KR100595322B1 - 반도체 소자의 제조장치 및 방법 - Google Patents

반도체 소자의 제조장치 및 방법 Download PDF

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KR100595322B1 KR1020040114879A KR20040114879A KR100595322B1 KR 100595322 B1 KR100595322 B1 KR 100595322B1 KR 1020040114879 A KR1020040114879 A KR 1020040114879A KR 20040114879 A KR20040114879 A KR 20040114879A KR 100595322 B1 KR100595322 B1 KR 100595322B1
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Abstract

본 발명은 공정시간을 단축시킬 수 있도록 한 반도체 소자의 제조장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 반도체 소자의 제조장치는 척과, 상기 척에 안착되며 감광막이 노광된 반도체 기판과, 상기 감광막을 현상하기 위한 현상액을 상기 반도체 기판 상에 분사하는 제 1 노즐과, 상기 반도체 기판 상에 초순수(Deionize Water)를 분사하는 초순수 분사노즐과 상기 반도체 기판 상에 상기 가스(Gas)를 분사하는 가스 분사노즐을 가지는 제 2 노즐을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 의하여 본 발명은 가스를 이용하여 반도체 기판에 도포되는 물기를 제거함과 아울러 물기가 제거된 반도체 기판에 현상액을 도포함으로써 공정시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 현상공정 이후에 반도체 기판 상의 현상액을 제거할 경우 반도체 기판 상에 가스를 분사함과 동시에 반도체 기판을 낮은 회전속도로 회전시킴으로써 반도체 기판의 회전력에 따라 외부로 빠져나가는 현상액에 의해 패턴이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
현상액, 노즐, 초순수, 가스, 질소

Description

반도체 소자의 제조장치 및 방법{Apparatus and Method Fabrication of Semiconductor Device}
도 1은 일반적인 반도체 소자의 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2a 내지 도 2c는 일반적인 반도체 소자의 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 단계적으로 나타내는 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10, 110 : 척 12, 112 : 구동축
20, 120 : 반도체 기판 30, 130 : 제 1 노즐
32, 132 : 현상액 40, 140 : 제 2 노즐
46, 146 : 초순수 50 : 방지컵
60, 160 : 커버 실드 142 : 초순수 분사노즐
144 : 가스 분사노즐 148 : 가스
본 발명은 반도체 소자의 제조장치에 관한 것으로, 특히 공정시간을 단축시킬 수 있도록 한 반도체 소자의 제조장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자는 다양한 형태의 막(예를 들어, 실리콘막, 산화막, 필드 산화막, 폴리 실리콘막, 금속 배선막 등)이 다층 구조로 적층되는 형태를 갖는다. 이러한 다층 구조의 반도체 소자는 증착공정, 산화 공정, 포토 리소그라피 공정(포토 레지스트막 도포, 노광, 현상 공정 등) 또는 패터닝 공정, 에칭 공정, 세정 공정, 린스 공정 등과 같은 여러 가지 공정들에 의해 제조된다. 이때, 임의의 막에 대한 패터닝은 임의의 막 위에 스핀 코팅 등의 방법을 통해 포토 레지스트(감광막)를 도포하고, 이를 노광한 후 현상함으로써 임의의 막 위에 원하는 형상의 마스크 패턴을 형성하며, 이와 같이 형성된 마스크 패턴을 이용하여 하부의 막을 선택적으로 제거(식각)함으로써 수행된다. 이러한 패터닝 과정을 위해 필요한 반도체 제조 장비 중의 하나가 포토장치이다. 최근 들어, 반도체 소자가 고집적화 되어 가면서 회로 선폭이 0.13㎛, 0.09㎛ 이하로 미세화 되어 가고 있으며, 이러한 미세 라인의 해상력을 얻기 위해 불화 아르곤(ArF) 레이저를 사용하는 포토장치를 사용하게 된다.
도 1은 일반적인 반도체 소자의 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 반도체 소자의 제조장치는 커버 실드(60)와, 커버 실드(60) 내부에 설치되는 척(10)과, 척(10)에 안착되며 감광막이 노광된 반도 체 기판(20)과, 반도체 기판(20) 상에 현상액을 도포하기 위한 제 1 노즐(30)과, 반도체 기판(20) 상에 초순수(Deionize Water)를 분사하기 위한 제 2 노즐(40)과, 반도체 기판(20)에 도포된 초순수가 주변장치로 튀는 것을 방지하는 방지컵(50)을 구비한다.
척(10)은 반도체 기판(20) 상에 도포된 초순수 제거공정시 구동축(12)을 통해 도시하지 않은 구동장치로부터 회전력을 전달받아 회전하게 된다.
반도체 기판(20) 상에는 포토공정의 각 공정에 의해 감광막, 즉 포토 레지스트가 도포된 후 노광공정에 의해 노광되어 있다.
제 2 노즐(40)은 노광된 반도체 기판(20) 상에 초순수를 도포하게 된다. 이때, 초순수는 반도체 기판(20)의 포토 레지스트에 현상액의 침투가 용이하도록 하는 역할을 한다.
제 1 노즐(30)은 반도체 기판(20)에 도포된 후 스핀공정에 의해 초순수의 물기가 제거된 반도체 기판(20) 상에 현상액을 도포하게 된다.
방지컵(50)은 반도체 기판(20)에 도포된 초순수를 제거하기 위한 스핀공정시 반도체 기판(20)에 도포된 초순수가 외부로 튀는 것을 방지하게 된다.
도 2a 내지 도 2c는 일반적인 반도체 소자의 제조공정을 단계적으로 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2c를 참조하여 일반적인 반도체 소자의 제조방법을 단계적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이 제 2 노즐(40)을 이용하여 반도체 기판(20) 상에 초순수(46)을 분사하여 반도체 기판(20) 상에 초순수(46)를 예비습윤(Pre Wet)시키게 된다. 이러한, 예비습윤은 반도체 기판(20)에서 노광을 받은 부분은 H+ 이온이 발생하여 산성의 성질을 가지게 되고 그 부분은 초순수(46)가 분사되었을 때 노광이 되지 않은 부분보다 물과의 친화력이 높아서 스핀공정을 거친 후에도 물기가 남아 있게 된다. 또한 이후의 현상공정에서 현상액(32)은 물과의 친화력이 높아서 물기가 남아 있는 부분에 빠르게 부착되고 안으로 침투하기가 싶다. 이런 이유에서 현상공정 전에 반도체 기판(20) 상에 물을 먼저 뿌려주는 예비습윤 공정을 거치게 된다.
그런 다음, 도 2b에 도시된 바와 같이 제 2 노즐(40)이 제거된 후 방지컵(50)을 반도체 기판(20)의 측면에 대응되도록 상승시킨 후, 척(10)을 회전시켜 반도체 기판(20)에 도포된 초순수(46)를 제거하게 된다.
이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이 방지컵(50)이 하강된 후, 제 1 노즐(30)을 이용하여 물기가 제거된 반도체 기판(20) 상에 현상액(32)을 도포하게 된다. 그리고, 제 1 노즐(30)이 제거되고 현상공정이 완료되면 반도체 기판(20)을 회전시켜 현상액(32)을 제거하여 반도체 기판(20) 상에 원하는 형상의 패턴을 형성하게 된다.
이와 같은, 일반적인 반도체 소자의 제조장치 및 방법에서는 제 2 노즐(40)을 통해서 초순수(46)를 분사하고, 제 2 노즐(40)이 제거된 후 스핀공정을 하는 동안에 초순수(46)가 튀는 것을 방지하기 위해서 방지컵(50)이 올라오게 된다. 그리고, 스핀공정이 끝난 후 방지컵(50)이 내려간 후 다시 제 1 노즐(30)을 통해 현상 액(32)을 분사하게 된다. 이에 따라, 일반적인 반도체 소자의 제조장치 및 방법은 물을 분사하고 나서 물을 제거 하는 공정을 거치게 되고, 다시 현상액을 분사하고 제거 하는 공정을 거치게 되므로 공정시간이 증가하게 되어 생산 수율이 감소하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 공정시간을 단축시킬 수 있도록 한 반도체 소자의 제조장치 및 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 반도체 기판 상의 물기를 스핀방식 대신에 가스를 분사하여 제거할 수 있도록 한 반도체 소자의 제조장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조장치는 척과, 상기 척에 안착되며 감광막이 노광된 반도체 기판과, 상기 감광막을 현상하기 위한 현상액을 상기 반도체 기판 상에 분사하는 제 1 노즐과, 상기 반도체 기판 상에 초순수(Deionize Water)를 분사하는 초순수 분사노즐과 상기 반도체 기판 상에 상기 가스(Gas)를 분사하는 가스 분사노즐을 가지는 제 2 노즐을 구비하는 것을 특징으로 한다.
삭제
상기 반도체 소자의 제조장치에서 상기 가스는 산소 및 질소 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 반도체 소자의 제조장치에서 상기 제 2 노즐은 상기 초순수 분사노즐을 통해 상기 초순수를 상기 반도체 기판 상에 분사한 후, 상기 초순수가 반도체 기판의 전영역에 분사되면 상기 가스 분사노즐을 통해 상기 가스를 분사하여 상기 반도체 기판 상의 상기 초순수를 제거하는 것을 특징으로 한다.
상기 반도체 소자의 제조장치에서 상기 제 1 노즐은 상기 제 2 노즐의 가스 분사노즐에 의해 상기 초순수가 제거되는 동안 상기 제 2 노즐과 일정간격으로 이격되어 상기 초순수가 제거된 상기 반도체 기판 상에 현상액을 분사하는 것을 특징으로 한다.
상기 반도체 소자의 제조장치에서 상기 제 2 노즐은 상기 반도체 기판 상에 분사된 상기 현상액에 의한 현상공정 후 상기 반도체 기판의 회전과 동시에 상기 가스 분사노즐을 통해 상기 가스를 반도체 기판 상에 분사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조방법은 감광막이 노광된 반도체 기판을 척에 안착시키는 단계와, 하나의 제 2 노즐에 설치된 초순수 분사노즐 및 가스 분사노즐 중 상기 초순수 분사노즐을 이용하여 상기 반도체 기판 상에 초순수(Deionize Water)를 분사하는 단계와, 상기 가스 분사노즐을 이동시키면서 상기 반도체 기판 상에 가스를 분사하여 상기 반도체 기판 상의 상기 초순수를 제거함과 동시에 상기 가스 분사노즐과 일정간격으로 이동되는 제 1 노즐을 이용하여 상기 가스에 의해 상기 초순수가 제거되는 상기 반도체 기판 상에 현상액을 분사하여 상기 반도체 기판을 현상하는 단계와, 상기 반도체 기판의 현상이 완료되면 상기 척을 회전시켜 상기 반도체 기판 상의 현상액을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 반도체 소자의 제조방법에서 상기 가스는 산소 및 질소 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 반도체 소자의 제조방법에서 상기 현상액을 제거하는 단계는 상기 척을 저속으로 회전시킴과 동시에 상기 가스 분사노즐을 통해 상기 반도체 기판 상에 상기 가스를 분사하는 것을 특징으로 한다.
이하 발명의 바람직한 실시 예에 따른 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조장치를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조장치는 커버 실드(160)와, 커버 실드(160) 내부에 설치되는 척(110)과, 척(110)에 안착되며 감광막이 노광된 반도체 기판(120)과, 반도체 기판(120) 상에 현상액을 도포하기 위한 제 1 노즐(130)과, 반도체 기판(120) 상에 초순수(Deionize Water) 및 가스(Gas)를 선택적으로 분사하기 위한 제 2 노즐(140)을 구비한다.
척(110)에는 포토공정의 각 공정에 의해 감광막, 즉 포토 레지스트가 도포된 반도체 기판(120)이 놓여진다. 이러한, 척(110)은 반도체 기판(120)의 현상공정 후 반도체 기판(120) 상의 현상액을 제거하는 현상액 제거공정시 구동축(112)을 통해 도시하지 않은 구동장치로부터 회전력을 전달받아 회전하게 된다.
반도체 기판(120) 상에는 포토공정의 각 공정에 의해 감광막, 즉 포토 레지 스트가 도포된 후 노광공정에 의해 노광되어 있다.
제 2 노즐(140)은 노광된 반도체 기판(120) 상에 초순수를 도포하는 초순수 분사노즐(142)와, 노광된 반도체 기판(120) 상에 가스(Gas)를 분사하는 가스 분사노즐(144)를 구비한다. 이때, 가스는 산소(O2) 및 질소(H) 중 어느 하나가 될 수 있다. 이러한, 제 2 노즐(140)은 초순수 분사노즐(142)을 통해 노광된 반도체 기판(120) 상에 초순수를 분사한 후, 초순수가 반도체 기판(120)의 표면 전영역에 퍼지면 가스 분사노즐(144)을 통해 반도체 기판(120) 상에 가스를 분사하여 초순수를 제거하게 된다. 이때, 초순수는 반도체 기판(120)의 포토 레지스트에 현상액의 침투가 용이하도록 하는 역할을 한다. 이러한, 제 2 노즐(140)은 스캔방식에 의해 초순수 및 가스를 반도체 기판(120) 상에 분사하게 된다.
제 1 노즐(130)은 제 2 노즐(140)에 의해 반도체 기판(120) 상에 초순수를 제거하는 동안에 제 2 노즐(140)가 소정 간격을 두고 초순수가 제거된 반도체 기판(120) 상에 현상액을 도포하게 된다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조장치 및 방법을 단계적으로 나타내는 도면이다.
도 4a 내지 도 4d를 참조하여 일반적인 반도체 소자의 제조장치 및 방법을 단계적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이 제 2 노즐(140)을 반도체 기판(120)의 일측에서부터 타측으로 이동시키면서 제 2 노즐(140)의 초순수 분사노즐(142)을 통해 반도체 기판(120) 상에 초순수(146)을 분사하여 반도체 기판(120) 상에 초순수 (146)를 예비습윤(Pre Wet)시키게 된다. 이러한, 예비습윤은 반도체 기판(120)에서 노광을 받은 부분은 H+ 이온이 발생하여 산성의 성질을 가지게 되고 그 부분은 초순수(146)가 분사되었을 때 노광이 되지 않은 부분보다 물과의 친화력이 높아서 스핀공정을 거친 후에도 물기가 남아 있게 된다. 또한 이후의 현상공정에서 현상액(132)은 물과의 친화력이 높아서 물기가 남아 있는 부분에 빠르게 부착되고 안으로 침투하기가 싶다. 이런 이유에서 현상공정 전에 반도체 기판(120) 상에 물을 먼저 뿌려주는 예비습윤 공정을 거치게 된다.
그런 다음, 반도체 기판(120)의 표면에 초순수(146)가 골고루 퍼지면 도 4b에 도시된 바와 같이 제 2 노즐(140)의 가스 분사노즐(144)을 통해 초순수(146)가 도포된 반도체 기판(120) 상에 가스(148)를 분사하게 된다. 이때, 가스(148)는 반도체 기판(120)의 타측에서부터 일측으로 이동하면서 분사된다. 이와 동시에 가스(148)를 분사하는 제 2 노즐(140)과 일정한 간격을 가지도록 제 1 노즐(130)을 이동시키면서 도 4c에 도시된 바와 같이 가스(148)에 의해 물기가 제거된 반도체 기판(120) 상에 현상액(132)을 분사하게 된다.
이어서, 반도체 기판(120) 상에 현상액(132)이 도포된 후 현상공정이 완료되면 구동축(112)의 회전에 의해 반도체 기판(120)을 회전시킴으로써 반도체 기판(120) 상의 현상액(132)을 제거하게 된다. 이때, 도 4d에 도시된 바와 같이 반도체 기판(120)의 회전에 의해 현상액(132)을 제거함과 동시에 제 2 노즐(140)의 가스 분사노즐(144)을 통해 가스(148)을 분사함으로써 반도체 기판(120)의 회전속도를 현저히 감소시킬 수 있다. 이렇게, 현상액(132) 제거공정시 반도체 기판(120) 의 회전속도가 현저히 감소하게 될 경우 현상액(132)이 회전력에 의해서 반도체 기판(120)의 외부로 빠져나갈 때 반도체 기판(120)에 현상된 패턴과 충돌하여 패턴이 파손되는 것을 방지할 수 있다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조장치와 방법은 가스를 이용하여 반도체 기판에 도포되는 물기를 제거함과 아울러 물기가 제거된 반도체 기판에 현상액을 도포함으로써 공정시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 현상공정 이후에 반도체 기판 상의 현상액을 제거할 경우 반도체 기판 상에 가스를 분사함과 동시에 반도체 기판을 낮은 회전속도로 회전시킴으로써 반도체 기판의 회전력에 따라 외부로 빠져나가는 현상액에 의해 패턴이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims (9)

  1. 척과,
    상기 척에 안착되며 감광막이 노광된 반도체 기판과,
    상기 감광막을 현상하기 위한 현상액을 상기 반도체 기판 상에 분사하는 제 1 노즐과,
    상기 반도체 기판 상에 초순수(Deionize Water)를 분사하는 초순수 분사노즐과 상기 반도체 기판 상에 상기 가스(Gas)를 분사하는 가스 분사노즐을 가지는 제 2 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스는 산소 및 질소 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 노즐은 상기 초순수 분사노즐을 통해 상기 초순수를 상기 반도체 기판 상에 분사한 후, 상기 초순수가 반도체 기판의 전영역에 분사되면 상기 가스 분사노즐을 통해 상기 가스를 분사하여 상기 반도체 기판 상의 상기 초순수를 제거하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 노즐은 상기 제 2 노즐의 가스 분사노즐에 의해 상기 초순수가 제거되는 동안 상기 제 2 노즐과 일정간격으로 이격되어 상기 초순수가 제거된 상기 반도체 기판 상에 현상액을 분사하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 노즐은 상기 반도체 기판 상에 분사된 상기 현상액에 의한 현상공정 후 상기 반도체 기판의 회전과 동시에 상기 가스 분사노즐을 통해 상기 가스를 반도체 기판 상에 분사하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조장치.
  7. 감광막이 노광된 반도체 기판을 척에 안착시키는 단계와,
    하나의 제 2 노즐에 설치된 초순수 분사노즐 및 가스 분사노즐 중 상기 초순수 분사노즐을 이용하여 상기 반도체 기판 상에 초순수(Deionize Water)를 분사하는 단계와,
    상기 가스 분사노즐을 이동시키면서 상기 반도체 기판 상에 가스를 분사하여 상기 반도체 기판 상의 상기 초순수를 제거함과 동시에 상기 가스 분사노즐과 일정간격으로 이동되는 제 1 노즐을 이용하여 상기 가스에 의해 상기 초순수가 제거되는 상기 반도체 기판 상에 현상액을 분사하여 상기 반도체 기판을 현상하는 단계와,
    상기 반도체 기판의 현상이 완료되면 상기 척을 회전시켜 상기 반도체 기판 상의 현상액을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 가스는 산소 및 질소 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 현상액을 제거하는 단계는 상기 척을 저속으로 회전시킴과 동시에 상기 가스 분사노즐을 통해 상기 반도체 기판 상에 상기 가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101487366B1 (ko) * 2008-12-08 2015-01-29 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 현상 처리 방법, 컴퓨터 기억 매체 및 현상 처리 장치

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