KR0133253B1 - 회전도포 장치 및 회전도포방법 및 반도체 장치의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체장치의 제조에 있어서 레지스트막, SOG막, 폴리이미드막 등을 형성하는 회전도포장치에 관한 것으로서, 방출된 도포용액의 양이 소량인 경우에도 특정의 균일한 두께를 갖는 도포된 막을 형성하는 것을 목적으로 한다. 발명의 회전도포장치는 웨이퍼 설치용 회전 가능한 테이블, 회전 가능한 테이블 위에 설치되어 웨이퍼의 표면에 도포용액을 방출하는 도포용액 방출수단, 및 회전 가능한 테이블위에 설치되어 도퐁용액을 용해할 수 있는 용매를 방출하는 용매방출수단으로 구성된다.

Description

회전도포 장치 및 회전도포방법 및 반도체 장치의 제조방법

제1a도 및 제1b도는 종래기술에 따른 회전도포 장치 및 회전도포의 동적 적하(dynamic-dripping) 방법의 개략도.

제2a도 및 제2b도는 종래기술에 따른 회전도포 장치 및 회전도포 장치 및 회전도포 동적 적하방법에 의하여 웨이퍼상에 형성된 포토레지스트막 두께의 표면 분포를 도시한 도.

제3도는 본 발명의 실시예의 회전도포 장치를 도시한 개략도.

제4a도는 내지 제4c도는 본 발명의 실시예의 회전도포 장치에 의하여 회전도포의 정적 적하방법을 도시한 단면도.

제5도는 본 발명의 실시예의 회전도포 장치에 의하여 회전도포의 정적 적하방법을 설명하는 타이밍챠트도.

제6a도 내지 제6c도는 본 발명의 실시예의 회전도포 장치에 의하여 회전도포의 정적 적하방법으로 웨이퍼상에 형성된 포토레지스트막 두께의 표면 분포를 도시한 도.

제7a도 내지 제7c도는 본 발명의 실시예의 회전도포 장치에 의하여 회전도포의 정적 적하방법으로 웨이퍼상에 형성된 포토레지스트막 두께의 표면 분포를 도시한 도.

제8도는 본 발명의 실시예의 회전도포 장치에 의하여 회전도포의 동적 적하방법을 설명하는 타이밍챠트도.

제9a도 및 제9b도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 회전도포 장치 및 회전도포의 동적 적하방법을 도시한 개략도.

제10도는 본 발명의 다른 실시예의 회전도포 장치에 의하여 회전도포의 동적 적하방법으로 웨이퍼상에 형성된 레지스트막 두께의 표면 분포를 도시한 도.

본 발명은 회전도포 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 반도체 장치 제조에 있어서 레지스트막, SOG (spin-on-glass)막, 폴리이미드막 등을 형성하는데 사용되는 회전도포 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체 장치를 제조함에 있어서, 포토레지스트막은 절연막과 전도성막을 패터닝하는데 사용되는 내에칭성 마스크로서 형성되고, SOG막은 3중층 레지스트 시스템에서 내부층으로서 형성되며, 더욱이 폴리이미드막은 피복 절연막으로서 형성된다.

다양한 이들 막은 회전도포로 형성되는 경우가 있고 두께를 균일하게 하는 것이 요구된다. 내에칭성막으로서 사용되는 포토레지스트막과 3중층 레지스트 시스템에서 내부층으로서 사용되는 SOG막에 대하여는 특히, 미세패턴을 형성하는 경우에 있어서 두께를 얇고 균일하게 하는 것이 필요하다. 그러므로, 회전도포 장치 및 방법을 일층 개선시키는 것이 요구된다.

제1a도는 종래기술에 따른 레지스트막의 회전도포 장치를 도시한 개략도이다.

제1a도에 있어서, 도면부호 1은 웨이퍼 설치용 디스크형의 회전 가능한 테이블이며, 회전가능한 테이블 1은 웨이퍼 설치면에 수직으로 웨이퍼 설치 테이블에 고정되고 스핀닝모터 3과 연결되는 회전축 2에 의해 지지되어 웨이퍼 설치면이 스핀닝모터 3에 의한 회전축 2에 대하여 회전될 수가 있다. 회전 가능한 테이블 1은 흡입에 의해 웨이퍼 11을 고정하는 웨이퍼 설치면에 흡입구(도시되어 있지 않음)를 갖는다.

도면부호 4는 회전 가능한 테이블 1주위에 설치된 처리컵(process cup)이다. 이 처리컵 4의 하부에는 레지스트를 웨이퍼 11에 인가할 때 비산되는 과잉의 레지스트를 배출하는 배출구 5, 레지스트에 포함된 용매 증발을 조절하여 균일한 두께로 레지스트막을 형성하도록 처리컵 4에서 기류를 조정하는 기류조정판 6, 및 도시되지 않은 배출기와 연결된 배출구 7이 형성된다.

도면부호 8은 파이프 9를 통하여 방출 메카니즘부 10과 연결되는 방출노즐이다. 이들에 의하여, 소정량의 레지스트 용액이 방출노즐 8에 공급되어 웨이퍼 11의 표면의 중앙부에 방출된다.

이하, 스핀 도포장치에 의하여 웨이퍼 11상에 레지스트막을 형성하는 방법에 대하여 제1a도와 제1b도에 의거하여 설명한다. 제1b도는 처리순서를 도시한 타이밍 챠트도이다.

먼저, 웨이퍼를 흡입에 의해 회전 가능한 테이블 1에 고정하고나서, 배출구 7를 통하여 처리컵 4의 내부를 배출하고 처리컵 4내의 기류를 보조수단으로서 기류조정판 6으로 조정한다.

다음에, 웨이퍼 11의 중앙부의 레지스트 방출 노즐 8에서 레지스트 용액 2∼3cc를 방출한 후에, 회전 가능한 테이블 1을 스핀모터 3으로 회전시킨다. 이 경우에서, 레지스트 용액은 원심력에 의하며 웨이퍼의 중앙부에서 가장자리부까지 확산된다. 그 다음에, 회전속도를 증가시킬 때, 레지스트 용액은 레지스트 용액층이 얇게 되고, 동시에 레지스트 용액중의 용매가 레지스트막을 형성하기 위해 증발되도록 더 큰 원심력에 의하여 웨이퍼 11에 더 넓게 확산된다.

이러한 회전 속도에 대한 2단계 방식은 레지스트를 방출할 때에 갑작스런 가속의 경우에 야기될 수 있는 레지스트막 두께의 불균일성을 감소시킨다. 회전 가능한 테이블 1이 지정기간후 정지될 때, 균일한 두께의 레지스트막은 제2a도에 도시된 바와 같이 웨이퍼 11상에 형성되었다.

그런데, 상술된 도포방법에 있어서는 레지스트가 웨이퍼 11a를 회전시켜 도포되므로, 레지스트 용액은 그것의 가장자리부에 웨이퍼 11의 표면에 걸쳐 확산될 뿐만 아니라 원심력에 의해 웨이퍼 11의 표면에서 비산된다. 예를들면, 비산된 레지스트양은 총량의 90%의 레벨에 도달한다. 이것은 비산된 레지스트를 재사용할 수 없기 때문에 비경제적이다.

더욱이, 포토레지스트막이 레지스트 용액에 용매를 증발하는 것으로서 형성될 수가 있기 때문에, 도포된 레지스트 용액의 상태, 즉 포토레지스트막 두께는 다음같은 조건으로 변화한다.

1. 레지스트를 방출한 후에 즉시 스핀모터 3의 시동가속, 그것의 회전속도 및 그것의 회전기간

2. 회전도포시 공기의 배출속도

3. 각 부분 주위에 환경온도, 습도 등

비용을 절감하기 위하여 소량의 레지스트 용액을 방출하는 경우에 있어서, 레지스트 용액중 용매의 증발과 웨이터 11의 표면에서의 레지스트의 비산은 레지스트 용액이 웨이퍼 11의 중앙부에서 가장자리부까지 도달하기 전에 종결된다.

그러므로, 형성된 포토레지스트막은 두께가 균일하지 않고 웨이퍼 11의 가장자리부에서의 두께가 특정값에 도달할 수가 없다.

따라서, 포토레지스트막을 노광, 현상시켜 형성된 패턴화 포토레지스트막이 패턴 크기로 변화하는 문제점이 있다.

더욱이, 포토레지스트막 12로 피복되지 않은 면적이 웨이퍼 11의 표면의 가장자리부에 존재하기 때문에 극도의 경우에서 웨이퍼 11의 가장자리부에서 포토레지스트막의 패턴을 형성하는 것이 불가능한 문제점도 있다. 또한, 장기간동안 레지스트 용액을 유체상태로 유지하기 위하여 용매량을 증가시켜 레지스트 용액에 기본중합체의 함량을 감소시키는 경우에 있어서는 형성된 포토레지스트막은 특정 두께의 약 절반인 0.6㎛ 두께로 되고 그결과, 특정 막두께를 얻을 수가 없다.

본 발명의 목적은 도포용액의 소모를 감소시키는 경우에도 특정의 균일한 두께로 도포된 막을 형성할 수 있는 회전도포 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 회전도포 장치는 웨이퍼를 설치하는 회전 가능한 테이블위에 설치되어 웨이퍼의 표면에 도포용액을 방출하는 도포용액 방출수단과 회전 가능한 테이블 위에 설치되어 웨이퍼의 표면에 용매를 방출하는 용매 방출수단을 구비한다.

따라서, 발명의 회전도포 방법에서 나타낸 바와같이, 용매는 웨이퍼 표면의 가장자리부에 미리 방출되어 웨이퍼의 가장자리부에 걸쳐 용매를 확산시켜 적당량의 용매로 웨이퍼 표면의 가장자리부를 피복할 수 있고, 용매를 함유하는 도포용액이 웨이퍼의 중앙부에 방출될 수가 있고, 웨이퍼가 회전된다.

이것에 의해 도포용애긍 웨이퍼 표면의 가장자리부의 용매로 피복된 면적에 도달하여 가장자리부에 용매로 혼합되어 용매로 용해된다. 도포용액이 용매로 피복된 면적에 도달할 때까지 도포용액 중에 용매를 증발시키기 때문에 도포용액의 점도가 다소 증가하더라도, 도포용액은 가장자리부에 존재하는 용매로 희석됨으로써 점도가 다시 감소되기 때문에 가장자리부에 넓게 확산된다.

이러한 방식에서, 충분한 양의 도포용액이 웨이퍼의 가장자리부에 균일하게 공급되기 때문에 용매가 쉽게 건조되고 방출된 도포 용액의 양이 소량인 경우에도, 특정의 균일한 두께를 갖는 도포된 막, 예를들면 레지스트막, SOG막, 또는 폴리이미드막을 웨이퍼상에 형성할 수가 있다. 더욱이, 발명은 레지스트 용액을 방출하는 웨이퍼의 중앙부와 용매를 방출하는 웨이퍼의 가장자리부에 제한되지 않는다.

그리고, 웨이퍼 표면의 중앙부위에 도포용액 방출수단과 함께 용매 방출수단을 배치하고 미리 용매로 웨이퍼 표면을 피복하도록 웨이퍼의 중앙부에 용매를 미리 방출함으로써, 나중에 공급된 도포용액의 유동성을 개선시키고 웨이퍼에 걸쳐 소량의 도포용액을 모두 확산시키는 것이 가능하다. 이렇게 하여, 특정의 막두께를 얻기위한 도포용애그이 소모를 감소시키는 것이 가능하다.

더욱이, 용매 방출수단을 이동시키는 이동수단을 구비하여, 각 도포용액과 용매의 종류와 점도, 용매의 휘발속도, 웨이퍼의 직경, 회전 가능한 테이블 주위에 환경온도등에 따라 웨이퍼 표면의 가장 자리부 위의 적당한 위치에 용매 방출수단을 설치하는 것이 가능하다. 그러므로, 적당량의 용매는 웨이퍼의 표면에 가장자리부에서 적당한 위치로부터 적당한 면적에 잔류된다. 이러한 방식에 있어서는 도포용액이 가장자리부에 용매로 피복된 면적에 확실히 도달하고 적당한 점도로 재조절되기 때문에, 웨이퍼의 중앙부와 가장자리부 사이의 두께가 균일한 도포된 막을 형성할 수가 있다.

더욱이, 발명의 장치는 제어신호를 회전 가능한 수단, 도포용액 방출수단, 용매 방출수단, 및 이동수단에 전송하고 회전수단의 작동시간, 작동기간, 회전속도 및 이동수단의 작동시간, 작동기간, 이동거리를 제어하며, 도포용액 방출수단과 용매 방출수단에서 각각 방출되는 도포용액과 용매의 방출시간, 방출기간, 방출량을 제어하는 제어수단으로 제공된다.

그러므로, 장치는 각 도포용액과 용매의 종류와 점도, 용매의 증발속도, 웨이퍼의 직경, 회전 가능한 테이블 주위에 환경온도 등과 같은 정보를 제어수단에 미리 입력하여 최소량의 도포용액으로 특정의 균일한 두께의 도포된 막을 형성하기 위한 조건을 자동적으로 설정할 수 있고, 설정조건에 따라 회전수단, 도포용액 방출수단, 용매방출수단, 및 이동수단을 자동적으로 작동할 수가 있다.

이하, 발명의 실시예에 대하여 도면에 의거하여 설명한다.

(1) 회전도포 장치

제3도는 발명의 실시예에 따른 회전도포 장치를 도시한 개략도이다.

제3도에 있어서, 도면부호 21은 웨이퍼 설치용의 디스크형 회전 가능한 테이블이며, 회전 가능한 테이블 21은 그것의 웨이퍼 설치면에 수직으로 회전 가능한 테이블 21에 고정되고 스핀닝모터(회전수단)23과 연결되는 회전축 22로 지지되어, 웨이퍼 설치면이 회전축 22에 수직한 평면에 스핀닝모터 23으로 회전축 22에 대하여 회전될 수가 있다. 회전 가능한 테이블 21은 흡입에 의해 회전 가능한 테이블 21에 웨이퍼 20을 고정하는 웨이퍼 설치면에 도시되지 않은 흡입구를 갖는다.

도면부호 24는 회전 가능한 테이블 21 주위에 설치된 처리컵이다. 처리컵 24의 하부에는 레지스트 용액을 웨이퍼 20에 적용할때, 비산되는 과잉의 레지스트 용액(도포용액)을 배출하는 배출구 25, 휘발성 용매, 예를들면 레지스트 용액중에 포함된 에틸락테이트 용매의 증발을 조절하여 균일한 두께로 레지스트막을 형성하도록 처리컵 4내의 기류를 조정하는 기류조정판 26, 및 도시되지 않은 배출기와 연결된 배출구 27이 형성되어 있다.

도면부호 28은 파이프 30a를 통하여 방출 메카니즘부 31a와 연결되는 레지스트 용액 방출노즐이다. 이들에 의하여, 소정량의 레지스트 용액은 레지스트 용액 방출노즐 28에 공급되어 웨이퍼 20에 방출된다. 도면부호 29는 파이프 30b를 통하여 방출 메카니즘부 31b와 연결되는 용매 방출노즐이다. 이들에 의하여, 소정량의 에틸 락테이트 용매는 용매 방출노즐 29에 공급되어 웨이퍼 20에 방출된다. 더욱이 도면부호 32는 횡방향으로 용매 방출노즐 29를 직선으로 왕복 운동하는 모터등의 이동수단이다.

도면부호 33은 스핀닝모터 23, 방출 메카니즘부 31a와 31b, 및 이동수단 32에 제어신호를 전송하여 스핀닝모터 23의 작동시간, 작동기간, 회전속도를 제어하고, 이동수단 32의 작동시간, 작동기간, 이동거리를 제어하며, 레지스트 용액 방출노즐 28과 용매 방출노즐 29로부터 각각 방출된 레지스트 용액과 용매의 방출시간, 방출기간, 방출량을 제어하는 제어수단이다.

도면부호 34는 각 레지스트 용액과 용매의 종류와 점도, 용매의 증발속도, 웨이퍼 20의 직경, 및 회전 가능한 테이블 21 주위에 환경온도등의 정보를 제어수단 33에 미리 입력하는 입력수단이다.

각 정보와 각 제어항목 사이에는 다음같은 관계가 있다. 예를들면, 스핀닝코너 23의 작동시간과 회전속도, 레지스트 용액과 용매의 방출기간등이 레지스트 용액과 용매의 종류와 점도, 용매의 증발속도, 및 회전 가능한 테이블 21 주위에 환경온도에 따라 결정된다. 따라서, 웨이퍼 20의 가장자리부에 용매의 잔류량과 점도, 및 포토레지스트막의 최종 두께가 결정된다.

더욱이, 이동수단 32의 이동거리등이 레지스트 용액과 용매의 종류와 점도, 웨이퍼 20의 직경, 웨이퍼 20의 가장자리부에 용매로 피복되는 면적에 따라 결정된다.

또한, 스핀닝모터 23의 작동시간, 이동수단 32의 작동시간, 및 레지스트 용액과 용매의 방출기간등이 회전도포의 정적 적하방법이 사용되거나 회전도포의 동적 적하방법이 사용되는지에 따라 결정된다. 상기 설명에 있어서, 회전도포의 정적 적하방법은 회전 가능한 테이블 21이 정지상태에 있을때 레지스트 용액을 적하하는 방법이다. 회전도포의 동적 적하방법은 회전 가능한 테이블이 회전되고 있을때 적하되는 방법이다.

그러므로, 각 레지스트 용액과 용매의 종류와 점도, 용매의 증발속도, 웨이퍼 20의 직경, 회전 가능한 테이블 21 주위에 환경온도등의 정보를 제어신호에 미리 입력하여, 장치가 최소량의 도포용액으로 균일한 두께의 도포된 막을 형성하는 조건을 자동적으로 설정할 수 있고, 또한 이들 설정된 조건에 따라 회전수단, 23, 방출 메카니즘부 31a와 31b, 이동수단 32를 자동적으로 작동할 수 있다.

상술된 바와같이, 발명의 실시예에 따른 장치는 회전 가능한 테이블 21상의 웨이퍼 20 표면의 중앙부위에 설치되어, 레지스트 용액등을 방출하는 레지스트 용액 방출노즐 및 웨이퍼 20 표면위로 횡방향으로 이동될 수 있고 레지스트 용액중에 포함되는 동일한 종류의 용매인 에틸 락테이트 용매를 웨이퍼 20의 가장자리부에 방출하는 용매 방출노즐 29를 갖는다.

그러므로, 웨이퍼 20 표면의 가장자리부에 에틸 락테이트 용매를 방출하고, 웨이퍼 20을 회전시켜 에틸 락테이트 용매를 미리 확산하여 적당량의 에틸 락테이트 용매로 웨이퍼 20의 가장자리부를 피복한후와 에틸 락테이트 용매를 건조하기 전에 웨이퍼 20의 중앙부에 레지스트 용액을 방출할때, 레지스트 용액을 웨이퍼 20의 회전에 의해 외부로 확산되어 웨이퍼 20 표면의 가장자리부에 용매로 피복된 면적에 도달하고 레지스트 용액은 가장자리 부분에 에틸 락테이트 용매로 혼합되고 에틸 락테이트 용매로 용해된다.

레지스트 용액이 용매로 피복된 면저겡 도달할때까지 레지스트 용액중에 에틸 락테이트 용매를 증발하기 때문에 레지스트 용액의 점도가 다소 증가되더라도, 레지스트 용액은 가장자리부에 공급된 에틸 락테이트 용매로 희석됨으로써 점도가 감소되기 때문에 가장 자리부에 넓게 균일하게 확산된다.

이러한 방식에 있어서는 에틸 락테이트 용매가 쉽게 건조되고 방출된 레지스트 용액량이 소량인 경우에도 충분한 양의 레지스트 용액이 웨이퍼 20의 가장자리부에 균일하게 공급되기 때문에, 특정의 균일한 두께의 레지스트막이 웨이퍼 20상에 형성될 수가 있다.

그리고, 용매 방출수단 29를 이동하는 이동수단 32를 구비함으로써, 각 레지스트 용액과 에틸 락테이트 용매의 점도, 에틸 락테이트 용매의 증발속도, 웨이퍼 20의 직경, 회전 가능한 테이블 21 주위에 환경온도등에 따라 웨이퍼 20 표면의 가장자리부위의 적당한 위치에 용매 방출수단 29를 설정하는 것이 가능하다.

그러므로, 적당량의 에틸 락테이트 용매가 웨이퍼 20표면에 적당한 위치로부터 적당한 면적에 잔류된다. 이러한 방식에 있어서는 레지스트 용액은 가장자리부에 에틸 락테이트 용매로 피복된 면적에 확실히 도달하여 적당한 점도로 재조절되기 때문에, 웨이퍼 20의 중앙부와 가장자리부 사이에 두께가 균일한 포토레지스트막을 형성할 수 있다.

더욱이, 이동수단 32, 제어수단 33, 및 입력수단 34를 구비함으로써, 작동조건이 자동적으로 설정되고 스핀모터 23등이 자동적으로 작동되고 정지된다.

실시예의 회전도포장치가 이동수단 32, 제어수단, 33, 및 입력수단 34로 제공되더라도, 이들 수단은 필요하지가 않다. 즉, 웨이퍼 20의 직경과 사용되는 레지스트 용액과 용매의 종류와 점도등의 조건의 변화에 따라 용매방출노즐 29의 위치, 방출되는 용매의 양, 스핀모터 23의 회전속도등을 미리 수동으로 조절함으로써, 특정의 균일한 두께를 갖는 레지스트막이 방출되는 레지스트 용액이 소량인 경우에도 웨이퍼 20상에 형성될 수가 있다. 본 발명은 레지스트 용액용 회전도포장치 뿐만 아니라 흡입에 의해 SOG 용액 또는 폴리이미드 용액을 도포하는 장치에 적용될 수가 있다.

더욱이, 실시예에서 에틸 락테이트는 레지스트 용액중에 용매와 용매방출노즐 29에서 방출되는 용매 모두에 사용된다. 그러나, 다른 종류의 용매가 사용될 수 있고 또는 양쪽 용매가 서로 다른 용매가 사용될 수 있다.

(2) 수판 도포방법

이하, 상술된 회전도포장치에 의하여 웨이퍼상에 레지스트막을 형성하는 발명의 실시예에 따라 회전도포방법을 제3도, 제4a도 내지 제4c도, 및 제5도에 의거하여 설명한다.

제4a도 내지 제4c도는 웨이퍼의 표면에 용매와 도포용액의 상태를 도시한 단면도이고, 제 5도는 처리순서를 도시한 타이밍챠트도이며, 예로서 웨이퍼를 놓을때 레지스트 용액이 적하되는 회전도포의 정적적하방법을 도시하고 있다. 이 실시예에 있어서, t8=0, 즉 웨이퍼의 회전속도가 레지스트 용액을 적하한 후에 즉시, 프리스핀닝(Prepining)기간없이 최종 회전속도로 증가된다. 이 경우에서, 6inch 직경의 웨이퍼가 웨이퍼 20으로서 사용된다.

먼저, 레지스트 용액과 용매의 종류와 점도, 용매의 증발속도, 웨이퍼의 직경 및 회전 가능한 테이블 21 주위에 환경온도가 입력수단 34를 통하여 제어수단 33에 미리 입력된다. 따라서, 각 레지스트 용액과 용매의 종류와 점도, 용매의 증발속도, 및 회전 가능한 테이블 21 주위에 환경온도에 따라, 스핀닝모터 23의 작동시간과 회전속도, 및 레지스트 용액과 용매의 방출기간등이 결정된다.

따라서, 웨이퍼 20의 가장자리부에 레지스트 용액의 용매의 잔류량과 점도 및 최종 레지스트 막 두께가 결정된다.

그리고, 웨이퍼 20의 직경과 레지스트 용액의 종류와 점도에 따라 이동수단 32의 이동거리등이 결정되고 웨이퍼 20의 가장자리부에 용매로 피복되는 면적이 위치와 범위로 결정된다.

더욱이, 회전도포의 정적적하방법이 이 경우에 사용되므로, 제 5도에 도시된 타이밍챠트에 따라, 스핀닝모터 23의 작동시간, 이동수단, 32의 작동시간, 레지스트 용액과 용매의 방출기간등이 결정된다.

다음에, 제3도에 도시된 바와같이, 웨이퍼 20은 흡입에 의해 회전 가능한 테이블 21에 고정된다. 그 다음에, 처리컵의 내부는 배출구 27을 통하여 배출되고 나서 처리컵 24 내부의 기류가 기류 조정판 26에 의하여 조절된다. 회전 가능한 테이블 21 주위에 환경온도는 23℃로 일정하게 유지된다.

다음에, 회전 가능한 테이블 21은 240rpm의 저회전속도로 스핀모터 23으로 회전된다. 그 다음에, 레지스트 용액에 포함된 휘발성 에틸 락테이트(용매)로서 동일한 종류의 에틸 락테이트(용매)가 용매방출노즐 29를 통하여 웨이퍼 20의 가장자리로부터 내부에 가장자리부 25mm에 약 2cc만큼 방출된 후에(제3도에서 t1), 이 상태는 1초간 유지된다(제3도에서 t2). 이것에 의해, 제4a도에 도시된 바와같이, 에틸 락테이트 용매 35는 윈심력에 의해 웨이퍼 20의 표면에 가장자리부에 벨트 형상으로 확산된다.

다음에, 회전 가능한 테이블 21은 스핀모터 23의 회전속도를 증가시켜 1000rpm의 회전속도로 회전되며, 이 상태는 특징기간동안 유지된다(제3도에서 t3). 이것에 의해, 에틸 락테이트 용매 35가 웨이퍼 20의 중앙부에서 가장자리부로 더 넓게 확산되는 동안에, 용매 35의 휘발이 진행되고 웨이퍼 20의 표면에 잔류된 에틸 락테이트 용매의 양은 레지스트막이 목표값의 두께에 도달하고 최소 변화의 두께를 갖도록 적당한 양으로 된다.

다음에, 에틸 락테이트 용매가 휘발에 의해 즉, 스핀들모터가 중지된 후에 즉시 제거되기 전에 스핀모터 23이 중지되고(제5도에서 t4), 레지스트 용액 방출노즐 28을 통하여 웨이퍼 20의 표면의 중앙부에 약 0.5cc의 레지스트 용액 36이 방출된다(제5도에서 t5).

약 1초 경과후 (제5도에서 t6), 스핀모터 23은 1000rpm의 가속으로 회전하도록 다시 시동되고 회전속도가 3560rpm에 도달할때(제5도에서 t7∼t9), 회전 가능한 테이블 21이 이 회전속도로 회전하는 것이 유지된다. 제4b도에 도시된 바와같이, 웨이퍼 20이 회전하기 시작되는 바로 후에, 방출된 레지스트 용액 36이 원심력에 의해 웨이퍼 20의 중앙부에서 가장자리부로 확산되어 용매로 피복된 면적에 도달한다. 레지스트 용액 36이 용매로 피복된 면적에 도달할때까지 레지스트 용액 36중에 에틸 락테이트 용매 35가 휘발되기 때문에 레지스트 용액 36의 점도가 다소 증가되더라도, 레지스트 용액 36은 에틸 락테이트 용매 35로 희석됨으로써 점도가 감소되기 때문에 가장자리부쪽으로 넓게 확산된다. 그리고, 에틸 락테이트 용매 35는 휘발이 진행된다.

제5도에 도시된 바와같이, 스핀모터 23이 수초간 1000rpm의 회전속도로 회전 유지되는 프리스핀닝 기간(제5도에서 t8)이 레지스트 확산기간(제5도에서 t10)전에 제공될 수가 있다. 레지스트 용액 36을 방출할때에 갑작스런 가속의 경우에 야기된 레지스트막 두께의 변화는 이러한 방식으로 2단계로 회전속도를 변화시켜 감소될 수가 있다.

회전 가능한 테이블 21은 에틸 락테이트 용매 35가 휘발에 의해 제거될때까지 적어도 회전 유지된다. 스핀모터 23이 회전을 시작한후, 즉 에틸 락테이트 용매 35가 휘발에 의해 제거된후에 약 20초간 회전 정지될때, 특정의 막두께를 갖는 레지스트막(도포된막) 36a는 제4c도에 도시된 바와같이 웨이퍼 20 표면에 형성된다.

[실시예 1]

제 1 실시예에 있어서, 3종류의 포토레지스트막이 파라미터로서 용매를 적하한후에 용매 확산기간(t3)을 사용함에 따라 형성된다. 용매적하후 용매확산기간(t3)에 대하여 포토레지스트막 두께를 극도로 변화시키기 위하여, 기간(t3)은 t=0, 4, 5초등의 3단계로 변화되며, 여기서 t3=0의 조건은 용매확산기간(t3)을 통과함이 없이 용매 프리스피닝기간(t2) 바로후에 적하기간(t5)으로 처리가 진행하는 것을 나타낸다.

제6a도 내지 제6c도 각각은 상술된 회전도포방법에 의하여 웨이퍼 20상에 형성된 각 3종류의 포토레지스트막 두께의 표면 분포를 도시한 것이다. 제6a도, 제6b도, 및 제6c도는 각각 t=3초, t3=4초, 및 t3=5초의 경우를 나타낸 것이다. 이들 각 경우에서, 종축은 막의 두께(A)를 나타내고, 횡축은 웨이퍼의 위치를 나타낸다.

실시예에서, 다음같은 데이타가 얻어졌다.

1) t3 = 0초인 경우

평균 막두께 = 11850Å

б = 114Å

2) t3 = 4초인 경우

평균 막두께 = 11740Å

б = 76Å

3) t3 = 5초인 경우

평균 막두께 = 11725Å

б = 59Å

상술된 결과에 따르면, 용매확산기간(t3)이 길어지게 됨에 따라 레지스트막은 두께가 얇게 되고 두께 변화가 적게 된다. 그러나, 기간이 t3=5초보다 길어지게 될때, 역으로 변화는 레지스트막 36a의 두께가 웨이퍼 20의 가장자리부에서는 얇게 되는 반면, 그 중앙부에서는 두껍게 된다. 극도의 경우에서는 제2b도에 도시된 종래의 예와 유사하다.

제7a도 내지 제7c도에 도시된 데이타가 제1a도에 도시된 데이타와 비교하여 변화가 크게 되더라도, 이러한 변화는 거의 ±50Å이내이므로 실제 문제가 없는 레벨에 있다.

상기로부터, 용매확산기간의 적당한 길이가 4∼5초임을 알 수 있다. 이러한 이유는 적당량의 용매가 웨이퍼의 가장자리부에 적당한 위치로부터 적당한 범위에 걸쳐 잔류된 것으로 고려된다.

상술된 바와 같이, 발명의 실시예에 따른 스핀 도포방법은 종래 기술과 비교하여 0.5cc만의 레지스트 용액의 양으로 두께의 변화를 상당히 감소시킬 수 있다.

더욱이, 발명의 실시예에 따른 회전도포방법은 두께가 동일하고 균일한 레지스트막을 어딕 위하여 종래기술의 방법에서 요구된 약 3cc의 레지스트 용액의 양을 0.5cc로 감소시킬 수 있다.

이 이유는 웨이퍼 20의 가장자리부가 에틸 락테이트 용매 35로 피복되기 때문에, 웨이퍼 20의 표면의 중앙부에 도포된 레지스트 용액 36이 에틸 락테이트 용매 35로 피복된 가장자리부에 도달하기 위하여 회전에 의해 이루어진 원심력으로 주위에 확산될때, 레지스트 용액 36이 적당량의 에틸 락테이트 용매로 희석되어 웨이퍼 20 표면의 가장자리부에 걸쳐 균일하게 확산되고 레지스트 용액 36이 효과적으로 사용될 것으로 고려된다.

이러한 방식에 있어서는 에틸 락테이트 용매가 쉽게 건조되고 방출된 레지스트양이 소량인 경우에도 충분한 양의 레지스트 용액이 웨이퍼 20의 가장자리부에 균일하게 공급되기 때문에, 특정의 균일한 두께를 갖는 레지스트막이 웨이퍼 20상에 형성될 수가 있다.

더욱이, 각 레지스트 용액과 용매의 종류와 점도, 용매의 증발속도, 웨이퍼 20의 직경, 회전 가능한 테이블 21 주위에 환경온도등의 정보를 제어수단 33에 미리 입력함으로써, 장치는 최소량의 도포용액으로 특정의 균일한 두께의 도포된 막을 형성하기 위한 조건을 자동으로 설정할 수 있고, 또한 회전수단 23, 방출메카니즘부 31a와 31b, 및 이동수단 32를 자동으로 동작할 수가 있다.

발명의 실시예에 있어서, 에틸 락테이트가 용매로서 사용되지만 다른 용매, 예를들면 에틸 셀로솔브 아세테이트(ECA)도 사용될 수 있다.

레지스트 용액 36이 도포용액으로서 사용되더라도 SOG용액 또는 폴리이미드 용액도 사용될 수가 있다. 이러한 경우에서, 실란올, 메탄올, 메틸셀로솔브 등이 SOG용액에 대한 용매로서 사용될 수가 있다. 그리고, NMP(N-메틸-2-피롤리돈)등이 폴리이미드 용액에 대한 용매로서 사용될 수가 있다.

더욱이, 회전도포의 정적적하방법이 실시예에서 레지스트 용액을 도포하기 위해 사용되더라도, 스핀모터를 가속하는 기간에 레지스트 용액을 도포하는 회전도포의 동적적하방법도 제 8도에 도시된 바와같이 사용될 수가 있다. 그리고, 제 8도에 있어서, 나머지 기간(t5)를 통과함이 없이 용매확산기간(t3) 바로후에 레지스트 적하기간(t6)으로 처리를 진행할 수 있다.

상술된 실시예에서, 레지스트 용액은 웨이퍼의 중앙부에 적하되고 용매가 웨이퍼의 가장자리부에 적하되지만, 발명의 적용분야가 이들 위치에 제한되지는 않는다.

[실시예 2]

제 2 실시예에 있어서, 3종류의 포토레지스트막은 파라미터로서 회전 가능한 테이블 주위에 환경온도를 사용함에 따라 형성된다.

제7a도 내지 제7c도는 회전 가능한 테이블 주위에 환경온도(T)를 21℃, 23℃, 25℃의 3단계로 변화시키고 용매확산기간(t3)을 4초로서 설정함에 따라, 상술된 바와같이 동일한 방법을 사용하여 형성된 레지스트막 두께의 변화와 포토레지스트막 두께를 도시한 것이다.

제7a도, 제7b도, 및 제7c도는 각각 T=21℃, T=23℃, T=25℃인 경우를 나타낸 것이다. 이들 각 경우에 있어서, 종축은 막의 두께(A)를 나타내며, 횡축은 웨이퍼상의 위치를 나타낸다.

실시예에서, 다음같은 데이타가 얻어졌다.

1) T = 21℃인 경우

평균 막두께 = 11750Å

б = 62Å

2) T = 23℃인 경우

평균 막두께 = 11800Å

б = 44Å

3) T = 25℃인 경우

평균 막두께 = 11850Å

б = 39Å

상술된 결과에 따르면, 회전 가능한 테이블 주위에 환경온도(T)가 높아지게 됨에 따라, 포토레지스트막은 두께가 두껍게 되고 두께의 변화가 적게 된다. 이 이유는 에틸 락테이트 용매가 환경온도(T)가 높아지게 됨에 따라 점도가 낮게 되고 유동하는 것이 용이하게 되는 것으로 고려된다.

제6b도와 제7b도는 동일한 조건을 가지므로, 동일한 결과를 나타내지만, 막의 두께가 상이하고 두께의 변화 또한 상이한다.

이 이유는 이러한 차이가 평가하는 것이 곤란한 처리컵 24 내부의 기류의 변화로 야기된 것으로 고려된다.

상술된 실시예에서, 회전도포의 정적적하방법이 사용되지만, 발명의 적용분야가 이것에 제한되지는 않는다.

[실시예 3]

제9a도는 발명의 제 3 실시예에 따른 회전도포장치의 개략적인 구조를 도시한 측면도이다. 제3도에 도시된 제 1 실시예에 따른 회전도포장치와 이 장치를 구별하는 것은 레지스트 용액 방출수단 28a와 용매방출수단 29a 모두가 웨이퍼 20a 표면의 중앙부위에 배치되어 그 위치에 고정된다는 사실, 즉 레지스트 용액과 용매가 동일한 위치에서 공급된다는 사실이다. 제9a도에서의 부호에 대하여, 제3도와 같이 동일한 숫자를 갖는 부호는 제3도에서와 동일한 부분을 나타낸다.

제9b도는 제 3 실시예에 따른 회전도포장치를 사용하는 회전도포방법에 의해 처리순서를 도시한 타이밍챠트이다.

레지스트막은 제9a도에 도시된 회전도포장치와 제9b도에의 타이밍 챠트에 따라 웨이퍼 20a상에 형성되었다.

먼저, 웨이퍼 20a는 흡입에 의해 회전 가능한 테이블 21a상에 고정되고 처리컵 24a 내부의 기류가 조절된다.

다음에, 웨이퍼 20a는 1500rpm의 저회전속도로 스핀모터 23a를 회전함으로써 회전된다. 그 다음에, 용매방출노즐 29a를 통하여 웨이퍼 20a상에 도포되는 레지스트 용액중에 포함된 휘발성 에틸 락테이트 용매와 동일한 종류의 에틸 락테이트 용매를 약 10cc까지 방출한 후에, 회전 가능한 테이블 21a는 1500rpm의 저회전속도로 스핀모터 23a를 회전하여 회전된다. 따라서, 에틸 락테이트 용매는 웨이퍼 20a의 중앙부에서 가장자리부로 모두 원심력에 의해 확산된다.

다음에, 약 0.5cc의 레지스트 용액은 에틸락테이트 용매가 웨이퍼 20a의 표면에 걸쳐 완전히 확산되어 휘발에 의해 제거되기전, 즉 스핀모터 23a의 회전시작후 약 3초전에 웨이퍼 20a의 중앙부에 방출된다. 방출된 레지스트 용액은 웨이퍼 20a의 중앙부에서 가장자리부로 모두 원심력에 의해 즉시 확산된다.

다음에, 레지스트 용액을 방출한후 약 3초간, 스핀모터 23a의 회전속도가 3000rpm으로 증가된다. 따라서, 레지스트 용액중에 포함된 에틸락테이트 용매가 증발되면서 레지스트 용액이 더 확산되고 레지스트막이 더 큰 원심력에 의해 더 얇게 됨에 따라, 레지스트막이 점차 형성된다. 이 경우에서, 레지스트막 용액을 방출할때에 갑작스런 가속의 경우에 야기된 레지스트막 두께의 변화가 2단계로 회전속도를 변화시킴으로써 감소된다.

그리고, 회전 가능한 테이블 21a는 에틸락테이트 용매가 휘발에 의해 제거될때까지 적어도 회전이 유지된다. 스핀모터 23a가 회전속도를 상승시킨후, 즉 에틸락테이트 용매를 휘발에 의해 제거한후 적어도 약 11초간 회전이 정지될때, 특정의 두께를 갖는 레지스트막(도포된 막)이 웨이퍼 20a상에 형성되었다.

제10도는 상술된 회전도포방법에 의하여 웨이퍼 20a상에 형성된 레지스트 막두께의 표면분포를 도시한 것이다. 종축은 막의 두께(Å)를 나타내며 횡축은 웨이퍼의 위치를 나타낸다. 제10도에 있어서, 레지스트막은 웨이퍼의 중앙부에서는 두껍게 되고 가장자리부에서는 얇게 된다.

이 경우에서, 다음같은 데이타가 얻어졌다.

평균 막두께 = 11580Å

б = 643Å

이러한 방식에 있어서, 제 3 실시예는 제 1 및 제 2 실시예에서의 회전도포방법과 비교하여 막두께가 매우 큰 변화를 보였다.

이 이유는 레지스트 용액과 용매가 웨이퍼 20a의 중앙부에 서로 충분히 혼합되지 않기 때문에 점도가 큰 레지스트 용액이 확산되지 않고 잔류된 것으로 고려된다.

그러나, 용매는 레지스트 용액을 적용하기 전에 웨이퍼 20a의 표면에 도포되었기 때문에, 레지스트 용액은 유동이 더 용이하게 되었고 레지스트 용액은 고속으로 웨이퍼 20을 회전시켜 가장자리부에 충분하게 확산될 수가 있었다. 그결과, 레지스트의 소모가 절반으로 감소되었다.

Claims (15)

1. 웨이퍼 설치용 회전 가능한 테이블, 회전 가능한 테이블위에 설치되어 웨이퍼의 표면에 도포용액을 방출하는 도포용액 방출수단, 및 회전가능한 테이블위에 설치되어 웨이퍼의 표면에 도포용액을 용해할 수 있는 용매를 방출하는 용매방출수단으로 구성되는 회전 도포장치.
2. 제 1항에 있어서, 용매방출수단이 웨이퍼 표면의 가장자리부에 용매를 방출하는 회전도포장치.
3. 제 1항에 있어서, 용매방출수단이 웨이퍼 표면의 중앙부에 용매를 방출하는 회전도포장치.
4. 제 1항에 있어서, 도포용액 방출수단이 웨이퍼 표면의 중앙부에 도포용액을 방출하는 회전도포장치.
5. 웨이퍼 설치용 회전 가능한 테이블, 회전 가능한 테이블위에 설치되어 웨이퍼의 표면에 도포용액을 방출하는 도포용액 방출수단, 회전 가능한 테이블위에 설치되어 웨이퍼의 표면에 도포용액을 용해할 수 있는 용매를 방출하는 용매방출수단, 및 용매방출수단을 이동하는 이동수단으로 구성되는 회전도포장치.
6. 제 5항에 있어서, 용매방출수단이 웨이퍼 표면의 가장자리부에 용매를 방출하는 회전도포장치.
7. 제 5항에 있어서, 용매방출수단이 웨이퍼 표면의 중앙부에 용매를 방출하는 회전도포장치.
8. 제 5항에 있어서, 회전수단, 도포용액 방출수단, 용매방출수단, 및 이동수단에 제어신호를 전송하고, 회전수단의 작동시간, 작동기간, 회전속도 및 이동수단의 작동시간, 작동기간, 이동거리를 제어하며, 도포용액 방출수단과 용매방출수단으로부터 각각 방출되는 도포용액과 용매의 방출시간, 방출기간, 방출량을 제어하는 제어수단으로 더 구성되는 회전도포장치.
9. 제 8항에 있어서, 도포용액과 용매의 종류, 도포용액과 용매의 점도, 용매의 휘발속도, 웨이퍼의 직경, 및 회전가능한 테이블 주위에 환경온도중 적어도 한 항목의 정보가 입력되고 이 정보를 제어수단에 전송하는 입력수단이 제공되는 회전도포장치.
10. 웨이퍼의 표면에 용매를 방출하고, 웨이퍼를 회전시켜 웨이퍼의 표면에 걸쳐 용매를 확산하고, 웨이퍼의 표면에 도포용액을 방출하며, 웨이퍼를 회전시켜 도포용액을 방출하며, 웨이퍼를 회전시켜 도포용액을 확산하는 회전도포방법.
11. 제 10항에 있어서, 용매가 웨이퍼 표면의 가장자리부에 방출되는 회전도포방법.
12. 제 10항에 있어서, 용매가 웨이퍼 표면의 중앙부에 방출되는 회전도포방법.
13. 제 10항에 있어서, 도포용액이 웨이퍼 표면의 중앙부에 방출되는 회전도포방법.
14. 제 10항에 있어서, 도포용액이 레지스트 용액, SOG용액 및 폴리이미드 용액중 하나인 회전도포방법.
15. 웨이퍼의 표면에 용매를 방출하고, 웨이퍼를 회전시켜 웨이퍼의 표면에 걸쳐 용매를 확산하고, 웨이퍼의 표면에 도포용액을 방출하며, 웨이퍼를 회전시켜 도포용액을 확산하는 반도체 장치의 제조방법.