KR100437850B1 - 반도체장치 제조용 현상 장치 및 그의 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체장치 제조공정중 현상과정에서 웨이퍼상에 발생되는 반응부산물의 제거가 용이한 반도체장치 제조용 현상 장치 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 반도체장치 제조용 현상 장치 및 그의 제어방법은, 현상액이 넣어지는 용기와, 상기 용기상에 위치되어 노광을 마친 웨이퍼의 저면을 고정하는 스핀척과, 상기 스핀척을 회전시키는 구동모터와, 웨이퍼를 용기내에 로딩 및 언로딩시키는 수직구동부와, 상기 스핀척에 웨이퍼를 반전하여 공급하고, 공정을 마친 웨이퍼를 카셋트에 수납하는 이송장치와, 현상액을 일정량씩 공급하는 현상액공급부 및 상기 웨이퍼의 패턴형성면에 린스액을 분사하는 린스액공급부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
따라서 협소한 공간에서 현상공정이 신속하게 수행될 수 있고, 특히 패턴형성에 의해 형성된 웨이퍼의 패턴 형성면 상의 요부(凹部) 내에 잔존하는 반응부산물이 충분히 제거시킴으로써 공정불량이 방지되는 효과가 있다.

Description

반도체장치 제조용 현상 장치 및 그의 제어방법
본 발명은 반도체장치 제조용 현상(Development) 장치 및 그의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 현상과정에서 웨이퍼상에 발생되는 반응부산물의 제거가 용이한 반도체장치 제조용 현상 장치 및 그의 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체장치는 포토리소그래피(Photolithography), 식각, 박막형성 공정 등 많은 공정을 반복적으로 수행하여 제조되고, 이러한 공정중 포토리소그래피 공정은 웨이퍼상에 여러 가지 패턴(Pattern)을 형성하는 공정이다.
포토리소그래피 공정은 크게 웨이퍼상에 포토레지스트(Photoresist)를 균일하게 도포하고 자외선 등의 빛을 조사하는 노광(Exposure)과, 포토레지스트의 종류에 따라 노광시 빛을 받거나 또는 받지 않은 부분을 제거하는 현상으로 구분된다.
도1은 상기와 같은 포토리소그래피 공정에서 종래의 현상방법을 나타낸 것으로, 즉 도시된 바와 같이 노광을 실시한 웨이퍼(W)를 스핀척(2)상에 놓으면, 스핀척(2)의 하단부에서 공급되는 진공압에 의해 웨이퍼(W)가 스핀척(2)에 의해 흡착되어 고정된다.
이어서 일정량의 현상액을 웨이퍼(W)상에 도포하고, 현상액이 골고루 퍼지도록 스핀척(2)을 저속으로 2 내지 3회 좌우 회전시킨다. 이때 양성의 포토레지스트는 노광된 부분이 현상액과 반응하고, 음성의 포토레지스트는 노광되지 않은 부분이 현상액과 반응하여 용해됨으로써 소정의 패턴이 형성된다.
이 상태에서 일정시간 경과 후, 린스액을 분사하여 용해로 인해 생성된 반응부산물을 씻어내고, 린스가 완료되면 스핀척(2)을 고속으로 회전시켜 웨이퍼(W) 표면의 수분을 원심력으로 완전히 제거하여 건조시킴으로써 현상공정이 완료된다.
그러나 종래의 방식은 웨이퍼(W)의 패턴형성면이 위로 향한 상태에서 현상공정이 진행되고, 반응부산물을 고속회전에 의한 원심력으로 제거하는 것이므로 패턴형성으로 인해 형성된 요부에서 원심력이 작용하는 코너부위에 있는 반응부산물(a)은 완전히 제거되지 않는다.
따라서 제거되지 않은 반응부산물(a)에 의해 다음 식각공정에서 제품 불량을 유발하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 현상공정으로 발생된 반응부산물을 적은 공간에서 신속하고 충분히 제거할 수 있도록 하여 다음 공정진행시 제품불량이 발생치 않도록 하는 반도체장치 제조용 현상 장치 및 그의 제어방법을 제공하는 것이다.
도1은 종래의 현상방법을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도2는 본 발명에 따른 현상 장치를 나타낸 종단면도이다.
도3은 본 발명에 따른 현상 장치를 나타낸 평면도이다.
도4는 도2의 A-A선 확대단면도이다.
도5는 본 발명에 따른 현상 장치에서 스핀척을 상세하게 나타낸 단면구조도이다.
도6 내지 도10은 본 발명에 따른 현상 장치에서 웨이퍼 이송장치의 동작관계를 상세히 나타낸 개략도이다.
도11은 본 발명에 따른 현상 장치에서 웨이퍼 이송장치를 상세히 나타낸 단면도이다.
도12는 본 발명에 따른 현상 장치에서 웨이퍼정렬구동부를 상세히 나타낸 단면도이다.
도13은 본 발명에 따른 현상 장치에서 웨이퍼 수직구동부를 상세히 나타낸 단면도이다.
도14는 본 발명에 따른 현상 장치에서 카셋트엘리베이터를 상세히 나타낸 단면도이다.
도15 및 도16은 본 발명에 따른 현상 장치에서 현상액공급부 및 린스공급부에 의한 현상과정을 상세하게 나타낸 용기의 확대단면구조도이다.
도17은 도13의 B-B선 확대단면도이다.
도18은 도14의 C-C선 확대단면도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2, 10: 스핀척 11, 26, 36, 55, 56, 59, 67: 구동모터
12: 회전축 12a: 진공통로
13: 흡착판 13a: 흡착면
13b: 흡착구멍 14: 보스
14a, 15a: 베어링 15: 하우징
16: 커버 17: 공간부
18: 개구 19: 가스공급라인
20: 웨이퍼정렬구동부 21: 프레임
22: 승, 하강테이블 23: 조
24, 37: 밸트 25, 37a: 풀리
27: 유압실린더 30: 카셋트엘리베이터
31: 받침대 32, 61: 프레임
33, 62: 슬라이드판 34, 53, 63: 볼스크류
35, 54, 64: 볼베어링 38, 68: 가이드레일
39, 69: 가이드돌기 40: 테이블
41: 콘트롤부 50: 이송장치
51: 아암 52: 푸쉬로드
57: 회전프레임 58: 고정프레임
60: 수직구동부 62a, 62b: 고정브라켓
70: 용기 71: 현상액 유입구
72: 배출구 73: 분사노즐
74: 배출라인 75: 밸브
80: 현상액공급부 81, 91: 공급라인
82: 저장탱크 83: 펌프
90: 린스액공급부 92: 린스액 매니폴드
W: 웨이퍼 C: 카셋트
상기의 목적은 테이블과, 상기 테이블상에 구비되어 일정량의 현상액이 넣어지는 용기와, 상기 용기상에 위치되어 노광을 마친 웨이퍼의 저면을 고정하는 스핀척과, 상기 스핀척을 회전시키는 구동모터와, 상기 스핀척을 수직방향으로 직선이동시켜 웨이퍼를 용기내에 로딩 및 언로딩시키는 수직구동부와, 상기 스핀척에 웨이퍼를 반전하여 공급하고 공정을 마친 웨이퍼를 카셋트에 수납하는 이송장치와, 상기 용기내에 현상액을 일정량씩 공급하는 현상액공급부 및 상기 웨이퍼의 패턴형성면에 린스액을 분사하는 린스액공급부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체장치 제조용 현상 장치에 의해 달성될 수 있다.
이때 상기 스핀척의 회전중심과 웨이퍼의 회전중심이 일치되도록 웨이퍼의 회전중심을 정렬하여 스핀척에 공급하는 웨이퍼정렬구동부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 목적은 노광을 마친 웨이퍼를 패턴형성면이 위로 향하도록 하여 진공흡착하는 아암으로 고정하여 이송하는 단계와, 웨이퍼의 패턴형성면이 아래로 향하도록 아암의 구동모터를 구동시켜 웨이퍼를 180。 회전시키는 단계와, 상기 웨이퍼를 스핀척이 진공흡착하고 상기 스핀척을 직선이동시켜 용기내의 현상액에 웨이퍼의 패턴형성면이 잠기도록 하고 스핀척을 기설정된 시간동안 저속으로 회전시키면서 현상액과 반응시킴으로써 포토레지스트를 부분적으로 용해시키는 현상작업을 수행하는 단계와, 상기 스핀척을 기설정된 시간동안 저속으로 회전시키면서 웨이퍼의 패턴형성면에 린스액을 분사하여 반응부산물을 제거하는 단계 및 상기 스핀척을 고속으로 회전시켜 웨이퍼에 묻은 습기를 제거하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체장치 제조용 현상 장치의 제어방법에 의해 달성될 수 있다.
이때 상기 아암이 웨이퍼를 이송시키는 단계 이전에 웨이퍼의 회전중심을 정렬시켜 스핀척으로 이송시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도2 내지 도4는 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 현상 장치를 나타낸 것으로, 본 발명의 현상 장치는 웨이퍼(W)를 고정하는 스핀척(10)과, 상기 웨이퍼(W)를 스핀척(10)에 고정하기 전에 웨이퍼(W)의 회전중심을 스핀척(10)의 회전중심과 일치되도록 정렬하는 웨이퍼정렬구동부(20)를 구비한다.
상기 스핀척(10)은 구동모터(11)에 의해 저속 또는 고속으로 회전가능하게 설치되고, 구동모터(11)는 회전속도의 제어가 용이한 스텝구동모터(Step Moter)를 사용하는 것이 바람직하다.
도5는 상기 스핀척(10)의 구조를 상세히 도시한 것으로, 스핀척(10)은 구동모터(11)에 의해 회전하는 회전축(12)과, 이 회전축(12)에 고정되어 함께 회전하는 원형의 흡착판(13)을 구비한다.
상기 회전축(12)에는 외부의 진공라인(도시 안됨)과 연결되는 진공통로(12a)가 형성되고, 흡착판(13)에는 흡착면(13a)으로부터 회전축(12)의 진공통로(12a)와 연결되는 복수개의 흡착구멍(13b)이 형성되며, 상기 흡착구멍(13b)을 통해 웨이퍼(W)가 진공흡착되어 흡착면(13a)에 고정된다. 또한 회전축(12)의 외측에는 스핀척(10)을 후술하는 수직구동부(60)에 고정하기 위한 보스(Boss)(14)가 설치되고, 보스(14)에는 흡착판(13)을 상부에서 덮어 보호하는 하우징(15)이 고정된다.
이때 상기 스핀척(10)은 보스(14) 및 하우징(15)과 베어링(14a)(15a)으로 회전지지시켜 회전을 원활하게 한다.
또한 스핀척(10)에는 웨이퍼 오염방지수단이 구비되어 있고, 이 오염방지수단은 흡착판(13)에 진공흡착된 웨이퍼(W)의 저면 가장자리부로 불활성가스를 분출함으로써 현상작업시 현상액이 웨이퍼의 저면에 묻지 않도록 하는 것이다.
즉 오염방지수단은, 하우징(15)과 소정의 간격이 유지되도록 커버(16)를 설치하여 이들 사이의 하단부에만 개구(18)가 형성되도록 소정의 공간부(17)를 형성하고, 커버(16)의 상부에는 질소가스(N2) 등의 불활성가스를 공급하기 위한 가스공급라인(19)이 설치되어 이루어진다. 상기 가스공급라인(19)은 공간부(17)로 관통되어 하단부의 개구(18)를 통해 불활성가스를 분출하도록 설치되며, 상기 개구(18)는 흡착판(13)의 가장자리부를 따라 원주방향으로 형성하여 불활성가스가 웨이퍼(W)의 저면 가장자리부에 고르게 분출되도록 한다.
웨이퍼정렬구동부(20)는 도2 및 도12에 도시된 바와 같이, 테이블상에 설치된 프레임(21)과, 상기 프레임(21)의 상부에 형성된 가이드편을 따라 승, 하강이동이 가능하게 설치된 승, 하강테이블(22)과, 상기 승, 하강테이블(22)에 설치되며 웨이퍼의 위치를 정렬하는 복수개의 조(JAW)(23)와, 상기 승, 하강테이블(22)에 설치되어 복수개의 상기 조(23)가 동시에 동작하도록 상기 조(23)에 연결하여 설치된 풀리(25) 및 밸트(24)와, 상기 풀리(25) 및 밸트(24)로 조(23)에 연결되어 조(23)를 구동하는 구동모터(26) 및 상기 승, 하강테이블(22)에 연결되어 상기 승, 하강테이블(22)을 상승 및 하강시키는 유압실린더(27)로 구성된다.
상기 조(23)는, 웨이퍼가 놓여지는 받침턱을 구비하고, 웨이퍼의 회전중심이 정렬되도록 하는 가이드면이 형성되며, 상기 가이드면은 웨이퍼의 안착시 웨이퍼의 테두리부가 받침턱쪽으로 안내되도록 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 도2 및 도6 내지 도10에 도시한 바와 같이, 상기 이송장치(50)는, 진공라인이 형성되어 웨이퍼를 진공흡착하는 한 쌍의 아암(51)과, 상기 아암(51)에 연결되어 상기 아암(51)의 수직회전을 가능하게 하는 회전수단과, 상기 아암(51)에 연결되어 상기 아암(51)의 신장 및 수축을 가능하게 하는 아암구동수단과, 양 끝단에 아암(51)이 설치되고 상기 회전수단과 상기 수직이동수단이 내장되는 회전프레임(57)과, 상기 회전프레임(57)을 회전시키는 구동수단 및 상기 테이블에 설치되어 상기 회전프레임(57)을 회전지지하는 고정프레임(58)으로 구성된다.
상기 아암구동수단은, 상기 아암(51)에 연결되어 아암(51)을 지지하는 푸쉬로드(52)와, 상기 회전프레임(57)의 양측 고정부에 의해 회전지지된 볼스크류(53)와, 상기 볼스크류(53)에 안내되어 볼스크류(53)의 회전방향에 따라 상기 푸쉬로드(52)의 이동을 가능하게 하는 볼베어링(54) 및 상기 볼스크류(53)를 정, 역방향으로 회전시키는 구동모터(55)로 구성되고, 상기 회전수단은 상기 아암(51)과 상기 푸쉬로드 사이에 연결하여 설치되는 구동모터(56)가 바람직하다. 상기 구동수단도 회전프레임(57)에 연결되어 회전시키는 구동모터(59)가 바람직하다.
또한, 상기 회전수단과 구동수단에 의한 회전축의 정, 역회전각도는 180。 이며 따라서 웨이퍼 상면 및 하면의 반전과 양 아암(51)의 위치교체가 가능해진다.
또한 본 발명의 현상장치는 도2 및 도13에 도시된 바와 같이 웨이퍼정렬구동부(20)로부터 이송장치(50)에 의해 이송되며, 패턴형성면이 하방으로 향하도록 회전된 웨이퍼(W)를 스핀척(10)이 흡착하고, 이를 수직 상, 하방향으로 이동시키는 수직구동부(60)를 구비한다.
상기 수직구동부(60)는 상기 프레임(61)과, 상기 프레임(61)에 수직방향으로 이동가능하게 설치된 슬라이드판(62)과, 상기 슬라이드판(62)을 수직방향으로 이동시키는 이송수단으로 이루어지고, 상기 슬라이드판(62)에는 스핀척(10)의 보스(14) 및 구동모터(11)가 고정브라켓(62a)(62b)에 의해 고정되어 지지된다.
상기 슬라이드판(62)의 이송수단은 프레임(61)내의 수직방향으로 설치되고 양단이 베어링으로 회전지지된 볼스크류(63)를 구비한다. 이 볼스크류(63)에는 슬라이드판(62)의 일측에 고정된 볼베어링(64)이 안내되고, 볼베어링(64)은 볼스크류(63)의 회전에 따라 볼스크류(63)의 길이방향으로 직선이동 가능하게 구성된다.
또한 상기 볼스크류(63)는, 도13에 도시된 바와 같이, 동력이 전달되도록 연결된 구동모터(67)에 의해 정, 역방향으로 회전되는 구성이고, 구동모터(67)는 회전속도 제어가 용이한 스텝구동모터를 사용하는 것이 바람직하며, 스핀척(10)에 고정된 웨이퍼(W)의 패턴형성면이 후술하는 용기(70)내의 현상액과 맞닿을 수 있도록 정확한 이동거리를 미리 설정하여 제어한다.
이때 슬라이드판(62)은 볼스크류(63)를 따라 정확한 직선이동이 가능하도록 프레임(61)에 결합되어 안내되는 것으로, 도17에서와 같이, 프레임(61)의 양단부에 볼스크류(63)와 나란한 방향으로 가이드레일(68)이 형성되고, 이 가이드레일(68)에는 슬라이드판(62)의 대향측 양단부에 형성된 가이드돌기(69)가 결합되어 안내되는 구성이다.
상기 가이드레일(68) 및 가이드돌기(69)의 결합부위는 상호 부합되는 형상으로 형성하되, 결합부위의 단면형상이 역삼각형상으로 형성되도록 하여 슬라이드판(62)의 이동시 이탈 및 흔들림이 방지되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 반도체장치 제조용 현상 장치에는 상기 카셋트(C)의 승, 하강이 가능하여 상기 아암(51)의 웨이퍼 진공흡착시에 연속적으로 웨이퍼를 아암(51)에 공급하는 카셋트엘리베이터(30)를 더 포함하여 구비된다.
상기 카셋트엘리베이터(30)는, 상기 카셋트(C)를 안착하고 지지하는 받침대(31)와, 상기 테이블(40)상에 고정되는 프레임(32)과, 상기 프레임(32)에 수직방향의 승, 하강이 가능하도록 설치되며 상기 받침대(31)가 고정되는 슬라이드판(33)과, 상기 프레임(32)의 양측 고정부에 의해 회전지지된 볼스크류(34)와, 상기 슬라이드판(33)에 고정되고, 볼스크류(34)에 안내되어 볼스크류(34)의 회전방향에 따라 상기 받침대(31)의 승, 하강을 가능하게 하는 볼베어링(35)과, 상기 볼스크류(34)를 정, 역방향으로 회전시키는 구동모터(36) 및 상기 구동모터(36)의 동력을 볼스크류(34)에 전달하는 한 쌍의 풀리(37a) 및 벨트(37)로 구성된다.
또한, 도17에서와 같이, 상기 프레임(32)의 양단부에 볼스크류(34)와 나란한 방향으로 가이드레일(38)이 설치되고, 이 가이드레일(38)에는 상기 슬라이드판(33)의 양단부에 형성된 가이드돌기(39)가 결합되어 안내되며, 상기 가이드레일(38) 및 가이드돌기(39)의 결합부위는 상호 부합되는 형상으로 형성하되, 결합부위의 단면형상이 역삼각형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 현상 장치는 도2, 도15 및 도16에 도시된 바와 같이 테이블(40)상에 소정량의 현상액이 저장되는 용기(70)를 구비하고, 테이블(40)내에는 상기 용기(70)내에 현상액을 일정량씩 공급하는 현상액공급부(80)와, 웨이퍼(W)의 패턴형성면에 린스액을 분사하기 위한 린스액을 공급하는 린스액공급부(90)를 구비한다.
상기 용기(70)는 상측에 웨이퍼(W)가 출입할 수 있는 크기의 개구가 형성되고, 스핀척(10)의 이동축선에 용기(70)의 중심이 오도록 위치된다.
이러한 용기(70)의 바닥에는 복수개의 현상액 유입구(71), 배출구(72) 및 분사노즐(73)이 구비된다.
배출구(72)에는 도4에 도시된 바와 같이 현상작업에 사용된 용기(70)내의 현상액 및 린스액을 외부로 배출시키는 배출라인(74)이 연결되고, 각각의 배출구(72)에는 밸브(75)가 설치되어 배출구(72)를 선택적으로 개폐하게 된다.
현상액 유입구(71)는 도2 및 도15에 도시된 바와 같이 현상액공급부(80)의 현상액 공급라인(81)에 의해 현상액 저장탱크(82)와 연결되고, 현상액 저장탱크(82)에는 현상액을 일정량씩 용기(70)에 공급하는 펌프(83)가 설치된다.
분사노즐(73)은 용기(70)의 바닥에 설치되어 웨이퍼(W)의 패턴형성면에 린스액을 분사할 수 있도록 되고, 분사노즐(73)의 린스액 분사각은 90 내지 160。 범위로 설정하는 것이 바람직하다.
또한 분사노즐(73)은 린스액공급부(90)의 린스액 공급라인(91)에 의해 린스액 매니폴더(Manifolder)(92)와 연결되고, 상기 린스액 매니폴더(92)는 외부의 린스액공급원(도시 안됨)과 연결되어 외부로부터 린스액을 공급받도록 구성되며, 린스액으로는 주로 탈이온수(De Ionized Water)가 사용된다.
또한 테이블(40)의 일측에는 상술한 각 구동부를 제어하는 콘트롤부(41)가 구비된 구성이다.
이러한 구성을 갖는 반도체장치 제조용 현상 장치의 작동 및 제어방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저 노광을 마치고 카셋트(C)에 적재된 웨이퍼를 패턴형성면이 위로 향하도록 이송장치의 아암(51)이 진공흡착하여 이송하는 단계는, 도6 및 도7에서와 같이, 이송장치의 카셋트쪽 아암(51)이, 아암(51)의 구동모터(55)가 볼스크류(53)를 정회전함으로써 볼베어링(54)이 전진하여 푸쉬로드(52)에 연결된 아암(51)이 신장하고, 수직상승 및 하강이 가능한 카셋트엘리베이터(30)상의 카셋트(C)내의 웨이퍼와 웨이퍼 사이로 아암(51)이 삽입되면, 카셋트엘리베이터(30)의 구동모터(36)가 볼스크류(34)를 역회전시키게 되고, 슬라이드판(33)에 부착된 카셋트(C) 받침대(31)가 하강하므로, 웨이퍼가 아암(51)에 안착되고 아암(51)은 웨이퍼를 진공흡착하게 된다.
이송된 웨이퍼의 위치를 웨이퍼정렬구동부(20)가 상승하여 정렬하는 단계는, 도8에서와 같이, 상기 웨이퍼를 진공흡착한 아암(51)이 아암(51)의 구동모터를 역회전함으로써 수축하여 웨이퍼정렬구동부(20)상에 위치하면 웨이퍼정렬구동부(20)의 유압실린더(27)가 승, 하강테이블(22)을 상승시키고, 승, 하강테이블(22)에 복수개로 설치된 조(23)가 웨이퍼의 테두리부분에 도달하면 아암(51)이 진공압을 제거함으로써 조(23)상에 웨이퍼가 안착하는 동시에 밸트(24)로 동시에 연결되어 있는 조(23)를 구동모터(26)가 회전시킴으로 웨이퍼를 파지하게 된다.
상기 조(23)에 웨이퍼가 안착할 시에 조(23)에 형성된 가이드면이 웨이퍼를 받임턱으로 유도하여 조(23)가 웨이퍼의 위치를 동시에 파지하는 것이 가능하도록 한다.
정렬된 웨이퍼를 스핀척(10)에 향하도록 회전이송하고 웨이퍼의 패턴형성면이 아래로 향하도록 아암(51)의 구동모터를 구동시켜 웨이퍼를 180。 회전시키는 단계는, 이송장치의 회전프레임(57)을 회전프레임(57)의 하방에 회전축과 연결하여 설치된 구동모터(59)를 회전시킴으로써 카셋트쪽 아암(51)이 180。 회전하여 스핀척쪽으로 이송되며 반대로 공정을 마친 스핀척쪽의 아암(51)에 진공흡착된 웨이퍼는 카셋트쪽으로 회전이송된다.
상기 웨이퍼를 스핀척(10)이 진공흡착하고 상기 스핀척(10)을 직선이동시켜 용기내의 현상액에 웨이퍼의 패턴형성면이 잠기도록 하고 스핀척(10)을 기설정된 시간동안 저속으로 회전시키면서 현상액과 반응시킴으로써 포토레지스트를 부분적으로 용해시키는 현상작업을 수행하는 단계는, 도10에서와 같이, 상기 카셋트쪽으로 회전이송된 웨이퍼를 패턴형성면이 아래로 향하도록 아암(51)과 푸쉬로드(52) 사이에 설치된 구동모터(56)를 180。 회전시킴으로써 웨이퍼를 반전하게 되고 반전된 웨이퍼와 함게 아암(51)이 전진하여 스핀척(10)에 웨이퍼를 인계하게 된다.
이로써 웨이퍼(W)의 패턴형성면이 아래를 향하도록 스핀척(10)에 진공흡착되어 용기(70)의 상부에 위치하게 된다.
이어서, 웨이퍼(W)가 용기(70)상에 위치하게 되면, 도2 및 도15에 도시된 바와 같이 현상액공급부(80)의 펌프(83)가 동작하여 현상액 저장탱크(82)에 저장된 현상액을 펌핑하게 되고, 펌핑된 일정량의 현상액은 현상액 공급라인(81) 및 이 현상액 공급라인(81)에 연결된 현상액 유입구(71)를 통해 용기(70)내에 공급된다. 이때 펌프(83)에 의해 펌핑되어 공급되는 현상액의 양은 하나의 웨이퍼(W)에 대한 현상작업을 수행할 수 있는 정도로 설정되는 것으로, 항상 일정한 양이 공급되어지도록 한다.
이어서 도13에 도시된 바와 같이 수직구동부(60)의 구동모터(67)가 작동하여 볼스크류(63)를 회전시키게 되면, 볼스크류(63)에 볼베어링(64)이 안내되고 양쪽의 가이드레일(68)에 슬라이드판(62)의 가이드돌기(69)가 안내되는 것이므로 슬라이드판(62)은 도12에 도시된 바와 같이 하방으로 직선이동하여 웨이퍼(W)의 패턴형성면이 용기(70)내의 현상액과 맞닿게 된다.
이때 웨이퍼(W)의 이동거리는 웨이퍼(W)가 완전히 잠기지 않고 웨이퍼(W)의 패턴형성면만 현상액에 잠기는 상태로 제어되는 것으로, 이는 이미 설정된 프로그램에 의해 구동모터(67)의 구동이 제어됨으로써 가능하고, 웨이퍼(W)의 저면이 현상액의 상면과 동일한 수평선상에 위치하여도 현상액의 표면장력에 의해 웨이퍼(W)의 저면으로 넘치지 않는다.
이와 같이 웨이퍼(W)의 패턴형성면이 현상액에 잠긴 상태에서 구동모터(11)를 구동시켜 스핀척(10)을 저속, 약 10 내지 300rpm 으로 회전시키면서 약 5 내지 30초동안 현상작업을 수행한다. 현상작업중에는 도5에 도시된 바와 같이 스핀척(10)내부로 불활성가스가 공급되고, 불활성가스는 스핀척(10)의 하우징(15)과 커버(16) 하단부 사이의 개구(18)를 통해 웨이퍼(W)의 저면 가장자리부로 분출되므로 스핀척(10)의 회전으로 인해 현상액이 웨이퍼(W) 저면으로 넘쳐 오염시키는 것을 방지하게 된다.
이러한 현상작업에 의해 포토레지스트와 현상액이 반응하여 포토레지스트의 일부가 용해됨으로써 소정의 패턴이 형성되는 것이고, 현상에 사용된 현상액은 배출구(72)를 통해 배출시킨다.
이어서, 린스액을 분사하여 반응부산물을 제거하는 단계는, 도2 및 도13에 도시된 바와 같이 외부의 린스액공급원으로부터 린스액공급부(90)의 매니폴드(92)로 공급된 린스액을 린스액 공급라인(91)을 통해 분사노즐(73)로 공급하고, 분사노즐(73)이 린스액을 웨이퍼(W)의 패턴형성면에 분사함으로써 수행된다.
이때 스핀척(10)을 저속, 약 10 내지 300rpm 으로 회전시키면서 약 5 내지 30초동안 린스작업을 수행한다.
이러한 린스작업에 의해 웨이퍼(W)의 패턴형성면에 생성된 반응부산물(a)이 제거되면, 린스액과 함께 배출구(72)를 통해 배출되는 것이고, 특히 웨이퍼(W)의 패턴형성면이 하방으로 향하여 위치된 것이므로 패턴에 의해 형성된 요부내의 반응부산물(a)이 하부로 흘러 제거된다.
이어서, 웨이퍼(W)에 묻은 습기를 제거하여 건조시키는 단계는, 린스액의 분사를 중단하고, 스핀척(10)을 고속, 약 6000 내지 7000rpm 의 빠른 속도로 약 30 내지 90초동안 회전시킴으로써 수행되어진다. 이러한 건조작업은 고속회전에 의한 원심력으로 웨이퍼(W)에 묻은 습기가 제거되는 것이고, 특히 웨이퍼(W)의 패턴형성면이 하방으로 향한 것이므로 요부의 모서리에 잔존하는 반응부산물(a)이 쉽게 하방으로 흘러 제거되는 것이며, 이와 같은 반응부산물의 제거방식은 패턴이 미세한 경우에 매우 효과적으로 적용된다.
이와 같이 현상, 린스 및 건조작업이 완료되면 지금까지 동작의 역순으로 동작하여 웨이퍼가 배출되는 것으로, 즉 도7의 공정이 끝난 스핀척쪽 웨이퍼를 아암(51)이 파지하여 수축한 후, 도8에서와 같이, 웨이퍼를 다시 반전시킨 다음, 도9에서와 같이, 카셋트쪽으로 회전이송시켜서 도10에서와 같이, 아암(51)이 신장하고, 아암(51)이 카셋트(C) 내로 웨이퍼를 이송하면, 카셋트엘리베이터(30)가 상승하여 공정을 마친 웨이퍼를 적재한다. 따라서 회전하는 웨이퍼 이송장치(50)는 스핀척(10)에 웨이퍼를 공급하는 로딩 및 공정을 끝낸 웨이퍼를 카셋트(C)에 재적재하는 언로딩을 동시에 수행하여 웨이퍼의 현상공정이 순차적으로 적은 공간에서 빠르게 진행되게 된다.
본 발명의 현상 장치는 테이블(40)에 구비된 콘트롤부(41)에 의해 상기와 같은 동작을 반복적으로 수행하게 되고, 각 구동부의 동작상태를 미리 설정하여 자동제어가 가능하다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 반도체장치 제조용 현상 장치 및 그의 제어방법에 의하면, 현상공정이 용이하게 수행되어지고, 특히 패턴형성면이 하방을 향한 상태에서 현상공정이 이루어짐으로써 패턴형성에 의해 형성된 요부내의 반응부산물이 충분히 제거되어 다음 식각공정시 반응부산물로 인한 공정불량이 방지되며, 이로 인해 생산성 향상 및 제품수율이 증대되는 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 (39)

  1. 테이블;
    상기 테이블상에 구비되어 일정량의 현상액이 넣어지는 용기;
    상기 용기상에 위치되어 노광을 마친 웨이퍼의 저면을 고정하는 스핀척;
    상기 스핀척을 회전시키는 구동모터;
    상기 스핀척을 수직방향으로 직선이동시켜 웨이퍼를 용기내에 로딩 및 언로딩시키는 수직구동부;
    상기 스핀척에 웨이퍼를 반전하여 공급하고 공정을 마친 웨이퍼를 카셋트에 수납하는 이송장치;
    상기 용기내에 현상액을 일정량씩 공급하는 현상액공급부; 및
    상기 웨이퍼의 패턴형성면에 린스액을 분사하는 린스액공급부;
    를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체장치 제조용 현상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스핀척은, 구동모터에 의해 회전하고 내부에 진공통로가 형성된 회전축;
    상기 회전축에 고정되어 함께 회전하고, 상기 회전축의 진공통로와 연결되어 웨이퍼를 진공흡착하기 위한 복수개의 흡착구멍이 형성된 흡착판;
    상기 회전축을 회전지지하여 수직구동부에 고정되는 보스; 및
    상기 보스에 고정되어 흡착판의 상부를 덮어 보호하는 하우징;
    으로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 흡착판에 진공흡착된 웨이퍼의 가장자리부에 불활성가스를 분출하는 웨이퍼 오염방지수단이 더 구비됨을 특징으로 하는 상기 반도체 제조용 현상 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 오염방지수단은, 상기 하우징과 소정의 간격이 유지되도록 커버를 설치하여 이들 사이에 하단부만 개구되도록 소정의 공간부를 형성하고, 상기 공간부내에 불활성가스를 공급하는 가스공급라인을 설치하여 하단부의 개구를 통해 불활성가스가 분출되도록 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 개구는 흡착판의 가장자리부를 따라 원주방향으로 형성되어 웨이퍼의 저면 가장자리부에 고루 분출되도록 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 수직구동부는 프레임;
    상기 프레임에 수직방향으로 이동가능하게 설치되고, 스핀척 및 구동모터가 설치되는 슬라이드판; 및
    상기 슬라이드판을 수직방향으로 이동시키는 이송수단;
    으로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 이송수단은, 상기 프레임에 수직방향으로 설치되어 양단이 회전지지된 볼스크류;
    상기 슬라이드판의 일측에 고정되어 상기 볼스크류에 안내되는 볼베어링; 및
    상기 볼스크류를 정, 역방향으로 회전시키는 구동모터;
    로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 구동모터는 스텝구동모터인 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 프레임의 양단부에 볼스크류와 나란한 방향으로 가이드레일이 설치되고, 이 가이드레일에는 슬라이드판의 양단부에 형성된 가이드돌기가 결합되어 안내되도록 구성함을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가이드레일 및 가이드돌기의 결합부위는 상호 부합되는 형상으로 형성하되, 결합부위의 단면형상이 역삼각형상으로 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 이송장치는, 진공라인이 형성되어 웨이퍼를 진공흡착하는 한 쌍의 아암;
    상기 아암에 연결되어 상기 아암의 수직회전을 가능하게 하는 회전수단;
    상기 아암에 연결되어 상기 아암의 신장 및 수축을 가능하게 하는 아암구동수단;
    양 끝단에 아암이 설치되고 상기 회전수단과 상기 수직이동수단이 내장되는 회전프레임;
    상기 회전프레임을 회전시키는 구동수단; 및
    상기 테이블에 설치되어 상기 회전프레임을 회전지지하는 고정프레임;
    으로 구성됨을 특징으로 하는 반도체장치 제조용 현상 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 아암구동수단은, 상기 아암에 연결되어 아암을 지지하는 푸쉬로드;
    상기 회전프레임의 양측 고정부에 의해 회전지지된 볼스크류;
    상기 볼스크류에 안내되어 볼스크류의 회전방향에 따라 상기 푸쉬로드의 이동을 가능하게 하는 볼베어링; 및
    상기 볼스크류를 정, 역방향으로 회전시키는 구동모터;
    로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 회전수단은 상기 아암과 상기 푸쉬로드 사이에 연결하여 설치되는 구동모터인 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 구동수단은 상기 회전테이블의 회전축상에 설치되는 구동모터인 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 구동수단에 의한 회전축의 정, 역회전각도는 180。 인 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 회전수단에 의한 회전축의 정, 역회전각도는 180。 인 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 용기는, 상측에 웨이퍼가 출입할 수 있는 크기의 개구가 형성되고, 스핀척의 이동축선에 용기의 중심이 오도록 위치됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 용기는, 현상액 및 린스액을 외부로 배출하기 위한 배출라인과 연결된 복수개의 배출구를 구비함을 특징으로 하는 반도체장치 제조용 현상 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 용기는, 바닥에 현상액공급부와 연결되는 복수개의 현상액 유입구를 구비함을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  20. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 용기는, 바닥에 린스액공급부와 연결되는 복수개의 분사노즐이 설치됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 분사노즐의 린스액 분사각은 90 내지 160。 인 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 현상액공급부는, 용기의 현상액 유입구와 현상액 공급라인으로 연결된 현상액 저장탱크와, 상기 현상액 저장탱크내의 현상액을 펌핑하여 용기내로 일정량씩 공급하는 펌프로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 린스액공급부는, 외부의 린스액공급원으로부터 린스를 공급받는 매니폴드와, 상기 매니폴드로부터 분기되어 복수개의 분사노즐에 연결된 린스액 공급라인으로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 린스액은 초순수인 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  25. 제 1 항에 있어서,
    상기 스핀척의 회전중심과 웨이퍼의 회전중심이 일치되도록 웨이퍼의 회전중심을 정렬하여 스핀척에 공급하는 웨이퍼정렬구동부를 더 포함하여 구성됨을 특징하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 웨이퍼정렬구동부는, 테이블상에 설치된 프레임;
    상기 프레임의 상부에 형성된 가이드편을 따라 승, 하강이동이 가능하게 설치된 승, 하강테이블;
    상기 승, 하강테이블에 설치되며 웨이퍼의 위치를 정렬하는 복수개의 조;
    상기 승, 하강테이블에 설치되어 복수개의 상기 조가 동시에 동작하도록 상기 조에 연결하여 설치된 풀리 및 밸트;
    상기 풀리 및 밸트로 조에 연결되어 조를 구동하는 구동모터; 및
    상기 승, 하강테이블에 연결되어 상기 승, 하강테이블을 상승 및 하강시키는 유압실린더;
    로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 조는, 웨이퍼가 놓여지는 받침턱을 구비하고, 웨이퍼의 회전중심이 정렬되도록 하는 가이드면이 형성되며, 상기 가이드면은 웨이퍼의 안착시 웨이퍼의 테두리부가 받침턱쪽으로 안내되도록 경사지게 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  28. 제 1 항에 있어서,
    상기 카셋트의 승, 하강이 가능하여 상기 아암의 웨이퍼 진공흡착시에 연속적으로 웨이퍼를 아암에 공급하는 카셋트엘리베이터를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상장치.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 카셋트엘리베이터는, 상기 카셋트를 안착하고 지지하는 받침대;
    상기 테이블상에 고정되는 프레임;
    상기 프레임에 수직방향의 승, 하강이 가능하도록 설치되며 상기 받침대가 고정되는 슬라이드판;
    상기 프레임의 양측 고정부에 의해 회전지지된 볼스크류;
    상기 슬라이드판에 고정되고, 볼스크류에 안내되어 볼스크류의 회전방향에 따라 상기 받침대의 승, 하강을 가능하게 하는 볼베어링;
    상기 볼스크류를 정, 역방향으로 회전시키는 구동모터; 및
    상기 구동모터의 동력을 볼스크류에 전달하는 한 쌍의 풀리 및 벨트로 구성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 프레임의 양단부에 볼스크류와 나란한 방향으로 가이드레일이 설치되고, 이 가이드레일에는 상기 슬라이드판의 양단부에 형성된 가이드돌기가 결합되어 안내되도록 구성함을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 가이드레일 및 가이드돌기의 결합부위는 상호 부합되는 형상으로 형성하되, 결합부위의 단면형상이 역삼각형상으로 형성됨을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치.
  32. 노광을 마치고 카셋트에 적재된 웨이퍼를 패턴형성면이 위로 향하도록 이송장치의 아암이 진공흡착하여 이송하는 단계;
    이송된 웨이퍼의 위치를 웨이퍼정렬구동부가 상승하여 정렬하는 단계;
    웨이퍼의 패턴형성면이 아래로 향하도록 아암의 구동모터를 구동시켜 웨이퍼를 180。 회전시키는 단계;
    상기 웨이퍼를 스핀척이 진공흡착하고 상기 스핀척을 직선이동시켜 용기내의 현상액에 웨이퍼의 패턴형성면이 잠기도록 하고 스핀척을 기설정된 시간동안 저속으로 회전시키면서 현상액과 반응시킴으로써 포토레지스트를 부분적으로 용해시키는 현상작업을 수행하는 단계;
    상기 스핀척을 기설정된 시간동안 저속으로 회전시키면서 웨이퍼의 패턴형성면에 린스액을 분사하여 반응부산물을 제거하는 단계; 및
    상기 스핀척을 고속으로 회전시켜 웨이퍼에 묻은 습기를 제거하는 단계;
    를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체장치 제조용 현상 장치의 제어방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 현상작업을 수행하는 단계에서, 웨이퍼의 저면 가장자리부에 불활성가스를 분출하여 현상액이 웨이퍼 저면으로 넘치지 않도록 함을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치의 제어방법.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 현상작업을 수행하는 단계는, 스핀척을 10 내지 300rpm 의 저속으로 회전시키면서 5 내지 30초 실시함을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치의 제어방법.
  35. 제 32 항에 있어서,
    상기 반응부산물을 제거하는 단계는, 스핀척을 10 내지 300rpm 의 저속으로 회전시키면서 5 내지 30초 실시함을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치의 제어방법.
  36. 제 32 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 습기를 제거하는 단계는, 스핀척을 6000 내지 7000 rpm 의 고속으로 회전시키면서 30 내지 90초 실시함을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치의 제어방법.
  37. 제 32 항에 있어서,
    상기 용기내의 현상액은, 하나의 웨이퍼를 현상할 수 있는 양이 저장되고, 상기 현상액은 현상액공급부에 의해 일정량씩 공급되는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치의 제어방법.
  38. 제 32 항에 있어서,
    상기 아암이 웨이퍼를 이송시키는 단계 이전에 웨이퍼의 회전중심을 정렬시켜 스핀척으로 이송시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 반도체장치 제조용 현상 장치의 제어방법.
  39. 제 32 항에 있어서,
    상기 단계들은 콘트롤부에 의해 자동으로 제어되어 반복적으로 수행됨을 특징으로 하는 반도체장치 제조용 현상 장치의 제어방법.
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