KR20060076089A - Method for coating photoresist - Google Patents

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Abstract

본 발명은 감광막 코팅 방법에 관한 것으로서, 반도체 웨이퍼의 중앙 영역의 온도 뿐만 아니라 테두리 영역의 온도도 함께 조절함으로써, 웨이퍼에 코팅되는 감광막의 두께 균일성을 최적으로 유지한다. 본 발명에 따르면 반도체 웨이퍼에 코팅되는 감광막이 좀 더 균일한 두께로 유지할 수 있다. 공정 온도의 설정은 진공 척에 2개 이상의 가열기를 설치하고, 중앙 온도 조절 영역과 테두리 온도 조절 영역의 온도를 서로 다르게 조정하면서 감광막의 두께 변화를 측정하는 단계를 포함한다. 감광막의 두께 변화는 예컨대, 웨이퍼의 직경을 따라 49개의 측정 지점에서 감광막 두께의 평균값을 측정하고, 두께의 표준 편차와 '최대값 - 최소값'을 구한 다음 이를 기초로 최적의 공정 온도를 얻는다. 감광막의 두께를 균일하게 하면, 사진 공정의 신뢰성을 높일 수 있다. 본 발명은 감광막 뿐만 아니라, 감광막의 현상 공정에 사용되는 현상액의 도포에도 적용할 수 있다.The present invention relates to a photosensitive film coating method, by controlling not only the temperature of the center region of the semiconductor wafer but also the temperature of the edge region, thereby maintaining optimal thickness uniformity of the photosensitive film coated on the wafer. According to the present invention, the photosensitive film coated on the semiconductor wafer can be maintained at a more uniform thickness. The setting of the process temperature includes installing two or more heaters in the vacuum chuck and measuring the change in thickness of the photosensitive film while differently adjusting the temperatures of the central temperature control region and the edge temperature control region. The thickness change of the photoresist film is, for example, measuring the average value of the photoresist film thickness at 49 measurement points along the diameter of the wafer, obtaining the standard deviation of the thickness and the 'maximum value-the minimum value', and then obtaining the optimum process temperature based thereon. If the thickness of the photosensitive film is made uniform, the reliability of the photographic process can be improved. The present invention can be applied not only to the photosensitive film but also to the application of the developer used in the developing step of the photosensitive film.

감광막, 스핀 코팅, 온도 조절, 두께 균일성Photoresist, spin coating, temperature control, thickness uniformity

Description

감광막 코팅 방법{Method for Coating Photoresist}Photoresist coating method {Method for Coating Photoresist}

도 1은 종래 기술에 따른 감광막 코팅 공정 온도를 설정하는 작업을 설명하기 위한 그래프.1 is a graph for explaining the operation of setting the photoresist coating process temperature according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 따른 감광막 코팅 공정에서 최적 온도를 찾기 위한 작업에 사용되는 그래프.Figure 2 is a graph used in the operation for finding the optimum temperature in the photosensitive film coating process according to the prior art.

도 3은 본 발명에 따른 감광막 코팅 공정을 설명하기 위한 반도체 웨이퍼의 평면도.3 is a plan view of a semiconductor wafer for explaining a photosensitive film coating process according to the present invention.

본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 반도체 웨이퍼에 코팅되는 감광막의 두께를 균일하게 할 수 있는 감광막 코팅 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor manufacturing technology, and more particularly, to a photosensitive film coating method capable of making the thickness of the photosensitive film coated on a semiconductor wafer uniform.

반도체 제조 공정에서 웨이퍼 또는 기판에 원하는 형상과 패턴의 막을 형성하기 위해서는 사진 공정으로 감광막에 패턴을 형성하여야 한다. 이를 위해서는 반도체 웨이퍼 또는 기판 표면에 감광막을 입혀야 하는데, 감광막을 기판에 도포하는 방법은 크게 스핀 코팅법(spin coating), 전기도금법(electroplating), 스프레 이 코팅법(spraying coating)이 있다. 이 가운데, 스핀 코팅법이 가장 널리 사용된다.In the semiconductor manufacturing process, in order to form a film having a desired shape and pattern on a wafer or a substrate, a pattern is formed on the photosensitive film by a photo process. To this end, a photoresist film must be coated on a surface of a semiconductor wafer or a substrate, and a method of applying the photoresist film to a substrate includes a spin coating method, an electroplating method, and a spray coating method. Among these, the spin coating method is most widely used.

감광막의 스핀 코팅은 웨이퍼에 액상의 감광제를 분사하고, 웨이퍼를 고속으로 회전시켜(spinning) 균일한 얇은 막의 형태로 감광제가 웨이퍼 전체에 퍼지도록 한 다음, 일정한 온도에서 베이킹(baking)하여 감광막 용제(solvent)를 기화시켜 제거함으로써 감광막을 단단하게 만든 과정을 말한다. 감광막은 두께가 일정하여야 하며, 웨이퍼와 접착력이 좋아야 하고, 먼지와 같은 이물질나 핀홀(pinhole)이 없어야 한다. 감광막의 두께는 스핀 속도(웨이퍼 회전 속도)의 제곱근에 반비례하는데, 보통 웨이퍼 회전 속도가 1,000~6,000 rpm일 때 감광막의 두께는 0.5~3μm정도이다. 또한, 감광막의 두께는 감광제의 점도(viscosity)와 웨이퍼의 온도에 영향을 받는다. 감광제의 점도는 용제와 레지스트의 혼합 비율과 혼합물의 온도에 따라 좌우된다.Spin coating of the photoresist film injects a liquid photoresist onto the wafer, spins the wafer at high speed, allows the photoresist to spread throughout the wafer in the form of a uniform thin film, and then bakes at a constant temperature to form a photoresist solvent ( The process of hardening the photosensitive film by vaporizing and removing a solvent). The photoresist should have a constant thickness, have good adhesion to the wafer, and be free of foreign matter such as dust or pinholes. The thickness of the photoresist film is inversely proportional to the square root of the spin speed (wafer rotation speed). Usually, when the wafer rotation speed is 1,000 to 6,000 rpm, the thickness of the photoresist film is about 0.5 to 3 μm. In addition, the thickness of the photoresist film is influenced by the viscosity of the photosensitizer and the temperature of the wafer. The viscosity of the photosensitizer depends on the mixing ratio of the solvent and the resist and the temperature of the mixture.

감광막의 스핀 코팅 공정에 사용되는 코팅 장비는 모터에 의해 회전될 수 있는 진공 척(vacuum chuck)과 웨이퍼에 감광제를 분사하는 분사기(dispenser)로 구성된다.Coating equipment used in the spin coating process of the photoresist film is composed of a vacuum chuck that can be rotated by a motor and a dispenser for injecting a photoresist onto the wafer.

종래에는 웨이퍼를 고정하는 진공 척의 온도를 도 1 및 도 2와 같이 조절하여 감광막의 두께를 최적화한다.Conventionally, the temperature of the vacuum chuck fixing the wafer is adjusted as shown in FIGS. 1 and 2 to optimize the thickness of the photosensitive film.

도 1에서 X축은 웨이퍼를 그 직경을 따라 49개의 지점에서 감광막의 두께를 측정하는 측정점을 나타내고, Y축은 측정된 감광막의 두께(Å)의 평균값을 나타낸다. 도 2는 감광막의 온도에 따른 두께 변화를 보여주는데, 도 2에서 'stdev'는 감광막 두께의 표준편차(standard deviation)이고, 'range'는 49개 측정점에서 측정한 두께의 최대값과 최소값의 차이이다.In Fig. 1, the X axis represents a measurement point for measuring the thickness of the photosensitive film at 49 points along its diameter, and the Y axis represents an average value of the measured thickness of the photosensitive film. FIG. 2 shows a change in thickness depending on the temperature of the photoresist film. In FIG. 2, 'stdev' is a standard deviation of the thickness of the photoresist film, and 'range' is a difference between the maximum and minimum values measured at 49 measurement points. .

도 1과 도 2에서 보는 것처럼 온도를 22.5℃로 하였을 때 측정점에 대한 두께 평균값의 균일도가 가장 높고, 표준편차 등이 가장 작으므로 이 온도를 감광막 스핀 코팅을 위한 공정 온도로 설정한다.As shown in FIGS. 1 and 2, when the temperature is 22.5 ° C., the uniformity of the thickness average value with respect to the measurement point is the highest, and the standard deviation is the smallest, so that this temperature is set as the process temperature for the photoresist spin coating.

그런데, 이와 같은 종래 방법에서는 한가지 온도만 설정할 수 있고 그것도 웨이퍼의 중앙 부분을 중심으로 공정 온도를 조절할 수 있기 때문에 감광막의 두께 균일성을 유지하는 데에는 한계가 있다.However, in such a conventional method, only one temperature can be set, and since the process temperature can be adjusted around the center portion of the wafer, there is a limit in maintaining the thickness uniformity of the photosensitive film.

본 발명의 목적은 반도체 웨이퍼에 코팅되는 감광막의 두께를 균일하게 유지할 수 있는 감광막 코팅 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a photosensitive film coating method capable of maintaining a uniform thickness of the photosensitive film coated on a semiconductor wafer.

본 발명의 다른 목적은 감광막의 두께가 균일하게 도포되도록 함으로써 사진 공정의 신뢰성을 높이는 것이다.Another object of the present invention is to increase the reliability of the photographic process by allowing the thickness of the photosensitive film to be uniformly applied.

본 발명에 따른 감광막 코팅 방법은 반도체 웨이퍼의 중앙 영역의 온도 뿐만 아니라 테두리 영역의 온도도 함께 조절한다.The photosensitive film coating method according to the present invention controls not only the temperature of the center region of the semiconductor wafer but also the temperature of the edge region.

본 발명에 따른 감광막 코팅 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.The photosensitive film coating method according to the present invention includes the following steps.

(1) 반도체 웨이퍼를 고정하는 단계,(1) fixing the semiconductor wafer,

(2) 반도체 웨이퍼를 소정의 공정 온도로 가열하는 단계,(2) heating the semiconductor wafer to a predetermined process temperature,

(3) 반도체 웨이퍼에 감광막을 도포하고 반도체 웨이퍼를 회전시켜 도포된 감광막이 반도체 웨이퍼 표면에 고르게 퍼지게 하는 단계.(3) applying a photosensitive film to the semiconductor wafer and rotating the semiconductor wafer so that the applied photosensitive film is evenly spread on the surface of the semiconductor wafer.

여기서 상기 공정 온도는 반도체 웨이퍼의 중앙 영역의 온도 조절을 위한 제1 공정 온도와 반도체 웨이퍼의 테두리 영역의 온도 조절을 위한 제2 공정 온도를 포함한다.Here, the process temperature includes a first process temperature for adjusting the temperature of the center region of the semiconductor wafer and a second process temperature for adjusting the temperature of the edge region of the semiconductor wafer.

즉, 도 3에 나타낸 것처럼 반도체 웨이퍼(10)의 중앙 온도 조절 영역(12)과 테두리 온도 조절 영역(14)을 두고 웨이퍼의 중앙 영역의 온도와 테두리 영역의 온도를 모두 조절하여 웨이퍼에 코팅되는 감광막의 두께 균일성을 최적으로 할 수 있는 온도를 찾아 이것을 공정 온도로 설정한다.That is, as shown in FIG. 3, the photosensitive film coated on the wafer by controlling the temperature of the center region and the edge region of the wafer with the central temperature control region 12 and the edge temperature control region 14 of the semiconductor wafer 10. Find a temperature that can optimize the thickness uniformity of and set it as the process temperature.

본 발명의 일구현예에 따른 감광막 코팅 방법은 다음과 같은 단계로 진행될 수 있다.Photosensitive film coating method according to an embodiment of the present invention may be carried out in the following steps.

(1) 반도체 웨이퍼를 진공 척에 올려 놓고, 척과 반도체 웨이퍼 사이의 공간을 진공으로 만들어 반도체 웨이퍼가 진공 척에 고정되도록 한다.(1) The semiconductor wafer is placed on a vacuum chuck, and the space between the chuck and the semiconductor wafer is vacuumed so that the semiconductor wafer is fixed to the vacuum chuck.

(2) 진공 척의 온도를 공정 온도로 설정하여 웨이퍼를 가열한다. 공정 온도의 설정은 진공 척에 예컨대, 2개 이상의 가열기(heater)를 설치하고, 중앙 온도 조절 영역(12)과 테두리 온도 조절 영역(14)의 온도를 서로 다르게 조정하면서 감광막의 두께 변화를 측정하는 단계를 포함한다. 감광막의 두께 변화는 예컨대, 도 1을 참조로 앞에서 설명했던 것처럼 웨이퍼의 직경을 따라 49개의 측정 지점에서 감광막 두께의 평균값을 측정하고, 두께의 표준 편차와 '최대값 - 최소값'을 구한 다음(즉, 'stdev'와 'range' 값을 구한 다음), 이를 기초로 최적의 공정 온도를 얻는다. 본 발명의 일구현예에 따르면 공정 온도는 중앙 온도 조절 영역(12)에 대한 공정 온도와 테두리 온도 조절 영역(14)에 대한 공정 온도 등 2개의 공정 온도를 포함한다. 도 3에서 보는 것처럼, 본 발명의 중앙 온도 조절 영역(12)과 테두리 온도 조절 영역(14)은 그 중심이 동일한 동심환 형태로 되는 것이 바람직하다.(2) The wafer is heated by setting the temperature of the vacuum chuck to the process temperature. The process temperature is set in the vacuum chuck, for example, by installing two or more heaters, and measuring the thickness change of the photosensitive film while differently adjusting the temperature of the central temperature control region 12 and the edge temperature control region 14. Steps. The thickness change of the photoresist film is, for example, as described above with reference to FIG. 1, by measuring the average value of the photoresist thickness at 49 measurement points along the diameter of the wafer, obtaining the standard deviation of the thickness and the 'maximum value-the minimum value' (i.e., , the values of 'stdev' and 'range' are obtained), and then the optimum process temperature is obtained. According to one embodiment of the present invention, the process temperature includes two process temperatures, a process temperature for the central temperature control region 12 and a process temperature for the edge temperature control region 14. As shown in FIG. 3, the central temperature control region 12 and the edge temperature control region 14 of the present invention preferably have the same concentric ring shape.

(3) 도포기로 액상의 감광막을 웨이퍼 중앙에 도포하고, 진공 척을 고속으로 회전시켜 감광막이 원심력에 의해 테두리 영역으로 퍼지면서 코팅되도록 한다.(3) A liquid photosensitive film is applied to the center of the wafer with an applicator, and the vacuum chuck is rotated at high speed so that the photosensitive film is coated while spreading to the edge region by centrifugal force.

앞에서 공정 온도는 중앙 영역(12)과 테두리 영역(14)에 대한 2개의 공정 온도를 설정하는 것으로 설명하였지만, 온도 조절 영역을 3개 이상의 다중 영역(multi zone)으로 하여 중앙 영역과 테두리 영역의 온도 조절을 다양하게 하거나 조절 영역을 다양하게 하는 것도 가능하다.Although the process temperature has been described as setting two process temperatures for the central region 12 and the edge region 14, the temperature of the central region and the edge region is set to three or more multi zones. It is also possible to vary the control or to vary the control area.

또한, 위에서 감광막을 중심으로 본 발명을 설명하였지만, 감광막을 현상하는 데에 사용되는 과정에서 웨이퍼 표면에 도포되는 현상액을 도포하는 데에도 적용할 수 있다.In addition, although the present invention has been described above mainly on the photosensitive film, the present invention can also be applied to the application of the developer applied to the wafer surface in the process used to develop the photosensitive film.

이러한 점에 비추어 볼 때, 지금까지 설명한 본 발명의 구현예는 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. In view of this point, the embodiments of the present invention described above are intended to be easily understood by those of ordinary skill in the art and are 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 반도체 웨이퍼에 코팅되는 감광막이 좀 더 균일한 두께로 유지할 수 있다. According to the present invention, the photosensitive film coated on the semiconductor wafer can be maintained at a more uniform thickness.

또한, 사진 공정에서 감광막의 두께가 웨이퍼 내에서 차이가 나거나 웨이퍼 별로 차이가 나는 경우에는, 감광막에 패턴을 전사하는 노광 공정에서 감광막의 광 응답 특성이 두께에 따라 달리 나타나 정확한 패턴 전사가 되지 않을 염려가 있는데, 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하여 사진 공정의 신뢰성을 높일 수 있다는 효과가 있다.In addition, when the thickness of the photoresist film is different in the wafer or in each wafer in the photolithography process, the photoresponsiveness of the photoresist film may vary depending on the thickness in the exposure process of transferring the pattern to the photoresist film, thereby preventing accurate pattern transfer. There is an effect that the present invention can solve the above problems and increase the reliability of the photographic process.

Claims (3)

감광막을 반도체 웨이퍼에 코팅하는 방법으로서,As a method of coating a photosensitive film on a semiconductor wafer, 상기 반도체 웨이퍼를 고정하는 단계와,Fixing the semiconductor wafer; 상기 반도체 웨이퍼를 소정의 공정 온도로 가열하는 단계와,Heating the semiconductor wafer to a predetermined process temperature; 상기 반도체 웨이퍼에 감광막을 도포하고 반도체 웨이퍼를 회전시켜 도포된 감광막이 반도체 웨이퍼 표면에 고르게 퍼지게 하는 단계를 포함하며,Applying a photoresist film to the semiconductor wafer and rotating the semiconductor wafer to spread the coated photoresist evenly on the surface of the semiconductor wafer, 상기 공정 온도는 반도체 웨이퍼의 중앙 영역의 온도 조절을 위한 제1 공정 온도와 반도체 웨이퍼의 테두리 영역의 온도 조절을 위한 제2 공정 온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광막 코팅 방법.The process temperature is a photosensitive film coating method comprising a first process temperature for adjusting the temperature of the central region of the semiconductor wafer and a second process temperature for adjusting the temperature of the edge region of the semiconductor wafer. 제1항에서,In claim 1, 상기 제1 공정 온도와 제2 공정 온도는 반도체 웨이퍼에 대한 중앙 온도 조절 영역과 테두리 온도 조절 영역의 온도를 서로 다르게 조정하면서 감광막의 두께 변화를 측정하고 이 측정 결과에 따라 최적의 공정 온도를 구하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 감광막 코팅 방법.The first process temperature and the second process temperature is a step of measuring the change in the thickness of the photosensitive film while adjusting the temperature of the central temperature control region and the edge temperature control region for the semiconductor wafer differently and to obtain the optimum process temperature according to the measurement result Photosensitive film coating method comprising a. 제1항에서,In claim 1, 상기 제1 공정 온도가 적용되는 중앙 영역과 제2 공정 온도가 적용되는 테두리 영역은 중심이 동일한 동심환 형태이며,The central region to which the first process temperature is applied and the edge region to which the second process temperature is applied are concentric with the same center. 상기 제1 공정 온도와 제2 공정 온도는 상기 척에 설치된 서로 다른 가열기에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 감광막 코팅 방법.And the first and second process temperatures are provided by different heaters installed in the chuck.
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