KR100330596B1 - 에지 빌드-업을 제거하는 폴리머막 형성장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨이퍼의 가장자리에 형성된 폴리머막의 에지 빌드-업을 제거하는 폴리머막 형성장치에 관한 것으로, 이러한 장치는 웨이퍼에 폴리머액을 떨어뜨려 웨이퍼에 폴리머막을 형성하기 위하여 웨이퍼를 회전시키는 회전수단을 구비하는 폴리머막 형성장치에 있어서, 상기 웨이퍼의 가장자리로부터 일측에 반경회전이 가능하도록 설치된 지지수단에 의해 지지되며, 상기 웨이퍼에 형성된 폴리머막의 에지 빌드-업을 제거하는 블레이드; 상기 블레이드와 상기 에지 빌드-업 사이의 거리를 감지하는 위치감지센서; 상기 위치감지센서에 의해 감지된 상기 블레이드와 상기 에지 빌드-업 사이의 거리정보를 이용하여 상기 블레이드와 상기 에지 빌드-업 사이의 거리를 제어하는 제어부; 및 상기 웨이퍼의 회전시 상기 웨이퍼의 흔들림을 방지하기 위하여 상기 웨이퍼의 저면에서 상기 웨이퍼를 지지하는 흔들림 방지용 롤러를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 광학 폴리머 광도파로 제작과정에서 발생하는 폴리머막의 에지 빌드-업을 제거하므로써 폴리머 에지 빌드-업이 없는 폴리머 다층막 형성이 가능하고, 첨단 기술인 폴리머 광도파로 제작공정의 접촉형 포토리소그라피 공정에서 접착력을 향상시켜 균일한 패턴전사가 가능하다.
Description
본 발명은 폴리머 광도파로 소자 제작 과정에서 클래드 및 코아층 형성을 위한 폴리머막을 형성시키는 과정에서 스핀코팅시 발생하는 에지 빌드-업을 제거하는 방법과 이를 구현하기 위한 장치에 관한 것이다.
웨이퍼에 폴리머막을 코팅하는 기존의 방법으로는 스핀코팅, 스크린 프린팅, 롤 코팅, 스프레이 코팅 및 닥터 블레이드를 사용하는 방법이 있다.
이중 스핀코팅방식은 타 방법에 비해 가격이 저렴하며 쉬운 공정과정으로 인하여 여러분야에서 널리 응용되고 있다. 그러나 폴리머막의 두께는 폴리머의 점도 및 회전속도등에 좌우된다.
스핀코팅은 모든 측면에서 장점을 가지고 있다. 그러나 스핀코팅이 갖는 문제점은 광도파로 소자 제작을 위한 박막코팅에서 웨이퍼의 가장자리에 에지 빌드-업을 형성하여 소자 성능 구현을 위한 정확한 패턴의 전사 영역을 작아지게 한다.
웨이퍼의 중앙에 주입된 폴리머가 원심력에 의해 퍼져나가는 과정에서 웨이퍼의 표면장력에 의해 웨이퍼의 가장자리에 쌓이는 것을 에지 빌드-업(edge build-up)이라한다.
이것은 심하면 수십 μm가 되며 저속 스핀코팅시 더욱 크게 나타나게 된다. 이러한 에지 빌드-업을 줄이기 위해서 코팅회전속도를 고속으로 하는 것이 일반적이다. 그러나 이 방법으로도 에지 빌드-업의 현상을 완전히 제거하기란 근본적으로 힘들다. 더욱이 광도파로 제작시 하층클래드 및 코아층에 의해 발생되는 에지 빌드-업은 광도파로를 정의하는 공정인 접촉형 포토리소그래피(패터닝)공정에서 접착력을 저하시켜 균일한 패턴전사(pattern trasfer)를 어렵게 한다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 웨이퍼에 폴리머 막을 스핀코팅할 때 웨이퍼의 중앙에 주입된 폴리머가 원심력에 의해 퍼져나가는 과정에서 웨이퍼의 표면장력에 의해 웨이퍼의 가장자리에 형성된 에지 빌드-업을 제거하는 폴리머막 형성장치를 제공함에 있다.
도 1은 웨이퍼에 형성된 폴리머막의 에지 빌드-업 제거과정을 도시한 것이다.
도 2는 웨이퍼의 가장자리에 형성된 폴리머막의 에지 빌드-업을 제거할 때 블레이드가 웨이퍼와 수평하게 놓인 상태에서 좌우로 기울어진 각도의 범위를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 에지 빌드-업을 제거하는 폴리머막 형성장치를 개략적으로 도시한 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 에지 빌드-업 제거하는 폴리머 막 형성장치는 웨이퍼에 폴리머액을 떨어뜨려 상기 웨이퍼에 폴리머막을 형성하기 위하여 상기 웨이퍼를 회전시키는 회전수단을 구비하는 폴리머막 형성장치에 있어서, 상기 웨이퍼의 가장자리로부터 일측에 반경회전이 가능하도록 설치된 지지수단에 의해 지지되며, 상기 웨이퍼에 형성된 폴리머막의 에지 빌드-업을 제거하는 블레이드; 상기 블레이드와 상기 에지 빌드-업 사이의 거리를 감지하는 위치감지센서; 상기 위치감지센서에 의해 감지된 상기 블레이드와 상기 에지 빌드-업 사이의 거리정보를 이용하여 상기 블레이드와 상기 에지 빌드-업 사이의 거리를 제어하는 제어부; 및 상기 웨이퍼의 회전시 상기 웨이퍼의 흔들림을 방지하기 위하여 상기 웨이퍼의 저면에서 상기 웨이퍼를 지지하는 흔들림 방지용 롤러를 포함함을 특징으로 한다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 의한 에지 빌드-업을 제거하는 폴리머막 형성장치를 개략적으로 도시한 것으로, 회전수단(308) 및 에지 빌드-업 제거수단(310)으로 구성된다.
회전수단(308)은 웨이퍼(302)의 가장자리에 형성된 폴리머막의 에지 빌드-업(304)을 제거시 웨이퍼(302)를 회전시킨다.
에지 빌드-업 제거수단(310)은 웨이퍼(302)의 가장자리에 형성된 폴리머막의 에지 빌드-업(304)을 제거하는 것으로, 블레이드(305), 위치감지센서(315), 제어부(320)로 이루어진다.
블레이드(305)는 에지 빌드-업을 절삭하는 도구로서 지지수단(316)에 의해 지지된다. 본 발명에 사용된 지지수단(316)은 웨이퍼(302)의 가장자리로부터 일측에 반경회전이 가능하도록 설치되는 것으로 그 중심부에 회전축을 가진 회전판이다.
위치감지센서(315)는 블레이드(305)와 에지 빌드-업사이의 거리를 감지하는 것이다.
제어부(320)는 위치감지센서(315)에 의해 감지된 블레이드(305)와 에지 빌드-업사이의 거리정보를 이용하여 블레이드(305)의 위치를 조정하는 것으로, 스케일러(325), 메인 콘트롤러(323), 블레이드 콘트롤러(321) 및 스핀 콘트롤러(307)로 이루어진다.
스케일러(325)는 위치감지센서(315)에 위해 감지된 신호를 상기 블레이드와 상기 폴리머막의 에지 빌드-업 사이의 거리정보로 변환한다.
메인 콘트롤러(323)는 스케일러(325)로부터 출력된 거리정보를 입력받아 상기 폴리머막의 에지 빌드-업을 절삭하기 위한 거리정보로 변환한다. 또한, 메인 콘트롤러(323)은 회전수단(308)의 회전속도를 제어하는 스핀 콘트롤러(307)을 제어한다.
블레이드 콘트롤러(321)는 메인 콘트롤러(323)로부터 출력된 거리정보를 입력받아 블레이드(305)의 승강을 조절한다.
스핀 콘트롤러(327)는 회전수단(308)의 회전속도를 제어한다.
상기와 같은 구성에 의거하여 본 발명의 동작을 설명하기로 한다.
본 발명에서는 에지 빌드-업을 기계적인 방법으로 제거하여 다음공정인 포토리소그라피 공정에서 마스크의 접착력을 향상시킬 수 있도록 하였다. 열처리가 끝난 폴리머막을 스핀코팅시 발생된 에지 빌드-업을 본 장치를 이용하여 에지 빌드-업의 영역에 따라 웨이퍼의 가장자리에서 중심방향으로 수 mm에서 수십 mm까지 폴리머막을 제거할 수 있다. 폴리머막의 제거깊이는 폴리머막 면에서 웨이퍼까지 가능하도록 되어있다.
도 1은 웨이퍼에 폴리머막을 형성하고, 웨이퍼에 형성된 폴리머막의 에지 빌드-업을 제거하는 과정을 도시한 것이다. A 단계는 스핀코팅방식을 이용한 폴리머 코팅을 보이고 있다. 코팅할 폴리머 용액(101)을 저속으로 회전하는 웨이퍼(102) 코팅 후 최종 회전 속도로 회전시켜 원하는 막의 두께를 얻는다. 코팅이 끝난 후 이 코팅된 웨이퍼(102)를 오븐에 넣어 베이킹 단계를 거쳐 폴리머내에 존재하는 솔벤트(solvent)를 제거한다. 베이킹 후에도 웨이퍼(102)의 가장자리에서는 웨이퍼(102)의 중심에 비해 두껍게 폴리머가 모여있는 에지 빌드-업(104)이 형성되어 있다.
이러한 에지 빌드-업(104)을 C 단계와 같이 블레이드(105)를 사용하여 가장자리에서 중앙으로 원하는 거리만큼 움직인 뒤 서서히 아래로 블레이드(105)를 움직여 폴리머막을 제거한다. 이것으로 웨이퍼(102) 가장자리의 특정한 영역이 제거되어진 폴리머막(107)을 얻을 수 있다. 이러한 작업은 단일 막이나 다층으로 코팅된 막에 대하여 유효하게 사용될 수 있다.
폴리머막에 형성된 에지 빌드-업을 제거하는 블레이드(105)의 각도에 대하여 설명하기로 한다. 일반적으로 폴리머막에 형성된 에지 빌드-업을 제거하기 위하여 블레이드(105)를 웨이퍼(102)와 수평으로 놓고 상기 에지 빌드-업을 제거한다. 또한, 블레이드(105)를 웨이퍼(102)와 수평으로 놓은 상태로 부터 좌측 또는 우측으로 소정의 각도를 갖고 비스듬하게 놓은 상태에서 에지 빌드-업(104)을 제거할 수 있는데, 이를 도 2에 나타내었다.
도 2는 웨이퍼(202)에 코팅된 폴리머막의 에지 빌드-업(204)을 제거하기 위하여 블레이드(205)를 웨이퍼(202)로부터 소정의 각도 θ를 갖고 비스듬하게 고정시킨후 웨이퍼(202)를 회전방향으로 회전시켜 폴리머막의 에지 빌드-업(204)을 제거하는 측면도이다. 이때 블레이드(205)의 기울어진 각도 θ는 00에서 900이하의 범위에서 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명에 의한 에지 빌드-업 제거하는 폴리머막 형성장치의 동작을 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 웨이퍼(302)에 폴리머액을 떨어뜨려 웨이퍼(302)에 폴리머막을 형성하기 위하여 회전수단(308)로 진공축(309)에 지지된 웨이퍼(302)를 회전시켜 원하는 막의 두께를 얻는다. 코팅이 끝난 후 이 코팅된 웨이퍼(302)를 오븐에 넣어 베이킹 단계를 거쳐 폴리머내에 존재하는 솔벤트(solvent)를 제거한다. 베이킹 후에도 웨이퍼(302)의 가장자리에서는 웨이퍼(302)의 중심에 비해 두껍게 폴리머가 모여있는 에지 빌드-업(304)이 형성되어 있다.
웨이퍼(302)의 가장자리에 형성된 폴리머막의 에지 빌드-업(304)을 제거하기 위하여 웨이퍼(302)를 회전수단(308)을 이용하여 일정한 회전속도로 웨이퍼(302)를 회전시키고 회전속도 및 가속도의 정보를 스핀 콘트롤러(327)에 주거나 받기를 한다. 웨이퍼(302)가 진공축(309)에 놓이는 동시에 지지수단(316)이 블레이드(305) 및 웨이퍼(302)의 흔들림 방지용 롤러(317)를 원하는 위치에 고정시킨다. 그리고적정회전속도에 도달하면 블레이드(305)의 위치를 조절하는 제어부(320)에 의해 블레이드(305)를 서서히 아래로 내려 설정된 두께만큼 폴리머막을 제거한다.
스케일러(325)는 블레이드(305)의 위치를 감지하는 위치감지센서(315)에 의해 움직이는 위치정보를 블레이드(305)와 에지 빌드-업사이의 거리정보로 변환한다. 그리고 메인 콘트롤러(323)는 스케일러(325)로부터 출력된 거리정보를 입력받아 폴리머막의 에지 빌드-업을 절삭하기 위한 거리정보로 변환한다. 메인 콘트롤러(323)로부터 출력된 거리정보를 블레이드 콘트롤러(321)에 전송하면 블레이드 콘트롤러(321)는 블레이드 위치조정장치(312)를 제어하여 블레이드(305)의 승강을 조절한다. 블레이드(305)는 블레이드 위치조정장치(312)와 블레이드(305)을 연결하는 축(311)에 있는 레일(313)을 이용하여 상하로 움직이게 된다.
제거되는 폴리머의 양은 블레이드(305)의 위치를 감지하는 위치감지센서(315)로 알 수 있다. 이때 제거되어지는 폴리머의 가루는 강한 질소가스를 이용한 질소건(330)으로 웨이퍼 밖으로 내보낸다. 이와같은 장치의 모든부분을 메인 콘트롤러(323)가 운용하고 있다.
본 발명에 의하면, 폴리머 스핀코팅시 발생하는 에지 빌드-업을 물리적인 방법으로 간단히 제거하므로서 기존의 고속회전 코팅방식을 사용하므로써 야기될 수 있는 미소한 에지 빌드-업 생성 및 얇은 코팅막의 형성으로 야기되는 문제점을 해결하였다.
또한, 광학 폴리머 광도파로 제작과정에서 발생하는 폴리머막의 에지 빌드-업을 제거하므로써 폴리머 에지 빌드-업이 없는 폴리머 다층막 형성이 가능하고, 첨단 기술인 폴리머 광도파로 제작공정의 접촉형 포토리소그라피 공정에서 접착력을 향상시켜 균일한 패턴전사가 가능하다.
Claims (5)
- 웨이퍼에 폴리머액을 떨어뜨려 상기 웨이퍼에 폴리머막을 형성하기 위하여 상기 웨이퍼를 회전시키는 회전수단을 구비하는 폴리머막 형성장치에 있어서,상기 웨이퍼의 가장자리로부터 일측에 반경회전이 가능하도록 설치된 지지수단에 의해 지지되며, 상기 웨이퍼에 형성된 폴리머막의 에지 빌드-업을 제거하는 블레이드;상기 블레이드와 상기 에지 빌드-업 사이의 거리를 감지하는 위치감지센서;상기 위치감지센서에 의해 감지된 상기 블레이드와 상기 에지 빌드-업 사이의 거리정보를 이용하여 상기 블레이드와 상기 에지 빌드-업 사이의 거리를 제어하는 제어부; 및상기 웨이퍼의 회전시 상기 웨이퍼의 흔들림을 방지하기 위하여 상기 웨이퍼의 저면에서 상기 웨이퍼를 지지하는 흔들림 방지용 롤러를 포함함을 특징으로 하는 에지 빌드-업을 제거하는 폴리머막 형성장치를 포함함을 특징으로 하는 에지 빌드-업을 제거하는 폴리머막 형성장치.
- 제1항에 있어서, 상기 에지 빌드-업 제거수단에 의해 상기 에지 빌드-업이 제거될 때 상기 웨이퍼에 존재하는 폴리머 가루를 밀어내는 질소건을 더 부가함을 특징으로 하는 에지 빌드-업을 제거하는 폴리머막 형성장치.
- 제1항에 있어서, 상기 블레이드는상기 웨이퍼로부터 0°에서 90°이하의 범위내에서 비스듬하게 기울어져 고정된 상태로 상기 에지 빌드-업을 제거함을 특징으로 하는 에지 빌드-업을 제거하는 폴리머막 형성장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제어부는상기 위치감지센서에 위해 감지된 신호를 상기 블레이드와 상기 폴리머막의 에지 빌드-업 사이의 거리정보로 변환하는 스케일러;상기 스케일러로부터 출력된 거리정보를 입력받아 상기 폴리머막의 에지 빌드-업을 절삭하기 위한 거리정보로 변환하는 메인 콘트롤러;상기 메인 콘트롤러로부터 출력된 거리정보를 입력받아 상기 블레이드의 승강을 조절하는 블레이드 콘트롤러를 포함함을 특징으로 하는 에지 빌드-업을 제거하는 폴리머막 형성장치.
- 제6항에 있어서, 상기 메인 콘트롤러는상기 에지 빌드-업의 절삭정도에 따라 스핀 콘트롤러를 제어하여 상기 회전수단의 회전속도를 조정함을 특징으로 하는 에지 빌드-업을 제거하는 폴리머막 형성장치.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
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