KR20070045738A - 반도체 소자 제조장비에서의 디스펜싱 노즐 포지션검출장치 - Google Patents

Abstract

포토레지스트 등과 같은 케미컬 용액을 디스펜싱할 경우에 케미컬 용액이 웨이퍼의 중심점에서부터 정확히 디스펜싱되도록 할 수 있는 반도체 제조장비에서의 디스펜싱 노즐 포지션 검출장치가 개시되어 있다. 그러한 디스펜싱 노즐 포지션 검출장치는, 서로 이격 설치되며 웨이퍼 중심점을 향해 일정 주파수의 빔을 각기 발생하는 제1,2 발광센서와; 상기 제1,2 발광센서에 대향적으로 각기 설치되며 상기 디스펜싱 노즐이 상기 웨이퍼 중심점의 수직 상부에 존재할 때 제1 논리 상태의 제1,2 정위치 신호를 생성하는 제1,2 수광센서와; 상기 제1,2 수광센서로부터 상기 제1,2 정위치 신호를 수신하고 그의 논리상태가 제1 논리 상태와는 반대인 제2 논리 상태로 수신되는 경우에 디스펜싱 개시신호가 발생되더라도 인터록 신호를 생성하는 위치 검출 모니터링부를 구비함에 의해, 디스펜싱 노즐 포지션의 정위치 또는 오위치가 정확하게 검출되므로 케미컬 용액의 디스펜싱이 웨이퍼의 중심에서부터 이루어질 수 있다.

반도체 제조장비, 케미컬 용액 , 포토레지스트, 디스펜싱 노즐 포지션

Description

반도체 소자 제조장비에서의 디스펜싱 노즐 포지션 검출장치 {Apparatus for detecting position of dispensing nozzle in semiconductor device fabricating equipment}

도 1은 통상적인 스핀 코팅장비에서 디스펜싱 노즐 포지션의 오위치 상태를 보여주는 개략적 도면

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 디스펜싱 노즐 포지션의 검출원리를 보여주는 도면

도 3은 도 2의 검출원리에 따라 구현된 센서들에 의해 센터 포지션이 검출되는 예를 나타내는 도면

도 4는 도 3에 따라 발생되는 제1,2 정위치 신호와 장비에서 제공되는 디스펜싱 개시신호의 타이밍 관계를 보여주는 타이밍도

도 5는 도 4의 신호들을 받아 인터록 신호인 설비 제어신호를 생성하는 위치 검출 모니터링부로서의 비교 제어부를 나타내는 블록도

본 발명은 반도체 소자의 제조를 위한 반도체 제조장비에 관한 것으로, 특히 반도체 소자 제조장비에서의 디스펜싱 노즐 포지션 검출장치에 관한 것이다.

근래에 퍼스널 컴퓨터, DMB 폰, 휴대용 무선 단말기 등과 같은 정보처리 장치의 급속한 발전에 따라 정보처리 장치의 메모리 부품으로서 채용되는 반도체 소자도 고속 동작화 및 대용량화되는 추세이다. 이에 따라 반도체 장치를 제조하기 위한 제조장비도 반도체 장치의 집적도, 동작속도, 및 신뢰도를 향상시키는 방향으로 눈부시게 진보되고 있다.

널리 알려진 바로서, 반도체 소자의 제조공정의 하나로서, 포토리소그래피 스텝은 다음의 단계들로 이루어져 있다. 즉, 반도체 웨이퍼의 표면상에 포토레지스트 등과 같은 감광막을 형성하기 위한 감광막 코팅 처리(treatment)단계와, 감광막이 형성된 웨이퍼에 마스크 또는 레티클을 위치시켜 노광을 행하는 노광처리 단계와, 상기 감광막을 노광된 부분과 노광되지 않은 부분으로 구별되게 패터닝 하기 위한 현상 처리단계와, 그리고 상기 현상된 패턴을 식각마스크로 하여 노출된 막질을 식각하는 식각 처리단계로 나뉘어진다.

이와 같이 화학적 반응을 이용하는 포토리소그래피 공정에서 레지스트 코팅처리는 포토레지스트 등과 같은 감광막 코팅액을 상기 웨이퍼의 표면에 스핀 코팅법으로 코팅하는 것에 의해 주로 달성된다. 상기 코팅액(케미컬 용액)은 코팅액 디스차아지 장치의 노즐을 통해 상기 웨이퍼에 공급되는데, 코팅액 디스차아지 장치의 공지된 예는 키타노 외 다수(kitano et al.)에게 허여된 미합중국 특허 제 5,968,268호에 개시된 바 있다.

상기 특허에 개시된 바와 같은 장비 특히, 스핀 코팅법에 의해 케미컬 용액을 도포하는 스핀코터 장비에서, 케미컬 노즐은 케미컬 용액을 웨이퍼 상에 최종적으로 디스펜싱하는 분사 부품이다.

즉, 공급 펌프의 펌핑동작에 의해 코팅액 저장부내에 저장된 코팅액이 출력 연결관을 통해 펌핑아웃되면, 이는 디스차징 펌프에 의해 디스차아징되어 구동밸브부가 오픈될 때 출력 연결관의 일단에 설치된 케미컬 분사 노즐을 통해 일정한 압력을 가진 채로 방출(디스차아징)된다. 웨이퍼 스테이지에 흡착된 웨이퍼의 상부에 방출되는 코팅액은 상기 웨이퍼 스테이지가 회전함 따라 발생되는 원심력에 의해 웨이퍼의 가장자리로 퍼져나간다.

종래에는 상기한 바와 같은 기능을 하는 분사 노즐이 웨이퍼의 중심점에 위치되지 않았을 때에도 케미컬 용액이 분사되는 경우가 있었으므로 도 1에서 보여지는 바와 같이 코팅 불량이 초래되는 일이 빈번하였다.

도 1은 통상적인 스핀 코팅장비에서 디스펜싱 노즐 포지션의 오위치 상태를 보여주는 개략적 도면이다. 도 1을 참조하면, 웨이퍼(WF)의 중심점(CP)에서 벗어나 위치된 디스펜싱 노즐(100)의 노즐 팁(102)에서 케미컬 용액이 디스펜싱 되어 참조부호 110에서 보여지는 바와 같은 코팅불량이 발생한 것이 보여진다.

이와 같이 디스펜싱 노즐(100)이 웨이퍼의 중심점(CP)에 위치된 상태에서 케미컬 용액이 디스펜싱되어야 하는데 각종 제어 및 동작상의 문제로 인하여 상기 웨이퍼의 중심점에서 벗어나서 케미컬 용액이 디스펜싱되면 웨이퍼의 중심 부위에는 코팅막 두께 불량이 발생될 수 있다. 즉, 보다 구체적으로, 웨이퍼를 회전시켜 케미컬을 도포하는 스핀 코팅 방식에서 웨이퍼의 중심점에서 벗어난 상태로 케미컬 용액 분사가 일어날 경우 웨이퍼의 중심 부위에는 케미컬 용액이 도포되지 않아 케미컬 도포불량이 심각하게 발생될 수 있는 것이다.

상기한 바와 같이, 종래에는 디스펜싱 노즐 포지션이 웨이퍼의 중심 점에 존재하는 지가 정확히 검출되거나 제어되기 어려웠으므로 감광막을 이루게 되는 케미컬 용액의 코팅불량이 발생되는 문제점이 빈번히 있어왔다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 반도체 제조장비를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 디스펜싱 노즐 포지션이 웨이퍼의 중심점에 존재되는 지의 유무를 정확히 검출할 수 있는 반도체 소자 제조장비에서의 디스펜싱 노즐 포지션 검출장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 웨이퍼의 코팅 불량을 방지 또는 최소화할 수 있는 반도체 소자 제조장비에서의 디스펜싱 노즐 포지션 검출장를 제공함에 있다.

상기한 본 발명의 목적들 가운데 일부의 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 구체화(embodiment)에 따라, 케미컬 용액 디스펜싱 노즐의 센터 포지션을 검출하기 위한 디스펜싱 노즐 포지션 검출장치는:

서로 이격 설치되며 웨이퍼 중심점을 향해 일정 주파수의 빔을 각기 발생하 는 제1,2 발광센서와;

상기 제1,2 발광센서에 대향적으로 각기 설치되며 상기 디스펜싱 노즐이 상기 웨이퍼 중심점의 수직 상부에 존재할 때 제1 논리 상태의 제1,2 정위치 신호를 생성하는 제1,2 수광센서와;

상기 제1,2 수광센서로부터 상기 제1,2 정위치 신호를 수신하고 그의 논리상태가 제1 논리 상태와는 반대인 제2 논리 상태로 수신되는 경우에 인터록 신호를 생성하는 위치 검출 모니터링부를 구비함을 특징으로 한다.

여기서, 상기 디스펜싱 노즐 포지션 검출장치는 포토레지스트 액을 스핀 코팅하는 스핀 코터 장비에 적용될 수 있으며, 상기 인터록 신호에 의해 포토레지스트 액의 디스펜싱 동작이 금지될 수 있다.

또한, 상기 인터록 신호에 응답하여 상기 디스펜싱 노즐이 상기 웨이퍼 중심점의 수직 상부에 존재하고 있지 않다는 것을 가리키는 포지션 에러를 문자로 디스플레이하는 디스플레이부가 더 구비될 수 있으며,

상기 위치 검출 모니터링부에 연결되며 상기 인터록 신호의 발생시 사운드 알람을 발생하는 알람부가 더 구비될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예적 구성에 따르면, 디스펜싱 노즐 포지션의 정위치 또는 오위치가 정확하게 검출되므로, 케미컬 용액의 디스펜싱이 웨이퍼의 중심에서부터 이루어질 수 있어 코팅 불량이 원천적으로 방지 또는 최소화되어진다.

이하에서는 본 발명에 따라, 반도체 소자 제조장비에서의 디스펜싱 노즐 포지션 검출장치에 관한 바람직한 실시예가 첨부된 도면들을 참조로 설명될 것이다. 비록 다른 도면에 각기 표시되어 있더라도 동일 또는 유사한 기능을 가지는 구성요소들은 동일 또는 유사한 참조부호로서 라벨링된다. 이하의 실시예에서 많은 특정 상세들이 도면을 따라 예를 들어 설명되고 있지만, 이는 본 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 이해를 돕기 위한 의도 이외에는 다른 의도 없이 설명되었음을 주목(note)하여야 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 디스펜싱 노즐 포지션의 검출원리를 보여주는 도면이다. 본 발명에서의 검출원리는 발광센서와 수광센서를 페어로 설치하고 빛의 직진성을 이용하여 웨이퍼의 중심점(2)의 상부에 디스펜싱 노즐이 정확히 위치되었나를 검출하는 것이다. 이에 따라 케미컬 디스펜스를 실행하는 코팅 유닛에 빔 센서 발광부(200,201)와 수광부(204,206)를 2개소 각기 설치한 후, 케미컬 디스펜스가 웨이퍼 중심점에서만 이루어질 수 있도록 수광부의 출력 신호의 상태를 판단하여 디스펜싱의 유무가 결정된다.

보다 구체적으로 도 3에서와 같이 빔 센서의 위치를 웨이퍼의 중심점(2)을 중심으로 교차시켜 두고 케미컬 디스펜스 노즐(100)이 웨이퍼 중심점에 이동된 후 디스펜싱 개시신호가 감지되면 빔 센서의 수광부 2개소에서 이를 검출하는 방식을 취하고 있는 것이다.

도 3은 도 2의 검출원리에 따라 구현된 센서들에 의해 센터 포지션이 검출되 는 예를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 서로 이격 설치되며 웨이퍼 중심점을 향해 일정 주파수의 빔을 각기 발생하는 제1,2 발광센서(200,201)와, 상기 제1,2 발광센서(200,201)에 대향적으로 각기 설치되며 상기 디스펜싱 노즐이 상기 웨이퍼 중심점의 수직 상부에 존재할 때 제1 논리 상태의 제1,2 정위치 신호를 생성하는 제1,2 수광센서(204,206)가 웨이퍼(WF)의 중심점(2)에서 연장되어 설치된 것이 보여진다. 상기 센서들의 설치에 따라 2 경로의 빛은 상기 중심점(2)에서 서로 교차되는 상태에 있다. 상기 제1,2 수광센서(204,206)의 출력은 도 3에서는 보여지지 않지만 도 5의 비교 제어부(50)에 제공된다.

도 4는 도 3에 따라 발생되는 제1,2 정위치 신호(SENSOR 출력 1, SENSOR 출력 2)와 장비에서 제공되는 디스펜싱 개시신호(DISPENSE SIGNAL)의 타이밍 관계를 보여주는 타이밍도이다. 상기 디스펜싱 개시신호(DISPENSE SIGNAL)는 스핀 코터 등과 같은 디스펜싱 장비에서 노즐 개폐를 담당하는 구동 밸브로 제공되는 신호이다. 통상적으로 상기 신호가 발생되면 상기 노즐(100)의 노즐 팁(102)으로부터 케미컬 용액이 분사된다. 그러나 본 발명의 실시예의 경우에는 상기 디스펜싱 개시신호(DISPENSE SIGNAL)가 들어온 상태에서 상기 제1,2 정위치 신호(SENSOR 출력 1, SENSOR 출력 2)가 하이 상태로 생성되어야 케미컬 용액이 분사되어지도록 설정되어 있다. 결국, 도 4의 타임 구간(T2)에서 3개의 신호가 모두 하이상태로 되어야 포토레지스트 용액의 디스차아지가 일어나게 되는 것이다.

도 5는 도 4의 신호들을 받아 인터록 신호인 설비 제어신호를 생성하는 위치 검출 모니터링부로서의 비교 제어부(50)를 나타내는 블록도이다. 상기 위치 검출 모니터링부(50)는 상기 제1,2 수광센서로부터 상기 제1,2 정위치 신호를 수신하고 그의 논리상태가 제1 논리 상태와는 반대인 제2 논리 상태로 수신되는 경우에 인터록 신호를 생성하는 역할을 한다.

도 3 및 도 5에 도시된 바와 같은 상기 디스펜싱 노즐 포지션 검출장치는 포토레지스트 액을 스핀 코팅하는 스핀 코터 장비에 적용될 수 있으며, 상기 인터록 신호에 의해 포토레지스트 액의 디스펜싱 동작이 금지될 수 있다.

또한, 상기 인터록 신호에 응답하여 상기 디스펜싱 노즐이 상기 웨이퍼 중심점의 수직 상부에 존재하고 있지 않다는 것을 가리키는 포지션 에러를 문자로 디스플레이하는 디스플레이부가 도 5의 블록에 더 구비될 수 있으며, 상기 위치 검출 모니터링부에 연결되며 상기 인터록 신호의 발생시 사운드 알람을 발생하는 알람부가 더 구비될 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 케미컬 노즐(100)이 웨이퍼의 중심점(2)에 정상적으로 위치하고 있으면 빔 센서 수광부(204,206)는 빔을 검출하지 못하게 되고 2개소 검출이 되지 않을 경우에 제1,2 정위치 신호(SENSOR 출력 1, SENSOR 출력 2)가 각기 하이레벨로서 들어오므로 도 5의 비교 제어부(50)에서 이를 정상으로 인식하여 프로세스를 진행시킨다. 따라서, 이 경우에 상기 설비 제어신호는 노즐을 개방하는 신호로서 기능한다.

한편, 만약 빔 센서 2개소 중 적어도 1개소에서 빔이 인식되면 케미컬 노즐(100)은 웨이퍼의 중심점(2)에 위치되지 않은 것으로 판단된다. 이 때 제1,2 정위 치 신호(SENSOR 출력 1, SENSOR 출력 2)중 하나는 로우 레벨로서 출력된다. 따라서, 이 경우에 상기 설비 제어 신호는 인터록 신호가 되며, 이 인터록 신호에 의해 코팅액의 분사가 금지되고 설비의 프로세스가 스탑된다.

정상인 경우에 상기 코팅액의 디스차아지 동작이 시작된 시점부터 내부의 콘트롤러는 내부의 타이머 또는 워치독(watch dog) 프로그램을 구동하여 타임 카운팅을 실시한다. 미리 설정된 타임이 경과하면, 상기 웨이퍼(WF)의 상부에 적당한 량의 코팅액이 디스차아지되어 진다.

한편, 상기 인터록 신호에 응답하여 상기 디스펜싱 노즐이 상기 웨이퍼 중심점의 수직 상부에 존재하고 있지 않다는 것을 가리키는 포지션 에러가 문자로 디스플레이될 수 있다. 또한, 상기 인터록 신호의 발생시 사운드 알람이 발생되도록 할 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 센서들의 설치 위치나 개수 그리고 세부적 동작 제어를 본 발명의 기술적 사상을 벗어남이 없이 다양한 형태로 변경할 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같이, 디스펜싱 노즐 포지션 검출장치에 따르면, 디스펜싱 개시신호가 발생되더라도 인터록 신호를 생성하는 위치 검출 모니터링부를 구비하므로, 디스펜싱 노즐 포지션의 정위치 또는 오위치가 정확하게 검출되는 효과가 있다. 이에 따라, 케미컬 용액의 디스펜싱이 웨이퍼의 중심에서부터 이루어질 수 있어 코팅 불량이 원천적으로 방지되어지는 장점이 있다.

Claims (6)

1. 케미컬 용액 디스펜싱 노즐의 센터 포지션을 검출하기 위한 디스펜싱 노즐 포지션 검출장치에 있어서:

   서로 이격 설치되며 웨이퍼 중심점을 향해 일정 주파수의 빔을 각기 발생하는 제1,2 발광센서와;

   상기 제1,2 발광센서에 대향적으로 각기 설치되며 상기 디스펜싱 노즐이 상기 웨이퍼 중심점의 수직 상부에 존재할 때 제1 논리 상태의 제1,2 정위치 신호를 생성하는 제1,2 수광센서와;

   상기 제1,2 수광센서로부터 상기 제1,2 정위치 신호를 수신하고 그의 논리상태가 제1 논리 상태와는 반대인 제2 논리 상태로 수신되는 경우에 디스펜싱 개시신호가 발생되더라도 인터록 신호를 생성하는 위치 검출 모니터링부를 구비함을 특징으로 하는 디스펜싱 노즐 포지션 검출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 디스펜싱 노즐 포지션 검출장치는 포토레지스트 액을 스핀 코팅하는 스핀 코터 장비에 적용됨을 특징으로 하는 디스펜싱 노즐 포지션 검출장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 인터록 신호에 의해 상기 스핀 코터 장비의 포토레지스트 액의 디스펜싱 동작이 금지됨을 특징으로 하는 디스펜싱 노즐 포지션 검출장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 인터록 신호에 응답하여 상기 디스펜싱 노즐이 상기 웨이퍼 중심점의 수직 상부에 존재하고 있지 않다는 것을 가리키는 포지션 에러를 문자로 디스플레이하는 디스플레이부를 더 구비함을 특징으로 하는 디스펜싱 노즐 포지션 검출장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 위치 검출 모니터링부에 연결되어 상기 인터록 신호의 발생시 사운드 알람을 발생하는 알람부를 더 구비함을 특징으로 하는 디스펜싱 노즐 포지션 검출장치.
6. 케미컬 용액 디스펜싱 노즐의 센터 포지션을 검출하기 위한 디스펜싱 노즐 포지션 검출방법에 있어서:

   서로 이격된 곳에서 웨이퍼 중심점을 향해 일정 주파수의 빔을 각기 발생하는 단계와;

   상기 일정 주파수의 빔을 대향 방향에서 각기 받을 때 상기 디스펜싱 노즐이 상기 웨이퍼 중심점의 수직 상부에 존재하여 상기 빔이 가려져 수신되지 않으면 제1 논리 상태의 제1,2 정위치 신호를 생성하는 단계와;

   상기 제1,2 정위치 신호의 논리 상태가 상기 제1 논리 상태와는 반대인 제2 논리 상태로 수신되는 경우에 디스펜싱 개시신호가 발생되더라도 인터록 신호를 생성하는 단계를 구비함을 특징으로 하는 디스펜싱 노즐 포지션 검출방법.

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