KR20050039054A

KR20050039054A - 스핀코팅장치

Info

Publication number: KR20050039054A
Application number: KR1020030074414A
Authority: KR
Inventors: 한광윤
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-10-23
Filing date: 2003-10-23
Publication date: 2005-04-29

Abstract

스핀코팅장치는 웨이퍼를 안착시켜 소정의 방향으로 회전시키는 스핀척과; 웨이퍼에 포토레지트액을 분사하기 위한 적어도 하나의 포토레지스트노즐과; 웨이퍼에 시너를 분사하기 위한 시너노즐; 및 스핀척, 포토레지스트노즐, 시너노즐의 내부로 항온수를 순환시켜 스핀척, 포토레지스트노즐, 시너노즐을 소정의 온도를 유지시키는 항온수공급수단을 포함한다.

Description

스핀코팅장치{SPIN COATER}

본 발명은 스핀코팅장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시너 공급 온도를 제어하여 도포되는 포토레지스트의 두께를 균일하게 하는 스핀코팅장치에 관한 것이다.

반도체디바이스 제조프로세스의 포토리소그라피 공법에 있어서는, 반도체 웨이퍼의 표면에 포토레지스트 막을 형성하는 포토레지스트(PR) 도포처리와, 포토레지스트 도포 후의 반도체 웨이퍼에 대하여 소정패턴의 노광처리를 행한 후에 그 패턴을 현상하는 현상처리가 행하여지고 있다. 이 포토레지스트 도포처리에 있어서는, 반도체 웨이퍼의 표면에 포토레지스트를 균일하게 도포하기 위한 방법으로서 스핀코팅(spin coating)법 등이 많이 이용되고 있다.

일반적으로 스핀 코터 장치는 성분과 점도가 다른 다수의 포토레지스트(처리액)을 선택해서 공급하기 위해 복수의 분사노즐들을 구비하는 것이 바람직하며, 이러한 예는, 일본실용신안 4-52990호 공보에 개시되어 있다. 이 공보에 기재된 바와 같이, 종래의 스핀 코터 장치에는 대기위치에 위치한 복수의 분사노즐 가운데 선택된 분사노즐을 파지해서 웨이퍼의 상방의 토출 위치로 이동시키도록 구성된 이송 수단이 공지되어 있다.

한편, 최근에는 제조비용의 삭감 등과 같은 이유로 인해 포토레지스트의 소비량을 줄이는 것이 요망되어지고 있다. 이 때문에, 각 웨이퍼에 대한 포토레지스트의 적하량을 줄이는 것이 시도되고 있다. 이 포토레지스트의 적하량을 줄이는 수법의 하나로는, 포토레지스트 도포에 앞서 시너(thinner) 등의 용제로 웨이퍼표면의 전체를 적시는 이른바 프리웨트 (pre-wet)처리가 있다. 이 프리웨트 처리에 의해 포토레지스트가 확산하기 쉬워져 결과적으로 소량의 포토레지스트로 균일하게 포토레지스트 막을 형성할 수가 있어 포토레지스트의 소비량을 줄일 수 있다.

이 프리웨트 처리를 행하기 위한 신나노즐은, 통상적으로 포토레지스트와 같이 노즐아암에 설치되어 있다. 이 때문에, 종래 스핀 코터 장치에서는, 신나노즐과 포토레지스트 노즐(이하, 'PR노즐'이라 침함)을 개별적으로 이동시켜서 공정을 실시한다. 그 과정을 구체적으로 살펴보면, 대기위치에서 신나 노즐을 선택 - 웨이퍼 중심으로 이동 후 분사 - 신나 노즐을 원 위치(대기 위치)로 이동 - PR 노즐 선택 - 웨이퍼 중심으로 이동 후 분사 - PR 노즐을 원위치로 이동시키는 과정을 거치게 된다.

한편, 이와 같은 구성과 더불어 웨이퍼가 안착되는 척을 비롯하여 각 ＰＲ노즐들은 그 내부로 항온수를 순환시켜 소정의 온도로 유지되도록 구성된다. 따라서, ＰＲ노즐들을 통해 공급되는 ＰＲ은 소정의 온도로 제어된 상태에서 도포된다.

그러나, 종래에는 시너는 상온의 상태로 공급됨에 따라 시너 공급 후 공급되는 ＰＲ의 온도가 실제 요구되는 온도범위를 벗어난 채 분사됨에 따라 ＰＲ도포 두께가 균일하지 못하게되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점들을 해소시키기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 ＰＲ공급온도를 따라 시너의 공급온도를 조절하여 분사하도록 함으로써 ＰＲ도포막의 균일성을 꾀하도록 하는 스핀코팅장치를 제공하는 데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 웨이퍼를 안착시켜 소정의 방향으로 회전시키는 스핀척과; 상기 웨이퍼에 포토레지트액을 분사하기 위한 적어도 하나의 포토레지스트노즐과; 상기 웨이퍼에 시너를 분사하기 위한 시너노즐; 및 상기 스핀척, 포토레지스트노즐, 시너노즐의 내부로 항온수를 순환시켜 상기 스핀척, 포토레지스트노즐, 시너노즐을 소정의 온도를 유지시키는 항온수공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀코팅장치를 제공한다.

상기 항온수공급수단은 항온수를 저장하는 항온조와; 상기 항온수를 상기 스핀척, 포토레지스트노즐, 시너노즐로 공급 순환시키는 항온수순환라인과; 상기 스핀척, 포토레지스트노즐, 시너노즐의 온도를 감지하는 온도감지기와, 상기 온도감지기를 통해 감지된 온도값을 기초로 항온수의 온도를 조절하는 항온수온도조절기를 포함함이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면 1을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용에 대해서 자세히 설명한다.

도면에 도시된 바와 같이 스핀코팅장치(1)는 반도체 웨이퍼(Ｗ) 표면에 포토레지트를 코팅하는 장치로써 반도체 웨이퍼(Ｗ)를 진공 흡착한 상태에서 고속으로 회전시키기 위한 스핀척(11)을 포함하는 스핀부(10)를 갖는다.

또한, 웨이퍼(Ｗ)표면으로 포토레지스트를 분사히기 위한 포토레지스트노즐(21, 23, 25)들과, 상기 포토레지스트를 도포에 앞서 웨이퍼(Ｗ) 표면에 용제(휘발성 시너)를 분사히기 위한 시너노즐(27)을 갖는다. 여기서, 상기 포토레지스트노즐(21, 23, 25)들과 시너노즐(27)은 도시되지 않은 이송수단에 의해 선택적으로 택일되어 대기위치에서 웨이퍼상부의 토출위치(웨이퍼의 회전중심위치)로 이동된다.

상기 포토레지스트노즐(21, 23, 25, 27)들은 각각의 포토레지스트공급원들(21ａ，23ａ，25a)과 연결되어 해당 포토레지스트가 공급되며, 상기 시너노즐(27)역시 별도의 시너공급원(27ａ)과 연결되어 시너를 공급받는다.

한편, 상기 포토레지스트노즐(21，23，25)들과, 시너노즐(27) 및 스핀척(11)에는 소정의 온도 조절된 항온수를 공급하는 항온수공급수단(30)이 구성된다. 그 구성에 대하여 구체적으로 살펴보면, 먼저, 소정의 항온수를 저장하는 항온조(31)와, 상기 항온조(31)에 수용된 항온수를 상기 포토레지스트노즐(21,23,25), 시너노즐(27), 스핀척(11)으로 순환시키는 항온수순환라인(33)과, 상기 포토레지스트노즐(21,23,25)들, 시너노즐(27), 스핀척(11)의 온도를 감지하는 온도감지기(35)와, 상기 온도감지기(35)를 통해 감지된 온도값을 기초로 항온수의 온도를 조절하는 항온수온도조절기(37)를 포함한다.

여기서, 상기 항온수순환라인(33)이 스핀척(11)을 통과한 후 포토레지스트노즐(21,23,25) 및 시너노즐(27)을 통과한 후 항온조(31)로 들어오는 예를 들어 설명하였으나 그 순환구조는 그에 한정된 것은 아니다. 즉, 스핀척(11) 및 각 노즐(21,23,25,27)에 별도로 항온수가 공급되도록 구성할 수도 있을 것이다.

다음은 상술한 바와 같이 구성된 스핀코팅장치의 동작원리에 대해서 설명한다.

먼저, 스핀척(11)의 상면에 웨이퍼(Ｗ）가 진공 흡착되면, 시너노즐(31)이 도시되지 않은 이송수단에 의해 대기위치에서 토출위치(웨이퍼의 회전중심위치)로 이동된다. 이때, 상기 웨이퍼(Ｗ)는 회전하지 않고 정지상태에 있다. 이 상태에서 시너노즐(27)로부터 시너가 웨이퍼(Ｗ）표면에 토출된다. 다음 스핀척(11)은 회전되어 웨이퍼(Ｗ）상의 시너는 확산되어 웨이퍼(Ｗ）표면의 전체를 적시는 이른바 프리웨트 처리가 실시된다. 이때, 상기 스핀척(11)을 비롯하여 시너노즐(27)의 내부에는 항온조(31)로 소정의 온도를 유지하는 항온수가 항온수순환라인(33)을 통해 공급되며 회수되는 과정이 이루어진다. 따라서, 스핀척(11) 및 시너노즐(27)은 소정의 온도를 유지하고, 상기 시너노즐(27)을 통해 공급되는 시너역시 상온의 상태가 아닌 소정의 온도로 유지된 상태에서 웨이퍼(Ｗ)상으로 토출된다.

다음, 상기와 같이 프리웨트 과정을 실시한 후 상기 시너노즐(27)은 대기위치로 이송되고, 포토레지스트노즐들(21,23,25) 중 어느 하나가 선택(이하 포토레지스트노즐(21)이 선택된 것으로 설명함)되어 이송수단에 의해 이송되어 토출위치()로 위치한다. 그 후 포토레지스트가 웨이퍼(W)상에 토출되고 토출된 포토레지스트는 원심력에 의해 웨이퍼(Ｗ）의 중심으로부터 주변을 향하여 확산되고 이에 의해 웨이퍼 상에 도포막으로서 포토레지스트막이 형성된다. 이와 같이 포토레지스트가 도포되는 과정에 있어서도 포토레지스트노즐(21) 및 스핀척(11)의 내부에는 항온수가 역시 공급되어 소정의 온도를 유지함은 물론이다.

상기와 같이 포토레지스트를 도포하는 과정에 앞서 공급된 시너 역시 상온의 상태가 아닌 포토레지스트의 공급온도와 대응된 온도조건으로 되어 공급됨에 따라 웨이퍼(Ｗ)상에 공급되는 포토레지스트의 온도가 변하는 것이 감소되어 포토레지스트막의 두께를 균일하게 재현 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명은 포토레지트를 공급하기에 앞서 선행 공급되는 시너를 공급될 포토레지스트이 온도와 부합되는 온도로 분사되도록 구성함에 따라 포토레지스트의 온도가 저하되어 막두께가 불균일하게되는 것을 효과적으로 줄일 수 있는 이점이 있다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 스핀 코팅장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 스핀코팅장치 10 : 스핀부

11 : 스핀척 21,23,25 : 포토레지스트노즐

21ａ，23ａ，25ａ： 포토레지스트공급원

27 : 시너노즐 27ａ： 시너공급원

30 : 항온수공급수단 31 : 항온조

33 : 항온수순환라인 35 : 온도감지기

37 : 항온수온도조절기

Claims

웨이퍼를 안착시켜 소정의 방향으로 회전시키는 스핀척;

상기 웨이퍼에 포토레지트액을 분사하기 위한 적어도 하나의 포토레지스트노즐;

상기 웨이퍼에 시너를 분사하기 위한 시너노즐; 및

상기 스핀척, 포토레지스트노즐, 시너노즐의 내부로 항온수를 순환시켜 상기 스핀척, 포토레지스트노즐, 시너노즐을 소정의 온도를 유지시키는 항온수공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀코팅장치.
제 1항에 있어서, 상기 항온수공급수단은 항온수를 저장하는 항온조와; 상기 항온수를 상기 스핀척, 포토레지스트노즐, 시너노즐로 공급 순환시키는 항온수순환라인과; 상기 스핀척, 포토레지스트노즐, 시너노즐의 온도를 감지하는 온도감지기와, 상기 온도감지기를 통해 감지된 온도값을 기초로 항온수의 온도를 조절하는 항온수온도조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀코팅장치.