KR20030096966A - 기판 회전 장치 - Google Patents

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KR20030096966A
KR20030096966A KR1020020034073A KR20020034073A KR20030096966A KR 20030096966 A KR20030096966 A KR 20030096966A KR 1020020034073 A KR1020020034073 A KR 1020020034073A KR 20020034073 A KR20020034073 A KR 20020034073A KR 20030096966 A KR20030096966 A KR 20030096966A
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임영철
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삼성전자주식회사
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Abstract

개시된 기판 회전 장치는 기판을 지지하는 척과, 회전력을 제공하는 모터와, 회전력을 전달하는 회전축과, 회전축을 둘러싸도록 구비되고 모터의 일측에 구비되며 냉각수가 제공되는 냉각 플랜지와, 열전 소자를 포함한다. 모터의 구동에 의해 발생되는 열은 냉각 플랜지에 의해 흡수된다. 냉각 플랜지에 의해 완전히 흡수되지 않고, 대류에 의해 기판과 인접한 부위의 온도를 상승시키는 열은 열전 소자에 의해 흡수되고, 열전 소자로부터 방출된 열은 냉각 플랜지로 흡수된다. 따라서, 기판과 인접한 부위의 온도는 항상 일정하게 유지된다. 상기 장치를 사용하여 기판 상에 형성된 포토레지스트 막에 전사된 패턴 이미지를 현상하는 경우, 미세한 포토레지스트 패턴을 균일하게 형성할 수 있으며, 기판 상에 포토레지스트 막을 형성하는 경우, 항상 일정한 두께를 갖는 포토레지스트 막을 형성할 수 있다.

Description

기판 회전 장치{Apparatus for spinning a substrate}
본 발명은 기판을 회전시키기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 기판 상에 처리 물질을 제공하고, 회전시켜 반도체 기판을 처리하기 위한 공정에 사용되는 기판 회전 장치에 관한 것이다.
최근, 반도체 장치의 제조 기술은 소비자의 다양한 욕구를 충족시키기 위해 집적도, 신뢰도, 응답속도 등을 향상시키는 방향으로 발전하고 있다. 일반적으로, 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘 웨이퍼 상에 소정의 막을 형성하고, 상기 막을 전기적 특성을 갖는 패턴으로 형성함으로서 제조된다.
상기 패턴은 막 형성, 포토리소그래피, 식각, 이온주입, 화학적 기계적 연마(CMP), 세정 및 건조 등과 같은 단위 공정들의 순차적 또는 반복적인 수행에 의해 형성된다. 상기와 같은 단위 공정들 중에서 포토리소그래피 공정은 반도체 기판 상에 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트 막을 형성하고, 이를 경화시키는 공정과 상기 포토레지스트 막을 원하는 포토레지스트 패턴으로 형성하기 위한 노광 공정 및 현상 공정을 포함한다.
일반적으로 상기 포토레지스트 코팅층은 다음과 같이 형성된다. 먼저, 반도체 기판을 회전척 상에 올려놓은 다음, 상기 반도체 기판 상의 중심 부위에 포토레지스트 조성물을 분사한다. 이어서, 상기 반도체 기판을 회전시켜, 회전력에 의해 상기 반도체 기판 상의 중심 부위에 분사된 포토레지스트 조성물이 반도체 기판의 주연 부위로 밀려나도록 함으로서, 포토레지스트 코팅층을 형성한다.
상기와 같이 형성된 포토레지스트 코팅층은 베이크 공정을 통해 경화되어 소정 두께의 포토레지스트 막으로 형성되고, 이어서, 특정 패턴을 형성하기 위한 노광 공정이 수행된다. 노광 공정은 마스크의 패턴을 포토레지스트 막 상에 전사하기 위한 공정으로 마스크를 통해 자외선을 포토레지스트 막으로 조사한다. 이때, 마스크를 통해 패턴 이미지가 포토레지스트 막으로 전사되며, 광이 조사된 부위의 포토레지스트 막은 다중체화되거나 다중체가 끊어지는 광 반응을 일으킨다.
상기와 같이 포토레지스트 막으로 전사된 패턴 이미지는 현상 공정을 통해 포토레지스트 패턴으로 형성된다. 상기 현상 공정은 반도체 기판을 회전시키고, 회전하는 반도체 기판 상에 현상액을 제공함으로서 수행된다.
상기 코팅 장치에 대한 일 예로서, 미합중국 특허 제6,113,697호(issued to Kim, et al)에는 반도체 기판을 회전시키는 회전척(spin chuck)과, 포토레지스트 조성물을 제공하는 노즐과, 노즐의 위치에 따라 회전척의 속도를 제어하는 제어부를 포함하는 포토레지스트 코팅 장치가 개시되어 있다. 또한, 미합중국 특허 제5,912,043호(issued to Choi, et al.)에는 스핀 코팅 유닛(spin coating unit), 펌핑 유닛(pumping unit), 센싱 유닛(sensing unit)을 구비하며, 웨이퍼를 회전시키는 회전 장치를 제어하는 코팅 유닛의 제1제어부와, 펌핑 유닛과 각종 밸브들의 개폐를 제어하는 펌핑 유닛의 제2제어부를 구비하는 웨이퍼 스핀 코팅 시스템이 개시되어 있다.
상기와 같이 반도체 기판 상에 포토레지스트 코팅층이 형성하는 경우, 상기 포토레지스트 조성물은 반도체 기판의 주연 부위 및 이면 부위에도 형성된다. 상기와 같이 반도체 기판의 주연 부위 및 이면 부위에 형성된 포토레지스트 코팅층은 후속 공정에서 불량 요인으로 작용하므로, 포토레지스트 코팅 공정 이후에 반도체 기판의 주연 부위 및 이면 부위에 형성된 포토레지스트 코팅층을 시너(thinner) 조성물을 이용하여 제거하는 공정을 실시한다. 또한, 포토레지스트 코팅 공정 도중에 불량이 발생할 경우, 반도체 기판 상에 형성된 포토레지스트 코팅층을 제거하는 리워크(rework) 공정을 수행할 수도 있다.
한편, 상기 현상 공정의 일 예로서, 대한민국 공개특허 제2001-30008호에는 웨이퍼 상에 현상액을 공급하고, 웨이퍼를 회전시켜 상기 현상액을 퍼들(puddle)로 형성하고 소정 시간 동안 방치하여 웨이퍼를 현상하는 장치 및 방법이 개시되어 있고, 대한민국 등록특허 제317,217호에는 반도체 웨이퍼 상에 레지스트 패턴을 얻기 위해 웨이퍼 상의 현상액을 퍼들링(puddling)시키는 공정과, 퍼들링된 상태에서 선정된 경사각으로 기울어진 웨이퍼를 홀딩하는 공정과, 정지 및 저속 회전을 복수회 교대로 반복하는 공정을 포함하는 현상 방법(developing process)이 개시되어 있다.
상기와 같은 포토레지스트 코팅 및 포토레지스트 패턴 현상 공정을 수행하는 기판 처리 장치는 기판을 회전시키는 기판 회전 장치와 기판 상에 포토레지스트 조성물, 시너 조성물, 현상액, 세정액 등을 제공하는 유체 공급 장치를 포함한다.
도 1은 종래의 기판 회전 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 기판 회전 장치(100)는 반도체 기판(10)을 지지하는 회전척(102)과, 회전력을 제공하는 모터(104)와, 모터(104)의 회전력을회전척(102)으로 전달하는 회전축(106)을 구비한다. 또한, 도시되지는 않았으나 반도체 기판(10)의 상부에는 포토레지스트 조성물 또는 현상액을 제공하는 노즐이 구비되어 있다.
회전척(102) 상에 반도체 기판(10)이 놓여지고, 회전축(106)의 내부를 통해 제공되는 진공에 의해 반도체 기판(10)이 회전척(102) 상에서 고정된다. 모터(104)는 회전척(102)을 회전시켜 반도체 기판(10) 상에 제공된 포토레지스트 조성물을 반도체 기판(10) 상에 균일하게 도포한다. 이때, 포토레지스트 조성물은 휘발성 용제를 포함하고 있으므로 주위의 온도에 따라 도포되는 두께가 균일하지 않을 수 있다. 즉, 포토레지스트 조성물을 원심력에 의해 반도체 기판(10) 상에 도포되는 동안, 도포되는 시간과 상기 휘발성 용제의 기화 속도에 따라 반도체 기판(10) 상에 형성되는 포토레지스트 막의 두께가 불균일하게 된다. 최근, 패턴의 미세화에 따라 포토레지스트 막 형성 공정이 수행되는 챔버의 온도 제어는 균일한 포토레지스트 막을 형성하는데 중요한 인자가 되고 있다.
또한, 반도체 기판(10) 상에 형성된 포토레지스트 막에 전사된 패턴 이미지를 현상하기 위한 현상액이 제공되는 경우, 주위의 온도에 따라 현상액과 반응하여 포토레지스트 막이 제거되는 정도가 달라지므로 반도체 기판(10) 상에 형성되는 포토레지스트 패턴의 프로파일이 일정하지 않은 문제점이 발생되며, 온도 편차에 따라 현상 얼룩이 발생되는 문제점이 발생한다.
여기서, 모터(104)에 의해 발생되는 열은 상기 온도를 변화시키는 큰 변수로 작용하므로 이를 제어하려는 노력이 다양하게 시도되고 있다. 일 예로서,모터(104)의 상부에 냉각 플랜지(cooling flange, 108)를 설치하였다. 냉각 플랜지(108)는 회전축(106)을 감싸도록 구비되고, 모터(104)의 일측에 부착된다. 냉각 플랜지(108)의 내부에는 냉각수(12)가 제공되는 유로가 형성되어 있고, 냉각수(12)는 냉각수 저장 용기(110)와 온도 제어부(112)를 통해 냉각 플랜지(108)로 공급된다. 냉각 플랜지(108)로부터 배출된 냉각수(12)는 다시 냉각수 저장 용기(110)로 환원되고, 냉각수 저장 용기(110)의 냉각수(12)는 온도 제어부(112)를 거쳐서 다시 냉각 플랜지(108)로 공급된다. 이때, 온도 제어부(112)는 냉각수(12)의 온도를 설정된 온도로 일정하게 유지함으로서 냉각 플랜지(108)의 온도를 일정하게 유지한다. 따라서, 냉각 플랜지(108)는 모터(104)로부터 발생되는 열을 흡수하여 반도체 기판(10)과 인접한 부위의 온도를 일정하게 유지한다.
상기와 같은 냉각 플랜지(108)를 설치함으로서 반도체 기판(10)과 인접한 부위의 온도를 어느 정도 일정하게 유지할 수 있으나, 공정의 초기와 공정이 진행되는 도중의 온도에는 다소 차이가 발생하게 된다. 공정의 초기에는 모터(104)로부터 열이 발생되지 않지만, 공정의 진행 중에는 모터(104)로부터 열이 발생되기 때문이다. 즉, 냉각 플랜지(108)가 모터(104)로부터 발생되는 열을 모두 흡수하지 못하기 때문이다. 실제로, 공정 초기와 공정이 진행되는 도중에는 약 0.3℃ 정도의 온도 편차가 발생하고, 이에 따라, 공정 초기에 형성된 포토레지스트 막 또는 포토레지스트 패턴과 어느 정도 시간이 지난 후에 형성된 포토레지스트 막 또는 포토레지스트 패턴은 다소 다르게 형성된다. 즉, 포토레지스트 코팅 공정에서 포토레지스트 막의 두께가 일정치 않거나 현상 공정에서 포토레지스트 패턴의 프로파일이 균일하지 않게 되며, 현상 얼룩이 형성된다. 상기와 같은 문제점은 반도체 기판들로부터 생산되는 반도체 장치들의 품질을 일정하지 않게 하며, 반도체 장치의 품질 및 생산성을 저하시키게 된다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기판을 회전시키기 위한 회전력을 제공하는 모터로부터 발생되는 열을 차단할 수 있는 기판 회전 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 기판 회전 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시한 기판 회전 장치를 갖는 기판 처리 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 반도체 기판200 : 기판 회전 장치
202 : 회전척204 : 모터
206 : 회전축208 : 냉각 플랜지
210 : 열전 소자212 : 냉각수 공급부
214 : 냉각수 저장 용기216 : 온도 제어부
218 : 공정 제어부300 : 기판 처리 장치
302 : 노즐304 : 보울
306 : 하부 컵308 : 내측 컵
310 : 배출구
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판을 지지하기 위한 척과, 상기 척을 회전시키기 위한 회전력을 제공하는 모터와, 상기 척과 상기 모터를 연결하고, 상기 회전력을 상기 척에 전달하는 회전축과, 상기 회전척을 감싸도록 구비되고, 상기 척에 지지된 상기 기판과 인접한 부위의 열을 흡수하여 상기 모터와 인접한 부위로 방출하여 상기 기판과 인접한 부위의 온도를 조절하기 위한 제1온도 조절 수단과, 상기 모터와 상기 제1온도 조절 수단 사이에서 상기 회전척을 감싸도록 구비되고, 상기 제1온도 조절 수단으로부터 방출된 열과 상기 모터로부터 발생된 열을 흡수하기 위한 제2온도 조절 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치를 제공한다.
따라서, 상기 제1온도 조절 수단은 기판과 인접한 부위의 열을 흡수하여 상기 제2온도 조절 장치로 방출하고, 상기 제2온도 조절 수단은 상기 제1온도 조절 수단으로부터 방출된 열과 모터로부터 발생된 열을 흡수함으로서 반도체 기판과 인접한 부위의 온도는 항상 일정하게 유지될 수 있다.
상기와 같은 기능을 수행하는 제1온도 조절 수단으로는 열전 소자(thermo electric module)가 사용될 수 있으며, 상기 제2온도 조절 수단으로는 냉각수가 제공되는 유로가 형성된 냉각 플랜지(flange)가 사용될 수 있다. 상기 모터 및 열전 소자와 연결되는 제어부는 상기 모터의 회전 속도를 제어하고, 상기 열전 소자에 인가되는 전류를 제어한다.
상기 열전 소자는 N(Negative)형, P(Positive)형 반도체에 전기적으로는 직렬로, 열적으로는 병렬이 되도록 구성하여 직류(DC)전류를 가해주면 N형으로 대전된 금속/반도체 접점에서는 주위로부터 열에너지를 흡수한 전자가 열전 소자 내부로 이동하여 흡열이 일어나며, P형으로 대전된 접점에서는 전자의 열에너지 방출에 의해서 발열이 일어나는 것을 이용한 것이다. 상기와 같은 현상을 펠티어 현상(Peltier effect)이라 하며, 열전 소자는 펠티어 현상에 의해 나타나는 냉각 효과를 이용한 일종의 고체식 히트 펌프(solid state heat pump)이다.
즉, 제어부로부터 인가되는 전류를 조절하여 기판과 인접한 부위의 온도를 일정하게 유지하고, 온도가 높은 경우 열을 흡수하여 냉각 플랜지로 방출하게 된다. 모터의 동작에 의해 발생되는 열은 냉각 플레이트에서 흡수되지만, 냉각 플레이트에 의해 흡수되지 않고, 반도체 기판과 인접한 부위의 온도를 상승시키는 열은 열전 소자에 의해 흡수되고 냉각 플레이트로 방출된다. 따라서, 기판과 인접한 부위의 온도를 항상 일정하게 유지시킬 수 있다.
상기와 같은 기판 회전 장치를 사용하여 기판 상에 포토레지스트 막을 형성하는 경우, 기판 주위의 온도를 항상 일정하게 유지할 수 있으므로 기판 상에 항상 일정한 두께를 갖는 포토레지스트 막을 형성할 수 있다. 또한, 상기와 같은 기판 회전 장치를 사용하여 기판 상에 형성된 포토레지스트 막에 전사된 패턴 이미지를 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 경우, 기판 주위의 온도를 항상 일정하게 유지할 수 있으므로 기판 상에 균일한 패턴 프로파일을 갖는 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 회전 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 도시된 기판 회전 장치(200)는 반도체 기판(10)을 지지하는 회전척(202)과, 반도체 기판(10)을 회전시키기 위한 회전력을 제공하는 모터(204)와, 회전척(202)과 모터(204)를 연결하고 상기 회전력을 전달하는 회전축(206)과, 회전축(206)과 연결된 모터(204)의 일측면에 구비되는 냉각 플랜지(208)와, 회전척(202)과 인접하는 냉각 플랜지(208)의 일측면에 구비되는 열전 소자(210)를 포함한다.
도시되지는 않았으나, 회전척(202)과 회전축(206)에는 반도체 기판(10)을 흡착하기 위한 진공이 제공되는 진공 제공 라인이 형성되어 있고, 반도체 기판(10)은 상기 진공에 의해 회전척(202) 상에 고정된다.
냉각 플랜지(208)에는 냉각수(12)가 제공되는 유로가 형성되어 있으며, 상기유로의 입구와 출구는 냉각수 공급부(212)와 연결된다. 냉각수 공급부(212)는 냉각수를 저장하는 냉각수 저장 용기(214)와 냉각수(12)의 온도를 기 설정된 온도로 항상 일정하게 유지하기 위한 온도 제어부(216)를 포함한다. 상기 유로의 입구는 온도 제어부(216)와 연결되고, 상기 유로의 출구는 냉각수 저장 용기(214)와 연결된다. 냉각수(12)는 냉각수 저장 용기(214)로부터 온도 제어부(216)로 제공되고, 온도 제어부(216)에 의해 온도가 일정하게 유지된 냉각수(12)는 냉각 플랜지(208)로 공급된다. 냉각 플랜지(208)의 유로를 통해 냉각 플랜지(208)를 순환한 냉각수(12)는 다시 냉각수 저장 용기(214)로 복귀한다.
열전 소자(210)는 공정 제어부(218)와 연결된다. 공정 제어부(218)는 열전 소자(210)에 전류를 인가하며, 반도체 기판(10)과 인접한 부위의 온도를 기 설정된 온도로 항상 일정하게 유지하기 위해 열전 소자(210)로 인가되는 전류를 제어한다. 또한, 공정 제어부(218)는 모터(204)를 동작시키기 위한 전원을 모터(204)에 인가한다.
반도체 기판(10)과 인접한 부위 즉, 반도체 기판(10) 주변의 온도는 열전 소자(210)에 의해 항상 일정한 온도로 유지된다. 즉, 반도체 기판(10)과 인접한 부위의 온도가 기 설정된 온도보다 높은 경우 열전 소자(210)는 열을 흡수하여 냉각 플랜지(208)로 방출한다. 냉각 플랜지(208)는 열전 소자(210)로부터 방출된 열을 흡수한다. 또한, 공정 제어부(218)로부터 인가되는 전원에 의해 모터(204)가 작동되면, 모터(204)로부터 열이 발생한다. 상기와 같이 모터(204)로부터 발생된 열은 냉각 플랜지(208)로 흡수된다. 즉, 반도체 기판(10)과 인접한 부위의 열은 열전소자(210)에 흡수되고, 열전 소자(210) 및 모터(204)로부터 발생되는 열은 냉각 플랜지(208)에 의해 흡수된다. 따라서, 모터(204)에 의해 발생한 열이 냉각 플랜지(208)에 완전히 흡수되지 않고 반도체 기판(10)과 인접한 부위의 온도를 상승시키더라도, 열전 소자(210)에 의해 반도체 기판(10)과 인접한 부위의 열이 흡수되므로 반도체 기판(10)과 인접한 부위의 온도는 모터(204)의 발열과 상관없이 일정하게 유지된다.
도 3은 도 2에 도시한 기판 회전 장치를 갖는 기판 처리 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 도시된 기판 처리 장치(300)는 기판 회전 장치(200)와, 기판 회전 장치(200)에 놓여진 반도체 기판(10)에 기판 처리 물질을 제공하는 노즐(302)과, 기판 회전 장치(200)에 놓여지는 반도체 기판(10)을 둘러싸도록 구비되어 하부가 개방된 보울(304)과, 보울(304) 및 기판 회전 장치(200)를 둘러싸도록 구비되어 상부가 개방된 하부 컵(306)과, 하부 컵(306)의 내부에서 기판 회전 장치(200)를 둘러싸도록 구비되는 내측 컵(308)과, 하부 컵(306)의 바닥과 연결되는 배출구(310)를 포함한다.
기판 회전 장치(200)는 반도체 기판(10)을 지지하는 회전척(202)과, 반도체 기판(10)을 회전시키기 위한 회전력을 제공하는 모터(204)와, 회전척(202)과 모터(204)를 연결하고 상기 회전력을 전달하는 회전축(206)과, 회전축(206)과 연결된 모터(204)의 일측면에 구비되는 냉각 플랜지(208)와, 회전척(202)과 인접하는 냉각 플랜지(208)의 일측면에 구비되는 열전 소자(210)를 포함한다. 냉각플랜지(208)에는 냉각수를 공급하는 냉각수 공급부(212)가 연결되어 있고, 모터(204)와 열전 소자(210)에는 공정 제어부(218)가 연결되어 있다.
한편, 도시되지는 않았으나, 회전척(202)에 놓여진 반도체 기판(10) 상에 다수의 노즐이 더 구비될 수 있다. 즉, 반도체 기판 상으로는 포토레지스트 조성물, 시너 조성물, 현상액, 세정액, 건조 가스 등이 제공될 수 있으며, 각각 노즐이 구비될 수 있다.
상기 기판 처리 장치(300)를 사용하여 반도체 기판(10) 상에 포토레지스트 막을 형성하는 공정을 살펴보면 다음과 같다.
회전척(202)에 놓여진 반도체 기판(10) 상에 포토레지스트 조성물이 제공되면, 공정 제어부(218)는 모터(204)에 전원을 인가하여 반도체 기판(10)을 회전시킨다. 반도체 기판(10)의 회전에 의해 반도체 기판(10) 상에는 포토레지스트 막이 형성되며, 원심력에 의해 반도체 기판(10)의 주연 부위를 이탈하여 비산되는 포토레지스트 조성물은 보울(304)에 의해 차단되어 하방으로 유도되고, 내측 컵(308)을 따라 하부 컵(306)에 연결된 배출구(310)를 통해 배출된다.
이때, 모터(204)에 의해 발생되는 열은 냉각 플랜지(208)에 의해 흡수되며, 냉각 플랜지(208)에 의해 완전히 흡수되지 않은 열이 대류에 의해 반도체 기판(10)과 인접한 부위의 온도를 상승시킬 경우 열전 소자(210)는 반도체 기판(10)과 인접한 부위의 열을 흡수하여 다시 냉각 플랜지(208)로 방출한다. 따라서, 모터(204)의 발열에 의해 반도체 기판(10)과 인접한 부위의 온도가 상승되는 것이 방지되고, 항상 일정한 온도가 유지된다.
상기와 같이 반도체 기판의 주변 부위의 온도가 기 설정된 온도로 유지되면, 반도체 기판 상에 제공된 포토레지스트 조성물은 반도체 기판의 회전에 의해 일정한 두께를 갖는 포토레지스트 막으로 형성된다. 이는 포토레지스트 조성물에 포함된 휘발성 용제의 기화가 일정하기 때문이다.
또한, 시너 조성물을 이용하여 반도체 기판 상에 포토레지스트 막 또는 패턴을 제거하는 경우 항상 일정한 제거 효율을 얻을 수 있으며, 세정액 및 건조 가스를 이용하여 반도체 기판을 세정 및 건조하는 경우에도 항상 일정한 세정 및 건조 효율을 얻을 수 있다.
한편, 상기 기판 처리 장치(300)를 사용하여 반도체 기판(10) 상의 포토레지스트 막에 전사된 패턴 이미지를 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 현상 공정을 살펴보면 다음과 같다.
회전척(202)에 놓여진 반도체 기판(10)을 회전시키면서, 노즐(302)을 통해 현상액을 제공한다. 반도체 기판(10) 상에 제공된 현상액이 회전에 의해 반도체 기판(10)의 외측으로 밀려나면서 반도체 기판(10) 상에 퍼들(puddle)이 형성되면, 반도체 기판(10)의 회전을 멈추고 일정 시간 동안 방치하여 반도체 기판(10) 상의 포토레지스트 막을 현상한다. 이어서, 반도체 기판(10)을 회전시키고, 린스액을 공급하여 현상액을 제거함으로서 반도체 기판(10) 상에 포토레지스트 패턴을 형성한다.
이때, 모터(204)에 의해 발생되는 열은 냉각 플랜지(208)에 의해 흡수되며, 냉각 플랜지(208)에 의해 완전히 흡수되지 않은 열이 대류에 의해 반도체 기판(10)과 인접한 부위의 온도를 상승시킬 경우 열전 소자(210)는 반도체 기판(10)과 인접한 부위의 열을 흡수하여 다시 냉각 플랜지(208)로 방출한다. 따라서, 모터(204)의 발열에 의해 반도체 기판(10)과 인접한 부위의 온도가 상승되는 것이 방지되고, 항상 일정한 온도가 유지된다.
상기와 같이 반도체 기판의 주변 부위의 온도가 기 설정된 온도로 유지되면, 반도체 기판 상의 현상액과 포토레지스트 막은 항상 일정하게 반응하므로, 반도체 기판 상에 형성되는 포토레지스트 패턴의 프로파일은 공정 초기의 반도체 기판과 일정 시간 후의 반도체 기판에서 항상 일정하게 형성되며, 온도 불균일에 따른 현상 얼룩이 발생되지 않는다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 기판을 회전시키기 위한 모터의 작동으로부터 발생되는 열은 냉각 플랜지에 의해 흡수되고, 냉각 플랜지에 의해 완전히 흡수되지 않고 대류에 의해 반도체 기판과 인접한 부위의 온도를 상승시키는 열은 열전 소자에 의해 흡수된다.
따라서, 반도체 기판과 인접한 부위의 온도는 항상 일정하게 유지되며, 반도체 기판 상에 형성되는 포토레지스트 막은 균일한 두께를 갖는다. 또한, 반도체 기판 상에서 현상되는 포토레지스트 패턴은 항상 일정한 프로파일을 갖게 되며, 현상 얼룩이 방지된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 기판을 지지하기 위한 척;
    상기 척을 회전시키기 위한 회전력을 제공하는 모터;
    상기 척과 상기 모터를 연결하고, 상기 회전력을 상기 척에 전달하는 회전축;
    상기 회전척을 감싸도록 구비되고, 상기 척에 지지된 상기 기판과 인접한 부위의 열을 흡수하여 상기 모터와 인접한 부위로 방출하여 상기 기판과 인접한 부위의 온도를 조절하기 위한 제1온도 조절 수단; 및
    상기 모터와 상기 제1온도 조절 수단 사이에서 상기 회전척을 감싸도록 구비되고, 상기 제1온도 조절 수단으로부터 방출된 열과 상기 모터로부터 발생된 열을 흡수하기 위한 제2온도 조절 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1온도 조절 수단은 열전 소자(thermo electric module)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2온도 조절 수단은 냉각수가 제공되는 유로가 형성된 냉각 플랜지(flange)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 냉각 플랜지의 온도를 일정하게 유지하기 위해 상기냉각수의 온도를 일정하게 조정하고, 상기 냉각 플랜지로 공급되는 냉각수의 유량을 조절하는 냉각수 공급 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2온도 조절 수단은 상기 회전축과 연결되는 상기 모터의 일측면에 접촉되도록 구비되고, 상기 제1온도 조절 수단은 상기 제2온도 조절 수단과 접촉되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 모터의 회전 속도를 제어하고, 상기 기판과 인접한 부위의 온도를 조절하기 위해 제1온도 조절 수단의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 장치는,
    상기 기판 상에 포토레지스트 조성물을 제공하여 상기 반도체 기판 상에 포토레지스트 막을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 장치는,
    상기 기판 상에 현상액을 제공하여 상기 기판 상에 형성되어 있는 포토레지스트 막에 전사된 패턴 이미지를 현상하는 것을 특징으로 하는 기판 회전 장치.
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