KR100545217B1

KR100545217B1 - Apparatus and Method for developing wafer

Info

Publication number: KR100545217B1
Application number: KR1020030098386A
Authority: KR
Inventors: 박유식
Original assignee: 동부아남반도체 주식회사
Priority date: 2003-12-27
Filing date: 2003-12-27
Publication date: 2006-01-24
Also published as: KR20050066902A

Abstract

본 발명의 목적은 현상공정의 레시피를 개선하여 웨이퍼 척에 오실레이션을 가함으로써 현상액의 사용량을 줄이면서도 공정시간을 단축하고 현상불량을 방지할 수 있도록 된 반도체 현상설비 및 현상방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor developing apparatus and a developing method capable of shortening the processing time and preventing development defects while reducing the amount of developer used by improving the recipe of the developing process and applying oscillation to the wafer chuck.

이에 본 발명은 반도체 웨이퍼가 놓여지는 스핀척, 상기 스핀척의 턴테이블에 놓여진 웨이퍼의 상면에 현상액을 도포하는 수단,상기 스핀척의 회전방향을 전환시켜 오실레이션을 일으키기 위한 오실레이션 발생부와, 상기 오실레이션 발생부를 제어하여 웨이퍼의 회전방향 전환 주기와 웨이퍼의 회전각도를 설정할 수 있는 제어수단을 포함하는 반도체 웨이퍼 현상설비를 제공한다.Accordingly, the present invention provides a spin chuck on which a semiconductor wafer is placed, a means for applying a developer to an upper surface of a wafer placed on a turntable of the spin chuck, an oscillation generator for changing oscillation direction of the spin chuck, and oscillation; Provided is a semiconductor wafer developing apparatus comprising a control means for controlling the generation unit to set the rotation direction switching period and the rotation angle of the wafer.

스핀척, 오실레이션 발생부, 제어수단Spin chuck, oscillation generator, control means

Description

Semiconductor wafer developing equipment and development method {Apparatus and Method for developing wafer}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 현상설비를 도시한 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a semiconductor wafer developing apparatus according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 오실레이션 발생부10: oscillation generator

본 발명은 반도체 웨이퍼 현상설비 및 현상방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레시피를 개선하여 공정시간을 단축함과 더불어 제품의 품질을 개선할 수 있도록 된 반도체 웨이퍼 현상설비 및 현상방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor wafer developing apparatus and a developing method, and more particularly, to a semiconductor wafer developing apparatus and a developing method capable of shortening a process time by improving a recipe and improving a product quality.

예컨대, 반도체 제조를 위한 포토리소그래피(photo lithography)라고 불리우는 기술은, 반도체 웨이퍼 상에 원하는 패턴을 형성시키기 위한 공정으로서, 먼저 세척 밑 건조를 마친 웨이퍼의 표면에 포토레지스트(photo resist)액을 균일하게 도포하여 당해 표면에 도포막을 형성하고, 그 위에 소정 레이아웃으로 형성된 포토마스크를 사용하여 레지스트막을 특정 패턴에 따라 노광공정을 수행하며, 이렇게 노광된 포토 레지스트층의 불필요한 부위를 현상액으로 제거함으로써 요구되는 패턴을 얻는 공정을 말한다. For example, a technique called photo lithography for semiconductor manufacturing is a process for forming a desired pattern on a semiconductor wafer, which firstly uniformly deposits a photoresist liquid on the surface of the wafer after cleaning and drying. A pattern required by coating to form a coating film on the surface, using the photomask formed in a predetermined layout thereon, and performing a photolithography process according to a specific pattern, and removing unnecessary portions of the photoresist layer thus exposed with a developer. Say the process of getting it.

상기한 반도체의 포토리소그래피 공정 중 노광된 포토레지스트층의 불필요한 부위를 현상액으로 제거하는 현상공정의 방식은 크게 습식(wetting) 방식과 건식(dry) 방식으로 구분되고, 이 중 습식방식에는 푸들(puddle)방식, 연속 플로우(continuous flow)방식 및 딥(dip) 방식 등이 있다.The developing process of removing unnecessary portions of the exposed photoresist layer with the developer during the photolithography process of the semiconductor is classified into a wet method and a dry method. Among them, a puddle is used in the wet method. ), Continuous flow, and dip.

또한, 노즐을 갖추고 현상액을 분사하면서 현상공정을 수행하는 방식에는 스트림(Stream)방식, 스프레이(Spray)방식, 멀티스트림/멀티스프레이(Multi stream or Multi spray)방식 등이 있으며, 웨이퍼 상에 현상액을 공급하는 분사노즐이 다수개 설치되어, 현상액을 웨이퍼 상에 분사 공급하는 멀티스트림/멀티스프레이 방식이 일반적으로 널리 쓰이고 있다. In addition, a developing method with a nozzle and spraying a developing solution includes a stream method, a spray method, a multistream / multi spray method, and a developer on a wafer. A plurality of spray nozzles for supplying are provided, and a multistream / multispray method for spraying and supplying a developer onto a wafer is generally used.

상기 멀티스트림/멀티스프레이 방식은 웨이퍼의 상측에서 분사노즐을 통해 현상액을 분사하고, 이때 하측의 웨이퍼는 별도의 척에 고정되어 상기 분사노즐에서 현상액이 분사될 때, 현상액이 웨이퍼 상에 골고루 도포될 수 있도록 상기 척과 함께 회전하도록 되어 있다. In the multi-stream / multi spray method, the developer is injected through the injection nozzle from the upper side of the wafer, and the lower wafer is fixed to a separate chuck so that the developer is evenly applied onto the wafer when the developer is injected from the injection nozzle. To rotate with the chuck.

상기한 장비를 이용하여 공정을 수행하기 위한 레시피는 통상 다음과같은 순서에 따라 작성된다.Recipes for carrying out the process using the above equipment are usually prepared in the following order.

즉, 상기 레시피는 선스핀단계와 세척단계, 그리고 현상액 디스펜스 단계, 퍼들(puddle)단계, 린스단계, 드라이단계의 순서로 작성되고 실질적으로 린스단계에서 최적화를 위해서 스핀척의 회전속도를 다양하게 바꾸어가며 스텝을 진행하게 된다.That is, the recipe is prepared in the order of the sun spin step, the washing step, the developer dispensing step, the puddle step, the rinse step, and the dry step, and vary the rotational speed of the spin chuck for the optimization in the rinse step. The step will proceed.

그런데 상기한 레시피에 의한 공정 진행은 웨이퍼의 특정 영역으로 현상액이 많이 또는 적게 접촉되어 특정 물결 흐름이 나타나고 이 물결 흐름에서 제외되는 부분 발생을 방지하기 위하여 웨이퍼의 속도나 현상 시간 등이 충분하게 셋팅되어야 하기 때문에 공정시간이나 현상액 소비량이 증가하는 문제점이 있다.However, in order to proceed with the above-described recipe, the speed or the development time of the wafer should be set sufficiently to prevent the occurrence of a specific wave flow due to the large or low contact of the developer to a specific area of the wafer and the occurrence of the exclusion from the wave flow. Therefore, there is a problem in that process time or developer consumption is increased.

이러한 문제는 특히 300mm 웨이퍼 공정시에 더욱 두드러지게 발생된다.This problem is particularly pronounced in 300mm wafer processing.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 현상공정의 레시피를 개선하여 웨이퍼 척에 오실레이션을 가함으로써 현상액의 사용량을 줄이면서도 공정시간을 단축하고 현상불량을 방지할 수 있도록 된 반도체 현상설비 및 현상방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, by improving the recipe of the developing process to apply the oscillation to the wafer chuck to reduce the amount of developer while reducing the process time and to prevent development defects It is an object of the present invention to provide a semiconductor developing facility and a developing method.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 현상공정의 레시피에 있어서 웨이퍼를 회전시키는 스핀 공정을 양방향 회전으로 전환하여 웨이퍼에 오실레이션(oscillation)을 가함을 그 요지로 한다.In order to achieve the object as described above, the present invention is that the spin process for rotating the wafer in the recipe of the developing step is to switch to the bidirectional rotation to apply oscillation (oscillation) to the wafer.

이를 위해 본 발명은 반도체 웨이퍼가 놓여지는 스핀척, 상기 스핀척의 턴테이블에 놓여진 웨이퍼의 상면에 현상액을 도포하는 수단, 상기 스핀척의 회전방향을 전환시켜 오실레이션을 일으키기 위한 오실레이션 발생부와, 상기 오실레이션 발생부를 제어하여 웨이퍼의 회전방향 전환 주기와 웨이퍼의 회전각도를 설정할 수 있는 제어수단을 포함한다.
따라서 상기 스핀척은 오실레이션 발생부에 의해 일정한 회전각도에 따라 시계방향 그리고 반시계방향으로 연속적으로 회전하게 되며 이에 따라 회전속도의 변경없이도 짧은 시간동안 충분한 현상 효과를 얻게 된다.To this end, the present invention provides a spin chuck on which a semiconductor wafer is placed, a means for applying a developer to an upper surface of a wafer placed on a turntable of the spin chuck, an oscillation generator for changing oscillation direction of the spin chuck, and oscillation; And controlling means for setting the rotation direction switching period of the wafer and the rotation angle of the wafer by controlling the generation portion.
Therefore, the spin chuck is rotated continuously in the clockwise and counterclockwise direction according to a certain rotation angle by the oscillation generating unit, thereby obtaining a sufficient developing effect for a short time without changing the rotational speed.

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한편, 본 발명에 따라 새롭게 개선된 레시피를 통해 구현되는 현상공정을 살펴보면, 웨이퍼를 스핀척의 턴테이블에 로딩하는 단계와, 스핀척에 로딩된 웨이퍼의 상면에 현상액을 도포하는 단계, 상기 웨이퍼의 회전반경 설정하고 웨이퍼의 회전방향 전환주기를 설정하여 상기 웨이퍼를 오실레이션시키는 단계를 포함한다.On the other hand, when looking at the development process implemented through the newly improved recipe according to the present invention, the step of loading the wafer on the turntable of the spin chuck, applying a developer to the upper surface of the wafer loaded in the spin chuck, the radius of rotation of the wafer Oscillating the wafer by setting and setting a rotation direction switching period of the wafer.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

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상기한 도면에 의하면, 현상장비는 패턴 모양에 따라 노광된 부분과 노광되지 않은 부분을 현상액으로 선택적으로 용해하여 그부분의 포토레지스트를 제거시키는 장비로, 공정이 이루어지는 챔버(50)와, 이 챔버(50) 내에 설치되고 상부에 설치된 턴테이블(54)에 웨이퍼(60)가 놓여지는 스핀척(53), 상기 챔버(50) 내측 상단에 구비되어 웨이퍼(60) 상에 현상액을 공급하기 위한 현상액 분사노즐(51)과 세척액을 분사하기 위한 세척액 분사노즐(52)을 포함한다.According to the above-described drawings, the developing apparatus is a device for selectively dissolving exposed and unexposed portions with a developer according to a pattern shape to remove photoresist of the portions. A spin chuck 53 in which the wafer 60 is placed on the turntable 54 installed in the top of the chamber 50 and provided at the upper end of the chamber 50 to supply a developer on the wafer 60. It includes a nozzle 51 and a washing liquid spray nozzle 52 for spraying the washing liquid.

여기서 본 장치는 상기한 구조의 현상장비에 있어서, 상기 스핀척(53)에 연 결설치되어 스핀척(53)을 오실레이션시키기 위한 오실레이션 발생부(10)와, 이 오실레이션 발생부를 제어하여 오실레이션의 주기와 웨이퍼(60)의 회동각도를 결정하기 위한 제어수단(도시되지 않음)을 더욱 포함한다.Here, in the developing apparatus of the above-described structure, the apparatus is connected to the spin chuck 53 to control the oscillation generator 10 for oscillating the spin chuck 53, and to control the oscillation generator. Control means (not shown) for determining the period of oscillation and the rotation angle of the wafer 60 is further included.

상기 오실레이션 발생부(10)는 제어수단에 의해 셋팅된 오실레이션 주기와 회동각도에 따라 정방향과 역방향 회동을 정해진 각도에 맞춰 반복적으로 수행하게 되며, 이에 따라 스핀척(53)의 턴테이블상의 웨이퍼(60)에 도포된 현상액을 좌우로 유동시켜 최소한의 현상액으로 최대의 현상 효과를 이끌어내게 된다.The oscillation generator 10 repeatedly performs the forward and reverse rotations according to a predetermined angle according to the oscillation period and the rotation angle set by the control means, and accordingly, the wafer on the turntable of the spin chuck 53 ( 60) the developer applied to the left and right flows to draw the maximum developing effect with the minimum developer.

그리고 상기 제어수단에서 조절되는 요소는 두가지로 각도와 주기이다. 이 두가지 요소를 조절함으로써 최적의 린스 조건을 찾을 수 있게 된다.And the elements to be adjusted in the control means are two angles and periods. By adjusting these two factors, you can find the optimal rinse condition.

이하 설명에서는 본 공정에서 오실레이션 공정을 통해 개선된 레시피를 적용하여 현상이 이루어지는 과정을 살펴본다.In the following description, a process of developing a process by applying an improved recipe through an oscillation process will be described.

먼저, 웨이퍼(60) 로딩과정을 거쳐 웨이퍼(60)를 스핀척(53)의 턴테이블(54)에 안착시키게 된다.First, the wafer 60 is mounted on the turntable 54 of the spin chuck 53 through the wafer 60 loading process.

그리고 스핀척(53)에 웨이퍼(60)가 로딩되면 챔버(50) 내측 상부에 설치된 현상액 분사노즐을 통해 웨이퍼(60) 상면에 현상액을 도포하는 단계를 거친다.When the wafer 60 is loaded on the spin chuck 53, the developer is applied to the upper surface of the wafer 60 through a developer spray nozzle installed in the upper portion of the chamber 50.

그리고 상기 스핀척(53)을 오실레이션 작동시켜 웨이퍼(60)를 정해진 각도로 왕복 회동시키게 된다.The spin chuck 53 is oscillated to reciprocate the wafer 60 at a predetermined angle.

이 과정에서 종래 일방향 회전시에 발생되는 특정한 물결 흐름에서 현상액으로부터 제외되는 부분이 보완되어 짧은 공정시간을 통해 적은 현상액으로 웨이퍼(60) 전면에 걸쳐 고른 현상이 이루어지게 된다.In this process, the part which is excluded from the developer in the specific wave flow generated during the conventional one-way rotation is compensated for, so that a uniform phenomenon is performed over the entire surface of the wafer 60 with a small developer through a short process time.

오실레이션과정을 거친 웨이퍼(60)는 다음으로 린스공정과 드라이공정을 거친 후 공정을 마치게 된다.After the oscillation process, the wafer 60 is finished with a rinsing process and a dry process.

여기서 본 실시예에서 상기 오실레이션 과정은 현상액 공급공정에서 뿐만아니라 린스 공정에서도 적용될 수 있는 데, 린스 공정시에도 마찬가지로 챔버(50) 상부에 설치된 세척액 분사노즐을 통해 웨이퍼(60) 상에 세척액이 분사되고 웨이퍼(60)가 놓여진 스핀척(53)은 오실레이션 발생부(10)의 작동에 따라 정해진 각도와 주기로 오실레이션 된다.In this embodiment, the oscillation process can be applied not only in the developer supply process but also in the rinsing process, and in the rinsing process, the cleaning solution is sprayed onto the wafer 60 through the cleaning liquid spray nozzle installed on the chamber 50. The spin chuck 53 on which the wafer 60 is placed is oscillated at a predetermined angle and period according to the operation of the oscillation generator 10.

따라서 종래와 같이 스핀척(53)의 회전속도를 변화시켜 여러번의 공정을 진행할 필요없이 동일한 회전속도하에서도 오실레이션 작동을 통해 짧은 시간에 동일한 린스효과를 얻을 수 있는 것이다.Therefore, the same rinsing effect can be obtained in a short time through oscillation operation under the same rotational speed without changing the rotational speed of the spin chuck 53 as in the prior art.

상기 오실레이션 공정의 일예가 아래 표 1에 잘 예시되어 있다.One example of such an oscillation process is well illustrated in Table 1 below.

[표 1]TABLE 1

종래 (RPM)Conventional (RPM) 종래 (시간)Conventional (time) 본 실시예 (RPM)Example (RPM) 본 실시예 (시간)Example (time) 10001000 1010 10001000 1010 30003000 1515 500500 1010 10001000 1010 500500 1515

위 표에서와 같이 종래 4번의 스핀척(53) 회전공정을 본 실시예에서는 두 번으로 단축시킬 수 있게 된다. As shown in the above table, the conventional spin chuck 53 rotation process can be shortened to two times in this embodiment.

본 발명은 이상과 같이 상당히 획기적인 기능을 갖는 반도체 현상설비를 제공하는 것을 알 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.It can be seen that the present invention provides a semiconductor developing apparatus having a significantly innovative function as described above. While exemplary embodiments of the present invention have been shown and described, various modifications and other embodiments may be made by those skilled in the art. Such modifications and other embodiments are all considered and included in the appended claims, without departing from the true spirit and scope of the invention.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 반도체 현상설비 및 현상 방법에 의하면, 오실레이션을 통해 현상과정을 진행시킴으로써 현상 공정에 소요되는 시간을 최소화할 수 있고, 현상액의 사용량을 최소한으로 줄일 수 있게 된다.According to the semiconductor development apparatus and the development method according to the present invention as described above, it is possible to minimize the time required for the development process by progressing the development process through oscillation, it is possible to reduce the amount of the developer used to a minimum.

또한, 웨이퍼 전면에 걸쳐 고른 현상이 이루어져 웨이퍼 상에 균일한 패턴을 얻을 수 있고 그 결과 반도체 소자의 수율 상승과 제품의 품질 개선효과를 얻게 된다.In addition, a uniform phenomenon occurs over the entire surface of the wafer to obtain a uniform pattern on the wafer, resulting in an increase in yield of semiconductor devices and an improvement in product quality.

Claims

A spin chuck on which a semiconductor wafer is placed,

Means for applying a developer to an upper surface of a wafer placed on the turntable of the spin chuck,

An oscillation generator for switching oscillation of the spin chuck to cause oscillation;

Control means for setting the rotation direction switching period of the wafer and the rotation angle of the wafer by controlling the oscillation generation unit

Semiconductor wafer developing equipment comprising a.

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In the wafer developing process,

Loading the wafer onto the turntable of the spin chuck,

Applying a developer to an upper surface of the wafer loaded on the spin chuck,

Oscillating the wafer by setting a rotation radius of the wafer and setting a rotation direction switching period of the wafer;

Semiconductor wafer development method comprising a.

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4. The method of claim 3, further comprising: a rinsing step of spraying a cleaning solution on the wafer subjected to the oscillation process to remove the developer and the photoresist;

Oscillating the wafer by setting a rotation radius of the wafer and a rotation direction change cycle of the wafer during the rinsing step;

A semiconductor wafer developing method further comprising a dry step of drying the wafer.

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