KR20060074573A - 반도체 현상 장치에서의 웨이퍼 온도 조절 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 현상 장치에서의 웨이퍼 온도 조절 시스템에 관한 것으로, 웨이퍼가 안착되는 스테이지와, 포토레지스트가 공급되는 공급관과, 공급관을 통해 포토레지스트를 웨이퍼 상에 분사되는 분사 노즐과, 스테이지 내부에 형성되며 웨이퍼로 일정 온도의 열에너지를 발생하는 열 발생 수단과, 열 발생 수단으로 열에너지 발생을 위한 전기적 신호를 제공하는 열 공급 수단과, 열 공급 수단의 구동을 제어하는 제어 수단을 포함한다. 본 발명에 의하면, 반도체 현상 공정에서 포토레지스트의 코팅시 웨이퍼 스테이지에 포토레지스트 분사 온도와 동일한 온도를 가하여 줌으로써, 포토레지스트의 코팅 균일도를 향상시킬 수 있다. 이로 인해 노광 후 패턴의 프로파일 불량을 최소화할 수 있다.

웨이퍼 스테이지, 코팅 균일도

Description

반도체 현상 장치에서의 웨이퍼 온도 조절 시스템{SYSTEM FOR CONTROLLING TEMPERATURE OF WAFER IN SEMICONDUCTOR DEVELOP UNIT}

도 1은 일반적인 웨이퍼 스테이지를 구비하는 반도체 현상 장치의 구성도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 웨이퍼 온도를 균일하게 하는 웨이퍼 스테이지를 구비하는 반도체 현상 장치에서의 웨이퍼 온도 조절 시스템의 구성도,

도 3은 도 2의 스테이지의 내부 평면도.

본 발명은 반도체 현상 장치에서의 웨이퍼 스테이지에 관한 것으로, 특히 포토레지스트로 코팅되는 웨이퍼의 온도를 균일하게 하는데 적합한 반도체 현상 장치에서의 웨이퍼 온도 조절 시스템에 관한 것이다.

최근 들어, 급속한 개발이 진행되고 있는 반도체 제품은 점차 경박화되어 가면서도 그 성능은 점차 고성능화 되어가고 있는 실정이다.

이와 같은 반도체 제품을 제적하는 공정은 크게 순수 실리콘 웨이퍼 상에 반도체 제품의 핵심 부품인 반도체 칩을 제조하는 공정과, 반도체 칩 중 선별된 양품 반도체 칩을 열악한 외부 환경으로부터 보호하고 반도체 칩이 외부 기기와 전기적으로 신호 입출력 가능하도록 하는 패키징(packaging) 공정 및 패키징된 반도체 제품을 테스트하는 테스트 공정 등으로 구성된다.

특히, 이와 같은 일력의 공정 중 반도체 칩을 제조하는 공정은 다시 웨이퍼 상에 특정 패턴을 선택적으로 형성하기 위하여 웨이퍼의 전 면적에 걸쳐 소정 두께로 포토레지스트를 도포한 후 도포된 포토레지스트 위에 기 설정된 패턴을 사진찍고 현상하는 선행 공정과, 이 선행 공정에 의해 포토레지스트가 특정 패턴대로 제거된 부분에 불순물 이온을 주입하고 고유한 특성의 박막을 형성하는 등의 후속 공정으로 이루어진다.

이들 중 포토레지스트를 웨이퍼의 전 면적에 걸쳐 도포하는 공정에는 웨이퍼를 고속 회전시키는 스핀코터(spin coater)와, 고속 회전되는 웨이퍼의 상면에 포토레지스트를 분사하는 포토레지스트 분사 노즐 등으로 구성되어 원심력에 의해 포토레지스트가 균일하게 도포되게 하는 스피너 설비가 주로 사용된다.

도 1은 전형적인 반도체 현상 장치의 평면도를 나타낸 것으로, 웨이퍼(W)가 안착되는 스테이지(10)와, 포토레지스트가 공급되는 공급관(12)과, 공급관(12)을 통해 포토레지스트가 분사되는 분사 노즐(14)을 구비한다.

이러한 구성으로 진행되는 개략적인 현상 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 노광 및 소프트-베이크(soft-bake)가 완료된 웨이퍼(W)가 현상 장치의 스핀 척(spin chuck)(1) 상에 형성된 스테이지(10)에 안착되면, 공급관(12)이 액츄에이터(도시 생략)의 구동에 의해 대기 위치에서 분사 위치로 이동하게 된다.

공급관(12)이 분사 위치, 즉 웨이퍼(W) 상단 중앙에 배치되면, 현상 공정의 레서피에 의거하여 정해진 단계 및 정해진 시간 동안 공급관(12) 및 분사 노즐(14)을 통해 포토레지스트를 웨이퍼(W) 표면에 분사하게 된다.

포토레지스트 분사가 완료되면, 포토레지스트가 일정시간 동안 그대로 웨이퍼(W) 표면에 존재하게 된다. 이것을 자동-댐핑(auto-damping) 과정이라 칭한다.

이 과정이 완료되면, 탈이온수(DIW) 린스 과정 및 드라이 과정을 거치면서 현상 공정이 완료된다.

그런데 이러한 반도체 현상 장치에서는, 웨이퍼의 중앙에만 포토레지스트를 도포하는 경우에, 웨이퍼가 회전하면서 포토레지스트를 중앙에서 가장자리까지 퍼지게 하는 시간차가 발생하여 두께의 균일성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한 웨이퍼를 고속으로 회전시켜 포토레지스트의 건조 속도가 빨라짐으로서 포토레지스트가 웨이퍼의 표면에 균일하게 퍼지기 이전에 건조되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 구현한 것으로, 웨이퍼 스테이지 내부에 별도의 열 발생 수단을 마련하여 웨이퍼에 도포되는 포토레지스트의 두께를 균일하게 한 반도체 현상 장치에서의 웨이퍼 온도 조절 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 웨이퍼가 안착되는 스테이지와, 포토레지스트가 공급되는 공급관과, 상기 공급관을 통해 포토레지스트를 상기 웨이퍼 상에 분사되는 분사 노즐과, 스테이지 내부에 형성되 며 상기 웨이퍼로 일정 온도의 열에너지를 발생하는 열 발생 수단과, 상기 열 발생 수단으로 열에너지 발생을 위한 전기적 신호를 제공하는 열 공급 수단과, 상기 열 공급 수단의 구동을 제어하는 제어 수단을 포함하는 반도체 현상 장치에서의 웨이퍼 온도 조절 시스템을 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 현상 장치의 웨이퍼 온도 조절 시스템에 대한 구성도를 나타낸 것으로, 웨이퍼(W)가 안착되는 스테이지(20)와, 포토레지스트가 공급되는 공급관(12)과, 공급관(12)을 통해 포토레지스트가 분사되는 분사 노즐(14)과, 스테이지(20) 내부에 형성된 열 발생 수단(22)과, 열 발생 수단(22)으로 열에너지 발생을 위한 전기적 신호를 공급하는 열 공급 수단(30)과, 열 공급 수단(30)의 구동을 제어하는 시스템 제어부(40)를 구비한다.

본 실시예에서는 웨이퍼(W)에 도포되는 포토레지스트의 코팅 균일도를 향상시키기 위해 웨이퍼(W)가 안착되는 스테이지(20) 내부에 열 발생 수단(22)을 형성한 것으로 특징으로 한다. 즉, 열 발생 수단(22)으로부터 발생되는 일정 온도의 열에너지에 의해 웨이퍼(W)의 전면이 가열되고, 이로 인해 포토레지스트의 코팅 시간차가 발생되더라도 포토레지스트가 일정 온도로 가열되기 때문에 웨이퍼(W) 상에 도포되는 포토레지스트의 코팅 균일도가 향상될 수 있다. 이때, 열 발생 수단(22)에서 발생되는 열에너지의 온도는 포토레지스트의 분사 온도와 동일한 온도로 설정 하는 것을 특징으로 한다.

이러한 열 발생 수단(22)은 웨이퍼(W)가 안착되는 부분에 대응되게 스테이지(20) 내부에 다수 개 형성되는데, 도 3에 도시한 바와 같이 웨이퍼(W)의 전체 면에 걸쳐 열이 골고루 전달될 수 있도록 스테이지(20) 내부 전체적으로 다수 개의 열 발생 수단(22)이 일정 간격으로 골고루 분포된다. 이러한 열 발생 수단(22)으로는 후술하는 열 공급 수단(30)으로부터의 전기적인 신호에 대응하여 일정 온도의 열에너지를 발생하는 수단, 예를 들면 전기 히터 등이 적용될 수 있을 것이다.

한편, 열 공급 수단(30)은 시스템 제어부(40)에 의해 제어되어 일정 온도의 열 발생을 위한 전기적 신호를 각각의 열 발생 수단(22)으로 제공하는 역할을 수행한다.

시스템 제어부(40)는 현상 공정이 진행되면 분사 노즐(12), 스핀 척(2) 등의 현상 장치내의 구성들을 전반적으로 제어하며, 분사 노즐(12)을 웨이퍼(W) 중앙에 배치시키고 스핀 척(2)을 회전시킴과 동시에 열 발생 수단(20)에서 일정 온도의 열에너지를 발생하도록 열 공급 수단(30)을 제어하는 역할을 수행한다.

이러한 구성으로 진행되는 개략적인 현상 과정을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 노광 및 소프트-베이크가 완료된 웨이퍼(W)가 현상 장치의 스핀 척(2) 상에 형성된 스테이지(20)에 안착되면, 공급관(12)이 액츄에이터(도시 생략)의 구동에 의해 대기 위치에서 분사 위치로 이동하게 된다.

공급관(12)이 분사 위치, 즉 웨이퍼(W) 상단 중앙에 배치되면, 현상 공정의 레서피에 의거하여 정해진 단계 및 정해진 시간 동안 공급관(12) 및 분사 노즐(14) 을 통해 포토레지스트를 웨이퍼(W) 표면에 분사하게 된다.

이때, 열 공급 수단(30)은 시스템 제어부(40)에 의해 제어되어 열 발생을 위한 전기적인 신호를 공급하는데, 이러한 열 공급 수단(30)으로부터의 신호는 열 발생 수단(22)으로 제공된다. 열 발생 수단(22)에서는 이러한 열 공급 수단(30)의 신호에 따라 일정 온도의 열에너지를 발생시킨다.

열 발생 수단(22)에서 발생되는 열에너지에 의해 스테이지(20)가 가열되고, 스테이지(20)가 일정 온도로 가열되면서 포토레지스트로 도포되는 웨이퍼(W)가 가열된다. 이때, 열 발생 수단(22)이 스테이지(20) 전체적으로 다수 개 균일하게 분포되어 있기 때문에 웨이퍼(W)도 균일하게 가열된다. 따라서 웨이퍼(W) 상에 도포되는 포토레지스트는 웨이퍼(W)의 균일한 온도 분포에 의해 미리 건조되지 않고 웨이퍼(W) 전면에 걸쳐 균일하게 퍼질 수 있다.

이러한 포토레지스트 분사가 완료되면, 자동-댐핑 과정을 수행하여 포토레지스트가 일정시간 동안 그대로 웨이퍼(W) 표면에 존재하도록 한다.

이 과정이 완료되면, 탈이온수(DIW) 린스 과정 및 드라이 과정을 거치면서 현상 공정이 완료된다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 의하면, 반도체 현상 공정에서 포토레지스트의 코팅시 웨이퍼 스 테이지에 포토레지스트 분사 온도와 동일한 온도를 가하여 줌으로써, 포토레지스트의 코팅 균일도를 향상시킬 수 있다. 이로 인해 노광 후 패턴의 프로파일 불량을 최소화할 수 있다.

Claims (4)

1. 웨이퍼가 안착되는 스테이지와,

   포토레지스트가 공급되는 공급관과,

   상기 공급관을 통해 포토레지스트를 상기 웨이퍼 상에 분사되는 분사 노즐과,

   스테이지 내부에 형성되며 상기 웨이퍼로 기설정 온도의 열에너지를 발생하는 열 발생 수단과,

   상기 열 발생 수단으로 상기 기설정 온도의 열에너지 발생을 위한 전기적 신호를 제공하는 열 공급 수단과,

   상기 열 공급 수단의 구동을 제어하는 제어 수단

   을 포함하는 반도체 현상 장치에서의 웨이퍼 온도 조절 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기설정 온도는 포토레지스트의 분사 온도와 동일한 것을 특징으로 하는 반도체 현상 장치에서의 웨이퍼 온도 조절 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 열 발생 수단은 상기 스테이지 전체 면에 걸쳐 일정 간격으로 균일하게 다수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 현상 장치에서의 웨이퍼 온도 조절 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어 수단은 현상 공정이 진행됨과 동시에 상기 열 발생 수단에서 일정 온도의 열에너지를 발생하도록 상기 열 공급 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 현상 장치에서의 웨이퍼 온도 조절 시스템.

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