KR100283835B1

KR100283835B1 - 레지스트도포장치및레지스트도포방법

Info

Publication number: KR100283835B1
Application number: KR1019970047351A
Authority: KR
Inventors: 히로시 우치다; 신지 누노타니
Original assignee: 니시무로 타이죠; 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 1996-09-18
Filing date: 1997-09-13
Publication date: 2001-04-02
Also published as: TW371780B; JPH1092726A; US6001417A; KR19980024660A

Abstract

본 발명은 레지스트의 막두께의 균일성을 유지하면서, 레지스트의 적하량을 삭감할 수 있는 레지스트 도포장치 및 레지스트 도포방법을 실현하기 위한 것으로,

본 발명의 레지스트 도포장치는, 웨이퍼(11)를 재치해서 그 웨이퍼(11)에 회전을 가하는 웨이퍼재치대(18)와, 웨이퍼의 윗쪽으로부터 레지스트(16)를 적하하는 노즐(12) 및, 이 노즐(12)에 상기 레지스트를 공급하는 레지스트공급기구(14)를 구비한 것으로, 레지스트의 주성분인 용매(23)를 웨이퍼상에 적하하는 제2노즐(26)과, 웨이퍼상에 적하하는 레지스트의 온도를 조정하는 온도조정기구를 갖추고 있다. 또한, 본 발명의 레지스트 도포방법은, 웨이퍼의 표면에 레지스트의 주성분인 용매를 적하하는 단계와, 용매가 적하된 웨이퍼를 그 축을 중심으로 해서 회전시키는 단계, 웨이퍼의 표면에 레지스트를 적하하는 단계, 레지스트가 적하된 웨이퍼를 그 축을 중심으로 해서 회전시키는 단계, 웨이퍼의 이면을 세정함과 동시에 웨이퍼 주변 레지스트를 제거하는 단계 및, 주변의 레지스트가 제거된 웨이퍼를 감장(嵌裝)시키기 위해 웨이퍼를 회전시키는 단계를 구비한다.

Description

레지스트 도포장치 및 레지스트 도포방법

본 발명은 반도체의 제조장치 및 그 제조방법에 관련한 것으로, 특히 웨이퍼상에 레지스트막을 형성하기 위한 레지스트 도포장치 및 레지스트 도포방법에 관한 것이다.

도 11에 종래기술에 의한 레지스트 도포장치를 나타낸다.

도시한 바와 같이, 레지스트 도포장치(10)는 웨이퍼(1)의 표면상에 레지스트(6)를 적하하는 레지스트노즐(2)과, 그 레지스트노즐(2)을 웨이퍼(1)상에서 자유자재로 이동시키는, 예컨대 모터인 구동기기(3), 레지스트저장부(7)로부터 레지스트노즐(2)로 레지스트(6)를 공급하는, 예컨대 펌프인 레지스트공급기(4), 웨이퍼(1)를 재치하는 웨이퍼재치대(8) 및, 웨이퍼재치대(8)에 회전을 가하는, 예컨대 모터인 웨이퍼 회전구동기기(5)로 구성되어 있다.

여기서, 레지스트를 형성할 때의 공정을 도 12의 플로우챠트 및 도 13의 웨이퍼(1)를 재치한 웨이퍼재치대(8)의 부분단면도를 참조하여 설명한다.

우선, 이면을 진공상태로 웨이퍼재치대(8)에 흡착된 웨이퍼(1)에, 레지스트노즐(2)로부터 레지스트(6)를, 예컨대 단위시간당 1cc/sec 의 양으로 3~4초간 적하한다(도 12의 단계(201), 도 13a).

레지스트(6)를 적하한 후에, 20~25초간 웨이퍼(1)에 회전을 가하거나(스태틱 디스펜션 방법), 또는 적하하면서 웨이퍼(1)에 회전을 20~25초간 가한다(다이나믹디스펜션 방법). 이에 따라, 웨이퍼(1)의 표면상에서 레지스트(6)의 막을 균일하게 넓힌다(도 12의 단계(202), 도 13b). 이 회전수는, 레지스트 막두께에 대응해서 결정된다.

다음에, 웨이퍼(1)의 주변상의 레지스트(6)를 제거함과 동시에 웨이퍼(1)의 이면을 세정한다(도 12의 단계(203), 도 13(c)). 마지막으로 다시 한 번 웨이퍼(1)에 회전을 가해서 레지스트(6)를 건조시켜(도 12의 단계(204), 도 13d), 원하는 레지스트막을 형성한다.

이와 같은 종래의 방법에 있어서, 레지스트의 전체 적하량을 감소시키는 것은 곤란하다. 예컨대, 각 공정의 시간수나 회전수 등을 변화시키더라도, 패턴이 생성되어 있지 않은 6인치의 직경을 갖춘 웨이퍼상에 막두께가 2000nm의 레지스트막을 형성하기 위해서는, 최저에서도 레지스트를 5cc 적하할 필요가 있다. 더욱이 패턴이 생성된 동일한 웨이퍼이면 최저에서도 레지스트를 1cc 적하할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 레지스트 막두께의 균일성을 유지하면서, 레지스트의 적하량을 삭감할 수 있는 레지스트 도포장치 및 레지스트 도포방법을 실현함에 있다.

도 1은 본 발명에 의한 제1실시예를 설명하는 도면,

도 2는 제1실시예에 의한 레지스트 적하시퀀스를 나타내는 플로우챠트,

도 3은 제1실시예에 의해 레지스트를 적하할 때의 웨이퍼 및 웨이퍼를 재치한 웨이퍼재치대를 나타내는 부분 단면도,

도 4는 제1 및 제2실시예의 변형예를 설명하는 도면,

도 5는 레지스트의 온도와 막두께와의 관계를 나타내는 그래프,

도 6은 본 발명에 의한 제2실시예를 설명하는 도면,

도 7은 제1실시예에 의한 레지스트 적하시퀀스를 나타내는 플로우챠트,

도 8은 제2실시예에 의해 레지스트를 적하할 때의 웨이퍼 및 웨이퍼를 재치한 웨이퍼재치대를 나타내는 부분단면도,

도 9는 레지스트 적하량과 막두께의 관계를 나타내는 그래프,

도 10은 용제와 레지스트의 적하간격과, 레지스트의 적하량과의 관계를 나타내는 그래프,

도 11은 종래기술에 의한 레지스트 도포장치를 설명하는 도면,

도 12는 종래의 레지스트 적하시퀀스를 나타내는 플로우챠트,

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

11 - 웨이퍼, 12 - 레지스트노즐,

13 - 구동기기, 14 - 레지스트공급기구,

16 - 레지스트, 17 - 레지스트저장부,

18 - 웨이퍼재치대, 23 - 용제,

26 - 용제노즐, 28 - 용제공급기구,

29 - 온도제어기기, 31 - 용제저장부,

100 - 레지스트 도포장치.

본 발명의 레지스트 도포장치는, 웨이퍼를 재치해서 그 웨이퍼에 회전을 가하는 웨이퍼재치대와, 상기 웨이퍼의 윗쪽으로부터 레지스트를 적하하는 노즐 및, 상기 노즐에 상기 레지스트를 공급하는 레지스트공급기구를 갖춘 것으로, 레지스트의 주성분인 용매를 웨이퍼상에 적하하는 제2노즐과, 웨이퍼상에 적하하는 레지스트의 온도를 조정하는 온도조정기구를 구비한 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 레지스트를 웨이퍼에 적하하기 전에, 레지스트의 용매인 용제를 적하함으로써 레지스트의 사용량을 대폭 삭감할 수 있다.

본 발명의 레지스트 도포장치는, 제2노즐이 레지스트가 웨이퍼에 적하되기 전에 용매를 웨이퍼상에 적하하는 것이고, 온도조정기구는 웨이퍼상에 적하하는 레지스트의 온도를 실온보다도 2℃이상 저온으로 하는 것이다.

이와 같이, 레지스트의 온도를 실온보다 2~3℃정도 낮게 설정함으로써 최소의 레지스트량으로 최적의 막두께의 균일성을 얻을 수 있다.

본 발명의 레지스트 도포장치는, 웨이퍼를 재치하여 그 웨이퍼에 회전을 가하는 웨이퍼재치대와, 웨이퍼의 상방에서 레지스트를 적하하는 노즐, 이 노즐에 레지스트를 공급하는 레지스트공급기구를 갖춘 것으로, 레지스트의 주성분인 용매를 웨이퍼상에 적하하는 제2노즐과, 레지스트의 단위시간당의 적하량을 조정하는 레지스트량 조정기구를 갖춘 것을 특징으로 한다.

이렇게 레지스트의 적하량을 조정함으로써, 최소의 레지스트량으로 최적의 막두께의 균일성을 얻을 수 있다.

본 발명의 레지스트 도포장치는, 레지스트량 조정기구가 레지스트의 단위시간당의 적하량을 0.5cc/sec 이하로 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 레지스트 도포장치는, 레지스트공급기구가 용매의 적하 후, 웨이퍼 표면의 용매가 건조하지 않는 사이에 레지스트를 노즐에 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 레지스트 도포방법은, 웨이퍼의 표면에 용매를 적하하는 단계와, 용매가 적하된 웨이퍼를 그 축을 중심으로 해서 회전시키는 단계, 웨이퍼의 표면에 레지스트를 적하하는 단계, 레지스트가 적하된 웨이퍼를 그 축을 중심으로 해서 회전시키는 단계, 웨이퍼의 이면을 세정함과 동시에 웨이퍼 주변의 레지스트를 제거하는 단계 및, 주변의 레지스트가 제거된 웨이퍼를 건조시키기 위해 웨이퍼를 회전시키는 단계를 갖춘다.

본 발명의 레지스트 도포방법은, 레지스트의 온도가 실온보다 2℃이상 낮은 것을 특징으로 한다.

본 발명의 레지스트 도포방법은, 레지스트의 단위시간당 적하량이 0.5cc/sec 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 레지스트 도포방법은, 용매가 적하된 후, 웨이퍼 표면상에 퍼진 용매가 건조하지 않는 사이에 레지스트가 적하되는 것을 특징으로 한다.

(실시예)

본 발명에 의한 레지스트 도포장치에 의한 제1실시예를 도 1~3을 참조해서 설명한다.

도 1은 제1실시예를 설명하기 위한 도이고, 도 2는 레지스트를 도포하는 공정을 나타내는 플로우챠트이며, 도 3은 각 공정마다의 웨이퍼 및 웨이퍼재치대를 나타내는 부분단면도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 레지스트 도포장치(100)는, 웨이퍼(11)를 흡착하는 웨이퍼재치대(18)와, 레지스트(16)를 웨이퍼(11)에 적하하는 레지스트노즐(12), 이 레지스트노즐(12)을 웨이퍼(11)상에서 자유자재로 이동시키는 예컨대 모터인 구동기기(13), 레지스트저장부(17)에서 레지스트노즐(12)로 레지스트(16)를 공급하는, 예컨대 펌프인 레지스트공급기구(14) 및, 웨이퍼재치대(18)에 회전을 가하는, 예컨대 모터인 웨이퍼회전 구동기기(15)를 갖추고 있다.

더욱이, 이 실시예에서는 웨이퍼(11)에 신나(23;용제)를 적하하는 용제노즐(26)과, 이 용제노즐(26)을 웨이퍼(11)상에서 자유자재로 이동시키는, 예컨대 모터인 제2구동기기(27), 용제저장부(31)로부터 용제노즐(26)로 용제(23)를 공급하는, 예컨대 펌프인 용제공급기구(28) 및, 레지스트저장부(17)에서 공급되는 레지스트(16)를 냉각하는 온도제어기기(29)를 갖추고 있다. 용제저장부(31)의 용제(23)는, 레지스트(16)에 포함되는 것과 동종의 용매이다.

또, 도 4에 나타내는 바와 같이, 용제노즐(26)을 별도로 설치할 필요는 없고, 종래부터 이용되고 있는 레지스트노즐(12)과 함께 구동시켜도 상관없다.

또, 레지스트의 온도제어도 종래와 같이 행하는데, 냉각기능을 부가한 온도제어기기(29)를 이용한다.

레지스트 도포방법은, 우선 웨이퍼(11)상에 용제노즐(26)을 이동시켜, 웨이퍼(11)상에 용제노즐(26)로부터 용제(23)를 1초간 적하한다(도 2의 단계(501), 도 3a ). 그 후 용제(23)를 퍼지게 하기 위해, 예컨대 1초간에 회전수 2500rpm 으로 웨이퍼(11)에 회전을 가한다(도 2의 단계(502), 도 3b). 용제(23)가 퍼진 시점에서 즉시 레지스트(16)를 적하하고, 예컨대 1초간의 사이에 회전수 2500rpm 으로 웨이퍼(11)에 회전을 가하고(도 2의 단계(503), 도 3c), 웨이퍼(11)상에 레지스트(16)를 퍼지게 한다(다이나믹 디스펜션 방법).

이 때, 온도제어기기(29)는 적하하는 레지스트의 온도를 실온보다 2℃이상 낮은 온도로 설정한다. 이하에 그 이유를 서술한다.

통상, 표면내의 막의 균일성을 향상시키기 위해서, 레지스트의 온도는 실온, 즉 적하분위기온도보다 레지스트를 적하하기 전에 2~3℃ 높은 온도에서 도포하는 것이 널리 알려져 있다.

이것은, 레지스트의 온도가 너무 높으면 레지스트의 휘발이 촉진되므로, 웨이퍼 주변의 레지스트막이 두껍게 형성되기 쉬워지고, 반대로 레지스트의 온도가 너무 낮으면 레지스트가 휘발하기 어려워지므로, 웨이퍼 주변의 레지스트막이 얇게 형성되기 쉬워지기 때문이다.

그러나, 이 형태에서는 레지스트를 적하하기 전에 용제를 적하하기 때문에, 먼저 적하한 용제의 휘발에 따라 웨이퍼 근방의 온도, 즉 적하분위기온도가 통상 거의 5℃정도 저하한다. 그 때문에, 레지스트를 실제로 적하할 때에는, 레지스트의 온도를 실온보다 2℃이상 낮은 온도로 함으로써 레지스트 막두께를 균일하게 하기 위한 레지스트온도와 적하분위기온도와의 상대온도차인 2℃를 실현한다.

이 레지스트의 온도와 레지스트 막두께의 균일성의 관계를 도 5의 그래프에 나타낸다. 이 데이터는 직경이 6인치인 웨이퍼상에 막두께가 2000nm인 레지스트막을 형성할 때에 수집한 것이다.

이 그래프에 나타내는 바와 같이, 실온보다 2℃이상 낮은 온도로 하면 목표로 하는 균일성의 막두께를 갖는 레지스트막을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.

이러한 방법을 취함으로써 패턴부착의 예컨대, 6인치의 직경을 갖춘 웨이퍼라 해도 0.3cc의 레지스트의 전 적하량에서 막두께가 2000nm인 레지스트막의 형성이 가능해져서, 레지스트 사용량의 대폭적인 삭감이 가능해 진다.

다음에, 종래의 레지스트 도포방법과 같이, 예컨대 20~25초간의 회전수로 회전을 웨이퍼(11)에 가한다(도 2의 단계(504), 도 3d). 다음에 웨이퍼(11) 주변의 레지스트(16)를 제거하거나, 웨이퍼(11)의 이면을 세정한다(도 2의 단계(505), 도 3e). 마지막으로 레지스트(16)를 건조시키기 위해 웨이퍼(11)에 고속의 회전을 가한다(도 2의 단계(506), 도 3f).

이와 같이, 레지스트를 웨이퍼에 적하하기 전에 레지스트의 용매인 용제를 적하하고, 적하하는 레지스트의 온도를 실온보다 2~3℃ 정도 낮게 설정함으로써 최소의 레지스트량으로 최적의 막두께의 균일성을 얻을 수 있다.

본 발명에 의한 레지스트 도포장치에 의한 제2실시예를 도 6~9를 참조하여 설명한다.

도 6은 제2실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 레지스트를 도포하는 공정을 나타내는 플로우챠트이며, 도 8은 각 공정마다의 웨이퍼 및 웨이퍼재치대를 나타내는 부분단면도이다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 레지스트 도포장치(200)는, 웨이퍼(11)를 흡착하는 웨이퍼재치대(18)와, 레지스트(16)를 웨이퍼(11)에 적하하는 레지스트노즐(12), 그 레지스트노즐(12)을 웨이퍼(11)상에서 자유자재로 이동시키는 예컨대 모터인 구동기기(13), 레지스트저장부(17)에서 레지스트노즐(12)로 레지스트(16)를 공급하는, 예컨대 펌프인 레지스트공급기구(14) 및, 웨이퍼재치대(18)에 회전을 가하는, 예컨대 모터인 웨이퍼회전 구동기기(15)를 갖추고 있다.

더욱이, 이 형태는 웨이퍼(11)에 희석(용제)제(23)를 적하하는 용제노즐(26)과, 그 용제노즐(26)을 웨이퍼(11)상에서 자유자재로 이동시키는 예컨대 모터인 제2구동기기(27)와, 용제저장부(31)에서 용제노즐(26)로 용제(23)를 공급하는, 예컨대 펌프인 용제공급기구(28)를 갖추고 있다.

레지스트 도포의 방법은, 우선 웨이퍼상에 노즐(26)을 이동시켜, 웨이퍼(1)상에 용제(23)를 1초간 적하한다(도 7의 단계(111), 도 8a). 다음에 용제(23)를 퍼지게 하기 위해 임의의 회전수, 예컨대 2500rpm으로 웨이퍼(1)에 회전을 가한다(도 7의 단계(112), 도 8b). 퍼진 시점에서 즉시 레지스트(16)를 1초 미만의 사이에 적하하면서, 웨이퍼(1)에 회전(2500rpm)을 가한다(도 7의 단계(113), 도 8c).

이 때, 레지스트의 단위시간당의 적하량과, 용제 및 레지스트의 적하시간의 간격을 아래와 같이 설정한다.

우선, 레지스트의 단위시간당의 적하량은 0.2~0.5cc/sec이 가장 균일성이 좋고, 그 이상의 적하율이라면 사용에 견딜 수 있는 막두께의 균일성을 얻을 수 없다. 이때의 레지스트의 적하량과 형성된 레지스트 막두께의 균일성과의 관계를 도 9에 나타낸다. 이 데이터는, 직경이 6인치인 웨이퍼상에 막두께가 2000nm인 레지스트막을 형성할 때에 수집한 것이다.

또한, 웨이퍼상에서 용제가 건조하지 않은 시간(1sec 이하)에서 레지스트를 적하해야만 하기 때문에, 용제노즐과 레지스트노즐은 거의 동시에 구동될 필요가 있다. 여기에서, 도 10에 용제와 레지스트와의 적하간격과, 레지스트의 적하량과의 관계를 나타내는 그래프를 나타낸다. 이 데이터는 직경이 6인치인 웨이퍼상에 막두께가 2000nm인 레지스트막을 형성할 때에 수집한 것이다.

그 후, 막두께를 결정하는 회전수로 웨이퍼(1)에 20~25초 회전을 가하고(도 7의 단계(114), 도 8d), 주변의 레지스트 제거나 이면의 세정을 행한 후(도 7의 단계(115), 도 8e), 건조를 위한 고속회전을 행한다(도 7의 단계(116), 도 8f).

이렇게 레지스트의 단위시간당의 적하량을 0.5cc/sec 이하로 함으로써, 최소의 모든 레지스트량으로 최적의 막두께의 균일성을 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면, 레지스트의 막두께의 균일성을 유지하면서, 레지스트의 적하량을 삭감할 수 있는 레지스트 도포장치 및 도포방법을 실현할 수 있다.

Claims

웨이퍼를 재치해서 그 웨이퍼에 회전을 가하는 웨이퍼재치대와, 상기 웨이퍼의 윗쪽으로부터 레지스트를 적하하는 노즐 및, 상기 노즐에 상기 레지스트를 공급하는 레지스트공급기구를 구비한 레지스트 도포장치에 있어서,

상기 레지스트의 주성분인 용매를 상기 웨이퍼상에 적하하는 제2노즐과,

상기 웨이퍼상에 적하하는 레지스트의 온도를 조정하는 온도조정기구를 갖춘 것을 특징으로 하는 레지스트 도포장치.
제1항에 있어서, 상기 제2노즐은 상기 레지스트가 상기 웨이퍼에 적하되기 전에 상기 용매를 웨이퍼상에 적하하는 것이고,

상기 온도조정기구는 상기 웨이퍼상에 적하하는 레지스트의 온도를 실온보다도 2℃ 이상 저온으로 하는 것을 특징으로 하는 레지스트 도포장치.
웨이퍼를 재치해서 그 웨이퍼에 회전을 가하는 웨이퍼재치대와, 상기 웨이퍼의 윗쪽으로부터 레지스트를 적하하는 노즐 및, 상기 노즐에 상기 레지스트를 공급하는 레지스트공급기구를 구비한 레지스트 도포장치에 있어서,

상기 레지스트의 주성분인 용매를 웨이퍼상에 적하하는 제2노즐과,

상기 웨이퍼상에 적하하는 레지스트의 단위시간당의 적하량을 조정하는 레지스트량 조정기구를 갖춘 것을 특징으로 하는 레지스트 도포장치.
제3항에 있어서, 상기 제2노즐은 상기 레지스트가 상기 웨이퍼에 적하되기 전에 상기 용매를 웨이퍼상에 적하하는 것이고,

상기 레지스트량 조정기구는 레지스트의 단위시간당 적하량을 0.5cc/sec 이하로 하는 것을 특징으로 하는 레지스트 도포장치.
제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 레지스트공급기구는 상기 용매의 적하 후 상기 웨이퍼의 표면상에 퍼진 용매가 건조하기 전에 상기 레지스트를 상기 노즐에 공급하는 것을 특징으로 하는 레지스트 도포장치.
웨이퍼의 표면에 레지스트의 주성분인 용매를 적하하는 단계와,

상기 용매가 적하된 웨이퍼를 그 축을 중심으로 해서 회전시키는 단계,

웨이퍼의 표면에 상기 레지스트를 적하하는 단계,

상기 레지스트가 적하된 웨이퍼를 그 축을 중심으로 해서 회전시키는 단계,

상기 웨이퍼의 이면을 세정함과 더불어 상기 웨이퍼 주변의 레지스트를 제거하는 단계 및,

상기 주변의 레지스트가 제거된 웨이퍼를 건조시키기 위해 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계를 갖춘 것을 특징으로 하는 레지스트 도포방법.
제6항에 있어서, 상기 레지스트의 온도는 실온보다 2℃ 이상 낮게 한 것을 특징으로 하는 레지스트 도포방법.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 레지스트의 단위시간당 적하량은 0.5cc/sec 이하인 것을 특징으로 하는 레지스트 도포방법.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 용매가 적하된 후, 상기 웨이퍼 표면의 용매가 건조하기 전에 상기 레지스트가 적하되는 것을 특징으로 하는 레지스트 도포방법.