KR102631793B1 - 약액 공급 구조물 및 이를 구비하는 현상장치 - Google Patents

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Abstract

약액 공급 구조물 및 이를 구비하는 현상장치가 개시된다. 약액 공급 구조물은 서로 다른 약액들을 분리하여 저장하는 적어도 하나의 약액 저장부를 구비하고 하부에 위치하는 기판과 부분적으로 교차하는 바(bar)형상을 갖는 몸체, 몸체의 배면으로부터 바 형상을 갖도록 돌출하고 약액 저장부와 연결되는 공급라인으로부터 약액들이 혼합된 분사약액을 기판으로 분사하는 노즐부 및 배면과 노즐부의 외측면에 대한 수용액의 접촉각을 조절하여 수용액이 배면과 외측면에 접착하는 것을 억제하는 소수성 부재를 포함한다. 오염물질이 용해된 수용액이 약액 공급 구조물의 하면에 흡착하는 것을 방지하고 후속공정에서 기판 오염을 방지할 수 있다.

Description

약액 공급 구조물 및 이를 구비하는 현상장치 {Chemical supply structure and a developing apparatus having the same}
본 발명은 약액 공급 구조물 및 이를 구비하는 현상장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 유체와의 접촉각이 150° 이상인 초소수성 표면(super hydrophobic surface)을 갖는 약액 공급 구조물 및 이를 구비하는 현상장치에 관한 것이다.
반도체 소자 및 평판 표시패널은 사진, 식각, 애싱, 박막 증착 및 세정 공정과 같은 다양한 공정들이 수행된다. 이때, 상기 사진공정은 감광물질을 도포하는 도포공정, 레티클을 이용한 노광공정 및 노광영역에 대한 현상공정에 의해 수행된다.
도포공정은 기판의 표면에 포토레지스트와 같은 감광액을 도포하여 기판을 덮는 감광막을 형성하는 공정이며, 노광 공정은 상기 감광막에 대하여 레티클을 이용하여 선택적으로 노광시켜 노광영역과 비노광영역을 형성하는 공정이다. 현상공정은 감광막의 노광영역 또는 비노광 영역으로 현상액을 공급하여 선택적으로 제거함으로써 감광막을 레티클에 대응하는 회로패턴을 구비하는 감광패턴으로 형성하는 공정이다.
일반적으로, 현상공정은 먼저 기판의 표면으로 순수와 같은 프리 웨팅액을 공급하여 기판의 표면을 친수성으로 변화시킨 후 기판의 표면으로 현상액을 공급한다. 따라서, 기판의 표면이 프리 웨팅막으로 덮인 상태에서 노즐을 구비하는 약액 공급 구조물로 현상액을 공급하게 된다.
그러나, 프리 웨팅막으로 덮인 기판의 표면을 따라 약액 공급 구조물을 선형으로 스캐닝 하는 경우, 약액 공급 구조물의 이동방향인 전방으로 프리 웨팅액의 표면이 상승하여 약액 공급 구조물의 하부 표면과 접촉하게 되고, 현상액으로 용해된 포토레지스트가 상기 구조물의 하부표면에 들러붙어 스캔 잔류물질을 형성하게 된다. 상기 스캔 잔류물질은 약액 공급 구조물의 하부 표면에 잔류하다가 다음 현상공정을 수행하는 동안 약액 공급 구조물로부터 기판의 표면으로 낙하여 오염 파티클로 기능하게 된다.
스캔 잔류물질에 의한 기판 오염을 방지하기 위해 주기적으로 상기 약액 공급 구조물의 하부표면을 세척하고 있지만 스캔 잔류물질에 의한 기판 오염을 완전히 막지는 못하고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 접촉각이 150° 이상인 초소수성(super hydrophobic) 표면을 구비하여 스캔 잔류물질의 생성을 최소화 할 수 있는 약액 공급 구조물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상술한 바와 같은 약액 공급 구조물을 구비하는 현상장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 약액 공급 구조물은 서로 다른 약액들을 분리하여 저장하는 적어도 하나의 약액 저장부를 구비하고 하부에 위치하는 기판과 부분적으로 교차하는 바(bar)형상을 갖는 몸체, 상기 몸체의 배면으로부터 바 형상을 갖도록 돌출하고 상기 약액 저장부와 연결되는 공급라인으로부터 상기 약액들이 혼합된 분사약액을 상기 기판으로 분사하는 노즐부 및 상기 배면과 상기 노즐부의 외측면에 대한 수용액의 접촉각을 조절하여 상기 수용액이 상기 배면과 상기 외측면에 접착하는 것을 억제하는 소수성 부재를 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 현상장치는 노광된 포토 레지스트막을 구비하는 기판을 수평하게 고정하고 회전축에 의해 회전하는 기판지지 구조물, 상기 기판 상으로 린스액 및 프리웨팅 액 중의 어느 하나를 분사하는 제1 약액 공급 구조물 및 상기 기판 상으로 현상액을 분사하여 노광된 상기 포토 레지스트막을 선택적으로 제거하는 제2 약액 공급 구조물을 포함한다.
이때, 상기 제2 약액 공급 구조물은 서로 다른 약액들을 분리하여 저장하는 적어도 하나의 약액 저장부를 구비하고 상기 기판과 부분적으로 교차하는 바(bar)형상을 갖는 몸체, 상기 몸체의 배면으로부터 바 형상을 갖도록 돌출하고 상기 약액 저장부와 연결되는 공급라인으로부터 상기 약액들이 혼합된 상기 현상액을 상기 기판으로 분사하는 노즐부 및 상기 배면과 상기 노즐부의 외측면에 대한 수용액의 접촉각을 조절하여 상기 수용액이 상기 배면과 상기 외측면에 접착하는 것을 억제하는 소수성 부재를 구비한다.
본 발명에 의한 약액 공급 구조물 및 이를 구비하는 현상장치에 의하면, 포토레지스트와 같은 오염물질을 포함하는 수용액과 접촉하는 몸체의 배면과 노즐부의 외측면에 소수성 부재를 형성하여 수용액과 상기 배면 및 외측면과의 접촉각을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 오염물질이 용해된 수용액이 약액 공급 구조물의 하면에 흡착하는 것을 방지하여 후속공정에서 오염물질이 기판으로 낙하하여 기판이 오염되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 노즐부에 대한 주기적인 세척이 없이 기판에 대한 공정불량을 현저하게 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 약액 공급 구조물의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 약액 공급 구조물의 약액 분사과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 배면에 흡착된 수용액의 접촉각을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 소수성 부재를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 소수성 부재를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 의한 소수성 부재를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 도 1에 도시된 약액 공급 구조물을 구비하는 현상장치를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 8은 도 7에 도시된 현상장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 약액 공급 구조물의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 약액 공급 구조물의 약액 분사과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 약액 공급 구조물(500)은 서로 다른 약액(C)들을 분리하여 저장하는 적어도 하나의 약액 저장부(110, 120)를 구비하고 하부에 위치하는 기판(W)과 부분적으로 교차하는 바(bar)형상을 갖는 몸체(100), 상기 몸체(100)의 배면(102)으로부터 바 형상을 갖도록 돌출하고 상기 약액 저장부(110)와 연결되는 공급라인(SL)으로부터 상기 약액(C)들이 혼합된 분사약액(MC)을 상기 기판(W)으로 분사하는 노즐부(200) 및 상기 배면(102)과 상기 노즐부(200)의 외측면(202)에 대한 수용액(aqueous solution)의 접촉각을 조절하여 상기 수용액이 상기 배면(102)과 상기 외측면(202)에 접착하는 것을 억제하는 소수성 부재(300)를 포함한다.
예를 들면, 상기 몸체(100)는 일방향을 따라 연장하는 라인형상을 갖고 전면(101) 및 배면(102) 사이에서 소정의 용적을 갖는 입체형상으로 제공된다. 상기 몸체(100)는 내부에 약액(C)을 저장하고 공급라인(SL)을 배치할 수 있는 충분한 공간을 갖는 세장 바(slender bar)로 제공될 수 있다.
상기 세장 바는 기판(W)을 부분적으로 교차하면서 제1 방향(I)을 따라 연장하고 상기 세장 바의 연장방향과 수직한 제2 방향(II)을 따라 이동하면서 상기 기판(W)을 스캔한다. 이에 따라, 상기 제2 방향(II)은 약액 공급을 위한 기판 스캐닝 방향(SD)이 된다. 스캐닝 방향(SD)을 따라 이동하면서 상기 약액 공급 구조물(500)은 스캐닝 방향(SD)과 수직한 제3 방향(III)을 따라 기판(W)의 상면으로 상기 분사약액(MC)을 분사하게 된다. 이에 따라, 상기 제3 방향(III)은 약액 공급 구조물(500)에 의한 분사약액(MC)의 분사방향(ID)이 된다. 상기 세장 바의 연장방향, 스캔방향(SD) 및 분사방향(ID)은 상기 기판(W)과 약액 구조물(500)의 배치 및 구성에 따라 상이할 수 있음은 자명하다.
상기 몸체(100)의 내부에는 서로 다른 특성을 갖는 제1 약액(C1) 및 제2 약액(C2)을 저장하는 제1 및 제2 약액 저장부(110,120)가 제공된다. 본 실시예의 경우, 상기 분사용액(MC)이 제1 및 제2 약액(C1,C2)의 혼합용액으로 제공되는 것을 개시하고 있지만, 기판(W)에 대한 공정의 종류와 특성에 따라 단일한 약액이 분사용액으로 제공될 수도 있고 3개 이상 약액의 혼합용액으로 제공될 수도 있다. 이에 따라, 상기 약액 저장부는 분사용액(MC)을 구성하는 약액의 종류에 따라 다양하게 배치될 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 및 제2 약액 저장부(110,12)는 몸체(100)의 상부에 배치되고 외부의 약액 탱크(미도시)와 연결된 약액라인(CL)과 접속된다. 상기 약액라인(CL)은 몸체(100)의 전면(101)을 관통하여 약액 탱크와 연결되고 공급되는 약액(C)의 유량을 제어하는 유량제어 밸브(CV)가 배치된다.
제1 및 제2 약액 저장부(110,120)는 구분벽체(130)에 의해 서로 분리되어 서로 독립적인 공간으로 제공된다. 상기 구분벽체(130)는 분사용액(MC)을 구성하는 약액(C)의 종류에 따라 가변적으로 배치될 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 제1 및 제2 약액(C1,C2)은 감광막을 현상할 수 있는 현상액을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 약액(C1)은 감광막의 노광영역과 비노광영역에 대한 용해도 차이를 이용하여 감광막을 일부를 제거할 수 있는 알칼리 용액으로 구성될 수 있다. 제2 약액(C2)은 제1 약액(C1)으로 감광막을 현상하고 잔류하는 제1 약액(C1) 및 상기 제1 약액(C1)에 의하여 용해되어 분리된 감광물질을 상기 기판(W)으로부터 제거하는 계면 활성제나 탈이온수로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 감광막은 포토 레지스트막으로 구성될 수 있다.
상기 노즐부(200)는 상기 몸체(100)의 길이방향(I)을 따라 상기 배면(102)으로부터 볼록하게 돌출하여 상기 몸체(100)와 일체로 제공되는 돌출 바의 형상으로 제공되며, 상기 약액 저장부(110,120)와 연결된 공급라인(SL)과 연결된다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 약액(C1,C2)이 혼합된 분사약액(MC)이 상기 기판(W)으로 분사된다.
일실시예로서, 상기 노즐부(200)는 상기 배면으로부터 꼭지점(V)을 갖도록 볼록하게 돌출하여 외측면(202)이 상기 배면(102)에 대하여 경사지게 배치되고 단부에 노즐 홀(H)을 구비하는 노즐 몸체(210) 및 상기 노즐 홀(H)의 하부에 배치되어 상기 노즐 홀(H)로부터 분사되는 분사약액(MC)의 분사속도를 낮추는 유동 제어유닛(220)을 구비한다.
본 실시예의 경우, 상기 노즐 몸체(210)는 세장 바로 제공되는 몸체(100)의 길이방향을 따라 일정한 간격으로 다수 배치되는 역원추 형상으로 제공되며 꼭지점(V)에는 노즐 홀(H)이 배치된다.
특히, 상기 노즐 몸체(210)의 외측면(202)은 몸체(100)의 배면(102)과 둔각을 갖도록 경사지게 배치되어 스캔방향(SD)을 따라 약액 공급 구조물(500)이 선형 이동하는 경우 기판(W)의 상면을 덮는 수용액에 의한 이동저항을 낮출 수 있다. 예를 들면, 기판(W) 상에 포토레지스트와 같은 감광물질로 구성된 감광막이 형성되고 상기 약액(C)이 현상액을 포함하는 경우, 상기 수용액은 탈이온수나 순수와 같은 용매에 포토레지스트와 같은 감광물질이 용해된 혼합물일 수 있다.
상기 노즐 홀(H)은 상기 약액 저장부(110,120)로부터 연장하는 공급라인(SL)과 연결되어, 제1 및 제2 약액(C1,C2)의 혼합물인 분사용액(MC)이 노즐 홀(H)을 따라 기판(W)으로 분사된다.
상기 공급라인(SL)은 상기 제1 및 제2 약액 저장부(110,120)와 개별적으로 연결된 다수의 배출라인(L1), 상기 다수의 배출라인(L1)들과 연결된 단일한 혼합라인(L2) 및 상기 혼합라인(L2)으로부터 연장되어 상기 배출 홀(H)과 연결되는 분사라인(L3)을 구비한다.
상기 배출라인(L1)은 제1 및 제2 약액 저장부(110,120)의 하부로부터 개별적으로 연장된다. 이에 따라, 제1 및 제2 약액(C1,C2)은 개별적으로 상기 혼합라인(L2)으로 배출된다.
혼합라인(L2)은 각 배출라인(L1)과 서로 연결되어 배출라인(L1)을 따라 개별적으로 배출된 서로 다른 약액들이 혼합된다. 본 실시예의 경우, 상기 혼합라인(L2)은 상기 배출라인(L1)으로부터 분사라인(L3)까지 연결되는 적층라인으로 구성될 수 있다. 상기 적층라인은 지그재그 형상이나 헬리컬 형상과 같이 다수의 유동 변곡점을 갖는 형상으로 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 약액(C1,C2)은 적층라인을 따라 이동하면서 유동방향이 변곡점의 수만큼 변화하게 되므로 균일하게 혼합될 수 있다. 이에 따라, 상기 분사약액(MC)은 균일한 혼합물로 형성되어 상기 분사라인(L3)으로 제공된다.
상기 분사라인(L3)은 혼합라인(L2)의 단부로부터 하방으로 수직하게 연장하여 노즐 홀(H)과 연결된다. 이에 따라, 제1 및 제2 약액(C1,C2)이 균일하게 혼합된 분사약액(MC)은 분사라인(L3)과 노즐 홀(H)을 따라 기판(W)으로 분사된다.
상기 유동 제어유닛(220)은 상기 노즐 홀(H)의 하부에 배치되어 분사약액(MC)의 분사속도를 저하시키고 스트림의 형상을 변경하여 기판(W)에 대한 충격을 최소화 할 수 있다. 예를 들면, 상기 유동 제어유닛(220)은 상기 노즐 홀(H)과 동일한 직경을 구비하는 유동제어 볼로 구성할 수 있다. 이에 따라, 상기 노즐 홀(H)로부터 분사된 분사약액(MS)은 유동제어 볼과의 충돌에 의해 운동에너지의 일부가 소실되고 라인형상을 갖는 유동 스트림을 유동제어 볼의 표면을 따라 분산하여 평면형상의 유동 스트림으로 변경할 수 있다. 따라서, 상기 기판(W)에 구비된 감광막이 분사약액(MC)에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예에서, 단일한 유동 제어유닛(220)이 노즐 홀(H)의 하부에 배치되는 것을 개시하고 있지만, 유동 스트림(stream)의 형상과 분사약액(MC)의 유동속도에 따라 다수의 유동 제어유닛(220)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 분사약액(MC)의 분사방향에 대한 유동제어 볼 위치의 상대적인 각도를 조절함으로써 분사약액(MC)의 분사방향을 조절하거나 감광물질 수용액에 의한 오염을 방지할 수 있다.
상기 소수성 부재(300)는 상기 배면(102)과 외측면(202)에 대한 감광물질 수용액의 접촉각을 조절하여 상기 수용액이 상기 배면(102)과 상기 외측면(202)에 접착하는 것을 억제할 수 있다.
상기 약액 공급 구조물(500)이 스캔방향(SD)을 따라 선형으로 이동하는 경우, 기판(W)을 덮고 감광물질이 용해된 수용액은 스캔 방향(SD)을 향하는 전면에서 수용액이 누적되어 수면이 높아지게 된다. 이에 따라, 상기 수용액이 몸체(100)의 배면(102)이나 노즐부(200)의 외측면(202)에 흡착된다. 감광물질이 용해된 수용액이 배면(102)이나 외측면(202)에 흡착되는 경우 수분은 증발되고 감광물질만 배면(102)이나 외측면(202)에 잔류하여 후속 공정이 진행되는 동안 배면(102)이나 외측면(202)으로부터 감광물질이 낙하하여 기판에 대한 불량소스로 기능하게 된다.
따라서, 감광물질이 용해된 수용액이 배면(102)이나 외측면(202)에 흡착되는 것을 억제한다면 약액처리 공정의 불량을 현저하게 방지할 수 있다. 표면에 대한 수용액의 흡착정도는 접촉각의 크기로 평가할 수 있다.
도 3은 배면에 흡착된 수용액의 접촉각을 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 접촉각(θ)이란 공기 중에 위치하는 배면(102) 및 외측면(202) 상에 상기 감광물질 수용액(AS)이 흡착하는 경우, 상기 수용액(AS)의 액적과 배면(102)이 접촉하는 점에서 액적표면의 접선(TL)과 액적에 의해 덮인 배면(102)사이의 각이다. 상기 접촉각(θ)이 0°이면 수용액(AS)은 배면(102)에 대해 표면장력이 존재하지 않아 배면(102)을 완전히 덮도록 퍼지게 되고, 접촉각(θ)이 90°를 넘게 되면 액적의 표면장력에 의해 배면(102)으로부터 분리되어 액체방울의 형태로 존재하게 된다.
따라서, 배면(102)에 대한 수용액(AS)의 접촉각(θ)이 크면 클수록 배면(102)으로부터 상기 수용액(AS)이 액체방울의 형태로 존재하게 되어 수용액(AS)이 상기 배면(102)에 접착하는 것을 억제할 수 있다. 이와 같은 접촉각(θ)과 퍼짐의 관계는 노즐부(200)의 외측면(202)에서도 동일하게 적용된다.
기판(W) 상에 형성된 감광막을 현상하는 경우, 감광물질이 용해된 수용액(AS)이 배면(102)이나 외측면(202)에 흡착되어 잔류하게 되면 상기 약액 공급 구조물(500)을 이용하여 수행되는 현상공정에서 배면(102)이나 외측면(202)에 잔류하는 감광물질이 기판으로 낙하하여 불량소스로 작용하게 된다.
본 실시예에서는 상기 소수성 부재(300)에 의해 감광물질 수용액이 배면(102)이나 외측면(202)에 흡착되는 것을 최소화함으로써 후속공정에서 불량소스로 작용하는 잔류 감광물질을 최소화 할 수 있다. 특히, 상기 배면(102) 및 외측면(202)에 대한 수용액의 접촉각을 약 150° 내지 175°의 범위를 갖도록 설정하여 불량소스로 기능하는 감광물질이 용해된 수용액의 흡착을 최소화 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 소수성 부재를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 상기 소수성 부재(300)는 상기 배면(101)과 상기 외측면(202)을 따라 균일하게 코팅된 소수성 코팅막(301)으로 구성될 수 있다.
예를 들면, 표면 에너지가 상대적으로 작은 물질을 상기 배면(101)과 외측면(202)을 따라 균일하게 코팅하여 소수성 코팅막(301)을 형성할 수 있다. 소수성 코팅막(301)의 표면 에너지가 상대적으로 작으므로 상기 배면(102)과 외측면(202) 상에서 상기 수용액의 퍼짐이 억제되어 수용액의 흡착이 억제될 수 있다. 이에 따라, 상기 수용액에 포함된 감광물질이 배면(102)이나 외측면(202)에 잔류하여 다음 공정에서 기판으로 낙하하여 불량소스로 기능하는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 소수성 코팅막(301)은 바나듐 산화막(V2O5, vanadium oxide) 및 자기조립 단분자막 (self-assembled mono layer(SAM)) 중의 어느 하나로 구성될 수 있다.
특히, 상기 바나듐 산화막은 상기 몸체(100)와 노즐부(200)를 납(Pb)/산화아연(ZnO)/산화 실리콘(SiO2)의 합성물로 구성되는 경우 접촉각을 최대 170.3°까지 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 배면(101)과 외측면(202)에 자기조립의 특성을 갖는 유기분자를 흡착하는 경우, 상기 유기분자들은 스스로 조직되어(organized) 단일한 분자로 이루어진 박막(mono layer)을 형성하게 된다. 자기조립에 의한 단분자막(SAM)은 분자사이의 비공유경합력에 의해 형성되고 분자 사이의 결합은 안정적이고 평형상태를 유지한다. 이에 따라, 단분자막 상에 흡착되는 수용액은 단분자막과 화학적으로 안정적인 상태를 유지하며 단분자막을 따라 수용액이 퍼지는 퍼짐현상이 억제된다. 즉, 상기 수용액은 단분자막 상에서 충분한 표면장력으로 물방울 형태를 유지하도록 충분한 접촉각을 갖도록 배치된다.
이에 따라, 상기 소수성 코팅막(301)은 배면(102)과 외측면(202)을 전부 덮도록 형성되어 상기 약액 공급 구조물(500)이 스캔방향(SD)을 따라 이동하는 동안 감광물질이 용해된 감광물질 수용액이 배면(102) 및 외측면(202)과 접촉하더라도 충분한 접촉각(θ)을 유지시킴으로써 감광물질 수용액이 배면(102)과 외측면(202)에 흡착되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 배면(102) 및 외측면(202)에 잔류하는 감광물질이 후속공정의 기판으로 낙하하여 불량소스로 기능하는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 소수성 부재를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 소수성 부재(300)는 상기 배면(102)과 상기 외측면(202)을 따라 균일하게 정렬하는 패턴부재(302)로 구성될 수 있다.
예를 들면, 증착공정에 의해 충분한 강도를 갖는 절연막(미도시)을 배면(102)과 외측면(202) 상에 형성한 후 패터닝 공정에 의해 상기 절연막을 패턴부재(302)로 형성할 수 있다.
이때, 상기 패턴부재(301)의 폭(w)은 약 10nm 내지 30nm의 범위를 갖도록 형성한다. 상기 패턴부재(302)의 폭(w)이 약 30nm로 설정되는 경우, 상기 패턴부재(302) 상에 흡착되는 수용액의 접촉각(θ)은 약 150°로 형성된다. 패턴부재(302)의 폭(w)이 30nm 이하인 경우 접촉각은 더욱 증가한다. 그러나, 패턴부재(302)의 폭(w)이 10nm 이하로 설정되는 경우 상기 접촉각(θ)은 180°에 근접하여 오히려 수용액(AS)의 퍼짐특성이 증가하게 된다. 이에 따라, 패턴부재(301)의 폭(w)은 약 10nm 내지 30nm의 범위를 갖도록 형성하여 상기 수용액의 접촉각(θ)을 150° 내지 175°로 설정할 수 있다.
특히, 상기 패턴부재(302)는 상기 폭(w)과 동일한 이격거리(d)를 갖도록 구성하고 상기 폭(w)의 약 3배 내지 5배의 높이(h)를 갖도록 설정한다. 이에 따라, 상기 패턴부재(302)는 약 3 내지 5의 종횡비를 갖도록 구성할 수 있다. 동일한 폭과 이격거리를 갖는 패턴이라 할지라도 종횡비가 큰 경우는 상대적으로 더 큰 접촉각을 가질 수 있다. 따라서, 패턴의 폭(w)과 이격거리(d)의 설정에 제약이 이쓴 경우 상기 종횡비를 이용하여 접촉각(θ)을 150° 내지 175°로 유지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 의한 소수성 부재를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 상기 소수성 부재(300)는 상기 배면(102)과 상기 외측면(202)에 임의로 분포하는 요철부(303)로 구성될 수 있다.
예를 들면, 상기 배면(102)과 상기 외측면(202)에 대하여 샌드 블러스트와 같은 표면처리 공정을 수행하여 상기 배면(102)과 상기 외측면(202)에 랜덤(random)하게 분포하는 요철부를 형성할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같은 패턴부재(302)는 일정한 형상을 갖는 패턴이 규칙적으로 배열되지만, 상기 요철부(303)는 세사(fine sand)를 배면(102)과 외측면(202)으로 분사하여 형성하므로 상기 요철부(303)는 표면에 랜덤하게 형성된다.
이에 따라, 세사와의 충돌에 의해 표면으로부터 리세스 된 오목부(R)와 세사와 충돌하지 않아 오목부(R)와 비교하여 상대적으로 볼록하게 위치하는 볼록부(P)의 조합에 의해 상기 수용액(AS)의 접촉각을 높일 수 있다.
상술한 바와 같은 약액 공급 구조물(500)에 의하면, 오염물질을 포함하는 수용액과 접촉하는 몸체(100)의 배면(102)과 노즐부(200)의 외측면에 소수성 부재를 형성하여 수용액과 상기 배면(102) 및 외측면(202)와의 접촉각을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 오염물질이 용해된 수용액이 배면(102)과 외측면(202)에 흡착되는 것을 방지하여 후속공정에서 오염물질에 의해 기판이 오염되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 노즐부에 대한 주기적인 세척이 없이 상기 기판에 대한 공정불량을 현저하게 줄일 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 도 1에 도시된 약액 공급 구조물을 구비하는 현상장치를 나타내는 개략적인 구성도이고, 도 8은 도 7에 도시된 현상장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 현상장치(1000)는 기판(W) 상에 형성된 감광막(PR)중 노광된 영역과 비노광된 영역 중의 어느 하나를 선택적으로 제거함으로써 상기 감광막(PR)을 감광패턴으로 형성한다. 상기 감광막(PR)의 특성에 따라 노광영역 또는 비노광 영역이 제거된다. 본 실시예의 경우, 상기 감광막(PR)은 포토레지스트 막을 포함한다. 그러나, 상기 감광막(PR)은 노광 및 현상에 의해 선택적으로 제거될 수 있는 막이라면 포토레지스트 막뿐만 아니라 다양한 막 구조물을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 현상장치(1000)는 노광된 포토 레지스트막(PR)을 구비하는 기판(W)을 수평하게 고정하고 회전축에 의해 회전하는 기판지지 구조물(600), 현상액을 이용하여 상기 포토 레지스트막(PR)에 대한 현상공정을 처리하는 현상처리 용기(700), 상기 기판(W) 상으로 린스액 및 프리웨팅 액 중의 어느 하나를 분사하는 제1 약액 공급 구조물(800), 상기 기판(W) 상으로 현상액(MC)을 분사하여 노광된 상기 포토레지스트막(PR)을 선택적으로 제거하는 제2 약액 공급 구조물(500) 및 제어기(900)를 포함한다.
예를 들면, 상기 기판 지지 구조물(600)은 노광된 포토레지스트막(PR)이 형성된 기판(W)을 수평하게 고정하고 및 회전축에 의해 회전한다. 이에 따라, 상기 현상공정이 진행되는 동안 상기 기판(W)은 일정한 회전속도로 회전하게 된다.
기판지지 구조물(600)은 기판(W)이 수평하게 고정되는 고정 플레이트(610), 상기 고정 플레이트(610)와 연결되고 하방으로 연장하는 회전축(620) 및 상기 회전축(620)을 일정한 속도로 회전시켜 상기 고정 플레이트(610)에 고정된 기판(W)을 회전시키는 구동부(630)를 포함한다.
예를 들면, 상기 고정 플레이트(610)의 상면에는 기판(W)을 지지하는 핀 부재들(미도시)이 배치될 수 있다. 상기 핀 부재는 기판(W)의 저면 및 측면을 지지하여 기판을 고정 플레이트(610)에 안정적으로 고정시킬 수 있다. 상기 회전축(620)은 상기 고정 플레이트(610)의 하면에 결합되고 하방으로 연장하는 원통 형상을 갖는다. 상기 구동부(630)는 회전축(620)에 회전 구동력을 제공하여 상기 회전축(620)을 회전시킨다. 이에 따라, 상기 고정 플레이트(610)는 회전축(620)과 함께 회전하며 상기 고정 플레이트(610)에 고정된 기판(W)도 함께 회전하게 된다. 상기 구동부(630)는 회전축(620)의 회전속도를 제어함으로써 상기 기판(W)의 회전속도를 조절할 수 있다. 예를 들면, 상기 구동부(630)는 서보 모터로 구성될 수 있다.
상기 처리용기(700)는 상기 기판지지 구조물(600)을 둘러싸는 컵 형상으로 제공되어 상기 처리용기(700)의 내부에서 현상공정이 수행된다.
예를 들면, 상기 처리용기(700)는 상기 기판지지 구조물(600)을 둘러싸는 용기본체(710)와 상기 용기본체(710)와 연결되어 현상액(MC)을 회수하는 회수라인(720)을 구비한다.
상기 용기본체(710)는 측벽(711), 바닥벽(713) 및 경사벽(715)을 구비한다. 상기 측벽(711)은 기판 지지 구조물(600)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되며 기판 지지 구조물(600)과 중심축을 공유하도록 제공된다. 상기 바닥벽(713)은 측벽(711)의 하단으로부터 상기 기판 지지 구조물(600)의 중심을 향하여 수평하게 연장된다. 이때, 상기 회전축(620)은 바닥벽(713)을 관통하여 고정 플레이트(610)에 연결된다. 상기 경사벽(715)은 측벽(711)의 상단으로부터 연장된다. 이때, 상기 경사벽(715)은 상기 측벽(711)과 둔각으로 연결되거나 직각으로 연결될 수 있다.
상기 회수라인(720)은 상기 기판(W)으로 분사된 현상액(MC) 및 공정 부산물을 회수하여 외부로 배출한다. 상기 회수라인(720)은 바닥벽(713)을 관통하여 외부로 연장하며 외부에 배치된 회수탱크(미도시)와 연결된다. 회수탱크로 회수된 현상액(MC)이나 공정 부산물은 분리되어 선택적으로 재생될 수 있다.
선택적으로 상기 처리용기(700)와 기판지지 구조물(600) 사이의 상대위치를 결정하는 위치 조절부(미도시)를 더 구비할 수도 있다. 그러나, 본 실시예의 경우, 상기 처리용기(700)의 위치는 고정되고 상기 기판지지 구조물(600)의 고정 플레이트(610)의 위치를 조정하여 처리용기(700)와 기판지지 구조물(600) 사이의 상대위치를 결정한다.
상기 제1 약액 공급 구조물(800)은 상기 기판(W) 상으로 린스액 및 프리웨팅 액을 분사한다. 예를 들면, 상기 제1 약액 공급 구조물(800)은 상기 현상액(MC)이 분사되기 전에 프리 웨팅액을 분사하는 제1 노즐부(810) 및 상기 현상액(MC)에 의해 상기 포토레지스트 막(PR)으로부터 분리된 포토레지스트를 제거하는 린스액을 분사하는 제2 노즐부(820)로 구성된다.
상기 제1 약액 공급 구조물(800)은 외부에 구비된 저장탱크(미도시)로부터 프리 웨팅액 및 린스액을 각각 수용하는 약액 홀더(chemical holder, CH)와 상기 약액 홀더(CH)를 회전축을 중심으로 회전하는 회전 암(rotating arm, RA)을 구비한다. 회전 암(RA)이 기판(W)을 관통하도록 회전하는 동안 약액 홀더(CH)로부터 프리 웨팅액 또는 린스액이 기판(W)으로 분사된다.
특히, 상기 프리 웨팅액은 현상공정이 수행되기 전에 기판(W)으로 분사되어 소수성인 기판의 표면을 친수성으로 변화시킨다.이에 따라, 친수성인 현상액(MC)과 기판(W) 사이의 반응효율을 높일 수 있다. 예를 들면, 상기 프리 웨팅액으로서 순수나 탈이온수를 이용할 수 있다.
상기 린스액은 현상공정이 완료된 후 상기 기판(W)으로 분사된다. 현상공정이 완료되면, 포토레지스트 막(PR)으로부터 선택적으로 제거된 포토레지스트가 프리 웨팅액 및 제2 약액(C2)에 용해되어 기판(W) 상에 잔류할 수 있다. 이때, 상기 기판(W) 상으로 린스액을 분사하여 기판(W) 상에 잔류하는 포토레지스트 수용액을 제거한다. 린스액의 분사특성은 상기 기판(W)의 회전속도와 제2 약액(C2) 및 프리웨팅액의 특성에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 이에 따라, 상기 기판(W)으로부터 포토레지스트가 용해된 수용액을 충분히 제거할 수 있다. 예를 들면, 상기 린스액으로서 순수나 탈이온수를 이용할 수 있다.
상기 제2 약액 공급 구조물(500)은 상기 기판 지지대(600)에 대하여 서로 대칭적으로 배치된다. 상기 제2 약액 공급 구조물(500)은 회전하는 기판(W) 상으로 현상액(MC)을 분사하여 노광된 상기 포토레지스트막(PR)을 선택적으로 제거한다. 이에 따라, 상기 포토레지스트막(PR)은 노광영역 또는 비노광영역이 선택적으로 제거되어 포토레지스트 패턴으로 형성된다.
상기 제2 약액 공급 구조물(500)은 기판지지 구조물(600)의 일측에서 길이방향을 따라 연장하는 세장 바(slender bar) 형상으로 제공되며 상기 길이방향고 수직한 스캔방향(SD)을 따라 연장하는 이송 가이드(550)에 고정 브라켓(530)을 이용하여 고정된다. 고정 브라켓(530)은 상기 제2 약액 공급 구조물(500)의 단부에 고정되며 이송 가이드(550)에 구비된 이송레일(552)을 따라 스캔방향(SD)을 따라 이송한다.
상기 제2 약액 공급 구조물(500)은 이송 가이드(550)을 따라 선형 이송함으로써 상기 기판(W)을 스캔하게 된다. 상기 기판(W)을 선형 스캔하면서 기판(W)으로 현상액(MC)을 분사하게 된다.
상기 제2 약액 공급 구조물(500)은 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 약액 공급 구조물(500)과 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 이에 따라, 상기 제2 약액 공급 구조물(500)은 서로 다른 약액(C)들을 분리하여 저장하는 적어도 하나의 약액 저장부(110,120)를 구비하고 상기 기판(W)과 부분적으로 교차하는 바(bar)형상을 갖는 몸체(100), 상기 몸체(120)의 배면(102)으로부터 바 형상을 갖도록 돌출하고 상기 약액 저장부(110,120)와 연결되는 공급라인(SL)으로부터 상기 약액(C)들이 혼합된 상기 현상액(MC)을 상기 기판(W)으로 분사하는 노즐부(200) 및 상기 배면(102)과 상기 노즐부(200)의 외측면(202)에 대한 수용액(AS)의 접촉각(θ)을 조절하여 상기 수용액(AS)이 상기 배면(102)과 상기 외측면(202)에 접착하는 것을 억제하는 소수성 부재(300)를 구비한다.
이에 따라, 상기 제2 약액 공급 구조물(500)이 프리 웨팅액으로 도포된 기판(W) 상을 선형 이동하는 경우, 포토레지스트 수용액이 몸체(100)의 배면(102)과 노즐부(200)의 외측면(202)에 접촉된다 할지라도 상기 소수성 부재(300)에 의해 배면(102)과 외측면(202)에 흡착되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 후속공정에서 잔류 포토레지스트에 의해 기판이 오염되는 것을 방지함으로써, 상기 노즐부(200)에 대한 주기적인 세척이 없이 상기 기판(W)에 대한 공정불량을 현저하게 줄일 수 있다.
상기 제2 약액 공급 구조물(500)에 대해서는 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
선택적으로, 상기 제2 약액 공급 구조물(500)의 측부에는 보조 약액 공급 구조물(500a)이 배치될 수 있다. 상기 보조 약액 공급 구조물(500a)은 제2 약액 공급 구조물(500)과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 상기 기판(W) 상으로 현상액(MC)을 공급하지만, 상기 기판(W)을 선형 스캔하면서 공급하는 것이 아니라 상기 기판(W)을 횡단하는 회전 스캐닝에 의해 공급한다. 따라서, 상기 보조 약액 공급 구조물(500a)은 추가 회전축(570)을 중심으로 회전하여 상기 기판(W)을 횡단하도록 구성된다.
상기 제2 약액 공급 구조물(500)과 보조 약액 공급 구조물(500a)은 선택적으로 또는 교대로 구동될 수 있다.
상기 제2 약액 공급 구조물(500) 및 상기 보조 약액 공급 구조물(500a)의 노즐부(200)는 대기위치(standby position, SB)에서는 노즐 배스(NB)에 배치된다. 상기 노즐 배스(NB)는 노즐 세정유닛(미도시)을 구비하여 대기상태의 약액 공급 구조물(500), 500a)에 대한 노즐부 세정을 수행한다. 이에 따라, 약액 공급 구조물(500), 500a)의 하면에 잔류하는 잔류 포토레지스트와 같은 불순물을 제거하여 현상공정에서의 기판 불량을 방지한다.
상기 제어기(900)는 상기 구동부(630), 제1 약액 공급 구조물(800) 및 제2 약액 공급 구조물(500)을 포함하는 현상장치(1000)의 동작단위들을 유기적으로 제어하여 처리용기(600) 내에서 노광 포토레지스트막(PR)에 대한 현상공정을 수행한다.
예를 들면, 상기 제어기(900)는 기판(W)의 각 영역에 현상액(MC)이 공급되는 시점에 따라 기판(W)의 회전 속도, 상기 제2 약액 공급 구조물(500)의 이동 속도 및 현상액(MC)의 유량을 조절한다. 또한, 상기 제어기(900)는 기판(W)의 중앙부로 현상액을 공급하는 시점과 주변부로 현상액을 공급하는 시점의 속도와 유량을 적절하게 제어하여 기판의 중앙부와 주변부에서 균일한 현상이 수행될 수 있도록 조절한다.
상술한 바와 같은 약액 공급 구조물 및 이를 구비하는 현상장치에 의하면, 포토레지스트와 같은 오염물질을 포함하는 수용액과 접촉하는 몸체의 배면과 노즐부의 외측면에 소수성 부재를 형성하여 수용액과 상기 배면 및 외측면과의 접촉각을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 오염물질이 용해된 수용액이 약액 공급 구조물의 하면에 흡착하는 것을 방지하여 후속공정에서 오염물질이 기판으로 낙하하여 기판이 오염되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 노즐부에 대한 주기적인 세척이 없이 기판에 대한 공정불량을 현저하게 줄일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 서로 다른 약액들을 분리하여 저장하는 적어도 하나의 약액 저장부를 구비하고 하부에 위치하는 기판과 부분적으로 교차하는 바(bar)형상을 갖는 몸체;
    상기 몸체의 배면으로부터 바 형상을 갖도록 돌출하고 상기 약액 저장부와 연결되는 공급라인으로부터 상기 약액들이 혼합된 분사약액을 상기 기판으로 분사하는 노즐부; 및
    상기 배면과 상기 노즐부의 외측면 상에 배치되고, 상기 분사약액을 포함하는 수용액이 상기 배면과 상기 외측면에 접착하는 것을 억제하기 위하여 상기 배면과 상기 노즐부의 외측면에 대한 상기 수용액의 접촉각이 150°내지 175°의 범위를 갖도록 하는 소수성 부재를 포함하고,
    상기 소수성 부재는 상기 배면과 상기 외측면을 따라 균일하게 코팅된 소수성 코팅막을 포함하고,
    상기 소수성 코팅막은 바나듐 산화막을 포함하고, 상기 몸체와 상기 노즐부는 납(Pb), 산화아연(ZnO) 및 산화 실리콘(SiO2)의 합성물로 구성되고,
    상기 기판은 감광막을 포함하고 상기 분사약액은 상기 감광막을 현상할 수 있는 현상액을 포함하는 약액 공급 구조물.
  2. 삭제
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  6. 삭제
  7. 노광된 포토 레지스트막을 구비하는 기판을 수평하게 고정하고 회전축에 의해 회전하는 기판지지 구조물;
    상기 기판 상으로 린스액 및 프리웨팅 액 중의 어느 하나를 분사하는 제1 약액 공급 구조물; 및
    상기 기판 상으로 현상액을 분사하여 노광된 상기 포토 레지스트막을 선택적으로 제거하는 제2 약액 공급 구조물을 포함하고,
    상기 제2 약액 공급 구조물은,
    서로 다른 약액들을 분리하여 저장하는 적어도 하나의 약액 저장부를 구비하고 상기 기판과 부분적으로 교차하는 바(bar)형상을 갖는 몸체;
    상기 몸체의 배면으로부터 바 형상을 갖도록 돌출하고 상기 약액 저장부와 연결되는 공급라인으로부터 상기 약액들이 혼합된 상기 현상액을 상기 기판으로 분사하는 노즐부; 및
    상기 배면과 상기 노즐부의 외측면 상에 배치되고, 상기 현상액을 포함하는 수용액이 상기 배면과 상기 외측면에 접착하는 것을 억제하기 위하여 상기 배면과 상기 노즐부의 외측면에 대한 상기 수용액의 접촉각이 150°내지 175°의 범위를 갖도록 하는 소수성 부재를 구비하고,
    상기 소수성 부재는 상기 배면과 상기 외측면을 따라 균일하게 코팅된 소수성 코팅막을 포함하고,
    상기 소수성 코팅막은 바나듐 산화막을 포함하고, 상기 몸체와 상기 노즐부는 납(Pb), 산화아연(ZnO) 및 산화 실리콘(SiO2)의 합성물로 구성되는 현상장치.
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