KR100610048B1 - 막형성장치 및 막형성방법 - Google Patents

Abstract

막형성장치는 피처리기판을 유지하기 위한 기판유지부와, 이 기판유지부에 의해서 유지된 기판상에 막형성용 용액을 가는 스트림(stream)의 형상으로 연속하여 인가하기 위한 방출구를 가지며, 상기 기판유지부에 대향하여 배치되는 노즐유닛 및 상기 기판과 노즐유닛을 서로 상대적으로 구동하여, 노즐유닛이 가는 스트림(stream)의 형상으로 상기 용액을 기판의 표면에 인가하면서 상기 기판의 표면에 상기 용액을 도포하는 구동기구를 포함한다.

Description

막형성장치 및 막형성방법{FILM FORMING APPARATUS AND FILM FORMING METHOD }

도 1은 본 발명에 따른 레지스트 용액 도포 장치를 개략적으로 도시한 수직단면도;

도 2는 레지스트 용액 도포 장치의 평면도;

도 3은 레지스트 용액이 인가된 상기 루트를 설명하기 위한 사시도;

도 4는 노즐유닛의 주요부분의 수직도;

도 5는 본 발명에 따른 상기 레지스트 용액 도포 장치를 구체화한 도포/현상 시스템의 평면도;

도 6은 도포/현상시스템의 측면도;

도 7은 상기 기능을 설명하기 위한 상기 도포/현상시스템의 정면도;

도 8은 본 발명에 의한 상기 레지스트 도포 장치에 사용하기 위한 노즐의 다른 타입을 나타내는 수직단면도;

도 9는 상기 레지스트 용액이 인가된 다른 루트를 나타내는 사시도;

도 10은 상기 레지스트 용액이 인가된 또 다른 루트를 나타내는 평면도;

도 11a 내지 도 11d는 다른 마스크들을 나타낸 사시도;

도 12는 본 발명 따른 상기 레지스트 용액 도포 장치에 의한 막 형성의 방법의 아웃라인을 설명하기 위한 사시도;

도 13a 및 13b 는 상기 레지스트 도포 장치를 나타내는 부분단면도;

도 14는 상기 레지스트 도포 장치를 나타내는 평면도;

도 15는 노즐유닛 및 시스템 구성을 나타내는 개략도;

도 16은 반전기구를 나타내는 사시도; 및

도 17은 막 형성하기 위한 상기 공정을 설명하기 위한 플로우챠트이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 웨이퍼 2 : 노즐 유닛

3 : 레지스트 용액 4 : 마스크 부재

5 : 프레임(frame) 7a : 슬릿

9 : 레일 11 : 볼 나사

12 : Y축 구동모터 13 : 슬라이더

14 : 너트 16 : 주 본체

17 : 웨이퍼 흡입 테이블 18 : 용액 채널

20 : 용제 온도 제어부 21 : 용제 공급부

25 : Z축-위치/얼라인먼트부 26 : 라이너 히터

27 : 마스크 부재 구동기구 74 : 교반 발생부

본 발명은 반도체 웨이퍼, LCD기판, 노광 마스크 등의 피처리기판상에, 수지(resin)등이 용해된 용액, 특히 레지스트 용액을 도포하는 막형성장치에 관한 것이다.

LCD 또는 반도체 디바이스 제조공정에 있어서, 예를 들면, 포토리소그래피기술은 미세회로패턴을 형성하기 위해 사용된다.

상기 포토리소그래피기술에서는, 레지스트용액이 LCD 기판 또는 반도체 웨이퍼등의 피처리기판의 표면에 도포됨으로써, 기판위에 막을 형성한다. 그후에, 상기 막은 특정한 패턴으로 노광된다. 또한, 상기 막을 현상 및 에칭처리함으로써, 특정 회로패턴을 형성한다.

현재에, 스핀도포방법은 피처리기판에 레지스트 용액을 도포하여 막을 형성하는 가장 일반적인 방법이다. 상기 스핀도포 방법에서, 상기 레지스트 용액을 상기 기판의 중앙부분 상에 떨어뜨리고, 상기 기판은 고속으로 회전된다. 상기 레지스트 용액은 원심력에 의해 상기 기판의 전체 표면 위로 분산된다.

결과적으로, 상기 기판의 상기 모든 표면 위에 대체로 균일한, 레지스트 용액 막이 형성될 수 있다.

최근에, 포토리소그래피기술에 의해서 형성해야 할 회로 패턴의 선폭이 더욱더 미세화하는 경향이 있다. 그러므로, 상기 레지스트 막의 박막화가 강하게 요구된다. 즉, 형성되는 회로의 선폭이 상기 레지스트 막의 두께와 노광의 파장에 비례하기 때문에, 상기 레지스트 막을 가능한 얇게 만드는 것이 바람직하다.

스핀도포방법에서는 기판의 회전속도를 증가시킴으로써, 상기 레지스트 막의 두께를 얇게 하는 것이 가능하다. 그래서, 예를 들면, 8인치 웨이퍼의 경우, 2000 내지 4000 rpm의 매우 고속으로 회전시키도록 하고 있다.

종래의 스핀도포방법을 사용하는 레지스트 도포 방법은 다음과 같은 해결해야 할 문제들을 가진다.

(1) 스핀도포방법에 있어서, 피처리기판이 크면, 원주의 속도는 높게 되고, 공기의 난류(turbulent flow)를 야기한다. 난류는 상기 레지스트 막의 두께를 변화시킬 수 있다. 이것에 의해, 노광 해상도는 저하될 것이다.

노광 해상도 저하는 반도체 장치들의 집적도(integration density)를 증가시키는데 치명적인 장애이다. 필연적으로, 상기 종래의 스핀 도포 방법에서는 0.4㎛ 이하의 두께를 가지는 균일한 레지스트 막을 얻는 것이 어렵다. 여기서, 대략, 수 기가바이트(Giga bite)의 반도체 장치의 제조에는 한계가 있다.

(2) 스핀도포방법에 있어서, 레지스트 용액이 기판의 중앙부로부터 기판의 주변부에 향하여 분산하여 가는 과정에 있어서, 레지스트 용액내에 포함된 용제는 순차 증발한다. 따라서, 상기 용액분산방향에 따라 상기 레지스트 용액의 점도(viscosity)는 변한다. 중앙부와 주변부에 형성된 레지스트 막의 두께가 다를 우려가 있다.

(3) 스핀도포방법에 있어서는, 피처리기판을 고속으로 회전시키기 때문에 웨이퍼의 주변부에서 회전하여 떨어져 낭비되는 레지스트 용액의 양이 많다. 한 예에 있어서는 웨이퍼상에 인가된 상기 레지스트 용액 중 10% 이하량 만이 레지스트 막의 형성에 기여한다.

(4) 또한, 스핀도포방법에 있어서는, 회전하여 떨어지는 레지스트 용액을 받기 위해 웨이퍼를 컵내에서 회전시켜야 한다. 컵에 부착된 레지스트 용액이 파티클이 되어 피처리기판을 오염시킨다. 그러므로, 자주 컵을 세척할 필요가 있다.

(5) 또한, 스핀도포방법은 회로 형성에 기여하지 않는 주변부와 같은 기판의 영역에도 레지스트 용액이 도포되어 버리는 결점이 있다. 이 부분에 도포된 레지스트 용액은 통상, 레지스트 용액, 도포 단계의 직후에 "모서리 제거기"라고 불리는 전용의 장치에 의해, 제거된다.

본 발명은 이하, 단락 (1) 내지 (5)에서 언급된 사실들의 측면에서 제조된다. 주요한 목적은 기판을 형성하는데 사용된 용액을 크게 절약할 수 있고, 피처리기판의 원하는 부분에만 용액을 균일하게 도포할 수 있는 막형성 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 피처리기판을 유지하기 위한 기판유지부; 이 기판유지부에 의해서 유지된 기판상에 막형성용 용액을 가는 스트림(stream)의 형상으로 연속하여 인가하기 위한 방출구를 가지며, 상기 기판유지부에 대향하여 배치되는 노즐유닛; 및 상기 기판과 노즐유닛을 서로 상대적으로 구동하여, 노즐유닛이 가는 스트림(stream)의 형상으로 상기 용액을 기판의 표면에 인가하면서 상기 기판의 표면에 상기 용액을 도포하는 구동기구를 구비하는 것을 포함하는 막형성장치가 제공된다.

이 구조에서는 소위, 단일-스트로크 기입방식으로, 레지스트 용액과 같은, 용액을 인가하는 것이 가능하다. 따라서, 막을 형성하기 위한 레지스트 용액의 사용 효율은 매우 증가된다. 균일한 두께의 박막을 형성하기 위하여, 상기 노즐유닛을 고속으로 움직이면서, 상기 용액은 가능한 가는 스트림으로 고압으로 방출(discharge)할 필요가 있다. 이 경우에, 상기 용액 스트림의 중단이 효율적으로 방지될 것이 요구된다. 이를 위하여, 노즐 유닛이 용액을 인가하는 공간에 소정 농도의 용제 분위기를 유지하기 위한 분위기 제어기구를 제공하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 분위기제어기구는 피처리기판을 수용하게 하기 위한 주 본체와, 상기 주 본체에 마련되며 온도 및 표면 레벨이 제어된 용제를 저장하기 위한 용제 채널과, 상기 주 본체 위에 마련되며 노즐유닛이 용액을 인가하는 공간을 분할하는 상부 평판 부재를 가진다. 이 경우에, 상기 상부 평판 부재는 상기 노즐유닛이 삽입되는 삽입부를 가진다.

게다가, 상기 상부 평판 부재는 상기 노즐유닛과 상기 노즐 유닛이 상기 용액을 인가하는 공간을 가열하기 위한 가열수단을 가져도 좋다. 만약 그러면, 상기 용제 분위기는 보다 우수하게 제어될 수 있고, 용액의 점도는 원하는 대로 제어될 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 노즐유닛은 가는 스트림 형상으로 상기 용액을 인가하기 위한 용액 노즐과, 상기 용액 노즐로부터 인가된 용액 주변으로 용제를 통과시키기 위한 용제 노즐을 가진다.

이 경우에, 상기 용제는 상기 노즐 유닛으로부터 방출된 직후에 상기 용액으로부터 증발을 방지함으로써, 용액의 점도가 변하는 것을 방지한다. 따라서, 상기 용액의 가는 스트림의 중단을 회피할 수 있다.

경로-속도 설정부는, 인가하는 용액 양과, 용액을 인가하는 시간과, 용액을 도포하는 영역에 따라, 상기 노즐 유닛과 상기 기판이 서로 상대적으로 이동되는 속도와, 용액이 인가되는 경로를 설정하도록 한다. 그 다음에, 상기 기판상에 얇고 균일한 두께의 상기 용액의 막을 형성할 수 있다.

용액 인가 경로의 다양한 종류를 설정할 수 있다. 예를 들면, 지그재그 경로 또는 나선형의 경로로 설정할 수 있다.

용액막의 두께를 균일화 하기 위해서는, 상기 기판과 노즐사이에 상대적인 속도를 일정하게 유지하는 것이 필요하다. 이 때문에, 기판의 막-형성 영역을 제외한 상기 기판을 커버하는 마스크 부재를 설치하고, 상기 노즐 유닛 및 상기 기판이, 상기 마스크 부재 상에서 감속, 복귀, 가속되고, 막-형성영역 위에서 일정한 상대속도로 이동되는 것이 바람직하다.

상기 마스크 부재는 상기 막-형성 영역에 대응하는 개구를 갖는 평판인 것이어도 좋다.

별도로, 상기 마스크 부재는 한 쌍의 용액 수용 부재와, 상기 용액 수용부재들 사이에 거리를 제어하도록 상기 용액 수용 부재를 구동하는 구동기구를 가진다.

게다가, 상기 용액은 레지스트 용액, 층간절연막 형성 용액, 고도전성막 형성 용액, 강유전성 용액, 실버 페이스트 등으로부터 이루어지는 군으로부터 선택된 하나의 용액인 것이어도 좋다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명의 다른 특징에 따르면, 기판의 표면을 아래쪽으로 향한 상태로 상기 기판을 유지하기 위한 기판유지부와; 상기 기판 유지부에 의해 유지된 기판에 대향하며 아래쪽으로 향하며, 가는 스트림의 형상으로 상기 용액을 방출하는 방출구를 가진 노즐 유닛과; 상기 기판유지부와 상기 노즐 유닛을 서로 상대적으로 구동함으로써, 상기 노즐 유닛이 가는 스트림의 형상으로 상기 기판의 표면에 용액을 인가하면서 상기 용액으로 상기 기판의 표면을 도포하는 구동기구를 구비하는 피처리기판상에 막을 형성하기 위한 장치가 제공된다.

이 구조는 소위 단일-스트로크식 기입방식으로, 레지스트용액과 같은 용액을 인가하는 것이 가능하다. 그러므로, 막을 형성하기 위한 레지스트 용액의 사용 효율은 매우 증가된다. 기판은 표면이 아래쪽으로 향하도록 유지되고, 용액은 위쪽으로 배출되어 기판의 표면을 도포하기 때문에, 기판은 커버로서 작용하여 용제가 레지스트 용액과 같은 용액으로부터 증발하는 것을 방지한다. 결과적으로 용액의 가는 스트림의 중단은 방지된다.

게다가, 이 구조는, 배출구가 위쪽으로 향하도록 노즐유닛이 배치되기 때문에, 공기가 쉽게 방출될 수 있다.

본 발명은, 균일한 두께를 가진 박막을 형성하기 위하여, 상기 노즐유닛을 고속으로 움직이면서, 상기 용액은 가능한 가는 스트림으로 높은 압력으로 방출된다. 그래서, 상기 노즐 유닛의 방출구가 10 내지 200㎛의 직경을 가지는 것이 좋다.

또, 이 장치에는 상기 기판 상측면을 아래로 반전하기 위한 반전 기구를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기 반전기구는 막이 형성될 상기 기판의 표면에 접촉되지 않고 상기 기판을 유지하는 것이 필요하다.

본 발명에 사용된 것과 같은 가는 노즐은 레지스트 용액 방출을 멈출 때 방출구가 쉽게 막히는 문제점을 가진다. 그러므로, 상기 노즐유닛은 상기 노즐 유닛의 상기 방출구를 통해 용제를 배출하기 위해 용제 공급기구를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 셋째 특징에 의하면, 피처리기판을 유지하는 단계와; 상기 기판 표면에 가는 스트림의 형태로 막 형성 용액을 연속적으로 인가하면서, 상기 기판 및 노즐 유닛을 상대적으로 구동시켜서 상기 기판상에 막을 형성하는 단계를 포함하는 기판의 표면에 막을 형성하는 방법이 제공된다.

이 방법은 소위 단일-스트로크 기입방식으로 레지스트 용액과 같은 용액을 인가하는 것이 가능하다. 막형성용 레지스트 용액의 사용 효율은 그 결과 매우 크게 증가된다.

이 방법은 마스크 부재로 상기 막-형성지역을 제외한 상기 기판을 커버하는 단계를 가지는 것이 바람직하다.

바람직하게, 상기 용액으로 도포된 기판을 진동시킴으로써 상기 기판상에 형성된 용액 막의 표면을 평탄하게 하는 단계를 포함한다.

이 방법은 막이 형성되는 표면을 아래쪽으로 향한 상태로 기판을 유지하여, 상기 기판의 표면에 가는 스트림의 형태로 막 형성 용액을 연속적으로 인가하면서 상기 기판 및 노즐 유닛을 서로 상대적으로 구동함으로써, 상기 기판상에 막을 형성하는 단계를 포함해도 좋다. 이 경우에, 상기 방법은 상기 표면을 아래쪽으로 향한 상태로 상기 기판을 유지하기 위하여 상기 기판을 반전시키는 단계를 포함하는 것이 필요하다.

상기 방법은 막이 상기 기판상에 형성되기 전에 노즐 유닛을 대기 위치로 유지하는 단계를 포함하며, 이 단계에 있어서 용제가 노즐 유닛의 방출구를 통해 통과함으로써, 방출구의 막힘을 방지한다.
본 발명의 부가적인 목적과 장점은 본 발명의 수행에 의해 제시되고 또는 상기 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 발명의 목적과 장점은 수단들의 수단에 의해 얻어지고 다음에 지적한 상세한 결합으로 실현 될 것이다.

본 발명의 제 1 실시예는 다음 도면을 참조하여 아래에서 설명한다.

(제 1 실시예)

우선, 본 발명의 제 1 실시예를 도1 내지 도10 및 도11A 내지 도11D를 참조하여 설명한다.

이 실시예에 따른 막형성장치는, 예를 들면, 반도체 웨이퍼(피처리기판)에 레지스트 용액(막-형성 용액)을 인가하는 레지스트 용액 도포장치이다.

본 발명은, 레지스트-용액 인가 노즐 유닛(2)과 웨이퍼(1)를, 도 3에 나타낸 바와 같이, 서로 상대적으로 이동시킴으로써, 단일-스트로크 기입의 방식으로 상기 웨이퍼의 회로 형성 영역(1a)에만 레지스트 용액(3)을 인가하는 것을 특징으로 한다. 즉, 종래의 스핀 도포방법에서와 같이 고속으로 웨이퍼가 회전하면서 상기 웨이퍼(1)에 상기 레지스트 용액은 인가되지 않는다.

이 실시예에 있어서는, 마스크 부재(4)는 웨이퍼(1) 바로 위에 배치되며, 상기 웨이퍼(1)의 주변 부분은 커버하고 상기 회로-형성영역(1a)은 커버하지 않는다. 상기 노즐 유닛(2)은 소정 피치로 Y축 방향으로 간헐적으로 움직이는 동안에, X축 방향으로 왕복운동한다. 따라서, 상기 레지스트 용액은 상기 회로-형성 영역(1a)에만 도포된다.

본 발명에 있어서, 반도체 장치의 제조에서 채용된 포토리소그래피기술에 적용되는 상기 레지스트 용액 도포장치에서 단일-스트로크 기입방식으로 레지스트 용액을 인가하기 위해 이하 설명할 다양한 방법들이 취해진다.

(레지스트용액 도포 장치)

도1은 이 레지스트 용액 도포 장치를 나타내는 수직단면도이고, 도2는 이 장치의 평면도이다.

도1에 나타낸 바와 같이, 상기 장치는 프레임(5)과, 반도체 웨이퍼(1)를 유지하기 위한 웨이퍼 홀더(6)(본 발명의 기판유지부)와, 프레임(5)에 고정되고 상기 웨이퍼 홀더(6)를 커버하는 온도-제어 상판(7)과, 상기 상판(7)에 마련된 슬릿(7a) (본 발명의 삽입 유로)을 통해 연장되고 웨이퍼(W1)에 대향하고 상기 웨이퍼(1)에 대하여 X축 방향으로 구동되는 용액 인가 노즐 유닛(2)을 갖는다.

프레임(5)은, 예를 들면, 도 1에서 예시한 바와 같이, 상부가 개방된 채널 형상 부재이다. 도2에 도시한 바와 같이, 프레임(5)은 Y축 방향으로 연장한다. Y 방향에서 보았을 때, 그 일끝단은 레지스트 용액 인가부(R), 및 다른 끝단은 웨이퍼 로드/언로드부(L)이다. 한 쌍의 Y 레일(9)은 웨이퍼 홀더(6)를 유지하여 Y축 방향으로 움직이게 하기 위해 상기 레지스트 용액 인가부(R)와 상기 웨이퍼 로드/언로드부(L) 사이에로 연장한다.

도2에 부호(10)으로 지정된 것은 Y축 방향으로 상기 웨이퍼 홀더(6)를 구동하여, Y축 방향에 대하여 웨이퍼 홀더를 위치결정하기 위한 볼 나사 기구이다. 상기 볼 나사 기구(10)는 Y축 방향으로 이격된 상기 프레임(5)의 벽(5a 및 5b) 의해 회전 가능하게 지지된 볼 나사(11) 및 상기 볼 나사(11)를 회전시키는 Y축 구동모터 (12)를 가진다.

도1에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 홀더(6)는 Y축 레일(9)상에 유지되는데, 슬라이더(13)에 의해, Y축 방향으로 움직인다. 너트(14)는 웨이퍼 홀더(6)의 낮은 표면에 고정된다. 상기 볼 나사(11)는 너트(14)와 나사결합된다. 그래서, 웨이퍼 홀더(6)는 Y축 구동모터(12)가 볼 나사(11)를 회전할 때 Y축 방향으로 자유롭게 위치결정되어 상기 너트(14)와 나사결합된다.

웨이퍼 홀더(6)는 컵 형상인 주 본체(16)와 상기 웨이퍼(1)를 유지하기 위한 웨이퍼 흡입 테이블(17)을 가진다. 주 본체(16)는 용액 채널(18)을 가지는데, 이는 용제(희석제 용액)를 저장하기 위한 상기 웨이퍼(1)의 매우 낮은 표면에 대향한다. 용액 채널(18)은 온도와 표면레벨로 제어된 용제로 채워진다. 상기 용제는 증발하여, 소정 농도를 가진 용제 분위기로 웨이퍼(1)를 유지한다.

용제 온도 제어부(20)와 용제 공급부(21)는, 용제 채널(18)에 연결되어, 용제를 공급하고 용제의 표면 레벨과 온도를 제어한다. 용제온도제어부(20)는 용액채널(18)에 온도제어된 용제를 공급하는 것이어도 좋다. 한편, 상기 용제온도제어부(20)는 상기 용제 채널(18)에 채워진 상기 용제의 온도를 직접 제어하도록 주 본체(16)에 마련된 히터(본 발명의 가열 수단)를 제어하는 것이어도 좋다.

용제공급부(21)는 압력관과 같은, 상기 용제 채널(18)에 상기 용제의 상기 표면 레벨을 모니터링하기 위한 수단을 가진다. 그래서, 상기 용제공급부(21)는 상기 용제의 표면 레벨을 모니터링하면서, 상기 용제를 공급하는 기능을 가진다. 상기 용제는 보충형태 또는 순환형태 어느 한쪽으로 공급되도 좋다. 보충형태에서는 상기 용제는 상기 용제 채널(18)로부터 증발된 양만큼만을 보충한다. 순환형태에서는 상기 용제는 상기 채널(18)과 상기 용제공급부(21)가 설치된 루프 유로에서 순환한다.

상기 웨이퍼 흡입 테이블(17)(웨이퍼1)을 둘러싸는 주 본체(16)의 상기 바닥의 코너에서, 4개의 배기구(19a 내지 19d)는 상기 주 본체(16)에서의 기류를 제어하도록 되어 있다. 배기구(19a 내지 19d)는 각각 유속제어밸브(70a 내지 70d)에 의해 배기장치(도시하지않음)에 연결된다. 유속제어밸브(70a 내지 70d)는 배기제어부(71)에 연결된다. 상기 배기제어부(71)는 개별적으로 유속제어밸브(70a 내지 70d)를 제어한다. 예를 들면, 상기 공기는 단지 2개의 배기구(19a 및 19b)를 통해 배기되어, 공기가 주 본체(16)에서 특정방향으로 흐르도록 하여도 좋다. 상기 레지스트 용액으로부터 증발된 상기 용제의 흐름은, 이하 설명하는 바와 같이, 상기 용제가 과도하게 증발되는 것을 방지하도록 제어된다.

상기 흡입 테이블(17)은, 상부 표면에 상기 웨이퍼(1)를 유지하기 위한 웨이퍼 유지부(23)와, Zθ방향으로 웨이퍼 유지부(23)를 구동하기 위한 Zθ 구동기구 (24)를 가진다. 진동장치(도시하지 않음)는, 웨이퍼유지부(23)가 그 상부표면에 놓여진 웨이퍼의 진공척을 수행할 수 있도록 상기 웨이퍼 유지부(23)에 연결된다. 상기 Zθ구동기구(24)는, 도1에 예시한 바와 같이, Z-위치결정/노치-정렬부(25)에 연결된다. 상기 Z-위치/노치-정렬부(25)는, 상기 웨이퍼 홀더(6)가 상기 웨이퍼 로드/언로드부(L)로 움직일 때 상기 Zθ구동기구(24)를 가동하여, 노치 정렬을 이루기 위하여 상기 웨이퍼(1)와 θ-조작을 이송하는 Z-방향작동을 Zθ구동기구(24)가 실행하도록 한다.

초음파 진동기(73)는 웨이퍼 흡입 테이블(17)에 고정되어 진공흡입의 효능에 의해 상기 테이블(17)에 유지된 상기 웨이퍼(1)가 진동시킨다. 상기 초음파 진동기(73)는 교반 발생부(74)에 연결된다. 상기 교반 발생부(74)는 상기 웨이퍼(1)가 상기 레지스트 용액으로 도포된 후 상기 웨이퍼에 진동을 인가한다. 따라서, 교반은 상기 레지스트 용액 막에 인가되어 막평면의 표면을 평탄하게 한다. 상기 교반은 레지스트 용액의 합성막의 표면은 상기 스핀 도포 방법에서와는 달리 대부분 평평하지 않기 때문에, 특히 상기 레지스트 용액은 단일-스트로크 기입방식으로 인가할 때, 매우 잘 작동한다.

웨이퍼 홀더에서(6)에서, 마스크부재구동기구(27)는 웨이퍼(1) 바로 위의 마스크 부재(4)를 유지하고, 마스크 부재(4)를 화살표 A방향(Y축 방향)으로 구동하여 마스크 부재(4)를 웨이퍼 홀더(6) 안팎으로 이동시키도록 설치되어 있다. 상기 마스크 부재(4)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 회로 -형성영역(1a)을 제외한 상기 웨이퍼(1)를 커버하고, 따라서, 상기 웨이퍼(1)의 주변 부분에 상기 레지스트 용액이 인가되는 것을 방지한다. 도 2에 예시한 바와 같이, 마스크부재구동기구는, 각각 상기 웨이퍼 홀더(6)와 프레임(5)에 설치된 통로(38 및 39)를 통해 상기 레지스트 용액 인가장치로부터 마스크 세척 장치(42)에, 상기 레지스트 용액으로 오염된 마스크 부재(4)를 이동시킨다.

상기 마스크 세척 장치(42)는 세척 기구(도시하지 않음)와 예비 마스크 부재(4')를 보유한다. 상기 마스크 세척 장치(42)는 상기 레지스트 용액 도포장치로부터 상기 레지스트 용액으로 오염된 상기 마스크 부재(4)를 받는다. 깨끗하게 세척된 예비 마스크 부재(4')가 마스크세척장치(42)로부터 레지스트용액도포장치로 이송된다. 상기 마스크 부재 구동기구(27)는 상기 예비 마스크 부재(4')를 수용하여, 상기 웨이퍼(1)에 대한 예비 마스크부재의 위치를 결정한다.

상술한 바와 같이, 상기 온도-제어된 상부 평면(7)은 상기 웨이퍼 홀더(6)를 커버한다. 도1에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 선형 히터(26)가 상부 평판(7)을 소정온도로 가열하기 위해 상기 상부 평판(7)에 내장된다. 그렇게, 가열된 상기 상부 평판(7)은 2가지 기능을 수행한다.

첫째 기능은 상기 웨이퍼(1) 주위에, 용제의 분위기를 제어하고 유지한다. 상기 레지스트 용액이 소위 "단일-스트로크 기입" 방식으로 인가되면, 후술하는 가는 스트림으로 인가된다. 따라서, 상기 용액에 함유된 상기 용제는 증발되기 쉽다. 그러므로, 상기 웨이퍼(1)의 상부 표면과 상기 노즐 유닛(2)주위에 용제 분위기가 일정한 농도를 가지도록 항상 제어될 필요가 있다.

상기 상부 평판(7)은 소정온도로 가열되어, 상기 용제 분위기에서의 상기 용제가 응고되는 것을 방지한다. 특히, 상기 용제는 상기 상부 평판(7)의 하부 표면상에 응축되어 액적이 되는 것을 방지한다. 이런 식으로 상기 상부 평판(7)은 상기 용제 분위기의 농도를 제어한다.

둘째 기능은 상기 노즐 유닛(2)과 상기 레지스트 용액 스트림의 중단과 상기 노즐 유닛(2)에 막히기 쉬움을 예방하기 위해 상기 노즐 유닛(2)을 가열하는 것이다. 후술하는 바와 같이, 상기 노즐 유닛(2)은 중단하지 않고 연속적으로, 가는 스트림으로 상기 레지스트 용액을 인가할 필요가 있다. 상기 유닛(2)의 방출구는 상기 종래 타입의 상기 레지스트 용액 노즐 보다 매우 작다. 따라서, 상기 노즐 유닛(2)의 상기 방출구에 막히기 쉬움은, 효율적으로 예방되어야 한다.

상기 상부 평판(7)은 상기 노즐 유닛(2)의 끝단 근처에 위치한다. 그렇게 위치된 상기 상부 평판(7)은 적당한 온도로 모양을 유지하고 상기 노즐 유닛(2)을 가열하여, 상기 노즐 유닛(2)의 상기 방출구에 막히기 쉬움을 효율적으로 예방한다.

첫째 기능에 의해, 용제의 소정 분위기는 상기 노즐 유닛(2) 주위에 유지되고 제어된다. 결과적으로, 상기 용제는 상기 레지스트 용액이 인가된 후에 즉시 증발하여 효율적으로 예방되어 일정한 점도로 상기 레지스트 용액을 유지하고 상기 방출구에 막히기 쉬움을 피한다. 이에 의해, 상기 레지스트 용액 스트림의 중단은 예방된다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 상부 평판(7)이 레지스트 용액 인가부(R) 위에만 제공되어 웨이퍼 홀더(6)를 커버한다. 상부 평판(7)은 웨이퍼(1)를 레지스트 용액으로 도포하기 위해 웨이퍼 홀더(6)가 Y축 방향으로 가장 먼 거리로 이동되는 경우에도, 상부 평판(7)은 웨이퍼 홀더(6)를 커버할 수 있는 크기로 될 필요가 있다.

상술한 바와 같이, 슬릿(7a)은 상부 평판(7)에 마련되어 노즐 유닛(2)이 Y 축 방향으로 이동하도록 Y 축 방향으로 연장한다. 슬릿(7a)은 웨이퍼(1)의 직경에 대응하는 길이를 갖고, 노즐 유닛(2)이 통과하기에 충분히 큰 폭을 갖는다.

상부 평판(7)내에 매립된 선형 히터(26)는 상부 평판 온도 제어부(28)에 연결된다. 제어부(28)는 선형 히터(26)를 제어한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 노즐 유닛(2)은 프레임(5)의 상부로 뻗어있고 X축방향으로 연장되는 선형 미끄럼 기구(29)에 의해 유지된다. 선형 미끄럼 기구(29)는 X 레일(30)과, X레일 상에 미끄럼가능하게 장착된 슬라이더(31)와, 슬라이더(31)를 구동하기 위한 볼 나사(32), 및 볼 나사(32)를 회전시키기 위한 X 축 구동 모터(33)를 갖는다.

노즐 유닛(2)은 상부 평판(7)에 마련된 슬릿(7a)에 대향하는 위치에서 슬라이더(32)에 의해 유지된다. 노즐 유닛(2)의 하부 단부 부분은 슬릿(7a)을 통해 웨이퍼 홀더(6)내로 하향으로 연장한다. 노즐 유닛(2)이 정규적으로 세척될 수 있도록, Z축방향으로 노즐 유닛(2)을 구동할 수 있는 Z축 구동 기구(도시하지 않음)가 슬릿 (7a)으로부터 외부로 노즐 유닛(2)을 당기기 위해 슬라이더(31)상에 제공되는 것이 바람직하다.

X 축 방향으로 노즐 유닛(2)을 구동하기 위한 X 축 구동 모터(33) 및 Y 축 방향으로 웨이퍼(1)를 구동하기 위한 Y 축 구동 모터(12) 는 노즐-웨이퍼 구동부 (34)에 연결된다. 노즐 웨이퍼 구동부(34)는 X 축 구동 모터(33)와 Y 축 구동 모터 (12)에 동기하여 구동되므로, 상술한 경로내의 웨이퍼(1) 위로 노즐 유닛(2)을 이동시킬 수 있다.

노즐-웨이퍼 구동부(34)는 중앙 제어부(35)에 마련된 경로-속도 설정부(36)에 의해 설정된 용액 인가 경로 및 상대 속도에 따라 동작한다. 경로-속도 설정부 (36)는 도포조건파일(37)에 저장된 웨이퍼 크기[회로 형성 영역(1a)의 크기], 용액 인가 경로의 기본 패턴, 인가에 필요한 레지스트 용액의 양 등에 기초하여 용액 인가 경로를 결정한다.

이용될 수 있는 웨이퍼의 크기는 6인치, 8인치, 12인치 등이다. 용액 인가 경로의 기본 패턴은 여러 가지 있을 수 있는데, 그 중에는 지그재그 경로(도 3), 나선형 경로 등을 사용할 수 있다. 인가될 레지스트 용액의 양은 원하는 막의 두께 및 레지스트 용액으로 도포하기 위한 영역으로부터 결정된다. 인가될 용액의 양 및 용액을 인가하는 시간으로부터 결정되는 상대 속도는 막의 두께에 크게 관련되기 때문에 매우 중요하다.

경로-속도 설정부(36)는 레지스트 용액을 인가하는 조건을 자동으로 설정할 수 있다. 한편, 조작자는 바람직한 조건을 선택하여 이것을 경로-속도 설정부 (36)에 입력한다.

중앙 제어부(35)는 도 1에 도시하지 않은 구성 부품을 포함하는 레지스트 용액 도포 장치의 모든 구성 부품의 중앙제어를 수행하기 위한 컴퓨터 시스템이다.

노즐 유닛(2)은 예를 들어, 도 4에 도시한 구조를 갖는다. 노즐 유닛(2)은 이중 파이프 구조이다. 내부 파이프는 가는 스트림의 형태로 레지스트 용액을 인가하기 위한 레지스트 용액 노즐(40)이다. 외부 파이프는 레지스트 용액 노즐(40)의 외부 주변 표면을 따라 안개(mist)의 형태로 용제를 인가하기 위한 용제 노즐(41)이다.

레지스트 용액 노즐(40)은 예를 들면, 스테인레스 강으로 제조된다. 방출구(40a)는 10μm 내지 200μm로 극히 작은 직경을 갖는다. 레지스트 용액은 본 분야에 일반적으로 사용되는 것 같은 용제를 포함한다. 방출구(40a)는 극히 작은 직경을 갖기 때문에, 체적에 대한 내부표면적의 비율이 매우 크다. 결과적으로, 용제는 증발하기 쉽고, 방출구(40a)를 막는다.

이러한 막힘을 효과적으로 방지하기 위해, 방출구(40a)는 안정한 직경을 갖는 레지스트 용액 스트림을 형성하는데 충분한 만큼만의 길이이고, 레지스트 용액은 예를 들어, 약 2mm의 비교적 큰 직경을 갖는 공급구(40b)를 통해 방출구(40a)내로 공급된다.

도1에 도시한 바와 같이, 레지스트 용액 노즐(40)은 레지스트 용액 온도 제어부(44)에 의해 레지스트 용액 공급부(45)에 연결된다. 단일 스트로크 기입 방식으로 레지스트 용액을 인가하기 위해서는, 균일한 두께를 갖는 박막을 형성하기 위해 규정 피치로 노즐 유닛(2)을 이동하면서 중단없이, 가능한 가는 스트림으로 레지스트 용액을 방출하는 것이 중요하다.

레지스트 용액을 방출하기 위한 최대 속도는 방출구(40a)의 수두 압력(water -head pressure)에 의해 결정된다. 최대 용액 방출 속도를 획득하기 위해 고압 하에서 레지스트 용액을 방출하기 위해서는 레지스트 용액 공급부(45)가 레지스트 용액을 강제로 배출하는 실린더형 펌프와 같은 양의 변위 펌프(positive displace ment pump)를 갖는다.

또한, 웨이퍼(1)상에 인가된 레지스트 용액은 그것의 점도에 따라 약간 확장되어 분산된다. 그러므로, 노즐 유닛(2)이 Y 축 방향으로 이동되어야 하는 피치가 용액의 점도에 기초하여 결정될 수 있고, 용액 인가 경로가 결정된다. 일단 용액 인가 경로가 결정되면, 노즐 유닛(2)이 구동되는 상대 속도가 (용액 인가 비율 및 방출될 용액의 양으로부터 획득된) 레지스트 용액을 인가하는 시간으로부터 결정된다. 이 장치에 있어서, 노즐 유닛(2)의 상대 구동 속도(예를 들어, 500 mm/s 내지 1 m/s)는 용액 방출 속도(예를 들어, 2 m/s)보다 낮다.

레지스트 용액을 방출하면서 노즐 유닛(2)이 구동되는 경우에, 레지스트 용액의 가는 스트림이 중단되지 않도록 주의해야 한다. 본 발명에 따르면, 레지스트 용액 스트림의 중단을 방지하기 위해, 레지스트 용액 온도 제어부(44)는 레지스트 용액의 온도를 제어하고, 상부 평판(7)은 용액이 인가되기 전일지라도 이 온도를 제어한다. 레지스트 용액 온도 제어부(44)는 소정 온도로 가열된 워터 자켓(water jacket)이다.

용제 노즐(41)은 도1에 도시한 바와 같이 용제 온도 조절/ 용제 공급부(46)에 연결된다. 용제 온도 조절/ 용제 공급부(46)는 용제의 온도를 제어하여, 용제를 노즐(41)에 공급한다. 용제 노즐(41)은 안개의 형태로 소정 온도로 조절된 용제를 공급한다. 도4에 도시한 바와 같이, 용제의 안개는 레지스트 용액 노즐(40)로부터 방출되는 레지스트 용액의 스트림을 둘러싼다. 그러므로, 레지스트 용액으로부터의 용제의 증발은 금지되어 일정한 값으로 레지스트 용액의 점도를 유지시켜 레지스트 용액 스트림의 중단을 방지한다.

또한, 웨이퍼(1)상에 인가된 레지스트 용액 스트림의 점도는 웨이퍼 (1)가 상술한 바와 같이 일정한 분위기로 유지되기 때문에, 급격히 감소하지 않는다. 그러므로, 레지스트 용액 스트림의 중단이 웨이퍼(1)상에서 방지되어 레지스트 용액의 분산이 향상된다.

웨이퍼 홀더(6)의 용제 분위기는 일반적으로 용제 채널(18)로부터의 용제의 증발, 상부 평판(7)에 의해 달성된 온도 제어, 및 용제 노즐(41)로부터의 용제 안개의 방출에 의해 일반적으로 제어된다. (즉, 본 발명에 따른 분위기 제어 기구가 제공된다.) 용제 분위기의 제어는 중앙 제어부(35)에 제공된 분위기 관리부(47)에 의해 관리된다.

이하, 레지스트 용액 도포 장치에 의해 수행된 레지스트 용액을 인가하는 단계가 상세히 설명된다.

(1) 우선, 반도체 웨이퍼 (1)는 레지스트 용액 도포 장치내에 로드된다. Y 축 구동 모터(12)가 구동되어, 프레임(5)의 다른 단부에 배치된 웨이퍼 로드/언로드부 (L)에 웨이퍼 홀더(6)를 배치한다.

웨이퍼를 이송하기 위해 제공된 메인 아암(도시하지 않음)에 의해 유지된 채로, 웨이퍼 (1)는 웨이퍼 로드/언로드부(L)로 이송된다. Zθ구동기구 (24)가 작동되어, 웨이퍼 흡입테이블(17)의 웨이퍼 유지부(23)를 상하로 이동시킴으로써, 웨이퍼(1)는 웨이퍼 흡입 테이블(17)위에 놓여진다. 그 다음, 흡입 기구(도시하지 않음)가 작동됨으로써, 웨이퍼 흡입 테이블(17)은 흡입력에 의해서 웨이퍼(1)를 유지한다.

웨이퍼 (1)가 흡입력에 의해서, 유지되고, 노치 얼라인먼트는 Z-위치결정/노치-얼라인먼트부(25)에 의해서 달성된다는 것을 인식하여야 한다. 발광 소자 및 수광 센서는 웨이퍼의 주변부에 대향하는 특정 위치에, 프레임 (5)상에 배열된다. Zθ구동 기구 (24)는 웨이퍼(1)를 회전시킨다. 상기 기구(24)는, 수광 센서가 웨이퍼(1)의 주변부에 제조된 노치 (1b, 도3)를 검출하는 순간, 즉, 웨이퍼 (1)가 일정 각도로 회전된 후, 웨이퍼(1)를 정지시킨다. 노치 얼라인먼트가 그렇게 수행될 때, 웨이퍼 유지부(23)는 하향으로 구동되어, 웨이퍼(1)는 웨이퍼 홀더(6)내로 이동된다. 웨이퍼 홀더 (6)에 있어서, 웨이퍼 (1)는 회전되지 않도록 록크된다.

그 다음, Y 축 구동 모터(12)가 구동되어, 웨이퍼 홀더(6)를 이동하여 레지스트 용액 인가부(R)에 웨이퍼 홀더를 위치결정한다. 웨이퍼 홀더 (6)는 레지스트 용액 인가부(R)에 배치된 후, 마스크 부재 구동 기구(27)는 마스크 세척 장치 (42)로부터 마스크 부재(4)를 수용하여 마스크 부재(4)를 웨이퍼(1)위에 유지한다.

(2) 웨이퍼 (1)가 로드되는 동안, 중앙 제어부 (35)에 마련된 분위기 관리부 (47)는 용제 분위기 관리를 유지한다. 즉, 웨이퍼 홀더 (6)의 용제 채널 (18)내의 용제는 온도 및 표면 레벨이 이미 제어되어 있다. 또한, 상부 평판 (7)은 소정의 온도로 가열되어 있으므로, 노즐 유닛 (2)을 사전 가열한다. 또한, 용제는 용제 노즐(41)로부터 배출되어서, 레지스트 용액이 레지스트 용제 노즐(40)의 방출구(40a)내에서 건조되는 것을 방지하여, 방출구(40a)의 막힘을 방지한다.

(3) 웨이퍼 (1)가 레지스트 용액 인가부 (R)에 위치결정될 때, 중앙 제어부(35)는 노즐 유닛(2) 및 웨이퍼(1)가 용액 인가 경로, 상대 구동 속도 및 경로-속도 설정부 (36)에 의해 설정되어진 다른 조건에 따라 서로 상대적으로 이동하게 함으로써, 레지스트 용액을 웨이퍼(1)에 인가한다.

도 3에 도시한 경로를 따라 노즐 유닛(2)을 이동하기 위해, X 축 방향의 각 방향변환점(turning point)에서 노즐 유닛(2)을 감속 및 가속할 필요가 있다. 이에 따라, 레지스트 용액 막의 두께가 변화될 수도 있다. 이러한 변화를 방지하기 위해, 노즐 유닛(2)은 마스크 부재위로 즉, 웨이퍼(1)의 회로 형성 영역(1a)의 외부로 역회전된다. 그러므로, 노즐 유닛(2)은 전체 회로 형성 영역(1a)상에서, 일정 속도로 이동된다.

웨이퍼(1)상에 인가된 레지스트 용액의 막은 용액 스트림의 직경, 노즐 유닛(2)의 상대 속도 및 웨이퍼(1)상의 레지스트 용액의 분산에 따라 조정된다. 그 결과, 균일한 두께를 갖는 용액 막이 웨이퍼(1)의 회로 형성 영역(1a)상에 형성된다.

이 때, 배기 제어부(71)는 동작하여 웨이퍼(1) 주변의 기류를 제어함으로써, 웨이퍼(1)에 인가된 레지스트 용액으로부터 용제의 증발을 금지시킨다. 예를 들어, 도 2의 왼쪽에서 오른쪽으로 Y축 방향으로 노즐 유닛(2)을 이동하기 위해, 공기는 다른 배기구(19a 및 19d) 통하지 않고, Y축 방향에서의 상류에 제공된 배기구(19a 및 19b)를 통해서만 배출된다. 레지스트 용액으로부터 증발된 용제는 웨이퍼(1)에 이미 인가된 레지스트 용액에 안내됨으로써, 용제 분위기는 레지스트 용액 막의 표면을 커버한다. 이는 웨이퍼(1)에 이미 인가된 레지스트로부터 용제가 과도하게 증발하는 것을 효과적으로 방지한다.

레지스트 용액의 인가가 완료된 후, 교반 발생부(74)는 웨이퍼 흡입 테이블(17)에 고정되도록 초음파 진동기(73)를 작동시킨다. 진동기(73)는 초음파 주파수 대역의 주파수에서 웨이퍼(1)를 진동시킨다. 웨이퍼(1)에 인가된 레지스트 용액은 혼합됨으로써, 용액 막의 표면이 평탄해진다.

(4) 상술한 순서의 동작이 완료된 후, 레지스트 용액으로 오염된 마스크 부재(4)는 마스크 세척장치(42)내로 배출된다. 그 다음, 웨이퍼 홀더(6)는 레지스트 용액 인가부(R)로부터 웨이퍼 로드/언로드부(L)로 멀리 이동된다. 웨이퍼 로드/언로드부(L)에서, 웨이퍼 유지부(23)는 상하로 이동되므로, 웨이퍼(1)를 메인 아암 (도시하지 않음)으로 이송한다.

상술한 구조는 아래의 측면에서 유리할 수 있다.

첫째로, 레지스트 용액의 이용 효율은 레지스트 용액이 웨이퍼(1)를 회전시키지 않으면서 단일-스트로크 기입 방식으로 인가되기 때문에 어떤 경우에는 100%에 가깝게 매우 증가된다.

레지스트 용액의 인가 방법으로써 일반적으로 채용되는 스핀 도포 방식에 있어서, 레지스트 용액은 웨이퍼가 고속으로 회전되기 때문에 웨이퍼의 주변부로부터 방울형태로 제거되어, 많은 량이 필연적으로 쓸모 없게 되어버린다. 한 예에 있어서, 웨이퍼상에 인가된 레지스트 용액의 단지 10%만이 레지스트 막의 형성에 기여한다.

이 방법에 있어서, 레지스트 용액은 회로가 형성되지 않는 웨이퍼의 주변부에 또한 인가될 수 있다. 이 영역에 인가된 레지스트 용액은 통상적으로 레지스트 용액을 인가하는 단계 직후에 "모서리 제거기(edge remover)라 칭하는 전용장치로 제거될 필요가 있다.

반면, 레지스트 용액은 본 발명에 따른 레지스트 용액 도포 장치내의 레지스트 용액을 인가하는 단계 후에 제거될 필요가 없다. 이는 레지스트 용액의 사용효율이 본 발명에 따른 장치에서 크게 향상되었기 때문이다.

둘째로, 레지스트 용액 스트림의 중단이 방지될 수 있어, 얇고 균일한 용액의 막을 형성할 수 있게 한다.

즉, 레지스트 용액이 단일-스트로크 기입 방식으로 인가되기 때문에 가능한 한 가는 스트림의 형태로 용액을 인가하여 용액의 스트림이 중단되는 것을 방지할 필요가 있다. 더욱이, 용액이 방출되는 동안 용액의 점도가 변화한다면, 용액의 스트림이 중단될 수 있게 된다. 또한, 용액-인가 노즐이 막힐 수 있다. 이러한 바람직하지 못한 경우가 또한 방지될 수 있다.

본 발명에 있어서는, 레지스트 용액의 스트림의 중단을 방지하기 위해 레지스트 용액의 스트림을 둘러싸는 용제 분위기의 농도를 고정밀도로 제어할 수 있다. 여기서, 스트림의 점도는 일정하게 유지되지만, 스트림을 가늘다. 그러므로, 레지스트 용액의 스트림이 중단되는 것을 방지할 수 있다.

특히, 용제는 레지스트 용액의 증발을 방지할 수 있고, 레지스트 용액이 노즐 유닛(2)으로부터 방출되어진 직후 즉시 점도의 변화를 방지할 수 있다. 이는 용제 노즐(41)이 노즐 유닛(2)과 일체로 제조되었기 때문이다. 더욱이, 레지스트 용액의 스트림의 중단은 용제 분위기의 농도를 고정밀도로 제어하고 상부 평판(7)의 사용에 의해 노즐 유닛(2)을 가열함으로 방지될 수 있다.

셋째로, 레지스트 용액이 방울 형태로 떨어져 나가는 것을 방지할 수 있기 때문에, 파티클의 형성이 효과적으로 방지될 수 있다.

즉, 스핀 도포 방법에 있어서, 웨이퍼는 컵이 웨이퍼로부터 방울의 형태로 제거되는 레지스트 용액을 수용할 수 있는 컵내에 회전되어야 한다. 용액은 파티클 형태로 컵에 부착되어 웨이퍼를 오염시킬 수 있다. 그러므로, 자주 컵을 세척할 필요가 있다.

반면, 본 발명에 따른 레지스트 용액 도포 장치에 있어서는 제시간에 인가된 레지스트 용액의 스트림은 매우 작은 직경을 갖고 있어, 용액이 웨이퍼에서 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 부수적으로, 웨이퍼(1)가 회전되지 않기 때문에, 용액은 방울 형태로 거의 제거되지 않는다. 스핀 도포 방법에서 필요로 하는 컵은 제공될 필요가 없다. 더욱이, 컵을 세척할 필요도 또한 없어진다.

넷째로, 마스크 부재(4)는 웨이퍼(1)의 주변부를 커버하고, 노즐 유닛(2)은 레지스트 용액의 인가를 개시 및 정지하여 마스크 부재(4)위로 이동하는 동안만 이동 방향을 반복적으로 변화한다. 그러므로, 노즐 유닛(2)은 일정 속도로 이동될 수 있다. 즉, 웨이퍼(1)의 회로 형성 영역(1레지스트 용액)위로 이동하는 동안 감속하거나 가속하지 않는다. 이는 균일한 막을 갖는 레지스트 용액 막을 형성하는데 도움을 준다.

이 경우에 있어서, 마스크 부재(4)는 레지스트 용액으로 오염된다. 그렇지 않으면, 레지스트 용액 도포 장치 이외에, 마스크 세척 장치(42)가 제공되기 때문에, 마스크 부재(4)는 세척될 수 있다. 또한, 레지스트 용액을 인가하는 스루풋은 마스크 세척 장치(42)가 소정 위치로부터 용액으로 오염된 마스크 부재(4)를 수용하는 동시에 이미 세척된 마스크 부재(4')를 웨이퍼(1)위의 위치로 이동시키기 때문에 감소될 수 있다.

다섯째, 본 발명의 장치는 웨이퍼(1)의 전체 회로-형성 영역(1a)에 레지스트 용액을 신뢰할 수 있게 인가할 수 있다. 이는 사전 습식 단계(즉, 웨이퍼(1)의 표면에 레지스트 용액을 인가하기 전에 얇게 용제를 인가하는 단계)를 수행할 필요가 없다. 그러므로, 막 형성 단계가 간략화될 수 있다.

(도포/현상 시스템)

도 5 내지 도 7에 도시한 도포/현상 시스템에 이 레지스트 용액 도포 장치를 응용하는 것이 바람직하다.

도 5에 도시한 바와 같이, 도포/현상 시스템은 카세트부(50), 처리부(51), 및 인터페이스부(52)를 포함한다. 카세트부(50)에 있어서, 웨이퍼(1)는 카세트(CR)로부터 순차적으로 취해진다. 프로세스부(51)에 있어서, 레지스트 용액은 웨이퍼 (1)에 인가되고, 웨이퍼(1)에 형성된 레지스트 막이 현상된다. 인터페이스부(52)에서, 레지스트 용액으로 도포된 웨이퍼(1)가 노출 장치(도시하지 않음)로부터 이송된다.

카세트부(50)는 카세트(CR)를 위치결정 및 홀드하기 위한 4개의 돌출부(60a) 및 임의의 돌출부(60a)에 의해 유지된 카세트(CR)로부터 웨이퍼(1)를 추출하기 위한 제1 서브-아암 기구(61)를 포함한다. 서브-아암 기구(61)는 일정 방향으로 웨이퍼(1)를 회전시킬 수 있으므로, 웨이퍼(1)의 방향을 변화시킬 수 있고, 또한 웨이퍼(1)를 프로세스부(51)내에 제공된 메인 아암(62)에 이송할 수 있다.

웨이퍼(1)는 제3그룹의 프로세스 유닛을 통해 카세트부(50)와 처리부(51)사이에 이송된다. 도 7에 도시한 바와 같이, 제3 그룹(G3)의 프로세스 유닛은 순서에 따라 수직 행을 형성하게 배열된다. 특히, 제3 프로세스 유닛 그룹(G3)은 웨이퍼 (1)를 세척하기 위한 냉각 유닛(COL), 웨이퍼(1)를 레지스트 용액에 의한 소수성 (hydrophobic)에 잘 스며들게 하기 위한 접착 유닛(adhesion unit)(AD), 웨이퍼(1)를 정렬하기 위한 얼라인먼트 유닛(ALIM), 대기 위치에서 웨이퍼(1)를 유지하기 위한 확장 유닛(extension unit)(EXT), 노광 프로세스 전에 웨이퍼(1)를 가열하기 위한 2개의 사전-베이킹 유닛 (PREBAKE), 노광 프로세스 후에 웨이퍼(1)를 가열하기 위한 2개의 사후-베이킹 유닛(POBAKE)으로 이루어지고, 이들은 상술한 순서로 배열된다.

웨이퍼(1)는 확장 유닛(EXT) 및 얼라인먼트 유닛(ALIM)을 통해 메인 아암 기구 (62)로 이송된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 제3 프로세스 유닛 그룹(G3)을 포함하는 프로세스 유닛의 제1 내지 제5 프로세스 유닛 그룹(G1 내지 G5)은 메인 아암 기구 (62)를 둘러싼다. 제3 프로세스 유닛 그룹(G3)에서와 같이, 다른 프로세스 유닛 그룹(G1, G2, G4, G5)은 각각 순서에 따라 배열된 몇 개의 유닛으로 이루어진다.

본 발명에 따른 2개의 레지스트 용액 도포 장치(COT)는 도 6에 도시한 바와 같이 제1 프로세스 유닛 그룹(G1) 및 제2 프로세스 유닛 그룹(G2)내에 각각 포함된다. 2개의 현상 장치(DEV)는 각각 레지스트 용액 도포 장치(COT)에 장착된다.

제7도에 도시한 바와 같이, 메인 아암 기구(62)는 수직으로 연장하는 중공 실린더형 가이드(hollow cylindrical guide : 69) 및 가이드(69)를 따라 수직으로 구동될 수 있는 메인 아암(68)을 포함한다. 메인 아암(68)은 수평판(horizontal plate)내로 또한 회전될 수 있고, 전후로 구동될 수 있다. 그러므로, 메인 아암 (68)이 상하로 이동할 때, 웨이퍼(1)는 임의의 유닛 그룹(G1 내지 G5)중 어느 한 그룹에 제공된 임의의 프로세스 유닛에 억세스 될 수 있다.

메인 아암 기구(62)는 제3 프로세스 유닛 그룹(G3)의 확장 유닛(EXT)을 통해 카세트부(50)로부터 웨이퍼(1)를 수용하여, 웨이퍼(1)를 제3 프로세스 유닛 그룹(G3)의 접착 유닛(AD)내로 이송된다. 접착 유닛(AD)에 있어서, 웨이퍼(1)는 소수성으로 된다. 그 다음, 기구(62)는 접착 유닛(AD)으로부터 웨이퍼(1)가 냉각되는 냉각 유닛(COL)내로 웨이퍼(1)를 이송한다.

그러므로, 냉각된 웨이퍼(1)는 제1 프로세스 유닛 그룹(G1)(또는 제2 프로세스 유닛 그룹(G2))의 레지스트 도포 장치(COT)와 대향하게 되어, 이 레지스트 도포 장치내로 이동된다. 그러므로, 웨이퍼(1)는 본 발명에 따른 레지스트 도포 장치의 로드/언로드부(L)내로 로드될 수 있다.

레지스트 도포 장치(COT)에 있어서, 레지스트 용액은 상술한 바와 같이, 단일-스트로크 기입 방식으로 웨이퍼(1)상에 인가된다. 메인 아암 기구는 웨이퍼 로드/언로드부(L)로부터 웨이퍼(1)를 언로드하여 제4 프로세스 유닛 그룹(G4)을 통해 인터페이스부(52)로 웨이퍼(1)를 이송한다.

도 7에 도시한 바와 같이, 제4 프로세스 유닛 그룹(G4)은 냉각 유닛(COL), 확장/ 냉각 유닛(EXT/COL), 확장 유닛(EXT), 냉각 유닛(COL), 2개의 사전 베이킹 유닛(PREBAKE), 및 2개의 사후 베이킹 유닛(POBAKE)을 상술한 순서에 따라 배열된다.

레지스트 인가 장치(COT)로부터 추출된 웨이퍼(1)는 사전 베이킹 유닛(PRE BAKE)내에 우선 삽입되어서, (묽은) 용제가 레지스트 용액으로부터 증발되므로, 웨이퍼(1)를 건조시킨다. 웨이퍼의 건조는 예를 들어 진공 건조 방법에 의해 수행될 수 있다. 즉, 웨이퍼(1)는 사전 베이킹 유닛(PREBAKE), 또는 사전 베이킹 유닛이외의 챔버내에 삽입되어, 이곳에서의 압력은 용제를 제거하기 위해(또는 레지스트 용액을 건조시키기 위해) 감소된다.

웨이퍼(1)를 건조시키기 위한 사전 베이킹 유닛(PREBAKE)이 레지스트 도포 장치(COT) 내측에 배치될 수 있다는 것을 주목하여야 한다.

그 다음, 웨이퍼(1)는 냉각 유닛(COL)에서 냉각되어, 확장 유닛(EXT)을 경유하여 인터페이스부(52)에 제공된 제2 서브 아암 기구(54)로 이송된다.

제2 서브 아암 기구(54)는 순서에 따라 카세트(CR)내에 수용된 웨이퍼(1)를 유지한다. 인터페이스부(52)는 웨이퍼(1)를 포함하는 카세트(CR)를 노광 장치(도시하지 않음)에 이송하여, 노광 프로세스를 수행한 웨이퍼(1)를 포함하는 카세트(CR)를 수용한다.

노광 프로세스를 수행한 각각의 웨이퍼(1)는 역순에 따라 제4 그룹(G4)의 프로세스 유닛을 경유하여 메인 아암 기구(62)에 이송된다. 메인 아암 기구(62)는 광에 노출된 웨이퍼(1)를 필요한 경우 사후 베이킹 유닛(POBAKE)내로 삽입한다. 그 다음, 이 기구(62)는 웨이퍼(1)를, 웨이퍼(1)가 현상 프로세스를 수행되는 현상 장 치(DEV)내로 삽입된다. 현상 공정을 수행한 웨이퍼(1)는 임의의 베이킹 유닛에 이송되어, 그곳에서, 가열 및 건조되고, 제3 프로세스 유닛 그룹(G3)의 확장 유닛을 통해 카세트부(50)에 이송된다.

제5 프로세스 유닛 그룹(G5)은 선택적으로 제공된다. 본 발명에 있어서, 이 그룹은 제4 프로세스 유닛 그룹(G4)과 동일한 방식으로 구성된다. 제5 프로세스 유닛 그룹(G5)은 레일(55)상에 이동될 수 있게 지지되므로, 제1 내지 제4 프로세스 유닛 그룹(G1 내지 G4)의 유지 보수를 용이하게 한다.

본 발명에 따른 막 형성 장치는 도 5 내지 도 7에 도시한 도포/현상 시스템에 사용되는 경우, 복수의 웨이퍼가 동시에 프로세스 됨으로써, 도포/ 현상 단계가 고효율로 웨이퍼(1)상에 수행될 수 있다. 부수적으로, 프로세스 유닛이 열을 지어 순서에 따라 배열되기 때문에, 시스템의 장착 영역은 현저하게 감소될 수 있다.

물론, 제1 실시예에 따른 막 형성 장치는 상술한 도포/현상 시스템 이외의 시스템에 사용될 수 있다. 더욱이, 막 형성 장치는 본 발명의 범위내에서, 여러 형태로 변형될 수 있다.

우선, 레지스트 용액 인가 노즐 유닛(2)은 도 4에 예시한 실시예에 제한되지 않는다. 또한, 예를 들어, 도 8에 도시한 구조물(2')은 대체될 수 있다. 도 8에 있어서, 도 4에 도시한 부품과 동일한 부품은 동일한 참조 부호를 붙인다.

노즐 유닛(2')는 도 4의 노즐 유닛(2)과 동일한 이중 파이프 구조로 이루어진다. 내부 파이프는 가는 스트림의 형태로 레지스트 용액을 인가하기 위한 레지스트 용액 노즐(40)이고, 외부 파이프는 안개(mist)의 형태로 용제를 인가하기 위한 용제 노즐(41)이다. 그러나, 용제 팬(70)은 용제를 축적하기 위해 용제 노즐(41)의 하부 단부에 제공된다.

이 구조는 도 4의 노즐 유닛(2)과 동일한 장점을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 용제의 분위기의 변화를 최소로 할 수 있다. 다시 말하면, 용제의 분위기는 안정하다.

둘째로, 용액 인가 경로는 제1 실시예(도 3)에 적용된 것에 제한되지 않는다. 또한, 이는 도 9에 도시한 바와 같은 나선형 경로일 수 있다. 나선형 경로일 경우, 웨이퍼(1)가 저속(예를 들어, 20 내지 30 rpm)으로 회전하는 동안에 노즐 유닛(2)이 웨이퍼(1)의 방사형 방향(예를 들어, X 축 방향)으로 이동하는 것이 바람직하다.

이 경우에 있어서, 웨이퍼(1)의 속도를 노즐 유닛(2)에 상대하여 일정 값으로 유지하는 것이 매우 중요하다. 노즐 유닛(2)이 일정 속도로 이동되는 경우, 예를 들어, 웨이퍼(1)의 회전 속도는 노즐 유닛(2)이 웨이퍼(1)의 주변 모서리에 도달함에 따라 점차적으로 떨어져야 한다. 한편, 웨이퍼가 일정 속도로 회전된다면, 노즐 유닛(2)의 속도는 노즐 유닛(2)이 웨이퍼(1)의 주변 모서리 쪽으로 이동함에 따라 점차적으로 떨어져야 한다.

셋째로, 균일한 두께를 갖는 레지스트 용액의 막을 형성하기 위해, 레지스트 용액은 도 10에 예시한 바와 같이 웨이퍼(1)에 우선, 제1 방향으로, 그 다음 제2 방향으로 2회 인가될 수 있다. 이 경우에 있어서, 용액의 인가가 개시되는 개시점 및 용액의 인가가 종료되는 종료점은 마스크 부재(7)위에 배치된다. 그러므로, 노 즐 유닛(2)은 웨이퍼(1)위를 항상 일정 속도로 이동하므로, 균일한 두께를 갖는 레지스트 용액의 막을 형성한다.

넷째로, 상술한 제1 실시예에 있어서, 웨이퍼(1)는 어떤 피치로 Y축 방향으로 간헐적으로 이동되고, 노즐 유닛(2)은 X 축 방향으로 앞뒤로 구동된다. 웨이퍼 (1) 및 노즐 유닛(2)을 이동하는 방법은 이에 제한되지 않는다. 대신에, 웨이퍼(1)는 X 및 Y 축 방향으로 이동될 수 있고, 노즐 유닛(2)은 고정 위치에 유지될 수 있다. 이 경우에, 상부 평판(7)은 슬릿(7a)을 가질 필요가 없어, 설치 효율을 향상시킨다.

더욱이, 노즐 유닛(2) 및 웨이퍼 홀더(6)를 구동시키기 위한 작동 기구는 제1 실시예에 사용된 것에 제한되지 않는다. 말할 필요도 없이, 벨트 구동 기구와 같은 다른 구동 기구가 대신에 사용될 수 있다.

다섯째, 제1 실시예에서 사용된 레지스트 용액이외의 다른 용액은 막을 형성하기 위해 웨이퍼(1)상에 인가될 수 있다. 예를 들어, 층간 절연 막 형성 용액, 고도전성막 형성 용액, 강유전체 용액, 실버 페이스트, 또는 이와 같은 용액이 레지스트 용액 대신에 인가될 수 있다.

여섯째, 피처리기판은 상술한 실시예의 반도체 웨이퍼(1)이다. 더욱이 기판은 LCD 기판 또는 노광 마스크일 수 있다.

또한, 1개의 노즐 유닛이 상술한 실시예에서 사용되었을지라도, 2개이상의 노즐 유닛이 나란히 배열될 수 있다. 그러한 경우, 웨이퍼(1)를 레지스트 용액으로 도포하기 위한 시간을 짧게 할 수 있다.

일곱째, 제1 실시예에서는 사용된 마스크 부재(4)는 사용되지 않을 수 있다. 이 경우, 컵과 같은 콘테이너를 잔류 레지스트 용액을 수용하기 위해 웨이퍼(1) 하부에 제공하는 것으로 충분하다.

여덟째, 평탄한 표면을 달성하기 위해 레지스트 용액의 막을 교반하는 기술은 제1 실시예에서 수행되는 방법에 즉, 웨이퍼 흡입 테이블(17)에 고정된 초음파 진동기(73)의 사용에 제한되지 않는다.

예를 들어, 진동기가 사용되지 않거나, 웨이퍼(1)가 래치트(ratchet) 기구에 의해 Y 축 방향으로 이동시킴으로써, 웨이퍼(1)상에 형성된 용액 막을 교반할 수 있다. 별도로, 임의의 다른 방법이 웨이퍼(1)상에 형성된 용액 막을 교반하기 위해 사용될 수 있다.

아홉째, 웨이퍼의 회로 형성 영역(1a)을 노출하는 개구부를 갖는 마스크 부재(4)는 노즐 유닛(2)을 따라 Y 축 방향으로 이동될 수는 있는 것이고, 상술한 제1 실시예에서와 같이 웨이퍼(1)에 대하여 움직이지 못하게 유지되는 것은 아니다.

이 경우에 있어서, 마스크 부재는 마스크의 개구부가 X 축 방향으로 이동하는 노즐 유닛(2)의 전후 스트로크에 따라 크기를 변화시켜야 한다. 예를 들어, 도 11a에 예시된 구조물의 마스크 부재(80)가 사용될 수 있다.

도 11a에 도시한 마스크 부재(80)는 X 축 방향으로 간격을 두고 떨어져 있는 한 쌍의 용액 팬(81)을 갖는다. 용액 팬(81)은 노즐 유닛(2)의 X 축 방향 스트로크 에 따라 이들 사이의 거리를 변화시키도록 구동될 수 있다. 그러므로, 팬(81)은 노즐 유닛(2)의 2 개의 방향변환점에 항상 배치된다.

즉, 용액 팬(81)은 L-형상 아암(83)에 의해 팬 구동 기구(82)에 연결된다. 팬 구동 기구(82)는 도 2에 도시한 선형 미끄럼 기구(29)에 고정되어 선형 미끄럼 기구(29)와 함께 Y 축 방향으로 이동할 수 있다. 팬 구동 기구 (82)는 예를 들어, 스텝핑 모터(stepping motor) 및 선형 기어를 포함할 수 있다.

팬 구동 기구(82)는 중앙 제어부(35)에 연결되어, 경로-속도 설정부(36)에 의해 모두 설정된 용액 인가 경로 및 상대 속도에 따라 동작한다. 즉, 용액 팬(81) 사이의 거리는 노즐 유닛(2)의 X 축 방향 스트로크와 거의 동일한 값, 즉, 회로 형성 영역(1a)의 폭으로 제어된다.

용액 팬(81)은 예를 들어, 도 11b 및 도 11c에 도시한 구조를 갖는다. 도 11b는 수직 단면도이고, 도 11c는 정면도이다.

각각의 용액 팬(81)은 상부를 개방하는 채널 형상의 메인 본체(85)를 갖는다. 메인 본체는 2개의 측벽(85a)을 갖는데, 이것은 메인 본체(85)의 상부 표면으로부터 직립하여 Y 축 방향으로 연장한다. 측벽(85a)은 레지스트 용액이 용액 팬(81)의 장 측면으로부터 떨어지는 것을 방지한다. 벽들은 본체(85)의 원위 단부(distal end)에 직립하지 않는다. 메인 본체(85)의 원위 단부는 메인 본체(85)의 근접 단부(proximal end)쪽으로 하향으로 경사져있어, 경사진 표면(85b)을 형성한다. 메인 본체(85)는 레지스트 용액을 흐르게 하기 위해 경사진 표면(85b)에서 개방되어, 경사진 표면(85b)을 따라 떨어뜨리는 제1 흡입구(86)를 갖는다.

메인 본체(85)의 상부 표면은 근접 단부로 완만하게 하향으로 경사진다. 메인 본체(85)의 근접 단부는 레지스트 용액이 메인 본체(85)의 상부 표면으로부터 흘러내릴 수 있는 제2 흡입구(87)를 갖는다.

제1 및 제2 흡입구(86 및 87)는 각각 용액 방출 밸브(88 및 89)에 접속된다. 용액 팬(81)에 수용된 레지스트 용액은 강제로 방출된다.

용액 팬(81)은 프레임(5) 또는 컵 형상의 메인 본체(16)내에서, 얇게 용제로 세척될 수 있다.

도 11a에 도시된 마스크 부재(80)는 상술한 제1 실시예에 사용된 마스크 부재 보다 작아서, 장치내에서 세척될 수 있다. 여기서, 마스크 부재(80)는 전체적으로 장치를 최소화한다.

용액 팬(81)을 구동하기 위한 기구는 도 11a에 도시한 것에 제한되지 않는다. 예를 들어, 팬(81)들 사이의 거리는 도 11d에 도시한 바와 같이 2개의 프로파일링 캠(profiling cam)이 절단된 가이드 판(90)을 이용함으로써 조절될 수 있다. 각각의 프로파일링 캠(91)은 웨이퍼(1)의 회로 형성 영역(1a)의 주변 모서리와 동일한 형상을 갖는다. 팬(82)으로부터 돌출하는 2개의 캠 종동부(follower; 92)는 프로파일링 캠(91)내로 삽입된다. 캠 종동부(92)는 프로파일링 캠(91)을 따라 각각 구동됨으로써, 용액 팬(81)사이의 거리가 제어된다.

(제 2 실시예)

본 발명에 따른 제2 실시예는 이하, 도 12 내지 도17을 참조하여 설명된다. 제 2 실시예는 도 5 내지 도 7에 예시된 도포/현상 시스템에 양호하게 사용되는 레지스트 용액 도포 장치이다. 도포/현상 시스템은 이미 상세히 설명되었기 때문에 이하에서는 상세히 설명하지 않는다.
본 실시예에 따른 막 형성 장치는 레지스트 용액(3)이 도 12에 도시한 바와 같이 소위, 단일 스트로크 기입 방식으로 웨이퍼(1)의 회로 형성 영역(1a)에만, 인가되는 제1 실시예와 동일하다.

제2 실시예에 있어서, 그러나, 웨이퍼(1)는 상측면을 하부로 반전시켜, 회로 형성 영역(1a)을 도 12에 도시한 바와 같이 아래쪽으로 향하게 유지시켜 레지스트 용액(3)이 영역(1a)을 수지 용액(resin solution)으로 도포하기 위해 용액 인가 노즐 유닛(2)으로부터 상향으로 방출시킨다.

또한, 이 실시예에 있어서, 마스크 부재(4)는 웨이퍼(1)하부에 바르게 배열되어, 웨이퍼(1)의 주변부를 커버하고, 회로 형성 영역(1a)을 커버하지 않는다. 용액 인가 노즐 유닛(2)은 소정피치로 Y 축 방향으로 간헐적으로 이동되는 동안, X 축 방향으로 전후로 이동됨으로써, 회로 형성 영역 (1a) 만을 레지스트 용액으로 도포한다.

막 도포 장치인 레지스트 도포 장치의 구조는 이하 상세히 설명된다.

도 13a 및 도 13b는 레지스트 도포 장치의 부분 단면도이고, 도 14는 그의 평면도이다.

도 14에 도시한 바와 같이, 이 장치는 메인 아암 기구(110), 메인 아암(110)에 의해 이송된 웨이퍼(1)를 상부측면을 하향으로 반전시키는 반전 기구(111), 화살표(α) 방향으로 반전되어 그대로 이송하는 웨이퍼(1)를 수용하기 위한 서브 아암 기구(112), 서브 아암기구(112)에 의해 이송되어 선정된 위치에 유지된 웨이퍼(1)에 레지스트 용액을 인가하기 위한 용액 인가 기구(113), 및 레지스트 용액 인가 기구(113)로부터 마스크 부재(4)를 제거하고, 이 마스크 부재(4)를 세척하기 위한 마스크 세척 기구(114)를 갖는다.

도 13a에 도시한 바와 같이, 레지스트 용액 인가 기구(113)는 노즐 유닛(2)을 X, Y, Z 축 방향으로 구동시키기 위해 프레임(116) 및 이 프레임(116)에 제공된 노즐 유닛 구동 기구(117)를 갖는다. 노즐 유닛(2)은 위쪽으로 반전된 방전 포트와 배열되어, 서브 아암 기구(112)에 의해 웨이퍼(1)에 대향한다.

서브 아암 기구(112)는 도 13b에 도시한 바와 같이 웨이퍼(1)를 유지한다. 서브 아암 기구(112)는 웨이퍼(1)의 회로 형성 영역(1a)을 터치하지 않고 웨이퍼 (1)를 유지하기 위해 화살표(β)방향으로 개방 및 폐쇄할 수 있는 한 쌍의 아암 (120)(도 13b) 및 아암(120)의 내부 표면에 고정된 홀딩 패드(121)를 갖는다. 예를 들어, 4개의 홀딩 패드(121)는 도 14에 도시한 바와 같이 아암(120)에 의해 정해진 원의 둘레를 따라 배열된다.

프레임(116)은 도 13a와 같은 형상으로 되어 있어, 노즐 유닛(2)이 이동할 수 있는 공간을 정한다. 용제 채널(122)은 용제 분위기가 노즐 유닛(2)을 둘러쌀 수 있도록 이 공간내에 제공된다. 용제 채널(122)은 온도 및 표면 레벨이 제어된 용제로 채워진다. 이 용제는 증발하여, 소정 농도를 갖는 용제 분위기를 형성하여 웨이퍼(1)를 둘러싼다. 상술한 마스크 부재(4)는 프레임(116)의 상부에 이동가능하게 유지된다.

노즐 유닛 구동 기구(117)는 프레임(116)의 하부 표면에 부착된 Y 방향 구동 기구(125), 이 Y 축 방향 구동 기구(125)에 의해 유지되어 Y 축 방향으로 이동할 수 있는 X 축 방향 구동 기구(126), 및 X 축 방향 구동 기구(126)에 의해 유지되 어, Z 축 방향으로 이동할 수 있는 Z 축 방향 구동 기구(127)를 갖는다. 노즐 유닛 (2)은 Z 축 구동 기구(127)에 부착되어 배치될 X, Y, 및 Z 축 방향으로 이동될 수 있다. 구동 기구(125 내지 127)는 임의의 적절한 형태일 수 있다. 이는 볼-나사 구동 기구 또는 벨트 구동 기구일 수 있다.

도 14에 도시한 바와 같이, Y 축 구동 기구(125)의 한 단부 부분이 레지스트 용액이 인가되는 공간으로부터 도면의 하부 단부 쪽으로 연장한다. Y 축 방향 구동 기구(125)는 노즐 유닛스테이션(129)노즐 유닛(2)을 구동하도록 지정되어 노즐 유닛 스테이션(129)과 동일 위치에 지정된다.

도 15는 노즐 유닛 스테이션(129)에 서 유지되는 노즐 유닛(2)을 도시한다. 도 15를 참조하여, 노즐 유닛(2) 및 노즐 유닛 스테이션(129)의 구조물을 상세히 설명한다.

노즐 유닛(2)은 노즐(130) 및 노즐(130)의 근접 단부를 유지하는 노즐 홀더(131)를 포함한다.

노즐(130)은 예를 들어, 스테인레스 강으로 제조된다. 방출구(130a)는 10 μm 내지 200μm의 극히 작은 직경을 갖는다. 방출구(130a)로부터 방출될 레지스트 용액은 용제와 같은 본 분야에서 널리 공지된 용제를 포함한다. 방출구(130a)는 직경이 극히 작기 때문에, 체적에 대한 내부표면적의 비율은 매우 크다. 결과적으로, 용제가 증발되어, 방출구(130a)를 막는다.

이러한 막힘을 효과적으로 방지하기 위해, 방출구(130a)는 안정한 직경을 갖는 레지스트 용액 스트림을 형성하는데 충분히 길고, 레지스트 용액은 예를 들어, 2 mm의 비교적 큰 직경을 갖는 공급구(130b)를 통해 방출구(130a)에 공급된다.

노즐 홀더(131)는 노즐(130)과 레지스트 용액 파이프(132)를 접속하는 레지스트 용액 통로(133)를 갖는다. 또한, 노즐 홀더(131)는 보다 가는 용제를 노즐 (130)에 공급하기 위한 용제 바이패스(bypass) 통로(134)를 갖는다.

바이패스 통로(134)는 노즐 유닛(2)이 노즐 유닛 스테이션(129)에서 유지되는 동안 개방된다. 그러므로, 용제는 노즐(30)의 방출구(130a)를 연속적으로 통과함으로써, 방출구(130a)의 막힘을 방지한다. 노즐(130)로부터 방출된 용제는 노즐 유닛 스테이션(129)으로 증발하여, 상술한 농도의 용제 분위기를 형성하여 이는 노즐(130)의 원위 단부를 둘러싼다.

노즐 유닛 스테이션(129)은 노즐(130)의 원위 단부(130)가 삽입될 수 있는 노즐 삽입구(136)를 갖는다. 노즐 유닛 스테이션(129)에 있어서, 용제 채널(137)은 노즐(130)로부터 방출된 용제를 수용하기 위해 제공된다. 용제 채널(137)내에 축적된 용제는 배출 파이프(138)를 통해 순차적으로 배출된다.

그 다음, 이 레지스트 용액 도포 장치는 도 15를 참조하여 이하 설명한다.

우선, 레지스트 용액 파이프(132)는 레지스트 용액 공급부(142)에 접속된다. 용액 공급 밸브(140) 및 레지스트 용액 온도 제어부(141)는 레지스트 용액 파이프 (132)상에 제공된다.

레지스트 용액이 단일 스트로크 기입 방식으로 인가될 때, 균일한 두께로 갖는 막을 형성하기 위해, 가능한 가는 스트림으로 안정하고 연속적인 상태로 방출하는 것이 중요하다.

레지스트 용액을 방출하는 최대 속도는 방출구(130a) 내의 수두압력(water-head pressure)에 위해 결정된다. 최대 용액 방출 속도는 획득하기 위해 고압 하에서 레지스트 용액을 방출하기 위해, 레지스트 용액 공급부(142)는 실린더 펌프와 같은 양의 변위 펌프를 갖고 있어, 레지스트 용액을 강제로 배출한다.

또한, 웨이퍼(1)상에 인가된 레지스트 용액은 점도에 따라 넓게 분산된다. 그러므로, 노즐 유닛(2)이 Y축 방향으로 이동되어야 하는 피치는 용액의 점도에 기초하여 결정될 수 있고, 용액 인가 경로가 결정된다. 용액 인가 경로가 한번 결정되면, 노즐유닛(2)이 구동되어야 하는 상대 속도는 (용액 인가 비율 및 방출될 용액의 양으로부터 획득된)레지스트 용액을 인가하는 시간으로부터 결정된다. 이 장치에 있어서, 노즐 유닛(2)의 상대 구동 속도(예를 들어, 500㎜/s 내지 1m/s)는 용액 방출 속도(예를 들어, 2m/s)보다 낮다.

레지스트 용액을 방출하는 동안 노즐 유닛(2)이 구동되는 경우에 있어서, 용제는 증발하여 용액이 표면에서 건조될 수 있어, 용액 스트림의 중단을 발생시킬 수 있다. 이것을 방지하기 위해, 레지스트 용액은 웨이퍼(1)의 하부 표면으로 방출된다. 용제는 증발하여 위로 상승한다. 이 실시예에 있어서, 웨이퍼(1)는 커버로서 작용하여 증발 방지를 금지시킴으로써, 용액스트림의 중단을 효과적으로 회피될 수 있다.

레지스트 용액 스트림의 중단을 효과적으로 방지하기 위해, 레지스트 용액 온도 제어부(141)는 레지스트용액의 온도를 제어한다. 레지스트 용액 온도 제어부 (141)는 설정된 온도로 가열된 온도 조절수(temperature-adjusting water)를 포함하는 워터 재켓(water jacket)이다.

용제를 공급하기 위한 시스템은 용제 파이프(143), 바이패스 통로(134)에 접속된 용제 밸브(144), 용제 온도 제어부(145), 및 용제 공급부(146)를 포함한다.

용제 밸브(144)는 바이패스 제어 밸브이다. 이 밸브(144)는 레지스트 용액이 인가되는 동안 폐쇄된다. 밸브는 레지스트 용액이 인가되지 않을 때만 개방되어, 용제를 연속적으로 통과시켜, 이는 노즐(130)의 배출구(130a)를 통해 온도 및 농도를 제어된다.

용액 공급 밸브(140), 레지스트 용액 온도 제어부(141), 레지스트 용액 공급부(142), 용제 밸브(144), 용제 온도 제어부(145) 및 용제 공급부(146)는 중앙 제어부에 접속되어 중앙 제어부에 의해 제어된다.

중앙 제어부(147)는 레지스트 용액 도포 장치의 도 15에 도시한 구성 부품 뿐만 아니라 도 15에 도시되지 않은 구성부품을 포함하는 모든 구성 부품을 제어하는 컴퓨터이다.

X, Y 및 Z축 방향 구동 기구 등을 포함하는 노즐 유닛 구동기구(117)를 동작하기 위한 노즐 유닛 구동기(149), 서브 아암 기구(112)를 제어하기 위한 서브아암기구 구동기(150), 및 반전기구(111)를 제어하기 위한 반전 기구 구동기(151)는 중앙 제어부(147)에 접속된다.

노즐 유닛 구동기(149)는 중앙 제어부(147)내에 채용된 경로-속도 설정부 (152)에 의해 모두 설정된 용액 인가 경로 및 상대 속도에 따라 동작한다. 경로-속도 설정부(152)는 도포 조건 파일(148)에 저장된 웨이퍼 크기(회로 형성 영역(1a)의 크기), 용액 인가 경로의 기본 패턴, 인가될 레지스트 용액의 필요량, 등에 기초하여 용액 인가 경로를 결정한다.

이용할 수 있는 웨이퍼 크기는 6인치, 8인치, 12인치 등이다. 용액 인가 경로의 여러 기본 패턴이 있는데, 그 중에는 지그재그 경로(도 12), 나선형 경로 등이 있다. 인가될 레지스트 용액의 량은 레지스트 용액의 사용 효율이 이 장치에서 거의 100%이기 때문에, 레지스트 용액으로 도포하기 위해 막의 원하는 두께 및 영역으로부터 결정된다. 인가하기 위한 용액의 양 및 용액을 인가하는 시간으로부터 결정되는 상대 속도는 막의 두께에 크게 관련하기 때문에 매우 중요하다.

레지스트 용액 인가 조건은 자동적으로 설정할 수 있다. 별도로, 작동자는 원하는 조건을 선택할 수 있고, 경로-속도 설정부(152)내로 조건을 입력한다.

서브 아암 기구 구동기(150)는 도 14에 도시한 화살표 방향으로 서브 아암 기구(112)를 구동하고, 웨이퍼(1)를 척으로 고정시키기 위해 아암(120)을 폐쇄하고, 웨이퍼(1)를 척으로 해제시키기 위해 아암(120)을 개방한다.

위에 표시된 바와 같이, 서브 아암 기구(112)는 웨이퍼(1)의 하부 표면에 도달하지 않고 웨이퍼(1)를 유지할 수 있다. 이것은 반전 기구(111)에서 웨이퍼(1)를 수용하여, 웨이퍼(1)를 레지스트 용액 인가 기구(113)위의 위치로 이송하여 웨이퍼(1)를 이 위치에서 유지한다. 웨이퍼(1)가 레지스트 용액으로 도포될 때, 서브 아암 기구(112)는 웨이퍼(1)를 레지스트 용액 인가 기구(113)로부터 취하여 웨이퍼(1)를 반전 기구(111)에 다시 이송한다.

도 16은 반전 기구(111)의 예를 도시한 개략도이다.

이 반전 기구(111)는 웨이퍼 유지 기구(153)를 갖는다. 웨이퍼 유지 기구 (153)는 Zθ 구동 기구(154) 및 Zθ 구동 기구(154)에 접속된 웨이퍼 유지 아암 (155)을 갖는다. 핀(156)은 각 웨이퍼 유지 아암(155)의 원위 단부로부터 상부 쪽으로 돌출한다. 핀(156)은 웨이퍼(1)의 주변부, 즉, 웨이퍼(1)의 회로 형성영역 (1a)의 외측부를 도달할 수 있다.

웨이퍼 유지 기구(153)위에, 반전 아암 기구(158)는 웨이퍼(1) 상측면을 아래로 반전시키기 위해 제공된다. 반전 아암 기구(158)는 서브 아암 기구(112)에 대해 구조와 유사하다(도 13b). 반전 아암 기구(158)는 개방/폐쇄될 수 있는 아암(157) 및 회로 형성 영역(1a)을 터치하지 않는 웨이퍼(1)를 유지할 수 있는 홀딩 패드(159)를 갖는다.

아암(157)은 반전 아암 기구(158)를 구동하도록 지정된 구동 유닛(160)에 의해 유지된다. 구동 유닛(160)에 의해 구동될 때, 아암(157)은 웨이퍼(1)의 상측면을 하부로 180°반전한다.

반전 기구(111)가 예를 들어, 메인 아암 기구(110)로부터 서브 아암 기구 (112)로 웨이퍼(1)를 이송하기 위해 어떻게 동작하는가에 대해 이하 설명한다.

우선, 웨이퍼(1)를 유지하는 메인 아암 기구(110)는 반전 기구(111)의 웨이퍼 홀딩 기구(153)쪽으로 이동하므로, 웨이퍼(1)를 유지 아암(155)위에 똑바로 배치한다. 그 다음, 웨이퍼 유지 기구(153)는 웨이퍼 유지 아암(155)을 위쪽으로 이동함으로써, 웨이퍼(1)는 아암(155)의 상부 표면상에 배치된다.

웨이퍼(1)의 하부 표면이 레지스트 용액으로 도포되지 않기 때문에, 웨이퍼(1)는 하부 표면의 중앙부에 유지될 수 있다. 그러므로, 웨이퍼(1)는 중앙부에 우선 유지됨으로써 웨이퍼 유지 아암(155)으로부터 이송될 수 있고, 그 다음, 메인 아암 기구(110)로부터 상승되고, 최종적으로, 하강된다.

그 다음, 웨이퍼 유지 아암(155)은 반전 아암 기구(158)의 아암(157)에서의 레벨로 위로 이동된다. 아암(157)이 폐쇄되어 웨이퍼(1)를 고정시키고, 웨이퍼 유지 아암(155)은 하향으로 이동된다. 그러므로, 웨이퍼(1)는 아암 기구(158)를 반전하는 아암(157)으로부터 이송된다.

그 다음, 반전 아암 기구(158)의 구동 유닛(160)이 동작되어, 웨이퍼(1)의 상측면을 아래로 반전시킨다.

웨이퍼(1)가 반전된 후, 웨이퍼 유지 아암(155)은 웨이퍼(1)를 취하기 위해 위쪽으로 이동되어, 그러므로 웨이퍼 유지 기구(153)로부터 반전된다. 이 때에, 아암(155)의 원위 단부로부터 돌출하는 핀(156)은 웨이퍼(1)를 유지한다.

또한, 웨이퍼 유지 아암(155)은 서브 아암 기구(112)가 배치된 레벨로 하강된다. 웨이퍼(1)가 서브 아암 기구(112)에 이송되기 전에, Zθ 구동기구(154)가 동작되어, 웨이퍼(1)의 노치 얼라인먼트를 달성한다.

노치 얼라인먼트의 완료시, 웨이퍼(1)는 서브 아암 기구(112)에 이송된다. 서브 아암 기구(112)는 웨이퍼(1)를 레지스트 용액 인가 기구(113)에 이송하여 이 기구(113) 바로 위에 웨이퍼(1)를 배치한다.

상술한 구조물에 있어서, 반전 아암 기구(158)는 웨이퍼(1)의 회로 형성 영 역(1a)을 터치하지 않고 웨이퍼(1)를 반전시킬 수 있다.

마스크 부재 세척 기구(114)가 레지스트 용액 인가 기구(113) 이외에 제공된다. 마스크 부재 세척 기구(114)는 이하 설명된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 마스크 부재(4)는 회로 형성 영역(1a)을 제외한 웨이퍼(1)의 모든 상부 표면을 커버하므로, 웨이퍼(1)의 주변부가 레지스트 용액으로 도포되는 것을 방지한다. 여기서, 마스크 부재(4)는 레지스트 용액으로 부득이하게 오염되므로 주기적으로 세척된다.

레지스트 용액으로 오염된 마스크 부재(4)는 삽입/추출 경로(도시하지 않음)를 통해 레지스트 용액 인가 기구로부터 제거되고 마스크 부재 세척 기구(114) 내로 이동된다.

마스크 부재 세척 기구(114)는 여분의 마스크 부재(4')를 유지한다. 마스크 세척 기구(114)는 레지스트 용액 도포 장치로부터 레지스트 용액으로 오염된 마스크 부재(4)를 수용하여, 깨끗하게 세척된 여분의 마스크 부재(4')를 레지스트 용액 도포 장치로 이송한다. 마스크 부재 세척 기구(114)는 그 다음 오염된 마스크 부재(4)를 세척한다.

레지스트 용액 도포 장치에 의해 수행된 레지스트 용액을 인가하는 단계가 도 17의 플로우챠트를 참조하여 이하 설명한다. 이미 설명된 동작은 상세히 설명하지 않는다.

(1) 웨이퍼의 로드(단계 S1 내지 S5)

우선, 웨이퍼(1)는 메인 아암 기구(110)로부터 반전 기구(111)로 로드된다( 단계 S1). 그 다음, 반전 기구(111)는 상술한 방식으로 웨이퍼(1)를 반전한다(단계 S2).

그 다음, 웨이퍼(1)의 노치 얼라인먼트는 웨이퍼(1)가 서브 아암 기구(112)에 이송되기 전에 수행된다(단계 S3). 즉, 발광부 및 수광 센서는 서로 대향하여 웨이퍼(1)의 주변에 배열된다. Zθ 구동 기구(154)는 웨이퍼(1)를 회전시켜, 노치(1b)(도 1 참조)가 검출된 때 특정 각으로 회전할 때 웨이퍼(1)는 정지된다.

웨이퍼(1)의 노치 얼라인먼트가 완료된 때, 웨이퍼(1)는 서브 아암 기구(112)로 이송된다(단계 S4). 서브 아암 기구(112)는 웨이퍼(1)를 이송하여 레지스트 용액 인가 기구(113)에 설정된 마스크 부재(4) 위에 이것을 똑바로 유지한다.

(2) 노즐 유닛의 작동(단계 S6 내지 S9)

노즐 유닛(2)은 대기하고, 웨이퍼(1)가 레지스트 인가 기구(113) 내에 배치될 때까지 도 4에 도시한 바와 같은 노즐 유닛 스테이션(129) 내에 설정된다(단계 S6).

이 때에, 용액 공급 밸브(140) 및 용제 밸브(144)가 상술한 바와 같이 각각 폐쇄 및 개방된다. 그러므로, 용제는 노즐(130) 내에 형성된 작은 방출구(130a)를 연속적으로 통과하므로 막힘 및 건조가 방지된다.

웨이퍼(1)에 레지스트 용액을 인가하기 위한 준비가 완료된 때, 노즐 유닛(2)이 작동된다. 보다 정밀하게 용제 밸브(144)는 폐쇄되어 용제의 방출을 정지시킨다(단계 S7). 용액 공급 밸브(140)가 개방되어, 레지스트 용액을 방출구 (130a) 내에 공급한다(단계 S8). 레지스트 용액이 방출구(130a) 내로 공급됨에 따라, 용액 공급 밸브(140)가 폐쇄되어, 노즐 유닛(2)이 대기 위치에서 용액 인가 기구(113)의 위치로 이동된다(노즐 2는 도 1에 도시한 개시점에 대향한다)(단계 S9).

웨이퍼(1) 및 노즐 유닛(2)이 로드되는 동안, 용제 분위기가 용액 인가 기구(113)에서 연속적으로 제어된다. 즉, 용액 인가 기구(113)의 용제 채널(122) 내의 용제는 제어된 온도 및 표면 레벨로 유지된다. 용제 분위기는 중앙 제어부 (147)에 제공된 분위기 제어부(161)에 의해 제어된다.

(3) 레지스트 용액의 인가(단계 S10)

웨이퍼(1)가 용액 인가 기구(113) 내에 배치된 때, 중앙 제어부(147)는 경로-속도 설정부(152)에 의해 서로 다른 조건으로 설정된 용액 인가 경로 및 상대 속도에 따라 각각에 대응하여 노즐 유닛(2) 및 웨이퍼(1)를 이동한다. 레지스트 용액은 웨이퍼(1)에 인가된다.

본 실시예에 있어서, 노즐 유닛(2)은 소정 피치에서 Y축 방향의 방향변환점에서 간헐적으로 이동되는 동안 도 12에 도시한 개시점으로부터 X축 방향으로 전후로 구동된다. 웨이퍼(1)는 레지스트 용액으로 도포된다.

도 12에 도시한 경로를 따라 노즐 유닛(2)을 이동시키기 위해서는 X축 방향의 각각의 방향변환점에서 노즐 유닛(2)을 감속 및 가속하는 것이 필요하다. 이것을 레지스트 용액 막의 두께 변화의 결과이다. 이러한 변화를 회피하기 위해, 노즐 유닛(2)은 마스크 부재 위로 즉, 웨이퍼(1)의 회로 형성 영역(1a) 외측면으로 다시 반전된다. 그러므로, 노즐 유닛(2)은 회로 형성 영역(1a) 전체 위에 일정 속도로 이동된다.

웨이퍼(1) 상에 인가된 레지스트 용액의 막이 용액 스트림의 직경, 노즐 유닛(2)의 상대 속도 및 웨이퍼(1) 상의 레지스트 용액의 분산에 따라 조절된다. 결과적으로, 균일한 두께를 갖는 용액 막이 웨이퍼(1)의 회로 형성 영역(1a) 상에 형성된다.

이 실시예에 있어서, 용제의 과도 증발은 레지스트 용액의 인가중에 공기 흐름을 제어함으로써 방지되고, 제 1 실시예에서와 동일한 방식으로 인가된 레지스트 용액의 막의 교반이 수행된다.

(4) 웨이퍼의 언로드(단계 S11 내지 S13)

레지스트 용액의 인가가 완료된 때, 서브 아암 기구(112)는 용액 인가 기구(113)로부터 다시 이동되어 반전 기구(111)에 이송된다. 그 다음, 웨이퍼(1)는 로드되도록 향한 방향에 반전방향으로 상측면을 아래로 반전시킨다. 그러므로, 반전된 웨이퍼(1)는 메인 아암 기구(110)(단계 S12 및 S12)로 이송된다(단계 S12 및 S13).

그 후, 메인 아암 기구(110)는 그 다음 단계(베이킹)가 수행되는 위치로 웨이퍼(1)를 이송하여 그 다음 웨이퍼(1)를 반전 기구(111) 내로 언로드한다(단계 S1 이후 순서에 따라).

(5) 노즐 유닛 스테이션에 노즐을 유지(단계 S14)

메인 아암 기구(110)는 그 다음 웨이퍼(1)를 로드할 때까지, 노즐 유닛(2)은 노즐 유닛 스테이션(129)에서 유지된다(단계 S14). 이때에 용제 밸브(144)가 개방됨으로써, 용제를 방출구(130a)를 통과시킨다. 이것은 방출구(130a)가 막히는 것을 방지한다.

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상술한 구조물은 제 1 실시예의 장점뿐만 아니라 이하의 장점을 얻을 수 있다.

우선, 레지스트 용액 스트림의 중단은 균일한 두께를 갖는 용액의 박막을 형성하기 위해 신뢰성 있게 방지될 수 있다.

즉, 레지스트 용액이 단일 스트로크 기입 방식으로 인가될 때, 균일한 두께를 갖는 용액의 박막을 형성하기 위해 가능한 보다 가는 스트림으로 인가하고, 용액 스트림의 중단을 방지하는 것이 필요하다. 용액 스트림은 레지스트 용액의 점도가 용액의 인가 중에 변화하는 경우, 중단될 수 있게 한다. 또한, 여기에는 레지스트 용액 노즐이 막힐 가능성이 높기 때문에, 이러한 막힘을 방지하는 것이 필요하다.

본 발명에 있어서, 웨이퍼(1)는 상측면이 하부로 반전되고, 레지스트 용액이 노즐 유닛(2)으로부터 위쪽으로 방출되어, 웨이퍼(1)를 용액으로 도포한다. 그러므로, 웨이퍼(1) 바로 아래의 공간내의 용제 분위기는 적절하게 용이하게 유지될 수 있다. 용액 스트림은 그러므로 일정 점도로 항상 유지되지만, 용액 스트림은 가늘다. 이것은 레지스트 용액의 스트림의 중단을 방지한다.

즉, 레지스트 용액 내에 함유된 용제는 증발되어 위쪽으로 흐른다. 일반적인 도포 방법에 있어서, 용제는 레지스트 용액이 웨이퍼의 상부 표면에 인가되기 때문에 용제는 레지스트 용액으로부터 용이하게 증발한다. 그러므로, 본 발명에서와 같이 단일 스트로크 기입 방식으로 용액이 인가될 때 고정밀도로 용제 분위기를 유지하기 위한 특별한 구조물이 사용될 필요가 있다.

반면, 본 발명에 있어서, 용액 인가 공간이 웨이퍼(1)의 하부 표면에 제공됨으로써, 웨이퍼(1)는 커버로서 작용한다. 그러므로, 적절한 용제 분위기가 유지될 수 있어, 복잡한 구조물을 채용하지 않고서도 레지스트 용액의 스트림의 중단이 방지될 수 있다.

이 방식으로 레지스트 용액을 인가하는 경우, 레지스트 용액의 분산은 레지스트 용액이 웨이퍼의 상부 표면에 인가되는 경우 보다 레지스트 용액이 인가된 후에 보다 양호하게 금지된다. 여기서, 용액은 웨이퍼에 인가된 레지스트 용액으로부터 증발이 효과적으로 방지된다.

결과적으로, 용액의 인가 개시점 및 종료 점에서 발생하는 레지스트 용액의 점도의 변화는 최소로 감소될 수 있다.

둘째로, 공기는 노즐 유닛으로부터 용이하게 유출될 수 있다.

즉, 노즐(130)의 배출구(130a)는 본 발명에 따른 구조물에서 위쪽으로 개방되어, 공기는 노즐이 다른 것으로 대체될 때 자동적으로 유출될 수 있다. 특정 단계 또는 특정 구조물이 노즐로부터 공기를 유출하는데 필요하지 않는다.

제2 실시예는 상술한 구조물에 제한되지 않는다.

첫째로, 노즐 유닛의 방출구의 막힘을 방지하기 위한 기구는 도 3에 도시한 기구에 제한되지 않는다. 임의의 구조물이 사용될 수 있다.

예를 들어, 노즐 유닛 스테이션 이외에, 노즐 유닛의 원위 단부를 커버하기 위한 커버가 제공될 수 있다.

둘째로, 용액 인가 경로는 도 12에 도시한 경로에 제한되지 않는다. 이외에, 제1 실시예에서와 같은 나선형 또는 다른 형태가 사용될 수 있다. 균일한 두께를 갖는 레지스트 용액의 막을 형성하기 위해, 레지스트 용액은 2회 인가되는데, 한번은 한 방향으로, 그 다음은 다른 방향으로 인가된다.

셋째로, 막을 형성하는데 사용된 용액은 제 1 실시예에서와 같이 본 실시예의 장치내의 레지스트 용액이다. 그렇지 않으면, 용액은 레지스트 용액에 제한되지 않는다. 임의의 다른 용액이 대신에 인가된다. 다른 용액의 예는 층간 절연막 형성 용액, 고도전성막 형성 용액, 강유전체 용액, 실버 페이스트 등이다. 또한, 피처리기판은 반도체 웨이퍼(1)에 제한되지 않는다. 대신에, LCD 기판 또는 노광 마스크일 수 있다.

넷째로, 마스크 부재(4)는 제1 실시예에 제공된다. 그럼에도 불구하고, 이 부재가 제공될 필요가 없다. 이 경우, 잔류 레지스트 용액을 수용하기 위해, 웨이퍼(1)하부에 컵과 같은 잔류 레지스트 용액을 방출하기 위한 기구가 제공되는 것으 로 충분하다.

더욱이, 마스크 부재는 도 11a 내지 11d에 도시한 임의의 한 형태일 수 있다. 그러한 경우, 이 장치는 보다 작게 제조될 수 있다.

부수적인 장점 및 변형 예는 본 분야에서 숙련된 기술자에게 이미 공지되어 있다. 그러므로, 보다 넓은 측면에서의 본 발명은 본 명세서에 도시되고 설명된 특정 실시예에 제한되지 않는다. 따라서, 첨부된 특허 청구의 범위 및 그의 등가물에 의해 정해진 바와 같은 일반적인 개념을 벗어나지 않고서도 다양한 변형예가 제조될 수 있다.

Claims (27)

1. 피처리기판을 유지하기 위한 기판유지부;

   이 기판유지부에 의해서 유지된 기판상에 막형성용 용액을 가는 스트림 (stream)의 형상으로 연속하여 인가하기 위한 방출구를 가지며, 상기 기판유지부에 대향하여 배치되는 노즐유닛; 및

   상기 기판과 노즐유닛을 서로 상대적으로 구동하여, 노즐유닛이 가는 스트림(stream)의 형상으로 상기 용액을 기판의 표면에 인가하면서 상기 기판의 표면에 상기 용액을 도포하는 구동기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 막형성장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기판유지부는, 막이 형성될 기판의 표면이 위쪽을 향하게 하여 기판을 유지하는 것을 특징으로 하는 막형성장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 노즐 유닛이 용액을 인가하는 공간에 소정농도의 용제 분위기를 유지하기 위한 분위기제어기구를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 막형성장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 분위기제어기구는 피처리기판을 수용하게 하기 위한 주 본체와, 상기 주본체에 마련되며 온도 및 표면 레벨이 제어된 용제를 저장하기 위한 용제 채널과, 상기 주본체 위에 마련되며 노즐이 용액을 인가하는 공간을 분할하는 상부 평판 부재를 가지는 것을 특징으로 하는 막형성장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 상부 평판 부재는 상기 노즐유닛이 삽입되는 삽입부을 가지는 것을 특징으로 하는 막형성장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 상부 평판 부재는 상기 노즐유닛과 상기 노즐 유닛이 상기 용액을 인가하는 공간을 가열하기 위한 가열수단을 가지는 것을 특징으로 하는 막형성장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 노즐유닛은, 가는 스트림 형상으로 상기 용액을 인가하기 위한 용액 노즐과, 상기 용액 노즐로부터 인가된 용액 주변으로 용제를 통과시키기 위한 용제 노즐을 가지는 것을 특징으로 하는 막형성장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   기판의 막-형성 영역을 제외한 상기 기판을 커버하고, 상기 용액을 수용하는 마스크 부재를 더욱 구비한 것을 특징으로 하는 막형성장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 마스크 부재는 상기 막-형성 영역에 대응하는 개구를 갖는 평판인 것을 특징으로 하는 막형성장치.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 마스크 부재는 한 쌍의 용액 수용 부재와, 상기 용액 수용부재들 사이에 거리를 제어하기 위해 상기 용액 수용 부재를 구동하기 위한 구동기구를 가지는 것을 특징으로 하는 막형성장치.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 마스크 부재는 수용된 용액을 배출하기 위한 용액 배출기구를 가지는 특징으로 하는 막형성장치.
12. 제 8 항에 있어서,

    상기 노즐 유닛과 상기 기판이 상기 마스크 부재 상에서 감속, 복귀, 가속되고, 막-형성영역 위에서 일정 상대속도로 이동되도록, 상기 노즐유닛과 상기 기판이 서로 상대적으로 이동되는 속도 및 상기 용액이 인가되는 경로를 설정하는 경로-속도 설정부를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 막형성장치.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 용액은, 레지스트 용액, 층간절연막 형성용액, 고도전성막 형성용액, 강유전성 용액, 실버 페이스트 등으로부터 이루어지는 군으로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 막형성장치.
14. 제 2 항에 있어서,

    상기 용액으로 도포되는 상기 기판의 표면 상의 기류를 제어하기 위한 기류제어기구를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 막형성장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 기류제어기구는, 상기 기판 표면 상의 기류를, 상기 용액이 상기 기판에 인가되는 방향의 상류 쪽으로 향하게 하는 것을 특징으로 하는 막형성장치.
16. 제 14 항에 있어서,

    상기 기류제어기구는 공기방출기구를 갖고, 상기 공기방출기구는 상기 용액으로 도포되는 상기 기판의 표면 상의 상기 기류를 제어하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 막형성장치.
17. 제 1 항에 있어서,

    상기 기판에 형성된 용액 막의 표면을 평탄하게 하기 위하여 상기 용액으로 도포된 상기 기판을 진동시키는 교반기구를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 막형성장치.
18. 제 1 항에 있어서,

    상기 노즐 유닛의 방출구는 10에서 200㎛의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 막형성장치.
19. 제 1 항에 있어서,

    상기 기판유지부는 상기 기판을 그 표면이 아래쪽으로 향하도록 기판을 유지하고, 상기 노즐 유닛은 방출구가 위쪽으로 향하도록 유지되는 것을 특징으로 하는 막형성장치.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 표면이 아래쪽으로 향하도록 기판을 유지하기 위하여 상기 기판을 반전시키는 반전기구를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 막형성장치.
21. 제 19 항에 있어서,

    상기 노즐 유닛은, 막형성을 위한 용액이 인가되지 않을 때, 상기 노즐 유닛의 상기 방출구를 통하여 용제를 통과시키는 용제통과수단을 가지는 것을 특징으로 하는 막형성장치.
22. 기판의 표면에 막을 형성하는 방법으로서,

    피처리기판을 유지하는 단계와;

    상기 기판 표면에 가는 스트림의 형태로 막 형성 용액을 연속적으로 인가하면서, 상기 기판 및 노즐 유닛을 상대적으로 구동시켜서 상기 기판상에 막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 막형성방법.
23. 제 22 항에 있어서,

    마스크 부재로, 기판의 막-형성영역을 제외한 상기 기판을 커버하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 막형성방법.
24. 제 22 항에 있어서,

    용액으로 도포된 기판을 진동시킴으로써 상기 기판상에 형성된 용액 막의 표면을 평탄하게 하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 막형성방법.
25. 제 22 항에 있어서,

    막이 형성되는 표면을 아래쪽으로 향한 상태로 기판을 유지하여, 상기 기판의 표면에 가는 스트림의 형태로 막 형성 용액을 연속적으로 인가하면서 상기 기판 및 노즐 유닛을 서로 상대적으로 구동함으로써, 상기 기판상에 막을 형성하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 막형성방법.
26. 제 25 항에 있어서,

    상기 표면을 아래쪽으로 향한 상태로 상기 기판을 유지하기 위하여 상기 기판을 반전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 막형성방법.
27. 제 25 항에 있어서,

    막이 상기 기판상에 형성되기 전에 노즐 유닛을 대기 위치로 유지하는 단계를 더욱 포함하며, 이 단계에 있어서 용제가 노즐 유닛의 방출구를 통해 통과함으로써, 방출구의 막힘을 방지하는 것을 특징으로 막형성방법.

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