KR20010054180A - 반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법 - Google Patents

반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법 Download PDF

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    • G03F7/16—Coating processes; Apparatus therefor
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Abstract

본 발명은 반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 방법은 수평으로 한 웨이퍼 위에 감광제를 떨어뜨리고 진공 흡착된 웨이퍼를 고속 회전시켜서 균일한 감광제 코팅 막을 형성시키는 단계와 상기 감광제 코팅 막 형성 후 웨이퍼를 1500 ±100(rpm)으로 고속 회전시키는 단계와 상기 고속 회전하고 있는 웨이퍼의 뒷면에 노즐 선단으로부터 용제를 분사하여 웨이퍼 뒷면 및 옆면에 부착된 불필요한 감광제를 용해하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 의하면 웨이퍼 코팅 처리에서 감광제 분사 후에 웨이퍼 모서리 부분에 묻어 있는 감광제 흄을 제거하여 파티클을 없애기 위한 종래 웨이퍼 옆면 헹굼 단계(Wafer Side Rinse Step)를 생략하고 웨이퍼 뒷면 헹굼 단계(Wafer Back Rinse Step)만으로도 감광제를 용해하여 흄을 제거할 수 있으므로 웨이퍼 표면 결함 생성을 막을 수 있다. 또한 감광제를 제거하기 위한 부분에 쓰는 용제의 사용량을 크게 줄일 수 있으며, 공정 진행 시간을 단축하고 장치를 보다 간단히 구성할 수 있다.

Description

반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법 {Coating Method for Photo Process in semiconductor}
본 발명은 반도체 제조 기술의 포토 공정의 감광제 코팅 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 코팅 처리에서 감광제 코팅 후에 웨이퍼의 모서리 옆면 부위에서 발생하는 걸레 결함 발생을 막기 위해서, 웨이퍼 옆면 헹굼 단계(Wafer Side Rinse Step)를 생략하고 웨이퍼 뒷면 헹굼 단계(Wafer Back Rinse)만으로 감광제(Photoresist)를 제거하여 파티클을 없애도록 하는 반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법에 관한 것이다.
반도체 포토 공정에 사용되고 있는 클린 트랙(Clean Track)은 웨이퍼 처리 공정에 사용되는 기기의 하나이다. 웨이퍼 처리 공정은 다시 몇 개의 공정으로 나누어져 노광기술(Lithography)에 사용된다.
노광기술은 마스크(Mask) 상의 기하학적 모형을 반도체 웨이퍼의 표면에 도포되어 있는 얇은 감광제에 옮겨 놓은 것을 말한다. 이 모형들은 식각(Etching) 과정 때 웨이퍼 표면과 감광제 사이에 놓여 있는 공정상의 실질적 마스크의 역할을 하는 박막층에 모형을 형성시키는 식각 방지 층으로 사용되어지는 것이다.
클린 트랙은 주로 이중의 접착 프로모터 코트, 프리 뱅킹, 확장 등에 사용되고 일반적으로는 감광제 처리 장치라고 부른다.
특히 이러한 기술의 포토 공정에서 중요하게 여기는 코터 유니트(Coater Unit)는 수평으로 한 웨이퍼 위에 감광제를 떨어뜨리고 웨이퍼를 고속 회전시킴으로서 웨이퍼에 균일한 감광제 막을 형성시키기 위한 구성 단위이다.
도 1은 이러한 공정에 사용되는 종래 반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법을 나타내고 있다.
상기 도면에서, 종래 반도체 제조 기술의 포토 공정 방법은 수평으로 된 웨이퍼 위에 감광제를 떨어뜨리고 스핀 척 위에서 진공 흡착시킨 웨이퍼를 고속 회전시켜서 균일한 감광제 코팅 막을 형성시키는 단계와 상기 감광제 코팅 막 형성 후 웨이퍼를 고속 회전시키는 단계와 상기 고속 회전하고 있는 웨이퍼 위에 모서리 빔 제거 노즐(Edge Beam Remove Nozzle, 이하 EBR Nozzle)에서 용제(Thinner)를 분사하고 모서리 빔 제거 처리를 하는 웨이퍼 옆면 헹굼 단계와 상기 고속 회전하고 있는 웨이퍼의 뒷면 오염을 방지하기 위해 웨이퍼 뒷면 헹굼 노즐(Wafer Back Rinse Nozzle) 선단으로부터 감광제 제거 부분에 용제를 분사하여 감광제를 용해하는 웨이퍼 뒷면 헹굼 단계를 구비한다.
반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법은 코터 유니트에 의해 수평으로 한 웨이퍼 위에 감광제를 떨어뜨리고(101) 스핀 척 위에 진공 흡착된 웨이퍼를 고속 회전시켜서(103) 웨이퍼에 균일한 감광제 막을 형성시키고(105) 상기 1200rpm으로 웨이퍼를 고속 회전시키고(107) 공정 위치 분배 시간에 따라서 모서리 빔 제거 노즐암(EBR Nozzle Arm)과 웨이퍼 뒷면 헹굼 노즐암(Wafer Back Rinse Nozzle Arm)을 이동시킨다(109).
이어서, 상기 1200rpm으로 고속 회전하고 있는 웨이퍼(107) 위에 레서피(Recipe)로 설정한 폭 및 디스펜스(Dispense) 시간에 따라서 모서리 빔 제거 노즐과 웨이퍼 뒷면 헹굼 노즐에서 용제를 분사하고(111) 웨이퍼 옆면을 헹구는 모서리 빔 제거 처리를 한다. 이와 동시에 웨이퍼 뒷면도 공정 방법으로 지정된 분배 시간에 따라서 웨이퍼 뒷면 헹굼 노즐로부터 용제를 분배하고 웨이퍼 뒷면을 헹군다(113).
상기 단계(113)는 웨이퍼 모서리 부위에 묻어있는 감광제를 제거함으로써 파티클을 없애도록 하는 것이다.
단계 시간(초) 분당 회전수(rpm) 디스펜스 노즐암1 노즐암2
1 2.0 0 · 중앙 홈
2 2.0 0 4 중앙 홈
3 2.0 1000 · 중앙 홈
4 20.0 2635 · 홈 홈
5 2.0 1200 · 홈 디스펜스
6 1.0 1200 13 홈 디스펜스
7 8.0 1200 13,21 홈 디스펜스
8 1.0 1200 13 홈 디스펜스
9 5.0 2500 · 홈 홈
10 0.5 0 · 홈 홈
상기의 [표1]에는 종래 반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법을 참고로 예시하고 있다.
상기 [표 1]에서는 모두 10단계를 가지며, 종래 공정에서 감광제 노즐은 4개가 요구된다. 2단계에서 디스펜스 4는 감광제 노즐 4번을 나타내며, 6,7,8 단계에서 디스펜스의 13은 웨이퍼 옆면 헹굼 단계인 모서리 빔 제거(EBR)처리를 나타내고, 21은 웨이퍼 뒷면 헹굼(Back Rinse) 단계를 나타낸다. 노즐암(Nozzle Arm) 1은 웨이퍼 뒷면 헹굼 노즐암이다. 노즐암2는 웨이퍼 옆면 헹굼 노즐암이다.
상기 표 1에서 보면, 제1단계에서는 2초동안 초기 준비를 하며 웨이퍼의 회전은 없다. 노즐암이 중앙(Center)으로 이동하고, 노즐암 2는 홈(Home)의 위치 즉 원래의 위치에 있다. 제2단계에서는 감광제 노즐 4번에서 2초간 감광제를 떨어뜨린다. 제3단계에서는 웨이퍼를 1000rpm으로 20초간 웨이퍼를 고속 회전시킨다. 이때 노즐암1은 중앙에 있으며 노즐암2는 홈의 위치에 있게 된다. 제4단계에서는 20초간 2635rpm으로 더욱 고속 회전시켜서 감광제가 모서리(Edge)부분까지 퍼져서 균일한 코팅층을 이룬다. 이때 노즐암1은 원래의 위치인 홈으로 돌아간다. 제5단계에서는 2초간 1200rpm으로 웨이퍼가 회전하고 노즐암2에서 용제를 떨어뜨린다. 제6단계에서는 1초간 웨이퍼 옆면 헹굼 단계인 모서리 빔 제거(EBR)처리를 한다. 그리고 노즐암2에서 웨이퍼의 모서리로부터 2mm 부분까지 계속해서 용제를 강하게 분사한다. 제7단계에서는 8초간 1200rpm으로 회전한다. 또한, 웨이퍼 옆면 헹굼 단계인 모서리 빔 제거(EBR)처리와 웨이퍼 뒷면을 헹군다. 이때, 노즐암1은 홈의 위치에 있으며, 노즐암2에서는 용제를 분사한다. 제8단계에서는 웨이퍼 옆면 헹굼 단계인 모서리 빔 제거(EBR)처리만 실행하며 여전히 노즐암2에서 용제를 떨어 뜨린다. 제9단계에서는 웨이퍼의 분당 회전수를 2500rpm으로 높여서 원심력을 이용하여 잔재를 제거 처리하고 노즐암2를 홈의 위치로 이동한다. 마지막 10단계에서 웨이퍼의 회전를 멈추고 코팅 공정을 끝낸다.
상기 표 1에서 알 수 있듯이 중요한 요지는 각 단계 중 단계 6, 단계 7, 단계 8에서는 웨이퍼 옆면 헹굼 단계의 모서리 빔 제거 처리와 웨이퍼 뒷면 헹굼 단계를 모두 사용한다는 것이다.
도 2는 종래 반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법의 식각 공정 중 웨이퍼 옆면 헹굼을 했을 경우 웨이퍼 표면에 생긴 결함을 나타내고 있다.
상기 도면에서 건조 식각 공정 후의 표면에 형성된 걸레 결함을 나타내고 있다.
그러나, 상기 도면에서 알 수 있듯이 종래 반도체 제조 기술의 포토 공정 방법에서 식각 공정은 웨이퍼 옆면 헹굼(Wafer Side Rinse)단계인 모서리 빔 제거(EBR) 처리를 한다.
이때, 웨이퍼 모서리 부위에 감광제가 없는 부분의 전막질이 들떠서 파티클의 주원인이 되는 단점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해소하기 위하여 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은 반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법에서 건조 식각공정의 경우 웨이퍼 옆면을 헹굴 때 발생하는 질화물과 폴리등의 걸레 결함물 발생을 방지하고 웨이퍼 옆면 헹굼 단계를 생략하여 용제의 사용량을 줄이고 공정 진행 시간을 단축하는 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래 반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법을 나타낸 순서도.
도 2는 종래 반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법의 식각 공정 중 웨이퍼 옆면 헹굼을 했을 경우 웨이퍼 표면에 생긴 결함을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법을 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 뒷면 헹굼 단계의 웨이퍼의 분당 회전수에 따른 표면 형상을 나타낸 도면.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법은 수평으로 한 웨이퍼 위에 감광제를 떨어뜨리고 진공 흡착된 웨이퍼를 고속 회전시켜서 균일한 감광제 코팅 막을 형성시키는 단계와 상기 감광제 코팅 막 형성 후 웨이퍼를 1500 ±100(rpm)으로 고속 회전시키는 단계와 상기 고속 회전하고 있는 웨이퍼의 뒷면에 노즐 선단으로부터 용제를 분사하여 웨이퍼 뒷면 및 사이드에 부착된 불필요한 감광제를 용해하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
특히, 웨이퍼 옆면 헹굼 단계와 그 단계의 모서리 빔 제거 노즐암이 필요 없는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 더욱 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법을 나타낸다.
상기 도면에서, 본 발명의 반도체 제조 기술의 포토 공정 방법은 코터 유니트(Coater Unit)에 의해 수평으로 한 웨이퍼를 위에 감광제(Photoresist)를 떨어뜨리고(201) 웨이퍼를 고속 회전시켜서(203) 웨이퍼에 균일한 감광제 막을 형성시키고(205) 상기 웨이퍼를 1500rpm으로 고속 회전시킨다(207). 그리고, 웨이퍼 뒷면 헹굼 노즐암을 이동시킨다(209). 그리고, 웨이퍼 뒷면을 공정 방법의 지정된 분배 시간에 따라서 웨이퍼 뒷면 헹굼 노즐로부터 용제를 분사하고(211), 웨이퍼 뒷면을 헹군다(213).
이상과 같은 방법에서, 웨이퍼의 모서리 부위에 묻어 있는 감광제 흄(Hum)을 제거함으로써 파티클을 없애기 위해 종래 웨이퍼 옆면 헹굼(Wafer Side Beam Remove) 단계의 모서리 빔 제거(Edge Beam Remove)처리를 제외했다.
단계 시간(초) 분당 회전수(rpm) 디스펜스 노즐암1 노즐암2
1 2.0 0 · 중앙 홈
2 2.0 0 4 중앙 홈
3 2.0 1000 · 중앙 홈
4 20.0 2635 · 홈 홈
5 2.0 1500 · 홈 홈
6 8.0 1500 21,22 홈 홈
7 5.0 2500 · 홈 홈
8 0.5 0 · 홈 홈
상기의 [표2]에는 종래 반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법을 참고로 예시하고 있다.
상기 [표 2]에서는 본 발명의 반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법의 각 단계를 알 수 있다. 종래 반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법의 (상기 표1참조) 10단계보다 본 발명의 반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법은 2단계가 줄어들어서 8단계를 수행한다. 즉, 모서리 빔 제거 처리를 생략하였다. 이로 인하여 공정 진행이 간단하므로 시간을 단축할 수 있는 특징이 있다.
상기 표 2에서 분배란에서 4는 감광제 노즐 번호를 나타내며, 21, 22는 웨이퍼 뒷면 헹굼(Wafer Back Rinse) 단계를 나타낸다. 노즐암(Nozzle Arm) 1은 웨이퍼 뒷면 헹굼 노즐암(Wafer Back Rinse Nozzle Arm)이다. 노즐암2는 웨이퍼 옆면 헹굼 노즐암(Wafer Side Rinse Nozzle Arm)이다.
상기 두 노즐 모두 레서피(Recipe)에 따라 설정된 자를 폭 및 디스펜스 시간에 따라 이동하여 각 단계별 위치를 나타낸다.
상기 표2에서 보면, 제1단계에서는 2초 동안 초기 준비를 하며 웨이퍼의 회전은 없다. 노즐암이 중앙(Center)으로 이동하고, 노즐암2는 홈(Home)의 위치 즉 원래의 위치에 있다. 제2단계에서는 감광제 노즐 4번에서 2초간 감광제를 떨어뜨린다. 제3단계에서는 웨이퍼를 1000rpm으로 20초간 웨이퍼를 고속 회전시킨다. 이때 노즐암1은 중앙에 있으며 노즐암2는 홈의 위치에 있게 된다. 제4단계에서는 20초간 2635rpm으로 더욱 고속 회전시켜서 감광제가 모서리(Edge)부분까지 퍼져서 균일한 코팅층을 이룬다. 이때 노즐암1은 원래의 위치인 홈으로 돌아간다. 제5단계에서는 웨이퍼를 1500rpm으로 회전시킨다. 제6단계에서는 웨이퍼의 뒷면을 헹군다. 제7단계에서는 웨이퍼의 분당 회전수를 2500rpm으로 높여서 원심력을 이용하여 잔재를 제거 처리하고 노즐암2를 홈의 위치로 이동한다. 마지막 8단계에서 웨이퍼의 회전를 멈추고 코팅 공정을 끝낸다.
상기 표 2에서 알 수 있듯이 본 발명의 반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법과 같이 단계 6에서 공정 방법에 따라 웨이퍼 뒷면 헹굼 노즐로부터 디스펜스하고 웨이퍼 뒷면 헹굼 단계를 수행한다.
또한, 공정 진행 중에 노즐암2의 위치는 움직이지 않고 홈의 위치 즉 원 위치에 그대로 있는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 반도체 제조 기술의 포토 공정 방법에서는 노즐암2 즉 웨이퍼 옆면 헹굼 단계의 모서리 빔 제거 노즐암이 필요 없으므로 장치를 보다 간단하게 구성할 수 있는 장점을 지닌다. 또한, 용제의 양을 줄일 수 있다.
아래 [표3]에는 본 발명에 따른 웨이퍼 뒷면 헹굼 단계만을 실행한 후의 파티클 상태를 참고로 예시하고 있다.
포토 공정에서 중요하게 여기는 코터 유니트(Coater Unit)는 수평으로 한 웨이퍼 위에 감광제를 떨어뜨리고 웨이퍼를 고속 회전시킴으로서 웨이퍼에 균일한 감광제 막을 형성시키기 위한 구성 단위이다.
아래 표 3에서 본 발명의 반도체 제조 기술의 포토 공정 방법으로 코터1과 코터2를 실행했다. 제일실시예에 따르면, 코터1을 행하기 전에 0.160∼0.254(㎛) 크기의 파티클은 7개이었으나 용제를 강하게 분사한 후에는 5개로 감소하였다. 또한 0.254∼0.402(㎛) 크기의 파티클은 3개였으나 용제를 강하게 분사한 후에는 2개로 감소되었다. 제이실시예의 코터2도 같은 방법으로 실험한 결과이다. 그러므로, 웨이퍼 뒷면 헹굼 단계에서 용제를 강하게 분사한 후 0.160 ∼ 1.600 (㎛) 파티클 크기의 감소에 대한 이상은 없었다.
파티클 크기(㎛) 코터1 코터2 이상유무
전 후 전 후
0.160∼0.254 7 5 10 3 이상무
0.254∼0.402 3 2 3 1 이상무
0.402∼0.637 0 0 0 0 이상무
0.637∼1.010 0 0 0 0 이상무
1.010∼1.600 0 0 0 0 이상무
합계 10 7 13 4 이상무
아래의 [표4]에는 본 발명에 따른 웨이퍼 뒷면 헹굼 단계에서 분당 회전수와 용제 압력의 시험 결과를 참고로 예시하고 있다.
웨이퍼 뒷면 헹굼 단계에서 분당 회전수를 800∼1500(rpm)까지 시험을 했다. 그러나 웨이퍼의 낮은 회전 속도로 웨이퍼가 회전할 경우 웨이퍼 뒷면 헹굼 처리를 하면, 웨이퍼 상단에 기류가 발생하여 균일성에 큰 영향을 주었다. 그리고, 웨이퍼 뒷면 헹굼 단계의 노즐암1에서 분사되는 압력을 0.6 ∼ 1.2 (이상 압력의 단위 kg·f/㎠)까지 시험을 했다. 그러나, 노즐암1에서 분사되는 낮은 압력에서는 웨이퍼 뒷면이 깨끗하게 처리가 안되고 흄이 남아 있었다. 높은 압력에서는 웨이퍼 안쪽으로 용제 성분이 튀게 된다.
그러므로, 본 발명의 반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법은 웨이퍼 뒷면 헹굼 단계에서 분당회전수가 1400 ∼ 1600 (rpm)과 압력은 0.9 ±0.05(kg·f/㎠)에서 최상의 결과를 얻을 수 있다.
분당회전수압력 분당회전수(용제 첨가)
800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600
0.6 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량
0.7 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량
0.8 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량
0.9 불량 불량 불량 불량 불량 불량 양호 양호 양호
1.0 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량
1.1 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량
1.2 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량 불량
도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 뒷면 헹굼 단계의 웨이퍼의 분당 회전수에 따른 표면 형상을 나타낸다.
도 4는 [표 4]의 실험 결과의 스코프(scope) 사진이다.
분당 회전수 800rpm에서 웨이퍼 뒷면 헹굼 처리를 한 경우는 모서리부분에서 중앙으로 용제가 퍼져있는 것을 관찰할 수 있다. 분당 회전수 1000rpm에서 800rpm일 때와 약간의 결함이 관찰된다. 웨이퍼 회전 속도을 좀 더 높이면 상기 결함들이 줄어드나 1200rpm에서도 모서리 부분에 약간의 결함이 관찰된다. 분당회전수가 1500rpm에서 웨이퍼 뒷면 헹굼 처리를 했을 경우에는 결함이 없고 균일한 최상의 웨이퍼 표면을 얻을 수 있다.
도면 및 상세한 설명에서 본 발명의 바람직한 기술을 설명했는데, 이는 이하의 청구범위에 개시되어 있는 발명의 범주로 이를 제한하고자 하는 목적이 아니다. 따라서 본 발명은 청구사항에 한정되지 않고 당업자의 수준에서 그 변형 및 개량이 가능하다.
상술한 본 발명에 의하면, 웨이퍼 코팅 처리에서 감광제 분사 후에 웨이퍼 모서리 부분에 묻어 있는 감광제 흄을 제거하여 파티클을 없애기 위한 웨이퍼 옆면헹굼(Side Rinse) 단계를 생략하고 웨이퍼 뒷면 헹굼(Back Rinse)만으로도 감광제를 용해해서 흄을 제거할 수 있으며 질화물과 폴리 등의 걸레 결함 웨이퍼 표면 결함 생성을 막을 수 있다. 또한 감광제를 제거하기 위한 부분에 쓰는 용제의 사용량을 크게 줄일 수 있으며, 공정 진행 시간을 단축하고 장치를 보다 간단히 구성할 수 있다.

Claims (2)

  1. 수평으로 한 웨이퍼 위에 감광제를 떨어뜨리고 진공 흡착시킨 웨이퍼를 고속 회전시켜서 균일한 감광제 코팅 막을 형성시키는 단계;
    상기 감광제 코팅 막 형성 후 웨이퍼를 1500 ±100(rpm)으로 고속 회전시키는 단계; 및
    상기 고속 회전하고 있는 웨이퍼의 뒷면에 노즐 선단으로부터 용제를 분사하여 웨이퍼 뒷면 및 사이드에 부착된 불필요한 감광제를 용해하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 뒷면 헹굼 단계에서 용제 분사 압력은 0.9 ±0.05(㎏·f/㎠)으로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 기술의 감광제 코팅 방법.
KR1019990054853A 1999-12-03 1999-12-03 반도체 포토 공정의 감광제 코팅 방법 KR20010054180A (ko)

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