KR20150096888A - 포토레지스트 보울의 세정장치 및 운용방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 포토레지스트 보울의 세정방법 및 세정장치에 관한 것이다. 본 발명의 세정장치는 경화 변질된 레지스트막을 효과적으로 빠르게 실온에서 세정 가능하고, 세정액으로 사용되는 탄산에틸렌은 환경 친화성과 오존을 이용하여 재생이 가능한 장점이 있다. 또한, 본 발명의 세정장치는 다수 포토레지스트 보울의 세정시 세정액 중에 누적 되는 각종 산성 물질로 인한 세정능력 저하를 방지하기 위해다수의 여과장치를 구성하고 있다.
Description
본 발명은 탄산에틸렌(ethylene carbonate) 용액을 이용한 포토레지스트 보울의 세정장치 및 운용방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체를 생산하는 과정에서 발생하는 포토레지스트가 경화된 보울을 탄산에틸렌(ethylene carbonate) 용액을 이용하여 보울과 박리 시키고, 수십회 이상의 세정으로 인해 오염된 탄산에틸렌(ethylene carbonate) 용액을 오존을 통하여 재생할 수 있으며, 재생과정에서 발생하는 산화물을 멤브레인 분리막을 통하여 분리시키도록 하는 포토레지스트 보울의 세정장치 및 그 운용방법에 관한 것이다.
본 발명은 반도체 제조공정 중 웨이퍼의 표면에 감광액을 코팅하는 공정에서 주기적으로 세정이 필요한 포토레지스트 보울의 세정방법 및 운용방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 공정에서 주기적으로 세정이 필요한 포토레지스트 보울을 탄산에틸렌(ethylene carbonate)용액을 이용하여 세정을 행하고, 오염된 세정액을 오존을 사용하여 재생하고, 재생중에 발생하는 각종 산화물을 멤브레인 분리막을 통하여 분리시켜서, 결과적으로 탄산에틸렌(ethylene carbonate) 용액의 사용기간을 비약적으로 연장시키는 세정장치 및 운용방법에 관한 것이다.
반도체 직접회로 또는 액정 표시 소자의 미세 회로 제조 공정은 수많은 공정을 거쳐서 수행된다. 이러한 수많은 공정중에 박막의 원하는 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피(photolithography) 공정은 반도체 소자 제조에 필수적으로 요구되는 공정이다. 이와 같은 포토리소그래피(photolithography) 공정은 웨이퍼 상에 감광액(포토레지스트:Photoresist), 예컨데 감광액(포토레지스트:Photoresist)을 형성하는 도포 공정, 상기 감광액(포토레지스트:Photoresist)이 도포된 웨이퍼와 정해진 마스크를 서로 정열시킨 후 자외선과 같은 빛을 상기 마스크를 통과시켜 웨이퍼 상의 감광액(포토레지스트:Photoresist)에 조사되도록 하는 노광 공정 및 상기 노광 공정이 완료된 웨이퍼상의 감광액(포토레지스트:Photoresist)을 현상하여 원하는 패턴을 얻기위한 현상 공정으로 이루어진다. 이 중 감광액(포토레지스트: Photoresist)을 도포하는 공정은 포토리소그래피(photolithography) 공정에 있어서 가장 먼저 수행되는 공정으로 웨이퍼 전체에 감광액 두께를 균일하게 형성하는 것이 중요한 기술이다. 이러한 감광액(포토레지스트:Photoresist) 도포가 이루어지는 반도체 제조설비가 감광액(포토레지스트:Photoresist) 코팅 장치이다.
일반적으로 감광액(포토레지스트:Photoresist) 코팅 장치는 보울(bowl) 내부에 구성되는 진공 척(vacuum chuck) 상부에 웨이퍼(wafer)가 안착되면, 모터를 동작시키어서 회전축과 진공 척을 회전시키므로서 웨이퍼를 함게 회전시키고, 이때 감광액을 분사하는 구조이다. 상기 감광액이 웨이퍼상에 분사가 되면 원심력에 의해 웨이퍼 표면 전체에 얇게 퍼지게 되며, 이때, 원심력에 의해 웨이퍼를 벗어난 감광액은 보울 내부를 오염 시키게 된다. 상기의 원심력에 의해 웨이퍼를 벗어난 보울 내부의 감광액은 시간이 경과됨에 따라 경화되어 보울내부에 강력히 유착되고 파티클 발생의 우려때문에 정기적으로 보울을 세정하고 있다.
이때, 상기 보울(bowl)의 세정에는 황산 및 과산화수소의 혼합물, IPA(이소프로필알코올)나 NMP(NMethyl-pyrrolidone) 및 아세톤(acetone)등의 유기 용제등이 사용되고 있다.
그러나, 이러한 유기 용제(이하 세정액)를 이용한 세정방법은 세정액 자체의 위험성이나 유해성을 무시할 수 없을뿐더러, 세정이 끝난 세정액에는 감광액 (photoresist) 수지가 혼입되어 세정 능력이 저하되기 때문에, 세정액을 재사용하기 어려워서 폐기하여야 하며, 세정액의 폐기에 따른 환경 오염도 문제가 되고 있다.
이와 같은 문제의 해결책으로 감광액(photoresist)이 혼합된 세정액을 재생 사용하기 위하여, 오존 처리에 의한 방법이 제안되어 있다. 예를 들면, 탄산에틸렌 및 탄산프로필렌으로 이루어진 세정액을 오존 처리하고, 세정액 중의 감광액 성분만을 선택적으로 분해함으로써, 세정액을 재생 이용하는 방법이 개시되어 있다( 일본 공개 특허 공보 2003-330206호). 또한, 탄산에틸렌등으로 이루어지는 세정액은 오존 처리에 의한 분해가 거의 없고, 오존 처리에 의하여 감광액 성분만을 선택적으로 분해시킬 수 있기 때문에, 세정액이 재사용될 수 있는 프로세스를 구축할 수 있고, 이 프로세스를 실시하기 위한 방법도 몇 가지 개시 되어 있다(일본 공개 특허 공보 2003-305418호).
그러나, 오존 처리에 있어서는 모든 감광액(photoresist) 성분이 완전 분해되는 것이 아니라, 일부 개미산 등의 산화물질이 세정액 중에 남는 것으로 알려져 있고, 이와 같은 산화물질은 세정 속도를 저하시키는 것이 판명되었다.
또한, 상기와 같은 구성은 보울(bowl)의 오염 상태에 따라서는 수회 및 수십회의 세정만으로 세정액 전부를 교체해야 하는 문제점이 있고, 세정 횟수를 늘리기 위한 세정장치의 운용방법은 제대로 나타나 있지 않다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 세정방법에서 발생하는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.
본 발명의 목적의 일 측면은 탄산에틸렌으로 이루어진 세정액을 오존 처리를 통하여 재사용 가능하도록 하는 것이다.
본 발명의 목적의 다른 측면은 상기 탄산에틸렌으로 이루어진 세정액의 재생 횟수를 종래의 재생방법과 비교하여 비약적으로 향상 시키기 위함이다.
본 발명의 목적의 또 다른 측면은 상기 보울의 세정 속도를 종래의 세정방법에서 개선하여서 빠른 세정이 가능하도록 하는 것이다.
상기 과제들 중 적어도 하나의 과제를 실현하기 위한 실시 형태와 관련된 세정장치 및 운용방법은 다음과 같은 특징을 포함할 수 있다.
본 발명의 세정장치는 기본적으로 포토레지스트 보울의 세정을 행하는 세척부와, 세정액을 재생하기 위한 재생부, 세정액을 보관하는 보관부로 구성되며, 보다 자세하게는 세정부에서 오염된 세정액은 재생부로 공급되어 재생을 행하게 되며, 이때 발생하는 폐액과 신액의 공급은 보관부에서 이루어지게 된다.
이때, 상기 세정부는 포토레지스트 보울을 적재하는 카세트와, 상기 카세트와 결속되는 덮개 및 상기 카세트의 외부를 감싸는 형태로 카세트의 하부면 중앙에 결속되어 카세트에 회전 동력을 전달하는 회전축 및 상기 카세트 및 덮개와 회전축의 외부에 삽입되는 세척조로 구성되고, 상기 세정액은 탄산에틸렌을 사용 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 카세트를 회전 시키기 위하여 회전축 하부 외측면의 중앙에 위치하는 축은 모터와 연결되는 구조이며, 덮개가 에어 실린더등을 이용하여 덮개와 결속된 카세트 같이 하강시키면, 회전축의 내측 상부 중앙의 돌기가 카세트의 하부 외측 중앙의 홈에 결속 되는 구조이어야 한다.
그리고, 상기 세척조의 하부 외측면에는 오염된 세정액이 재생부의 송액 펌프로 연결되며, 세척조의 측면 외부에는 재생부에서 재생이 완료된 세정액이 유입되는 유입구를 구성하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 재생부의 송액 펌프는 세척조 내부의 새정액을 강한 흡인력으로 일차 여과기로 보내는 역활을 하며, 일차 여과기에서 배출되는 여과액은 다시 세척조 내부로 공급되게 되며, 상기 일차 여과기에서 배출되는 농축액은 이차 여과기로 보내진 후, 여과액은 세척조 내부로 곱급되고, 농축액은 보관부의 폐액 탱크로 저장되는 구조이어야 한다.
이때, 상기 일차 여과기 및 이차 여과기는 세정액 중에 용존하는 산화물을 여과하는 목적으로 사용되며, 본 발명에서는 RO(역삼투압) 멤브레인으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 일차 여과기에서 배출되는 농축액을 이차 여과기에서 다시금 여과를 진행하여서 배출되는 농축액을 최소한으로 저감시키는 구조를 특징으로 한다.
그리고, 상기 재생부에는 오존 발생기가 구비되어야 하며, 오존 발생기는 수십회 세정으로 오염된 세정액을 오존을 이용하여 재생하는 목적으로 운용되며, 오존으로 상기 세정액을 재생시 발생되는 오존가스는, 상기 세척부의 오존킬러를 통해 제거되는 구조인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 보관부의 신액탱크는, 세척조의 수위센서의 신호를 받는 구조이며, 세척조의 수위가 감소되면 밸브가 열리고, 수위가 정상 범주로 돌아오면 밸브가 닫히는 구성이어야 하며, 상기 신액탱크 내부의 세정액의 공급은 송액펌프의 흡인력을 공유하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 보관부의 폐액탱크는, 이차 여과기에서 배출되는 농축액이 보관 되는 용도로 사용되는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 세척조에서 포토레지스트 보울을 빠르게 세정할 수 있으며, 또한 세정액 자체의 안정성 확보로, 외주 세정에서 발생하는 지출을 감소 시킬수 있으며, 감광액 코팅장치와 동일한 공간에서 세정장치를 운용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 종래의 세정장치에서 우려하던 세정액 자체의 유해성 및 위험성을 해결할 수 있다.
그리고 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 세정이 끝난 오염된 세정액을 여과막의 수명만큼 사용할 수 있기때문에, 폐액 배출을 대폭 감소 시킬수 있다.
도1은 본 발명에 따른 세정장치 및 운용방법의 구성도이다.
도2는 본 발명에 따른 세정장치 및 운용방법에 따른 세척조의 절반 측단면도면이다.
도2는 본 발명에 따른 세정장치 및 운용방법에 따른 세척조의 절반 측단면도면이다.
상기와 같은 본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 세정장치에 대하여 보다 상세하게 설명 하도록 하겠다.
이하, 설명되는 실시예들은 본 발명의 기술적인 특징을 이해시키기에 가장 적합한 실시예들을 기초로 하여 설명될 것이며, 설명되는 실시예들에 의해 본 발명의 기술적인 특징이 제한되는 것이 아니라, 이하, 설명되는 실시예들과 같이 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 예시하는 것이다. 따라서, 본 발명은 아래 설명된 실시예들을 통해 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하며, 이러한 변형 실시예는 본 발명의 기술 범위 내에 속한다 할 것이다. 그리고, 이하, 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 기재된 부호에 있어서, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.
본 발명과 관련된 실시예들은 기본적으로 세척부에서 오염된 포트레지스트 보울을 탄산에틸렌(ethylene carbonate)이 주요 성분인 세정액으로 세정하고, 수십회 세정으로 오염된 세정액을 오존을 발생시켜 재생시키며, 오존에 의한 세정액의 재생에서 생성되는 각종 산화 물질을 여과기를 통해서 걸러내는 세정장치를 만드는 것을 기초로 한다.
도 1에서 도시된바와 같이 본 발명에 따른 세정장치는 장치의 내부로 세척부 (1) 및 재생부(11)와 보관부(21)로 구성될 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 세척부(1)는 세척이 이루어지는 세척조(9)와 세척조와 결속되는 회전축(7)이 설치된다.
또한, 도 2에서 도시된바와 같이 상기 회전축(7)의 하부 외측면 중앙의 돌출 부위는 모터(8)와 밸트등을 설치하여 동력을 공급받는 구조이다.
이때, 상기 회전축(7)은 카셋트(6)의 하부 외측면 중앙의 홈에 결속되는 구조이며, 도 2에서 도시된 바와 같이 회전축(7) 상부 내측면 중앙은 카셋트(6)의 하부와 결속되기 위하여 돌기 형태로 돋아 있는 구조이어야 한다.
또한, 상기 덮개(5)는 도 2에서 도시된바와 같이 세척조(9)를 밀폐시키는 구조이어야 하며, 덮개(5)의 승강 수단으로는 외측면에 실린더(10)가 장착 되어 상하로 승하강이 가능하게 구성된다.
이때, 상기 실린더(10)는 도 2에서 도시된바와 같이 덮개(5)와 세척조(9)의 외측면에 고정 설치되는 구조이어야 한다.
또한, 상기 덮개(5)는 포토레지스트 보울이 적재되는 카셋트(6)의 중심축과 결속되는 구조이며, 덮개(5)가 상하로 승하강할때 카셋트(6)도 같이 상하로 승하강하는 구조이어야 한다.
한편, 세척조(9)의 외측면에는 세정액의 수위를 측정하는 수위센서(4)가 설치 되고, 덮개(5)의 상부 외측면에는 세정액을 재생할때 발생되는 오존가스 및 각종가스를 배출하기 위한 유기배기(3)라인이 설치되어야 한다.
이때, 상기 유기배기(3)라인의 사이에는 배출되는 오존가스를 환경기준치 이하로 제거하기 위한 오존킬러(2)가 설치된다.
다음, 상기 재생부(11)는 도 1에서 도시된바와 같이 오존 발생기(12) 및 송액 펌프(13)와 일차 여과기(14) 및 이차 여과기(15)로 구성된다.
이때, 상기 오존 발생기(12)의 오존공급 배관은 세척조(9)의 내부로 취부되는 구조이어야 하며, 세척조(9) 내부의 오염된 세정액을 재생하는 목적으로 설치된다.
또한, 상기 송액 펌프(13)는 오염된 세척조(9) 내부의 세정액을 일차 여과기 (14)와 이차 여과기(15)로 압송하는 목적으로 설치되며, 오존 발생기(12)의 오존공급으로 세정액의 재생이 완료된 후 즉시 작동되도록 운용된다.
이때, 상기 일차 여과기(14) 및 이차 여과기(15)의 배출구는 농축액 배출구와 여과액 배출구로 이루어지며, 농축액 배출구로는 세정액의 재생에서 생성되는 각종 산화물을 포함하는 폐액이 배출되는 구조이다.
즉, 수십회의 세정으로 세척조(9) 내부의 세정액이 오염되면 오존 발생기(12)가 가동되어 세정액을 재생하고, 재생중에 발생하는 오존가스 및 각종 가스는 유기배기(3) 라인을 통해서 배출되며, 환경에 유해한 오존가스는 유기배기(3)라인 내부에 설치되는 오존킬러(2)를 통해서 환경기준치 이하로 제거 되도록 운용되며, 세정액을 오존을 발생하여 재생할때 생성되는 세정액 내부의 각종 산화물은 송액 펌프(13)를 통해서 일차 여과기(14) 및 이차 여과기(15)에 압송 공급 되며, 역삼투압(RO)방식의 여과기는 세정액 중의 탄산에틸렌 성분과 산화물질을 여과하는 역활을 하게 된다.
이때, 상기 일차 여과기(14)의 농축액 배출구로 배출된 세정액은 이차 여과기(15)로 공급 되며, 상기 일차 여과기에서(14)에서 여과 못한 세정액 중의 산화물을 다시금 여과하는 역활을 하게 된다.
다음, 상기 보관부(21)는 도 1에서 도시된바와 같이 신액 탱크(22) 및 폐액 탱크(23)와 밸브(24)로 구성 된다.
이때, 상기 신액 탱크(22)는 세척조(9)에 세정액을 공급하는 목적으로 설치되며, 수위센서(4)에서 저(低)수위로 인한 알람이 발생하였을 경우 밸브(24)가 열리고, 정상수위로 복귀할때까지 세척조(9)에 세정액을 공급 하는 구성이다.
또한, 상기 폐액 탱크(23)는 이차 여과기(15)에서 배출되는 산화물을 저장하는 목적으로 설치 되는 구성으로 운용된다.
즉, 종래에는 단순히 탄산에틸렌(ethylene carbonate)을 주로한 용액으로 포트레지스트 보울을 세정하고, 세정력이 저하된 오염된 세정액을 오존으로 재생하며 재사용 하였으나, 수차례 오존재생으로 인하여 세정액 중에 각종 산화물이 생성되었으며, 이 산화물은 세정액의 세정력 저하를 초래 하기때문에 세정액을 주기적으로 교체 해야 했던거에 비해, 본 발명에서는 세정력 저하를 초래하는 각종 산화물을 역삼투압(RO) 여과막을 이용하여 농축액과 여과액으로 분리하기 때문에 세정액을 전부 교체할 필요없이 폐액으로 배출되는 각종 산화물과 소량의 탄산에틸렌 (ethylene carbonate)용액을 폐액처리하는 구조이다.
다음으로, 본 발명의 세정장치와 종래의 세정방법에 따른 산화물의 누적량을 비교하기 위하여 표 1에 나타 내었으며, 비교를 위한 포토레지스트 용액으로는 도쿄오우카사(社)의 OFPR-800을 8인치 웨이퍼에 도포 하고, 실온(약20℃)에서 약 5시간 방치하였다.
| 구분 | 오존 처리 전 [wt%] |
오존 처리 후 [wt%] |
여과 처리 후 [wt%] |
| 레지스트 | 3.15 | 0.23 | 0 |
| 포름산[formic acid] | 0 | 0.43 | 0.01 |
| 아세트산[acetic acid] | 0 | 0.24 | 0 |
탄산에틸렌(ethylene carbonate) 세정액에 상기 웨이퍼를 담그면 3.15wt%의 레지스트 성분이 세정액 중에 존재하게 되고, 이 세정액을 오존 처리 하면 상기 표 1에서 나타낸바와 같이 레지스트 성분은 감소 하나 포름산 및 아세트산이 생성 되는것을 확인할 수 있다.
또한, 상기 오존 처리 한 세정액을 여과 처리 하면 세정액 중에 존재하는 레지스트 성분 및 각종 산화물이 제거 되는것을 확인할 수 있다.
1:세척부
2:오존킬러
3:유기배기 4:수위센서
5:덮개 6:카셋트
7:회전축 8:모터
9:세척조 10:실린더
11:재생부 12:오존 발생기
13:송액 펌프 14:일차 여과기
15:이차 여과기 21:보관부
22:신액 탱크 23:폐액 탱크
24:밸브
3:유기배기 4:수위센서
5:덮개 6:카셋트
7:회전축 8:모터
9:세척조 10:실린더
11:재생부 12:오존 발생기
13:송액 펌프 14:일차 여과기
15:이차 여과기 21:보관부
22:신액 탱크 23:폐액 탱크
24:밸브
Claims (3)
- 세정액을 포토레지스트 보울에 접촉시켜 경화된 유기 레지스트 물질을 제거한 후에, 오염된 세정액을 오존처리와 여과처리 함으로써 재사용이 가능하게 하고, 포토레지스트 보울의 세정속도를 향상시키기 위해서 카셋트(6)가 회전하는 포토레지스트 보울의 세정장치 및 운용방법.
- 세정액의 신액과 폐액을 저장하는 보관부(21)와 포토레지스트 보울을 세정하는 세척부(1)및 오염된 세정액을 재생하는 재생부(11)로 구성되는 세정장치 및 운용방법.
- 제2항에 있어서, 재생부(11)의 일차 여과기(14) 및 이차 여과기(15)는 역삼투압(RO) 방식의 멤브레인으로 이루어지는 세정장치 및 운용방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140017723A KR20150096888A (ko) | 2014-02-17 | 2014-02-17 | 포토레지스트 보울의 세정장치 및 운용방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140017723A KR20150096888A (ko) | 2014-02-17 | 2014-02-17 | 포토레지스트 보울의 세정장치 및 운용방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150096888A true KR20150096888A (ko) | 2015-08-26 |
Family
ID=54058995
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20150096888A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017218165A1 (en) * | 2016-06-14 | 2017-12-21 | Applied Materials, Inc. | Liquid filtering in removing photoresist from a wafer |
-
2014
- 2014-02-17 KR KR1020140017723A patent/KR20150096888A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2017218165A1 (en) * | 2016-06-14 | 2017-12-21 | Applied Materials, Inc. | Liquid filtering in removing photoresist from a wafer |
| CN109219864A (zh) * | 2016-06-14 | 2019-01-15 | 应用材料公司 | 从晶片移除光刻胶的液体过滤 |
| KR20190008430A (ko) * | 2016-06-14 | 2019-01-23 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 웨이퍼로부터 포토레지스트를 제거할 때의 액체 필터링 |
| US10191379B2 (en) | 2016-06-14 | 2019-01-29 | Applied Materials, Inc. | Removing photoresist from a wafer |
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