KR20060022097A - 반도체 제조용 포토레지스트 도포장치 - Google Patents

반도체 제조용 포토레지스트 도포장치 Download PDF

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KR20060022097A
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Abstract

본 발명은 반도체 제조용 포토레지스트 도포장치에 관한 것으로, 웨이퍼 표면으로부터 범람하여 이탈되는 포토레지스트를 배출하는 배출관에 도포장치의 보울부 교체시 배출관을 차단하는 배출 밸브를 형성하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 본 발명은 도포장치의 보울부를 교체 또는 보수하는 과정에서 잔류하고 있던 포토레지스트가 도포장치 외부로 누출되는 것을 배출 밸브를 이용해 방지함으로써 오염물질의 누출로 인한 작업 환경 안전의 악화 및 공정 불량을 발생시키는 파티클의 발생을 방지하는 효과가 있다.
포토레지스트, 도포장치, 배출구, 배출 밸브, 보울부, 리미트 스위치

Description

반도체 제조용 포토레지스트 도포장치{Photoresist coating device for semiconductor manufacturing}
도 1은 종래의 포토레지스트 도포장치의 단면을 도시하는 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치의 일실시예의 단면을 도시하는 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치의 일실시예에 있어서 배출 밸브를 도시하는 개략도이다.
본 발명은 반도체 제조용 포토레지스트 도포장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼(wafer)를 포토레지스트(photoresist)로 도포하는 과정에서 발생하는 여분의 포토레지스트가 배출(drain)되는 시스템의 구조를 개선한 포토레지스트 도포장치에 관한 것이다.
포토레지스트는 에칭이나 이온주입을 위한 마스크로써 일반적으로 사용되는 물질로, 일반적으로 빛 에너지와 반응하는 광반응 고분자인 중합체(polymer), 회전에 의해 박막을 형성하게 하는 유기 용제(solvent), 및 노광시의 화학적 반응을 조 절 및 수정하는 센시타이저(sensitizer)를 기본 구성요소로 하는 화합물이다.
이와 같은 포토레지스트를 회전하고 있는 웨이퍼 상에 분사시켜 박막의 포토레지스트 막을 형성하는데 사용되는 장치가 도포장치이다. 도포장치는 웨이퍼를 고속으로 회전시키면서 웨이퍼 표면에 포토레지스트를 노즐로 분사하여 박막을 형성하게 되는데, 이 경우 웨이퍼 표면으로부터 범람하여 이탈하는 포토레지스트가 존재하게 되므로 도포장치에는 이와 같이 이탈되는 포토레지스트를 배출시키는 시스템이 필요하게 된다.
도 1은 종래의 포토레지스트 도포장치를 도시하는 도면이다.
도 1에서 도시되는 바와 같이, 포토레지스트 도포장치(1)에는 웨이퍼(5)를 회전시키고 지지하는 척부(chuck; 10), 척부(10)를 둘러싸는 하우징 역할을 하는 보울부(bowl; 20), 및 포토레지스트를 웨이퍼(5) 상에 분사하는 노즐부(30)가 구비된다. 보울부(20)에는 웨이퍼(5) 상에 포토레지스트가 도포될 때, 웨이퍼(5) 표면으로부터 범람하여 이탈되는 포토레지스트를 배출하기 위한 구멍형태의 배출구(drain hole; 40) 및 배출구(40)와 연결되어 포토레지스트를 배출하는 배출관(41)이 형성된다.
또한 보울부(20)에는 도포장치(1) 내에서 기체 상태로 증발된 포토레지스트를 배기하기 위한 배기구(vent hole; 50) 및 배기구(50)와 연결된 배기관(51),웨이퍼(5)를 이탈하는 포토레지스트가 보울부(20) 전체에 걸쳐 원활하게 배출되도록 하기 위해 보울부(20) 바닥에 원주형태로 설치되는 격리부(60), 및 웨이퍼(5) 표면으로부터 범람하여 이탈되는 포토레지스트가 배출구(40) 및 배출관(41)으로 원활하게 유도되도록 하는 안내부재(70)가 형성되어 있다.
그런데, 이와 같은 포토레지스트 도포장치(1)에서 포토레지스트를 도포하는 공정이 계속적으로 진행되다 보면, 기화된 포토레지스트 중 배기구(50)를 통해 충분히 배기되지 못하고 일부가 도포장치(1) 내부에 잔류하게 되거나, 웨이퍼(5)로부터 이탈되는 포토레지스트가 배출구(40)를 통해 완전히 다 배출되지 않고 도포장치(1) 내부에 잔류하는 현상이 발생하게 된다.
따라서 도포장치(1)의 보울부(20)는 내부 오염물의 잔류 정도에 따라 또는 정기적으로 보수 또는 교체를 하는 것이 필요한데, 이러한 보울부(20)의 교체를 위해서는 배출관(41)을 이에 연결되어 있는 배출탱크(도시되지 않음)로부터 분리시키는 작업을 수행하게 되는데, 이 경우 종래의 도포장치(1)에서는 보울부(20)에 잔류하고 있던 포토레지스트가 배출관(41)을 통해 자연 배출됨으로써 교체 작업을 수행하던 작업자의 피부나 피복에 묻게 되거나, 도포 공정이 수행되는 유니트 내부로 누출됨으로써 작업 환경 안전에 악영향을 주게되고 공정불량을 유발하는 파티클(particle)을 생성하게 되는 문제가 발생하게 된다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 포토레지스트 도포장치의 보울부 교체시 보울부 내부에 잔류하고 있던 포토레지스트가 보울부 외부로 누출되는 것을 방지하는 배출 시스템을 구비하는 포토레지스트 도포장치를 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치는 보울부, 상기 보울부 내부에 설치되며, 포토레지스트가 도포되는 웨이퍼가 안착되는 척부, 상기 웨이퍼 상면으로 포토레지스트를 분사하는 노즐부, 상기 보울부 측벽 상단에 설치되어 포토레지스트의 비산을 방지하는 외측 안내 부재, 상기 보울부 내부에서 상기 척부 아래에 형성되어 상기 웨이퍼로부터 이탈되는 포토레지스트의 배출 경로를 안내하는 내측 안내 부재, 상기 보울부 바닥에 설치되어 상기 내측 안내 부재로부터 안내되는 포토레지스트를 배출하는 배출구에 연결되는 배출관을 포함하는 포토레지스트 도포장치로, 상기 배출관에는 상기 도포장치의 동작시에는 열려 있고, 상기 보울부의 교체 또는 보수시에는 닫힘 상태를 유지하는 배출 밸브가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치의 배출 밸브는 밸브가 완전 열림 상태에서 동작하는 리미트 스위치를 포함하며, 리미트 스위치의 동작으로 발생하는 신호가 도포장치의 기동요건이 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치는 보울부에 잔류 포토레지스트가 있다고 하더라도 보울부를 교체하는 과정에서 배출관이 배출 밸브에 의해 차단된 상태에서 보울부의 교체가 가능하게 되므로, 잔류 포토레지스트의 누출을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2에서 도시하는 바와 같이, 본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치(100) 의 일 실시예는 먼저 상면이 개방되어 있는 보울부(120)와 보울부(120) 내부에 설치되며 포토레지스트가 도포될 웨이퍼(105)를 진공 흡착하여 지지하고 고속으로 회전시키는 척부(110)를 구비한다. 척부(110)는 웨이퍼(105)에 포토레지스트를 박막형태로 도포하기 위해 고속으로 회전하게 되는데, 이를 위해 회전축(111)과 연결된 전동기(112)가 구비된다. 이와 같이 전동기(112)가 고속으로 회전함으로써 웨이퍼(105) 표면으로 분사되는 포토레지스트는 원심력에 의해 웨이퍼(105) 표면에 고르게 도포되게 된다.
보울부(120)의 상부에는 개구부를 통해 포토레지스트를 웨이퍼(105) 표면으로 분사하는 노즐부(130)가 형성되어 있으며, 보울부(120) 상단 측벽 부분에는 외측 안내 부재(180)가 형성되는데, 외측 안내 부재(180)는 노즐부(130)를 통해 분사되는 포토레지스트가 척부(110)에 의해 고속으로 회전하고 있는 웨이퍼(105)에 도포되는 과정에서 도포장치(100) 외부로 비산되는 것을 방지하는 역할을 하게 된다. 이를 위해 외측 안내 부재(180)는 보울부(120)의 중심방향으로 경사진 형태를 가지도록 형성된다.
보울부(120) 내부에는 척부(110) 하단부에 내측 안내 부재(170)가 형성된다. 내측 안내 부재(170)는 웨이퍼(105) 표면으로부터 범람하여 이탈되는 포토레지스트가 척부(110)를 회전시키는 회전축(111)이나 웨이퍼(105)의 후면으로 비산되는 것을 방지할 뿐 아니라, 웨이퍼(105) 표면으로부터 이탈되는 포토레지스트가 보울부(120)의 바닥부에 설치되는 배출구(140)로 원할하게 배출되도록 하는 유도하는 역할을 하게 된다. 이를 위해 내측 안내 부재(170)는 경사면을 가지도록 형성된다.
보울부(120)의 바닥부에는 배출구(140) 및 배기구(150)가 형성된다. 배기구(150)는 포토레지스트의 도포 과정에서 포토레지스트가 기화되면서 발생하는 흄(fume)을 도포장치(100) 외부로 배기하기 위해 형성되며, 흄의 배기 통로가 되는 배기관(151)과 연결된다.
한편, 배기구(150)는 보울부(120) 바닥에 형성되는 고리 형상으로 상향 돌출된 격리부(160)에 의해 이하에서 설명 되는 배출구(140)와 구분되어 액체 상태의 포토레지스트가 배기구(150)로 진행하는 것이 차단된다.
배출구(140)는 웨이퍼(105) 표면으로부터 범람하여 내측 안내 부재(170)의 경사면을 타고 흘러 내려온 포토레지스트를 도포장치(100) 외부로 배출하는 통로의 입구가 된다. 배출구(140)에서부터 외부의 배출 탱크(도시되지 않음)로 연결되어 포토레지스트를 배출하는 경로는 배출관(141)에 의해 형성된다. 배출관(141)에는 포토레지스트의 도포공정 중에는 정상 열림(normal open) 상태를 유지하다가, 정기보수 등을 위해 보울부(120)를 교체하기 위해 배출 탱크와 분리되는 경우에는 닫힘 상태가 되는 배출 밸브(142)가 형성된다.
배출 밸브(142)는 작업자의 조작에 의해 동작하는 수동 밸브로 구성된다. 작업자는 정상 상태, 즉 포토레지스트 도포장치(100)가 동작하고 있는 경우에는 배출 밸브(142)를 항상 열림 상태가 되도록 한다. 한편, 필요에 따라 또는 정기 보수 등을 위해 보울부(120)를 보수 또는 교체할 필요가 있는 경우에는 작업자가 배출 밸브(142)를 잠근 후 배출 탱크와 배출관(141)을 분리함으로써 보울부(120)에 잔류하고 있던 포토레지스트가 도포장치(100) 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있게 된 다.
본 발명의 일 실시예에서 배출 밸브(142)는 도 3에서 도시하는 바와 같이, 배출 밸브(142)의 스템(143)에 리미트 스위치(limit switch; 144)를 구비하여 형성된다. 리미트 스위치(144)는 포토레지스트 도포장치(100)의 척부(110)를 회전시키는 전동기(112) 및 포토레지스트를 웨이퍼(105) 표면으로 분사하는 노즐부(130)의 구동 회로와 연동하는 신호를 생성한다. 즉, 배출 밸브(142)가 완전 열림(full open) 상태로까지 열려서 스템(143)상의 리미트 스위치(144)가 동작하는 경우에 리미트 스위치(144)로부터 발생하는 신호가 전동기(112) 및 노즐부(130) 전원의 기동요건이 되도록 전동기(112) 및 노즐부(130)의 구동회로를 형성한다.
이와 같이 배출 밸브(142)의 상태와 전동기(112) 및 노즐부(130)의 구동을 연동하게 되면, 작업자가 보울부(120) 교체 후 배출 밸브(142)를 여는 것을 간과한 채 포토레지스트 도포장치(100)를 시동하는 경우가 발생한다 하더라도, 전동기(112) 및 노즐부(130)의 구동회로의 기동요건이 만족되지 않아 포토레지스트 도포장치(100)가 구동되지 않게 된다. 따라서 작업자의 오조작으로 인해 배출 밸브(142)가 닫힌 상태에서 도포장치(100)가 구동하여 보울부(120) 바닥에 포토레지스트가 누적되어 도포공정의 신뢰성에 악영향을 미치게 되는 것을 방지하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치는 배출 밸브를 이용하여 도포장치 내에 잔류하던 포토레지스트가 보울부의 교체 또는 수선시에 외부로 누출되지 않도록 함으로써 도포공정이 수행되는 유니트의 작업 환경 안전에 악영향을 미치는 것을 방지하고, 공정불량을 일으키는 파티클의 발생을 방지하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 포토레지스트 도포장치는 도포공정을 수행하는 작업자의 오조작으로 인해 배출 밸브가 닫힌 상태에서 도포장치가 동작되는 것을 방지하는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 보울부;
    상기 보울부 내부에 설치되며, 포토레지스트가 도포되는 웨이퍼가 안착되는 척부;
    상기 웨이퍼 상면으로 포토레지스트를 분사하는 노즐부;
    상기 보울부 측벽 상단에 설치되어 포토레지스트의 비산을 방지하는 외측 안내 부재;
    상기 보울부 내부에서 상기 척부 아래에 형성되어 상기 웨이퍼로부터 이탈되는 포토레지스트의 배출 경로를 안내하는 내측 안내 부재;
    상기 보울부 바닥에 설치되어 상기 내측 안내 부재로부터 안내되는 포토레지스트를 배출하는 배출구에 연결되는 배출관;을 포함하는 포토레지스트 도포장치로,
    상기 배출관에는 상기 도포장치의 동작시에는 열려 있고, 상기 보울부의 교체 또는 보수시에는 닫힘 상태를 유지하는 배출 밸브가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 도포장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 배출 밸브는 밸브가 완전 열림 상태에서 동작하는 리미트 스위치를 포함하며,
    상기 리미트 스위치의 동작으로 발생하는 신호가 상기 도포장치의 기동요건이 되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 도포장치.
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