KR200210564Y1 - 포토 레지스트 스핀 코팅장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은, 상부가 개방된 용기 형태의 본체와, 본체 내부에 위치하고 웨이퍼를 진공흡착하여 고정하는 웨이퍼 척과, 웨이퍼 척에 체결되고 본체의 하부를 관통하여 구동부와 연결되는 회전축과, 본체의 내측에 설치되어 포토 레지스트가 본체에 묻지 않도록 차단하는 보울과, 보울의 내벽에 설치되어 보울에 부딪쳐서 튀기는 포토 레지스트를 차단하는 블레이드를 구비한다.

그러면, 원심력에 의해 웨이퍼의 가장자리 외측 공간으로 흩어진 후 보울에 부딪쳐서 튀긴 포토 레지스트는 블레이드에 의해 차단되어 웨이퍼에 재 부착되지 않는다.

Description

포토 레지스트 스핀 코팅장치{Spin coating apparatus of photo resist}

본 고안은 포토 레지스트 스핀 코팅장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사진 식각 공정을 위한 포토 레지스트를 웨이퍼 상에 균일하게 코팅하기 위한 공정수행 중 원심력에 의해 웨이퍼의 가장자리 외측공간으로 흩어진 포토 레지스트가 보울에 부딪쳐서 웨이퍼에 재 부착되는 것을 방지하는 포토 레지스트 스핀 코팅장치에 관한 것이다.

최근, 집적회로의 고집적도가 진전됨에 따라 미세패턴의 형성이 어려워지기 시작하였다. 그래서, 미세패턴을 형성하는데 있어서 포토공정은 산화공정, 확산공정, 증착공정, 식각공정 등보다 더욱 중요한 것으로 인식되고 있다. 포토공정은 포토마스크에 형성된 집적회로의 패턴을 웨이퍼 위의 포토 레지스트막에 광학적으로 전사하는 공정이다.

웨이퍼에 포토 레지스트를 공급하여 코팅할 때는 포토 레지스트막의 엄격한 두께 조절 및 균일한 코팅이 필요한데, 이를 구현하기 위한 방법 중 가장 범용적으로 사용되는 기술은 스핀 코터에 의해 포토 레지스트막을 코팅하는 것이다.

일반적인 포토 레지스트 스핀 코팅장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 상부가 개방된 본체(1) 내부에 웨이퍼(W)가 놓여지는 웨이퍼 척(wafer chuck)(2)과, 웨이퍼 척(2)에 체결되고 본체(1) 하부를 관통하여 구동부(4)와 회전 가능하게 연결된 회전축(6)과, 웨이퍼 척(2) 상에 놓여진 웨이퍼(W)를 회전시키기 위해 구동되는 구동부(4)를 구비한다.

본체(1)는 상부가 개방된 용기 형상으로 형성된 것으로, 상단이 웨이퍼 척(2)보다 높게 위치되어 포토 레지스트 코팅시 포토 레지스트가 외부로 튀는 것을 방지한다. 본체(1)의 상부에는 포토 레지스트 디스펜스 노즐(dispense nozzle)(5) 및 사이드 린스 노즐(side rinse nozzle)(6)이 수직방향으로 상하 이동하도록 설치된다.

또한, 본체(1)의 내측에는 포토 레지스트가 본체(1)에 묻어 오염시키는 것을 방지하기 위한 보울(bowl)(7)이 설치되고, 이 보울(7)은 폴리 테트라 플루오르 에틸렌(Poly Tetra Fluoro Ethylene:PTEE)(테프론(teflon)-듀퐁사 상품명) 재질로 제조하여 표면에 묻은 포토 레지스트의 제거가 용이하도록 되어 있으며, 주기적으로 교체하여 클리닝(cleaning)하게 된다.

이러한 구성을 갖는 포토 레지스트 스핀 코팅장치의 동작을 간단히 살펴보면, 본체(1) 내의 웨이퍼 척(2) 상에 웨이퍼(W)가 진공흡착되어 고정되면, 전원이 인가되어 회전하는 구동부(4)와 연동하여 회전축(3)이 회전하고, 이에 따라 웨이퍼 척(2)에 놓여진 웨이퍼(W)도 회전한다.

이후, 웨이퍼(W)의 회전속도가 증가하여 일정해지면, 포토 레지스트 디스펜스 노즐(5) 및 사이드 린스 노즐(6)이 하방으로 이동하고, 포토 레지스트 디스펜스 노즐(5)을 통하여 소정 량의 포토 레지스트가 웨이퍼(W) 상에 공급된다. 이때, 웨이퍼(W)는 3,000∼4,000rpm 정도의 일정 속도로 고속 회전하고 있으므로 원심력에 의해 포토 레지스트가 웨이퍼(W) 상에 균일하게 퍼져 코팅된다.

이때, 웨이퍼(W)에 공급된 포토 레지스트 중에서 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 가장자리 외측 공간으로 흩어진 포토 레지스트는 보울(7)에 의해 차단되어 스핀 코팅장치가 부식, 오염되는 것을 방지한다.

또한, 사이드 린스 노즐(6)에서는 포토 레지스트를 용해시키는 용해제인 린스액이 분출되어 웨이퍼(W)의 가장자리부에 묻은 포토 레지스트를 제거하게 되고, 린스액과 제거된 포토 레지스트와 원심력에 의해 흩어진 포토 레지스트는 보울(7)의 배출구(8)를 통해 배출된다.

포토 레지스트가 웨이퍼(W)에 코팅되면, 포토 레지스트 디스펜스 노즐(5) 및 사이드 린스 노즐(6)이 상방으로 이동하고, 웨이퍼 척(2)의 회전이 정지되면 포토 레지스트가 코팅된 웨이퍼(W)를 다음 공정으로 이송시킴으로써 코팅작업이 완료되는 것이다.

그러나, 종래의 포토 레지스트 스핀 코팅장치에서는, 웨이퍼(W)에 공급된 포토 레지스트가 원심력에 의해서 웨이퍼(W)의 가장자리 외측 공간으로 흩어져서 보울(7)에 부딪친 후, 원심력에 의한 속도로 인하여 보울(7)에서 튀겨서 웨이퍼(W)에 재 부착되는 경우가 발생한다.

이러한 경우에는, 웨이퍼(W)에 균일하게 코팅된 포토 레지스트막 위의 일부영역에 보울(7)에서 튀긴 포토 레지스트가 재 부착되므로 포토 레지스트막의 두께가 불균일하게 형성된다. 포토 레지스트막이 불균일하게 코팅된 웨이퍼에 패턴이 정확하게 형성될 수 없고 결국에는 양품의 수율 하락을 가져온다.

따라서, 본 고안은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안의 목적은 웨이퍼에 공급되는 포토 레지스트가 원심력에 의해 가장자리 외측 공간으로 흩어진 후 보울에 부딪쳐서 웨이퍼에 재 부착되는 것을 방지하는데 있다.

도 1은 종래의 포토 레지스트 스핀 코팅장치를 나타낸 단면도.

도 2는 본 고안에 의한 포토 레지스트 스핀 코팅장치를 나타낸 단면도.

도 3은 도 2에 도시된 포토 레지스트 차단수단을 나타낸 부분절개사시도.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 상부가 개방된 용기 형태의 본체와, 본체 내부에 위치하고 웨이퍼를 진공흡착하여 고정하는 웨이퍼 척과, 웨이퍼 척에 체결되고 본체의 하부를 관통하여 구동부와 연결된 회전축과, 본체의 상부에 위치하며, 웨이퍼에 포토 레지스트나 용해제를 공급하는 노즐부와, 본체의 내측에 설치되고, 포토 레지스트가 본체에 묻지 않도록 차단하기 위한 측벽과 측벽의 상단부에서 본체의 내부공간 쪽으로 절곡된 상부차단막을 구비한 보울과, 보울에 부딪친 후 튀기는 포토 레지스트가 웨이퍼에 재 부착되는 것을 방지하기 위하여 보울의 상부차단막의 내벽에 일정간격으로 방사상으로 형성되고 웨이퍼의 회전방향에 대응하여 절곡된 복수개의 블레이드들을 포함한다.

여기서, 블레이드는 상부차단막과 예각을 이루며, 보울과 동일한 재질로 제조된다.

이하, 본 고안에 의한 포토 레지스트 스핀 코팅장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 상부가 개방된 본체(10)와, 본체(10) 내부에 설치되어 웨이퍼(W)를 진공흡착하여 지지하는 웨이퍼 척(11)과, 웨이퍼 척(11)에 체결되고 본체(10)의 하부를 관통하여 구동부(13)와 연결되는 회전축(12)과, 전원이 인가되면 구동되어 회전축(12)을 회전시키는 구동부(13)와, 본체(10)의 내측에 설치되어 스핀 코팅시 웨이퍼(W)로부터 외측으로 흩어진 포토 레지스트를 차단하며 회전축(12)과 함께 회전되는 보울(14)과, 본체(10)의 우측 상부에 위치하며 상하로 이동이 가능하고 포토 레지스트를 공급하는 라인의 포토 레지스트 디스펜스 노즐(15)과, 본체(10)의 좌측 상부에 위치하며 상하로 이동이 가능하고 린스액을 공급하는 라인의 사이드 린스 노즐(16)을 구비한다.

여기서, 보울(14)은 측벽(14a)과, 측벽(14a)의 상단부에서 본체(10)의 내부공간 쪽으로 절곡된 상부차단막(14b)으로 구성되며, 측벽(14a)과 상부차단막(14b)은 웨이퍼(W)의 가장자리 외측 공간으로 흩어진 포토 레지스트를 차단하여 포토 레지스트가 본체(10)에 묻지 않도록 한다.

또한, 보울(14)의 상부차단막(14b) 내벽에는 보울(14)에 부딪친 포토 레지스트나 린스액이 웨이퍼(W)에 재 부착되는 것을 방지하기 위한 복수개의 블레이드(17)들이 일정간격으로 방사상으로 형성된다. 이 블레이드(17)들은 웨이퍼(W)의 회전방향에 대응하여 절곡되며, 상부차단막(14b)과 예각을 이룬다.

블레이드(17)와 상부차단막(14b)이 이루는 각은, 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 가장자리 외부공간으로 흩어진 포토 레지스트가 보울(14)에 부딪쳐서 튀기는 방향에 대응하여 포토 레지스트를 차단할 수 있는 소정의 각도이다. 여기서, 소정의 각도는 보울(14)에 부딪쳐서 튀기는 포토 레지스트의 반사방향에 따라 변경될 수 있으므로, 다양한 실험값에 의해 가장 적합한 각도를 갖도록 형성한다.

또한, 블레이드(17)는 보울(14)에 부딪쳐서 튀기는 포토 레지스트를 차단하기 때문에, 보울(14)과 동일한 재질로 제조되어 표면에 묻은 포토 레지스트를 용이하게 제거한다.

또한, 보울(14)의 밑면에는 보울(14)에 의해 차단된 포토 레지스트나 린스액, 린스액에 용해된 포토 레지스트를 배출하기 위한 배출구(18)가 다수개 형성된다.

이와 같은 구성을 갖는 본 고안에 의한 포토 레지스트 스핀 코팅장치는, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 척(11)에 진공흡착되어 놓여지면, 전윈이 인가된 구동부(13)에 의해 회전축(12)이 회전하고, 회전축(12)의 회전에 따라 웨이퍼 척(11)과 웨이퍼 척(11)에 놓여진 웨이퍼(W)도 회전한다.

이후, 웨이퍼(W)의 회전속도가 증가하여 일정해지면, 포토 레지스트 디스펜스 노즐(15) 및 사이드 린스 노즐(16)이 하방으로 이동하고, 포토 레지스트 디스펜스 노즐(15)을 통하여 소정 량의 포토 레지스트가 웨이퍼(W) 상에 공급된다. 이때, 웨이퍼(W)는 일정 속도로 회전하고 있으므로 원심력에 의해 포토 레지스트가 웨이퍼(W) 상에 균일하게 퍼져 코팅된다.

여기서, 포토 레지스트는 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 가장자리 외부공간으로 흩어지며, 흩어진 포토 레지스트는 보울(14)의 측벽(14a)과 상부차단막(14b)의 내벽에 부딪친다. 보울(14)의 내벽에 부딪친 포토 레지스트는 원심력에 의한 속도로 인하여 보울(14)에서 튀겨 나온다.

보울(14)의 내벽에 부딪쳐서 튀긴 포토 레지스트는 보울(14)의 상부차단막(14b) 내벽에 설치된 블레이드(17)에 다시 부딪치고, 블레이드(17)는 포토 레지스트의 진행을 차단하여 포토 레지스트가 보울(14)의 배출구(18)로 배출되도록 함으로써, 포토 레지스트가 웨이퍼(W)로 재 부착되는 것을 방지한다.

여기서, 블레이드(17)는 웨이퍼(W)의 회전방향으로 절곡되고, 상부차단막(14b)가 예각을 이루므로, 웨이퍼(W)의 가장자리 외측공간으로 흩어진 포토 레지스트의 흐름에는 영향을 미치지 않지만, 보울(14)의 내벽에 부딪쳐서 튀기는 포토 레지스트의 흐름은 차단한다.

포토 레지스트가 웨이퍼(W)에 코팅되면, 사이드 린스 노즐(16)에서는 포토 레지스트를 용해시키는 용해제인 린스액이 분출되어 웨이퍼(W)의 가장자리부에 묻은 포토 레지스트를 제거한다.

린스액도 포토 레지스트와 마찬가지로 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 가장자리 외측 공간으로 흩어져서 보울(14)에 부딪친다. 보울(14)에 부딪쳐서 튀긴 린스액은 블레이드(17)에 의해 차단되어 웨이퍼(W)에 재 부착되지 않고 보울(14)의 배출구(18)로 배출된다.

이와 같이, 본 고안의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 고안의 범주에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 고안의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 실용신안등록청구범위 뿐만 아니라 이 실용신안등록청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 의한 포토 레지스트 스핀 코팅장치에 따르면, 원심력에 의해 웨이퍼의 가장자리 외부공간으로 흩어진 포토 레지스트나 린스액이 보울에 부딪친 후 튀겨서 웨이퍼에 재 부착되는 것을 방지한다.

그러면, 포토 레지스트가 웨이퍼에 균일하게 코팅되므로, 고집적 회로의 미세한 패턴을 정확하게 형성할 수 있어서 공정의 신뢰성이 향상되고 양품의 수율 향상이 가능하다.

Claims (3)

1. 상부가 개방된 용기 형태의 본체;

   상기 본체 내부에 위치하고 웨이퍼를 진공흡착하여 고정하는 웨이퍼 척;

   상기 웨이퍼 척에 체결되고 상기 본체의 하부를 관통하여 구동부와 연결된 회전축;

   상기 본체의 상부에 위치하며, 상기 웨이퍼에 포토 레지스트나 용해제를 공급하는 노즐부;

   상기 본체의 내측에 설치되고, 상기 포토 레지스트가 상기 본체에 묻지 않도록 차단하기 위한 측벽과 상기 측벽의 상단부에서 상기 본체의 내부공간 쪽으로 절곡된 상부차단막을 구비한 보울;

   상기 보울에 부딪친 후 튀기는 포토 레지스트가 상기 웨이퍼에 재 부착되는 것을 방지하기 위하여 상기 보울의 상부차단막의 내벽에 일정간격으로 방사상으로 형성되고 상기 웨이퍼의 회전방향에 대응하여 절곡된 복수개의 블레이드들을 포함하는 포토 레지스트 스핀 코팅장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 블레이드는 상기 상부차단막과 예각을 이루는 것을 특징으로 하는 포토 레지스트 스핀 코팅장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 블레이드는 상기 보울과 동일한 재질인 것을 특징으로 하는 포토 레지스트 스핀 코팅장치.