KR20050106663A - 반도체 제조공정의 액상 화학물질 공급 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 제조공정의 액상(液狀) 화학물질 공급 시스템에 관한 것으로, 액상 화학물질을 저장하는 저장용기(bottle)와, 그 액상 화학물질내에 포함된 기포를 분리하는 기포분리부와, 그 기포분리부와 연결되어 그 기포에 포함된 기체를 외부로 배출시키는 기체배출펌프와, 그 기포분리부와 연결되어 그 액상 화학물질의 흐름을 개폐(開閉)시키는 차단밸브와, 그 차단밸브와 연결되어 반도체 웨이퍼상에 그 액상 화학물질을 토출(吐出)시키는 노즐과, 그 저장용기와 그 노즐 사이의 화학물질 흐름경로상에 설치되어 그 액상 화학물질에 강제적 유동압을 제공하는 펌프와, 그 기포분리부내에서의 분리된 기체 존부를 판단하는 제어부를 포함하는 구성을 특징으로 한다.

이에 따라, 액상 화학물질이 공급되는 제조공정 진행 도중에 그 액상 화학물질에 포함된 기포가 분리 제거될 수 있으므로, 종래와 같이 기포분리를 위해 공정진행이 장기간 중단되는 경우가 배제되어 반도체 제조공정의 생산성이 향상된다.

Description

반도체 제조공정의 액상 화학물질 공급 시스템{System for supplying liquid state chemicals of semiconductor manufacturing process}

본 발명은 반도체 제조공정의 액상 화학물질 공급 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 반도체 웨이퍼상에 도포되는 포토레지스트와 같은 액상 화학물질을 공급함에 있어서 액상 화학물질 내에 포함된 기포가 제거될 수 있도록 개선된 반도체 제조공정의 액상 화학물질 공급 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자는 포토공정, 식각공정, 확산공정, 화학기상증착공정 및 금속배선공정 등 여러 공정을 반복적으로 수행함으로써 제조되고, 이러한 공정이 진행되는 중에 필요에 따라 여러 가지 액상 화학물질이 사용된다.

특히 포토공정은 반도체 웨이퍼상에 포토레지스트(photoresist)를 도포하여 감광막을 형성하고 이를 노광 및 현상하는 공정인데, 이중 반도체 웨이퍼상에 감광막이 형성되기 위하여는 포토레지스트가 반도체 웨이퍼상에 도포되어야 한다. 이러한 포토레지스트를 저장용기에서부터 반도체 웨이퍼까지 공급하는 수단이 포토레지스트 공급 시스템이다.

도 1에 종래 반도체 제조공정의 액상 화학물질 공급 시스템의 일례로서 포토레지스트 공급 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 다이어그램이다.

도 1에서 도시된 바와 같이, 포토레지스트가 담겨져 있는 두개의 저장용기(bottle)(B1)(B2)에 각각 트랩탱크(trap tank)(11)(12)가 연결되어 있다. 트랩탱크(11)(12)에서는 각각 두 개의 배관이 나오는데, 이중 하나는 드레인 밸브(drain valve)(16)(17)와 각각 연결되는 배관이고 다른 하나는 펌프(13)에 연결되는 배관이다. 드레인 밸브(drain valve)(16)(17)는 공정에 이용하지 않을 포토레지스트를 외부배출구(D)로 배출시키기 위하여 설치된다. 펌프(13)는 포토레지스트가 저장용기(B1)(B2)로부터 공급 배관을 따라 이동되도록 하는 이송력을 제공한다. 이러한 펌프(13)를 통과한 포토레지스트는 필터부(14)를 거쳐 노즐(15)에서 토출되어 반도체 웨이퍼(W)상에 도포된다. 필터부(14)는 균일한 포토레지스트막을 구현하기 위하여 포토레지스트 중의 불순물을 여과하고, 이러한 불순물은 드레인 밸브(18)를 통하여 외부배출구(D)로 배출된다.

그러나. 종래 반도체 제조공정의 액상 화학물질 공급 시스템은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 포토레지스트와 같은 액상 화학물질에 기포가 생성되는 경우에 이를 제거할 수 있는 수단이 마련되어 있지 않아 기포가 포함된 액상 화학물질이 그대로 반도체 웨이퍼상에 도포되므로, 코팅불량이 초래되어 반도체 제조공정의 불량율이 증가되는 문제점이 있다.

둘째, 기포가 포함된 액상 화학물질을 제거하기 위하여는, 도 1에서와 같은 질소가압배관(C1)(C2)을 통하여 저장용기(B1)(B2)내에 질소를 투입하여 질소 기체압으로 기포가 포함된 액상 화학물질을 밀어내어 드레인 밸브(16)(17)를 통해 외부로 배출시켜야 하므로, 공정진행이 장기간 중단되어 반도체 제조공정의 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 반도체 제조공정중 액상 화학물질을 사용하는 모든 단위 공정에서 그 액상 화학물질 내에 포함된 기포를 제거할 수 있도록 개선된 반도체 제조공정의 액상 화학물질 공급 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명에 따른 반도체 제조공정의 액상 화학물질 공급 시스템은, 반도체 제조공정중에 사용되는 액상 화학물질을 저장하는 저장용기(bottle); 그 저장용기와 연결되어 그 저장용기로부터 그 액상 화학물질을 공급받아 임시저장하고, 그 액상 화학물질이 외부로 배출되는 외부배출구와 연결된 트랩탱크(trap tank); 그 트랩탱크와 연결되어 그 트랩탱크로부터 그 액상 화학물질을 공급받아 그 액상 화학물질 내에 포함된 기포를 분리하는 기포분리부; 그 기포분리부와 연결되어 그 기포에 포함된 기체를 외부로 배출시키는 기체배출펌프; 그 기포분리부와 연결되어 그 액상 화학물질을 토출(吐出)시키는 노즐; 그 저장용기와 그 노즐 사이의 화학물질 흐름경로상에 설치되어 그 액상 화학물질에 강제적 유동압을 제공하는 펌프; 및 그 기포분리부와 전기적으로 연결되어 그 기포분리부로부터 출력되는 제1전기신호를 입력받아 그 기포분리부내에서의 분리된 기체 존부(存否)를 판단하고, 그 펌프 및 기체배출펌프로 제2 및 제3전기신호를 각각 출력하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 그 기포분리부와 그 노즐사이의 화학물질 흐름경로상에 설치되어 그 기포분리부로부터 유입된 그 액상 화학물질의 흐름을 개폐(開閉)시키는 차단밸브를 더 포함하고, 그 제어부는 그 차단밸브로 제4전기신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 그 기포분리부는, 그 액상 화학물질에 포함된 기포내의 기체를 선택적으로 투과시키는 기포분리필터와, 그 기포분리필터를 통과한 그 기포내의 기체를 감지하여 그 제1전기신호를 출력하는 기체감지센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 그 기포분리부와 그 노즐 사이의 화학물질 흐름경로상에 설치되어 그 액상 화학물질에 포함된 불순물을 제거하는 필터부(filter部)와, 그 트랩탱크와 그 외부배출구 사이의 화학물질 흐름경로상에 설치되어 그 액상 화학물질의 흐름을 개폐하는 드레인 밸브(drain valve)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 반도체 제조공정의 액상 화학물질 공급 시스템을 자세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조공정의 액상 화학물질 공급 시스템의 일례로서 포토레지스트 공급 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 다이어그램이다.

도 2에서 도시된 바와 같이, 반도체 제조공정의 액상 화학물질 공급 시스템은 저장용기(bottle)(B1)(B2), 트랩탱크(trap tank)(11)(12), 드레인 밸브(drain valve)(16)(17)(18), 기포분리부(21), 차단밸브(22), 기체배출펌프(23), 펌프(13), 제어부(24), 필터부(filter部)(14) 및 노즐(15)을 포함한다.

저장용기(B1)(B2)는 포토레지스트(photoresist)를 저장한다. 저장용기(B1)(B2)에는 각각 질소가압배관(C1)(C2)이 설치되어 있는데 질소가압배관(C1)(C2) 각각에 질소가 투입되어 그 기체압으로 저장용기(B1)(B2)내의 포토레지스트가 트랩탱크(11)(12)로 원활하게 배출될 수 있도록 한다.

트랩탱크(11)(12)는 저장용기(B1)(B2)와 각각 연결되고, 저장용기(B1)(B2) 각각으로부터 공급받은 포토레지스트를 임시 저장한다. 트랩탱크(11)(12)는 드레인 밸브(16)(17)와도 각각 연결되어 있다.

드레인 밸브(16)(17)는 트랩탱크(B1)(B2)와 외부배출구(D) 사이에 설치되어 포토레지스트의 흐름을 개폐(開閉)시킨다. 다른 드레인 밸브(18)는 필터부(14)와 외부배출구(D) 사이에 설치되어 마찬가지로 포토레지스트의 흐름을 개폐(開閉)시킨다.

기포분리부(21)는 트랩탱크(16)(17)와 연결되어 트랩탱크(16)(17)로부터 포토레지스트를 공급받아 포토레지스트 내에 포함된 기포를 분리한다.

도 3은 도 2에서의 기포분리부를 자세하게 나타낸 단면도이다. 도 3에서 도시된 바와 같이, 트랩탱크(도 2의 16, 17)와 연결된 유입관(L1)으로부터 유입된 포토레지스트(Q)는 기포분리부(21)내에서 F1방향으로 흐른후, 차단밸브(도 2의 22)와 연결된 배출관(L2)을 통해 배출된다. 이때 포토레지스트(Q)내에 포함된 기포(B)는 비중차에 의한 부력에 의해서 B1방향으로 따라 떠오르게 된다. 기포분리필터(21b)는 기포(B)내의 기체를 선택적으로 투과시킨다. 이렇게 투과된 기포(B)내의 기체는 기체감지센서(21a)에 의해 그 존재가 감지된다. 기체감지센서(21a)는 그 기체를 감지하여 제어부(도 2의 24)로 제1전기신호(S1)를 출력한다. 기체배출관(L3)은 기체배출펌프(23)와 연결되는데, 기체배출관(L3)을 통하여 그 기체가 A1방향으로 배출된다.

도 2에서와 같이, 차단밸브(22)는 기포분리부(21)와 연결되어 기포분리부(21)로부터 유입된 포토레지스트의 흐름을 개폐(開閉)시킨다.

기체배출펌프(23)는 기포분리부(21)와 연결되어 기포(도 3의 B)에 포함된 기체를 외부배출구(D)로 배출시킨다. 즉, 기체배출펌프(23)에 의하여 그 기체가 외부로 배출된다.

펌프(13)는 차단밸브(22)와 필터(14) 사이에 설치되어 포토레지스트에 강제적 유동압을 제공하여 포토레지스트가 공급 시스템내에서 원활하게 이동될 수 있도록 한다. 펌프(13)는 포토레지스트에 강제적 유동압을 제공할 수만 있다면 저장용기(B1)(B2)와 노즐(15) 사이의 포토레지스트 흐름경로중 어디에서나 설치될 수 있다.

필터부(14)는 펌프(13)와 노즐(15) 사이의 포토레지스트 흐름경로상에 설치되어 포토레지스트에 포함된 불순물을 제거한다. 제거된 불순물은 드레인 밸브(18)와 외부배출구(D)통하여 외부로 배출된다. 필터부(14)는 기포분리부(21)와 노즐(15) 사이의 포토레지스트 흐름경로상에 설치될 수도 있다.

노즐(15)은 필터부(14)와 연결되어 필터부(14)로부터 포토레지스트를 공급받아 반도체 웨이퍼(W)상에 포토레지스트를 토출(吐出)시킨다.

제어부(24)는 기포분리부(21)로부터 출력되는 제1전기신호(S1)를 입력받아 기포분리부(21)내에서의 분리된 기체 존부를 판단하고, 펌프(13), 기체배출펌프(23) 및 차단밸브(22) 제2 내지 제4전기신호(S2)(S3)(S4)를 각각 출력한다. 제어부(24)는 기포분리부(21)내에서 분리된 기체가 기설정된 설정량 이상으로 존재한다고 판단하면, 펌프(13)로 제2전기신호(S2)를 출력하여 펌프(13)의 작동을 정지시키고, 차단밸브(22)로 제4전기신호(S4)를 출력하여 차단밸브(22)에 의해 포토레지스트의 흐름이 폐쇄되도록 하며, 기체배출펌프(23)로 제3전기신호(S3)를 출력하여 기체배출펌프(23)를 작동시킨다. 필요에 따라서는 차단밸브(22)를 잠그지 않고 펌프(13)를 가동시킨 상태에서 기체배출펌프(23)만 작동시켜 그 기체를 배출시킬 수도 있다. 이때 도 3에서의 기체배출관(L3)은 진공홀(vacuum hole)이 되어 A1방향으로 진공압이 작용하므로 포토레지스트(Q)내의 기포(B)가 더욱 활발하게 분리될 수 있다.

이에 따라, 반도체 제조공정 진행중에 포토레지스트 내에 포함된 기체가 분리된 후 외부로 배출될 수 있게 된다.

본 실시예에서는 포토레지스트 공급 시스템에 대해서 설명하였으나, 반도체 제조공정중에 사용하는 모든 액상 화학물질에 대한 공급 시스템에도 적용될 수 있다.

이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경과 수정 및 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 반도체 제조공정의 액상 화학물질 공급 시스템은, 액상 화학물질을 저장하는 저장용기(bottle)와, 그 액상 화학물질 내에 포함된 기포를 분리하는 기포분리부와, 그 기포분리부와 연결되어 상기 기포에 포함된 기체를 외부로 배출시키는 기체배출펌프와, 그 기포분리부와 연결되어 그 액상 화학물질의 흐름을 개폐(開閉)시키는 차단밸브와, 그 차단밸브와 연결되어 반도체 웨이퍼상에 그 액상 화학물질을 토출(吐出)시키는 노즐과, 그 저장용기와 그 노즐 사이의 화학물질 흐름경로상에 설치되어 그 액상 화학물질에 강제적 유동압을 제공하는 펌프와, 그 기포분리부내에서의 분리된 기체 존부를 판단하는 제어부를 포함함으로써, 반도체 제조공정에서 사용되는 액상 화학물질에 포함된 기포가 분리 제거될 수 있어 반도체 웨이퍼상에 도포시 코팅불량 등이 억제되므로, 반도체 제조공정의 수율이 향상되는 이점이 있다.

또한, 액상 화학물질이 공급되는 제조공정 진행 도중에 그 액상 화학물질에 포함된 기포가 분리 제거될 수 있으므로, 종래와 같이 기포분리를 위해 공정진행이 장기간 중단되는 경우가 배제되어 반도체 제조공정의 생산성이 향상되는 이점이 있다.

도 1에 종래 반도체 제조공정의 액상 화학물질 공급 시스템의 일례로서 포토레지스트 공급 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 다이어그램이다.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 제조공정의 액상 화학물질 공급 시스템의 일례로서 포토레지스트 공급 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 다이어그램이다.

도 3은 도 2에서의 기포분리부를 자세하게 나타낸 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

B1, B2: 저장용기 11, 12: 트랩탱크

13: 펌프 14: 필터부

15: 노즐 16, 17, 18: 드레인 밸브

21: 기포분리부 22: 차단밸브

23: 기체배출펌프 24: 제어부

Claims (4)

1. 반도체 제조공정중에 사용되는 액상(液狀) 화학물질을 저장하는 저장용기(bottle);

   상기 저장용기와 연결되어 상기 저장용기로부터 상기 액상 화학물질을 공급받아 임시저장하고, 상기 액상 화학물질이 외부로 배출되는 외부배출구와 연결된 트랩탱크(trap tank);

   상기 트랩탱크와 연결되어 상기 트랩탱크로부터 상기 액상 화학물질을 공급받아 상기 액상 화학물질 내에 포함된 기포를 분리하는 기포분리부;

   상기 기포분리부와 연결되어 상기 기포에 포함된 기체를 외부로 배출시키는 기체배출펌프;

   상기 기포분리부와 연결되어 상기 액상 화학물질을 토출(吐出)시키는 노즐;

   상기 저장용기와 상기 노즐 사이의 화학물질 흐름경로상에 설치되어 상기 액상 화학물질에 강제적 유동압을 제공하는 펌프; 및

   상기 기포분리부와 전기적으로 연결되어 상기 기포분리부로부터 출력되는 제1전기신호를 입력받아 상기 기포분리부내에서의 분리된 기체 존부(存否)를 판단하고, 상기 펌프 및 기체배출펌프로 제2 및 제3전기신호를 각각 출력하는 제어부;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정의 액상 화학물질 공급 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기포분리부와 상기 노즐사이의 화학물질 흐름경로상에 설치되어 상기 기포분리부로부터 유입된 상기 액상 화학물질의 흐름을 개폐(開閉)시키는 차단밸브를 더 포함하고,

   상기 제어부는 상기 차단밸브로 제4전기신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정의 액상 화학물질 공급 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 기포분리부는,

   상기 액상 화학물질에 포함된 기포내의 기체를 선택적으로 투과시키는 기포분리필터와,

   상기 기포분리필터를 통과한 상기 기포내의 기체를 감지하여 상기 제1전기신호를 출력하는 기체감지센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정의 액상 화학물질 공급 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 기포분리부와 상기 노즐 사이의 화학물질 흐름경로상에 설치되어 상기 액상 화학물질에 포함된 불순물을 제거하는 필터부(filter部)와,

   상기 트랩탱크와 상기 외부배출구 사이의 화학물질 흐름경로상에 설치되어 상기 액상 화학물질의 흐름을 개폐하는 드레인 밸브(drain valve)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조공정의 액상 화학물질 공급 시스템.