KR200375036Y1 - 감광막현상장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 웨이퍼상의 감광막에 현상액을 동시에 도포함으로써, 현상 균일도를 높이고 결함 발생을 억제할 수 있도록 한 감광막 현상 장치에 관한 것으로, 이를 위하여 본 고안의 감광막 현상 장치는, 현상액을 공급하는 보급관을 다수개의 미세 보급관 다발로 구성하고, 웨이퍼의 직경에 대응하는 크기의 직경을 갖는 전단면을 가지며 전단면상에 일정 간격으로 배치되어 대응하는 각 미세 보급관에 각각 연결되는 다수개의 배출 개구를 갖는 원판형 노즐을 구비한다.

따라서, 본 고안은, 웨이퍼상의 각 부분에 일정량의 현상액을 동시에 도포(분사)함으로써, 현상 균일도를 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라 미세한 기포 등의 결함 발생을 최대한 억제할 수 있는 것이다.

Description

감광막 현상 장치{PHOTO RESIST DEVELOPMENT APPARATUS}

본 고안은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 제조를 위한 포토 리소그라피 공정에서 노광 공정 후에 생성된 감광막을 노즐 분사 방식으로 제거하는 데 적합한 감광막 현상 장치에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 반도체 제조 방법에서 다양한 형태의 막(예를 들어, 실리콘막, 산화막, 필드 산화막, 실리콘 질화막, 폴리 실리콘막, 금속 배선막 등)이 다층 구조로 적층되는 형태를 갖는 데, 이러한 다층 구조의 반도체 제조 방법에 있어서는 증착 공정, 산화 공정, 포토 리소그라피 공정, 에칭 공정, 세정 공정, 린스 공정 등과 같은 여러 가지 공정들을 필요로 한다. 여기에서, 본 고안은 반도체 제조 공정에서 노광 공정 후에 생성된 감광막을 제거하는 현상 공정을 위한 현상 장치의 개선에 관한 것이다.

한편, 반도체를 제조하는 데 수행되는 상기한 여러 가지 공정들 중 포토 리소그라피 공정은, 보다 세부적으로 분류할 때, 감광막 코팅 공정, 노광 공정, 현상 공정, 건조 공정 등으로 구분할 수 있는 데, 이러한 포토 리소그라피 공정은 웨이퍼 상에 임의의 회로 패턴을 갖는 하나의 막을 적층할 때마다 거의 필요로 하므로 그 수행 횟수가 상기한 기타 공정들에 비해 많다.

다른 한편, 포토 리소그라피 공정에서 감광막을 제거하는 방법은 크게 습식 방식과 노즐 분사 방식으로 나누어진다.

이때, 반도체 장치의 신뢰성 및 재현성 확보와 생산성 향상을 위해서는, 포토 리소그라피 공정에서 감광막을 제거하는 현상 공정을 수행할 때 다음과 같은 조건을 충족시킬 필요가 있다.

첫째, 감광막 현상시 입자(Particle) 또는 결함(Defect)이 발생하지 않아야 한다.

둘째, 감광막 현상시 현상 균일도(Development Uniformity)가 좋아야 한다. 즉, 감광막이 현상액에 의해 현상될 때 웨이퍼 전체에 걸쳐서 균일한 현상도를 유지해야 한다.

셋째, 공정상 요구되는 감광막 현상 시간 이외에 불필요한 시간 지연을 없애 전체 현상 시간을 단축해야 한다.

넷째, 현상액의 소모량이 적어야 한다.

한편, 노즐 분사 방식으로 감광막을 제거하는 종래 방식의 일 예로서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 정방형 노즐(404)을 이용하여 현상액을 감광막이 적층된 웨이퍼(410)상에 분사하는 방식이 있다.

즉, 도 4를 참조하면, 웨이퍼(410)가 도시 생략된 웨이퍼 척에 흡착된 상태에서 도시 생략된 현상액 공급 장치로부터 보급관(402)을 통해 정방형 노즐(404)에 현상액이 공급되면, 이 공급된 현상액은 웨이퍼(410)상으로 분사된다. 이때, 정방형 노즐(404)은 웨이퍼(410)의 직경 크기와 동일한 길이를 갖는다.

그런 다음, 정방형 노즐(404)을 통해 분사된 현상액이 웨이퍼 전면에 걸쳐 균일한 분포로 하기 위하여 도시 생략된 웨이퍼 척이 1/2 회전하며, 그 결과 웨이퍼(410)가 180도 회전함으로써 분사된 현상액이 웨이퍼 전면으로 확산되어, 감광막 제거를 위한 현상 공정이 수행된다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래 방식은 다음과 같은 단점을 갖는다.

첫째, 현상액이 감광막에 처음으로 닿는 부분과 마지막으로 닿는 부분의 경계에서 결함(Defect)의 원인이 되는 미세한 기포(Micro Bubble)가 발생한다.

둘째, 현상액을 웨이퍼상의 감광막에 분사(또는 도포)할 때 발생하는 분사 시간 차이로 인해 웨이퍼의 현상 균일도가 떨어진다.

다른 한편, 노즐 분사 방식으로 감광막을 제거하는 종래 방식의 다른 예로서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 스트림형 노즐(504)을 이용하여 현상액을 감광막이 적층된 웨이퍼(510)상에 분사하는 방식이 있다.

이러한 방식에서는 감광막이 적층된 웨이퍼(510)를 회전시키면서 보급관(502)의 단부 상에 분산캡(506)을 구비하여 형성된 스트림형 노즐(504)을 통해 현상액이 흘러나오도록(분사)하는 방식이다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래 방식은 다음과 같은 단점을 갖는다.

첫째, 웨이퍼상의 감광막에 닿는 현상액이 협소한 부분의 스트림형 노즐을 통해 흘러나오기 때문에, 웨이퍼 전체에 현상액이 도포되는 시간이 많이 걸린다.

둘째, 현상액을 웨이퍼상의 감광막에 분사(또는 도포)할 때 발생하는 분사 시간 차이로 인해 웨이퍼의 현상 균일도가 떨어진다.

따라서, 본 고안은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 웨이퍼상의 감광막에 현상액을 동시에 도포함으로써, 현상 균일도를 높이고 결합 발생을 억제할 수 있는 감광막 현상 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 웨이퍼 상에 형성된 감광막에 현상액을 도포하여 상기 감광막을 현상하는 장치에 있어서, 동일한 단면적을 갖는 다수의 통공으로 된 다발형 보급관과, 상기 웨이퍼의 직경에 대응하는 크기를 갖는 전단면을 가지며, 상기 전단면 상에 일정 간격으로 배치되어 상기 보급관 내 대응하는 각 통공에 연결되는 다수개의 배출 개구를 갖는 원판형 노즐과, 상기 보급관을 통해 상기 현상액을 공급할 때, 상기 각 통공의 길이에 따라 상기 현상액의 공급 압력을 적응적으로 제어하는 유압 제어 수단을 포함하는 감광막 현상 장치를 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 감광막 현상 장치의 구조도이다.

도 1을 참조하면, 원판형 노즐(106)의 전단면에 소정 간격으로 이격되어 대향하도록 형성되는 웨이퍼 척(102)에는 감광막 현상 대상인 웨이퍼(110)가 흡착되며, 이러한 웨이퍼 척(102)은 현상액 도포(또는 분사)시에 도시 생략된 구동 모터로부터 전달되는 동력에 의해 소정의 속도로 회전한다.

또한, 유압 제어기(112)로부터의 압력 제어에 따라 소정의 압력으로 현상액을 원판형 노즐(106)로 공급하는 대략 원통형의 보급관(104)은, 일 예로서 도 2에 도시된 바와 같이, 대략 원통형으로 된 다수개의 통공(104a)을 포함한다. 여기에서, 통공들은 실질적으로 동일한 단면적을 갖는다.

더욱이, 원판형 노즐(106)은 현상하고자하는 웨이퍼(110)의 직경과 대략 동일한 크기의 직경을 갖는 것으로, 일 예로서 도 3에 도시된 바와 같이, 그 전단면(106a)에 형성되는 다수개의 통공(104a)이 일정 간격으로 배열되는 구조를 갖는다.

이때, 보급관(104)내 각 통공(104a)을 통해 현상액이 공급될 때의 압력은 각각 다르게 제어되는 데, 이것은 통공(104a)들의 길이가 서로 다르게 때문이다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 보급관(104)이 원판형 노즐(106)의 대략 중앙부분에 위치한다고 가정할 때, 노즐 전단면(106a)의 중심측 배출 개구에 연결되는 통공의 길이는 노즐 전단면(106a)의 가장자리측 배출 개구에 연결되는 통공의 길이보다 상대적으로 짧게 될 것이다. 다시 말해, 배출 개구의 위치가 노즐 전단면(106a)의 중심으로부터 멀어질수록 해당 통공의 길이는 상대적으로 길어지게 될 것이다.

따라서, 본 고안의 현상 장치에서는 이러한 통공(104a)의 길이 차이로 인해 웨이퍼(110)상의 각 지점에서 현상액이 도포되는 시간차가 발생하는 것을 방지할 수 있으며 현상액이 통과하는 통공의 압력 제어를 적응적으로 수행, 즉 상대적으로 길이가 긴 통공에는 상대적으로 높은 현상액 전달 압력을 제공하고, 길이가 짧은 통공에는 상대적으로 낮은 현상액 전달 압력을 제공하는 기술적 수단을 채용한다.

이를 위하여, 유압 제어기(112)에서는 보급관(104)내에 있는 통공들의 적응적인 압력 제어를 수행하는 데, 이러한 압력 제어는 각 통공(104a)의 서로 다른 길이에 상응하여 거의 동일한 양의 현상액이 거의 동일한 시간대에 각 통공의 입구측으로부터 출구측(즉 배출 개구측)으로 분사되도록 제어된다. 이러한 적응적인 압력 제어는 많은 실험을 통해 얻어진 실험 데이터에 근거하여 쉽게 달성할 수 있으며, 이를 위해서 유압 제어기(112)에는 실험 데이터에 근거하는 압력 제어 데이터가 구비되어 있다.

즉, 상기한 바와 같이, 본 고안의 감광막 현상 장치는, 그 전단면(106a)에 일정 간격으로 배열되어 대응하는 다수개의 통공(104a)을 갖는 원판형 노즐(106)을 이용하여 웨이퍼 상에 현상액을 동시에 분사한다는 데 가장 큰 구조적인 특징을 갖는 것으로, 이러한 노즐 구조를 이용해 웨이퍼 상에 현상액을 분사함으로써, 현상 균일도를 개선시키고 또한 미세한 기포 등의 결합 발생을 최대한 억제할 수 있다.

따라서, 상술한 바와 같은 구조를 갖는 본 고안에 따른 감광막 현상 장치는, 보급관(104)내 각 통공들을 통해 웨이퍼(110)의 전면에 걸쳐 일정량의 현상액이 도포된 후 일정시간 동안 정지 후 웨이퍼 척(102)을 회전 구동시켜 웨이퍼(110)를 회전시킴으로써 감광막 현상을 완료하게 된다.

이때, 스핀캡(108)은 감광막 현상시에 웨이퍼 척(102)의 회전 구동에 따라 웨이퍼(110)가 회전할 때 웨이퍼(110)로부터 이탈하는 현상액을 수집하기 위한 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 고안에 따르면, 현상액을 공급하는 보급관을 다수개의 통공으로 구성하고, 웨이퍼의 직경에 대응하는 크기의 직경을 갖는 전단면에서 대응하는 각 배출 개구가 일정 간격으로 배치된 원판형 노즐을 구비하여, 웨이퍼상의 각 부분에 일정량의 현상액을 동시에 도포(분사)함으로써, 현상 균일도를 개선시킬 수 있으며, 또한 미세한 기포 등의 결함 발생을 최대한 억제할 수 있다.

도 1은 본 고안의 바람직한 실시 예에 따른 감광막 현상 장치의 구조도,

도 2는 다수개의 통공으로 된 보급관의 일 예를 도시한 도면,

도 3은 본 고안의 감광막 현상 장치에 채용되는 원판형 노즐의 전단면을 도시한 도면,

도 4는 노즐 분사 방식으로 감광막을 제거하는 종래 감광막 현상 장치의 노즐 구조를 도시한 도면,

도 5는 노즐 분사 방식으로 감광막을 제거하는 종래 감광막 현상 장치의 다른 노즐 구조를 도시한 도면.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

102 : 웨이퍼 척 104 : 보급관

104a : 통공 104b : 배출 개구

106 : 원판형 노즐 106a : 노즐 전단면

108 : 스핀컵 112 : 유압 제어기

Claims (2)

1. 웨이퍼 상에 형성된 감광막에 현상액을 도포하여 상기 감광막을 현상하는 장치에 있어서,

   동일한 단면적을 갖는 다수의 통공으로 된 다발형 보급관과,

   상기 웨이퍼의 직경에 대응하는 크기를 갖는 전단면을 가지며, 상기 전단면 상에 일정 간격으로 배치되어 상기 보급관 내 대응하는 각 통공에 연결되는 다수개의 배출 개구를 갖는 원판형 노즐과,

   상기 보급관을 통해 상기 현상액을 공급할 때, 상기 각 통공의 길이에 따라 상기 현상액의 공급 압력을 적응적으로 제어하는 유압 제어 수단

   을 포함하는 감광막 현상 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 다수개의 각 통공은, 상기 전단면의 중심측으로부터 가장자리측으로 근접할수록 각 통공의 길이에 따라 점진적으로 더 큰 공급 압력을 받는 것을 특징으로 하는 감광막 현상 장치.