KR20050100521A - 노즐 세정 장치 및 이를 사용하는 현상 설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일방향으로 긴 길이를 가지는 노즐을 세정하는 장치에 관한 것으로, 장치는 노즐 토출부가 삽입되는 슬롯을 가진다. 처음에 슬롯 내로 세척액이 공급되어 노즐 토출부에 부착된 이물질이 제거되고, 이후에 슬롯 내로 건조가스가 공급되어 노즐 토출부에 잔류하는 세척액을 제거한다.

Description

노즐 세정 장치 및 이를 사용하는 현상 설비{NOZZLE CLEANER AND DEVELOP APPARATUS USING THE CLEANER}

본 발명은 반도체 소자 제조에 사용되는 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 노즐의 측면에 부착된 이물질을 제거하는 세정 장치 및 이를 이용하여 현상 공정을 수행하는 설비에 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 정렬한 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 현상 공정으로 이루어진다.

현상 공정을 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 분포되어 감광막 패턴의 선폭이 불균일하게 되며, 이는 웨이퍼가 대구경화됨에 따라 더욱 커진다. 최근에는 미국등록특허 5,275,658에 개시된 바와 같이 웨이퍼의 직경과 대응되는 길이를 가지는 노즐을 사용하여 현상 공정이 수행되고 있다. 그러나 노즐이 웨이퍼로부터 약 1 ~ 2mm 이격된 높이에 배치된 상태에서 현상 공정이 진행되므로, 웨이퍼가 회전시 현상된 감광액(포토레지스트)의 찌꺼지가 노즐 토출부 측면에 부착된다. 이들 이물질들은 후속 웨이퍼에 대해 공정 진행시 웨이퍼 오염원으로 작용하여 공정 불량을 야기한다.

본 발명은 노즐에 부착된 이물질을 효과적으로 제거할 수 있는 세정 장치 및 이를 사용하여 현상 공정을 수행하는 설비를 제공하는 것을 목적으로 한다.

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.

본 실시예에서는 세정장치가 현상 공정 수행시 웨이퍼와 같은 반도체 기판 상에 현상액을 공급하는 노즐의 측면을 세정하는 것으로 설명한다. 그러나 본 발명의 세정장치는 현상 공정 외 타 공정에서 사용되는 노즐의 측면을 세정하는 데 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 현상 설비(1)를 개략적으로 보여주는 평면도이다. 도 1을 참조하면, 현상 설비(1)는 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 웨이퍼를 회전시키는 모터(도 4의 160)가 연결된다.

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 대체로 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 긴 길이의 슬릿으로 형성되거나 동일 간격으로 이격된 복수의 홀로 형성될 수 있다.

현상 공정 진행시 노즐(30)은 지지대(420)에 놓여진 웨이퍼(W)의 상부에 웨이퍼와 매우 인접한 높이로 배치된다. 노즐(30)은 노즐 이동 장치(40)에 의해 웨이퍼(W)의 중심에 배치되도록 직선 이동된 후 현상액을 웨이퍼(W)로 토출하고, 웨이퍼(W)는 회전된다. 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 배치된다. 노즐(30)의 일단은 브라켓(440)과 결합되며, 브라켓(440)은 가이드레일(420)을 따라 이동 가능하도록 가이드레일(420)에 결합된다. 노즐(30)은 구동부에 의해 처리부(10)와 세정부(20)간 수평 이동된다. 선택적으로 공정진행시 노즐(30)은 웨이퍼(W)의 일측으로부터 타측까지 직선 이동되고, 웨이퍼(W)는 회전 또는 고정될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이 노즐(30)은 웨이퍼(W)와 매우 인접한 높이에 배치되어 현상액을 토출하면서 이동되며, 공정 진행 중 노즐 토출부(340)의 측면에는 공정 부산물들이 부착된다. 이들 부산물들은 후속공정에서 오염원으로 작용하는 등의 문제를 유발하므로, 공정 완료 후 노즐(30)은 세정부(20)로 이동되어 세정된다. 세정부(20)는 상술한 바와 같이 처리부(10)의 양측에 각각 배치되며, 각각의 세정부(20)에는 동일한 구조를 가지는 세정장치(200)가 배치된다.

도 5는 세정장치(200)의 개략적인 형상을 보여주는 사시도이고, 도 6은 도 5의 선 B-B를 따라 절단한 단면도이다. 도 5와 도 6을 참조하면, 세정장치(200)는 노즐 토출부(340) 길이와 유사한 길이를 가지는 직육면체 형상의 몸체(220)와 몸체(220)로 세정을 위한 유체를 공급하는 유체공급부(280), 그리고 몸체(220)로부터 유체가 배출되는 배출부(270)를 포함한다. 몸체(220)의 상부면에는 노즐 토출부(340)가 삽입되는 슬롯(240)이 형성된다. 슬롯(240)은 노즐 토출부(340)의 형상과 유사한 형상을 가지며, 슬롯 내부는 노즐 토출부(340)의 폭보다 넓은 폭으로 형성된다. 따라서 노즐 토출부(340)가 슬롯(240)에 삽입되면 슬롯의 측벽(242)과 노즐 토출부 측면(344) 사이에는 소정의 공간이 형성된다. 슬롯(242)의 입구와 인접하는 슬롯의 측벽(242) 둘레에는 실링부재(230)가 부착된다. 실링부재(230)는 노즐 토출부(340)가 슬롯(240)에 삽입될 때, 노즐 토출부 측면(344)과 밀착 접촉되어 상술한 공간을 외부로부터 기밀한다.

몸체(220) 내에는 세정을 위해 몸체(220)로 공급되는 유체가 흐르는 통로인 공급로(262)와 세정을 마친 유체가 배출되는 통로인 배출로(264)가 형성된다. 여기서 유체는 노즐 토출부(340)를 세정하기 위한 것으로, 노즐 토출부(340)를 세척(rinse)하는 세척액과 노즐 토출부(340)를 건조(dry)하는 건조가스를 포함한다. 세척액과 건조가스는 동일한 공급로(262)를 통해서 흐를 수 있으며, 선택적으로 세척액이 흐르는 공급로와 건조가스가 흐르는 공급로가 각각 형성될 수 있다. 세척액으로는 탈이온수(deionized water)가 사용되고, 건조가스로는 질소가스가 사용될 수 있다. 공급로(262)의 출구인 분사구(262a)는 노즐 토출부 측면(344) 상단부터 세정이 이루어지도록 슬롯의 측벽(242) 상단부에 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 분사구(262a)와 인접하는 부분에서 공급로(262)는 위에서 아래를 향하도록 형성되고, 배출로(264)의 입구인 배출구(264a)는 슬롯의 저면(244)에 형성되는 것이 바람직하다. 이는 세척액 및 질소가스의 흐름을 원활하게 한다. 분사구(262a)는 슬롯의 측벽(242)을 따라 슬릿 형상으로 길게 형성된다. 선택적으로 분사구(262a)는 슬롯의 측벽(242)을 따라 일정간격 이격된 복수의 홀들로 형성될 수 있다.

도 7은 유체 공급부(280)와 배출부(270)를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 7을 참조하면, 유체 공급부(280)는 삼방밸브(290)에 의해 서로 연결되는 메인 공급관(282), 세척액 공급관(284a), 그리고 건조가스 공급관(284b)을 가진다. 건조가스 공급관(284b)은 가스저장부(288a)와 연결되고, 세척액 공급관(284b)은 세척액 저장부(288b)와 연결되며, 메인 공급관(282)은 몸체의 공급로(262)와 연결된다. 삼방밸브(290)는 수동으로 조작될 수 있으나, 전기적으로 조작 가능한 것이 바람직하다. 삼방밸브(290)의 조작에 의해 세척액 공급관(284a)과 건조가스 공급관(284b) 은 선택적으로 메인 공급관(282)과 연통된다. 각각의 공급관(282, 284a, 284b)에는 또한 그 내부의 통로를 개폐하는 밸브(286a, 286b, 286c)가 설치된다.

배출부(270)는 몸체의 배출로(264)와 연결되는 배출관(272)을 가진다. 배출관(272)에는 그 내부의 통로를 개폐하는 밸브(276)나 유체의 역류를 방지하는 체크 밸브(274)가 설치될 수 있다. 배출관(272)에는 펌프(278)가 연결되어 슬롯(240) 내로 공급된 건조가스를 강제 흡입한다. 도 8은 몸체(220)의 슬롯(240)에 노즐(30)이 삽입될 때, 몸체(220) 내에서 유체가 흐르는 경로를 보여준다.

도 9는 상술한 구조를 가지는 세정장치(1)를 사용하여 노즐(30)을 세정하는 과정을 순차적으로 보여주는 플로우차트이다. 도 8을 참조하면, 처리부(10)에서 현상 공정을 마친 노즐(30)은 세정부(20)의 세정장치(200) 상부에 위치된다. 이후, 이동장치(400)에 의해 노즐(30)은 아래로 이동되어 노즐 토출부(240)가 슬롯(240)내로 삽입된다(스텝 S10). 세척액 공급관(284a)과 메인 공급관(282)이 연결되도록 삼방밸브(290)가 조작되어 탈이온수가 몸체(220)로 공급되며, 탈이온수에 의해 노즐 토출부 측면(344)이 세척된다(스텝 S20). 이후 건조가스 공급관(284b)과 메인 공급관(282)이 연결되도록 삼방밸브(290)가 조작되어 질소가스가 몸체(220)로 공급되며, 질소가스에 의해 노즐 토출부 측면(344)으로부터 탈이온수가 제거된다. 이 때, 펌프(278)가 동작되어 질소가스는 배출관(272)을 통해 몸체(220)로부터 배기된다(스텝 S30). 세정이 완료되면 노즐(30)이 슬롯(240)으로부터 승강되고, 다시 처리부(10)로 이동되어 현상 공정을 수행한다(스텝 S40).

본 발명에 의하면 노즐 토출부 측면 전체에 부착된 이물질의 제거가 가능하고, 세척 후 건조가스에 의해 노즐 토출부에 부착된 세척액이 제거되므로, 노즐 토출부에 부착된 이물질 또는 세척액에 의해 웨이퍼에 공정불량이 발생되는 것을 방지할 수 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 현상부에서 현상공정이 수행되는 상태를 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 몸체에 연결된 유체 공급부와 배출부를 개략적으로 보여주는 도면;

도 8은 세정장치에 의해 노즐의 세정이 이루어지는 상태를 보여주는 도면;

도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 노즐을 세정하는 과정을 순차적으로 보여주는 플로우차트이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

30 : 노즐 40 : 노즐 이동장치

100 : 기판 지지부 200 : 세정장치

220 : 몸체 230 : 실링부재

240 : 슬롯 262 : 공급로

264 : 배출로 272 : 배출관

282 : 메인 공급관 284a : 세척액 공급관

284b : 건조가스 공급관 340 : 노즐 토출부

Claims (9)

1. 반도체 기판에 대해 현상 공정을 수행하는 설비에 있어서,

   반도체 기판이 놓여지는 지지대와;

   상기 반도체 기판의 일측길이 또는 직경과 상응되는 길이를 가지며, 상기 지지대에 놓여진 반도체 기판 상으로 현상액을 토출하는 토출부를 가지는 노즐과;

   상기 노즐을 이동시키는 노즐 이동부와; 그리고

   상기 지지대의 일측에 배치되며 상기 노즐을 세척하고 건조하는 세정장치를 포함하되,

   상기 세정장치는,

   상기 노즐 토출부가 삽입되는 슬롯이 형성된 몸체와;

   상기 슬롯 내로 세척액을 공급하는 세척액 공급관과; 그리고

   상기 슬롯 내로 건조가스를 공급하는 건조가스 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 설비.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 몸체 내에는 상기 몸체로 공급된 유체가 흐르는 공급로 및 상기 몸체로부터 배출되는 유체가 흐르는 배출로가 형성되는 것을 특징으로 하는 현상 설비.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 공급로의 출구인 분사구는 상기 슬롯의 측면 상단부에 형성되는 것을 특징으로 하는 현상 설비.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 분사구와 인접한 위치에서 상기 공급로는 상기 분사구를 통해 분사되는 유체는 위에서 아래를 향하는 방향으로 분사되도록 하향경사진 것을 특징으로 하는 현상 설비.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 슬롯의 입구에 해당되는 상기 슬롯의 측벽 둘레에는 상기 노즐이 상기 슬롯에 삽입시 상기 슬롯 내부를 외부로부터 기밀하는 실링부재가 부착되는 것을 특징으로 하는 현상 설비.
6. 일방향으로 긴 길이를 가지는 노즐 토출부 측면을 세정하는 장치에 있어서,

   상기 노즐 토출부가 삽입되는 슬롯이 형성된 몸체와;

   상기 슬롯 내로 세척액을 공급하는 세척액 공급관과; 그리고

   상기 슬롯 내로 건조가스를 공급하는 건조가스 공급관을 가지며,

   상기 몸체에는 상기 슬롯 내로 공급되는 유체가 흐르는 통로인 공급로와 상기 슬롯으로부터 배출되는 유체가 흐르는 통로인 배출로가 형성되는 것을 특징으로 하는 노즐 세정 장치.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 공급로의 출구인 분사구는 상기 슬롯의 양측면 상단부에 각각 형성되고, 상기 배출로의 입구인 배출구는 상기 슬롯의 저면에 형성되는 것을 특징으로 하는 노즐 세정 장치.
8. 일방향으로 긴 길이를 가지는 노즐 토출부 측면을 세정하는 방법에 있어서,

   노즐 토출부가 세정 장치의 몸체에 형성된 슬롯으로 삽입되는 단계와;

   상기 슬롯에 삽입된 상기 노즐 토출부 측면으로 세척액을 분사하여 상기 노즐을 세척하는 단계와;

   상기 슬롯에 삽입된 상기 노즐 토출부 측면으로 건조가스를 분사하여 상기 노즐을 건조하는 단계와; 그리고

   상기 노즐을 상기 슬롯으로부터 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노즐 세정 방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 세척액과 상기 건조가스는 상기 슬롯의 측벽 상단에서 아래로 분사되는 것을 특징으로 하는 노즐 세정 방법.