KR20070000014A - 스핀 코팅 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스핀 코팅(spin coating)공정시 웨이퍼의 전면에 걸쳐 균일한 두께로 포토레지스트막을 도포할 수 있는 스핀 코팅 방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해, 본 발명은 웨이퍼의 중심축으로부터 일정 거리 이격된 회전축 방향으로 코팅 물질을 떨어뜨리는 단계와, 상기 코팅 물질이 상기 중심축으로 퍼져 상기 웨이퍼의 중심부를 메우도록 방치시키는 단계와, 상기 웨이퍼에 떨어뜨려진 상기 코팅 물질이 서로 융합되도록 제1 회전속도로 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계와, 상기 코팅 물질이 상기 웨이퍼 전면에 걸쳐 도포되도록 상기 제1 회전속도보다 빠른 제2 회전속도로 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계를 포함하는 스핀 코팅 방법을 제공한다.

Description

스핀 코팅 방법{SPIN COATING METHOD}
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 포토레지스트(photoresist)막을 도포(coating)하기 위한 스핀 코팅(spin coating) 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 상에 집적회로를 형성함에 있어서, 집적회로의 회로 요소에 대응하는 패턴은 사진공정(photolithography)에 의해 이루어진다. 사진공정은 웨이퍼 상에 포토레지스트막을 도포한 후 포토 마스크(photo mask)를 이용한 노광 및 현상공정을 실시하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 그런 다음, 상기 포토레지스트 패턴을 이용한 식각공정을 실시하여 회로 패턴을 형성하는 과정으로 이루어진다.
이와 같이, 사진공정에서는 가장 먼저 포토레지스트막을 웨이퍼 표면 상에 도포하는 작업이 이루어진다. 일반적으로, 포토레지스트막의 코딩공정은 스핀 코팅 장비에서 수행된다. 스핀 코팅 장비는 웨이퍼를 소정 회전수로 회전시키면서 웨이퍼의 중심 부근에 포토레지스트 용액을 떨어뜨리고, 웨이퍼 상에 떨어진 포토레지스트 용액은 원심력에 의해 주변으로 균일하게 퍼지면서 웨이퍼 표면에 도포되게 한다.
도 1의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 스핀 코팅공정시 포토레지스트 용액(20)을 스핀 코팅 장비의 회전 중심에 대응되는 웨이퍼(10)의 중심부에 떨어뜨리게 되는데, 이 경우 근본적으로 회전 중심축에는 원심력이 '0'이 됨으로서 계산상으로는 정 중앙에 있는 포토레지스트 용액(20)은 옆으로 퍼지지 않게 된다. 이로 인하여 웨이퍼(10)의 중앙부에는 가장자리에 비해 포토레지스트막(20)이 두껍게 형성된다.
특히, 300mm 대형 웨이퍼의 경우 중앙부에 떨어뜨려진 포토레지스트 용액(20)을 웨이퍼(10)의 가장자리(edge)까지 퍼지게 하기 위해서는 더 큰 원심력이 필요하게 된다. 그러나, 더 큰 회전력을 제공하는 스핀 코팅 장비를 통해 더 큰 회전력을 제공하여 회전축에 있는 포토레지스트 용액(20)을 퍼지게 한다하더라도 웨이퍼(10)의 가장자리에서의 포토레지스트막의 두께 균일성을 확보하기는 어려운 실정이다.
한편, 도 1에서 도시되어 미설명된 '30'은 웨이퍼를 회전시키는 턴 테이블이다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 스핀 코팅공정시 웨이퍼의 전면에 걸쳐 균일한 두께로 포토레지스트막을 도포할 수 있는 스핀 코팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 발명은, 웨이퍼의 중심축으로부터 일정 거리 이격된 회전축 방향으로 코팅 물질을 떨어뜨리는 단계와, 상기 코팅 물질이 상기 중심축으로 퍼져 상기 웨이퍼의 중심부를 메우도록 방치시키는 단계와, 상기 웨이퍼에 떨어뜨려진 상기 코팅 물질이 서로 융합되도록 제1 회전속도로 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계와, 상기 코팅 물질이 상기 웨이퍼 전면에 걸쳐 도포되도록 상기 제1 회전속도보다 빠른 제2 회전속도로 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계를 포함하는 스핀 코팅 방법을 제공한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 기능을 수행하는 구성요소를 나타낸다.
실시예
도 2 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀 코팅 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 각 도면의 (a)는 평면도이고, (b)는 I-I' 절취선을 따라 도시한 단면도이다.
먼저, 도 2의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(110)의 중심축(111)으로부터 일정 거리 이격된 회전축(off axis) 부근에 회전방향으로 코팅 재료(coating material)인 포토레지스트 용액(120)을 떨어뜨린다. 이때, 포토레지스트 용액(120)은 회전방향으로 각 동서남북에 각각 한 방울씩 떨어뜨리는 것이 바람직하다. 그러나, 포토레지스트 용액(120)을 떨어뜨리는 드랍핑 포인트(dropping point) 수는 동서남북 4개에 한정되는 것은 아니며, 웨이퍼(110)의 크기에 따라 증가될 수도 있다. 드랍핑 포인트 수가 많으면 많을 수록 포토레지스트막의 도포 균일도는 증가된다. 또한, 웨이퍼(110)에 포토레지스트 용액(120)을 떨어뜨리는 방식은 스핀 코팅 장비에 설치된 한개의 노즐(nozzle)을 통해 멀티 드랍(multi-drop) 방식으로 실시하거나, 복수의 노즐을 통해 한번에 떨어뜨리는 방식으로 실시할 수도 있다.
한편, 포토레지스트막의 도포 균일성을 증대시키기 위하여 회전축 방향 이외에 중심축(111) 부위에 미량의 포토레지스트 용액(120)을 떨어뜨릴 수도 있다. 이 경우 중심축(111) 부위에 떨어뜨려지는 포토레지스트 용액(120)의 양은 웨이퍼(110)로 떨어뜨려지는 전체 포토레지스트 용액(120)의 양에 3~7% 바람직하게는 5%가 되도록 한다.
이어서, 도 3의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(110) 상에 포토레지스트 용액(120)을 떨어뜨린 상태에서 일정 시간 방치시킨다. 이때, 웨이퍼(110) 상에 떨어뜨려진 포토레지스트 용액(120)이 웨이퍼(110)의 중심부를 일부 메울 때까지 방치시킨다. 예컨대, 방치 시간은 수초, 바람직하게는 5~9초가 되도록 설정한다.
이어서, 턴 테이블(130)을 서서히 회전시켜 포토레지스트 용액(120)을 서로 융합시킨다. 즉, 웨이퍼(110)를 턴-테이블(130)을 통해 회전시키면 전향력(Coriolis' force)에 의해 포토레지스트 용액(120)이 퍼져서 웨이퍼(110) 상부에 떨어뜨려진 포토레지스트 용액(120) 간에 존재하는 빈 공간이 메워지게 된다. 이때, 융합 공정은 수초, 바람직하게는 5~9초 동안 100~300rpm, 바람직하게는 200rpm으로 실시한다.
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(110)를 1500~3000rpm, 바람직하게는 2000rpm으로 회전시켜 포토레지스트 용액(120)을 웨이퍼(110) 전면에 걸쳐 균일하게 도포한다.
본 발명의 기술 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 코팅 물질을 웨이퍼의 중심축으로부터 일정 간격으로 이격된 회전축의 회전방향으로 떨어뜨린 후 스핀 공정을 실시함으로써 코팅 물질이 웨이퍼 가장자리에 도달하는 거리를 단축시키고, 또한 중앙부에 떨어뜨려지는 코팅 물질의 양을 줄여 스핀 코팅 후 중앙부에 코팅 물질이 가장자리 대비 두껍게 도포되는 현상을 방지하여 전면에 걸쳐 도포 균일성을 확보할 수 있다.
도 1의 (a) 및 (b)는 종래기술에 따른 스핀 코팅 방법을 설명하기 위하여 도시한 평면도 및 단면도.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스핀 코팅 방법을 설명하기 위하여 도시한 평면도 및 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10, 110 : 기판
20, 120 : 포토레지스트 용액
30, 130 : 턴 테이블

Claims (7)

  1. 웨이퍼의 중심축으로부터 일정 거리 이격된 회전축 방향으로 코팅 물질을 떨어뜨리는 단계;
    상기 코팅 물질이 상기 중심축으로 퍼져 상기 웨이퍼의 중심부를 메우도록 방치시키는 단계;
    상기 웨이퍼에 떨어뜨려진 상기 코팅 물질이 서로 융합되도록 제1 회전속도로 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계; 및
    상기 코팅 물질이 상기 웨이퍼 전면에 걸쳐 도포되도록 상기 제1 회전속도보다 빠른 제2 회전속도로 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계
    를 포함하는 스핀 코팅 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅 물질의 드랍핑 포인트 수는 적어도 4개인 스핀 코팅 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 코팅 물질의 전체양에서 3~7% 정도가 상기 웨이퍼의 중심축에 떨어뜨려지는 스핀 코팅 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 방치시키는 단계는 5~9초 동안 실시되는 스핀 코팅 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 회전속도는 100~300rpm인 스핀 코팅 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 회전속도로 상기 웨이퍼를 회전시키는 단계는 5~9초 동안 실시하는 스핀 코팅 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 회전속도는 1500~3000rpm인 스핀 코팅 방법.
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