KR100685679B1 - Spin coating method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스핀 코팅(spin coating)공정시 웨이퍼의 전면에 걸쳐 균일한 두께로 포토레지스트막을 도포할 수 있는 스핀 코팅 방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해, 본 발명은 웨이퍼의 중심축으로부터 일정 거리 이격된 회전축 방향으로 코팅 물질을 떨어뜨리는 단계와, 상기 코팅 물질이 상기 중심축으로 퍼져 상기 웨이퍼의 중심부를 메우도록 방치시키는 단계와, 상기 웨이퍼에 떨어뜨려진 상기 코팅 물질이 서로 융합되도록 제1 회전속도로 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계와, 상기 코팅 물질이 상기 웨이퍼 전면에 걸쳐 도포되도록 상기 제1 회전속도보다 빠른 제2 회전속도로 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계를 포함하는 스핀 코팅 방법을 제공한다. The present invention is to provide a spin coating method that can be applied to the photoresist film with a uniform thickness over the entire surface of the wafer during the spin coating process, for this purpose, the present invention is spaced a certain distance from the central axis of the wafer Dropping the coating material in the direction of the rotating axis; leaving the coating material spreading over the central axis to fill the center of the wafer; and a first rotational speed such that the coating material dropped on the wafer is fused to each other. And rotating the wafer at a second rotational speed that is faster than the first rotational speed such that the coating material is applied over the entire surface of the wafer.

반도체 소자, 스핀 코팅, 포토레지스트, 회전축 Semiconductor devices, spin coating, photoresist, axis of rotation

Description

스핀 코팅 방법{SPIN COATING METHOD}Spin coating method {SPIN COATING METHOD}

도 1의 (a) 및 (b)는 종래기술에 따른 스핀 코팅 방법을 설명하기 위하여 도시한 평면도 및 단면도.1 (a) and (b) are a plan view and a cross-sectional view shown for explaining the spin coating method according to the prior art.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀 코팅 방법을 설명하기 위하여 도시한 평면도 및 단면도.2 to 4 are a plan view and a cross-sectional view shown for explaining the spin coating method according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10, 110 : 기판10, 110: substrate

20, 120 : 포토레지스트 용액20, 120: photoresist solution

30, 130 : 턴 테이블30, 130: turntable

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 포토레지스트(photoresist)막을 도포(coating)하기 위한 스핀 코팅(spin coating) 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a spin coating method for coating a photoresist film.

반도체 웨이퍼 상에 집적회로를 형성함에 있어서, 집적회로의 회로 요소에 대응하는 패턴은 사진공정(photolithography)에 의해 이루어진다. 사진공정은 웨이퍼 상에 포토레지스트막을 도포한 후 포토 마스크(photo mask)를 이용한 노광 및 현상공정을 실시하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 그런 다음, 상기 포토레지스트 패턴을 이용한 식각공정을 실시하여 회로 패턴을 형성하는 과정으로 이루어진다. In forming an integrated circuit on a semiconductor wafer, the pattern corresponding to the circuit elements of the integrated circuit is made by photolithography. In the photolithography process, a photoresist film is coated on a wafer, followed by an exposure and development process using a photo mask to form a photoresist pattern. Then, an etching process using the photoresist pattern is performed to form a circuit pattern.

이와 같이, 사진공정에서는 가장 먼저 포토레지스트막을 웨이퍼 표면 상에 도포하는 작업이 이루어진다. 일반적으로, 포토레지스트막의 코딩공정은 스핀 코팅 장비에서 수행된다. 스핀 코팅 장비는 웨이퍼를 소정 회전수로 회전시키면서 웨이퍼의 중심 부근에 포토레지스트 용액을 떨어뜨리고, 웨이퍼 상에 떨어진 포토레지스트 용액은 원심력에 의해 주변으로 균일하게 퍼지면서 웨이퍼 표면에 도포되게 한다. As described above, in the photolithography process, the photoresist film is first applied onto the wafer surface. In general, the coding process of the photoresist film is performed in spin coating equipment. Spin coating equipment drops the photoresist solution near the center of the wafer while rotating the wafer at a predetermined rotational speed, and the photoresist solution dropped on the wafer is applied to the wafer surface while spreading uniformly around by the centrifugal force.

도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 스핀 코팅공정시 포토레지스트 용액(20)을 스핀 코팅 장비의 회전 중심에 대응되는 웨이퍼(10)의 중심부에 떨어뜨리게 되는데, 이 경우 근본적으로 회전 중심축에는 원심력이 '0'이 됨으로서 계산상으로는 정 중앙에 있는 포토레지스트 용액(20)은 옆으로 퍼지지 않게 된다. 이로 인하여 웨이퍼(10)의 중앙부에는 가장자리에 비해 포토레지스트막(20)이 두껍게 형성된다. As shown in (a) and (b) of FIG. 1, during the spin coating process, the photoresist solution 20 is dropped on the center of the wafer 10 corresponding to the rotation center of the spin coating equipment. As a result, the centrifugal force becomes '0' on the rotational central axis so that the photoresist solution 20 located at the center of the center does not spread laterally. As a result, the photoresist film 20 is formed thicker at the center of the wafer 10 than at the edges.

특히, 300mm 대형 웨이퍼의 경우 중앙부에 떨어뜨려진 포토레지스트 용액 (20)을 웨이퍼(10)의 가장자리(edge)까지 퍼지게 하기 위해서는 더 큰 원심력이 필요하게 된다. 그러나, 더 큰 회전력을 제공하는 스핀 코팅 장비를 통해 더 큰 회전력을 제공하여 회전축에 있는 포토레지스트 용액(20)을 퍼지게 한다하더라도 웨이퍼(10)의 가장자리에서의 포토레지스트막의 두께 균일성을 확보하기는 어려운 실정이다. In particular, in the case of a 300 mm large wafer, a larger centrifugal force is required to spread the photoresist solution 20 dropped to the center portion to the edge of the wafer 10. However, even if the spin coating equipment that provides greater rotational force provides more rotational force to spread the photoresist solution 20 on the rotational axis, it is difficult to ensure the thickness uniformity of the photoresist film at the edge of the wafer 10. It is difficult.

한편, 도 1에서 도시되어 미설명된 '30'은 웨이퍼를 회전시키는 턴 테이블이다. Meanwhile, '30', which is not illustrated and illustrated in FIG. 1, is a turn table for rotating the wafer.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 스핀 코팅공정시 웨이퍼의 전면에 걸쳐 균일한 두께로 포토레지스트막을 도포할 수 있는 스핀 코팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a spin coating method capable of applying a photoresist film with a uniform thickness over the entire surface of a wafer during the spin coating process.

상기한 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 발명은, 웨이퍼의 중심축으로부터 일정 거리 이격된 회전축 방향으로 코팅 물질을 떨어뜨리는 단계와, 상기 코팅 물질이 상기 중심축으로 퍼져 상기 웨이퍼의 중심부를 메우도록 방치시키는 단계와, 상기 웨이퍼에 떨어뜨려진 상기 코팅 물질이 서로 융합되도록 제1 회전속도로 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계와, 상기 코팅 물질이 상기 웨이퍼 전면에 걸쳐 도포되도록 상기 제1 회전속도보다 빠른 제2 회전속도로 상기 웨이퍼를 회전시 키는 단계를 포함하는 스핀 코팅 방법을 제공한다. According to an aspect of the present invention, a coating material is dropped in a direction of a rotation axis spaced apart from a central axis of a wafer by a predetermined distance, and the coating material spreads to the central axis to fill the center of the wafer. To rotate the wafer at a first rotational speed such that the coating materials dropped on the wafer are fused to each other, and faster than the first rotational speed so that the coating material is applied over the entire surface of the wafer. It provides a spin coating method comprising rotating the wafer at a second rotational speed.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 기능을 수행하는 구성요소를 나타낸다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. In addition, the same reference numerals throughout the specification represent components that perform the same function.

실시예Example

도 2 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀 코팅 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 각 도면의 (a)는 평면도이고, (b)는 I-I' 절취선을 따라 도시한 단면도이다. 2 to 4 are diagrams for explaining the spin coating method according to a preferred embodiment of the present invention. (A) is a top view of each figure, (b) is sectional drawing which shows along the II 'line | wire.

먼저, 도 2의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(110)의 중심축(111)으로부터 일정 거리 이격된 회전축(off axis) 부근에 회전방향으로 코팅 재료(coating material)인 포토레지스트 용액(120)을 떨어뜨린다. 이때, 포토레지스트 용액(120)은 회전방향으로 각 동서남북에 각각 한 방울씩 떨어뜨리는 것이 바람직하다. 그러나, 포토레지스트 용액(120)을 떨어뜨리는 드랍핑 포인트(dropping point) 수는 동서남북 4개에 한정되는 것은 아니며, 웨이퍼(110)의 크기에 따라 증가될 수도 있다. 드랍핑 포인트 수가 많으면 많을 수록 포토레지스트막의 도포 균일도는 증가된다. 또한, 웨이퍼(110)에 포토레지스트 용액(120)을 떨어뜨리는 방식 은 스핀 코팅 장비에 설치된 한개의 노즐(nozzle)을 통해 멀티 드랍(multi-drop) 방식으로 실시하거나, 복수의 노즐을 통해 한번에 떨어뜨리는 방식으로 실시할 수도 있다. First, as shown in FIGS. 2A and 2B, the coating material may be a coating material in a rotational direction near an off axis spaced a certain distance from the central axis 111 of the wafer 110. The photoresist solution 120 is dropped. At this time, the photoresist solution 120 is preferably dropped by one drop in each of the east, west, north and north in the rotation direction. However, the number of dropping points for dropping the photoresist solution 120 is not limited to four east, west, north and south, and may be increased according to the size of the wafer 110. The greater the number of dropping points, the higher the uniformity of coating of the photoresist film. In addition, the method of dropping the photoresist solution 120 on the wafer 110 may be performed in a multi-drop method through one nozzle installed in spin coating equipment, or may be dropped at a time through a plurality of nozzles. It may be carried out in a floating manner.

한편, 포토레지스트막의 도포 균일성을 증대시키기 위하여 회전축 방향 이외에 중심축(111) 부위에 미량의 포토레지스트 용액(120)을 떨어뜨릴 수도 있다. 이 경우 중심축(111) 부위에 떨어뜨려지는 포토레지스트 용액(120)의 양은 웨이퍼(110)로 떨어뜨려지는 전체 포토레지스트 용액(120)의 양에 3~7% 바람직하게는 5%가 되도록 한다.On the other hand, in order to increase the coating uniformity of the photoresist film, a small amount of the photoresist solution 120 may be dropped on the central axis 111 in addition to the rotation axis direction. In this case, the amount of the photoresist solution 120 dropped on the central axis 111 may be 3-7%, preferably 5%, to the total amount of the photoresist solution 120 dropped on the wafer 110. .

이어서, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(110) 상에 포토레지스트 용액(120)을 떨어뜨린 상태에서 일정 시간 방치시킨다. 이때, 웨이퍼(110) 상에 떨어뜨려진 포토레지스트 용액(120)이 웨이퍼(110)의 중심부를 일부 메울 때까지 방치시킨다. 예컨대, 방치 시간은 수초, 바람직하게는 5~9초가 되도록 설정한다. Subsequently, as shown in FIGS. 3A and 3B, the photoresist solution 120 is left on the wafer 110 for a predetermined time. At this time, the photoresist solution 120 dropped on the wafer 110 is left to partially fill the center of the wafer 110. For example, the leaving time is set to several seconds, preferably 5 to 9 seconds.

이어서, 턴 테이블(130)을 서서히 회전시켜 포토레지스트 용액(120)을 서로 융합시킨다. 즉, 웨이퍼(110)를 턴-테이블(130)을 통해 회전시키면 전향력(Coriolis' force)에 의해 포토레지스트 용액(120)이 퍼져서 웨이퍼(110) 상부에 떨어뜨려진 포토레지스트 용액(120) 간에 존재하는 빈 공간이 메워지게 된다. 이때, 융합 공정은 수초, 바람직하게는 5~9초 동안 100~300rpm, 바람직하게는 200rpm으로 실시한다. Then, the turntable 130 is slowly rotated to fuse the photoresist solution 120 with each other. That is, when the wafer 110 is rotated through the turn-table 130, the photoresist solution 120 is spread by Coriolis' force and is present between the photoresist solutions 120 dropped on the wafer 110. The empty space is filled. At this time, the fusion process is carried out at 100 to 300rpm, preferably 200rpm for several seconds, preferably 5 to 9 seconds.

이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(110)를 1500~3000rpm, 바람직하게 는 2000rpm으로 회전시켜 포토레지스트 용액(120)을 웨이퍼(110) 전면에 걸쳐 균일하게 도포한다. 4, the photoresist solution 120 is uniformly coated over the entire surface of the wafer 110 by rotating the wafer 110 at 1500 to 3000 rpm, preferably 2000 rpm.

본 발명의 기술 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail in the preferred embodiments, it should be noted that the above-described embodiments are for the purpose of description and not of limitation. In addition, it will be understood by those skilled in the art that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 코팅 물질을 웨이퍼의 중심축으로부터 일정 간격으로 이격된 회전축의 회전방향으로 떨어뜨린 후 스핀 공정을 실시함으로써 코팅 물질이 웨이퍼 가장자리에 도달하는 거리를 단축시키고, 또한 중앙부에 떨어뜨려지는 코팅 물질의 양을 줄여 스핀 코팅 후 중앙부에 코팅 물질이 가장자리 대비 두껍게 도포되는 현상을 방지하여 전면에 걸쳐 도포 균일성을 확보할 수 있다. As described above, according to the present invention, the coating material is dropped in the rotational direction of the rotating shaft spaced apart from the central axis of the wafer at a predetermined interval, and the spin process is performed to shorten the distance that the coating material reaches the wafer edge. In addition, by reducing the amount of the coating material dropped in the center portion to prevent the phenomenon that the coating material is thickly applied to the center portion after the spin coating to ensure the uniformity of the coating over the entire surface.

Claims (7)

웨이퍼의 중심축으로부터 일정 거리 이격된 회전축 방향으로 코팅 물질을 떨어뜨리는 단계;Dropping the coating material in the direction of the rotation axis spaced a distance from the central axis of the wafer; 상기 코팅 물질이 상기 중심축으로 퍼져 상기 웨이퍼의 중심부를 메우도록 방치시키는 단계;Allowing the coating material to spread to the central axis to fill the center of the wafer; 상기 웨이퍼에 떨어뜨려진 상기 코팅 물질이 서로 융합되도록 제1 회전속도로 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계; 및Rotating the wafer at a first rotational speed such that the coating materials dropped on the wafer are fused together; And 상기 코팅 물질이 상기 웨이퍼 전면에 걸쳐 도포되도록 상기 제1 회전속도보다 빠른 제2 회전속도로 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계Rotating the wafer at a second rotational speed faster than the first rotational speed such that the coating material is applied over the entire wafer surface 를 포함하는 스핀 코팅 방법.Spin coating method comprising a. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 코팅 물질의 드랍핑 포인트 수는 적어도 4개인 스핀 코팅 방법.Wherein the number of dropping points of the coating material is at least four. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 코팅 물질의 전체양에서 3~7% 정도가 상기 웨이퍼의 중심축에 떨어뜨려지는 스핀 코팅 방법.And about 3 to 7% of the total amount of the coating material falls on the central axis of the wafer. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 웨이퍼를 방치시키는 단계는 5~9초 동안 실시되는 스핀 코팅 방법. The step of leaving the wafer is carried out for 5 to 9 seconds spin coating method. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 제1 회전속도는 100~300rpm인 스핀 코팅 방법.The first rotational speed is 100 ~ 300rpm spin coating method. 제 5 항에 있어서, The method of claim 5, wherein 상기 제1 회전속도로 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계는 5~9초 동안 실시하는 스핀 코팅 방법. Spinning the wafer at the first rotational speed is performed for 5 to 9 seconds. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 제2 회전속도는 1500~3000rpm인 스핀 코팅 방법.The second rotational speed is 1500 ~ 3000rpm spin coating method.
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