KR20060076078A - Photoresist coater and method of removing a photoresist on a wafer - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치는 웨이퍼가 높여지고 회전운동을 하는 스핀척과, 스핀척에 놓여진 웨이퍼 상에 용액을 공급하는 분사노즐과, 스핀척의 주변을 감싸는 구조로 형성되어 원심력에 의해 웨이퍼를 이탈하는 용액을 차단하는 캐치컵과, 캐치컵에 형성되어 웨이퍼의 가장자리에 노광광을 조사하는 노광유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다. 포토레지스트 도포장치에 노광유닛을 포함하여 포토레지스트 도포 단계에서 웨이퍼 가장자리의 포토레지스트를 제거할 수 있다. 본 발명에 따르면 스핀 코터에 웨이퍼 가장자리의 포토레지스트를 제거하기 위한 노광유닛을 구성하여 용재를 사용하는 종래의 스핀 코터에 비해 제거 영역을 정밀하게 제어할 수 있다. 또한, OEBR공정을 위한 별도의 노광 장치가 불필요하고 스핀코터에서 OEBR 공정을 실시하기 때문에 설비를 단순화할 수 있고 수율도 높일 수 있다.The photoresist coating apparatus according to the present invention is formed of a spin chuck having a wafer raised and rotating, a spray nozzle for supplying a solution onto a wafer placed on the spin chuck, and a structure surrounding the periphery of the spin chuck, thereby leaving the wafer by centrifugal force. And a catch cup for blocking the solution to be formed, and an exposure unit formed in the catch cup to irradiate exposure light to the edge of the wafer. The photoresist coating apparatus may include an exposure unit to remove the photoresist at the edge of the wafer in the photoresist coating step. According to the present invention, by forming an exposure unit for removing photoresist at the edge of the wafer in the spin coater, it is possible to precisely control the removal region as compared to the conventional spin coater using the material. In addition, since a separate exposure apparatus for the OEBR process is unnecessary and the OEBR process is performed in the spin coater, the equipment can be simplified and the yield can be increased.

스핀코터, EBR, OEBR, 포토레지스트Spin Coater, EBR, OEBR, Photoresist

Description

포토레지스트 도포장치 및 기판 가장자리 포토레지스트 제거방법{Photoresist Coater and Method of Removing a Photoresist on a Wafer}Photoresist Coater and Method of Removing a Photoresist on a Wafer

도 1은 종래의 포토레지스트 패턴을 형성하는 일련의 노광공정을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a series of exposure processes for forming a conventional photoresist pattern.

도 2는 본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a photoresist coating apparatus according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 가장자리 노광방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a wafer edge exposure method according to the present invention.

<도면의 주요 부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>

100: 웨이퍼 102: 스핀척100: wafer 102: spin chuck

104: 분사노즐 106: 캐치컵104: injection nozzle 106: catch cup

108: 노광유닛108: exposure unit

일반적으로 사진 식각 공정에서 포토 레지스트는 주로 스핀 코터에서 도포되는데 기판의 중앙부에 소정의 포토레지스트를 투여하여 원심력에 의해 기판 가장자리 방향으로 점차 퍼져 나간다. 따라서, 포토레지스트의 두께는 스핀코터의 속도( 예를 들어, 500 내지 6000 RPM)에 의해서 주로 결정된다. 그러나, 도포가 진행되는 동안, 용제가 증발하여 점성이 점점 증가하게 되고 표면 장력의 작용에 의해 기판의 가장자리에 상대적으로 다량의 포토레지스트가 쌓이게 되며, 더욱 심각하게는, 기판의 후면에까지 포토레지스트가 도포되는 경향이 있다.In general, in photolithography, photoresist is mainly applied in a spin coater, and a predetermined photoresist is applied to the center of the substrate to gradually spread toward the edge of the substrate by centrifugal force. Thus, the thickness of the photoresist is mainly determined by the speed of the spin coater (eg, 500-6000 RPM). However, during application, the solvent evaporates and the viscosity gradually increases, and a large amount of photoresist is accumulated at the edge of the substrate by the action of surface tension, and more seriously, the photoresist reaches the back of the substrate. Tends to be applied.

이와 같은 포토레지스트의 코팅상 문제점은 전체적인 반도체 공정상에서 장비의 오염등의 심각한 문제를 초래할 수 있다. 예를 들어, 기판의 편평도를 저하시켜 노광시의 포커싱, 정렬 등의 공정에 악영향을 미치고, 부위별로 막 두께가 달라져 초박막의 실현도 실질적으로 어려워지며, 기판의 후면까지 포토레지스트가 도포되면 후속 공정에서의 기판 로딩 등에서 많은 문제점을 초래한다.This coating problem of the photoresist may cause serious problems such as contamination of the equipment in the overall semiconductor process. For example, lowering the flatness of the substrate adversely affects the processes such as focusing and alignment at the time of exposure, and the thickness of the film varies for each part, making it extremely difficult to realize the ultra-thin film. It causes a lot of problems in substrate loading and the like.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 종래에는 포토레지스트를 도포한 후, 용제를 뿌려 가장자리의 포토레지스트를 녹여 없애는 사이드 린스(side rinse) 또는 TEBR(Thinner Edge Blade Remove) 공정을 수행하고, 패턴의 노광과 별도로 가장자리를 추가로 노광하여 포토레지스트를 제거하는 OEBR(Optical Edge Blade Remove) 공정이 있다.In order to solve this problem, conventionally, after applying a photoresist, a side rinse or thinner edge blade remove (TEBR) process of dissolving and dissolving the edges of the photoresist by spraying a solvent is performed. There is an optical edge blade remove (OEBR) process that additionally exposes the edges to remove photoresist.

도 1은 종래의 포토레지스트 패턴을 형성하는 일련의 노광공정을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a series of exposure processes for forming a conventional photoresist pattern.

도1을 참조하면, 먼저 반도체 웨이퍼 리소그래피용 포토레지스트가 산화막 등의 표면에 양호하게 접착되도록 HMDS(hexamethyl-Idisilane) 처리를 한다(S1 단계). 이어서, 웨이퍼를 일정 온도로 냉각하고, 포토레지스트를 도포하여 원심력에 의해 상부 전면에 균일하도록 스핀 코팅(spin coating)한다(S2 단계). 포토레지스 트가 도포된 후 웨이퍼 가장자리에 용재를 분사하여 포토레지스트를 제거하는 EBR(Edge Blade Remove) 공정을 거쳐 노광 전 단계를 완료한다(S3 단계).Referring to FIG. 1, first, a photoresist for semiconductor wafer lithography is subjected to a hexamethyl-didisilane (HMDS) process so as to adhere well to a surface such as an oxide film (step S1). Subsequently, the wafer is cooled to a predetermined temperature, and a photoresist is applied to spin coating the uniformly on the entire upper surface by centrifugal force (step S2). After the photoresist is applied, the pre-exposure step is completed through an edge blade remove (EBR) process in which a solvent is sprayed on the edge of the wafer to remove the photoresist (step S3).

그 후, 마스크(mask)를 정렬하고, 노광(exposure) 공정을 거쳐 웨이퍼 상의 패턴을 형성한다(S4 단계). 또한, 웨이퍼 가장자리의 포토레지스트의 제거를 좀 더 확실히 하기 위해서는 노광 공정 또는 노광 이후에 별도의 OEBR 장비에서 OEBR(Optical Edge Blade Remove)공정을 실시한다(S5 단계). 노광이 완료된 웨이퍼는 현상공정(development)에서 현상액을 사용하여 선택된 포토레지스트를 제외한 나머지 부분을 제거하여 포토레지스트 패턴을 형성한다(S6 단계). 또한, 패턴 형성 후 현상된 감광막의 잔여 용액을 제거함과 동시에 접착력을 향상시키고, 포토레지스트 패턴의 모폴로지를 개선하기 위한 재벌구이(post-bake)를 거치게 된다(S7 단계).Thereafter, the masks are aligned, and a pattern on the wafer is formed through an exposure process (step S4). In addition, in order to more surely remove the photoresist of the wafer edge, an OEBR (Optical Edge Blade Remove) process is performed in a separate OEBR equipment after the exposure process or after exposure (step S5). After the exposure is completed, the wafer is removed in the development process (development) to form a photoresist pattern by removing the remaining portions except the selected photoresist (step S6). In addition, after removing the remaining solution of the developed photoresist film after the pattern formation to improve the adhesive force, and through the post-bake to improve the morphology of the photoresist pattern (S7 step).

기판의 가장자리의 포토레지스트를 제거하기 위한 TEBR 공정은 용재의 분사 압력때문에 정밀하게 제어되지 않아 기판에 여러 형태의 결함을 유발한다. 일반적으로 사진공정 설비에서 EBR 공정은 0.3 mm 정도의 오차를 가지고, OEBR 공정은 0.1 mm 이내의 오차를 가진다.The TEBR process for removing photoresist at the edge of the substrate is not precisely controlled due to the injection pressure of the material, which causes various types of defects in the substrate. In general, the EBR process has an error of about 0.3 mm in the photo process equipment, and the OEBR process has an error within 0.1 mm.

종래에는 스핀코터에 TEBR 공정을 위한 용재 분사노즐이 구비되어 레지스트 코팅 이후 EBR공정이 진행되고, OEBR공정은 별도의 노광 장비로 웨이퍼를 이송한 이후 실시하였다. TEBR 공정(TEBR; thinner edge blade remove)은 포토레지스트가 제거된 면이 깨끗하지는 않지만 넓은 면적을 제거할 수 있으나, 칩이 형성될 기판 영역까지 용재가 침투되어 기판에서 얻을 수 있는 칩의 수율을 떨어뜨린다. 또한, TEBR 공정이 진행된 이후에는 별도의 노광 장비에서 OEBR공정을 실시하기 때문에 불필요한 공정 시간 및 OEBR 공정을 위한 노광 장치 등의 설비가 커지는 문제가 있다.Conventionally, a solvent spray nozzle for a TEBR process is provided in a spin coater, and an EBR process is performed after resist coating, and an OEBR process is performed after transferring a wafer to a separate exposure apparatus. The thinner edge blade remove (TEBR) process removes large areas of the surface where the photoresist has been removed, but can reduce the yield of chips that can be obtained from the substrate by penetration of the material into the substrate area where the chip will be formed. Drop. In addition, since the OEBR process is performed in a separate exposure apparatus after the TEBR process is performed, there is a problem in that unnecessary process time and facilities such as an exposure apparatus for the OEBR process become large.

본 발명의 목적은 기판 가장자리의 포토레지스트를 제거하는 EBR 공정에서 기판의 손상을 방지하여 칩의 수유을 높이기 위한 것이다.An object of the present invention is to increase the feeding of chips by preventing damage to the substrate in the EBR process of removing the photoresist of the substrate edge.

본 발명의 다른 목적은 EBR공정 수를 감소시켜 공정 시간을 단축하고 설비의 크기를 줄이기 위한 것이다.Another object of the present invention is to reduce the number of EBR processes to shorten the process time and to reduce the size of the equipment.

본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치는 웨이퍼가 높여지고 회전운동을 하는 스핀척과, 스핀척에 놓여진 웨이퍼 상에 용액을 공급하는 분사노즐과, 스핀척의 주변을 감싸는 구조로 형성되어 원심력에 의해 웨이퍼를 이탈하는 용액을 차단하는 캐치컵과, 캐치컵에 형성되어 웨이퍼의 가장자리에 노광광을 조사하는 노광유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.The photoresist coating apparatus according to the present invention is formed of a spin chuck having a wafer raised and rotating, a spray nozzle for supplying a solution onto a wafer placed on the spin chuck, and a structure surrounding the periphery of the spin chuck, thereby leaving the wafer by centrifugal force. And a catch cup for blocking the solution to be formed, and an exposure unit formed in the catch cup to irradiate exposure light to the edge of the wafer.

구체적으로, 노광유닛은 웨이퍼에 용액이 공급되는 동안 웨이퍼로부터 이격되어 위치하고, 용액 공급이 중단되면 웨이퍼에 근접하여 노광광을 조사할 수 있다. 이 때, 노광유닛은 웨이퍼의 상부에 위치하여 수직으로 하강하여 웨이퍼에 근접하는 구성으로 설치될 수 있다.In detail, the exposure unit may be spaced apart from the wafer while the solution is supplied to the wafer, and when the solution supply is stopped, the exposure unit may radiate exposure light in proximity to the wafer. In this case, the exposure unit may be installed in a configuration in which the exposure unit is positioned above the wafer and descends vertically to approach the wafer.

본 발명에 따른 웨이퍼 가장자리의 포토레지스트 제거 방법은 스핀척 상에 웨이퍼를 올리는 단계와, 스핀척을 회전하여 웨이퍼에 원심력을 제공하는 단계와, 웨이퍼 상에 포토 레지스트을 공급하여 원심력에 의해 웨이퍼 표면에 도포하는 단계와,The photoresist removal method of the wafer edge according to the present invention comprises the steps of raising the wafer on the spin chuck, providing a centrifugal force to the wafer by rotating the spin chuck, and supplying photoresist on the wafer to apply to the wafer surface by centrifugal force. To do that,

포토 레지스트 공급을 중단하고 웨이퍼 가장자리에 노광광을 조사하여 포토레지스트의 일부를 노광하는 단계와, 스핀척의 회전을 중단하는 단계를 포함한다. 이 때 노광된 웨이퍼 가장자리의 포토 레지스트는 현상단계에서 제거할 수 있다.Stopping the photoresist supply and irradiating the wafer edge with exposure light to expose a portion of the photoresist; and stopping the rotation of the spin chuck. At this time, the photoresist of the exposed wafer edge can be removed in the developing step.

구현예Embodiment

이하 도면을 참조로 본 발명의 구현예에 대해 설명한다.Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

도 2는 본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a photoresist coating apparatus according to the present invention.

도 2를 참조하면 본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치는 웨이퍼(100)가 놓여지는 스핀척(102)이 구비되어 있다. 웨이퍼(100)가 놓여지면 스핀척(102)가 회전하여 웨이퍼(100)에 원심력을 제공한다. 스핀척(102) 상에는 웨이퍼 상에 용액을 공급하는 분사노즐(104)이 위치한다. 이 분사노즐(104)은 웨이퍼 상부로부터 벗어난 대기 영역에 위치하다가 용액의 공급단계에서 웨이퍼 상부로 이동하여 용액을 분사할 수 있다. 스핀척(102)의 주변에는 원심력에 의해 웨이퍼(100)를 이탈하는 용액을 차단하기 위한 캐치컵(106)이 스핀척(102)을 감싸는 구조로 형성되어 있다. 웨이퍼를 이탈한 용액은 캐치컵의 내벽으로 차단되어 캐치컵을 따라 배출구로 배출될 수 있다.Referring to FIG. 2, the photoresist coating apparatus according to the present invention includes a spin chuck 102 on which a wafer 100 is placed. When the wafer 100 is placed, the spin chuck 102 rotates to provide centrifugal force to the wafer 100. On the spin chuck 102 is a spray nozzle 104 for supplying a solution onto the wafer. The spray nozzle 104 may be positioned in an atmospheric region deviating from the upper portion of the wafer, and then moved to the upper portion of the wafer in the supplying of the solution to spray the solution. At the periphery of the spin chuck 102, a catch cup 106 for blocking the solution leaving the wafer 100 by centrifugal force is formed in a structure surrounding the spin chuck 102. The solution leaving the wafer may be blocked by the inner wall of the catch cup and discharged to the outlet along the catch cup.

이 도포장치는 웨이퍼 가장자리 노광을 실시할 수 있는 노광유닛(108)을 포함한다. 이 노광유닛(108)은 대기영역에 위치하다가 웨이퍼 가장자리 노광이 실시되는 단계에서 웨이퍼 가장자리에 근접하는 구성으로 설치될 수 있다. 따라서, 캐 치컵 외부에 위치하다가 수평회전하여 웨이퍼 상으로 이동하는 구조를 가질 수도 있고, 수평으로 선형이동하여 캐치컵 내벽으로부터 웨이퍼 상으로 이동하는 구조를 가질 수도 있다. 또한, 도시된 것과 같이 포토레지스트가 도포되는 동안에는 웨이퍼 가장자리 상부의 대기 영역(A)에 위치하다가, 웨이퍼 가장자리 노광 단계에서 웨이퍼 가장자리에 근접한 위치(B)로 수직이동하여 웨이퍼 가장자리 노광이 실시되고, 노광이 완료되면 다시 수직으로 상승하여 대기 영역(A)에 위치할 수 있다.This coating apparatus includes an exposure unit 108 capable of performing wafer edge exposure. The exposure unit 108 may be located in the standby area and may be installed to be close to the wafer edge in the step of performing the wafer edge exposure. Therefore, it may have a structure that is located outside the catch cup and then rotates horizontally to move on the wafer, or may have a structure that moves linearly horizontally and moves onto the wafer from the catch cup inner wall. In addition, as shown, while the photoresist is applied, the wafer is positioned in the standby area A on the upper edge of the wafer, and is vertically moved to a position B adjacent to the wafer edge in the wafer edge exposure step, whereby the wafer edge exposure is performed. When it is completed, it may rise vertically again and be located in the waiting area A. FIG.

도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼 가장자리 노광방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a wafer edge exposure method according to the present invention.

도 3을 참조하면, 먼저 포토레지스트를 도포하고자 하는 웨이퍼를 스핀척 상에 올려놓는다(S11 단계). 스핀척을 회전하여 웨이퍼에 원심력을 제공한다(S12 단계). 웨이퍼 상에 포토 레지스트을 공급하여 원심력에 의해 웨이퍼 표면에 도포한다(S13 단계). 이 때, 웨이퍼의 중앙에 공급되는 포토레지스트는 원심력에 의해 웨이퍼의 가장자리로 펼쳐지면서 도포되고, 그 일부는 웨이퍼로부터 이탈하여 스핀 코터의 캐치컵을 따라 배출된다. 일정두께로 균일하게 포토레지스트가 도포되면 포토 레지스트 공급을 중단하고 웨이퍼 가장자리에 노광광을 조사하여 포토레지스트의 일부를 노광한다(S14 단계). 이 단계에서 웨이퍼 가장자리에 불균일하게 형성된 포토레지스트가 노광된다. 이 때, 노광된 부분은 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 노광 공정이 진행된 이후에 현상공정에서 노광된 다른 영역의 포토레지스트와 함께 제거할 수 있다. 웨이퍼 가장자리 노광이 완료된 이후 스핀척의 회전을 정지한다(S15 단계).Referring to FIG. 3, first, a wafer to be coated with a photoresist is placed on a spin chuck (S11 step). The spin chuck is rotated to provide centrifugal force to the wafer (step S12). The photoresist is supplied onto the wafer and coated on the wafer surface by centrifugal force (step S13). At this time, the photoresist supplied to the center of the wafer is applied while being unfolded to the edge of the wafer by centrifugal force, and a part thereof is separated from the wafer and discharged along the catch cup of the spin coater. When the photoresist is uniformly applied to a predetermined thickness, the photoresist supply is stopped and a portion of the photoresist is exposed by irradiating exposure light to the edge of the wafer (step S14). In this step, the photoresist formed unevenly on the wafer edge is exposed. In this case, the exposed portion may be removed together with the photoresist of another region exposed in the developing process after the exposure process for forming the photoresist pattern is performed. After the wafer edge exposure is completed, the rotation of the spin chuck is stopped (step S15).

지금까지 본 발명의 구체적인 구현예를 도면을 참조로 설명하였지만 이것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 평균적 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것이고 발명의 기술적 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 정하여지며, 도면을 참조로 설명한 구현예는 본 발명의 기술적 사상과 범위 내에서 얼마든지 변형하거나 수정할 수 있다.Although specific embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, this is intended to be easily understood by those skilled in the art and is not intended to limit the technical scope of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention is determined by the matters described in the claims, and the embodiments described with reference to the drawings may be modified or modified as much as possible within the technical spirit and scope of the present invention.

본 발명에 따르면 스핀 코터에 웨이퍼 가장자리의 포토레지스트를 제거하기 위한 노광유닛을 구성하여 용재를 사용하는 종래의 스핀 코터에 비해 제거 영역을 정밀하게 제어할 수 있다. 또한, OEBR공정을 위한 별도의 노광 장치가 불필요하고 스핀코터에서 OEBR 공정을 실시하기 때문에 설비를 단순화할 수 있고 수율도 높일 수 있다.According to the present invention, by forming an exposure unit for removing photoresist at the edge of the wafer in the spin coater, it is possible to precisely control the removal region as compared to the conventional spin coater using the material. In addition, since a separate exposure apparatus for the OEBR process is unnecessary and the OEBR process is performed in the spin coater, the equipment can be simplified and the yield can be increased.

Claims (5)

웨이퍼가 높여지고 회전운동을 하는 스핀척과,A spin chuck that raises and rotates the wafer, 상기 스핀척에 놓여진 웨이퍼 상에 용액을 공급하는 분사노즐과,An injection nozzle for supplying a solution onto the wafer placed on the spin chuck; 상기 스핀척의 주변을 감싸는 구조로 형성되어 원심력에 의해 웨이퍼를 이탈하는 용액을 차단하는 캐치컵과,A catch cup formed to have a structure surrounding the spin chuck to block a solution leaving the wafer by centrifugal force; 상기 웨이퍼의 가장자리에 노광광을 조사하는 노광유닛을 포함하는 포토레지스트 도포장치.And an exposure unit for irradiating exposure light to the edge of the wafer. 제1항에서,In claim 1, 상기 노광유닛은 웨이퍼에 용액이 공급되는 동안 웨이퍼로부터 이격되어 위치하고, 용액 공급이 중단되면 웨이퍼에 근접하여 노광광을 조사하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 도포장치.And the exposure unit is spaced apart from the wafer while the solution is supplied to the wafer, and when the solution supply is stopped, the exposure unit irradiates exposure light in proximity to the wafer. 제2항에서,In claim 2, 상기 노광유닛은 웨이퍼의 상부에 위치하여 수직으로 하강하여 웨이퍼에 근접하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 도포장치.The exposure unit is a photoresist coating apparatus, characterized in that located on top of the wafer to fall vertically close to the wafer. 스핀척 상에 웨이퍼를 올리는 단계와,Placing the wafer on the spin chuck; 스핀척을 회전하여 웨이퍼에 원심력을 제공하는 단계와,Rotating the spin chuck to provide centrifugal force to the wafer, 웨이퍼 상에 포토 레지스트을 공급하여 원심력에 의해 웨이퍼 표면에 도포하는 단계와,Supplying photoresist on the wafer and applying it to the wafer surface by centrifugal force; 포토 레지스트 공급을 중단하고 웨이퍼 가장자리에 노광광을 조사하여 포토레지스트의 일부를 노광하는 단계와,Terminating the photoresist supply and irradiating a portion of the photoresist by irradiating exposure light to the edge of the wafer; 스핀척의 회전을 정지하는 단계를 포함하는 웨이퍼 가장자리 포토레지스트 제거방법.And stopping the rotation of the spin chuck. 제4항에서,In claim 4, 상기 웨이퍼 가장자리의 노광된 포토 레지스트는 현상단계에서 제거하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 제거방법.And removing the exposed photoresist at the edge of the wafer in a developing step.
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