KR20060075548A - 반도체 장치 제조용 현상 장치의 현상액 노즐 레벨 제어시스템 - Google Patents

반도체 장치 제조용 현상 장치의 현상액 노즐 레벨 제어시스템 Download PDF

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KR20060075548A
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Abstract

반도체 장치 제조용 현상 장비의 현상액 분사 노즐, 노즐에 대한 수직이동을 위한 수직이동 조절부를 구비하여 이루어지고, 통상은 수평이동 조절부가 더 구비되며, 이동 조절부는 각각 이동부재, 이동부재를 이동시키는 구동부, 구동부의 구동량을 조절할 수 있도록 나타내는 조절수단으로 엔코더 및 센서를 구비하여 이루어지는 현상액 분사 노즐 레벨 조절 시스템이 개시된다.
이상 본 발명은, 웨이퍼 이면 세정용 순수 분사 노즐의 메뉴얼 조정방식을 반자동 방식으로 변경함에 따라 엔지니어의 판단에 따른 조정 방식에서 오는 부정확한 레벨, 위치에 의한 결함을 감소시킬 수 있고, 조절 과정에서 발생할 수 있는 시간 지연을 최소화할 수 있다.

Description

반도체 장치 제조용 현상 장치의 현상액 노즐 레벨 제어 시스템 {Nozzle level control system of developer equipment in semiconductor device fabrication}
도1은 종래의 반도체 장치 제조용 현상 장치를 개략적으로 나타내는 측단면도,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 측면도,
도3은 본 발명의 일 실시예에서 스탭 모터에 내장되는 엔코더 및 센서 장치의 구성을 나타내는 개략적 구성도.
본 발명은 반도체 장치 제조 장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼 현상 장치의 현상액 공급부에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정에서는 절연막 및 금속물질의 증착(Deposition), 식각(Etching), 감광제(Photo Resist)의 도포(Coating), 현상(Develop), 애싱(Ashing) 제거 등이 수회 반복되어 웨이퍼 상에 미세한 패턴(Pattern)의 배열을 만들어 나가게 된다. 그리고, 공정이 이루어진 후에는 수 시로 공정 중에 혹은 이동 중에 발생될 수 있는 자연산화막이나 파티클, 공정 잔여물을 제거하기 위한 크리닝 공정이 이루어진다. 이물질의 제거를 위한 공정으로 순수(DI Water) 또는 약액(Chemical)을 이용한 세정 공정(Wet Cleaning)이 있다. 가령, 현상 직후 현상 장치에서 순수에 의한 세정이 이루어진다.
이하 도1을 참조하여 종래의 웨이퍼 현상 장치를 살펴본다. 먼저, 중앙에 이너 컵(14)이 있고, 이너 컵(14)의 주변 경사면에 웨이퍼(10) 후면 세정용 노즐(20)이 복수개 설치된다. 이너 컵(14) 중앙에는 척(12)이 회전 가능하게 설치되며 척(12)에 웨이퍼(10)가 장착된다. 이너 컵 주변에는 나이프 에지 링(16)을 장착할 고정대가 있고, 그 위에 나이프 에지 링(16)이 스크류(161) 등 고정수단을 통해 설치된다. 그 주변으로는 웨이퍼 전면에 현상액을 공급하기 위한 현상액 공급 노즐(30)이 설치된다. 현상액 공급 노즐은 현상 시에는 노즐이 회전하여 웨이퍼(10) 중앙에 오고, 세정시에는 외각으로 빠질 수 있도록 설치된다. 현상액 공급 노즐(30) 외에도 현상 후 웨이퍼 전면 세정을 위한 세정액 공급 노즐(미도시)이 설치된다.
이러한 현상 장치에서 현상액 분사 노즐과 순수 분사 노즐이 함께 설치되는 것은 현상 후에 바로 포터레지스트 잔여물을 제거하기 위한 것이다. 세정시 웨이퍼 전면과 웨이퍼(10) 후면은 동시에 복수의 노즐에 의해 세정된다. 현상 장치에서 현상액이 공급되는 후기나 순수가 공급되는 세정 과정에서 척의 스핀이 없으므로 웨이퍼 표면의 현상액, 잔여 포토레지스트 등은 웨이퍼 에지를 거쳐 후면으로 퍼져 척까지 나갈 수 있다. 이런 경우, 웨이퍼 후면과, 척이나 후속 공정에서 장비를 오염시키게 되므로 오염을 방지하기 위해 현상 장치에서는 웨이퍼 에지와 척 사이에 나이프 에지 링(16)이 설치된 것이다.
현상 공정을 좀더 살펴보면, 현상장치는 웨이퍼 위에 도포된 포토레지스트에 패턴 노광이 이루어진 후, 척을 회전시키면서 웨이퍼 위에 현상액을 분사(Dispens) 한 후, 회전을 정지하여 시간을 보내면서 현상 처리를 한다. 회전 정지 후 일정 기간 더 현상액이 분사될 수도 있다. 척은 주로 회전 가능한 것이며, 진공 흡착으로 웨이퍼를 잡게 된다. 현상액은 노광이 끝난 웨이퍼 표면에 필터로 미세 거품(Bubble) 및 미립자(Particle)을 제거한 상태에서 분사된다. 이 때, 현상액 분사 노즐은 웨이퍼 표면에 가장 근접하게 되며, 일정시간 정지 상태에서 퍼들(Puddle)현상이 발생하게 된다. 그리고, 소정의 시간(예 : 50 ~ 60 sec)이 지나면, 순수에 의해 웨이퍼 전면의 포터레지스트 잔여물(PR Residue)를 세정하게 된다. 동시에 웨이퍼 이면을 세정하게 된다.
현상액 분사 노즐은 장비 장착 단계에서 표준 상태로 고정되는 것이 통상이지만 반도체 장치의 고도화, 고정밀화 경향에 따라 공정 조건이 점차 극한의 정확성을 요구하게 되면서 분사 노즐의 레벨이 정확하지 않아 공정 불량이 발생하는 경우가 생기게 된다.
레벨이 틀어지면 작업자가 그 틀어진 정도를 확인하고 수작업으로 수정을 해야하지만 작업 표준이 없고, 작업자의 개인차로 인해 정확한 조절이 어려운 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 현상 장치에서 현상액 분사 노즐의 레벨을 조절함에 있어, 일정 기준 없이 엔지니어의 판단에 따라 현상액 분사 노즐의 레벨을 조절하던 것을 반자동 혹은 자동으로 조절할 수 있는 레벨 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 현상액 분사 노즐 레벨 제어 시스템은,
반도체 장치 제조용 현상 장비의 현상액 분사 노즐, 노즐에 대한 수직이동을 위한 수직이동 조절부를 구비하여 이루어진다.
본 발명에서 통상은 수평이동 조절부가 더 구비되며, 수평이동 조절부 및 수직이동 조절부는 각각 이동부재, 이동부재를 이동시키는 구동부, 구동부의 구동량을 조절할 수 있도록 나타내는 조절수단으로 엔코더 및 센서를 구비하여 이루어질 수 있다.
가령, 노즐의 수평 및 수직 이동을 위해 본 발명의 수평이동 조절부는 수직이동 조절부의 수직 이동부재에 결합된 상태로 설치되거나, 수직 이동 조절부가 수평 이동 조절부의 수평 이동 부재에 결합된 상태로 설치될 수 있다. 이때, 수직 이동 조절부는 수직 이동 부재, 상기 수직 이동 부재를 움직이기 위한 수직 구동부, 일단이 상기 수평이동 조절부와 연결되어 수평이동 조절부를 지지하며 타단은 수직 이동 부재에 결합되는 수평 지지 부재를 구비할 수 있고, 수직 구동부는 구동량이 정밀조절되도록 조절 수단으로서, 엔코더 및 센서를 구비하여 이루어질 수 있다.
또한, 구동부는 스탭 모터를 구비하며, 구동량 정밀 조절 수단은 엔코더와 센서로 이루어질 수 있다. 가령, 엔코더는 스탭 모터의 축에 달리고, 주변부에 일정 간격으로 코드가 표시된 회전판일 수 있고, 센서는 바코드 리더와 같이 회전판의 코드를 읽는 센서일 수 있다.
본 발명에서 수직이동 부재는 구동부인 스탭 모터에 연결되는 벨트 장치일 수 있다. 벨트 장치의 타이밍 벨트는 한쪽이 고정된 회전 풀리에 다른 한쪽이 고정된 모터축의 풀리에 연결되는 것일 수 있다.
본 발명에서 수직이동 부재와 별도로 가이드 부재가 수직이동 부재와 나란히 설치되어 수평 지지부재에 걸리는 무게 일부를 분담하고, 지지부재 및 현상액 분사노즐의 움직임이 정확한 궤적을 따라 이루어져 이동 중 뒤틀림이 없도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 수평 지지 부재를 통해 그에 결합된 수평 이동 조절부 및 현상액 분사 노즐의 수직 방향 움직임을 일정 범위로 제한하기 위한 상한 센서, 하한 센서가 더 구비될 수 있다. 이때, 상한 센서는 현상액 분사 노즐이 최대로 상승할 수 있는 위치를 , 하한 센서는 현상액 분사 노즐이 웨이퍼와 닿지 않는 최저 위치를 지정하는 것이 통상적이다. 별도의 상한 센서 없이 하한 센서만 설치되어 웨이퍼에 노즐이 닿는 것을 방지할 수도 있다.
본 발명에서 수평이동 조절부는 수직 이동 조절부에서 수직을 수평으로 바꾼 것과 유사한 구성을 가질 수 있다.
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 살펴보기로 한다.
도2를 참조하면, 본 실시예의 현상액 분사 노즐 레벨 제어 시스템은, 노즐(330)은 수평 이동 조절부의, 타이밍 벨트(241)로 이루어진 수평 이동 부재에 결합되고, 수평 이동 조절부는 역시 타이밍 벨트(141)로 이루어진, 수직 이동 조절부의 수직 이동 부재에 결합된다.
수평 이동 조절부를 하나의 구성 부분으로 보고, 먼저 수직 이동 조절부를 살펴본다면, 수평 이동 조절부 일 측방에는 가이드 부재(130)와 벨트 구동 장치가 위치한다. 벨트(141)와 가이드 부재(130)는 수직 방향으로 나란히 형성된다. 가이드 부재(130)의 상하단에 스탭 모터(150)와 고정 풀리(143)가 설치된다. 벨트 구동 장치는 구동부인 스텝 모터(150)의 축에 풀리가 형성되고, 가이드 부재(130) 상단의 고정 풀리(143)가 형성되고 타이밍 벨트(141)가 이들 풀리에 설치되어 이루어진다.
가이드 부재(130)의 상단에 조금 못 미쳐 상한 센서(133)가 설치되고, 하단에 조금 못 미쳐 리미트 센서(135)가 설치된다. 수평 이동 조절부와 벨트(141) 및 가이드 부재(130)를 연결하는 수평 지지 부재(110)가 설치된다. 수평 지지 부재(110)의 일단은 수평 이동 조절부 일부, 가령 가이드 부재(230)와 고정되고, 다른 단은 부라켓(113) 형태로 수직 이동 조절부의 가이드 부재(130)를 잡고 있다. 그 경로에 타이밍 벨트(141)와 겹치는 부분에는 수평 지지 부재(110)와 벨트(141)를 고정시키는 연결부(115)가 있다. 연결부(115)에는 상한 센서(133) 및 리미트 센서(135)와 반응하는 발신기가 설치된다.
스탭 모터(150)의 움직임은 엔코더와 콘트롤러(170) 혹은 레벨 표시기에 의해 조절된다. 스탭 모터(150)에는 도3과 같이 모터 축(153)에 원판 즉, 회전판(151)이 결합되고, 회전판(151)의 주변부에는 코드가 기록되어 있다. 이 코드는 특정 인식 코드이거나 단순한 막대 형태일 수 있다. 회전판(151) 외측 주변에는 회전판(151) 주변부에 기록된 코드를 인식하는 바코드 인식기와 같은 센서(155) 장치가 설치되고, 읽은 신호는 콘트롤러 혹은 레벨 표시기로 보내진다.
이로써, 스텝 모터와 엔코더를 이용한 위치 제어로 정확한 위치(Position)로의 수평 이동 조절부의 현상액 분사 노즐 레벨 설정(Setting)이 가능하다. 종래의 설정 스크류(Set-Screw)의 조정으로 인한 이동을 스탭 모터의 펄스 입력만으로 편리하게 이루어, 공정 시간을 줄이고, 편의성을 높일 수 있다.
콘트롤러(170)는 또한 리미트 센서(135) 및 상한 센서(133)와 연결되어 현상액 분사 노즐의 상하 움직임의 영역을 조절하고, 움직임이 일정 한계를 넘을 때에는 움직임을 중단시켜 문제 발생을 방지하게 된다.
이상의 수직 이동 조절부에서의 현상액 분사 노즐의 레벨 조절 작용의 일 예를 살펴보면, 먼저, 노즐의 상한인 홈 포지션에서의 레벨이 기준 레벨로 설정된다. 이 기준 레벨은 콘트롤러에 입력된다. 그리고, 척에 웨이퍼가 장착된 상태에서 갭 게이지를 통해 적정 갭을 가진 현상액 분사 노즐의 레벨이 목적 레벨로 입력된다. 이때, 목적 레벨은 기준 레벨과 목적 레벨 차이에 해당하는 구동부의 구동량 값이 스텝 모터의 엔코더와 센서를 통해 측정된 뒤 콘트롤러로 입력될 수 있다.
한편, 홈 포지션에는 홈 센서가 설치되고, 노즐이 웨이퍼와 닿는 위치 직전에는 리미트 센서가 설치된다. 리미트 센서의 발신이 이루어지면 구동부는 적어도 하강방향으로는 무조건 구동을 멈추고 노즐이 웨이퍼에 닿는 것을 방지하는 인터록 모드로 진입할 수 있다.
이런 상태에서 현상 장치에 대한 유지 보수 작업이 이루어져 노즐의 레벨이 조금 변화된 경우에도, 노즐을 상한까지 올려 이 레벨을 기준 레벨로 한다. 그리고, 이미 측정된 목적 레벨까지 스탭 모터를 엔코더 값을 이용하여 구동하면서 노즐을 하강시킨다. 이때, 콘트롤러는 목적 레벨과 기준 레벨 같은 값을 입력받은 상태에서 자동으로 노즐을 목적값까지 별도의 수작업 없이 이동시킬 수 있다.
특별히 콘트롤러를 사용하지 않는 경우에는 레벨 표시기를 달고 미리 측정한 기준 레벨, 목적 레벨, 리미트 레벨을 고려하면서 작업자가 갭 게이지 대신 표시기의 레벨 수치를 보면서 노즐을 목적 레벨까지 하강시킬 수 있다.
참고값으로, 홈 센서의 발신으로부터 리미트 센서의 발신이 이루어질 때까지 구동부를 움직이면서 이 최대 구동량을 역시 스탭 모터의 엔코더와 센서를 통해 측정한 뒤 목표 레벨과 최대 구동량을 비교하면서 이후 목표 레벨을 수정하는 데 이용할 수 있다.
가령, 만약 하강 이동중 리미트 센서가 감지 되고, 인터록이 작용되면 현상 장치의 유지 보수 작업 중에 기준 레벨 값의 변화가 있는 것이라 판단할 수 있다. 이 경우, 새롭게 기준 레벨 값을 설정하고, 갭 게이지를 통해 목적 레벨 값을 설정 할 수도 있지만 종래에 측정한 리미트 레벨에서 목적 레벨 값을 뺀 차이값을 웨이퍼 전면과 노즐 사이의 적정 갭이라 생각할 수 있다. 따라서, 일단 리미트 레벨까지 노즐을 하강시키고, 종래에 측정한 차이값만큼 노즐을 상승시켜 그 레벨 값을 목적 레벨 값으로 새롭게 정할 수도 있다.
그리고, 수평 이동 조절부를 살펴보면, 앞서 살핀 수직 이동 조절부의 이동 부재에 결합되는 수평이동 조절부를 현상액 분사 노즐로, 수직 이동을 수평이동으로 바꾼 상태와 유사한 구성을 가진다.
본 실시예의 수평이동 조절부는 타이밍 벨트(241)를 구비한 수평 이동 부재, 수평 이동 부재를 움직이기 위한 수평 구동부로서의 스탭 모터(250), 하단이 노즐(330)과 연결되고, 상단이 수평 이동 조절부의 수평 이동 부재, 즉, 타이밍 벨트(241)와 결합되면서 수평 이동 가이드 부재(230)와도 결합되어 있는 수직 지지 부재(210)를 구비한다. 수평 구동부도 구동량이 정밀조절되도록 조절 수단으로서, 엔코더 및 센서를 구비하여 이루어질 수 있다.
구동부는 스탭 모터(250)를 구비하며, 구동량 정밀 조절 수단은 엔코더와 센서로 이루어진다. 수평 이동 부재는 구동부인 스탭 모터(250)에 연결되는 벨트 장치이고, 벨트 장치의 타이밍 벨트(241)는 한쪽이 고정된 회전 풀리(243)에 다른 한쪽이 고정된 스탭 모터(250)의 축의 풀리에 연결되는 것일 수 있다. 모터 및 회전 풀리는 모두 수평 이동 가이드 부재(230)에 설치된다. 노즐(330)이 하단에 연결된 수직 지지 부재(210)의 일단은 가이드 부재(230)에 부라켓(213) 등으로 슬라이드 이동 가능하게 결합되어 노즐의 무게를 가이드 부재(230)에 부담시킬 수 있도록 구 성된다. 수직 지지 부재(210)는 수평 이동 부재인 타이밍 벨트(241)와도 연결부(215)를 통해 연결되므로 벨트(241)가 스탭 모터(250)로 구동되면 수평으로 이동하게 된다.
노즐이 수평으로 일정 이상 움직이면 웨이퍼 면을 벗어나게 현상액을 분사할 수 있으므로 노즐의 좌우 이동 구간중 양 단에 가깝게 일정 부분에 센서를 설치하여 노즐이 웨이퍼 상부 영역을 벗어나지 않도록 한다. 인터록이 센서와 연결 작동 할 수도 있다. 단, 센서와 작용할 발신기를 수평이동 부재 및 수직 지지부재가 연결되는 연결부가 아닌 웨이퍼 주변부에 설치할 수 있을 것이다.
물론 노즐은 현상액 공급 장치와 별도의 튜브를 통해 연결되며, 튜브는 수직 이동 조절부 및 수평 이동 조절부에 함께 내장되거나 외측에 신축가능하게 설치될 수도 있다.
본 실시예에서 수평 이동 조절부의 작용도 수직 이동 조절부의 작용과 거의 비슷한 원리로 이루어질 수 있다. 가령, 양 단 가운데 한 단부의 센서(미도시)가 웨이퍼 주변에 설치되는 신호기(미도시)와 반응하는 곳에 홈 포지션을 정하고, 척에 장착된 웨이퍼 중앙이 있는 곳을 목표값으로 설정할 수 있다. 목표값은 처음에는 게이지로 측정하여 설정할 수 있다. 이런 위치 한계들과, 홈 포지션, 목표값은 콘트롤러에 입력되거나, 표시기의 수치로 기재되어, 이후 콘트롤러(170)에 의한 자동 조정, 표시기에 의한 작업자의 반자동 조절이 가능하게 한다.
이상, 상기와 같이 이루어진 본 발명은, 웨이퍼 이면 세정용 순수 분사 노즐의 메뉴얼 조정방식을 반자동 방식으로 변경함에 따라 엔지니어의 판단에 따른 조정 방식에서 오는 부정확한 레벨, 위치에 의한 결함을 감소시킬 수 있고, 조정과정에서 발생할 수 있는 시간 지연을 최소화할 수 있다.
또한, 정확한 레벨 보정, 수평 보정은 수시로 진행할 수 있어, 현재 분사 노즐에서 생길 수 있는 여러가지 결함을 사전에 시험을 통해서 최적화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 현상액 분사 노즐, 상기 노즐에 대한 수직이동을 위한 수직이동 조절부를 구비하여 이루어지는 반도체 장치 제조용 현상 장비의 현상액 분사 노즐 레벨 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수직이동 조절부는 수직 이동부재, 상기 이동부재를 이동시키는 구동부, 상기 구동부의 구동량을 조절할 수 있도록 나타내는 조절수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 현상 장비의 현상액 분사 노즐 레벨 제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    노즐의 수평 이동을 조절하는 수평이동 조절부가 더 구비되며,
    상기 수평이동 조절부는 상기 수직이동 조절부의 수직 이동부재에 결합된 상태로 수직 이동 가능하도록 설치되며,
    상기 수직 이동 조절부는 상기 수직 이동 부재, 상기 수직 이동 부재를 움직이기 위한 수직 구동부, 일단이 상기 수평이동 조절부와 연결되어 상기 수평이동 조절부를 지지하며 타단은 상기 수직 이동 부재에 결합되는 수평 지지 부재를 구비하고,
    상기 수직 구동부는 구동량이 정밀조절되도록 상기 조절 수단으로서, 엔코더 및 센서를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 현상 장비의 현상액 분사 노즐 레벨 제어 시스템.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 구동부는 스탭 모터를 구비하며,
    상기 이동 부재는 타이밍 벨트를 구비하며,
    상기 수직 이동 조절부는 가이드 부재를 가지고, 상기 스탭 모터측에 결합되는 풀리와 함께 상기 타이밍 벨트가 걸리는 풀리가 상기 구동부의 스탭 모터와 함께 상기 가이드 부재의 상하 양측에 설치되는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 현상 장비의 현상액 분사 노즐 레벨 제어 시스템.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 조절 수단은 엔코더와 센서로 이루어지며,
    상기 엔코더는 스탭 모터의 축에 달리고, 주변부에 일정 간격으로 코드가 표시된 회전판이고,
    상기 센서는 상기 코드에 대한 리더인 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 현상 장비의 현상액 분사 노즐 레벨 제어 시스템.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 수직이동부재 혹은 상기 수평 지지 부재의 적어도 한 곳에는 센서의 일측이 설치되고,
    상기 수직 이동 조절부에는 수직으로 설치되는 가이드 부재가 구비되며, 상기 가이드 부재의 상하 양쪽 가운데 적어도 하측에는 상기 센서의 다른 일측이 설치되어 서로 감응하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 현상 장비의 현상액 분사 노즐 레벨 제어 시스템.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 수평 이동 조절부는 수평 이동부재, 상기 이동부재를 이동시키는 수평 구동부, 상기 수평 구동부의 구동량을 조절할 수 있도록 나타내는 조절수단을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조용 현상 장비의 현상액 분사 노즐 레벨 제어 시스템.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100820362B1 (ko) * 2006-11-17 2008-04-08 주식회사 디엠에스 약액 공급장치
KR100864647B1 (ko) * 2007-04-27 2008-10-23 세메스 주식회사 처리액 공급 방법 및 이를 수행하기 위한 장치

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