KR20020052652A - A coating apparatus including cleaning unit - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자 제조장치에 관한 것으로, 자세하게는 클리닝부를 구비한 코팅장치에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device manufacturing apparatus, and more particularly to a coating apparatus having a cleaning unit.
반도체 소자 제조 공정중 포토리소그래피 공정에서 포토레지스트의 도포공정은 가장 기본적인 공정중의 하나로 도포된 포토레지스트 두께의 균일성은 후속공정에서 임계치수(CD: critical dimension)의 정확도 및 신뢰도에 많은 영향을 미친다.In the photolithography process of the semiconductor device manufacturing process, the photoresist coating process is one of the most basic processes. The uniformity of the photoresist thickness applied has a great influence on the accuracy and reliability of the critical dimension (CD) in the subsequent process.
일반적으로, 반도체 소자의 제조공정은 크게 사진공정, 확산공정, 박막공정 및 식각공정으로 구분된다. 상기 사진공정은 포토레지스트 도포공정, 노광공정 및 현상공정등으로 구분할 수 있다. 이중에서 상기 포토레지스트 도포공정에는 포토레지스트 코팅장치가 이용된다. 상기 포토레지스트 코팅장치는 웨이퍼를 회전시킬 수 있는 스핀부 위에 웨이퍼를 올려 놓고, 노즐을 통하여 상기 웨이퍼상에 포토레지스트를 도포하면서 웨이퍼를 회전시켜 포토레지스트를 균일하게 도포한다.In general, the manufacturing process of a semiconductor device is classified into a photo process, a diffusion process, a thin film process and an etching process. The photo process may be classified into a photoresist coating process, an exposure process, and a developing process. In the photoresist coating process, a photoresist coating apparatus is used. The photoresist coating apparatus places a wafer on a spin portion capable of rotating the wafer, and rotates the wafer while applying the photoresist on the wafer through a nozzle to uniformly apply the photoresist.
고집적화되는 반도체 장치의 제조 공정에 있어서, 더 작은 크기의 패턴을 형성하기 위해서는 포토레지스트막(photoresist layer)이 균일성(unformity) 있도록 포토레지스트를 도포하여야하고, 도포한 포토레지스트에는 불순물이 없어야 한다. 상기 포토레지스트막등을 형성하는 공정에 사용되는 장치가 코팅장치이다.In the manufacturing process of a highly integrated semiconductor device, in order to form a pattern of a smaller size, the photoresist should be coated so that the photoresist layer is uniform, and the applied photoresist should be free of impurities. An apparatus used in the process of forming the photoresist film or the like is a coating apparatus.
도 1은 종래 기술에 의한 코팅장치를 도시한 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a coating apparatus according to the prior art.
도 1을 참조하면, 코팅장치는 스핀부(10), 내부컵(22) 및 외부컵(21)을 갖는 컵부(20) 및 드레인라인(40)으로 구성되어 있다. 상기 스핀부(10)는 웨이퍼(미도시)를 지지하고 회전시켜서 스핀부 상부에서 분사되는 코팅물질이 웨이퍼에 균일하게 도포되도록 한다. 상기 컵부(20)는 상기 웨이퍼에 코팅물질이 도포될때 상기 코팅물질의 확산을 방지하게 한다. 상기 드레인라인(40)은 상기 웨이퍼에 도포되고 남은 코팅물질을 드레인(drain)하는 통로이다.Referring to FIG. 1, the coating apparatus includes a cup part 20 having a spin part 10, an inner cup 22, and an outer cup 21, and a drain line 40. The spin unit 10 supports and rotates a wafer (not shown) to uniformly apply the coating material sprayed on the spin unit to the wafer. The cup 20 prevents the diffusion of the coating material when the coating material is applied to the wafer. The drain line 40 is a passage for draining the coating material remaining on the wafer.
그러나, 도포공정이 장시간 진행이되면 상기 내부컵(22) 하단의 드레인라인(40)이 코팅물질로 심하게 오염된다. 이때 상기 코팅물질은 상기 드레인라인(40)에 달라붙어서 굳어버린다. 이러한 상태에서 웨이퍼에 코팅물질을 도포하는 도포공정이 계속 이루어지면 미세한 코팅물질 가루들이 스프레이(spray)처럼 날리는 현상이 생긴다. 상기 미세한 코팅물질 가루들은 스핀부(10)의 작동에 의해 웨이퍼가 고속으로 회전될때 생기는 상승기류(A)에 의하여 드레인라인(40) 부근에서 웨이퍼 상부공간으로 이동된다. 상기 이동된 미세한 코팅물질 가루들은 웨이퍼의 표면에 달라붙게 되고 이 상태로 후속되는 노광공정을 진행하게 되면 웨이퍼 표면에 낙성(big size defect)이 생기게 된다.However, when the coating process proceeds for a long time, the drain line 40 at the bottom of the inner cup 22 is heavily contaminated with a coating material. At this time, the coating material adheres to the drain line 40 and hardens. In this state, if the coating process is continued to apply the coating material to the wafer, fine coating material powders are sprayed. The fine coating material powder is moved to the upper space of the wafer near the drain line 40 by the rising air flow A generated when the wafer is rotated at a high speed by the operation of the spin unit 10. The transferred fine coating material powders adhere to the surface of the wafer and a subsequent size of the coating may cause a large size defect on the surface of the wafer.
상기 드레인라인(40)의 일부분을 막고 있는 잔여 코팅물질(60)은 도포공정을 장시간 진행함에 따른 것으로서, 시간이 지날 수록 상기 드레인라인(40)의 통로를 더 좁게 만든다. 잔여 코팅물질이 드레인라인에 있을 때와 없을 때의 압력을 측정한 아래의 실험데이타를 참조하면, 잔여 코팅물질이 드레인라인(40)에 있을때 압력이 더 커짐을 알 수 있다. 이는 통로가 좁아지면 압력이 커진다는 원리에 일치한다.The remaining coating material 60 blocking part of the drain line 40 is obtained by prolonging the coating process, and the passage of the drain line 40 becomes narrower as time passes. Referring to the following experimental data measuring the pressure when the residual coating material is in the drain line and when there is no residual coating material, it can be seen that the pressure is higher when the residual coating material is in the drain line 40. This is consistent with the principle that the narrower the passage, the greater the pressure.
잔여 코팅물질이 드레인라인에 없을 때 : 0.025 mmHg/cm2 When no remaining coating material is present on the drain line: 0.025 mmHg / cm 2
잔여 코팅물질이 드레인라인에 있을 때 : 0.07 mmHg/cm2잔여 코팅물질이 드레인라인(40)에 있을 때 상기 드레인라인(40)에는 빠른 속도의 유체 흐름은 생기지만 실제로는 잔여 코팅물질이 잘 배출되지 않아 설비관리 측면에서 어려움이 많다.When residual coating material is in the drain line: 0.07 mmHg / cm 2 When the residual coating material is in the drain line 40, the drain line 40 has a high velocity of fluid flow but actually the residual coating material is well drained. There are many difficulties in terms of facility management.
도 2는 낙성에 의한 결점이 생긴 웨이퍼 표면을 도시한 평면도로서, 도포공정이 장시간 진행된 후의 드레인라인에 달라붙은 잔여 코팅물질이 스핀부의 작동에의한 상승기류에 의하여 미세한 코팅물질 가루로 변하여 웨이퍼(80)의 표면에 안착된 것이다. 상기 웨이퍼(80) 표면에 안착된 미세한 코팅물질 가루가 제거되지 않고 후속 노광공정을 진행하면 낙성(75)이 생기는 결점을 유발시킨다. 결국 상기 낙성(75)은 웨이퍼(80)에 형성된 패턴(70) 모양에 영향을 주어 원하지 않는 패턴의 웨이퍼가 제조되게 한다.FIG. 2 is a plan view showing a wafer surface in which defects are caused by falling, wherein residual coating material stuck to the drain line after the application process is extended for a long time is changed into fine coating material powder due to the air flow caused by the operation of the spin part. 80) is seated on the surface. If the fine coating material powder deposited on the surface of the wafer 80 is not removed and the subsequent exposure process is carried out, a flaw 75 may occur. As a result, the fallen 75 affects the shape of the pattern 70 formed on the wafer 80, thereby producing a wafer having an undesirable pattern.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 드레인 라인을 클리닝 할 수 있는 코팅장치를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a coating apparatus for cleaning a drain line.
도 1은 종래 기술에 따른 코팅장치를 도시한 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a coating apparatus according to the prior art.
도 2는 낙성에 의한 결점이 생긴 웨이퍼 표면을 나타낸 평면도이다.2 is a plan view showing a wafer surface having defects due to falling.
도 3은 본 발명에 따른 코팅장치를 도시한 개략적인 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view showing a coating apparatus according to the present invention.
<도면의 주요부분의 부호에 대한 설명><Description of Signs of Major Parts of Drawings>
100 : 스핀부 110 : 척100: spin portion 110: chuck
120 : 회전축 130 : 회전모터120: rotation axis 130: rotation motor
200 : 컵부 210 : 외부컵(outer cup)200: cup portion 210: outer cup (outer cup)
220 : 내부컵(inner cup)220: inner cup
300 : 클리닝부 310 : 클리닝라인(cleaning line)300: cleaning unit 310: cleaning line (cleaning line)
320 : 솔레노이드 밸브(solenoide valve)320: solenoide valve
330 : 희석재 디스펜서(thinner dispense)330 thinner dispenser
400 : 드레인라인(drain line)400: drain line
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 코팅장치는 웨이퍼를 지지하고 회전시키는 스핀부, 상기 스핀부의 상부공간에 설치되어 코팅물질의 외부확산을 막고 드레인 라인으로 가이드하는 외부컵 및 상기 외부컵의 내부에 설치되어 코팅물질의 회전모터로의 확산을 막고 드레인라인으로 가이드하는 내부컵을 갖는 컵부, 상기 컵부의 끝단에 형성되어 상기 코팅물질을 드레인하는 드레인라인 및 희석재를 공급하는 희석재 디스펜서, 일단은 상기 희석재 디스펜서에 연결되고다른 일단은 상기 드레인라인 입구에 설치된 클리닝라인 및 상기 클리닝라인중에 설치되어 희석재의 개/폐를 조절하는 솔레노이드 밸브를 구비한다.The coating apparatus according to the present invention for solving the above technical problem is the spin portion for supporting and rotating the wafer, the outer cup and the outer cup which is installed in the upper space of the spin portion to prevent the external diffusion of the coating material and guides to the drain line Diluent dispenser is provided in the interior of the cup portion having an inner cup to prevent diffusion of the coating material to the rotary motor and guides to the drain line, formed at the end of the cup portion to supply the drain line and the diluent to drain the coating material One end is connected to the diluent dispenser and the other end is provided with a cleaning line installed at the inlet of the drain line and a solenoid valve installed in the cleaning line to control opening / closing of the diluent.
여기서, 상기 코팅물질은 포토레지스트인 것이 바람직하다.Here, the coating material is preferably a photoresist.
또한, 상기 솔레노이드 밸브는 상기 클리닝라인이 여러갈래로 나누어 지기 전의 상기 희석재 디스펜서에 인접한 클리닝라인에 설치되는 것이 바람직하다.In addition, the solenoid valve is preferably installed in the cleaning line adjacent to the diluent dispenser before the cleaning line is divided into several branches.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 실시예가 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면에서의 요소의 형상등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위하여 과장되게 표현된 부분이 있을 수 있으며, 도면상에서 동일 부호로 표시된 요소는 동일 요소를 의미한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present embodiment is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various forms, and only this embodiment is intended to complete the disclosure of the present invention, and to those skilled in the art to fully understand the scope of the invention. It is provided to inform you. Shapes of the elements in the drawings may be exaggerated parts to emphasize a more clear description, elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same element.
도 3은 본 발명에 따른 코팅장치를 도시한 개략적인 단면도를 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 코팅장치는 스핀부(100), 스핀부(100)의 상부공간에 설치된 외부컵(210) 및 상기 외부컵(210)의 내부에 설치되어 상기 스핀부(100)의 회전모터(130)로 코팅물질이 확산되는 것을 막는 내부컵(220)을 갖는 컵부(200), 상기 컵부(200)의 끝단에 형성된 드레인라인(400) 및 희석재 디스펜서(330), 일단은 상기 희석재 디스펜서에 연결되고 다른 일단은 드레인라인(400)의 입구에 위치한 클리닝라인(310) 및 상기 클리닝라인(310)중에 설치된 솔레노이드 밸브를 갖는 클리닝부(300)를 가진다.Figure 3 shows a schematic cross-sectional view showing a coating apparatus according to the present invention, the coating apparatus according to the present invention is the spin portion 100, the outer cup 210 installed in the upper space of the spin portion 100 and the A cup portion 200 having an inner cup 220 installed inside the outer cup 210 to prevent the coating material from being diffused into the rotating motor 130 of the spin portion 100, and at the end of the cup portion 200. The formed drain line 400 and the diluent dispenser 330, one end of which is connected to the diluent dispenser and the other end of which is a cleaning line 310 located at the inlet of the drain line 400 and a solenoid installed in the cleaning line 310. It has the cleaning part 300 which has a valve.
상기 스핀부(100)는 척(110), 회전축(120) 및 회전모터(130)으로 이루어져 있다. 상기 척(110)은 도포공정시 웨이퍼를 지지하고 후속공정시 웨이퍼를 로딩시키기 위하여 웨이퍼를 업(up)시키는 기능을 수행한다. 상기 척(110)과 회전모터(130)을 연결시키는 회전축(120)은 회전모터(130)의 구동에 의한 회전력을 척(110)에 전달시킨다. 상기 회전모터(130)은 도포공정시 웨이퍼(미도시)에 코팅물질이 균일하게 도포될 수 있도록 웨이퍼를 회전시키는 기능을 수행한다.The spin unit 100 is composed of a chuck 110, a rotating shaft 120 and a rotating motor 130. The chuck 110 supports the wafer in the coating process and up the wafer to load the wafer in a subsequent process. The rotary shaft 120 connecting the chuck 110 and the rotary motor 130 transmits the rotational force by the driving of the rotary motor 130 to the chuck 110. The rotary motor 130 rotates the wafer so that the coating material is uniformly applied to the wafer (not shown) during the application process.
상기 외부컵(210)은 웨이퍼에 도포되는 코팅물질이 외부로 확산되는 것을 막아주는 기능을 수행한다. 웨이퍼에 코팅물질이 도포될때 상기 코팅물질은 사방으로 튀게된다. 이 경우 상기 외부컵(210)이 있어서 웨이퍼 상부의 공간으로 코팅물질이 튀는 것이 방지된다. 상기 내부컵(220)은 상기 코팅물질이 아래로 튀는 것을 막는다. 특히 회전모터(130)로의 확산을 막아서 회전모터가 원활히 구동되게 한다. 상기 외부컵(210) 및 상기 내부컵(220)은 상기 코팅물질의 확산을 막아서, 드레인라인(400)으로 상기 코팅물질을 가이드시킨다.The outer cup 210 serves to prevent the coating material applied to the wafer from spreading to the outside. When the coating material is applied to the wafer, the coating material splashes in all directions. In this case, the outer cup 210 prevents the coating material from splashing into the space above the wafer. The inner cup 220 prevents the coating material from splashing down. In particular, the rotational motor 130 is smoothly driven by preventing diffusion into the rotational motor 130. The outer cup 210 and the inner cup 220 prevent the diffusion of the coating material, thereby guiding the coating material to the drain line 400.
상기 드레인라인(400)은 도포공정으로 인하여 발생되는 잔여 코팅물질을 드레인시키기 위한 통로이다. 상기 드레인라인(400)의 끝단에 모인 잔여 코팅물질은 펌핑장치(미도시)에 연결되어 외부로 배출된다. 도포공정이 일정시간 계속되면 상기 드레인라인(400)의 입구에는 잔여 코팅물질이 달라붙는다. 이를 위하여 상기 드레인라인(400)의 입구에는 클리닝부(300)의 클리닝라인(310)이 설치되어 있다.The drain line 400 is a passage for draining the remaining coating material generated by the application process. The remaining coating material collected at the end of the drain line 400 is connected to a pumping device (not shown) and discharged to the outside. If the coating process continues for a predetermined time, the remaining coating material adheres to the inlet of the drain line 400. To this end, the cleaning line 310 of the cleaning unit 300 is installed at the inlet of the drain line 400.
상기 클리닝라인(310)은 희석재를 공급하는 희석재 디스펜서(330)로 부터 희석재를 공급받아 상기 드레인라인(400)의 입구에 상기 희석재를 분사하는 통로이다. 상기 클리닝라인(310)의 일단은 희석재 디스펜서(330)에 연결되어 있지만 다른 일단은 드레인라인(400)의 입구 전부분에 분사되도록 다수개의 가지(branch)가 있는 클리닝라인을 만들수 있다. 또한, 상기 클리닝라인(310)은 일단은 한대의 희석재 디스펜서(330)에 연결되고 다른 일단은 다수의 코팅장치에 연결되도록 설치될 수도 있다. 따라서 현재 설치되어 있는 다수의 코팅장치에 클리닝부(300)을 설치함으로써 저렴한 비용으로 공정의 안정화에 기여할 수 있다.The cleaning line 310 is a passage through which the diluent is supplied from the diluent dispenser 330 for supplying the diluent to spray the diluent at the inlet of the drain line 400. One end of the cleaning line 310 is connected to the diluent dispenser 330, but the other end may be a cleaning line having a plurality of branches so as to be injected into the entire inlet of the drain line 400. In addition, the cleaning line 310 may be installed such that one end is connected to one diluent dispenser 330 and the other end is connected to a plurality of coating apparatuses. Therefore, by installing the cleaning unit 300 in a plurality of coating apparatus that is currently installed can contribute to the stabilization of the process at a low cost.
상기 솔레노이드 밸브(320)는 희석재 디스펜서(330)부터 드레인라인(400)으로 분사되는 희석재를 개/폐하는 밸브이다. 상기 솔레노이드 밸브(320)는 제어기(미도시)에 연결되어 자동적으로 조종된다. 따라서, 웨이퍼에 분사되는 코팅물질의 양이 일정범위를 넘었을 때는 자동적으로 솔레노이드 밸브(300)를 열어 희석재를 드레인라인(400) 입구로 배출시킨다. 상기 솔레노이드 밸브(300)는 상기 클리닝라인(310)이 여러갈래로 나누어 지기 전의 상기 희석재 디스펜서에 인접한 클리닝라인(310)에 설치되는 것이 바람직하다.The solenoid valve 320 is a valve for opening / closing the diluent injected from the diluent dispenser 330 to the drain line 400. The solenoid valve 320 is connected to a controller (not shown) and automatically operated. Therefore, when the amount of coating material sprayed on the wafer exceeds a predetermined range, the solenoid valve 300 is automatically opened to discharge the diluent to the inlet of the drain line 400. The solenoid valve 300 is preferably installed in the cleaning line 310 adjacent to the diluent dispenser before the cleaning line 310 is divided into several branches.
본 발명에 따른 상기 코팅장치를 시험해 보기 위하여 클리닝부을 통하여 1일 1회 희석재를 드레인라인에 흘려보내면서 도포공정을 진행하였다. 그리고 종래 기술에 따른 코팅장치에서는 7일 정도 클리닝 없이 도포공정을 진행하였다. 그 결과 종래 기술에 따른 코팅장치에서는 드레인라인이 막히는 현상(도 1의 60) 및 낙성이 생기는 결함(도 2의 75)이 있었다. 그러나, 본 발명에 따른 코팅장치에서는 낙성 결함이 생기지 않았고, 드레인라인의 압력도 클리닝 전과 클리닝 후가 아래와 같이 변함이 없었다.In order to test the coating apparatus according to the present invention, the coating process was performed while flowing the diluent once a day through the cleaning unit to the drain line. In the coating apparatus according to the prior art, the coating process was performed without cleaning for about 7 days. As a result, in the coating apparatus according to the prior art, there was a phenomenon in which the drain line was clogged (60 in FIG. 1) and a defect (75 in FIG. 2) caused by falling. However, in the coating apparatus according to the present invention, no falling defects occurred, and the pressure of the drain line did not change before and after cleaning as follows.
클리닝 전 : 0.025 mmHg/cm2 Before cleaning: 0.025 mmHg / cm 2
클리닝 후 : 0.025 mmHg/cm2 After cleaning: 0.025 mmHg / cm 2
드레인라인이 좁아져야 압력이 증가하는데, 클리닝 전과 클리닝 후의 압력이 동일하므로 드레인라인에는 잔여 코팅물질이 거의 없음을 입증한다.The pressure increases when the drain line is narrowed, demonstrating that there is little residual coating on the drain line because the pressure before and after cleaning is the same.
본 발명에 따른 코팅물질은 웨이퍼 표면에 도포될 수 있는 어떤 물질이든 가능하지만 경화가 쉽게 이루어지는 포토레지스트인 것이 바람직하다.The coating material according to the invention can be any material that can be applied to the wafer surface but is preferably a photoresist that is easily cured.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 드레인 라인을 클리닝할 수 있는 클리닝부를 구비함으로써, 드레인 라인에 달라 붙은 코팅물질을 제거할 수 있다. 이로 인하여 웨이퍼의 코팅물질이 낙성하는 것을 막을 수 있고 공정안정화에 기여할 수 있다.According to the present invention as described above, by providing a cleaning unit for cleaning the drain line, it is possible to remove the coating material stuck to the drain line. This can prevent the coating material of the wafer from falling and contribute to process stability.
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20130102 Year of fee payment: 7 |
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| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140103 Year of fee payment: 8 |
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| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141231 Year of fee payment: 9 |
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