KR100848249B1 - 감광막 현상 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감광막 현상 장치의 챔버 상단의 공기 유입관 일측에 공기의 온도를 조절할 수 있는 공기 온도 제어부를 구비시켜 스핀 건조 공정시 웨이퍼 상에 승온된 공기를 불어줌으로써 웨이퍼 상의 패턴 사이에 잔존하는 용액을 효과적으로 제거할 수 있는 감광막 현상 장치 및 방법에 관한 것으로서,

본 발명에 따른 감광막 현상 장치는 챔버 내에 현상액 분사노즐 및 웨이퍼를 장착하는 척을 구비하는 감광막 현상 장치에 있어서, 상기 챔버 상단에 웨이퍼 상으로 공기를 송풍하는 공기 유입관과, 상기 공기 유입관 일측에 구비되어 공기 유입관 내의 공기의 온도를 조절하는 공기 온도 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

현상, 스핀 건조

Description

감광막 현상 장치 및 방법{Apparatus and method of develop in photolithography}

도 1은 종래 기술에 따른 감광막 현상 장치의 사시도.

도 2는 종래 기술에 따른 감광막 현상 장치의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 감광막 현상 장치의 단면도.

도 4는 본 발명에 따른 감광막 현상 방법을 설명하기 위한 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

301 : 척 302 : 웨이퍼

310 : 현상액 분사장치 312 : 현상액 유입관

313 : 현상액 분사노즐 321 : 상부 컵 조립체

322 : 하부 컵 조립체 323 : 유로

331 : 필터 332 : 공기 유입관

333 : 공기 온도 제어부

본 발명은 감광막 현상 장치의 챔버 상단의 공기 유입관 일측에 공기의 온도 를 조절할 수 있는 공기 온도 제어부를 구비시켜 스핀 건조 공정시 웨이퍼 상에 승온된 공기를 불어줌으로써 웨이퍼 상의 패턴 사이에 잔존하는 용액을 효과적으로 제거할 수 있는 감광막 현상 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체 제조공정 중 포토리소그래피(Photo lithography) 공정은 웨이퍼 상에 원하는 패턴을 형성시키기 위한 공정으로서, 먼저 세척 및 건조를 마친 웨이퍼의 표면에 포토 레지스트(Photo resist)와 같은 감광막을 균일하게 도포시키고, 그 위에 소정의 레이아웃으로 형성된 포토 마스크 상의 특정 패턴에 따라 노광공정을 수행하며, 이렇게 노광된 감광막의 불필요한 부위를 현상액으로 제거함으로써 요구되는 패턴으로 형성하는 공정을 말한다.

상기와 같은 포토리소그래피 공정 중에서 현상 공정은 다음과 같은 과정으로 진행된다. 먼저, 감광막 도포 및 노광이 끝난 웨이퍼를 회전 척에 장착한 후, 척을 30∼5000rpm의 속도로 회전시킴과 동시에 현상액을 웨이퍼 상으로 분사한다. 이 후, 척을 정지시킨 상태 또는 0∼30rpm으로 회전하는 상태에서 소정의 시간동안 현상액이 웨이퍼 전면으로 고르게 분산되도록 방치한 다음, 척을 소정의 회전수로 회전시켜 초순수(Deionized water)로 웨이퍼 내에 잔존하는 감광막 찌꺼기 및 현상액을 세척한다.

이와 같은 현상 공정을 감광막 현상 장치를 통해 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 감광막 현상 장치의 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 일반적인 종래의 현상 공정은 챔버 내의 현상액 분사장치(110)를 통하여 이루어지며, 이를 상세히 살펴보면 웨이퍼(102)의 상측에 서 현상액을 분사할 수 있도록 현상액 분사노즐(113)이 직사각형 하우징으로 된 지지대(111) 하면에 다수개 형성되어 있어, 외부의 현상액 공급장치(도시하지 않음)로부터 유입관(112)을 통해 현상액이 지지대(111)로 유입되면, 상기 지지대(111) 하면에 형성된 다수개의 분사노즐(113)을 따라 하측의 웨이퍼(102)로 현상액이 분사되도록 되어 있다. 이 때, 하측의 웨이퍼(102)는 척에 의해 고정되어 상기 분사장치(110)에서 현상액이 분사될 때, 현상액이 웨이퍼 상에 분사될 수 있도록 상기 척(101)과 함께 180도 회전되도록 되어 있다.

한편, 상기 웨이퍼(102)를 장착하는 척 외곽에는 컵 형태의 테두리가 구비되어 있는데, 보다 상세하게 설명하면 도 2에 도시한 바와 같이, 종래의 감광막 현상 장치는 웨이퍼(102)를 장착되는 원형의 척(101)이 중앙에 위치하고 상기 원형의 척(101)을 둘레를 따라 울타리 형태로 상부 컵 조립체(121)와 하부 컵 조립체(122)가 구비되어 있다. 상기 상부 컵 조립체(121)는 척(101)이 웨이퍼(102)를 장착한 상태에서 현상 공정을 진행할 때 척(101)의 회전에 따라 현상액 또는 세정액이 웨이퍼(102) 상에서 원심력에 의해 바깥으로 나가는 것을 방지하는 울타리 역할을 하며, 상기 상부 컵 조립체(121)와 하부 컵 조립체(122) 사이에는 소정의 유로(123)가 구비되어 있어 현상 공정 수행시 웨이퍼(102)에서 원심력에 의해 바깥으로 나가는 현상액 또는 세정수가 상기 상부 컵 조립체(121)를 맞고 흘러내리도록 한다. 도면에 도시하지 않았지만 상기 유로(123)를 통해 흘러 내려간 현상액은 소정의 탱크에 저장되어 여과 등의 과정을 거쳐 현상액으로서 재활용된다.

또한, 챔버(100) 상단에는 필터(131)가 구비되어 있어 외부로부터 유입되는 공기의 필터링을 수행하여 불순물을 거른다.

이와 같은 현상 공정의 마지막에는 웨이퍼를 초순수로 세정하고 이어, 웨이퍼를 1000∼5000rpm 정도로 고속 회전시켜 웨이퍼 내에 잔존하는 용액을 제거하는 스핀 건조 과정을 거친다.

그러나, 상기 스핀 건조에 있어서 웨이퍼 상의 패턴 사이에 용액이 제거되지 않고 잔존하는 경우가 발생한다. 웨이퍼 상의 패턴 사이에 용액이 제거되지 않고 잔존하게 되면 이후의 에칭 공정 등에서 패터닝의 불량을 초래할 수밖에 없다.

따라서, 이러한 패턴의 불량을 방지하기 위해 일련의 포토리소그래피 공정을 재차 실시해야 함에 따라 공정 비용을 증가시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 현상 공정의 마지막 부분인 웨이퍼의 스핀 건조시 웨이퍼 내에 잔존하는 용액을 효과적으로 제거할 수 있는 감광막 현상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 감광막 현상 장치는 챔버 내에 현상액 분사노즐 및 웨이퍼를 장착하는 척을 구비하는 감광막 현상 장치에 있어서, 상기 챔버 상단에 웨이퍼 상으로 공기를 송풍하는 공기 유입관과, 상기 공기 유입관 일측에 구비되어 공기 유입관 내의 공기의 온도를 조절하는 공기 온도 제어 부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 본 발명의 감광막 현상 장치는 상기 챔버 상단 일측에 구비되어 상기 공기 유입관으로부터 챔버 내로 송풍되는 공기를 여과하여 불순물을 제거하는 필터를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 공기 온도 제어부는 상기 공기 유입관 내의 공기를 30∼80℃의 온도 범위에서 조절하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 감광막 현상 방법은 감광막의 도포되어 있는 웨이퍼를 척에 장착하는 단계와, 웨이퍼 상에 현상액을 분사하는 단계와, 상기 척을 소정의 속도로 회전시켜 감광막을 선택적으로 제거하는 단계와, 상기 웨이퍼 상에 초순수를 분사시켜 세정 공정을 진행하는 단계와, 상기 웨이퍼를 소정의 속도로 회전시킴과 동시에 상기 웨이퍼 상에 소정의 온도를 갖는 공기를 송풍시켜 스핀 건조 공정을 진행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징에 따르면, 감광막 현상 장치의 챔버 상단의 공기 유입관 일측에 공기의 온도를 조절할 수 있는 공기 온도 제어부를 구비시켜 스핀 건조 공정시 웨이퍼 상에 승온된 공기를 불어줌으로써 웨이퍼 상의 패턴 사이에 잔존하는 용액을 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 감광막 현상 장치를 상세히 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명에 따른 감광막 현상 장치의 단면도이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 감광막 현상 장치는 크게 챔버 내에 현상액 분사장치(310)와 웨이퍼(302)를 장착하는 원형의 척(301) 그리고, 상기 척(301)의 둘레를 따라 형성되어 있는 상부 컵 조립체(321) 및 하부 컵 조립체(322)로 구성된다.

상기 현상액 분사장치(310)는 상기 웨이퍼(302)의 상측에서 현상액을 분사할 수 있도록 현상액 분사노즐(313)이 유입관(312)의 하면에 하나 이상 형성되어 있어, 외부의 현상액 공급장치(도시하지 않음)로부터 현상액이 유입관(312)으로 유입되면, 상기 유입관(312)의 하면에 형성된 하나 이상의 현상액 분사노즐(313)을 따라 하측의 웨이퍼(302)로 현상액이 분사되도록 되어 있다.

상기 현상액 분사장치(310)와 대향되는 위치에는 웨이퍼(302)가 원형의 척(301)에 의해 고정되어 있어 상기 현상액 분사장치(310)에서 현상액이 분사될 때, 현상액이 웨이퍼(302) 상에 균일하게 분사될 수 있도록 상기 척(301)과 함께 회전하도록 되어 있다.

참고로, 상기 척(301)에 웨이퍼(302)가 장착되는 방식은 다음과 같다. 도면에 도시하지 않았지만, 상기 원판형의 척 상단에는 복수개의 미세 홀이 전면에 구비되어 있고 상기 미세 홀은 척의 축 내부 공간에 구비되어 있는 배기관과 연결되어 있어, 배기관과 기계적으로 연결되어 있는 진공 펌프를 통해 상기 척의 미세 홀 상에 놓여져 있는 웨이퍼를 진공 흡착하여 웨이퍼를 고정시키게 된다.

한편, 상기 웨이퍼(302)를 장착하는 원판형의 척(301) 외곽에는 척(301)의 둘레를 따라 울타리 형태로 상부 컵 조립체(321)와 하부 컵 조립체(322)가 구비되어 있다. 상기 상부 컵 조립체(321)는 척(301)이 웨이퍼(302)를 장착한 상태에서 현상 공정을 진행할 때 척의 회전에 따라 현상액 또는 세정수가 웨이퍼 상에서 원 심력에 의해 바깥으로 나가는 것을 방지하는 울타리 역할을 하며, 상기 상부 컵 조립체(321)와 하부 컵 조립체(322) 사이에는 소정의 유로(323)가 구비되어 있어 현상 공정 수행시 웨이퍼(302)에서 원심력에 의해 바깥으로 나가는 현상액 또는 세정수가 상기 상부 컵 조립체(321)의 내측벽을 맞고 흘러내리도록 한다. 참고로, 도면에 도시하지 않았지만 상기 소정의 유로를 통해 흘러 내려간 현상액은 소정의 탱크에 저장되어 여과 등의 과정을 거쳐 현상액으로서 재활용될 수 있다.

상기 챔버(300) 상단에는 필터(331)가 구비되어 있는데, 상기 필터(331)는 외부로부터 유입되는 공기 내의 불순물을 여과하는 역할을 수행한다.

상기 필터(331)의 상부에는 공기 유입관(332)이 구비되어 있고, 상기 공기 유입관(332)의 일측에는 공기 온도 제어부(333)가 구비되어 있다. 상기 공기 온도 제어부(333)는 상기 공기 유입관(332)에서 상기 필터(331)를 통해 상기 챔버 내의 현상 장치로 유입되는 공기를 승온시키는 역할을 수행한다. 승온된 공기는 웨이퍼의 스핀 건조 공정에 유입되어 웨이퍼 상의 패턴 사이에 잔존하는 용액을 제거하는데 효과적인 역할을 수행한다. 여기서, 상기 공기의 승온은 30∼80℃의 온도 범위에서 제어되는 것이 바람직하다.

본 발명의 감광막 현상 장치를 현상 공정을 통하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

포토리소그래피 공정은 소정의 패턴을 형성하기 위해 감광막을 웨이퍼 상에 균일하게 도포하고, 그 위에 소정의 레이아웃으로 형성된 포토 마스크(photo mask) 상의 특정 패턴을 따라 노광공정을 수행한 다음, 감광막을 제거하는 현상 공정을 수행한다.

상기 현상 공정은 웨이퍼(302) 상에 현상액 분사 장치310)를 통해 현상액을 분사하고, 현상액이 분사될 때 현상액이 웨이퍼 상에 균일하게 분사될 수 있도록 웨이퍼(302)가 척(301)과 함께 회전된다. 상기 현상 공정의 마지막 부분에는 스핀 건조를 통해 웨이퍼를 건조시켜 포토리소그래피 공정을 완료한다.

그러나, 상기 스핀 건조 과정의 진행시 웨이퍼 상의 패턴 사이에 용액이 제거되지 않고 잔존하는 경우가 발생한다. 웨이퍼 상의 패턴 사이에 용액이 제거되지 않고 잔존하게 되면 이후의 에칭 공정 등에서 패터닝의 불량을 초래할 수밖에 없다.

본 발명에 있어서는 상기와 같은 스핀 건조시의 문제점을 해결하기 위해 상기 스핀 건조 공정의 진행시 감광막 현상 장치의 챔버 상단으로 승온된 공기를 웨이퍼 상으로 불어줌으로써 패턴 사이에 잔존하는 용액의 제거를 효과적으로 진행하도록 한다.

즉, 챔버(300) 상단에 구비되어 있는 공기 유입관(332)으로부터 승온된 공기가 챔버(300) 내로 유입되어 웨이퍼(302) 상에 불어지면 웨이퍼(302)의 건조 과정이 더욱 용이해진다. 이 때, 상기 공기 유입관(332)의 일측에는 상기 공기의 온도를 조절하는 공기 온도 제어부(333)가 구비된다.

도 4는 본 발명의 감광막 현상 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 먼저 소정 두께로 감광막이 도포되어 있는 웨이퍼를 척에 장착(S401)한 후, 상기 웨이퍼 상에 현상액 분사노즐을 이용하여 현상액을 웨이퍼 상에 분사한다(S402).

이후, 상기 웨이퍼를 저속으로 회전시켜 현상액이 웨이퍼 상에 균일하게 도포되도록 한 다음, 소정의 속도로 웨이퍼를 회전시켜 감광막을 제거시킨다. 이 때, 상기 현상액이 분사되는 시점에서의 웨이퍼 회전 속도는 30∼5000rpm이 적당하고, 현상액이 분사된 이후에는 0∼30 rpm 정도의 속도로 웨이퍼를 회전시키는 것이 바람직하다.

상기와 같이 감광막의 제거가 완료되면 상기 웨이퍼에 초순수를 이용하여 세정 공정을 진행한다. 세정 공정을 완료한 다음에는 웨이퍼를 1000∼5000rpm의 속도로 회전시켜 웨이퍼 내에 잔존하는 용액을 제거시키는 스핀 건조 공정을 진행시킨다. 이때, 상기 스핀 건조 공정의 진행시 상기 웨이퍼 상으로 공기 유입관(332)을 통해 유입되는 공기를 송풍시켜(S403) 상기 스핀 건조 공정이 원활하게 진행되도록 하며 본 발명에 따른 감광막 현상 공정은 완료된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 감광막 현상 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

감광막 현상 장치의 챔버 상단의 공기 유입관 일측에 공기의 온도를 조절할 수 있는 공기 온도 제어부를 구비시켜 스핀 건조 공정시 웨이퍼 상에 승온된 공기를 불어줌으로써 웨이퍼 상의 패턴 사이에 잔존하는 용액을 효과적으로 제거할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 웨이퍼 상에 배치되는 현상액 분사노즐;

   상기 웨이퍼의 하부에 배치되어, 상기 웨이퍼를 고정하며, 상기 웨이퍼와 함께 회전하는 척;

   상기 웨이퍼 및 상기 척의 일측에 배치되어, 상기 웨이퍼를 향하여 공기를 송풍하는 공기 유입관;

   상기 공기에 포함된 불순물을 여과하는 필터;

   상기 공기 유입관 일측에 구비되어 공기 유입관 내의 공기의 온도를 조절하는 공기 온도 제어부;

   상기 웨이퍼 및 상기 척의 둘레를 따라 배치되는 상부 컵 조립체; 및

   상기 상부 컵 조립체의 내측에 배치되며, 상기 상부 컵 조립체와 유로를 형성하는 하부 컵 조립체를 포함하는 감광막 현상 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 공기 유입관은 상기 분사노즐 상에 배치되는 감광막 현상 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 공기 온도 제어부는 상기 공기 유입관 내의 공기를 30∼80℃의 온도 범위에서 조절하는 것을 특징으로 하는 감광막 현상 장치.
4. 감광막의 도포되어 있는 웨이퍼를 척 상 및 척의 주위에 배치된 상부 컵 조립체 내측에 장착하는 단계;

   상기 웨이퍼 상에 배치된 현상액 분사노즐을 사용하여, 상기 웨이퍼에 현상액을 분사하는 단계;

   상기 척을 회전시켜 감광막을 선택적으로 제거하는 단계;

   상기 웨이퍼 상에 초순수를 분사시켜 세정 공정을 진행하는 단계;

   상기 웨이퍼 및 상기 척을 회전시킴과 동시에, 공기 유입관에 의해서 상기 웨이퍼에 공기를 송풍시켜 스핀 건조 공정을 진행하는 단계를 포함하며,

   상기 공기는 온도조절부에 의해서 승온되는 것을 특징으로 하는 감광막 현상 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 공기는 30∼80℃의 온도 범위 내에서 조절되는 것을 특징으로 하는 감광막 현상 방법.

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