KR100875365B1 - Ｓｏｇ 장비의 스핀 어셈블리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 SOG 스핀 어셈블리 시스템의 분사포트와 스핀 컵 및 스핀 척의 구조를 개선하여 SOG 공정후 잔여 코팅용액이 잔류되지 않고 배출구로 용이하게 배출되도록 하여 후속공정에서의 오염을 방지할 수 있도록 하는 SOG 장비의 스핀 어셈블리 시스템에 관한 것이다. 이를 실현하기 위한 본 발명은, 웨이퍼의 상측에 위치하여 상기 웨이퍼 상면에 코팅용액을 분사하는 분사포트; 상기 웨이퍼를 진공흡착하여 회전시키는 스핀 척;및 상기 웨이퍼와 상기 스핀 척의 측면 둘레에 위치하여 공정중 잔여 코팅용액을 수집하여 배출구로 배출시키는 스핀 컵;을 포함하여 이루어지는 SOG 장비의 스핀 어셈블리 시스템에 있어서, 상기 분사포트는 공정중에는 코팅용액을 분사하고 공정후에는 세정용액을 분사하는 각각의 분사홀을 구비하고, 상기 스핀 컵은 내측 벽면에 상기 배출구 방향을 향하도록 경사지게 세정용액을 분사하는 분사홀을 구비하며, 상기 스핀 척은 상면과 측면 둘레로 질소가스 분사홀을 구비한 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 스핀 어셈블리 시스템 내에 코팅용액의 잔류에 따른 파티클 발생을 방지할 수 있게 되어, 후속 공정을 안정화시키고 생산수율 향상 및 장비의 다운타임을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
SOG, 스핀 어셈블리, 코팅용액, 분사포트, 스핀 컵, 스핀 척.

Description

ＳＯＧ 장비의 스핀 어셈블리 시스템{Spin assembly system of Spin On Glass process}
본 발명은 SOG 장비의 스핀 어셈블리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 SOG 스핀 어셈블리 시스템의 분사포트와 스핀 컵 및 스핀 척의 구조를 개선하여 SOG 공정에서 사용되고 남은 코팅용액이 스핀 컵 둘레와 스핀 척에 잔류되지 않고 배출구로 용이하게 배출되도록 하여 잔류 코팅용액으로 인하여 유발되는 후속공정에서의 오염을 방지할 수 있도록 하는 SOG 장비의 스핀 어셈블리 시스템에 관한 것이다.
반도체장치의 제조과정에서는 반도체장치에 필요한 소자를 형성하고 회로 배선을 형성하기 위하여 여러 가지 물질로 막을 형성하고 패턴을 형성하는 작업을 하게 된다. 이들 여러 가지 물질막 가운데서 가장 기본적이며 빈번하게 형성되고 사용되는 것으로 절연막을 들 수 있다.
반도체장치에서 절연막은 웨이퍼에서 셀(Cell)간의 분리를 위한 아이소레이션막이나 층간 절연막으로 사용되는데 그 주요 재질로 실리콘 산화물을 사용하고 있다.
상기 실리콘 산화물 가운데 SOG(Spin On Glass)막은 다층 금속 배선 공정중 상부의 금속 배선층과의 극심한 단차를 감소시켜 평탄화를 시켜주는 물질로서 산소, 수소 및 탄소의 결합으로 이루어진 유기 화합물이며 유동성이 큰 물질이다.
상기 SOG는 실록산 또는 실리케이트와 알콜 용제로 구성된 액상 물질로서 절연층의 공동(Void)를 제거할 수 있으며, 증착 공정이 간단하고 가격이 저렴한 장점이 있는 절연물이다. SOG막은 막성분의 물질을 액상으로 만들고 스핀 코팅 방법을 이용하여 형성하게 된다.
도 1은 종래 SOG 공정 장비의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
SOG 공정 장비의 구조와 함께 SOG 형성공정을 살펴보면, 웨이퍼를 카세트(11)에서 꺼내어 콜드 플레이트(Cold Plate, 12)에서 정렬하는 단계, 스핀 어셈블리(Spin Assembly, 13)에서 웨이퍼를 회전시키면서 코팅용액을 도포하는 단계, 다수의 서로 다른 온도의 베이크 플레이트(Bake Plate, 14)를 옮겨가면서 베이크를 실시하는 단계, 제 1 포스트 베이크 플레이트(15)에서 웨이퍼의 온도를 낮추는 단계, 보트(16)에 적재되면서 대기하는 단계, 퍼니스(Furnace, 17)에 투입되어 구조화가 진행되는 하드 베이크 단계, 퍼니스(17)에서 나와 제 2 포스트 베이크 플레이트(18)를 거쳐 카세트(11)에 적재되는 단계로 진행된다.
상기 콜드 플레이트(12)의 온도는 약 23℃이며, 상기 베이크 플레이트(14,15,18)의 온도는 150 ~ 400℃의 범위이다.
상기 베이크 플레이트(14,15,18)를 보통 베이크 유닛(Bake Unit)이라고 부르며, 상기 스핀 어셈블리(13)는 점도를 가진 용액상태의 레진(Resin)을 회전하는 웨 이퍼 중앙에 분사시켜 원심력에 의해 코팅이 되는 공간을 말한다.
도 2는 종래 스핀 어셈블리 시스템의 구성도로서, 도 2의 (a)는 정단면도이고, 도 2의 (b)는 분사포트의 평면도를 나타낸다. 도 3은 종래 스핀 척 어셈블리 시스템의 구성도로서, 도 3의 (a)는 정단면도, 도 3의 (b)는 평면도를 나타낸다.
종래 스핀 어셈블리 시스템(20)에서는 FOX-16 공급부(26)와 연결된 분사포트(25)를 통해 코팅용액인 FOX-16(솔벤트)이 웨이퍼(21)의 중앙부위에 분사되며, 상기 웨이퍼(21)는 모터파워(24)의 구동에 의해 회전하는 스핀 척(22)에 진공포트(23)의 진공흡착력에 의해 안착고정된 상태로 회전하면서 상기 코팅용액인 FOX-16이 웨이퍼(21) 상면에 코팅된다.
상기 코팅 공정이 끝난 뒤에 남아있는 코팅용액은 스핀 척(22)의 회전시 원심력에 의해 주변 둘레의 스핀 컵(27)으로 수집되고 상기 스핀 컵(27)의 하측에 연결되는 배출구(19)로 배출되는 구조이다. 또한, 상기 스핀 척(22)의 중앙에 형성된 진공포트(23)을 통해 웨이퍼(21)는 스핀 척(22)의 상면(22a)과 접촉된 상태로 안착고정된다.
분사포트(25)의 구조는 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 중앙부에 형성된 분사홀(28)을 통해 코팅용액이 분사되며, 상기 분사홀(28)의 주변은 단순한 고정 플레이트(29)로 구성되어 있다.
종래 SOG 공정의 스핀 어셈블리 시스템(20) 내에서의 코팅 공정에서는 웨이퍼(21)를 스핀 척(22)에 고정시킨 상태로 회전하면서 공정진행시 코팅용액이 스핀 컵(27)의 원 둘레에 붙고 또한 다음 공정 진행시에도 동일현상이 반복적으로 발생 되어 시간이 지나면 코팅용액이 딱딱하게 굳어서 파티클이 날리게 되고, 웨이퍼(21)의 분리후에 상기 파티클이 스핀 척(22)의 상면(22a)을 오염시키게 되면, 후속 공정의 웨이퍼 또한 오염시키게 되는 문제점이 있다.
따라서, 종래 스핀 어셈블리 시스템(20)의 경우 코팅 공정 후 잔존하는 코팅용액을 완전히 외부로 배출시킬 수 있는 구조를 갖추고 있지 못함에 따라 스핀 컵(27)의 둘레와 스핀 척(22)에 잔류하는 코팅용액으로 인해 파티클의 발생을 유발하여 후속 공정의 웨이퍼 뒷면의 오염 또는 진공포트에서의 진공발생 불량 등의 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, SOG 공정중 스핀 어셈블리 시스템에서의 코팅 공정 진행후 코팅용액이 잔류하여 고착됨에 따라 유발되는 파티클로 인한 후속공정에서의 오염을 방지할 수 있도록 하는 SOG 장비의 스핀 어셈블리 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 SOG 장비의 스핀 어셈블리 시스템은, 웨이퍼의 상측에 위치하여 상기 웨이퍼 상면에 코팅용액을 분사하는 분사포트; 상기 웨이퍼를 진공흡착하여 회전시키는 스핀 척;및 상기 웨이퍼와 상기 스핀 척의 측면 둘레에 위치하여 공정중 잔여 코팅용액을 수집하여 배출구로 배출시키는 스핀 컵;을 포함하여 이루어지는 SOG 장비의 스핀 어셈블리 시스템에 있어서, 상기 분사포트는 공정중에는 코팅용액을 분사하고 공정후에는 세정용액을 분사하는 각각의 분사홀을 구비하고, 상기 스핀 컵은 내측 벽면에 상기 배출구 방향을 향하도록 경사지게 세정용액을 분사하는 분사홀을 구비하며, 상기 스핀 척은 상면과 측면 둘레로 질소가스 분사홀을 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 분사포트는 상측은 넓고 하측으로 갈수록 좁아지는 원통형으로 그 수직단면은 역 사다리꼴 모양으로 구성되는 외측 분사포트와 내측 분사포트가 일정한 간격을 두고 겹쳐진 상태로 형성되고, 상기 내측 분사포트의 저면에는 중심부에서 가장자리까지 나선형으로 형성된 코팅용액 분사홀과 제1 세정용액 분사홀을 각각 구비하고, 상기 외측 분사포트의 저면에는 제2 세정용액 분사홀이 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 내측 분사포트는 모터파워의 구동에 의해 회전하고, 공정중에는 상기 코팅용액 분사홀에서 코팅용액이 분사되고, 공정후에는 상기 제1,2 세정용액 분사홀에서 세정용액이 분사되며, 상기 제2 세정용액 분사홀은 상기 스핀 컵의 방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 스핀 컵은 상측은 넓고 하측으로 갈수록 좁아지는 원통형으로 그 수직단면은 역 사다리꼴 모양인 것을 특징으로 한다.
상기 스핀 척의 상면에 형성된 질소가스 분사홀은 상면 중앙에 형성된 진공포트의 둘레를 동심원 형태로 간격을 두고 다수개 형성되며, 상기 스핀 척의 측면에 형성된 질소가스 분사홀은 외측의 스핀 컵 방향으로 분사되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 SOG 장비의 스핀 어셈블리 시스템에 의하면, 분사포트에서 코팅용액의 분사와 세정이 함께 이루어지도록 구성하고, 스핀 컵의 경우 남은 코팅용액이 투입되면 세정용액의 분사에 의해 코팅용액을 배출구로 유도하며, 스핀 척의 경우 상면의 세정과 아울러 측면으로는 코팅용액이 스핀 컵으로 수집되어 배출구로 배출되도록 구성함으로써, 스핀 어셈블리 시스템 내에 코팅용액의 잔류에 의해 유발되는 파티클 발생을 방지할 수 있게 되어, 후속 공정을 안정화시키고 생산수율 향상 및 장비의 다운타임을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 스핀 어셈블리 시스템의 구성도로서, 도 4의 (a)는 전체 구조의 정단면도이고, 도 4의 (b)는 분사포트(42)의 평면도를 나타낸다.
본 발명의 스핀 어셈블리 시스템(40)은 웨이퍼(41)의 상측, 둘레, 하측에 각각 위치하는 분사포트(42), 스핀 컵(37), 스핀 척(50)의 구조를 개선한 것이다.
도 4의 (b)에 도시된 분사포트(42)는 상측은 넓고 하측으로 갈수록 좁아지는 원통형으로 그 수직단면은 역 사다리꼴 모양으로 구성되며, 외측 분사포트(42a)와 내측 분사포트(42b)가 일정한 간격을 두고 겹쳐진 상태이며, 내측 분사포트(42b)는 모터파워(43)에 연결되어 회전된다. 내측 분사포트(42b)의 저면에는 중심에서부터 가장자리까지 뻗은 나선형의 코팅용액 분사홀(44a)과 제1 세정용액 분사홀(45a)이 형성되어 있다. 또한, 내측 분사포트(42b)의 저면 외측으로 외측 분사포트(42a)의 저면에는 제2 세정용액 분사홀(45b)이 형성되어 있다.
상기 코팅용액 분사홀(44a)은 FOX-16 공급부(44)와 연결되고, 상기 제1 세정용액 분사홀(45a)과 제2 세정용액 분사홀(45b)은 FOX-1 공급부(45)와 연결된다.
상기 FOX-16 용액은 SOG 공정의 코팅용액으로 사용되며, FOX-1 용액은 세정용액으로 사용된다.
코팅 공정의 진행중에는 내측 분사포트(42b)가 회전하면서 코팅용액 분사홀(44a)을 통하여 웨이퍼(41)상에 코팅용액인 FOX-16을 분사하여 코팅이 이루어지 고, 코팅 공정이 진행된 후에는 내측 분사포트(42b)가 회전하면서 제1 세정용액 분사홀(45a)과 제2 세정용액 분사홀(45b)을 통하여 세정용액인 FOX-1을 분사하여 세정이 이루어짐과 동시에, 분사각이 외측의 스핀 컵(37)을 향하도록 형성된 제2 세정용액 분사홀(45b)에서의 FOX-1 분사에 의해 남아 있는 FOX-16을 외측의 스핀 컵(37) 방향으로 유도하게 된다. 따라서 공정 진행 후에는 분사포트(42)에 코팅용액이 잔류하지 않게 된다.
웨이퍼(41)의 측면 둘레에 형성되는 스핀 컵(37)은 코팅 공정 중 상용되고 남은 잔류 코팅용액을 수집하여 배출구(49)로 배출하는 역할을 하며, 그 형태는 상기 분사포트(42)와 마찬가지로 수직단면이 역 사다리꼴 형상으로 구성된다. 스핀 컵(37)의 내벽에 형성된 홀(37a)은 FOX-1 공급부(46)와 연결되어 있고 홀(37a)의 분사각은 하측의 배출구(49)를 향하도록 경사지게 형성되어 있다. 코팅 공정중 코팅용액이 스핀 컵(37)으로 유도되면 상기 스핀 컵(37)의 홀(37a)에서 분사되는 FOX-1에 의해 세정이 이루어짐과 아울러 배출구(49) 방향으로 유도하게 된다.
상기 배출구(49)는 스핀 컵(37)의 저면 가장자리 둘레에 형성되며, 코팅용액과 세정용액을 외부로 배출시킨다.
도 5는 본 발명에 따른 스핀 척 어셈블리 시스템의 구성도로서, 도 5의 (a)는 정단면도, 도 5의 (b)는 평면도를 각각 나타낸다.
도 4와 도 5를 함께 참조하면, 스핀 척(50)은 상면에 웨이퍼(41)를 안착시킨 상태로 모터파워(47)의 구동에 의해 회전하면서 코팅 공정이 진행되며, 스핀 척(50)은 질소유량조절기(48)와 연결되어 질소가스가 공급된다.
스핀 척(50)은 중앙의 진공포트(51) 이외에 상측(50a)과 하측(50b)의 내부에 모두 질소가스가 유동되도록 되어 있다.
도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 스핀 척(50) 상측(50a)의 상면에는 내측으로는 상측 질소 분사홀(55)이 동심원 형태로 다수 형성되어 질소가스를 분사함으로써 스핀 척(50)의 상면을 세정함과 동시에 웨이퍼(41)의 뒷면 또한 세정이 이루어지게 되며, 코팅 공정에서 남은 코팅용액이 스핀 척(50)의 내부로 침투하는 것을 막는 역할을 하여 스핀 척(50)의 바닥면으로 코팅용액이 흘러 내리는 것을 방지하게 된다.
또한, 스핀 척(50) 하측(50b) 부분의 외측 둘레에는 측면 질소 분사홀(55)이 형성되어 있고 질소유량조절기(48)로부터 질소가스가 공급되어 상기 측면 질소 분사홀(55)을 통하여 외측의 스핀 컵(37) 방향으로 분사되도록 하여 스핀 척(50)의 측면에 코팅 용액이 잔류하는 것을 방지하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 스핀 어셈블리 시스템(40)은 분사포트(42)와 스핀 컵(37) 및 스핀 척(50)의 구조를 변경하고 코팅용액인 FOX-16 이외에 세정을 위해 FOX-1과 질소가스를 분사하여 배출구(49)로 배출시킴으로써 스핀 어셈블리 시스템(40) 내부를 청정하게 유지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정·변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
도 1은 종래 SOG 공정 장비의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도,
도 2는 종래 스핀 어셈블리 시스템의 구성도,
도 3은 종래 스핀 척 어셈블리 시스템의 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 스핀 어셈블리 시스템의 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 스핀 척 어셈블리 시스템의 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 카세트 12 : 콜드 플레이트
13 : 스핀 어셈블리 14 : 베이크 플레이트
15 : 제 1 포스트 베이크 플레이트 16 : 보트
17 : 퍼니스 18 : 제 2 포스트 베이크 플레이트
19,49 : 배출구 20,40 : 스핀 어셈블리 시스템
21,41 : 웨이퍼 22,50 : 스핀 척
23,51 : 진공포트 24,43,47 : 모터파워
25,42 : 분사포트 26,44 : FOX-16 공급부
27,37 : 스핀 컵 42a : 외측 분사포트
42b : 내측 분사포트 44a : 코팅용액 분사홀
45,46 : FOX-1 공급부 45a : 제1 세정용액 분사홀
45b : 제2 세정용액 분사홀 48 : 질소유량조절기
52 : 외측 질소 분사홀 55 : 상측 질소 분사홀

Claims (5)

  1. 웨이퍼의 상측에 위치하여 상기 웨이퍼 상면에 코팅용액을 분사하는 분사포트; 상기 웨이퍼를 진공흡착하여 회전시키는 스핀 척;및 상기 웨이퍼와 상기 스핀 척의 측면 둘레에 위치하여 공정중 잔여 코팅용액을 수집하여 배출구로 배출시키는 스핀 컵;을 포함하여 이루어지는 SOG 장비의 스핀 어셈블리 시스템에 있어서,
    상기 분사포트는 내측 분사포트와 외측 분사포트가 일정한 간격을 두고 겹쳐진 상태의 역 사다리꼴 모양으로 형성되되 상기 내측 분사포트의 저면에는 중심부에서 가장자리까지 나선형으로 형성된 코팅용액 분사홀과 제1 세정용액 분사홀이 각각 구비되고, 상기 외측 분사포트의 저면에는 제2 세정용액 분사홀이 구비되며, 상기 스핀 컵의 내측 벽면에는 상기 배출구 방향을 향하도록 경사지게 세정용액을 분사시키는 분사홀이 구비되고, 상기 스핀 척에는 상면과 측면 둘레로 질소가스 분사홀이 구비되는 것을 특징으로 하는 SOG 장비의 스핀 어셈블리 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 내측 분사포트는 모터파워의 구동에 의해 회전하고, 공정중에는 상기 코팅용액 분사홀에서 코팅용액이 분사되고, 공정후에는 상기 제1,2 세정용액 분사홀에서 세정용액이 분사되며, 상기 제2 세정용액 분사홀은 상기 스핀 컵의 방향으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 SOG 장비의 스핀 어셈블리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 스핀 컵은 상측은 넓고 하측으로 갈수록 좁아지는 원통형으로 그 수직단면은 역 사다리꼴 모양인 것을 특징으로 하는 SOG 장비의 스핀 어셈블리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 스핀 척의 상면에 형성된 질소가스 분사홀은 상면 중앙에 형성된 진공포트의 둘레를 동심원 형태로 간격을 두고 다수개 형성되며, 상기 스핀 척의 측면에 형성된 질소가스 분사홀은 외측의 스핀 컵 방향으로 분사되는 것을 특징으로 하는 SOG 장비의 스핀 어셈블리 시스템.
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