KR20050112884A - 반도체 포토 공정용 코팅 장치 - Google Patents

Abstract

반도체 포토 공정에서 포토레지스트 분사노즐의 효과적인 클리닝이 가능한 코팅 장치를 제공한다. 반도체 포토 공정용 코팅 장치는 포토레지스트 코팅 작업 시 웨이퍼에 포토레지스트를 분사하는 분사노즐, 코팅 작업을 수행하지 않는 동안 분사노즐을 대기시키는 대기 유니트 및 대기 유니트 내에 분사노즐과 대향하도록 설치되어 분사노즐 팁 말단에 응고된 포토레지스트를 제거하는 클리너를 공급하는 클리닝노즐을 포함한다.

Description

반도체 포토 공정용 코팅 장치{Spin Coater for semiconductor photolithography}

본 발명은 반도체 포토 공정용 코팅 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 포토레지스트 분사노즐의 팁(tip) 말단에 굳어진 포토레지스트(photo resist)의 클리닝(cleaning) 시스템을 가지는 코팅 장치에 관한 것이다.

반도체 제조 공정 중 포토 공정은 패턴을 형성하는 가장 중요한 공정 중의 하나이며, 기본적으로 포토레지스트막의 코팅, 노광, 현상, 식각 등의 과정을 거치게 된다.

포토 공정에서는 웨이퍼에 포토레지스트를 분사하여 코팅을 행하는데, 이 때 포토레지스트막의 두께가 균일하게 코팅되도록 하기 위해 일반적으로 스핀 코터(spin coater)를 사용한 코팅이 이루어진다.

스핀 코터를 이용한 코팅 장치는 웨이퍼가 놓여지는 척, 웨이퍼 척에 연결되는 회전축과 구동부, 척의 상부에 이동암(arm)에 연결되어 웨이퍼 상부에서 포토레지스트를 분사하여 웨이퍼에 코팅시키는 포토레지스트 분사노즐을 포함한다.

도 1은 종래의 포토레지스트 분사노즐의 대기 시스템의 사시도이고, 도 2는 도 1의 대기 시스템 내의 클리닝 시스템의 단면도이다.

포토레지스트 분사노즐(5)은 코팅 장치의 한 측면에 구비된 대기 유니트(home position)(6)에 보관되었다가 코팅 시에 이동암(4)을 이용해 웨이퍼 상부로 이동시켜 사용한다. 그런데, 코팅 작업을 수행하지 않는 동안 포토레지스트 분사노즐(5) 내부의 현상액 튜브(5b)에 들어 있는 포토레지스트가 팁(5c) 말단에서 공기와 접촉하여 응고되면, 웨이퍼에 포토레지스트를 분사할 때 그 응고된 포토레지스트 입자가 웨이퍼 상에 함께 분사되면서 오염을 일으키게 된다.

따라서, 포토레지스트의 응고에 의한 웨이퍼의 오염을 방지하기 위하여 분사노즐(5)의 포토레지스트와 공기의 접촉을 최소화하기 위해 코팅 작업을 끝낸 후, 현상액 튜브(5b) 내의 포토레지스트가 팁(5c)의 입구의 약간 안쪽으로 위치하도록 포토레지스트의 분사 압력을 조절해 주고, 분사노즐의 대기 유니트(6)의 클리닝 홀(21)에 연결되는 클리너 공급관(31a)을 설치하여 휘발(34)되면서 포토레지스트의 응고 방지 및 응고된 포토레지스트를 용해시킬 수 있는 클리너를 공급하여 클리닝 작용을 한다. 공급된 클리너는 클리너 배출관(31b)을 통해 밖으로 배출된다. 이 때, 클리닝 후 발생되는 폐액은 분사 노즐(5)의 팁(5c) 부위에서 떨어지므로, 클리닝 홀(21)의 중앙부에는 폐액을 받아내어 주변부와 격리하기 위해 차단부(33)를 형성하고 그 차단부에 폐액 배출관(32)을 연결하여 배출한다. 클리너는 이 차단부(33)의 가장자리에 공급되게 된다.

그러나, 휘발성 클리너에 의한 응고 방지는 포토레지스트 분사 직후에 대기 유니트(6)로 이송된 포토레지스트 분사노즐(5)에서는 효과가 있으나, 소정 시간 경과 후에는 클리너 작용속도보다 응고속도가 빨라서, 포토레지스트 분사노즐(5)을 장시간 사용하지 않고 보관하는 경우에는 큰 효과를 볼 수 없다.

따라서, 3시간에 3회씩 자동으로 분사노즐(5)의 포토레지스트를 조금씩 배출시키는 배출 시스템을 작동하여 클리닝을 행하고 있다. 이 때, 클리닝 이후 발생하는 포토레지스트 폐액은 차단부(33)에 모여 별도의 폐액 배출관(32)을 통해 배출된다.

그러나, 주기적인 배출 시스템의 경우에는 포토레지스트의 응고를 방지하는 효과가 크긴 하지만 포토레지스트의 소모가 많아 비용면에서 경제적이지 못하다는 문제가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 포토레지스트 분사노즐의 팁을 효과적으로 클리닝하여, 응고되어 있던 포토레지스트 입자로 인하여 코팅 작업 시 웨이퍼가 오염되는 것을 방지할 수 있는 반도체 포토 공정용 코팅 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 포토 공정용 코팅 장치는 포토레지스트 코팅 작업 시 웨이퍼에 포토레지스트를 분사하는 분사노즐, 코팅 작업을 수행하지 않는 동안 분사노즐을 대기시키는 대기 유니트 및 대기 유니트 내에 분사노즐과 대향하도록 설치되어 분사노즐 팁 말단에 응고된 포토레지스트를 제거하는 클리너를 공급하는 클리닝노즐을 포함한다.

기타 실시예의 구체적인 사항은 후술하는 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 이들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명의 실시예에 따른 반도체 포토 공정용 코팅 장치는 포토레지스트 분사노즐의 대기 유니트의 클리닝 홀 내에, 포토레지스트 분사노즐의 팁 말단에 클리너를 분사하도록, 분사노즐과 대향하여 클리너 분사노즐을 설치함으로써, 포토레지스트 분사노즐을 클리닝하여 응고된 포토레지스트로 인한 웨이퍼의 오염을 방지할 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 반도체 포토 공정용 코팅 장치는 도 3 내지 도 5를 참조함으로써 잘 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 반도체 포토 공정용 코팅 장치의 개략적인 구성을 도 3에 보이고 있다. 코팅 장치(1)는 코팅 작업 진행 시 코팅이 이루어지는 코팅 시스템(2)과 코팅 작업 대기 시의 대기 시스템(3)으로 이루어진다.

코팅 시스템(2)은 웨이퍼(13)를 안착시키는 척(9), 척(9)을 회전시키기 위한 회전축(10)과 구동부(11), 포토레지스트 분사노즐(5), 그리고 코팅 시 발생되는 포토레지스트 폐액을 배출하기 위한 코팅 시스템 폐액 배출관(12)으로 구성된다.

대기 시스템(3)은 이송암(4)에 의해 이동된 분사노즐(5)을 대기시키는 대기 유니트(6)와 대기 유니트(6) 내부로 연결되는 클리너 주입관(8), 그리고 클리닝이 끝난 후의 폐액을 배출하는 대기 유니트 폐액 배출관(7)으로 구성된다.

코팅 작업 시에는 웨이퍼(13)를 척(9)의 상면에 위치시키고, 구동부(11)에 의해 회전축(10)을 회전시켜 웨이퍼(13)를 일정 속도로 회전시키고, 포토레지스트 분사노즐(5)을 이용해 포토레지스트를 분사하면, 웨이퍼(13)의 회전력에 의하여 웨이퍼(13) 상면에 일정 두께로 포토레지스트막이 코팅되게 된다.

또한, 코팅 작업 대기 시에는 이송암(4)을 이동시켜 분사노즐(5)을 대기 시스템(3)의 대기 유니트(6)로 옮겨 다음 코팅 작업 전까지 대기시키고, 코팅 작업을 행할 시엔 그 전에 클리닝 시스템을 작동시켜 포토레지스트 분사노즐(5)의 클리닝이 이루어지게 된다.

도 4에서는 포토레지스트 분사노즐이 코팅 작업이 없는 동안 대기 유니트(home position)에 대기하고 있는 모습을 나타내었고, 도 5에서는 코팅을 행하기 직전에 클리닝노즐을 사용해 응고되어 있는 포토레지스트를 제거하는 클리닝 시스템을 나타내었다.

포토레지스트 분사노즐(5)은 공정 진행 시의 이동을 위해 이송암(4)이 부착되어 있으며, 온도조절을 위한 항온수 튜브(5a)와 포토레지스트가 들어 있는 현상액 튜브(5b), 그리고 포토레지스트의 분사가 이루어지는 팁(tip)(5c)으로 구성된다. 현상액 튜브(5b) 내의 포토레지스트는 사용이 끝난 후에는 팁 말단에서의 공기와의 접촉을 최소화하기 위하여 현상액 튜브의 안쪽으로 약간 들어온 상태로 정지하도록 제어한다.(제어부 미도시)

대기 유니트(6)는 포토레지스트 분사 노즐(5)의 클리닝이 이루어지는 클리닝 홀(21), 클리닝에 사용되는 클리너 주입관(8), 그리고 클리닝 후에 발생하는 폐액을 배출하는 대기 유니트 폐액 배출관(7)으로 이루어지며, 이 주입관(8)과 폐액 배출관(7)에서 분지된 관들이 각 클리닝 홀(21)에 연결되어 있다.

대기 유니트(6)에는 클리닝 홀(21)의 개수만큼 분사노즐(5)을 세팅할 수 있고, 그에 따른 클리닝노즐(22) 역시 클리닝 홀(21)의 개수만큼 장착할 수 있다. 현재는 코팅 장치의 여유 공간 문제로 최대 4개까지 클리닝 홀(21)을 설치하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

클리닝 시스템은 클리닝 홀(21) 내에 설치된, 클리너 분사를 위한 클리닝노즐(22)과 지지대(24), 그리고 클리닝노즐(22)에 클리너를 공급하기 위해 연결된 클리너 주입관(8)(도 3의 클리너 주입관이 각 클리닝 홀에 한 갈래씩 분지되어 연결됨)과 클리닝 후 폐액이 배출되는 폐액 배출관(7)(도 3의 폐액 배출 관이 각 클리닝 홀에 한 갈래씩 분지되어 연결됨)으로 구성된다.

클리닝노즐(22)의 직경은 분사 노즐(5)의 팁(5c)의 직경보다 작으며, 클리너에 의한 분사 노즐(5) 외부의 부식 등이 일어나지 않도록 팁(5c)의 중앙으로 발사되게 설치한다. 따라서, 클리닝노즐(5)은 클리닝 홀(21)의 중앙에 설치하고, 지지대(24)에는 클리너 주입관(8)을 연결하며, 클리닝 후의 폐액이 클리닝 노즐(5)의 주변에 흘러 대기 유니트 폐액 배출관(7)으로 흘러 들어가도록 배관한다. 클리닝노즐(5) 및 지지대의 재질로는 포토레지스트 및 클리너 성분과 반응이 일어나지 않는 것으로, 예를 들면 스테인레스 같은 것을 사용할 수 있다.

참고로, 클리너로는 점성도를 낮추기 위해 사용하는 혼합 용제로서의 신너(thinner)가 많이 사용되고 있으며, 이 신너는 일반적으로 알코올계 물질인 메탄올, 에탄올, 이소프로필알콜(IPA), 알킬알콜, 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK), 메틸이소부틸케톤(MIBK) 등의 화학물질 중 2종 이상이 용도에 맞게 적당한 조성으로 혼합되어 사용되는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 클리너는 물질의 성질에 따라 어느 것이나 선택될 수 있다.

또한, 클리너에 함유된 휘발성 용제(solvent)의 성분으로는 물, 알코올 , 벤젠, 아세톤, 석유에테르, 에테르, 이황화탄소, 사염화탄소 등이 있을 수 있는데, 이 중에서 선택적으로 클리너에 함유될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트 분사노즐의 클리닝 시스템을 가지는 반도체 포토 공정용 코팅 장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.

반도체 포토 공정에서 코팅이 이루어지지 않을 때에는 포토레지스트 분사노즐(5)을 공정 설비 상의 한쪽에 설치된 대기 유니트(6)에 대기시켜 놓는다. 포토레지스트 분사노즐(5)의 현상액 튜브(5b)에 담겨 있는 포토레지스트는 팁(5c) 말단에서 공기와 접촉하면서 응고가 일어나게 되는데, 응고에 걸리는 시간은 3~4시간으로, 장시간 사용하지 않고 대기시키게 되면 팁(5c) 말단의 포토레지스트는 계속 응고되어 있게 된다.

따라서, 다시 공정을 재개하여 코팅 작업을 수행하려면 코팅 작업 전에 이 응고된 포토레지스트를 제거해야 한다.

이 때, 대기 유니트(6) 내에 포토레지스트 분사노즐(5)과 대향하여 클리닝 홀(21)의 중앙부에 설치된 클리닝노즐(22)을 통해 질소 가압 방식을 이용하여 클리너(23)를 팁(5c) 중앙에 분사해 응고되어 있는 포토레지스트를 용해시킨다. 용해된 후의 폐액은 클리닝 홀(21)의 바닥부에 흘러 연결되어 있는 폐액 배출관을 통해 외부로 배출된다.

이 때, 클리너를 분사시키기 위한 가스로는 일반 공기도 사용될 수 있으나, 공기보다 순수한 성분의 질소를 많이 사용한다.

본 발명의 응고된 포토레지스트 클리닝 방법은, 포토레지스트 분사노즐(5)의 대기 상태 내내 이루어지는 것이 아니라, 코팅 공정을 행하기 직전에만 실시함으로써, 포토레지스트의 소모량을 감소시킬 수 있고, 계속적인 관리 및 잦은 제거 작업의 수행이 없이도 응고되지 않은 깨끗한 상태의 포토레지스트를 웨이퍼에 분사할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 반도체 포토 공정용 코팅 장치의 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 반도체 포토 공정용 코팅 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 반도체 포토 공정을 위해 웨이퍼에 포토레지스트를 코팅할 때, 분사노즐 팁 말단의 포토레지스트 응고 방지 및 응고된 포토레지스트를 클리닝하기 위하여 일정 시간 간격으로 자동으로 반복 실시하던 작업 없이, 코팅 직전에만 응고된 포토레지스트 제거를 실시함으로써, 시간 절약과 관리의 편리성을 얻을 수 있다는 장점이 있다.

둘째, 이전의 자동 반복 클리닝 시스템에서는 포토레지스트의 소진이 많았으나, 본 발명에서는 사용하지 않을 때에는 클리닝을 실시하지 않아도 되기 때문에 필요 이상의 포토레지스트를 소진시키지 않아, 많은 비용 절감 효과를 볼 수 있다는 장점도 있다.

도 1은 종래의 포토레지스트 분사노즐의 대기 시스템의 사시도이다.

도 2는 종래의 포토레지스트 분사노즐의 클리닝 시스템의 측면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 반도체 포토 공정용 코팅 장치의 개략도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트 분사노즐의 대기 시스템의 사시도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트 분사노즐의 클리닝 시스템의 측면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

1 : 코팅 장치 2 : 코팅 시스템

3 : 대기 시스템 4 : 이동암

5 : 포토레지스트 분사노즐 5a : 항온수 튜브

5b : 현상액 튜브 5c : 분사노즐 팁

6 : 대기 유니트 7 : 대기 유니트 폐액 배출관

8 : 클리너 주입관 9 : 척

10 : 회전축 11 : 구동부

12 : 코팅 시스템 폐액 배출관 13 : 웨이퍼

21 : 클리닝 홀 22 : 클리닝노즐

23 : 분사된 클리너 24 :지지대

Claims (5)

1. 포토레지스트 코팅 작업 시 웨이퍼에 포토레지스트를 분사하는 분사노즐 ;

   상기 코팅 작업을 수행하지 않는 동안, 상기 분사노즐을 대기시키는 대기 유니트 ; 및

   상기 대기 유니트 내에 상기 분사노즐과 대향하도록 설치되어 상기 분사노즐 팁 말단에 응고된 포토레지스트를 제거하는 클리너를 공급하는 클리닝노즐을 포함하는 반도체 포토 공정용 코팅 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 클리닝노즐의 직경은 상기 분사노즐의 팁의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 반도체 포토 공정용 코팅 장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 대기 유니트는 상기 분사노즐이 놓여지는 클리닝 홀을 포함하여, 상기 클리닝노즐을 상기 분사노즐의 팁 중앙부에 상기 클리너를 분사하도록 상기 클리닝 홀의 중앙에 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 포토 공정용 코팅 장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 대기 유니트 내부에 설치되어 상기 분사노즐의 클리닝 작업 후 발생되는 상기 클리닝 홀 내부의 폐액을 배출시키는 폐액 배출관을 더 포함하는 반도체 포토 공정용 코팅 장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 대기 유니트 내부에 상기 폐액 배출관과 별도로 설치되어 상기 클리닝노즐에 클리너를 공급하는 클리너 주입관을 더 포함하는 반도체 포토 공정용 코팅 장치.