KR20000047478A - 레지스트막의 도포방법 및 레지스트 도포장치 - Google Patents

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KR20000047478A
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요나하신야
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가네꼬 히사시
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Abstract

5500 Å 이하의 두께를 갖는 레지스트막이 스핀 도포법에 의해 8 인치 이상의 대구경을 갖는 웨이퍼상에 도포된다. 500 내지 1200 rpm 의 회전속도로 웨이퍼가 회전되면서 레지스트가 적하(滴下)되고, 레지스트의 적하는 웨이퍼의 전면에 레지스트를 확산시키는 시점에서 중지된다. 상기 회전속도는, 레지스트막의 두께를 규정하는 소정의 회전속도까지 상승되고, 상기 소정의 회전속도와 레지스트막의 두께의 상관관계로부터 결정된다. 상기 웨이퍼는 상기 소정의 회전속도로 1 초 내지 5 초동안 회전된다. 그 다음에, 상기 웨이퍼는 상기 소정의 회전속도보다 낮은 회전속도로 15 초동안 회전된다.

Description

레지스트막의 도포방법 및 레지스트 도포장치{METHOD FOR COATING A RESIST FILM AND RESIST COATER}
본 발명은 웨이퍼상에 레지스트막을 도포하는 도포방법 및 레지스트 도포장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 스핀 도포법으로 8 인치 이상의 대구경을 갖는 웨이퍼상에 5500 Å 이하의 두께를 갖는 레지스트막을 도포하는 도포방법 및 레지스트 도포장치에 관한 것으로, 상기 레지스트막은 레지스트막의 도포시에 불균일이 없고 막두께 및 막품질의 면내 균일성이 양호하다. 부가적으로, 본 명세서에서의 레지스트막은 포토레지스트막을 포함하는 넓은 개념이다.
반도체 장치의 제조공정에서, 에칭에 의해 패터닝이 실시되는 경우, 소망의 패턴을 갖는 레지스트막 마스크가 에칭될 층상에 형성되고, 상기 층은 이 마스크를 사용하여 에칭된다.
마스크를 형성하기 위한 레지스트막은 통상 레지스트 도포장치를 사용하여 웨이퍼상에 레지스트를 도포하고 상기 레지스트를 베이크함으로써 에칭될 층상에 형성된다.
그런데, 반도체 장치의 고집적화에 수반하여, 배선을 포함하는 반도체 장치의 각 요소가 보다 미세화되고 있다. 0.35 ㎛ 이하의 미세 패턴 룰의 세대에서는, 에칭 가공상의 이유로 웨이퍼상에 도포되는 레지스트막의 두께가 더욱 얇아지고 있다. 특히, 반사방지막의 도포를 필요로 하는 레지스트 도포법에서는, 막두께 균일성을 확보하고 또한 핀홀에서 보여질 수 있는 바와 같은 반사에서의 불균일 발생을 방지하기 위해, 반사방지막의 두께는 2000 Å 이상으로 설정될 필요가 있다.
다른 한편으로, 레지스트 해상 패턴에 대한 건식에칭의 정밀도를 향상시키고, 근방의 레지스트 패턴이 접속되는 것을 방지하기 위해, 반사방지막과 레지스트막을 합한 두께는 7000 Å 이하로 설정될 필요가 있다. 결과적으로, 레지스트막의 두께를 5500 Å 이하로 설정해야 한다.
종래의 도포방법을 설명하기 전에, 웨이퍼상에 레지스트를 도포하는 레지스트 도포장치를 도 1 을 참조하여 먼저 설명한다. 도 1 은 스핀 도포형의 종래의 레지스트 도포장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 레지스트 도포장치 (10) 는 웨이퍼 표면을 상방으로 향한 채로 웨이퍼 (W) 를 유지하면서 상기 웨이퍼 (W) 에 수직한 축선 둘레로 웨이퍼 (W) 를 회전시키는 웨이퍼 유지 테이블 (12) 을 갖는다. 레지스트 공급 노즐 (14) 은 웨이퍼 유지 테이블 (12) 상에 유지되어 있는 웨이퍼 (W) 에 레지스트를 공급한다. 도포장치 컵 (16) 이 웨이퍼 유지 테이블 (12) 및 레지스트 공급노즐 (14) 을 둘러싸고 있다.
웨이퍼 유지 테이블 (12) 은 도포장치 컵 (16) 의 저부를 관통하고 회전장치 (도시되지 않음) 에 의해 회전되는 회전축 (18) 의 상단에 부착되어 있다. 상기 웨이퍼 유지 테이블 (12) 상에는 웨이퍼 (W) 를 진공흡착하는 척 기구가 구비되어 있고, 웨이퍼 유지면에 수직한 축선 둘레로 회전축 (18) 과 함께 회전된다.
도포장치 컵 (16) 은 웨이퍼 (W) 의 회전에 따른 원심력에 의해 웨이퍼 (W) 로부터 비산되는 레지스트 입자를 잡기 위해 설치되어 있고, 상기 도포장치 컵 (16) 은 측방 및 상방으로 비산되는 레지스트 입자를 잡는 외부 컵 (20) 및 웨이퍼 (W) 로부터 하방으로 비산되는 레지스트 입자를 외부 컵 (20) 의 저부로 유도하는 내부 컵 (22) 을 갖는다.
외부 컵 (20) 에는 레지스트 공급노즐 (14) 등을 도입하기 위하여, 그리고 웨이퍼 (W) 를 넣고 꺼내기 위하여 개구 (24) 를 상부에 갖고 있다. 게다가, 내부 컵 (22) 은 외부 컵 (20) 의 하부에 설치되고, 원통부 (22b) 및 상부 개구로부터 도포장치 컵 (16) 의 내부를 향해 넓어지는 우산부 (22b) 를 갖는다.
레지스트 공급노즐 (14) 은 도포장치 컵 (16) 의 개구를 통해 상방으로부터 하강되고, 웨이퍼 (W) 의 도포면을 마주하는 위치에 배치되어 있다. 또한, 웨이퍼 (W) 의 이면 에지를 세정하기 위해, 세정제를 분사하는 제 1 세정노즐 (26) 이 도포장치 컵 (16) 의 저부를 관통하여 웨이퍼 (W) 의 이면 에지를 향하도록 설치되어 있다. 또한, 웨이퍼 (W) 의 표면 에지를 세정하기 위해, 세정제를 분사하는 제 2 세정노즐 (28) 이 도포장치 컵 (16) 의 상부 개구 (24) 를 통해 웨이퍼 (W) 의 에지를 향하도록 설치되어 있다.
도포장치 컵 (16) 의 내부를 배기하는 배기장치 (도시되지 않음) 에 접속된 배기 파이프 (30) 및 도포장치 컵 (16) 에 잡혀있는 레지스트를 배출하는 드레인 파이프 (32) 가 도포장치 컵 (16) 의 저부에 접속되어 있다.
다음으로, 상술된 레지스트 도포장치 (10) 를 사용하여 레지스트막을 도포하는 종래의 방법을 8 인치 웨이퍼상에 5500 Å 의 두께를 갖는 레지스트막을 형성하는 일례를 들어 설명한다. 도 2 는 종래 방법에서 각 단계에서의 웨이퍼의 회전속도를 나타내는 그래프이다.
5500 Å 이하, 예를 들어 5000 Å 의 두께를 갖는 레지스트막이 8 인치 웨이퍼상에 도포되는 경우, 도포 프로세스는 다음의 절차를 따라 통상 실시된다.
레지스트막으로서, 예를 들어, 점도 7 cp 정도의 비교적 저점도의 레지스트가 사용된다. 웨이퍼가 웨이퍼 유지 테이블 (12) 상에 유지되고 웨이퍼를 1000 rpm 의 낮은 회전속도로 회전시키면서 레지스트가 먼저 레지스트 공급노즐 (14) 로부터 웨이퍼상에 적하되고, 4 초에 걸쳐 웨이퍼의 레지스트 도포면 전면에 레지스트가 확산된다.
다음으로, 레지스트의 적하가 중지되고, 웨이퍼가 19 초 동안 5000 rpm 의 회전속도로 회전되어, 소망의 두께, 즉 5000 Å 의 두께를 갖는 레지스트막이 형성된다.
다음으로, 세정제가 제 1 세정노즐 (26) 로부터 20 초 동안 분사되어, 웨이퍼의 이면 에지가 세정된다. 또한, 제 2 세정노즐 (28) 로부터 세정제가 분사되어 웨이퍼의 표면 에지가 세정된다. 이런 식으로, 도포 공정이 종료된다.
다음으로, 프로세스는 베이크 공정으로 진행하고, 레지스트 잔류 용제가 완전히 제거된다.
그러나, 상술된 종래의 도포방법에 따라, 8 인치 이상의 웨이퍼상에 5500 Å 이하의 두께를 갖는 레지스트막이 도포되는 경우에는, 막두께 및 막품질에 대한 면내 불균일성이 양호하지 않고, 막두께 및 막품질에 변동이 발생한다. 예를 들어, 고속 회전도포가 8 인치 이상의 웨이퍼에 실시되는 경우, 웨이퍼 면내에는 90 Å 이상의 레지스트 막두께 변동이 발생한다.
그 결과, 도포 공정 다음의 포토리소그래피 공정과 에칭 공정에서 지장이 생긴다. 예를 들어, 에칭으로 얻어진 배선폭에 불균일이 생겨, 제품 수율 향상이 어렵게 된다.
구체적으로, 8 인치 이상의 대구경을 갖는 웨이퍼에서는, 레지스트제가 적하된 후 5000 rpm 의 회전속도로 20 초 이상 웨이퍼가 회전되면, 웨이퍼 외주부로부터 내부로 20 mm 의 폭을 갖는 웨이퍼의 주변부에 일정 주기로 도포 불균일이 발생한다. 예를 들어, 상술된 방법에 따른 예에서, 도포 불균일은 웨이퍼의 주변부에 발생하고, 상기 도포 불균일에 기인하여 레지스트막 두께의 변동이 웨이퍼의 중심부와 주변부 사이에 발생된다. 따라서, 도 3 에 도시된 바와 같이, 100 Å 을 초과하는 막두께의 변동이 웨이퍼의 면내에 발생된다.
참고로, 6 인치 웨이퍼에서는, 웨이퍼상에 레지스트제가 적하된 후 6000 rpm 의 회전속도로 20 초 이상 웨이퍼가 회전되는 경우에도, 웨이퍼의 주변부에 도포 불균일이 발생하지 않는다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 대구경 웨이퍼의 경우에도, 주변부에 도포 불균일을 발생시키지 않고, 막두께 및 막품질의 면내 균일성이 양호한 레지스트막이 웨이퍼상에 도포되는 도포방법을 제공하는 것 및 웨이퍼상에 그러한 레지스트막을 도포하는 레지스트 도포장치를 제공하는 것이다.
도 1 은 레지스트막을 도포하는 종래의 레지스트 도포장치의 구성을 나타내는 단면도;
도 2 는 종래 방법의 각 단계에서 웨이퍼의 회전속도를 나타내는 그래프;
도 3 은 종래 방법에서 얻어진, 포토레지스트막의 면내에서의 막두께의 변동을 나타내는 그래프;
도 4 는 레지스트막의 두께와 웨이퍼의 소정의 회전속도 사이의 관계를 나타내는 그래프;
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 단계에서의 웨이퍼의 회전속도를 나타내는 그래프;
도 6 은 포토레지스트막의 면내에서 막두께 변동의 일례를 나타내는 그래프;
도 7 은 일실시예에 따른 레지스트 도포장치의 구성을 나타내는 단면도;
도 8 은 다른 실시예에 따른 상부컵과 하부컵을 접속하는 방법을 나타내는 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
40 : 레지스트 도포장치 42 : 도포장치 컵
44 : 상부컵 46 : 하부컵
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 레지스트막을 도포하는 방법은, 웨이퍼의 표면에 수직한 축선 둘레로 웨이퍼를 회전시키면서 웨이퍼상에 레지스트를 도포하는 스핀 도포법에 의해 8 인치 이상의 대구경을 갖는 웨이퍼상에 5500 Å 이하의 두께를 갖는 레지스트막을 도포하는 방법이다.
상기 방법은 다음의 단계를 구비한다.
먼저, 소정량의 레지스트가 500 rpm 내지 1200 rpm 의 회전속도로 웨이퍼를 회전시키면서 웨이퍼상에 적하된다. 상기 레지스트가 웨이퍼의 전체 표면에 확산되는 시점에서 레지스트의 적하가 중지된다. 이 단계가 제 1 단계이다.
다음으로, 웨이퍼의 회전속도가 제 1 단계에서의 회전속도로부터 레지스트막의 두께를 규정하는 웨이퍼의 소정의 회전속도의 상관관계로부터 결정되는 웨이퍼의 소정의 회전속도까지 상승되고 상기 웨이퍼는 1 초 내지 5 초 동안 상기 소정의 회전속도로 회전된다. 이 단계가 제 2 단계이다.
다음으로, 회전속도가 제 2 단계의 회전속도로부터 하강되고 웨이퍼는 제 2 단계에서의 소정의 회전속도보다 낮은 회전속도로 15 초 이상 회전된다. 이것이 제 3 단계이다.
본 발명에서는, 처음에, 제 1 단계에서, 종래의 방법과 동일하게 웨이퍼상에 레지스트를 적하하면서 낮은 회전속도로 웨이퍼를 회전시키면서 웨이퍼의 전면에 레지스트가 확산된다.
제 2 단계에서, 레지스트막의 두께가, 웨이퍼를 가능하면 짧은 시간, 즉 1 초 내지 5 초 동안 소정의 회전속도로 회전시키면서 소정 두께로 설정되어 공기 흐름 및 공기 저항의 영향하에서 웨이퍼의 주변부에서 레지스트막의 도포의 불균일 발생을 억제한다. 웨이퍼의 상기 소정의 회전속도는 도포되는 레지스트막의 특성에 따라 다르다. 사전에, 실험 등에서, 레지스트막의 두께와 웨이퍼의 소정의 회전속도 사이의 관계로서, 예를 들어, 도 4 에 도시된 관계가 결정된다. 이러한 관계로부터 웨이퍼의 상기 소정의 회전속도가 레지스트막의 소정 두께에 따라 결정된다.
제 3 단계에서는, 웨이퍼 주변부에 레지스트막의 도포의 불균일이 발생되지 않는 회전속도, 즉, 웨이퍼의 소정의 회전속도보다 낮은 회전속도로, 바람직하게는 웨이퍼의 소정의 회전속도에 근접한 회전속도로 비교적 장시간 웨이퍼가 회전되어 그 결과 레지스트막의 막두께 및 막품질의 면내 균일성이 높아진다.
바람직하게는, 제 2 단계의 기간으로서 규정된 1 초 이상 5 초 이내의 시간은, 제 1 단계에서 제 2 단계로 이행하는 시간을 포함한다. 그 결과, 웨이퍼의 주변부에서의 레지스트막의 도포 불균일 발생이 보다 확실하게 억제될 수 있다.
유동성이 높고 40 cp 이하, 보다 바람직하게는 10 cp 이하의 점도를 갖는 유기성 레지스트가 레지스트로서 사용되는 것이 바람직하고, 제 2 단계에서의 소정의 회전속도는 4300 rpm 내지 6000 rpm 으로 설정된다. 게다가, 제 3 단계에서, 웨이퍼는 3800 rpm 내지 4200 rpm 범위의 회전속도로 회전된다. 그 결과, 웨이퍼의 주변부에서 레지스트막의 도포 불균일의 발생이 더욱 방지될 수 있고, 웨이퍼의 막두께 및 막품질의 면내 균일성이 보다 높아질 수 있다.
본 발명에 사용되는 40 cp 이하의 점도를 갖는 레지스트로서, 예를 들어, Tokyo Ohka Co., Ltd 에서 제조된 상표명 PAG (용제의 주성분: 니트로-벤질-토실레이트) 또는 상표명 PGMEA (용제의 주성분: MEA) 가 사용될 수 있다.
또한, 실용적으로는, 제 3 단계 후, 웨이퍼를 제 3 단계에서의 회전속도보다 낮은 회전속도로 회전시키면서 웨이퍼의 표면 에지 및 이면 에지를 세정하는 제 4 단계가 제공된다.
보다 바람직하게는, 제 1 단계 및 제 4 단계에 요구되는 시간으로서, 각각 10 초 이상 15 초 이하 및 10 초 이상 20 초 이하의 시간이 설정된다. 제 1 단계에서 제 4 단계로의 시퀀스가 프로그램되고, 이 프로그램에 따라 도포 프로세스가 자동적으로 실시된다.
그 결과, 다수의 웨이퍼에 대해 동일한 도포 절차가 적용될 수 있기 때문에, 각 웨이퍼에 대한 막두께 및 막품질의 불균일 발생이 방지될 수 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 제 2 단계에서 레지스트막의 두께를 규정하는 웨이퍼의 소정의 회전속도의 상관관계로부터 결정되는 웨이퍼의 소정의 회전속도로 1 초 이상 5 초 이하 동안 웨이퍼가 회전되고, 8 인치 웨이퍼상에 5000 ±50 Å 의 두께를 갖는 레지스트막이 도포되어 레지스트막의 도포의 불균일 발생이 방지되고 제 3 단계에서의 웨이퍼의 소정의 회전속도보다 낮은 회전속도로 15 초 이상 웨이퍼가 회전됨으로써 막두께 및 막품질의 면내 균일성이 유지된다.
본 발명에 따른 레지스트 도포장치는 스핀 도포법에 의해 웨이퍼상에 레지스트막을 도포하는 디바이스이다. 상기 레지스트 도포장치는, 웨이퍼에 수직한 축선 둘레로 웨이퍼를 회전시키고 웨이퍼의 표면을 상방으로 향한 채로 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 유지 테이블; 웨이퍼 유지 테이블상에 유지되어 있는 웨이퍼상에 레지스트를 공급하는 레지스트 공급 노즐; 및 웨이퍼 유지 테이블과 레지스트 공급 노즐을 둘러싸는 도포장치 컵을 구비한다. 상기 도포장치 컵은 밀폐식으로, 상기 도포장치 컵 내부의 압력을 감압하는 감압장치에 접속되어 있다.
본 발명에 따른 레지스트 도포장치에서, 도포장치 컵은 밀폐식이고, 상기 도포장치 컵내의 공기 및 레지스트 용제는 도포장치 컵 내부로 흡수되고 감압장치로 내부의 압력을 낮춤으로써 공기 밀도가 희박해지고 공기 흐름 및 공기 저항의 영향이 감소된다.
그 결과, 웨이퍼의 주변부에서 레지스트막의 도포의 불균일 발생이 크게 억제될 수 있고, 막두께 및 막품질의 양호한 면내 균일성이 유지될 수 있다.
웨이퍼의 이면 에지를 세정하는 이면 세정 노즐 및 웨이퍼의 표면 에지를 세정하는 표면 세정 노즐이 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 도포장치 컵은 상부컵과 하부컵의 2 부분으로 분할된다. 상기 상부컵과 하부컵은 서로 접속되어 있지만 분리가능하다.
도포장치 컵이 2 부분으로 분할되는 경우에, 레지스트 공급노즐과 표면 세정노즐은 가요성 파이프를 통해 상부컵에 접속되고 상부컵을 관통하여 웨이퍼 표면의 적절한 부분과 마주하고, 이면 세정노즐은 하부컵을 관통하여 웨이퍼 이면의 적절한 부분과 마주하는 것이 바람직하다.
그 결과, 웨이퍼가 웨이퍼 유지 스테이지상에 유지될 때, 상부컵이 하부컵으로부터 분리되고, 웨이퍼가 웨이퍼 유지 스테이지상에 유지되고, 이어서 다시 상부컵이 하부컵에 접속되는 것이 용이할 수 있다.
상부컵과 하부컵은 주지의 클램프 결합, 볼트-넛트 결합, 퀵 커플링 결합 또는 그들 사이에 링 형상 가스켓을 제공하는 나사결합으로 접속될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 발명자는, 8 인치 이상의 대구경을 갖는 웨이퍼상에 얇은 두께를 갖는 레지스트막을 도포하려고 하는 경우, 막두께 및 막품질의 면내 균일성이 악화되는 원인을 조사한 결과, 다음을 발견하였다.
(1) 웨이퍼가 4300 rpm 이상의 고속으로 회전되는 경우, 웨이퍼상의 레지스트의 유동 및 확산이 도포장치 컵내의 공기 흐름에 의해 영향을 받아 레지스트의 원활한 유동 및 확산이 저해된다. 즉, 웨이퍼의 주변부에서의 선속도가 극히 빠르게 된다. 그 결과, 웨이퍼 주변부와 공기의 마찰에 의해 도포장치 컵내의 공기가 기류 또는 와류(vortex) 로 된다. 이와 같은 공기의 흐름 및 공기와의 마찰저항에 의해, 웨이퍼상에서의 레지스트의 원활한 유동 및 확산이 저해되어 커다란 도포 불균일 및 막두께 불균일이 발생된다.
(2) 40 cp 이하의 낮은 점도를 갖는 레지스트의 두께는, 레지스트의 적하 직후의 단시간 동안의 웨이퍼의 회전속도, 즉, 레지스트 적하 후 3.0 초 내지 5.0 초내의 회전속도에 크게 의존하며, 레지스트 적하 직후의 회전속도가 레지스트막의 두께를 규정한다. 결과적으로, 소정 두께의 레지스트막이 레지스트 적하 직후 단시간동안, 즉 1.0 초 내지 5.0 초 동안, 소정 두께의 레지스트막을 규정하는 소정의 회전속도로 웨이퍼를 회전시킴으로써 얻어질 수 있다.
반면, 도포 불균일의 발생 및 레지스트막의 두께의 불균일을 억제하기 위해, 공기흐름 또는 공기저항이 레지스트의 유동 및 확산에 적은 영향을 주는 회전속도, 예를 들어, 4000 rpm 이하의 회전속도로 10 초 이상 웨이퍼가 계속 회전되어도, 5500 Å 이하의 두께를 갖는 얇은 레지스트막을 얻을 수 없다.
(3) 레지스트 적하 후 막두께를 규정하는 소정의 회전속도로 웨이퍼가 회전되고, 다음으로 상기 소정의 회전속도보다 낮은 회전속도로 웨이퍼가 회전됨으로써, 막두께 및 막품질의 면내 균일성이 유지될 수 있다.
이상을 기반으로, 본 발명의 발명자는 실험을 거듭하여 이하에 설명되는 발명을 완성했다.
레지스트막의 도포방법의 실시예
본 발명에 따라 웨이퍼상에 레지스트막을 도포하는 방법을 구체화하는 일 실시예가 주어진다.
본 발명에 따른 웨이퍼상에 레지스트막을 도포하는 방법은, 웨이퍼상에 레지스트막을 도포하는 상술된 종래의 레지스트 도포장치 (10) 를 사용하고 40 cp 이하의 점도를 갖는 유기 레지스트막을 사용함으로써 스핀 도포법으로 8 인치 웨이퍼상에 5000 Å 의 두께를 갖는 레지스트막을 도포하는 방법이다.
먼저, 제 1 단계에서, 소정량의 레지스트가 500 rpm 내지 1200 rpm 의 회전속도로 웨이퍼를 회전시키면서 웨이퍼상에 적하되고(도 5 에서 제 1 단계), 다음으로 웨이퍼의 전면에 레지스트를 확산시키는 시점에서 레지스트의 적하가 중지된다.
다음으로, 회전속도를 상승시킴으로써 제 1 단계에서 제 2 단계로 진행한다. 그러면, 웨이퍼는 4300 rpm 내지 6000 rpm 의 회전속도로 1 초 내지 5 초동안 회전된다(도 5 에서 제 2 단계). 부수적으로, 제 2 단계의 시간으로서 규정된 1 초 이상 5 초 이하의 시간은 제 1 단계에서 제 2 단계로의 이행시간을 포함한다.
회전속도를 낮춤으로써 제 2 단계에서 제 3 단계로 진행한다. 그러면, 웨이퍼는 3800 rpm 내지 4200 rpm 의 회전속도로 15 초 이상 회전된다(도 5 에서 제 3 단계).
다음으로, 제 4 단계에서, 웨이퍼의 표면 에지 및 이면 에지가 1000 rpm 내지 1500 rpm 의 회전속도로 웨이퍼가 회전되면서 세정된다(도 5 에서 제 4 단계).
레지스트막을 도포하는 실험이 상기 실시예의 상술된 예와 기본적으로 동일한 조건하에서 실시되어 본 발명의 방법이 평가된다. 도 5 는 본 실험에서 각 단계에서의 타임 스케쥴을 나타내는 그래프이다.
본 실험에서는, 웨이퍼상에 레지스트막을 도포하는 상술된 레지스트 도포장치 (10) 가 사용되고, Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. 에서 제조된 (10 cp 의 점도를 갖는) 레지스트가 8 인치 웨이퍼상에 레지스트막을 도포하기 위해 레지스트로서 사용된다.
먼저, 제 1 단계에서, 소정량의 레지스트가, 도 1 에 도시된 레지스트막을 웨이퍼상에 도포하는 레지스트 도포장치 (10) 의 웨이퍼 유지 스테이지 (12) 상에 웨이퍼가 유지된 채로 도 5 에 도시된 바와 같이 13 초 이내에 웨이퍼상에 적하되며, 웨이퍼는 1000 rpm 의 회전속도로 회전되고 그 결과 레지스트가 웨이퍼의 전면상에 확산된다.
결과적으로, 레지스트의 적하 개시 후 13 초 후, 레지스트의 적하가 중지된다. 제 2 단계로서, 웨이퍼의 회전속도가 2 초내에 5670 rpm 까지 상승되고, 5670 rpm 의 회전속도가 1 초동안 유지된다.
결과적으로, 프로세스가 제 3 단계로 진행되고, 웨이퍼의 회전속도는 4000 rpm 까지 하강된다. 그 다음에, 회전속도가 18 초동안 유지된다.
제 4 단계에서, 웨이퍼의 회전속도는 0.5 초 동안 1200 rpm 까지 하강되고, 웨이퍼의 이면 에지와 표면 에지가 20 초 동안 세정된다.
그 다음으로, 도포된 포토레지스트막이 베이크된다. 그리고, 포토레지스트막의 두께가 측정된다. 측정된 두께가 도 6 에 도시되어 있다.
도 6 에서 알 수 있듯이, 웨이퍼의 중심부와 주변부 사이의 막두께는 40 Å 이었다.
본 실시예에서는, 종래의 레지스트 도포장치가 웨이퍼상에 레지스트막을 도포하는데 사용되는 일례가 설명된다. 본 발명의 레지스트 도포장치가 사용되어 웨이퍼의 주변부에서 레지스트막의 도포의 불균일의 발생을 확실하게 방지하는 것이 바람직하고, 막두께의 면내 균일성 및 막품질이 더욱 향상될 수 있다.
레지스트막을 도포하는 레지스트 도포장치의 실시예
본 실시예는 본 발명에 따른 레지스트막을 도포하는 장치의 일례이다. 도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 레지스트막을 도포하는 장치의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다. 도 8 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상부컵과 하부컵을 접속하는 접속방법을 나타내는 단면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 레지스트막을 도포하는 레지스트 도포장치 (40) 는 감압장치에 접속되어 있는 밀폐식 도포장치 컵 (42) 을 구비한다.
도포장치 컵 (42) 은 상부컵 (44) 과 하부컵 (46) 의 2 부분으로 분할된다. 상부컵 (44) 과 하부컵 (46) 양쪽은 접속부상에 플랜지를 각각 갖는다. 상부컵 (44) 과 하부컵 (46) 양쪽은 주지의 퀵 스타일 볼트와 너트 결합 (48) 에 의해 그들 사이에 링형상 가스켓 (50) 을 삽입하여 플랜지를 상호 접속시킴으로써 서로 접속된다. 상부컵 (44) 와 하부컵 (46) 은 볼트와 너트 결합 (48) 을 분리함으로써 분리된다. 부가적으로, 도 8 에 도시된 바와 같이, 주지의 구조를 갖는 클램프 (49) 에 의한 클램프 결합이 볼트 너트 결합 (48) 대신 사용될 수 있다.
레지스트 공급 노즐 (14) 과 제 2 세정 노즐 (28) 이 가요성 튜브 (52 와 54) 를 통해 상부컵 (44) 에 각각 접속되어 있고, 상부컵 (44) 을 관통하여, 웨이퍼 (W) 상의 적절한 부분을 마주하고 있다.
게다가, 도포장치 컵 (42) 은 하부컵 (46) 의 저부에 설치된 흡수 포트 (56) 을 통해 진공펌프가 부착된 감압장치(도시되지 않음)에 접속되어 있다. 웨이퍼상에 레지스트막을 도포하는 프로세스에서, 도포장치 컵 (42) 의 내부는 감압상태로 유지된다.
상술된 구조를 제외하고, 본 발명의 실시예에 따른 레지스트막을 도포하는 레지스트 도포장치 (40) 는 상술된 종래의 레지스트 도포장치와 동일한 구조를 갖는다.
본 발명에 따른 레지스트막을 도포하는 레지스트 도포장치 (40) 에서, 도포장치 컵 (42) 은 밀폐식이고, 도포장치 컵내의 공기 및 레지스트 용제가 흡수되어 기체밀도가 희박해지고 기류의 영향 및 기체 저항이 저감된다.
그 결과, 레지스트막을 도포하는 종래의 방법에 따라 웨이퍼상에 레지스트막을 도포하는 경우에, 웨이퍼의 주변부에서 레지스트막의 도포의 불균일 발생이 크게 감소될 수 있다.
부수적으로, 웨이퍼의 주변부상의 레지스트막의 도포의 불균일의 발생이 크게 억제될 수 있고, 막두께의 면내 균일성 및 막품질이, 본 발명의 실시예에 따라 레지스트막을 도포하는 레지스트 도포장치 (40) 를 사용함으로써 본 발명에 따라 레지스트막을 도포하는 방법에 의해 웨이퍼상에 레지스트막을 도포함으로써 더욱 향상될 수 있다.
본 발명의 레지스트 도포장치에 따르면, 도포장치 컵은 밀폐식으로 상기 도포장치 컵내의 압력을 감압하는 감압장치에 접속되고 그 결과 공기흐름 및 공기저항의 영향이 저감될 수 있고 그럼으로써 웨이퍼의 주변부에서 레지스트막의 도포의 불균일 발생이 방지될 수 있고, 동시에 막두께 및 막품질의 면내 균일성이 유지될 수 있다.

Claims (10)

  1. 웨이퍼의 표면에 수직한 축선 둘레로 상기 웨이퍼를 회전시킴으로써 상기 웨이퍼상에 레지스트를 도포하는 스핀 도포법에 의해 8 인치 이상의 대구경을 갖는 웨이퍼상에 5500 Å 이하의 두께를 갖는 레지스트막이 도포되는, 레지스트막을 도포하는 도포방법으로서,
    상기 웨이퍼를 500 rpm 내지 1200 rpm 의 회전속도로 회전시키면서 소정량의 레지스트를 적하하며 상기 웨이퍼의 전면상에 상기 레지스트를 확산시키는 시점에서 상기 레지스트의 적하를 중지시키는 제 1 단계;
    상기 웨이퍼의 회전속도를 제 1 단계에서의 회전속도로부터 상기 레지스트막의 막두께를 규정하는 웨이퍼의 소정의 회전속도와 상기 레지스트막의 상기 두께와의 상관관계로부터 결정되는 상기 웨이퍼의 상기 소정의 회전속도까지 상승시키고 상기 웨이퍼를 1 초 이상 5 초 이내 동안 상기 소정의 회전속도로 회전시키는 제 2 단계; 및
    상기 회전속도를 제 2 단계에서의 상기 회전속도로부터 하강시켜 상기 웨이퍼를 15 초 이상 동안 제 2 단계에서의 상기 웨이퍼의 상기 소정의 회전속도보다 낮은 회전속도로 회전시키는 제 3 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 레지스트막의 도포방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 단계의 기간으로서 규정된 1 초 내지 5 초의 시간은 상기 제 1 단계에서 상기 제 2 단계로 이행하는 시간을 포함하는 것을 특징으로 하는 레지스트막의 도포방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 40 cp 이하의 점도를 갖는 유기성 레지스트가 사용되고, 상기 제 2 단계에서의 상기 소정의 회전속도는 4300 rpm 내지 6000 rpm 인 것을 특징으로 하는 레지스트막의 도포방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 웨이퍼는 상기 제 3 단계에서 3800 rpm 과 4200 rpm 사이 범위의 회전속도로 회전되는 것을 특징으로 하는 레지스트막의 도포방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 단계후에, 상기 웨이퍼를 상기 제 3 단계에서의 상기 회전속도 보다 낮은 회전속도로 회전시키면서 상기 웨이퍼의 표면 에지 및 이면 에지를 세정하는 제 4 단계가 제공되는 것을 특징으로 하는 레지스트막의 도포방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제 1 단계에 요구되는 시간과 제 4 단계에 요구되는 시간으로서, 각각, 10 초 이상 15 초 이하의 시간 및 10 초 이상 20 초 이하의 시간이 설정되고, 상기 제 1 단계에서 상기 제 4 단계까지의 시퀀스가 프로그램되고, 상기 레제스트막을 도포하는 프로세스가 상기 프로그램에 따라 자동적으로 실시되는 것을 특징으로 하는 레지스트막의 도포방법.
  7. 스핀 도포법에 의해 웨이퍼상에 레지스트막을 도포하는 레지스트 도포장치로서,
    상기 웨이퍼를 상기 웨이퍼 표면이 상방으로 향하게 한 채로 유지하면서 상기 웨이퍼에 수직한 축선 둘레로 상기 웨이퍼를 회전시키는 웨이퍼 유지 테이블;
    상기 웨이퍼 유지 테이블상에 유지된 상기 웨이퍼상에 레지스트를 공급하는 레지스트 공급노즐;
    상기 웨이퍼 유지테이블 및 상기 레지스트 공급노즐을 둘러싸는 밀폐식 도포장치 컵; 및
    상기 도포장치 컵내의 압력을 감압하는 감압장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 레지스트 도포장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 웨이퍼의 이면 에지를 세정하는 이면 세정노즐 및 상기 웨이퍼의 표면 에지를 세정하는 표면 세정노즐을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 레지스트 도포장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 도포장치 컵은 상부컵과 하부컵의 2 개의 부분으로 분할되고, 상기 상부컵과 상기 하부컵은 상호 접속되어 있지만 분리가능한 것을 특징으로 하는 레지스트 도포장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 레지스트 공급노즐 및 상기 표면 세정노즐은 가요성 파이프를 통해 상기 상부컵에 접속되고, 상기 상부컵을 관통하며, 상기 이면 세정노즐은 상기 하부컵을 관통하고 상기 웨이퍼의 상기 이면의 적절한 부분과 마주하는 것을 특징으로 하는 레지스트 도포장치.
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