KR100441877B1 - 베이크 쳄버내 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 온도 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 포토 리소크라피(Photo Lithography) 공정중 현상 후 베이크 공정(Post Exposure Bake, 이하 'PEB'라 칭함)시 웨이퍼상에 코팅된 포토레지스트의 온도를 측정하는 베이크 쳄버내 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 온도 측정 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는, PEB 쳄버내의 반도체 웨이퍼 상에 코팅된 딥유비(Deep UV) 포토레지스트로부터 방출되는 적외선 에너지를 PEB 쳄버의 커버에 설치되는 다수의 비접촉 적외선 온도센서로 측정하고, 상기 다수의 비접촉 적외선 온도센서로부터 입력되는 측정값을 계측기에 표시한다.
이러한 본 발명은, PEB 쳄버의 온도를 측정한다거나, 또는 PEB 내부 온도 또는 핫 플레이트의 온도를 측정하여, 웨이퍼상에 코팅된 포토레지스트의 온도를 간접적으로 확인하면서, 그리고 장비를 다운시킨 상태에서 측정하는 종래의 방식과는 달리, 실제 공정 진행중 실시간으로, 그리고 웨이퍼 위에 코팅된 포토레지스트의 온도 자체를 직접 측정할 수 있는 바, 딥유비 프로세스에 의한 PEB 공정 진행시 온도와 베이킹 시간을 효과적으로 괸리할 수 있는 것이다.

Description

베이크 쳄버내 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 온도 측정 방법{Method for Taking the Temperature of Photoresist on the Semiconductor Wafer Being in the Bake Chamber}
본 발명은 반도체 웨이퍼상에 도포된 포토레지스트의 온도를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 포토 리소크라피(Photo Lithography) 공정중 현상 후 베이크 공정(Post Exposure Bake, 이하 'PEB'라 칭함)시 웨이퍼상에 코팅된 포토레지스트의 온도를 직접 그리고 공정 진행중에 측정함으로써 PEB 공정의 온도 및 시간 관리를 효과적으로 수행하기에 적합한 베이크 쳄버내 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 온도 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조에서 포토 리소그라피는 설계 레이아웃이 새겨진 마스크(Mask)의 기하학적 패턴을 노광 장비를 이용하여 반도체 웨이퍼 표면에 레지스트 패턴으로 전사시키는 일련의 공정을 말한다. 이를 위하여 패턴이 형성되어 있는 마스크를 통하여 특정한 파장을 가지는 빛 에너지를 포토레지스트가 도포되어 있는 웨이퍼 상에 투영.노광시 빛 에너지에 의한 광 화학 반응이 노광지역에 한하여 선택적으로 일어나게 되며, 후속 PEB공정에서 노광(Exposure)시 포토레지스트내에서 입사광과 반사광 사이의 상호 간섭 현상에 의하여 형성된 포토레지스트의 농도 차이를 열에너지를 이용해 포토레지스트의 이동을 유발시켜 정제파(Standing Wave) 현상을 감소시켜 준다. 그후 현상(Develop) 공정 시 노광 지역과 비노광지역 간의 화학 반응에 의한 용해 속도 차이를 이용하여 패턴이 형성되게 된다. 형성된 포토레지스트 패턴은 후속 공정인 식각 또는 이온주입공정 시 마스크 역할을 하게 되며, 그 목적을 다하고 나면 최종적으로 레지스트 스트립 공정에 의해 제거된다.
위와 같은 포토 리소그라피에서 베이킹 공정은 온도에 민감한 공정중 하나인데, 예를들어 딥유비(Deep UV) 파장을 노광의 광원으로 이용하는 포토 리소그래피 공정에서 화학 증폭형 포토레지스트에 대한 PEB공정의 경우에는 포토레지스트 물질이 온도에 상당히 민감하다. 이와 같이 딥유비용 포토레지스트는 온도에 민감하기 때문에 베이크 공정에서 온도 제어에 따라 형성된 포토레스트의 패턴 형상이 변형되어 결국 CD(임계선폭, Critical Demension)가 변동될 수 있으므로 미세 소자의 CD를 정확하게 패터닝하기 어렵다. 이를 방지하기 위해서는 공정 진행중에 PEB 쳄버 내의 웨이퍼 상에 형성된 포토레지스트의 온도를 정확히 측정할 필요가 있는 것이다.
현재까지 알려진 온도측정 방법으로는 먼저, PEB쳄버에 온도센서를 올려 놓은 후 온도를 측정하는 방법이 개시되고 있다.
종래의 또 다른 온도 측정 방법으로는, 도 2에 도시된 바와 같이, 쳄버(2) 내부(또는 쳄버내 핫 플레이트)의 핀(4) 위에 웨이퍼 형상의 센스 어레이(Sense Array) 온도계(6)를 올려 놓고 온도를 측정하여 계측기(8)로 전송하는 방법으로 온도를 측정하였다.
그런데, 상기한 종래의 온도 측정 방법들은 모두 웨이퍼 상에 코팅된 포토레지스트의 온도를 직접적으로 측정하는 것이 아니라, PEB 쳄버 또는 핫 플레이트의 온도를 측정한 후 이를 통하여 포토레지스트의 온도를 추정하는 간접적인 방법이다. 따라서 PEB 공정 온도와 시간 관리를 효과적으로 할 수 없었다.
더구나, 후자의 방법에 있어서는 온도 측정시 장비를 다운(Down)시킨 상태에서 센스 어레이 온도계를 수작업으로 올려 놓고 측정하는 방법이기 때문에 실제 공정시의 포토레지스트 온도를 측정할 수 없었다.
따라서 본 발명의 목적은 PEB공정시 웨이퍼상에 코팅된 포토레지스트의 온도를 직접적으로, 그리고 공정 진행중에 측정함으로써 PEB 공정의 온도 및 시간 관리를 효과적으로 수행하기에 적합한 베이크 쳄버내 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 온도 측정 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 온도 측정 방법을 설명하기 위한 도면
도 2는 본 발명에 의한 온도 측정 방법을 설명하기 위한 도면
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20 : PEB 쳄버 22 : 반도체 웨이퍼
24 : 쳄버 커버 26 : 핀
30 : 비접촉 적외선 온도센서 32 : 계측기
위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 베이크 쳄버내 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 온도 측정 방법은, PEB 쳄버내의 반도체 웨이퍼 상에 코팅된 포토레지스트로부터 방출되는 적외선 에너지를 PEB 쳄버의 커버에 설치되는 다수의 비접촉 적외선 온도센서로 측정하고, 상기 다수의 비접촉 적외선 온도센서로부터 입력되는 측정값을 계측기에 표시하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시되면에 의거 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 베이크 쳄버내 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 온도 측정 장치를 나타내는 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명은 PEB 쳄버(20)내의 웨이퍼(22) 상에 코팅된 포토레지스트로부터 방출되는 적외선 에너지를 감지가능하도록 PEB 쳄버(20)의 커버(24)에 다수의 비접촉 적외선 온도센서(30, Infrared Detector Thermosensor)를 구비하고, 이들 다수의 비접촉 적외선 온도센서(30)로부터 입력되는 신호에 따른 온도값을 표시(Display)하는 계측기(32)를 구비한 구성으로 되어 있다.
상기 쳄버(20)는 이밀 설명한 바와 같이 핫 플레이트일 수도 있다.
도시된 예에서, 표면에 포토레지스트가 코팅된 반도체 웨이퍼(22)는 쳄버(20)에 갖추어진 핀(26) 위에 올려져 있고, 상기 웨이퍼(22)의 상측 쳄버 커버(24)에는 상기 웨이퍼(22) 표면을 향하는 다수의 비접촉 적외선 온도센서(30)가 구비되어 각 지점간의 온도 균일도를 측정하게 되며, 상기 비접촉 적외선 온도센서(30)로부터 감지되는 신호는 계측기(32)로 입력되어 표시되게 된다.
잘 아는 바와 같이 상기 비접촉 적외선 온도센서(30)로 이루어지는 온도계 장치는 물체에서 방출되는 적외선 에너지를 받아들인 후 이를 전기적인 신호로 바꿔서 계측기(32)에 있는 디스플레이 패널에 측정된 온도값을 나타내며, PEB 공정 제어 프로그램과 연결해서 데이터의 관리와 센서를 원격 제어할 수 있는 온도계이다.
본 발명은 위와 같은 원리로 인해 비접촉 적외선 온도 센서(30)를 피측정물인 포토레지스트에 직접 접촉하지 않고도 측정할 수 있다.
따라서 종래에는 PEB 쳄버의 온도를 측정한다거나 또는 PEB 내부 온도 또는 핫 플레이트의 온도를 측정하여 웨이퍼상에 코팅된 포토레지스트의 온도를 간접적으로 확인하는 불합리한 점이 있음과 아울러, 그것도 장비를 다운시킨 상태에서 측정하는 방식이어서 실제 공정 진행중의 온도를 정확하게 측정할 수 없었으나, 본 발명에 의하면 상술한 바와 같은 원리로 인해 공정 진행중 실시간으로, 그리고 웨이퍼 위에 코팅된 포토레지스트의 온도를 직접 측정할 수 있는 바, 딥유비 프로세스에 의한 PEB 공정 진행시 베이킹 온도와 시간의 괸리를 효과적으로 할 수 있는 것이다.
본 발명은 도면에 도시된 구체적인 실시예를 참고로 상세히 설명되었으나, 이는 하나의 예시에 불과한 것으로 본 발명의 보호범위를 한정하는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 타실시예는 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 베이크 쳄버내 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 온도 측정 방법에 따르면, 포토 리소크라피 공정중 PEB 공정 시 웨이퍼상에 코팅된 포토레지스트의 온도를 직접 그리고 공정 진행중에 측정함으로써 PEB 공정의 온도 및 시간 관리를 효과적으로 수행할 수 있다.

Claims (2)

  1. PEB 쳄버내의 반도체 웨이퍼 상에 코팅된 딥유비(Deep UV) 포토레지스트로부터 방출되는 적외선 에너지를 PEB 쳄버의 커버에 설치되는 다수의 비접촉 적외선 온도센서로 측정하고, 상기 다수의 비접촉 적외선 온도센서로부터 입력되는 측정값을 계측기에 표시하는 것을 특징으로 하는 베이크 쳄버내 반도체 웨이퍼의 포토레지스트 온도 측정 방법.
  2. 삭제
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