반도체 리소그래피 공정에서의 버블 기인성 불량 개선

Abstract

본 연구는 반도체 제조 공정의 하나인 리소그래피 공정에서 포토레지스트를 공급하는 도중 유체내에서 발생하는 버블을 개선하는 방법에 대한 것이다. 리소그래피 공정을 담당하는 설비의 주요 핵심 과제 중 하나는 포토레지스트에서 기인된 습식 나노 입자 오염 및 버블 발생을 억제하여 제품 결함을 줄이는 것이다. 특히, 노광 공정을 진행함에 극자외선 활용 기술이 적용되면서 설계된 반도체 회로의 패턴 폭이 매우 좁아졌기 때문이다. 현재 반도체 제조 설비에서 관리하는 습식 입자 및 버블의 크기는 19 nm이며, 지속적으로 작아지고 있다. 본 연구에서는 반도체 리소그래피 공정에서 현상액인 포토레지스트가 병에서 펌프, 밸브 등 다양한 부품을 거쳐 노즐을 통하여 웨이퍼 위에 토출되기까지 유체가 이송되는 과정에서 발생하는 버블의 메커니즘을 이해하고, 발생의 근본 원인을 분석하였다. 이러한 근본 원인 분석을 기반으로 트리즈의 발명 원리를 접목하여 기존 양산 설비에 적용할 수 있는 간단하고 효과적인 개선 방안을 도출하였고, 신규 개발 설비에서는 새로운 장치를 제안하여 버블 발생의 근본 원인을 제거할 수 있는 해결안을 제안하였다. 본 연구 결과를 바탕으로 도출된 이원화된 솔루션은 각각 실제 양산 설비와 신규 개발 설비에 반영되어 버블 알람 발생을 대폭 개선하고 버블과 습식 입자를 효과적으로 감소시켜 높은 청정도를 보장하는 향상된 시스템 성능을 확인할 수 있었다. 추가로 이를 통하여 제품의 결함을 줄여서 수율을 향상하는데 기여하고자 한다.