KR100284102B1 - 개선된 캐치컵 구조를 갖는 레지스트 코팅 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스프레쉬-백 차단팁의 꼭지점에 생성되는 고드름과 원심력에 의해 웨이퍼를 이탈하는 레지스트 용액간의 충돌에 의해 발생하는 레지스트 미립자가 웨이퍼의 표면으로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 한 개선된 캐치컵 구조를 갖는 레지스트 코팅 장치에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명의 레지스트 코팅 장치는, 충돌 반발력에 의해 외부컵 내벽으로부터 웨이퍼쪽으로 향하는 레지스트 미립자들을 차단하는 스프레쉬-백 차단팁을, 종래 장치에서와 같이 외부컵의 선단 끝부분에 형성하는 것이 아니라, 웨이퍼로부터 보다 큰 거리만큼 이격될 수 있도록 외부컵의 선단의 끝부분에서 내측 방향으로 일정 길이만큼 이격된 위치에 형성한다.
따라서, 본 발명은 연속하는 레지스트 스핀 코팅 공정으로 인해 스프레쉬-백 차단팁의 꼭지점에 고드름이 생성되더라도, 웨이퍼를 이탈하는 레지스트와 고드름간의 충돌에 의해 발생하는 레지스트 미립자가 웨이퍼쪽으로 향하는 것을 효과적으로 억제할 수 있는 것이다.
Description
본 발명은 반도체 제조 장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식각 마스크 패턴을 형성하기 위한 포토 리쏘그라피 공정에서 스핀 코팅 방법으로 웨이퍼상에 포토 레지스트(감광막)를 도포하는 데 사용하는 레지스트 코팅 장치에 관한 것이다.
잘 알려진 바와같이, 반도체 소자는 다양한 패턴으로 된 막(예를들면, 실리콘막, 산화막, 필드 산화막, 실리콘 질화막, 폴리 실리콘막, 금속 배선막 등)들이 다층 구조로 적층되는 형태를 갖는 데, 이러한 다층 구조의 반도체 소자를 제조하는 데 있어서는, 예를들면 증착 공정, 산화 공정, 포토 리쏘그라피 공정, 식각 공정, 세정 공정, 린스 공정 등과 같은 여러 가지 공정들을 필요로 한다. 여기에서, 본 발명은 포토 리쏘그라피 공정에서 웨이퍼상에 포토 레지스트를 도포하는 데 사용되는 레지스트 코팅 장치의 개선에 관련된다.
일반적으로, 반도체 소자의 제조 공정에서 포토 리쏘그라피 공정을 통해 웨이퍼상에 형성되는 포토 레지스트막(또는 패턴 마스크)은 웨이퍼상에 형성된 절연막, 전도성막 등을 목표로 하는 임의의 패턴으로 식각하기 위한 내에칭성 마스크(mask)로써 사용되는 데, 이를 위해 웨이퍼상에 포토 레지스트를 균일하게 도포하기 위한 레지스트 코팅 장치를 필요로 한다.
여기에서, 레지스트 코팅 장치는 수평으로 된 웨이퍼상에 레지스트 용액을 떨어뜨린 후 웨이퍼를 고속으로 회전시킴으로써 웨이퍼상에 균일한 두께의 레지스트막을 형성하는 장비인 데, 이러한 스핀 코팅 장비의 일예로서는 도 3에 도시된 바와같은 구조를 갖는 것이 있다.
도 3은 캐치컵 구조를 갖는 종래 레지스트 코팅 장치의 측단면도로써, 종래 레지스트 코팅 장치는, 크게 구분해 볼 때, 스핀척(302), 내부컵(304A)과 외부컵(304B)으로 된 캐치컵(304) 및 방출 노출(308)을 구비한다.
도 3을 참조하면, 스핀척(302)은, 포토 레지스트막을 형성하고자 하는 웨이퍼(310)를 안착(또는 탑재)하는 것으로, 테이블상에 웨이퍼(310)가 안착된 상태에서 공급관(306)의 선단에 연결된 방출 노즐(308)을 통해 레지스트 용액(즉, 일정한 점도를 갖는 레지스트 용액)이 웨이퍼(310)상, 예를들어 웨이퍼(310)의 중심 부분에 공급될 때 도시 생략된 스핀 모터로부터의 구동력에 따라 고속(예를들면, 수백 내지 수천 RPM의 속도)으로 회전한다.
또한, 캐치컵(304)은 내부컵(304A)과 외부컵(304B)으로 구성되어 스핀척(302)의 주위를 둘러싸는 형태로 형성되는 데, 내부컵(304A)은 그 외벽이 스핀척(302)상에 안착된 웨이퍼(310)의 가장자리보다 약간 돌출되는 형태로 내측으로부터 외측 방향으로 슬라이딩되는 경사를 갖는다. 더욱이, 외부컵(304B)은 내부컵(304A)과의 사이에 일정한 폭의 배출구를 형성하는 형태로 형성되고, 상부 선단의 끝부분에 대략 삼각 형상으로 된 스프레쉬-백(SPLASH-BACK) 차단팁(304b)을 갖는다.
따라서, 스핀척(302)상에 안착된 웨이퍼(310)상에 포토 레지스트 용액을 도포하기 위해 스핀척(302)을 고속으로 회전시킬 때 원심력에 의해 웨이퍼(310)의 중심으로부터 가장자리(310a) 방향으로 확산 전개되어 웨이퍼(310)를 벗어나는 포토 레지스트 용액들은 외부컵(304B)의 내벽에 부딪친 후, 내부컵(304A)과 외부컵(304B) 사이에 형성된 배출구를 통해 도 3에서 점선 화살표로 표시된 방향으로 배출된다.
한편, 스핀척(302)의 고속 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 웨이퍼(310)를 벗어나는 레지스트 용액의 대부분은 외부컵(304B)의 내벽에 부딪친 후 내벽을 타고 흘러내리는 데, 외부컵(304B)의 내벽에 부딪친 일부 레지스트 용액은 내벽과의 충돌 반발력에 의해 웨이퍼(310) 방향으로 스프레쉬-백되어 웨이퍼(310)의 표면으로 되돌아가는 경우가 발생하게 된다. 이와같이 외부컵(304B) 내벽과의 충돌 반발력에 의해 웨이퍼(310) 표면으로 되돌아오는 레지스트 용액은 웨이퍼(310)상에 형성되는 포토 레지스트막의 균일도를 저하시키는 큰 원인이 되고 있다.
따라서, 이러한 외부컵(304B) 내벽과의 충돌 반발력에 의해 웨이퍼(310)를 벗어난 레지스트 용액이 웨이퍼(310) 표면으로 되돌아오는 것을 차단하기 위해 외부컵(304B)의 선단 끝부분에는, 도 3에서 점선 블록으로 표시하여 참조부호 B로써 도시된 바와같이, 대략 삼각 형상의 스프레쉬-백 차단팁(304b)이 형성되어 있다. 즉, 외부컵(304B)의 선단 끝부분에 형성된 스프레쉬-백 차단팁(304b)은 원심력에 의해 웨이퍼(310)를 벗어나 외부컵(304B)의 내벽에 부딪친 레지스트가 충돌 반발력에 의해 웨이퍼(310) 표면으로 되돌아가는 것을 원천적으로 차단한다. 그 결과, 웨이퍼(310)상에 균일한 두께를 갖는 포토 레지스트막을 형성할 수 있다.
다른 한편, 쉬는 시간(idle time)없이 레지스트 도포 공정을 연속적으로 수행하는 경우, 레지스트 용액이 스프레쉬-백 차단팁(304b)의 꼭지점에서 아래 방향으로 연장되는 형태, 즉 일예로서 도 4에 도시된 바와같이, 스프레쉬-백 차단팁(304b)의 꼭지점에서 레지스트 용액으로 된 고드름(312)이 형성되며, 이러한 고드름(312)은 웨이퍼(310)상에 형성되는 포토 레지스트막의 균일도를 저하시키는 새로운 요인으로 작용하고 있다. 도 4에 있어서, 참조부호 d4는 웨이퍼 가장자리(310a)와 스프레쉬-백 차단팁(304b)의 꼭지점에서 소정 길이만큼 생성된 고드름(312)간의 거리를 나타낸다.
즉, 레지스트 도포 공정중에 원심력에 의해 웨이퍼(310) 중심으로부터 가장자리로 확산 전개되어 웨이퍼(310) 표면을 벗어나는 레지스트 용액이, 외부컵(304B)의 내벽에 부딪치는 것이 아니라, 외부컵(304B)에 비해 웨이퍼(310)에 더 근접한 거리에 있는 스프레쉬-백 차단팁(304b)의 꼭지점에서 아래 방향으로 연장되어 형성된 고드름(312)에 부딪치게 되고, 그 결과 고드름(312)에 부딪친 레지스트 용액의 일부가 웨이퍼(310)의 표면으로 되돌아가게 되므로써, 웨이퍼(310)상에 형성된 포토 레지스트막의 균일도를 저하시키는 문제를 야기시킨다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스프레쉬-백 차단팁의 꼭지점에 생성되는 고드름과 원심력에 의해 웨이퍼를 이탈하는 레지스트 용액간의 충돌에 의해 발생하는 레지스트 미립자가 웨이퍼의 표면으로 유입되는 것을 방지할 수 있는 개선된 캐치컵 구조를 갖는 레지스트 코팅 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 웨이퍼를 안착하여 회전 운동하는 스핀척, 레지스트 배출구를 사이에 두고 내부컵과 외부컵으로 구성되고 일정 간격만큼 이격되어 상기 스핀척 둘레를 에워싸는 형태로 형성된 캐치컵, 상기 스핀척에 안착된 웨이퍼상에 포토 레지스트 용액을 공급하는 방출 노즐을 구비한 레지스트 코팅 장치에 있어서, 상기 외부컵은, 레지스트 도포 공정중에 원심력에 의해 상기 웨이퍼 표면을 이탈하는 레지스트 용액이 그의 내벽에 부딪쳐 상기 웨이퍼쪽으로 향하는 것을 차단하기 위한 스프레쉬-백 차단팁을 포함하고, 상기 스프레쉬-백 차단팁은, 상기 외부컵의 선단 끝부분에서 내측 방향으로 일정 간격만큼 이격된 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 개선된 캐치컵 구조를 갖는 레지스트 코팅 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 캐치컵 구조를 갖는 레지스트 코팅 장치의 측단면도,
도 2는 도 1에 도시된 참조부호 A의 확대 단면도,
도 3은 캐치컵 구조를 갖는 종래 레지스트 코팅 장치의 측단면도,
도 4는 도 1에 도시된 참조부호 B의 확대 단면도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
102 : 스핀척 104 : 캐치컵
104A : 내부컵 104B : 외부컵
104b : 스프레쉬-백 차단팁 104c : 외부컵 내벽
106 : 공급관 108 : 방출 노즐
110 : 웨이퍼 110a : 웨이퍼 가장자리
본 발명의 상기 및 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개선된 캐치컵 구조를 갖는 레지스트 코팅 장치의 측단면도로써, 회전축을 통해 도시 생략된 스핀 모터에 연결된 스핀척(102), 내부컵(104A)과 외부컵(104B)으로 된 캐치컵(104) 및 공급관(106)을 통해 도시 생략된 레지스트 공급기에 연결된 방출 노출(108)을 포함하며, 또한 외부컵(104B)은 그의 선단 끝부분에서 내측 방향으로 일정 길이만큼 이격된 위치에 대략 삼각 형상으로 된 스프레쉬-백(SPLASH-BACK) 차단팁(104b)을 구비한다.
도 1을 참조하면, 스핀척(102)은, 포토 레지스트막을 형성하고자 하는 웨이퍼(110)를 안착(또는 탑재)하는 것으로, 테이블상에 웨이퍼(110)가 안착된 상태에서 공급관(106)의 선단에 연결된 방출 노즐(108)을 통해 레지스트 용액(즉, 일정한 점도를 갖는 레지스트 용액)이 웨이퍼(110)상, 예를들어 웨이퍼(110)의 중심 부분에 공급될 때 도시 생략된 스핀 모터로부터의 구동력에 따라 고속(예를들면, 수백 내지 수천 RPM의 속도)으로 회전한다.
따라서, 회전 원심력에 의해 포토 레지스트 용액이 웨이퍼의 중심으로부터 가장자리 방향으로 확산 전개되므로써, 웨이퍼(110)상에는 균일한 포토 레지스트막이 형성된다.
한편, 캐치컵(104)은 내부컵(104A)과 외부컵(104B)으로 구성되어 스핀척(102)의 주위를 둘러싸는 형태로 형성되는 데, 내부컵(104A)은 그 외벽이 스핀척(102)상에 안착된 웨이퍼(110)의 가장자리보다 약간 돌출되는 형태로 내측으로부터 외측 방향으로 슬라이딩하는 경사를 갖는다.
또한, 외부컵(104B)은 내부컵(104A)과의 사이에 일정한 폭의 배출구를 형성하는 형태로 형성되고, 일예로서 도 2에 도시된 바와같이, 선단의 끝부분에서 내측 방향으로 일정길이만큼 이격된 위치에 대략 삼각 형상으로 된 스프레쉬-백(SPLASH-BACK) 차단팁(104b)을 구비한다.
여기에서, 외부컵(104B)의 선단 끝부분에서 내측 방향으로 들어가는 스프레쉬-백 차단팁(104b)의 이격 거리(도 2의 d1)는, 스핀척(102)상에 안착된 웨이퍼(110)의 가장자리(110a)와 외부컵(104B) 내벽(104c)간의 거리를 고려하여 결정될 수 있는 데, 이러한 이격 거리는 3 - 6mm, 보다 바람직하게는 4 - 5mm 정도가 적합하다. 또한, 외부컵(104B)의 선단측 소정 위치에 형성된 스프레쉬-백 차단팁(104b)의 돌출 길이(즉, 삼각 꼭지점까지의 길이)(d2)는 레지스트 용액의 스핀 도포 공정시에 원심력에 의해 웨이퍼(110)의 가장자리로부터 고속으로 이탈하는 레지스트 용액이 부딪칠 때 생성되는 충돌 반발력에 의해 반사되는 반사각 등을 고려하여 결정하는 것이 바람직한 데, 예를들면 3 - 4mm 정도가 바람직하다.
따라서, 스핀척(102)상에 안착된 웨이퍼(110)상에 포토 레지스트 용액을 도포하기 위해 스핀척(102)을 고속으로 회전시킬 때 원심력에 의해 웨이퍼(110)의 중심으로부터 가장자리 방향으로 확산 전개되어 웨이퍼(110)를 벗어나는 포토 레지스트 용액들은 외부컵(104B)의 내벽에 부딪친 후, 내부컵(104A)과 외부컵(104B) 사이에 형성된 배출구를 통해 배출, 즉 원심력에 의해 웨이퍼(110)를 벗어나는 레지스트 용액들이 도 1에서 점선 화살표로 표시된 방향으로 배출된다.
한편, 스핀척(102)의 고속 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 웨이퍼(110)를 벗어나는 레지스트 용액의 대부분은 외부컵(104B)의 내벽에 부딪친 후 내벽을 타고 흘러내리는 데, 외부컵(104B)의 내벽에 부딪친 일부 레지스트 용액은 내벽과의 충돌 반발력에 의해 웨이퍼(110) 방향으로 스프레쉬-백되어 웨이퍼(110)쪽으로 향하게 되는 데, 이와같이 웨이퍼(110)쪽으로 향하는 레지스트 용액들은 직각으로 된 스프레쉬-백 차단팁(104b)의 후면을 통해 차단되어 배출구 방향으로 떨어지게 된다.
따라서, 레지스트 스핀 코팅 공정중에 원심력으로 인해 웨이퍼(110)를 벗어난 레지스트 용액이 외부컵(104B) 내벽과의 충돌 반발력에 의해 웨이퍼(110) 표면으로 되돌아가는 것이 효과적으로 차단되므로, 외부컵(104B) 내벽과의 충돌 반발력에 의해 웨이퍼(110) 표면상으로 유입되는 레지스트 미립자에 기인하여 웨이퍼(110)상에 형성된 포토 레지스트막의 균일도 저하를 확실하게 방지할 수 있다.
다른 한편, 전술한 종래 장치에서 이미 언급한 바와 마찬가지로, 본 발명에 따른 레지스트 코팅 장치는, 쉬는 시간(idle time)없이 레지스트 도포 공정을 연속적으로 수행하는 경우, 일예로서 도 2에 도시된 바와같이, 스프레쉬-백 차단팁(104b)의 꼭지점에서 아래 방향으로 레지스트 용액으로 된 고드름(112)이 형성되는 것을 피할 수 없다.
그러나, 본 발명에 따른 레지스트 코팅 장치에 채용되는 캐치컵(104)내 외부컵(104B)의 소정 위치에 형성된 스프레쉬-백 차단팁(104b)은, 도 4에 도시된 바와같이 외부컵(304B)의 선단 끝부분에 형성되는 종래의 스프레쉬-백 차단팁(304b)과는 달리, 선단의 끝부분에서 내측 방향으로 일정 길이(예를들면, 4 - 5mm)만큼 이격된 위치에 형성되어 있기 때문에, 연속하는 레지스트 도포 공정으로 인해 설사 스프레쉬-백 차단팁(104b)의 꼭지점에 고드름(112)이 생성되더라도 웨이퍼(110)로부터 이탈하는 레지스트 용액이 고드름(112)에 부딪쳐 웨이퍼(110)쪽으로 되돌아가는 것을 효과적으로 차단하거나 혹은 최소화할 수 있다.
즉, 도 2와 도 4의 비교로부터 알 수 있는 바와같이, 본 발명의 장치에서 웨이퍼의 가장자리(110a)와 스프레쉬-백 차단팁(104b)의 꼭지점에 생성된 고드름(112)간의 거리(d3)는, 종래 장치에서 웨이퍼의 가장자리(310a)와 스프레쉬-백 차단팁(304b)의 꼭지점에 생성된 고드름(312)간의 거리(d4)에 비해 상대적으로 매우 길다. 따라서, 본 발명에서는 고드름과의 충돌에 기인하여 발생하는 레지스트 미립자가 웨이퍼(110) 표면으로 유입되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면, 충돌 반발력에 의해 외부컵 내벽으로부터 웨이퍼쪽으로 향하는 레지스트 미립자들을 차단하는 스프레쉬-백 차단팁을, 종래 장치에서와 같이 외부컵의 선단 끝부분에 형성하는 것이 아니라, 웨이퍼로부터 보다 큰 거리만큼 이격될 수 있도록 외부컵의 선단 끝부분에서 내측 방향으로 일정 길이만큼 이격된 위치에 형성함으로써, 연속하는 레지스트 스핀 코팅 공정에 의해 스프레쉬-백 차단팁의 꼭지점에 고드름이 생성될 때, 원심력에 의해 웨이퍼를 이탈하는 레지스트와 고드름간의 충돌에 의해 발생하는 레지스트 미립자가 웨이퍼쪽으로 향하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 레지스트 코팅 장치는 웨이퍼상에 우수한 균일도를 갖는 포토 레지스트막을 형성할 수 있다.
Claims (3)
- 웨이퍼를 안착하여 회전 운동하는 스핀척, 레지스트 배출구를 사이에 두고 내부컵과 외부컵으로 구성되고 일정 간격만큼 이격되어 상기 스핀척 둘레를 에워싸는 형태로 형성된 캐치컵, 상기 스핀척에 안착된 웨이퍼상에 포토 레지스트 용액을 공급하는 방출 노즐을 구비한 레지스트 코팅 장치에 있어서,상기 외부컵은, 레지스트 도포 공정중에 원심력에 의해 상기 웨이퍼 표면을 이탈하는 레지스트 용액이 그의 내벽에 부딪쳐 상기 웨이퍼쪽으로 향하는 것을 차단하기 위한 스프레쉬-백 차단팁을 포함하고,상기 스프레쉬-백 차단팁은, 상기 외부컵의 선단 끝부분에서 내측 방향으로 일정 간격만큼 이격된 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 개선된 캐치컵 구조를 갖는 레지스트 코팅 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 외부컵의 선단 끝부분과 상기 스프레쉬-백 차단팁간의 이격 간격은, 3 - 6mm인 것을 특징으로 하는 개선된 캐치컵 구조를 갖는 레지스트 코팅 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 이격 간격은, 바람직하게 4 - 5mm인 것을 특징으로 하는 개선된 캐치컵 구조를 갖는 레지스트 코팅 장치.
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| KR1019990007239A KR100284102B1 (ko) | 1999-03-05 | 1999-03-05 | 개선된 캐치컵 구조를 갖는 레지스트 코팅 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100284102B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10811287B2 (en) | 2017-11-17 | 2020-10-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Spin coater and substrate treating apparatus having the same |
-
1999
- 1999-03-05 KR KR1019990007239A patent/KR100284102B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10811287B2 (en) | 2017-11-17 | 2020-10-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Spin coater and substrate treating apparatus having the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20000059552A (ko) | 2000-10-05 |
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