KR100203781B1 - 반도체 포토리소그래피 공정의 현상액 공급시스템 - Google Patents

반도체 포토리소그래피 공정의 현상액 공급시스템 Download PDF

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Abstract

웨이퍼 상면에 형성된 PR 층으로부터 불필요한 부위를 제거하기 위해 공급되는 현상액을 현상액 내에 용존하는 미소 기체를 제거한 후 공급하도록 하는 반도체 포토리소그래피 공정의 현상액 공급시스템에 관한 것이다.
본 발명은 공급탱크에 제 1 연결관이 연결되고 상기 제 1 연결관의 다른 일단부가 단일관 형상의 제 2 연결관이 연결되며 상기 제 2 연결관의 다른 일단부에 복수개의 제 3 연결관이 연결되며 이들 연결관 사이에 탈기장치와 눈금게이지와 필터 및 차단밸브가 설치된 현상액 공급라인을 포함한 구성으로 이루어진 현상액 공급 시스템에 있어서, 상기 제 2 연결관상에 상기 탈기장치가 설치되고, 상기 복수개의 제 3 연결관상에 상기 차단밸브가 설치됨을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 의하면 탈기장치에 현상액의 공급압력이 충분히 전달됨에 따라 탈기장치의 효율이 높아 미소 기체에 의한 불량을 방지되고, 공정 진행에 따른 시간적 손실을 방지하며, 탈기장치 및 각종 부재의 설비 비용을 줄이는 효과가 있다.

Description

반도체 포토리소그래피 공정의 현상액 공급시스템
본 발명은 반도체 포토리소그래피 ( Photolithography ) 공정의 현상액 공급시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 상면에 형성된 PR 층으로부터 불필요한 부위를 제거하기 위해 공급되는 현상액을 현상액 내에 용존하는 기체에 의한 미세 기포를 제거한 후 공급하도록 하는 반도체 포토리소그래피 공정의 현상액 공급시스템에 관한 것이다.
통상적으로 웨이퍼는 사진, 확산, 식각, 화학기상증착 및 금속배선 등의 공정이 반복 수행됨에 따라 반도체 장치로 제작된다.
이들 반도체장치 제조공정에 있어 빈번히 이루어지는 공정중 하나가 포토리소그래피 공정이다.
이러한 사진 공정은 웨이퍼 상에 소정 패턴을 형성시키기 위한 공정으로서, 먼저 웨이퍼의 표면에 포토레지스트 ( Photoresist : PR ) 층을 형성하고, 이 PR 층에 소정 레이아웃으로 형성된 레티클(Reticle)의 패턴을 전사시키는 노광공정 후 현상액을 공급하여 전사에 따른 불필요한 PR 층을 분리하여 세정함으로써 웨이퍼 상에 요구되는 패턴을 형성하게 된다.
상술한 바와 같이 노광공정에 의한 불필요한 PR 층을 제거하기 위한 현상공정의 제조설비에는 현상액 공급시스템이 설치되어 있다.
이렇게 현상액 공급시스템에 의해 공급되는 현상액 내에 기체가 함유된 상태로 웨이퍼상에 공급되면 패턴이 불량하게 형성되어진다.
따라서, 상기 현상액 공급시스템에는 현상액 내에 용존하는 기체를 제거하기 위한 탈기장치가 설치되며, 이러한 현상액 공급시스템의 종래 기술에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도1은 반도체 포토리소그래피 공정의 현상액 공급시스템을 나타낸 개략도이고, 도2는 도1의 현상액 공급라인 내에 설치된 탈기장치를 나타낸 부분단면 사시도이고, 도3은 도2의 탈기장치 내의 모세관을 나타낸 부분단면 사시도이다.
먼저, 도1를 참조하여 설명하면, 현상액 공급시스템(10)은 외부로부터 투입된 현상액을 저장하도록 형성된 주탱크(12)와 이 주탱크(12)로부터 공급관(14)을 통해 소정량의 현상액을 저장하게 되는 복수개의 공급탱크(16) 및 이들 공급탱크(16)와 연결된 현상액 공급라인(18) 및 이 현상액 공급라인(18)의 끝단부에 연결되며 공정챔버(20) 내부에 설치된 노즐(22)을 포함한 구성으로 이루어져 있다.
이러한 구성 중 상기 현상액 공급라인(18)은 소정량의 현상액을 수용하도록 형성된 복수개의 공급탱크(16)에 각각 제 1 연결관(24)이 연결되고, 이들 제 1 연결관(24)은 다시 하나의 제 2 연결관(26) 일단부에 연결되며, 이 제 2 연결관(26)의 다른 일단부에는 다시 복수개의 공정챔버(20) 내부에 각각 설치된 노즐(22)까지 연장 연결되는 복수개의 제 3 연결관(28)이 연결되어 형성된다.
또한, 복수개의 공급탱크(16)에 각각 연결된 제 1 연결관(24) 소정 위치에 현상액의 유동을 선택적으로 차단할 뿐 아니라 현상액에 섞여 이동하는 공기를 일차적으로 제거하도록 형성된 차단밸브(30a)가 각각 설치되어 있다.
상술한 각각의 차단밸브(30a)는 제 1 연결관(24)을 선택적으로 차단하도록 되어 있어 복수개의 제 1 연결관(24) 중 어느 하나를 개통시키게 된다.
이러한 차단밸브(30)에 의해 개통된 제 1 연결관(24)을 통해 유동하는 현상액은 복수개의 제 1 연결관(24)의 일단부가 연결되는 단일관으로 형성된 제 2 연결관(26) 및 복수개의 제 3 연결관(28)을 따라 계속적으로 유동하여 노즐(22)을 통해 웨이퍼(32)상에 공급된다.
그리고, 각각의 제 3 연결관(28)에는 제 3 연결관(28)을 따라 유동하는 현상액 내에 용존하는 기체를 제거하도록 하는 탈기장치(34)와 상기 제 3 연결관(28) 내부를 따라 유동하는 현상액 양을 측정하도록 형성된 눈금게이지(36)와 현상액 내에 함유된 이물질을 제거하도록 하는 필터(38) 및 상기 눈금게이지(36)의 신호를 받아 현상액의 유동을 선택적으로 차단하고 현상액에 섞여 이동하는 공기를 제거하도록 형성된 차단밸브(30b)가 순차적으로 설치되어 있다.
상술한 내용 중 현상액 내에 용존하는 기체를 제거하기 위한 탈기장치(34)에 대하여 도2와 도3을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
상기 탈기장치(34)는 현상액이 유동하는 각각의 제 3 연결관(28) 사이에 설치되며, 내부에 약 1만개 정도의 모세관(40)이 에폭시 수지로 몰딩(Molding)되어 중공계를 이루고 있다.
이 중공계의 모세관(40)은 도3에 도시된 바와 같이 모세관(40)을 이루는 막질(42)의 내측과 외측으로 분리되어 내측으로는 현상액이 유동하게 되고, 외측으로는 진공펌프(도시 안됨)에 의해 고진공 상태가 형성된다.
한편, 상기 모세관(40)은 약 100∼300㎛의 직경으로 막질(42)의 내측 부위에 돌기(44)가 형성된 관 형상을 이루고 있으며, 이러한 모세관(40)의 막질(42)은 소수성을 갖고 있어 기체 상태의 공기는 상기 막질(42)을 투과할 수 있고, 액체 상태의 현상액은 투과하지 못하게 된다.
따라서, 모세관(40) 막질(42)의 내측 부위에 형성된 가압력과 외측 부위의 진공펌프에 의한 진공압에 의해 기체 분압이 형성되어 현상액과 함께 유동하는 기체는 모세관(40)을 통과시 막질(42)을 투과하여 외측으로 배출된다.
이렇게 현상액 내에 용존하는 기체를 제거하기 위해서는 상술한 탈기장치(34)를 통과시키도록 하는 가압력이 필요하며, 이 가압력은 공급탱크(16) 내에 공급되는 질소 가스의 가압력에 의해서 이루어진다.
한편, 탈기장치를 통과시키기 위한 압력 관계는 아래의 식으로 나타낼 수 있다.
(Ｐ= 현상액 공급압력, λ= 마찰계수, Ｗ= 평균속도, Ｌ= 길이, Ｄ= 직경)
위의 식에서 현상액의 공급 압력은 길이에 비례하지만 직경에는 반비례하는 것을 알 수 있다.
그러나, 각각의 공정챔버에서 동시에 현상액을 공급하여야 할 경우 공급탱크의 질소가스의 가압에 의한 현상액의 유동은 제 2 연결관에서 복수개의 제 3 연결관으로 나뉘어짐에 따라 압력이 감소되는 압손실이 있게 되고, 이에 따라 충분한 양의 현상액을 공급할 수 없을 뿐 아니라 탈기장치의 기능 저하에 의해 기체가 용존한 상태로 웨이퍼상에 공급됨에 따라 요구되는 패턴을 형성하기 어려운 문제점이 있었다.
또한, 현상액의 공급압력은 복수개의 제 3 연결관에 설치된 각각의 탈기장치에 대해 다르게 나타나게 되며, 공급압력의 손실에 의해 공정진행의 시간적 손실 및 기능이 저하된 탈기장치의 교환에 따른 경제적 손실이 있는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 현상액의 공급 압력에 대한 탈기장치의 효율을 높여 충분한 양의 현상액을 공급하도록 함과 동시에 기체에 의한 패턴 형성의 불량을 방지하고, 공정 진행에 따른 시간적 손실을 방지하며, 탈기장치 및 각종 부재의 설비 비용을 줄일 수 있는 반도체 현상액 공급시스템을 제공함에 있다.
도1은 반도체 포토리소그래피 공정의 현상액 공급시스템을 나타낸 개략도이다.
도2는 도1의 현상액 공급라인 내에 설치된 탈기장치를 나타낸 부분단면 사시도이다.
도3은 도2의 탈기장치 내의 모세관을 나타낸 부분단면 사시도이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 포토리소그래피 공정의 현상액 공급시스템을 나타낸 개략도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 46: 현상액 공급시스템 12: 주탱크
14: 공급관 16: 공급탱크
18, 60: 현상액 공급라인 20: 공정챔버
22: 노즐 24: 제 1 연결관
26, 48: 제 2 연결관 28, 50: 제 3 연결관
30a, 30b, 58a, 58b: 차단밸브 32: 웨이퍼
34, 52: 탈기장치 36, 54: 눈금게이지
38, 56: 필터 40: 모세관
42: 막질 44: 돌기
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 현상액을 소정량 저장하도록 형성된 복수개의 공급탱크와, 상기 공급탱크에 제 1 연결관의 일단부가 연결되고 상기 제 1 연결관의 다른 일단부가 단일관 형상의 제 2 연결관의 일단부에 연결되며 상기 제 2 연결관의 다른 일단부에 복수개의 제 3 연결관의 일단부가 연결되며 이들 연결관 사이에 탈기장치와 눈금게이지와 필터 및 차단밸브가 설치된 현상액 공급라인 및 상기 제 3 연결관의 다른 일단부에 연결되어 공정챔버 내부에 설치되는 노즐을 포함한 구성으로 이루어진 현상액 공급 시스템에 있어서, 상기 제 2 연결관상에 상기 탈기장치가 설치되고, 상기 복수개의 제 3 연결관상에 상기 차단밸브가 설치됨을 특징으로 한다.
또한, 상기 탈기장치에 과다한 현상액 공급압력이 전달되는 것을 방지하도록 상기 차단밸브를 선택적으로 개폐하여 사용하도록 함이 바람직하다.
그리고, 상기 필터와 상기 눈금게이지를 상기 차단밸브 이전에 설치함이 효과적이다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 포토리소그래피 공정의 현상액 공급시스템을 나타낸 개략도로서, 종래와 동일한 부분에 대하여 동일한 부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생락하기로 한다.
도4를 참조하여 설명하면, 현상액 공급시스템(46)은 소정량의 현상액을 수용하도록 형성된 주탱크(12)와, 이 주탱크(12)로부터 공급관(14)을 통해 소정량의 현상액을 저장하도록 형성된 복수개의 공급탱크(16)와, 이들 공급탱크(16)에 연결되는 현상액 공급라인(60)과, 상기 현상액 공급라인(60)의 일단부와 연결되며 복수개의 공정챔버(20) 내부에 설치된 노즐(22)을 포함한 구성으로 이루어져 있다.
한편, 현상액 공급라인(60)은 복수개의 공급탱크(16)에 일단부가 연결되어 현상액이 유동하는 통로를 형성하는 제 1 연결관(24)과, 이 제 1 연결관(24)의 다른 일단부에 단일관 형상으로 일단부가 연결되는 제 2 연결관(48)과 제 2 연결관(48)의 다른 일단부에서 복수개로 분리되어 각각의 공정챔버(20) 내부에 설치된 노즐(22)과 연결되는 복수개의 제 3 연결관(50) 및 이들 각 연결관(24, 48, 50)상에 설치되는 각종 부재들을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상술한 각종 부재의 설치 상태와 그에 따른 작용 관계에 대하여 설명하기로 한다.
제 1 연결관(24)에는 공급탱크(16)에서 유동하는 현상액을 선택적으로 차단할 뿐 아니라 현상액과 함께 유동하는 공기를 제거하도록 형성된 차단밸브(58a)가 설치되어 있다.
이러한 차단밸브(58a)는 복수개의 공급탱크(16) 중 현상액의 양이 많은 공급탱크(16)를 개통시키게 된다.
이렇게 제 1 연결관(24)을 따라 이동된 현상액은 제 1 연결관(24)의 일단부가 합쳐지는 단일관 형상의 제 2 연결관(48)을 따라 유동하게 된다.
한편, 이 제 2 연결관(48)상에는 유동하는 현상액 내에 함유된 이물질을 제거하기 위한 필터(56)와 이 필터(56)를 통과하여 유동하는 현상액에 용존하는 미소 기체를 제거하기 위한 탈기장치(52)가 순차적으로 설치되어 있다.
따라서, 제 2 연결관(48)을 유동하게 되는 현상액은 필터(56)를 통과함에 따라 정화시킴으로써 다음에 이어지는 탈기장치(52) 내에 이물질이 혼입되는 것을 방지하게 된다.
한편, 제 2 연결관(48)의 다른 일단부에 연결된 복수개의 제 3 연결관(50)에는 제 3 연결관(50)을 따라 유동하는 현상액의 유량을 측정하도록 하는 눈금게이지(54)와 유동하는 현상액을 선택적으로 차단할 뿐 아니라 현상액과 함께 유동하는 공기를 제거하도록 형성된 차단밸브(58b)가 설치되어 있다.
이렇게 설치된 눈금 게이지는 작업자로하여금 웨이퍼(32)상에 공급되는 현상액의 조절량을 확인하도록 하여 차단밸브(58b)를 이용해 현상액의 공급을 조절하도록 한다.
또한, 복수개의 제 3 연결관(50)상에 각각 설치된 차단밸브(58b)는 제 2 연결관(48)에 설치된 탈기장치(52)에 과다한 현상액 공급압력이 가해지지 않도록 각각의 제 3 연결관(50)을 통해 유동하는 현상액을 선택적으로 개폐시키게 된다.
이러한 구성에 의하면 고가의 필터와 탈기장치의 수를 줄이게 됨에 따라 설치 경비를 줄이게 되는 효과가 있다.
또한, 현상액은 필터에 의해 이물질이 제거된 상태로 탈기장치를 통과하게 됨에 따라 탈기장치의 수명을 연장하게 되는 효과가 있다.
그리고, 제 3 연결관에 설치된 차단밸브를 선택적으로 개폐시킴에 따라 현상액은 충분한 압력으로 탈기장치를 통과하게 됨으로써 보다 빠른 시간에 공정을 수행할 수 있으며, 또 압손실이 없어 올바른 현상공정을 수행하게 되는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (10)

  1. 현상액을 소정량 저장하도록 형성된 복수개의 공급탱크와, 상기 공급탱크에 제 1 연결관의 일단부가 연결되고 상기 제 1 연결관의 다른 일단부가 단일관 형상의 제 2 연결관의 일단부에 연결되며 상기 제 2 연결관의 다른 일단부에 복수개의 제 3 연결관의 일단부가 연결되며 이들 연결관 사이에 탈기장치와 눈금게이지와 필터 및 차단밸브가 설치된 현상액 공급라인 및 상기 제 3 연결관의 다른 일단부에 연결되어 공정챔버 내부에 설치되는 노즐을 포함한 구성으로 이루어진 현상액 공급 시스템에 있어서,
    상기 제 2 연결관상에 상기 탈기장치가 설치되고, 상기 복수개의 제 3 연결관상에 상기 차단밸브가 각각 설치됨을 특징으로 하는 반도체 포토리소그래피 공정의 현상액 공급시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 필터는 상기 차단밸브 이전에 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 포토리소그래피 공정의 현상액 공급시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 필터는 상기 탈기장치와 상기 차단밸브 사이에 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 포토리소그래피 공정의 현상액 공급시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 필터는 상기 탈기장치 이후의 제 2 연결관에 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 포토리소그래피 공정의 현상액 공급시스템.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 필터는 상기 차단밸브 이전의 제 3 연결관에 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 포토리소그래피 공정의 현상액 공급시스템.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 필터는 상기 탈기장치 이전의 제 2 연결관에 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 포토리소그래피 공정의 현상액 공급시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 눈금게이지는 상기 차단밸브의 이전에 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 포토리소그래피 공정의 현상액 공급시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 눈금게이지는 상기 탈기장치와 상기 차단밸브의 사이에 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 포토리소그래피 공정의 현상액 공급시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 눈금게이지는 상기 차단밸브 이전의 제 3 연결관에 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 포토리소그래피 공정의 현상액 공급시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 연결관상에 상기 필터와 상기 탈기장치가 순차적으로 설치되고, 상기 제 3 연결관상에 상기 눈금게이지와 상기 차단밸브가 순차적으로 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체 포토리소그래피 공정의 현상액 공급시스템.
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