KR20060039550A - 반도체 제조용 스핀코터 - Google Patents

반도체 제조용 스핀코터 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 공정진행시 노즐 어셈블리의 티칭 포인트(teaching point)가 척(chuck)의 센터(center) 상부에 신속하고 정확하게 위치할 수 있도록 안내하는 기능을 포함한 스핀코터가 개시된다.
이러한 본 발명은 반도체 기판이 안착될 수 있는 척과, 상기 반도체 기판에 포토레지스트 또는 현상액을 분사할 수 있는 노즐 어셈블리와, 상기 척 상부에 설치될 수 있는 지그와, 상기 지그의 상부면에 설치되고, 상기 노즐 어셈블리의 티칭 포인트가 지그의 센터 상부에 위치하는 지 여부를 감지하는 다수의 센서를 구비하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 상기 센서로부터 신호를 전달받아 높은 신호(on)와 낮은 신호(off)를 구별하고 이를 디스플레이 하는 표시부를 더 구비할 수 있다.
따라서 본 발명에 의하면 반도체 기판의 센터로 포토레지스트의 분사가 가능하므로 원하는 포토레지스트막 두께를 얻을 수 있는 효과가 있다.
스핀코터, 지그, 센서, 척, 레이저 다이오드, 디텍터

Description

반도체 제조용 스핀코터{spin coater for manufacturing semiconductor}
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 스핀코터를 개략적으로 도시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 참조 부호의 설명>
100 : 척(chuck) 130 : 노즐 어셈블리(nozzle assembly)
135 : 티칭 포인트(teaching point) 140 : 이동장치
150 : 지그(zig) 170 : 레이저 다이오드(laser diode)
175 : 디텍터(detector) 200 : 표시부
본 발명은 반도체 제조설비에 관한 것으로, 특히 공정진행시 노즐 어셈블리의 티칭 포인트가 척의 센터 상부에 위치할 수 있도록 안내하는 기능을 구비한 스핀코터에 관한 것이다.
반도체 소자가 점점 더 고집적화됨에 따라 각 소자를 구성하는 각종 패턴들의 크기는 더욱 미세화 되고 있다. 반면에 생산성의 향상이라는 측면에서 반도체 기판의 크기는 점점 대형화되어 가고 있다. 따라서 대형화된 반도체 기판 내부에서 동일 반복적으로 형성되는 소자 패턴들을 적절하게 형성하고 관리하는 것이 더욱 어렵고도 중요한 일이 되어가고 있다.
반도체 소자를 구성하는 각종 패턴들을 형성하기 위해서는 반도체 기판 상에 소정의 물질층을 형성한 다음, 그 위에 포토레지스트를 코팅한다. 이어서, 상기 포토레지스트에 대하여 설계된 패턴에 따라 노광공정을 수행한다. 다음에, 포토레지스트의 노광영역에 현상액을 적용하여 이를 제거함으로써 원하는 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이후, 상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 상기 물질층에 대하여 식각공정을 수행하고, 잔류하는 포토레지스트 패턴을 제거해 줌으로써, 상기 반도체 기판 상에는 소정의 물질층 패턴이 형성된다.
이 때, 반도체 기판 위에 포토레지스트를 코팅하거나 현상액을 적용하여 포토레지스트를 제거하기 위하여 여러 설비들이 사용될 수 있으나, 회전도포방식으로 반도체 기판을 회전되는 척(chuck) 위에 올려놓고 포토레지스트 또는 현상액을 도포하는 설비가 일반적으로 사용되고 있다. 상기 반도체 기판 상면에 포토레지스트 또는 현상액을 분사시키면서 척을 회전시키면, 원심력으로 인해 상기 포토레지스트나 현상액이 반도체 기판의 상면에 골고루 도포된다.
이러한 회전도포방식에 의한 설비는 스핀코터(Spin Coater) 또는 스피너(Spinner)(이하 "스핀코터"라 칭함)라 일컬어지며, 상기 스핀코터는 회전하는 반도 체 기판에 노즐 어셈블리를 이용하여 포토레지스트 또는 현상액을 분사한다. 포토레지스트나 현상액은 탱크에 연결된 공급관을 통하여 노즐 어셈블리까지 전달된다.
포토레지스트 코팅공정에 있어서 스핀 코팅은 포토레지스트막의 엄격한 두께 조절에 가장 적합한 기술이다. 스핀코팅에 의해 형성되는 포토레지스트막 두께는 0.5마이크론 두께에서 10% 이내의 오차를 가진다. 한편, 스핀 후 얻어지는 포토레지스트막 두께는 포토레지스트 관련 요인과 스핀코터 관련 요인에 의해 결정된다. 포토레지스트 관련 요인으로는 표면장력, 고형분 함량, 점도 등이 있는데 이들은 고속 회전시 포토레지스트가 퍼지는 정도를 결정한다. 표면장력과 고형분 함량은 주어지 포토레지스트에서는 상수이나 공정 변수가 된다. 스핀코터 관련요인으로는 가속도 및 최종속도가 중요하다. 일반적으로 스핀코터 가속도는 1.5초에 5000RPM에 도달하는 상수로 되어 있다. 포토레지스트막 두께는 포토레지스트의 분량과 스핀시간에 의해서도 다소 변화되지만 무시할 만하다. 나아가 상기 두 변수는 포토레지스트막 두께를 결정하는데에는 쓰이지 않는다. 주어진 점도에 대해 포토레지스트막 두께는 스핀속도가 늘어남에 따라 줄어든다. 같은 스핀속도에서 점도를 높이면 두께는 커진다.
한편, 작업자가 원하는 포토레지스트막 두께를 얻기 위해서 고려되어야 할 중요한 사항 중 하나는 포토레지스트가 노즐 어셈블리의 티칭 포인트를 통해 반도체 기판의 센터(center)로 분사되어야 한다는 것이다. 이를 위해 작업자는 노즐 어셈블리의 티칭 포인트(teaching point)가 척의 센터 상부에 위치하도록 셋팅(setting)시킨 후 공정을 진행하게 된다. 여기서 티칭 포인트는 포토레지스트 등이 분사되는 출구를 말한다.
그런데 종래 반도체 제조용 스핀코터의 경우 작업자는 노즐 어셈블리의 티칭 포인트가 척의 센터 상부에 위치하도록 육안을 이용해 어림짐작으로 조절하였다. 이로 인해, 노즐 어셈블리의 셋팅 작업 때마다 상기 티칭 포인트의 위치가 달라질 수 있게 되고, 아울러 작업자가 바뀌는 경우 상기와 같은 폐단이 더욱 심해지는 문제점이 있었다. 무엇보다도 가장 큰 문제점은 티칭 포인트가 척의 센터 상부에 위치하도록 조절하기가 힘들다는 것이다. 결국, 티칭 포인트가 반도체 기판의 센터 상부에서 벗어나는 경우 원하는 포토레지스트막 두께를 얻을 수 없는 문제점이 발생한다.
또한, 정확한 위치 조절을 위한 시간이 과다하게 소요되면 설비 가동률이 저하되고, 나아가 설비 가동률이 떨어지면 제품의 생산성이 저하되는 문제점이 발생한다.
이에 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 노즐 어셈블리의 티칭 포인트가 척의 센터 상부에 신속하고 정확하게 위치할 수 있도록 안내하는 기능을 포함한 반도체 제조용 스핀코터를 제공하는데 있다.
또한, 티칭 포인트를 짧은 시간 내에 척의 센터 상부에 위치하도록 함으로써 설비 가동률의 저하를 방지할 수 있는 반도체 제조용 스핀코터를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 스핀코터는 반도체 기판이 안착될 수 있는 척과, 상기 반도체 기판에 포토레지스트 또는 현상액을 분사할 수 있는 노즐 어셈블리와, 상기 척 상부에 설치될 수 있는 지그와, 상기 지그의 상부면에 설치되고, 상기 노즐 어셈블리의 티칭 포인트가 지그의 센터 상부에 위치하는 지 여부를 감지하는 다수의 센서를 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 센서는 두개의 레이저 다이오드와 두개의 디텍터로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명인 스핀코터는 상기 센서로부터 신호를 전달받아 높은 신호(on)와 낮은 신호(off)를 구별하고 이를 디스플레이 하는 표시부를 더 구비할 수 있다.
본 발명의 특징적인 구성 및 이에 따른 작용효과는 실시예의 상세한 설명을 통해 더욱 명확해 질 것이다.
본 발명의 실시예는 당해 기술이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 그리고 도면에서 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 위해 강조된 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. 비록, 본 발명은 첨부된 도면에 의하여 설명되지만, 다양한 형태, 크기 등으로 대체될 수 있음은 당해 기술이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 한편, 일반적으로 널리 알려져 있는 공지기술의 경우 그 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 스핀코터를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면 척(100)의 상부면에 지그(150)가 놓여져 있다. 지그(150)는 척(100)의 형상과 동일하게 이루어 질 수 있고, 상기 지그(150)와 척(100)은 같은 센터를 가진다.
상기 지그(150)의 상부면에는 다수의 센서가 설치될 수 있으나, 도 1에서는 2개의 레이저 다이오드(laser diode; 170)와 2개의 디텍터(detector; 175)로 이루어져 있다. 이들은 상기 지그(150)의 센터에서 일정거리 떨어진 곳에 설치되고, 교차되는 지그(150)의 중심선 상에서 레이저 다이오드(170)와 디텍터(175)가 서로 마주보도록 설치된다.
레이저 다이오드(170)는 중심선을 따라 레이저를 조사하며, 노즐 어셈블리(130)의 티칭 포인트(135)가 지그(150)의 센터 상부에 위치하고 있는 한, 디텍터(175)는 조사된 빛을 수광하지 못한다. 즉, 상기 노즐 어셈블리(130)의 티칭 포인트(135)가 지그(150)의 센터 상부에 위치하여 빛이 통과하지 못하는 경우 디텍터(175)는 낮은 신호(off)를 가지게 된다. 만약, 노즐 어셈블리(130)의 티칭 포인트(135)가 지그(150)의 센터 상부에서 벗어나 빛이 통과하는 경우에는 디텍터(175)는 높은 신호(on)를 가지게 된다. 물론 높은 신호와 낮은 신호의 역할은 반대로 구성될 수 있다.
이 경우 상기 디텍터(175)에 연결된 표시부(200)는 디텍터(175)로부터 신호를 전달받아 낮은 신호(off)와 높은 신호(on)를 구별하여 이를 디스플레이 (display) 한다. 이러한 표시부(200)는 여러 가지 형태로 구성될 수 있다. 가령, 상기 표시부(200)로 발광다이오드가 채용될 수 있다. 발광다이오드는 디텍터(175)가 빛을 수광하여 높은 신호(on)를 가질 경우 점등(또는 소등)되고, 디텍터(175)가 빛을 수광하지 못하여 낮은 신호(off)를 가질 경우 소등(또는 점등)되도록 구성될 수 있다. 이때, 상기 발광다이오드가 점등(또는 소등)되면 노즐 어셈블리(130)의 티칭 포인트(135)가 지그(150) 센터 상부에서 벗어난 상태이고, 발광다이오드가 소등(또는 점등)되면 노즐 어셈블리(130)의 티칭 포인트(135)가 지그(150) 센터 상부에 정확하게 위치된 상태가 된다.
한편, 스핀코터는 반도체 기판 위에 포토레지스트를 코팅하거나 현상액을 적용하기 위하여 사용된다. 또한, SOG(B, As, P 등을 도프한 도포 글라스)막 형성을 위해 사용되기도 한다. 이때, 원하는 포토레지스트막 두께를 얻기 위해서는 노즐 어셈블리(130)를 통해 포토레지스트가 반도체 기판의 센터로 분사되어야 한다. 따라서 작업자는 상술한 레이저 다이오드(170), 디텍터(175), 표시부(200) 등을 이용하여 노즐 어셈블리(130)의 티칭 포인트(135)가 척(100)의 센터 상부에 위치하도록 셋팅해야 하고, 이후 공정을 진행하게 된다. 물론, 현상액을 적용할 때나 SOG막 형성 공정에서도 노즐 어셈블리(130)의 티칭 포인트(135)가 척(100)의 센터 상부에 위치하도록 셋팅하여야 한다. 상기 셋팅 작업은 이동장치(140)를 사용해 노즐 어셈블리(130)를 자동으로 움직일 수 있도록 제어할 수도 있고, 작업자가 수동으로 제어할 수도 있다.
기존에는 작업자가 티칭 포인트(135)를 척(100)의 센터 상부에 신속하고 정 확하게 위치하도록 하기가 쉽지 않았으나, 상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 일실시예인 스핀코터에 의하면 상기 티칭 포인트(135)를 척(100)의 센터 상부에 위치하게 하는 것이 용이해진다.
가령, 노즐 어셈블리(130)의 위치를 셋팅하기 위해 우선, 작업자는 다수의 센서(170, 175)가 설치된 지그(150)를 척(100)의 상부에 위치시킨다. 그런 다음 다수의 센서(170, 175)를 작동시키고 노즐 어셈블리(130)의 티칭 포인트(135)를 지그(150)의 센터 상부로 이동시킨다. 이때, 노즐 어셈블리(130)의 티칭 포인트(135)가 지그(150)의 센터 상부에 정확히 위치하는 경우, 디텍터(175)는 레이저 다이오드(170)에서 조사된 빛을 수광하지 못한다. 따라서 디텍터(175)는 낮은 신호(off)를 가지게 된다. 이 경우 표시부(200)는 상기 디텍터(175)로부터 낮은 신호(off)를 전달받아 이를 높은 신호(on)와 구별하여 디스플레이(display) 한다. 이와 같이, 표시부(200)가 낮은 신호(off)를 디스플레이 할 때, 작업자는 노즐 어셈블리(130)의 티칭 포인트(135)가 지그(150)의 중심, 즉 척(100)의 센터 상부에 있음을 알게 된다.
반면에, 노즐 어셈블리(130)의 티칭 포인트(135)가 지그(150)의 센터 상부에서 벗어나 있는 경우에는 레이저 다이오드(170)에서 조사된 빛이 디텍터(175)로 전달된다. 결국, 디텍터(175)는 높은 신호(on)를 가지게 된다. 따라서 표시부(200)는 높은 신호(on)를 디스플레이 하게 되고, 작업자는 노즐 어셈블리(130)의 티칭 포인트(135)가 지그(150)의 센터 상부에 있지 않음을 알 수 있다. 한편, 상기 표시부(200)가 상술한 발광다이오드인 경우에는 소등 또는 점등에 의해 디스플레이 된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 척의 센터 상부로 노즐 어셈블리의 티칭 포인트를 신속하고 정확하게 위치시킬 수 있다는 특징이 있다.
본 발명은 상술한 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 어느 누가 작업을 하더라도 노즐 어셈블리의 티칭 포인트를 척의 센터 상부로 신속하고 정확하게 위치할 수 있게 한다. 결국, 반도체 기판의 센터로 분사가 가능하게 되므로 원하는 포토레지스트막 두께를 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 노즐 어셈블리의 티칭 포인트를 짧은 시간에 척의 센터 상부에 위치하도록 함으로써 설비 가동률의 저하를 방지하는 효과가 있다.






Claims (4)

  1. 반도체 기판 위에 포토레지스트를 코팅하거나 현상액을 적용하는 스핀코터에 있어서,
    반도체 기판이 안착될 수 있는 척;
    상기 반도체 기판에 포토레지스트 또는 현상액을 분사할 수 있는 노즐 어셈블리;
    상기 척 상부에 설치될 수 있는 지그; 및
    상기 지그의 상부면에 설치되고, 상기 노즐 어셈블리의 티칭 포인트가 지그의 센터 상부에 위치하는 지 여부를 감지하는 다수의 센서를 구비함을 특징으로 하는 스핀코터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 센서는 두개의 레이저 다이오드와 두개의 디텍터로 이루어지며, 이들은 상기 지그의 센터에서 일정거리 떨어진 곳에 설치되며, 교차되는 지그의 중심선 상에서 레이저 다이오드와 디텍터가 서로 마주보도록 설치되는 것을 특징으로 하는 스핀코터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 센서로부터 신호를 전달받아 높은 신호(on)와 낮은 신호(off)를 구별하고 이를 디스플레이 하는 표시부를 더 구비함을 특징으로 하는 스핀코터.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 디텍터로부터 신호를 전달받아 높은 신호(on)와 낮은 신호(off)를 구별하고 이를 디스플레이 하는 표시부를 더 구비함을 특징으로 하는 스핀코터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150076809A (ko) * 2013-12-27 2015-07-07 세메스 주식회사 기판처리장치

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