KR100441708B1 - 포토리소그래피 공정에서의 현상방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세 선 폭을 구현할 수 있으며, 또한 해상력을 향상시킬 수 있는 포토 리소그래피 공정의 현상 방법에 관한 것으로서,

본 발명의 현상방법은 현상하고자 하는 기판을 장착하여 회전시키는 스핀 유닛과 상기 기판 상에 현상액을 분사하는 노즐을 구비하는 현상 장치의 현상 방법에 있어서, 상기 스핀 유닛 상에 기판이 장착된 상태에서 회전하는 단계;와, 상기 회전하는 스핀 유닛의 기판 상에 현상액을 분사하는 단계;와, 상기 기판 상에 현상액이 분사된 상태에서 일정시간 회전 없이 방치하여 현상액이 기판 상에 충분히 스며들도록 하는 단계;와, 상기 스핀 유닛을 3∼50초 동안 3∼40rpm 정도로 회전시키는 단계;와, 상기 기판을 세정하는 단계와, 상기 기판을 건조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

포토리소그래피 공정에서의 현상방법{Develop sequence in photo lithography process}

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 미세 선 폭을 구현할 수 있으며, 또한 해상력을 향상시킬 수 있는 포토 리소그래피 공정의 현상 방법에 관한 것이다.

반도체 소자의 집적도가 증가될수록 반도체 기판 상에 미세 크기의 패턴을 형성하는 포토 리소그래피 공정의 중요성은 더욱 커지고 있다.

포토 리소그래피 공정은 반도체 기판 상에 피식각층을 형성하는 단계와, 상기 피식각층 상에 포토레지스트와 같은 감광막을 도포하는 단계와, 상기 감광막을 빛에 부분적으로 노광시키는 단계와, 상기 부분적으로 노광된 감광막을 현상함으로써 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 피식각층을 식각함으로써 최종적인 패턴을 형성하는 단계로 진행된다.

본 발명은 이러한 여러 단계의 사진 공정 중에서도 현상(development) 공정에 관한 것이다. 먼저, 도면을 참조하여 종래의 일반적인 현상 공정 및 이에 사용되는 현상 장치에 대해 설명한다.

도 1은 노즐 디스펜스(nozzle dispense) 방식을 채용한 종래의 현상 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 노즐 디스펜스 방식에 의한 현상 공정을 설명하기 위해 도시한 개략도로서, 도면 부호 30은 바울(bowl)을, 32는 스핀 유닛(spin unit)을, 34는 노즐(nozzle)을, 36은 기판을, 38a는 기판으로 디스펜스되는 현상액을, 그리고 38b는 기판 상에 뿌려져 퍼들 공정이 진행되고 있는 현상액을 나타낸다.

상기와 같은 노즐 디스펜스 방식을 채용한 종래의 현상 장치는, 현상이 필요한 기판을 장착한 후, 이를 회전시키는 스핀 유닛(32)과 상기 스핀 유닛(32)을 그 내부에 장착한 바울(30)과 기판으로 현상액을 공급하는 노즐(34)로 구성된다.

상기 스핀 유닛(32)에 기판을 장착한 후 이를 회전시키는 동안 노즐(34)을 통해 현상액(38a)을 공급하면 상기 기판의 중앙부에 공급된 현상액(38a)은 회전력에 의해 기판의 가장자리로까지 공급된다. 이후, 공급된 현상액과 감광막이 반응하도록(퍼들 공정) 계속해서 회전시키면서 현상액을 공급하고, 상기한 퍼들 공정이 끝난 기판을 세정하고 건조하면 최종적인 감광막 패턴이 형성된다.

그러나, 최근 반도체 제조공정의 미세화에 따라서 종래의 현상장치에서의 노즐만으로는 게이트 공정에서 요구되는 웨이퍼 내의 CD(Critical Dimension) 균일성을 제어하기가 어렵다.

상기와 같은 CD 균일성을 담보하기 위해서는 더욱 향상된 장비가 요구되나, 이는 장비 개발의 시간 소요에 따라 현실적으로 어려운 점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 종래의 장치를 그대로 사용함에도 종래의 포토 리소그래피 공정의 현상 방법을 개선하여 CD 균일성을 제어할 수 있으며, 또한 해상력을 향상시킬 수 있는 포토 리소그래피 공정의 현상 방법을 제공하는데 목적이 있다.

도 1은 노즐 디스펜스(nozzle dispense) 방식을 채용한 종래의 현상 장치를 도시한 사시도.

도 2는 노즐 디스펜스 방식에 의한 현상 공정을 설명하기 위해 도시한 개략도

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 포토리소그래피 공정에서의 현상방법을 설명하기 위한 흐름도.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 포토리소그래피 공정에서의 현상방법을 설명하기 위한 흐름도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 포토 리소그래피 공정의 현상 방법은 현상하고자 하는 기판을 장착하여 회전시키는 스핀 유닛과 상기 기판 상에 현상액을 분사하는 노즐을 구비하는 현상 장치의 현상 방법에 있어서, 상기 스핀 유닛 상에 기판이 장착된 상태에서 회전하는 단계;와, 상기 회전하는 스핀 유닛의 기판 상에 현상액을 분사하는 단계;와, 상기 기판 상에 현상액이 분사된 상태에서 일정시간 회전 없이 방치하여 현상액이 기판 상에 충분히 스며들도록 하는 단계;와, 상기 스핀 유닛을 3∼50초 동안 3∼40rpm 정도로 회전시키는 단계;와, 상기 기판을 세정하는 단계와, 상기 기판을 건조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 1 실시예에 따른 현상방법은 미세 선 폭의 구현에 필수 요구사항인 웨이퍼 내의 CD(Critical Uniformity) 제어가 가능하게 된다.

본 발명의 제 2 실시예는 현상하고자 하는 기판을 장착하여 회전시키는 스핀 유닛과 상기 기판 상에 현상액을 분사하는 노즐을 구비하는 현상장치의 현상방법에 있어서, 상기 스핀 유닛 상에 기판이 장착된 상태에서 회전하는 단계;와, 상기 회전하는 스핀 유닛의 기판 상에 현상액을 분사하는 단계;와, 상기 기판 상에 현상액이 분사된 상태에서 3∼50초 정도 방치하는 공정과, 3∼40rpm 의 회전속도로 3∼50초 정도 회전하는 공정을 여러 번 반복하는 단계;와, 상기 기판을 세정하는 단계;와, 상기 기판을 건조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 현상방법은 종래의 현상방법에 비해 현상 시간의 단축 및 해상도 향상을 기할 수 있는 특징이 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 포토리소그래피 공정에서의 현상방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 현상방법의 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 현상방법의 흐름도를 도시한 것이다.

본 발명의 현상 방법은 종래의 일반적인 현상장치를 이용하나 현상 세부 공정에 변화를 주는 것에 특징이 있다.

참고로, 종래의 일반적인 노즐 디스펜스(nozzle dispense) 방식의 현상 장치는 기판을 장착하며 회전하는 스핀 유닛과 상기 기판 상에 현상액을 분사하는 노즐을 기본적으로 구비한다.

도 3에 도시한 바와 같이, 먼저 포토리소그래피 공정의 노광 단계를 거친 기판을 상기 스핀 유닛 상에 장착하여 일정 시간 동안 일정 속도로 회전시킨다(S101). 이 때, 일정 시간은 3∼5초 정도이며 회전 속도는 3∼30 rpm(revolution per minute) 정도이다.

이어, 상기 기판 상에 현상액을 분사한다(S102). 상기 현상액을 분사할 때도 상기 스핀 유닛은 회전하는 상태이다. 여기서 상기 회전 속도는 100∼3000rpm 정도이며 회전 시간은 3∼5초 정도이다.

상기 현상액을 분사한 상태에서 상기 현상액이 기판 상의 감광막 내에 충분히 스며들도록 스핀 유닛의 회전이 없는 상태에서 3∼5초 정도 방치한다(S103).

종래에는 상기 현상액을 상기 기판 상의 감광막에 분사한 후에 회전 없이 그대로 소정시간 방치한 후에 곧바로 세정(rinse) 공정을 진행하였으나, 본 발명의 제 1 실시예에 있어서는 다음의 단계를 추가한다.

상기 현상액 분사 다음 소정 시간의 방치 후, 상기 기판이 장착되어 있는 스핀 유닛을 소정 시간 동안 소정 속도로 회전시킨다(S104). 이 단계에서의 스핀 유닛의 회전은 상기 감광막 내에 스며든 현상액이 노광된 부위의 감광막과 충분히 반응하도록 하기 위함이다.

이로 인해, 종래 현상방법시 노광된 감광막의 하부 영역이 잘 현상되지 않는문제점을 해결할 수 있게 된다.

이 때의 공정 조건은 회전 속도를 3∼40rpm 정도로 하며 회전시간은 마찬가지로 3∼50초 정도로 한다. 여기서, 상기 회전 속도를 40rpm 이상으로 적용하면 현상액이 기판 밖으로 나가게 되어 현상액이 부족해지는 현상을 초래하여 CD 균일성이 저하되는 경향이 발생된다.

이어, 상기 기판에 대한 세정(S105) 및 건조 공정(S106)을 진행하는데, 이 때의 공정 조건은 세정 및 건조 공정 각각에 대해서 회전시간은 3∼5초, 회전속도는 500∼2000rpm 정도를 적용한다.

이상과 같은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 현상방법은 종래의 현상 방법에 비해 현상액 분사 후 일정시간 방치 단계에 덧붙여 소정의 회전 공정을 추가함으로써, 현상액이 기판 상의 회로패턴 사이로 균일하게 스며들어 현상 후의 CD(Critical Dimension)의 균일성을 향상시킬 수 있게 되어 CD 제어가 용이하게 된다.

본 발명의 제 2 실시예에 따른 현상방법을 설명하면 다음과 같다.

도 4에 도시한 바와 같이, 먼저 포토리소그래피 공정의 노광 단계를 거친 기판을 상기 스핀 유닛 상에 장착하여 일정 시간 동안 일정 속도로 회전시킨다(S201). 이 때, 일정 시간은 3∼5초 정도이며 회전 속도는 3∼30 rpm(revolution per minute) 정도이다.

이어, 상기 기판 상에 현상액을 분사한다(S202). 상기 현상액을 분사할 때도 상기 스핀 유닛은 회전하는 상태이다. 여기서 상기 회전 속도는 100∼3000rpm 정도이며 회전 시간은 3∼5초 정도이다.

상기 현상액을 분사한 상태에서 상기 현상액이 기판 상의 감광막 내에 충분히 스며들도록 스핀 유닛의 회전이 없는 상태에서 3∼5초 정도 방치한다(S203).

종래에는 상기 현상액을 상기 기판 상의 감광막에 분사한 후에 회전 없이 그대로 소정시간 방치한 후에 곧바로 세정(rinse) 공정을 진행하였으나, 본 발명의 제 2 실시예에 있어서는 다음의 단계를 추가한다.

상기 현상액 분사 다음 소정 시간의 방치 후, 상기 기판이 장착되어 있는 스핀 유닛을 소정 시간 동안 소정 속도로 회전시킨다. 이 단계에서의 스핀 유닛의 회전은 상기 감광막 내에 스며든 현상액이 노광된 부위의 감광막과 충분히 반응하도록 하기 위함이다. 이어, 다시 소정 시간 방치한다. 여기서, 상기 회전 및 방치의 시간은 3∼50초 정도로 동일하게 적용하며 회전시에는 3∼40rpm 정도의 속도로 회전시킨다.

이와 같은 회전 및 방치를 여러 번 반복한다(S204).

상기 회전 및 방치 공정을 추가함으로써 해상도 향상을 효과를 거둘 수 있게 된다.

이어, 상기 기판에 대한 세정(S205) 및 건조 공정(S206)을 진행하는데, 이 때의 공정 조건은 세정 및 건조 공정 각각에 대해서 회전시간은 3∼5초, 회전속도는 500∼2000rpm 정도를 적용한다.

이상과 같은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 현상방법은 종래의 현상 방법에 비해 현상액 분사 후 일정시간 방치 단계에 덧붙여 소정의 회전 및 방치 공정을 추가함으로써, 회로 패턴 형성의 충실성 향상 및 해상도 향상을 기할 수 있게 된다.

상술한 바와 같은 본 발명의 포토리소그래피 공정에서의 현상방법은 다음과 같은 효과가 있다.

기판 상의 회로패턴 사이에 현상액이 균일하게 스며들도록 하여 현상 후의 CD 균일성을 향상시킬 수 있으며, 또한 현상액 분사 후 회전 및 방치 단계를 적용함으로써 회로 패턴의 충실성 향상 및 현상액의 현상 능력을 배가시킬 수 있게 되어 해상도 향상을 기할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 현상하고자 하는 기판을 장착하여 회전시키는 스핀 유닛과 상기 기판 상에 현상액을 분사하는 노즐을 구비하는 현상 장치의 현상 방법에 있어서,

   상기 스핀 유닛 상에 기판이 장착된 상태에서 회전하는 단계;

   상기 회전하는 스핀 유닛의 기판 상에 현상액을 분사하는 단계;

   상기 기판 상에 현상액이 분사된 상태에서 일정시간 회전 없이 방치하여 현상액이 기판 상에 충분히 스며들도록 하는 단계;

   상기 스핀 유닛을 3∼50초 동안 3∼40rpm 정도로 회전시키는 단계;

   상기 기판을 세정하는 단계와, 상기 기판을 건조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 공정에서의 현상방법.
2. 삭제
3. 현상하고자 하는 기판을 장착하여 회전시키는 스핀 유닛과 상기 기판 상에 현상액을 분사하는 노즐을 구비하는 현상장치의 현상방법에 있어서,

   상기 스핀 유닛 상에 기판이 장착된 상태에서 회전하는 단계;

   상기 회전하는 스핀 유닛의 기판 상에 현상액을 분사하는 단계;

   상기 기판 상에 현상액이 분사된 상태에서 3∼50초 정도 방치하는 공정과, 3∼40rpm 의 회전속도로 3∼50초 정도 회전하는 공정을 여러 번 반복하는 단계;

   상기 기판을 세정하는 단계;

   상기 기판을 건조하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 공정에서의 현상방법.
4. 삭제
5. 제 3 항에 있어서, 상기 방치 및 회전 공정을 3회 반복하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 공정에서의 현상방법.