KR20000019137A - 캐패시턴스 측정을 이용한 감광막의 두께 변화 측정 방법과 그를 이용한 감광막의 두께 변화 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캐패시턴스 측정을 이용한 감광막 두께측정 방법 및 그를 이용한 감광막 두께 측정 장치에 관한 것으로, 감광막을 유전막으로 하는 캐패시터를 형성하여 캐패시턴스 변화를 측정함으로써 감광막의 두께 변화를 측정하는 방법 및 제1 전극, 상기 제1 전극 상에 형성된 감광막, 상기 제1 전극과 일정 거리를 두고 위치하는 제2 전극, 상기 제1 전극 및 제2 전극과 연결되는 전원공급 수단 및 상기 제1 및 제2 전극 사이에 위치하는 전류 측정 수단을 포함하는 감광막 두께 측정 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 감광막 두께 측정 장치를 감광막 도포 장치 내에 용이하게 구비할 수 있어서, 감광막 도포 과정에서 위치별로 감광막의 두께를 측정하여 감광막의 도포 불량을 방지할 수 있다.

Description

캐패시턴스 측정을 이용한 감광막의 두께 변화 측정 방법과 그를 이용한 감광막의 두께 변화 측정 장치

본 발명은 반도체 장치 제조 분야에 관한 것으로, 특히 캐패시턴스 측정을 이용한 감광막의 두께 변화 측정 방법 및 그를 이용한 감광막의 두께 변화 측정 장치에 관한 것이다.

도1은 종래의 감광막 도포 장치의 개략도로서, 척(chuck)(11) 상에 진공으로 고정된 웨이퍼(21) 전면에 감광액을 도포하여 감광막(22)을 형성한 것을 보인다. 도1에서 도면부호 '12'는 지지대, '13'은 감광액 공급 노즐(nozzle), '14'는 용제(thinner) 공급을 위한 노즐을 각각 나타낸다.

종래의 감광막 도포 공정은 트랙(track) 장치 또는 스핀회전(spinner) 장치를 사용하여 도포를 완료한 후, 감광막 도포 장치와 분리된 별도의 감광막 두께 측정 장치를 이용하여 감광막의 두께를 측정하는데, 이와 같은 방법은 실시간으로 그 결과를 예측할 수 없는 단점이 있다. 즉, 균일한 두께의 감광막을 형성하기 위해서 감광막을 도포한 후, 별도의 장비에서 두께를 측정하고 피드백(feed-back)하여 두께를 조정하는 방법을 사용하기 때문에 작업 시간이 많이 소요되고 절차가 복잡하다.

또한, 도포 불량 여부를 알기 위하여 육안으로 관찰하는 방법을 사용하고 있으나, 이와 같은 방법은 작업시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 육안 검사 과정에서 조작 미숙 등으로 웨이퍼 상에 흠집이 발생되는 등의 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 감광막 도포 장치 내에서 감광막을 도포한 직후, 감광막 도포 장치 내에서 감광막의 두께 변화를 측정할 수 있는, 캐패시턴스 측정을 이용한 감광막의 두께 변화 측정 방법 및 그를 이용한 감광막의 두께 변화 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도1은 종래의 감광막 도포 장치의 개략도.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 감광막의 두께 변화 측정 장치의 개략도.

도3은 감광막의 두께 변화에 따른 전류 변화를 보이는 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 설명

30: 척 41: 웨이퍼

42: 감광막 42: 감광막

100: 공기층 80: 전도층

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 감광막의 두께 변화 측정 방법에 있어서, 상기 감광막 및 감광막 상부의 공기층을 유전막으로 하는 캐패시터를 형성하고, 상기 캐패시터의 캐패시턴스 변화를 측정함으로써 감광막의 두께 변화를 측정하는 방법을 제공한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 감광막의 두께 변화 측정 장치에 있어서, 감광막이 도포된 웨이퍼가 그 일측에 장착되는 제1 전극; 상기 감광막과 대향하며 상기 제1 전극과 일정 거리를 두고 위치하는 제2 전극; 상기 제1 전극 및 제2 전극과 연결되는 전원공급 수단; 및 상기 제1 및 제2 전극 사이에 위치하는 전류 측정 수단을 포함하는 감광막의 두께 변화 측정 장치를 제공한다.

캐패시턴스는 다음의 수학식1에서 알 수 있듯이 캐패시터를 이루는 두 전극 사이의 물질의 유전상수(ε) 및 면적(A)에 비례하고, 유전물의 두께(d)에 반비례한다.

본 발명은 감광액 도포 장치에서 웨이퍼 상에 감광액을 도포하여 감광막을 형성한 후, 웨이퍼가 장착된 척을 하부전극으로하고, 웨이퍼로부터 일정간격을 둔 전도판을 상부전극으로 하며, 상기 하부전극과 상부전극 사이의 감광막과 공기를 유전체로 하는 캐패시터를 구성하여 캐패시턴스 변화를 측정함으로써 감광막의 두께 변화를 측정하는 방법이다. 즉, 상기 상부전극을 웨이퍼로부터 일정 간격을 유지하면서 이동시켜 각각의 위치에 따른 캐패시턴스 변화를 측정하여 감광막 두께 변화를 측정함으로써 도포 불량을 알아내는 방법이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도2는 본 발명의 일실시예에 따른 감광막의 두께 변화 측정 장치의 개략도로서, 표면에 감광막(42)이 형성된 웨이퍼(41)를 척(chuck)(30) 상에 진공으로 고정시키고, 감광막(42)이 형성된 웨이퍼(41) 상부에 위치하는 전도판(80)을 상부전극으로 하고, 상기 전도막(80)과 상기 웨이퍼(41) 사이의 공기층(100) 및 감광막(42)이 유전막으로하며 상기 웨이퍼(41)를 하부전극으로 하는 캐패시터를 형성한다.

상기 척(30)은 전도체로 이루어지고, 상기 전도판(80)과 척(30) 사이에 전원공급장치(70)가 연결되어, 전원공급장치(30)로부터 전원을 공급받은 척(30) 상의 웨이퍼(41)가 하부전극으로 역할을 한다. 상기 전도판(80)을 지지하고 이동시키기 위한 장치는 도2에서 생략되었다.

도2와 같이 감광막(42)이 형성된 웨이퍼(41)와 상기 전도판(80)에 일정한 전압을 공급하면서, 상기 전도판(80)을 상기 웨이퍼(41)로부터 일정거리를 유지하며 웨이퍼(41) 표면을 따라 이동시켰을 때, 위치에 따른 전류 변화의 결과 예를 도3의 그래프에서 보이고 있다. 도3에서 전류변화가 일어난 부분(A)은 도2에서 감광막이 불량하게 도포된 부분(D)에 대응한다.

감광막의 두께 측정을 위하여 전도판(80)이 웨이퍼(41)로부터 일정 거리를 유지하며 이동하는 동안 공기층(100)이 감광막(42)과 함께 유전막을 이루는데, 감광막(42)의 두께(d_PR)와 공기층의 두께(d_Air)의 합은 일정하다. 감광막이 두꺼워지면 공기층의 두께가 얇아지고, 감광막이 얇아지면 공기층의 두께가 두꺼워지므로, 웨이퍼(41)와 전도판(80) 사이의 유전율이 달라져 캐패시턴스의 변화가 일어난다.

따라서, 다음의 수학식2, 3, 및 4에 나타낸 바와 같이 전하량(Q)의 변화를 일정한 전압(V)이 가해질 때 캐패시턴스(C)에 비례하므로, 캐패시턴스의 변화로써 전류변화를 측정하여 감광막의 두께 변화를 알아낼 수 있다.

Q(t) = C(t)·V

상기 본 발명의 일실시예에서는 웨이퍼가 하부전극으로 이용되는 경우를 설명하였지만, 상기 웨이퍼가 절연막일 경우에는 웨이퍼가 유전막으로 이용되고, 웨이퍼가 고정되는 척이 하부전극으로 이용할 수 있다.

전술한 바와 같은 감광막의 두께 변화 측정 장치를 감광막 도포 장치 내에 구비하여 감광막 도포 과정에서 캐패시턴스 변화를 측정하고, 그 결과를 피드백(feed back)해서 웨이퍼 상에 감광막을 균일하게 형성할 수 도 있다.

또한, 전술한 본 발명의 일실시예에서는 상부전극을 이루는 전도판이 이동하는 것을 설명하였지만, 하부전극이 이동하는 경우에도 본 발명이 의도하는 효과를 얻을 수 있다. 그 예로써, 통상의 감광막 도포를 위한 스핀회전장치에서, 웨이퍼 고정대인 척 또는 웨이퍼가 하부전극을 이루도록 하고, 상기 하부전극으로부터 일정간격을 두고 상부전극을 고정시키고 하부전극을 이동 또는 회전시키면서 캐패시턴스의 변화량을 측정하여 감광막의 두께 변화를 측정할 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 감광막의 두께 변화 측정 장치의 구성이 간단하여 용이하게 감광막 도포 장치내에 구성할 수 있다. 이로써, 감광막 도포 과정에서 위치별로 감광막의 두께 변화를 측정할 수 있어 감광막의 도포 불량을 방지할 수 있다.

Claims (6)

1. 감광막의 두께 변화 측정 방법에 있어서,

   상기 감광막 및 감광막 상부의 공기층을 유전막으로 하는 캐패시터를 형성하고, 상기 캐패시터의 캐패시턴스 변화를 측정함으로써 감광막의 두께 변화를 측정하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 감광막 및 상기 공기층을 사이에 두고 대향하는 제1 전극 및 제2 전극 중 어느 하나를 이동시키면서 캐패시턴스 변화를 측정함으로써 감광막의 두께 변화를 측정하는 방법.
3. 감광막의 두께 변화 측정 장치에 있어서,

   감광막이 도포된 웨이퍼가 그 일측에 장착되는 제1 전극;

   상기 감광막과 대향하며 상기 제1 전극과 일정 거리를 두고 위치하는 제2 전극;

   상기 제1 전극 및 제2 전극과 연결되는 전원공급 수단; 및

   상기 제1 및 제2 전극 사이에 위치하는 전류 측정 수단을 포함하는 감광막의 두께 변화 측정 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 감광막의 두께 변화 측정 장치는

   상기 제1 전극 또는 제2 전극 중 어느 하나를 이동시키기 위한 이동 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 감광막의 두께 변화 측정 장치.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

   상기 제1 전극은 상기 웨이퍼를 지지하는 전도체 지지대인 것을 특징으로 하는 감광막의 두께 변화 측정 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 전원 공급수단은,

   상기 전도체 지지대에 연결되는 것을 특징으로 하는 감광막의 두께 변화 측정 장치.