KR20050068470A - 감광제 노즐의 후방흡입 불량 감지장치 및 이를 이용한제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감광제 노즐의 후방흡입 불량 감지장치 및 이를 이용한 제어방법에 관한 것으로, 노즐을 통하여 웨이퍼의 중심에서 감광제를 분사하고 상기 노즐이 포함된 분사부가 웨이퍼의 가장자리로 이동하는 동안, 빛을 조사하여 수신되는 광신호의 유무에 따라 감광제 노즐의 후방흡입 상태의 불량 여부를 검사할 수 있도록 함으로써, 감광제를 도포하는 공정 중에 발생되는 문제를 즉각적으로 파악하여 필요한 후속조치를 미리 취할 수 있으므로, 반도체 소자 제조에 있어서 생산성과 양품율을 크게 향상시킬 수 있는 특징이 있다.

Description

감광제 노즐의 후방흡입 불량 감지장치 및 이를 이용한 제어방법 { Device for detecting suck-back state of PR nozzle and control method thereof }

본 발명은 감광제 노즐의 후방흡입 불량 감지장치 및 이를 이용한 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼상에 일정량의 감광제를 도포한 후 더 이상 감광제가 분사되지 않도록 동작하는 후방흡입밸브의 작동 상태를 감지할 수 있는 장치 및 상기 감지장치를 이용하여 웨이퍼에 감광제를 도포하는 공정을 제어하는 방법에 관한 것이다.

현대 사회에는 라디오, 컴퓨터, 텔레비젼 등의 각종 전자 제품이 매우 다양하게 사용되고 있으며, 상기 전자 제품에는 필수적으로 다이오우드, 트랜지스터, 사이리스터등의 반도체 소자가 포함된다. 위와 같이 현대 사회의 필수품인 반도체 소자는, 산화실리콘(모래)에서 고순도의 실리콘을 추출한 것을 단결정으로 성장시키고 이를 원판 모양으로 잘라서 웨이퍼를 만드는 과정, 상기 웨이퍼의 전체 표면에 막을 형성하고 필요한 부분을 제거하여 일정한 패턴을 형성하는 과정, 형성된 패턴에 따라 불순물 이온을 도핑하고 금속배선을 통하여 최초 설계된 회로를 구현하며 필요한 소자로 만들기 위한 패키지 공정등이 포함된 일련의 웨이퍼 가공 과정을 통하여 제조된다.

위와 같은 제조 과정에 있어서, 통상 '포토리소그라피(photo lithography)공정'이라 불리는 공정은 웨이퍼 표면에 일정한 패턴을 형성하는 과정과 관련된 것이다. 즉, 포토리소그라피공정은, 웨이퍼 상에 감광제를 도포하여 코팅막을 형성한 후, 상기 웨이퍼를 필요한 패턴 정보가 담겨져 있는 마스크(mask)를 투과한 빛에 노출시키면, 상기 감광제는 마스크에 담겨진 패턴에 따라 원하는 영역에서만 감광하게 되므로, 감광된 영역의 감광제를 제거함으로써, 웨이퍼 표면에 원하는 패턴이 형성될 수 있는 것이다.

본 발명은 포토리소그라피공정 중 웨이퍼 상에 감광제를 도포하여 코팅막을 형성하는 과정과 관련된 것으로, 도 1은 위와 같은 과정을 수행하는 종래 감광제 도포장치의 개략적인 장치도이다. 종래 도포장치는 분사부, 펌프, 후방흡입밸브, 웨이퍼척을 포함하여 이루어진다.

도 1을 참조하여, 웨이퍼에 감광제를 도포하여 코팅막이 형성되는 과정을 살펴본다. 먼저 공정대상 웨이퍼(1)가 반입되어 웨이퍼척(2)에 고정되면, 분사부(10)가 웨이퍼(1)의 가장자리에서 중심으로 이동한다. 상기 분사부(10)가 웨이퍼(1)의 중심에 위치하면, 상기 분사부(10)에 연결된 펌프(4)가 작동하면서 분사부 내부에 포함된 노즐(11)로부터 감광제가 분사되고, 이 때 웨이퍼(1)는 상기 웨이퍼척(2)에서 회전하므로 중심에 분사된 감광제가 웨이퍼(1)의 가장자리까지 전달된다. 일단 웨이퍼(1)상에 코팅막을 형성하기에 적정한 양의 감광제가 분사된 이후에는, 상기 펌프(4)의 작동이 중지되는 것과 동시에 후방흡입밸브(3)의 작동에 의해 감광제의 분사가 중단되며, 상기 분사부(10)는 원래대로 웨이퍼(1)의 가장자리로 이동한다.

도 2는 감광제 분사가 끝난 후의 노즐부 단면도로, 도 2(a)와 같이 후방흡입이 양호한 상태에서는 후방흡입밸브의 정상적인 작동에 의해 감광제(5)의 표면이 노즐(11)의 내부로 오목하게 들어가는 형상이 되는데 비해, 후방흡입이 불량한 상태에서는 도 2(b)와 같이 감광제(5)의 표면이 노즐(11)의 외부로 볼록하게 튀어 나오는 형상이 된다. 도 2(a)와 같이 노즐(11)의 후방흡입이 양호한 상태에서는, 감광제(5)의 분사를 마친 분사부(10)가 웨이퍼의 가장자리로 이동하는 중에 노즐(11)을 통하여 감광제(5)가 유출되지 않지만, 도 2(b)와 같은 상태에서는 감광제(5)가 유출되어 웨이퍼 윗면으로 흐르게 된다.

그러나, 본래 웨이퍼에 일정한 두께의 코팅막이 형성되기 위해서는, 상기 분사부가 웨이퍼의 중심에 위치한 상태에서 사전에 정해진 시간동안 일정한 압력으로 작동하는 펌프의 동작하에서 감광제가 도포되어야만 하며, 상기 분사부가 웨이퍼 위로 이동하는 중에는 별도의 감광제가 유출되어서는 안된다. 만약 웨이퍼상에 별도의 불필요한 감광제가 도포된 경우에는 웨이퍼 내에서 감광제의 두께가 균일하지 않게 되고 그와 같은 상태로 노광공정이 진행된 웨이퍼는, 웨이퍼에 형성되는 패턴에 있어서 선폭의 변동이 심화되고, 결국 해당 웨이퍼로 제조된 반도체 소자는 정상적으로 작동하지 않게된다.

따라서 위와 같은 경우를 방지하기 위해서는, 감광제를 분사하는 노즐의 후방흡입밸브가 비정상적으로 작동하여 감광제가 유출된 경우에는, 이를 바로 감지하여 해당 웨이퍼가 후속 공정에 투입되지 않도록 하는 등의 조치가 필요하지만, 현 상태에서는 노즐의 후방흡입 상태를 바로 감지할 수 있는 수단이 없다는 문제가 있다. 즉, 현재는 노광공정을 진행한 웨이퍼에 대해서, 육안검사과정을 통하여 웨이퍼의 코팅 상태를 검사하거나 전자현미경으로 선폭의 변동을 검사하므로, 감광제의 코팅 상태는 적어도 노광공정을 진행한 이후에야 간접적인 검사가 가능하며, 또한 이것도 노광공정을 진행한 웨이퍼 중 일부만을 표본으로 채취하여 진행되는 것이므로, 나머지 웨이퍼에 대해서는 감광제의 코팅 상태와 상관없이 그대로 후속공정이 진행된다. 따라서 코팅 상태가 불량한 상태인 웨이퍼에 그대로 후속공정이 진행되어 불량품인 반도체 소자가 제조될 가능성이 항상 존재하게 된다. 또한 후방흡입밸브에 이상이 발생하여 계속적으로 감광제가 유출되는 경우에도 즉각적으로 대응하지 못함으로써, 일련의 웨이퍼에 대해서 계속적으로 불균일한 두께의 코팅막이 형성될 수 밖에 없는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 발명된 것으로, 웨이퍼 상에 감광제의 코팅이 이루어진 후, 감광제 노즐의 후방흡입 상태의 불량 여부를 그 즉시 검사할 수 있는 수단을 구비한 감광제 노즐의 후방흡입 불량 감지장치 및, 노즐의 후방흡입 상태를 검사하여 감광제의 코팅 상태가 불량한 것으로 파악된 웨이퍼에 대해서는 후속공정이 진행되지 않고 바로 필요한 조치를 취할 수 있도록 하는 상기 감지장치를 이용한 제어방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명 감광제 노즐의 후방흡입 불량 감지장치는, 웨이퍼에 감광제를 분사하는 노즐을 내부에 포함하는 분사부의 끝단에 서로 마주보도록 설치되는 발광부와 수광부, 상기 수광부의 수신상태를 분석하여 이를 전달하는 컨트롤러, 상기 컨트롤러가 전달하는 정보를 시스템운영자에게 표시하는 표시장치로 이루어지며, 특히 상기 발광부는 레이저 다이오우드인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명 감광제 노즐의 후방흡입 불량 감지장치를 이용한 제어방법은, 노즐을 통하여 웨이퍼에 감광제를 분사하는 단계, 상기 노즐이 포함된 분사부를 웨이퍼의 가장자리로 이동시키며 감광제의 유출 여부에 대해서 감지함으로써 상기 노즐의 후방흡입 상태를 검사하는 단계, 상기 단계에서 노즐의 후방흡입 상태가 불량한 것으로 감지된 경우 표시장치에 표시하여 시스템운영자에게 통지하는 단계를 포함하여 이루어지며, 이 때 상기 노즐의 후방흡입 상태를 검사하는 단계는 감광제가 분사되는 경로에 빛을 조사하여 수신되는 광신호의 유무에 따라 감광제의 유출 여부에 대해서 감지하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용을 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명이 적용된 감광제 도포장치의 구성도이다.

도 2와 비교해보면, 종래 도포장치에 비해 발광부(101)와 수광부(102), 컨트롤러(200), 표시장치(300)가 추가되어 있음을 확인할 수 있다. 상기 발광부(101)와 수광부(102)는 분사부(10)의 끝단에 서로 마주보도록 설치되어, 상기 발광부(101)에서 조사한 빛을 수광부(102)에서 수신할 수 있도록 이루어지며, 상기 수광부(102)의 수신상태에 관한 정보는 컨트롤러(200)에 전달된다. 상기 컨트롤러(200)는 수신 정보를 분석한 후, 표시장치(300)를 통하여 시스템운영자에게 필요한 정보를 전달하게 된다. 위와 같이 추가된 구성요소에 의해서 감광제 노즐의 후방흡입 불량상태를 감지하는 과정을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

상기 발광부(101)는 계속해서 빛을 조사하는 역할을 수행하는 것으로, 현재 개발된 다양한 장치를 적용할 수 있고, 일례로 레이저 다이오우드를 사용할 수 있다. 일반적으로 레이저란 유도방출에 의해서 증폭되어 퍼지지 않고 아주 작은 선 속으로 진행하며 그 파장이 일정한 빛을 의미하고, 레이저 다이오우드란 PN 접합 을 통하여 반사면을 형성한 후, 상기 반사면 사이에서 빛을 왕복함으로써 공진하는 파장의 레이저광이 증폭 방사되도록 하는 것이다. 상기 발광부(101)에서 조사된 빛은 수광부(102)에서 꾸준히 수신할 수 있도록 되어있지만, 만약 발광부(101)에서 조사된 빛이 이동하는 경로에 다른 물질이 지나간다면 일시적으로 광신호를 수신할 수 없게 된다. 따라서, 노즐(11)의 후방흡입 상태가 불량하여 감광제가 도포된 후 분사부(10)가 웨이퍼(1)의 가장자리로 이동하는 중에 감광제가 유출되었는지 여부는, 상기 수광부(102)에서 꾸준히 광신호를 수신하였는지 또는 일시적으로 광신호를 수신하지 못한 경우가 발생하였는지 여부를 검사함으로써, 파악될 수 있는 것이다.

다만 상기 발광부(101)와 수광부(102)는 노즐(11)에서 감광제가 배출되는지 여부만을 파악할 수 있을 뿐이고, 노즐(11)에서 감광제가 배출되는 경우는, 노즐(11)의 후방흡입 불량에 의한 경우와 노즐(11)을 통하여 웨이퍼(1)의 중심으로 감광제가 정상적으로 도포되는 경우를 모두 포함하므로, 전자의 경우에는 외부에 이를 알릴 필요가 있지만 후자의 경우에는 이를 알릴 필요가 없다. 따라서 상기 수광부(102)에 연결된 컨트롤러(200)는 수광부(102)의 광신호 수신상태를 분석하고, 현재 분사부(10)가 웨이퍼(1)의 중심에서 감광제를 도포하는 단계인지 또는 분사부(10)가 웨이퍼(1)의 가장자리로 이동하는 중인지를 감안하여, 노즐(11)의 후방흡입 불량에 의해서 감광제가 유출된 오류발생상황이라 판단된 경우에는 이를 표시장치(300)에 알려서 외부의 시스템운영자에게 표시하도록 동작한다.

상기 표시장치(300)는 다양한 형태로 적용 가능하다. 가령 시각적인 경고등이나 모니터를 사용할 수도 있으며 또는 청각적인 경고음등을 사용할 수도 있다.

이하에서는 본 발명 감광제 노즐의 후방흡입 불량 감지장치를 종래 감광제 도포장치에 적용하여 제어하는 과정을 살펴보도록 한다. 도 3 및 도 4를 참조하면,

우선 웨이퍼(1)가 웨이퍼척(2)에 고정되고 분사부(10)가 웨이퍼(1)의 가장자리에서 중심으로 이동하여 노즐(11)을 통하여 감광제를 분사한다. 이 때 비록 수광부(102)에서는 발광부(101)의 광신호를 수신하지 못하는 상태이지만 컨트롤러(200)는 정상적인 과정이라 판단하여 별도로 외부에 오류표시를 하지는 않는다.

다음으로, 상기 분사부(10)가 웨이퍼(1)의 가장자리로 이동하면서, 수광부(102)의 광신호 수신 상태에 따라 감광제가 유출되지는 여부를 감지하게 된다.

만약 감광제가 유출되지 않은 경우에는 해당 웨이퍼(1)에 대해 정상적으로 후속공정이 진행되며, 감광제가 유출된 경우에는 컨트롤러(200)의 제어에 따라 표시장치(300)를 통하여 이를 시스템운영자에게 알리게 된다. 결국 시스템운영자는 종래와 달리 노광공정등의 후속공정을 진행하지 않은 상태에서도, 즉시 감광제의 유출에 의한 웨이퍼(1)의 코팅막 불량 여부를 파악할 수 있게 되므로, 해당 웨이퍼(1)에 대해서는 불필요한 후속공정을 진행할 필요없이 현장에서 이를 회수하여 감광제 코팅막을 제거하고 재차 감광제를 도포하는 등의 필요한 조치를 취할 수 있으며, 무엇보다도 감광제가 유출되어 막 두께가 일정치 않은 웨이퍼(1)에 후속공정이 그대로 진행되어 불량품이 생산될 수 있는 가능성을 미연에 차단할 수 있게 된다. 또한 후방흡입밸브(3) 등에 이상이 발생하여 계속적으로 감광제가 유출되는 경우에 즉각적으로 대응하여, 후방흡입밸브(3) 등의 원인이 되는 장치를 수리함으로써, 일련의 웨이퍼(1)에 대해서 계속적으로 불균일한 두께의 코팅막이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명 감광제 노즐의 후방흡입 불량 감지장치 및 이를 이용한 제어방법에 의하면, 감광제를 도포하는 공정을 거친 모든 웨이퍼에 대해서 감광제를 분사하는 노즐의 후방흡입 상태의 불량에 의한 감광제의 코팅 상태의 이상 여부를 즉각적으로 파악할 수 있어, 불량이 발생된 웨이퍼에 후속공정이 진행되지 않도록 하는 등 필요한 시기에 적절한 조치를 취할 수 있으므로, 반도체 소자 제조에 있어서 생산성과 양품율을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 감광제 도포장치의 개략적인 장치도,

도 2는 감광제 분사가 끝난 후의 노즐부 단면도,

도 3은 본 발명이 적용된 감광제 도포장치의 구성도,

도 4는 본 발명이 적용된 도 3의 장치를 통한 제어방법에 따른 흐름도이다.

〈 도면의 주요부분에 대한 설명 〉

1 : 웨이퍼 2 : 웨이퍼척

3 : 후방흡입밸브 4 : 펌프

5 : 감광제 10 : 노즐부

11 : 노즐 101: 발광부

102: 수광부 200: 컨트롤러

300: 표시장치

Claims (4)

1. 웨이퍼에 감광제를 분사하는 노즐을 내부에 포함하는 분사부의 끝단에 서로 마주보도록 설치되는 발광부와 수광부, 상기 수광부의 수신상태를 분석하여 이를 전달하는 컨트롤러, 상기 컨트롤러가 전달하는 정보를 시스템운영자에게 표시하는 표시장치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 감광제 노즐의 후방흡입 불량 감지장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 발광부는 레이저 다이오우드인 것을 특징으로 하는 감광제 노즐의 후방흡입 불량 감지장치.
3. 노즐을 통하여 웨이퍼에 감광제를 분사하는 단계, 상기 노즐이 포함된 분사부를 웨이퍼의 가장자리로 이동시키며 감광제의 유출 여부에 대해서 감지함으로써 상기 노즐의 후방흡입 상태를 검사하는 단계, 상기 단계에서 노즐의 후방흡입 상태가 불량한 것으로 감지된 경우 표시장치에 표시하여 시스템운영자에게 통지하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 감광제 노즐의 후방흡입 불량 감지장치를 이용한 제어방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 노즐의 후방흡입 상태를 검사하는 단계는 감광제가 분사되는 경로에 빛을 조사하여 수신되는 광신호의 유무에 따라 감광제의 유출 여부에 대해서 감지하는 것을 특징으로 하는 감광제 노즐의 후방흡입 불량 감지장치를 이용한 제어방법.