KR100742965B1 - 반도체 제조용 현상장치 및 현상 방법 - Google Patents

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Abstract

현상액 분사 노즐의 비사용시에 상기 노즐을 세정함으로써, 포토레지스트 레지듀 또는 파티클로 인해 후속 웨이퍼에 포토 블록 결함 및 현상 불량이 발생되는 것을 방지한 반도체 제조용 현상장치 및 현상 방법을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 현상장치는, 작업 위치와 대기 위치를 왕복 이동하면서 웨이퍼의 표면에 현상액을 공급하는 현상액 공급 노즐; 및 상기 현상액 공급 노즐이 대기 위치에 위치할 때 상기 현상액 공급 노즐을 세정하는 세정부를 포함하며, 상기 세정부는 상기 현상액 공급 노즐의 대기 위치에 설치되는 배스(bath)와, 상기 현상액 공급 노즐을 향해 세정액을 분사하는 세정액 분사 노즐과, 세정액 분사 노즐에 연결되는 세정액 라인과, 상기 분사된 세정액을 건조시키기 위한 가스 분사 노즐과, 가스 분사 노즐에 연결되는 가스 라인을 포함한다.
현상, 현상액, 파티클, 세정, 질소, 케미칼 어택, 포토 블록 결함, 레지듀

Description

반도체 제조용 현상장치 및 현상 방법{DEVELOPEMENT APPARATUS AND METHOD FOR FABRICATING SEMICONDUCTOR DEVICE}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 현상장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 배스의 평면도이다.
도 3은 도 1의 현상장치를 이용한 현상 방법을 나타내는 공정 블록도이다.
본 발명은 반도체 제조용 현상장치 및 현상 방법에 관한 것으로, 특히 현상액 분사 노즐의 비사용시에 상기 노즐을 세정함으로써, 포토레지스트 레지듀(residue) 또는 파티클(particle)로 인해 후속 웨이퍼에 포토 블록 결함(photo block defect) 및 현상 불량이 발생되는 것을 방지한 반도체 제조용 현상장치 및 현상 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제품을 생산하기 위해서는 매우 정밀한 반도체 제조 공정은 물론, 반도체 제조 공정을 수행하는 반도체 제조 설비를 필요로 한다.
상기 반도체 제조 설비는 크게 선행 반도체 제조 설비와 후속 반도체 제조 설비로 구분할 수 있는 바, 선행 반도체 제조 설비는 순수 실리콘 웨이퍼에 반도체 박막 패턴을 형성하기 위한 선행 공정인 사진 공정을 수행하고, 후속 반도체 제조 설비는 웨이퍼에 패터닝된 포토레지스트 박막을 매개로 웨이퍼에 소정의 특성을 갖는 불순물을 주입하는 이온 주입 공정, 이미 형성된 반도체 박막을 식각하여 패터닝하는 식각 공정, 웨이퍼에 소정 박막을 부가하는 증착 공정, 미세 박막 회로 패턴을 연결하는 메탈 공정 등을 수행한다.
이 중에서, 선행 반도체 제조 설비의 사진(photolithography) 공정은 세척 및 건조를 마친 웨이퍼의 표면에 PR(Photoresist)을 균일하게 도포하고, 그 위에 소정의 레이아웃으로 형성된 포토마스크상의 특정 패턴에 따라 노광 공정을 수행하며, 이렇게 노광된 PR층의 불필요한 부위를 현상액을 이용하여 제거하고, 잔류하는 현상액을 세정하는 공정을 포함한다.
이러한 사진 공정중 현상 공정을 수행하는 종래의 현상장치는 일반적으로 컵의 내측에 설치되어 웨이퍼를 안착하는 진공척을 포함한다.
진공척의 상측으로 소정 거리 이격된 위치에는 웨이퍼의 불필요한 PR층을 선택적으로 제거하기 위한 현상액 공급 노즐이 이동 가능하게 설치되고, 진공척의 상측으로는 잔류하는 현상액을 세정하기 위한 세정액(순수 등)을 공급하는 세정액 공급 노즐이 설치된다.
이러한 구성의 현상장치는 다음과 같이 작동된다.
포토마스킹 공정을 거친 웨이퍼가 진공척의 상면에 안착된 후 진공 펌프와 연결된 흡입구를 통해 진공척의 상면에 흡착 고정되면, 웨이퍼가 고정된 진공척은 공정이 끝날 때까지 고속 회전을 하게 되며, 이때 현상액 공급 노즐이 수평 방향으 로 움직이며 소정 시간동안 현상액을 분사하게 된다.
여기에서, 상기 현상액 공급 노즐에는 통상 복수, 예컨대 100여개의 현상액 분출구를 구비한다.
현상액 분사가 종료되면 상기 현상액 공급 노즐은 대기 위치로 이송되어지고, 소정 시간이 경과되면 세정액 공급 노즐을 통해서 세정액이 분사되며, 분해된 PR층의 불필요한 부위와 현상액의 잔량은 상기 분사된 세정액으로 인해 제거된다.
그런데, 상기한 구성의 현상장치에 의하면, 현상액 공급 노즐로부터 현상액이 웨이퍼를 향해 분사될 때, 분사되는 반동력에 의해 웨이퍼에 존재하는 파티클(particle) 또는 PR 레지듀(residue)가 현상액 공급 노즐에 부착된다.
따라서, 종래의 현상장치는 상기 노즐에 부착된 파티클 또는 레지듀가 후속 웨이퍼의 표면으로 낙하하여 포토 블록 결함(photo block defect)이 발생되거나, 또는 현상 불량이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 현상액 분사 노즐의 비사용시에 상기 노즐 단부에 부착된 파티클 및 레지듀를 제거함으로써, 포토 블록 결함 및 현상 불량이 발생되는 것을 방지한 반도체 제조용 현상장치 및 현상 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
작업 위치와 대기 위치를 왕복 이동하면서 웨이퍼의 표면에 현상액을 공급하 는 현상액 공급 노즐; 및
상기 현상액 공급 노즐이 대기 위치에 위치할 때 상기 현상액 공급 노즐을 세정하는 세정부
를 포함하는 반도체 제조용 현상장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 세정부는 상기 현상액 공급 노즐의 대기 위치에 설치되는 배스(bath)와, 상기 현상액 공급 노즐을 향해 세정액을 분사하는 세정액 분사 노즐과, 세정액 분사 노즐에 연결되는 세정액 라인과, 상기 분사된 세정액을 건조시키기 위한 가스 분사 노즐과, 가스 분사 노즐에 연결되는 가스 라인을 포함한다.
상기한 세정부는 상기 세정액 라인상에 설치되는 에어 작동식 온/오프 밸브와, 에어 라인상에 설치되며 상기 온/오프 밸브를 조정하기 위한 에어 공급을 조절하는 제1 솔레노이드 밸브와, 상기 가스 라인상에 설치되어 가스 공급을 조절하는 제2 솔레노이드 밸브를 포함한다.
또한, 상기 세정부는 세정액 라인 및 가스 라인상에 각각 설치되는 압력 조정용 레귤레이터(regulator)와, 압력 표시용 게이지(guage)와, 유량 조정용 플로우미터(flow meter) 및 여과 필터를 더욱 포함한다.
그리고, 상기 가스 라인을 통해서는 질소 가스가 공급되며, 세정액 라인을 통해서는 순수가 공급된다.
그리고, 상기한 구성의 현상장치를 이용하여 웨이퍼를 현상하는 현상 방법은,
상기 현상액 공급 노즐의 위치를 감지하는 단계;
상기 현상액 공급 노즐의 위치가 대기 위치로 감지되면 상기 세정액 분사 노즐에 세정액을 공급하여 상기 현상액 공급 노즐을 세정하는 단계; 및
상기 가스 분사 노즐에 가스를 공급하여 상기 세정액을 건조시키는 단계
를 포함한다.
보다 구체적으로는 현상액 공급 노즐이 대기 위치에 위치되면 제1 솔레노이드 밸브를 작동시켜 에어 작동식 온/오프 밸브를 온시킴으로써 세정액을 세정액 분사 노즐을 통해 현상액 공급 노즐로 분사하여 세정 작업을 실시하며, 세정액에 의한 세정 작업이 종료되면 제2 솔레노이드 밸브를 작동시켜 가스를 가스 분사 노즐을 통해 현상액 공급 노즐로 분사함으로써 세정액 건조 공정을 실시한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 현상장치의 개략적인 구성도를 도시한 것이고, 도 2는 도 1에 도시한 배스의 평면도를 도시한 것이며, 도 3은 도 1의 현상장치를 이용한 현상 방법을 나타내는 공정 블록도를 도시한 것이다.
도시하지는 않았지만, 현상장치는 상측이 개구된 일정 공간의 컵과, 컵의 내측에 설치되어 웨이퍼를 회전 가능하게 지지하는 웨이퍼 척과, 상기 웨이퍼를 향해 현상액을 공급하는 현상액 공급 노즐(10)을 포함한다.
상기 웨이퍼 척은 진공 수단에 의해 형성된 진공압에 의해 웨이퍼를 진공 흡착할 수 있는 진공척으로 구성할 수 있으며, 이 척은 하측에 설치된 구동 모터에 의해 회전 구동할 수 있다.
그리고, 현상액 공급 노즐(10)은 웨이퍼 상측의 작업 위치(미도시함)와, 배스(bath)(20)에 배치되는 대기 위치로 이송되기 위해 이송부(12)에 설치된다.
도 1에는 상기 현상액 공급 노즐(10)이 대기 위치에 위치된 상태를 도시하였다.
그리고, 상기 배스(20)에는 현상액 공급 노즐(10)을 향해 세정액, 예컨대 순수를 분사하는 세정액 분사 노즐(32)과, 상기 현상액 공급 노즐(10)을 향해 가스, 예컨대 질소 가스를 분사하는 가스 분사 노즐(42)이 설치된다.
여기에서, 상기 세정액 분사 노즐(32)은 세정액 라인(34)에 연결되고, 가스 분사 노즐(42)은 가스 라인(44)에 연결된다.
세정액 라인(34)에는 에어 작동식 온/오프 밸브(V)와, 압력 조정용 레귤레이터(R1)와, 압력 표시용 게이지(G1)와, 유량 조정용 플로우미터(FM1) 및 여과 필터(F1)가 각각 설치된다.
상기 에어 작동식 온/오프 밸브(V)는 에어 라인(52)에도 연결되며, 에어 라인(52)에는 온/오프 밸브(V)를 작동하기 위한 제1 솔레노이드 밸브(SV1)와, 에어 스피드 컨트롤러(SC)가 설치된다.
상기 제1 솔레노이드 밸브(SV1)는 제1 보드(62)에 전기적으로 연결되고, 제1 보드(62)는 중계 보드(64)에 전기적으로 연결되며, 중계 보드(64)는 상기한 제1 보드(62) 외에도 제2 보드(66)에 전기적으로 연결된다.
여기에서, 상기 제2 보드(66)는 현상액 공급 노즐(10)의 위치를 감지하여 중 계 보드(64)로 신호를 출력하며, 제1 보드(62)는 중계 보드(64)로부터의 신호에 따라 상기 제1 솔레노이드 밸브(SV1)을 작동시킨다.
그리고, 가스 라인(44)에는 제2 솔레노이드 밸브(SV2)와, 압력 조정용 레귤레이터(R2)와, 압력 표시용 게이지(G2)와, 유량 조정용 플로우미터(FM2) 및 여과 필터(F2)가 각각 설치되며, 제2 솔레노이드 밸브(SV2)는 중계 보드(64)에 전기적으로 연결된 제3 보드(68)로부터의 전기적 신호에 따라 작동된다.
이하, 상기한 구성의 현상장치를 이용한 현상 방법을 설명하면 다음과 같다.
PR이 도포되어 감광된 상태의 웨이퍼가 웨이퍼 척에 안착되어 진공 작용에 의해 흡착 고정되면, 현상액 공급 노즐(10)이 웨이퍼의 상면에 현상액을 분사하여 현상 작업을 실시하고, 현상액 분사가 종료되면 현상액 공급 노즐(10)은 대기 위치인 배스(20)로 이동한다.
이때, 상기 현상액 공급 노즐(10)이 대기 위치로 이송된 것이 제2 보드(66)에 의해 감지되면, 제2 보드(66)는 중계 보드(64)에 신호를 출력하게 되고, 중계 보드(64)는 제1 보드(62)에 신호를 출력하여 제1 솔레노이드 밸브(SV1)를 작동시키게 된다.
이에 따라, 에어 라인(52)상의 에어가 에어 작동식 온/오프 밸브(V)에 공급되어 상기 밸브(V)가 온되고, 세정액 라인(34)상의 세정액이 세정액 분사 노즐(62)을 통해 현상액 공급 노즐(10)로 분사된다.
상기 세정액을 이용한 세정 작업이 종료되면, 제3 보드(68)는 전기적 신호를 출력하여 제2 솔레노이드 밸브(SV2)를 작동시키게 되고, 제2 솔레노이드 밸브(SV2) 의 작동에 따라 가스 라인(44)상의 가스가 가스 분사 노즐(42)을 통해 현상액 공급 노즐(10)로 분사되어 상기 세정액이 건조된다.
이러한 구성의 현상 방법에 의하면, 현상액 공급 노즐(10)에 부착되는 파티클 및 레지듀를 효과적으로 제거할 수 있다.
그리고, 상기한 현상 방법은 세정액 공급 노즐이 대기 위치에 위치될 때마다 매번 실시할 수도 있고, 일정한 주기로 실시할 수도 있다.
한편, 현상이 완료된 웨이퍼가 후속 공정을 진행하기 위해 이송되면, 웨이퍼 척에는 후속 웨이퍼가 안착되며, 현상액 공급 노즐(10)이 작업 위치로 이송된다.
이상에서 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 현상액 공급 노즐이 대기 위치에 위치되는 동안에 노즐 단부의 파티클 및 레지듀 제거 작업이 이루어지므로, 상기 파티클 및 레지듀로 인해 발생되는 후속 웨이퍼의 포토 블록 결함 및 현상 불량을 효과적으로 제거할 수 있는 이점이 있다.

Claims (7)

  1. 작업 위치와 대기 위치를 왕복 이동하면서 웨이퍼의 표면에 현상액을 공급하는 현상액 공급 노즐; 및
    세정액을 공급하는 세정액 라인, 세정액 건조용 가스를 공급하는 가스라인, 상기 세정액 라인상에 설치되는 에어 작동식 온/오프 밸브, 상기 온/오프 밸브를 조정하기 위한 에어 공급을 조절하는 제1 솔레노이드 밸브, 상기 가스 라인상에 설치되어 가스 공급을 조절하는 제2 솔레노이드 밸브를 포함하여, 상기 현상액 공급 노즐이 대기 위치에 위치할 때 상기 현상액 공급 노즐을 세정하는 세정부를 포함하는 반도체 제조용 현상장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 세정부는 상기 현상액 공급 노즐의 대기 위치에 설치되는 배스(bath);
    상기 세정액 라인과 연결되어 상기 현상액 공급 노즐을 향해 세정액을 분사하는 세정액 분사 노즐; 및
    상기 가스 라인과 연결되어 상기 세정액 건조용 가스를 분사하는 가스 분사 노즐을 포함하는 반도체 제조용 현상장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 세정부는 세정액 라인 및 가스 라인상에 각각 설치되는 압력 조정용 레귤레이터(regulator)와, 압력 표시용 게이지(guage)와, 유량 조정용 플로우미터(flow meter) 및 여과 필터를 포함하는 반도체 제조용 현상장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 라인을 통해서는 질소 가스가 공급되는 반도체 제조용 현상장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 세정액 라인을 통해서는 순수가 공급되는 반도체 제조용 현상장치.
  7. 제 1항, 제 2항, 제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 기재된 반도체 제조용 현상장치를 이용한 현상 방법으로서,
    상기 현상액 공급 노즐의 위치를 감지하는 단계;
    상기 현상액 공급 노즐의 위치가 대기 위치로 감지되면 상기 세정액 라인을 통하여 공급된 세정액으로 상기 현상액 공급 노즐을 세정하는 단계; 및
    상기 가스 라인을 통하여 공급된 세정액 건조용 가스로 상기 세정액을 건조시키는 단계를 포함하는 반도체 제조용 현상 방법.
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