KR20230147295A - 포토레지스트 파티클 제거방법 - Google Patents

포토레지스트 파티클 제거방법 Download PDF

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KR20230147295A
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심재희
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주식회사 올도완
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 파티클 제거방법은 노광이 완료된 반도체 웨이퍼 상에 패턴을 형성하는 현상스텝에서 포토레지스트 파티클을 제거하는 방법으로서, 상기 현상스텝은 제1시간동안 현상액을 웨이퍼상에 분사하는 제1과정 및 제2시간동안 DI Water를 웨이퍼상에 분사하는 제2과정을 포함하고, 상기 제2과정은 포토레지스트 패턴이 형성되어 있는 웨이퍼를 소정의 속도로 회전시키면서, 상기 웨이퍼 상에 주파수 1MHz 내지 5MHz의 메가소닉을 인가한 DI Water를 분사하는 과정을 포함한다.

Description

포토레지스트 파티클 제거방법{Method for cleaning photo-resist particle on wafer}
본 발명은 포토레지스트 파티클 제거방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 포토레지스트 패턴이 형성되어 있는 웨이퍼 표면에 포토레지스트 파티클을 제거하는 방법에 관한 것이다.
반도체 집적회로를 제작하는 공정 중, 포토공정, 식각공정, 증착 및 이온주입공정은 미세한 패턴형성을 위한 매우 중요한 공정에 해당한다. 포토공정은 웨이퍼 위에 반도체 회로를 그려넣는 과정이고, 식각공정은 산화막 패턴을 형성하는 과정이며, 증착 및 이온주입공정은 회로간의 구분과 연결을 위한 박막을 형성하고, 반도체가 전기적 특성을 갖도록 하는 과정이다.
일반적으로 포토공정은 PR코팅 단계, 노광단계, 현상단계 3가지 단계로 구분된다. 현상단계에서는 현상액(TMAH, TetraMethylAmmonium Hydroxide)으로 현상한 후, 초순수 물(DI Water)로 세정을 진행한다.
식각공정에서 형성된 패턴을 제외한 부분에 남아있는 잔류물을 제거하기 위한 다양한 장치 및 방법이 개발되어오고 있으나, 포토공정(현상스텝)에서 PR패턴이 형성된 웨이퍼상에 PR파티클을 제거하는 공정에는 적용하기 어렵다.
일본 공개특허 2020-527856 중국 등록특허 107783374 중국 등록특허 105776129 대한민국 공개특허 2016-0110153
본 발명의 목적은 포토공정에서 PR파티클을 제거하기 위한 방법을 제공하는데 있다. 특히 본 발명은 포토공정 중 현상스텝에서의 PR파티클을 제거하는 방법으로 PR패턴에 손상을 주지 않으면서 효율적으로 PR파티클을 제거하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 파티클 제거방법은 노광이 완료된 반도체 웨이퍼 상에 패턴을 형성하는 현상스텝에서 포토레지스트 파티클을 제거하는 방법으로서, 상기 현상스텝은 제1시간동안 현상액을 웨이퍼상에 분사하는 제1과정 및 제2시간동안 DI Water를 웨이퍼상에 분사하는 제2과정을 포함하고, 상기 제2과정은 포토레지스트 패턴이 형성되어 있는 웨이퍼를 소정의 속도로 회전시키면서, 상기 웨이퍼 상에 주파수 1MHz 내지 5MHz의 메가소닉을 인가한 DI Water를 분사하는 과정을 포함한다. 이러한 방법을 통해 웨이퍼 상에 형성되어 있는 PR패턴을 손상시키지 않고, 메가소닉에 의해서 웨이퍼 세척이 가능하다.
또한, 상기 포토레지스트는 KrF Positive PR, Krf Negative PR, I-Line Positive PR 및 I-Line Negative PR로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 포토레지스트이며, 본 발명의 실시예에 따른 파티클 제거방법은 상기 포토레지스트가 사용되는 200nm 내지 800nm의 선폭을 갖는 패턴에 적용될 수 있는 방법일 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼의 회전속도는 50RPM 내지 2000RPM이며, 2000RPM을 초과하는 경우 패턴에 손상이 가거나 웨이퍼 상에 흑선이 발현되어 PR파티클이 증가할 수 있다.
또한, 상기 메가소닉의 단위면적당 출력은 0.079W/㎟ 내지 1.194W/㎟이며, 보다 상세하게는 상기 웨이퍼의 회전수는 200rpm이며, DI water에 가해지는 메가소닉의 단위면적당 출력은 0.079W/㎟ 내지 0.238W/㎟인 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 세정방법은 소위 소프트 패턴인 PR패턴의 손상없이 PR파티클을 제거하는 것이 가능하다.
또한, 장비를 별도로 제작할 필요 없이, 기존 트랙장비를 개량하여 사용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트랙장비 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선폭별 메가소닉 인가전후의 사진이다.
도 3은 웨이퍼 표면에 발생할 수 있는 PR파티클의 실제사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼를 세정하는 방법의 순서도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 그러나 특허출원의 범위가 이러한 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트 파티클 제거방법을 설명하기에 앞서 반도체 패턴을 형성하는 과정 중 포토공정에 대해서 살펴본다.
반도체 패턴을 형성하는 과정에서 포토공정은 감광액을 웨이퍼 위에 도포하고 패턴형상이 그려진 마스크를 웨이퍼상에 위치시키고 노광을 진행하는 단계를 포함한다.
반도체 전 공정 중 포토공정의 공정시간이 가장 오래 걸리는데 노광스텝이 전체 공정의 약 절반정도의 시간을 차지하기 때문이고, 감광막 위에 패턴이 완성되면, 감광되거나 혹은 감광되지 않은 부분을 제거하는 현상스텝(development step)이 진행된다.
즉, 포토공정은 크게 노광스텝과 현상스텝으로 이루어지는데, 노광스텝을 거쳐 노광이 완료된 후에는 웨이퍼를 노광기에서 트랙장비로 ?겨 베이크(PEB, Post Exposure Bake)를 진행한다. PEB는 감광액 속에 있는 PAC를 활성화시켜 감광액의 표면을 평탄화시키고 정재파(standing wave)를 줄이기 위해서이다.
현상스텝은 트랙이라는 장비에서 감광막의 일정부분(노광부 혹은 비노광부)을 제거하는 단계인데 현상되지 않고 남아 있는 감광막은 식각시에 식각액과 반응하지 않아서 하단부 layer 박막들을 식각액으로부터 보호하게 된다. 현상액을 웨이퍼 위에 분사하고 현상액이 골고루 퍼지도록 웨이퍼를 회전시킨 후에 어느 정도 화학적 반응시간이 경과하면 감광막이 제거된다.
현상된 이후에 생기는 PR파티클은 DI water를 이용하여 회전세척을 하여 린스해주고 이후 웨이퍼를 한번 더 베이크한다. 베이크하는 과정은 린스시의 탈 이온수 DI water를 말리고 동시에 감광막의 고분자구조를 고착시키는 역할을 한다.
본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트 파티클 제거방법은 현상 이후에 생기는 PR파티클을 탈이온수 DI water를 이용하여 제거하는데 적용될 수 있는 방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트 파티클 제거방법은 탈이온수 DI water에 메가소닉(mega-sonic)을 도입하고, 제거효율이 가장 높은 공정조건을 조합하여 도출한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 트랙장비 개념도이다.
도 1에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 반도체 공정에 사용되는 트랙장비는 노광스텝이 완료된 웨이퍼(10), 웨이퍼(10)가 놓이는 웨이퍼 척(20), 웨이퍼 척(20)을 회전시키는 스텝모터(30)로 이루어져 있고, 웨이퍼(10) 상에 현상액을 투입하는 현상액 투입라인(미도시)이 포함된다. 또한, 현상액 투입라인 부근에 PR파티클을 제거하기 위한 DI water를 공급하는 파이프인 DI water라인(100), DI water Quartz노즐(200) 및 DI water노즐 인근에 수 메가의 파장을 생성하여 DI water에 인가하는 메가소닉 트랜스듀서(300)이 부착된다. DI water Quartz노즐(200)은 웨이퍼 중심과 원호방향으로 기 정해진 속도로 움직이도록 제어된다.
DI water는 DI water라인(100)에 부착되어 있는 필터(40)를 경유하여 DI water Quartz노즐(200)에 공급된다.
이러한 트랙장비는 일반적인 반도체 현상스텝에서 사용되는 트랙장비에 메가소닉 트랜스듀서(300)을 DI water Quartz노즐(200)에 부착하여 구현될 수 있다.
메가소닉(mega sonic)은 세밀한 DI water입자에 대하여 고주파를 적용하여 웨이퍼 표면에 손상을 입히지 않고, 오염물(PR파티클)을 제거하게 된다.
특히 본 발명의 실시예에 따른 방법에 적용되는 메가소닉은 샤워타입의 DI water 노즐에 적용되며, 정밀한 세척이 가능하도록 설계되어 수십~수백nm크기의 파티클을 제거한다.
본 발명의 실시예에 따른 메가소닉은 입자가속도에 의한 세정으로 웨이퍼에 형성되어 있는 PR패턴에는 영향을 미치지 않도록 캐비테이션 현상이 일어나지 않고 입자의 가속도를 증대시켜 파티클을 박리시켜 세척시키는 원리가 적용된다.
PR패턴이 형성된 웨이퍼는 트랙장비를 통해서 세정이 완료되고, 베이크(bake)되면, PR패턴이 고착화됨과 동시에 세정에도 불구하고 남아 있던 PR파티클(defect)도 고착화되어 이온주입과정에서 반도체 소자의 오류를 유발하는 결정적인 요인이 되고 있음에도 불구하고, 지금까지는 PR패턴을 베이크 하기 전까지는 PR패턴이 소프트 패턴으로 쉽게 쓰러지게 되어 PR패턴자체에 메가소닉을 활용한 세척과정을 구현하기 어려웠다.
본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트 파티클 제거방법은 Krf Negative PR, I-Line Positive PR 및 I-Line Negative PR로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 포토레지스트가 사용되는 선폭 200nm 이상의 패턴폭을 갖는 웨이퍼에 적용될 수 있다. 특히 바람직하게는 200nm 내지 800nm 패턴폭을 갖는 경우에 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 선폭별 메가소닉 인가전후의 사진이다.
PR패턴이 형성되어 있는 웨이퍼에 메가소닉이 인가된 DI water를 이용하여 세정을 진행할 경우, 패턴어텍(pattern attack)이 일어나는지 다양한 패턴폭을 적용하여 확인하였다.
보다 상세하게는 200mm 웨이퍼상에 KrF Positive PR패턴을 형성하고, 200rpm으로 회전시키면서, 5MHz 메가소닉을 인가한 DI water로 세정을 진행한 후에 PR패턴이 쓰러지는 패턴어텍 발생여부를 살펴보았다.
도 2에 도시된 바와 같이 415nm, 385nm, 340nm, 315nm, 290nm의 선폭을 갖는 PR패턴에 메가소닉을 인가하더라도 패턴의 쓰러짐(pattern attack)이 발생하지 않았음을 확인할 수 있었다. 단 5MHz를 초과하는 메가소닉을 인가한 경우에는 PR파티클을 제거하지 못하고, 웨이퍼 표면에 아무런 변화를 주지 못하는 것으로 나타났다.
정리하면, 반도체 포토공정에서 사용되는 트랙장비(MARK-7)에 DI water에 의한 세정과정에서 1MHz 내지 5MHz이하의 메가소닉을 인가하는 경우에는 200nm이상의 PR패턴에는 쓰러지는 등의 pattern attack이 발생하지 않는다.
반도체 포토공정, 특히 현상스텝을 지나서 발생하는 PR파티클의 개수에 영향을 줄 수 있는 세정인자를 ⅰ) 메가소닉의 노즐 단위면적당 출력(W/㎟), ⅱ) 웨이퍼의 회전수(rpm), ⅲ) DI water 노즐의 스캔속도, ⅳ) 메가소닉의 가동시간, ⅴ) 전체 현상공정 시간로 선택하였다.
그러나 ⅲ) DI water 노즐의 스캔속도는 기존 DI water노즐의 스캔속도와 같이 50mm/s ~ 100mm/s로 세팅되어 있으며, ⅳ) 메가소닉의 가동시간은 공정시간에 직접적인 영향을 줄 수 있는 요인이며, dispense time이 증가하는 경우 DI water 사용량이 증가하여 재료비가 상승하는 역효과가 발생할 수 있고, ⅴ) 전체 현상스텝 시간은 110초(second) 내지 120초(second)로 전체 공정시간을 고정하여 본 발명의 실시예에 따른 메가소닉인가를 통해서 포토레지스트 파티클을 제거하는 방법에서는 공정시간이 늘어나거나, 새로운 스텝이 추가되는 등의 불필요한 추가과정을 배제한다.
특히, 공정시간 및 공정비용과 관련된 인자는 기존 트랙장비와 일치시키도록 장치를 설정하고, PR파티클을 제거하는 효과가 개선될 수 있도록 ⅰ) 메가소닉의 노즐 단위면적당 출력(W/㎟), ⅱ) 웨이퍼의 회전수(rpm)를 조절하여 세정인자의 최적범위를 도출한다.
도 3은 웨이퍼 표면에 발생할 수 있는 PR파티클의 실제사진이다.
도 3에 도시된 바와 같이 형성된 패턴과 패턴에 걸쳐 파티클이 놓이게되거나, 패턴사이에 파티클이 파고 들어가서 안착된 형태로 파티클의 사이즈 또는 모양에 따라서 패턴에 악영향을 줄 수 있는 인자가 된다.
특히 이러한 PR파티클은 베이크 과정을 거치면서 고착화되어 ashing공정에 의해서도 떨어지지 않고 남아 있는 경우가 발생할 수 있어, 이온주입시에 방해요소로 작용하게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼를 세정하는 방법의 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼를 세정하는 방법은 노광이 완료된 반도체 웨이퍼 상에 패턴을 형성하는 현상스텝에서 포토레지스트 파티클을 제거하는 방법으로서, 상기 현상스텝은 제1시간동안 현상액을 웨이퍼상에 분사하는 제1과정(S100) 및 제2시간동안 DI Water를 웨이퍼상에 분사하는 제2과정(S200)을 포함하고, 상기 제2과정은 포토레지스트 패턴이 형성되어 있는 웨이퍼를 소정의 속도로 회전시키면서, 상기 웨이퍼 상에 주파수 1MHz 내지 5MHz의 메가소닉을 인가한 DI Water를 분사하는 과정(S210)을 포함한다.
아래 표 1은 트랙장비에 유입된 웨이퍼에 현상스텝이 수행되는 대략적인 공정과정을 나타낸다.
STEP TIME(s) RPM Dispense Arm speed Position
1 1.0 1000 - 225mm/s begin
2 1.3 1000 developer 225mm/s center
3 0.5 50 developer 100mm/s position1
4 10.0 0 damper 100mm/s center
5 0.8 200 developer 100mm/s position2
6 0.6 20 developer 225mm/s center
7 30.0 - damper - home
8 8.0 200 DI water 50mm/s position2
9 8.0 200 DI water 50mm/s position1
10 12.0 200 DI water 50mm/s center
11 20 2500 - - home
상기 표 1에 의해서 현상스텝의 전과정이 수행되면, 다음 공정을 위해서 웨이퍼가 이송된다.
현상스텝의 과정을 살펴보면, step 2 내지 step 3에서 현상액이 웨이퍼 위에 뿌려지고, 현상액 노즐은 서로 다른 위치로 arm이 움직이면서 현상액을 웨이퍼상에 뿌린다. 이후 step 4와 같이 damping과정을 거쳐 현상이 진행될 시간을 확보하고, step 5 내지 step 6과 같이 다시 현상액을 웨이퍼 상에 뿌린다.
step 7과 같이 재차 damping과정을 거친 후에 step 8 내지 step 10과 같은 DI water에 의한 세정과정을 거치는데, 이 과정에서 앞서 설명한 1MHz 내지 5MHz 주파수 메가소닉이 인가된 DI water가 웨이퍼 상에 남아 있는 PR파티클을 제거한다.
전체 현상스텝은 웨이퍼의 사이즈, 패턴선폭 등 다양한 요인에 의해서 최적화된 공정으로 수행될 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
특히, 웨이퍼의 회전속도는 50rpm 내지 1500rpm이며, 표 1에서는 200rpm으로 웨이퍼의 DI water세정을 수행하였다.
또한, DI water에 적용되는 메가소닉의 출력은 단위면적(㎟)당 출력으로 0.79W/㎟ 내지 11.94W/㎟이다. 트랙장비에 적용되는 DI water노즐은 지름이 4mm를 갖는 원형노즐 또는 6mm를 갖는 원형노즐일 수 있으나, 다양한 형태의 노즐이 적용될 수 있음은 자명하다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트 파티클 제거방법의 공정순서에 대해서 살펴보았다. 이하, 구체적인 실시예를 통해서 포토레지스트 파티클 제거 효과에 대해서 상세히 살펴본다.
<실시예>
지름이 200mm웨이퍼를 사용하고, 웨이퍼 표면에 200nm내지 800nm 패턴이 형성되어 있다.
DI water에 적용되는 메가소닉 주파수는 3.0MHz이며, DI water노즐은 Quartz Nozzle로 지름이 4mm인 원형 노즐을 사용한다.
현상액(TMAH)은 1400cc/min의 압력으로 분사되고, 메가소닉이 적용되는 DI water노즐의 웨이퍼 스캔 속도는 50mm/sec이며, 현상스텝 전반에서 메가소닉이 적용되는 시간은 15초 내지 20초, 현상스텝의 전체 프로세싱 타임은 115초 내지 120초로 세팅하고 메가소닉의 단위면적당 출력값을 변화시키고, 웨이퍼의 회전속도를 변화시켜, 현상스텝이 완료된 웨이퍼 표면에 형성되는 PR파티클의 개수를 카운팅하여 메가소닉에 의한 파티클 제거 성능을 검토하였다.
특히, 하나의 배치(batch)에 있는 웨이퍼를 사용하여 초기조건을 동일하게 부여한 상태에서 PR파티클의 제거과정을 수행하였다.
Test No. 회전수 단위면적당 출력 Pattern attack 파티클 개수
base 200 0W/㎟ 없음 10ea
test 1 200 0.079W/㎟ 없음 1ea
test 2 200 0.238W/㎟ 없음 1ea
test 3 200 0.395W/㎟ 없음 6ea
test 4 200 0.553W/㎟ 없음 4ea
test 5 200 0.711W/㎟ 없음 4ea
test 6 200 0.869W/㎟ 없음 8ea
test 7 500 0.395W/㎟ 없음 8ea
test 8 1000 0.395W/㎟ 없음 6ea
test 9 1500 0.395W/㎟ 없음 9ea
표 2는 각 테스트 당(base 포함) 하나의 배치(batch)안에 있던 3개의 웨이퍼를 이용하여 테스트를 진행하였으며, test 1 내지 test 6은 회전수를 200rpm으로 고정시키고 단위면적당 출력을 조절하였으며, test 7 내지 test 9는 단위면적당 출력을 0.395W/㎟로 고정시킨 상태에서 웨이퍼 회전수를 500, 1000, 1500으로 조절하여 PR파티클의 개수를 카운팅하였다.
base는 웨이퍼를 회전수 200rpm으로 회전시키면서 DI water를 PR패턴이 형성된 웨이퍼에 뿌려서 세척하는 경우를 테스트하였으며, DI water에 메가소닉을 인가하지 않은 상태의 테스트이다.
base의 경우 3개의 웨이퍼에 동일한 조건의 DI water세정을 수행하여, 세척을 진행한 후에 웨이퍼 상에 남아 있는 PR파티클 개수를 평균한 값에 소수점 이하 올림값으로 전체 10개의 PR파티클이 남아 있는 것으로 평가되었다.
test 1, test 2의 경우는 메가소닉의 출력을 1W(=0.079W/㎟, 4Φ크기의 노즐), 3W(0.238W/㎟)으로 설정했을 때 웨이퍼 표면에 남아 있는 PR파티클의 개수가 1개인 것으로 조사되었다. 특히, 각 테스트별로 3개의 웨이퍼에 대해서 test 1, test 2를 거쳤을 때 PR파티클이 남지 않은 웨이퍼도 있음을 확인하였다.
이하 test 3, test 4, test 5, test 6의 경우 점차 메가소닉 출력을 높인 테스트 결과로서 PR파티클의 개수는 test 1, test 2보다 많은 개수가 관찰되었다.
다음으로 메가소닉 출력을 5W(=0.395W/㎟)로 고정시키고 웨이퍼의 회전수를 점차 500, 1000, 1500으로 증가시킨 경우에도 base의 경우보다는 개선되었으나, test 3의 결과와 같이 200rpm의 6개의 PR파티클이 남아 있는 것과 함께 대비하더라도 상관관계가 인정되지 않았다.
아래 표 3은 웨이퍼의 회전수를 200rpm이하로 조정하고, 메가소닉의 단위면적당 출력값을 0.079W/㎟ 또는 0.238W/㎟으로 한정하여 추가실험을 실시한 결과이다.
Test No. 회전수 단위면적당 출력 Pattern attack 파티클 개수
base 200 0W/㎟ 없음 10ea
test 10 100 0.079W/㎟ 없음 14ea
test 11 100 0.238W/㎟ 없음 7ea
test 12 150 0.079W/㎟ 없음 10ea
test 13 150 0.238W/㎟ 없음 7ea
표 3의 테스트 결과도 앞서와 마찬가지로 같은 배치(batch)에 있는 웨이퍼를 사용하여 각 테스트 별로 3장의 웨이퍼로 테스트한 결과, 남아 있던 파티클의 개수를 평균한 값으로 측정하였다.
test 10은 웨이퍼의 회전수를 100rpm으로 조정한 상태에서 1W(노즐의 단위면적당 출력 0.079W/㎟)의 메가소닉 출력을 갖는 경우 파티클의 개수를 카운팅한 값인데, base값보다 더 증가한 14개의 파티클이 관측되었다.
메가소닉 출력을 3W(=0.238W/㎟)으로 세팅한 test 11의 경우에도 7개로 줄어들기는 했으나 test 1, test 2 보다 못미치는 결과값이 도출되었다.
test 12, test 13의 경우에도 test 1, test 2의 결과값을 밑돌았다.
결국 실시예에 따른 전체 테스트 결과를 종합해보면, 메가소닉의 단위면적당 출력을 0.079W/㎟으로 설정하고, 웨이퍼를 200rpm으로 회전시키는 경우(test 1) PR파티클의 개선효과 뿐만 아니라 웨이퍼 PR파티클 제거를 위한 이상적인 개선효과가 있음을 알 수 있으며, 메가소닉의 단위면적당 출력을 0.238W/㎟으로 설정하고, 웨이퍼를 200rpm으로 회전시키는 경우(test 2)에도 PR파티클의 개선효과 뿐만 아니라 이상적인 효과가 있음을 알 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트 파티클 제거방법에 의하면, KrF Positive PR, Krf Negative PR, I-Line Positive PR 및 I-Line Negative PR로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 포토레지스트에 의해서 형성된 200nm 내지 800nm 선폭을 갖는 PR패턴이 형성된 200mm웨이퍼상에 메가소닉을 인가한 DI water를 통해 세척함으로서 PR파티클이 효과적으로 제거될 수 있는 공정이 수행된다.
10 웨이퍼
20 웨이퍼 척
30 스텝모터
40 필터
100 DI water라인
200 DI water Quartz노즐
300 메가소닉 트랜스듀서

Claims (6)

  1. 노광이 완료된 반도체 웨이퍼 상에 패턴을 형성하는 현상스텝에서 포토레지스트 파티클을 제거하는 방법으로서,
    상기 현상스텝은 제1시간동안 현상액을 웨이퍼상에 분사하는 제1과정; 및
    제2시간동안 DI Water를 웨이퍼상에 분사하는 제2과정을 포함하고,
    상기 제2과정은 포토레지스트 패턴이 형성되어 있는 웨이퍼를 소정의 속도로 회전시키면서, 상기 웨이퍼 상에 주파수 1MHz 내지 5MHz의 메가소닉을 인가한 DI Water를 분사하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 파티클 제거 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포토레지스트는 KrF Positive PR, Krf Negative PR, I-Line Positive PR 및 I-Line Negative PR로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 포토레지스트인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 파티클 제거 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 회전속도는 50RPM 내지 2000RPM인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 파티클 제거 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 메가소닉의 단위면적당 출력은 0.079W/㎟ 내지 1.194W/㎟인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 파티클 제거방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 상부면에 200nm 내지 800nm 선폭의 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 파티클 제거방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 회전수는 200rpm이며, DI water에 가해지는 메가소닉의 단위면적당 출력은 0.079W/㎟ 내지 0.238W/㎟인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 파티클 제거방법.
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