KR100585071B1 - 스핀 코팅을 이용한 포토레지스트막의 도포 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 포토레지스트막 도포 방법은, 반도체 웨이퍼상에 포토레지스트를 분사하는 단계와, 그 반도체 웨이퍼를 상대적으로 낮은 회전 속도와 낮은 가속도로 회전시켜서 분사된 포토레지스트를 경화시키는 단계, 및 경화된 포토레지스트가 형성된 반도체 웨이퍼를 높은 회전 속도와 높은 가속도로 회전시켜서 소망하는 두께 및 균일성을 갖는 포토레지스트막을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

스핀 코팅을 이용한 포토레지스트막의 도포 방법{Method for coating photoresist layer}

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 포토레지스트막의 도포 방법을 설명하기 위해 나타내 보인 도면들이다.

도 4는 본 발명에 따른 포토레지스트막의 도포 방법에 의해 형성된 포토레지스트막의 두께를 종래의 경우와 비교한 결과를 나타내 보인 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...반도체 웨이퍼 200...척

300...모터 400...분사기

500...포토레지스트막

본 발명은 포토레지스트막을 도포하는 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 스핀 코팅법을 이용하여 원하는 두께를 갖는 포토레지스트막을 도포하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자를 제조하는 과정에 있어서, 식각 마스크 또는 이온 주입 마스크와 같은 마스크막으로서 포토레지스트막을 주로 사용한다. 즉 하부막상에 포토레지스트막을 도포한 후에, 패터닝을 수행하여 포토레지스트막 패턴을 형성한다. 그리고 형성된 포토레지스트막 패턴을 마스크막으로 사용하여 후속 공정, 예컨대 식각 공정 또는 이온 주입 공정 등을 수행한다.

이와 같이 마스크막으로 사용되는 포토레지스트막은 주로 스핀 코팅(spin coating)법을 사용하여 하부막상에 도포된다. 즉 반도체 웨이퍼를 스핀 코팅부 척상에 로딩한 후에 그 위에 포토레지스트를 분사한다. 그리고 스핀 코팅부 척을 소정 속도로 회전시켜서, 분사된 포토레지스트가 반도체 웨이퍼 전면에 일정한 두께로 형성되도록 한다.

그런데 상기 포토레지스트막이 후속 공정에서 이온 주입 마스크막으로 사용되는 경우에, 이온 주입을 위한 높은 에너지에 견딜 수 있는 두께를 갖는 포토레지스트막을 사용하여야 한다. 일반적으로 두께가 큰 포토레지스트막을 도포하기 위해서는 점도가 큰 포토레지스트를 사용하여야 한다. 그러나 동일한 스핀 코팅 장비에서 점도가 서로 다른 포토레지스트를 사용하는 것은 장비의 성능을 열화시키는 등 여러가지 문제점들이 발생될 수 있다. 이 경우에 점도가 높은 포토레지스트를 사용하게 되면, 반도체 웨이퍼상에 포토레지스트를 분사시키기 전에 포토레지스트 내에 포함되어 있는 불순물 또는 응고물들을 필터링하는 것이 용이하지 않게 되어 도포 불량 및 불순물 문제가 발생될 수 있다. 따라서 점도가 상대적으로 낮은 포토레지스트를 사용하는 경우가 많으며, 이 경우에는 큰 두께를 갖는 포토레지스트막을 도포하기가 용이하지 않다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 스핀 코팅법을 이용하여 낮은 점도를 갖는 포토레지스트를 사용하면서도 소망하는 큰 두께의 포토레지스트막을 도포할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 포토레지스트막 도포 방법은, (가) 반도체 웨이퍼상에 포토레지스트를 분사하는 단계; (나) 상기 반도체 웨이퍼를 상대적으로 낮은 회전 속도와 낮은 가속도로 회전시켜서 분사된 상기 포토레지스트를 경화시키는 단계; 및 (다) 경화된 상기 포토레지스트가 형성된 반도체 웨이퍼를 높은 회전 속도와 높은 가속도로 회전시켜서 소망하는 두께 및 균일성을 갖는 포토레지스트막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 단계 (나)에서의 회전 속도는 500rpm 이하이고, 상기 단계 (다)에서의 회전 속도는 1000rpm 이상인 것이 바람직하다.

그리고 상기 단계 (나)에서의 회전 시간은 5-15초인 것이 바람직하다.

이하 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태들로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명은 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 포토레지스트막의 도포 방법을 설명하기 위해 나타내 보인 도면들이다.

먼저 도 1을 참조하면, 포토레지스트막을 형성하고자 하는 반도체 웨이퍼(100)를 스핀 코팅부의 척(200) 위에 안착시킨다. 스핀 코팅부의 척(200)은 모터(300)와 연결되어 있어서 회전이 가능하다. 이어서 반도체 웨이퍼(100)의 표면과 일정 간격으로 이격되도록 설치된 분사기(400)를 통하여 액상 상태의 포토레지스트를 반도체 웨이퍼(100) 상에 분사시킨다. 그러면 반도체 웨이퍼(100) 표면 위에는 포토레지스트(500)가 도포되는데, 이 경우에 도포된 포토레지스트(500)의 두께는 반도체 웨이퍼(100)의 가장자리 위에서보다 반도체 웨이퍼(100)의 중심부 위에서 두껍다.

다음에 도 2를 참조하면, 모터(300)를 구동하여 스핀 코팅부의 척(200)을 일정 방향으로 회전시킨다. 그러면 반도체 웨이퍼(100)도 함께 회전된다. 이때 회전 속도 및 회전 가속도는 낮게 한다. 예를 들면 회전 속도는 500rpm(rotate per minute) 이하로 유지되도록 한다. 이와 같이 느린 회전 속도 및 낮은 가속도로 반도체 웨이퍼(100)를 회전시킴에 따라, 도포된 포토레지스트(500)는 반도체 웨이퍼(100)의 전 표면 위에서 비교적 균일하게 퍼진다. 이와 동시에 포토레지스트(500) 내의 솔벤트(solvent)의 휘발성으로 인하여 포토레지스트(500)의 표면에서 경화가 일어난다. 포토레지스트(500)의 표면에서 경화가 일어나도록 하기 위해서는, 앞서 설명한 바와 같이, 일정 시간동안 느린 속도 및 낮은 가속도로 회전시켜야 하는데, 바람직하게는 5초 내지 15초 동안 회전시킨다.

다음에 도 3을 참조하면, 모터(300)의 구동 속도를 증가시켜서 척(200)을 빠 른 회전 속도 및 높은 가속도로 회전시킨다. 그러면, 척(200) 위의 반도체 웨이퍼(100)도 함께 빠른 회전 속도 및 높은 가속도로 회전된다. 이와 같이 빠른 회전 속도 및 높은 가속도로 반도체 웨이퍼(100)를 회전시키는 이유는, 포토레지스트막(500)의 도포 상태가 반도체 웨이퍼(100) 전 표면에 걸쳐서 균일하게 되도록 하기 위한 것이다. 여기서 빠른 회전 속도라 함은 1000rpm 이상의 회전 속도를 의미한다. 이어서 포토레지스트막(500)의 도포 상태가 균일하게 되고, 또한 포토레지스트막(500)의 두께(T_PR)가 소망하는 두께인 경우에는 모터(300)의 구동을 정지시켜 회전이 정지되도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 포토레지스트막의 도포 방법에 의해 형성된 포토레지스트막의 두께를 종래의 경우와 비교한 결과를 나타내 보인 그래프이다.

실선(A)으로 표시한 것은 종래의 방법에 의해 포토레지스트막을 도포하였을 때의 회전 속도에 따른 포토레지스트막 두께를 나타내고, 점선(B)으로 표시한 것은 본 발명에 따른 방법에 의해 포토레지스트막을 도포하였을 때의 회전 속도에 따른 포토레지스트막 두께를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 2000rpm 내지 5000rpm의 회전 속도에서 본 발명에 따른 포토레지스트막 도포 방법을 적용한 경우에 얻을 수 있는 포토레지스트막의 두께는 12800Å 내지 30000Å이지만, 종래의 방법을 적용한 경우에 얻을 수 있는 동일한 점도의 포토레지스트막의 두께는 12800Å 내지 20000Å이었다. 따라서 본 발명에 따른 포토레지스트막 도포 방법을 적용한 경우에 동일한 점도를 갖는 포토레지스트막을 도포하여도 종래의 방법을 적용한 경우에 비하여 대략 10000Å 정도 더 두꺼 운 포토레지스트막을 도포할 수 있었다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 포토레지스트막 도포 방법에 의하면, 액상 상태의 포토레지스트를 분사한 후에 느린 회전 속도 및 낮은 가속도로 1차 회전시켜서 포토레지스트막의 표면을 경화시킨 후에, 빠른 회전 속도 및 높은 가속도로 2차 회전시켜서 포토레지스트막의 균일성을 향상시킴으로써, 낮은 점도의 포토레지스트를 사용하는 경우에도 소망하는 두꺼운 포토레지스트막을 도포할 수 있다는 이점이 있다.

Claims (3)

1. (가) 반도체 웨이퍼상에 포토레지스트를 분사하는 단계;

   (나) 상기 반도체 웨이퍼를 상대적으로 낮은 회전 속도와 낮은 가속도로 회전시켜서 분사된 상기 포토레지스트를 경화시키는 단계; 및

   (다) 경화된 상기 포토레지스트가 형성된 반도체 웨이퍼를 높은 회전 속도와 높은 가속도로 회전시켜서 소망하는 두께 및 균일성을 갖는 포토레지스트막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트막 도포 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (나)에서의 회전 속도는 500rpm 이하이고, 상기 단계 (다)에서의 회전 속도는 1000rpm 이상인 것을 특징으로 하는 포토레지스트막 도포 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (나)에서의 회전 시간은 5-15초인 것을 특징으로 하는 포토레지스트막 도포 방법.

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