KR20060095024A - 반도체 제조용 스핀코터 - Google Patents

반도체 제조용 스핀코터 Download PDF

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KR20060095024A
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Abstract

본 발명은 회전도포방식으로 반도체 기판 상에 포토레지스트 또는 현상액을 도포하는 스핀코터에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 보울에 누적되는 이물질을 적절한 시기에 자동으로 세척하여 반도체 품질이 저하되는 것을 방지하기 위한 것으로써, 보울과, 상기 보울 내측에 배치되며 반도체 기판이 안착될 수 있는 척을 포함하는 반도체 제조용 스핀코터에 있어서, 상기 보울에 설치되며 상기 보울의 내측으로 유체를 분사시키는 유체공급부와, 상기 유체공급부에 연결되고 상기 유체공급부의 동작을 컨트롤하는 제어부를 더 구비하여, 상기 보울 내측면에 누적된 이물질을 적절한 시기에 자동으로 세척함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 유체공급부는 상기 보울의 내측으로 유체를 분사시킬 수 있도록 상기 보울의 측면에 관통되어 설치된 다수의 공급관과, 상기 공급관의 말단에 연결된 유체공급탱크를 포함한다.
스핀코터, 유체공급부, 덮개, 제어부

Description

반도체 제조용 스핀코터{Spin coater for manufacturing semiconductor}
도 1은 종래 스핀코터의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 스핀코터의 구성도이다.
도 3은 스핀코터의 보울이 세척되는 상태를 도시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 참조 부호의 설명>
100 : 스핀코터 120 : 척(chuck)
130 : 보울(bowl) 140 : 공급관
150 : 유체공급탱크 160 : 제어부
173 : 제 1덮개 175 : 제 2덮개
본 발명은 반도체 제조설비에 관한 것으로, 특히 회전도포방식으로 반도체 기판 상에 포토레지스트 또는 현상액을 도포하는 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 상에 포토레지스트 또는 현상액을 분사시키면서 척을 회전시키면, 원심력으로 인해 상기 포토레지스트나 현상액이 반도체 기판의 상면에 골고루 도포된다.
이처럼 회전도포방식에 의한 설비를 스핀코터(Spin Coater) 또는 스피너(Spinner)(이하 "스핀코터"라 칭함)라 칭하는데, 이러한 스핀코터는 반도체 기판 상에 포토레지스트 또는 현상액을 분사하는 노즐 어셈블리와, 상기 반도체 기판이 안착되는 척과, 상기 척을 감싸고 있는 보울(bowl)을 포함하고 있다.
도 1은 종래 스핀코터의 사시도로서 이를 참조하면, 스핀코터(10)는 보울(30)와 상기 보울(30) 내측에 배치되는 척(20)을 구비하고 있다. 또한, 보울(30) 하측에는 상기 보울(30)과 결합되고, 상기 척(20) 하부에 결합된 지지대(미도시)가 관통되는 베이스부(미도시)가 마련된다.
이와 같은 요소들을 포함한 스핀코터(10)에서 공정이 개시되면, 우선 로봇 등과 같은 이송수단(미도시)에 의해 반도체 기판(미도시)이 척(20)으로 이송된다. 이후 노즐 어셈블리(미도시)를 통해 포토레지스트 또는 현상액이 상기 반도체 기판 상에 제공되고, 이어서 상기 척(20)이 회전함으로써 반도체 기판에 포토레지스트 또는 현상액이 도포된다.
상기한 바와 같이 포토레지스트 도포공정 또는 현상공정이 반복적으로 진행되면, 보울(30)의 내측면에 포토레지스트 찌꺼기 등의 이물질(50)이 누적된다.
이러한 이물질(50)은 포토레지스트 도포공정 진행 시 반도체 기판에 악영향을 미쳐 반도체 품질을 저하시키는 원인이 된다. 또한, 이물질(50)이 반도체 기판의 뒷면에 부착된 경우, 상기 반도체 기판에 대한 노광공정 진행 시 디포커스(de-focus)로 인한 패턴불량이 발생하게 된다.
이를 방지하기 위해 유저(user)는 주기적으로 스핀코터(10)를 세정(Preventive Maintenance)하고 있다. 그러나 상기 세정은 스핀코터(10)를 완전히 분해하여 실시되기 때문에 상기 세정작업에는 상당히 많은 시간이 소요되고, 따라 서 설비가동시간이 크게 줄어들게 된다. 이는 반도체 소자의 생산성 저하를 초래하는 원인이 된다.
이에 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보울에 누적되는 이물질을 적절한 시기에 자동으로 세척하여 반도체 품질이 저하되는 것을 방지하고, 또한 스핀코터를 분해하여 세정하는 공정의 주기를 늘림으로써 설비가동률을 높일 수 있는 스핀코터를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구성은 보울과, 상기 보울 내측에 배치되며 반도체 기판이 안착될 수 있는 척을 포함하는 반도체 제조용 스핀코터에 있어서, 상기 보울에 설치되며 상기 보울의 내측으로 유체를 분사시키는 유체공급부와, 상기 유체공급부에 연결되고 상기 유체공급부의 동작을 컨트롤하는 제어부를 더 구비하여, 상기 보울 내측면에 누적된 이물질을 적절한 시기에 자동으로 세척함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 유체공급부는 상기 보울의 내측으로 유체를 분사시킬 수 있도록 상기 보울의 측면에 관통되어 설치된 다수의 공급관과, 상기 공급관의 말단에 연결된 유체공급탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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.
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 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 스핀코터의 구성도이다.
도 2를 참조하면 스핀코터(100)는 보울(130)과, 유체공급부와, 덮개(173, 175)와, 제어부(160)를 포함하여 구성된다. 여기서 상기 유체공급부는 8개의 공급관(140)과 유체공급탱크(150)를 구비하고 있다.
보울(130)의 내측 공간에는 반도체 기판(미도시)이 안착될 수 있는 척(120)이 배치되어 있다. 상기 척(120)은 구동부(미도시)에 의해 회전되도록 형성된다.
보울(130)의 측면에는 상기 보울(130) 내측의 전(全)부위로 유체를 분사시키는 공급관(140)이 관통되어 설치된다. 본 실시예에서는 8개의 공급관(140)이 설치되나, 다양한 개수의 공급관(140)이 설치될 수 있음은 물론이다.
상기 공급관(140)의 말단에는 유체공급탱크(150)가 연결되어 있다. 그리고 상기 유체공급탱크(150)에는 제어부(160)가 연결되며, 이 제어부(160)에 의하여 보 울(130)의 내측으로 분사되는 유체의 양과, 분사시점 등을 컨트롤할 수 있다.
한편, 보울(130)의 위쪽에는 제 1덮개(173) 및 제 2덮개(175) 위치하고 있다. 상기 덮개(173, 175)는 챔버(미도시) 월(wall)에 설치될 수 있다.
이러한 덮개(173, 175)는 유체공급부에 의하여 보울(130)에 대한 세척공정이 실시될 때, 척(120) 및 보울(130) 상부를 씌우게 된다. 제 1덮개(173)는 공급관(140)에서 분사되는 유체, 가령 시너(thinner) 등으로부터 척(120) 상부면이 오염되지 않도록 보호하며, 제 2덮개(175)는 상기 시너 등이 보울(130)의 바깥쪽으로 튀지 않도록 한다.
상기 덮개(173, 175)는 유체공급부에 의한 세척공정이 개시될 때 로봇(미도시) 등에 의하여 척(120) 및 보울(130) 상부로 이송된다. 이러한 동작은 제어부(160)가 로봇을 컨트롤함으로써 행해진다.
이하, 상기와 같은 구조를 가진 스핀코터(100)의 동작을 살펴보도록 한다.
포토레지스트 도포 또는 현상을 위해 스핀코터(100)에서 공정이 개시되면, 우선 로봇 등과 같은 이송수단(미도시)에 의해 반도체 기판(미도시)이 척(120)으로 이송된다. 이후 노즐 어셈블리(미도시)를 통해 포토레지스트 또는 현상액이 상기 반도체 기판 상에 제공되고, 이어서 상기 척(120)이 회전함으로써 반도체 기판에 포토레지스트 또는 현상액이 도포된다.
포토레지스트 도포공정 또는 현상공정이 반복적으로 진행되면, 보울(130)의 내측면에 포토레지스트 찌꺼기 등의 이물질이 누적된다. 이러한 이물질은 반도체 품질을 저하시키는 원인이 되므로, 보울(130) 내측은 적절한 시기에 자동으로 세척 되어야 한다.
유체공급부에 의한 자동세척 시점은 각 설비의 제반상태에 따라 작업자가 임의로 결정할 수 있다. 예컨대, 웨이퍼 처리 개수 즉 10 LOT 또는 20 LOT 정도 포토레지스트 도포공정을 진행한 후 자동세척이 진행되도록 하거나, 또는 소정시간 설비를 가동시킨 후 자동세척이 진행되도록 할 수 있다. 또한, 설비의 런다운(run down) 발생시에도 자동세척이 되도록 할 수도 있다. 이는 작업자가 제어부(160)의 프로그램을 적절히 조작함으로써 구현시킬 수 있다. 한편, 상기 프로그램 및 조작방법은 널리 알려진 공지기술인 바 그 구체적인 설명은 생략한다.
자동세척 시 유체공급부의 유체공급탱크(150)로부터 공급된 유체는 공급관(140)을 통해 보울(130) 내측으로 분사된다. 이때 사용되는 유체는 케미컬로써, 시너 등이 사용된다. 이외에도 포토레지스트 찌꺼기 등을 녹일 수 있는 다양한 케미컬이 사용될 수 있음은 물론이다.
도 3은 스핀코터의 보울이 세척되는 상태를 도시한 것으로, 이를 참조하면 공급관(140)에서 제공된 유체는 보울(130) 내측의 전부위로 분사되기 때문에, 모든 이물질이 완전히 세척될 수 있게 된다. 그리고 이러한 이물질들은 배기구(145)를 통해 외부로 배출된다.
이와 같이 반도체 제조공정, 가령 포토레지스트 공정 중 각 설비의 제반상태에 따라 적절한 시점에 보울(130) 내측에 묻어있는 이물질을 제거할 수 있기 때문에, 포포토레지스트 공정 시 이물질로 인하여 반도체 기판의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다.
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 포토레지스트 도포공정 또는 현상공정 진행 중 적절한 시기에 유체공급부가 보울에 누적된 이물질을 자동으로 세척하기 때문에, 상기 이물질로 인한 공정불량을 방지하고 나아가 반도체 기판이 상기 이물질로 인하여 품질을 저하되는 것을 방지하는 효과가 있다. 또한, 반도체 기판의 뒷면에 이물질이 부착되지 않도록 함으로써 상기 반도체 기판에 대한 노광공정 진행 시 디포커스(de-focus)로 인한 패턴정렬도 불량을 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 공정진행 중 자동으로 스핀코터의 보울을 세척하므로, 스핀코터를 분해하여 세정하는 공정(Preventive Maintenance)의 주기를 늘릴 수 있다. 따라서, 스핀코터 설비가동률이 높아진다.

Claims (5)

  1. 보울과, 상기 보울 내측에 배치되며 반도체 기판이 안착될 수 있는 척을 포함하는 반도체 제조용 스핀코터에 있어서,
    상기 보울에 설치되며 상기 보울의 내측으로 유체를 분사시키는 유체공급부와, 상기 유체공급부에 연결되고 상기 유체공급부의 동작을 컨트롤하는 제어부를 더 구비하여, 상기 보울 내측면에 누적된 이물질을 적절한 시기에 자동으로 세척함을 특징으로 하는 반도체 제조용 스핀코터.
  2. 제 1항에 있어서,
    유체공급부는 상기 보울의 내측으로 유체를 분사시킬 수 있도록 상기 보울의 측면에 관통되어 설치된 다수의 공급관과, 상기 공급관의 말단에 연결된 유체공급탱크를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 스핀코터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 공급관은 8개로 이루어짐을 특징으로 하는 반도체 제조용 스핀코터.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 공급관을 통해 분사되는 유체는 시너(thinner)임을 특징으로 하는 반도체 제조용 스핀코터.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보울의 위쪽에 배치되고, 상기 보울의 내측을 세척할 때 척과 보울의 상부를 씌우는 덮개를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조용 스핀코터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100766757B1 (ko) * 2000-09-27 2007-10-17 램 리써치 코포레이션 유체 공급링과 이의 제조방법 및 이용방법

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