KR100485541B1

KR100485541B1 - 반도체 현상장비의 현상액 분사장치

Info

Publication number: KR100485541B1
Application number: KR10-2002-0047503A
Authority: KR
Inventors: 김형원; 백승원
Original assignee: 동부아남반도체 주식회사
Priority date: 2002-08-12
Filing date: 2002-08-12
Publication date: 2005-04-27
Also published as: KR20040015416A

Abstract

본 발명은 반도체 장비에 관한 것으로, 특히 웨이퍼 중심에서 에지 부분으로 갈수록 웨이퍼와의 간격이 좁혀지도록 경사지게 설치되며, 웨이퍼의 중심 부분에서 에지 부분으로 갈수록 현상액을 더 많이 공급하는 반도체 현상장비의 분사노즐를 제공함으로써 사진 공정 시 웨이퍼 에지 부분에 더 두껍게 도포된 포토레지스트를 완전히 제거하여 깨끗한 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다.

Description

반도체 현상장비의 현상액 분사장치{APPARATUS FOR SPRAYING DEVELOPING SOLUTION OF DEVELOPER}

본 발명은 반도체 장비에 관한 것으로, 특히 웨이퍼에 도포된 포토레지스트의 균일도에 관계없이 효과적으로 현상 공정(developing process)을 진행할 수 있는 반도체 현상장비의 현상액 분사 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 웨이퍼 제조공정 중 웨이퍼의 노광 작업을 실시한 다음에는 노광된 웨이퍼를 현상장비로 이송하여 현상작업을 실시한다. 이러한 현상 작업은 현상액인 알카리 수용액에 대하여 포토레지스트의 노광 지역과 비노광 지역 간의 용해도 차이를 이용함으로써 최종적인 패턴 형상을 재현하는 공정이다.

포지티브(positive) 포토레지스트용 현상액으로는 구성 성분이 알칼리와 물인 알카리 수용액을 사용한다. 알카리 수용액으로는 TMAH 또는 KOH 수용액 등을 사용할 수 있다. 알칼리 수용액에는 현상 공정 시에 현상액의 침투력을 향상시키기 위해 계면 활성제나 알콜류를 첨가시키는 경우가 있다.

계면 활성제는 친수성 물질과 친유성 물질이 잘 섞이도록 도와주는 화학 약품이며, 이를 현상액인 알칼리 수용액에 첨가시키면 기름 성분인 포토레지스트에 현상액이 쉽게 침투하게 도와주기 때문에 현상 시간을 줄일 수 있고, 현상 패턴을 보다 정확하게 만들 수 있다.

한편 현상 공정에서 중요한 것은 현상액의 침투력과 현상액의 확산 속도이다. 현상액의 침투력은 계면 활성제를 통해 증가시킬 수 있고, 현상액의 확산 속도는 현상액보다는 공정 조건 예를 들어, 현상액의 온도와 현상 방식 등에 큰 영향을 받는다.

현상 공정에서 주로 사용되는 현상 방식은 크게 습식(wetting) 방식과 건식(dry) 방식으로 나누어지는데, 습식 방식은 푸들(puddle) 방식, 연속 분사(continuous flow) 방식, 딥(dip) 방식 등이 있으며 건식 방식은 노즐 형태에 따른 현상 방식으로서 스트림 노즐(stream nozzle) 방식, 스프레이 팁(spray tip) 방식, 다중 스프레이(multi spray) 또는 다중 스트림(multi stream) 방식이 있다.

포토레지스트를 현상하여 패턴을 형성하는 현상 공정은 다음과 같은 몇 가지 조건을 갖추어야한다.

첫째 포토레지스트 현상시 파티클(particle) 또는 결함(defect)이 발생하지 않아야 하고, 둘째 포토레지스트가 현상액에 의해서 현상될 때 웨이퍼 전체에 걸쳐서 균일한 현상도를 유지해야 하고, 셋째 현상 공정시 포토레지스트 현상 시간외에 불필요한 시간 지연을 없애 전체 현상 시간을 단축해야 하고, 넷째 현상액의 소모량이 적어야한다.

이하, 첨부된 도면을 이용하여 종래 반도체 현상장비의 현상액 분사 장치를 설명한다.

도 1은 종래 반도체 현상장비의 현상액 분사 장치의 구조를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 현상액 분사장치에 구비된 분사 노즐의 분사구를 나타내는 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 반도체 현상장비의 현상액 분사 장치는 웨이퍼(2)를 고정시키기 위한 웨이퍼 척(3)이 서보 모터(4)에 의하여 회전 가능하게 설치되어 있고, 그 웨이퍼 척(3)의 상측에는 분사 노즐(5)이 일정높이로 설치되어 있으며, 그 분사 노즐(5)에는 현상액 공급관(6)과 연결되고, 현상액이 저장된 현상액 공급부(1)에서 현상액을 웨이퍼(2) 상에 균일한 압력으로 공급한다.

분사 노즐(5)은 웨이퍼(2)와 일정 간격으로 평행하게 설치되고 현상액 공급관(6)을 통해 유입되는 현상액을 분사시키는 다수의 분사구(8)를 갖는다. 이때 다수의 분사구(7)의 크기는 도 2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(2)의 상면에 분사되는 현상액을 균일한 압력으로 분사시키기 위해 중심에서 작고 에지 부분으로 갈수록 커진다.

상기와 같이 구성되어 있는 종래 반도체 현상장비에서 현상작업이 진행되는 동작은 다음과 같다.

먼저, 웨이퍼 척(3)의 상면에 웨이퍼(2)를 얹어 놓고 진공으로 웨이퍼(2)를 고정 흡착한 다음, 서보 모터(4)를 이용하여 웨이퍼 척(3)을 회전시켜서 웨이퍼(2)가 일정 회전수로 회전되도록 한다.

이러한 상태에서 반도체 현상 장비의 현상액 분사 장치가 현상액 공급관(6)을 통해 유입되는 현상액을 분사 노즐(5)을 통해 웨이퍼(2)의 상면에 분사하면, 웨이퍼(2)의 회전하는 원심력에 의하여 웨이퍼(2)의 상면에 현상액이 디핑되면서 현상이 진행된다.

만약 현상 공정 전에 웨이퍼 상에 포토레지스트가 불균일하게 도포되는 경우에 전술한 분사 노즐은 현상액을 웨이퍼 에지와 중심 부분에 균일하게 분사하기 때문에 균일한 현상도를 유지할 수 없었다.

특히, 통상적인 사진 공정에서 웨이퍼의 중심 부분보다 에지 부분에 포토레지스트가 두껍게 도포된다. 이러한 불균일한 포토레지스트에 현상액을 분사할 경우 웨이퍼 에지 부분의 두꺼운 포토레지스트가 전부 현상되지 않고 찌꺼기로 남게 된다. 그래서 종래 현상 공정에서는 양질의 포토레지스트 패턴을 얻을 수 없다.

본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 웨이퍼에 도포된 포토레지스트의 균일도에 관계없이 현상 공정에서 양질의 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있는 반도체 현상장비의 현상액 분사 장치가 제공된다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체 현상장비의 현상액 분사 장치에 있어서, 현상액이 저장된 현상액 공급부와, 일단이 상기 현상액 공급부와 연결된 현상액 공급관과, 상기 현상액 공급관의 타단과 연결되며, 웨이퍼 중심에서 에지 부분으로 갈수록 상기 웨이퍼와의 간격이 좁혀지도록 경사지게 설치되고 상기 웨이퍼의 중심부분으로부터 에지 부분으로 갈수록 커지는 다수의 분사구가 형성되어 상기 현상액을 웨이퍼의 에지 부분으로 갈수록 더 많이 공급하는 분사 노즐을 포함한다.

이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따라 현상 공정을 실시하는 반도체 현상장비의 현상액 분사 장치가 도 3 내지 4에 도시되어 있는 바, 이를 설명하면 다음과 같다. 도 3은 본 발명에 따른 반도체 현상장비의 현상액 분사장치를 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 반도체 현상장비의 현상액 분사장치에 구비된 분사 노즐의 분사구를 나타내는 단면도이다.

도 3을 참조하면, 반도체 현상장비의 현상액 분사 장치는 현상 공정에 사용되는 현상액이 저장된 현상액 저장부(100), 포토레지스트가 도포된 웨이퍼(110)를 고정시키는 웨이퍼 척(120), 웨이퍼 척(120)과 연결되어 웨이퍼(110)를 소정의 속도로 회전시키는 서보 모터(130), 현상액 공급부(100)와 일단이 연결된 현상액 공급관(150), 현상액 공급관(150)의 타단에 연결된 분사 노즐(140)을 포함한다.

반도체 현상장비의 현상액 분사 장치는 일단이 현상액 공급부(100)와 연결된 현상액 공급관(150)을 통해 유입되는 현상액을 타단에 연결된 분사 노즐(140)을 통해 웨이퍼(110) 상면에 분사시키는데, 이때 분사 노즐(140)은 웨이퍼(110) 중심에서 에지 부분으로 갈수록 웨이퍼(110)와의 간격이 좁혀지도록 경사지게 설치되며, 분사 노즐(140)을 통해 분사되는 현상액은 웨이퍼(110)의 에지 부분으로 갈수록 더 많이 공급된다.

분사 노즐(140)은 현상액 공급관(150)을 통해 유입되는 현상액을 웨이퍼(110)의 상면에 분사시키는 다수의 분사구(141)를 갖는다. 이때 분사구(141)의 크기는, 도 4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(110) 중심에서 웨이퍼(110)의 에지 부분으로 갈수록 커진다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명의 반도체 현상장비의 현상액 분사 장치에서 현상작업이 진행되는 동작은 다음과 같다.

먼저, 웨이퍼 척(120)에는 포토레지스트가 도포된 웨이퍼(110)를 얹어 놓고 진공으로 고정 흡착한 다음, 서보 모터(130)를 이용하여 웨이퍼 척(110)을 회전시켜서 웨이퍼(110)가 일정 회전수로 회전되도록 한다.

상기와 같은 상태에서 반도체 현상장비의 현상액 분사 장치는 현상액 공급관(150)을 통해 공급되는 현상액을 경사지게 위치한 분사 노즐(140)의 분사구(141)를 통해 웨이퍼(110)의 상면에 분사하는데, 경사진 분사 노즐(140)을 통해 분사되는 현상액은 웨이퍼(110)의 중심 부분보다 에지 부분에 더 많이 공급된다.

즉, 분사 노즐(140)은 웨이퍼(110)의 중심 부분보다 에지 부분으로 갈수록 웨이퍼(110)와의 간격이 좁혀지도록 설치된 상태에서 분사구(141)의 크기가 웨이퍼(110)의 에지 부분으로 갈수록 커지기 때문에, 분사구(141)를 통해 분사되는 현상액은 균일한 압력으로 웨이퍼(110)의 상면으로 분사하므로 웨이퍼(110) 중심보다 에지 부분에 현상액이 더 많이 공급된다.

그러므로 본 발명은 일반적인 사진 공정 특성상 웨이퍼(110) 상면에서 중심 부분보다 에지 부분에 포토레지스트가 더 두껍게 도포될 경우 경사진 분사 노즐(140)과 분사구(141)를 통해 웨이퍼(110)의 중심 부위보다 에지 부분에 현상액이 더 많이 공급되기 때문에 에지 부분의 포토레지스트 찌꺼기를 효과적으로 제거할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 웨이퍼 중심에서 에지 부분으로 갈수록 웨이퍼와의 간격이 좁혀지도록 경사지게 설치된 분사 노즐을 이용하여 웨이퍼 에지 부분에 더 많은 현상액을 공급한 후에 현상 공정을 실시함으로써, 웨이퍼의 에지 부분에 두껍게 도포된 포토레지스트를 완전히 제거할 수 있어 양질의 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 반도체 현상장비의 현상액 분사장치를 나타내는 구성도,

도 2는 종래 반도체 현상장비의 현상액 분사장치에 구비된 분사 노즐의 분사구를 나타내는 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 반도체 현상장비의 현상액 분사장치를 나타내는 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 반도체 현상장비의 현상액 분사장치에 구비된 분사 노즐의 분사구를 나타내는 단면도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

100 : 현상액 공급부 110 : 웨이퍼

120 : 웨이퍼 척 130 : 서보 모터

140 : 분사 노즐 141 : 분사구

150 : 현상액 공급관

Claims

반도체 현상장비의 현상액 분사 장치에 있어서,

현상액이 저장된 현상액 공급부와,

일단이 상기 현상액 공급부와 연결된 현상액 공급관과,

상기 현상액 공급관의 타단과 연결되며, 웨이퍼 중심에서 에지 부분으로 갈수록 상기 웨이퍼와의 간격이 좁혀지도록 경사지게 설치되고 상기 웨이퍼의 중심부분으로부터 에지 부분으로 갈수록 커지는 다수의 분사구가 형성되어 상기 현상액을 웨이퍼의 에지 부분으로 갈수록 더 많이 공급하는 분사 노즐을 포함하는 반도체 현상장비의 현상액 분사 장치.
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