KR20060026549A - 속도 측정 장치가 구비된 스핀 코팅 장치 - Google Patents

Abstract

스핀 코팅 장치에 유입되는 공기의 속도를 측정하는 장치가 구비된 스핀 코팅 장치를 개시한다. 본 발명에 의한 스핀 코팅 장치는 웨이퍼를 진공흡착하는 진공척과, 상기 진공척과 결합하여 모터의 회전력을 상기 진공척에 공급하여 회전시키는 스핀들과, 상기 웨이퍼에 감광액을 디스펜싱하는 감광액 공급노즐과, 상기 공급되는 감광액이 스핀들의 원심력에 의해 외부로 비산되는 것을 방지하는 바울과, 상기 진공척 상부에 위치하는 공기 유입부와, 상기 바울의 하부에 설치되어 유입되는 공기가 배출되는 배기라인과, 상기 공기 유입구의 공기가 유입되는 통로 상에 공기의 속도를 측정하는 센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. 따라서 유입되는 공기의 풍속을 측정하여 스핀 코팅의 불량 발생을 미연에 방지하는 스핀 코팅 장치를 제공할 수 있으며 따라서 포토레지스트가 균일하게 도포되게 하는 효과를 얻는다.

스핀 코팅 장치, 도포, 포토레지스트

Description

속도 측정 장치가 구비된 스핀 코팅 장치 {Spin Coating Apparatus having measurement of velocity of air}

도 1은 종래기술에 의한 스핀코팅장치를 나타낸 개략도

도 2는 스핀코팅장치 내부로 유입되는 공기의 속도에 따라 코팅된 포토레지스트의 균일도를 비교한 그래프

도 3은 본 발명에 의한 스핀코팅장치를 나타낸 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 웨이퍼 20 : 감광액

30 : 진공척 50 : 스핀들

70 : 상부 바울 80 : 하부 바울

90 : 감광액 공급노즐 100 : 이송장치

110 : 공기 유입부 112 : 센서

130 : 배기라인

본 발명은 반도체 소자의 포토레지스트 도포 장치에 관한 것으로, 특히 스핀 코팅(Spin Coating)장치에 유입되는 공기의 속도를 측정하는 장치가 구비된 스핀 코팅 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자는 이온주입 공정, 막 증착 공정, 확산공정, 사진공정, 식각공정 등과 같은 다수의 공정들을 거쳐 제조된다. 이러한 공정들 중에서, 원하는 패턴을 웨이퍼 상에 형성하기 위한 사진공정은 반도체 소자 제조에 필수적으로 요구되는 공정이다.

이러한 사진공정은 식각이나 이온주입이 될 부위와 보호될 부위를 선택적으로 정의하기 위해 마스크나 레티클의 패턴을 웨이퍼 위에 만드는 것으로, 크게 웨이퍼 상에 포토레지스트를 떨어뜨린 후 고속으로 회전시켜 웨이퍼 위에 원하는 두께로 포토레지스트를 입히는 도포공정, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼와 정해진 마스크 또는 레티클을 서로 정렬시킨 후 자외선과 같은 빛이 상기 마스크 또는 레티클을 통하여 웨이퍼 상의 포토레지스트에 조사되도록 하여 마스크 또는 레티클의 패턴을 웨이퍼에 옮기는 노광공정 및 상기 노광공정이 완료된 웨이퍼의 포토레지스트를 현상하여 원하는 포토레지스트 패턴을 형성하는 현상공정으로 이루어진다. 상기 현상공정에서는 현상액이 포토레지스트가 노광된 웨이퍼에 뿌려지게 되고, 포지티브 포토레지스트의 경우에 노광된 부분은 제거되고, 노광되지 않은 부분은 패턴으로 남겨진다. 한편 네거티브 포토레지스트의 경우에 그 반대로 된다.

상기 도포공정의 포토레지스트의 도포 방법에는 스핀 코팅, 스프레이(spray) 코팅, 딥(dip) 코팅 등의 방법이 있다. 이들 가운데, 웨이퍼를 진공에서 척(chuck)위에서 고속 회전시키면서 하는 스핀 코팅 방법이 안정성, 균일성의 측면에서 우수하기 때문에 일반적으로 사용되고 있다.

이러한 스핀 코팅 장치에서 가장 중요한 요인은 회전수를 결정하는 스핀 모터의 정밀도와 노즐에서의 포토레지스트 적하량을 결정짓는 디스펜스라인의 석 백 시스템(suck back system)이다. 그러나, 장치를 디바이스에 맞추어 사용할 때, 중요한 또 하나의 요인이 배기 시스템이다. 현재, 배기 시스템은 온/오프 동작에 의한 열림(open)/닫힘(close) 기능으로 배기량을 제어하는 자동 댐퍼(Auto Damper)를 사용하고 있다.

도 1은 종래기술에 의한 스핀 코팅 장치를 나타낸 개략도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 스핀 코팅 장치는 웨이퍼(1)를 진공 흡착하여 지지하는 진공척(3)과, 진공척(3)에 체결되고 모터(도시안됨)에 의해 회전하는 스핀들(5)과, 스핀 코팅시 웨이퍼(1)로부터 외측으로 튀겨져 나가는 감광액(2)을 차단하기 위해 설치되는 상·하부 바울(bowl)(7,8)과, 상부 바울(7)의 우외측에 위치하며 이동 가능한 감광액 공급노즐(9)과, 공기 유입부(11)와, 배기라인(13)으로 이루어진다.

이와 같이 구성되는 코팅장치의 작용을 간단히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 세척된 웨이퍼(1)가 스핀 코팅 장치의 웨이퍼 이송장치(도시안됨)에 의해 투입용 웨이퍼캐리어(도시안됨)로부터 진공척(3)으로 이송되어 진공 흡착된 다. 이러한 상태에서 모터(도시안됨)에 전원이 공급되어 모터가 회전하기 시작하고, 이와 연동하여 스핀들(5)과 진공척(3)도 함께 회전하기 시작한다. 또한, 웨이퍼(1)도 회전하기 시작한다.

이후, 웨이퍼(1)의 회전속도가 증가하여 일정하게 되면, 감광액 공급노즐(9)이 이송장치(10)에 의해 상부 바울(7)의 외측으로부터 상부 바울(7)의 내측으로 수평으로 이송되어 웨이퍼(1)의 중앙부 상측에 도달하여 수직 하향 이송되고, 웨이퍼(1)의 표면 상측에 정지한다.

이어서, 감광액이 감광액 공급노즐(9)로부터 웨이퍼(1)의 표면 중앙부에 소정의 양만큼 디스펜싱되면 원심력에 의해 웨이퍼(1)의 표면 중앙부로부터 가장자리로 퍼져 나가면서 일정한 두께로 감광막(2)이 형성된다. 이때 감광액이 감광액 공급노즐(9)로부터 웨이퍼(1)의 표면 중앙부에 소정의 양만큼 디스펜싱됨과 동시에, 상기 감광액의 균일한 도포를 위하여 상부 공기 유입부(11)로부터 스핀 코팅 장치 내부로 일정양의 풍속을 가진 공기가 유입된다. 그리고, 웨이퍼(1)의 가장자리로부터 외측으로 비산되는 감광액은 바울(7)에 의해 차단되어 감광액으로 인한 스핀 코팅 장치의 부품들의 오염, 부식이 방지된다. 이후, 감광액 공급노즐(9)이 상기 이송경로의 반대경로를 거쳐 바울(7)의 외측으로 복귀하면, 웨이퍼(1)가 소정의 이송장치에 의해 배출용 웨이퍼캐리어(도시안됨)로 이송된다.

이때 공기 유입부(11)로부터 스핀 코팅 장치 내부로 유입되는 공기는 온도는 23℃가 적당하고 습도는 45%가 적당하지만 공정조건에 따라 다르다. 그런데 상기 유입되는 공기의 속도을 제어하여 공기의 온도 조절이 가능하고 포토레지스의 두께 와 TPR을 조절할 수 있다. 따라서 속도를 측정하여 유입되는 공기의 상태를 측정하고 그에 따라 공정을 제어할 수 있게된다.

도 2는 스핀 코팅 장치 내부로 유입되는 공기의 속도에 따라 코팅된 포토레지스트의 균일도를 비교한 그래프이다. 세로축은 포토레지스트의 두께를 나타내고, 가로축은 웨이퍼의 중심으로부터의 거리이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 다른 공정 조건이 같은 상태에서 유입되는 공기의 풍속만을 달리하여 포토레지스트의 두께를 측정하여보면, 유입되는 공기가 0.4m/s이면 웨이퍼의 외부로 갈수록 포토레지스트의 두께가 두꺼워지고, 0.3m/s이면 포토레지스트의 두께가 균일하고, 0.2m/s이면 포토레지스트의 두께가 웨이퍼 외부로 갈수록 얇아지는 특징이 있다. 즉 유입되는 공기의 속도에 따라 포토레지스트의 균일도에 차이가 난다.

이 원인을 설명하자면, 스핀 코팅 장치 내부로 유입되는 공기가 웨이퍼의 중앙부위에서 외각부위로 흘러 배기라인(13)으로 빠져나가기 때문에 웨이퍼의 외각부위가 공기의 영향을 가장 많이 받는다. 또한 공기의 속도가 빠를수록 감광액의 증발량이 많아진다. 따라서 웨이퍼 외각부위에 감광액의 유동성이 줄어들고 포토레지스트가 많이 쌓이게 되는 것이다. 그러나 속도가 느린 경우에는 증발량이 줄어들고 유동성이 좋아지므로 웨이퍼의 외각부위에서 얇아지게 되는 것이다.

따라서 스핀 코팅 장치 내부로 유입되는 공기의 속도를 제어할 수 있어야 하고 이를 모니터 하여야 한다.

그런데 종래기술에서는 유입되는 공기의 속도를 측정하는 장치가 스핀 코팅 장치에 설치되어 있지 않다. 따라서 감광액의 종류와 장치의 상태에 따라 유입되는 공기의 온도와 습도를 조절하고 변경하여야 하는 경우에, 공기의 속도를 측정하기 위하여 계측기를 가지고 측정하였다. 따라서 이러한 측정 작업에 따른 불편이 야기되고 또한 공정 진행 중에 속도를 측정할 수 있는 방법이 없어 문제가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 반도체 제조 장비를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 유입되는 공기의 속도를 측정하여 스핀 코팅의 불량 발생을 미연에 방지하는 스핀 코팅 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 포토레지스트가 균일하게 도포되게 하기 위한 제어가 가능한 스핀 코팅 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 포토레지스트 도포장치의 각 공정 상태에 따라 속도를 최적화시키기 위하여 유입되는 공기의 속도를 측정할 수 있는 스핀 코팅 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예적 양상(aspect)에 따른 본 발명에 의한 스핀 코팅 장치는 웨이퍼를 진공흡착하는 진공척과, 상기 진공척과 결합하여 모터의 회전력을 상기 진공척에 공급하여 회전시키는 스핀들과, 상기 웨이퍼에 감광액을 디스펜싱하는 감광액 공급노즐과, 상기 공급되는 감광액이 스핀들의 원심력에 의해 외부로 비산되는 것을 방지하는 바울과, 상기 진공척 상부 에 위치하는 공기 유입부와, 상기 바울의 하부에 설치되어 유입되는 공기가 배출되는 배기라인과, 상기 공기 유입구의 공기가 유입되는 통로 상에 공기의 속도를 측정하는 센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 설명될 것이다. 실시예에서의 설명들은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가지는 자에게 본 발명의 보다 철저한 이해를 돕기 위한 의도 이외에는 다른 의도 없이 예를 들어 도시되고 한정된 것에 불과하므로, 그러한 설명들이 본 발명의 범위를 제한하는 용도로 사용되어서는 아니 됨은 명백하다.

도 3은 본 발명에 의한 스핀 코팅 장치를 나타낸 개략도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 스핀 코팅 장치는 웨이퍼(10)를 진공 흡착하여 지지하는 진공척(30)과, 진공척(30)에 체결되고 모터(도시안됨)에 의해 회전하는 스핀들(50)과, 스핀 코팅시 웨이퍼(10)로부터 외측으로 튀겨져 나가는 감광액(20)을 차단하기 위해 설치되는 상·하부 바울(bowl)(70,80)과, 상부 바울(70)의 우외측에 위치하며 이동 가능한 감광액 공급노즐(90)과, 웨이퍼가 놓이는 상기 진공척 상부에 위치하는 공기 유입부(110)와, 공기 유입구의 공기가 유입되는 통로 상에 속도를 측정하는 센서(112)와, 상기 바울의 하부에 설치되어 유입되는 공기가 배출되는 배기라인(130)으로 이루어진다.

이와 같이 구성되는 코팅 장치의 작용을 간단히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 세척된 웨이퍼(10)가 스핀코팅장치의 웨이퍼 이송장치(도시안됨)에 의해 투입용 웨이퍼캐리어(도시안됨)로부터 진공척(30)으로 이송되어 진공 흡착된다. 이러한 상태에서 모터(도시안됨)에 전원이 공급되어 회전하기 시작하고, 이와 연동하여 스핀들(50)과 진공척(30)도 함께 회전하기 시작한다. 또한, 웨이퍼(10)도 회전하기 시작한다.

이후, 웨이퍼(10)의 회전속도가 증가하여 일정하게 되면, 감광액 공급노즐(90)이 이송장치(100)에 의해 상부 바울(70)의 외측으로부터 상부 바울(70)의 내측으로 수평으로 이송되어 웨이퍼(10)의 중앙부 상측에 도달하여 수직 하향 이송되고, 웨이퍼(10)의 표면 상측에 정지한다.

이어서, 감광액이 감광액 공급노즐(90)로부터 웨이퍼(10)의 표면 중앙부에 소정의 양만큼 디스펜싱되면 원심력에 의해 웨이퍼(10)의 표면 중앙부로부터 가장자리로 퍼져 나가면서 일정한 두께로 감광막(20)이 형성된다. 이때 감광액이 감광액 공급노즐(90)로부터 웨이퍼(10)의 표면 중앙부에 소정의 양만큼 디스펜싱됨과 동시에, 상기 감광액의 균일한 도포를 위하여 상부 공기 유입부(110)로부터 스핀 코팅 장치 내부로 일정양의 풍속을 가진 공기가 유입된다. 이때 공기 유입구의 공기가 유입되는 통로 상에 풍속을 측정하는 센서(112)는 공기의 풍속을 측정하여 외부에서 작업자가 모니터링 할 수 있도록 제어부(도시되지 않음)로 데이터를 전송한다.

이후, 감광액 공급노즐(90)이 상기 이송경로의 반대경로를 거쳐 바울(70)의 외측으로 복귀하면, 웨이퍼(10)가 소정의 이송장치에 의해 배출용 웨이퍼캐리어(도 시안됨)로 이송된다.

따라서 작업자는 모니터에 표시되는 공기의 풍속을 확인할 수 있고, 풍속이 설정한 풍속이 아닌 경우에 설비를 중단시켜 공정설비를 정비할 수 있게되어, 그 후속 공정에 따른 공정불량을 미리 방지할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 유입되는 공기의 풍속 측정하는 장치가 구비된 스핀 코팅장치는 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기본 원리를 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 설계되고, 응용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게는 자명한 사실이라 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 유입되는 공기의 풍속 측정하는 장치가 구비된 스핀 코팅(Spin Coating)장치는, 유입되는 공기의 풍속을 측정하여 스핀 코팅의 불량 발생을 미연에 방지하는 스핀 코팅 장치를 제공할 수 있으며 따라서 포토레지스트가 균일하게 도포되게 하는 효과를 얻는다.

Claims (4)

1. 웨이퍼를 진공흡착하는 진공척과;

   상기 진공척과 결합하여 모터의 회전력을 상기 진공척에 공급하여 회전시키는 스핀들과;

   상기 웨이퍼에 감광액을 디스펜싱하는 감광액 공급노즐과;

   상기 진공척 상부에 위치하는 공기 유입부와;

   상기 공기 유입구의 공기가 유입되는 통로 상에 공기의 속도를 측정하는 센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스핀 코팅 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 센서는 상기 유입되는 공기의 속도를 측정하여 제어부에 신호를 보내는 것을 특징으로 하는 스핀 코팅 장치.
3. 제1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 스핀 코팅 장치는 공급되는 감광액이 상기 스핀들의 원심력에 의해 외부로 비산되는 것을 방지하는 바울을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스핀 코팅 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 스핀 코팅 장치는 상기 바울의 하부에 설치되어 유입되는 공기가 배출되는 배기라인을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스핀 코팅 장치.

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