KR20050059622A - 웨이퍼 에지 노광 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상면에 포토레지스트(Photoresist)가 도포된 웨이퍼의 에지(Edge)를 노광하여 에지 부위에 형성된 포토레지스트 막을 제거하는 웨이퍼 에지 노광 장치에 관한 것으로, 상면에 포토레지스트 막이 형성된 웨이퍼가 로딩(Loading)되는 웨이퍼 척(Chuk)과, 포토레지스트 막을 노광하도록 소정의 파장의 빛을 가지고 웨이퍼 상부에 소정의 거리로 이격되어 설치된 광원과, 광원에서 조사된 빛이 통과하여 웨이퍼 에지에만 노광되도록 노광 영역을 제한하는 슬릿을 가지며 웨이퍼 에지 상면과 광원 사이에 설치되는 주 슬릿판과, 슬릿을 벗어난 빛을 반사하여 슬릿으로 보내며 광원과 주 슬릿판 사이에 형성된 반사경, 및 주 슬릿판을 통과한 빛을 다시 웨이퍼 에지에만 노광되도록 노광 영역을 제한하는 다른 슬릿을 가지며 주 슬릿판 하부면과 일정한 간격을 두고 아래로 평행하게 배치된 보조 슬릿판을 구비하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 웨이퍼 에지에 잔존하는 불필요한 포토레지스트가 효과적으로 제거됨으로써 후속 공정에서 파티클로 작용하여 반도체 소자의 불량을 일으키는 것이 방지되고, 따라서 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

웨이퍼 에지 노광 장치{Wafer Edge Exposure Apparatus}

본 발명은 노광 공정 단계에서 상면에 포토레지스트가 도포된 웨이퍼의 에지(Edge)를 노광하여 에지 부위에 형성된 포토레지스트 막을 제거하는 웨이퍼 에지 노광(Wafer Edge Exposure;WEE) 장치에 관한 것이다.

현재, 대용량·고밀도 집적회로에서는 더욱 고기능화, 고성능화가 요구됨에 따라 한층 더 고정밀·고집적화가 진행되고 있으며, 이로 인해 미세회로 패턴형성을 위한 노광 기술에 대한 요구가 점점 커지고 있다.

노광 공정은 웨이퍼 상면에 스핀 코터(Spin Coater) 등을 이용하여 포토레지스트를 도포한 후 패턴을 형성하는 것으로, 이러한 노광 기술을 이용하여 미세회로 패턴 형성을 도모하기 위한 한 수단으로는 노광 광을 발생시키는 노광 장치 광원의 단파장화가 있다. 예를 들면, 256Mbit~1Gbit(가공 수치가 0.25~0.15㎛)의 DRAM 양산공정에서, 지금까지 사용되어 온 I-선(파장:365nm)으로 이루어진 자외선을 대신하여, 보다 단파장의 KrF 광(파장:248nm)으로 이루어진 원자외선이 사용된다. 또한, 더욱 미세한 가공기술을 필요로 하는 4Gbit(가공수치가 0.15㎛ 이하)이상의 집적도를 갖는 DRAM 제조에서는 더욱더 단파장의 원자외선을 발생시키는 광원이 필요하게 되고, 이에 KrF 광 노광 장치의 다음으로 ArF 광 노광 장치가 대두되고 있으며, 따라서 ArF 광 노광 장치를 사용한 노광 공정에 대한 연구가 계속되고 있다.

ArF 광을 사용하여 미세회로 패턴을 구현하기 위한 노광 공정이 이루어질 경우에는 웨이퍼 상면에 ArF 포토레지스트가 도포된다.

이 때, 스핀 코터를 사용하여 ArF 포토레지스트를 도포시킬 경우 ArF 포토레지스트는 웨이퍼 회전에 따른 원심력에 의해 웨이퍼 에지 및 뒷면(Backside)에 비드(Bead) 형태로 뭉쳐져서 남게 되는 경우가 빈번히 발생하고, 특히 ArF 포토레지스트가 빛을 받은 부분의 화학 결합이 깨져서 단위 분자로 분리되어 녹아버리는 양성 포토레지스트(Positive Photoresist)인 경우에는 패턴 형성 영역이 아닌 에지에 형성된 ArF 포토레지스트가 노광이 잘 이루어지지 않거나 빛의 세기가 약함으로 인하여 현상(Develop) 이후에도 그대로 남아 있게 되는 경우가 발생한다.

이러한 웨이퍼 에지에 잔존하는 ArF 포토레지스트는 자동화 기기에 의한 웨이퍼 이송 중에 발생될 수 있는 접촉에 의하여 벗겨져 나와, 후속 공정 상에 파티클(Particle)로 작용하게 되어 반도체 소자의 불량을 일으키는 원인이 된다.

전술한 문제점을 해결하기 위해서는 ArF 포토레지스트를 도포한 후, 용제를 뿌려 에지의 ArF 포토레지스트를 녹여 없애는 사이드 린스(Side Rinse) 또는 EBR(Edge Bead Removal) 공정을 수행한다. 하지만, 이는 별도의 장치 또는 별도의 공정이 필요하게 되고, 반도체 소자의 제조 공정의 작업 처리량(Throughput)이 저하되는 단점을 갖게 된다.

다른 방법으로는 노광 공정 중이나 그 후에 웨이퍼의 에지부분을 추가로 노광시켜 에칭하는 웨이퍼 에지 노광(Wafer Edge Exposure;WEE)방법으로 이는 기존의 노광 공정 장비를 이용하므로 별도의 장비를 필요로 하지 않는다는 장점을 가진다.

현재, 웨이퍼 에지에 형성된 ArF 포토레지스트 막을 제거하기 위해 ArF 광원을 사용하는 웨이퍼 에지 노광 장치는 개발되지 않고 있다. 따라서, 기존의 KrF 광을 사용한 웨이퍼 에지 노광 장치로 웨이퍼 에지에 형성된 ArF 포토레지스트를 제거하고 있는 실정이다.

이하 도면을 참조하여 이와 같은 웨이퍼의 에지 부분의 ArF 포토레지스트 막을 제거하기 위해 KrF 광을 광원으로 사용하는 웨이퍼 에지 노광 장치를 상세하게 설명한다.

도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼 에지 노광 장치의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 웨이퍼 에지 노광 장치(101)는 상면에 ArF 포토레지스트(도시되지 않음)막이 형성된 웨이퍼(103)가 로딩되는 웨이퍼 척(102)과, 웨이퍼 척(102)과 연결되어 웨이퍼 척(102)을 회전시키는 구동 장치(도시되지 않음)를 가진다.

그리고 웨이퍼(103) 에지 상부에는 소정의 거리로 떨어진 위치에 248nm 파장의 빛(105, 107)을 가진 KrF 광원(104)이 설치되고, KrF 광원(104)과 웨이퍼(103) 에지 상면 사이에는 KrF 광원(104)에서 조사된 빛(105, 107)이 통과하여 웨이퍼(103) 에지에만 노광되도록 노광 영역을 제한하는 슬릿(108)을 가진 슬릿판(105)이 위치하고 있다.

이러한 웨이퍼 에지 노광 장치는 KrF 광원에서 조사된 빛이 주 슬릿판의 슬릿을 모두 통과하지 못하여 웨이퍼 에지에 노광되는 빛의 세기가 약하고, 이로 인해 ArF 포토레지스트 막이 완전히 제거되지 못하여 웨이퍼 에지에 계속 잔존하게 된다. 이 때, 잔존하는 ArF 포토레지스트는 파티클처럼 작용하여 브릿지(Bridge) 현상을 야기하고, 따라서 반도체 소자의 전기적 특성이 저하되고, 후속 공정에 영향을 주어 작업 효율을 떨어뜨리게 한다.

또한, 웨이퍼 에지에 노광되는 빛의 세기를 키우기 위해 KrF 광원의 파워를 높일 시에는 고가의 노광 공정으로 제품 단가가 상승되는 결과를 초래하게 된다.

따라서, 본 발명은 기존의 KrF 광원을 가진 웨이퍼 에지 노광 장치를 이용하더라도 광원에서 조사된 빛의 영역 중 슬릿을 통과하지 못하는 영역의 빛을 반사경을 통하여 반사시킴으로써 웨이퍼 에지에 조사되는 빛의 세기가 커져 웨이퍼 에지에 도포된 포토레지스트가 완전히 제거되고, 이로 인해 후속공정에 영향을 미치지 않게 되어 작업 효율이 상승되는 웨이퍼 에지 노광 장치를 제공함에 있다.

본 발명에 따른 웨이퍼 에지 노광 장치는 상면에 포토레지스트 막이 형성된 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 척과, 포토레지스트 막을 노광하도록 소정의 파장의 빛을 가지고 웨이퍼 상부에 소정의 거리로 이격되어 설치된 광원과, 광원에서 조사된 빛이 통과하여 웨이퍼 에지에만 노광되도록 노광 영역을 제한하는 슬릿을 가지며 웨이퍼 에지 상면과 광원 사이에 설치되는 주 슬릿판과, 슬릿을 통과하지 못하는 빛을 반사하여 슬릿으로 보내며 광원과 주 슬릿판 사이에 형성된 반사경, 및 주 슬릿판을 통과한 빛이 다시 웨이퍼 에지에만 노광되도록 노광 영역을 제한하는 다른 슬릿을 가지며 주 슬릿판 하부면과 일정한 간격을 두고 아래로 평행하게 배치된 보조 슬릿판을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 웨이퍼 에지 노광 장치는 소정의 파장이 248nm인 KrF 광을 광원으로 하고, 포토레지스트 막은 ArF 포토레지스트 막인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 웨이퍼 에지 노광 장치는 보조 슬릿판과 반사경이 각각 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 웨이퍼 에지 노광 장치는 반사경이 원통형인 것이 바람직하다.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 웨이퍼 에지 노광 장치를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 에지 노광 장치의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 웨이퍼 에지 노광 장치(1)는 상면에 ArF 포토레지스트(도시되지 않음)가 도포된 웨이퍼(3)가 로딩되는 웨이퍼 척(2)과, 웨이퍼 척(2)을 회전하기 위한 구동부(도시되지 않음)를 갖는다.

웨이퍼(3)는 웨이퍼(3)와 웨이퍼 척(2) 사이의 접촉 공간에 존재하는 공기의 제거로 인해 웨이퍼 척(2) 상면에서 미끄러지지 않고 고정 안착된다.

그리고, 웨이퍼(3) 에지의 상부와 소정의 거리로 이격된 위치에 KrF 광원(4)이 설치되어 있고, KrF 광원(4)과 웨이퍼(3) 사이에 KrF 광원(4)에서 조사된 빛(6, 7)을 통과시켜 웨이퍼(3) 에지에만 노광되도록 제한하는 슬릿(8)을 가진 주 슬릿판(5)이 위치하고 있다.

또한, KrF 광원(4)과 주 슬릿판(5) 사이에는 조사된 빛(6, 7)의 진행 경로를 중심으로 양쪽에 소정의 각을 가지고 슬릿판(5)의 슬릿(8)을 통과하지 못하는 빛(7)의 영역을 반사시켜 슬릿(8)으로 통과시키는 반사경(11)이 설치되고, 주 슬릿판(5)과 평행하게 주 슬릿판(5) 하면과 웨이퍼(3) 에지 상면 사이에 위치하여 슬릿(8)을 통과한 빛(9, 10)이 웨이퍼(3) 에지에 노광되도록 노광 영역을 제한하는 다른 슬릿(8′)을 가진 보조 슬릿판(5′)이 구비된다. 이 때, 주 슬릿판(5)과 보조 슬릿판(5′)은 KrF 광원(4)에서 조사되는 빛(6, 7, 9, 10)이 웨이퍼(3) 에지에 조사되도록 빛을 통과시키며 노광 영역을 제한하는 슬릿들(8, 8′)과 같은 개구부를 갖는 마스크 형상의 다른 것이 사용될 수 있다.

여기서, 주 슬릿판(5)을 통과하는 빛(9, 10)이 반사경(11)에 의해 반사된 빛(7)으로 인해 보강되어 더욱 세기가 커졌으며, 다시 보조 슬릿판(5′)의 슬릿(8′)을 통과하여 반사된 빛(7)의 일부가 주 슬릿판(5)의 슬릿(8)을 통과하며 발생한 회절 현상으로 인해 노광되는 웨이퍼(3) 에지 영역 중 원하지 않는 영역에 빛(10)이 조사되는 것을 제한한다. 이 때, 반사경(11)이 원통형 거울인 것이 바람직하나 빛의 경로를 바꿀 수 있는 다른 것으로 대체될 수 있고, 반사경(11)과 보조 슬릿판(5′)은 각각 하나 이상으로 구성되는 것이 바람직하다.

전술한 실시 예는 본 발명에 따른 웨이퍼 에지 노광 장치에 대한 한 실시 예일 뿐이며, 이에 한정되는 것은 아니다. 예들 들면, 본 실시 예에서는 광원에서 조사된 빛이 통과하여 웨이퍼 에지에 노광되도록 노광 영역을 제한하는 수단으로 슬릿이 사용되었지만, 슬릿 대신 크롬이 도포되지 않은 부분으로 빛이 통과하여 웨이퍼 에지에 노광되도록 노광 영역을 제한하는 크롬을 도포시킨 마스킹 수단이 사용될 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 에지 노광 장치는 특허 청구 범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다.

따라서, 본 발명에 따른 웨이퍼 에지 노광 장치는 슬릿을 통과하지 못하는 빛까지 반사경을 통하여 슬릿을 통과하게 함으로써, 웨이퍼 에지에 노광되는 빛의 세기가 커져 포토레지스트를 완전하게 제거하고, 한 개 이상의 보조 슬릿을 배치함으로써 정확하게 원하는 위치로 노광되어 정밀하게 포토레지스트를 제거한다.

그리고, 이로 인해 웨이퍼 에지에 접촉하는 반도체 소자의 부품이 오염되는 것을 방지하고, 후속 공정에 포토레지스트의 잔여물이 파티클로 작용하여 반도체 소자의 전기적 특성이 저하되는 것을 막음으로써 제품 불량을 줄여 작업 효율이 향상되며, 특히 ArF 광원을 사용하는 웨이퍼 에지 노광 장치가 개발되고 있지 않은 현재, KrF 광을 광원으로 사용하는 웨이퍼 에지 노광 장치로도 웨이퍼 에지에 형성된 ArF 포토레지스트 막을 완전히 제거할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 웨이퍼 에지 노광 장치 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 웨이퍼 에지 노광 장치 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 101: 노광 장치

2, 102: 웨이퍼 척

3, 103: 웨이퍼

4, 104: 광원

5, 6, 105: 슬릿

11: 반사경

Claims (4)

1. 상면에 포토레지스트 막이 형성된 웨이퍼가 로딩되는 웨이퍼 척;

   상기 포토레지스트 막을 노광하도록 일정한 파장의 빛을 가지고 상기 웨이퍼 상부에 소정의 거리로 이격되어 설치된 광원;

   광원에서 조사된 빛이 통과하여 웨이퍼 에지에만 노광되도록 노광 영역을 제한하는 슬릿을 가지며 웨이퍼 에지 상면과 광원 사이에 설치되는 주 슬릿판;

   상기 슬릿을 통과하지 못하는 빛을 반사하여 상기 슬릿으로 보내며 상기 광원과 상기 주 슬릿판 사이에 형성된 반사경; 및

   상기 주 슬릿판을 통과한 빛을 다시 상기 웨이퍼 에지에만 노광되도록 노광 영역을 제한하는 다른 슬릿을 가지며 주 슬릿판 하면과 일정한 간격을 두고 아래로 평행하게 배치된 보조 슬릿판을 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 에지 노광 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 광원은 KrF 광을 사용하고, 상기 포토 레지스트 막은 ArF 포토레지스트 막인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 에지 노광 장치.
3. 제 1항에 있어서, 웨이퍼 에지 노광 장치는 상기 보조 슬릿판과 상기 반사경이 각각 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 에지 노광 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 반사경은 원통형인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 에지 노광 장치.