KR100807048B1 - 에스오지막 형성 방법 - Google Patents

Abstract

SOG(spin on glass)막 형성 방법에 관한 것으로, 그 목적은 SOG막이 웨이퍼의 전면에 고루 도포 및 분산되고, 특히 웨이퍼의 가장자리 부분에서 금속간 갭을 완전히 충진하도록 형성하는 데 있다. 이를 위해 본 발명에서는 코팅액을 도포하는 단계와 분산시키는 단계를 구분하여 웨이퍼의 제1저속 회전동안 코팅액을 도포한 다음, 웨이퍼를 제1저속보다 빠른 제2저속으로 가속시키고, 웨이퍼의 제2저속 회전동안 도포된 코팅액을 분산시킨 후, 웨이퍼를 고속으로 가속시켜 회전시키는 것을 특징으로 한다.

SOG, 코팅액, 회전속도

Description

에스오지막 형성 방법 {Formation method of SOG film}

도 1은 종래 SOG막 형성 공정에서 시간과 회전속도의 관계를 도시한 그래프이다.

도 2는 종래 SOG막 형성 방법에서 도포액이 톱니 모양으로 도포된 것을 도시한 웨이퍼의 평면도이다.

도 3a 및 3b는 종래 방법에 따라 SOG막이 형성된 웨이퍼에서의 불량 검측 결과를 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 SOG막 형성 공정에서 시간과 회전속도의 관계를 도시한 그래프이다.

도 5a 및 5b는 본 발명에 따라 SOG막이 형성된 웨이퍼에서의 불량 검측 결과를 도시한 것이다.

본 발명은 반도체 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에스오지(SOG : spin on glass, 이하 SOG라 칭한다)막을 형성하는 방법에 관한 것이다.

반도체 소자가 고집적화되면서 금속과 금속 사이의 갭(gap)이 더욱 줄어들게 되어 층간절연막 형성시 금속간 갭 내에 보이드(void)를 형성하지 않으면서 충진시켜 평탄화시키는 작업이 중요하게 대두되고 있다.

이러한 목적으로 사용되는 절연막으로서 종종 BPSG막을 사용하여 왔으며, 이보다 더 개선되어 보이드 없이 갭을 충진시키며 거의 완벽한 절연 평탄면을 갖는 공정으로서 SOG가 등장하게 되었다.

SOG는 재료 자체가 갖는 점성을 이용하여 웨이퍼 표면에 액상으로 코팅시키는데, 이 때 상온이상에서 액상의 유동성을 갖기 때문에 하부막이 단차를 갖고 있다하더라도 용이하게 평탄화된 막으로 형성할 수 있다. 웨이퍼 표면에 코팅된 액상은 베이크(bake) 및 경화(cure) 과정을 거쳐 원하는 성질을 갖는 막을 형성하게 된다.

종래 일반적인 SOG막 형성 공정에서 시간과 회전속도의 그래프를 도 1에 도시하였으며, 이에 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 저속회전구간(T1)에서 T2동안 코팅액을 도포하면, 코팅액은 T2-T1 시간동안 분산된다. 다음, T3 시간동안 회전속도를 가속시킨 후 고속으로 회전시킨다(TH).

이러한 방법으로 SOG막을 형성하는 종래 공정의 조건을 표 1에 나타내었다.

단	회전	T1	T2	T3
1	0	0	1	1
2	800	0.15	6	0
3	800	0	2.3	0.8
4	3700	0.4	2	0
5	500	2	5	0

표 1에 나타난 바와 같이, 단계 3에서 웨이퍼가 저속인 800rpm으로 회전하는 2.3초 중에 0.8초 동안 코팅액을 도포하면 나머지 1.5초 동안 전면에 분산되며, 이후 단계 4에서 0.4초 동안 고속인 3700rpm으로 가속시킨다.

이와 같이, 코팅액이 T2-T3 시간동안 퍼질 때에는, 회전에 따른 원심력과 구심력이 같아지는 힘의 원리에 기인하여 웨이퍼의 전면에 고루 분산된다. 그러나, 이 두 힘이 달라지면 웨이퍼의 가장자리에서 금속 배선의 디자인에 따른 젖음도(wettability)의 차이가 발생하여 금속간 갭을 완전히 충진하지 못하는 문제점이 발생하였다.

또한, 코팅액의 부피를 T3로 나눈 값인 코팅액을 뿌려주는 속도가 너무 빠르면 코팅액이 웨이퍼 면에 고루 퍼지지 못하고 불규칙하게 퍼지는, 이른바 톱니(saw tooth) 현상이 발생하는 문제점이 있었다.

도 2에는 웨이퍼(1) 면 상에 코팅액(2)이 톱니 모양으로 불규칙하게 퍼져 있는 상태를 도시하였다.

이와 같은 문제점으로 인한 종래 웨이퍼에서의 불량을 검측한 결과가 도 3a 및 3b에 도시되어 있다. 도 3a 및 도 3b는 각각 서로 다른 반도체 소자의 경우 웨이퍼를 MPY(multi probe yield) 맵핑한 결과로서, 불량 발생을 F로 표시하였다.

따라서, 상기한 문제점을 해결하여 불량 발생률을 감소시키기 위한 SOG 코팅 방법의 개선책이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 SOG막이 웨이퍼의 전면에 고루 도포 및 분산되고, 특히 웨이퍼의 가장자리 부분에서 금속간 갭을 완전히 충진하도록 형성하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 코팅액을 도포하는 단계와 분산시키는 단계를 구분하여 웨이퍼의 제1저속 회전동안 코팅액을 도포한 다음, 웨이퍼를 제1저속보다 빠른 제2저속으로 가속시키고, 웨이퍼의 제2저속 회전동안 도포된 코팅액을 분산시킨 후, 웨이퍼를 고속으로 가속시켜 회전시키는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 SOG막 형성 방법에 대해 상세히 설명한다. 도 4에는 본 발명에 따라 SOG막을 형성하는 공정에 대한 시간과 회전속도의 그래프를 도시하였다.

도 4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 상에 코팅액을 도포하고 분산시킬 때에, 웨이퍼 저속회전 구간을 제1저속회전 구간인 T1A와 제2저속회전 구간인 T1B로 나누눈다.

즉, 제1저속회전 구간인 T1A에서는 코팅액을 도포하고, T3 구간에서 제1저속에서 제2저속으로 가속시킨 후, 제2저속회전 구간인 T1B에서는 도포된 코팅액을 분산시킨 다음, TH에서 고속회전시킨다.

상기한 방법으로 SOG막을 형성한 본 발명의 일 실시예에 따른 공정조건을 표 2에 나타내었다.

단	회전	T1	T2	T3
1	0	0	1	1
2	100	0.15	3	0
3	100	0	0.8	0.8
4	500	0.15	0.4	0
5	2850	0.5	10	0
6	500	2	5	0

표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 단계 3에서 제1저속인 100rpm으로 웨이퍼를 회전하면서 0.8초 동안 코팅액을 도포한 다음, 단계 4에서 0.15초 동안 회전속도를 100rpm에서 제2저속인 500rpm으로 가속시키고, 500rpm으로 웨이퍼를 회전하면서 0.4초 동안 도포된 코팅액을 분산시켰다.

이후에는, 단계 5에서 0.5초 동안 회전속도를 고속인 2850rpm으로 가속시킨 후 고속으로 회전시켰다.

이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따라 SOG막을 형성한 후 불량 검측한 결과를 도 5a 및 5b에 도시하였으며, 이들 도면을 종래 방법의 도 3a 및 3b와 각각 비교해 보면 불량 발생률이 대폭 감소함을 확인할 수 있었으며, 이로 인해 2∼3% 정도의 수율 향상을 얻을 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 웨이퍼를 제1저속으로 회전시키면서 SOG 코팅액을 도포한 후, 제2저속으로 회전시키면서 도포된 코팅액을 분산시킴으로써, 웨이퍼의 가장자리에서도 코팅액이 금속간 갭을 완전히 충진하여 불량 발생률을 다폭 감소시키는 효과가 있으며, 이로 인해 수율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 웨이퍼를 일정한 저속으로 회전시키는 동안 코팅액을 도포하고 분산시키는 단계, 및 상기 웨이퍼를 고속으로 가속시켜 회전시키는 단계를 포함하는 SOG 막 형성 공정에 있어서,

   웨이퍼의 제1저속 회전동안 코팅액을 도포하는 단계;

   상기 웨이퍼를 상기 제1저속보다 빠른 제2저속으로 가속시키는 단계;

   상기 제2저속 회전동안 상기 도포된 코팅액을 분산시키는 단계;

   상기 웨이퍼를 고속으로 가속시켜 회전시키는 단계가 포함되고,

   상기 코팅액을 도포 단계는 0.8초 동안이고, 상기 코팅액 분산 단계는 0.4초 동안인 SOG막 형성 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1저속은 100rpm 이고, 상기 제2저속은 500rpm이며, 상기 고속은 2850rpm인 SOG막 형성 방법.

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