KR100678302B1 - 도포장치에서 발생되는 포토레지스트 파티클 발생 억제장치 및 그 방법 - Google Patents

도포장치에서 발생되는 포토레지스트 파티클 발생 억제장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도포장치에서 발생되는 포토레지스트 파티클 발생 억제 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 웨이퍼 전면에 포토레지스트를 도포하고, 상기 웨이퍼의 후면에 도포된 포토레지스트를 신너(thinner)에 의해 제거하는 포토레지스트 도포장치에 있어서, 강한 분사 압력 및 웨이퍼의 강한 원심력으로 인해 신너 및 포토레지스트 찌꺼기가 캐치 컵 벽면에 부딪혀 다시 웨이퍼 전면으로 튀는 경우가 발생되어 패턴 불량을 유발시키며, 이는 수율을 감소시키는 문제점을 해결하기 위하여 웨이퍼 후면에 도포된 상기 포토레지스트를 제거하기 위해 웨이퍼 후면의 신너 분사부에서 웨이퍼 후면에 신너가 분사됨에 동시에 전면에서는 질소 분사부에 의해 질소가 분사되게 함으로써 신너 분사부에서 고압으로 분사되는 신너와 고속으로 회전하는 웨이퍼로부터 떨어져 나온 신너 및 포토레지스트 파티클이 웨이퍼의 전면으로 전이되는 것을 방지할 수 있고, 반도체 소자의 수율을 향상시키는 효과가 있다.
포토레지스트, 에지, 신너, EBR

Description

도포장치에서 발생되는 포토레지스트 파티클 발생 억제 장치 및 그 방법{An photoresist edge bean removal apparatus and method thereof}
도 1은 종래기술의 웨이퍼 전면 에지 및 후면 포토레지스트 제거 장치
도 2는 종래기술의 웨이퍼 후면 포토레지스트 제거 장치
도 3은 본 발명의 웨이퍼 후면 포토레지스트 제거 장치
본 발명은 도포장치에서 발생되는 포토레지스트 파티클 발생 억제 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 웨이퍼 에지부 뒷면의 포토레지스트 제거 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자용 구조물의 제조는 화학기상증착(CVD), 스퍼터링 등의 증착공정, 스핀코터(Spin-coater) 등에 의한 포토레지스트 도포공정, 노광(Expose)공정, 현상(Develope)공정, 식각(Etching)공정 등의 반복으로 형성된다. 노광 및 현상 공정은 기하학적 모형(패턴)을 웨이퍼의 표면에 도포되어 있는 포토레지스트에 옮겨 놓은 공정을 말한다. 이와 같은 노광공정에서, 포토레지스트는 적당한 마스크를 통해 선택적으로 노광됨에 따라서 특정 파장의 광에 반응하도록 한다. 그런 다음 현상공정에서 선택된 영역(음극형 포토레지스트의 경우와 양극형 포토레지스트의 경우는 현상되는 영역이 서로 다름)에서만 포토레지스트가 제거되어 이후의 식각공정에서 선택적인 막의 식각을 가능하게 한다.
이와 같은 포토레지스트는 주로 스핀코터에 의해서 도포되는데 기판의 중앙부에 점성있는 소정의 포토레지스트를 투여하여 원심력에 의해 기판 가장자리 방향으로 점차 퍼져 나간다. 따라서, 포토레지스트의 두께는 스핀코터의 속도(예를 들어, 500 내지 6000 RPM)에 의해서 주로 결정된다. 그러나, 도포가 진행되는 동안, 용제가 증발하여 점성이 점점 증가하게 되고 표면 장력의 작용에 의해 기판의 가장자리에 상대적으로 다량의 포토레지스트가 쌓이게 되며, 더욱 심각하게는, 기판의 후면에까지 포토레지스트가 도포되는 경향이 있다. 이러한 포토레지스트의 에지부는 후속 공정에서 전혀 필요가 없으며, 전체적인 반도체 공정상에 심각한 문제를 초래할 수 있다. 예를 들어, 기판의 편평도를 저하시켜 노광시의 포커싱, 정렬 등의 공정에 악영향을 미치고, 부위별로 막 두께가 달라져 초박막의 실현도 실질적으로 어려워지며, 에지 부분에 존재하던 포토레지스트가 경화되어 떨어져 나감으로써 반도체 기판에 형성된 패턴에 치명적 악영향을 끼치는 미립자로 작용할 소지도 있으며, 더욱 심각하게는, 기판의 후면까지 포토레지스트가 도포되면 후속 공정에서의 기판 로딩 등에서 많은 문제점을 초래한다. 따라서, 후속 공정을 실시하기 전에 포토레지스트 에지부를 제거하는 EBR(Edge Bead Remove)처리 공정이 우선 실시되어 야 하는데 이때 사용되는 장비가 도1에 도시된 포토레지스트 에지부 제거장치이다.
도1에 나타난 바와 같이, 종래의 포토레지스트 에지부 제거 장치에서는 포토레지스트가 도포된 웨이퍼(10)의 전면 에지 및 후면에 존재하는 포토레지스트를 제거하기 위해 웨이퍼(10)가 회전하는 상태에서 신너 분사노즐(40)로부터 기판의 에지부분 1~3mm의 전면 및 후면에서 신너가 분사된다.
분사된 신너는 웨이퍼(10)의 회전에 의해 웨이퍼 전면 에지 및 후면에 닿는 순간 원심력을 받아 웨이퍼 가장자리로 밀려나고, 웨이퍼 전면 에지 및 후면에 잠시 머무르면서 도포된 불필요한 포토레지스트를 제거한다.
그리고 웨이퍼(10) 가장자리로 밀려난 신너는 다시 원심력에 의해 떨어져 나와 캐치컵(50)에 부딪히고, 캐치컵의 벽면을 따라 흘러내려 배출구(60)로 배출된다.
도2는 웨이퍼의 전면 에지를 EBR처리 하지 않고 후면만 처리하는 경우를 나타낸다. 이 경우 상기 기술한 웨이퍼의 전면 에지 및 후면의 포토레지스트 제거 장치의 구성과 유사하나 차이점은 웨이퍼의 뒷면의 포토레지스트만을 제거하기 위해 신너 분사 노즐이 뒷면에만 위치하게 된다. 웨이퍼 뒷면의 포토레지스트만을 제거하기 위한 장치에 있어서 신너의 분사 압력이 약할 경우 신너의 분사량이 적어지며 신너가 웨이퍼 후면에 머무르는 시간이 짧아져 포토레지스트 제거 능력이 저하된다. 즉 웨이퍼는 웨이퍼 척에 의해 고속으로 회전되어 큰 원심력을 받게 되므로 분사되는 신너는 분사와 거의 동시에 웨이퍼 가장자리에서 떨어져 나오기 때문이다. 따라서, 포토레지스트 제거능력을 향상시키기 위해 신너의 분사 압력을 증 가 시켜야 하며, 강한 분사 압력 및 웨이퍼의 강한 원심력으로 인해 신너 및 포토레지스트 찌꺼기(70)가 캐치 컵 벽면에 부딪혀 다시 웨이퍼 전면으로 튀는 경우가 발생되어 패턴 불량을 유발시키며, 이는 수율을 감소시키는 문제점을 유발한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 대한민국 공개특허공보 2001-0026115호에서는 웨이퍼와 신너와의 접촉면적 및 접촉 시간을 증가시키기 위하여 웨이퍼의 후면에 컵 형태의 신너 용기를 설치하여 신너의 표면장력에 의해 솟아오른 부분이 웨이퍼 후면 가장자리와 접촉되도록 하는 구성을 기재하고 있다. 하지만, 상기의 종래기술에서는 고속으로 회전하는 웨이퍼의 원심력에 의해 신너 및 포토레지스트 찌꺼기가 캐치 컵 벽면에 부딪혀 다시 웨이퍼 전면으로 튀는 문제점을 개선하지는 못하고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 웨이퍼의 전면 EBR처리를 하지 않고 후면 신너 분사시 전면에서는 질소를 불어주어 수율을 향상시키도록 함에 목적이 있다. 또한, 도포공정으로부터 발생하는 포토레지스트 파티클 발생을 억제하는 목적도 있다.
본 발명의 상기 목적은 웨이퍼 전면에 포토레지스트를 도포하고, 상기 웨이퍼의 후면에 도포된 포토레지스트를 신너(thinner)에 의해 제거하는 포토레지스트 도포장치에 있어서, 상기 웨이퍼 후면에 신너는 분사하는 신너 분사부가 구비되어 있고, 상기 후면 신너 분사 영역에 대응되는 상기 웨이퍼 전면에 설치된 질소 분사부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 도포장치에서 발생되는 포토레지스트 파티클 발생 억제장치에 의해 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도3은 본 발명에 의한 웨이퍼 후면에 잔존하는 포토레지스트를 제거하기 위한 장치로서, 전체적으로 포토레지스트가 도포된 웨이퍼(110), 상기 웨이퍼 후면에 신너 분사를 위한 신너 분사부(120), 상기 웨이퍼 전면에 질소 분사를 위한 질소 분사부(130), 상기 웨이퍼로부터 떨어져 나오는 신너 및 포토레지스트 파티클을 모으기 위한 캐치 컵(150), 캐치 컵의 벽면으로부터 흘러 내려온 신너 및 포토레지스트 파티클을 배출하기 위한 배출구(160)로 구성된다.
상기 신너 분사부(120)로 부터 분사되는 신너의 분사방향(140)은 웨이퍼 후면의 에지부분 1~3mm부분에 분사되도록 고정되어 있으며, 상기 신너 분사부(120)는 웨이퍼 후면의 포토레지스트를 효과적으로 제거하기 위해 바람직하게는 웨이퍼 후면에 적어도 2개 이상이 서로 대칭되게 설치한다.
상기 질소 분사부(130)는 상기 신너 분사부(120) 및 고속 회전하는 상기 웨이퍼(110)로부터 떨어져 나온 신너 및 포토레지스트 파티클이 상기 웨이퍼(110)의 전면에 전이되어 패턴 불량을 유발시키는 것을 막기 위해 상기 웨이퍼(110)의 전면에 설치된다. 바람직하게는 상기 질소 분사부(130)는 상기 신너 분사부(120)에 대 응되는 지점에 설치하며 상기 신너 분사부(120)의 수와 동일하게 좌·우 한 개씩 설치한다. 또한, 효과적으로 신너 및 포토레지스트 파티클을 차단하기 위해 질소가 발사되는 영역이 최소 상기 웨이퍼(110)의 1/4영역에 해당되도록 상기 질소 분사부(130)를 설치한다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예의 동작을 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예는 포토레지스트 도포공정으로부터 발생되는 포토레지스트 파티클의 발생 억제방법에 있어서, 포토레지스트 분사부에서 회전하는 웨이퍼에 포토레지스트를 분사하는 단계; 상기 회전하는 웨이퍼를 일정시간 방치하여 상기 도포된 포토레지스트를 상기 웨이퍼상에 균일하게 하는 단계; 및 상기 웨이퍼 후면에 도포된 상기 포토레지스트를 제거하기 위해 상기 웨이퍼 후면의 신너 분사부에서 상기 웨이퍼 후면에 신너가 분사됨에 동시에 전면에서는 질소 분사부에 의해 질소가 분사되는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로하는 도포장치에서 발생되는 포토레지스트 파티클 발생 억제방법에 의해서 달성된다.
일반적으로 웨이퍼척에 고정시킨 웨이퍼를 4500-2500rpm으로 회전시키면서 포토레지스트 분사구로부터 웨이퍼에 포토레지스트를 분사하여 기판에 포토레지스트를 도포한다. 이후 도포된 포토레지스트를 균일하게 하기 위해 4500-2500rpm에서 일정시간 방치한다.
이후 상기 웨이퍼(110) 후면에 위치한 신너 분사부(120)에서 신너를 분사하여 상기 웨이퍼(110)의 후면에 잔존하는 포토레지스트를 제거한다. 이때, 상기 신너 분사부(120)는 상기 웨이퍼 후면의 에지부분 1-3mm 지점을 겨냥하여 신너를 분 사한다.
신너 분사부(120)로부터 분사된 신너와 포토레지스트 파티클이 고속 회전하는 웨이퍼(110)와 신너 분사부(120)로부터 분사되는 신너의 고압력으로 인해 웨이퍼(110)의 전면에 전이되는 것을 막기 위해 신너가 분사됨과 동시에 신너 분사부(120)에 대응되는 웨이퍼(110) 전면에 위치한 질소 분사부(130)로부터 질소를 분사한다.
이때, 효과적인 신너와 포토레지스트 파티클의 전이 방지를 위해 질소 분사부(130)에서 질소가 분사되는 영역은 웨이퍼(110)의 면적 중 최소한 1/4 영역에 해당되도록 한다.
이로써, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼(110)의 후면에 잔존하는 포토레지스트를 제거함에 있어서 신너 분사부(120)에서 고압으로 분사되는 신너와 고속으로 회전하는 웨이퍼로부터 떨어져 나온 신너 및 포토레지스트 파티클이 웨이퍼의 전면으로 전이되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 도포장치에서 발생되는 포토레지스트 파티클 제거 장치 및 그 방법은 웨이퍼 후면에 도포된 상기 포토레지스트를 제거하기 위해 웨이퍼 후면의 신너 분사부에서 웨이퍼 후면에 신너가 분사됨에 동시에 전면에서는 질소 분사부에 의해 질소가 분사되게 함으로써 신너 분사부에서 고압으로 분사되는 신너와 고속으로 회전하는 웨이퍼로부터 떨어져 나온 신너 및 포토레지스트 파티클이 웨이퍼의 전면으로 전이되는 것을 방지할 수 있고, 반도체 소자의 수율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 웨이퍼 전면에 포토레지스트를 도포하고, 상기 웨이퍼의 후면에 도포된 포토레지스트를 신너(thinner)에 의해 제거함에 있어서,
    상기 웨이퍼 후면에 신너를 분사시키기 위한 신너 분사부; 및
    상기 후면 신너 분사 영역에 대응되는 상기 웨이퍼 전면에 설치된 질소 분사부
    를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 도포장치에서 발생되는 포토레지스트 파티클 발생 억제장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 신너 분사부는 웨이퍼 후면에 적어도 2개 이상이 서로 대칭되게 설치되는 것을 특징으로 하는 도포장치에서 발생되는 포토레지스트 파티클 발생 억제장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 질소 분사부는 상기 신너 분사부에 대응되는 웨이퍼 전면에 적어도 2개 이상 대칭되게 설치되는 것을 특징으로 하는 도포장치에서 발생되는 포토레지스트 파티클 발생 억제장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 질소 분사부에서 분사되는 질소가 상기 웨이퍼의 면적 중 적어도 1/4 영역에 해당되도록 상기 질소 분사부가 설치되는 것을 특징으로 하는 도포장치에서 발생되는 포토레지스트 파티클 발생 억제장치.
  5. 도포장치에서 발생되는 포토레지스트 파티클의 발생을 억제함에 있어서,
    회전하는 웨이퍼에 포토레지스트를 분사하는 단계;
    상기 회전하는 웨이퍼를 일정시간 방치하여 상기 포토레지스트를 상기 웨이퍼상에 균일하게 도포하는 단계; 및
    상기 웨이퍼 후면에 도포된 상기 포토레지스트를 제거하기 위해 상기 웨이퍼 후면의 신너 분사부에서 상기 웨이퍼 후면에 신너가 분사되고 동시에 전면에서는 질소 분사부에 의해 질소가 분사되는 단계
    를 포함하는 도포공정으로부터 발생되는 포토레지스트 파티클 발생 억제방법.
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