KR100685175B1 - 포토레지스트 코팅 장치 및 그 방법 - Google Patents

포토레지스트 코팅 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포토레지스트 코팅 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼에 도포되는 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트의 끓는점 이상의 끓는점을 갖는 용매 또는 상기 포토레지스트 용액의 표면에 차단막을 형성하거나 상기 솔벤트와 결합성이 강한 계면활성제를 상기 웨이퍼의 에지부에 공급함으로써, 상기 포토레지스트 코팅 시 발생되는 에지 비드(Edge Bead)의 발생을 줄일 수 있는 포토레지스트 코팅 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명의 포토레지스트 코팅 장치 및 그 방법에 따르면, 웨이퍼의 에지부에 끓는점이 높은 용매 또는 계면활성제를 공급하는 단순한 동작만으로 에지 비드의 발생을 줄일 수 있으므로 종래 가압 방식에 비해 포토레지스트 코팅의 공정 속도를 저하시키지 않고 에지 비드 현상을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
포토레지스트 코팅, 에지 비드(Edge Bead), 용매, 계면활성제(Surfactant)

Description

포토레지스트 코팅 장치 및 그 방법{PHOTORESIST COATING APPARATUS AND METHOD FOR OPERATING THE APPARATUS}
도 1은 종래 기술에 따른 스핀 방식의 포토레지스트 코팅 장치를 도시한 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 분사 방식의 포토레지스트 코팅 장치를 도시한 도면.
도 3은 종래 기술에 따라 포토레지스트 코팅을 수행하는 웨이퍼의 중심부 및 에지부에서의 솔벤트 증발량을 도시한 도면.
도 4는 종래 기술에 따른 웨이퍼의 에지부에서 발생하는 에지 비드 현상을 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치의 구성을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 HBP 용매가 공급된 웨이퍼 에지부의 포토레지스트 용액을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 증발량과 압력의 관계를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치의 구성을 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 계면활성제가 공급된 웨이퍼 에지부의 포토레지스트 용액 표면에 형성되는 차단막을 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따라 웨이퍼 에지부에 공급된 계면활성제와 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트와의 결합을 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치의 구성을 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 웨이퍼 에지부의 상부에 복수개로 설치되는 노즐의 구성을 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 포토레지스트 코팅 방법의 흐름을 도시한 순서도.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토레지스트 코팅 방법의 흐름을 도시한 순서도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
511 : 웨이퍼 지지대(Substate)
512 : 웨이퍼(Wafer)
513 : 포토레지스트(Photoresist) 용액
520 : PR(Photoresist) 노즐
530 : HBP 용매 노즐(High Boiling Point Solvent Nozzle)
531 : HBP 용매
540 : 회전축
본 발명은 포토레지스트 코팅 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼에 도포되는 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트의 끓는점 이상의 끓는점을 갖는 용매 또는 상기 포토레지스트 용액의 표면에 차단막을 형성하거나 상기 솔벤트와 결합성이 강한 계면활성제를 상기 웨이퍼의 에지부에 공급함으로써, 상기 포토레지스트 코팅 시 발생되는 에지 비드(Edge Bead)의 발생을 줄일 수 있는 포토레지스트 코팅 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
포토레지스팅 코팅은 반도체, LCD, MEMS 등의 공정에 널리 사용되는 공정이다. 웨이퍼 위에 포토레지스트 용액을 균일하게 도포시킨 후, 상기 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트를 증발시킴으로써, 상기 웨이퍼 상에 포토레지스트를 코팅할 수 있다. 이 후, 마스크(Mask)를 이용하여 상기 포토레지스트를 노광(Expose)시키면 노출된 부분의 포토레지스트는 제거되고 나머지 부분의 포토레지스트는 상기 웨이퍼 상에 남게 된다.
포토레지스트 코팅 방법은 포토레지스트의 도포 방법에 따라 크게 스핀(Spin) 방식과 분사(Spray) 방식으로 나누어진다. 상기 분사 방식은 비스핀(Spinless) 방식이라고도 불리운다. 이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 종래 기술에 따른 스핀 방식의 포토레지스트 코팅 및 분사 방식의 포토레지스트 코팅에 대하여 설명한다.
도 1은 종래 기술에 따른 스핀 방식의 포토레지스트 코팅 장치를 도시한 도면이다.
먼저 웨이퍼 지지대(130, wafer substate) 위에 웨이퍼(120, wafer)를 올려 둔다. 그 다음 PR 노즐(110, phtoresist nozzle)에서 포토레지스트 용액(150, liquid photoresist)을 웨이퍼(120)의 위에 떨어뜨린다. 포토레지스트 용액(150)은 포토레지스트를 솔벤트(solvent)로 용해한 것이다. 그 다음, 회전축(140, rotation axis)을 회전하여 웨이퍼(120)를 회전시키면 웨이퍼(120)의 위에 떨어져 있던 포토레지스트 용액(150)은 웨이퍼(120) 상에 골고루 퍼지게 된다. 그 다음, 포토레지스트 용액(150)의 솔벤트를 증발시킴으로써, 웨이퍼(120) 상에 포토레지스트를 코팅할 수 있다. 그러나, 이때 웨이퍼(120)의 가장 자리(edge)에서는 에지 비드(edge bead) 문제가 발생하여 웨이퍼(120)의 가장 자리 위에 코팅되는 포토레지스트가 불룩 튀어나오는 문제가 발생하게 된다. 에지 비드 문제에 관해서는 비스핀 방식의 포토레지스트 코팅을 먼저 설명한 후 도 3 및 도 4를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 종래 기술에 따른 분사 방식의 포토레지스트 코팅 장치를 도시한 도면이다.
먼저 웨이퍼 지지대(230) 위에 웨이퍼(220)를 올려 둔다. 그 다음 PR 분사 노즐(210, PR spray nozzle)에서 포토레지스트 용액(250, liquid photoresist)을 웨이퍼(220)의 위에 분사하여, 웨이퍼(220) 상에 포토레지스트 용액(250)이 골고루 퍼지게 한다. 그 다음, 포토레지스트 용액(250)의 솔벤트를 증발시킴으로써, 웨이 퍼(220) 상에 포토레지스트를 코팅할 수 있다. 그러나, 분사 방식의 포토레지스트 코팅의 경우에도 역시 웨이퍼(220)의 가장 자리(edge)에서 에지 비드(edge bead) 문제가 발생하여 웨이퍼(220)의 가장 자리 위에 코팅되는 포토레지스트가 불룩 튀어나오는 문제가 발생하게 된다.
이와 같이, 스핀 방식의 포토레지스트 코팅에서나 분사 방식의 포토레지스트 코팅에서 모두 에지 비드 문제가 발생할 수 있다. 상기 에지 비드가 발생하는 주요 원인으로 웨이퍼의 중심부보다 가장자리 부분, 즉, 에지 부분의 표면적이 넓은 것을 들 수 있다. 즉, 에지 부분의 표면적이 중심부 보다 넓기 때문에 상기 에지 부분에서의 솔벤트 증발량이 중심부에서의 증발량보다 많게 된다. 이에 대해서는 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 종래 기술에 따라 포토레지스트 코팅을 수행하는 웨이퍼의 중심부 및 에지부에서의 솔벤트 증발량을 도시한 도면이다.
앞서 설명한 바와 같이, 웨이퍼 위에 도포된 포토레지스트 용액(310)에는 솔벤트가 포함되어 있어, 상기 솔벤트를 증발시킴으로써 웨이퍼에 포토레지스트를 코팅할 수 있다. 이 때, 포토레지스트가 웨이퍼상에 균일하게 도포되도록 코팅하는 것이 중요한데, 그럴려면 솔벤트가 웨이퍼의 각 부분에서 모두 균일하게 증발되어야 한다.
그런데 도 3에 도시된 바와 같이, 웨이퍼의 중심부(320)에서는 인플럭스(influx)와 아웃플럭스(outflux) 크기가 동일하지만, 에지부(330)에서는 인플럭스의 크키가 아웃플럭스의 크기보다 작다. 따라서, 에지부(330)에서의 솔벤트 증발 량이 중심부(320)에서의 증발량보다 커질 수 밖에 없다. 상기와 같이, 에지부(330)에서 인플럭스의 크기보다 아웃플럭스의 크기가 더 큰 이유에 대해서는 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 종래 기술에 따른 웨이퍼의 에지부에서 발생하는 에지 비드 현상을 도시한 도면이다.
도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(401) 중심부에서는 포토레지스트 용액(402)이 위쪽 표면의 공기층하고만 접하게 되나, 에지부에서는 포토레지스트 용액(402)이 위쪽 표면 뿐만 아니라 옆쪽(side) 표면의 공기층과도 접하게 된다. 따라서, 에지부에서는 솔벤트가 위쪽 표면 및 옆쪽 표면 모두에서 증발하게 된다. 즉, 웨이퍼(401)의 중심부보다 에지부의 표면적이 넓게 형성되기 때문에, 에지부에서의 솔벤트 증발량이 중심부에서의 솔벤트 증발량보다 커질 수 밖에 없다.
이렇게 에지부에서의 증발량이 중심부에서보다 크기 때문에, 웨이퍼(401)에 도포되는 포토레지스트 용액의 농도는 웨이퍼(401)의 중심부보다 에지부에서 높게 형성된다. 포토레지스트 용액의 농도가 높아지면 포토레지스트 용액의 표면 장력(surface tension)이 증가하게 되는데, 이에 따라, 도 4의 (b)에서와 같이 솔벤트가 증발된 후 웨이퍼(401)의 에지부가 불룩하게 튀어나오는 에지 비드가 발생한다.
또한, 스핀 방식의 포토레지스팅 코팅에서는 웨이퍼를 회전시킴에 따라 에지부의 선속도가 중심부의 선속도보다 크게 형성되므로 에지부에서의 솔벤트 증발량이 중심부의 증발량보다 커질 수 있다. 즉, 스핀 방식에서는 상기와 같은 표면적의 차이뿐만 아니라 선속도의 차이로 인해, 에지부에서의 증발량이 중심부에서의 증발량보다 더욱 커지게 되므로, 에지 비드 문제가 더욱 심각해질 수 있다.
웨이퍼 상의 포토레지스트 코팅은 균일해야 하는데, 에지부가 불룩하게 튀어나온 상태로 코팅이 되는 경우, 이 부분은 사용할 수 없기 때문에 잘라서 버려야 한다. 따라서, 에지 비드는 반도체 등의 수율을 저하시킨다.
상기와 같은 에지 비드의 발생을 줄이고자, 종래 기술에서는 포토레지스트 코팅 장치를 포함하는 챔버(Chamber) 내의 압력을 증가시켜 포토레지스트 코팅 공정을 수행하고 있다. 압력과 용액의 끓는점은 서로 반비례하므로, 상기와 같이 압력을 증가시키는 경우 포토레지스트 용액의 끓는점이 상승하므로, 에지부에서의 솔벤트의 증발 속도를 저하시켜 에지 비드를 다소 줄일 수 있다. 그러나, 이러한 경우, 전체 챔버 내의 압력을 증가하여야 하므로 웨이퍼의 중심부의 끓는점 또한 상승하게 되어 포토레지스트 코팅의 공정 속도가 저하되어 비효율적이라는 문제점이 있다.
이러한 종래 기술에 따른 에지 비드 문제에 따라, 포토레지스트 코팅 공정에서 공정 속도를 저하시키지 않고도 에지 비드의 발생을 줄임으로써 반도체 등의 수율을 높일 수 있는 포토레지스트 코팅 장치 및 방법의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 포토레지스트 코팅 시, 포토레지스트 용액이 도포된 웨이퍼의 에지부에 상기 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트의 끓는점 이상의 끓는점을 갖는 용매를 공급하여 상기 에지부에서의 솔벤트 증발률을 저하시킴으로써, 에지 비드 발생을 줄이고 포토레지스 트가 웨이퍼 상에 균일하게 코팅될 수 있도록 하는 포토레지스트 코팅 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 포토레지스트 코팅 시, 포토레지스트 용액이 도포된 웨이퍼의 에지부에 상기 포토레지스트 용액의 표면에 차단막을 형성하거나 상기 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트와 결합성이 강한 계면활성제를 상기 웨이퍼의 에지부에 공급하여 상기 에지부에서의 솔벤트 증발률을 저하시킴으로써, 에지 비드 발생을 줄이고 포토레지스트가 웨이퍼 상에 균일하게 코팅될 수 있도록 하는 포토레지스트 코팅 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 웨이퍼의 에지부에 끓는점이 높은 용매 또는 계면활성제를 공급하여 에지 비드의 발생을 줄일 수 있으므로, 상술한 종래 기술에 따른 가압 방식에 비해 포토레지스트 코팅의 공정 속도를 저하시키지 않고 에지 비드 현상을 줄일 수 있는 포토레지스트 코팅 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기와 같이 단순하게 끓는점이 높은 용매 또는 계면활성제를 웨이퍼의 에지부에 공급하는 노즐을 포토레지스트 코팅 장치에 설치함으로써, 간단한 구성의 추가만으로 에지 비드 현상을 줄일 수 있는 포토레지스트 코팅 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 이루고 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치는, 웨이퍼(Wafer)를 지지하기 위한 웨이퍼 지지대(substate); 상기 웨이퍼에 포토레지스트 용액을 공급하는 PR(Photoresist) 노즐; 및 상기 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트(Solvent)의 끓는점(Boiling Point) 이상의 끓는점을 갖는 HBP(High Boiling Point) 용매를 상기 웨이퍼의 에지부(Edge)에 공급하는 하나 이상의 HBP 용매 노즐을 포함하여 구성된다.
상기 HBP 용매 노즐은 상기 포토레지스트 용액이 상기 웨이퍼에 도포된 후, 상기 포토레지스트 용액의 표면에 액막(Condensed Liquid Film)을 형성하는 HBP 용매를 상기 웨이퍼의 에지부에 에어로졸(Aerosol) 형태로 분무(Spray)하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 HBP 용매 노즐은 상기 포토레지스트 용액이 상기 웨이퍼에 도포된 후, 용매 분위기(Solvent Vapor)를 형성하는 HBP 용매를 상기 웨이퍼의 에지부에 에어로졸 형태로 분무하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치는, 웨이퍼(Wafer)를 지지하기 위한 웨이퍼 지지대; 상기 웨이퍼에 포토레지스트 용액을 공급하는 PR(Photoresist) 노즐; 및 상기 웨이퍼의 에지부에 공급된 상기 포토레지스트 용액의 표면에 계면활성제(Surfactant)를 공급하는 계면활성제 노즐을 포함하여 구성된다.
상기 계면활성제 노즐은 상기 포토레지스트 용액이 상기 웨이퍼에 도포된 후, 상기 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트와 친액성(Lyophilic) 및 소액성(Lyophoic)인 상기 계면활성제를 상기 에지부에 분무하고, 상기 계면활성제는 상기 에지부에 분무되어 상기 포토레지스트 용액의 표면에 차단막을 형성하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 계면활성제 노즐은 상기 포토레지스트 용액이 상기 웨이퍼에 도포된 후, 상기 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트와의 결합성이 강한 계면활 성제를 상기 에지부에 분무하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 포토레지스트 코팅 장치는 웨이퍼의 에지부에 공급하는 물질이 HBP 용매인지 계면활성제인지 여부에 따라 두가지 실시예로 나누어질 수 있다. 또한, 상기 각 실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치는 스핀(Spin) 방식 및 분사(Spinless) 방식을 모두 지원할 수 있다.
본 명세서에서는 설명의 편의상 도 5 내지 도 10을 통해 스핀 방식의 포토레지스트 코팅 장치를 예로 들어 상기 각 실시예를 설명하고, 도 11 및 도 12를 통해 분사 방식의 포토레지스트 코팅 장치를 간단히 설명하기로 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치는 웨이퍼 지지대(511), PR 노즐(520), HBP 용매 노즐(530)을 포함하고, 웨이퍼 지지대(511)는 회전축(540)을 포함한다. 이러한 구성을 포함하는 본 발명의 일실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치는 스핀 방식인 것을 특징으로 한다. 즉, PR 노즐(520)을 통해 웨이퍼(512)에 포토레지스트 용액(513)을 적하한 후, 회전축(540)을 통해 웨이퍼(512)를 회전시킴으로써, 포토레지스트 용액(513)이 도 5에서와 같이 웨이퍼(512)에 골고루 도포되도록 할 수 있다.
웨이퍼 지지대(511)는 웨이퍼(512)를 지지한다. 즉, 웨이퍼 지지대(511) 위에는 웨이퍼(512)가 놓여질 수 있다. 웨이퍼 지지대(511)는 회전축(540) 을 포함하여 구성될 수 있다. 웨이퍼 지지대(511)에 웨이퍼(512)가 놓여지면, PR(Photoresist) 노즐(520)은 웨이퍼(512)에 포토레지스트 용액(513)을 적하한다. 포토레지스트 용액(513)이 적하된 후, 회전축(540)이 회전함에 따라 웨이퍼 지지대(511)도 회전함으로써 웨이퍼(512)에 포토레지스트 용액(513)이 골고루 도포되도록 할 수 있다.
이와 같이, 웨이퍼 지지대(511) 및 PR 노즐(520)의 구성은 종래 기술과 동일하다. 그러나, 본 발명의 일실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치는 HBP 용매 노즐(530)을 구성요소로 더 포함한다.
HBP(High Boiling Point) 용매 노즐(530)은 포토레지스트 용액(513)에 포함된 솔벤트의 끓는점(Boiling Point) 이상의 끓는점을 갖는 HBP(High Boiling Point) 용매를 웨이퍼(512)의 에지부(Edge)에 공급한다. 즉, 본 발명의 일실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치는 웨이퍼(512)에 적하된 포토레지스트 용액(513)의 고른 도포를 위해 웨이퍼(512)를 회전시키기 전 또는 회전 중에 상기 HBP 용매를 에지부에 공급하는 동작을 더 수행한다.
HBP 용매 노즐(530)은 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 에지부의 상부에 하나 이상 설치될 수 있다. 즉, 상기 에지부 상부의 특정 위치에 하나만 설치될 수도 있고, 상기 에지부의 원주 방향을 따라 복수개가 상부에 설치될 수도 있다. 다만, 도 5에서는 설명의 편의를 위하여 HBP 용매 노즐(530)이 상기 에지부의 상부에 2개가 설치된 경우를 예로 들어 설명한다.
또한, HBP 용매 노즐(530)은 상기 에지부의 상부에 고정되어 설치될 수도 있 고, 상기 에지부, 즉, 웨이퍼(512)의 원주를 따라 회전하도록 설치될 수도 있다. 에지부 상부에 고정되어 설치되는 경우, HBP 용매 노즐(530)은 웨이퍼(512)의 원주를 따라 복수개가 설치될 수 있다. 또한, 웨이퍼(512)의 원주를 따라 회전하도록 설치되는 경우, HBP 용매 노즐(530)은 하나만 설치될 수도 있다. HBP 용매 노즐(530)의 설치 개수 및 회전여부는 HBP 용매 공급 동작의 효율성 및 설치비용 등의 요소를 감안하여 당업자가 자유롭게 선택할 수 있다.
HBP 용매 노즐(530)은 상기 HBP 용매를 에어로졸(Aerosol)형태로 웨이퍼(512) 에지부의 포토레지스트 용액(513)에 분무(Spray)할 수 있다. 이 때, HBP 용매 노즐(530)은 상기 HBP 용매가 상기 에지부에만 분무되도록 상기 HBP 용매가 분무되는 각도의 범위를 적절히 조절할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 가장 큰 특징은, HBP 용매 노즐(530)을 통해 상기 에지부의 포토레지스트 용액(513)에 HBP 용매가 공급된다는 점에 있는데, 상기 HBP 용매는 포토레지스트 용액(513)에 포함된 솔벤트의 끓는점 이상의 끓는점을 갖는 용매로 구현될 수 있다. 즉, 상기 HBP 용매의 끓는점은 상기 솔벤트의 끓는점 보다 높을 수도 있고 동일할 수도 있다.
예를 들어, 상기 HBP 용매는 상기 솔벤트가 PGMEA(Propylene Glycol MonoMethyl Ether Acetate: 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트)인 경우, 아세토페논(Acetophenone) 또는 PGMEA로 구현될 수 있다. 상기 PGMEA의 끓는점은 1atm에서 섭씨 146도이고, 상기 아세토페논의 끓는점은 1atm에서 섭씨 202도이다.
이와 같이, 포토레지스트 용액(513)의 솔벤트보다 높은 끓는점을 갖는 HBP 용매를 에지부에 공급하는 이유는 상기 솔벤트의 증발을 억제하기 위해서이다. HBP 용매가 상기 솔벤트의 증발을 억제하는 원리에 대해서는 도 6 및 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 HBP 용매가 공급된 웨이퍼 에지부의 포토레지스트 용액을 도시한 도면이다.
웨이퍼(610) 에지부(620)의 포토레지스트 용액(612)에 공급된 HBP 용매(612, 622)는 포토레지스트 용액(612)의 표면에 액막(621, Condensed Liquid Film)을 형성하거나 용매 분위기(622, Solvent Vapor)를 형성할 수 있다. 즉, HBP 용매는 포토레지스트 용액(612)의 표면에 달라붙어 상기 표면과 함께 액막(621)을 형성할 수 있다. 또한, HBP 용매는 상기 표면과 근접한 위치에 일종의 안개와 흡사한 용매 분위기(622)를 형성할 수도 있다. 경우에 따라, HBP 용매는 액막(621) 및 용매 분위기(622) 중 어느 하나로 형성될 수도 있고, 두 가지 형태 모두로 형성될 수 있다.
이와 같이 에지부(620)의 포토레지스트 용액(612) 표면에 액막(621) 또는 용매 분위기(622)가 형성되면, HBP 용매는 포토레지스트 용액(612)에 포함된 솔벤트의 증발을 억제할 수 있다. 이는 끓는점과 압력은 서로 반비례하고, 증발량은 상기 압력에 따라 결정된다는 원리에 기인한다. 상기 원리에 대한 설명은 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 증발량과 압력의 관계를 도시한 도면이다.
도 7에서, 웨이퍼(710)에 도포된 포토레지스트 용액(720)의 포화증기 압력은 Psat 로 표기하였고, 대기압내의 용매 부분압력은 Pa 로 표기하였다. 포토레지스트 용액(720)의 포화증기 압력 Psat 가 커질수록 상기 솔벤트의 증발률이 커지게 됨은 자명하다.
이 때, 상기 솔벤트의 증발량을 벡터로 표현할 경우, 상기 증발량은 다음과 같은 수학식 1 및 수학식 2에 의해 결정될 수 있다.
Mi = Ji · Ai
(Mi : 증발량 벡터, Ji : 증발되는 솔벤트의 플럭스 벡터, Ai : 표면적)
Ji ∝ Psat - Pa
(Ji : 증발되는 솔벤트의 플럭스 벡터, Psat : 포토레지스트 용액 포화증기 압력, Pa : 대기압내 용매 부분압력)
상기 수학식 1에서, 증발량(Mi)은 증발되는 솔벤트의 플럭스 벡터(Ji)와 표면적(Ai)의 내적으로 결정될 수 있다. 상기 표면적(Ai)은 스칼라(Scalar) 상수이므 로, 증발량을 줄이기 위해서는 플럭스 벡터(Ji)의 크기를 작게 조절해야 한다.
수학식 2에서와 같이 상기 증발되는 솔벤트의 플럭스 벡터(Ji)의 크기는 포토레지스트 용액의 포화증기 압력(Psat)과 대기압내의 용매 부분압력(Pa)의 차에 비례한다. 즉, 상기 대기압내 용매 부분압력(Pa)이 일정하다면, 포토레지스트 용액의 포화증기 압력(Psat)이 커질수록 솔벤트의 플럭스 벡터(Ji)의 크기는 커질 것이고, 포토레지스트 용액의 포화증기 압력(Psat)이 작아질수록 솔벤트의 플럭스 벡터(Ji)의 크기는 작아질 것이다.
그럼, 상기 솔벤트의 플럭스 벡터(Ji)의 크기를 작게 하기 위해서는 상기 포토레지스트 용액의 포화증기 압력(Psat)을 작게 조절하기만 하면 된다. 상기 포토레지스트 용액의 포화증기 압력(Psat)은 앞서 설명한 바와 같이 용액의 압력과 끓는점은 서로 반비례하는 원리를 이용하여 조절할 수 있다.
즉, 끓는점이 높은 용액의 포화증기 압력은 끓는점이 낮은 용액의 포화증기 압력보다 작다. 따라서, 상기 포토레지스트 용액의 끓는점을 높여준다면 상기 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트의 증발량은 감소할 것이다.
본 발명의 일실시예에서는 상기와 같은 원리에 착안하여 웨이퍼 에지부의 포토레지스트 용액에 높은 끓는점을 갖는 HBP(High Boiling Point) 용매를 공급할 수 있다. 상기 HBP 용매가 포토레지스트 용액에 공급되어 도 6에 도시된 바와 같이 포토레지스트 용액의 표면(612)에 액막(621) 또는 용매 분위기(622)를 형성할 경우, 상기 포토레지스트 용액의 끓는점은 원래의 경우보다 높아지게 된다. 따라서, 끓는점이 높아짐에 따라 상기 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트의 증발량은 감소하게 된다.
물론 상기와 같은 솔벤트 증발량의 감소는 상기 HBP 용매가 웨이퍼(610)의 에지부(620)에만 공급되므로, 에지부(620)에서만 발생하게 된다. 따라서, 웨이퍼(610) 에지부(620)의 솔벤트 증발률은 감소하고 중심부에서의 솔벤트 증발률은 그대로 유지되므로, 에지부(620)와 중심부의 증발률을 서로 동일하게 조절할 수 있다.
이와 같이, 에지부(620)와 중심부의 증발률이 서로 동일하게 조절하면 에지 비드의 발생을 줄일 수 있다. 즉, 포토레지스트가 웨이퍼(610)의 에지부(620)와 중심부의 농도 차이 없이 균일하게 코팅될 수 있다. 또한, 이러한 본 발명의 일실시예에 따르면, 설명한 바와 같이 웨이퍼 에지부에 HBP 용매를 공급하는 HBP 용매 노즐을 설치하는 간단한 구성만으로도 에지 비드 문제를 줄일 수 있는 효과를 기대할 수 있다. 또한, 포토레지스트 용액을 웨이퍼에 공급하는 동작과 함께 간단히 상기 HBP 용매를 웨이퍼 에지부에 공급함으로써, 포토레지스트 코팅 공정 속도를 저하시키지 않고도 에지 비드 문제를 줄일 수 있다.
지금까지 웨이퍼의 에지부에 HBP 용매를 공급하여 포토레지스트 용액의 끓는점을 상승시킴으로써, 상기 에지부의 솔벤트 증발을 억제하는 포토레지스트 코팅 장치 및 그 동작에 설명하였다. 이하에서는 도 8 내지 도 10을 참조하여 웨이퍼의 에지부에 계면활성제를 공급하여 에지부의 솔벤트 증발을 억제하는 포토레지스트 코팅 장치 및 그 동작에 대하여 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치는 웨이퍼 지지대(811), PR 노즐(820), 계면활성제 노즐(830)을 포함하고, 웨이퍼 지지대(811)는 회전축(840)을 포함한다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치는 스핀 방식인 것을 특징으로 한다. 상기 스핀 방식은 도 5에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 포토레스트 코팅 장치의 동작과 동일하게 구현될 수 있다.
웨이퍼 지지대(811)는 웨이퍼를 지지한다. 즉, 웨이퍼 지지대(811) 위에는 웨이퍼(812)가 놓여질 수 있다. 웨이퍼 지지대(811)는 회전축(840)을 포함하여 구성될 수 있다. 웨이퍼 지지대(811)에 웨이퍼(812)가 놓여지면, PR(Photoresist) 노즐(820)은 웨이퍼(812)에 포토레지스트 용액(813)을 적하한다. 포토레지스트 용액(813)이 적하된 후, 회전축(840)이 회전함에 따라 웨이퍼 지지대(811)도 회전함으로써 웨이퍼(812)에 포토레지스트 용액(813)이 골고루 도포되도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치는 계면활성제 노즐(830)을 구성요소로 포함하는 것을 특징으로 한다.
계면활성제 노즐(830)은 웨이퍼(812)의 에지부에 공급된 상기 포토레지스트 용액(813)의 표면에 계면활성제(Surfactant)를 공급한다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치는 웨이퍼(812)에 적하된 포토레지스트 용액 (813)의 고른 도포를 위해 웨이퍼(812)를 회전시키기 전 또는 회전 중에 상기 계면활성제를 상기 에지부에 공급하는 동작을 더 수행한다.
계면활성제 노즐(830)은 도 8에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(812) 에지부의 상부에 하나 이상 설치될 수 있다. 즉, 상기 에지부 상부의 특정 위치에 하나만 설치될 수도 있고, 상기 에지부의 원주 방향을 따라 복수개가 상부에 설치될 수도 있다. 다만, 도 8에서는 설명의 편의를 위하여 계면활성제 노즐(830)이 웨이퍼(812) 에지부의 상부에 2개가 설치된 경우를 예로 들어 설명한다.
또한, 계면활성제 노즐(830)은 상기 에지부의 상부에 고정되어 설치될 수도 있고, 상기 에지부, 즉, 웨이퍼(812)의 원주를 따라 회전하도록 설치될 수도 있다. 에지부 상부에 고정되어 설치되는 경우, 계면활성제 노즐(830)은 웨이퍼(812)의 원주를 따라 복수개가 설치될 수 있다. 또한, 웨이퍼(812)의 원주를 따라 회전하도록 설치되는 경우, 계면활성제 노즐(830)은 하나만 설치될 수도 있다. 계면활성제 노즐(830)의 설치 개수 및 회전여부는 계면활성제 공급 동작의 효율성 및 설치비용 등의 요소를 감안하여 당업자가 자유롭게 선택할 수 있다.
계면활성제 노즐(830)은 상기 계면활성제를 에어로졸(Aerosol)형태로 웨이퍼(812) 에지부의 포토레지스트 용액(813)에 분무(Spray)할 수 있다. 이 때, 계면활성제 노즐(830)은 상기 계면활성제가 상기 에지부에만 분무되도록 상기 계면활성제가 분무되는 각도의 범위를 적절히 조절할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서 가장 큰 특징은, 계면활성제 노즐(830)을 통해 에지부의 포토레지스트 용액(813)에 계면활성제가 공급된다는 점에 있는데, 상기 계면활성제는 포토레지스트 용액(813)의 표면에 차단막을 형성하거나 상기 포토레지스 용액(813)에 포함된 솔벤트와 결합성이 강한 성질을 갖는 계면활성제로 구현될 수 있다.
예를 들어, 상기 계면활성제는 NaDDBS(sodium dodecylbenzene sulfonate: 도데실벤젠술폰산나트륨), SDS(sodium dodecyl sulfate: 도데실황산나트륨), 또는 Triton 등의 알킬 체인(Alkyl Chain)의 수소(H) 성분이 불소(F) 성분으로 치환되어 소수성(Hydrophobic)이 강화된 PTFE(PolyTetraFluoroEthylene) 중 어느 하나로 구현될 수 있다.
상기와 같은 성질을 갖는 계면활성제를 에지부의 포토레지스트 용액(813)에 공급하는 이유는 상기 솔벤트의 증발을 억제하기 위해서이다. 상기 계면활성제가 상기 솔벤트의 증발을 억제하는 원리에 대해서는 도 9 및 도 10을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 계면활성제가 공급된 웨이퍼 에지부의 포토레지스트 용액 표면에 형성되는 차단막을 도시한 도면이다.
계면활성제 노즐(930)을 통해 웨이퍼 에지부(920)의 포토레지스트 용액(913)에 공급된 계면활성제(921)는 포토레지스트 용액(913)의 표면에 차단막을 형성할 수 있다. 상기 차단막의 형성을 위하여 계면활성제(921)는 포토레지스트 용액(913)에 포함된 솔벤트와 친액성(Lyophilic) 및 소액성(Lyophoic)인 성질을 갖는 계면활성제로 구현될 수 있다.
즉, 계면활성제(921)가 포토레지스트 용액(913)에 공급되면, 계면활성제(921)는 상기 솔벤트와 친액성 및 소액성의 성질을 모두 가지므로, 그 입자들이 포토레지스트 용액(913)의 표면에 부유하게 된다. 이렇게 포토레지스트 용액(913)의 표면에 부유하는 상기 계면활성제 입자들로 인해, 포토레지스트 용액(913)의 상기 표면에는 일종의 차단막이 형성될 수 있다.
따라서, 상기 형성된 차단막으로 인해 포토레지스트 용액(913)이 공기층과 접하는 표면적은 감소된다. 상기 수학식 1을 통해 설명한 바와 같이, 증발량은 표면적의 크기와 비례한다. 따라서, 상기 표면적이 감소되므로 포토레지스트 용액(913)에 포함된 솔벤트의 증발량 또한 감소하게 된다.
물론 상기와 같은 솔벤트 증발량의 감소는 상기 계면활성제가 웨이퍼(910)의 에지부(920)에만 공급되므로, 에지부(920)에서만 발생하게 된다. 따라서, 웨이퍼 에지부(920)의 솔벤트 증발량은 감소하고 중심부에서의 솔벤트 증발량은 그대로 유지되므로, 에지부(920)와 중심부의 증발량을 서로 동일하게 조절할 수 있다. 이와 같이, 에지부(920)와 중심부의 솔벤트 증발량이 동일해지면 에지 비드의 발생을 줄어들 수 있다. 즉, 포토레지스트가 웨이퍼(910)의 에지부(920)와 중심부의 농도 차이 없이 균일하게 코팅될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따라 웨이퍼 에지부에 공급된 계면활성제와 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트와의 결합을 도시한 도면이다.
계면활성제 노즐(1030)을 통해 웨이퍼 에지부(1020)의 포토레지스트 용액(1013)에 공급된 계면활성제(1021)는 포토레지스트 용액(1013)에 포함된 솔벤트와 결합할 수 있다. 상기 결합은 화학적 결합을 의미한다. 상기 솔벤트와의 결합을 위하여, 계면활성제(1021)는 상기 솔벤트 성분의 종류에 따라 화학적으로 결합하기 쉬운 성분을 포함하는 다양한 종류의 계면활성제로 구현될 수 있다.
상기와 같이 계면활성제(1021)가 솔벤트와 화학적으로 결합하는 경우, 상기 화학결합으로 인해 솔벤트의 증발률은 순수 솔벤트일 경우의 증발률보다 감소하게 된다. 따라서, 상기 솔벤트의 증발량 또한 감소하게 된다.
물론 상기와 같은 솔벤트의 증발량 감소는 계면활성제(1021)가 웨이퍼(1010)의 에지부(1020)에만 공급되므로, 에지부(1020)에서만 발생하게 된다. 따라서, 웨이퍼 에지부(1020)의 솔벤트 증발량은 감소하고 중심부에서의 솔벤트 증발량은 그대로 유지되므로, 에지부(1020)와 중심부의 증발량을 서로 동일하게 조절할 수 있다. 이와 같이, 에지부(1020)와 중심부의 증발률이 동일해지면 에지 비드의 발생을 줄일 수 있다. 즉, 포토레지스트가 웨이퍼(1010)의 에지부(1020)와 중심부의 농도 차이 없이 균일하게 코팅될 수 있다.
또한, 이러한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 설명한 바와 같이 웨이퍼 에지부에 계면활성제를 공급하는 계면활성제 노즐을 설치하는 간단한 구성만으로도 에지 비드의 발생을 줄일 수 있는 효과를 기대할 수 있다. 또한, 포토레지스트 용액을 웨이퍼에 공급하는 동작과 함께 간단히 상기 계면활성제를 웨이퍼 에지부에 공급함으로써, 포토레지스트 코팅 공정 속도를 저하시키지 않고도 에지 비드의 발생을 줄일 수 있다.
지금까지 도 5 내지 도 10을 참조하여 스핀 방식의 포토레지스트 코팅 장치에 따른 본 발명의 각 실시예를 설명하였다. 본 발명의 각 실시예는 상기와 같이 스핀 방식의 포토레지스트 코팅 장치에 의해 구현될 수 있을 뿐만 아니라, 분사 방식의 포토레지스트 코팅 장치에 의해서도 구현될 수 있다. 이하에서는 도 11 및 도 12를 참조하여 분사 방식의 코팅장치에 따른 본 발명의 실시예를 간단히 설명하기로 한다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치는 웨이퍼 지지대(1111), PR 노즐(1120), HBP 용매 또는 계면활성제 노즐(1130)을 포함하고, 웨이퍼 지지대(1111)는 지지축(1140)을 포함한다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치는 분사(Spray) 방식인 것을 특징으로 한다.
도 12에 도시된 분사 방식에 따른 포토레지스트 코팅 장치는 웨이퍼 지지대(1111)와 연결되는 구성이 회전축이 아니라 지지축(1140)인 것을 특징으로 한다. 즉, 분사 방식의 경우와 같이, 회전축이 웨이퍼(1112)를 회전시키는 것이 아니라 지지축(1140)은 단지 웨이퍼 지지대(1111)를 지지할 뿐이다.
따라서, 웨이퍼(1112)에 포토레지스트 용액(1113)을 골고루 도포하기 위하여 웨이퍼(1112)를 회전시키지 않고, PR(Photoresist) 노즐(1120)이 웨이퍼(1112)의 전면에 포토레지스트 용액을 골고루 분사(Spray)시킨다. 이러한 동작은 도 2를 통해 설명한 종래 기술에 따른 분사 방식의 포토레지스트 장치의 동작과 동일하게 구현될 수 있다.
다만, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 포토레지스트 장치는 HBP 용매 또는 계면활성제를 웨이퍼(1112)의 에지부에 공급하는 노즐(1130)을 더 포함한다. 즉, 에지 비드의 발생을 줄이기 위하여 노즐(1130)은 상기 에지부에 HBP 용매 또는 계 면활성제를 분무할 수 있다.
상기 HBP 용매의 특성과 노즐(1130)의 구성 및 HBP 용매 공급 동작은 도 5 내지 도 7을 통해 설명한 본 발명의 일실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치의 구성 및 동작과 동일하게 구현될 수 있다. 또한, 상기 계면활성제의 특성과 노즐(1130)의 구성 및 계면활성제 공급 동작은 도 8 내지 도 10을 통해 설명한 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토레지스트 코팅 장치의 구성 및 동작과 동일하게 구현될 수 있다.
다만, 웨이퍼(1112)의 모든 에지부에 HBP 용매 또는 계면활성제가 골고루 분무되도록 하기 위하여, 분사 방식의 포토레지스트 코팅 장치는 상기 HBP 용매 또는 계면활성제를 공급하는 노즐(1113)을 상기 에지부의 상부에 복수개로 설치할 수 있다. 즉, 웨이퍼(1112)가 회전하지 않으므로 상기 에지부의 상부에 웨이퍼(1112)의 원주를 따라 복수개로 설치된 노즐(1113)이 상기 에지부의 모든 면에 HBP 용매 또는 계면활성제를 골고루 분무할 수 있다.
이러한 노즐(1113)의 구성은 도 12에 그 일례가 도시되어 있다. 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 웨이퍼 에지부의 상부에 복수개로 설치되는 노즐의 구성을 도시한 도면이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(1210)의 둘레를 따라 에지부의 상부에 노즐(1220)을 복수개로 설치할 수 있다. 상기와 같이 복수개로 설치된 각 노즐(1220)은 상기 에지부의 모든 면에 HBP 용매 또는 계면활성제가 골고루 분무될 수 있도록 상기 HBP 용매 또는 계면활성제의 분무 범위를 조절할 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 분사 방식의 포토레지스트 코팅 장치에서도 도 5 내지 도 10을 통해 설명한 포토레지스트 코팅 장치에 따른 다양한 효과를 기대할 수 있음은 자명하다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 포토레지스트 코팅 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 포토레지스트 코팅 방법을 수행하는 포토레지스트 코팅 장치는 웨이퍼 표면에 포토레지스트 용액을 공급(Feeding)한다(단계(1311)). 상기 포토레지스트 용액이 웨이퍼 표면에 도포된 후, 상기 포토레지스트 코팅 장치는 상기 웨이퍼의 에지부에 상기 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트(Solvent)의 끓는점(Boiling Point) 이상의 끓는점을 갖는 HBP(High Boiling Point) 용매를 공급한다(단계(1312)).
단계(1312)에서, 상기 HBP 용매는 상기 포토레지스트 용액의 표면에 액막(Condensed Liquid Film)을 형성하거나 상기 표면의 상부에 용매 분위기(Solvent Vapor)를 형성할 수 있다. 따라서 상기 에지부에서 상기 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트의 증발량은 감소하게 되어 에지 비드의 발생을 줄일 수 있다.
또한, 상기 포토레지스트 코팅 장치가 스핀 방식으로 구현되는 경우, 단계(1311)은 상기 웨이퍼에 상기 포토레지스트 용액을 적하한 후 상기 웨이퍼를 회전시킴으로써 구현될 수 있다. 또, 단계(1312)는 상기 에지부의 원주 방향을 따라 상기 에지부의 상부에 하나 이상 설치된 HBP 용매 노즐을 통해, 상기 회전하는 에지부에 상기 HBP 용매를 분무함으로써 구현될 수 있다.
또한, 상기 포토레지스트 코팅 장치가 분사 방식으로 구현되는 경우, 단계(1311)은 상기 웨이퍼에 상기 포토레지스트 용액을 골고루 분사함으로써 구현될 수 있다. 또, 단계(1312)는 상기 에지부의 원주 방향을 따라 상기 에지부의 상부에 하나 이상 설치되고, 상기 원주 방향을 따라 회전하는 HBP 용매 노즐을 통해, 상기 에지부에 상기 HBP 용매를 분무함으로써 구현될 수 있다.
단계(1312) 후, 상기 포토레지스트 코팅 장치는 상기 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트를 증발시킨다(단계(1313)). 상기 솔벤트의 증발이 완료된 후, 상기 웨이퍼에는 포토레지스트가 균일하게 코팅됨으로써(단계(1314)), 상기 포토레지스트 코팅 장치는 에지 비드의 발생을 줄인 포토레지스트 코팅을 수행할 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포토레지스트 코팅 방법의 흐름을 도시한 순서도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 포토레지스트 코팅 방법을 수행하는 포토레지스트 코팅 장치는 웨이퍼 표면에 포토레지스트 용액을 공급한다(단계(1411)). 상기 포토레지스트 용액이 웨이퍼 표면에 도포된 후, 상기 포토레지스트 코팅 장치는 상기 웨이퍼의 에지부에 공급된 상기 포토레지스트 용액의 표면에 계면활성제(Surfactant)를 공급한다(단계(1412)).
단계(1412)에서, 상기 계면활성제는 상기 에지부에 분무된 후, 상기 포토레지스트 용액의 표면에 차단막을 형성하거나 상기 솔벤트와 결합할 수 있다. 따라서 상기 에지부에서 상기 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트의 증발량은 감소하게 되어 에지 비드의 발생을 줄일 수 있다.
또한, 상기 포토레지스트 코팅 장치가 스핀 방식으로 구현되는 경우, 단계(1411)은 상기 웨이퍼에 상기 포토레지스트 용액을 적하한 후 상기 웨이퍼를 회전시킴으로써 구현될 수 있다. 또, 단계(1412)는 상기 에지부의 원주 방향을 따라 상기 에지부의 상부에 하나 이상 설치된 계면활성제 노즐을 통해, 상기 회전하는 에지부에 상기 계면활성제를 분무함으로써 구현될 수 있다.
또한, 상기 포토레지스트 코팅 장치가 분사 방식으로 구현되는 경우, 단계(1411)은 상기 웨이퍼에 상기 포토레지스트 용액을 골고루 분사함으로써 구현될 수 있다. 또, 단계(1412)는 상기 에지부의 원주 방향을 따라 상기 에지부의 상부에 하나 이상 설치되고, 상기 원주 방향을 따라 회전하는 계면활성제 노즐을 통해, 상기 에지부에 상기 계면활성제를 분무함으로써 구현될 수 있다.
단계(1412) 후, 상기 포토레지스트 코팅 장치는 상기 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트를 증발시킨다(단계(1413)). 상기 솔벤트의 증발이 완료된 후, 상기 웨이퍼에는 포토레지스트가 균일하게 코팅됨으로써(단계(1414)), 상기 포토레지스트 코팅 장치는 에지 비드의 발생을 줄인 포토레지스트 코팅을 수행할 수 있다.
도 13 및 도 14를 통해 설명한 본 발명에 따른 포토레지스트 코팅 방법은 도 5 내지 도 12를 통해 설명한 포토레지스트 코팅 장치의 구성 및 동작에 따른 포토레지스트 코팅 방법을 모두 포함하여 동일하게 구현될 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명의 포토레지스트 코팅 장치 및 그 방법에 따르면, 포토레지스트 코팅 시, 포토레지스트 용액이 도포된 웨이퍼의 에지부에 상기 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트의 끓는점 이상의 끓는점을 갖는 용매를 공급하여 상기 에지부에서의 솔벤트 증발률을 저하시킴으로써, 에지 비드 발생을 줄이고 포토레지스트가 웨이퍼 상에 균일하게 코팅될 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 포토레지스트 코팅 장치 및 그 방법에 따르면, 포토레지스트 코팅 시, 포토레지스트 용액이 도포된 웨이퍼의 에지부에 상기 포토레지스트 용액의 표면에 차단막을 형성하거나 상기 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트와 결합성이 강한 계면활성제를 상기 웨이퍼의 에지부에 공급하여 상기 에지부에서의 솔벤트 증발률을 저하시킴으로써, 에지 비드 발생을 줄이고 포토레지스트가 웨이퍼 상에 균일하게 코팅될 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 포토레지스트 코팅 장치 및 그 방법에 따르면, 웨이퍼의 에지부에 끓는점이 높은 용매 또는 계면활성제를 공급하는 단순한 동작만으로 에지 비드의 발생을 줄일 수 있으므로, 종래의 가압 방식에 비해 포토레지스트 코팅의 공정 속도를 저하시키지 않고 에지 비드의 발생을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 포토레지스트 코팅 장치 및 그 방법에 따르면, 상기와 같이 단순하게 끓는점이 높은 용매 또는 계면활성제를 웨이퍼의 에지부에 공급하는 노즐을 포토레지스트 코팅 장치에 설치함으로써, 간단한 구성의 추가만으로 에지 비드 현상을 줄일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (23)

  1. 웨이퍼(Wafer)를 지지하기 위한 웨이퍼 지지대(substate);
    상기 웨이퍼에 포토레지스트 용액을 공급하는 PR(Photoresist) 노즐; 및
    상기 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트(Solvent)의 끓는점(Boiling Point) 이상의 끓는점을 갖는 HBP(High Boiling Point) 용매를 상기 웨이퍼의 에지부(Edge)에 공급하는 하나 이상의 HBP 용매 노즐
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 HBP 용매 노즐은 상기 포토레지스트 용액이 상기 웨이퍼에 도포된 후, 상기 포토레지스트 용액의 표면에 액막(Condensed Liquid Film)을 형성하는 HBP 용매를 상기 웨이퍼의 에지부에 에어로졸(Aerosol) 형태로 분무(Spray)하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 HBP 용매 노즐은 상기 포토레지스트 용액이 상기 웨이퍼에 도포된 후, 용매 분위기(Solvent Vapor)를 형성하는 HBP 용매를 상기 웨이퍼의 에지부에 에어로졸 형태로 분무하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 HBP 용매 노즐은 상기 에지부의 상부에 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 HBP 용매 노즐은 상기 에지부의 원주 방향을 따라 회전하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 HBP 용매 노즐은 상기 에지부의 상부에 고정되어 설치되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 HBP 용매는 상기 솔벤트가 PGMEA(Propylene Glycol MonoMethyl Ether Acetate: 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트)인 경우, 아세토페논(Acetophenone) 또는 PGMEA인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 장치.
  8. 웨이퍼(Wafer)를 지지하기 위한 웨이퍼 지지대;
    상기 웨이퍼에 포토레지스트 용액을 공급하는 PR(Photoresist) 노즐; 및
    상기 웨이퍼의 에지부에 공급된 상기 포토레지스트 용액의 표면에 계면활성제(Surfactant)를 공급하는 계면활성제 노즐
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 계면활성제 노즐은 상기 포토레지스트 용액이 상기 웨이퍼에 도포된 후, 상기 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트와 친액성(Lyophilic) 및 소액성(Lyophoic)인 상기 계면활성제를 상기 에지부에 분무하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 계면활성제는 상기 에지부에 분무되어 상기 포토레지스트 용액의 표면에 차단막을 형성하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 계면활성제 노즐은 상기 포토레지스트 용액이 상기 웨이퍼에 도포된 후, 상기 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트와의 결합성이 강한 계면활성제를 상기 에지부에 분무하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 계면활성제는 NaDDBS(sodium dodecylbenzene sulfonate: 도데실벤젠술폰산나트륨), SDS(sodium dodecyl sulfate: 도데실황산나트륨), 또는 Triton 등의 알킬 체인(Alkyl Chain)의 수소(H) 성분이 불소(F) 성분으로 치환되어 소수성(Hydrophobic)이 강화된 PTFE(PolyTetraFluoroEthylene) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 계면활성제 노즐은 상기 에지부의 상부에 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 계면활성제 노즐은 상기 에지부의 원주 방향을 따라 회전하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 계면활성제 노즐은 상기 에지부의 상부에 고정되어 설치되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 장치.
  16. 웨이퍼 표면에 포토레지스트 용액을 공급(Feeding)하는 단계;
    상기 웨이퍼의 에지부에 상기 포토레지스트 용액에 포함된 솔벤트(Solvent)의 끓는점(Boiling Point) 이상의 끓는점을 갖는 HBP(High Boiling Point) 용매를 공급하는 단계; 및
    상기 솔벤트를 증발시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 HBP 용매는 상기 포토레지스트 용액의 표면에 액막(Condensed Liquid Film)을 형성하거나 상기 표면의 상부에 용매 분위기(Solvent Vapor)를 형성하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 웨이퍼에 상기 포토레지스트 용액을 공급하는 단계는,
    상기 웨이퍼에 상기 포토레지스트 용액을 적하한 후 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계를 포함하고,
    상기 에지부에 상기 HBP 용매를 공급하는 단계는,
    상기 에지부의 원주 방향을 따라 상기 에지부의 상부에 하나 이상 설치된 HBP 용매 노즐을 통해, 상기 회전하는 에지부에 상기 HBP 용매를 분무하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 웨이퍼에 상기 포토레지스트 용액을 공급하는 단계는,
    상기 웨이퍼에 상기 포토레지스트 용액을 분사하는 단계를 포함하고,
    상기 에지부에 상기 HBP 용매를 공급하는 단계는,
    상기 에지부의 원주 방향을 따라 상기 에지부의 상부에 하나 이상 설치되고, 상기 원주 방향을 따라 회전하는 HBP 용매 노즐을 통해, 상기 에지부에 상기 HBP 용매를 분무하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 방법.
  20. 웨이퍼 표면에 포토레지스트 용액을 공급하는 단계;
    상기 웨이퍼의 에지부에 공급된 상기 포토레지스트 용액의 표면에 계면활성제(Surfactant)를 공급하는 단계; 및
    상기 포토레지스트 용액의 솔벤트를 증발시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 계면활성제는 상기 에지부에 분무된 후, 상기 포토레지스트 용액의 표면에 차단막을 형성하거나 상기 솔벤트와 결합하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 웨이퍼에 상기 포토레지스트 용액을 공급하는 단계는,
    상기 웨이퍼에 상기 포토레지스트 용액을 적하한 후 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계를 포함하고,
    상기 에지부에 상기 계면활성제를 공급하는 단계는,
    상기 에지부의 원주 방향을 따라 상기 에지부의 상부에 하나 이상 설치된 계면활성제 노즐을 통해, 상기 회전하는 에지부에 상기 계면활성제를 분무하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 방법.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 웨이퍼에 상기 포토레지스트 용액을 공급하는 단계는,
    상기 웨이퍼에 상기 포토레지스트 용액을 분사하는 단계를 포함하고,
    상기 에지부에 상기 계면활성제를 공급하는 상기 단계는,
    상기 에지부의 원주 방향을 따라 상기 에지부의 상부에 하나 이상 설치되고, 상기 원주 방향을 따라 회전하는 계면활성제 노즐을 통해, 상기 에지부에 상기 계면활성제를 분무하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 방법.
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