KR100681315B1 - 반도체 웨이퍼 현상 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼 현상 장치에 관한 것으로서, 챔버와; 상기 챔버 내부에 설치된 둘 이상의 캐치 컵과; 상기 각각의 캐치 컵 내부에 설치되며, 상부면에 웨이퍼가 고정되는 스핀 척과; 상기 스핀 척의 상부에서 상기 웨이퍼에 감광액 등을 분사하는 디스펜서 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 현상 장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 선폭 및 선폭 균일도와 같은 현상 정도에 영향을 미치는 요인들을 서로 동일하게 유지하면서 두 개 이상의 웨이퍼에 대해서 현상 공정을 진행할 수 있으므로 생산성을 저하하지 않으면서도 각각의 웨이퍼에 대한 현상 정도를 거의 동일하게 유지할 수 있기 때문에 웨이퍼 수율을 높일 수 있는 효과를 제공한다.

웨이퍼, 현상, 현상 정도, 선폭.

Description

반도체 웨이퍼 현상 장치{Developing apparatus for the semi-conductor wafer}

도 1은 종래의 반도체 웨이퍼 현상 장치의 일예를 도시한 부분 절개도이다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 현상 장치의 일 실시예를 도시한 부분 절개도이다.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 현상 장치의 다른 실시예를 도시한 부분 절개도이다.

도 4는 도 1에 도시된 현상 장치를 통해 현상된 웨이퍼의 선폭 평균값을 도시한 그래프이다.

도 5는 도 2에 도시된 실시예를 통해 현상된 웨이퍼의 선폭 평균값을 도시한 그래프이다.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

102 : 챔버,

104 : 에어덕트,

110 : 슬라이드 바디,

112 : 가이드 레일,

114 : 수직 아암,

116 : 수평 이동 기구,

118 : 수평 아암,

120 : 디스펜서 노즐,

130 : 캐치 컵,

132 : 스핀 척.

본 발명은 반도체 웨이퍼 현상 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 포토 리소그라피법에 의해 노광된 패턴을 현상하기 위한 현상 장치에 관한 것이다.

반도체 제조 공정 중 포토리소그라피 공정은 웨이퍼 상에 원하는 패턴을 형성시키기 위한 공정으로서, 세척 및 건조를 마친 웨이퍼의 표면에 포토 레지스트와 같은 감광막을 균일하게 도포시키고, 그 위에 소정의 레이아웃을 갖는 포토 마스크 상의 특정 패턴에 따라 노광 공정을 수행한 후, 현상 공정에서 노광된 패턴 중 불필요한 부분을 제거하여 웨이퍼의 표면에 의도한 패턴을 형성시키는 공정을 의미한다.

현상 공정에서는, 노광된 웨이퍼의 표면에 현상액을 분사하여 감광막의 특성에 따라서 노광된 부분 또는 그렇지 않은 부분이 현상액과 반응하여 웨이퍼 표면에 남거나 제거된다. 그 후, 순수(DI Water)를 분사하여 웨이퍼 표면을 세정하게 된다.

도 1은 종래의 현상 장치의 일예를 도시한 것이다. 상기 현상 장치는 공정 진행 중에 외부의 이물질로부터 웨이퍼를 차단하기 위한 챔버(10)를 포함하며, 상기 챔버(10)의 상부에는 외기를 유입하기 위한 에어덕트(12)가 설치되는 바, 상기 에어 덕트(12)의 단부에는 에어 필터(미도시)가 설치되어 먼지와 같은 이물질의 침입을 방지하게 된다.

한편, 상기 챔버(10)의 내부에는 웨이퍼의 표면에 현상액 및 세정액을 분사하기 위한 노즐(24)이 설치되며, 상기 노즐(24)은 수평 아암(22)의 단부에 고정되어 있다. 여기서, 상기 수평 아암(22)은 상기 노즐(24)을 웨이퍼 측으로 이송시키는 역할을 한다. 상기 수평 아암(22)의 일단부는 상기 챔버(10)의 바닥면으로부터 수직으로 설치되는 수직 아암(20)에 고정되며, 상기 노즐(24)은 도관(미도시)을 통해 현상액 및 세정액 저장조와 연결되어, 현상액 및 세정액을 웨이퍼 표면에 분사하게 된다.

한편, 상기 수직 아암(20)의 일측에는 원통형의 캐치 컵(30)이 위치하며, 상기 캐치 컵(30)의 내부에는 회전축(34)에 연결된 스핀척(32)이 설치된다. 상기 스핀척(32)은 웨이퍼를 고정하는 역할을 하며, 상기 회전축(34)의 회전에 의해 웨이퍼가 고속으로 회전하면서 현상액의 도포, 세정 및 건조가 이루어진다.

여기서, 생산성 향상을 위해서 동일한 현상 장치를 두 개 이상 설치하는 것이 일반적이다. 동시에 두 곳 이상에서 공정을 진행할 수 있으므로 생산성이 증가 될 수 있으나, 안정적인 웨이퍼 수율을 얻기 위해서는 각각의 현상 장치에 있어서 현상 정도, 즉 선폭 및 선폭 균일도가 거의 동일해야만 한다.

그러나, 실질적으로 각각의 현상 장치의 기계적인 차이점이 존재할 수 밖에 없으므로 현상 정도에는 차이가 발생하게 된다. 현상 장치에 있어서, 이러한 선폭 및 선폭 균일도에 영향을 미치는 인자는 다음과 같다.

1. 챔버내 대기 조건(온도, 습도, 풍속)

2. 현상액의 화학적 온도

3. 현상액 노즐 상태

4. 회전 스피드

5. 캐치 컵 내부의 상태

6. 현상 레시피(recipe)

이외에도 다양한 요인이 있으나, 상기한 6개의 요인이 주요한 요인이 된다. 따라서, 상기 1 내지 5는 모두 현상 유닛의 기계적 조건에 관련된 것이어서, 각각 개별적인 챔버 내에서 현상 공정이 진행된 두 개의 웨이퍼에서 선폭 및 선폭 균일도를 동일하게 유지하는 것이 매우 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 생산성을 저하시키지 않으면서도 동시에 현상 공정이 진행된 두 개 이상의 웨이퍼의 선폭 및 선폭 균일도와 같은 현상 정도를 거의 동일하게 유지시킬 수 있는 반도체 웨이퍼 현상 장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 삼고 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 챔버와; 상기 챔버 내부에 설치된 둘 이상의 캐치 컵과; 상기 각각의 캐치 컵 내부에 설치되며, 상부면에 웨이퍼가 고정되는 스핀 척과; 상기 스핀 척의 상부에서 상기 웨이퍼에 감광액 등을 분사하는 디스펜서 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 현상 장치를 제공한다.

즉, 본 발명에서는 하나의 챔버 내에 두 개 이상의 캐치 컵을 설치하고 이를 통해 두 개 이상의 웨이퍼에 대해 동시에 현상 공정을 진행시킴으로써 각각의 웨이퍼에서 선폭 및 선폭 균일도와 같은 현상 정도를 균일하게 유지시킬 수 있도록 한 것이다.

바람직하게는, 상기 스핀 척은 상기 다수의 스핀 척의 상부에 동시에 감광액 등을 분사하도록 하는 것이 좋다. 이를 통해, 챔버 내의 대기 조건 뿐만 아니라 현상액의 상태도 동일하게 유지할 수 있으므로 현상 정도를 보다 균일하게 유지할 수 있다.

여기서, 상기 디스펜서 노즐은 상기 다수의 스핀척의 상부를 가로질러서 배치되도록 할 수 있다. 즉, 디스펜서 노즐의 폭을 다수의 스핀척 모두의 상부에 배치될 수 있도록 연장함으로써 현상액 등의 분사조건을 동일하게 할 수 있다.

이외에도, 상기 디스펜서 노즐이 상기 각각의 스핀척의 상부에 위치할 수 있도록 하는 이동수단을 더 포함할 수도 있다. 즉, 하나의 웨이퍼에 대해 현상액을 분사한 후 디스펜서 노즐을 이동시켜 다른 웨이퍼에 대해 현상액을 분사하도록 하 는 것이다.

상기 이동수단은 일단부에 상기 디스펜서 노즐이 장착되는 디스펜서 아암; 상기 아암의 타단부와 결합되며, 상기 챔버 저면에 회전 가능하게 설치되는 회전축을 포함하도록 할 수 있다. 또한, 상기 이동수단은 일단부에 상기 디스펜서 노즐이 장착되는 디스펜서 아암; 상기 아암의 타단부와 결합되며, 상기 챔버 저면에 슬라이드 가능하게 설치되는 슬라이드 바디를 포함할 수도 있다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 현상 장치의 실시예에 대해 상세하게 설명하도록 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 현상 장치의 제1 실시예(100)의 챔버(102)는 기본적으로 도 1에 도시된 챔버와 동일한 형태를 갖는다. 물론, 상기 챔버(102)의 형태는 반드시 도시된 것에 한정되는 것은 아니며, 내부에 캐치 컵과 노즐 등이 설치될 수 있는 공간을 갖는 임의의 형태를 가질 수도 있다. 상기 챔버(102)의 상부에는 외기를 도입하기 위한 에어덕트(104)가 연결되어 상기 챔버(102)의 내부로 외기를 도입하여 건조 시간을 단축할 수 있게 한다.

한편, 상기 챔버(102)의 바닥면에는 챔버(102)의 폭방향을 따라서 연장되는 가이드 레일(112)이 설치되며, 상기 가이드 레일(112)에는 슬라이드 바디(110)가 가이드 레일을 따라서 이동할 수 있도록 장착되어 있다. 상기 슬라이드 바디(110)는 내부에 구동 수단이 설치되어, 상기 실시예의 컨트롤러(미도시)의 제어에 따라 이동할 수 있다. 상기 슬라이드 바디(110)의 상부에는 수직 아암(114)이 상기 챔버 의 높이 방향으로 연장되게 설치되며, 상기 수직 아암(114)의 상부에는 수평 이동 기구(116)가 설치된다.

상기 수평 이동 기구(116)는 그 내부에 삽입되는 수평 아암(118)을 전진 또는 후퇴시키는 역할을 하며, 이로 인해 상기 수평 아암(118)이 후술할 캐치 컵쪽으로 이동하거나 홈 포지션(작동 초기 위치)으로 후퇴할 수 있게 된다. 상기 수평 아암(118)의 단부에는 디스펜서 노즐(120)이 설치된다. 상기 디스펜서 노즐(120)은 도시되지 않은 도관에 의해 현상액과 세정액 저장조와 연결되며, 상기 슬라이드 바디(110) 및 수평 이동 기구(116)에 의해 상기 챔버(102) 내에서 임의의 위치로 이동하여 현상액 및 세정액을 분사할 수 있게 된다.

상기 가이드 레일(112)의 앞쪽에는 두 개의 캐치 컵(130)이 설치된다. 상기 캐치 컵(130)은 원통형의 형상을 가지며, 상단부는 내부에 저장되는 분사된 현상액 및 세정액이 외부로 누출되는 것을 방지하기 위해 중심을 향하여 절곡되어 있다. 상기 캐치 컵(130)의 중앙부에는 별도의 구동 수단(미도시)에 의해 회전되는 회전축(134) 상에 고정되는 스핀 척(132)이 설치된다. 상기 스핀 척(132)은 웨이퍼를 상면에 고정하여 고속으로 회전시키기 위한 것으로서, 상기 디스펜서 노즐(120)을 통해 분사된 현상액 및 세정액이 웨이퍼의 표면에 고르게 도포되도록 함과 동시에 보다 빠른 건조가 가능하도록 한다.

따라서, 상기 실시예에 있어서는 동시에 두 개의 웨이퍼를 대상으로 하여 현상 공정을 진행할 수 있게 된다. 이때, 상술한 선폭 및 선폭 균일도와 같은 현상 정도에 영향을 미치는 기계적 요인 5가지 중 챔버내의 대기 조건은 동일한 상태에 서 현상이 이루어질 수 있으며, 상기 캐치 컵간의 거리를 짧게 설정하면 노즐 및 현상액의 상태도 거의 동일하게 가져갈 수 있어 두 개의 웨이퍼에서의 현상 정도의 차이를 최소화할 수 있게 된다.

한편, 도시된 실시예 외에도, 상기 노즐을 좌우로 연장하여 슬라이드 바디를 움직이지 않고 고정된 상태에서 두 개에 웨이퍼에 대해서 동시에 현상액을 분사할 수 있도록 하는 실시예도 고려해 볼 수 있다. 또한, 도 2에서는 두 개의 캐치 컵이 도시되어 있으나, 그 이상의 캐치 컵이 설치되는 실시예도 고려해 볼 수 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼 현상 장치의 제2 실시예가 도시되어 있다. 상기 제2 실시예(200)에서의 챔버(102) 및 에어덕트(104)는 도 2에 도시된 것을 채용할 수 있다. 마찬가지로, 상기 캐치 컵(130) 및 스핀 척(132) 또한, 동일한 것을 채용할 수 있다.

한편, 상기 챔버(102)의 바닥면에는 수직 아암(202)이 설치되는바, 상기 수직 아암(202)은 모터와 같은 별도의 구동수단(미도시)에 의해 회전 가능하게 설치된다. 상기 수직 아암(202)의 상단부에는 수평 이동 기구(204)가 설치되어, 상기 수평 이동기구(204) 내에 설치된 수평 아암(206)을 전진 또는 후퇴시키도록 구성된다. 상기 수평 아암(206)의 단부에는 스핀 척(132)에 적재된 웨이퍼의 표면에 현상액 및 세정액을 분사하기 위한 디스펜서 노즐(208)이 설치된다.

상기 실시예(200)에서는 상기 수직 아암(202)이 수평 이동하는 것이 아니라, 회전에 의해 각각의 캐치 컵(130)의 상부로 접근하게 된다. 이때, 상기 수평 이동 기구(204)에 의해 상기 디스펜서 노즐(208)의 스핀 척(132)에 고정된 웨이퍼 상부 로 이동하는데, 상기 수평 아암(206)의 길이를 조정하는 경우 수평 이동 기구(204)의 설치를 생략할 수도 있다.

도 3에 도시된 실시예에서는 두 개의 캐치 컵이 설치되어 있으나, 세 개 이상의 캐치 컵을 설치하는 실시예도 고려할 수 있다. 이 경우, 각각의 캐치 컵들은 상기 수직 아암을 중심으로 하는 원주 상에 배치되는 것이 좋다.

한편, 도 4 및 도 5는 종래의 현상 장치와 도 2에 도시된 실시예에 의한 웨이퍼의 현상 정도를 도시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 현상 장치에서는 각각의 현상 장치에서 현상된 웨이퍼의 선폭 평균값의 차이가 크지만, 도 5에 도시된 그래프에서는 그 차이가 현저하게 줄어든 것을 볼 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 선폭 및 선폭 균일도와 같은 현상 정도에 영향을 미치는 요인들을 서로 동일하게 유지하면서 두 개 이상의 웨이퍼에 대해서 현상 공정을 진행할 수 있으므로 생산성을 저하하지 않으면서도 각각의 웨이퍼에 대한 현상 정도를 거의 동일하게 유지할 수 있기 때문에 웨이퍼 수율을 높일 수 있는 효과를 제공한다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 챔버와;

   상기 챔버 내부에 설치된 둘 이상의 캐치 컵과;

   상기 각각의 캐치 컵 내부에 설치되며, 상부면에 웨이퍼가 고정되는 스핀 척과;

   상기 스핀 척의 상부에서 상기 웨이퍼에 감광액 등을 분사하는 디스펜서 노즐을 포함하고,

   상기 디스펜서 노즐은 상기 다수의 스핀척의 상부를 가로질러서 배치되며,

   상기 스핀 척은 상가 디수의 스핀 척의 상부에 동시에 감광액 등을 분사하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 현상 장치.
3. 삭제
4. 챔버와;

   상기 챔버 내부에 설치된 둘 이상의 캐치 컵과;

   상기 각각의 캐치 컵 내부에 설치되며, 상부면에 웨이퍼가 고정되는 스핀 척과;

   상기 스핀 척의 상부에서 상기 웨이퍼에 감광액 등을 분사하는 디스펜서 노즐을 포함하고,

   상기 디스펜서 노즐이 상기 각각의 스핀척의 상부에 위치할 수 있도록 하는 이동수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 현상 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 이동수단은

   일단부에 상기 디스펜서 노즐이 장착되는 디스펜서 아암;

   상기 아암의 타단부와 결합되며, 상기 챔버 저면에 회전 가능하게 설치되는 회전축을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 현상 장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 이동수단은

   일단부에 상기 디스펜서 노즐이 장착되는 디스펜서 아암;

   상기 아암의 타단부와 결합되며, 상기 챔버 저면에 슬라이드 가능하게 설치되는 슬라이드 바디를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 현상 장치.

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