KR100239751B1 - 스핀코팅장치 - Google Patents

Abstract

웨이퍼의 가장자리에 코팅된 감광막을 제거하기 위해 디스펜싱되는 용해제가 웨이퍼의 중앙부에 코팅된 감광막에 떨어져 감광막을 손상시키는 것을 방지하는 스핀코팅장치가 개시된다. 본 발명에 의한 스핀코팅장치는 감광막이 코팅된 웨이퍼의 가장자리에 용해제를 디스펜싱할 때, 웨이퍼보다 약간 작은 직경의 감광막 손상방지 유니트가 웨이퍼의 표면으로부터 소정의 거리를 두고 위치함으로서 용해제가 바울 등에 의해 반사되어 웨이퍼의 중앙부로 떨어지는 것을 방지한다. 따라서, 웨이퍼의 중앙부에 기 코팅된 감광막의 손상이 방지되어 감광막의 패턴이 양호하게 형성된다.

Description

스핀코팅장치{Spin coating apparatus}

본 발명은 감광막 스핀코팅장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼의 가장자리에 코팅된 감광막을 제거하기 위한 용해제를 디스펜싱할 때 웨이퍼의 중앙부에 코팅된 감광막에 용해제가 떨어지는 것을 방지하도록 한 스핀코팅장치에 관한 것이다.

최근, 집적회로의 고집적도가 진전됨에 따라 미세패턴의 형성이 어려워지기 시작하였다. 그래서, 미세패턴을 형성하는데 있어서 포토공정은 산화공정, 확산공정, 증착공정 및 식각공정 등보다 더욱 중요한 것으로 인식되고 있다. 포토공정은 포토마스크에 형성된 집적회로의 패턴을 웨이퍼 위의 감광막에 광학적으로 전사하는 공정으로서 노광방식에 따라 밀착(contact) 노광방식, 프록시미티(proximity) 노광방식, 반사형 투광 노광방식 그리고 축소투영(reduction projection) 노광방식으로 구분된다.

감광막의 코팅방법으로는 액체상태의 감광막이 담겨진 용기에 웨이퍼를 딥핑(dipping)하거나 감광막을 웨이퍼에 산포시키거나, 또는 감광막이 도포된 롤러(roller)를 웨이퍼에 롤링하는 방법으로 크게 구분된다. 딥핑 방법은 웨이퍼의 상, 하 양면에 모두 감광막이 묻기 때문에 반도체 제조공정에 부적합하다. 산포 방법 역시 웨이퍼의 하면에도 감광막이 묻을 염려가 있어 부적합하다. 롤링 방법은 인쇄회로기판에 감광막을 코팅할 때 사용된다. 이 방법 역시 감광막의 두께 조절이 힘들어 반도체 제조공정에 부적합하다. 그래서 스핀방법이 채택되었는데 웨이퍼의 하면에 감광막을 산포 또는 롤링 방법에 의해 코팅하기도 한다.

스핀코팅은 감광막의 엄격한 두께 조절에 가장 적합한 기술이다. 스핀코팅에 의해 코팅되는 감광막의 두께는 0.5 ㎛에서 10%의 오차를 갖는 것이 일반적이다. 그런데, 감광막 코팅이 완료된 웨이퍼들은 자장자리가 웨이퍼 캐리어의 각 슬롯(slot)에 삽입된 상태로 다음 공정을 위한 설비로 이송되므로 웨이퍼가 슬롯에 끼워지거나 슬롯으로부터 뽑혀질 때, 웨이퍼의 가장자리에 코팅된 감광막이 손상을 받게 된다. 이렇게 손상된 감광막이 더스트(dust)로서 작용하므로 다음 단계의 공정 신뢰성을 악화시켜 왔다.

그래서, 종래에는 감광막 더스트의 발생을 사전에 방지하기 위해 사이드 린tm(side rinse)법을 이용하여 왔다. 즉, 용해제를 이용하여 웨이퍼의 가장자리에 코팅된 감광막만을 제거하여 왔다. 이를 도 1을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 의한 스핀코팅장치를 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 스핀코팅장치는 웨이퍼(1)를 진공 흡착하여 지지하는 진공척(3)과, 진공척(3)에 체결되고 모터(도시안됨)에 의해 회전하는 스핀들(5)과, 스핀 코팅시 웨이퍼(1)로부터 외측으로 튀겨져 나가는 감광액(2)을 차단하기 위해 설치되는 바울(bowl)(7)과, 바울(7)의 우외측에 위치하며 이동 가능한 감광액 공급노즐(9)과, 바울(7)의 좌외측에 위치하며 이동 가능한 용해제 공급노즐(11)로 이루어진다.

이와 같이 구성되는 코팅장치의 작용을 간단히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 세척된 웨이퍼(1)가 스핀코팅장치의 웨이퍼 이송장치(도시안됨)에 의해 투입용 웨이퍼캐리어(도시안됨)로부터 진공척(3)으로 이송되어 진공 흡착된다. 이러한 상태에서 모터(도시안됨)에 전원이 공급되어 회전하기 시작하고, 이와 연동하여 스핀들(5)과 진공척(3)도 함께 회전하기 시작한다. 또한, 웨이퍼(1)도 회전하기 시작한다.

이후, 웨이퍼(1)의 회전속도가 증가하여 일정하게 되면, 감광액 공급노즐(9)이 이송장치에 의해 바울(7)의 외측으로부터 바울(7)의 내측으로 수평으로 이송되어 웨이퍼(1)의 중앙부 상측에 도달하여 수직 하향 이송되고, 웨이퍼(1)의 표면으로부터 상측으로 약 1cm의 거리를 두고 정지한다.

이어서, 감광액이 감광액 공급노즐(9)로부터 웨이퍼(1)의 표면 중앙부에 소정의 양만큼 디스펜싱되면, 원심력에 의해 웨이퍼(1)의 표면 중앙부로부터 가장자리로 퍼져 나가면서 일정한 두께로 감광막(2)이 형성된다. 이때, 웨이퍼(1)의 가장자리로부터 외측으로 비산되는 감광액은 바울(7)에 의해 차단되어 감광액으로 인한 스핀코팅장치의 부품들의 오염, 부식이 방지된다.

이후, 감광액 공급노즐(9)이 상기 이송경로의 반대경로를 거쳐 바울(7)의 외측으로 복귀하면, 용해제 공급노즐(11)이 소정의 이송장치(도시안됨)에 의해 바울(7)의 외측으로부터 바울(7)의 내측으로 수평으로 이송되어 웨이퍼(1)의 가장자리 상측에 도달하여 수직 하향 이송되고 웨이퍼(1)의 표면으로부터 소정의 거리를 두고 정지한다.

계속하여, 용해제가 용해제 공급노즐(11)로부터 웨이퍼(1)의 표면 가장자리에 소정의 양만큼 디스펜싱되면, 원심력에 의해 웨이퍼(1)의 표면 가장자리로부터 외측으로 퍼져 나간다. 이에 따라, 웨이퍼(1)의 가장자리로부터 내측으로 약 1mm 폭을 갖는 영역에 코팅된 감광막(2)이 전부 용해되어 제거된다. 이때, 웨이퍼(1)의 가장자리로부터 외측으로 비산되는 용해제는 바울(7)에 의해 차단되어 용해제로 인한 스핀코팅장치의 부품들의 오염, 부식이 방지되는 것은 당연하다.

가장자리의 감광막(2)이 제거되면, 노즐(11)은 원래의 위치로 되돌아가고 모터의 전원공급이 중단되어 모터가 정지한다. 이후, 웨이퍼(1)가 소정의 이송장치에 의해 배출용 웨이퍼캐리어(도시안됨)로 이송된다.

이와 같이 용해제가 고속회전하는 웨이퍼에 디스펜싱될 때, 용해제의 일부가 웨이퍼의 가장자리로부터 직접 반사되거나 바울로부터 재차 반사되어 웨이퍼의 유효부로 떨어져 코팅된 감광막을 용해시키는 경우가 발생한다.

이에 따라, 웨이퍼의 가장자리를 제외한 영역에 코팅된 감광막이 용해제에 의해 손상되어 원하는 감광막의 패턴을 정확하게 형성할 수 없고, 결국에는 양품의 수율 하락을 가져오는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위해 용해제가 디스펜싱되는 압력이나, 웨이퍼의 회전속도 등의 공정조건에 미세한 변화를 주지 않으면 안되는 바, 이는 공정의 보다 철저히 관리를 필요로 하여 공정을 보다 복잡하게 한다.

따라서, 본 발명의 목적은 웨이퍼의 가장자리에 코팅된 감광막을 제거하기 위해 디스펜싱되는 용해제가 웨이퍼의 유효부에 코팅된 감광막에 떨어져 손상시키는 것을 방지하도록 한 스핀코팅장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 스핀코팅장치의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 투명 하우징을 갖는 감광막 필터장치를 나타낸 개략적으로 사시도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1: 웨이퍼 3: 진공척(chuck) 5: 스핀들(spindle)

7: 바울(bowl) 9: 감광막 공급라인의 노즐

11: 용해제 공급라인의 노즐 13: 감광막 손상방지 유니트

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 스핀코팅장치는 웨이퍼를 진공 흡착하는 진공척, 진공척과 결합하여 모터의 회전력을 진공척에 공급하여 회전시키는 스핀들, 감광액 공급라인에 결합되어 웨이퍼에 감광액을 디스펜싱하는 감광액 공급노즐, 웨이퍼의 가장자리에 코팅된 감광막을 제거하는 용해제를 공급하기 위해 용해제 공급라인에 결합되는 용해제 공급노즐, 공급되는 감광액이나 용해제가 스핀들의 원심력에 의해 외부로 비산되는 것을 방지하는 바울 및 공급되는 용해제가 바울에 반사되거나 직접 반사되어 웨이퍼 유효부의 감광막에 손상을 입히는 것을 방지하기 위해 용해제의 공급시 웨이퍼 유효부를 커버하도록 이송장치에 의해 웨이퍼에 대해 상하 이동하는 감광막 손상방지 유니트를 포함한다.

바람직하게, 감광막 손상방지 유니트는 하단부가 웨이퍼의 표면으로부터 2mm의 거리를 두고 위치하도록 이동하며, 감광막 손상방지 유니트의 외경이 상기 웨이퍼의 직경보다 1mm 작으며, 높이가 3cm 정도이다.

일실시예로, 감광막 손상방지 유니트는 하측이 개구된 원형 캡일 수 있고, 다른 실시예로 감광막 손상방지 유니트는 상측 및 하측이 개구된 원통일 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 스핀코팅장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 종래의 부분과 동일한 부분에는 동일한 부호를 부여하도록 한다.

도 2는 본 발명에 의한 스핀코팅장치를 나타낸 개략도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 감광막 손상방지 유니트(13)가 이송장치(도시안됨)에 의해 이송되어 웨이퍼(1)의 유효부를 커버하도록 웨이퍼의 표면으로부터 소정의 거리들 두고 위치하는 것을 제외하면 도 1의 구조와 동일한 구조로 이루어져 있다.

바람직하게, 감광막 손상방지 유니트(13)는 일정한 높이, 예를 들어, 약 3cm의 높이를 가지며, 외경이 웨이퍼의 직경보다 1mm 작다.

또한, 일실시예로 감광막 손상방지 유니트(13)는 상측과 하측이 모두 개구된 원통일 수 있으며, 다른 실시예로 하측이 개구된 원형 캡일 수 있다.

이와 같이 구성되는 스핀코팅장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 세척된 웨이퍼(1)가 스핀코팅장치의 웨이퍼 이송장치(도시안됨)에 의해 투입용 웨이퍼캐리어(도시안됨)로부터 진공척(3)으로 이송되어 진공 흡착된다. 이러한 상태에서 모터(도시안됨)에 전원이 공급되어 회전하기 시작하고, 이와 연동하여 스핀들(5)과 진공척(3)도 함께 회전하기 시작한다. 또한, 웨이퍼(1)도 회전하기 시작한다.

이후, 웨이퍼(1)의 회전속도가 증가하여 일정하게 되면, 감광액 공급노즐(9)이 이송장치에 의해 바울(7)의 외측으로부터 바울(7)의 내측으로 수평으로 이송되어 웨이퍼(1)의 중앙부 상측에 도달하여 수직 하향 이송되고, 웨이퍼(1)의 표면으로부터 상측으로 약 1cm의 거리를 두고 정지한다.

이어서, 감광액이 감광액 공급노즐(9)로부터 웨이퍼(1)의 표면 중앙부에 소정의 양만큼 디스펜싱되면, 원심력에 의해 웨이퍼(1)의 표면 중앙부로부터 가장자리로 퍼져 나가면서 일정한 두께로 감광막(2)이 형성된다. 이때, 웨이퍼(1)의 가장자리로부터 외측으로 비산되는 감광액은 바울(7)에 의해 차단되어 감광액으로 인한 스핀코팅장치의 부품들의 오염, 부식이 방지된다.

이후, 감광액 공급노즐(9)이 상기 이송경로의 반대경로를 거쳐 바울(7)의 외측으로 복귀하면, 용해제 공급노즐(11)이 소정의 이송장치(도시안됨)에 의해 바울(7)의 외측으로부터 바울(7)의 내측으로 수평으로 이송되어 웨이퍼(1)의 가장자리 상측에 도달하여 수직 하향 이송되고 웨이퍼(1)의 표면으로부터 소정의 거리를 두고 정지한다.

또한, 일예로, 원형 캡 형태의 감광막 손상방지 유니트(13)가 소정의 이송장치(도시안됨)에 의해 웨이퍼(1)의 유효부로 하향 이동하여 하단부가 웨이퍼(1)의 표면으로부터 약 2mm의 거리를 두고 정지한다.

이어서, 용해제가 용해제 공급노즐(11)로부터 웨이퍼(1)의 표면 가장자리에 소정의 양만큼 디스펜싱되면, 용해제가 원심력에 의해 웨이퍼(1)의 표면 가장자리로부터 외측으로 퍼져 나간다.

따라서, 웨이퍼(1)의 가장자리로부터 내측으로 일정한 폭, 예를 들어, 1mm 폭의 영역에 코팅된 감광막(2)이 전부 용해되어 제거된다. 여기서, 소정의 폭은 웨이퍼가 웨이퍼캐리어에 로딩될 때 손상되기 쉬운 웨이퍼 가장자리의 폭에 해당한다.

웨이퍼(1)의 가장자리로부터 외측으로 비산되는 용해제는 바울(7)에 의해 차단되어 용해제로 인한 스핀코팅장치의 부품들의 오염, 부식이 방지되는 것은 당연하다.

한편, 용해제가 고속회전하는 웨이퍼(1)에 디스펜싱될 때, 용해제의 일부가 웨이퍼(1)의 가장자리로부터 웨이퍼(1)의 유효부로 직접 반사되거나 바울(7)로부터 다시 반사되는데, 이러한 경우가 발생하여도 용해제가 감광막 손상방지 유니트(13)에 의해 전부 차단되어 웨이퍼(1)의 유효부 표면으로 떨어지지 않는다. 따라서, 웨이퍼(1)의 가장자리에 코팅된 감광막(2)이 용해제에 의해 제거되는 동안 웨이퍼(1)의 유효부에 코팅된 감광막(2)이 전혀 손상을 받지 않아 유효부의 감광막에 정확한 패턴이 형성될 수 있다.

이후, 감광막 손상방지 유니트(13)가 소정의 이송장치(도시안됨)에 의해 상향 이동하여 원래의 위치로 되돌아간다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 스핀코팅장치는 감광막 손상방지 유니트를 추가로 설치하여 용해제의 디스펜싱 압력이나 웨이퍼의 회전속도 등과 같은 공정조건을 별도로 변경시키지 않고도 웨이퍼의 가장자리에 디스펜싱된 용해제가 웨이퍼의 유효부로 반사되어 웨이퍼의 표면을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 웨이퍼의 가장자리에 코팅된 감광막만이 제거되고 웨이퍼의 유효부에 코팅된 감광막이 전혀 손상을 받지 않아 고집적회로의 미세한 패턴을 정확하게 형성할 수 있고, 결국에는 공정의 신뢰성이 향상되고 양품의 수율 향상이 가능한 효과가 있다.

Claims (6)

1. 웨이퍼를 진공흡착하는 진공척;

   상기 진공척과 결합하여 모터의 회전력을 상기 진공척에 공급하여 회전시키는 스핀들;

   감광액 공급라인에 결합되어 상기 웨이퍼에 감광액을 디스펜싱하는 감광액 공급노즐;

   상기 웨이퍼의 가장자리에 코팅된 감광막을 제거하는 용해제를 공급하기 위해 용해제 공급라인에 결합되는 용해제 공급노즐;

   상기 공급되는 감광액이나 용해제가 스핀들의 원심력에 의해 외부로 비산되는 것을 방지하는 바울;

   상기 공급되는 용해제가 상기 바울에 반사되거나 직접 반사되어 상기 웨이퍼 유효부의 감광막에 손상을 입히는 것을 방지하기 위해 상기 용해제의 공급시 상기 웨이퍼 유효부를 커버하도록 이송장치에 의해 상기 웨이퍼에 대해 상하 이동하는 감광막 손상방지 유니트를 포함하는 스핀코팅장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 감광막 손상방지 유니트의 하단부가 상기 웨이퍼의 표면으로부터 2mm의 거리를 두고 위치하도록 이동하는 것을 특징으로 하는 스핀코팅장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 감광막 손상방지 유니트는 하측이 개구된 원형 캡인 것을 특징으로 하는 스핀코팅장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 감광막 손상방지 유니트는 상측 및 하측이 개구된 원통인 것을 특징으로 하는 스핀코팅장치.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 감광막 손상방지 유니트의 외경이 상기 웨이퍼의 직경보다 1mm 작은 것을 특징으로 하는 스핀코팅장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 감광막 손상방지 유니트의 높이가 3cm인 것을 특징으로 하는 스핀코팅장치.