KR20060074579A

KR20060074579A - 감광액 도포 모니터링 장치

Info

Publication number: KR20060074579A
Application number: KR1020040113336A
Authority: KR
Inventors: 문홍래
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-07-03

Abstract

본 발명은 감광액 도포 모니터링 장치에 관한 것으로, 감광액 디스펜서가 웨이퍼 상에 감광액을 분사하는 감광액 도포 과정을 모니터링하는 장치로서, 감광액 디스펜서에 의한 감광액 분사 라인 상으로 광을 주사하는 발광부와, 감광액 분사 라인 상에서 입사되는 광을 검출하는 수광부와, 수광부에 의한 광 검출값에 의거해 감광액 디스펜서에 의한 감광액 분사 경로를 인식하여 감광액 분사 위치가 웨이퍼의 중심 위치에서 벗어나는 오류 상태를 판정하는 제어부와, 제어부의 제어신호에 따라 감광액 분사 오류 상태를 외부에 경보하는 경보부를 포함하며, 감광액 도포 공정 중에 감광액 분사 위치를 실시간으로 모니터링 함으로써, 감광액의 불균일 도포에 따른 불량 발생을 미연에 방지할 수 있는 이점이 있다.

포토리소그라피, 스피너, 도포기, 포토레지스트, 감광액

Description

감광액 도포 모니터링 장치{APPARATUS FOR MONITORING COATING OF PHOTO RESIST}

도 1은 일반적인 포토리소그라피 시스템의 개략적인 블록도,

도 2는 일반적인 포토리소그라피 방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 3은 종래 기술에 따른 감광액 도포 장치의 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 감광액 도포 모니터링 장치에서 발광부와 수광부의 설치 상태를 보인 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 감광액 도포 모니터링 장치의 블록 구성도,

도 6은 본 발명에 따른 감광액 도포 모니터링 장치에 의한 감광액 도포 모니터링 과정을 설명하기 위한 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 발광부 120 : 수광부

130 : 스피너 제어부 150 : 디스펜서 이송부

160 : 경보부

본 발명은 반도체 제조를 위한 포토리소그라피(Photo Lithography) 공정에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포토리소그라피 공정 중에 스피너의 도포기 내에서 반도체 웨이퍼에 감광액(포토레지스트)을 도포하는 감광액 도포 과정을 모니터링하는 장치에 관한 것이다.

반도체 제조 공정 중의 하나인 포토리소그라피 공정은 도포공정, 정렬 및 노광공정, 현상공정, 오버레이 측정공정, 크리티컬 디멘젼 측정공정 등의 순으로 진행된다. 여기서, 코딩공정 및 현상공정은 스피너(트랙장비라 칭하기도 함)에 의해 통상적으로 수행되고, 정렬 및 노광공정은 스텝퍼 또는 스캐너(노광장비라 칭하기도 함)에 의해 통상적으로 수행된다. 두 장비는 대개 인라인(in-line)으로 연결되어 포토리소그라피 공정들을 차례로 수행하므로 통칭 인라인 장비로서도 불려지며, 도포, 정렬 및 노광, 현상공정들은 인라인 공정에 속해있다.

이하 일반적인 포토리소그라피 시스템과 그 방법을 도 1 및 도 2를 참조하여 살펴보기로 한다.

포토리소그라피 시스템은 도 1에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 웨이퍼에 포토레지스트나 현상액을 도포하는 트랙장비인 스피너(10)와, 웨이퍼에 패턴을 형성하는 노광장비인 스텝퍼(20)와, 이들 사이를 연결하는 인터페이스(30)를 가지고 있다.

스피너(10)는 기판이 로딩되고 언로딩되는 포트(11)와, 기판에 감광액을 도포하기 위한 도포기(spin coater; SCW)(12)와, 기판의 현상 공정을 위한 현상기(spin developer; SDW)(13)와, 기판을 가열하기 위한 베이크 유닛(bake unit; BAKE)(14)과, 기판의 원주 부위에 불필요한 감광액을 노광시키기 위한 WEEW(wide expose edge wafer)(15) 등의 유닛들이 공정의 흐름에 맞추어 횡렬로 배치되어 있다.

그리고, 이와 같은 유닛들은 중심의 통로의 양측에 나뉘어져 배치된다. 통로에는 기판의 이송을 위하여 캐리어로 하나의 로봇(16)이 사용되며, 이 로봇(16)은 기판을 포트(11), 인터페이스부(30) 또는 각 공정 유닛으로 이송한다.

인터페이스(30)는 스텝퍼(20) 내로 기판의 출입이 이루어지는 포트이다. 인터페이스(30)는 스텝퍼(20) 측에 제공되는 웨이퍼를 적층 대기시키는 버퍼(31)와, 버퍼(31) 내의 웨이퍼를 스피너(10) 및 스텝퍼(20)에 선택적으로 이동시키는 이송장치(32)를 구비하고 있다.

이와 같이 구성된 포토리소그라피 시스템에 의하면, 먼저 스피너(10)에 웨이퍼가 로딩되면 스피너(10) 내의 도포기(12)에서 빛에 민감한 물질인 포토레지스트를 웨이퍼 기판 위에 고르게 도포한다(S41).

포토레지스트의 도포가 완료된 웨이퍼는 인터페이스(30)를 통과한 후 스텝퍼(20)로 이송되며, 스텝퍼(20)는 마스크(mask)에 그려진 회로패턴에 빛을 통과시켜 포토레지스트막이 형성된 기판 위에 회로 패턴을 노광(exposure)한다. 이러한 노광공정을 상술하면, 포토레지스트막이 형성된 기판을 노광 척에 안착시킨 후, 서브 패턴에 존재하는 얼라인먼트 X,Y 마스크의 서브 정렬 정보(서브 얼라인먼트 마크)를 CCD 카메라를 통해 인식하며(S43), 서브 정렬도에 맞게 마스크를 정렬하여 기판을 노광한다(S45).

노광이 완료된 웨이퍼는 다시 인터페이스(30)를 통과한 후 스피너(10)로 이송되며, 스피너(10) 내의 현상기(13)에서 기판의 표면에서 빛을 받은 부분의 막을 현상액과 DI 워터를 이용하여 현상(development)한다(S46).

이와 같이 도포, 노광, 현상 등의 인라인 공정이 완료되면 오버레이 계측장비에서 임의의 소자 패턴이 정확하게 정렬되어 있는 지를 체크한다. 오버레이 정확도, 즉 반도체 소자의 중첩 정확도의 측정은 이전의 포토리소그라피 공정에 의해 형성된 소자 패턴과 현재 수행된 포토리소그라피 공정에 의해 형성된 소자 패턴과의 위치 정렬이 제대로 이루어졌는지를 확인하는 것으로서, 설정된 광 빔을 정렬된 웨이퍼 상에 방사하고 그 웨이퍼로부터 반사되는 반사광 빔을 검출함에 의해 이전과 현재의 소자 패턴과의 벗어난 정도를 비교한다(S47).

오버레이 계측 결과, 정상으로 판정되면 크리티컬 디멘젼 측정공정 등과 같은 다음 프로세스를 진행하나(S49), 비정상으로 판정되면 포토레지스트를 스트립(S48)한 후에 포토레지스트 도포, 노광 및 현상 등의 인라인 공정을 재수행한다.

한편, 전술한 바와 같이 포토리소그라피 공정에서 감광액 도포 공정은 스피너(10)의 도포기(12)에서 수행되는 것을 알 수 있다.

도 3은 종래 기술에 따라 스피너의 도포기 내에 설치되어 웨이퍼에 감광액을 도포하는 감광액 도포 장치의 구성도이다.

도 3에 나타낸 바와 같이 종래 기술에 따른 감광액 도포 장치는, 스피너의 도포기에 유입된 반도체 웨이퍼(70)를 로딩하는 웨이퍼 척(60)과, 웨이퍼(70)상에 감광액을 토출하기 위한 감광액 디스펜서(dispense)(80)와, 감광액 디스펜서(80)를 홈 위치에서 웨이퍼(70)의 중심 위치로 이송하는 디스펜서 암(도시 생략됨)을 포함하여 구성된다. 감광액 디스펜서(80)는 감광액을 공급받는 노즐(81)과, 노즐(81)의 선단에 설치되어 감광액을 소정압으로 분사하는 팁(83)을 포함한다.

이와 같이 구성된 감광액 도포 장치에 의한 감광액 도포 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 스피너의 도포기에 유입된 웨이퍼(70)가 웨이퍼 척(60)으로 전달되면 웨이퍼 척(60)이 표면의 진공(Vacuum)으로 웨이퍼(70)를 고정하며, 웨이퍼 척(60)이 회전된다.

이때, 디스펜서 암(도시 생략됨)은 감광액 디스펜서(80)를 홈 위치에서 웨이퍼(70)의 중심 위치로 이송한다.

그리고, 노즐(81)을 통해 공급되는 감광액이 팁(83)에 의해 소정압으로 토출되어 웨이퍼(70)의 중심 위치로 분사된다.

여기서, 웨이퍼(70)는 웨이퍼 척(60)의 회전에 의해 연동하여 회전되는 상태이므로 웨이퍼(70)의 중심 위치로 분사된 감광액은 원심력에 의하여 웨이퍼(70)의 전역에 골고루 도포된다.

이와 같은 감광액 도포 장치에서 감광액을 웨이퍼(70)의 전면에 골고루 도포하기 위해서는 감광액이 웨이퍼(70)의 중심 위치에 정확히 분사되어야만 한다.

그런데, 디스펜서 암의 구동 상태가 불량하거나 노즐 끝단에 위치한 팁에 찌그러짐 등의 변형이 발생할 경우에는 감광액이 웨이퍼(70)의 중심 위치에서 벗어나게 분사되며, 이때에는 웨이퍼(70) 상에 감광액이 일정한 두께로 골고루 도포되지 않아서 공정 상의 불량이 발생하게 된다.

그러나, 종래 기술에 의하면 전술한 바와 같이 하드웨어적인 문제로 감광액의 분사 위치가 변경되는 것을 모니터링할 수가 없어서 곧바로 공정 상의 불량이 초래되는 문제점이 있었다. 이러한 불량 발생은 감광액의 도포가 완료된 후에 측정 장비를 이용하여 감광액의 두께를 측정하는 방법 등을 통해서만 확인할 수 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 감광액 도포 공정 중에 감광액 분사 위치를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 감광액 도포 모니터링 장치를 제공함으로써, 감광액의 불균일 도포에 따른 불량 발생을 미연에 방지할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 감광액 도포 모니터링 장치는, 감광액 디스펜서가 웨이퍼 상에 감광액을 분사하는 감광액 도포 과정을 모니터링하는 장치로서, 감광액 디스펜서에 의한 감광액 분사 라인 상으로 광을 주사하는 발광부와, 감광액 분사 라인 상에서 입사되는 광을 검출하는 수광부와, 수광부에 의한 광 검출값에 의거해 감광액 디스펜서에 의한 감광액 분사 경로를 인식하여 감광액 분사 위치가 웨이퍼의 중심 위치에서 벗어나는 오류 상태를 판정하는 제어부와, 제어부의 제어신호에 따라 감광액 분사 오류 상태를 외부에 경보하는 경보부를 포함한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명 하기로 한다.

도 4는 본 발명에 따른 감광액 도포 모니터링 장치에서 발광부와 수광부의 설치 상태를 보인 구성도이며, 도 5는 본 발명에 따른 감광액 도포 모니터링 장치의 블록 구성도이다.

이에 나타낸 바와 같이 본 발명의 감광액 도포 모니터링 장치는, 감광액 디스펜서(80)에 의한 감광액 분사 라인 상으로 광을 주사하는 발광부(110)와, 감광액 디스펜서(80)에 의한 감광액 분사 라인 상에서 입사되는 광을 검출하는 수광부(120)와, 수광부(120)에 의한 광 검출값에 의거해 감광액 디스펜서(80)에 의한 감광액 분사 경로를 인식하여 감광액 분사 위치가 웨이퍼(70)의 중심 위치에서 벗어나는 오류 상태를 판정하는 제어부(130)와, 제어부(130)의 제어신호에 따라 감광액 분사 오류 상태를 외부에 경보하는 경보부(160)와, 제어부(130)의 제어신호에 따라 감광액 디스펜서(80)를 감광액 분사 위치에서 홈 위치로 이송하는 디스펜서 이송부(150)를 포함하여 구성된다. 제어부(130)는 감광액 도포 모니터링 과정을 관장하도록 전용의 마이크로 프로세서로 구현할 수도 있으며, 스피너에 수행되는 감광액의 도포 및 현상 공정을 관장하는 스피너 제어부에 기능을 추가시킬 수도 있다.

이와 같이 구성된 감광액 도포 모니터링 장치에 의한 감광액 도포 모니터링 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 스피너의 도포기에 유입된 웨이퍼(70)가 웨이퍼 척(60)으로 전달되면 웨이퍼 척(60)이 표면의 진공으로 웨이퍼(70)를 고정하며, 웨이퍼 척(60)이 회전된다.

이때, 디스펜서 이송부(15), 즉 디스펜서 암은 감광액 디스펜서(80)를 홈 위치에서 웨이퍼(70)의 중심 위치로 이송한다(S201).

그리고, 노즐(81)을 통해 공급되는 감광액이 팁(83)에 의해 소정압으로 토출되어 웨이퍼(70)의 중심 위치로 분사된다(S203).

이와 같이, 감광액 디스펜서(80)에 의해 감광액의 도포가 수행되는 중, 발광부(110)는 감광액 디스펜서(80)에 의한 감광액 분사 라인 상으로 광을 주사하며, 수광부(120)는 감광액 디스펜서(80)에 의한 감광액 분사 라인 상에서 입사되는 광을 검출하여 그 광 검출값을 제어부(130)로 제공한다(S205).

제어부(130)는 광 검출값과 기 설정된 기준값을 비교하여 그 비교 결과에 따라 감광액 디스펜서(80)에 의한 감광액 분사 경로를 인식하여 감광액 분사 위치가 웨이퍼(70)의 중심 위치에서 벗어나는 오류 상태를 판정한다(S207).

여기서, 감광액 디스펜서(80)에 의해 감광액이 웨이퍼(70)의 중심 위치로 정확히 분사되는 것으로 판정되면 공지의 감광액 도포 과정과 같이 감광액 도포부터 웨이퍼 이송까지의 전 공정이 수행된다.

상술하면, 웨이퍼(70)는 웨이퍼 척(60)의 회전에 의해 연동하여 회전되는 상태이므로 웨이퍼(70)의 중심 위치로 분사된 감광액은 원심력에 의하여 웨이퍼(70)의 전역에 골고루 도포되어 일정한 두께로 감광막을 형성하며(S211), 웨이퍼 에지 부위의 감광막을 제거하고(S213), 웨이퍼의 백 사이드 부를 클리닝한 후에 도포기 외부로 웨이퍼를 이송한다(S217).

그런데, 디스펜서 이송부(150), 즉 디스펜서 암의 구동 상태가 불량하거나 노즐 끝단에 위치한 팁에 찌그러짐 등의 변형이 발생할 경우에는 감광액이 웨이퍼(70)의 중심 위치에서 벗어나게 분사된다.

이때에는, 단계 S207에서 제어부(130)는 감광액 분사 위치가 웨이퍼(70)의 중심 위치에서 벗어나는 오류 상태로 판정하여 스피너 장비에 의한 감광액 도포 공정을 대기 상태로 제어하며(S221), 오류 상태 경보를 위해 오류 제어신호를 출력한다.

그러면, 경보부(160)는 제어부(130)의 오류 제어신호에 의거하여 감광액 분사 오류 상태를 외부에 경보하며(S223), 디스펜서 이송부(150)는 제어부(130)의 오류 제어신호에 의거하여 감광액 디스펜서(80)를 감광액 분사 위치에서 홈 위치로 이송한다(S225).

지금까지의 상세한 설명에서는 본 발명의 실시예에 국한하여 설명하였으나, 이하의 특허청구범위에 기재된 기술사상의 범위 내에서 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 수 있음이 자명하다.

전술한 바와 같이 본 발명은 감광액 도포 공정 중에 감광액 분사 위치를 실시간으로 모니터링 함으로써, 감광액의 불균일 도포에 따른 불량 발생을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

감광액 디스펜서가 웨이퍼 상에 감광액을 분사하는 감광액 도포 과정을 모니터링하는 장치로서,

상기 감광액 디스펜서에 의한 감광액 분사 라인 상으로 광을 주사하는 발광부와,

상기 감광액 분사 라인 상에서 입사되는 광을 검출하는 수광부와,

상기 수광부에 의한 광 검출값에 의거해 상기 감광액 디스펜서에 의한 감광액 분사 경로를 인식하여 감광액 분사 위치가 상기 웨이퍼의 중심 위치에서 벗어나는 오류 상태를 판정하는 제어부와,

상기 제어부의 제어신호에 따라 감광액 분사 오류 상태를 외부에 경보하는 경보부

를 포함하는 감광액 도포 모니터링 장치.
제 1항에 있어서,

상기 모니터링 장치는, 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 감광액 디스펜서를 감광액 분사 위치에서 홈 위치로 이송하는 디스펜서 이송부

를 더 포함하는 감광액 도포 모니터링 장치.