KR20040095077A - 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현상액의 소모량이 줄어드는 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치를 개시한다. 개시된 본 발명은, 반도체 웨이퍼를 장착하는 척; 상기 척에 장착된 웨이퍼에 현상액을 토출하는 현상액 공급 노즐; 상기 척에 장착된 웨이퍼의 외곽을 둘러싸는 보울; 및 상기 척에 장착된 웨이퍼에 닿지 않은 채로 상기 현상액 공급 노즐로부터 토출되는 현상액의 흐름을 상기 보울의 외부로 유도하는 소정의 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하면, 실제적으로 웨이퍼 면에 토출되지 않고 버려지는 현상액을 모아 재활용할 수 있게 되어 현상액 소모량을 줄일 수 있고 이에 따라 반도체 소자의 제조 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치{DEVELOPER OF SEMICONDUCTOR WAFER}

본 발명은 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 현상액 소모량을 절감하여 공정 비용을 줄일 수 있는 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치에 관한 것이다.

반도체 소자의 제조 공정에 있어서 포토리소그래피(Photolithography) 공정은 웨이퍼 면에 특정한 패턴을 형성하기 위한 공정을 말한다. 포토리소그래피 공정은 웨이퍼 면에 포토레지스(Photoresist)를 도포하여 포토레지스트막을 형성하는 포토레지스트 도포 공정과, 웨이퍼 면의 포토레지스트막을 빛에 노출시키는 노광 공정과, 빛에 노출된 포토레지스트막에 대해서 현상을 실행하는 현상 공정 등이 포함되는데, 이러한 포토리소그래피 공정에 의해 웨이퍼 면에는 원하는 특정한 회로 패턴이 형성된다.

도 1을 참조하여, 종래 기술에 따른 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치에 의해 척(10;Chuck)에 장착된 반도체 웨이퍼(20) 면에 현상액이 공급되어 현상 공정이 수행된다. 여기서, 현상액의 방사를 차단하는 보울(30;Bowl)이 웨이퍼(20)의 외곽을 둘러싸도록 구비되어 있다.

도 2를 참조하여, 현상액의 웨이퍼로의 공급은 일반적으로 웨이퍼(20)의 직경보다 길고 또한 그 길이 방향에 따라서 수개의 공급구를 갖는 현상액 공급 노즐(40)이 웨이퍼(20) 면에 현상액(50)을 토출하면서 웨이퍼(20)의 일단에서 타단까지 이동하면서 웨이퍼(20) 면 전체에 현상액(50)을 공급한다. 그리고, 웨이퍼(20) 면에 현상액막(50)이 형성되면 그 상태에서 일정시간 정지하여 웨이퍼(20)의 현상이 실행된다. 예를 들어, 웨이퍼 면에서는 노광에 의해 노광부의 포토레지스트막과 현상액이 화학반응하고, 화학반응에 의해 노광부가 용해됨으로써 웨이퍼의 현상이 진행된다.

그런데, 종래 기술에 따른 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

다시 도 1을 참조하여, 종래 기술에 있어서 현상액은 현상액 공급 노즐로부터 웨이퍼(20) 면으로 방사되는데 웨이퍼(20)에 직접 닿도록 낙하하는 것(실선 화살표) 뿐만 아니라 웨이퍼(20) 면에 직접 닿지 아니하고 보울(30)의 바닥면을 향해 낙하하는 것(점선 화살표)도 있다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(20)에 현상액이 뿌려지는 부분(A) 이외에 웨이퍼(20)에 닿지 않고 버려지는 부분(B)이 발생하는 것이 필연적이었다. 따라서, 실제적으로 웨이퍼 면에 토출되지 아니하고 버려지는 현상액량이 많아 현상액의 소모량이 늘고 이로 인해 반도체 소자의 제조 비용이 늘어나는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 상기한 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 실질적으로 사용되지 아니하고 버려지는 현상액을 모아 재활용할 수 있는 수단을 구비함으로써 현상액 소모량을 절감하여 공정 비용을 줄일 수 있는 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치를 설명하기 위한 단면도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치에 있어서 현상액 토출을 설명하기 위한 사시도이다.

도 3은 종래 기술에 따른 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치에 있어서 현상액 소모를 설명하기 위한 평면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치를 설명하기 위한 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치에 있어서 원추대형 유도수단을 설명하기 위한 사시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치에 있어서 원추대형 유도수단을 설명하기 위한 평면 및 정면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100; 척 200; 웨이퍼

300; 보울 400; 현상액 공급 노즐

500; 원추대형 유도수단

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치는 버려지는 현상액을 모을 수 있도록 보울내에 고리 모양의 원추대형 유도수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 반도체 웨이퍼를 장착하는 척; 상기 척에 장착된 웨이퍼에 현상액을 토출하는 현상액 공급 노즐; 상기 척에 장착된 웨이퍼의 외곽을 둘러싸는 보울; 및 상기 척에 장착된 웨이퍼에 닿지 않은 채로 상기 현상액 공급 노즐로부터 토출되는 현상액의 흐름을 상기 보울의 외부로 유도하는 소정의 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 유도수단은 상기 보울 내에 구비되어 있으며, 원추대형인 것을 특징으로 한다.

상기 유도수단은 그 최상부가 상기 웨이퍼의 장착 높이보다 적어도 동일하거나 더 높은 곳에 설비되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 유도수단은 그 내경이 상기 웨이퍼의 직경보다 더 큰 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 실제적으로 웨이퍼 면에 토출되지 않고 버려지는 현상액을 모아 재활용할 수 있게 되어 현상액 소모량을 줄일 수 있고 이에 따라 반도체 소자의 제조 비용을 줄일 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수 있다. 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 각각의 장치는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 개략적으로 도시된 것이다. 또한, 각각의 장치에는 본 명세서에서 자세히 설명되지 아니한 각종의 다양한 부가 장치가 구비되어 있을 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

(실시예)

도 4는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치를 설명하기 위한 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치에 있어서 원추대형 유도수단을 설명하기 위한 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치에 있어서 원추대형 유도수단을 설명하기 위한 평면 및 정면도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치는, 도 4에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼(200)를 장착하는 척(100)과, 척(100)에 장착된 웨이퍼(200)에 현상액을 토출하는 현상액 공급 노즐(400)과, 척(100)에 장착된 웨이퍼(200)의 외곽을 둘러싸며 현상액의 흐름을 유도할 수 있는 소정의 유도수단(500)이 그 내면에 설비되어 있는 보울(300;Bowl)을 포함하여 구성되어 있다.

현상하고자 하는 웨이퍼(200)를 장착하는 척(100)은, 도면에는 도시하지 않았지만, 척(100)을 회전시키는 예를 들면 모터 등을 구비하는 회전 구동 기구가 설치되어 있을 수 있다. 회전 구동 기구는 소정의 회전 제어 장치에 의해 자유롭게 제어될 수 있으며, 척(100)에 장착되는 웨이퍼(200)를 원하는 회전 시간, 원하는 회전 속도, 원하는 가속도로 회전 또는 정지시키는 것이 가능하도록 구성되어 있을 수 있다.

또한, 회전 구동 기구는 척(100)을 상하로 자유롭게 이동시킬 수 있는 기능을 가지고 있을 수 있고, 웨이퍼(200)의 반출 및 반입시 척(200)을 상하로 이동시켜 반송 장치와 같은 소정의 장치와의 사이에서 웨이퍼(200)의 수수가 가능하도록 되어 있을 수 있다.

척(100)에 장착되어 현상하고자 하는 웨이퍼(200)에 현상액을 공급하는 현상액 공급 노즐(400)은 현상하고자 하는 웨이퍼(200)의 직경보다 작지 않은 길이, 바람직하게는 더 큰 길이를 가지며 길이 방향에 따라 수개의 공급구를 갖는 가늘고 긴 형태를 가질 수 있다.

상술한 구조의 공급 노즐(404)은 웨이퍼(200) 면에 대해 상대적으로 어느 일방향, 예를 들어, 우향 실선 화살표 방향으로 이동하도록 되어 있어 웨이퍼(200)의 일단에서 타단까지 이동하면서 현상액을 토출하여 웨이퍼(200) 면 전체에 현상액을 공급한다. 여기서, 현상액 공급 노즐(400)은 우향 실선 화살표 방향으로의 자유로운 이동이 보장되도록, 도면에는 도시하지 않았지만, 우향 실선 화살표 방향과 평행하게 신장되어 있는 레일과 같은 장치와, 이동 속도 및 이동 타이밍 등을 제어할 수 있는 이동 제어 장치에 의해 그 이동이 제어될 수 있다. 또한, 현상액 공급 노즐(400)은 측면 방향 뿐만 아니라 상하 방향으로도 이동될 수 있어서 웨이퍼(200)와의 거리가 최적으로 조절 가능하도록 되어 있을 수 있다.

척(100)에 장착되어 현상되고자 하는 웨이퍼(200)의 외곽에는 상면이 개구된 보울(300;Bowl)이 설비되어 있다. 보울(300)은 회전하는 웨이퍼(200)로부터 비산하는 현상액 등을 수취하여 주변의 장치를 오염으로부터 격리시키는 것으로 여러 다양한 형태가 가능하다. 보울(300) 형태의 예로서 상부가 절곡되어 있는 원통형인 것이 원형의 웨이퍼(200)의 회전에 따른 현상액의 비산으로부터 주변장치의 오염을 억제하는데 바람직하다. 한편, 보울(300)에 있어서도 소정의 구동 기구에 연결되어 있어 보울(300) 전체가 상하로 이동되어 현상액 공급 노즐(400)의 이동을 방해하지 않도록 하는 것이 바람직하다 할 것이다.

여기서, 보울(300) 내에는 척(100)에 장착된 웨이퍼(200)에 닿지 않은 채로 현상액 공급 노즐(400)로부터 토출되는 현상액의 흐름을 보울(300)의 외부로 유도하는 소정의 수단(500)이 구비되어 있다. 상술한 유도수단(500)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 속이 비어있는 고리 모양(annualar shape)을 지니며 상단부에서 하단부로 갈수록 그 직경이 점진적으로 커지는 형태를 지닌 절단된 원추형, 즉 원추대(圓錐臺) 형태인 것이 원통형의 보울(300) 내에 설비되는데 바람직하다.

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 원추대형 유도수단(500)에 있어서 그 최상단부의 최소 내직경(D1)은 척에 장착되어 현상되고자 하는 웨이퍼의 직경과 비교하여 적지 않은, 바람직하게는 웨이퍼 직경보다 더 큰 직경을 갖는 것이 바람직하다. 원추대형 유도수단(500)의 최상단부의 최소 내직경(D1)이 웨이퍼의 직경과 동일하거나 또는 그보다 작다면 척에의 웨이퍼 장착 및 탈착시 유도수단(500)과 웨이퍼는 서로 간섭을 일으켜 웨이퍼의 균열을 초래하거나 오염을 유발할 것이기 때문이다. 이외에 웨이퍼 면에의 균일한 현상액 공급에 지장을 줄 것이다.

그러나, 이와 반대로 원추대형 유도수단(500)의 최상단부의 최소 내직경(D1)이 웨이퍼의 직경보다 크다면 웨이퍼에 닿지 아니한 채로 버려지는 현상액량이 증가하게 될 것이다. 그러므로, 원추대형 유도수단(500)의 최상단부의 최소 내직경(D1)은 웨이퍼의 장착 및 탈착시 상호 간섭이 배제될 뿐만 아니라 실질적으로 쓰이지 아니하고 버려지는 현상액량을 고려하여 웨이퍼의 직경보다 약간 큰 것이 바람직하다 할 것이다. 한편, 원추대형 유도수단(500)의 최하단부 최대 직경(D2)은 상부가 개방되어 있는 원통형과 같은 보울의 내경과 동일한 것이 유도수단(500)의 보울 내에 장착하는데 바람직하다.

도 4를 다시 참조하여, 보울(300) 내에 장착된 원추대형 유도수단(500)의 최상단부가 점하는 높이는 척(100)에 장착된 웨이퍼(200)가 점하는 높이보다 적어도 낮지 아니하는, 바람직하게는 동일하거나 더 높은 것이 바람직하다. 원추대형 유도수단(500)의 최상단부가 웨이퍼(200) 보다 더 낮은 지점에 있으면 웨이퍼(200)에 직접 닿지 아니하였던 현상액 뿐만 아니라 웨이퍼(200)에 직접 닿았던 현상액도 더불어 혼합될 수 있다. 그렇게 되면, 보울(300) 내로 배출되어 재활용하고자 현상액의 오염을 유발할 수 있다. 따라서, 원추대형 유도수단(500)의 최상단부는 웨이퍼(200)보다 더 높은 곳을 점하고 있는 것이 바람직하다.

한편, 원추대형 유도수단(500)의 경사는 보울(300) 장치의 크기나 현상액량의 흐름량 및 흐름속도 등을 감안하여 적절하고 최적의 각도로 조절될 수 있다.

상술한 구성요소를 포함하는 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치는 다음과 같이 동작한다.

도 4를 다시 참조하여, 포토레지스트 도포와 노광 처리된 웨이퍼(200)가 반송 장치와 같은 소정의 장치를 통해 보울(300) 내의 척(100)에 장착되어 하강된다. 이때, 척(100)에 장착되는 웨이퍼(200)는 원추대형 유도수단(500)을 통과하게 되므로 원추대형 유도수단(500)의 내직경은 웨이퍼(200)의 직경보다 더 큰 것이 바람직하다함은 이미 언급한 바 있다.

웨이퍼(200)가 척(100)에 장착되어 준비되면 현상액 공급 노즐(400)은, 예를 들어, 웨이퍼(200) 면과는 일정 거리를 유지한 채 웨이퍼(200) 면에 대해 상대적으로 우향 실선 화살표 방향으로 이동한다. 이와 동시에, 현상액 공급 노즐(400)은 웨이퍼(200) 면에 현상액을 토출한다. 상술한 바와 같이, 현상액 공급 노즐(400)은 웨이퍼(200)의 직경보다 더 큰 길이를 가진다. 그러므로, 웨이퍼(200) 면에 토출되는 현상액 중에서 웨이퍼(200) 면에 직접 닿도록 낙하하는 것(하향 실선 화살표) 뿐만 아니라 웨이퍼(200) 면에 직접 닿지 아니하고 보울(300) 내에 설치된 원추대형 유도수단(500)의 경사면을 따라 낙하하는 것(점선 화살표)도 있게 된다.

웨이퍼(200) 면에 현상액이 토출되어 현상액막이 형성되면 그 상태에서 퍼들 타임(Puddle Time)이라고 하는 일정시간, 예를 들어, 10초 내지 90초 정도 정지하여 웨이퍼(200)의 현상이 실행된다. 이때, 웨이퍼(200) 면에서는 노광에 의해 노광부의 포토레지스트막과 현상액이 화학반응하고, 화학반응에 의해 노광부가 용해됨으로써 웨이퍼(200)의 현상이 진행된다.

원추대형 유도수단(500)에 의해 웨이퍼(200) 면에 직접 닿지 않는 현상액 중에서 실제적으로 현상에 사용되지 아니하고 보울(300)의 바닥면으로 낙하하는 현상액은 소정의 관(미도시)을 통해 보울(300) 외부로 배출된다. 그러나, 웨이퍼(200)에 직접 닿지 아니하고 원추대형 유도수단(500)에 의해 배출되는 현상액은 현상액 공급부와 같은 소정의 장치(미도시)로 이동되어 당해 현상 공정 이후의 현상 공정에 다시 사용된다.

한편, 원추대형 유도수단(500)에 의해 모아지는 현상액의 경로중 임의의 지점에서 불순물이 혼합되는 등 현상액의 오염이 발생할 수 있는 가능성이 있을 수 있다. 현상액의 오염 방지를 위해서 현상액의 흐름 경로중 적절한 지점에 필터를 구비하면 현상액의 오염 현상은 발생되지 아니할 것이다.

웨이퍼(200)의 현상 공정이 완료되면 세정 등의 필요한 공정이 진행되고, 계속적으로 후속하는 여러 공정 등이 행해져서 웨이퍼에는 원하는 회로 등이 형성되어 디램이나 에스램과 같은 반도체 소자가 제조된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치에 따르면, 실제적으로 웨이퍼 면에 토출되지 않고 버려지는 현상액을 모아 재활용할 수 있게 되어 현상액 소모량을 줄일 수 있고 이에 따라 반도체 소자의 제조 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 반도체 웨이퍼를 장착하는 척;

   상기 척에 장착된 웨이퍼에 현상액을 토출하는 현상액 공급 노즐;

   상기 척에 장착된 웨이퍼의 외곽을 둘러싸는 보울; 및

   상기 척에 장착된 웨이퍼에 닿지 않은 채로 상기 현상액 공급 노즐로부터 토출되는 현상액의 흐름을 상기 보울의 외부로 유도하는 소정의 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유도수단은 상기 보울 내에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 유도수단은 원추대형인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 유도수단은 그 최상부가 상기 웨이퍼의 장착 높이보다 적어도 동일하거나 더 높은 곳에 설비되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치.
5. 제2항에 있어서,

   상기 유도수단은 그 내경이 상기 웨이퍼의 직경보다 더 큰 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 현상 처리 장치.