KR100308207B1 - 반도체현상설비의나이프에지링과이너컵및웨이퍼오염방지장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 현상공정이 이루어지는 웨이퍼의 후면으로 현상액이 유입되어 오염되는 것을 방지하도록 하는 에지링, 이너컵 및 이들을 결합한 장치를 구현한 반도체 현상설비의 나이프에지링과 이너컵 및 웨이퍼 오염 방지장치에 관한 것으로, 본 발명의 나이프에지링은, 현상이 이루어지는 웨이퍼의 후면으로 유체 또는 유체방울의 유입을 차단하도록 소정 넓이를 갖는 차단면이 상측에 형성되어 있고, 차단면의 양방향으로 유체 또는 유체방울의 배출을 유도하는 경사면이 형성되며, 중심부가 통공되어 이루어지고, 반도체 현상설비의 웨이퍼 오염 방지장치는, 현상공정이 이루어지는 웨이퍼를 진공흡착하는 척과 및 상기 척 중앙으로부터 등거리 이격되게 두르며, 웨이퍼의 후면을 세정하는 세정액을 공급하는 세정액공급홀과, 세정가스를 공급하는 세정가스공급홀을 구비하는 세정수단이 구비되어 이루어진다.
이로써 웨이퍼 후면으로의 현상액의 흐름을 막아서 배출되고, 순수 및 가스를 공급할 수 있는 공급관을 통해 다중세정 수행이 이루어지며, 웨이퍼 후면세정 영역이 넓어지고, 현상공정중에 발생되는 형상액이 웨이퍼의 후면으로 유입되어 오염되는 것이 방지되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 반도체 현상설비의 나이프에지링과 이너컵 및 웨이퍼 오염 방지장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 현상공정이 이루어지는 웨이퍼의 후면으로 현상액이 유입되어 오염되는 것을 방지하도록 하는 나이프에지링, 이너컵 및 이들을 결합한 장치를 구현한 반도체 현상설비의 나이프에지링과 이너컵 및 웨이퍼 오염 방지장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치 제조에서는 반도체 기판상에 소정의 패턴을 형성시키기 위해 상기 반도체 기판상에 감광액을 도포시킨 후 상기 감광액이 도포된 반도체 기판상에 광을 전사시키는 공정을 수행하고, 상기 광의 전사로 성질이 변형된 감광액을 선택적으로 제거하는 공정을 수행한다.
이러한 일련의 공정 즉, 사진식각공정의 수행으로 상기 반도체 기판상에 소정의 패턴을 형성시킨다. 그리고, 상기 사진식각공정 중에서 상기 반도체 기판상의 감광액을 선택적으로 제거하는 공정인 현상공정은 현상액을 이용하여 상기 반도체 기판상의 감광액을 제거하는 것이 일반적이고, 상기 현상액은 일정 압력 및 일정 시간 동안 공급이 이루어져야 하며, 이러한 현상액의 공급은 소정의 패턴 형성시 그 해상도 및 균일도 등에 영향을 끼친다.
이러한 현상공정을 수행하는 종래의 반도체 현상설비의 웨이퍼 오염 방지장치는, 도1에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(10)를 진공흡착하는 척(12) 주변에 이너컵(14)(inner cup)이 환형으로 설치되어 있고, 이너컵(14)의 상면에는 나이프에지링(16)(knife edge ring)이 놓여 있다.
이너컵(14)에는 현상공정이 수행된 후 웨이퍼(10) 후면 세정을 위해 공급되는 순수공급관(18)이 형성되어 있다. 순수공급관(18)에서 순수가 웨이퍼(10)로 공급될 때 소정 각도로 웨이퍼(10)의 후면을 세정하도록 경사각이 형성되어 있다.
이와 같이 구비되어 이루어지는 종래의 반도체 현상설비의 웨이퍼 오염 방지장치의 동작을 설명한다.
척(12)이 상승된 상태에서 웨이퍼(10)가 척으로 이송되면 웨이퍼(10)와 척(12)의 중심이 일치되고, 척(12)에 형성된 진공홀(도시하지 않음)에서 소정 압력의 진공이 형성되어 웨이퍼(10)가 흡착된다. 흡착이 이루어지면 척(12)이 하강하게 되고, 도시되지 않은 노즐로부터 현상액이 분사된다. 이때 웨이퍼(10)의 상면에 상기 현상액이 골고루 분사되도록 척이 소정 시간동안 일정 속도로 회전하고, 상기 소정 시간이 경과하면 척(12)이 정지된 상태에서 현상액이 분사되면서 현상공정이 이루어진다.
척(12)이 정지된 상태에서 현상액이 지속적으로 분사되면서 웨이퍼(10)의 후면으로 유입된다. 유입된 현상액은 나이프에지링(16)에 의해 중심방향으로 흘러서 유입되지 않고, 나이프에지링(16)을 타고 아래로 흘러내린다.
그런데, 나이프에지링(16)의 손상이나, 척(12)이 기울어져서 웨이퍼(10) 수평이 맞지 않는 등의 원인으로 나이프에지링(16)과 웨이퍼(10)와의 간격이 멀어지면 현상액이 웨이퍼(10)의 중심방향으로 흘러들어서 후면을 오염시키게 된다. 또한, 나이프에지링(16)의 상면(17)의 간격(X)이 넓어지면 현상액 또는 물방울(22)이 흘러내리지 않고, 웨이퍼(10)의 중심부로 흘러 들어서 오염되어 결국 물방울(22)과 현상액이 결합된 오염물(21)이 발생한다. 상면(17)의 간격(X)은 0.9㎜ 정도로 형성되어 있고, 상면(17)에 형성될 수 있는 물방울(22)의 크기가 0.9㎜ 이상으로 형성될 수 있었다.
그런데, 웨이퍼(10)와 나이프에지링(16)의 간격('P1' 또는 'P2')은 1±0.2㎜를 유지하는 것이 적당한데, 0.9㎜ 이상의 크기를 갖는 물방울(22)이 형성되면 나이프에지링(16)을 타고 흘러내리지 않고 후면의 중심부로 유입될 수 있었다.
도2에는 현상공정이 이루어진 다음에 웨이퍼 후면세정이 이루어질 때의 세정이 가능한 영역(A)과, 그렇지 않고 세정이 이루어지지 않아서 오염될 수 있는 영역(B)이 존재한다.
즉, 오염된 웨이퍼(10)는 현상공정이 종료될 때 이너컵(14)으로부터 순수가 공급되면서 척이 회전되어 세정이 이루어지는데, 순수공급관(18)의 경사각에 의해 후면의 영역이 결정되어 세정이 이루어진다. 상기 영역을 벗어난 웨이퍼(10)의 중심부로 현상액이 유입되면 세정이 이루어지지 않으므로 웨이퍼(10)가 오염되었다.
이렇게 오염된 웨이퍼가 식각공정 등과 같은 후속공정에 투입되어서 공정이 수행되면 공정불량을 유발시키는 요인으로 작용하였다.
전술한 바와 같이 종래의 웨이퍼 오염 방지장치는, 웨이퍼의 수평불량, 나이프에지링의 손상, 순수공급관의 분사각의 고정 등으로 웨이퍼 후면이 현상액에 의해 오염되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 유체의 흐름을 유도하고, 경사면을 통해 상기 유체가 흘러내리도록 하는 반도체 현상설비의 나이프에지링을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 유체를 공급하는 방향이 서로 다른 각도를 갖도록 하는 반도체 현상설비의 이너컵을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 둘 이상의 유체를 공급하는 공급라인을 구비하여 다중세정이 이루어지도록 하는 반도체 현상설비의 이너컵을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 현상공정시 케미컬에 의해 웨이퍼의 후면이 오염되는 것을 방지하도록 하는 반도체 현상설비의 웨이퍼 오염 방지장치를 제공하는 데 있다.
도1은 종래의 반도체 현상설비의 웨이퍼 오염 방지장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도2는 도1의 순수에 의한 웨이퍼 후면(back side)에 세정이 이루어지는 영역을 나타내는 도면이다.
도3은 본 발명에 따른 나이프에지링을 나타내는 사시도이다.
도4는 본 발명에 따른 나이프에지링을 포함하는 반도체 현상설비의 웨이퍼 오염 방지장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도5는 도4에 의한 웨이퍼의 후면에 세정이 이루어지는 영역을 나타내는 도면이다.
도6은 본 발명에 따른 이너컵을 포함하는 반도체 현상설비의 웨이퍼 오염 방지장치의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도7은 도6에 의한 웨이퍼의 후면에 세정이 이루어지는 영역을 나타내는 도면이다.
도8은 도7에 사용되는 이너컵의 내부구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도9는 도8에 도시된 이너컵의 각각의 공급관과 공급라인의 연결관계를 보여주기 위한 도면이다.
도10은 본 발명에 따른 반도체 현상설비의 웨이퍼 오염 방지장치의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 웨이퍼 12, 30 : 척
14, 32, 40 : 이너컵(inner cup) 16, 34, 46 : 나이프에지링
17, 33 : 상면 18, 36, 38, 42 : 순수공급관
20 : 배출구 21 : 오염물
22, 35 : 물방울 28 : 경사면
44 : 가스공급관 45 : 공통라인
48 : 주공급관
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 현상설비의 나이프에지링은, 현상이 이루어지는 웨이퍼의 후면으로 유체 또는 유체방울의 유입을 차단하도록 소정 넓이를 갖는 차단면이 상측에 형성되어 있고, 상기 차단면의 양방향으로 상기 유체 또는 유체방울의 연속적인 흐름을 유도하는 경사면이 형성되며, 중심부가 통공되어 이루어지며, 상기 차단면은 그 폭이 0.1㎜ 내지 0.5㎜로 이루어짐이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 현상설비의 이너컵은, 척이 관통되는 홀이 중앙부에 형성되어 있고, 소정 돌출된 면으로부터 내부로 통공된 다수개의 제 1 분사홀이 형성되어 소정 유체가 공급되는 제 1 공급라인에 연결되며, 상기 제 1 분사홀과 소정 거리 이격된 하측에 상기 제 1 분사홀과 유사한 구조로 이루어지는 다수개의 제 2 분사홀이 소정 유체가 공급되는 제 2 공급라인에 연결되어 이루어진다.
그리고, 상기 돌출된 면은 상기 유체가 방향성을 가지면서 분사되도록 소정 경사각을 갖는 경사면으로 이루어질 수 있고, 상기 제 1 분사홀들과 상기 제 2 분사홀들은 각각 상기 면을 따라 등간격으로 형성되고, 상기 제 1 분사홀들은 상기 이너컵에 매설된 환형의 공통라인에 연결되며, 상기 공통라인은 상기 제 1 분사홀에서 상기 유체가 동일압력으로 분사되고, 분사시 가압효과를 얻기 위해 상기 분사홀의 직경보다 더 크게 이루어짐이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 현상설비의 웨이퍼 오염 방지장치는, 현상공정이 이루어지는 웨이퍼를 진공흡착하는 척 및 상기 척 중앙으로부터 등거리 이격되게 두르며, 상기 웨이퍼의 후면을 세정하는 세정액을 공급하는 세정액공급홀과, 세정가스를 공급하는 세정가스공급홀을 구비하는 세정수단이 구비되어 이루어진다.
그리고, 상기 웨이퍼의 후면으로 상기 세정액이 공급되는 지점과 상기 세정가스가 공급되는 지점이 서로 다르도록 상기 세정액공급홀과 상기 세정가스공급홀에는 소정 경사각이 형성되고, 상기 세정액 및 세정가스가 가압분사되도록 상기 세정액공급홀과 상기 세정가스공급홀에는 상기 홀의 직경보다 더 큰 직경을 갖는 공급라인이 각각 연결되어 이루어짐이 바람직하다.
그리고, 상기 척의 중심으로부터 상기 세정수단의 외측에는 상기 웨이퍼에 근접되는 높이를 갖는 링이 더 설치되어 이루어질 수 있으며, 상기 링은 상단부에 소정 폭을 갖는 면이 형성되어 있고, 상기 면의 양측부로 하향경사면이 형성되어 이루어짐이 바람직하다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 반도체 현상설비의 나이프에지링과 이너컵, 그리고 웨이퍼 오염 방지장치의 실시예를 도3 내지 도10을 통해 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 나이프에지링(34)의 형상을 나타내는 사시도가 도3에 도시되어 있다. 폭(Y)을 갖는 상면의 양측으로 경사면(28)이 형성되어 있음을 볼 수 있다. 상기 폭은 웨이퍼 후면과 나이프에지링(34) 사이에 물방울 생성시 웨이퍼의 후면과 물방울 간에 작용하는 표면장력에 의해 물방울과 나이프에지링(34) 상면 간에 작용하는 표면장력이 커지도록 0.1㎜ 내지 0.5㎜ 정도로 형성될 수 있다. 나이프에지링(34)을 웨이퍼 오염 방지장치에 적용한 형태는 도4를 참조하면 더욱 명확하게 파악할 수 있다.
도4에 의하면, 웨이퍼(10)가 척(30)에 이송되어서 진공흡착되어 있고, 척(30)의 주변에 이너컵(32)이 설치되어 있으며, 이너컵(32)의 상면에 나이프에지링(34)이 고정설치되어 있다.
이너컵(32)의 내부에는 서로 다른 분사각을 갖는 순수공급관(36, 38)이 형성되어 있는데, 순수공급관(36)과 순수공급관(38)은 서로 다른 분사각을 갖으며, 동일 분사각을 갖는 순수공급관 끼리 마주 보게 형성된다. 즉, 순수공급관(36)에서 분사되는 순수의 분사위치는 'X1'이고, 순수공급관(38)에서 분사되는 순수의 분사위치는 'X2'이다.
나이프에지링(34)은 이너컵(32)의 외측에 소정 높이를 유지하도록 고정되는데, 즉 웨이퍼(10)와의 간격(d)이 1±0.2㎜ 정도의 적정수준으로 유지되도록 고정된다.
전술한 구성에 의해 현상공정이 시작되면 척(30)이 회전하게 되고, 그와 동시에 현상액이 웨이퍼(10)로 골고루 분사된다. 현상액이 소정 시간동안 분사된 후 척(30)은 웨이퍼(10) 후면세정이 이루어지기 전까지 회전하지 않는다. 척(30)이 정지된 상태에서 웨이퍼(10)상에 현상액이 웨이퍼(10) 후면으로 흐를 정도로 분사된다.
현상액이 웨이퍼(10) 후면으로 유입되어 중심부 방향으로 흘러 들어오면 나이프에지링(34)에 의해 유입이 차단된다. 즉, 나이프에지링(34)의 경사면(28)을 타고 흘러 내린다. 현상공정중 현상액 등과 같은 케미컬이 웨이퍼(10) 후면의 중심부로 유입되는 것이 방지된다.
또한, 현상이 종료되어 척(30)이 회전하면서 웨이퍼(10) 상면의 현상액이 제거되고, 순수공급관(36, 38)에서 순수가 웨이퍼(10) 후면으로 분사되어 잔류하던 현상액 등이 세정된다. 순수공급관(36)과 순수공급관(38)에서 공급되는 순수의 분사각이 서로 다르기 때문에 서로 다른 범위의 후면세정, 다시 말하면, 다중세정(multi cleaning)이 이루어질 수 있다.
도5에는 순수공급관(36, 38)의 분사각이 다름으로 웨이퍼(10) 후면세정이 이루어지는 영역이 서로 다름을 나타내는 도면으로, 영역'C'는 순수공급관(36)에서 분사되는 순수에 의해 세정되는 영역이고, 영역'D'는 순수공급관(38)에서 분사되는 순수에 의해 세정되는 영역이다.
세정이 이루어지는 동안 나이프에지링(34)의 상면에 물방울(35)이 형성될 수 있는데, 상면의 폭(Y)이 0.1㎜ 내지 0.5㎜ 정도이므로 물방울(35)의 크기도 폭의 길이에 상당하는 0.1㎜ 내지 0.5㎜의 크기를 갖는다. 이와 같은 크기의 물방울은 표면장력에 의해 웨이퍼(10) 후면과 접촉되어 오염시킬 수 있는 정도는 아니다. 왜냐하면, 웨이퍼(10)와 나이프에지링(34)의 간격(d)이 전술한 바와 같이 1±0.2㎜로 유지되어 접촉되지 않기 때문이다.
전술한 일련의 과정을 통해 현상공정이 수행되고, 웨이퍼(10)는 이송되어 후속공정이 수행된다.
본 발명에 따른 웨이퍼 오염 방지장치의 다른 실시예가 도6에 도시되어 있는데, 웨이퍼(10)가 놓이는 척(30) 주변에 이너컵(40)이 설치되어 있고, 이너컵(40)에는 순수가 공급되는 순수공급관(42)과 가스가 공급되는 가스공급관(44)이 형성되어 있다.
현상액이 웨이퍼(10)상에 분사되어 현상공정이 진행되는 초기에 척(30)은 현상액이 골고루 분사되도록 소정 시간동안 회전되며, 소정 시간이 경과하면 정지된다. 척(30)이 정지된 후에도 현상액이 지속적으로 분사되어 웨이퍼(10) 후면으로 유입되는데, 척(30)의 회전이 정지됨과 동시에 가스공급관(44)에서 질소(N2)와 같은 불활성 가스가 소정 압력으로 공급된다. 이로써 현상액이 웨이퍼(10) 후면으로 유입되어서 더 이상 중심부로 흐르지 않으므로 후면이 오염되는 것이 방지된다.
현상공정이 완료되면 척(30)이 회전하면서 웨이퍼(10) 상면의 현상액이 제거되고, 그와 동시에 네 개의 순수공급관(42)에서는 소정 압력으로 순수가 공급된다. 이는 웨이퍼(10) 후면으로 유입된 현상액을 세정하여 오염을 방지한다. 이렇게 세정이 이루어지는 웨이퍼(10) 후면은, 도7에서와 같이, 순수가 공급되어 후면세정이 이루어지는 영역'F'와, 질소가스가 공급되어 현상액 유입이 방지되는 영역'G'로 나뉘어진다.
상기 실시예에 사용되는 이너컵(40)의 내부구조는 도8과 도9에 도시되어 있다. 도8을 참조하면, 이너컵(40)의 경사면에 순수공급관(42)과 가스공급관(44)이 형성되어 있다. 다수개의 순수공급관(42)은 이너컵(40)의 중심으로부터 서로 등각으로 동일 거리를 두고 형성되어 있고, 순수공급관(42)의 하부에 매설된 공통라인(45)을 통해 순수가 공급되어 이너컵(40)의 상부의 홀을 통해 공급되도록 이루어진다.
그리고, 가스공급관(44)은 순수공급관(42)보다 윗부분에 형성되고, 각각은 공통라인(45)을 공유하며, 가스가 공급되는 소정 가스공급탱크(도시하지 않음)에 연결되는 네 개의 주공급관(48)이 형성되어 있다. 주공급관(48)을 통해 각각의 가스공급관(44)으로부터 공급되는 가스의 압력이 일정하도록 분배하며, 공급되는 가스의 압력을 높이기 위해 주공급관(48)의 직경이 가스공급관(44)의 직경보다 크게 형성한다.
도9를 참조하면, 이너컵(40)에 연결되는 순수공급관(42) 및 가스공급관(44) 각각에 연결되는 배관형태를 볼 수 있다. 즉, 도시하지 않은 순수공급조로부터 두 갈래로 나뉘어져 형성된 배관에서 분기되어 각각의 순수공급관(42)에 연결되어 있다.
또한, 가스를 공급하는 주공급관(48)의 연결도 순수공급관(42)의 연결과 동일한 방식으로 연결되는데, 질소가스를 공급하는 공급탱크(도시하지 않음)로부터 두 갈래로 분기된 관에 다시 분기되어 각각의 주공급관(48)이 연결된다.
마지막으로, 도10에는 본 발명에 따른 웨이퍼 오염 방지장치의 또 다른 실시예가 도시되어 있다.
웨이퍼(10)가 놓이는 척(30)의 주변으로 이너컵(40)이 설치되어 있고, 이너컵(40)의 상면에는 나이프에지링(46)이 웨이퍼(10)와 소정 간격을 유지하도록 고정되어 있다.
이들 척(30), 이너컵(40) 및 나이프에지링(46)의 기능은 전술한 바와 같은 실시예들과 유사하게 이루어지며, 현상공정중 현상액이 웨이퍼(10) 후면으로 흘러서 중심부로 유입되는데, 이는 나이프에지링(46)과 이너컵(40)에서 공급되는 순수 및 가스에 의해 더욱 효과적으로 차단할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 실시예에 의하면, 나이프에지링의 상면을 좁게 형성시킴으로써 물방울이 크게 맺히는 것이 방지되며, 경사면이 형성되어서 현상액이 하부로 쉽게 흘러 내린다. 그리고, 이너컵으로부터 순수 뿐만 아니라 가스가 공급되도록 함으로써 현상액에 의한 웨이퍼 후면의 오염을 방지할 수 있다.
또한, 이들을 결합한 웨이퍼 오염 방지장치를 통해 현상공정의 현상액 흐름으로 인한 웨이퍼 후면 오염이 방지되어 후속공정을 원활히 수행할 수 있는 이점이 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 웨이퍼 후면의 중심부로 유입되는 현상액의 흐름을 막아서 배출되도록 유도하고, 후면 세정시 발생되는 물방울의 크기를 작게 하여 물방울에 의한 웨이퍼 오염을 방지하는 효과가 있다.
그리고, 순수 및 가스를 공급할 수 있는 공급관을 통해 다중세정 수행이 이루어지며, 다양한 분사각을 갖는 순수공급관을 통해 웨이퍼 후면세정 영역이 넓어지고, 현상공정중에 발생되는 현상액이 웨이퍼의 후면으로 유입되어 오염되는 것이 방지되는 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 (2)
- 현상이 이루어지는 웨이퍼의 후면으로 유체 또는 유체방울의 유입을 차단하도록 소정 넓이를갖는 차단면이 상측에 형성되어 있고, 상기 차단면의 양방향으로 상기 유체 또는 유체방울의 배출을 유도하는 경사면이 형성되며, 중심부가 통공되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 현상설비의 나이프에지링.
- 제1항에 있어서, 상기 차단면은, 그 폭이 0.1mm 내지 0.5mm로 이루어짐을 특징으로 하는 상기 반도체 현상설비의 나이프에지링.
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| KR1019980048378A KR100308207B1 (ko) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | 반도체현상설비의나이프에지링과이너컵및웨이퍼오염방지장치 |
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