KR100769646B1 - 노즐 모니터링부를 갖는 포토레지스트 도포 장치 및 이를이용한 포토레지스트 도포 방법 - Google Patents

노즐 모니터링부를 갖는 포토레지스트 도포 장치 및 이를이용한 포토레지스트 도포 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 포토레지스트 도포 장치는 노즐 어셈블리의 끝단에 위치하는 노즐의 형태나 토출량을 모니터링하기 위해 포토레지스트 코팅부의 외부에 위치하는 카메라와, 카메라에서 모니터링된 데이터를 전기적 신호로 처리할 수 있는 제어부를 포함한다. 카메라는 노즐에 입사광을 출력할 수 있는 광원과, 노즐에서 반사된 반사광을 수신할 수 있는 렌즈와, 수신된 반사광을 이용하여 노즐을 모니터링하여 제어부로 전기적 신호를 출력할 수 있는 카메라 제어부를 포함한다. 제어부에서 처리된 전기적 신호는 유체 제어 밸브에 피드백하여 노즐 어셈블리의 노즐에서 토출되는 포토레지스트의 흐름을 조절한다.

Description

노즐 모니터링부를 갖는 포토레지스트 도포 장치 및 이를 이용한 포토레지스트 도포 방법{Photoresist coating apparatus having nozzle monitoring unit and method for suppling photoresist using the same}
도 1은 본 발명에 의해 노즐 모니터링부를 갖는 포토레지스트 도포 장치의 개념(concept)을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따라 노즐 모니터링부를 갖는 포토레지스트 도포 장치의 일 예를 개략적으로 구성한 구성도이다.
도 3은 도 2의 카메라의 장착 위치 및 그 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 유체 제어 밸브의 일 예를 확대하여 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 4의 유체 제어 밸브의 동작 관계를 설명하기 위한 개략도이다.
도 7은 본 발명에 의한 포토레지스트 도포 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8 및 도 9는 도 7의 포토레지스트 도포 방법을 설명하기 위해 도시한 포토레지스트 도포 장치의 사시도이다.
도 10 내지 도 13은 본 발명에 의한 포토레지스트 도포 장치를 이용하여 1차 모니터링이 가능한 노즐 어셈블리의 예들을 확대하여 도시한 도면이다.
도 14 내지 도 15는 본 발명에 의한 포토레지스트 도포 장치를 이용하여 2차 모니터링이 가능한 노즐 어셈블리의 예들을 확대하여 도시한 도면이다.
본 발명은 집적 회로 반도체 소자의 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 포토레지스트(photoresist: PR)를 반도체 웨이퍼 상에 도포할 수 있는 포토레지스트 도포 장치 및 포토레지스트 도포 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 집적 회로 반도체 소자의 제조과정에서 반도체 웨이퍼 상의 특정막에 패턴(pattern)을 형성시키기 위하여 리소그래피(lithography) 공정을 수행한다. 이러한 리소그래피 공정은 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포한 후, 노광 및 현상하는 공정이다. 따라서, 상기 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하기 위하여, 상기 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하는 포토레지스트 도포 장치가 필요하다.
한편, 집적 회로 반도체 소자의 집적도가 높아짐에 따라 반도체 웨이퍼 상에 도포(공급)되는 포토레지스트의 토출량이 정밀하게 제어되어야 한다. 그런데, 종래의 포토레지스트 도포 장치는 다양한 원인, 예컨대 포토레지스트를 도포하기 위한 펌프의 압력 변화, 각종 밸브의 온오프를 위하여 공급되는 공기압의 변화, 노즐부의 오염 등으로 계속적으로 반도체 웨이퍼 상에 토출되는 포토레지스트의 양이 정확하지 못하게 된다.
이렇게 반도체 웨이퍼 상에 토출되는 포토레지스트의 양이 정확하지 않게 되면, 반도체 웨이퍼 상에 도포되는 포토레지스트막의 두께가 일정하지 않게 된다. 포토레지스트막의 두께가 일정하지 않은 상태로 노광 및 현상 공정을 할 경우, 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트 패턴을 균일하게 형성하지 못할 뿐만 아니라, 심할 경우 포토레지스트 도포 및 노광 공정을 다시 하거나 사용된 반도체 웨이퍼를 버려야 한다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반도체 웨이퍼 상에 토출되는 포토레지스트의 토출량을 모니터링하고 정밀하게 제어할 수 있는 포토레지스트 도포 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 포토레지스트 도포 장치를 이용한 포토레지스트 도포 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 예에 의한 포토레지스트 도포 장치는 포토레지스트를 공급할 수 있는 포토레지스트 공급부와, 상기 포토레지스트 공급부에 연결되어 포토레지스트의 흐름을 조절하는 유체 제어부와, 상기 유체 제어부에는 연결되어 포토레지스트 코팅부의 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트를 토출할 수 있는 노즐을 포함하는 노즐부를 포함한다.
더하여, 본 발명의 포토레지스트 도포 장치는 상기 노즐부를 구성하는 노즐의 형태나 토출량을 모니터링할 수 있는 모니터링할 수 있는 노즐 모니터링부와, 상기 노즐 모니터링부에서 모니터링된 데이터를 전기적 신호로 처리할 수 있는 제어부를 포함한다. 이에 따라, 상기 제어부에서 처리된 전기적 신호는 상기 유체 제어부에 피드백하여 상기 노즐부에서 토출되는 포토레지스트의 흐름을 조절할 수 있다.
상기 노즐 모니터링부는 카메라로 구성될 수 있다. 상기 노즐 모니터링부는 상기 노즐의 위치 이탈 여부, 오염 여부, 기포 발생 여부나, 상기 노즐 내에 포함된 포토레지스트 흘림 길이나 흡입 높이, 상기 노즐을 통한 상기 포토레지스트의 토출 시간이나 토출 지연 시간을 모니터링할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 예에 의한 포토레지스트 도포 장치는 포토레지스트가 공급되는 포토레지스트 공급 라인과, 상기 포토레지스트 공급 라인에 연결되어 포토레지스트의 흐름을 조절하는 유체 제어 밸브와, 상기 유체 제어 밸브 후단의 상기 포토레지스트 공급 라인에 연결되고, 포토레지스트 코팅부의 반도체 웨이퍼의 중앙 상부에 노즐이 위치하여 포토레지스트를 토출할 수 있는 노즐 어셈블리를 포함한다.
더하여, 본 발명의 포토레지스트 도포 장치는 상기 노즐 어셈블리의 끝단에 위치하는 노즐의 형태나 토출량을 모니터링하기 위해 상기 포토레지스트 코팅부의 외부에 위치하는 카메라와, 상기 카메라에서 모니터링된 데이터를 전기적 신호로 처리할 수 있는 제어부를 포함한다. 상기 카메라는 상기 노즐에 입사광을 출력할 수 있는 광원과, 상기 노즐에서 반사된 반사광을 수신할 수 있는 렌즈와, 상기 수신된 반사광을 이용하여 상기 노즐을 모니터링하여 상기 제어부로 전기적 신호를 출력할 수 있는 카메라 제어부를 포함한다. 상기 제어부에서 처리된 전기적 신호는 상기 유체 제어 밸브에 피드백하여 상기 노즐 어셈블리의 노즐에서 토출되는 포토레지스트의 흐름을 조절한다.
상기 카메라는 상기 노즐의 위치 이탈 여부, 오염 여부, 기포 발생 여부나, 상기 노즐 내에 포함된 포토레지스트 흘림 길이나 흡입 높이, 상기 노즐을 통한 상기 포토레지스트의 토출 시간이나 토출 지연 시간을 모니터링할 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 포토레지스트 도포 방법은 포토레지스트 코팅부의 척에 반도체 웨이퍼를 로딩한 후, 상기 포토레지스트 코팅부의 척의 중앙 상부에 노즐이 위치하도록 노즐 어셈블리를 이동시킨다. 상기 노즐 어셈블리의 노즐의 형태를 카메라를 이용하여 1차 모니터링한다. 상기 1차 모니터링은 상기 노즐의 위치 이탈, 오염 여부, 기포 발생 여부나, 포토레지스트 흘림 길이나 흡입 높이를 모니터링한다.
상기 노즐 어셈블리의 노즐을 통하여 상기 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하면서 상기 카메라를 이용하여 상기 포토레지스트의 토출량을 2차 모니터링한다. 상기 2차 모니터링은 상기 노즐을 통한 상기 포토레지스트의 토출 시간이나 토출 지연 시간을 모니터링한다. 상기 카메라에서 상기 1차 및 2차 모니터링된 데이터를 제어부에서 전기적 신호로 처리하고 이를 유체 제어 밸브로 입력하여 상기 포토레지스트 코팅부의 반도체 웨이퍼 상에 공급되는 포토레지스트의 흐름을 조절한다.
이상과 같이 본 발명은 노즐 모니터링부를 구비하여 반도체 웨이퍼 상에 토출되는 포토레지스트의 토출량을 정밀하게 제어할 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예들에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다. 이하 각 도면들에서 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 의해 노즐 모니터링부를 갖는 포토레지스트 도포 장치의 개념(concept)을 설명하기 위한 블록도이다.
구체적으로, 본 발명의 포토레지스트 도포 장치를 포토레지스트를 도포할 수 있는 포토레지스트 공급부(100), 예컨대 포토레지스트 저장 탱크, 포토레지스트 공급 라인 및 포토레지스트 펌프 등을 포함한다. 상기 포토레지스트 공급부(100)에는 유체 제어부(200), 예컨대 유체 제어 밸브가 연결되어 공급되는 포토레지스트의 흐름, 즉 온오프(on/off)나 공급량을 조절한다. 상기 유체 제어부(200)에는 포토레지스트 코팅부(400)의 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트를 토출할 수 있게 노즐부(300), 예컨대 노즐을 포함하는 노즐 어셈블리가 연결되어 있다.
그리고, 본 발명의 포토레지스트 도포 장치는 상기 노즐부(300)를 모니터링할 수 있는 노즐 모니터링부(500), 예컨대 카메라를 구비한다. 상기 노즐 모니터링부(500)는 상기 노즐부(300)를 구성하는 노즐의 형태나 노즐을 통한 포토레지스트 토출량을 모니터링한다. 상기 노즐 모니터링부(500)는 노즐의 위치 이탈 여부, 오염 여부, 기포 발생 여부나, 상기 포토레지스트 흘림 길이나 흡입 높이, 포토레지스트의 토출 시간, 토출량 또는 토출 지연 시간을 모니터링한다.
더하여, 본 발명의 포토레지스트 도포 장치는 상기 노즐 모니터링부(500)에서 모니터링된 데이터를 전기적 신호로 처리할 수 있는 제어부(600), 예컨대 컴퓨터를 포함한다. 상기 제어부(600)에서 처리된 전기적 신호는 상기 포토레지스트 공급부(100) 및 유체 제어부(200), 특히 유체 제어부(200)에 피드백하여 상기 노즐부(300)에서 토출되는 포토레지스트의 흐름, 즉 온오프나 공급량을 조절한다.
도 2는 본 발명에 따라 노즐 모니터링부를 갖는 포토레지스트 도포 장치의 일 예를 개략적으로 구성한 구성도이다.
구체적으로, 본 발명의 포토레지스트 도포 장치는 포토레지스트 공급부(100)를 포함한다. 상기 포토레지스트 공급부(100)는 토출될 포토레지스트가 저장되어 있는 포토레지스트 저장탱크(101)와, 상기 포토레지스트 저장탱크(101)에 질소를 주입할 수 있는 질소 주입 라인(103)과, 상기 저장 탱크(101)에 연결되어 있는 복수개의 포토레지스트 공급 라인(105)과, 상기 포토레지스트 공급 라인(105)에는 복수개의 포토레지스트 저장탱크(101)중 어느 하나를 선택하기 위한 전환 밸브(107)가 연결되어 있다. 다시 말해서, 상기 전환 밸브(107)로 인하여 임의의 포토레지스트 저장탱크(101)를 이용하여 포토레지스트를 공급한다.
상기 포토레지스트 공급부(100)는 포토레지스트 공급 라인(105)을 통하여 공급되는 포토레지스트의 이물질을 제거할 수 있는 필터(108)와, 상기 포토레지스트 저장 탱크(101)내에 저장되어 있는 포토레지스트를 흡입한 후 가압하여 상기 포토레지스트 공급 라인(105)을 통하여 포토레지스트를 토출할 수 있는 포토레지스트 펌프(109)를 포함한다.
상기 포토레지스트 공급 라인(105)에는 공급되는 포토레지스트의 압력을 측정할 수 있는 압력 센서부(111)와, 상기 압력 센서부(111) 후단의 포토레지스트 공급 라인(105)에는 공급되는 포토레지스트의 흐름, 즉 온오프나 공급량을 조절할 수 있게 유체 제어부(200)로서 유체 제어 밸브(231)가 연결되어 있다. 상기 유체 제어부(200)로 이용되는 유체 제어 밸브(231)에 대하여는 후에 자세하게 설명한다.
상기 유체 제어 밸브(231)의 후단에 포토레지스트 공급 라인(105)에는 석백 밸브(233, suckback valve)가 연결되어 있다. 상기 석백 밸브(233)는 노즐부(300)에서 포토레지스트 토출후 공기 라인(235)을 이용하여 노즐부(300)의 끝단[팁(tip)]에 존재하는 일정량의 포토레지스트를 흡입하여 흘림을 방지하는 기능을 한다.
상기 유체 제어 밸브(231) 및 석백 밸브(233)를 통과한 포토레지스트는 노즐부(300)를 구성하는 노즐 어셈블리(305)의 끝단의 노즐(301)을 통하여 반도체 웨이퍼(405) 상에 토출된다. 다시 말해, 반도체 웨이퍼(405) 중앙 상부에 노즐(301)이 위치하여 노즐 어셈블리(305)를 통하여 포토레지스트가 토출된다. 상기 노즐 어셈블리(305)는 끝단에 위치하는 노즐(301)과, 상기 노즐(301)에 연결된 노즐암(303)으로 구성된다. 상기 반도체 웨이퍼(405)는 포토레지스트 코팅부(400)에 로딩된다. 상기 포토레지스트 코팅부(400)는 포토레지스트를 도포하는 부분으로, 바 울(401, bowl)과, 모터(407)에 연결되어 회전할 수 있고, 상기 바울(401) 내에 위치하는 척(403)과, 상기 척(403) 상에 위치하는 반도체 웨이퍼(405)를 포함한다.
본 발명의 포토레지스트 도포 장치는 노즐(301)의 형태나, 포토레지스트의 토출량을 모니터링하기 위해 포토레지스트 코팅부(400)의 외부에 노즐 모니터링부(500)로서 카메라(507)가 위치한다. 상기 카메라(507)는 상기 노즐 어셈블리(305)의 노즐(301)에 광, 예컨대 자외선광이나 가시광을 출사할 수 있는 광원(501)과, 상기 노즐 어셈블리(305)의 노즐(301)에서 반사된 반사광을 수신할 수 있는 렌즈(503)와, 상기 수신된 반사광을 이용하여 상기 노즐 어셈블리(305)의 노즐(301)을 모니터링하여 제어부(600)로 전기적 신호, 예컨대 영상 신호나 전압(전류) 신호를 출력할 수 있는 카메라 제어부(505)를 포함한다. 상기 카메라(507)는 노즐 어셈블리(305)의 끝단에 위치하는 상기 노즐(301)의 위치 이탈 여부, 오염 여부, 기포 발생 여부나, 포토레지스트 흘림 길이나 흡입 높이, 포토레지스트의 토출 시간, 토출량 또는 토출 지연시간을 모니터링한다. 이에 대해서는, 후에 보다 자세하게 설명한다.
그리고, 본 발명의 포토레지스트 도포 장치는 상기 카메라(507)에 연결되어 상기 카메라(507)에서 측정된 데이터를 전기적 신호로 처리할 수 있는 컴퓨터(601)를 구비한다. 도 1의 제어부(600)로서 컴퓨터(601)를 이용한다. 상기 컴퓨터(601)에서 처리된 전기적 신호는 상기 유체 제어 밸브(231)에 피드백하여 상기 노즐 어셈블리(305)의 노즐(301)에서 토출되는 포토레지스트의 흐름을 조절한다.
도 3은 도 2의 카메라의 장착 위치 및 그 기능을 설명하기 위한 도면이다.
구체적으로, 앞서 설명한 바와 같이 포토레지스트 코팅부(400)의 외부에 카메라(507)가 설치되어 있다. 상기 카메라(507)는 지지대(509, 511, 513)에 의해 상하 방향(515) 및 좌우 방향(517)으로 조절 가능하다. 상기 카메라(507)는 상기 노즐 어셈블리(305)의 노즐(301)에 입력광(519)을 출사할 수 있는 광원(501)과, 상기 노즐 어셈블리(305)의 노즐(301)에서 반사된 반사광(521)을 수신할 수 있는 렌즈(503)와, 상기 수신된 반사광(503)을 이용하여 상기 노즐 어셈블리(305)의 노즐(301)을 모니터링하여 제어부(600)로 전기적 신호를 출력할 수 있는 카메라 제어부(505)를 포함한다.
특히, 본 발명자들이 많은 실험을 통하여 평가한 결과 상기 카메라(507)의 렌즈는 상기 반도체 웨이퍼의 평면 방향으로 상기 노즐 어셈블리(305)의 노즐(301)로부터 연장된 선(523)과 상기 반사광(521)의 광경로 사이의 각도(θ)가 5∼45도, 바람직하게는 7-30도, 최적값으로는 21도로 설치하는 것이 바람직함을 알게 되었다. 그리고, 상기 카메라(507)의 렌즈(503)로부터 상기 노즐 어셈블리(305)의 노즐(301)간의 직선 거리(L)를 140mm 내지 300mm로 설치하는 것이 바람직하다. 이렇게 설치할 경우, 노즐 어셈블리(305)의 끝단에 위치하는 상기 노즐(301)의 형태나 토출량을 매우 용이하게 모니터링할 수 있다. 구체적인 모이터링의 예로는 노즐(301)의 위치 이탈 여부, 오염 여부, 기포 발생 여부나, 포토레지스트 흘림 길이나 흡입 높이, 포토레지스트의 토출 시간, 토출량 또는 토출 지연시간을 들 수 있다.
도 4는 도 2의 유체 제어 밸브의 일 예를 확대하여 도시한 도면이다.
구체적으로, 본 발명의 유체 제어 밸브(231)는 몸체(201)와, 상기 몸체(201) 내에 캠(207)이 설치되어 있다. 상기 캠(207, Cam)은 상기 몸체(201) 내측에 설치된 요크캠(203, Yoke Cam)과, 상기 요크캠(203)에 연결된 캠축(205, Camshaft)으로 구성된다. 상기 캠(207)에는 감속기(209)와 모터(211), 예컨대 DC 모터가 연결되어 있다. 즉, 상기 캠(207)의 캠축(205)에 감속기(209)와 모터(211)가 연결되어 있다. 상기 감속기(209)는 모터(211)의 회전 속도를 낮추어주는 역할을 수행한다. 상기 캠축(205)이 회전할 때 요크캠(203)이 상하로 운동하게 된다. 다시 말해, 상기 캠축인 원동체가 회전함에 따라 종동체인 요크캠이 상하로 운동한다.
상기 모터(211)에는 차단기(213, breaker) 및 엔코더(215, encoder)가 연결되어 있다. 상기 차단기(213)는 과전류를 방지하기 위한 것이고, 상기 엔코더(215)는 모터(211)의 변위량, 예컨대 회전량 등을 컴퓨터(601)에 전달하기 위한 디지탈 신호로 변경시키는 역할을 수행한다. 상기 몸체(201) 내에 위치한 캠(207)의 하부에는 다이아프램(217)이 설치되어 있다.
다시 말해, 상기 요크캠(203)의 하부에 다이아프램(217)이 설치되어 상기 요크캠(203)이 상하로 이동함에 따라 다이아프램(217)도 상하로 이동한다. 다이아프램(217)이 상부로 이동하면 몸체(201)의 일측에 설치된 유체 주입구(219)로부터 유체, 예컨대 포토레지스트가 유입되어 화살표 방향으로 유체 흐름 라인(220)을 따라 유체가 흘러 상기 몸체(201)의 타측에 설치된 유체 배출구(221)로 배출된다. 상기 유체 흐름 라인(200)은 상기 다이아프램(217)의 하부에 위치한다.
상기 유체 제어 밸브(231)는 다이아프램(217)의 업다운 동작을 캠(207)이 부 착된 모터(211)를 이용하여 수행하며, 상기 다이아프램(217)의 업다운(up-down)에 따라 유체의 흐름을 정밀하게 제어한다. 상기 유체 제어 밸브(231)는 컴퓨터(601)로부터 모터(211)를 통하여 전기 신호를 받은 후 동작하는 데 소요되는 시간이 10ms로 짧으며, 다이아프램(217)의 업다운 속도를 재현성 있고, 정밀하게 제어가 가능하며 속도 변환이 자유롭게 할 수 있다.
일반적으로 다이아프램을 업다운(상하이동) 하기 위해서는 모터의 회전 방향이 정 방향에서 역 방향으로 바뀌어야 하며, 모터의 회전이 정 방향에서 역 방향으로 바뀌기 위해서는 모터의 회전이 완전히 정지되어야 하기 때문에 지연 시간이 발생될 수밖에 없다. 그러나, 본 발명에 이용된 유체 제어 밸브(231)는 모터(211)의 축에 캠을 설치하여 모터는 항상 한 방향으로 회전만 하면 되므로 정밀한 제어가 가능하다.
도 5 및 도 6은 도 4의 유체 제어 밸브의 동작 관계를 설명하기 위한 개략도이다.
구체적으로, 도 5는 유체 제어 밸브(231)가 닫힌 상태를 나타내고, 도 6은 유체 제어 밸브(231)가 열린 상태를 나타낸다. 도 6은 캠(207)과 맞물려 있는 모터가 시계방향으로 반 바퀴 회전함에 따라 다이아프램(217)이 위로 이동되어(업되어) 유체 제어 밸브(231)가 최대 오픈 상태가 된다. 즉, 도 5에서는 다이아프램(217)이 위로 이동되어 유체가 유체 주입구(219)로부터 주입되어 화살표 방향으로 유체 흐름 라인(220)을 따라 유체가 흘러 유체 배출구(221)로 배출된다.
이에 반하여, 도 5는 도 6의 상태에서 캠(207)과 맞물려 있는 모터가 시계방 향으로 다시 반 바퀴 회전함으로써 유체 제어 밸브가 완전히 닫힘 상태가 된다. 즉, 도 5에서는 다이아프램(217)이 아래로 이동되어 유체가 주입되더라도 유체가 유체 배출구(221)로 배출되지 못한다.
도 7은 본 발명에 의한 포토레지스트 도포 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 8 및 도 9는 도 7의 포토레지스트 도포 방법을 설명하기 위해 도시한 포토레지스트 도포 장치의 사시도이다.
구체적으로, 본 발명의 포토레지스트 도포 방법은 도 8에 도시한 바와 같이 포토레지스트 코팅부(400)의 척에 반도체 웨이퍼(405)를 로딩한다 (단계 701). 상기 도 9에 도시한 바와 같이 포토레지스트 코팅부(400)의 척의 중앙 상부에 노즐(301)이 위치하도록 노즐 어셈블리(305)를 이동시킨다(단계 703).
상기 노즐 어셈블리(305)의 이동은 노즐 어셈블리를 상부로 이동시킨 후, 벨트(311)를 이용하여 상기 노즐 어셈블리 지지부(307, 309)를 상기 반도체 웨이퍼(405) 중앙 상부로 이동시키고, 상기 노즐 어셈블리(305)와 반도체 웨이퍼(405) 간에 일정 거리를 갖도록 상기 노즐 어셈블리(305)를 아래로 하강시켜 완료한다. 상기 노즐 어셈블리(305)는 노즐 어셈블리 지지부(307) 내에서 위아래로 이동이 가능하도록 설치된다.
상기 노즐 모니터링부(500)를 구성하는 카메라(507)를 이용하여 상기 노즐 어셈블리(305)의 노즐(301)의 위치 이탈, 오염 여부, 기포 발생 여부나, 포토레지스트 흘림 길이나 흡입 높이를 1차 모니터링한다(단계 705). 상기 1차 모니터링은 상기 카메라의 광원에서 입사광을 상기 노즐 어셈블리의 노즐에 입사시키고, 상기 노즐 어셈블리(305)의 노즐(301)에서 반사된 반사광을 상기 카메라(507)의 렌즈에서 수신하고, 상기 수신된 반사광을 카메라 제어부에서 전기적 신호 처리한다.
상기 노즐 어셈블리(305)의 노즐(301)을 통하여 상기 반도체 웨이퍼(405) 상에 포토레지스트를 도포하면서 상기 카메라(507)를 이용하여 상기 포토레지스트의 토출량을 2차 모니터링한다(단계 707). 상기 2차 모니터링시 상기 포토레지스트의 토출시간이나 토출 지연시간도 모니터링된다. 상기 토출 지연시간은 제어부(600)의 전기적 신호의 온오프 시간과 상기 카메라(507)를 이용하여 검출한 포토레지스트 토출 및 중단시간을 비교하여 수행한다.
상기 카메라에서 상기 1차 및 2차 모니터링된 데이터는 제어부(600)에서 전기적 신호로 처리하고 이를 유체 제어 밸브(233)로 입력하여 상기 포토레지스트 코팅부(400)의 반도체 웨이퍼(405) 상에 공급되는 포토레지스트의 흐름을 조절한다(단계 709). 상기 반도체 웨이퍼의 중앙 상부에 위치하는 노즐암 어셈블리를 도 8에 도시한 바와 같이 기준위치로 다시 이동시킨다(단계 711). 이어서, 상기 포토레지스트 코팅부(400)의 반도체 웨이퍼(405)를 언로딩하여 포토레지스트 도포를 완료한다(단계 713).
도 10 내지 도 13은 본 발명에 의한 포토레지스트 도포 장치를 이용하여 1차 모니터링이 가능한 노즐 어셈블리의 예들을 확대하여 도시한 도면이다.
구체적으로, 도 10 내지 도 13은 본 발명에 의한 포토레지스트 도포 장치의 카메라(507)를 이용하여 1차 모니터링이 가능한 노즐 어셈블리(305)를 개략적으로 도시한 것이다. 도 10 내지 도 13에서, 참조번호 315는 노즐(301)에 충진되어 있는 포토레지스트를 나타낸다.
도 10에서는, 포토레지스트 공급 라인(105)에 기포가 유입되어 토출시 노즐(301)의 끝단에서 노즐(301)이 참조번호 313과 같이 파손된 상태를 나타낸 것이다. 상기 파손(313)은 카메라(507)를 이용하여 파손 전후의 노즐(301)의 영상을 비교하여 검출(검사)할 수 있다. 도 11은 노즐(301) 내에 기포(317)가 유입된 상태를 나타낸다. 상기 기포(317)는 포토레지스트 물질 자체 성질과, 포토레지스트 공급 라인을 통하여 포토레지스트가 흐를 때 포토레지스트 공급 라인의 굴곡부의 압력차에 의하여 발생한다. 이러한 기포(317)도 본 발명이 카메라(507)를 이용하여 기포 발생 전후의 영상을 비교하여 검출할 수 있다.
도 12에서는, 컴퓨터(601) 및 유체 제어 밸브(231)를 이용하여 노즐 어셈블리(305)의 노즐(301)에 포토레지스트(315)의 토출을 중지했을 때 흘림 길이(L2)를 나타낸다. 상기 흘림 길이(L2)도 카메라(507)를 이용하여 검출(검사)할 수 있다. 도 13에서는, 컴퓨터(601) 및 유체 제어 밸브(231)를 이용하여 노즐 어셈블리(305)의 노즐(301)에 포토레지스트(315)의 토출을 중지한 후, 석백 밸브(233)로 포토레지스트(315)를 흡입했을 때 흡입 높이(H1)를 나타낸다. 상기 흡입 높이(H1)도 카메라(507)를 이용하여 검출(검사)할 수 있다.
도 14 내지 도 15는 본 발명에 의한 포토레지스트 도포 장치를 이용하여 2차 모니터링이 가능한 노즐 어셈블리의 예들을 확대하여 도시한 도면이다.
구체적으로, 도 14 및 도 15는 본 발명에 의한 포토레지스트 도포 장치의 카메라(507)를 이용하여 2차 모니터링이 가능한 노즐 어셈블리(305)를 개략적으로 도 시한 것이다. 상기 노즐(301)을 통하여 토출되는 포토레지스트의 토출량은 도 14의 참조번호 315와 같이 포토레지스트가 끊어짐이 없을 경우 카메라(507)의 카메라 제어부(505)에서 토출 시작 시간(T2)과 토출 중지 시간(T4)을 측정하여 계산한다. 물론, 상기 토출량 측정시 토출 시간도 측정된다.
아울러서, 상기 2차 모니터링시 토출 지연 시간(D1, D2)은 상기 컴퓨터(601)의 전기적 신호의 온 시간(T1), 오프 시간(T3)과 상기 카메라(507)를 이용하여 검출한 포토레지스트의 토출 시작 시간(T2) 및 토출 중지 시간(T4)을 각각 비교하여 수행한다. 상기 토출 지연 시간(D1, D2)이 일정 범위의 스펙을 벗어날 경우 알람을 발생시켜 반도체 웨이퍼 상에 공급되는 포토레지스트의 흐름을 조절한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 포토레지스트 도포 장치는 카메라로 구성된 노즐 모니터링부를 구비함으로써 노즐의 형태나 포토레지스트의 토출량을 모니터링할 수 있다. 상기 모니터링은 노즐의 위치 이탈 여부, 오염 여부, 기포 발생 여부나, 상기 노즐 내에 포함된 포토레지스트 흘림 길이나 흡입 높이, 상기 노즐을 통한 상기 포토레지스트의 토출 시간이나 토출 지연 시간이다. 이에 따라, 본 발명이 포토레지스트 도포 장치는 모니터링 데이터를 전기적 신호로 처리하여 유체 제어부에서 반도체 웨이퍼 상에 공급되는 포토레지스트의 흐름을 조절하거나, 정밀하게 제어할 수 있다.

Claims (7)

  1. 포토레지스트가 공급되는 포토레지스트 공급 라인;
    상기 포토레지스트 공급 라인에 연결되어 포토레지스트의 흐름을 조절하는 유체 제어 밸브;
    상기 유체 제어 밸브 후단의 상기 포토레지스트 공급 라인에 연결되고, 포토레지스트 코팅부의 반도체 웨이퍼의 중앙 상부에 노즐이 위치하여 포토레지스트를 토출할 수 있는 노즐 어셈블리;
    상기 노즐 어셈블리의 끝단에 위치하는 노즐의 형태나 토출량을 모니터링하기 위해 상기 포토레지스트 코팅부의 외부에 위치하는 카메라; 및
    상기 카메라에서 모니터링된 데이터를 전기적 신호로 처리할 수 있는 제어부를 포함하여 이루어지되,
    상기 카메라는 상기 노즐에 입사광을 출력할 수 있는 광원과, 상기 노즐에서 반사된 반사광을 수신할 수 있는 렌즈와, 상기 수신된 반사광을 이용하여 상기 노즐을 모니터링하여 상기 제어부로 전기적 신호를 출력할 수 있는 카메라 제어부를 포함하고,
    상기 제어부에서 처리된 전기적 신호는 상기 유체 제어 밸브에 피드백하여 상기 노즐 어셈블리의 노즐에서 토출되는 포토레지스트의 흐름을 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 도포 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 카메라의 렌즈는 상기 반도체 웨이퍼의 평면 방향으로 상기 노즐 어셈블리의 노즐로부터 연장된 선과 상기 반사광의 광경로 사이의 각도가 5∼45도를 설치되고, 상기 카메라의 렌즈로부터 상기 노즐 어셈블리의 노즐간의 직선 거리를 140mm 내지 300mm로 설치하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 도포 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 카메라는 상기 노즐의 위치 이탈 여부, 오염 여부, 기포 발생 여부나, 상기 노즐 내에 포함된 포토레지스트 흘림 길이나 흡입 높이, 상기 노즐을 통한 상기 포토레지스트의 토출 시간이나 토출 지연 시간을 모니터링할 수 있는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 도포장치.
  5. 포토레지스트 코팅부의 척에 반도체 웨이퍼를 로딩하는 단계;
    상기 포토레지스트 코팅부의 척의 중앙 상부에 노즐이 위치하도록 노즐 어셈블리를 이동시키는 단계;
    상기 노즐 어셈블리의 노즐의 형태를 카메라를 이용하여 1차 모니터링하는 단계;
    상기 노즐 어셈블리의 노즐을 통하여 상기 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하면서 상기 카메라를 이용하여 상기 포토레지스트의 토출량을 2차 모니터링하는 단계; 및
    상기 카메라에서 상기 1차 및 2차 모니터링된 데이터를 제어부에서 전기적 신호로 처리하고 이를 유체 제어 밸브로 입력하여 상기 포토레지스트 코팅부의 반도체 웨이퍼 상에 공급되는 포토레지스트의 흐름을 조절하는 단계를 포함하여 이루어지되,
    상기 2차 모니터링은 상기 노즐을 통한 상기 포토레지스트의 토출 시간이나 토출 지연 시간을 모니터링하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 도포 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 1차 모니터링은 상기 노즐의 위치 이탈, 오염 여부, 기포 발생 여부나, 포토레지스트 흘림 길이나 흡입 높이를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 도포 방법.
  7. 삭제
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