KR101081527B1 - 스핀 코터 장치 및 스핀 코터 장치를 이용하여 감광액을 도포하는 방법 - Google Patents

Abstract

스핀 코터 장치 및 스핀 코터 장치를 이용하여 감광액을 도포하는 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 스핀 코터 장치는 웨이퍼를 회전시키며 감광액을 도포하는 스핀 코터 장치에 있어서, 웨이퍼를 고정시키고 회전시키는 스핀부 및 웨이퍼의 상부에서 감광액을 분사하는 노즐을 포함하며, 노즐을 웨이퍼의 가장자리에서 시작하여 웨이퍼의 중앙으로 이동시키며 감광액을 웨이퍼에 도포한다.

포터 레지스터, 감광액, 점성, 도포, 웨이퍼

Description

스핀 코터 장치 및 스핀 코터 장치를 이용하여 감광액을 도포하는 방법{Spin coater apparatus and method for coating photo register using the same}

본 발명은 스핀 코터 장치 및 스핀 코터 장치를 이용하여 감광액을 도포하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 기판을 제조하는 공정에 있어서 웨이퍼에 감광액을 도포하는 스핀 코터 장치 및 스핀 코터 장치를 이용하여 감광액을 도포하는 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스(semiconductor device)의 포토리소그래픽 공정(photolithographic process)에서 원하는 회로 패턴(circuit pattern)을 형성하기 위해서 다음 공정을 수행한다. 먼저, 반도체 웨이퍼에 감광액(포토 레지스트(photo resist))를 도포하고, 도포된 감광액을 빛에 노광시킨다. 그리고 현상액(developing solution)으로 노광된 감광액을 현상시킨다.

웨이퍼에 감광액을 도포하는 공정에서는 웨이퍼에 감광액을 균일하게 도포하기 위한 방법으로서 스핀 코팅(spin coating)법 등이 많이 이용되고 있다.

스핀 코터 장치는 성분과 점도가 다른 다수의 감광액을 선택해서 공급하기 위해 복수의 분사 노즐들을 구비하는 것이 일반적이다. 그리고, 웨이퍼의 중앙에 선택된 노즐을 위치시키고 웨이퍼를 향하여 감광액을 분사시켜 웨이퍼에 감광액을 도포시킨다. 이때 웨이퍼를 회전시켜 분사된 감광액이 원심력에 의해 가장자리로 흘러가도록 하여, 웨이퍼의 전영역에 걸쳐 감광액이 도포될 수 있도록 한다.

점성이 높은 감광액을 분사할 때에는, 고점도 감광액의 특징에 의해 최초 노즐로부터 분사될 때 버블(bubble)이 형성될 수 있다. 웨이퍼의 정중앙에 위치한 노즐로부터 분사되어 웨이퍼의 정중앙에 형성된 버블은 원심력에 의해 웨이퍼의 가장 자리로 이동하더라도 점성이 높은 특징에 의해 웨이퍼를 이탈하지 못하고, 웨이퍼 상에 위치할 수가 있다. 이때, 웨이퍼 표면에 버블이 형성된 상태로 베이크 공정을 수행하면, 웨이퍼 상에 홀이 생겨 불량이 발생할 수가 있다.

또한, 스핀 코터 방식으로 점성이 높은 감광액을 도포할 경우 웨이퍼 상에 형성된 칩 등에 의해 감광액의 확산이 어려운 부분이 생겨 균일하게 감광액을 도포할 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 고안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 고점도의 감광액을 도포할 때 웨이퍼 상에 버블이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 점성이 높은 감광액을 균일하게 도포할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 스핀 코터 장치는 웨이퍼를 회전시키며 감광액을 도포하는 스핀 코터 장치에 있어서, 상기 웨이퍼를 고정시키고 회전시키는 스핀부; 및 상기 웨이퍼의 상부에서 상기 감광액을 분사하는 노즐을 포함하며, 상기 노즐을 상기 웨이퍼의 가장자리에서 시작하여 상기 웨이퍼의 중앙으로 이동시키며 상기 감광액을 상기 웨이퍼에 도포한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 스핀 코터 장치를 이용하여 감광액을 도포하는 방법은 웨이퍼를 회전시키며 감광액을 도포하는 스핀 코터 장치를 이용하여 감광액을 도포하는 방법에 있어서, 상기 웨이퍼의 상부에서 상기 감광액을 분사하는 노즐을 상기 웨이퍼의 가장자리에서 시작하여 상기 웨이퍼 의 중앙으로 이동시키며 상기 감광액을 상기 웨이퍼에 1차 도포 공정을 수행하는 단계; 상기 1차 도포된 감광액에 대하여 1차 베이크 공정을 수행하는 단계; 상기 노즐을 상기 웨이퍼의 가장자리에서 시작하여 상기 웨이퍼의 중앙으로 이동시키며 상기 감광액을 상기 웨이퍼에 2차 도포 공정을 수행하는 단계; 및 상기 2차 도포된 감광액에 대하여 2차 베이크 공정을 수행하는 단계를 포함한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 스핀 코터 장치 및 스핀 코터 장치를 이용하여 감광액을 도포하는 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 고점도의 감광액을 도포할 때 웨이퍼 상에 버블이 형성되어 불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.

둘째, 고점도의 감광액을 균일하게 도포할 수 있다는 장점도 있다.

실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다

이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 스핀 코터 장치 및 스핀 코터 장치를 이용하여 감광액을 도포하는 방법을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀 코터 장치의 개략적인 모습을 도시한 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도포 방식을 도시한 도면이다.

스핀부(120)는 웨이퍼(110)를 고정시키고 고정된 웨이퍼(110)를 회전시킨다. 보다 자세히 설명하면 이송 로봇(미도시)에 의해 스핀부(120) 상부로 이동한 웨이퍼(110)는 웨이퍼(110)를 고정시키는 고정척(125)에 의해 고정된다. 스핀척(120)은 스핀척(120)을 회전시키는 미도시된 구동부와 연결되는데, 구동부에 의해 동력을 전달받은 스핀척(120)은 회전이 가능하게 된다. 스핀척(120)이 회전함에 따라서 스핀척(120)에 고정된 웨이퍼(110)는 회전하게 된다.

노즐(130)은 웨이퍼(110)의 상부에서 웨이퍼(110)를 향하여 감광액을 분사한다. 감광액을 저장하는 탱크로부터 펌프에 의해 공급된 감광액은 노즐(130)을 통하여 웨이퍼(110)를 향하여 분사되는 것이다. 보다 자세히는 노즐(130)은 노즐(130)을 고정시키는 암(132, 134)에 의해 웨이퍼(110)의 상부에서 이동이 가능한 구조이다. 보다 자세히는 도 2에 도시되어 있는 것과 같이 노즐(130)과 연결되는 수평암(132)과 수평암(132)과 연결되는 수직암(134)으로 구성될 수 있다.

수직암(134)은 모터 등으로부터 구동력을 전달 받아 회전이 가능하다. 수직암(134)이 회전함에 따라 수직암(134)에 연결된 수평암(132)이 회전할 수가 있고, 따라서 노즐(130)은 수직암(134)이 형성하는 회전축을 중심으로 회전을 할 수가 있 다.

또한, 수직암(134)은 수직으로 상하 이동할 수도 있다. 감광액을 종류, 도포시킬 웨이퍼(110)의 크기 등의 도포 조건에 따라서 웨이퍼(110)에 감광액을 분사하는 노즐(130)의 높이를 조절할 수가 있다. 즉, 수직암(134)이 상하로 이동함에 따라서 수직암(134)에 연결된 수평암(132)이 상하로 이동할 수가 있고, 따라서 노즐(130)이 상하로 이동하여 노즐(130)과 웨이퍼(110) 사이의 간격을 조절할 수가 있는 것이다.

또한, 수평암(132)은 수직암(134)을 기준으로 좌우 이동이 가능한 구조일 수도 있다.

따라서, 본 발명에서 감광액을 분사하는 노즐(130)은 웨이퍼(110)의 상부에서 위치를 조절할 수가 있다. 노즐(130)의 위치를 조절하는 구성은 전술한 방법에 한정되지 않고, 공지된 다른 방법들을 사용할 수 있음은 물론이다.

웨이퍼(110) 상에 있는 노즐(130)을 통해 분사된 감광액은 웨이퍼(110)를 도포하게 되는데, 웨이퍼(110)에 분사된 감광액은 회전하는 웨이퍼(110)의 원심력에 의해 가장자리로 퍼지게 된다. 따라서, 웨이퍼(110)의 전 영역에 대하여 감광액을 도포할 수가 있다.

본 발명에서는 도 2에 도시되어 있는 것과 같이 웨이퍼(110)의 가장자리에서 시작하여 웨이퍼(110)의 중앙으로 노즐(130)을 이동시키며 감광액을 도포한다. 전술한 바와 같이 점성도가 높은 감광액이 최초 노즐(130)로부터 분사될 때에는 감광액에 버블(bubble)이 형성될 수 있다. 웨이퍼(110)에 버블이 형성되면 추후에 베이 킹 작업을 수행하면 버블이 형성된 곳에 홀이 형성되어 불량을 일으킬 수가 있다.

본 발명에서는 노즐(130)을 웨이퍼(110)의 가장자리에서 중앙으로 이동시키며 감광액을 도포한다. 가장자리에서 도포를 시작하기 때문에 최초 노즐(130)로부터 분사된 감광액에 버블이 형성되더라도 가장자리에 위치한 버블을 웨이퍼(110)로부터 원심력에 의해 쉽게 이탈시킬 수가 있다. 따라서, 본 발명에서는 감광액이 도포된 웨이퍼(110)에 버블이 형성되어 불량이 발생하는 것을 방지할 수가 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2중 도포의 모습을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀 코터 장치를 이용하여 감광액을 도포하는 방법의 순서도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스핀 코터 장치를 이용하여 감광액을 도포하는 방법은 1차 도포 공정을 수행하는 단계, 1차 베이크 공정을 수행하는 단계, 2차 도포 공정을 수행하는 단계, 및 2차 베이크 공정을 수행하는 단계를 포함할 수가 있다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조로 설명한 스핀 코터 장치를 이용하여 노즐(130)을 이용하여 웨이퍼(110)의 가장자리에서 시작하며 웨이퍼(110)의 중앙으로 이동시키며 웨이퍼(110)에 감광액을 도포하는 1차 도포 공정을 수행한다(S310). 그리고, 베이크 장치(미도시)로 웨이퍼(110)를 이송한 다음 베이크 공정을 수행한다(S320). 베이크 공정은 웨이퍼(110)에 도포된 감광액에 포함된 습기를 제거하고 감광액의 경도를 강화시키기 위한 공정이다. 베이크 장치는 공지된 기술로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

1차 베이크 공정을 수행한 후에 다시 이송 로봇에 의해 웨이퍼(110)를 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀 코터 장치로 이송하여 1차 도포 공정과 동일한 방식으로 2차 도포 공정을 수행한다(S330). 즉, 웨이퍼(110)의 가장자리에서 시작하여 웨이퍼(110)의 중앙으로 노즐(130)을 스캔하면서 도포 공정을 수행한다. 2차 도포 공정을 수행한 다음 다시 베이크 장치로 웨이퍼(110)를 이송 한 후에 2차 베이크 공정을 수행한다(S340).

도 3에 도시된 바와 같이 웨이퍼(110)의 표면에는 반도체 패턴(210)이나, 홀 등이 형성되어 평탄한 형상이 아닐 수가 있다. 점성이 높은 감광액을 도포할 경우에, 원심력에 의해 노즐(130)로부터 분사된 감광액이 웨이퍼(110)의 가장자리로 이동을 하며 퍼지게 되는데, 웨이퍼(110)의 표면이 평탄하지 못하면 감광액이 퍼져 나가는 것에 방해를 받을 수가 있다. 따라서, 도 3에 도시되어 있는 것과 같이 스핀 코터 장치를 이용하여 고점도의 감광액을 도포할 때 웨이퍼(110)의 전영역에 대해서 균일하게 감광액이 도포되지 않을 수가 있다. 즉, 도 3과 같이 패턴(210)이 형성된 부분과 패턴(210)이 형성되지 않은 부분에 있어서 굴곡이 형성될 수가 있다.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 2회의 도포 공정을 수행한다. 즉, 1차 도포 공정과 베이크 공정을 수행한 다음에, 다시 동일한 방식으로 2차 도포 공정과 베이크 공정을 수행할 수가 있다. 따라서, 2중으로 감광액을 도포함에 따라서 감광액이 균일하게 도포시킬 수가 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀 코터 장치의 개략적인 모습을 도시한 측면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도포 방식을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2중 도포의 모습을 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스핀 코터 장치를 이용하여 감광액을 도포하는 방법의 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110: 웨이퍼

120; 스핀부

125: 고정척

130: 노즐

132: 수평암

134: 수직암

Claims (5)

1. 웨이퍼를 회전시키며 감광액을 도포하는 스핀 코터 장치에 있어서,

   상기 웨이퍼를 고정시키고 회전시키는 스핀부; 및

   상기 웨이퍼의 상부에서 상기 감광액을 분사하는 노즐을 포함하며,

   상기 노즐을 상기 웨이퍼의 가장자리에서 시작하여 상기 웨이퍼의 중앙으로 이동시키며 상기 감광액을 상기 웨이퍼에 도포하되,

   상기 노즐을 상기 웨이퍼의 가장자리에서 시작하여 상기 웨이퍼의 중앙으로 이동시키며 상기 감광액을 상기 웨이퍼에 1차 도포를 수행하고, 상기 1차 도포된 감광액에 대하여 1차 베이크 공정을 수행한 후에,

   상기 노즐을 상기 웨이퍼의 가장자리에서 시작하여 상기 웨이퍼의 중앙으로 이동시키며 상기 감광액을 상기 웨이퍼에 2차 도포를 수행하고, 상기 2차 도포된 감광액에 대하여 2차 베이크 공정을 수행하는 스핀 코터 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 감광액은 점성이 높은 물질인 스핀 코터 장치.
3. 삭제
4. 웨이퍼를 회전시키며 감광액을 도포하는 스핀 코터 장치를 이용하여 감광액을 도포하는 방법에 있어서,

   상기 웨이퍼의 상부에서 상기 감광액을 분사하는 노즐을 상기 웨이퍼의 가장자리에서 시작하여 상기 웨이퍼의 중앙으로 이동시키며 상기 감광액을 상기 웨이퍼에 1차 도포 공정을 수행하는 단계;

   상기 1차 도포된 감광액에 대하여 1차 베이크 공정을 수행하는 단계;

   상기 노즐을 상기 웨이퍼의 가장자리에서 시작하여 상기 웨이퍼의 중앙으로 이동시키며 상기 감광액을 상기 웨이퍼에 2차 도포 공정을 수행하는 단계; 및

   상기 2차 도포된 감광액에 대하여 2차 베이크 공정을 수행하는 단계를 포함하는 스핀 코터 장치를 이용하여 감광액을 도포하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 감광액은 점성이 높은 물질인 스핀 코터 장치를 이용하여 감광액을 도포하는 방법.

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