KR20050099333A - 반도체 소자 제조를 위한 현상 설비 및 이에 사용되는노즐 세정장치 - Google Patents

반도체 소자 제조를 위한 현상 설비 및 이에 사용되는노즐 세정장치 Download PDF

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KR20050099333A
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Abstract

본 발명은 현상 설비에 관한 것으로, 설비는 웨이퍼로 현상액을 토출하는 노즐과 노즐을 세정하는 노즐 세정장치를 가진다. 세정장치는 노즐이 삽입되는 내조와 이를 감싸는 외조를 포함하는 세정조를 가지며, 내조의 저면에는 내조에 채워진 탈이온수에 초음파 진동을 가하는 초음파 발생기가 설치된다.

Description

반도체 소자 제조를 위한 현상 설비 및 이에 사용되는 노즐 세정장치{DEVELOP APPARATUS FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICES AND NOZZLE CLEANER USED IN THE APPARATUS}
본 발명은 반도체 소자 제조에 사용되는 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 포토리소그래피에서 반도체 기판을 현상하는 설비 및 이에 사용되는 노즐 세정장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에서 반도체 기판 상의 각종 패턴은 포토리소그래피 기술에 의해 형성된다. 포토리소그래피(photolithography) 기술은 웨이퍼와 같은 반도체 기판 상에 감광액을 도포하는 공정, 마스크를 감광액이 도포된 웨이퍼에 얼라인한 후 자외선 등에 노출시켜 마스크의 패턴 모양에 따라 웨이퍼에 노광된 부분과 노광되지 않은 부분으로 구분 짓게 하는 노광공정, 그리고 필요한 패턴만이 남도록 현상액을 이용하여 노광된 부분만 혹은 노광되지 않은 부분만의 감광액을 제거하는 현상공정으로 이루어진다.
현상공정을 수행하는 일반적인 장치는 회전가능한 지지대 상에 노광 공정이 수행된 웨이퍼가 놓여지고, 웨이퍼의 중앙 상부에 배치된 노즐로부터 현상액이 웨이퍼 상으로 공급된다. 현상액은 원심력에 의해 웨이퍼의 중심으로부터 가장자리를 향해 퍼지게 된다. 상술한 방법 사용시 현상액은 웨이퍼 전역에 걸쳐 불균일하게 분포되며, 이로 인해 감광막 패턴의 선폭이 불균일하게 된다. 최근에 웨이퍼가 대구경화됨에 따라 상술한 선폭 불균일의 편차는 더욱 커진다. 최근에는 미국등록특허 5,275,658에 개시된 바와 같이 웨이퍼의 직경과 대응되는 길이를 가지는 노즐을 사용하여 현상 공정이 수행되고 있다. 노즐은 웨이퍼로 현상액을 토출하면서 웨이퍼의 일측으부터 타측으로 이동된다. 노즐이 웨이퍼와 매우 인접한 높이(대략 1-2mm)에 배치되어 이동되므로, 노즐 토출부의 표면은 공정진행시 발생된 부산물에 의해 오염된다. 이들은 후속 웨이퍼에 대해 오염원으로 제공될 수 있으므로 노즐 토출부의 표면을 세정하는 공정이 요구된다. 일반적으로 노즐 토출부의 세정은 노즐 토출부를 향해 탈이온수를 분사함으로써 이루어지고 있으나, 상술한 방법 사용시 노즐 토출부에 부착된 오염물질의 제거가 잘 이루어지지 않는다.
본 발명은 반도체 기판에 현상액을 토출하는 노즐을 효과적으로 세정할 수 있는 노즐 세정장치 및 이를 포함하는 현상설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 현상설비는 반도체 기판이 놓여지는 지지대와 상기 반도체 기판의 일측길이 또는 직경과 상응되는 길이를 가지며 상기 지지대에 놓여진 반도체 기판 상으로 현상액을 토출하는 노즐을 가진다. 상기 지지대의 일측에는 세정장치가 배치되어 상기 노즐을 세정하고, 상기 노즐은 노즐 이동부에 의해 상기 기판 지지대와 상기 세정 장치로 이동된다.
상기 세정장치는 내부에 세정액이 채워지는 공간을 가지고, 상부에 상기 노즐이 삽입되는 개구가 형성된 세정조를 가지며, 상기 세정조에는 초음파 발생기가 설치되어 상기 세정조에 채워진 세정액에 초음파 진동을 인가한다.
상기 세정조는 세정액 공급관으로부터 세정액이 공급되며 상기 노즐에서 세정하고자 하는 부분이 삽입되는 내조와 상기 내조를 감싸도록 배치되며 세정액 배출관이 연결되는 외조를 포함하여, 상기 내조로부터 흘러나오는 세정액은 상기 외조로 흐른 후 상기 세정액 배출관을 통해 외부로 배출된다. 상기 초음파 발생기는 상기 내조의 내부 저면에 설치될 수 있다.
또한, 상기 세정조에 상기 노즐이 삽입시 상기 세정조를 외부로부터 기밀하는 실링부재가 제공될 수 있으며, 상기 실링부재는 상기 노즐 또는 상기 세정조 중 어느 하나에 설치될 수 있다. 상기 실링부재는 상기 세정조의 개구와 인접하는 부분에서 상기 노즐과 상기 실링부재가 맞닿는 부분에 배치된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 8을 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 현상 설비(1)를 개략적으로 보여주는 평면도이다. 도 1을 참조하면, 현상 설비는 처리부(10), 세정부(20), 노즐(30), 그리고 노즐 이동장치(40)를 가진다. 처리부(10)는 설비(1)의 중앙에 배치되고, 처리부(10)의 양측에는 각각 세정부(20)가 배치된다. 선택적으로 세정부(20)는 처리부(10)의 일측에만 배치될 수 있다. 처리부(10)는 노광 공정이 진행된 웨이퍼(W)에 대해 현상 공정이 수행되는 부분으로, 처리부(10)에는 웨이퍼(W)와 같은 반도체 기판이 놓여지는 기판 지지부(100)가 배치된다. 기판 지지부(100)는 웨이퍼(W)가 놓여지는 원판 형상의 지지대(도 4의 120)와 그 하부면을 받치는 로드 형상의 지지축(도 4의 140)을 가진다. 지지축(140)에는 공정 진행시 기판을 회전시키는 모터(도시되지 않음)가 연결될 수 있다.
노즐(30)은 지지대(420)에 놓여진 웨이퍼(W)로 현상액을 공급한다. 도 2는 노즐(30)의 사시도이고, 도 3은 도 2의 선 A-A를 따라 절단한 노즐(30)의 단면도이다. 도 2와 도 3을 참조하면, 노즐(30)은 몸체(320)와 토출부(340)를 가진다. 몸체(320)는 직육면체 형상을 가지며 일방향으로 긴 길이를 가진다. 기판이 웨이퍼(W)와 같이 원형인 경우, 노즐(30)은 웨이퍼(W)의 직경과 대응되는 길이를 가지고, 기판이 직사각의 형상인 경우, 노즐(30)의 기판의 일측면의 길이와 대응되는 길이를 가진다. 몸체(320)의 후면(後面)(324)에는 현상액이 공급되는 공급관(380)이 연결되고, 이를 통해 공급된 현상액은 몸체(320) 내에 비교적 넓은 공간으로 형성된 버퍼부(326)로 유입된다. 토출부(340)는 몸체(320)에 비해 적은 폭을 가지며 몸체(320)의 전면(前面)(322)으로부터 연장된다. 토출부(340) 내에는 버퍼부(326)와 연결된 좁은 통로인 토출로(342)가 형성된다. 토출로(342)는 슬릿으로 길게 형성되거나 동일 간격으로 이격된 복수의 홀로 형성될 수 있다. 토출로(342)의 선단에는 석영바(360)가 설치되어 현상액이 토출될 때 웨이퍼에 가해지는 충격을 완화하고, 현상액이 불균일하게 분사되는 것을 방지할 수 있다.
현상공정 진행시 노즐(30)은 지지대(420)에 놓여진 웨이퍼의 상부에 배치된다. 노즐(30)은 노즐 이동 장치(40)에 의해 웨이퍼의 일측으로부터 타측으로 수평 이동되며 현상액을 토출한다. 노즐(30) 이동시 웨이퍼(W)는 고정되거나 회전될 수 있다. 다시 도 1을 참조하면, 노즐 이동장치(40)는 가이드레일(420), 브라켓(440), 그리고 구동부(도시되지 않음)를 가진다. 가이드 레일(420)은 처리부(10)의 일측에 배치된 세정부(20)로부터 타측에 배치된 세정부(20)까지 뻗는 길이로 처리부(10) 및 세정부(20)를 따라 양측에 일직선으로 각각 배치된다. 노즐(30)의 양단은 각각 브라켓(440)과 결합되며, 브라켓(440)은 가이드레일(420)을 따라 이동 가능하도록 가이드레일(420)에 결합된다. 노즐(30)은 구동부에 의해 처리부(10) 내에서 또는 처리부(10)와 세정부(20)간 수평 이동된다. 선택적으로 공정 진행시 노즐(30)은 웨이퍼(W)의 지름 상부에 고정 배치되고, 웨이퍼(W)는 회전될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 노즐(30)은 웨이퍼(W)와 매우 인접한 높이(대략 웨이퍼로부터 1~2mm 이격)에 배치되어 공정이 진행된다. 따라서 노즐(30)이 웨이퍼로 공급된 현상액을 간섭하거나 웨이퍼 회전시 현상된 감광막(포토레지스트) 찌꺼기가 노즐(30)의 측면에 부착된다. 이들 부산물들은 후속공정에서 오염원으로 작용하는 등의 문제를 유발한다. 노즐(30)에 부착된 이물질 제거를 위해, 공정 완료 후 노즐(30)은 세정부(20)로 이동되어 세정액에 의해 세정된다. 세정부(20)는 상술한 바와 같이 처리부(10)의 양측에 각각 배치되며, 각각의 세정부(20)에는 동일한 구조를 가지는 세정장치(200)가 각각 배치된다.
세정장치(200)는 노즐 토출부(340)가 삽입될 수 있도록 긴 길이로 형성된 세정조(220)를 가진다. 도 5는 세정조(220)의 개략적인 형상을 보여주는 사시도이고, 도 6은 도 5의 선 B-B를 따라 절단한 단면도이다. 도 5와 도 6을 참조하면, 세정조(220)는 내조(220a)와 외조(220b)를 가진다. 내조(220a)는 내부에 세정액이 채워지는 공간(222a)이 형성된 통형상을 가지며, 상부면에 노즐의 토출부(340)가 삽입되는 개구(224a)가 형성된다. 개구(224a)는 노즐(30)의 토출부(340)와 대응되는 길이와 형상으로 형성된다. 내조(220a)의 측면 및 저면 둘레에는 내조(220a)를 감싸는 외조(220b)가 결합된다. 외조(220b)의 내벽은 내조(220a)의 외벽으로부터 일정거리 이격되어 내조(220a)와 외조(220b) 사이에는 공간(222b)이 형성된다. 외조(220b)의 측벽 및 내조(220a)의 측벽에는 각각 홀이 형성되며, 내조(220a) 내부로 세정액을 공급하는 세정액 공급관(282)이 외조(220b)에 형성된 홀을 지나 내조(220a)의 측벽에 형성된 홀에 삽입된다. 내조(220a)의 측벽 상단에는 유출홀(226a)이 형성되어 내조(220a)로부터 넘치는 세정액은 이를 통해 외조(220b)로 흐른다. 외조(220b)의 저면에는 배출관(284)이 연결되어 외조(220b)로 유입된 세정액은 배출관(284)을 통해 외부로 배출된다. 노즐(30) 세정을 위한 세정액으로는 탈이온수가 사용될 수 있다.
내조(220a)의 내측벽에는 초음파 발생기(240)가 설치된다. 초음파 발생기(240)는 내조(220a)에 채워진 세정액에 초음파 진동을 인가한다. 초음파 진동은 노즐(30)에 부착된 이물질들의 결합력을 약화시켜, 노즐(30)에 부착된 이물질의 제거율을 향상시킨다. 초음파 발생기(240)는 내조(220a)의 내벽에 설치되며, 바람직하게는 내조(220a)의 저면에 설치된다.
세정조(220)의 상부면에는 실링부재(260)가 부착된다. 실링부재(260)는 개구(224a)의 둘레를 따라 개구(224a)를 감싸도록 부착되며, 노즐 토출부(340)가 세정조(220)에 삽입될 때 노즐 몸체의 전면(前面)(322)과 접촉되어 외부대기로부터 세정조(220) 내부를 기밀한다. 선택적으로 실링부재(260)는 상술한 기능을 수행하도록 노즐 몸체의 전면(前面)(322) 중 노즐 토출부(340)가 세정조(220)에 삽입될 때 세정조(220)와 접촉되는 부분에 부착될 수 있다.
도 7은 세정조(220′)의 변형된 예를 보여주는 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이 외조(220b)의 상부면에 노즐(30)이 삽입되는 개구가 형성되고, 내조(220a)는 상부가 개방되어 외조(220b) 내에 설치된다. 외조(220b)의 상부면에 실링부재(260)가 부착되며, 내조(220a)의 저면에는 상술한 실시예와 같이 초음파 발생기(240)가 설치된다.
도 8은 도 6의 세정조(220)를 사용하여 노즐 토출부(340)가 세정되는 상태를 보여주는 도면이다. 도 8을 참조하면, 처리부(10)에서 현상공정을 수행한 노즐(30)은 세정액이 채워진 세정부(20)로 이송된다. 노즐(30)은 구동부에 의해 아래로 하강되어 노즐 토출부(340)가 내조(220a)의 개구로 삽입된다. 세정액에 초음파가 인가되며, 세정액 공급관(282)으로부터 세정액이 내조(220a)로 공급된다. 내조(220a)를 넘치는 세정액은 외조(220b)로 흐른 후 배출관(284)을 통해 외부로 배출된다.
본 발명에 의하면, 현상 공정시 발생되어 노즐 토출부에 부착된 이물질을 일반적인 세정장치보다 더욱 효과적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 예에 따른 현상 설비를 개략적으로 보여주는 평면도;
도 2는 도 1의 노즐의 사시도;
도 3은 도 2의 선 A-A를 따라 절단한 노즐의 단면도;
도 4는 도 2의 노즐을 사용하여 현상 공정이 수행되는 과정을 개략적으로 보여주는 도면;
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 세정장치를 개략적으로 보여주는 사시도;
도 6은 도 5의 선 B-B를 따라 절단한 세정장치의 단면도;
도 7은 도 5의 세정장치의 변형된 예를 보여주는 세정장치의 단면도; 그리고
도 8은 도 5의 세정장치에 의해 노즐의 세정이 이루어지는 상태를 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
30 : 노즐 40 : 노즐 이동 장치
100 : 기판 지지부 200 : 세정장치
220 : 세정조 220a : 내조
220b : 외조 240 : 초음파 발생기
260 : 실링부재

Claims (7)

  1. 반도체 기판에 대해 현상공정을 수행하는 설비에 있어서,
    반도체 기판이 놓여지는 지지대와;
    상기 반도체 기판의 일측길이 또는 직경과 상응되는 길이를 가지며, 상기 지지대에 놓여진 반도체 기판 상으로 현상액을 토출하는 노즐과;
    상기 노즐을 이동시키는 노즐 이동부와; 그리고
    상기 지지대의 일측에 배치되며 상기 노즐을 세정하는 세정장치를 포함하되,
    상기 세정장치는,
    내부에 세정액이 채워지는 공간을 가지고, 상부에 상기 노즐이 삽입되는 개구가 형성된 세정조와;
    상기 세정조에 채워진 세정액에 초음파 진동을 인가하는 초음파 발생기를 구비하는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 세정조는,
    상기 초음파 발생기가 설치되고, 세정액 공급관으로부터 세정액이 공급되며 상기 노즐에서 세정하고자 하는 부분이 삽입되는 내조와;
    상기 내조를 감싸도록 배치되며 세정액 배출관이 연결되는 외조를 포함하여,
    상기 내조로부터 흘러나오는 세정액은 상기 외조로 흐른 후 상기 세정액 배출관을 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 현상 설비.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 초음파 발생기는 상기 내조의 내부 저면에 설치되는 것을 특징으로 하는 현상 설비.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 현상설비는 상기 세정조에 상기 노즐이 삽입시 상기 세정조를 외부로부터 실링하는, 그리고 상기 노즐 또는 상기 세정조에 설치되는 실링부재를 더 포함하되,
    상기 실링부재는 상기 세정조의 개구와 인접하는 부분에서 상기 노즐과 상기 실링부재가 맞닿는 부분에 배치되는 것을 특징으로 하는 현상설비.
  5. 반도체 기판을 현상하는 공정에 사용되는 노즐을 세정하는 장치에 있어서,
    내부에 세정액이 채워지는 공간을 가지고, 상부에 상기 노즐이 삽입되는 개구가 형성된 세정조와;
    상기 세정조에 채워진 세정액에 초음파 진동을 인가하는 초음파 발생기를 구비하는 것을 특징으로 하는 노즐 세정장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 세정조는,
    세정액 공급관으로부터 세정액이 공급되며 상기 초음파 발생기가 설치되는, 그리고 내조와;
    상기 내조를 감싸도록 배치되며 세정액 배출관이 연결되는 외조를 포함하며,
    상기 내조로부터 흘러나오는 세정액은 상기 외조로 흐른 후 상기 세정액 배출관을 통해 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 노즐 세정장치.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 노즐 세정장치는 상기 개구와 인접하는 위치에서 상기 노즐과 맞닿는 부분에 설치되어 상기 세정조 내부를 외부로부터 실링하는 실링부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐 세정장치.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100986804B1 (ko) * 2008-05-21 2010-10-08 한양대학교 산학협력단 싱글노즐헤드용 막힘제거장치
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CN109946929A (zh) * 2019-04-12 2019-06-28 江苏汇成光电有限公司 一种集成电路芯片光阻去除装置及工艺
KR20200013169A (ko) * 2018-07-20 2020-02-06 (주)일루미네이드 막힘 방지 기능을 갖는 3d 프린터 노즐

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