KR20010013886A

KR20010013886A - 고효율 포토레지스트 코팅

Info

Publication number: KR20010013886A
Application number: KR1019997011908A
Authority: KR
Inventors: 천중훈; 더크센제임스; 한상준
Original assignee: 자밀라 제트. 허벡; 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지
Priority date: 1997-06-16
Filing date: 1998-06-10
Publication date: 2001-02-26
Also published as: EP0988116A4; US6191053B1; JP4040697B2; US20010001746A1; KR100518381B1; JP2006352144A; EP0988116A1; JP2002504269A; WO1998057757A1; AU7957498A

Abstract

웨이퍼(50)의 상면전체를 덮는 나선 패턴 (202)으로 포토레지스트의 리본을 밀어냄으로써, 유기 포토레지스트 폴리머로 반도체 기판(50)을 코팅하는 개선된 방법 및 장치가 제공된다. 본 발명은 보다 균일한 포토레지스트 층을 제공하며, 값비싼 포토레스트트 용액을 사용하는 현재의 방법보다 높은 효율을 갖는다. 웨이퍼(50)가 척(114)상에 장착된다. 압출 헤드(30)가 웨이퍼(50)의 외곽에지에 인접하게 그리고 웨이퍼(50)의 상면위에 위치되고, 압출 슬롯 (39)이 웨이퍼(50)의 중앙쪽으로 방사적으로 정렬되어 포토레지스트가 압출 슬롯(39)바깥으로 밀어내진다. 웨이퍼(50)의 회전비율 및 압출 헤드(30)의 방사 속도는 회전하는 웨이퍼(50)에 관하여 압출 헤드(30)의 접선 속도가 일정해지도록 제어된다.

Description

고효율 포토레지스트 코팅{HIGH EFFICIENCY PHOTORESIST COATING}

집적회로 제조는 마스크 상의 기하학적인 형태를 반도체 웨이퍼 표면에 전달하는 것을 포함한다. 그에 따라, 이 기하학적인 형태에 대응하거나, 또는 기하학적인 형태들 사이의 영역에 대응하여 반도체 웨이퍼가 에칭된다. 마스크 상의 형태를 반도체 웨이퍼로 전달하는 것은 통상적으로 리소그래피(lithographic) 프로세스를 포함한다. 이것은 프리폴리머(pre-polymer)액의 용액을 반도체 웨이퍼에 인가하는 단계를 포함하고, 상기 프리폴리머는 예컨대 자외선 빛, 전자빔, x-레이, 또는 이온빔에 노출될 시 반응하는 방사 감광 폴리머를 형성하도록 선택된다. 프리폴리머액의 용매는 증발작용에 의해 제거되고, 그다음 결과적인 폴리머 막이 구워진다. 막은 요구되는 기하학적인 패턴을 지지하는 포토마스크(photomask)를 통해 방사, 예컨대 자원선 빛에 노출된다. 감광성 재료 내의 이미지들은 웨이퍼를 성장액에 잠궈서 성장된다. 노출된 또는 노출되지 않은 영역들은 방사 감광 재료 성질에 따라 성장 프로세스에서 제거된다. 그이후에, 웨이퍼는 방사 감광 재료에 의해 보호되지 않은 영역들을 에칭하는 에칭 환경에 놓인다. 에칭 프로세스에 대한 그들의 저항 때문에, 방사 감광 재료는 포토레지스트로서 공지됐고, 그리고 용어 포토레지스트는 이후에 방사 감광 폴리머 및 그들의 프리폴리머를 나타내는데 이용된다.

요구되는 포토레지스트 막의 두께는 원하는 해상도, 결점 보호력, 및 단계 범위(step coverage)에 의존한다. 막이 두꺼우면 점착력이 좋아지고, 반응 이온 부식에 대한 보호력이 커져 결점 보호력이 향상된다. 그러나, 막이 두꺼우면 또한 막이 장시간 노출 및 성장되어야 하므로 해상도가 낮아질 수 있다. 현행 반도체 제조 공정에 사용되는 포토레지스트 막 두께는 전형적으로 0.5 내지 4 μm 이다.

포토레지스트 층 두께의 균일성은 집적회로 제조시 중요한 기준이다. 방사가 마스크를 통해 코팅부에 포커싱될 때, 코팅부 두께의 변화는 표면 위에 0.25 μm 의 선폭에 가깝고 그리고 그보다 작은 선폭 치수를 갖는 향상된 회로 선폭을 위해 기하학적인 패턴을 반도체 웨이퍼 상에 만족스럽게 재생산하는데 필요한 샤프니스(sharpnes)를 얻는데 요구되는 웨이퍼 전체 표면에 대한 정밀한 포커싱을 저해한다. 포토레지스트 막 두께의 균일성은 마스크 패턴을 포토레지스트에 잘 전달하는데 요구된다. 균일성은 웨이퍼 표면을 따라 일정한 노출 레벨을 유지하는데 중요하다. 비균일성은 광학 스텝퍼(stepper)가 포토레지스트 막 밑의 얼라인먼트(alignment) 마스크를 감지하려 할 시 위치 오버레이(overlay) 에러를 야기한다. 비균일성은 또한 산화물 위에 증착된 포토레지스트의 반사능을 변화시킨다.

마이크로 전자장치의 작은 임계 치수는 포토레지스트 코팅 두께가 통상적으로 10Å(3σ) 내로 균일할 것을 요구한다. 이 임계 치수가 보다 감소함에 따라, 보다 좋은 균일성이 요구될 것이다.

포토레지스트 프리폴리머액의 높은 비용이 기판 코팅에 요구되는 폴리머액의 양을 최소화하는 코팅 프로세스에 대한 효율성 개선 방법을 발명하게 한다.

웨이퍼를 코팅하는 동안 이용됐거나 또는 제안된 방법들은 딥(dip) 코팅, 메니스커스(meniscus) 코팅, 스프레이 코팅, 패치(patch) 코팅, 버블(bubble) 코팅, 화학 증기 증착, 및 스핀 코팅을 포함한다. 이들 방법들 중 소수만이 반도체 생산 동안 요구된 두께와 균일성을 갖는 포토레지스트 막을 제공한다. 이들 방법들 중에서, 단지 스핀 코팅만이 칩 제조업자들의 요구를 충족시키기에 충분히 빠른 생산 속도를 갖는다. 그러나 스핀 코팅의 한가지 중요한 결점은 웨이퍼 표면에 인가된 포토레지스트의 90% 또는 그 이상의 많은 양을 낭비할 수 있다는 점이다.

수억 달러의 비용에 해당하는 약 백만 갤론의 포토레지스트가 해마다 소모된다. 반도체 장치들의 임계 치수가 보다 작아짐에 따라, 새로운 근자외선 포토레지스트가 이용될 것이다. 이들 새로운 포토레지스트들은 현재 이용되고 있는 i 라인 포토레지스트 비용에 비해 5배 이상 소요될 수 있다. 따라서, 스핀 코팅 속도와 비교할 수 있는 속도로 균일하고 결함이 없는 코팅을 제공하면서 포토레지스트를 보다 덜 낭비하는 새로운 코팅 방법이 요구된다.

발명의 목적 및 요약

본 발명의 목적은 웨이퍼 전체 표면에 걸쳐 보다 큰 코팅 균일성을 제공하는 개선된 웨이퍼 코팅 프로세스 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 포토레지스트를 덜 낭비하고 그리고 보다 효율적으로 이용하면서 코팅 균일성을 제공하는 개선된 웨이퍼 코팅 프로세스 및 장치를 제공하는 것이다.

제1 양상에서, 본 발명은 포토레지스트 코팅을 원형 반도체 웨이퍼에 적용하는 방법을 제공하고, 상기 웨이퍼는 상측 표면, 중심, 및 외곽 에지를 가지며, 상기 방법은 외 측면과 내 측면에 의해 제한된 폭을 갖는 포토레지스트 리본을 압출시키는 단계를 구비하고, 상기 리본은 웨이퍼의 전체 상부 표면을 커버하는 나선형 패턴으로 압출된다.

제2 양상에서, 본 발명은 포토레지스트 코팅을 원형 반도체 웨이퍼에 적용하는 방법을 제공하고, 상기 웨이퍼는 상측 표면, 중심, 및 외곽 에지를 가지며, 상기 방법은 웨이퍼를 척크(chuck) 상에 장착하는 단계를 구비하며, 상기 웨이퍼의 상측 표면은 수평으로 정렬되고 그리고 새 환경에 맞게 수정되고; 압출 헤드를 웨이퍼의 외곽 에지에 인접하게 그리고 웨이퍼의 상측 표면 위에 위치시키는 단계를 구비하며, 상기 압출 헤드는 포토레지스트를 압출 슬롯(slot) 밖으로 압출하도록 구성되며, 상기 압출 슬롯은 제1 단부 및 제2 단부에 의해 제한된 길이를 가지며, 상기 압출 헤드는 웨이퍼에 관해 방사상으로 정렬되며, 압출 슬롯의 제1 단부는 웨이퍼의 외곽 에지에 인접하여 위치하고, 그리고 압출 슬롯의 제2 슬롯은 웨이퍼의 외곽 에지 바깥에 위치하고; 웨이퍼를 자신의 중심에 대하여 회전시키는 단계를 구비하고; 압출 슬롯으로부터 포토레지스트 리본을 압출하는 단계를 구비하며, 상기 리본은 외 측면 및 내 측면에 의해 제한된 폭을 가지며, 상기 리본의 폭은 슬롯의 길이와 거의 같고; 그리고 압출 슬롯으로부터 포토레지스트를 압출하고, 그리고 웨이퍼에 관해 방사상으로 정렬된 압출 슬롯을 유지하면서, 포토레지스트가 웨이퍼의 전체 상측 표면을 커버할 때까지 웨이퍼의 외곽 에지로부터 웨이퍼의 중심으로 방사상으로 내부로 향하도록 압출 헤드를 움직이는 단계를 구비한다.

제3 양상에서, 본 발명은 포토레지스트 코팅을 원형 반도체 웨이퍼에 적용하는 방법을 제공하며, 상기 웨이퍼는 상측 표면, 중심, 직경, 및 외곽 에지를 가지며, 상기 방법은 웨이퍼를 척크상에 장착하는 단계를 구비하고; 압출 헤드를 웨이퍼의 중심에 그리고 웨이퍼의 상측 표면 위에 위치시키는 단계를 구비하며, 상기 압출 헤드는 포토레지스트를 압출 슬롯 밖으로 압출하도록 구성되며, 상기 압출 슬롯은 제1 단부 및 제2 단부에 의해 재한된 길이를 가지며, 상기 압출 헤드는 웨이퍼에 관해 방사상으로 정렬된 압출 슬롯과 함께 위치하며, 상기 압출 슬롯의 제2 단부는 웨이퍼의 중심에 위치하고 그리고 상기 압출 슬롯의 제1 단부는 웨이퍼의 중심과 웨이퍼의 외곽 에지 사이에 위치하고; 웨이퍼를 자신의 중심에 대해 회전시키는 단계를 구비하고; 압출 슬롯으로부터 포토레지스트의 리본을 압출하는 단계를 구비하며, 상기 리본은 슬롯의 길이와 거의 같은 폭을 갖고; 압출 슬롯으로부터 포토레지스트를 압출하고, 그리고 웨이퍼에 관해 방사상으로 정렬된 압출 슬롯을 유지하면서, 압출 슬롯의 제2 단부이 웨이퍼의 외곽 에지에 도달할 때까지 웨이퍼의 외곽 에지로 방사상으로 향하도록 압출 헤드를 이동시키는 단계를 구비한다.

제4 양상에서, 본 발명은 포토레지스트의 코팅을 원형 반도체 웨이퍼에 적용하는 장치를 제공하며, 상기 웨이퍼는 상측 표면, 중심, 직경, 및 외곽 에지를 가지며, 상기 장치는 웨이퍼의 상측 표면이 수평으로 정렬되고 그리고 새 환경에 맞게 수정되는 웨이퍼를 장착하는 수단을 구비하고; 웨이퍼의 외곽 에지에 인접하고 그리고 웨이퍼의 상측 표면 위에 위치한 압출 헤드를 구비하며, 상기 압출 헤드는 포토레지스트를 압출 슬롯 바깥으로 압출하도록 구성되며, 상기 압출 슬롯은 제1 단부 및 제2 단부에 의해 제한된 길이를 가지며, 상기 압출 헤드는 웨이퍼에 관해 방사상으로 정렬된 압출 슬롯과 함께 위지하며, 상기 압출 슬롯의 제1 단부는 웨이퍼의 외곽 에지에 인접하여 위치하며, 그리고 상기 압출 슬롯의 제2 단부는 웨이퍼의 외곽 에지 바깥에 위치하고; 웨이퍼를 자신의 중심에 대해 회전시키는 수단을 구비하고; 포토레지스트 리본을 압출 슬롯으로부터 압출하는 수단을 구비하며, 상기 리본은 슬롯의 길이와 거의 같은 폭을 갖고; 포토레지스트를 압출 슬롯으로부터 압출하고, 그리고 웨이퍼에 관해 방사상으로 정렬된 압출 슬롯을 유지하면서, 포토레지스트가 웨이퍼의 전체 상측 표면을 커버할 때까지 웨이퍼의 중심으로 방사상으로 내부로 향하도록 압출 헤드를 이동시키는 수단을 구비한다.

본 발명은 반도체 기판에 유기 포토레지스트 폴리머(organic photoresist polymers)를 코팅하기 위한 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 보다 균일한 포토레지스트 층을 제공할 수 있고 그리고 값비싼 포토레지스트 용액을 이용하는 현행의 방법에 비해 훨씬 효율적인 반도체 기판을 코팅할 수 있는 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다.

도1은 스핀 코팅 프로세스에서 포토레지스트를 웨이퍼 표면에 분배하는데 사용되는 정적 분배 방법을 예시한다.

도2는 스핀 코팅 프로세스에서 포토레지스트를 웨이퍼 표면에 분배하는데 사용되는 순방향 방사 동적 분배 방법을 예시한다.

도3은 스핀 코팅 프로세스에서 포토레지스트를 웨이퍼 표면에 분배하는데 사용되는 역방향 방사 동적 분배 방법을 예시한다.

도4는 본 발명의 압출 헤드의 측면도에 대한 어셈블리(assembly) 도면이다.

도5는 본 발명의 압출 헤드의 정면 플레이트(plate)에 대한 정면도다.

도6은 본 발명의 압출 헤드의 후면 플레이트에 대한 정면도다.

도7은 본 발명의 압출 헤드의 쐐기에 대한 정면도다.

도8은 후면 플레이트에 대항하는 쐐기의 정면도다.

도9는 본 발명의 어셈블된 압출 헤드에 대한 횡단면도다.

도10은 본 발명의 어셈블된 압출 헤드에 대한 사시도다.

도11은 압출 헤드의 립(lips) 밑에서 움직이는 기판을 갖는 압출 헤드의 립에 대한 횡단면도다.

도12,13,14는 각각 본 발명의 압출 스핀 코팅 어셈블리의 정면도, 상부도 및 배면도다.

도15는 본 발명의 압출 스핀 코팅 어셈블리에서 제어 시스템의 실시예에 대한 블록다이어그램이다.

도16,17,18,19는 본 발명의 압출 스핀 코팅 프로세스의 여러 단계 동안 압출 스핀 코팅 어셈블리에 대한 구조를 예시한다.

도20은 본 발명을 따르는 압출 스핀 코팅 동작의 특정 매개변수들을 예시하는 도다.

도21은 본 발명을 따르는 압출 스핀 코팅 나선형 패턴을 예시한다.

도1,2,3은 스핀 코팅 프로세스에서 포토레지스트를 웨이퍼 표면상에 분배하는데 현재 사용되는 3가지의 중요한 방법들을 보여준다. 도1에 묘사된 방법은 "정적 분배"로 불린다. 정적 분배에서, 포토레지스트는 포토레지스트(12)의 원형 웅덩이를 제공하는 고정 웨이퍼(10)의 중심으로 직접 분배된다. 대안으로, 웨이퍼(10)의 전체 표면이 포토레지스트로 가득찰 수 있다. 종종, 웨이퍼(10)는 포토레지스트(12)를 웨이퍼(10) 표면 위에 뿌리기 시작하는 정적 분배 후에 느리게 회전된다.

도2,3에 예시된 방법들은 "동적 분배"로 불리는데, 이것은 포토레지스트(14,16)가 분배되는 동안 웨이퍼(10)가 느리게 회전하기 때문이다. 도2에 예시된 순방향 방사 분배 동안, 분배 노즐(nozzle)(20)은 초기에 웨이퍼(10)의 중심에 위치하고 그리고 포토레지스트(14)가 증착됨에 따라 방사상으로 바깥방향으로 움직인다. 도3에 예시된 역방향 방사 분배 동안, 분배 노즐은 웨이퍼의 외곽 에지에서 시작하여 방사상으로 내부로 움직인다. 도2,3에서, 분배 노즐(20)은 포토레지스트를 느리게 회전하는 웨이퍼(10) 상에 증착한 후의 이동 단부에서 예시된다. 순방향 및 역방향 방사 분배는 포토레지스트의 나선형 패턴(14,16)을 제공한다. 나선형(14,16) 기하학, 즉 나선형의 권선수 및 나선을 따라 단위 길이당 포토레지스트 체적은 웨이퍼(10)의 각회전, 웨이퍼(10)에 관한 노즐(20)의 방사상 속도, 및 분배 동안 용량 흐름에 의해 결정된다. 동적 분배는 포토레지스트를 덜 이용하지만, 그러나 정적 분배는 보다 균일한 막을 제공한다.

포토레지스트가 웨이퍼상에 증착된 후에, 웨이퍼는 포토레지스트를 웨이퍼 에지를 향해 뿌리는 원심력을 생성하도록 가속된다. 웨이퍼는 최종 고속도의 스핀으로 가속되기 전에 수 초 동안 중간 속도로 회전될 것이다. 포토레지스트의 부피가 웨이퍼의 에지에 도달할 시, 대부분의 포토레지스트는 많은 작은 물방울들로 떨어져 나간다. 가속도가 최종 막 두께에 영향을 미치지 않지만, 보다 높은 가속도는 보다 균일한 막을 제공하는 경향이 있음이 도시된다.

웨이퍼가 최종 고속도로 회전하는 경우, 웨이퍼는 포토레지스트가 바라는 두께에 도달하도록 계속해서 회전하다. 포토레지스트는 중심이 같은 파 형태로 바깥으로 흘러나가 웨이퍼로부터 떨어져나간다. 유사하게, 포토레지스트의 용매는 웨이퍼 표면 위의 높은 대류때문에 빨리 증발한다. 포토레지스트의 용매 일부가 감소함에 따라, 포토레지스트의 점착성은 점차적으로 증가하여, 상기 흐름이 중단될 때까지 포토레지스트에 대한 바깥쪽으로의 흐름을 감소시킨다. 이후의 포토레지스트가 얇아지는 것은 거의 전적으로 용매 증발로부터 온다. 용매가 대부분 증발될 시, 통상적으로 약 30초 후에, 회전이 정지되고, 그리고 웨이퍼는 포토레지스트로부터 잔류 용매를 증발시키기 위해서 높은 온도로 부드럽게 구워진다.

도1,2,3에 묘사된 분배 방법들 각각에서, 포토레지스트는 두꺼운 퍼들(puddle) 또는 리본으로 웨이퍼상에 분배되고, 그리고 웨이퍼를 덮기 위해서 포토레지스트를 뿌리고 그리고 포토레지스트를 얇은 층으로 감소시키기 위해서 소정 수단, 예컨대 느린 스핀에 의해 뿌려져야 한다. 본 발명의 방법에서, 포토레지스트는 웨이퍼 전체 표면 위에 얇은 균일한 층으로 적용된다. 이것은 느린 스핀 단계에 대한 필요성을 제거하고, 그리고 바라는 최종 두께와 균일성을 성취하기 위해서 웨이퍼상에 증착될 포토레지스트를 덜 요구한다.

본 발명의 방법은 포토레지스트의 얇은 리본을 웨이퍼의 전체 표면 위에 분배하기 위해서 압출 슬롯 코팅을 사용한다. 압출 슬롯 코팅은 프리미터(prt-metered) 코팅 방법류의 일부다. 압출 슬롯 코팅때문에, 코팅 두께는 포토레지스트 분배율에 의해 제어될 수 있으며, 효율성은 거의 100%일 수 있고, 그리고 두께의 균일성은 매우 좋다.

압출 슬롯 코팅에서, 포토레지스트는 좁을 슬롯을 통해 웨이퍼 위로 압출된다. 도4-11은 본 발명에서 이용될 압출 헤드(30)에 대한 실시예를 예시한다. 압출 헤드(30)는 압출 형판으로서 불릴 것이다. 도4는 스테인레스강 정면 플레이트(32)와 스테인레스강 후면 플레이트(33) 사이에 샌드위치된 스테인레스강의 U자형 쐐기(31)로 구성되는 압출 헤드(30)에 대한 측면 어셈블리도도를 보여준다. 도5,6,7은 가각 정면 플레이트(33), 후면 플레이트(33), 및 쐐기(31)에 대한 정면도를 보여준다. 도8은 후면 플레이트(33)에 대항하는 쐐기(31)에 대한 정면도를 보여준다. 도4를 참조하면, 정면 플레이트(32) 및 후면 플레이트(33)는 쐐기(31)와 압출을 위한 부드러운 표면을 갖는 좋은 봉합을 제공하기 위해서 쐐기(31)를 마주하는 그들 내부의 에지들상에서 연마 및 폴리싱(polishing)된다. 포토레지스트는 후면 플레이트(33) 상부의 포트(34)를 통해 압출 헤드(30)에 들어간다. 포트(34)는 포토레지스트를 튜브(35)를 통해 흐름 채널(36)로 보낸다(도4,6). 흐름 채널(36)은 쐐기(31)의 "U"(37) 개구만큼 넓다(도7,8).

도9는 도4에 예시된 압출 헤드(30)에 대한 단면도다. u자형 쐐기(31)에 의해 생성된 공간은 포토레지스트가 흐를 수 있는 정면 플레이트(32)와 후면 플레이트(33) 사이의 좁은 간격(38)을 남긴다. 압출 헤드(30)의 근저에서, 간격(38)은 정면 플레이트(32)와 후면 플레이트(33)의 내부 표면을 따라 연장되는 2개의 좁은 "립"들 사이에서 계속해서 아래로 향한다.

도10은 도4에 예시된 압출 헤드에 대한 사시도다. 간격(38)은 압출 헤드(30)의 압출 슬롯(39)을 형성하기 위해서 "U"(37)자형(도7,8) 쐐기(31)의 개구를 가로질러 연장된다.

도11은 압출 립들(41,42) 아래에서 움직이는 기판(50)을 갖는 압출 헤드(30)의 립들(41,42)에 대한 횡단면도다. 포토레지스트는 기판(50)의 상부 표면(51) 위에 있는 립들(41,42)의 밑바닥에서 슬롯(39) 밖으로 압출된다. 정면 플레이트(32)와 후면 플레이트(33) 사이의 간격(38) 폭은 d로 나타내어지며, 쐐기(31)의 두께와 같다(도4,9). 립들(41,42)과 기판(50) 간의 코팅 간격은 슬롯(39)으로부터 나오는 코팅 유동체의 비드(bead)(46)로 채워진다. 기판(50)이 코팅 간격을 일정하게 유지하면서 슬롯(39)과 수직으로 움직일 시, 유동체는 비드(46)로부터 추출되고 그리고 기판(50) 위에 얇은 막으로 남게된다. 압출된 막의 폭(W)(도19,20)은 압출 슬롯(39), 즉 "U"자형(37) 쐐기(31)의 개구의 길이와 거의 같다(도7,8). 압출된 막의 평균 두께(h)는 다음과 같다.

여기서 V는 코팅 속도이고, Q는 유동체 분배율이다. 코팅 비드(46)의 선두 및 끌리는 에지들의 메니스씨(menisci)(44,45)는 압출 헤드 립들(41,42)의 코너에 고정된다. 압출 헤드 립들(41,42)의 코너는 메니스키(44,45)를 고정시키기 위해서 대략 50μm보다 작은 곡률 반경을 갖아야한다. 코팅 비드(46)의 캐피러리(capillary), 점성, 및 입구 압력은 코팅 비드(48)의 안정성을 유지하기 위해서 외부 압력과 균형을 잡아야한다. 코팅 비드(46)의 선두 에지에서 약간의 빈곳은 보다 얇은 막 또는 보다 높은 코팅 속도로 코팅할 시 코팅 비드(46)를 안정화하는데 이용될 수 있다. 압출 헤드 립들(41,42)은 보통 길이가 같고(G₁=G₂) 그리고 압출 헤드(30)는 기판(50)에 수직이다. 그러나, 매우 얇은 코팅의 경우에, 립들중 하나를 다른 것보다 확장시키거나(G₁≠G₂) 또는 압출 헤드(30)를 기판(50)과의 수직각에서 조금 기울어지게 하는 것은 때때로 도움이 되므로, 기판(50)에 관해 코팅 슬롯(39)을 기울게한다.

압출 스핀 코팅 어셈블리(100)에 대한 설명은 도12,13,14를 참조할 것이고, 이 도면들은 본 발명을 따르는 압출 스핀 코팅 어셈블리(100)에 대한 정면도, 상부도 및 배면도를 각각 예시한다. 도12,13,14에 예시된 압출 스핀 코팅 어셈블리(100)의 부품들은 코팅 모듈(110) 및 위치 설정 시스템(130)을 포함한다. 도12,13,14에는 예시되지 않았지만, 그러나 도15를 참조하여 설명되는 제어 시스템(210)은 위치설정 제어기(220) 및 스피너(spinner) 제어기(280)를 포함한다.

코팅 모듈(110)은 수직 샤프터(112)에 접속된 스피너 서보모터 (미도시, 도 15에서 113으로 도시됨)를 포함하는 스피너 어셈블리(111)를 포함한다. 수직 샤프터(112)는 테플론 진공척(114)을 지지한다. 스피너 어셈블리(111)는 척 엘리베이터 서보모터(미도시, 도 15에서 115로 도시됨)를 이용하여 수직으로 이동될 수 있다. 척 엘리베이터 서보모터는 엘리베이터 모터 브레이크(미도시, 도 15에 135로 도시됨)를 구비한다. 스피너 어셈블리(111)를 최하 위치에 놓이도록 함으로써 척 (114)은 캐치 컵(116)(단면도 도시)에 의해 둘러싸여진다. 캐치 컵(116)은 개방된 윗면(117)을 갖는 원형 컵이다. 컵 월(118)의 상부(120)는 캐치 컵(116)내에 쓸모없는 포토레지스트를 용이하게 보유할 수 있도록 안쪽으로 기울어져 있다. 캐치 컵(116)은 세 가지의 목적을 갖는다. 캐치 컵(116)은 쓸모없는 포토레지스트를 캐치하여 액체 쓰레기 배출구(122)로 배출한다. 캐치 컵은 증발된 용제가 제거되는 배출 구멍(118)을 갖는다. 캐치 컵(116)은 교란(turbulence)을 피하기 위하여, 스피닝 워터를 통하여 공기의 흐름을 제어한다. 배출 구멍(118)과 쓰레기 배출구(122)는 캐치 컵(116)의 바닥(124)를 빠져나온다. 쓸모없는 포토레지스트와 배출된 증기들을 제거하기 위한 수단은 당업자들에게 널리 공지되어 있으므로 이에 대해서는 설명하지 않는다.

스피너 어셈블리(111)는 척(114) 상에서 웨이퍼들을 중앙에 두기 위한 8개의 테플론 핀들(138)과, 그리고 처리 전후에 느슨한 웨이퍼들을 지지하기 위한 3개의 수직 핀들(미도시)을 갖는다. 센터링 핀들(138)은 센터링 솔레노이드(미도시, 도 15에서 119로 도시됨)에 의해 제어된다. 코우터 모듈(110) 상의 센서들은 척(114)의 수직 홈 위치(미도시, 도 15에서 121로 도시됨)와, 진공 상태 (온/오프)(미도시, 도 15에서 123으로 도시)와, 그리고 센터링 핀 위치(미도시, 도 15에서 125로 도시됨)를 나타낸다. 코팅 모듈(110)의 이러한 특징들은 당업자들에게 널리 공지되어 있으므로 이에 대해서는 설명하지 않는다.

본 발명에 이용하기에 적당한 코우터 모듈(110)은 실리콘 밸리 그룹사에 의해 상업적으로 이용가능한 90SE 코우터 모듈이다. 90SE 코우터 모듈은 실리콘 밸리 그룹사에 의해서 또한 상업적으로 이용가능한 90SE 웨이퍼 처리 트랙의 한 구성요소이다.

위치 설정 시스템(130)은 코우터 모듈(110)의 윗쪽에 장착된 알루미늄 바닥판(132)에 의해 지지된다. 바닥판(132)은 코우터 모듈(110)의 윗쪽에 위치되는 센터 컷아웃(134)을 갖는다. 바닥판의 윗쪽에 장착된 제 1, 2 지지판들(134, 136)은 그 위에 2-축 위치 설정 시스템 (150)이 장착되는 크로스 지지부 (137)를 지지한다. 위치 설정 시스템(150)은 x-축 위치 테이블(152)과 z-축 위치 테이블(162)을 포함한다. x-축 위치 테이블(152)은 x-축 테이블 모터(154)와 x-축 테이블 베이스(156)를 포함한다. 마찬가지로, z-축 위치 테이블(162)은 z-축 테이블 모터(164)와 z-축 테이블 베이스(166)를 포함한다. z-축 위치 테이블(162)은 또한 z-축 브레이크(미도시, 도 15에서 133으로 도시됨)를 포함한다. z-축 위치 테이블(162)은 x-축 위치 테이블(152)의 캐리지(158) 상에 장착된다. x-축 위치 테이블(152)은 척(114) 상에 장착된 웨이퍼(50)의 표면(51)에 평행하게 수평 평면내에서 이동하며, z-축 위치 테이블(162)은 척(114) 상에 장착된 웨이퍼(50)의 표면(51)의 면에 직각이 되게 수직 방향으로 이동한다. 본 발명의 x-축 및 z-축 위치 테이블들(152, 162)에서 이용하기에 적당한 위치 설정 시스템들은 5-피치 볼 스크류들에 의해 구동되는 파커 대달 모션 테이블 (Parker Daedal Motion Table) 이다.

압출 헤드(30)가, z-축 위치 테이블(162) 상에 번갈아 장착된 알루미늄 압출 헤드 지지체(172)의 바닥에 장착된다. z-축 위치 테이블(162)은 압출 헤드(30)를 바닥판(132) 윗쪽의 위치로부터 바닥판(132)내의 센터 컷-아웃(134)을 통하여 아래로 척(114) 상의 웨이퍼(50)의 가까이까지 이동하기에 충분한 이동 범위를 갖는다.

광학 센서(174)가 압출 헤드 지지체(172) 상에 장착된다. 광학 센서(174)는 압출 헤드(30)와, 척(114)상에 장착된 웨이퍼(50)간의 갭을 측정하는 데에 이용된다. 본 발명의 실시예에서 이용하기에 적절한 센서는 필텍 RC140L 반사율 보상 광학 변위 센서이다. 광학 센서(174)는 웨이퍼(50)의 표면에 빛을 비추고, 반사된 빛을 측정한 다음, 측정된 빛의 강도에 비례하는 전압을 발생시킨다. 필텍 센서의 스폿(spot) 크기는 6㎜이며 DC로부터 100㎐까지의 대역폭을 갖는다. 필텍 센서의 전압-거리 곡선은 일반적으로 비선형적이지만, 센서-웨이퍼 거리가 예를 들어 5.51과 6.17㎜(0.217과 0.243인치) 사이일 때 선형 영역을 갖는다. 광학 센서(174)는 모든 측정치들이 광학 센서(174)의 선형 범위내에 있을 수 있도록 압출 헤드 지지체(172) 상에 위치된다.

포토레지스트의 흐름을 제어하기 위한 수단은 포토레지스트 펌프(미도시)와 포토레지스트 차단 밸브(129)를 포함한다. 이러한 장치들은 종래에 널리 공지되어 있으므로, 도 12, 13 또는 14에서는 완전하게 도시되지 않는다. 그러나, 압출 스핀 코팅 어셈블리(100)의 제어 시스템(210)에 대한 하기의 설명은 포토레지스트 펌프(미도시, 도 15에서 127로 도시됨)와 포토레지스트 차단 밸브(129)에 대한 언급을 포함한다.

도 15는 본 발명의 압출 스핀 코팅 어셈블리(100)를 제어하기에 적절한 제어 시스템(210)의 실시예를 예시하는 블록도이다. 제어 시스템(210)은 컴퓨터(212), 위치설정 제어기(220) 및 스피너 제어기(280)를 포함한다. 컴퓨터(212)는 직렬 인터페이스들(213, 214, 215)을 통하여 위치설정 제어기(220), 스피너 제어기(280) 및 포토레지스트 분배 펌프(127)로 프로그램들을 다운로드한다. 위치설정 제어기(220)는 포토레지스트의 흐름을 시작 및 정지시키고 포토레지스트 차단 값(129)을 제어하기 위하여 커맨드를 포토레지스트 분배 펌프(127)로 전송한다. 위치설정 제어기(220)는 또한 x-축 모터(154)에 의해 x-축 위치 테이블(152)의 위치와, z-축 모터(164)에 의해 z-축 위치 테이블(162)의 위치와, 그리고 척 엘리베이터 서보모터(115)의 위치를 제어한다. 위치설정 제어기(220)는 광학 센서(174)의 출력을 받아, 압출 헤드(30)와 웨이퍼(50) 간의 거리를 계산한 다음, 그 결과를 z-축 모터(164)에 의해 z-축 위치 테이블(162)를 제어하는 데에 이용한다.

제어 시스템(210)에 이용하기에 적당한 컴퓨터는 IBM-호환가능한 PC이다. 위치설정 제어기(220)로서 적절하게 이용가능한 것은 광학 ANI 아날로그 입력 PC 카드와 AUX 보드를 포함하는 파커 컴퓨모터(Parker Compumotor) AT6450 서보 제어기이다. 스피너 제어기(280)로서 적절하게 이용가능한 것은 Pacific Scientific SC 755이다. 컴퓨터(212), 위치설정 제어기(220) 및 스피너 제어기(280)가 도 15의 블록도에서는 개별적으로 도시되었지만, 파커 컴퓨모터 AT6450과 Pacific Scientific SC 755 제어기를 포함하는 실시예에서 컴퓨모터 AT6450은 PC의 머더보드내에 플러그로 접속된다. 본 발명은 또한 위치설정 제어기(220)와 스피너 제어기(280) 기능들이 단일 결합된 제어기에 의해 제공되는 실시예를 고려한다.

위치설정 제어기(220)는 위치설정 제어기 처리기와 몇 개의 입력들 및 출력들을 포함한다. 입력들 및 출력들은 14 비트의 아날로그/디지털 변환기와, 몇 개의 이산 디지털 입력들 및 출력들과, 그리고 서보모터 출력들을 포함한다(프로세서와 입력들 및 출력들은 당업자들에게 널리 공지되어 있으므로 이들에 대해 개별적으로 설명하지 않는다). 광학 센서(174)의 출력은 A/D 변환기 입력부(224)에 결합된다. 위치설정 제어기(220) 이산 디지털 입력들은 광학적으로 분리된 인터페이스들이며, 척 위치 홈 센서(121)에 결합되는 척 위치 홈 표시기 입력(242)과; 진공척(114)상의 진공 온/오프 센서(123)에 결합되는 진공 온/오프 상태 표시기 입력(244)와; 센터링 핀 위치 센서(125)에 결합되는 센터링 핀 입/출력 위치 표시기 입력(246)과; 그리고 조작자 수동 위치 스위치(126)에 결합되는 하나 또는 그 이상의 수동 위치 커맨드 입력들(248)을 포함한다.

위치설정 제어기(220) 출력들은 x-축 서보모터(154)에 결합되는 x-축 서보모터 출력(226)과; z-축 서보모터(164)에 결합되는 z-축 서보모터 출력(228)과; 그리고 엘리베이터 서보모터(115)에 결합되는 엘리베이터 모터 출력(230)을 포함한다.

위치설정 제어기(220) 이산 디지털 출력들은 포토레지스트 차단 밸브(129)에 결합되는 포토레지스트 밸브 온/오프 출력(254)과; 센터링 핀들(138)을 제어하는 센터링 솔레노이드(119)에 결합되는 센터링 솔레노이드 출력(256)과; 진공 솔레노이드(131)에 결합되는 진공 솔레노이드 출력(258)과; z-축 위치 테이블(162)에서 z-축 브레이크(133)에 결합되는 z-축 모터 브레이크 출력(260)과; 엘리베이터 모터 브레이크(135)에 결합되는 엘리베이터 모터 브레이크 출력(262)과; 포토레지스트 분배 펌프(127)에 결합되는 트리거 출력(264)과; 그리고 스피너 제어기(280)에 결합되는 로직 출력들(266)을 포함한다.

스피너 제어기(280)는 위치설정 제어기(220)로부터 수신된 신호들에 반응하여 코팅 및 스핀 주기를 제어한다. 스피너 제어기(280)는 스피너 제어기 프로세서, 서보모터 출력, 및 엔코더를 포함한다(프로세서 및 엔코더는 당업자에게 널리공지되어 있으므로 개별적으로 설명하지 않는다). 스피너 제어기(280)는 스피너 모터(113)에 결합되는 스피너 모터 출력(286)을 포함한다. 스피너 제어기(280)의 출력은 또한 위치설정 제어기에 결합되는 시뮬레이트된 엔코더 신호(288)를 포함한다. 시뮬레이트된 엔코더 신호(288)는 스피너 모터(113) 속도의 전자 기어링에 의해 위치설정 제어기(220)로 수행되는 압출 헤드(30)의 x-축 위치가 제어될 수 있게 한다.

압출 헤드(30)와 위치 테이블들(152, 162)은 코팅이 확실하게 이루어 질 수 있도록 척(114) 상에 장착된 웨이퍼(50)에 대하여 정렬되어야 한다. 이러한 정렬들이 요구된다. 이러한 정렬들은 도 12, 13 및 14를 참조로 설명될 것이다. 첫 번째 정렬은 압출 슬롯(39)이 척(114) 상에 장착된 웨이퍼(50)의 중앙을 통해 바로 통과하도록 압출 슬롯(39)의 경로를 조정한다. 이러한 정렬은 웨이퍼(50)의 중앙 영역을 완전하게 덮는 데에 필요하다. 압출 헤드(30)는 바닥판(132)을 통해 앞쪽 또는 뒷쪽으로 수직 지지판들(134,136)을 슬라이딩시킴으로써 웨이퍼(50)의 중앙에 걸쳐 위치된다. 수직 지지판들(134, 136)의 이동은 바닥판(132) 상에서의 가이드에 의해 강요된다. 각각의 수직 지지판들(134, 136)의 뒤에 있는 조정 볼트들은 수직 지지판들(134, 136)이 해당 위치에 고정되기 전에 수직 지지판들(134, 136)의 위치를 미세하게 튜닝할 수 있게 한다.

두 번째 정렬은 웨이퍼 표면(51)에 대해 x-축의 각을 조정한다. 이러한 정렬은 x-축 위치 테이블(152)이 위치를 변경함에 따라 웨이퍼(50)와 압출 헤드(30) 사이의 갭을 일정하게 유지한다. 웨이퍼 표면(51)에 대한 x-축의 각은 교차-지지체(137)의 한쪽 단부에서 제 1 피봇(179) 주위로 교차-지지체(138)를 회전함으로써 변경될 수 있다. 미세하고 굵은 조정 볼트들(184, 186)은 x-축과 각도 조정이 미세한 조정 볼트(184)의 조임당 1.64×10^-5radians의 웨이퍼 표면 (51) 간의 각도 조정을 가능케 한다. 웨이퍼 표면(51)에 대한 x-축의 각은 광학 센서(174)로 웨이 표면(51)을 가로질러 스캔함으로써 결정될 수 있다. 스캔하는 동안, 고정된 x-축에 의해 광학 센서(174) 출력의 측정치와 x-위치가 기록된다. 이들 데이터 쌍들의 선형 후퇴(regression)가 웨이퍼 표면(51)과 x-축 간의 각을 제공한다.

제 3 정렬은 x-축 및 웨이퍼 표면(51)과 평행할 때 까지 압출 헤드(30), 즉 압출 슬롯(39)의 바닥 에지를 조정한다. 이러한 정렬은 압출 헤드의 폭을 가로질러 일정한 갭을 유지하는 데에 중요하다. 압출 헤드(30)의 바닥 에지와 x-축 간의 각은 웨이퍼-압출기 병행 조정 볼트(176)에 의해 조정될 수 있다. 웨이퍼-압출기 병행 조정 볼트(176)는 압출 헤드 지지체(172)를 z-축 위치 테이블(162)의 베이스에서 웨이퍼-압출기 병행 조정 피봇(178)에 대해 피봇시킨다. x-축과 압출 헤드의 바닥 사이의 각은 선형의 가변 차동 트랜스(Linear Variable Differential Transfomer, 이하 LVDT라 명명함) 센서를 이용하여 측정될 수 있다. LVDT 센서는 수직으로 위를 가리키는 측정 팁을 가지고 웨이퍼 표면(51)에 고정된다. 다음으로, 압출 헤드(30)는 압출 헤드(30)의 립들(41, 42)이 LVTD 센서를 기준 위치로 이동시킬 때 까지 낮춰진다. x-축과 z-축 위치 테이블(152, 162) 위치들이 기록된 후, 이러한 절차는 압출 헤드 립들(41, 42)에 의해 몇 개의 다른 위치들에 대하여 반복된다. x-축에 대한 압출 헤드(30)의 기울기는 이들 데이터 쌍들의 선형 후퇴를 이용하여 결정된다.

광학 센서(174)는 두 단계의 과정으로 교정될 수도 있다. 먼저, 전압 오프셋(즉, 제로-갭 바이어스) 전압은 압출 헤드(30)와 웨이퍼 표면(51)의 사이에 위치되는 정밀도 쇄기를 이용하여 몇 개의 작은 갭 간격에서 광학 센서(174)의 출력 전압을 측정함으로써 결정된다. 갭 간격과 센서 전압 데이터의 선형의 후퇴 분석이 전압 오프셋(즉, 제로 갭에서의 센서 전압)을 계산하는 데에 이용된다. 두 번째로, 광학 센서(174)의 선형 범위에서의 센서 전압과 압출 슬롯(39)의 높이 관계는 선택된 증가량(예를 들어, 12.7㎛에 해당하는 10개의 엔코더 카운트) 만큼 압출 슬롯(39)을 올리고 각 위치에서 센서 전압을 기록함으로써 결정된다. 데이터 쌍들의 선형 후퇴는 센서 전압 대 압출 슬롯(39)의 z-축 위치 곡선의 기울기를 제공한다. 압출 헤드(30)는, 압출 헤드(30)와 웨이퍼 표면(51) 사이의 각으로부터 에러가 발생되지 않도록 광학 센서(174)를 교정하기 전에, 상기 설명한 바와 같이 x-축과 웨이퍼 표면에 대하여 정렬되어야 한다

압출 스핀 코팅 과정은 도 16 내지 19를 참조하여 설명될 것이다. 상기 설명된 정렬 및 교정 절차들은 주기적으로 수행되거나, 또는 사용된 장비들에 의한 경험을 근거로 하여 필요한 것으로 결정된 일련의 과정들보다 먼저 수행될 수도 있다.

도 16을 참조하면, 진공척(114)이 바닥판(132)내의 컷 아웃(134)을 통하여 올려지며, 웨이퍼(50)가 척(114) 상에 놓여진다. 웨이퍼(50)는 센터링 핀들(138)(도 13)을 이용하여 척(114) 상의 중심에 놓여진다. 웨이퍼(50)를 고정하기 위하여 척 진공(미도시)이 턴온된다. 척(114)은 코팅 위치내로 웨이퍼(50)를 낮추면서 낮춰지며, 압출 헤드(30)는 도 17에 도시된 바와 같이 웨이퍼(50)와 압출 헤드 립들(41, 42) 사이의 바람직한 갭 만큼 웨이퍼(50)의 에지에서의 위치로 낮춰진다. 그런 다음, 척(114)은 바람직한 코팅 속도인 초기의 회전 속도로 회전된다. 포토레지스트 차단 밸브(129)가 열려진 다음 포토레지스트 펌프(127)가 포토레지스트의 분배를 시작하기 위하여 트리거된다. 압출 헤드(30)는 웨이퍼(50)에 대하여 방사적으로 이동된다. 압출 헤드(30)가 웨이퍼(50)의 중심쪽으로 움직일 때, 척(114)의 회전 속도가 증가하게 되며, 압출 헤드 속도는 압출 헤드(30)의 코팅 속도를 웨이퍼(50)에 걸쳐서 일정하게 유지할 수 있도록 회전 속도의 증가에 비례하는 속도로 증가한다. 도 18에 도시된 바와 같이, 압출 헤드(30)의 선도 에지가 웨이퍼(50)의 중심에 이를 때, 웨이퍼(30)의 회전 속도는 압출 헤드(30)의 꼬리 에지가 웨이퍼(50)의 중심에 이를 때 까지 일정하게 유지된다. 전체 웨이퍼(50)가 포토레지스트로 덮여질 때, 포토테지스트 펌프(127)는 포토레지스트 분배를 중지하기 위하여 트리거되며, 포토레지스트 차단 밸브(129)가 닫힌다. 전형적으로, 전체 웨이퍼(50)를 포토레지스트로 덮기 위해서는 압출 헤드의 꼬리 에지가 웨이퍼(50)의 중심에 이를 때 까지, 포토레지스트를 계속하여 압출하고 압출 헤드(30)를 계속하여 이동할 필요가 있다. 포토레지스트 펌프(127)와 차단 밸브(129)가 포토레지스트의 분배를 중지하기 위하여 트리거될 때, 이미 압출 헤드(30)내에 있고 (그리고 또한 압출 헤드(30)를 선도하는 튜빙 내에 있을 수도 있는) 포토레지스트 잔여량은 계속하여 흘러 웨이퍼(50) 상에 증착된다. 이러한 경우, 전체 웨이퍼(50)를 덮기 전에 짧은 시간 동안 포토레지스트 분배를 중지하기 위하여 포토레지스트 펌프(127)와 차단 밸브(129)가 트리거될 수도 있으며, 이로써 상기 잔여 포토레지스트가 웨이퍼(50)를 덮는 것을 끝낼 수 있게 된다.

이후, 척(114)은 웨이퍼(50)를 캐치 컵(116)내로 낮추며, 압출 헤드(30)는 도 19에 도시된 바와 같이 코팅 영역으로부터 올려진다. 이렇게 되면, 웨이퍼(50)는 높은 속도로 스핀되어 과다한 포토레지스트를 제거하여 균일한 코팅이 이루어 진다. 척(114)은 스피닝을 중지하고 바닥판(132)내의 중심 컷 아웃(134)를 통해 올려진다. 진공이 턴오프되며 웨이퍼(50)가 척(114)으로부터 제거된다.

도 20은 본 발명에 따른 압출 스핀 코팅 동작의 특정한 파라미터들을 예시하는 다이어그램이다. 도 20에서, 웨이퍼(50)는 반경 R을 가지며, Ω의 각 속도로 그의 중심 주위를 회전한다. 압출 헤드(30)는 웨이퍼(50)에 대하여 방사적으로 정렬된 압출 슬롯(39)을 가지며 웨이퍼(50)의 위쪽에 있다. 압출 슬롯(39)은 폭 w를 가지며, 속도 u에서 웨이퍼(50)에 대하여 방사적으로 이동한다. 웨이퍼(50)의 중심과 압출 헤드(30)의 꼬리 에지 사이의 거리는 r이다.

도 20에 나타낸 회전 축으로부터의 거리 r에서의 웨이퍼(50) 표면의 모든 점에서의 접선 속도는 다음과 같다:

회전 축으로부터의 거리 r에서 압출 헤드(30)의 꼬리 에지에 의해 압출 헤드(30)를 웨이퍼(50)의 각각의 회전에 대하여 압출 슬롯(39)의 한쪽 기리이부분의 안쪽으로 이동함으로써 나선형의 압출 패턴이 형성될 수 있게 된다. 이렇게 되면 웨이퍼(50)의 직경에 따른 압출 헤드(30)의 속도는 다음과 같다:

Ω에 대하여 풀어 이를 대입하면 다음과 같이 된다:

안쪽으로의 방사적인 이동에 대하여,이며, 압출 헤드의 위치에 대한 다른 방정식이 다음과 같이 얻어질 수 있다:

t=0에서 r=r₀의 초기 조건을 이용하여 상기 방정식을 적분하면 다음을 얻을 수 있다:

웨이퍼 회전 속도는 시간의 함수로서 다음과 같이 표현될 수 있다:

그리고, 헤드 속도는 시간의 함수로서 다음과 같이 표현될 수 있다:

도 21은 본 발명의 제 1 양태에 따른 압출 스핀 코팅 나선형 패턴(202)를 예시한 것이다. 나선형 패턴(202)은, 웨이퍼(50)의 바깥쪽 에지(52)에서 시작되며 웨이퍼(50)의 중심쪽으로 안으로 방사적으로 이동하는 압출 헤드(30)로부터 비롯된 것이다. 제 1 차단 영역(204)은 웨이퍼(50)의 바깥쪽 에지에서의 쓸모없는 포토레지스트를 나타내며, 제 2 차단 영역(206)은 웨이퍼(50)의 중심 영역내에 압출된 포토레지스트의 이중 두께를 나타낸다. 웨이퍼(50)의 바깥쪽 에지(52) 주위의 불필요한 오버랩 또는 이중 두께없이 압출된 나선형 패턴(202)으로 바깥쪽 전체 에지(52)를 덮기 위하여, 압출 헤드(50)가 웨이퍼(50)의 바깥쪽 에지(52)와 조금 떨어져서 압출헤드(50)에 의한 골정을 시작할 필요가 있다. 이는 쓸모없는 포토레지스트의 제 1 차단 영역(204)를 야기시킨다. 마찬가지로, 압출 헤드(30)의 선도 에지가 웨이퍼(50)의 중심에 이른 후 전체 웨이퍼(50)가 덮여질 때 까지, 계속하여 포토레지스트를 압출할 필요가 있다. 전형적으로, 압출 헤드(30)의 꼬리 에지가 중심에 이르러 웨이퍼(50)의 전체 중심 영역을 덮을 때 까지 공정을 계속할 필요가 있을 것이다. 웨이퍼(50)의 중심에서의 제 2 차단 영역(206)내의 오버랩은 압출 헤드(30)의 한정된 두께 때문에 피할 수가 없다. 그러나, 쓸모없고 과다한 포토레지스트의 양은 비교적 적으며, 압출 스핀 코팅 공정의 효율은 이전의 스핀 코팅 공정들의 효율을 훨씬 능가한다.

도 21은 압출 헤드가 웨이퍼의 외곽 에지에 향하게 한 후 웨이퍼를 스핀시켜 웨이퍼의 안쪽으로 방사상으로 상기 압출 헤드를 이동시킴으로써 생기는 압출 스핀 코팅 나선 패턴을 예시한 것이다. 본 발명의 방법 및 장치는 또한 압출헤드가 웨이퍼의 중아으로 향하게 하여 웨이퍼의 외곽 에지를 향해 방사적으로 압출헤드를 이동시킬 수도 있다.

당업자이면 본 발명이 상기 실시예들에만 한정되는 것이 아님을 알 수있을 것이다. 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 특허청구의 범위내에서 여러가지 다른 구성 및 실시예들을 전개할 수 있을 것이다.

Claims

상면, 중앙 및 외곽에지를 갖는 원형 반도체 웨이퍼에 포토레지스트를 코팅하는 방법으로써, 포토레지스트 리본을 압출하며, 상기 리본은 소정 폭을 가지며 상기 웨이퍼의 상면 전체를 덮도록 나선 패턴으로 압출되는 것을 특징으로하는 반포토레지스트 코팅방법
제1항에 있어서,

상기 포토레지스트 리본은 상기 웨이퍼의 외곽에지로부터 시작하여 상기 웨이퍼의 중앙에서 끝나는 나선 패턴으로 압출되는 것을 특징으로하는 포토레지스트 코팅방법.
제1항에 있어서,

상기 포토레지스트 리본은 상기 웨이퍼의 중앙에서 시작하여 상기 웨이퍼의 외곽에지에서 끝나는 나선패턴으로 압출되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅방법.
제1항에 있어서,

상기 포토레지스트 리본의 폭은 상기 반도체 웨이퍼 직경의 약 1/10 과 약 1/3 사이의 범위로 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅방법.
상면, 중앙, 직경, 외곽에지를 갖는 원형 반도체 웨이퍼에 포토레지스트를 코팅하는 방법으로써,

(a) 상기 웨이퍼를 척에 장착하는 단계와, 여기서 웨이퍼의 상면은 수평으로 정렬되고 위쪽으로 지향되며;

(b) 상기 웨이퍼의 외곽에지에 인접하게 그리고 상기 웨이퍼의 상면위에 압출헤드를 위치시키는 단계와, 여기서 상기 압출헤드는 포토레지스트를 압출슬롯 밖으로 압출 하도록 구성되고, 상기 압출 슬롯의 길이는 제1 및 제2 단부로 경계지며, 상기 압출헤드가 상기 압출 슬롯과 함께 웨이퍼에 관하여 방사적으로 정렬되도록 위치되며, 상기 압출슬롯의 제1 단부는 웨이퍼의 외곽에지에 인접하게 위치되고, 상기 압출슬롯의 제2 단부는 웨이퍼의 외곽에지의 바깥에 위치되며;

(c) 상기 웨이퍼를 그 중앙을 중심으로하여 회전시키는 단계와;

(d) 상기 압출슬롯으로부터 포토레지스트 리본을 압출하는 단계와, 여기서 상기 리본의 폭은 슬롯의 길이와 거의 동일하며; 그리고

(e) 상기 압출슬롯으로부터 포토레지스트 리본을 압출하는 동안, 상기 압출슬롯을 상기 웨이퍼에 관하여 방사상으로 정렬되게 유지하고 그리고 상기 포토레지스트가 상기 웨이퍼의 상면 전체를 덮을 때까지 압출헤드를 상기 웨이퍼의 외곽에지 안쪽으로부터 상기 웨이퍼의 중앙쪽으로 방사상으로 이동시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅방법.
제5항에 있어서,

상기 압출슬롯의 길이는 상기 반도체 웨이퍼 직경의 약 1/10과 약 1/3 사이의 범위로 되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅방법.
제5항에 있어서,

상기 포토레지스트가 일정한 압출비율로 압출슬롯으로부터 압출되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅방법.
제5항에 있어서,

상기 웨이퍼를 소정 회전속도로 회전시키고, 상기 압출헤드를 방사상 속도로 이동시키며, 상기 회전하는 웨이퍼에 관하여 압출헤드를 방사상으로 이동시키는 동작이 일정한 접선속도로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅방법.
제5항에 있어서,

상기 단계(e)는 상기 압출슬롯을 상기 웨이퍼의 상면위에서 소정거리로 유지시키는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅방법.
제9항에 있어서,

상기 단계 (e)는 상기 압출슬롯과 상기 웨이퍼의 상면사이의 거리를 결정하고, 그리고 소정거리를 유지하도록 상기 압출슬롯의 위치를 조정하는 것을 구비하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅방법.
제10항에 있어서,

상기 단계 (e)는 광학 센서를 이용하여 상기 압출슬롯과 상기 웨이퍼의 상면사이의 거리를 결정하는 것을 구비하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅방법.
제5항에 있어서,

상기 포토레지스트 리본이 상기 웨이퍼의 상면전체를 덮는 나선패턴으로 압출되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅방법.
제5항에 있어서,

(f) 상기 압출헤드를 제거하는 단계와;

(g) 상기 웨이퍼를 고속으로 회전시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅방법.
상면, 중앙, 직경, 외곽에지를 갖는 원형 반도체 웨이퍼에 포토레지스트를 코팅하는 방법으로써,

(a) 상기 웨이퍼를 척에 장착하는 단계와;

(b) 상기 웨이퍼의 중앙과 그리고 웨이퍼의 상면위에 압출헤드를 위치시키는 단계와, 여기서 상기 압출헤드는 포토레지스트를 압출슬롯 밖으로 압출하도록 구성되고, 상기 압출슬롯의 길이는 제1 및 제2 단부로 경계지며, 상기 압출헤드가 상기 압출슬롯과 함께 상기 웨이퍼에 관하여 방사적으로 정렬되도록 위치되며, 상기 압출슬롯의 제1 단부는 상기 웨이퍼의 외곽에지에 인접하게 위치되고, 상기 압출슬롯의 제2 단부는 상기 웨이퍼의 중앙과 상기 웨이퍼의 외곽에지 사이에 위치되며;

(c) 상기 웨이퍼를 그 중앙을 중심으로하여 회전시키는 단계와;

(d) 상기 압출슬롯으로부터 포토레지스트 리본을 압출하는 단계와, 여기서 상기 리본의 폭은 슬롯의 길이와 거의 동일하며; 그리고

(e) 상기 압출슬롯으로부터 포토레지스트 리본을 압출하는 동안, 상기 압출슬롯을 상기 웨이퍼에 관하여 방사상으로 정렬도록 유지하고 그리고 상기 포토레지스트가 상기 웨이퍼의 상면 전체를 덮을 때까지 압출헤드를 웨이퍼의 외곽에지 바깥쪽으로 방사상으로 이동시키는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅방법.
상면, 중앙, 직경, 외곽에지를 갖는 원형 반도체 웨이퍼에 포토레지스트를 코팅하는 장치로써,

웨이퍼의 상면이 수평으로 정렬되고, 위쪽으로 지향되게하여 웨이퍼를 장착하는 수단과;

상기 웨이퍼의 외곽에지에 인접하게 그리고 웨이퍼의 상면위에 위치되는 압출헤드와; 상기 압출헤드는 포토레지스트를 압출슬롯 밖으로 압출하도록 구성되고, 상기 압출슬롯의 길이는 제1 및 제2 단부로 경계지며, 상기 압출헤드가 상기 압출슬롯과 함께 상기 웨이퍼에 관하여 방사상으로 정렬되도록 위치되며, 상기 압출슬롯의 제1 단부는 상기 웨이퍼의 외곽에지에 인접하게 위치되고, 상기 압출슬롯의 제2 단부는 상기 웨이퍼의 외곽에지의 바깥에 위치되며;

상기 웨이퍼를 그 중앙을 중심으로하여 회전시키는 수단과;

상기 압출슬롯으로부터 포토레지스트 리본을 압출하는 수단과, 여기서 상기 리본의 폭은 슬롯의 길이와 거의 동일하며; 그리고

상기 압출슬롯으로부터 포토레지스트 리본을 압출하는 동안, 상기 압출슬롯을 웨이퍼에 관하여 방사상으로 정렬되게 유지하고 그리고 상기 포토레지스트가 상기 웨이퍼의 상면 전체를 덮을 때까지 상기 압출헤드를 상기 웨이퍼의 중앙쪽 내부로 방사상으로 이동시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 장치.
제15항에 있어서,

웨이퍼를 소정 회전속도로 회전시키며, 상기 회전하는 웨이퍼에 관하여 상기 압출헤드를 방사상으로 이동시키는 동작이 일정한 접선속도로 이루어지도록 상기 압출헤드를 방사 속도로 이동시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 장치.
제15항에 있어서,

상기 압출슬롯을 상기 웨이퍼의 상면위에서 소정거리로 유지시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 장치.
제17항에 있어서,

상기 압출슬롯을 상기 웨이퍼의 상면위에서 소정거리로 유지시키는 수단이 상기 압출슬롯과 상기 웨이퍼의 상면사이의 거리를 결정하는 수단과 그리고 소정거리를 유지하도록 상기 압출슬롯의 위치를 조정하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 장치.
제18항에 있어서,

상기 압출슬롯과 상기 웨이퍼의 상면사이의 거리를 측정하는 수단이 광 센서를 구비하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 코팅 장치.
제15항에 있어서,

상기 웨이퍼의 외곽에지로부터 시작하여 상기 웨이퍼의 중앙에서 끝나는 나선 패턴으로 포토레지스트 리본을 압출하는 수단을 구비하는 것을 특징으로하는 포토레지스트 코팅 장치.
제15항에 있어서,

상기 압출슬롯의 폭은 상기 반도체 웨이퍼 직경의 약 1/10 과 약 1/3 사이의 범위로 되는 것을 특징으로하는 포토 레지스트 장치.