KR0140519B1 - 도포장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

도포장치

제 1 도는, 본 발명의 1 실시예의 레지스트 도포장치의 구성을 나타낸 설명도,

제 2 도는, 홍체(虹彩) 조리개 기구의 1 예를 나타낸 평면도,

제 3 도는, 제 1 도의 레지스트도포장치의 회전수 및 배기유량(流量)과 시간과의 관계를 나타낸 특성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 스피너컵 2: 회전기구

3: 웨이퍼 얹어놓는대 4: 웨이퍼(피처리체)

5: 노즐 6: 배기구

7: 배기관 8: 블로워(흡인기구)

9: 홍체 조리개 기구(배기량 조절기) 10: 금속부재

11: 원형의 개구 12A, 12B: 금속고리

14: 스텝핑 모우터(펄스모우터) 14a: 회전축

16: 배기량 검출수단 17: 바이패스관(지류배관)

18: 유량계 19: 배기량 검출회로

20: 시스템 콘트로울러(제어부)

본 발명은, 레지스트나 현상액등의 처리액을 도포하기 위한 도포장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼(이하, 간단히 웨이퍼라고 한다)에 포토레지스트막을 형성하는 경우, 도포장치가 사용되고 있다.

이 경우, 우선 웨이퍼를 처리실(이하, 간단히 스피너텁(Spinner cup) 이라한다) 내의 얹어 놓는대에 흡착 고정한다.

이 상태에서 회전기구에 의하여 웨이퍼를 얹어놓는대와 함께 회전시킨다.

그리고, 얹어놓는대의 윗쪽으로 이동이 자유롭게 형성한 노즐로부터, 웨이퍼의 표면에 포토레지시트액을 떨어뜨린다.

계속하여, 스피너컵내의 분위기가스를 배기하면서, 얹어놓는대의 회전수 및 회전시간을 조절하여, 원하는 두께의 레지스트막을 웨이퍼위에 형성한다.

이와같이하여 형성되는 레지스트막을 균일한 막 두께를 가지고 미소한 돌기의 부착이 없는 양호한 것으로 하기 위해서는 웨이퍼의 회전속도와 배기유량의 조정을 높은 정밀도로 행할 필요가 있다.

즉, 배기유량이 지나치게 많아지면 웨이퍼 주변의 분위기가스의 흐름이 지나치게 빠르게 된다.

따라서, 레지스트막이 물결침을 일으키고, 레지스트막에 줄, 무늬를 발생하여 균일한 막 두께를 얻을 수 없다.

또한, 배기유량이 적어지면, 회전에 의하여 웨이퍼로부터 떨어져나간 포토레지스트의 분무가 웨이퍼표면에 다시 부착하게 한다.

이 때문에 레지스트막의 표면에 미소한 돌기가 발생하게 된다.

이와같은 문제를 해결하기 위하여, 폐기유량을 도포처리동작에 따라서 변경하는 것이 제안되고 있다(일본국 특개소 59-82975호).

이 경우에, 종래에는 배기량 조절기구로서, 전자 밸브와 같은 배기조절 밸브나, 배기 흡인용펌프와 같은 송풍기를 사용하거나, 배기관중에 형성한 플랩의 개방도를 조절하는 것 등이 제안되고 있다. (일본국 특개소 58-178522호, 동 특개소 62-102854호, 동 특개소 60-139363호).

그러나, 이와같은 배기량조정기구는, 배기량의 제어를 높은 정밀도로 할 수 없는 동시에 응답성이 나쁜 결점이 있었다.

본 발명의 목적은, 배기유량을 정량적으로 재현성이 좋게 설정하여 높은 정밀도로 안정한 처리액의 도포를 행할 수 있는 도포장치를 제공하는 것이다.

본 발명은, 배기부의 개구의 크기를 연속적으로 변화시켜서 배기 유량을 높은 정밀도로 조절할 수 있는 도포장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한 본 발명은 처리액의 도포상태에 따라서 배기유량을 변화시킬 수 있는 도포장치를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

즉, 본 발명은 피처리체를 수납하는 컵과,

이 컵에 형성된 배기구와,

이 배기구에 접속된 배기관과,

이 배기관에 접속된 흡인기구와,

이 흡인기구와 상기 컵 사이의 상기 배기관의 내부에 형성된 배기량 조절기와,

이 배기량조절기와 상기 컵 사이의 상기 배기관의 부분에 분기되고 한쪽 끝단부가 외기에 개방된 지류 배관과,

이 지류배관에 형성된 유량계와,

이 유량계로부터의 출력신호에 따라서 상기 배기량 조절기에 소정의 배기량조절신호를 공급하는 제어부를 구비하여된 도포장치에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 관한 위치 실시예의 도포장치에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

제 1 도는, 레지스트 도포장치의 구성을 나타낸 설명도이다.

도면중, (1)은, 스피너컵(이하, 간단히 컵(cup)이라 한다)을 나타내며, 이 컵(1) 내에는, 회전기구(2)에 의하여 소정의 회전수로 회전하는 웨이퍼 얹어놓는대(3)가 형성되어 있다.

이 웨이퍼 얹어놓는대(3)에는, 웨이퍼(4)가 흡착 고정되도록 되어 있고, 웨이퍼 얹어놓는대(3)의 윗쪽에는, 이것에 대향하여 노즐(5)이 형성되어 있다.

노즐(5)로 부터 웨이퍼(4)의 표면에, 포토레지스트가 떨어뜨려지도록 되어 있다.

또한, 컵(1)의 바닥부의 구석부에는 고리형상의 배기구(6)가 형성되어 있고, 이 배기구(6)와 연이어 통하는 배기관(7)이 도출되어 있다.

배기관(7)은, 블로워(blower)(배기풍)(8)가 접속되어 있다.

흡인기구인 블로워(8)에 의하여 컵(1)의 윗쪽으로 부터 받아들인 분위기기체를 크린룸(Clean room)(도시하지 않음) 밖으로 강제 배기하도록 되어 있다.

컵(1)의 바닥부와 블로워(8) 사이의 배기관(7)의 부분에는, 배기량을 조절하기 위한 홍채조리기구(9)가 형성되어 있다.

배기량 조절기인 이 홍채 조리개 기구(9)는, 그 중앙부분의 개구의 크기를 연속적으로 변화시킬 수 있는 기구이다.

제 2 도는, 홍채조리개 기구(9)의 1 예를 나타낸 평면도이다.

도면중 (10)은, 소용돌이 형상의 금속부재이다.

홍채조리개 기구(9)는, 8 매의 금속부재(10)를 각각의 한쪽끝부에서 서로 겹쳐지게 하여, 중앙부에 거의 원형의 개구(11)를 형성한다.

겹쳐진 8매의 금속부재(10)의 한쪽끝단부는, 이들의 금속부재(10)를 그 앞뒤면에서 샌드위치 형상으로 끼워지지하도록 형성된 2매의 금속고리 (12A),(12B)의 한쪽에 부착되어 있다.

이와 동일하게, 8매의 금속부재(10)의 다른끝단부는, 다른쪽의 금속고리(12B) 또는 (12A)에 부착되어 있다.

이 경우, 각 금속부재(10)는, 각각 부착점 (a), (b)을 회전축으로 하여 자유롭게 회전하도록 되어 있다.

즉, 한쪽의 금속고리 (12A)를 고정하고, 다른쪽의 금속고리(12B)을 회전시키면, 금속부재(10)가 회전하여 중앙부의 개구(11)의 크기가 변화되게 되어 있다.

여기에서, 금속고리(12B)의 바깥둘레측면부에는, 둘레방향에 따라서 다수개의 기어가 형성되어 있다.

이 기어와 이 맞물리게 기어(15)가 형성되어 있다.

기어(15)는, 예를들면 스텝핑 모우터(14)의 회전축(14a)에 형성되어 있다.

결국, 금속고리(12B)는 스텝핑 모우터(14)의 구동에 의하여 회전하고, 그 결과 홍채조리기구(9)의 개구(11)의 크기를 제어할 수 있게 되어 있다.

스텝핑모우터(14)는, 시스템 콘트로울러(20)로 부터 공급되는 구동제어신호에 의하여, 그 회전 방향 및 회전각도를 제어할 수 있게 되어 있다.

홍채조리개기구(9)와 웨이퍼 얹어놓는대(3) 사이의 배기관(7)의 부분에는 바이패스(bypass)관(17)이 분기되어 있다.

지류배관인 이 바이패스관(17)의 앞끝단부는, 외부의 대기중에 개방되어 있다.

바이패스관(17)에는, 외부로부터 바이패스관(17)을 통하여 배기관(7)내로 유입하는 분위기가스의 유량을 측정하는 유량계(18)가 부착되어 있다.

유량계(18), 바이패스관(17)에 의하여 배기량검출수단(16)이 구성되어 있다.

즉, 배기관(7)내는, 스피너컵(1)의 배기구(6)로 부터 소정의 유속으로 배기기체가 흐른다.

이 때문에, 배기관(7)내의 압력은 대기압보다 낮게 되고 결과적으로 외부의 대기는 바이패스관(17)을 통하여 배기관(7)내로 흡인된다.

이때, 바이패스관(17)내로 유입하는 대기의 흡인량은, 배기관(7)내의 압력 P와 대기압 P₀와의 차 (P-P₀)와, 바이패스관(17)의 내부의 흐름상태가 충류 또는 난류인 것에 따라 다음과 같은 관게를 갖는다.

... (층류)

... (난류)

상기식중, K₁, K₂는 정수를 나타낸다.

따라서, 바이패스관(17)의 유량(ℓ/분)을 측정함으로써, 배기관(7)내의 유량을 알 수 있다.

바이패스관(17)내를 통과하는 대기의 유량은, 유량계(18)에 접속된 배기량 검출회로(19)에 공급되어 배기관(7)내의 배기유량으로 환산된다.

이 환산결과는 배기량 검출회로(19)에 접속된 시스템 콘트로울러(20)에 공급되게 되어 있다.

제어부인 시스템 콘트로울러(20)는, 배기량 검출회로(19)로 부터의 입력신호에 따른 소정의 출력신호를, 회전기구(2) 및 스텝핑모우터(펄스모우터)(14)로 출력하도록 되어 있다.

이와같이 구성된 도포장치의 동작을 제 3 도를 참조하면서 설명하면 다음과 같다.

배기량은, 웨이퍼(4)의 회전속도에 따라서 제어된다.

웨이퍼(4)의 회전수 및 배기유량은, 시스템 콘트로울러(20)로 미리 레시피에 의하여 정해진다.

이 레시피에 따라서, 시스템 콘트로울러(20)에 의해 회전기구(2)가 제어되어 웨이퍼(4)의 회전수가 조절된다.

홍채조리개기구(9)의 제어용 모우터(14)의 회전각 및 회전방향도 또한 시스템 콘트로울러(20)의 출력을 받아서 제어된다.

이 경우, 블로워(8)는 일정유량 배기관(7)내를 흡인한다.

우선, 레지스트를 웨이퍼(4)위로 떨어뜨린 다음, 제 3 도에 나타낸 바와같이, 회전기구(2)에 의하여 얹어놓는대(3)의 회전수가 0.1초 사이에 1000rpm으로 되도록 가속제어한다.

이와 동시에, 배기유량이 같은 시간 사이에 0.1 내지 1 ㎥/분으로 되도록 홍채조리개 기구(9)의 개구(11) 크기를 제어한다.

다음에 2 내지 4초 사이는, 이들의 회전수 및 배기유량의 상태로 유지한다.

이 기간에, 레지스트를 웨이퍼(4)의 표면전체면으로 넓힌다.

그래서, 웨이퍼(4)를 비교적 저속으로 회전시키고 있다.

배기유량도 이것에 대응해서 작아진다.

배기량이 지나치게 많아지면, 확대된 레지스트에 금이 발생하게 되어 면 내균일성이 악화해 버린다.

이 기간호, 웨이퍼(4)의 회전수를 2000 내지 5000rpm의 고 회전수로 설정한다.

이 고 회전수를 10 내지 30 초간 유지한다.

이에 따라, 배기유량은 1 내지 5 ㎥/min 로 높히고, 이 유량에서 10 내지 30 초가 유지한다.

이 기간에 레지스트는 원하는 막두께로 설정된다.

이 기간에, 배기유량이 적어지면 웨이퍼(4)의 표면으로부터 나온 레지스트 먼지가 웨이퍼 표면에 재부착하게 된다.

그래서, 웨이퍼(4)의 회전수에 대응하여 배기유량을 많이 설정하고 있다.

이 기간후는, 웨이퍼(4)의 회전수를 2000 내지 3000rpm로 내려서 5 내지 10초간 유지한다.

배기유량 또한, 이것에 대응하여 적게 설정한다.

이 기간에 웨이퍼(4)의 둘레 테두리에 용제를 떨어뜨리고, 웨이퍼(4)의 표면에 둘레 테두리의 여분의 레지스트를 제거한다.

이는, 이 웨이퍼(4)의 둘레 테두리부의 레지스트가 반송중에 벗겨지게 되어, 먼지부착의 원인이 되는 것을 방지하기 위한 것이다.

계속해서, 웨이퍼(4)의 회전수를 3000 내지 4000rpm으로 높인다.

배기유량도, 이것에 대응해서 높이고, 5 내지 10초 사이 이 상태를 유지한다.

그리고, 둘레 테두리부에 떨어뜨린 용제를 원심력에 의하여 웨이퍼(4)로 부터 제거한다.

상기 동작 프로세스는, 미리 상기 프로세스를 메모리에 기억하고, CPU의 제어에 의하여 회전수, 배기유량을 자동적으로 제어하면서 행한다.

이와같이 하여 행하는 배기유량제어에 의하여, 배기량검출수단(16)에 의한 배기량의 검출이 연속적으로 행하여지고, 상기와 같은 유량이 되도록 홍채조리개기구(9)의 개구(11)의 크기의 제어가 행하여 진다.

이상과 같이, 웨이퍼(4)의 회전수에 대응하여 유량을 제어함으로써 회전수에 대응하여 가장 높은 도포성능이 얻어지고 좋은 레지스트 막도포를 행할 수 있다.

또한, 실시예에서는, 본 발명을 레지스트도포 장치에 적응한다.

그러나, 본 발명은 현상처리액이나 그외의 처리액을 배기하면서 도포하는 장치의 모두에 적용가능하다.

Claims (8)

1. 피처리제를 수납하는 컵(1)과, 이 컵(1)에 형성된 배기구(6)와, 이 배기구(6)에 접속된 배기관(7)과, 이 배기관(7)에 접속된 흡인기구(8)와, 이 흡인기구(8)와 상기 컵(1) 사이의 상기 배기관(7)의 내부에 형성된 배기량 조절기(9)와, 이 배기량조절기(9)와 상기 컵(1) 사이의 상기 배기관(7)의 부분으로 분기되고, 한끝단부가 외기에 개방된 지류배관(17)과, 이 지류배관(17)에 형성된 유량계(18)와, 이 유량계(18)로 부터의 출력신호에 따라서 상기 배기량 조절기(9)에 소정의 배기유량조절신호를 공급하는 제어부(20)를 구비하는 도포장치.
2. 제 1 항에 있어서, 컵(1)에는, 피처리체를 얹어놓는대(3)가 형성되고, 또한 이 얹어놓는대(3)를 회전시키는 회전기구(2)가 형성되어 있는 도포장치.
3. 제 1 항에 있어서, 제어부(20)는 유량계(18)로 부터의 신호에 따라서 소정의 지시신호를 회전기구(2)에 공급하여, 피처리체(4)의 처리시간에 따라서 얹어놓는대(3)의 회전수 및 배기량 조절기(9)에 의한 조절배기량을 소정치로 설정하는 것인 도포장치.
4. 제 1 항에 있어서, 배기량 조절기(9)는, 복수매의 소용돌이형의 금속부재(10)의 겹치는 정도를 변화시켜 배기관(7)내의 관경로를 가변시키는 것인 도포장치.
5. 제 4 항에 있어서, 배기량조절기(9)의 금속부재(10)의 겹치는 정도를 변화시키는 수단에, 펄스 모우터(14)인 도포장치.
6. 제 2 항에 있어서, 컵(1)에는 얹어놓는대(3)에 대향하여 처리액을 적하하는 노즐(5)이 형성되어 있는 도포장치.
7. 제 6 항에 있어서, 피처리체는 반도체 웨이퍼(4)이고, 처리액은 레지스트액인 도포장치.
8. 제 3 항에 있어서, 얹어놓는대(3)의 회전수와 배기량 조절기(9)에 의한 조절배기량은, 서로 동기하여 증가, 감소하는 것인 도포장치.