KR20070014265A - Apparatus for automatic dummy-dispense of photoresist - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동 감광제 더미 분사 장치에서 노즐 입구에 발광부 및 수광부가 장착된 상태를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a state in which a light emitting unit and a light receiving unit are mounted at a nozzle inlet in an automatic photosensitive agent dummy injection device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시한 발광부 및 수광부를 포함하는 자동 감광제 더미 분사 장치의 대략적인 시스템 구성을 도시한 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram showing an approximate system configuration of the automatic photosensitive agent dummy injection device including the light emitting portion and the light receiving portion shown in FIG. 1.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동 감광제 더미 분사 장치에서 노즐 입구에 압력센서가 장착된 상태를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a state in which a pressure sensor is mounted at the nozzle inlet in the automatic photosensitive agent dummy injection device according to another embodiment of the present invention.
도 4는 도 3에 도시한 자동 감광제 더미 분사 장치의 대략적인 시스템 구성을 도시한 블록도이다.4 is a block diagram showing an approximate system configuration of the automatic photosensitive agent dummy injection device shown in FIG. 3.
본 발명은 반도체 소자의 제조 장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 사진 공정에서 감광제를 웨이퍼에 코팅하기 위하여 사용하는 감광제 노즐 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for manufacturing a semiconductor element, and more particularly, to a photosensitive nozzle device used for coating a photosensitive agent on a wafer in a photographic process.
일반적으로 반도체 소자의 제조 공정에서는 박막 증착(CVD, PVD, Oxidation 등), 사진 공정(Lithography), 식각 공정(Etching)을 반복적으로 수행하여 설계된 패턴을 기판 상에 구현하게 된다. 이 중에서도, 사진 공정은 설계된 패턴을 광 시스템(마스크, 노광 장비 등)과 감광제를 사용하여 기판에 새겨 넣는 공정이다. 이러한 사진 공정은 반도체 소자의 제조 공정 중에서도 핵심 공정이라고 할 수 있는데, 이는 사진 공정의 정밀도가 후속 공정을 통해 형성되는 금속 배선, 채널, 절연층 등의 형상 및 물성치를 결정하기 때문이다. 이와 같이, 사진 공정의 성공 여부가 후속 공정 및 소자의 성능을 결정하게 되므로, 공정 오차를 최소화하는 방향으로 사진 공정을 수행하여야 한다.In general, in the semiconductor device manufacturing process, a designed pattern is realized on a substrate by repeatedly performing thin film deposition (CVD, PVD, Oxidation, etc.), photolithography, and etching. Among these, a photo process is a process which inscribes a designed pattern on a board | substrate using an optical system (mask, exposure equipment, etc.) and a photosensitive agent. Such a photolithography process is a core process in the manufacturing process of a semiconductor device, because the precision of the photolithography process determines the shape and physical properties of the metal wiring, the channel, and the insulating layer formed through the subsequent process. As such, since the success of the photographing process determines the performance of subsequent processes and devices, the photographing process should be performed in a direction that minimizes process error.
사진 공정에서 대하여 간략히 기술하면 다음과 같다. 먼저, 패턴이 형성되어 있는 마스크를 통하여 특정한 파장을 갖고 있는 빛을 광감응제가 도포되어 있는 웨이퍼 상에 노광시켜 그에 따라 광화학 반응을 일으키게 된다. 그 후, 노광된 감광막을 현상하여 소정의 패턴을 형성한다. 또한, 이렇게 형성된 감광막 패턴은 식각 공정 또는 이온 주입 공정에서 배리어(Barrier)의 역할을 하게 되며, 최종적으로는 케미컬(Chemicals) 또는 식각용 O2 플라즈마에 의해 제거된다.Briefly described in the photographic process is as follows. First, light having a specific wavelength is exposed through a mask on which a pattern is formed on a wafer on which a photosensitive agent is applied, thereby causing a photochemical reaction. Thereafter, the exposed photosensitive film is developed to form a predetermined pattern. In addition, the photoresist pattern thus formed serves as a barrier in an etching process or an ion implantation process, and is finally removed by chemical or etching O 2 plasma.
한편, 감광제는 용제(Solvent), 다중체(Polymer), 감응제(Photoactive agent)로 구성되어 있다. 여기서, 용제는 감광제가 기판에 도포되어 사용될 때까지 액체 상태로 유지하여 웨이퍼나 기판 위에 도포할 때 점도를 갖게 한다. 그리고 다중체는 레진(Resin)이라고도 하는데, 결합체로 사용되어 막의 기계적 성질(두께, 유동성, 접착도, 열에 의한 흐름 등)을 결정한다. 마지막으로, 감응제는 빛을 받아 광화학 반응을 일으켜서 패턴 형성에 기여하는 물질이다.On the other hand, the photosensitive agent is composed of a solvent (Solvent), a polymer (Polymer), a photosensitive agent (Photoactive agent). Here, the solvent is maintained in the liquid state until the photosensitive agent is applied to the substrate and used to have a viscosity when applied to the wafer or the substrate. Multimers, also called resins, are used as binders to determine the mechanical properties of a membrane (thickness, fluidity, adhesion, heat flow, etc.). Finally, the sensitizer is a material that receives light and causes a photochemical reaction to contribute to pattern formation.
이와 같은 감광제를 웨이퍼에 도포하기 전에, 웨이퍼의 막질과 감광액의 접착력을 향상시키기 위하여 HMDS(Hexa Methyl Di Silanzane)을 도포한다. HMDS는 물이나 알코올에 접촉했을 때 암모니아 가스를 발생하는 성질을 가지고 있는데, 실리콘이 합유된 화학물질로서 감광제가 웨이퍼에 잘 접착될 수 있게 한다.Before applying such a photosensitive agent to the wafer, Hexa Methyl Di Silanzane (HMDS) is applied to improve the adhesion between the film quality of the wafer and the photosensitive liquid. HMDS generates ammonia gas when it comes in contact with water or alcohol, a silicon-infused chemical that allows the photoresist to adhere well to the wafer.
HMDS를 웨이퍼에 분사한 뒤에는, 감광제를 웨이퍼에 코팅한다. 코팅은 스핀 코터(Spin Coater)를 사용하여 수행한다. 즉, 스핀 코터를 사용하여 웨이퍼를 높은 회전수로 회전시키고, 그 위에 감광제를 분사함으로써 균일하고 얇은 막의 형태로 기판 전체에 도포하게 된다. 이때, 감광제의 두께 균일도를 보다 향상시키기 위해서는 장치 내부의 환경 즉, 온도, 습도, 풍속 등을 정밀하게 제어하는 것이 중요하다.After spraying HMDS on the wafer, a photosensitive agent is coated on the wafer. Coating is carried out using a spin coater. In other words, the spin coater is used to rotate the wafer at a high rotational speed and spray the photosensitive agent thereon to apply the entire substrate in the form of a uniform and thin film. At this time, in order to further improve the thickness uniformity of the photosensitive agent, it is important to precisely control the environment inside the apparatus, that is, temperature, humidity, wind speed, and the like.
한편, 감광제를 스핀 코터 위에 분사하기 위하여 노즐을 사용하는데, 실제 작업 현장에서는 노즐을 통해 분사되는 감광제의 양을 작업자가 직접 제어하고 있다. 또한, 실제 작업 현장에서는 복수의 웨이퍼에 대하여 작업을 수행하여야 하므로 하나의 웨이퍼에 대하여 감광제 코팅 작업이 끝난 후 다른 웨이퍼에 대하여 감광제 코팅 작업을 할 때까지 대기하여야 한다. 이때, 감광제는 일정한 시간 동안 공기 중에 노출되면 경화되므로, 대기 시간 동안에 노즐을 사용하지 않으면 감광제의 경화로 인해 노즐 입구가 막히게 된다. 따라서, 노즐을 사용하지 않는 대기 시간 동안에 일정량의 감광제를 노즐을 통해 흘려보냄으로써 노즐 입구가 막히는 것을 방지하고 있다. 이와 같이, 노즐 입구에서의 감광제의 경화를 막기 위해 일정 량의 감광제를 흘려보내는 것을 더미 분사(Dummy Dispense)라고 하는데, 실제 작업 현장에서는 작업자가 직접 레시피(Recipe)에 따라 일정량의 감광제를 노즐 밖으로 분출시키는 방식으로 진행하고 있다. 그러나, 더미 분사의 주기가 너무 짧을 경우에는 감광제의 불필요한 소모가 많아지게 되고, 주기가 너무 길면 감광제의 경화로 인해 노즐 입구가 막히게 된다. 특히, 감광제의 경화가 발생하게 되면 파티클(Particle)을 야기하게 된다.On the other hand, the nozzle is used to spray the photosensitive agent on the spin coater, the operator directly controls the amount of the photosensitive agent is injected through the nozzle in the actual work site. In addition, the actual work site has to be performed on a plurality of wafers, so after the photoresist coating operation on one wafer to wait for the photoresist coating operation on the other wafer. At this time, since the photosensitive agent is cured when exposed to air for a predetermined time, if the nozzle is not used during the waiting time, the nozzle inlet is blocked due to the curing of the photosensitive agent. Therefore, the nozzle inlet is prevented from being blocked by flowing a certain amount of photosensitive agent through the nozzle during the standby time when the nozzle is not used. In this way, the flow of a certain amount of the photosensitive agent to prevent the curing of the photosensitive agent at the nozzle inlet is called dummy dispense, and at the actual work site, the operator directly ejects a certain amount of the photosensitive agent out of the nozzle according to the recipe. I'm making it happen. However, when the period of the dummy injection is too short, unnecessary consumption of the photosensitive agent increases, and when the period is too long, the nozzle inlet is blocked due to curing of the photosensitive agent. In particular, when hardening of the photosensitizer occurs, it causes particles.
본 발명의 목적은 작업자가 수동으로 더미 분사를 수행하지 않고 노즐 입구의 감광제가 경화되는 정도를 자동으로 인지하여 일정량의 감광제를 더미 분사할 수 있는 자동 감광제 더미 분사 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an automatic photosensitive agent dummy injection device capable of automatically injecting a predetermined amount of a photosensitive agent by automatically recognizing the degree of curing of the photosensitive agent at the nozzle inlet without performing a manual dummy injection.
본 발명에 따른 자동 감광제 더미 분사 장치는, 감광제가 분사되는 노즐과, 상기 노즐을 통하여 감광제를 분사하는 감광제 공급부와, 상기 노즐 입구 주변에 장착되고 특정 파장의 빛을 발산하는 발광부와, 상기 감광제 노즐 입구 주변에 장착되되 상기 발광부로부터 발산된 빛을 감지하는 수광부와, 상기 수광부로부터 감지된 빛의 세기를 상기 발광부로부터 발산된 빛의 세기와 비교하여 상기 노즐 입구의 감광제의 경화 상태를 판단하고, 상기 수광부로부터 감지된 빛의 세기가 일정 크기 이하인 경우에 일정량의 감광제를 분사하도록 상기 감광제 공급부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성된다. 여기서, 발광부로부터 발산되는 빛은 상기 감광제가 반응하지 않는 파장을 갖는 것이 바람직하다.An automatic photosensitive agent dummy injection device according to the present invention includes a nozzle to which a photosensitive agent is injected, a photosensitive agent supply unit for injecting a photosensitive agent through the nozzle, a light emitting unit mounted around the nozzle inlet and emitting light having a specific wavelength, and the photosensitive agent A light receiving unit mounted around the nozzle inlet and detecting light emitted from the light emitting unit, and comparing the light intensity detected from the light receiving unit with the light intensity emitted from the light emitting unit to determine the curing state of the photosensitive agent at the nozzle inlet; And a control unit controlling the photosensitive agent supply unit to spray a predetermined amount of the photosensitive agent when the intensity of light detected by the light receiving unit is equal to or less than a predetermined size. Here, the light emitted from the light emitting portion preferably has a wavelength at which the photosensitive agent does not react.
또한, 본 발명에 따른 자동 감광제 더미 분사 장치는, 감광제가 분사되는 노즐과, 상기 노즐을 통하여 감광제를 분사하는 감광제 공급부와, 상기 노즐 입구 주변에 장착되고 감광제의 경화로 인해 부피가 팽창되는 경우 그 팽창 압력을 감지하는 압력센서부와, 상기 압력센서부로부터 감지된 감광제의 팽창 압력이 일정 크기 이상인 경우에 일정량의 감광제를 분사하도록 상기 감광제 공급부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수도 있다.In addition, the automatic photosensitive agent dummy injection device according to the present invention, the nozzle to which the photosensitive agent is injected, the photosensitive agent supply unit for injecting the photosensitive agent through the nozzle, and is mounted around the nozzle inlet and when the volume is expanded due to curing of the photosensitive agent It may be configured to include a pressure sensor for detecting the inflation pressure, and a control unit for controlling the photosensitive agent supply unit to spray a predetermined amount of the photosensitive agent when the expansion pressure of the photosensitive agent detected from the pressure sensor unit is a predetermined size or more.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자동 감광제 더미 분사 장치의 다양한 실시예를 설명하기로 한다.Hereinafter, various embodiments of the automatic photosensitive agent dummy injection device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[제1 실시예][First Embodiment]
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 자동 감광제 더미 분사 장치의 일 실시예를 설명한다.1 and 2, an embodiment of an automatic photosensitive agent dummy injection device according to the present invention will be described.
본 실시예에 따른 자동 감광제 더미 분사 장치는 노즐(18)의 입구에 광 센서를 장착하여 감광제의 경도에 따라 달라지는 빛의 세기를 감지하게 된다. 즉, 노즐(18)의 입구에는 특정 파장의 빛을 발산하는 발광부(12)가 장착된다. 여기서, 상기 특정 파장은 감광제가 반응하지 않는 파장을 가진 광원으로 선택된다. 그리고, 노즐(18)의 입구에는 수광부(14)가 더 장착되어 있다. 수광부(14)는 발광부(12)를 통해 발산된 빛을 감지한다. 한편, 노즐(18)은 감광제 공급부(16)에 연결되어 있는데, 감광제 공급부(16)는 소정의 펌프 및 감광제 탱크를 통해 감광제를 공급한다. The automatic photosensitive agent dummy injection device according to the present embodiment is equipped with an optical sensor at the inlet of the
감광제를 웨이퍼에 코팅하는 공정 중 노즐을 사용하지 않는 대기 시간 동안 에는 감광제 공급부(16)로부터 감광제(20)가 분사되지 않게 된다. 이 대기 시간 동안에 노즐(18)에 장착된 발광부(12)로부터 특정 파장의 빛이 발산된다. 발산된 빛은 수광부(14)를 통해 감지되고, 이렇게 감지된 빛의 세기에 대한 정보가 제어부(10)으로 전송된다.The
제어부(10)에서는 수광부(14)로부터 감지된 빛의 세기를 발광부(12)로부터 발산된 빛의 세기와 비교하여 상기 노즐 입구에 있는 감광제(20a)의 경화 상태를 판단한다. 만약, 수광부(14)로부터 감지된 빛의 세기가 일정 크기 이하인 경우에는 감광제가 경화된 것으로 판단한다. 감광제의 경화 여부에 대한 기준은 발광부(12)로부터 발산된 빛의 세기에 대한 수광부(14)에서 감지된 빛의 세기의 비율로 설정될 수 있다. 제어부(10)가 경화라고 판단하는 기준에 대하여, 감광제(20)가 완전히 경화되는 때보다 경화가 시작되는 시기로 선택하는 것이 바람직하다. 이에 대한 구체적인 기준은 사용하는 감광제의 성질에 따라 미리 설정될 수 있다. 노즐(18)의 입구에 있는 감광제(20a)가 경화된 것으로 판단한 경우에, 제어부(10)는 감광제 공급부(16)를 제어하여 일정량의 감광제가 분사되도록 한다. 즉, 감광제 공급부(16)를 제어하여 감광제(20)를 더미 분사한다. 따라서, 노즐(18)의 입구에 있는 경화제(20a)가 완전히 경화되는 것을 방지할 수 있다.The
[제2실시예]Second Embodiment
도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 자동 감광제 더미 분사 장치의 다른 실시예를 설명한다. 본 실시예에 따른 자동 감광제 더미 분사 장치는 감광제가 경화될 때 팽창되는 것에 착안하여 노즐 입구에 장착된 압력 센서를 통해 감광제의 팽창 압력을 측정한다. 이 팽창 압력이 일정 크기 이상이 되면 경화라고 판단하여 제어부를 통해 더미 분사하게 된다.3 and 4, another embodiment of the automatic photosensitive agent dummy injection device according to the present invention will be described. The automatic photosensitive agent dummy injection device according to the present embodiment measures the expansion pressure of the photosensitive agent through a pressure sensor mounted at the nozzle inlet, focusing on the expansion when the photosensitive agent is cured. When the expansion pressure is greater than a predetermined size, it is determined that the curing is a dummy injection through the control unit.
제2 실시예에 따른 자동 감광제 더미 분사 장치의 구성을 보다 자세히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 노즐(18)의 입구 주변에는 압력센서부(15)가 장착되어 있다. 압력센서부(15)는 감광제가 경화될 때의 팽창 압력을 측정하기 위한 것이다. 따라서, 압력센서부(15)는 노즐(18)의 입구 주변에서 그 내면에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 방사상으로 인가되는 팽창 압력을 측정하기 위하여 압력센서부(15)는 노즐(18)의 내면을 따라 원주상에 배치되는 것이 바람직하다.The configuration of the automatic photosensitive agent dummy injection device according to the second embodiment will be described in more detail as follows. First, the
노즐(18)의 입구 주변에 있는 감광제(20a)가 경화되면 그 팽창 압력이 압력센서부(15)에 인가된다. 압력센서부(15)에서 감지된 팽창 압력의 크기는 제어부(11)에 전송되는데, 제어부(11)는 압력센서부(15)에서 감지한 압력의 크기를 기초로 감광제(20a)의 경화 여부를 판단한다. 즉, 제어부(11)에 미리 설정된 압력 크기를 기준으로 그 설정치 이상의 압력이 감지된 경우에는 감광제가 경화된 것으로 판단하고, 이 경우 감광제 공급부(16)를 통해 일정량의 감광제가 더미 분사될 수 있도록 한다.When the
본 발명에 따른 자동 감광제 더미 분사 장치를 사용하면, 작업자가 수동으로 더미 분사를 수행하지 않고 노즐 입구의 감광제가 경화되는 정도를 자동으로 인지하여 일정량의 감광제를 더미 분사할 수 있다. 따라서, 작업자가 일일이 감광제 노즐에서 더미 분사할 필요가 없으며, 더미 분사로 인하여 불필요하게 소모되는 감 광제의 양을 줄일 수 있으므로, 반도체 소자의 제조 비용을 절감할 수 있다.By using the automatic photosensitive agent dummy injection device according to the present invention, the operator can automatically spray a predetermined amount of the photosensitive agent by automatically recognizing the degree to which the photosensitive agent at the nozzle inlet is cured without manually performing the dummy injection. Therefore, it is not necessary for the operator to spray the photosensitive agent on the photosensitive nozzle, and the amount of photosensitive agent consumed by the dummy injection can be reduced, thereby reducing the manufacturing cost of the semiconductor device.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 예컨대, 제어부에 전원 및 스위칭 소자를 내재시켜 자동 감광제 더미 분사 장치에 전원을 공급하거나 차단할 수 있다는 것은 당업자가 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Although a preferred embodiment of the present invention has been described so far, those skilled in the art will be able to implement in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. For example, it will be readily understood by those skilled in the art that a power supply and a switching element may be embedded in the control unit to supply or cut off power to the automatic photoresist dummy injection device. Therefore, the embodiments of the present invention described herein are to be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. Should be interpreted as being included in.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |