KR100611060B1 - 기판 상으로 용액을 공급하기 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

반도체 기판 상으로 용액을 공급하기 위한 장치에서, 회전척 상에 지지된 반도체 기판의 상부에는 시너를 공급하기 위한 제1노즐과 포토레지스트 조성물을 공급하기 위한 제2노즐이 배치된다. 상기 제2노즐은 제1노즐 내에 배치되며, 시너를 공급하기 위한 제1배관과 포토레지스트 조성물을 공급하기 위한 제2배관이 상기 제1노즐과 제2노즐에 각각 연결된다. 내측 배관은 상기 제1배관 및 제2배관을 감싸도록 배치되며, 외측 배관은 상기 내측 배관을 감싸도록 배치된다. 상기 제1배관을 흐르는 시너의 온도는 상기 내측 및 외측 배관들을 통한 온도 조절 매체의 순환에 의해 상기 제2배관을 통해 흐르는 포토레지스트 조성물의 온도와 동일하게 유지된다. 따라서, 반도체 기판 상에 향상된 두께 균일도를 갖는 포토레지스트 막을 형성할 수 있다.

Description

기판 상으로 용액을 공급하기 위한 장치{Apparatus for supplying a solution onto a substrate}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 공급 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 용액 공급 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 반도체 기판 12 : 회전척
14 : 회전축 16 : 제1구동부
100 : 용액 공급 장치 102 : 제1노즐
104 : 제2노즐 106 : 내부 공간
108 : 노즐 블록 110 : 온도 조절부
112 : 내측 배관 114 : 외측 배관
120 : 매체 순환부 122 : 순환 펌프
126, 128, 130 : 제1, 제2, 제3순환 배관
132 : 온도 센서 134 : 열교환기
138 : 제어부 140, 160 : 제1, 제2공급부
142, 162, 168 : 제1, 제2, 제3배관
146, 166, 124 : 제1, 제2, 제3저장조
148, 174 : 제1, 제2펌프 150, 172, 136 : 제1, 제2, 제3밸브
170 : 버퍼 탱크 176 : 필터
본 발명은 기판 상으로 용액을 공급하기 위한 장치와 이를 갖는 기판 코팅 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 실리콘웨이퍼와 같은 반도체 기판 상으로 포토레지스트 조성물(photoresist composition)과 시너(thinner)를 공급하기 위한 장치와 이를 갖는 기판 코팅 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting)공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 반도체 기판 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 반도체 기판 의 소정 영역에 이온들을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 반도체 기판 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 세정된 반도체 기판을 건조시키기 위한 건조 공정과, 반도체 기판 상에 형성된 막 또는 패턴의 결함을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
상기 포토리소그래피 공정은 반도체 기판을 포토레지스트 조성물로 코팅하기 위한 코팅 공정과, 상기 반도체 기판 상에 코팅된 포토레지스트 막에 함유된 용제를 휘발시키기 위한 소프트 베이크 공정과, 상기 포토레지스트 막을 부분적으로 제거하여 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 노광 및 현상 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 경화시키기 위한 하드 베이크 공정 등을 포함할 수 있다.
상기 포토레지스트 막은 반도체 기판 상에 포토레지스트 조성물을 공급하고, 반도체 기판을 고속으로 회전시킴으로써 형성될 수 있다. 상기 포토레지스트 막을 코팅하는 동안, 반도체 기판으로 공급되는 포토레지스트 조성물은 일정한 온도로 유지되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 포토레지스트 조성물은 약 23℃ 정도의 온도로 유지되는 것이 바람직하다. 이는 상기 포토레지스트 막의 두께 균일도가 상기 포토레지스트 조성물의 온도에 따라 변화되기 때문이다.
상기 반도체 기판을 포토레지스트 조성물로 코팅하기 위한 장치는, 반도체 기판을 파지하여 회전시키기 위한 회전척과, 상기 포토레지스트 조성물을 반도체 기판 상으로 공급하기 위한 포토레지스트 공급 노즐과, 상기 반도체 기판 상으로 시너를 공급하기 위한 시너 공급 노즐 등을 포함할 수 있다.
일반적으로, 상기 포토레지스트 조성물을 반도체 기판 상으로 공급하기 전 에, 포토레지스트 조성물과 반도체 기판의 표면 사이에서의 부착력(또는, 포토레지스트 조성물의 도포성)을 향상시키고 포토레지스트 조성물의 공급량을 줄이기 위하여, 반도체 기판 상으로 시너를 공급한다. 이때, 반도체 기판 상으로 공급되는 시너의 온도가 포토레지스트 조성물의 온도와 다른 경우, 포토레지스트 막의 두께 균일도가 저하될 수 있다. 또한, 상기 시너와 포토레지스트 조성물의 순차적인 공급을 위하여 상기 시너 공급 노즐과 포토레지스트 공급 노즐을 이동시켜야 하므로 추가적인 시간 손실이 발생된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 반도체 기판 상에 향상된 두께 균일도를 갖는 포토레지스트 막을 신속하게 형성할 수 있는 용액 공급 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 용액 공급 장치는, 기판 상으로 시너(thinner)를 공급하기 위한 제1노즐과, 상기 제1노즐 내에 배치되어 상기 기판 상으로 포토레지스트(photoresist) 조성물을 공급하기 위한 제2노즐과, 상기 제1노즐과 연결되어 상기 시너가 흐르는 제1유로를 제공하기 위한 제1배관과, 상기 제2노즐과 연결되어 상기 포토레지스트 조성물이 흐르는 제2유로를 제공하기 위한 제2배관과, 상기 제1배관과 상기 제2배관을 감싸도록 배치되며, 상기 제1배관을 통해 흐르는 시너와 상기 제2배관 통해 흐르는 포토레지스트 조성물을 서로 동일한 온도로 유지하기 위하여 온도 조절 매체가 흐르는 유로를 제공하기 위한 온도 조절부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용액 공급 장치는 상기 시너를 수용하기 위한 내부 공간을 갖는 노즐 블록을 더 포함할 수 있다. 상기 제1노즐은 상기 내부 공간과 연결되며 상기 노즐 블록의 하부면으로부터 하방으로 연장하고, 상기 제2노즐은 상기 내부 공간을 한정하는 천장면으로부터 상기 내부 공간과 제1노즐을 통해 하방으로 연장한다. 상기 제1배관과 상기 제2배관은 상기 노즐 블록의 상부면에 연결되어 각각 상기 내부 공간과 상기 제2노즐과 각각 연통된다.
상기 온도 조절부는, 상기 제1배관과 상기 제2배관을 감싸도록 배치된 내측 배관과, 상기 내측 배관을 감싸도록 배치된 외측 배관과, 상기 내측 배관 및 상기 외측 배관을 통해 상기 온도 조절 매체를 순환시키기 위한 매체 순환부를 포함한다.
상기 매체 순환부는, 상기 온도 조절 매체를 순환시키기 위한 순환 펌프와, 상기 온도 조절 매체를 저장하기 위한 저장조와, 상기 저장조와 상기 순환 펌프 사이를 연결하기 위한 제1순환 배관과, 상기 순환 펌프와 상기 내측 및 외측 배관들 중 하나 사이를 연결하기 위한 제2순환 배관과, 상기 내측 및 외측 배관들 중 나머지 하나와 상기 저장조 사이를 연결하기 위한 제3순환 배관을 포함한다.
상기 제2순환 배관에는 상기 온도 조절 매체의 온도를 측정하기 위한 온도 센서와 상기 온도 조절 매체의 유량을 조절하기 위한 밸브 및 상기 온도 조절 매체의 온도를 조절하기 위한 열교환기가 설치되며, 제어부는 상기 온도 센서에 의해 측정된 온도 조절 매체의 온도에 따라 상기 밸브의 개폐 정도와 상기 열교환기의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 온도 조절부는, 상기 제1배관 및 제2배관을 감싸도록 상기 노즐 블록의 상부면에 결합된 제3배관과, 상기 제3배관을 통해 상기 온도 조절 매체를 순환시키기 위한 매체 순환부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 용액 공급 장치는, 시너를 수용하기 위한 내부 공간을 갖는 노즐 블록과, 상기 노즐 블록의 하부면으로부터 하방으로 연장하며 상기 내부 공간에 수용된 시너를 기판 상으로 공급하기 위한 제1노즐과, 상기 내부 공간의 천장면으로부터 상기 내부 공간 및 상기 제1노즐을 통해 하방으로 연장하며 상기 기판 상으로 포토레지스트 조성물을 공급하기 위한 제2노즐과, 상기 노즐 블록의 상부면에 결합되어 상기 시너를 상기 내부 공간으로 제공하기 위하여 상기 내부 공간과 연결되는 제1공급부와, 상기 노즐 블록의 상부면에 결합되어 상기 포토레지스트 조성물을 제공하기 위하여 상기 제2노즐과 연결되는 제2공급부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 상기 반도체 기판 상으로 공급되는 시너의 온도와 포토레지스트 조성물의 온도가 서로 동일하게 유지될 수 있으므로, 균일한 두께를 갖는 포토레지스트 막을 형성할 수 있다. 또한, 상기 제1노즐 내에 제2노즐이 배치되므로, 시너의 공급과 포토레지스트 조성물의 공급을 위하여 제1노즐과 제2노즐을 이동시킬 필요가 없으므로, 포토레지스트 막을 형성하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하 면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 공급 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 용액 공급 장치(100)는 실리콘웨이퍼와 같은 반도체 기판(100)을 포토레지스트 조성물로 코팅하기 위한 장치에 적용될 수 있다. 구체적으로, 상기 용액 공급 장치(100)의 하부에는 반도체 기판(10)을 진공압을 이용하여 파지하고 회전시키기 위한 회전척(12)이 배치되며, 상기 회전척(12)은 회전축(14)을 통해 회전력을 제공하기 위한 제1구동부(16)와 연결되어 있다.
상기 용액 공급 장치(100)는 반도체 기판(100) 상에 시너를 공급하기 위한 제1노즐(102)과, 반도체 기판(100) 상에 포토레지스트 조성물을 공급하기 위한 제2노즐(104)과, 상기 시너 및 포토레지스트 조성물의 온도를 일정하게 유지하기 위한 온도 조절부(110)를 포함한다.
상기 회전척(12)의 상부에는 상기 시너를 수용하기 위한 내부 공간(106)을 갖는 노즐 블록(108)이 배치된다. 상기 제1노즐(102)은 노즐 블록(108)의 하부면(108a)으로부터 하방으로 연장하며, 상기 내부 공간(106)과 연통된다.
제2노즐(104)은 노즐 블록(108)의 내부 공간(106)과 제1노즐(102)의 내부에 배치된다. 구체적으로, 제2노즐(104)은 노즐 블록(108)의 내부 공간(106)을 한정하는 천장면(106a)으로부터 상기 내부 공간(106) 및 제1노즐(102)을 통해 연장한다. 예를 들면, 제1노즐(102)과 제2노즐(104)은 동심축선 상에 배치될 수 있다.
도시된 바에 의하면, 제1노즐(102)과 제2노즐(104)은 노즐 블록(108)과 일체 로 형성되어 있으나, 제1노즐(102)과 제2노즐(104)은 개별적으로 제조되어 노즐 블록(108)에 조립될 수도 있다. 이때, 제1노즐(102)과 제2노즐(104)은 노즐 블록(108)에 억지 끼움 결합될 수도 있으며, 나사 결합될 수도 있다.
상기 노즐 블록(108)의 상부면(108b)에는 상기 시너를 공급하기 위한 제1공급부(140)와, 상기 포토레지스트 조성물을 공급하기 위한 제2공급부(160)가 연결된다.
구체적으로, 상기 노즐 블록(108)의 상부면(108b)에는 상기 시너가 흐르는 제1유로를 제공하기 위한 제1배관(142)과 상기 포토레지스트 조성물이 흐르는 제2유로를 제공하기 위한 제2배관(162)이 제1연결 부재(144)와 제2연결 부재(164)에 의해 각각 연결되어 있다. 상기 제1배관(142)은 노즐 블록(108)의 내부 공간(106)과 연결되며, 제2배관(164)은 제2노즐(104)과 연결된다. 상기 제1연결 부재(144)와 노즐 블록(108) 사이 및 제2연결 부재(164)와 노즐 블록(108) 사이에는 오 링과 같은 밀봉 부재들이 개재되어 있다.
상기 제1배관(142)을 통해 내부 공간에 수용된 시너는 제1노즐(102)을 통해 회전척(12) 상에 지지된 반도체 기판(10)의 중심 부위 상으로 공급된다.
제1배관(142)은 상기 시너를 저장하기 위한 제1저장조(146)와 노즐 블록(108) 사이를 연결하며, 제1저장조(146)에 저장된 시너를 제1배관(142)을 통해 공급하기 위한 제1펌프(148)와 시너의 공급 유량을 조절하기 위한 제1밸브(150)가 제1배관(142) 상에 설치된다.
제2노즐(104)과 상기 포토레지스트 조성물을 저장하기 위한 제2저장조(166) 사이는 제2배관(162)과 제3배관(168)에 의해 연결된다. 구체적으로, 제2배관(162)은 제2노즐(104)과 상기 포토레지스트 조성물로부터 기포를 제거하기 위하여 상기 포토레지스트 조성물을 임시 저장하기 위한 버퍼 탱크(170) 사이를 연결하며, 제3배관(168)은 제2저장조(166)와 버퍼 탱크(170) 사이를 연결한다. 제2배관(162)에는 포토레지스트 조성물의 유량을 조절하기 위한 제2밸브(172)가 설치되며, 제3배관(168)에는 제2저장조(166)에 저장된 포토레지스트 조성물을 제3배관(168)을 통해 공급하기 위한 제2펌프(174)와, 상기 포토레지스트 조성물에 포함된 불순물을 제거하기 위한 필터(176)가 설치된다.
또한, 상기 제1밸브(150)와 제2밸브(172)는 각각 석백(suck back) 기능을 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 제1밸브(150)는 제1노즐(102)을 통한 시너의 공급 후, 제1노즐(102) 내에 잔류하는 시너를 흡입하기 위한 석백 기능을 가지며, 제2밸브(172)는 제2노즐(104)을 통한 포토레지스트 조성물의 공급 후, 제2노즐(104) 내에 잔류하는 포토레지스트 조성물을 흡입하기 위한 석백 기능을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 제2밸브(104)의 단부에 포토레지스트 조성물이 고체 상태로 잔류하는 경우, 반복적인 시너와 포토레지스트의 분사 및 석백을 통해 상기 제2밸브(104)의 단부에 잔류하는 고체 상태의 포토레지스트 조성물을 제거할 수 있다.
그러나, 상기 시너와 포토레지스트 조성물을 공급하기 위한 구성 요소들은 다양하게 변형될 수 있으며, 상기 구성 요소들에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않는다.
온도 조절부(110)는 제1배관(142)을 흐르는 시너와 제2배관(162)을 흐르는 포토레지스트 조성물의 온도를 서로 동일한 온도로 일정하게 유지하기 위한 온도 조절 매체를 순환시킨다. 상기 온도 조절 매체로는 물이 사용될 수 있으며, 제1배관(142) 및 제2배관(162)을 감싸도록 배치되는 내측 배관(112)과, 상기 내측 배관(112)을 감싸도록 배치되는 외측 배관(114)을 통해 순환된다.
구체적으로, 내측 배관(112)과 외측 배관(114)은 노즐 블록(108)의 상부면(108b)에 각각 결합되며, 내측 배관(112)은 외측 배관(114) 내에 배치되고, 제1배관(142)과 제2배관(162)은 내측 배관(112) 내에 배치된다. 상기 온도 조절 매체의 순환을 위하여, 노즐 블록(108)과 인접하는 내측 배관(112)의 단부에는 다수의 관통홀들(112a)이 형성되어 있으며, 내측 배관(112)과 외측 배관(114)은 순환 배관들을 통해 매체 순환부(120)에 연결되어 있다. 한편, 내측 배관(112)과 외측 배관(114)의 단부들에는 환형 플랜지들(116)이 연결되어 있으며, 상기 환형 플랜지들(116)은 다수의 볼트들(118)에 의해 노즐 블록(108)에 각각 결합된다. 또한, 도시된 바와 같이, 상기 환형 플랜지들(116)과 노즐 블록(108)의 상부면(108b) 사이에는 온도 조절 매체의 누설을 방지하기 위한 오 링과 같은 밀봉 부재들이 개재될 수 있다.
매체 순환부(120)는 상기 노즐 블록(108)으로부터 이격된 내측 배관(112)과 외측 배관(114)에 연결된다. 구체적으로, 매체 순환부(120)는 상기 온도 조절 매체를 순환시키기 위한 순환 펌프(122)와, 상기 온도 조절 매체를 저장하기 위한 제3저장조(124)와, 이들 사이를 연결하기 위한 다수의 순환 배관들(126, 128, 130)을 포함한다.
제1순환 배관(126)은 제3저장조(124)와 순환 펌프(122) 사이를 연결하며, 제2순환 배관(128)은 순환 펌프(122)와 내측 배관(112) 사이를 연결하며, 제3순환 배관(130)은 외측 배관(114)과 제3저장조(124) 사이를 연결한다. 상기 온도 조절 매체는 순환 펌프(122)의 작동에 의해 제3저장조(124)로부터 제1 및 제2순환 배관들(126, 128)을 통해 내측 배관(112)으로 흐르며, 내측 배관(112) 내에 배치된 제1배관(142) 및 제2배관(162)을 통해 각각 흐르는 시너와 포토레지스트 조성물의 온도를 일정하게 유지한다. 이어서, 상기 온도 조절 매체는 내측 배관(112)의 관통공들(112a)을 외측 배관으로 흐르며, 제3순환 배관(130)을 통해 제3저장조(124)에 다시 저장된다.
그러나, 이와는 반대로, 온도 조절 매체는 외측 배관(114)으로부터 내측 배관(112)으로 흐를 수도 있으며, 이 경우, 제2순환 배관(128)은 순환 펌프(122)와 외측 배관(114) 사이를 연결하며, 제3순환 배관(130)은 내측 배관(112)과 제3저장조(124) 사이를 연결할 수 있다.
제2순환 배관(128)에는 상기 온도 조절 매체의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(132)와, 상기 온도 조절 매체의 온도를 조절하기 위한 열교환기(134)와, 상기 온도 조절 매체의 유량을 조절하기 위한 제3밸브(136)가 설치될 수 있으며, 제어부(138)는 순환 펌프(122)와 온도 센서(132)와 열교환기(134) 및 제3밸브(136)에 연결되어 상기 온도 센서(132)에 의해 측정된 온도 조절 매체의 온도에 따라 제3밸브(136)의 개폐 정도 및 열교환기(134)의 동작을 제어할 수 있다.
상기 제1배관(142) 및 제2배관(162)을 통해 각각 흐르는 시너와 포토레지스 트 조성물은 내측 배관(112)을 통해 흐르는 온도 조절 매체에 의해 기 설정된 온도로 일정하게 유지될 수 있다. 예를 들면, 상기 시너와 포토레지스트 조성물은 각각 약 22℃ 내지 24℃ 정도의 온도로 일정하게 유지될 수 있다. 예를 들면, 상기 시너와 포토레지스트 조성물은 각각 23℃ 정도의 온도에서 일정하게 유지될 수 있다.
한편, 상기 포토레지스트 조성물은 광감성 수지와 용제를 포함할 수 있으며, 상기 시너로는 상기 포토레지스트 조성물의 용제와 동일한 물질이 사용될 수 있다.
또한, 도시되지는 않았으나, 상기 노즐 블록(108)은 노즐 블록(108)을 수직 및 수평 방향으로 이동시키기 위한 제2구동부(미도시)에 결합되어 있다. 상기 제2구동부로는 직교 좌표 로봇 또는 스카라(Selective Compliance Assembly Robot Arm; SCARA) 타입 로봇 등이 사용될 수 있다.
상기와 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 용액 공급 장치(100)를 이용하여 반도체 기판(10) 상에 포토레지스트 막을 코팅하는 방법을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 반도체 기판(10)이 이송 기구(미도시)에 의해 회전척(12) 상으로 이송되며, 회전척(12)은 이송된 반도체 기판(10)을 진공압을 이용하여 파지한다. 이때, 반도체 기판(10)의 중심은 회전척(12)의 중심축 상에 정렬되며, 제1노즐(102)과 제2노즐(104)은 반도체 기판(10)의 이송을 위하여 회전척(12)의 일측에 배치된다. 한편, 반도체 기판(10)의 온도와 반도체 기판(10)의 주변 온도는 일정하게 유지된다. 구체적으로, 반도체 기판(10)은 회전척(12) 상으로 이송되기 전, 소정의 온도(예를 들면, 약 23℃)로 조절되며, 포토레지스트 코팅 공정이 수행되는 챔버 내부의 온도 는 상기 반도체 기판(10)의 온도와 동일하게 유지된다.
반도체 기판(10)의 이송 후, 상기 제2구동부는 제1노즐(102)과 제2노즐(104)을 회전척(12) 상에 파지된 반도체 기판(10)의 중심 부위 상으로 이동시키며, 제1구동부(16)는 반도체 기판(10)을 기 설정된 회전 속도로 회전시키기 위하여 회전척(12)을 회전시킨다.
이어서, 반도체 기판(10)의 표면과 포토레지스트 조성물 사이의 부착력을 향상시키기 위하여 제1노즐(102)을 통해 반도체 기판(10) 상으로 시너가 공급된다. 예를 들면, 상기 시너는 약 80ml/m 정도의 유량으로 약 3초간 공급될 수 있다.
시너의 공급 후, 기 설정된 양의 포토레지스트 조성물이 제2노즐(104)을 통해 반도체 기판(10) 상으로 공급된다. 예를 들면, 300mm의 직경을 갖는 실리콘웨이퍼 상에 포토레지스트 막을 형성하기 위하여, 약 1.5cc 정도의 포토레지스트 조성물이 공급될 수 있다. 상기 반도체 기판(10)으로 공급된 포토레지스트 조성물은 원심력에 의하여 반도체 기판(10) 상에 균일한 두께로 코팅된다. 이때, 반도체 기판(10)의 회전 속도는 약 1500rpm 정도로 조절될 수 있다.
상기와 같이 시너의 온도는 온도 조절 매체의 순환에 의해 포토레지스트 조성물의 온도(예를 들면, 약 23℃)와 동일하게 유지될 수 있다. 따라서, 시너의 공급에 의하여 반도체 기판(10)의 표면 온도가 변화되지 않으므로, 반도체 기판(10) 상에 균일한 두께를 갖는 포토레지스트 막이 형성될 수 있다. 또한, 시너의 공급 후 포토레지스트 조성물의 공급을 위해 제1노즐(102) 및 제2노즐(104)을 이동시킬 필요가 없으므로, 포토레지스트 막을 형성하는데 소요되는 시간이 단축될 수 있다.
상기와 같이 반도체 기판(10) 상에 포토레지스트 막의 형성이 완료되면, 제1노즐(102) 및 제2노즐(104)은 상기 제2구동부의 동작에 의해 회전척(12)의 일측으로 이동되며, 반도체 기판(10)은 상기 이송 기구에 의해 회전척(12)으로부터 언로딩된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 용액 공급 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 본 발명의 다른 실시예에 따른 용액 공급 장치(200)는, 반도체 기판(10) 상에 시너를 공급하기 위한 제1노즐(202)과, 반도체 기판(10) 상에 포토레지스트 조성물을 공급하기 위한 제2노즐(204)과, 상기 시너 및 포토레지스트 조성물의 온도를 일정하게 유지하기 위한 온도 조절부(210)를 포함한다.
상기 반도체 기판(10)은 회전척(12) 상에 파지되며, 상기 회전척(12)은 회전축(14)을 통해 제1구동부(16)로부터 전달되는 회전력에 의해 회전된다. 상기 시너를 수용하기 위한 내부 공간(206)을 갖는 노즐 블록(208)은 상기 회전척(12)의 상부에 배치되며, 제1노즐(202)은 노즐 블록(208)의 하부면(208a)으로부터 하방으로 연장한다. 또한, 제1노즐(202)은 노즐 블록(208)의 내부 공간(206)과 연통되어 있으며, 제2노즐(204)은 내부 공간(206)과 제1노즐(202) 내에 배치된다. 구체적으로, 제2노즐(204)은 내부 공간(206)을 한정하는 천장면(206a)으로부터 내부 공간(206)과 제1노즐(202)을 통해 하방으로 연장한다.
노즐 블록(208)에는 시너를 공급하기 위한 제1공급부(240)와 포토레지스트 조성물을 공급하기 위한 제2공급부(260)가 연결된다. 구체적으로, 상기 노즐 블록 (208)의 상부면(208b)에는 시너가 흐르는 제1유로를 제공하기 위한 제1배관(242)과 포토레지스트 조성물이 흐르는 제2유로를 제공하기 위한 제2배관(262)이 제1연결 부재(244)와 제2연결 부재(264)에 의해 각각 결합되어 있다.
제1배관(242)은 상기 시너를 저장하기 위한 제1저장조(246)와 노즐 블록(208) 사이를 연결하며, 제1저장조(246)에 저장된 시너를 제1배관(242)을 통해 공급하기 위한 제1펌프(248)와 시너의 공급 유량을 조절하기 위한 제1밸브(250)가 제1배관(242) 상에 설치된다. 제2노즐(204)과 상기 포토레지스트 조성물을 저장하기 위한 제2저장조(266) 사이는 제2배관(262)과 제3배관(268)에 의해 연결된다. 구체적으로, 제2배관(262)은 제2노즐(204)과 버퍼 탱크(270) 사이를 연결하며, 제3배관(268)은 제2저장조(266)와 버퍼 탱크(270) 사이를 연결한다. 제2배관(262)에는 포토레지스트 조성물의 유량을 조절하기 위한 제2밸브(272)가 설치되며, 제3배관(268)에는 제2펌프(274)와 필터(276)가 설치된다.
상기와 같은 구성 요소들에 대한 추가적인 상세 설명은 도 1을 참조하여 기 설명된 바와 유사하므로 생략한다.
온도 조절부(210)는 제1배관(242)을 흐르는 시너와 제2배관(262)을 흐르는 포토레지스트 조성물의 온도를 서로 동일한 온도로 일정하게 유지하기 위한 온도 조절 매체를 순환시킨다. 상기 온도 조절 매체로는 물이 사용될 수 있으며, 제1배관(242) 및 제2배관(262)을 감싸도록 배치되는 제3배관(212)을 통해 순환된다.
구체적으로, 제3배관(212)은 노즐 블록(208)의 상부면(208b)에 결합되며, 제1배관(242)과 제2배관(262)은 제3배관(212) 내에 배치된다. 또한, 제3배관(212)의 하단부에는 환형 플랜지(214)가 연결되어 있으며, 상기 환형 플랜지(214)는 다수의 볼트들(216)에 의해 노즐 블록(208)에 결합된다.
상기 온도 조절 매체의 순환을 위해 매체 순환부(220)는 제3배관(212)의 하부와 상부에 연결되어 있다. 구체적으로, 매체 순환부(220)는 상기 온도 조절 매체를 순환시키기 위한 순환 펌프(222)와, 상기 온도 조절 매체를 저장하기 위한 제3저장조(224)와, 이들 사이를 연결하기 위한 다수의 순환 배관들(226, 228, 230)을 포함한다.
제1순환 배관(226)은 제3저장조(224)와 순환 펌프(222) 사이를 연결하며, 제2순환 배관(228)은 순환 펌프(222)와 제3배관(212)의 상부 사이를 연결하며, 제3순환 배관(230)은 제3배관(212)의 하부와 제3저장조(224) 사이를 연결한다. 상기 온도 조절 매체는 순환 펌프(222)의 작동에 의해 제3저장조(224)로부터 제1 및 제2순환 배관들(226, 228)을 통해 제3배관(212)의 상부로부터 하부로 흐르며, 제3배관(212) 내에 배치된 제1배관(242) 및 제2배관(262)을 통해 각각 흐르는 시너와 포토레지스트 조성물의 온도를 일정하게 유지한다. 이어서, 상기 온도 조절 매체는 제3순환 배관(230)을 통해 제3저장조(224)에 다시 저장된다.
그러나, 이와는 반대로, 온도 조절 매체는 제3배관(212)의 하부로부터 상부로 흐를 수도 있으며, 이 경우, 제2순환 배관(228)은 순환 펌프(222)와 제3배관(212)의 하부 사이를 연결하며, 제3순환 배관(230)은 제3배관(212)의 상부와 제3저장조(224) 사이를 연결할 수 있다.
제2순환 배관(228)에는 상기 온도 조절 매체의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(232)와, 상기 온도 조절 매체의 온도를 조절하기 위한 열교환기(234)와, 상기 온도 조절 매체의 유량을 조절하기 위한 제3밸브(236)가 설치될 수 있으며, 제어부(238)는 상기 온도 센서(232)에 의해 측정된 온도 조절 매체의 온도에 따라 제3밸브(236)의 개폐 정도 및 열교환기(234)의 동작을 제어할 수 있다.
상기 제1배관(242) 및 제2배관(262)을 통해 각각 흐르는 시너와 포토레지스트 조성물은 제3배관(212)을 통해 흐르는 온도 조절 매체에 의해 기 설정된 온도로 일정하게 유지될 수 있다. 예를 들면, 상기 시너와 포토레지스트 조성물은 각각 약 22℃ 내지 24℃ 정도의 온도로 일정하게 유지될 수 있으며, 구체적으로 상기 시너와 포토레지스트 조성물은 각각 23℃ 정도의 온도에서 일정하게 유지될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 반도체 기판 상으로 공급되는 시너의 온도와 포토레지스트의 온도는 온도 조절 매체의 순환에 의해 일정하게 유지될 수 있다. 따라서, 반도체 기판 상에 향상된 두께 균일도를 갖는 포토레지스트 막을 형성할 수 있다.
또한, 시너를 공급하기 위한 제1노즐 내에 포토레지스트 조성물을 공급하기 위한 제2노즐이 배치되므로, 시너의 공급과 포토레지스트 조성물의 공급 사이에 제1노즐 및 제2노즐을 이동시킬 필요가 없다. 따라서, 반도체 기판 상에 포토레지스트 막을 형성하는데 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영 역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (21)

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  11. 시너를 수용하기 위한 내부 공간을 갖는 노즐 블록;
    상기 노즐 블록의 하부면으로부터 하방으로 연장하며, 상기 내부 공간에 수용된 시너를 기판 상으로 공급하기 위한 제1노즐;
    상기 내부 공간의 천장면으로부터 상기 내부 공간 및 상기 제1노즐을 통해 하방으로 연장하며, 상기 기판 상으로 포토레지스트 조성물을 공급하기 위한 제2노즐;
    상기 노즐 블록의 상부면에 결합되어 상기 시너를 상기 내부 공간으로 제공하기 위하여 상기 내부 공간과 연결되는 제1공급부; 및
    상기 노즐 블록의 상부면에 결합되어 상기 포토레지스트 조성물을 제공하기 위하여 상기 제2노즐과 연결되는 제2공급부를 포함하는 용액 공급 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1공급부는,
    상기 시너를 저장하기 위한 저장조;
    상기 저장조와 상기 노즐 블록 사이를 연결하기 위한 배관; 및
    상기 시너를 상기 내부 공간으로 제공하기 위하여 상기 배관에 설치된 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 용액 공급 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1공급부는 상기 시너의 유량을 조절하기 위하여 상기 배관에 설치된 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용액 공급 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제2공급부는,
    포토레지스트 조성물을 저장하기 위한 저장조;
    상기 포토레지스트 조성물에 포함된 기포를 제거하기 위하여 상기 포토레지스트 조성물을 임시 저장하기 위한 버퍼 탱크;
    상기 저장조와 상기 버퍼 탱크 사이를 연결하기 위한 제1배관;
    상기 버퍼 탱크와 상기 노즐 블록 사이를 연결하기 위한 제2배관; 및
    상기 포토레지스트 조성물을 제공하기 위하여 상기 제1배관에 설치된 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 용액 공급 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2공급부는, 상기 포토레지스트 조성물에 포함된 불순물을 제거하기 위하여 상기 제1배관에 설치된 필터; 및
    상기 포토레지스트 조성물의 유량을 조절하기 위하여 상기 제2배관에 설치된 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용액 공급 장치.
  16. 기판 상으로 시너를 공급하기 위한 제1노즐;
    상기 제1노즐 내에 배치되어 상기 기판 상으로 포토레지스트 조성물을 공급하기 위한 제2노즐;
    상기 제1노즐과 연결되어 상기 시너가 흐르는 제1유로를 제공하기 위한 제1배관;
    상기 제2노즐과 연결되어 상기 포토레지스트 조성물이 흐르는 제2유로를 제공하기 위한 제2배관; 및
    상기 제1배관과 상기 제2배관을 감싸도록 배치된 내측 배관과, 상기 내측 배관을 감싸도록 배치된 외측 배관과, 상기 제1배관을 통해 흐르는 시너와 상기 제2배관 통해 흐르는 포토레지스트 조성물을 서로 동일한 온도로 유지하기 위하여 상기 내측 배관과 상기 외측 배관을 통해 온도 조절 매체를 순환시키기 위한 매체 순환부를 포함하는 온도 조절부를 포함하는 용액 공급 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 매체 순환부는,
    상기 온도 조절 매체를 순환시키기 위한 순환 펌프;
    상기 온도 조절 매체를 저장하기 위한 저장조;
    상기 저장조와 상기 순환 펌프 사이를 연결하기 위한 제1순환 배관;
    상기 순환 펌프와 상기 내측 및 외측 배관들 중 하나 사이를 연결하기 위한 제2순환 배관; 및
    상기 내측 및 외측 배관들 중 나머지 하나와 상기 저장조 사이를 연결하기 위한 제3순환 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 용액 공급 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 온도 조절 매체의 온도를 측정하기 위한 온도 센서;
    상기 온도 조절 매체의 유량을 조절하기 위한 밸브;
    상기 온도 조절 매체의 온도를 조절하기 위한 열교환기; 및
    상기 온도 센서에 의해 측정된 온도 조절 매체의 온도에 따라 상기 밸브의 개폐 정도와 상기 열교환기의 동작을 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용액 공급 장치.
  19. 기판 상으로 시너를 공급하기 위한 제1노즐;
    상기 제1노즐 내에 배치되어 상기 기판 상으로 포토레지스트 조성물을 공급하기 위한 제2노즐;
    상기 제1노즐과 연결되어 상기 시너가 흐르는 제1유로를 제공하기 위한 제1배관;
    상기 제2노즐과 연결되어 상기 포토레지스트 조성물이 흐르는 제2유로를 제공하기 위한 제2배관; 및
    상기 제1배관과 상기 제2배관을 감싸도록 배치된 제3배관과, 상기 제1배관을 통해 흐르는 시너와 상기 제2배관 통해 흐르는 포토레지스트 조성물을 서로 동일한 온도로 유지하기 위하여 상기 제3배관을 통해 온도 조절 매체를 순환시키기 위한 매체 순환부를 포함하는 온도 조절부를 포함하는 용액 공급 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 매체 순환부는,
    상기 온도 조절 매체를 순환시키기 위한 순환 펌프;
    상기 온도 조절 매체를 저장하기 위한 저장조; 및
    상기 제3배관과 상기 순환 펌프 및 상기 저장조 사이를 각각 연결하기 위한 순환 배관들을 포함하는 것을 특징으로 하는 용액 공급 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 온도 조절 매체의 온도를 측정하기 위한 온도 센서;
    상기 온도 조절 매체의 유량을 조절하기 위한 밸브;
    상기 온도 조절 매체의 온도를 조절하기 위한 열교환기; 및
    상기 온도 센서에 의해 측정된 온도 조절 매체의 온도에 따라 상기 밸브의 개폐 정도와 상기 열교환기의 동작을 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용액 공급 장치.
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