KR100734659B1 - 현상 공정 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 현상 공정 제어 장치는, 현상 장치에 웨이퍼가 로딩됨에 따라 현상액을 공급함과 더불어 적어도 둘 이상의 부산물을 배출시키는 배출구와, 배출구에서 배출되는 적어도 둘 이상의 부산물의 농도를 측정하는 수단과, 수단에서 출력되는 부산물들의 농도 변화를 통해 현상 장치를 제어하는 제어 모듈을 포함한다.
이와 같이, 본 발명은 질량 분석기로 현상 장치에서 배출되는 부산물의 농도 변화를 감지하여 현상 공정을 제어함으로서, 과도한 현상액의 낭비를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 현상 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
현상 공정, 현상액, 포토레지스트 패턴

Description

현상 공정 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING A DEVELOP PROCESS}
도 1은 일반적인 현상 장치를 도시한 도면이며,
도 2는 본 발명에 따른 현상 장치의 현상 공정을 제어하는 장치를 도시한 블록도이며,
도 3은 본 발명에 적용되는 질량 분석기에서 출력되는 데이터를 도시한 그래프이며,
도 4는 본 발명에 따른 현상 공정 제어 장치가 동작하는 과정을 도시한 흐름도이다.
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 특히 현상 공정 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
현대 사회에는 라디오, 컴퓨터, 텔레비전 등의 각종 전자 제품이 매우 다양하게 사용되고 있으며, 상기 전자 제품에는 필수적으로 다이오드, 트랜지스터, 사이리스터 등의 반도체 소자가 포함된다. 위와 같이 현대 사회의 필수품인 반도체 소자는,산화실리콘(모래)에서 고순도의 실리콘을 추출한 것을 단결정으로 성장시키고, 이를 원판 모양으로 잘라서 웨이퍼를 만드는 과정, 상기 웨이퍼의 전체 표면에 막을 형성하고 필요한 부분을 제거하여 일정한 패턴을 형성하는 과정, 형성된 패턴에 따라 불순물 이온을 도핑하고 금속배선을 통해 최초 설계된 회로를 구현하며 필요한 소자로 만들기 위한 패키지 공정 등이 포함된 일련의 웨이퍼 가공 과정을 통하여 제조된다.
위와 같은 제조 과정에 있어서, 통상 포토리소그라피(photo lithography)라 불리는 공정은 웨이퍼 표면에 일정한 패턴을 형성하는 과정과 관련된 것이다. 즉, 포토리소그라피 공정은 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하여 코팅막을 형성한 후 상기 웨이퍼를 필요한 패턴 정보가 담겨져 있는 마스크를 투과한 빛에 노출시키면, 상기 포토레지스트는 마스크에 담겨진 패턴에 따라 원하는 영역에서만 감광하게 되므로, 감광된 영역의 포토레지스트를 제거함으로써, 웨이퍼 표면에 원하는 패턴이 형성될 수 있는 것이다.
위와 같은 과정에서 웨이퍼 상에 도포된 포토레지스트가 감광된 영역을 현상하는 공정은 웨이퍼에 형성되는 패턴의 정밀도와 직접적으로 관련된 중요한 공정이다. 종래 현상 공정을 수행하는 방법은, 침수 현상 방법, 퍼들 현상 방법, 분사 현상 방법의 세가지로 분류된다.
현상 공정은 도 1에 도시된 바와 같은 현상 장치를 이용하여 수행되는데, 이때 현상 장치는 현상액 및 세정을 위해 공급되는 초순수가 외부로 튀는 것을 막아주는 캐치컴(Catch cup ; 100), 그 캐치컵(100)의 중앙 바닥에 설치되어 웨이퍼 (130)를 흡착하여 세팅 및 고정시키는 웨이퍼 척, 웨이퍼 척에 안착된 웨이퍼(130)에 현상액(chemical)을 공급하기 위해 웨이퍼(130) 상부로 수평하게 놓여진 디스펜스 아암(110)과 디스펜스 아암(110) 선단에 설치되는 노즐(120)을 포함하여 이루어진다.
상기와 같은 현상 장치를 이용한 현상 공정은 웨이퍼(130)를 회전하는 웨이퍼 척에 로딩시킨 후 노즐(120)을 통해 현상액을 분사함과 더불어 웨이퍼(130)의 고속 회전을 통해 현상액으로 현상된 포토레지스트 및 반응하지 않고 남은 현상액을 제거한다.
그러나, 종래의 현상 공정에서는 과량의 현상액 분사와 웨이퍼의 회전만으로 현상 조건을 조절하고 있기 때문에 공정이 제대로 진행되고 있는지를 확인할 수 없고 과량의 현상액의 분사에 따른 현상액 낭비가 심한 문제점이 있다.
또한, 종래의 현상 공정에서는 노광된 지역의 포토레지스트가 완벽히 제거되었는가에 대한 정보를 얻지 못하기 때문에 현상 공정을 종료해야하는 시점을 알 수가 없어 현상 공정 시간이 다소 길어지는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 질량 분석기로 현상 장치에서 배출되는 부산물의 농도 변화를 감지하여 현상 공정을 제어함으로서, 과도한 현상액의 낭비를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 현상 공정 시간을 단축시킬 수 있는 현상 공정 제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼에 현상 공정을 실시하여 상기 웨이퍼 상에 소정의 패턴을 형성시키는 현상 장치로서, 상기 현상 장치에 웨이퍼가 로딩됨에 따라 현상액을 공급함과 더불어 적어도 둘 이상의 부산물을 배출시키는 배출구와, 상기 배출구에서 배출되는 적어도 둘 이상의 부산물에 대한 질량 스펙트럼을 이용하여 농도를 측정하는 질량 분석기와, 상기 수단에서 출력되는 상기 부산물들의 농도 변화를 통해 상기 현상 장치를 제어하는 제어 모듈을 포함한다.
또한, 본 발명은, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼에 현상 장치에 로딩됨과 더불어 현상액을 공급하는 단계와, 상기 현상액의 공급에 따라 적어도 둘 이상의 부산물을 배출시키는 단계와, 상기 배출구에서 배출되는 적어도 둘 이상의 부산물의 농도를 측정하는 단계와, 시간에 따른 상기 측정된 농도들의 변화를 통해 상기 현상 장치의 제어 시점을 찾는 단계와, 상기 제어 시점에 맞춰서 상기 현상 장치를 제어하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 현상 장치의 현상 공정을 제어하는 장치를 도시한 블록도이며, 도 3은 본 발명에 적용되는 질량 분석기에서 출력되는 데이터를 도시한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 현상 장치(200)의 내부는 도시 생략되었지만, 도 1에 도시된 바와 같은 구성을 구비한다. 즉, 현상 장치는, 현상액 및 세정을 위해 공급되는 초순수가 외부로 튀는 것을 막아주는 캐치컴(Catch cup ; 100), 그 캐치컵(100)의 중앙 바닥에 설치되어 웨이퍼(130)를 흡착하여 세팅 및 고정시키 는 웨이퍼 척, 웨이퍼 척에 안착된 웨이퍼(130)에 현상액(chemical)을 공급하기 위해 웨이퍼(130) 상부로 수평하게 놓여진 디스펜스 아암(110)과 디스펜스 아암(110) 선단에 설치되는 노즐(120) 및 현상 장치 내로 공급되는 현상액 또는 기타 부산물들이 배출되는 배출구(210)를 포함한다.
또한, 현상 장치(200)의 배출구(210)에는 질량 분석기(220)가 연결되어 있으며, 질량 분석기(220)에서 분석된 데이터는 제어 모듈(230)에 입력된다.
제어 모듈(230)은 질량 분석기(220)에서 제공되는 데이터를 토대로 현상 장치(200)의 전원을 제어하거나 현상 장치(200)에 로딩된 웨이퍼(130)를 언로딩시킨다.
배출구(210)에서 배출되는 부산물로는 웨이퍼(130)의 표면에 도포된 포토레지스트와 반응하지 않은 상태의 현상액(A), 현상 장치(200)에 공급되는 현상액에 의해 노광된 영역에 발생되는 제 1 부산물(B), 노광되지 않은 영역에서 현상액과 반응하여 발생되는 제 2 부산물(C)을 포함한다.
질량 분석기(220)는 이온을 가속시켜 전기장이나 자기장을 지나게 함으로서, 그 진행방향을 변화시켜 질량 스펙트럼을 그리는 장치로서, 시간에 따른 현상액(A)의 농도 변화, 제 1 부산물(B)의 농도 변화, 제 2 부산물(C)의 농도 변화에 대한 데이터를 출력한다. 즉, 질량 분석기(220)는 도 3에 도시된 바와 같은 현상액(A), 제 1, 2 부산물(B, C)의 농도 변화에 대한 데이터를 출력하게 된다.
질량 분석기(220)에서 출력되는 데이터에 대해 설명하면, 노광 공정이 진행됨에 따라 처음에는 현상액(A)이 많이 소모되기 때문에 배출구(210)를 통해 배출되 는 현상액(A)의 농도가 낮지만, 점점 시간이 지남에 따라 현상액(A)의 농도는 높아지고, 노광이 시작되는 시점에서 노광이 한참 활발하게 진행되고 있기 때문에 제 1 부산물(B)의 농도는 높고, 점점 시간이 지남에 따라 제 1 부산물(B)의 농도는 낮아진다.
또한, 노광이 시작되는 시점에서 제 2 부산물(C)의 농도는 낮은 반면에 상대적으로 시간이 지남에 따라 그 농도는 높아진다.
제어 모듈(230)은 질량 분석기(220)에서 출력되는 데이터를 분석하여 현상 공정의 최적 조건, 즉 제 1 부산물(A)의 농도가 급격하게 떨어지는 지점과 현상액(A)의 농도가 급격하게 증가하는 부분인 점(T)을 찾음으로서, 현상 장치(200)의 전원을 오프시키거나 현상 장치(200)에 로딩된 웨이퍼(130)를 언로딩시켜 현상 공정을 종료시킨다.
상기와 같은 구성을 갖는 현상 공정을 제어하는 장치가 동작하는 과정에 대해 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 현상 공정 제어 장치가 동작하는 과정을 도시한 흐름도이다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 현상 장치(200)의 웨이퍼 척에 포토레지스트가 도포된 웨이퍼(130)가 로딩되면(S400), 현상 장치(200)의 웨이퍼 척에 고정된 웨이퍼(130)가 회전됨과 더불어 현상액이 웨이퍼(130)에 분사 되어진다(S402).
이와 같이, 현상액이 웨이퍼(130)에 분사됨에 따라 배출구(210)에서는 웨이퍼(130)의 표면에 도포된 포토레지스트와 반응하지 않은 상태의 현상액(A), 현상 장치(200)에 공급되는 현상액에 의해 노광된 영역에 발생되는 제 1 부산물(B), 노광되지 않은 영역에서 현상액과 반응하여 발생되는 제 2 부산물(C)을 질량 분석기(220)에 배출한다(S404).
이에 따라, 질량 분석기(220)는 배출구(210)에서 배출되는 현상액(A), 제 1, 2 부산물(B, C)의 농도를 기 설정된 시간간격으로 측정하여 이를 제어 모듈(230)에 출력한다(S406).
이후, 제어 모듈(230)은 현상액(A), 제 1, 2 부산물(B, C)의 농도의 변화를 감지한 후 현상 공정을 제어할 시점을 찾는다. 즉, 웨이퍼(130)의 표면에 도포된 포토레지스트와 반응하지 않은 상태의 현상액(A)이 급격하게 증가하는 부분과 제 1 부산물(B)의 농도가 급격하게 감소하는 부분에서 만나는 지점을 찾아 현상 공정을 제어하게 된다(S408, S410).
제어 모듈(230)의 제어에 의해 현상 장치(200)는 현상액의 공급을 중지함과 더불어 현상이 완료된 웨이퍼(130)를 언로딩시킨다(S410, S412).
본 발명에 따르면, 질량 분석기로 현상 장치에서 배출되는 부산물의 농도 변화를 감지하여 현상 공정을 제어함으로서, 과도한 현상액의 낭비를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 현상 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 질량 분석기로 현상 장치에서 배출되는 부산물의 농도 변화를 감지하여 현상 공정을 제어함으로서, 과도한 현상액의 낭비를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 현상 공정 시간을 단축시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 포토레지스트가 도포된 웨이퍼에 현상 공정을 실시하여 상기 웨이퍼 상에 소정의 패턴을 형성시키는 현상 장치로서,
    상기 현상 장치에 웨이퍼가 로딩됨에 따라 현상액을 공급함과 더불어 적어도 둘 이상의 부산물을 배출시키는 배출구와,
    상기 배출구에서 배출되는 적어도 둘 이상의 부산물에 대한 질량 스펙트럼을 이용하여 농도를 측정하는 질량 분석기와,
    상기 수단에서 출력되는 상기 부산물들의 농도 변화를 통해 상기 현상 장치를 제어하는 제어 모듈
    을 포함하는 현상 공정 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 부산물은, 상기 웨이퍼의 표면에 도포된 포토레지스트와 반응하지 않은 상태의 현상액 및 상기 현상 장치에 공급되는 현상액에 의해 노광된 영역에 발생되는 제 1 부산물인 것을 특징으로 하는 현상 공정 제어 장치.
  4. 포토레지스트가 도포된 웨이퍼에 현상 장치에 로딩됨과 더불어 현상액을 공급하는 단계와,
    상기 현상액의 공급에 따라 적어도 둘 이상의 부산물을 배출시키는 단계와,
    상기 배출구에서 배출되는 적어도 둘 이상의 부산물의 농도를 측정하는 단계와,
    시간에 따른 상기 측정된 농도들의 변화를 통해 상기 현상 장치의 제어 시점을 찾는 단계와,
    상기 제어 시점에 맞춰서 상기 현상 장치를 제어하는 단계
    를 포함하는 현상 공정 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 부산물은, 상기 웨이퍼의 표면에 도포된 포토레지스트와 반응하지 않은 상태의 현상액 및 상기 현상 장치에 공급되는 현상액에 의해 노광된 영역에 발생되는 제 1 부산물인 것을 특징으로 하는 현상 공정 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어 시점은, 상기 웨이퍼의 표면에 도포된 포토레지스트와 반응하지 않은 상태의 현상액이 급격하게 증가하는 부분과 상기 제 1 부산물의 농도가 급격하게 감소하는 부분에서 만나는 점인 것을 특징으로 하는 현상 공정 제어 방법.
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