KR910006590B1 - 레지스트 도포장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

레지스트 도포장치

제1도는 종래의 레지스트 도포장치의 종단면도.

제2도는 제1도의 도포장치에 설치된 회전척이 회전됨에 따라 발생된 기체용제의 소용돌이흐름을 나타내는 설명도.

제3도는 제1도에 도시된 종래의 레지스트 도포장치를 사용한 경우에 기판의 위치와 기판상에 도포된 레지스트필름의 두께사이의 관계를 나타내는 그래프.

제4도는 본 발명에 따른 레지스트 도포장치의 종단면도.

제5도는 제4도에 있어서 레지스트 도포장치에 설치되는 조절판의 크기를 결정해 주기위해 도포장치의 각 구성부품의 크기를 기재해 준 레지스트 도포장치이 종단면도.

제6a도는 레지스트필름이 소정두께이상으로 형성된 범위(A)를갖는 레지스트가 도포된 기판의 개략평면도.

제6b도는 제6a도의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도.

제7도는조절판의 크기를 결정하기 위해 제5도의 레지스트 도포장치를 사용하여 행한 레지스트 도포실험 결과를 나타내는 그래프.

제8도는 제3도에 대해 본 발명에 따라 도포된 레지스트필름두께의 균일성을 나타내는 그래프.

제9도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레지스트 도포장치의 종단면도.

제10도는 제9도에 있어서 도포장치에 설치된 원판형조절판의 크기를 결정해 주기 위해 도포장치의 각 구성부품의 크기를 기재해준 레지스트 도포장치의 종단면도.

제11도는 제7도에 대해 제9도의 레지스트 도포장치를 사용한 경우의 실험결과를 나타내는 그래프다.

본 발명은 레지스트 도포장치에 관한 것으로, 특히 용제분위기속에서 반도체기판상에 레지스트를 도포시켜 주도록 된 레지스트 도포장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체장치 제조시에는 포토레지스트나 전자빔레지스트등(이하 레지스트라 통칭함)을 노출시켜주거나 확산 또는 에칭시켜줌으로써 여러 가지 패턴을 형성시켜주게 되는데, 이러한 제조공정을 위해서는 기판상에 레지스트를 평탄하게 도포시켜줄 필요가 있는 바, 이를 위해 종래에도 많은 레지스트 도포장치가 제시되어져 왔다.

상기와 같은 종래의 레지스트 도포장치에 대한 전형적인 예로서, 용제분위기내에서 기판중심부에 액상레지스트를 떨어뜨리도록 된 레지스트 도포장치를 들 수 있는데, 이는 상기 기판이 회전됨에 따라 레지스트가 회전기판의 원심력에 의해 기판의 전면에 걸쳐 고르게 분산되도록 된 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 레지스트 도포장치에서는, 도포용기내에서 기체용제가 소용돌이흐름을 일으키게 되어 도포용기내에 기압의 편차가 생기게 되고, 그로인해 기판상의 레지스트 건조속도가 불균일하게 되며, 따라서 레지스트의 점착성이 불균일하게 되고, 결국 기판면에 도포된 레지스트필름의 두께가 불균일하게 된다는 문제점이 있었다.

이와 같이 도포된 레지스트필름이 불균일한 경우에는 기판상에 형성된 패턴의 크기가 도포된 레지스트필름의 두께에 따라 변화되게 되므로 기판의 생산성 및 품질의 개선에 악영향을 끼치게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반문제점을 제거하기 위해 발명된 것으로, 기체용제분위기속에서 기판의 전면에 걸쳐 레지스트필름을 고른 두께로 도포시켜줄 수 있는 레지스트 도포장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 또한 반도체기판의 전면에 걸쳐 레지스트필름을 고르게 도포시켜주기 위해, 밀폐된 도포용기내에서 기체용제의 소용돌이흐름을 제거시켜주거나 감소시켜줌으로서 품질 및 생산성을 향상 시켜 줄 수 있도록 된 레지스트 도포장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

이하 본 발명의 구성 및 작용 효과를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명은 덮개(12)가 구비된 용기(1)와, 상기 용기(1)내부를 기체용제분위기로 밀폐시켜주는 밀폐부재, 용기(1)의 중심부에 설치되면서 회전축(6)을 통해 외부구동장치에 연결이되어 회전될 수 있도록 된 기판(4)이 실려지는 환형회전척(5), 상기 회전척상(5)의 기판(4)중심 바로위에 설치되어 기판(4)위에 액상레지스트(11)를 떨어뜨려줄 수 있도록 된 노즐부재(7), 상기 회전척(5)위에서 방사상으로 연장설치되어 회전척(5)이 회전할 때 회전척(5)에 의해 발생되는 기체용제의 소용돌이흐름을 감소시켜 줄 수 있도록 된 조절판(10)으로 구성되어 있다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명은 특히 조절판(10)의 위치에 따라 밀폐된 도포용기내에서 발생되는 기체용제의 소용돌이흐름을 약화 또는 감소시켜줌으로써, 도포되는 레지스트필름(11)의 기판(4)상에서 균일한 두께로 형성될 수 있도록 해 주고, 그에 따라 기판의 생산성 및 품질을 향상시켜 줄 수가 있게 된다.

이하 본 발명에 대한 설명에 앞서 우선 이해를 돕기 위해 종래의 레지스트 도포장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

제1도는 종래의 레지스트 도포장치에 대한 한 예로서 도포용기(1)가 도시되어 있는데, 상기 도표용기(1)에는 그 바깥벽하단에 U자형 단면을 갖는 그릇(2)이 대향되게 설치되어 있고, 상기 그릇(2)에는 에틸알콜과 같은 유기용제(3)가 적어도 도포용기(1)의 바깥벽하단에 이를때까지 채워짐으로써, 상기 도포용기(1)를 밀폐시켜주고 그 내부를 용제분위기로 만들어 주도록 되어 있다. 또, 도포용기(1)내에는 기판(4)을 지지하는 회전척(5)이 도포용기(1)의 밑면을 관통하여 외부로 연장된 회전축(4)을 통해서 회전구동장치(도시되지 않음)에 연결됨으로써 소정의 회전수로 회전될 수 있도록 되어 있으며, 상기 도포용기(1)의 덮개(12)에는 레지스트공급장치(도시되지 않음)에 연결되어 도포용기(1)내로 레지스트를 압송해 주도록 된 레지스트 압송튜브(8)가 설치되어 있는바, 덮개(12)를 통해 도포용기(1)내로 연장된 상기 튜브(8)의 끝에는 액상레지스트를 떨어뜨려주록 된 노즐(7)이 회전축(6)과 동축상으로 부착 되어 있다.

상기한 바와 같은 레지스트 도포장치에 있어서, 상기 노즐(7)은 회전척(5)윗면에 놓여진 기판(4)의 중심부 바로 위에서 액상레지스트를 떨어뜨려 주게 되며, 이때 예컨대 400rpm의 회전수로 회전축(6)과 함께 상기 기판(4)이 회전하게 되면, 액상레지스트는 원심력에 의해서 기판의 전면에 걸쳐 바깥쪽으로 고르게 분산되게 된다.

그러나, 제1도에 도시된 장치의 동작에 따르면, 제2도에 도시된 바와 같이 도포용기(1)내에서 기체용재가 소용돌이흐름을 갖게 되어 기압편차를 일으키게 되고, 그레 따라 레지스트필름의 두께가 불균일하게 된다.

예컨대, 50cp의 점도를 갖는 레지스트를 직경 5inch의 기판(4)상에 도포시켜 줄 경우, 기판상에 5,000Å의 두께를 형성시켜주기 위해서는 400rpm의 회전수로 200초간 회전시켜 주어야 하는데, 이러한 방법에 따르면, 기판상에 도포된 레지스트필름두께가 제3b도에 도시된 화살표방향으로 측정할 경우 제3a도에 도시된 바와 같이 나타나게 되는바, 즉 기체용제의 소용돌이흐름으로 인해 기판의 가장자리부와 중심부사이에 약 250Å정도의 두께차이를 갖게 된다.

상기와 같은 종래의 기술과 그에 따른 제반문제점을제거하기 위해, 본 발명은 제4도와 같은 레지스트도포장치를 제시하는 바, 이는 제1도에 도시된 장치와 유사하기는 하나, 도포용기(1)내의 원형회전척(5)윗부분에 얇은 판형상으로 된 조절판(10)이 회전척(5)의 방사상방향으로 연장되게 설치되어 있는 점이 다르다.

상기 조절판(10)은 기판(1)이 실려진 회전척(5)의 고속회전에 의해 발생되는 기체용제의 소용돌이흐름을 감소시켜 주게 되는데, 이때 상기 조절판(10)은 그 밑면이 상기 회전척(5)의 윗면과 평행이 되도록 설치되어야 한다.

한편 상기 조절판(10)의 형상 및 크기를 적절하게 설정해 주기 위해서 도포장치의 각 부위에 대해 제5도에 도시된 바와 같이 크기를 설정해 주고 실험을 실시하였다.

L1: 회전축(5)의 지름

H2: 도포용기(1) 덮개(12)의 밑면과 회전척(5)에 실려진 기판(4)의 윗면사이의 간격

h1: 조절판(10)의 수직길이

l1: 조절판(10)의 방사상길이

이 실험은 50cp의 점도로 전자빔에 노출되어질 포지티브형 레지스트가 5inch의 직경을 갖는 기판상에 떨어져 도포되되 기판이 400rpm의 회전속도로 200초 동안 회전되는 조건하에서 R1=h1/H1 과 R2=l1/L1의 비율을 변경시켜주면서 실시되었던 바, 그 결과는 제7도에 도시된 바와 같이 나타났다. 즉 제7도는 비율(R1)을매개변수로 하여 제6a도 및 제6b도에 도시된 바와 같이 레지스트필름의 평균두께에서 15Å이상으로 두께차이를 갖는 범위(A)와 비율(R1)과의 관계를 나타낸 것으로, 가장 바람직한 결과는 비율(R1)이 거의 1에 접근할 경우(R1=1), 즉 조절판(10)의 밑면이 기판(4)의 윗면에 가능한한 가깝게 근접할 경우에 나타났으며, 다른면으로 비율(R2)이 거의 0.5에 접근할 경우(R2=O.5), 즉 조절판(10)의 방사상길이(11)가 회전척(5)의 반지름(L1/2)과 같은 경우에 바람직한 결과가 나타났다. 이러한 결과는 용제대신 드라이아이스에서 증발된 CO2개스의 소용돌이 흐름을 근거로 관찰된 것이다.

이상 설명되어진 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 회전척(5)의 회전에 의해 레지스트 도포용기(1)내에 생기는 용제분위기의 소용돌이흐름이 조절판(10)을 설치함에 따라 효과적으로 감소되어지고, 그로인해 도포용기(1)내의 증기압이 실제로 균일하게 유지되게 되며, 따라서 레지스트(11)가 기판(4)이 전면에 걸쳐 고르게 도포됨으로써 기판상에 패턴이 균일한 규격으로 형성될 수가 있게 되며, 기판의 품질 및 생산성을 크게 향상시켜줄 수가 있게 된다.

제8a도는 상기와 같은 본 발명의 실시예를 사용하여 직경이 5inch 기판상에 점도 50cp로 5,000Å의 두께를 갖는 레지스트를 형성시켜준 실험의 결과를 나타낸 것으로, 회전척이 400rpm의 회전속도를 200초간 회전되어진 상태에서 제8b도의 화살표방향을 따라 측정된 필름두께를 나타내고 있는데, 이 결과에 따르면 기판의 가장자리부와 중심부사이에서 필름두께 편차가 불과 15Å정도 밖에 되지 않는다는 것을 알 수가 있다.

한편 상기 실시예에서 조절판(10)은 도포용기(1)의 덮개(12)밑면에 고정적으로 매달려지도록 배열되어져 있으나, 그 바람직한 변형으로서 상기 조절판(10)을 직사각형 또는 기타 다른 형상으로 하여 구동장치(도시되지 않음)에 의해 구동되도록 설치해 줄 수 있고, 또한 조절판(10)은 노즐(7)에서 액상레지스트가 떨어지는데 장애되지 않는 부위에 회전척(5)에 대해 기울어지게 설치해 주어도 좋으며, 바람직하기로는 상기와 같은 조절판(10)을 다수 설치해주어도 좋다.

제9도는 본 발명에 따른 레지스트 도포장치의 다른 실시예로서 제4도에 도시된 장치와 동일한 부재나 부품에는동일한 참조부호를 부여했으며, 그에 따른 설명은 생략하였다.

상기 제2실시예에서는 제1실시예의 조절판(10)대신 조절판(10')을 사용하는데, 이 조절판(10')은 도포용기(1)내에서 회전척(5)위에 평행으로 설치된 원판으로 이루어져 있으며, 이 원판형조절판(10')은 바로 위에 설치된 노즐(7)로부터 액상의 레지스트가 기판위에 떨어질 동안 가동장치에 의해 제거되었다가 레지스트가 떨어진 뒤에 회전척(5)위로 이동되어지게 된다.

상기 실시예에서는 원판형조절판(10')의 크기를 적절하게 설정해 주기 위해서, 도포장치의 각부위에 대해 제10도에 도시된 바와 같이 크기를 설정해 주고 실험을 실시하였다.

L2 : 회전척(5)의 지름

H2 : 도포용기(1) 덮개(12)의 밑면과 회전척의(5)에 실려진 기판의 윗면사이의 간격

l2 : 원형조절판(10')의 지름

h2 : 원형조절판(10')의 밑면과 덮개 (12)의 밑면사이의 간격

이 실험은 R3=h2/L2 및 R4≥1로 비율을 설정해 준 조건에서 실시된 것으로 상기 원판형조절판(10')의 크기는 비율(R3)과 레지스트필름에서 두께차이가 발생된 범위(A)사이의 관계를 고려하여 결정되는 바, 제11도는 이 실험의 결과를 나타낸 것이다.

이 그래프에 따르면, 기판상에 도포된 레지스트필름의 두께는 비율(R3)이 ＂1＂에 접근될수록, 즉 원판형조절판(10')의 밑면이 회전척(5)에 인접될수록 그 차이가 점점 감소되는 것을 알 수가 있다.

상기와 같은 구성 및 작용에 의해 본 발명은 도포용기(1)내에서 기판(4)이 실려지는 회전척(5)위에 조절판(10 또는 10')이 설치됨으로써, 기체용제의 소용돌이흐름을 실질적으로 감소시켜 도포용기(1)내의 용제분위기에 의한 기압을 균등하게 해주고, 그에 따라 레지스트필름의 두께를 기판(4)의 전면에 겊여 균일하게 해줄 수가 있고 기판상에 패턴을 균일한 규격으로 형성시켜줄 수가 있을 뿐만 아니라 결국 기판의 품질 및 생산성을 크게 향상시켜줄 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 기판상에 레지스트를 도포하는 장치에 있어서, 덮개(12)가 구비된 도포용기(1)와, 상기 용기내부를 기체용제분위기로 밀폐시켜주는 밀폐부재, 용기(1)의 중심부에 설치되면서 회전축(6)을 통해 외부구동장치에 연결되어 회전될 수 있도록 된 기판이 실려지는 원형회전척(5), 상기 회전척(5)상의 기판(4)중심부 바로 위에 설치되어 상기 기판(4)위에 액상레지스트(11)를 떨어뜨려줄 수 있도록 된 노즐부재(7), 상기 회전척(5)위에서 방사상으로 연장설치되어 회전척(5)이 회전할 때 회전척(5)에 의해 발생 되는 기체용제의 소용돌이흐름을 감소시켜 줄 수 있도록 된 조절판(10)으로 구성된 것을 특징으로 하는 레지스트 도포장치.
2. 제1항에 있어서, 소용돌이 흐름을 제거하는 조절판(10)은 그 밑면이 상기회전척(5)의 윗면과 평행이 되도록 설치된 것을 특징으로 레지스트 도포장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 조절판(10)은 레지스트가 떨어지는데 장애가 되지 않는 위치에서 그 윗면이 도포용기(1)의 덮개(12)밑면에 고정지지된 것을 특징으로 하는 레지스트 도포장치.
4. 제2항에 있어서 상기 조절판(10)은 가동부재에 의해 이동될 수 있도록 설치됨으로써 회전척(5)이 회전될 경우에 회전척(5)위에 위치하도록 된 것을 특징으로 하는 레지스트 도포장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 조절판(10)은상기 회전척(5)에 대해 기울기를 갖도록 설치된 것을 특징으로 하는 레지스트 도포장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 조절판(10)의 기울기는 90°인 것을 특징으로 하는 레지스트 도포장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 직사각형조절판(10)은 밑면의 방사상길이(11)가 원형회전척(5)의 반지름과 같도록 된 것을 특징으로 하는 레지스트 도포장치.
8. 제2항에 있어서, 상기 조절판(10')은 상기회전척(5)의 바로위에 평행으로 인접되게 설치된 원판으로 된 것을 특징으로 하는 레지스트 도포장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 조절판(10')은 레지스트가 기판(4)위로 떨어질 때 레지스트가 떨어지는데 장애가 되지 않는 위치로 가동부재에 의해 이동될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 레지스트 도포장치.
10. 제1항에 있어서, 레지스트를 떨어뜨리는 장치는 도포용기(1)의 덮개(12)를 통해 연장되면서 회전척(5)의 중심부 바로 위에 놓여지도록 된 노즐(7)로 이루어진 것을 특징으로 하는 레지스트 도포장치.

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