KR20060133149A - 반도체 소자 제조장비에서의 감광액 공급방법 및 감광액공급장치 - Google Patents

Abstract

감광액 도포 공정에서 감광액에 내포되는 기포들을 최소화 또는 감소시키기 위한 감광액 공급방법 및 감광액 공급장치가 개시된다. 그러한 감광액 공급장치는, 감광액을 수용하는 내부공간을 갖는 적어도 하나의 공급용기와; 상기 공급용기로부터 공급되는 상기 감광액을 버퍼링하여 감광액의 공급이 균일하게 되도록 하는 적어도 하나의 버퍼탱크와; 상기 버퍼탱크에 저장된 감광액을 펌핑 출력단으로 펌핑하기 위한 펌프부와; 상기 공급용기의 교체시기가 도래 시 상기 버퍼탱크와 상기 펌프부 간에서 발생되는 마이크로 기포를 검출하고 엠프티 신호 및 버블 발생 신호를 생성하여 그에 따른 대응 조치가 행해지도록 하기 위한 기포 검출 모니터링부를 구비함에 의해, 감광액의 도포 균일성이 향상되어 결과적으로 웨이퍼 표면의 패턴 불량의 확률이 낮아진다.

반도체 소자 제조, 감광막 코팅 장비, 감광액 공급장치, 기포 발생 억제

Description

반도체 소자 제조장비에서의 감광액 공급방법 및 감광액 공급장치{Apparatus and method for dispensing photosensitive solution in semiconductor device fabrication equipment}

도 1은 종래 기술에 따른 감광액 공급장치의 개략적 도면

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 감광액 공급장치의 도면

본 발명은 반도체 소자를 제조하기 위한 반도체 제조장비에 관한 것으로, 특히 포토레지스트 등과 같은 감광액을 반도체 웨이퍼에 공급하는 감광액 공급방법 및 감광액 공급장치에 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 구성을 통상적으로 갖는다. 즉, 감광액 공급장치는, 포토레지스트 등과 같은 감광액을 수용하는 내부공간을 갖는 공급용기들(1,2)과, 상기 공급용기들(1,2)로부터 공급되는 상기 감광액을 버퍼링하여 감광액의 공급이 균일하게 되도록 하는 제1,2 탱크들(5,4)과, 상기 제1,2 탱크들(5,4)의 출력 라인에 각기 설치된 제1,2 밸브들(7,6)과, 상기 제1,2 탱크들(5,4)에 저장된 감광액을 펌핑하기 위한 펌프부(10)를 포함할 수 있다. 파이프 라인들(L1,L2)은 상기 공급용기들(1,2)과 상기 제1,2 탱크들(5,4)사이에 대응적으로 각기 설치되어 감 광액을 전달하는 기능을 하고, 상기 제1,2 탱크(5,4)와 상기 제1,2 밸브(7,6)사이에 각기 설치된 파이프 라인들(L4,L3)은 탱크들의 출구에 각기 대응적으로 설치되어 감광액을 전달하는 기능을 하고, 상기 펌프부(10)의 인입라인으로서 설치되는 파이프 라인(L7)은 상기 제1,2 밸브들(7,6)의 출력라인들 중 하나의 라인으로부터 제공되는 감광액을 상기 펌프부(10)에 인가하는 기능을 한다. 상기 펌프부(10)의 펌핑 동작에 의해 펌핑된 감광액은 펌핑 출력라인(L8)을 통해 감광액의 디스펜싱을 위하여 감광액 토출 노즐로 전달된다.

도면에서, 제1,2 용기로서 표시되어 있는 상기 공급용기들(1,2)의 용량은 통상적으로 3785cc 인데 비해, 상기 제1,2 버퍼 탱크(5,4)의 용량은 통상적으로 200cc~ 500cc 이므로, 공급 용기의 교체시 상기 파이프 라인(L7)내의 브렌치 부분(P1)에는 비교적 작은 크기(이하 마이크로)의 기포(버블)가 자주 생성된다. 즉, 제1 용기(1)에 차 있던 감광액이 비워지게 되면, 제1 탱크(5)에 버퍼링 되어 있던 감광액도 서서히 비워지고 제1 밸브(7)는 감광액 공급장치의 콘트롤러에 의해 닫히게 되는 한편, 제2 밸브(6)가 열리고 제2 용기(2)로부터 공급된 감광액이 제2 탱크(4)를 거쳐 파이프 라인(L7)에 제공되기 때문에, 용기의 교체 과정에서 필연적으로 생성되는 마이크로 기포가 상기 파이프 라인(L7)내의 브렌치 부분(P1)에 모여지게 되는 것이다.

상기 제2 용기(2)에는 도시되지 아니한 가스 공급 파이프 라인을 통해 질소가스가 일정한 압력으로 인가될 수 있다. 상기 질소가스의 가압에 의해 파이프 라인(L2) 및 제2 탱크(4)내에 존재하는 기포들은 미도시된 드레인 밸브를 통해 외부 로 배출될 수 있으나, 기포들 중에서 상기한 마이크로 기포들은 상기 드레인 밸브를 통해 완전히 외부로 배출되기 어렵기 때문에 펌프부(10)를 통해 파이프 라인(L8)으로 유입될 수 있다. 따라서, 감광액 분사 노즐을 통해 토출되는 감광액에 기포들이 내포되어 유량의 감소가 일어나 감광막 도포 불량이 발생될 수 있다. 이와 같이, 감광막 도포 불량이 발생될 경우에 작업 로스 및 공정의 신뢰성이 저하되는 문제점이 있어왔다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 감광액 공급방법 및 감광액 공급장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 감광액 도포 공정에서 감광액에 내포되는 마이크로 기포들을 최소화 또는 감소시키기 위한 감광액 공급방법 및 감광액 공급장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 공급용기의 교체 시에 펌핑라인에 유입되는 마이크로 기포들의 량을 최대로 억제할 수 있는 감광액 공급방법 및 감광액 공급장치를 제공함에 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예적 구체화에 따라 감광액 공급장치는, 감광액 공급장치는, 감광액을 수용하는 내부공간을 갖는 적어도 하나의 공급용기와; 상기 공급용기로부터 공급되는 상기 감광액을 버퍼링하여 감광액의 공급이 균일하게 되도록 하는 적어도 하나의 버퍼탱크와; 상기 버퍼탱크에 저장된 감광액을 펌핑 출력단으로 펌핑하기 위한 펌프부와; 상기 공급용기의 교체시기가 도래 시 상기 버퍼탱크와 상기 펌프부 간에서 발생되는 마이크로 기포를 검출하고 엠프티 신호 및 버블 발생 신호를 생성하여 그에 따른 대응 조치가 행해지도록 하기 위한 기포 검출 모니터링부를 구비함을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 감광액은 포토레지스트일 수 있으며, 상기 버퍼탱크에는 상기 기포들을 검출하기 위한 기포센서가 설치될 수 있다. 상기 기포센서는 상기 버퍼탱크의 내부에서 발생된 기포들을 검출할 수 있는 밀착형 근접 센서일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예적 구체화에 따른 감광액 공급방법은, 공급용기로부터 공급되는 감광액을 적어도 하나의 버퍼탱크에 버퍼링하는 단계와;

상기 공급용기의 교체시기가 도래 시 상기 버퍼탱크와 펌프부 간에서 발생되는 마이크로 기포의 검출유무를 체크하고 마이크로 기포의 검출 시에 엠프티 신호 및 버블 발생 신호를 생성하는 단계와;

상기 엠프티 신호 및 버블 발생 신호에 따른 대응 조치가 완료된 경우 상기 버퍼탱크에 저장된 감광액을 펌핑 출력단으로 펌핑하는 단계를 포함한다.

상기한 장치적 및 방법적 구성에 따르면, 감광액의 공급 시에 감광액에 내포되는 마이크로 기포들의 량이 최소화 또는 감소되므로 감광액의 도포 균일성이 향상되어 결과적으로 웨이퍼 표면의 패턴 불량의 확률이 낮아진다.

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

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 감광액 공급장치의 도면이다. 도면을 참조하면, 도 1과는 다르게, 하나의 버퍼 탱크(3), 밀착형 근접 센서로써 구현되는 기포 센서(S2), 용기의 빈 상태를 검출하기 위한 엠프티 센서(S1), 및 기포 검출 모니터링부(30)가 설치된 것이 보여진다.

상기 기포 검출 모니터링부(30)는 상기 감광액 공급용기의 교체시기가 도래 시 상기 버퍼탱크(3)와 상기 펌프부(10) 간에서 발생되는 마이크로 기포를 검출하고 엠프티 신호(EMT_ON) 및 버블 발생 신호(BUB_ON)를 생성하여 그에 따른 대응 조치가 행해지도록 한다. 상기 기포 검출 모니터링부(30)는 도 2에서 보여지는 바와 같이, 센서들(S1,S2)과의 인터페이싱을 담당하기 위한 인터페이스부(20)와, 상기 인터페이스부(20)로부터 출력되는 센싱 신호들을 디지털 데이터로 변환하기 위한 A/D 변환기(22)와, 상기 A/D 변환기(22)로부터 출력되는 디지털 데이터를 수신하여 상기 공급용기의 교체를 체크하고, 용기교체의 판명시 마이크로 기포의 발생 유무를 감지하여 마이크로 기포가 발생될 경우에 엠프티 신호 및 버블 발생 신호를 생성하는 센싱 제어부(24)를 포함한다.

상기 기포센서(S2)는 상기 버퍼 탱크(3)의 내부에서 발생된 마이크로 기포들을 검출하는 기능을 하는 것으로, 밀착형 근접 센서로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 2의 감광액 공급장치는, 도 1과는 달리 용량이 비교적 큰 하나의 버퍼 탱크(3)를 갖는다. 바람직하기로, 상기 버퍼 탱크(3)의 용량은 2000cc 내지 3000cc 정도일 수 있다.

도 1과 유사하게, 도 2에서 보여지는 파이프 라인들(L1,L2)은 상기 공급용기들(1,2)과 상기 버퍼 탱크(3)사이에 대응적으로 각기 설치되어 감광액을 전달하는 기능을 하고, 버퍼 탱크(3)의 출력라인에 연결된 파이프 라인(L3)은 상기 버퍼 탱크(3)에 수용된 감광액을 펌프부(10)로 제공하기 위한 라인이고, 상기 버퍼 탱크(3)에 연결된 파이프 라인(L10)은 버퍼 탱크(3)의 내부에 차 있는 에어 및 감광액의 일부를 외부로 배출하는 기능을 행하는 드레인 라인이다.

도 2에서 공급용기들(1,2)중 적어도 하나에 들어 있는 포토레지스트 등과 같은 감광액이 파이프 라인(L8)의 말단에 연결된 분사 노즐을 통해 웨이퍼의 상부에 공급되는 감광액 플로잉(flowing) 과정은 다음과 같다. 공급용기들(1,2)중 공급용기(1)에 수용된 감광액이 웨이퍼의 상부에 도포되는 경우라고 하면, 감광액은 파이프 라인(L1)-버퍼 탱크(3)-파이프 라인(L3)-펌프부(10)-파이프 라인(L8)을 거쳐 분사 노즐로 제공된다. 여기서, 제1 용기(1)의 내부에 수용되어 있던 감광액이 다 소모될 경우에 제2 용기(2)의 내부에 수용되어 감광액이 공급되어야 하므로, 제2 용기로의 용기 교체가 필요하게 된다. 상기 제1 용기(1)의 파이프 라인(L1)에 설치된 엠프티 센서(S1)는 상기 제1 용기(1)내에 수용된 감광액이 미리 설정된 레벨 까지로 줄어들면 용기 교체의 시기를 알리는 감지신호를 출력하게 된다. 이에 따라, 도 2의 센싱 제어부(24)는 엠프티 신호(EMT_ON)를 활성화시킨다. 상기 엠프티 신호 (EMT_ON)에 의해 자동으로 또는 수동으로 용기 교체 작업이 이루어지게 된다. 한편, 버퍼 탱크(3)의 출력 파이프 라인(L3)에 설치된 기포 감지센서(S2)는 마이크로 버블들의 생성유무를 체크한다. 마이크로 버블들이 일정량 이상으로 발생되는 경우에 상기 센서(S2)에 의해 생성된 버블 감지신호는 인터페이스부(20)를 통해 아나로그 전기적 신호로 생성된다. 상기 아나로그 전기적 신호는 아나로그 대 디지털 변환기(22)에 의해 샘플링 및 양자화 과정을 거쳐 디지털 데이터로 변환된다. 상기 디지털 데이터를 수신하는 센싱 제어부 내의 마이크로 프로세서는 미리 설정된 기준 디지털 데이터와 상기 수신된 디지털 데이터를 서로 비교하고 허용 범위를 벗어난 경우에 버블 발생 신호(BUB_ON)를 활성화 시킨다. 상기 버블 발생 신호(BUB_ON)의 활성화에 따라 상기 벤트 파이프 라인(L10)이 열리도록 하거나 미도시된 마이크로 기포 필터부가 추가로 작동되도록 함에 의해, 마이크로 버블들은 펌프부(10)의 입력라인으로 유입되기 어렵게 된다. 따라서, 감광액 분사 노즐을 통해 토출되는 감광액에 마이크로 기포들이 거의 내포되지 않으므로 유량의 감소가 거의 일어나지 않게 된다. 그러므로, 감광막 도포 불량에 따른 작업 로스 및 공정의 신뢰성이 저하의 문제가 해결된다.

이와 같이, 감광액 공급용기의 교체시에 버퍼탱크 및 탱크 관로를 통과하는 마이크로 기포들을 효과적으로 필터링되게 함에 의해 상기 기포들이 상기 펌프부의 인입라인으로 유출되는 것이 억제되어, 감광막의 도포 균일성이 향상되어 결과적으로 웨이퍼 표면의 패턴 불량의 확률이 낮아진다.

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 감지 센서의 설치 위치를 변경할 수 있음은 물론이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따르면, 감광액 공급 용기의 교체시에 발생 가능한 마이크로 기포들의 량을 최소화 또는 감소시킬 수 있으므로, 감광막의 도포 균일성이 향상되어 결과적으로 웨이퍼 표면의 패턴 불량의 확률이 낮아지는 효과가 있다. 그러므로, 제조공정의 로스가 감소되고 감광막 코팅 공정의 신뢰성이 증대되는 장점이 있다.

Claims (6)

1. 감광액 공급장치에 있어서:

   감광액을 수용하는 내부공간을 갖는 적어도 하나의 공급용기와;

   상기 공급용기로부터 공급되는 상기 감광액을 버퍼링하여 감광액의 공급이 균일하게 되도록 하는 적어도 하나의 버퍼탱크와;

   상기 버퍼탱크에 저장된 감광액을 펌핑 출력단으로 펌핑하기 위한 펌프부와;

   상기 공급용기의 교체시기가 도래 시 상기 버퍼탱크와 상기 펌프부 간에서 발생되는 마이크로 기포를 검출하고 엠프티 신호 및 버블 발생 신호를 생성하여 그에 따른 대응조치가 행해지도록 하기 위한 기포 검출 모니터링부를 구비함을 특징으로 하는 감광액 공급장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 감광액은 포토레지스트임을 특징으로 하는 감광액 공급장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 버퍼탱크에는 상기 마이크로 기포들을 검출하기 위한 기포센서가 설치됨을 특징으로 하는 감광액 공급장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 기포센서는 상기 버퍼탱크의 내부에서 발생된 기포들을 검출할 수 있는 밀착형 근접 센서임을 특징으로 하는 감광액 공급장치.
5. 감광액 공급방법에 있어서:

   공급용기로부터 공급되는 감광액을 적어도 하나의 버퍼탱크에 버퍼링하는 단계와;

   상기 공급용기의 교체시기가 도래 시 상기 버퍼탱크와 펌프부 간에서 발생되는 마이크로 기포의 검출유무를 체크하고 마이크로 기포의 검출 시에 엠프티 신호 및 버블 발생 신호를 생성하는 단계와;

   상기 엠프티 신호 및 버블 발생 신호에 따른 대응 조치가 완료된 경우 상기 버퍼탱크에 저장된 감광액을 펌핑 출력단으로 펌핑하는 단계를 구비함을 특징으로 하는 감광액 공급방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 마이크로 기포들은 상기 공급용기에 질소가스가 주입될 경우에 생성되는 마이크로 기포들임을 특징으로 하는 감광액 공급방법.

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