KR20030095091A - 반도체 장치에 있어서의 희석제 공급 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 안정적인 희석제의 공급을 가능케하는 반도체 장치에 있어서의 희석제 공급 시스템에 관한 것으로서, 본 발명은 웨이퍼 세정용 희석제를 공급하는 희석제 공급 장치에 있어서, 희석제를 최초 공급하는 희석제 입력단과, 상기 희석제 입력단으로부터 희석제를 공급받아 저장 및 배출하는 제 1 및 제 2 탱크와, 상기 제 1 및 제 2 탱크의 희석제의 배출을 제어하는 제 1 및 제 2 밸브와, 상기 제 1 및 제 2 탱크의 희석제가 용이하게 배출되도록 압력을 가해주는 가압부와, 상기 제 1 및 제 2 탱크로부터 배출된 희석제의 거품을 제거하는 탈기부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 반도체 장치에 있어서의 희석제 공급 시스템에 관한 것으로, 특히 안정적인 희석제의 공급을 가능케하는 반도체 장치에 있어서의 희석제 공급 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일반적으로, 반도체 소자는 웨이퍼에 확산공정, 증착공정, 사진공정, 식각공정 및 이온주입공정 등을 일련의 순서에 따라 진행함으로써 제조된다. 즉, 반도체 소자는 웨이퍼 상에 다결정실리콘막, 산화막, 질화막 및 금속막 등과 같은 여러 층의 박막을 형성한 후 사진공정, 식각공정, 확산공정 및 이온주입공정 등을 거쳐 패턴을 형성시킴으로써 완성된다. 사진공정은 포토 마스크(Photo mask)를 사용하여 반도체 집적회로의 원하는 패턴을 웨이퍼에 형성시키는 반도체 소자 제조공정의 핵심 기술이다. 현재, 사진공정의 광원으로는 g라인, I라인, DUV(Deep Ultra Violet) 및 KrF 레이저 등이 사용되고 있다.
사진공정에 사용되는 감광막은 광에 의해 화학반응을 일으켜 감광막의 용해도가 변화하는 감광성 고분자 재질로 이루어진다. 즉, 미세 회로가 미리 형성되어 있는 포토 마스크를 거쳐 광이 조사됨에 따라 광이 조사된 부분의 감광막에는 화학 반응이 일어나서 광이 조사되지 않은 부분의 감광막에 비하여 가용성 재질로 변형되거나 불가용성 재질로 변형됨에 따라 이를 적당한 현상액으로 현상하면 각각 포지티브(positive) 또는 네거티브(negative) 감광막의 패턴으로 형성된다. 감광막의 패턴은 사진공정 이후의 공정, 예를 들어 식각공정 또는 이온주입공정 등에서 마스크의 역할을 담당한다.
이러한 감광막은 주로 스핀장치에 의해 웨이퍼 상에 코팅되는데, 종래의 스핀 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 구성된다. 도 1에서 웨이퍼(1)를 진공 흡착에 의해 고정시키는 척(10)의 하부에 수직 회전축이 연결되고, 수직 회전축(20)에 스핀 구동부(30)가 설치된다. 감광막용 이송 암(arm)부(40)가 노즐부(41)의노즐들(42)을 지지하며 수평 전, 후진 및 수직 승강 가능하고 노즐들(42)을 거쳐 감광막(도시 안됨)을 웨이퍼(1)의 상부면에 토출하도록 설치된다. TEBR(Top Edge Bead Removal)용 이송 암부(50)가 노즐부(51)의 노즐을 지지하며 수평 전, 후진 및 수직 승강 가능하고 노즐(52)을 거쳐 TEBR용 용액(도시 안됨), 예를 들어 솔벤트와 같은 희석제를 웨이퍼(1)의 상부면에 하향 토출하도록 설치된다. 또한, BSR(Back Side Rinse)용 노즐(60)이 BSR용 용액(도시 안됨), 예를 들어 솔벤트와 같은 희석제를 웨이퍼(1)의 하면부를 향해 상향 토출하도록 설치된다.
이와 같이 구성되는 스핀 장치(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 일련의 순서에 의해 웨이퍼(1) 상에 감광막(도시 안됨)을 스핀 코팅한다. 즉, 감광막을 코팅할 웨이퍼(1)가 척(10)에 진공 흡착되도록 놓여지고 나면, 단계 (S11)에서 수직 회전축(20)이 스핀 구동부(30)의 구동에 의해 예를 들어 시계방향으로 고속 회전하기 시작한다. 이와 동시에 웨이퍼(1)가 척(10)과 함께 시계방향으로 회전한다. 여기서, 웨이퍼(1)는 예를 들어 반도체 소자가 형성될 웨이퍼(1)의 상부면이 상측을 향하도록 척(10)에 진공 흡착된다.
웨이퍼(1)가 일정 회전 속도로 회전하게 되면, 단계(S13)에서 감광막용 이송 암부(40)가 노즐부(41)의 노즐들(42)을 척(10)을 향해 수평 전진시켜 웨이퍼(1)와 동일 수직선상에 위치시킨 후 웨이퍼(1)로부터 일정 높이까지 수직 하강시킨다. 이어, 일정 양의 감광막이 노즐부(41)의 노즐(42)을 거쳐 웨이퍼(1)의 상부면 중심부에 하향 토출되고, 노즐들(42)이 이송 암부(40)에 의해 원래의 위치로 되돌아간다. 이때, 웨이퍼(1)가 고속 회전하기 때문에 감광막이 웨이퍼(1)의 원심력에 의해 웨이퍼(1)의 표면 중심부로부터 가장자리부를 향해 퍼져나가면서 웨이퍼(1)의 표면 전체에 균일한 두께로 코팅된다.
한편, 감광막의 코팅이 완료되고 나면, 웨이퍼(1)의 상부면 가장자리부와 웨이퍼(1)의 하부면에 감광막의 찌꺼기와 같은 오염 물질이 잔존하기 쉽다. 이러한 오염 물질은 후속 공정에서의 불량 발생을 방지하기 위해 미리 제거시켜주는 것이 바람직하다.
단계(S15)에서 TEBR용 이송 암부(50)가 노즐부(51)의 노즐(52)을 웨이퍼(1)의 상부면 가장자리부까지 수평 전진시킨 후 웨이퍼(1)로부터 일정 높이까지 수직 하강한다. 이어, TEBR용 용액(도시 안됨), 예를 들어 희석제가 일정 양만큼 노즐(52)을 거쳐 웨이퍼(1)의 가장자리부에 하향 토출된 후 노즐(52)이 이송 암부(50)에 의해 원래의 위치로 되돌아간다. 이와 아울러, BSR용 용액(도시 안됨), 예를 들어 희석제가 노즐(60)을 거쳐 일정 양만큼 웨이퍼(1)의 가장자리부에 하향 토출된다.
이때, 웨이퍼(1)가 계속하여 고속 회전하기 때문에 웨이퍼(1)의 상부면 가장자리부 상의 감광막이 예를 들어 3mm 정도의 균일한 폭으로 제거되고 아울러 웨이퍼(1)의 하부면에도 감광막의 오염 물질이 제거된다. 이는 웨이퍼(1)의 상부면 가장자리부와 웨이퍼(1)의 하부면에 잔존하기 쉬운 감광막의 찌꺼기와 같은 오염 물질을 제거시켜주기 위함이다. 여기서, TEBR용 희석제와 BSR용 희석제로는 솔벤트와 같은 동일 재질의 희석제가 사용된다.
TEBR 및 BSR 과정이 완료되면, 단계(S17)에서 수직 회전축(20)이 스핀 구동부(30)의 구동 중지에 의해 회전을 중지한다. 이와 동시에 웨이퍼(1)가 척(10)과 함께 회전을 중지한다. 따라서, 1장의 웨이퍼(1)에 대한 감광막의 코팅 과정이 완료된다.
한편, 상기 TEBR 및 BSR용 노즐에 공급되는 희석제는 소정의 장치를 구비하는 희석제 공급 시스템에 의해 공급되는데, 종래의 희석제 공급 시스템은 도 3에 도시하는 바와 같이 구성된다. 즉, 희석제를 최초 공급하는 희석제 입력단(301)이 구비되고, 상기 희석제 입력단(301)으로부터 희석제를 공급받아 희석제를 저장하는 저장탱크(302)와 상기 TEBR 및 BSR용 노즐에 직접적으로 희석제를 공급하는 공급탱크(303) 및 상기 공급탱크(303)로부터 희석제를 끌어올려 TEBR 및 BSR용 노즐(305, 306)에 희석제를 공급하는 역할을 수행하는 펌프(304)로 구성된다.
여기서, 상기 저장 탱크(302) 및 공급 탱크(303)는 "L(Low)"과 "H(high)"로 각각의 수위를 확인할 수 있는 눈금이 구비되어 있는데, 상기 저장 탱크(302)의 수위가 "L"상태를 가리키면 상기 희석제 입력단(301)으로부터 희석제를 "H"상태까지 공급받는다. 또한, 상기 공급 탱크(303)에서도 마찬가지로 공급 탱크(303)의 수위가 "L"상태를 가리키면 상기 저장 탱크(302)로부터 희석제를 "H"상태까지 공급받는다. 이와 같이, 각 탱크의 수위가 "L"가 되면 각각에 해당하는 희석제 공급원으로부터 "H"상태가 될 때까지 받는다.
상기 펌프(304)로부터 제공되는 희석제는 이물질을 제거하는 역할을 하는 필터(도시하지 않음)를 거쳐 상기 TEBR 및 BSR용 노즐(305, 306)에 최종 공급된다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 따른 희석제 공급 시스템은 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 저장 탱크, 공급 탱크 및 공급 배관에서 거품이 발생되어 후속 공정인 TEBR 공정 진행시 불량 발생의 가능성이 있다.
둘째, 질소(N2) 가스로 구동되는 펌프를 사용함에 따라 유량을 일정하게 제어할 수 없으며, 펌프 구동시 펌프 자체에서 거품이 발생하는 단점이 있다.
셋째, 공급 탱크의 수위가 "L"상태를 가르켜 저장 탱크로부터 희석제를 공급받을 때 저장 탱크 역시 희석제 입력단으로부터 희석제를 동시에 받게 됨에 따라 저장 탱크의 수위가 항상 공급 준비 상태가 되어 있지 않아 원활한 희석제의 공급에 문제가 있다.
넷째, 희석제의 공급이 희석제 입력단에서 저장 탱크로, 저장 탱크에서 공급탱크로, 공급 탱크에서 펌프로 공급되는 방식이기 때문에 설비상의 잦은 고장이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 안정적인 희석제의 공급을 가능케하는 반도체 장치에 있어서의 희석제 공급 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 스핀 장치의 구성도.
도 2는 종래 기술에 따른 스핀 장치의 구동 원리를 설명하기 위한 흐름도.
도 3은 종래 기술에 따른 희석제 공급 시스템의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 희석제 공급 시스템의 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
401 : 희석제 입력단 402 : 가압부
403a, 404a : 배기 밸브 403b, 404b : 배출 밸브
403 : 제 1 탱크 404 : 제 2 탱크
405 : 탈기부 406 : 희석제용 레귤레이터
410, 411 : 유입 밸브
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 장치에 있어서의 희석제 공급 시스템은 웨이퍼 세정용 희석제를 공급하는 희석제 공급 장치에 있어서, 희석제를 최초 공급하는 희석제 입력단과, 상기 희석제 입력단으로부터 희석제를 공급받아 저장 및 배출하는 제 1 및 제 2 탱크와, 상기 제 1 및 제 2 탱크의 희석제의 배출을 제어하는 제 1 및 제 2 밸브와, 상기 제 1 및 제 2 탱크의 희석제가 용이하게 배출되도록 압력을 가해주는 가압부와, 상기 제 1 및 제 2 탱크로부터 배출된 희석제의 거품을 제거하는 탈기부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 탱크에 가압 가스를 제거하는 배기 밸브가 더 구비되는 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 및 제 2 탱크와 희석제 입력단 사이에 희석제의 공급량을 조절하는 희석제용 레귤레이터가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 반도체 장치에 있어서의 희석제 공급 시스템을 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 반도체 장치에 있어서의 희석제 공급 시스템을 설명하기 위한 구성도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 희석제 공급 시스템에서는 희석제를 최초 공급하는 희석제 입력단(401)이 구비된 상태에서 희석제의 공급량을 조절하는 희석제용 레귤레이터(406)가 설치된다. 또한, 상기 희석제 입력단(401)으로부터 유입되는 희석제를 동시에 공급받아 저장하는 제 1 및 제 2 탱크(403, 404)가 구비되어 있으며, 상기 희석제 입력단(401)과 상기 제 1 및 제 2 탱크(403, 404) 사이에는 희석제 유입을 제어하는 유입 밸브(410, 411)가 각각 구비되어 있다. 그리고, 상기 제 1 및 제 2 탱크(403, 404)에는 희석제의 배출을 제어하는 배출 밸브(403b, 404b)가 구비되어 있다. 한편, 상기 제 1 및 제 2 탱크(403, 404)에서 희석제가 용이하게 배출되도록 제 1 및 제 2 탱크(403, 404) 내로 가압 가스를 불어 주는 역할을 하는 가압부(402)가 설치되어 있다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 탱크(403, 404)의 일측에는 도시하지 않았지만, 저장된 희석제의 양을 파악할 수 있는 눈금이 구비되어 있고 일정 수준의 양이 탱크 내에 공급될 경우 그를 감지하는 센서가 부착되어 있다. 제 1 및 제 2 탱크(403, 404) 내의 희석제가 일정량 이상 배출되어 새롭게 희석제를 공급받을 때 희석제의 용이한 배출을 위해 탱크 내에 가해졌던 가압 가스의 배기를 제어하는 배기 밸브(403a, 404b)가 제 1 및 제 2 탱크 일측에 설치되어 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 반도체 장치에 있어서의 희석제 공급 장치는 희석제 입력단(401)으로부터 공급되는 희석제가 제 1 및 제 2 탱크(403, 404)에 동시에 저장되고 희석제의 배출시에는 제 1 탱크(403)의 희석제가 먼저 배출되고 제 1 탱크(403)의 희석제 저장량이 일정 수준 이하로 떨어졌을 때에는 제 1 탱크(403)의 희석제 배출을 막고 제 2 탱크(404)의 희석제를 배출하게 된다. 이 때, 희석제의 저장량이 일정 수준 이하로 낮아진 제 1 탱크(403)는 희석제 입력단(401)으로부터 새롭게 희석제를 공급받아 일정 수준 이상으로 채우게 된다.
따라서, 제 1 및 제 2 탱크(403, 404)의 어느 한 탱크는 항상 일정량 이상의 희석제를 보유하게 되어 희석제의 배출 과정이 원활하게 진행된다. 또한, 종래의 희석제 배출을 위해 펌프를 사용하는 대신 가스를 이용하는 가압부(402)를 사용함으로써 거품 발생을 미연에 방지할 수 있으며 혹시 발생하는 가스에 대응하기 위해 탈기부가 설치됨에 따라 순도 높은 희석제를 TEBR 및 BSR용 노즐(305, 306)과 같은 수요 유닛에 공급할 수 있게 된다.
본 발명의 반도체 장치에 있어서의 희석제 공급 시스템의 구동 원리를 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 희석제 입력단(401)으로부터 솔벤트(solvent)와 같은 희석제가 희석제 공급량을 제어하는 희석제용 레귤레이터(406)를 통해 제 1 및 제 2 탱크(403, 404)에 동시에 공급된다. 이 때, 제 1 및 제 2 탱크(403, 404)와 희석제 입력단(401) 사이에는 유입 밸브(410, 411)가 구비되어 있어 제 1 및 제 2 탱크(403, 404)로의 희석제 유입을 제어한다. 제 1 및 제 2 탱크(403, 404)에 일정 수준 이상의 희석제가 유입되면 유입 밸브(410, 411)를 차단하여 더 이상의 유입을 막게 된다.
상기와 같이 제 1 및 제 2 탱크(403, 404)에 일정 수준 이상의 희석제가 유입된 상태에서 희석제를 배출하게 되는데, 먼저 제 1 탱크(403)에 저장되어 있는 희석제를 배출하게 된다. 배출시에는 탱크 내에 가압부(402)로부터 공급되는 가압 가스를 이용하게 된다. 이 때, 가압 가스로는 질소(N2) 가스 등을 이용한다. 제 1 탱크(403)로부터 배출되는 희석제의 양이 일정 수준을 넘게 되면 배출 밸브를 통해 더 이상의 배출을 중단한다. 일정량 이상의 희석제를 배출한 제 1 탱크(403)로부터의 희석제 배출이 중단되면 이와 동시에 제 2 탱크(404)의 희석제 배출이 시작되고, 또한 비어 있는 제 1 탱크(403)에 희석제 입력단으로부터의 희석제 유입이 시작된다. 즉, 제 1 및 제 2 탱크(403, 404)가 각각 희석제 유입 및 배출을 동시에 수행한다. 또한, 제 1 탱크(403)가 희석제 입력단(401)으로부터 새로운 희석제를 공급받기 전에 희석제의 용이한 배출을 위해 제 1 탱크(403)에 가해졌던 가압 가스를 배기 밸브(403b)를 통해 배출한다. 가압 가스가 탱크 내에 있게 되면 압력 때문에 희석제의 공급이 원활하게 수행되지 않는다.
한편, 상기와 같은 제 1 및 제 2 탱크(403, 404)에 있어서의 희석제 유입 및 배출시에, 제 1 및 제 2 탱크에 저장되어 있는 희석제의 양이 일정 수준 이상 또는 이하를 초과하지 않도록 감지하는 센서가 부착되어 있어 만약의 경우 초과시에는 탱크 일측에 설치된 잠금 장치에 의해 제 1 및 제 2 탱크의 사용이 불가하게 된다.
제 1 탱크로부터 제 2 탱크로의 희석제 배출원이 바뀐 후에, 제 2 탱크로부터의 희석제 배출 과정은 제 1 탱크에서와 동일하다.
이상과 같이 제 1 및 제 2 탱크로부터 배출된 희석제는 TEBR 및 BSR용 노즐(305, 306)과 같은 수요 유닛에 도달하기 전에 탈기부(405)를 거치게 되는데, 탈기부(405)를 거침으로써 희석제에 잔존하는 미세 거품을 제거할 수 있게 된다. 탈기부(405)를 거친 희석제는 이물질을 제거하는 필터(도시하지 않음)와 같은 소정의 장치를 거쳐 최종적으로 TEBR 및 BSR용 노즐(305, 306)과 같은 수요 유닛에 공급된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 반도체 장치에 있어서의 희석제 공급 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
제 1 및 제 2 탱크에 희석제가 동시에 공급되고, 두 개의 탱크를 순차적으로 사용하며 희석제가 비어있는 탱크는 다른 탱크의 희석제 배출시 새로운 희석제를 공급받는 방식을 택하기 때문에 항상 하나의 탱크는 일정 수준 이상의 희석제를 보유하게 되어 안정적인 희석제의 공급을 수행할 수 있게 된다.
또한, 종래의 희석제 배출을 위해 펌프를 사용하는 대신 가스를 이용하는 가압부를 사용함으로써 거품 발생을 미연에 방지할 수 있으며 혹시 발생하는 가스에 대응하기 위해 탈기부가 설치됨에 따라 순도 높은 희석제를 TEBR 및 BSR용 노즐과 같은 수요 유닛에 공급할 수 있게 된다.
Claims (3)
- 웨이퍼 세정용 희석제를 공급하는 희석제 공급 장치에 있어서,희석제를 최초 공급하는 희석제 입력단;상기 희석제 입력단으로부터 희석제를 공급받아 저장 및 배출하는 제 1 및 제 2 탱크;상기 제 1 및 제 2 탱크의 희석제의 배출을 제어하는 제 1 및 제 2 밸브;상기 제 1 및 제 2 탱크의 희석제가 용이하게 배출되도록 가압 가스로 압력을 가해주는 가압부;상기 제 1 및 제 2 탱크로부터 배출된 희석제의 거품을 제거하는 탈기부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치에 있어서의 희석제 공급 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 탱크에 가압 가스를 제거하는 배기 밸브가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치에 있어서의 희석제 공급 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 탱크와 희석제 입력단 사이에 희석제의 공급량을 조절하는 희석제용 레귤레이터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치에 있어서의 희석제 공급 시스템.
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