KR20040052365A - 감광막 현상 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감광막의 현상 공정시 발생되는 감광막 찌꺼기를 효과적으로 제거할 수 있는 감광막 현상 장치 및 방법에 관한 것으로서,

본 발명의 감광막 현상 장치는 현상액을 공급하는 유입관과, 상기 유입관 일측에 구비되어 현상액에 미세 거품을 발생시키는 미세 거품 발생장치와, 상기 유입관 일단에 구비되어 현상액을 웨이퍼 상에 분사하는 하나 이상의 현상액 분사 노즐을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

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

본 발명은 감광막 현상 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 감광막의 현상 공정시 발생되는 감광막 찌꺼기를 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 레이아웃(layout)으로 형성된 포토 마스크 상의 특정 패턴을 따라 노광공정을 수행하며, 이렇게 노광된 감광막의 불필요한 부위를 현상액으로 제거함으로써, 요구되는 패턴으로 형성하는 공정을 말한다.

한편, 감광막은 광학 시스템의 일부를 차지하기 때문에 정교한 두께 조절이 요구된다. 일반적으로 감광막의 두께는 수백∼1000nm 정도의 두께를 사용한다. 이 때, 원하는 두께를 ±5nm 정도로 조절해야 한다. 이를 위하여 감광막 도포 방식으로 대부분 스핀 코팅(spin coating)법을 사용한다.

스핀 코팅을 이용한 감광막 도포 방법은 정지한 상태나 느린 속도로 회전하는 웨이퍼 위에 감광액을 부은 다음 웨이퍼를 약 1000∼10000 rpm 정도로 회전시켜 감광액의 정도에 따라 두께를 조절할 수 있는 방법이다.

상기와 같이 감광막을 도포하고 소정의 노광공정을 거친 후 불필요한 부위의 감광막을 제거하는 공정인 현상 공정을 진행한다.

종래의 현상 공정을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시한 바와 같이, 일반적인 종래의 현상 공정은 현상액 분사장치(110)를 통하여 이루어지며, 이를 상세히 살펴보면 웨이퍼의 상측에서 현상액을 분사할 수 있도록 현상액 분사노즐(113)이 직사각형 하우징으로 된 지지대(111) 하면에 다수개 형성되어 있어, 외부의 현상액 공급장치(도시하지 않음)로부터 유로(112)를 통해 현상액이 지지대로 유입되면, 상기 지지대(111) 하면에 형성된 다수개의 분사 노즐(113)에 따라 하측의 웨이퍼(102)로 현상액이 분사되도록 되어 있다. 이 때, 하측의 웨이퍼(102)는 척(101)에 의해 고정되어 상기 분사장치(110)에서 현상액이 분사될 때, 현상액이 웨이퍼 상에 균일하게 분사될 수 있도록 상기 척과 함께 180도 회전하도록 되어 있다.

그러나, 상기와 같은 종래의 감광막 현상 장치를 통한 현상 방식은 현상 공정이 완료된 후 웨이퍼 상에 감광막 찌꺼기가 남는 문제점이 있다(도 2 참조). 또한, 이와 같은 감광막 찌거기를 완전히 제거하기 위해 더 많은 현상액의 사용이 요구되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 감광막의 현상 공정시 발생되는 감광막 찌꺼기를 효과적으로 제거할 수 있는 감광막 현상 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 감광막 현상 장치의 사시도.

도 2는 종래 현상 공정 완료 후 웨이퍼 상에 잔존하는 감광막 찌꺼기를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 감광막 현상 장치의 구성도.

도 4는 본 발명의 감광막 현상 방법을 설명하기 위한 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

301 : 척 302 : 웨이퍼

310 : 현상액 분사장치 311 : 유입관

312 : 현상액 분사노즐 313 : 미세 거품 발생장치

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 감광막 현상 장치는 현상액을 공급하는 유입관과, 상기 유입관 일측에 구비되어 현상액에 미세 거품을 발생시키는 미세 거품 발생장치와, 상기 유입관 일단에 구비되어 현상액을 웨이퍼 상에 분사하는 하나 이상의 현상액 분사 노즐을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 미세 거품 발생장치는 초음파 발생기를 이용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 감광막 현상 방법은 웨이퍼를 척에 장착시키는 단계와, 현상액을 공급하는 유입관 내부에 구비된 미세 거품 발생장치를 이용하여 유입관 내에 있는 현상액에 미세 거품을 발생시키는 단계와, 상기 미세 거품이 포함된 현상액을 현상액 분사 노즐을 통하여 상기 웨이퍼 상에 분사하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징에 따르면, 현상액 공급장치로부터 현상액 분사노즐로 현상액을 공급하는 현상액 유입관의 일측에 미세 거품 발생장치를 구비시킴으로써, 현상액 분사노즐을 통해 분사되는 현상액에 미세 거품을 포함시켜 현상 공정 진행시 발생되는 웨이퍼 상의 감광막 찌꺼기에 물리적 충격 및 화학적 반응 촉진을 유발시켜 감광막 찌꺼기를 효과적으로 제거할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 감광막 현상 장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 감광막 현상 장치의 구성도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 감광막 현상 장치는 크게 현상액 분사장치(310)와 웨이퍼(302)를 장착하는 원형의 척(301)으로 구성된다.

상기 현상액 분사장치(310)는 상기 웨이퍼의 상측에서 현상액을 분사할 수 있도록 현상액 분사노즐(312)이 유입관의 하면에 하나 이상 형성되어 있어, 외부의 현상액 공급장치(도시하지 않음)로부터 현상액이 유입관(311)으로 유입되면, 상기 유입관(311)의 하면에 형성된 하나 이상의 현상액 분사노즐(312)을 따라 하측의 웨이퍼로 현상액이 분사되도록 되어 있다.

또한, 상기 현상액 공급장치(도시하지 않음)와 현상액 분사노즐(312) 사이즉, 지지대의 일지점에는 미세 거품 발생장치(313)가 구비되어 있다. 상기 미세 거품 발생장치(313)는 지지대 내에 있는 현상액에 거품을 발생시켜 상기 현상액 분사노즐(312)로부터 현상액이 분사될 때 현상액 속에 포함되어 웨이퍼(302)에 분사되도록 하는 역할을 한다. 상기 미세 거품 발생장치(313)는 구체적으로 상기 유입관(311)의 일측에 초음파 발생장치를 구비시켜 유입관 내에 고여 있는 현상액에 미세 거품을 일으킬 수 있다. 이와 같은 초음파 발생장치 이외에 현상액에 미세 거품을 발생시키는 목적에 부합되는 다른 변형 실시도 가능하다.

한편, 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 상에 균일하게 분사될 수 있도록 상기 척과 함께 180도 회전하도록 되어 있다.

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

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

상기 현상 공정은 웨이퍼 상에 현상액 분사 장치를 통해 현상액을 분사하고, 현상액이 분사될 때 현상액이 웨이퍼 상에 균일하게 분사될 수 있도록 웨이퍼가 척과 함께 회전된다. 상기 현상 공정을 마친 다음에는 스핀 건조를 통해 웨이퍼를 건조시켜 포토리소그래피 공정을 완료한다.

그러나, 상기와 같은 감광막을 제거하는 현상 공정을 진행하는 과정에서 대부분의 감광막이 제거되지만 현상 공정을 완료한 후에는 웨이퍼 상에 0.1∼0.5㎛ 정도의 미세한 감광막 찌꺼기가 잔존하게 된다. 이와 같은 감광막의 찌꺼기를 완전히 제거하기 위해 많은 현상액의 사용이 요구될 수 밖에 없다.

본 발명에 있어서는 상기와 같은 감광막 찌꺼기의 잔존을 방지하기 위해 상기 현상액 분사장치, 구체적으로는 현상액 공급장치(도시하지 않음)로부터 현상액이 공급되는 유입관의 일측에 미세 거품 발생장치를 구비하여 웨이퍼 상에 현상액 분사노즐을 이용하여 현상액을 분사하기 전에 유입관 내의 현상액에 거품을 미리 발생시킨 다음, 현상액 분사노즐을 통해 웨이퍼 상으로 미세 거품이 포함되어 있는 현상액을 분사시킨다.

상기와 같이 미세 거품이 포함되어 있는 현상액은 웨이퍼 상의 감광막 찌꺼기에 물리적 충격을 가함과 동시에 잔존하는 감광막 찌꺼기의 감광막과의 화학적 반응을 촉진시키는 역할을 한다.

여기서, 상기 유입관 일측에 구비되는 미세 거품 발생장치는 다양한 응용예가 적용될 수 있다. 예를 들어, 초음파 발생기를 이용하여 상기 유입관 내의 현상액을 진동시킴으로써 현상액에 거품을 발생시킬 수도 있다. 이와 같은 초음파 발생기 이외에 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다.

본 발명의 감광막 현상 방법은 다음과 같다. 도 4는 본 발명의 감광막 현상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 먼저 웨이퍼를 척에 장착시킨다(S401). 상기 원판형의 척(301) 상단에는 도면에 도시하지 않았지만, 복수개의 미세 홀이 척의 전면에 구비되어 있고 상기 미세 홀은 척의 축 내부 공간에 구비되어 있는 배기관과 연결되어 있어, 배기관과 연결되어 있는 진공 펌프를 통해 상기 척의 미세 홀 상에 놓여져 있는 웨이퍼(302)를 진공 흡착하여 웨이퍼를 고정시키게 된다.

상기와 같이 웨이퍼(302)가 척(301)에 장착된 상태에서, 상기 현상액 분사노즐을 구비하는 유입관을 웨이퍼의 중앙 부위에 위치시킨다(S402). 이어, 현상액 분사노즐을 잠근 상태에서 유입관 내부에 현상액에 거품을 발생시킨다(S403). 즉, 유입관 내에 고여 있는 현상액에 거품을 발생시키는 것이다. 상기 현상액에 거품을 발생시키는 것을 미세 거품 발생장치를 이용한다. 상기 미세 거품 발생장치는 일 예로 초음파 발생기를 이용할 수 있다.

이와 같이 유입관 내의 현상액에 미세 거품을 발생시킨 후, 유입관 일측에 구비되어 있는 현상액 분사노즐을 통해 현상액을 웨이퍼 상으로 분사시킨다(S404). 현상액이 웨이퍼 상으로 분사될 때, 상기 웨이퍼는 정지상태를 유지하여 현상액이 감광막과 반응할 수 있는 시간을 준다.

미세 거품이 포함된 현상액이 웨이퍼 상에 분사되면, 상기 미세 거품은 현상액에 의해 분해된 미세 감광막 찌꺼기에 물리적 충격을 가하여 미세 감광막 찌꺼기를 부유시키고 현상액과의 화학적 반응을 촉진시키게 된다.

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

현상액 공급장치로부터 현상액 분사노즐로 현상액을 공급하는 현상액 유입관의 일측에 미세 거품 발생장치를 구비시킴으로써, 현상액 분사노즐을 통해 분사되는 현상액에 미세 거품을 포함시켜 현상 공정 진행시 발생되는 웨이퍼 상의 감광막 찌꺼기에 물리적 충격 및 화학적 반응 촉진을 유발시켜 감광막 찌꺼기의 제거를 효율적으로 완수할 수 있게 된다.

또한, 상기와 같이 미세 거품이 포함된 현상액을 이용함으로써 현상액의 사용량을 현저히 줄일 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 현상액을 공급하는 유입관;

   상기 유입관 일측에 구비되어 현상액에 미세 거품을 발생시키는 미세 거품 발생장치;

   상기 유입관 일단에 구비되어 현상액을 웨이퍼 상에 분사하는 하나 이상의 현상액 분사 노즐을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 감광막 현상 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 미세 거품 발생장치는 초음파 발생기를 이용하는 것을 특징으로 하는 감광막 현상 장치.
3. 웨이퍼를 척에 장착시키는 단계;

   현상액을 공급하는 유입관 내부에 구비된 미세 거품 발생장치를 이용하여 유입관 내에 있는 현상액에 미세 거품을 발생시키는 단계;

   상기 미세 거품이 포함된 현상액을 현상액 분사 노즐을 통하여 상기 웨이퍼 상에 분사하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 감광막 현상 방법.