KR20110082838A - 기판 도포 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 표면에 고점도 약액을 도포하는 기판 도포 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 기판 도포 장치는 고점도 약액이 기판 표면 전체에 균일하게 도포되도록 기판의 정회전 및 역회전을 교대로 회전시킨다. 본 발명에 의하면, 고점도 약액 도포시, 기판의 정회전 및 역회전을 교대로 회전시킴으로써, 도포막의 균일성을 향상시킬 수 있으며, 도포막의 두께를 원하는 높이로 형성할 수 있다.

Description

기판 도포 장치 및 그 방법{SUBSTRATE COATING APPARATUS AND METHOD OF THE SAME}
본 발명은 기판 도포 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 고점도의 약액을 기판 표면에 균일하게 도포하는 기판 도포 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 및 액정 표시 패널용 제조 공정은 다양한 처리액(예를 들어, 약액, 순수 등)을 이용하여 기판의 단위 공정들 예를 들어, 증착, 식각, 도포, 현상 및 세정 공정 등을 처리한다.
이들 중 도포 공정을 처리하는 기판 도포 장치는 다양한 노즐 예를 들어, 슬릿 노즐, 스프레이 노즐 등을 이용하여 약액 예를 들어, 포토레지스트를 기판으로 공급한다. 기판 도포 장치는 노즐을 기판 표면을 따라 스캔 이동하면서 약액을 공급한다. 노즐은 토출구에서 약액을 토출하면서 동시에 기판에 대해 상대적으로 이동한다. 예를 들어, 슬릿 노즐은 약액이 공급되면, 기판의 상부에 위치하고, 기판 전체 영역에 대응하여 좌우로 스캔 이동하면서 약액을 토출한다. 이 때, 기판은 약액이 균일하게 도포되도록 회전한다.
그러나 기판에 형성된 회로 패턴이 점차 미세화되는 도포 공정에서는 패턴의 단차가 커지고, 패턴의 폭 및 패턴들 간의 폭이 점점 좁아지기 때문에, 저점도 약액을 이용하여 원하는 막질의 두께를 형성하기는 쉽지 않다. 예를 들어, 약 100 cP 이하의 저점도 약액은 목표 두께가 약 10 ㎛ 이상의 막을 형성할 수 없다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 고점도 약액을 이용하는 경우, 패턴들의 단차가 높기 때문에 패턴들 사이에 고점도 약액이 충분히 채워지지 못하게 되어 기판의 균일성(uniformity)이 저하되는 등의 문제점을 여전히 가지게 된다.
본 발명의 목적은 기판 표면에 고점도 약액을 균일하게 도포하기 위한 기판 도포 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기판 표면에 고점도 약액을 균일하게 도포하여, 도포막의 목표 두께 형성 및 기판의 균일성을 확보하기 위한 기판 도포 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 기판 도포 장치는 고점도 약액을 도포하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 기판 도포 장치는 도포 공정 시, 기판을 정회전 및 역회전으로 반복하여 기판 표면에 고점도 약액을 균일하게 도포할 수 있다.
이 특징에 따른 본 발명의 기판 도포 장치는, 기판이 로딩되고, 회전하는 스핀척과; 상기 기판으로 고점도 약액을 공급하는 약액 공급 노즐 및; 상기 기판을 정회전 및 역회전으로 반복하여 상기 기판의 표면에 고점도 약액이 균일하게 도포되도록 상기 스핀척을 구동하는 구동부를 포함한다.
한 실시예에 있어서, 상기 약액 공급 노즐은 배관 형태의 토출구를 갖는다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 기판 도포 장치의 고점도 약액을 도포하는 방법이 제공된다. 이 방법에 의하면, 고점도 약액 도포시, 기판의 정회전 및 역회전을 교대로 회전시킴으로써, 도포막의 균일성을 향상시킬 수 있으며, 도포막의 두께를 원하는 높이로 형성할 수 있다.
이 특징에 따른 기판 도포 방법은, 기판을 상기 기판 도포 장치의 스핀척에 로딩하여 상기 기판을 회전시킨다. 회전하는 상기 기판으로 고점도 약액을 공급한다. 이어서 상기 고점도 약액이 상기 기판 전체 표면에 균일하게 도포되도록 상기 기판의 정회전 및 역회전을 교대로 반복하여 상기 고점도 약액을 확산시킨다.
한 실시예에 있어서, 상기 고점도 약액을 공급하는 것은 상기 기판 상부에서 배관 형태의 노즐로 상기 고점도 약액을 공급한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 고점도 약액은 점도가 약 100 cP의 포토레지스트이고, 상기 고점도 약액이 도포되는 막의 목표 두께는 약 10 ㎛ 이상이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 기판 도포 장치는 고점도 약액 도포시, 기판의 정회전 및 역회전을 교대로 회전시킴으로써, 도포막의 균일성을 향상시킬 수 있다.
또 본 발명의 기판 도포 장치는 고점도 약액을 균일하게 도포함으로써, 원하는 도포막의 두께(TPR : Thickness PhotoResist)를 원하는 높이로 형성할 수 있다.
또한 본 발명의 기판 도포 장치는 패턴들의 단차 및 폭에 대응하여 고점도 약액을 충분히 채움으로써, 기판 평탄화를 얻을 수 있다.
도 1은 일반적인 기판에 고점도 포토레지스트를 도포한 상태를 나타내는 도면;
도 2는 본 발명에 따른 기판 도포 장치의 구성을 도시한 도면;
도 3은 도 2에 도시된 기판 도포 장치의 도포 공정에서의 동작 상태를 나타내는 도면; 그리고
도 4는 본 발명에 따른 기판 도포 장치의 고점도 약액을 도포하는 수순을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 기판 도포 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 기판 도포 장치(100)는 기판(W) 표면에 고점도의 약액 예를 들어, 고점도 포토레지스트(PR)를 도포하는 장치이다. 여기서 고점도 포토레지스는 약 10 ㎛ 이상의 고두께 패터닝을 처리하기 위하여 점도가 약 100 cP(centiPoises) 이상일 수 있다. 이는 저점도 포토레지스트에 의해 도포막의 두께가 원하는 목표 두께를 형성하지 못하기 때문에, 고두께 패터닝을 처리하는데 적합하지 않다.
본 발명의 기판 도포 장치(100)는 기판(W)이 로딩되는 스핀척(120)과, 내부에 스핀척(120)이 설치되는 처리조(110) 및, 스핀척(120)에 로딩된 기판(W)의 표면으로 고점도 약액을 공급하는 약액 공급 노즐(130)을 포함한다. 또 기판 도포 장치(100)는 약액 공급 노즐(130)로 고점도 약액을 공급하는 고점도 약액 공급부(102)와, 기판 도포 장치(100)의 제반 동작을 제어하는 제어부(104)를 포함한다.
처리조(110)는 내부에 스핀 척(120)이 설치되어 공정을 처리하는 공간을 제공한다. 처리조(110)는 예를 들어 적어도 하나의 바울(bowl)과, 약액을 회수하는 약액 회수부재(미도시됨)를 구비한다.
스핀척(120)은 기판(W)을 안착 및 지지하고 회전한다. 스핀척(120)은 기판(W)을 회전시킨다. 스핀척(120)은 기판(W)이 안착되는 스핀 헤드(122)와, 스핀 헤드(122)의 중앙 하단에 결합되어, 스핀 헤드(122)를 회전시키는 스핀축(124) 및, 스핀축(124)을 상하 이동 및 회전 이동하도록 구동하는 구동부(126)를 포함한다. 구동부(126)는 기판(W)이 스핀 헤드(122)에 안착, 지지되면, 스핀 축(124)을 회전하여 기판(W)을 회전시킨다. 또 구동부(126)는 제어부(104)의 제어를 받아서 스핀축(124)을 정회전 및 역회전시킨다. 이러한 구동부(126)는 고점도 약액이 도포되는 동안에 스핀축(124)을 정회전 및 역회전을 교대로 반복하여 기판을 반복적으로 정회전 및 역회전시킨다.
따라서 스핀척(120)은 고점도 약액이 도포되는 동안에 기판(W)을 정회전, 역회전을 교대로 반복하고, 고점도 약액의 도포가 완료되면, 기판(W)의 회전을 중지한다. 이 때, 기판 도포 장치(100)는 고점도 약액의 도포 공정 시, 스핀척(120)이 처리조(110)의 상단에 위치되도록 스핀 헤드(122)와 처리조(110) 간의 상대적인 위치를 조절한다.
약액 공급 노즐(130)은 고점도 약액 공급부(102)으로부터 고점도 약액을 공급받아서 기판(W) 표면에 도포한다. 약액 공급 노즐(130)은 토출구(132)가 배관 형태의 노즐로 구비된다. 예를 들어, 토출구(132)는 구경이 약 4 mm 정도의 크기를 갖는다. 이러한 토출구(132)는 고점도 약액을 토출하기에 용이하다.
그리고 제어부(104)는 예를 들어, 컴퓨터, 프로그램어블 로직 컨트롤러(PLC) 또는 컨트롤러 등으로 구비된다. 제어부(104)는 고점도 약액 공급부(102)와 구동부(126)를 제어한다. 제어부(104)는 고점도 약액의 도포 공정을 위하여, 스핀척(120)을 공정 위치로 이동시켜서, 기판(W)을 스핀 헤드(122)에 로딩시킨다.
제어부(104)는 기판(W)이 스핀척(120)에 로딩되면, 약액 공급 노즐(130)을 기판(W) 상부에 위치시킨다. 제어부(104)는 구동부(126)를 제어하여 기판(W)을 회전시킨다. 또 제어부(104)는 기판(W)이 회전되면, 고점도 약액 공급부(102)를 제어하여 약액 공급 노즐(130)로 고점도 약액을 공급하고, 약액 공급 노즐(130)로 기판(W) 표면으로 고점도 약액을 공급하도록 제어한다. 이 때, 제어부(104)는 구동부(126)를 제어하여 기판(W)을 반복적으로 정회전 및 역회전하도록 제어한다.
본 발명의 기판 도포 장치(100)는 고점도 약액의 도포 공정 시, 도 3에 도시된 바와 같이, 회전하는 기판(W) 표면으로 고점도 약액 공급되면, 고점도 약액이 기판(W) 표면에 균일하게 확산되도록 기판(W)의 정회전 및 역회전을 반복하면서, 고점도 약액을 도포한다. 이는 기판(10)에 형성된 패턴(12)들이 도 1에 도시된 바와 같이, 점점 패턴들의 단차(a)가 높고, 패턴(12)의 폭(b)과, 패턴(12)들 간의 폭(c)이 좁아지고 있기 때문에 고점도 약액(14)이 패턴(12)과 패턴(12) 사이를 충분히 채워지지 않는 현상을 방지하기 위함이다. 따라서 본 발명에 의하면, 패턴(12)들 사이에 고점도 약액을 완전히 채울 수 있으며, 이로 인해 고점도 약액 도포 후, 기판의 평탄화가 효과적으로 이루어질 수 있다.
그리고 도 4는 본 발명에 따른 기판 도포 장치의 고점도 약액을 도포하는 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 기판 도포 장치(100)는 단계 S150에서 스핀척(120)에 기판(W)을 로딩하고, 단계 S152에서 기판(W)을 회전시킨다. 단계 S154에서 고점도 약액을 기판(W) 표면으로 공급한다. 단계 S156에서 기판(W) 표면으로 공급되는 고점도 약액이 기판(W) 전체에 균일하게 확산되도록 기판(W)을 교대로 정회전 및 역회전시킨다. 또 기판(W)의 정회전 및 역회전을 반복한다. 그 결과, 단계 S156에서 기판(W)의 표면 전체에 고점도 약액이 확산되어 균일하게 도포된다.
이상에서, 본 발명에 따른 기판 도포 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
100 : 기판 도포 장치
102 : 고점도 약액 공급부
104 : 제어부
110 : 처리조
120 : 스핀척
122 : 스핀 헤드
124 : 스핀축
126 : 구동축
130 : 약액 공급 노즐
132 : 토출구

Claims (6)

  1. 기판 도포 장치에 있어서:
    기판이 로딩되고, 회전하는 스핀척과;
    상기 기판으로 약액을 공급하는 약액 공급 노즐 및;
    상기 기판을 정회전 및 역회전으로 반복하여 상기 기판의 표면에 약액이 균일하게 도포되도록 상기 스핀척을 구동하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 도포 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 약액 공급 노즐은 배관 형태의 토출구를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 도포 장치.
  3. 기판 도포 장치의 기판 도포 방법에 있어서:
    기판을 상기 기판 도포 장치의 스핀척에 로딩하여 상기 기판을 회전시키고, 회전하는 상기 기판으로 약액을 공급하고, 이어서 상기 약액이 상기 기판 전체 표면에 균일하게 도포되도록 상기 기판의 정회전 및 역회전하여 상기 약액을 확산시키는 것을 특징으로 기판 도포 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 약액을 공급하는 것은 상기 기판 상부에서 배관 형태의 노즐로 상기 약액을 공급하는 기판 도포 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 약액은 점도가 약 100 cP 이상의 포토레지스트이고, 상기 약액이 도포되는 막의 목표 두께는 약 10 ㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 기판 도포 방법.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 약액을 확산시키는 것은;
    상기 기판의 정회전 및 역회전을 교대로 반복하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 도포 방법.
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