KR100781457B1 - 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지시스템 - Google Patents

반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지시스템에 관한 것으로서, 분사노즐(120)과 웨이퍼(W)의 사이에 이동 가능하도록 설치되어 분사노즐(120)에서 발생되는 현상액의 누출을 감지할 수 있는 누출감지수단(140)과, 현상공정의 석-백(suck-back)과정 시 누출감지수단(140)을 분사노즐(120)의 하부로 이동시켜서 분사노즐(120)로부터 누출되는 현상액을 감지하여 현상공정을 중지시키게 되는 제어부(150)를 포함한다. 따라서 본 발명은, 분사노즐의 하부에서 석-백시 실린더를 이용한 누출감지수단의 이동으로 현상액의 누출을 감지하고, 현상 장치의 구동을 중지시킴으로써, 현상액의 누출로 인한 불량을 방지하여 웨이퍼 수율을 높이는 효과가 있다.
현상액, 노즐, 석-백(suck-back), 누출

Description

반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지시스템{SYSTEM FOR DETECTING DEVELOPER LEAKAGE IN SEMICONDUCTOR DEVELOP UNIT}
도 1은 종래에 반도체 현상 장치를 개략적으로 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지시스템의 평면도이고,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지시스템의 구성도이고,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지방법의 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 스테이지 110 : 현상액 공급관
120 : 분사노즐 130 : 액츄에이터
140 : 누출감지수단 142 : 플레이트
143 : 누출감지센서 145 : 로드단
146 : 실린더 150 : 제어부
본 발명은 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 현상 분배 공정 후 석-백(suck-back)시 누출되는 현상액을 감지하여 에러를 방지할 수 있는 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지시스템에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자는 반도체소자로 제조할 수 있는 웨이퍼 상에 소정의 막을 형성시키고, 소정의 막을 상기 반도체소자의 특성에 따른 설정된 패턴(Pattern)으로 형성시킴으로써 제조된다.
여기서 설정된 패턴은 주로 포토리소그라피(Photolithography)공정을 수행하여 형성시킬 수 있는 것으로써, 포토리소그라피공정은 먼저, 웨이퍼 상에 포토레지스트(Photoresist)를 코팅(Coating)시키고, 설정된 패턴을 웨이퍼 상에 복제시킬 수 있는 포토마스크(Photomask)를 정렬시켜 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼 상의 선택적인 영역으로 광(光)을 전사시키는 노광을 수행한다.
그리고 노광이 이루어진 포토레지스트를 특정용매 즉, 현상액(Developer)을 이용하여 제거시키는 현상을 수행한 후, 후속되는 식각공정(Etching Process)을 수행함으로써 웨이퍼 상에 상기 설정된 패턴이 형성되는 것이다.
도 1은 종래에 반도체 현상 장치를 개략적으로 도시한 사시도로, 웨이퍼(W)가 안착되는 스테이지(10)와, 현상액이 공급되는 현상액 공급관(12)과, 현상액 공급관(12)을 통해 현상액이 분사되는 현상액 분사 노즐(14)과, 현상액 공급관(12)을 웨이퍼(W)상 또는 대기위치로 이동시키는 액츄에이터(16)를 구비한다.
이러한 구성으로 진행되는 개략적인 현상 과정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 노광 및 소프트-베이크(soft-bake)가 완료된 웨이퍼(W)가 현상 장치의 스핀 척(spin chuck)(도시 생략) 상에 형성된 스테이지(10)에 안착되면, 현상액 공급관(12)이 액츄에이터(16)의 구동에 의해 대기 위치에서 현상액 분사 위치로 이동하게 된다.
현상액 공급관(12)이 현상액 분사 위치, 즉 웨이퍼(W) 상단 중앙에 배치되면, 현상 공정의 레서피에 의거하여 정해진 단계 및 정해진 시간 동안 현상액 공급관(12) 및 현상액 분사 노즐(14)을 통해 현상액을 웨이퍼(W) 표면에 분사하게 된다.
현상액 분사가 완료되면, 현상액이 일정시간 동안 그대로 웨이퍼 표면에 존재하게 된다. 이것을 자동-댐핑(autodamping)과정이라 칭한다.
이 과정이 완료되면, 탈이온수(DIW) 린스 과정 및 드라이 과정을 거치면서 현상 공정이 완료된다.
이때, 현상액 분사 노즐(14)의「suck-back」이 불량하다면 현상액 공급관(12)이 "대기 위치에서 현상액 분사 위치로 이동하는 과정"에서 현상액이 웨이퍼 위로 분사될 수 있다.
이렇게 되면, 웨이퍼의 현상액이 닿은 부분들은 현상이 시작되고, 정상적으로 현상이 되는 영역과는 다른 CD(Critical Dimension)를 갖게 된다. 즉, 현상액 분사 노즐(14)의「suck-back」불량으로 인해 현상액이 분사된 부분은 과도하게 현상이 되는 결과를 낳게 되어 정상적인 영역과는 CD 차이가 발생하게 되는 것이다.
이것은 결국 웨이퍼 내에서 CD 균일도 차이를 발생시키는데, 만일 이렇게 CD 균일도가 불량한 웨이퍼가 후속 공정인 이온주입 공정이나 식각 공정을 거치게 되면 반도체 수율이 심각하게 떨어지게 된다.
물론, 패턴이 완료된 후에는 SEM으로 패턴 CD를 측정하게 되지만, 웨이퍼가 여러 장(24∼25장)으로 이루어진 1슬롯 내에서 1∼3장을 샘플링하여 CD를 측정하기 때문에, 샘플링된 웨이퍼가 아닌 다른 웨이퍼를 현상 중에 「suck-back」불량이 발생하여 현상액이 웨이퍼로 잘못 뿌려지는 경우에는 이를 확인할 수 있는 방도가 없게 된다.
즉, 모든 웨이퍼에 대해서 CD 측정을 실시하는 것이 현실적으로 불가능하기 때문에, 현상 과정에서 미리 웨이퍼의 불량을 감시, 즉 정해진 레서피를 벗어난 과정에서 현상액이 웨이퍼 상에 분사되는 경우를 감시하여 불량 웨이퍼를 사전에 선별할수 있는 기술적 방안이 요구되는 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로서, 분사노즐의 하부에서 석-백시 실린더를 이용한 누출감지수단의 이동으로 현상액의 누출을 감지하고, 현상 장치의 구동을 중지시킴으로써, 현상액의 누출로 인한 불량을 방지할 수 있는 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 현상액 분사노즐이 종단에 마련된 현상액 공급관을 대기 위치에서 웨이퍼가 안착된 현상액 분사 위치로 이동시켜 웨이퍼로 현상액을 분사하는 반도체 현상 장치에 있어서, 분사노즐과 웨이퍼의 사이에 이동 가능하도록 설치되어 분사노즐에서 발생되는 현상액의 누출을 감지할 수 있는 누출감지수단과, 현상공정의 석-백(suck-back)과정 시 누출감지수단을 분사노즐의 하부로 이동시켜서 분사노즐로부터 누출되는 현상액을 감지하여 현상공정을 중지시키게 되는 제어부를 포함되는 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은, 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지방법으로서, 현상액 분사노즐이 현상액 분사 위치로 이동되어 웨이퍼로 현상액이 분사되는 단계와, 현상액의 분사가 완료된 석-백(suck-bac)과정 시 누출감지수단을 분사노즐의 하부로 이동시켜서 분사노즐로부터 누출되는 현상액을 감지하는 단계와, 현상액 누출이 감지되면 현상장치를 중지시키고 현상액 누출에 따른 에러를 조치하는 단계를 포함하는 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지방법을 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지시스템의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지시스템의 구성도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지방법의 흐름도이다.
도 2에서와 같이 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지시스템은, 웨이 퍼(W)가 안착되는 스테이지(100)와, 현상액이 공급되는 현상액 공급관(110)과, 현상액 공급관(110)을 통해 현상액이 분사되는 현상액 분사노즐(120)과, 현상액 공급관(110)을 웨이퍼(W)상 또는 대기위치로 이동시키는 액츄에이터(130)를 구비한다.
그리고 본 발명의 특징에 따라 분사노즐(120)에서 발생되는 현상액의 누출을 감지할 수 있는 누출감지수단(140)과, 누출감지수단(140)으로부터 감지되는 신호에 따라 현상공정을 중지시키게 되는 제어부(150)를 더 포함한다.
여기서 스테이지(100)는 미도시된 구동부를 통하여 X, Y축으로의 이동이 가능하며, 현상액 공급관(110)은 도시 생략된 현상액 공급부로부터 제공되는 현상액을 릴레이하여 웨이퍼(W)로 분사시키기 위한 수단으로서, 액츄에이터(130)에 의해 구동되어 대기 위치에서 현상액 분사 위치로, 또는 그 반대의 방향으로 이동된다.
보다 상세히 설명하면, 웨이퍼(W)가 스테이지(100)에 안착되면 정해진 레서피에 따라 액츄에이터(130)는 구동되고 액티베이트(activate) 상태로 전환되어 현상액 공급관(110)을 대기 위치에서 현상액 분사 위치로 이동시킨다.
그리고 본 실시예에 따른 현상액의 누출감지수단(143)은, 분사노즐(120)의 하부에 위치하게 되며 상면상에 누출감지센서(143)가 마련되는 플레이트(142)와, 플레이트(142)를 전, 후 방향으로 이동시키는 구동부로 구성된다.
누출감지센서(143)는 적어도 하나 이상이 바람직하며, 플레이트(142)는 분사노즐(120)을 커버할 수 있는 크기로 하여 분사노즐(120)에서 분사되는 현상액의 누출을 받아낼 수 있을 정도이면 가능하다.
그리고 구동부는, 플레이트(142)의 일면에 로드단(145)이 연결 설치되며, 이 로드단(145)은 실린더(146)에 연결되어 로드단(145)의 습동에 따라 플레이트(142)가 전, 후진 이동이 가능한 것이다. 여기서 예시된 실린더(146)의 구동부 이외에 모터 등을 이용하여 이동시킬 수 있으며, 이러한 구성은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 구현할 수 있는 바, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
제어부(150)는 액츄에이터(130) 등을 구동시킴과 함께, 반도체 현상 장치의 전반적인 레서피에 관여한다. 본 실시예에서의 제어부(150)는 정해진 레서피를 벗어난 과정, 즉 현상액이 웨이퍼(W)에 분사되는 과정이 아닌 석-백(suck-back)과정 시 누출되는 현상액을 감지하기 위하여 누출감지수단(140)의 플레이트(142)를 분사노즐(120)과 스테이지(100)에 안착된 웨이퍼(W)의 사이에 위치시키고, 누출감지센서(143)로부터 센싱 신호가 인가될 경우에, 현상액 분사노즐(120) 불량에 따른 시스템 에러로 판단하여 그에 따른 신호 처리, 예를 들면 경보 발생이나 또는 장치의 구동을 중지시키는 제어를 수행하게 된다.
또한, 정해진 레시피의 현상공정 과정에서는 플레이트(142)를 후퇴시키는 제어도 수행하게 된다.
이하, 상술한 구성과 함께, 본 발명에 따른 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지시스템의 작용을 첨부한 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4에서와 같이, 현상액 분사노즐이 현상액 분사 위치로 이동되어 웨이퍼로 현상액이 분사되는 단계(200)와, 현상액의 분사가 완료된 석-백(suck-bac)과정시 누출감지수단을 분사노즐의 하부로 이동시켜서 분사노즐로부터 누출되는 현상액을 감지하는 단계(210)와, 현상액 누출이 감지되면 현상장치를 중지시키고 현상액 누출에 따른 에러를 조치하는 단계(220)를 포함한다.
또한, 단계(210)에서 현상액의 누출이 감지되지 않으면 바로 누출감지수단은 원위치로 복귀하는 단계(230)가 더 포함된다.
각 단계에 따른 작동을 좀 더 상세히 설명하면, 먼저, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 척 상에 형성된 스테이지(100)에 안착되면, 시스템의 제어부(150)는 진행하여 현재 상황이 정해진 현상 공정 레서피에 해당되는지, 아니면 석-백(suck-back)과정 인지를 판단하게 된다.
판단에 따라 레서피에 해당하는 현상 공정에서는 실린더(146)와 로드단(145)의 작동에 따라 플레이트(142)가 후퇴하여 웨이퍼(W)로 분사되는 현상액에 방해가 되지 않도록 하며, 추후 석-백(suck-back)과정으로 판단되면, 실린더(146)를 통하여 로드단(145)이 전진하여 플레이트(142)를 분사노즐(120)과 웨이퍼(W)의 사이에 놓이도록 위치시키게 된다.
그리고 분사노즐(120)의 에러에 따라 누출감지센서(143)로부터 누액 감시 신호, 즉 현상액 분사 노즐(120)에서 현상액이 분사됨에 따른 현상액 누출 신호가 인가되는지를 판단한다.
판단 결과, 누액 감지 신호가 인가되면 제어부(150)는 장치를 중지시키고 현상액 누출에 대한 조치를 취하게 된다.
따라서 이러한 과정을 통해 현상 공정을 진행 중인 모든 웨이퍼에 대해 현상 액 분사 노즐의 불량에 의해 발생될 수 있는 웨이퍼 불량을 감시하고 미연에 조치를 취하도록 할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지시스템은, 분사노즐의 하부에서 석-백시 실린더를 이용한 누출감지수단의 이동으로 현상액의 누출을 감지하고, 현상 장치의 구동을 중지시킴으로써, 현상액의 누출로 인한 불량을 방지하여 웨이퍼 수율을 높이는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 현상액 분사노즐이 종단에 마련된 현상액 공급관을 대기 위치에서 웨이퍼가 안착된 현상액 분사 위치로 이동시켜 상기 웨이퍼로 현상액을 분사하는 반도체 현상 장치에 있어서,
    상기 분사노즐과 상기 웨이퍼의 사이에 이동 가능하도록 설치되어 상기 분사노즐에서 발생되는 현상액의 누출을 감지할 수 있는 누출감지수단과,
    상기 현상공정의 석-백(suck-back)과정 시 상기 누출감지수단을 상기 분사노즐의 하부로 이동시켜서 상기 분사노즐로부터 누출되는 현상액을 감지하여 상기 현상공정을 중지시키게 되는 제어부를,
    포함되는 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 누출감지수단은,
    상기 분사노즐의 하부에 위치하게 되며 상면상에 누출감지센서가 마련되는 플레이트와,
    상기 플레이트를 전, 후 방향으로 이동시키는 구동부로,
    구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 누출감지수단이 상기 현상공정 진행 시에는 후퇴되는 것을 특징으로 하는 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지시스템.
  4. 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지방법으로서,
    상기 현상액 분사노즐이 현상액 분사 위치로 이동되어 웨이퍼로 현상액이 분사되는 단계와,
    상기 현상액의 분사가 완료된 석-백(suck-bac)과정시 누출감지수단을 상기 분사노즐의 하부로 이동시켜서 상기 분사노즐로부터 누출되는 현상액을 감지하는 단계와,
    상기 현상액 누출이 감지되면, 상기 현상장치를 중지시키고 상기 현상액 누출에 따른 에러를 조치하는 단계,
    를 포함하는 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 현상액을 감지하는 단계에서 현상액의 누출이 감지되지 않으면 바로 상기 누출감지수단은 원위치로 복귀하는 단계가 더 포함되는 반도체 현상 장치에서의 현상액 누출 감지방법.
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