KR20060036555A

KR20060036555A - 반도체 소자 제조장비에서의 감광액 필터링 장치

Info

Publication number: KR20060036555A
Application number: KR1020040085546A
Authority: KR
Inventors: 허용준
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-10-26
Filing date: 2004-10-26
Publication date: 2006-05-02

Abstract

감광액 도포 공정에서 감광액에 내포되는 기포들을 최소화 또는 감소시키기 위한 감광액 필터링 장치가 개시된다. 그러한 감광액 필터링 장치는, 감광액이 들어오는 인입구와, 상기 감광액이 필터링되어 나가는 인출구와, 상기 감광액의 일부 및 상기 감광액에 포함된 기포를 외부로 배기하는 드레인부와, 상기 인입구, 인출구, 및 드레인부가 상부에 연결되며 상기 인입구를 통해 들어오는 감광액을 내부 공간에 수용하기 위한 필터 하우징과, 상기 필터 하우징의 일부에 밀봉적으로 결합되어 상기 감광액에 포함된 기포를 외부에서 모니터링하게 해주는 기포 윈도우와, 상기 기포 윈도우에 설치되어 기포의 발생시 이를 센싱한 기포발생 감지신호를 출력하는 기포감지 센서와, 상기 기포감지 센서로부터 인가되는 기포발생 감지신호에 응답하여 알람신호를 생성하는 경보부를 구비한다. 상기한 필터링 장치에 따르면, 감광액 필터 하우징내의 기포 발생 상태를 사전에 감지함에 의해 감광액의 도포 균일성이 향상되어 결과적으로 웨이퍼 표면의 패턴 불량의 확률이 낮아진다.

반도체 소자 제조, 감광액 공급장치, 감광액 필터링 장치, 기포발생 감지

Description

반도체 소자 제조장비에서의 감광액 필터링 장치{Apparatus for filtering photosensitive solution in semiconductor device fabrication equipment}

도 1은 통상적인 감광액 공급장치의 감광액 플로우 계통도

도 2는 도 1중 필터링 장치 부분에 대한 단면도

도 3은 본 발명에 따른 필터링 장치 부분에 대한 단면도

본 발명은 반도체 소자를 제조하기 위한 반도체 제조장비에 관한 것으로, 특히 포토레지스트 등과 같은 감광액을 반도체 웨이퍼에 공급할 경우에 감광액을 필터링하는 감광액 필터링 장치에 관한 것이다.

근래에 컴퓨터 등과 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 메모리 등과 같은 반도체 소자의 기능도 비약적으로 발전하고 있다. 최근의 반도체 제품들의 경우, 경쟁력 확보를 위해 낮은 비용, 고품질을 위해 필수적으로 제품의 고집적화가 요구된다. 고집적화를 위해서는 트랜지스터 소자의 게이트 산화막 두께 및 채널 길이들을 얇고 짧게 하는 작업 등을 포함하는 스케일 다운이 수반되어지며, 그에 따라 반도체 제조 공정 및 제조 장비도 다양한 형태로 발전되어 지고 있는 추세이다. 특히, 하이 퍼포먼스 디바이스를 사용자들이 요구함에 따라 그러한 반도체 소자를 제조하는 제조 장비의 기능이나 동작 퍼포먼스는 매우 중요하게 대두되고 있다.

통상적으로, 반도체 제조공정에 있어서 웨이퍼를 가공하는 제조장비는 웨이퍼를 이송하기 위한 이송로봇과, 웨이퍼 상에 감광액을 도포하는 코터(coater)와, 상기 도포된 감광액을 베이킹하는 베이크 유닛과, 상기 웨이퍼를 일정한 위치에 정렬시키기 위한 정렬기와, 마스크나 레티클의 패턴이 웨이퍼 상부의 감광막에 전사되도록 하기 위해 노광원을 제공하는 노광기와, 상기 노광된 감광막을 현상하여 식각 마스크로서 사용되어질 감광막 패턴이 얻어지도록 하는 현상기와, 상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 사용하여 노출된 막을 식각하는 식각장치를 포함한다.

상기 제조장비에 포함되어 있는 상기 코터 장비에서 감광액을 공급하는 감광액 공급장치는 도 1에 도시된 바와 같은 감광액 플로우 계통을 통상적으로 갖게 된다. 즉, 감광액 공급장치는, 감광액 공급부(100), 펌프부(200), 및 코팅유닛(300)으로 대별된다.

상기 감광액 공급부(100)는 포토레지스트(PR) 등과 같은 감광액을 수용하는 내부공간을 갖는 공급용기들(101,102)과, 상기 공급용기들(101,102)로부터 공급되는 상기 감광액을 버퍼링하여 감광액의 공급이 균일하게 되도록 하는 제1,2 탱크들(104,105)과, 상기 제1,2 탱크들(104,105)에 저장된 감광액을 차단시키거나 라인 (L1)에 통과시키는 리턴밸브들(107,108)로 구성된다.

상기 펌프부(200)는, 상기 라인(L1)에 제공되는 감광액을 펌핑하기 위한 펌프들과 상기 펌프들로부터 펌핑된 감광액에 포함되어 있는 기포를 제거하기 위한 필터들로 구성되고, 코팅유닛(300)은 상기 필터들을 통해 필터링된 감광액을 회전하는 웨이퍼의 표면에 분사하기 위한 노즐들과 석크백 밸브들을 포함한다.

한편, 상기 제1,2 탱크들(104,105)에는 센서들이 설치되는데, 이는 용기의 교체를 위해 각각의 탱크 내부에 발생되는 기포들을 감지하는 기포감지 센서로서, 하나의 센서에는 발광부 및 수광부가 구비되어 있다.

도 1에서 공급용기들(101,102)중 적어도 하나에 들어 있는 포토레지스트 등과 같은 감광액이 분사 노즐을 통해 웨이퍼의 상부에 공급되는 감광액 플로잉(flowing) 과정은 다음과 같다. 공급용기들(101,102)중 공급용기(101)에 수용된 감광액이 웨이퍼상에 도포되는 경우라고 하면, 리턴밸브들(107,108)중 리턴 밸브(108)는 닫혀지고, 리턴밸브(107)는 열려진 상태로 된다. 상기 리턴밸브들의 개폐 동작은 감광액 공급장치의 콘트롤러(미도시)에 의해 자동적으로 제어된다. 따라서 펌프부(200)내의 펌프가 펌핑동작을 행하면, 공급용기(101)에 연결된 파이프 라인을 통해 나와 제1 버퍼 탱크(104)에 임시로 저장되어 있던 감광액은 상기 리턴밸브(107)를 지나 펌프부(200)에 인입된다. 펌프부(200)의 펌핑동작에 의해 펌핑된 감광액은 필터에 제공된다. 상기 필터를 통해 출력된 감광액은 노즐을 통해 상기 웨이퍼의 상부에 도포된다. 공급용기(101)에 저장된 감광액의 량이 점차적으로 감소되어 일정한 한계 량 만큼 남은 경우에 제1 탱크(104)의 내부에는 기포들이 차기 시작한다. 기포들의 량이 일정량 이상으로 증가되면 기포 감지센서에 의해 검출신호가 생성된다. 이에 따라, 상기 콘트롤러는 공급용기(101)를 새로운 용기로 교체할 때가 되었음을 인식하고, 리턴밸브(108)를 오픈하고 리턴밸브(107)를 오프하는 구동제어신호를 생성한다. 이에 따라, 리턴밸브(108)가 열려지고, 한편, 공급용기(102)에는 질소가스가 일정한 압력으로 인가된다. 상기 질소가스의 가압에 의해 파이프 라인 및 제2 탱크(105)내에 존재하는 기포들은 드레인 라인을 통해 외부로 배출된다. 여기서, 기포들 중에서 마이크로 기포들은 드레인 라인을 통해 완전히 외부로 배출되기 어렵기 때문에 펌프부(200)로 유입될 수 있다. 따라서, 노즐을 통해 토출되는 감광액에 기포들이 내포되어 감광막 도포 불량이 발생될 수 있다.

여기서, 감광막 도포 불량은 감광액을 필터링하는 필터에 의해서도 초래될 수 있다. 도 1중 필터링 장치 부분에 대한 단면을 보인 도 2를 참조하면, 감광액이 들어오는 인입구(8)와, 상기 감광액이 필터링되어 나가는 인출구(12)와, 상기 감광액의 일부 및 상기 감광액에 포함된 기포를 외부로 배기하는 드레인부(10)와, 상기 인입구(8), 인출구(12), 및 드레인부(10)가 상부에 연결되며 상기 인입구(8)를 통해 들어오는 감광액을 내부 공간에 수용하기 위한 필터 하우징(6)을 갖는 필터링 장치가 보여진다.

상기 필터 하우징(6)은 탱크부(2)와 연결 플랜지부(4)로 구성되어 있는데, 스틸 관련 재질로 되어 있어 외부에서는 내부의 상태를 보는 것이 불가능하게 되어 있다. 감광액의 도포 공정 이전에, 필터 하우징(6)에 포함되어 있는 기포를 제거하기 위하여 감광액 퍼지를 하게 되는데, 퍼지되는 소모량이 많으면 감광액의 낭비가 심하게 된다. 또한, 퍼지되는 소모량이 충분하지 않으면 기포가 내포된 감광액이 상기 인출구(12)로 출력되기 때문에, 노즐을 통해 토출되는 감광액에 기포들이 내포되어 감광막 도포 불량이 발생된다.

상기한 바와 같이, 필터링 장치에서 기포들이 충분히 제거되지 못할 경우에 코팅유닛(300)의 노즐로부터 토출되는 감광액에 기포들이 섞여지게 되어, 유량의 감소가 일어나 감광막 도포 불량에 따른 작업 로스 및 공정의 신뢰성이 저하되는 문제점이 초래된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 반도체 소자 제조장비에서의 감광액 필터링 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 감광액 도포 공정에서 감광액에 내포되는 기포들을 최소화 또는 감소시키기 위한 감광액 필터링 장치를 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예적 구체화에 따라 반도체 소자 제조장비에서의 감광액 필터링 장치는, 감광액이 들어오는 인입구와, 상기 감광액이 필터링되어 나가는 인출구와, 상기 감광액의 일부 및 상기 감광액에 포함된 기포를 외부로 배기하는 드레인부와, 상기 인입구, 인출구, 및 드레인부가 상부에 연결되며 상기 인입구를 통해 들어오는 감광액을 내부 공간에 수용하기 위한 필터 하우징과, 상기 필터 하우징의 일부에 밀봉적으로 결합되어 상기 감광액에 포함된 기포를 외부에서 모니터링하게 해주는 기포 윈도우와, 상기 기포 윈도우에 설치되 어 기포의 발생시 이를 센싱한 기포발생 감지신호를 출력하는 기포감지 센서와, 상기 기포감지 센서로부터 인가되는 기포발생 감지신호에 응답하여 알람신호를 생성하는 경보부를 구비함을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 감광액은 포토레지스트일 수 있으며, 상기 기포감지 센서는 상기 필터 하우징의 내부에서 기포들이 발생되는 지를 검출할 수 있는 밀착형 근접 센서일 수 있다.

상기한 장치 구성에 따르면, 감광액 필터 하우징내의 기포 발생 상태를 사전에 감지함에 의해 감광액의 도포 균일성이 향상되어 결과적으로 웨이퍼 표면의 패턴 불량의 확률이 낮아진다.

이하에서는 본 발명에 따른 감광액 필터링 장치에 대한 바람직한 실시 예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다. 비록 다른 도면에 표시되어 있더라도 동일 내지 유사한 기능을 수행하는 구성요소들은 동일한 참조부호로서 나타나 있다.

도 3은 본 발명에 따른 필터링 장치 부분에 대한 단면도이다. 도면을 참조하면, 감광액 필터링 장치는, 감광액이 들어오는 인입구(8)와, 상기 감광액이 필터링되어 나가는 인출구(12)와, 상기 감광액의 일부 및 상기 감광액에 포함된 기포를 외부로 배기하는 드레인부(10)와, 상기 인입구(8), 인출구(12), 및 드레인부(10)가 상부에 연결되며 상기 인입구(8)를 통해 들어오는 감광액을 내부 공간에 수용하기 위한 필터 하우징(6)과, 상기 필터 하우징(6)의 일부에 밀봉적으로 결합되어 상기 감광액에 포함된 기포를 외부에서 모니터링하게 해주는 기포 윈도우(16)와, 상기 기포 윈도우(16)에 설치되어 기포의 발생시 이를 센싱한 기포발생 감지신호를 출력하는 기포감지 센서(14)를 포함한다. 여기서, 도 3에서는 도시되지 않았지만 상기 기포감지 센서(14)로부터 인가되는 기포발생 감지신호에 응답하여 알람신호를 생성하는 경보부가 더 구비될 수 있다. 상기 기포감지 센서(14)는 상기 필터 하우징(6)의 내부에서 기포들이 발생되는 지를 검출할 수 있는 밀착형 근접 센서일 수 있다.

상기 기포 윈도우(16)는 투명한 재질의 테프론 또는 기타의 재질로 형성되어, 감광액 필터 하우징(6)내에서 기포의 발생 상태를 외부에서 볼 수 있도록 해준다. 즉, 감광액의 도포 공정 이전에 필터 하우징의 내부를 사전에 감지함에 의해 기포가 심한 경우에 퍼지를 더 시키고 공정을 진행할 수 있게 해주는 것이다.

상기 기포감지 센서(14)를 상기 기포 윈도우(16)의 상부에 설치시 자동으로 기포 발생을 감지하고 경보부를 통해 알람을 생성할 수도 있게 된다.

상기한 장치 구성에 따르면, 감광액 필터 하우징내의 기포 발생 상태를 사전에 감지함에 의해 감광액의 도포 균일성이 향상되어 결과적으로 웨이퍼 표면의 패턴 불량의 확률이 낮아지는 장점이 있다.

상기한 본 발명의 실시예는 감광막 코팅공정을 예를 들었으나, 에치엠디에스(HMDS) 용액 도포공정이나, 유전막을 코팅하는 공정에도 적용 가능하다. 유전막 코팅공정을 수행하기 위해 유전막, 예컨대 스핀 온 글래스(SOG:Spin On Glass)막 또는 필드 산화막(Fox)을 형성하기 위해 케미컬 용액 예컨대 OCD(Ohka diffusion source)케미컬을 도포하는 유전막 도포장비는 상기 코터와 대응될 수 있다.

상기한 설명에서는 본 발명의 실시 예를 위주로 도면을 따라 예를 들어 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 또는 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다. 예를 들어, 사안이 다른 경우에 기포 윈도우의 재질이나 형태를 변경할 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같이 본 발명의 감광액 필터링 장치에 따르면, 감광액 필터 하우징내의 기포 발생 상태를 사전에 감지함에 의해 감광액의 도포 두께 균일성이 향상되어 결과적으로 웨이퍼 표면의 패턴 불량의 확률이 낮아지는 효과가 있다. 그러므로, 제조공정의 로스가 감소되고 감광막 코팅 공정의 신뢰성이 증대되는 장점이 있다.

Claims

반도체 소자 제조장비에서의 감광액 필터링 장치에 있어서:

감광액이 들어오는 인입구와;

상기 감광액이 필터링되어 나가는 인출구와;

상기 감광액의 일부 및 상기 감광액에 포함된 기포를 외부로 배기하는 드레인부와;

상기 인입구, 인출구, 및 드레인부가 상부에 연결되며 상기 인입구를 통해 들어오는 감광액을 내부 공간에 수용하기 위한 필터 하우징과;

상기 필터 하우징의 일부에 밀봉적으로 결합되어 상기 감광액에 포함된 기포를 외부에서 모니터링하게 해주는 기포 윈도우를 구비함을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장비에서의 감광액 필터링 장치.
제1항에 있어서, 상기 감광액은 포토레지스트임을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장비에서의 감광액 필터링 장치.
제1항에 있어서, 상기 기포 윈도우에는 기포의 발생시 이를 센싱한 기포발생 감지신호를 출력하는 기포센서가 더 설치됨을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장비 에서의 감광액 필터링 장치.
제3항에 있어서, 상기 기포센서는 상기 필터 하우징의 내부에서 발생된 기포들을 검출할 수 있는 밀착형 근접 센서임을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장비에서의 감광액 필터링 장치.
제3항에 있어서, 상기 기포감지 센서로부터 인가되는 기포발생 감지신호에 응답하여 알람신호를 생성하는 경보부를 더 포함함을 특징으로 하는 반도체 소자 제조장비에서의 감광액 필터링 장치.