KR100673788B1 - 감광막 현상 장치용 웨이퍼척 - Google Patents
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Abstract
감광막 현상 장치용 웨이퍼척을 개시한다. 본 웨이퍼척은, 웨이퍼척 몸체와, 웨이퍼척 몸체 내부에 배치되되 웨이퍼가 장착되는 표면 근방에 근접하게 배치된 히팅 코일과, 히팅 코일의 가열 온도를 제어하는 히팅 콘트롤러와, 웨이퍼척 몸체 내부에 배치되되 웨이퍼가 장착되는 표면 근방에 근접하게 배치된 냉매 순환 라인과, 냉매 순환 라인에 냉매를 공급하여 냉각 온도를 제어하는 쿨링 콘트롤러와, 히팅 콘트롤러 및 쿨링 콘트롤러를 제어하여 웨이퍼의 표면 온도를 조절하는 메인 콘트롤러를 포함하여 구성된다. 그리하여, 감광막의 현상 공정에서 웨이퍼의 온도를 정밀하게 제어할 수 있다.
감광막, 현상, 웨이퍼척
Description
도 1은 종래의 감광막 현상 장치의 개요도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 감광막 현상 장치용 웨이퍼척의 수직단면도이다.
도 3은 도 2의 I-I' 절단선을 따라 절개한 웨이퍼척 몸체의 평단면도이다.
본 발명은 반도체 소자의 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 반도체 웨이퍼에 형성한 감광막 패턴을 현상하기 위한 감광막 현상 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 제조 공정에서는 박막 증착(CVD, PVD, Oxidation 등), 사진 공정(Lithography), 식각 공정(Etching)을 반복적으로 수행하여 설계된 패턴을 기판 상에 구현하게 된다. 이 중에서도, 사진 공정은 설계된 패턴을 광 시스템(마스크, 노광 장비 등)과 감광제를 사용하여 기판에 새겨 넣는 공정이다. 이러한 사진 공정은 반도체 소자의 제조 공정 중에서도 핵심 공정이라고 할 수 있는 데, 이는 사진 공정의 정밀도가 후속 공정을 통해 형성되는 금속 배선, 채널, 절연층 등의 형상 및 물성치를 결정하기 때문이다. 이와 같이, 사진 공정의 성공 여부가 후속 공정 및 소자의 성능을 결정하게 되므로, 공정 오차를 최소화하는 방향으로 사진 공정을 수행하여야 한다.
사진 공정에서 대하여 간략히 기술하면 다음과 같다. 먼저, 패턴이 형성되어 있는 마스크를 통하여 특정한 파장을 갖고 있는 빛을 광감응제가 도포되어 있는 웨이퍼 상에 노광시켜 그에 따라 광화학 반응을 일으키게 된다. 그 후, 노광된 감광막을 현상하여 소정의 패턴을 형성한다. 또한, 이렇게 형성된 감광막 패턴은 식각 공정 또는 이온 주입 공정에서 배리어(Barrier)의 역할을 하게 되며, 최종적으로는 케미컬(Chemicals) 또는 식각용 O2 플라즈마에 의해 제거된다.
특히, 현상 공정은 노광 과정을 통해 상대적으로 결합이 약해져 있는 부분의 감광제를 용제를 사용하여 녹여내는 과정을 말한다. 이러한 현상 과정을 통해 형성된 감광제의 형상을 감광제 패턴이라고 한다. 양성 감광제의 경우 감광 작용에 의해 풀어진 고분자 사슬 부분이, 음성 감광제의 경우 감광 작용에 의해 결합이 강해진 부분에 비해 상대적으로 결합이 약한 부분(즉 노광되지 않은 부분)이 녹아 없어지게 된다. 양성 감광막에 사용되는 현상액으로는 NaOH, KOH 등이 사용되고, 최근에는 CMOS에서 사용할 수 있도록 양이온이 없는 TMAH(Tetra Methyl Ammonium Hydro-oxide)가 사용된다. 음성 감광막에 사용되는 현상액으로는 n-부틸 아세톤, 크실렌(xylene) 등이 사용된다.
현상 방법으로는 스핀 방식과 침지 방식이 사용되고 있는데, 이 중에서 스핀 방식은 500 ~ 1,000 rpm으로 웨이퍼를 회전시키면서 감광막 위에 현상액을 뿌리는 방식이다. 스핀 방식이 침지 방식에 비하여 널리 사용되고 있는데, 이러한 스핀 방식에 의한 현상 장치를 간략히 설명하면 다음과 같다.
도 1에는 종래의 스핀 방식에 의하여 감광막을 현상하는 장치의 개요도를 도시하였다. 도 1에 도시한 웨이퍼 현상 장치는, 웨이퍼척(10) 위에 감광막이 형성된 웨이퍼(W)가 안착되어 있고, 웨이퍼척(10)의 하부에 연장된 스핀들(12)가 구동수단(20)에 연결되어 회전된다. 현상액 노즐(30)은 웨이퍼(W)의 상부에 근접하게 배치되어, 웨이퍼척(10)에 의해 A 방향으로 회전되는 웨이퍼(W)의 표면에 현상액(32)을 분사한다.
이와 같이 진행되는 현상 공정은 온도에 매우 민감한 공정이다. 온도는 농도 및 압력과 함께 현상 과정 중에 일어나는 화학 반응에 매우 중요한 영향을 미치게 되는데, 특히 온도는 반응 속도 및 반응 정도를 제어하는 데에 중요한 인자이므로 분자의 운동이 활발한 상태에서 진행될 수 있도록 하기 위하여는 온도를 적절하게 제어할 수 있는 것이 중요하다. 그러나, 종래에는 현상 공정에서 웨이퍼가 안착되는 웨이퍼척에 온도를 제어할 수 있는 수단을 구비하고 있지 않으므로, 미세한 온도 변화에 따른 현상 공정에서의 반응 속도를 정밀하게 제어하는 것이 불가능하였다. 따라서, 현상액의 반응 시간에 전적으로 의존하여서만 공정 레시피(Recipe)를 작성하게 되므로, 복잡하고 미세한 감광막 패턴을 형성하는 데에 한계가 있었다.
본 발명의 목적은 감광막의 현상 공정에서 웨이퍼의 온도를 정밀하게 제어할 수 있는 웨이퍼척을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 감광막 현상 장치용 웨이퍼척은, 웨이퍼척 몸체와, 웨이퍼척 몸체 내부에 배치되되 웨이퍼가 장착되는 표면 근방에 근접하게 배치된 히팅 코일과, 히팅 코일의 가열 온도를 제어하는 히팅 콘트롤러와, 웨이퍼척 몸체 내부에 배치되되 웨이퍼가 장착되는 표면 근방에 근접하게 배치된 냉매 순환 라인과, 냉매 순환 라인에 냉매를 공급하여 냉각 온도를 제어하는 쿨링 콘트롤러와, 히팅 콘트롤러 및 쿨링 콘트롤러를 제어하여 웨이퍼의 표면 온도를 조절하는 메인 콘트롤러를 포함하여 구성된다.
여기서, 히팅 코일 및 냉매 순환 라인은 상기 웨이퍼척 몸체의 표면 근방에 나선 형상으로 배치된 것이 바람직하고, 또한 양자는 서로 일정한 간격을 두고 교대로 배치된 것이 더욱 바람직하다. 나아가, 웨이퍼척 몸체 하부에 스핀들을 추가 설치하여 이를 소정의 구동수단에 체결할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 감광막 현상 장치용 웨이퍼척의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼척의 수직 단면도이고, 도 2의 I-I' 절단선을 따라 절개한 웨이퍼척의 평단면도이다.
도 2에서 보듯이, 웨이퍼척 몸체(10)에는 히팅 코일(16a) 및 냉매 순환 라인 (18a)가 매설되어 있다. 히팅 코일(16a) 및 냉매 순환 라인(18a)은 웨이퍼척 몸체(10)의 내부에 배치되되 웨이퍼(W)가 장착되는 표면 근방에 근접하게 배치된다. 또한, 히팅 코일(16a)의 양단(H1, H2)은 히팅 콘트롤러(16)에 연결되는데, 히팅 콘트롤러(16)는 히팅 코일(16a)이 가열되는 온도를 제어한다. 한편, 냉매 순환 라인(18a)의 양단(C1, C2)도 쿨링 콘트롤러(18)에 연결되는데, 쿨링 콘트롤러(18)는 냉매 순환 라인(18a)에 냉매를 공급함으로써 냉매 순환 라인(18a)의 냉각 온도를 제어한다.
나아가, 메인 콘트롤러(14)는, 웨이퍼척의 몸체(10)의 온도가 최적의 공정 온도가 될 수 있도록, 히팅 콘트롤러(16) 및/또는 쿨링 콘트롤러(18)를 제어하여 웨이퍼(W)를 가열하거나 냉각한다. 웨이퍼(W)의 온도를 보다 미세하게 조정하기 위하여, 웨이퍼(W)의 표면 근방에 온도 센서(19)를 배치할 수 있다. 메인 콘트롤러(14)는 온도 센서(19)를 통해 측정한 웨이퍼(W)의 온도가 현상 공정에 적합한 온도가 되지 않을 경우, 히팅 콘트롤러(16) 및/또는 쿨링 콘트롤러(18)를 제어하여 웨이퍼(W)를 가열하거나 냉각한다. 그리고, 만약 온도 센서(19)를 통해 측정한 웨이퍼(W)의 온도가 현상 공정에 적합한 온도가 되었을 때에는, 히팅 콘트롤러(16) 및/또는 쿨링 컨트롤러(18)의 동작을 정지시킨다.
한편, 웨이퍼척 몸체(10)에 배치된 히팅 코일(16a) 및 냉매 순환 라인(18a)은 웨이퍼척 몸체(10)의 표면 근방에 나선 형상으로 배치되는 것이 바람직하다.(도 3 참조) 또한, 히팅 코일(16a) 및 냉매 순환 라인(18a)은 서로 일정한 간격으로 이격되어 있는 것이 바람직하다. 이는 웨이퍼(W)의 온도를 균일하게 제어하기 위 한 것이다. 나아가, 히팅 코일(16a) 및 냉매 순환 라인(18a)을 서로 교대로 배치하면, 웨이퍼(W)를 더욱 균일하게 가열 또는 냉각시킬 수 있다.
아울러, 도 2에서 보듯이, 웨이퍼척 몸체(10)의 하부에 스핀들(12)을 설치하고, 이를 모터 등의 구동수단에 체결하여 회전시키면 스핀 방식에 의한 현상 공정도 가능할 것이다. 다만 침지 방식으로 수행하는 경우에는 스핀들(12)을 구동수단에 체결하여 회전시킬 필요는 없다.
본 발명에 따른 감광막 현상 공정용 웨이퍼척에는 그 위에 안착되는 웨이퍼를 가열 또는 냉각시킬 수 있는 가열 수단 및 냉각 수단이 각각 설치되어 있다. 따라서, 웨이퍼의 온도에 의한 반응 속도 및 반응 정도를 정밀하게 제어할 수 있으므로, 복잡하고 미세한 감광막 패턴을 현상하는 것이 보다 용이해진다.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (5)
- 감광막의 현상 공정에서 소정의 감광막이 형성된 반도체 웨이퍼가 장착되는 웨이퍼척으로서,상기 웨이퍼척 몸체(10)와,상기 웨이퍼척 몸체(10)의 하부에는 소정의 구동수단과 연결되어 회전되는 스핀들(12)과,상기 웨이퍼척 몸체(10) 내부에 배치되되 상기 웨이퍼가 장착되는 표면 근방에 근접하게 나선 형상으로 배치된 히팅 코일(16a)과,상기 히팅 코일(16a)의 가열 온도를 제어하는 히팅 콘트롤러(16)와,상기 웨이퍼척 몸체(10) 내부에 배치되되 상기 웨이퍼가 장착되는 표면 근방에 나선 형상으로 근접하게 배치된 냉매 순환 라인(18a)과,상기 냉매 순환 라인(18a)에 냉매를 공급하여 냉각 온도를 제어하는 쿨링 콘트롤러(18)와,상기 히팅 콘트롤러(16) 및 상기 쿨링 콘트롤러(18)를 제어하여 상기 웨이퍼의 표면 온도를 조절하는 메인 콘트롤러(14)를 포함하고, 상기 히팅 코일(16a) 및 상기 냉매 순환 라인(18a)은 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼척.
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