KR100980704B1

KR100980704B1 - 포토레지스트 공급 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100980704B1
Application number: KR1020080089155A
Authority: KR
Inventors: 황수민; 김동호
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2010-09-08
Also published as: US20100058985A1; KR20100030275A; CN101673055A; TW201020033A; JP2010067978A

Abstract

본 발명은 반도체 소자의 포토 공정에 사용되는 포토레지스트 공급 장치에 관한 것으로, 본 발명의 포토레지스트 공급 장치는 포토레지스트를 웨이퍼로 토출하는 토출노즐; 상기 토출노즐로 정량의 포토레지스트를 공급하는 정량펌프; 상기 정량펌프로부터 상기 토출노즐로 공급될 포토레지스트가 일시 저장되는 트랩 탱크; 상기 트랩 탱크에 저장되는 포토레지스트가 담겨있는 보틀; 및 상기 정량펌프에서 상기 토출노즐로 공급되기 위해 대기하는 포토레지스트에 기포가 포함되어 있는가를 판별하는 기포 판별 부재; 상기 기포 판별 부재가 기포를 체크하면 상기 정량펌프에서 대기중인 포토레지스트를 폐액 탱크로 드레인시키기 위해 상기 정량펌프와 상기 폐액탱크를 연결하는 제1드레인 라인을 포함한다.

Description

포토레지스트 공급 장치 및 방법{Apparatus for suppling photo resist and method thereof}

본 발명은 반도체 소자의 제조에 사용되는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 소자의 포토 공정에 사용되는 포토레지스트 공급 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체소자는 웨이퍼 단계에서부터 반도체 조립 단계까지 수많은 제조 공정을 거쳐 제조된다. 즉, 반도체소자는 웨이퍼상에 박막을 형성하는 박막 형성 공정, 웨이퍼에 불순물 이온을 주입하는 이온 주입 공정, 웨이퍼 상에 형성된 박막을 패터닝하기 위한 사진 식각 공정 등을 거치게 된다. 이러한 제조 공정중에서 사진 식각 공정에서는 패턴 형성을 위해 포토레지스트가 사용된다.

포토레지스트는 웨이퍼 상에 얇게 코팅된 후 노광 공정을 통해 포토레지스트 패턴이 된다. 이러한 포토레지스트는 레지스트 보틀에 불활성기체를 직접 가압하는 방식으로 웨이퍼에 도포되는데, 이러한 불활성기체의 직접 가압 방식은 압력 제어 성능, 기포, 배관 사이즈 등에 의하여 포토레지스트의 토출 재현성에 영향을 받게 된다. 특히, 불활성기체의 직접 가압 방식은 레지스트 보틀 내부의 용량 변화에 따라 토출 압력이 영향을 받게 되어 토출 유량 및 석-백(suck back) 재현성이 변경된다.

이로 인해, 포토레지스트 정량 토출이 되지 못하고 웨이퍼에 도포되는 포토레지스트 두께의 균일성이 떨어짐에 따라 웨이퍼 수율이 감소하게 되는 문제점이 있다. 또한, 포토레지스트 토출 에러가 발생되는 경우, 이를 감지할 수 있는 수단이 없기 때문에 공정 불량을 신속하게 발견할 수 없었다.

본 발명은 포토레지스트의 정량 공급이 가능한 포토레지스트 공급 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 포토레지스트의 비정량 토출 및 기포 유무를 사전에 감지할 수 있는 포토레지스트 공급 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 포토레지스트 공급 장치는 포토레지스트가 담겨있는 보틀; 상기 보틀로부터 포토레지스트를 제공받아 저장하는 트랩탱크; 및 상기 트랩탱크로부터 포토레지스트를 제공받아 포토레지스트를 웨이퍼로 토출하기 위한 토출노즐로 포토레지스트를 정량 공급하는 펌프를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 포토레지스트 공급장치는 상기 펌프의 내 부 압력을 감지하는 압력센서; 및 상기 압력센서에서 감지된 상기 정량펌프의 측정 압력값과 기준 압력값을 비교하여 상기 펌프에서 공급될 포토레지스트의 기포 유무를 판단하는 제어부를 더 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 포토레지스트 공급 장치는 상기 정량펌프의 출력포트에 연결되는 공급라인과, 제1드레인 라인을 더 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 포토레지스트 공급 장치는 상기 펌프와 상기 토출노즐을 연결하는 공급라인상에 설치되며, 포토레지스트에 포함된 이물질 및 기포를 여과하는 필터; 및 상기 필터에 의해 여과되는 이물질 및 기포를 포함하는 포토레지스트를 배출하는 제2드레인 라인을 더 포함한다.

본 발명의 포토레지스트 공급 장치는 포토레지스트를 웨이퍼로 토출하는 토출노즐; 상기 토출노즐로 정량의 포토레지스트를 공급하는 정량펌프; 상기 정량펌프로부터 상기 토출노즐로 공급될 포토레지스트가 일시 저장되는 트랩 탱크; 상기 트랩 탱크에 저장되는 포토레지스트가 담겨있는 보틀; 및 상기 정량펌프에서 상기 토출노즐로 공급되기 위해 대기하는 포토레지스트에 기포가 포함되어 있는가를 판별하는 기포 판별 부재; 상기 기포 판별 부재가 기포를 체크하면 상기 정량펌프에서 대기중인 포토레지스트를 폐액 탱크로 드레인시키기 위해 상기 정량펌프와 상기 폐액탱크를 연결하는 제1드레인 라인을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기포 판별 부재는 상기 펌프의 내부 압력을 감지하는 압력센서; 및 상기 압력센서에서 감지된 상기 정량펌프의 측정 압력값과 기준 압력값을 비교하여 상기 펌프에서 공급될 포토레지스트의 기포 유무를 체 크하여 상기 제1드레인 라인을 개폐하는 제어부를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 보틀 및 상기 트랩탱크는 상기 토출노즐을 통해 토출된 양만큼의 불활성가스가 채워지도록 불활성가스 공급라인이 연결된다.

본 발명의 포토레지스트 공급 방법은 보틀에 담겨있는 포토레지스트를 트랩 탱크에 임시 저장하는 단계; 정량펌프의 흡입(suction) 동작을 통해 상기 트랩 탱크에 저장되어 있는 포토레지스트를 상기 정량펌프의 펌프실에 채우고, 상기 정량펌프의 배출 동작을 통해 상기 펌프실에 채워져 있는 포토레지스트를 토출 노즐로 공급하는 펌핑 단계를 포함하되; 상기 펌핑 단계는 상기 정량펌프의 펌프실에 채워져 있는 포토레지스트를 상기 토출노즐로 공급하기 전에 상기 정량펌프의 내부 압력을 감지한 측정 압력값과 기준 압력값을 비교하여 상기 정량펌프의 펌프실에 채워져 있는 포토레지스트 내의 기포 유무를 감지하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 펌핑 단계는 상기 정량펌프의 펌프실에 채워져 있는 포토레지스트 내의 기포를 감지하면 상기 정량펌프의 배출 동작을 통해 상기 펌프실에 채워져 있는 포토레지스트를 드레인 라인을 통해 드레인한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 트랩탱크에는 상기 펌핑 단계에서 사용된 양만큼 불활성가스가 채워진다.

이와 같은 본 발명은 정량 펌프를 사용하여 포토레지스트를 토출함에 따라 토출량 및 석백 재현성을 향상시킬 수 있는 각별한 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 정량 펌프 내부에 설치된 압력센서가 토출압력을 감지하여, 그 토출 압력의 변화 발생시 비정량 토출 및 기포 유무를 판단하여 토출 알람을 발생시킴으로써 공정 불량을 사전에 예방할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 4를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트 공급 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 포토레지스트 공급 장치(1)는 보틀(bottle;100), 트랩탱크(200), 펌프(300), 필터(400) 그리고 토출노즐(500)을 포함한다.

보틀(100)에는 포토레지스트가 채워져 있으며, 제1불활성가스 공급라인(32)과 제1공급라인(12)이 연결되어 있다. 보틀(100)에는 제1불활성가스 공급라인(32)을 통해 밀폐된 보틀(1000 내부를 불활성기체의 분위기로 만들기 위해 불활성가스(헬륨가스 또는 질소 가스)가 레귤레이터(34)를 통해 공급되며, 상대적인 압력으로 내부의 포토레지스트가 제1공급라인(12)을 통해 트랩 탱크(200)로 이동된다. 제1불활성 가스 공급라인(32)에는 레귤레이터(34), 가스필터(35) 그리고 에어작동 밸 브(36)가 순차적으로 설치되며, 에어작동 밸브(36)는 보틀(100) 교체시에만 닫히게 된다.

트랩 탱크(200)에는 제1공급라인(12)을 통해 제공받은 포토레지스트가 저장되고, 일측에는 수위 감지센서(210)들이 설치되어 포토레지스트의 수위를 감지하여 적정 수위까지 포토레지스트가 계속적으로 충진되도록 한다. 한편, 트랩 탱크(200)의 상단에는 제2드레인 라인(24)에 연결되는데, 이 제2드레인 라인(24)은 트랩 탱크(200)의 상단에 모아지는 기포를 제거하거나 또는 포토레지스트의 성질 변화에 대응하여 수동적으로 포토레지스트를 드레인시키게 된다. 제2드레인 라인(24)을 통해 배출되는 기포 및 성질 변화된 포토레지스트는 폐액 탱크(800)로 제공된다. 트랩 탱크(200)의 저면에는 제2공급라인(14)이 연결된다. 제2공급라인(14)은 펌프(300)의 유입포트(302)에 연결된다.

펌프(300)는 흡입 및 배출 동작에 의해 발생되는 유동압에 의해 트랩 탱크(200)에 저장되어 있는 포토레지스트를 토출노즐(500)로 정량 공급한다. 펌프(300)는 트랩 탱크(200)로부터 웨이퍼 1회분의 포토레지스트를 펌프실(310)로 흡입해 놓고, 도포 처리시에 토출 노즐(500)로 일정한 압력 및 유량으로 포토레지스트를 배출하는 것으로, 본 실시예에서는 벨로우즈 구동형의 튜브 프램 펌프를 적용하고 있다.

도 2 및 도 3은 본 실시예에 적용된 펌프의 흡입 동작과 배출 동작을 각각 보여주는 도면들이다.

도 1 및 도 2에서와 같이, 펌프(300)는 유입포트(302) 및 유출포트(304)와 연통되는 펌프실(310)과 구동실(320)을 구분하는 용적가변의 튜브프램(탄성격막)(330)을 갖는 하우징(301)을 갖는다. 비압축매체인 작동유는 벨로우즈부(350)의 신축에 의해 생기는 구동력을 튜브프램(330)으로 전달하기 위한 매체이다. 벨로우즈부(350)의 벨로우즈(352)는 스테핑모터(360)에 의해 구동되어 제어부(900)에 의해서 그 신축 동작 타이밍이나 신축 속도, 포토레지스트의 흡입 및 토출 타이밍, 토출압력 등의 조건에 따라 제어된다.

한편, 펌프(300)의 유입포트(302)와 유출포트(304)에는 역류방지 밸브(305)가 각각 설치되어 있으며, 유출포트(304)에는 토출 노즐(500)과 연결되는 제3공급라인(16)과, 폐액 탱크(800)와 연결되는 제1드레인 라인(22)이 연결된다. 제3공급라인(16)에는 석백(suck back) 밸브(17)와 컷오프(cut-off)밸브(18) 그리고 필터(400)가 설치된다. 필터(400)에는 필터 상단에 모여지는 기포를 제거하기 위해 제3드레인 라인(26)이 연결되며, 제2드레인 라인(24)과 제3드레인 라인(26)에는 각각 에어 작동 밸브(28)가 설치된다.

도 2는 모터의 흡입 동작을 보여주는 도면으로, 스테핑모터(360)에 의해 벨로우즈(352)가 후방으로 후퇴하면 구동실(320)로부터 벨로우즈부(350)로 작동유가 이동되면서 구동실(320)의 압력이 저하된다. 구동실(320)의 압력 저하로 튜브프램(330)이 수축되면 트랩 탱크(200)로부터 일정량(도포 처리 1회분)의 포토레지스트가 펌프실(310)로 흡입된다.

도 3은 모터의 배출 동작을 보여주는 도면으로, 스테핑모터(360)에 의해 벨로우즈(352)가 전방으로 전진하면 벨로우즈부(350)로부터 구동실(320)로 작동유가 이동되면서 구동실(320)의 압력이 상승된다. 구동실(320)의 압력 상승으로 튜브프램(330)이 팽창되면서 펌프실(310)에 채워져 있던 포토레지스트가 토출 노즐(500)로 토출된다.

한편, 펌프(300)에는 압력 센서(390)가 설치되어 있어서, 압력 센서가(390) 펌프실(310)내의 포토레지스트 압력을 감지하게 된다. 이렇게 압력 센서(390)에 의해 측정된 측정 압력은 제어부(900)로 제공되고, 제어부(900)에서는 기설정된 압력값(기준 압력값)과 측정 압력값을 비교하게 된다. 만약, 펌프실(310)에 채워져 있는 포토레지스트에 기포가 있는 경우와 기포가 없이 포토레지스트가 채워져 있는 경우에는 측정 압력값이 다르게 나오게 된다. 따라서, 이러한 압력값을 변동을 기준 압력값과 비교하면 토포레지스트가 토출노즐(500)로 공급되기 전에 기포 유무를 감지할 수 있게 된다. 참고로, 압력 센서(390)와 제어부(900)는 펌프(300)에서 토출노즐(500)로 공급되기 위해 펌프실(310)에 채워지는 포토레지스트에 기포가 포함되어 있는가를 판별하는 기포 판별 부재에 해당된다.

만약, 펌프(300)의 펌프실(3100에 채워져 있는 포토레지스트 내의 기포를 감지하면, 펌프(300)의 배출 동작을 통해 펌프실(310)에 채워져 있는 포토레지스트를 제1드레인 라인(22)을 통해 폐액 탱크(800)로 배출한다.

도 4는 포토레지스트 공급 과정을 보여주는 플로우챠트이다.

먼저, 보틀에 담겨있는 포토레지스트는 불활성가스의 가압에 의해 트랩 탱크에 임시 저장된다(s10,s20).

트랩 탱크에 저장된 포토레지스트는 정량펌프의 흡입 동작에 의해 정량펌프 의 펌프실로 이동된다(s30). 한편, 압력센서(390)는 펌프실(310)에 채워진 포토레지스트의 압력값(토출압력)을 측정한다(s40). 압력센서(390)에서 측정된 압력값은 제어부(900)로 제공되고, 제어부(900)에서는 측정 압력값과 기준 압력값을 비교하여 펌프의 펌프실(310)에 채워져 있는 포토레지스트 내의 기포 유무 및 비정량 토출을 감지한다(s50). 만약, 측정 압력값과 기준 압력값의 차이가 소정값 이상으로 나타내는 경우에는 포토레지스트에 기포가 있다고 판단하게 되며, 이 경우에는 정량 토출이 불가능하기 때문에 펌프(300)의 배출 동작을 통해 펌프실(310)에 채워져 있는 포토레지스트를 제1드레인 라인(22)을 통해 드레인시킨다(s60). 그리고 다시 펌프 흡입 동작을 통해 펌프실(310)에 포토레지스트를 채워둔다.

한편, 측정 압력값과 기준 압력값의 차이가 소정값 이하로 나타나는 정상적인 경우에는 펌프(300)의 배출 동작(s70)을 통해 제3공급라인(16)으로 포토레지스트를 배출하게 되며, 이렇게 배출된 포토레지스트는 필터(400)를 통과(s72)한 후 컷 오프 밸브(18)가 개방(s80)되면서 노출 노즐(500)을 통해 웨이퍼상으로 도포된다(s90).

이상에서, 본 발명에 따른 포토레지스트 공급 장치의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : 보틀

200 : 트랩탱크

300 : 펌프

400 : 필터

500 : 토출 노즐

Claims

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포토레지스트 공급 장치에 있어서:

포토레지스트를 웨이퍼로 토출하는 토출노즐;

상기 토출노즐로 정량의 포토레지스트를 공급하는 펌프;

상기 펌프로부터 상기 토출노즐로 공급될 포토레지스트가 일시 저장되는 트랩 탱크;

상기 트랩 탱크에 저장되는 포토레지스트가 담겨있는 보틀; 및

상기 펌프에서 상기 토출노즐로 공급되기 위해 대기하는 포토레지스트에 기포가 포함되어 있는가를 판별하는 기포 판별 부재;

상기 기포 판별 부재가 기포를 체크하면 상기 펌프에서 대기중인 포토레지스트를 폐액탱크로 드레인시키기 위해 상기 펌프와 상기 폐액탱크를 연결하는 제1드레인 라인을 포함하되;

상기 기포 판별 부재는,

상기 펌프의 내부 압력을 감지하는 압력센서; 및

상기 압력센서에서 감지된 상기 펌프의 측정 압력값과 기준 압력값을 비교하여 상기 펌프에서 공급될 포토레지스트의 기포 유무를 체크하여 상기 제1드레인 라인을 개폐하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 공급 장치.
포토레지스트 공급 장치에 있어서:

포토레지스트를 웨이퍼로 토출하는 토출노즐;

상기 토출노즐로 정량의 포토레지스트를 공급하는 펌프;

상기 펌프로부터 상기 토출노즐로 공급될 포토레지스트가 일시 저장되는 트랩 탱크;

상기 트랩 탱크에 저장되는 포토레지스트가 담겨있는 보틀; 및

상기 펌프에서 상기 토출노즐로 공급되기 위해 대기하는 포토레지스트에 기포가 포함되어 있는가를 판별하는 기포 판별 부재;

상기 기포 판별 부재가 기포를 체크하면 상기 펌프에서 대기중인 포토레지스트를 폐액탱크로 드레인시키기 위해 상기 펌프와 상기 폐액탱크를 연결하는 제1드레인 라인을 포함하되;

상기 보틀 및 상기 트랩탱크는

상기 토출노즐을 통해 토출된 양만큼의 불활성가스가 채워지도록 불활성가스 공급라인이 연결되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 공급 장치.
포토레지스트 공급 방법에 있어서:

보틀에 담겨있는 포토레지스트를 트랩 탱크에 임시 저장하는 단계;

펌프의 흡입(suction) 동작을 통해 상기 트랩 탱크에 저장되어 있는 포토레지스트를 상기 펌프의 펌프실에 채우고, 상기 펌프의 배출 동작을 통해 상기 펌프실에 채워져 있는 포토레지스트를 토출 노즐로 공급하는 펌핑 단계를 포함하되;

상기 펌핑 단계는

상기 펌프의 펌프실에 채워져 있는 포토레지스트를 상기 토출노즐로 공급하기 전에 상기 펌프의 내부 압력을 감지한 측정 압력값과 기준 압력값을 비교하여 상기 펌프의 펌프실에 채워져 있는 포토레지스트 내의 기포 유무를 감지하는 단계를 포함하는 것을 포토레지스트 공급 방법.
제8항에 있어서,

상기 펌핑 단계는

상기 펌프의 펌프실에 채워져 있는 포토레지스트 내의 기포를 감지하면 상기 펌프의 배출 동작을 통해 상기 펌프실에 채워져 있는 포토레지스트를 드레인 라인을 통해 드레인하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 공급 방법.
제8항에 있어서,

상기 트랩탱크에는

상기 펌핑 단계에서 사용된 양만큼 불활성가스가 채워지는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 공급 방법.