KR20040059255A - Photoresist Deposition Apparatus with Vibrator - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A photoresist coating apparatus is provided to improve remarkably uniformity of a photoresist layer by using ultrasonic vibrations in a photoresist coating process. CONSTITUTION: A spraying nozzle(12) supplies photoresist(15) on a wafer(13). A wafer chuck(14) for supporting the wafer spins with a desired speed. When the photoresist is supplied on the wafer through the spraying nozzle, an ultrasonic generator(31) as a vibration generator supplies fine vibrations to the wafer chuck.

Description

진동발생장치를 갖는 포토레지스트 도포장치{Photoresist Deposition Apparatus with Vibrator}Photoresist coating apparatus having a vibration generating device {Photoresist Deposition Apparatus with Vibrator}

본 발명은 포토레지스트의 도포장치에 관한 것으로, 상세하게는 포토레지스트를 균일한 두께로 웨이퍼 상에 도포하는 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoresist coating apparatus, and more particularly, to an apparatus for applying a photoresist on a wafer with uniform thickness.

일반적으로, 집적 회로 반도체 소자, 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치 등의 제조를 위하여 반도체 기판(웨이퍼)나 유리 기판 상에 소정의 물질막 패턴을 형성할 필요가 있다. 이를 위하여 반도체 기판이나 유리 기판 상의 물질막 상에 포토레지스트을 도포한 후, 노광하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이어서, 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 물질막을 식각함으로써 물질막 패턴을 형성한다.In general, in order to manufacture integrated circuit semiconductor devices, liquid crystal displays, plasma displays, and the like, it is necessary to form a predetermined material film pattern on a semiconductor substrate (wafer) or a glass substrate. For this purpose, a photoresist is applied onto a material film on a semiconductor substrate or a glass substrate and then exposed to form a photoresist pattern. Subsequently, the material film pattern is formed by etching the material film using the photoresist pattern as an etching mask.

도1은 반도체 제조공정 중에서 포토레지스트를 도포할 때 사용되는 포토레지스트 도포장치를 개략적으로 도시하고 있다. 도 1에 도시된 바와같이, 포토레지스트 도포장치는 배스 내에 웨이퍼를 진공으로 홀딩할 수 있는 웨이퍼척(14), 웨이퍼척(14)에 암을 통하여 연결되어 웨이퍼를 회전시킬 수 있는 모터(미도시), 상부에서 웨이퍼(13) 상에 포토레지스트(15)를 분사하는 노즐(12), 그리고 노즐(12)을 지지하는 노즐지지대(11) 등으로 구성된다.Fig. 1 schematically shows a photoresist coating apparatus used when applying photoresist in a semiconductor manufacturing process. As shown in FIG. 1, the photoresist coating apparatus includes a wafer chuck 14 capable of holding a wafer in a bath in a bath and a motor connected to the wafer chuck 14 through an arm to rotate the wafer (not shown). ), A nozzle 12 for spraying the photoresist 15 on the wafer 13 from the top, a nozzle support 11 for supporting the nozzle 12, and the like.

이러한 포토레지스트 도포장치는 모터 및 암을 이용하여 웨이퍼척(14) 상에 장착된 웨이퍼(13)를 소정의 속도로 회전시키면서 웨이퍼(13) 표면에 포토레지스트(15)를 도포하는 스핀코팅 방법이 주로 사용되는 데, 이러한 회전에 의한 원심력을 이용하게 되면 포토레지스트(15)를 웨이퍼(13) 상에 어느정도 균일하게 도포시키는 것이 가능하다.The photoresist coating apparatus is a spin coating method for applying the photoresist 15 to the surface of the wafer 13 while rotating the wafer 13 mounted on the wafer chuck 14 at a predetermined speed using a motor and an arm. It is mainly used, and by using the centrifugal force by such rotation, it is possible to apply the photoresist 15 uniformly to the wafer 13 to some extent.

한편, 포토레지스트는 광학시스템의 일부를 차지하기 때문에 정교한 두께 조절이 필요하다. 도포되는 포토레지스의 두께는 보통 수백 nm 에서 천 nm 정도이다. 포토레지스트 두께는, 정지한 상태나 느린 속도로 회전하는 웨이퍼 상에 포토레지스트를 공급한 후 포토레지스트의 점도를 고려하여 웨이퍼의 회전속도를 제어하여 조절한다. 이때, 도포되는 포토레지스트는 균일도가 0.5 % 이내로 유지되어야 하는데, 분사되는 포토레지스트의 양, 온도 및 점도, 웨이퍼척의 온도 및 회전속도, 배기압, 습도 등의 요인에 의해 균일도 및 두께가 변화된다.On the other hand, since photoresist occupies a part of the optical system, precise thickness control is required. The thickness of the photoresist applied is usually several hundred nm to one thousand nm. The photoresist thickness is controlled by controlling the rotational speed of the wafer in consideration of the viscosity of the photoresist after supplying the photoresist on the wafer which rotates at a stationary state or at a slow speed. At this time, the uniformity of the photoresist to be applied should be maintained within 0.5%, the uniformity and thickness are changed by factors such as the amount, temperature and viscosity of the sprayed photoresist, the temperature and rotation speed of the wafer chuck, exhaust pressure, humidity.

도2는 웨이퍼 상에 도포된 포토레지스트층의 표면 프로파일의 단면도이다. 정지한 상태나 느린 속도로 회전하는 웨이퍼(13) 상에 포토레지스트를 공급하면서 포토레지스트의 점도를 고려하여 웨이퍼를 회전시키면, 도2에 도시된 바와같이, 중앙에서 가장자리로 퍼지는 데 걸리는 시간과 포토레지스트(15)가 웨이퍼(13) 표면에 직접접촉하는 등의 이유로 웨이퍼 상에 도포되는 포토레지스트(15)는 두께가 균일하지 못하게 된다. 이 상태에서, 소프트베이크(soft bake)를 하게 되면, 이 형태 그대로 노광을 하게 되어 패턴 프로파일의 불량을 유발하게 된다.2 is a cross-sectional view of the surface profile of a photoresist layer applied on a wafer. When the wafer is rotated in consideration of the viscosity of the photoresist while supplying the photoresist on the wafer 13 which is stopped or rotated at a slow speed, as shown in FIG. 2, the time taken to spread from the center to the edge and the photo The photoresist 15 applied on the wafer is not uniform in thickness, for example, because the resist 15 is in direct contact with the surface of the wafer 13. In this state, when the soft bake is performed, the light bake is exposed as it is, causing a bad pattern profile.

본 발명을 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 스핀코팅 방법에 의하여 도포되는 포토레지스트층의 표면 균일도를 향상시켜, 패턴 노광 후의 패턴 프로파일 불량을 사전에 방지하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve such a problem, and an object thereof is to improve the surface uniformity of a photoresist layer applied by a spin coating method and to prevent a pattern profile defect after pattern exposure in advance.

도1은 반도체 제조공정 중에서 포토레지스트를 도포할 때 사용되는 포토레지스트 도포장치의 개략도,1 is a schematic diagram of a photoresist coating apparatus used when applying photoresist in a semiconductor manufacturing process;

도2는 웨이퍼 상에 도포된 포토레지스트층의 표면 프로파일의 단면도,2 is a cross-sectional view of the surface profile of a photoresist layer applied on a wafer;

도3는 본 발명에 따른 초음파발생장치를 구비한 포토레지스트 도포장치의 구성도, 그리고3 is a block diagram of a photoresist coating apparatus including an ultrasonic wave generating apparatus according to the present invention, and

도4는 초음파진동을 가하면서 웨이퍼 상에 포토레지스트층의 도포할 경우 표면 프로파일의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of the surface profile when applying the photoresist layer on the wafer while applying ultrasonic vibration.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawings-

11: 노즐지지대 12: 노즐11: nozzle support 12: nozzle

13: 웨이퍼 14: 웨이퍼척13: wafer 14: wafer chuck

15: 포토레지스트 31: 초음파발생장치15: photoresist 31: ultrasonic generator

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 웨이퍼척에 미세한 진동을 가할 수 있는 초음파발생장치를 구비하여, 포토레지스트 공급과 동시에 초음파를 발생시켜 웨이퍼를 미세 진동시킴으로써, 웨이퍼 상에 도포되는 포토레지스트의 표면 균일도를 향상시킬 수 있는 포토레지스트 도포장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is provided with an ultrasonic generator capable of applying a fine vibration to the wafer chuck, by generating an ultrasonic wave at the same time as supplying the photoresist to fine vibration of the wafer, the surface of the photoresist applied on the wafer Provided is a photoresist coating apparatus capable of improving uniformity.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도3는 본 발명에 따른 초음파발생장치를 구비한 포토레지스트 도포장치의 구성도이다. 도3에 도시된 바와같이, 본 발명의 포토레지스트 도포장치는 웨이퍼를 홀딩하는 웨이퍼척(14), 상부에서 웨이퍼(13) 상에 포토레지스트(15)를 분사하는 노즐(12), 노즐(12)을 지지하는 노즐지지대(11), 그리고 웨이퍼척(14)에 연결되어 웨이퍼척(14)에 진동을 가하는 초음파발생장치(31) 등으로 구성된다.3 is a block diagram of a photoresist coating apparatus including an ultrasonic wave generating apparatus according to the present invention. As shown in Fig. 3, the photoresist coating apparatus of the present invention includes a wafer chuck 14 for holding a wafer, a nozzle 12 for spraying the photoresist 15 onto the wafer 13 from above, and a nozzle 12 ), And an ultrasonic generator 31 connected to the wafer chuck 14 to apply vibration to the wafer chuck 14.

초음파발생장치(31)는 미국 특허 출원 제340,469호에 기술된 봉형 초음파 모터를 이용할 수 있다. 이 예는 진동자, 미끄럼부, 이동체 등으로 구성되는 데, 압전 소자에 교류 전압이 인가됨으로써 진동자가 진동을 일으키고, 미끄럼부의 표면 입자가 타원 운동을 하는 등, 상호작용에 의하여 웨이퍼척(14)에 미세한 진동을 전달한다. 이러한 진동은 웨이퍼(13)에 전해지고, 웨이퍼(13)의 상부에 도포되는 포토레지스트에 진동을 가한다.The ultrasonic generator 31 may use a rod-shaped ultrasonic motor described in US Patent Application No. 340,469. This example is composed of a vibrator, a sliding part, a moving object, etc., in which an alternating voltage is applied to the piezoelectric element, causing the vibrator to vibrate, and the surface particles of the sliding part perform an elliptic motion. Delivers fine vibrations This vibration is transmitted to the wafer 13, and the vibration is applied to the photoresist applied on the wafer 13.

웨이퍼척(14)은 모터 및 암을 이용하여 소정의 속도로 회전되며, 웨이퍼척(14) 상에는 웨이퍼(13)가 장착되어 웨이퍼척(14)과 동일한 속도로 회전한다. 웨이퍼(13)의 회전과 함께, 상부에서 웨이퍼(13)의 표면으로 공급되는 포토레지스트는 원심력에 의하여 중앙에서 가장자리로 퍼지면서 도포된다.The wafer chuck 14 is rotated at a predetermined speed using a motor and an arm, and a wafer 13 is mounted on the wafer chuck 14 to rotate at the same speed as the wafer chuck 14. With the rotation of the wafer 13, photoresist supplied from the top to the surface of the wafer 13 is applied while spreading from the center to the edge by centrifugal force.

포토레지스트의 공급 및 도포와 함께, 초음파발생장치(31)로부터 웨이퍼척 (14)에 가해지는 미세진동에 의하여 웨이퍼척(14) 및 웨이퍼(13)가 진동하게 되고, 그 결과 도포되는 포토레지스트가 진동되면서 도포가 이루어진다. 소정의 점성을 갖는 유동성 포토레지스트에 진동이 가해지면, 포토레지스트 상부표면의 평탄도가향상된다.With the supply and application of the photoresist, the microscopic vibration applied to the wafer chuck 14 from the ultrasonic generator 31 causes the wafer chuck 14 and the wafer 13 to vibrate. Application is made while vibrating. When vibration is applied to the flowable photoresist having a predetermined viscosity, the flatness of the upper surface of the photoresist is improved.

도4는 초음파진동을 가하면서 웨이퍼 상에 포토레지스트층의 도포할 경우 표면 프로파일의 단면도이다. 웨이퍼(13) 상에 포토레지스트를 공급함과 동시에 초음파발생장치에 의하여 웨이퍼에 미세진동을 가하고, 포토레지스트의 점도를 고려한 회전속도로 웨이퍼를 회전시키면, 도4에 도시된 바와같이, 중앙에서 가장자리에 걸쳐 나타나는 표면의 평탄도가 크게 향상된다. 이러한 결과는, 포토레지스트가 퍼지는 데 걸리는 시간과 포토레지스트(21)가 웨이퍼(13) 표면에 직접접촉하는 등의 이유로 발생하는 포토레지스트의 두께가 불균일을 충분히 극복할 수 있게 된다. 따라서, 후속공정인 소프트베이크(soft bake) 및 노광 후에도, 패턴 프로파일의 불량이 현저하게 감소하게 된다.4 is a cross-sectional view of the surface profile when applying the photoresist layer on the wafer while applying ultrasonic vibration. When the photoresist is supplied to the wafer 13 and the micro vibration is applied to the wafer by an ultrasonic generator, and the wafer is rotated at a rotational speed considering the viscosity of the photoresist, as shown in FIG. The flatness of the surface appearing over is greatly improved. This result makes it possible to sufficiently overcome the nonuniformity of the photoresist thickness due to the time taken for the photoresist to spread and the photoresist 21 to be in direct contact with the surface of the wafer 13. Therefore, even after soft bake and exposure, which are subsequent processes, defects in the pattern profile are significantly reduced.

이와같이, 스핀코팅 방법을 이용하는 포토레지스트 도포에서 초음파진동을 이용하게 되면, 도포되는 포토레지스트층의 표면 균일도가 크게 향상됨으로써, 후속공정인 패턴 노광 후에도 패턴 프로파일 불량이 현저히 감소된다.As such, when ultrasonic vibration is used in the photoresist coating using the spin coating method, the surface uniformity of the photoresist layer to be applied is greatly improved, so that the pattern profile defect is significantly reduced even after the pattern exposure, which is a subsequent process.

Claims (2)

웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하는 장치에 있어서,An apparatus for applying a photoresist on a wafer, 웨이퍼 상에 포토레지스트를 공급하는 분사노즐;A spray nozzle for supplying a photoresist on the wafer; 웨이퍼를 장착지지하며, 소정의 속도로 회전하는 웨이퍼척; 및A wafer chuck which supports the wafer and rotates at a predetermined speed; And 상기 분사노즐을 통해서 포토레지스트가 공급될 때, 상기 웨이퍼척에 미세진동을 가하는 진동발생장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동발생장치를 갖는 포토레지스트 도포장치.And a vibration generator for applying fine vibration to the wafer chuck when the photoresist is supplied through the injection nozzle. 제1항에 있어서, 상기 진동발생장치는According to claim 1, wherein the vibration generating device 초음파발생장치인 것을 특징으로 하는 진동발생장치를 갖는 포토레지스트 도포장치.A photoresist coating device having a vibration generating device, characterized in that the ultrasonic generator.
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