KR100646418B1 - 기판의 감광막 제거 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매엽식 스핀 회전 처리 장치에서 기판의 포토레지스트(photoresist;이하 감광막)를 제거하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 기판 감광막 제거 방법은 기판을 제1속도로 회전시키면서 기판의 감광막을 용해시키는 스트립 용액을 분사하는 공급 단계; 기판을 상기 제1속도보다 느린 속도로 회전시켜 스트립 용액과 기판의 감광막과의 화학적 반응을 촉진시키는 반응 단계; 기판을 제2속도로 회전시키면서 기판으로 린스액을 분사하는 린스 단계; 및 기판을 제1속도보다 빠른 속도로 회전시켜 기판의 물기를 제거하는 건조 단계를 포함한다. 이러한 방법에 의하면, 황산 사용량을 줄일 수 있어 환경 친화적이며 경제적인 공정 진행이 가능하고 감광막의 제거 효율이 뛰어나고 재현성이 좋은 이점이 있다.

포토레지스트, 황산,

Description

기판의 감광막 제거 방법{method for removing photo resists on the substrate}

도 1은 일반적인 매엽식 스핀 회전 장치를 보여주는 도면;

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판의 감광막 제거 방법을 도시한 순서도이다.

본 발명은 반도체 기판 처리 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 매엽식 스핀 회전 처리 장치에서 기판의 포토레지스트(photoresist;이하 감광막)를 제거하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 사진공정에서 기판은 스핀코팅(Spin Coating), 소프트 베이크(Soft Bake), 정렬과 노출, 현상, 세척 및 건조, 하드 베이크(Hard Bake), 식각 그리고 포토레지스트 제거와 같은 공정을 순차적으로 거치게 된다. 결국 사진공정은 포토레지스트를 마스킹 막질로 이용하여 노광, 현상 및 식각을 수행하고, 기판 상의 포토레지스트는 마스킹 막질로써의 용도가 완료된 후에는 불필요하기 때 문에 제거된다. 포토레지스트의 제거는 보통 스트립 공정을 통하여 이루어진다.

여기서, 일반적인 스트립 공정은 기판들을 스트립 용액(H2SO4:H2O2)에 담는 배치식과, 스핀 척을 사용하여 회전하는 기판에 스트립 용액을 분사하는 매엽식으로 구분된다.

그러나, 기존의 스트립 공정은 다음과 같은 문제점들을 갖고 있다.

우선, 황산과 과산화수소가 반응하여 생성되는 중간생성물(H2SO5)은 반응성이 크고 물을 생성하기 때문에 용액의 농도를 희석시켜 수명을 단축시키는 단점이 있다. 그리고, 스트립 용액내의 과산화수소는 매우 불안정하여 계속 공급해주어야 하는 단점이 있다. 결과적으로 스트립 용액의 사용량이 증가함에 따라 폐수량이 증가하고 그에 따른 폐수 처리 비용 증가로 환경적인 문제점을 야기시키고 있다. 또한, 기존의 스트립 공정은 황산과 과산화수소를 혼합하는 혼합 탱크와, 혼합된 스트립 용액을 고온(90-150℃)으로 유지시켜야 하는 가열 장치 등이 필수적으로 요구된다. 그렇기 때문에, 기존의 스트립 용액을 사용하는 스트립 장치는 반도체 청정실 내부에 큰 점유율(footprint)을 차지하고 있으며, 공정 간 클러스터링(clustering)의 요구를 만족시키기 어렵다는 단점을 갖고 있다.

특히, 매엽식의 스트립 공정은 회전하는 기판 표면으로 스트립 용액을 분사하기 때문에, 스트립 용액과 포토레지스트의 화학적 반응이 안정적으로 진행되지 않아, 포토레지스트의 두께는 감소하더라도 완전한 박리가 불가능하며 재현성이 매우 좋지 않은 문제점이 있다. 이러한 이유 때문에 기존의 매엽식 스트립 공정은 과다한 스트립 용액이 사용되고 있는 것이다.

본 발명의 목적은 폐액 발생량을 현저하게 감소시킬 수 있는 기판의 감광막 제거 방법을 제공하는데 있다. 본 발명의 목적은 포토레지스트의 제거 효율이 뛰어나고 재현성이 좋은 기판의 감광막 제거 방법을 제공함에 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기판의 감광막 제거 방법은 기판을 제1속도로 회전시키면서 기판의 감광막을 용해시키는 스트립 용액을 분사하는 공급 단계; 기판을 상기 제1속도보다 느린 속도로 회전시켜 스트립 용액과 기판의 감광막과의 화학적 반응을 촉진시키는 반응 단계; 기판을 제2속도로 회전시키면서 기판으로 린스액을 분사하는 린스 단계; 및 기판을 제1속도보다 빠른 속도로 회전시켜 기판의 물기를 제거하는 건조 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 스트립 용액은 90-99중량%의 농도로 이루어지는 황산 용액을 사용할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 스트립 용액은 황산(H2SO4)과 과산화수소(H2O2)가 혼합된 용액을 사용할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 반응단계는 기판이 1-200RPM으로 저속 회전될 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기판의 감광막 제거 방법은 회전하는 기판 표면에 스트립 용액을 공급한 후, 기판 회전의 정지 또는 저속의 회전상태에서 스트립 용액과 감광막의 화학적 반응시간을 거치는 반응단계를 포함할 수 있 다.

예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 2에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.

본 발명의 기본적인 의도는 기판 표면으로 스트립 용액을 공급한 후에 스트립 용액과 감광막의 화학적 반응을 촉진시키도록 기판을 저속으로 회전시키는데 그 특징이 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판의 감광막 제거 방법을 도시한 순서도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판의 감광막 제거 방법은 도 1에 도시된 매엽식 스핀 회전 장치(10)에서 진행된다. 매엽식 스핀 회전 장치(10)는 진공 또는 기구적인 방법으로 기판(W)을 고정한 상태에서 회전시키기 위한 스핀척(spin chuck;12)과, 기판(W) 표면으로 스트립 용액을 분사하는 분사노즐(14) 그리고 주변 오염을 방지하기 위하여 스핀척(12) 주변을 감싸하는 캣치컵(catch cup;16)을 포함할 수 있다. 스핀척(12)은 제어부(18)에 의해 각 단계에 맞는 속도 로 회전된다.

상기 구성으로 이루어진 매엽식 스핀 회전 장치에서의 감광액 제거 방법은 기판 표면으로 스트립 용액을 분사하는 공급단계(S10), 스트립 용액과 기판의 감광막과의 화학적 반응을 촉진시키는 반응 단계(S20), 기판 표면으로 린스액을 분사하는 린스 단계(S30) 그리고 건조 단계(S40)로 이루어질 수 있다.

먼저, 공급단계(S10)는 분사노즐을 통해 제1속도(대략 400-600RPM)로 회전되는 기판 표면으로 기판의 감광막을 용해시키는 스트립 용액(황산)을 분사하는 단계이다. 여기서 사용되는 스트립 용액은 90-99중량%의 고농도 황산을 사용하게 된다. 이렇게 고농도의 황산은 기판 표면에 20초(0.5L/min) 동안 분사된다.

반응 단계(S20)는 기판을 상기 제1속도보다 느린 속도(1-200RPM)로 10초간 회전시켜 황산과 기판의 감광막과의 화학적 반응을 안정적으로 촉진시키는 단계이다. 이 반응 단계에서 기판표면의 감광막은 공급 단계에서 공급된 황산에 의한 화학적(탈수/산화) 반응이 안정적으로 진행되어 감광막의 완전한 박리가 가능하게 된다. 특히, 본 발명에서는 원액에 가까운 황산을 직접 기판 표면에 공급함으로써 황산에 대한 감광막의 화학적 반응이 현저하게 빠르게 진행되는 효과를 갖는다. 본 발명의 실시예에서는 기판의 저속 회전을 통해 황산과 감광막의 화학적 반응을 촉진시켰으나, 필요에 따라 기판을 정지시킨 상태에서 반응 단계를 진행할 수도 있다. 그리고, 반응 단계의 시간은 감광막의 종류와 제거하고자 하는 두께에 따라 늘어나거나 줄어들 수 있다.

린스 단계(S30)는 기판을 반응 단계(S20)의 속도보다 빠른 속도(대략 400- 600RPM)로 회전되는 기판 표면으로 탈이온수(UPW:Ultrapure Water)를 분사하여 기판표면을 린스하는 단계로, 기판 표면에서 분리된 이물질과 잔류 황산을 제거하기 위함이다. 이 린스 단계는 대략 15초 동안 진행될 수 있다.

건조 단계(S40)는 기판을 제1속도보다 빠른 속도(대략 1000-2000RPM)로 고속회전시켜 기판 표면에 잔류하는 탈이온수 등의 세정액을 회전력을 이용하여 기판표면으로부터 제거하는 단계이다.

상술한 바와 같이, 기존에 황산과 기판의 감광막과의 화학적 반응이 일어나는 30초 동안 황산을 공급하였던 것을(0.5L/min*30sec=0.25L), 본 발명에서는 황산을 20초 동안만 공급하고(0.5L/min#20sec=0.16L), 나머지 10초 동안은 기판을 저속 회전시켜 황산과 기판의 감광막과의 화학적 반응을 촉진시키는 반응 시간으로 제공하는데 그 특징이 있다. 따라서, 본 발명은 감광막의 제거 효율은 뛰어나면서도 기존 방식에 비해 황산 사용량은 36% 줄일 수 있는 이점이 있다.

예컨대, 본 발명에서는 스트립 용액으로 원액에 가까운 황산을 사용하였지만, 이는 하나의 실시예에 불과하며 필요에 따라서는 황산(H2SO4)과 과산화수소(H2O2)가 혼합된 용액을 사용할 수도 있다.

상기와 같은 기판의 감광막 제거 방법은 고농도의 황산을 사용하면서 황산과 기판의 감광막과의 화학적 반응이 안정적으로 촉진되도록 기판을 정지 또는 저속으로 회전시킴으로써, 감광막의 완전한 박리가 가능하며 재현성이 좋아질 뿐만 아니라 기존에 비해 황산의 사용량을 현저하게 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

한편, 본 발명은 상기의 방법으로 이루어진 기판의 감광막 제거 방법에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다. 하지만, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 황산 사용량을 줄임으로써 환경 친화적이며 경제적인 공정 진행이 가능하다. 본 발명은 감광막의 제거 효율이 뛰어나고 재현성이 좋은 이점이 있다.

Claims (6)

1. 기판의 감광막 제거 방법에 있어서:

   기판을 제1속도로 회전시키면서 기판의 감광막을 용해시키는 스트립 용액을 분사하는 공급 단계;

   기판을 상기 제1속도보다 느린 속도로 회전시켜 스트립 용액과 기판의 감광막과의 화학적 반응을 촉진시키는 반응 단계;

   기판을 제2속도로 회전시키면서 기판으로 린스액을 분사하는 린스 단계; 및

   기판을 제1속도보다 빠른 속도로 회전시켜 기판의 물기를 제거하는 건조 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 감광막 제거 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 스트립 용액은 90-99중량%의 농도로 이루어지는 황산 용액인 것을 특징으로 하는 기판의 감광막 제거 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 스트립 용액은 황산(H2SO4)과 과산화수소(H2O2)가 혼합된 용액인 것을 특징으로 하는 기판의 감광막 제거 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 반응단계는 기판이 1-200RPM으로 저속 회전되는 것을 특징으로 하는 기판의 감광막 제거 방법.
5. 매엽식 스핀 처리 장치에서의 기판의 감광막 제거 방법에 있어서:

   회전하는 기판 표면에 스트립 용액을 공급한 후, 기판 회전의 정지 또는 저속의 회전상태에서 스트립 용액과 감광막의 화학적 반응시간을 거치는 반응단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 감광막 제거 방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 스트립 용액은 90-99중량%의 농도로 이루어지는 황산 용액인 것을 특징으로 하는 기판의 감광막 제거 방법.

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