensity of light when reflected from the wafer, and if there is a difference, the solenoid interposed on the photoresist supply nozzle 38. Shut off the valve (not shown) to stop the supply of photoresist.
상기 발광소자(50)가 발생시키는 빛의 파장이 사진공정의 노광파장인 아이라인(i-line) 또는 딥유브이(DUV)보다 크기 때문에 즉, 에너지가 작기 때문에 상기 발광소자(50)의 빛에 노출된 포토레지스트 부분은 실지 노광공정시 불량으로 발생되지 않는다. 상기 포레지스트는 특성상 특정한 파장을 갖는 빛에 노출되었을 때만 그 성질이 변하고 상기 파장보다 큰 파장을 갖는 빛에 의해서는 그 성질이 변화되지 않기 때문이다.Since the wavelength of the light generated by the light emitting device 50 is larger than the i-line or deep UV, which is the exposure wavelength of the photolithography process, that is, the energy is small, the light of the light emitting device 50 The exposed photoresist portion does not occur as a defect during the actual exposure process. This is because the properties of the photoresist change only when exposed to light having a specific wavelength, and the property does not change by light having a wavelength larger than the wavelength.
상술한 본 발명의 도포장치(31)를 이용하는 웨이퍼 상에 포토레지스트의 도포방법을 살펴보면, 먼저 회전척(36)상에 웨이퍼(32)를 안착시킨 후, 소정의 속도로 웨이퍼(32)를 회전시키면서 포토레지스트 공급 노즐(36)을 통하여 소정액의 포토레지스트를 상기 웨이퍼(32) 상에 분사시킨다.Looking at the application method of the photoresist on the wafer using the coating device 31 of the present invention described above, first, the wafer 32 is seated on the rotary chuck 36, and then the wafer 32 is rotated at a predetermined speed. While spraying a predetermined amount of photoresist onto the wafer 32 through the photoresist supply nozzle 36.
계속해서 상기 포토레지스트는 웨이퍼(32)의 회전에 의한 원심력에 의해 웨이퍼(32)의 가장자리로 퍼져나가면서 원하는 두께로 웨이퍼(32) 상에 도포된다. 상기 포토레지스트의 두께는 상기 웨이퍼의 회전속도에 의하여 결정된다.Subsequently, the photoresist is applied onto the wafer 32 to a desired thickness while spreading to the edge of the wafer 32 by centrifugal force by the rotation of the wafer 32. The thickness of the photoresist is determined by the rotational speed of the wafer.
이때 상기 웨이퍼(32)의 회전과 동시에 상기 광학센서(48)는 웨이퍼의 가장자리까지 공급되는 포토레지스트가 퍼져나왔는지를 센싱한다.At the same time as the rotation of the wafer 32, the optical sensor 48 senses whether the photoresist supplied to the edge of the wafer has spread out.
즉, 상기 발광소자(50)는 노광장비의 노광파장보다 긴 파장을 갖는 빛을 웨이퍼의 가장자리부분을 비추고, 상기 수광소자(52)는 상기 웨이퍼로부터 반사된 빛을 감지한다. 상기 광학센서(48)와 연결된 콘트롤러는 수광소자(52)가 감지한 빛의 강도(Intensity)변화로부터 상기 포토레지스트가 웨이퍼가장자리까지 충분히 퍼져나온 것을 인식하여 상기 포토레지스트 공급 노즐(36)상에 개재된 솔레노이드밸브에 신호를 주어 포토레지스트의 공급을 중단시킨다.That is, the light emitting device 50 illuminates the edge of the wafer with light having a wavelength longer than the exposure wavelength of the exposure equipment, and the light receiving device 52 detects the light reflected from the wafer. The controller connected to the optical sensor 48 recognizes that the photoresist is sufficiently spread to the edge of the wafer from the change in the intensity of light detected by the light receiving element 52, and is interposed on the photoresist supply nozzle 36. The solenoid valve is signaled to stop the supply of photoresist.
계속해서 상기 회전하는 웨이퍼(32) 가장자리에 린스액을 사이드린스액 공급 노즐(46)을 통하여 분사하여 포토레지스트를 가장자리로부터 약 5mm의 폭으로 제거한다.Subsequently, the rinse liquid is sprayed on the edge of the rotating wafer 32 through the side rinse liquid supply nozzle 46 to remove the photoresist about 5 mm wide from the edge.
상기 포토레지스트를 가장자리로부터 제거하는 것은 식각공정, 증착공정 및 이온주입공정 등의 후속공정시 상기 웨이퍼(32)의 가장자리를 클램프하여 척에 고정할 때 클램퍼(Clamper)에 의해 상기 포토레지스트가 벗겨져 파티클로 작용하는 것을 방지하기 위함이다.The removal of the photoresist from the edge is performed by the clamper when the edge of the wafer 32 is clamped and fixed to the chuck during a subsequent process such as an etching process, a deposition process, and an ion implantation process. This is to prevent the acting.
상술한 바와 같이 본 발명은 종래보다 간편하게 발광소자와 수광소자로 구성되는 광학센서를 구비하여 효율적으로 원하는 두께로 도포할 수 있을만큼의 최적량의 포토레지스트를 웨이퍼상에 공급할 수 있다.As described above, the present invention includes an optical sensor composed of a light emitting element and a light receiving element, which is more convenient than the related art, so that an optimal amount of photoresist can be supplied onto the wafer so that it can be efficiently applied to a desired thickness.
따라서, 적정량의 포토레지스트를 웨이퍼상에 공급할 수 있으며, 이에 따라 반도체소자의 제조원가를 경감시킬 수 있는 효과가 있다.Therefore, an appropriate amount of photoresist can be supplied onto the wafer, thereby reducing the manufacturing cost of the semiconductor device.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications are within the scope of the appended claims.
Claims (6)
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