KR19990006917A - 레지스트 현상 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판상의 레지스트층을 현상하기 위한 장치와 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 레지스트 현상 방법은 레지스트층을 현상액에 담금 처리하는 동안 레지스트층을 스피닝하는 단계를 포함한다.

Description

레지스트 현상 방법

본 발명은 레지스트 패턴을 현상하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 새로운 전도형(upside-down) 스핀 현상 방법에 관한 것이다.

웨이퍼상에 포토마스크와 도전 패턴을 현상하기 위한 포토리소그래피 처리가 반도체 산업에서 공지되어 있다. 일반적으로, 레지스트 코팅이 기판에 코팅되고 예를 들면, 자외선과 같은 전자기광선에 선택적으로 노출시키거나 또는 전자와 같은 입자 빔으로 그리는 패턴 형성 처리가 행해진다. 레지스트 코팅 또는 박막은 그후에 이러한 코팅과 화학적 형상액에 접촉시킴으로써 현상된다. 여러 레지스트 현상 방법이 반도체 산업에서 공지되어 있다.

일례로, 미국 특허 제 5,194,350호에는 레지스트층을 가지는 제조 공정에 있는 제품(workpiece)을 현상액 용기에 담금 처리함으로써 레지스트층을 현상하기 위한 방법이 개시되어 있다. 현상동안, 현상액은 용기로부터 배출되고 추가의 현상액이 유입된다. 이러한 담금 현상 처리는 느리고, 비교적 많은 양의 현상액을 사용하며 현상액 조건의 변화 때문에 정밀도가 낮다.

일례로, 미국 특허 제 4,647,172호에는 웨이퍼를 홀딩하는 척을 스피닝하고 웨이퍼 상부 표면에 현상액을 분무함으로써 마이크로리소그래피 레지스트를 현상하는 방법이 개시되어 있다. 비록 스피닝 분무 현상이 쉽게 자동화할 수 있는 빠른 처리이지만, 현상의 균일도는 매우 낮다.

일례로, 미국 특허 제 5,342,738호에는 레지스트 박막 표면상에 현상액 퍼들(puddle)을 제공함으로써 레지스트 박막을 현상하는 방법이 개시되어 있다. 하지만, 현상 공정이 진행됨에 따라, 현상 공정의 제어를 약화시키는 농도 변화가 정전 퍼들내에 형성된다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술된 문제점을 해결하기 위하여 용이하게 실행되고 현상시 우수한 균일도를 가진 현상 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 현상 방법을 실행하는 장치에 대한 개략도이다.

도 2는 레지스트층을 용기내에 담겨진 현상액과 접촉하도록 이동하는 단계를 도시하는 도 1의 장치에 대한 개략도이다.

도 3은 레지스트층이 현상액과 접촉하는 동안 기판을 회전시키는 단계를 도시하는 도 1의 장치에 대한 개략도이다.

도 4는 레지스트층을 현상액으로부터 분리시키고 용기에서 현상액을 배출시키는 단계를 도시하는 도 1의 장치에 대한 개략도이다.

도 5는 용기에 린스 용액을 추가하고 레지스트층을 현상액과 접촉시키는 단계를 도시하는 도 1의 장치에 대한 개략도이다.

도 6은 레지스트층이 린스 용액과 접촉하는 동안 기판을 회전시키는 단계를 도시하는 도 1의 장치에 대한 개략도이다.

도 7은 린스 용액을 제거하도록 기판을 스피닝하고 용기에서 현상액을 배출시키는 단계를 도시하는 도 1의 장치에 대한 개략도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 기판 12 : 레지스트층

14 : 유입부 15 : 용기

16 : 현상액 19 : 배출부

20 : 척 22 : 공기압 실린더

26 : 린스 용액

레지스트층을 현상하기 위한 새로운 방법은 기판 표면의 적어도 일부에 레지스트 코팅을 제공하는 단계, 레지스트층을 현상액과 접촉시킴으로써 레지시트 코팅을 현상시키는 단계 및 레지스트층이 현상액과 접촉하는 동안 기판을 회전시키는 단계를 포함한다.

바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 방법은 이하의 단계를 포함한다:

a)기판의 제 1 표면의 적어도 일부분의 상부에 형성된 레지스트층을 가진 기판을 제공하는 단계,

b)회전 지지 부재상에 기판을 지지시키는 단계,

c)기판과 레지스트층을 회전시키는 단계,

d)현상액을 담고 있는 용기를 제공하는 단계, 및

e)회전하는 레지스트층을 용기안에 담긴 현상액과 접촉시키는 단계.

이러한 방법은 현상액으로부터 회전하는 레지스트층을 제거하는 단계와 레지스트층을 예를 들면, 탈이온수와 같은 린스 용액에 접촉시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 회전 가능한 기판 홀더, 기판 홀더에 의해 지지되는 기판을 수용하기 위한 크기와 구성을 가진 용기 및 용기내의 현상액에 기판을 접촉시킴과 동시에 기판을 회전시키기 위한 수단을 포함하는 새로운 장치가 제공된다. 바람직한 실시예에서, 이러한 장치는 (예를 들면, 현상액 및/또는 린스 용액과 같은) 유체를 용기안에 추가하고 제거하기 위한 유체 전달 수단을 더 포함한다.

이상에서 설명된 스핀 현상 처리 방법 및 상기 방법을 수행하기 위한 장치가 이하에서 첨부된 도면을 참조로 하여 설명될 것이다.

도 1을 참조하면, 척(20)이 예를 들면, 반도체 웨이퍼와 같은 기판(10)을 홀딩하고 있는 것이 도시된다. 기판(10)은 공지된 기술로 당업자에 의해 제조될 수 있다. 반도체 장치는 전형적으로 일련의 단계에 의해서 제조되는데, 이 단계들의 하나 또는 그 이상은 마이크로리소그래피 기술에 의한 기판상에 패턴 형성을 포함할 수 있다. 패턴 형성은 전형적으로 기판의 일부를 적어도 레지스트 재료로 코팅하고 그 이후에 적합한 패턴으로 노출시킨다. 레지스트는 그후에 이하에서 설명될 처리에 따라 현상될 수 있다. 일단 레지스트층이 현상되면, 그 이후에 예를 들면 에칭과 같은 다음의 가공 단계가 반도체 재료내의 적절한 물리적 변화를 국부적으로 나누어 원하는 장치 구조를 형성하도록 수행될 수 있다. 레지스트층을 형성하고 패터닝하기에 적합한 재료뿐만 아니라 현상액 성분도 당업자에게는 공지되어 있다. 이러한 종래의 재료가 여기서도 사용될 수 있다.

기판(10)의 적어도 일부 표면은 레지스트 박막 또는 층(12)으로 코팅된다. 기판(10)은 척(20)에 의해 홀딩된다. 바람직하게는, 척(20)의 크기는 기판(10)의 크기보다 작다.

용기(15)는 기판(10)을 수용할 수 있도록 하는 크기로 형성되고 구성된다. 용기(15)는 담금 처리에서 현재 사용되는 공지된 또는 종래의 용기 재료로 제조된다. 현상액(16)은 유입부(14)를 통해 도 2에 도시된 용기(15) 내부로 유입된다. 용기(15) 내부로 유입되는 현상액(16)의 양은 기판의 크기, 용기의 직경 및 용기가 채워진 깊이를 포함하는 많은 요인에 의존한다. 전형적으로, 8인치 웨이퍼에 대해 사용되는 현상액의 양은 대략 10㎖ 내지 400㎖이고, 바람직하게는 대략 50㎖ 내지 200㎖, 더욱 바람직하게는 100㎖ 내지 150㎖의 범위이다. 용기(15) 내부로 유입되는 현상액(16)의 양은 용기(15)의 기저부에서 1㎜ 내지 4㎜ 정도의 깊이가 되면 충분하다. 현상액(16)은 바람직하게는 15℃ 내지 50℃, 더욱 바람직하게는 20℃ 내지 35℃의 범위에서 일정한 온도로 유지된다.

레지스트층(12)은 그후에 현상액(16)과 접촉된다. 도면을 참조로한 실시예에서, 척(20)은 예를 들면, 작동하는 공기압 실린더(22)에 의해 도 3에 도시된 바와 같이 레지스트층(12)이 적어도 현상액(16)과 접촉되도록 위치될 때까지 낮춰진다. 레지스트층(12)을 현상액(16)과 접촉시키기 위해 용기(15)가 올려질 수도 있다. 특히 바람직한 실시예에서, 기판(10) 전체가 현상액(16)에 담궈진다. 척(20)은 회전 가능하고 그곳에 홀딩된 웨이퍼(10)는 예를 들면, 도 3에 도시된 화살표 B 방향으로 회전된다. 척(20)은 대략 5 내지 2000rpm, 바람직하게는 50 내지 200rpm 범위의 속도로 회전될 수 있다. 척(20)은 레지스트층(12)이 현상액(16)과 접촉하는 동안 현상 처리의 균일성을 높이기 위해 회전된다. 척(20)의 회전과 이에 따른 기판(10)의 회전은 레지스트층(12)이 현상액(16)과 접촉하기 이전 또는 이후에 시작될 수 있다. 바람직하게는, 척(20)의 회전은 접촉 단계동안 계속된다. 현상 처리 동안, 용기(15)내의 현상액(16)의 온도는 예를 들면, 그곳에 담궈진 온도 감지기(도시 안됨)에 의해 계속해서 모니터링되어야 한다. 온도가 미리 설정된 범위를 벗어날 경우에는 언제든지 현상액(16)의 온도는 공지된 또는 종래의 처리에 의해 미리 설정된 범위로 자동적으로 유지될 수 있다. 현상액의 온도는 반드시 정밀한 레지스트 패턴을 제조하기에 용이하도록 엄격하게 제어되어야 한다. 예를 들면, 현상액의 노말 농도와 같은 다른 변수에 대한 고유치를 결정하는 것은 당업자라면 누구나 할 수 있다.

회전하는 기판(10)과 레지스트층(12)을 현상액(16) 내부로 낮춤으로써, 레지스트층(12)의 전체 표면은 동시에 현상액(16)에 노출된다. 이는 비-균일 현상 시간 효과를 최소화하고, 그러므로써 균일한 현상 처리가 가능하다. 일반적으로, 레지스트층(12)은 대략 10초 내지 150초, 바람직하게는 20초 내지 50초 동안 현상액과의 접촉을 계속한다. 레지스트층(12)이 현상액과 원하는 시간만큼 접촉한 이후에, 피스톤(22)이 다시 작동되고 기판(10)이 도 4에 도시된 바와 같이 현상액으로부터 들어올려진다. 현상액(16)은 그후에 배출부(19)를 통해 용기(15)로부터 바람직하게는 진공 상태로 끌어내진다. 일실시예에서는 레지스트층과 현상액 사이의 접촉은 기판 또는 용기의 이동없이 용기밖으로 현상액을 배출시킴으로써 수행될 수 있다는 점이 강조된다.

사용된 모든 현상액(16)이 용기(15)밖으로 배출되면, 예를 들면 탈이온수와 같은 린스 용액(26)이 예를 들면, 유입부(18)를 통해 용기내부로 유입된다(도 5를 참조). 회전하는 기판(10)과 현상된 레지스트층(12)이 린스 용액(26)에 담궈져 현상된 레지스트층(12)을 스핀 세정할 수 있도록 척(20)이 다시 낮춰진다. 현상된 레지스트층(12)을 스핀 세정하는데 필요한 시간은 일반적으로 대략 10초 내지 150초이고, 바람직하게는 20초 내지 50초이다. 절대적인 것은 아니지만, 린스 용액의 온도는 현상액의 온도와 거의 같아야한다. 현상된 레지스트층(12)을 스핀 세정하는 처리는 필요에 따라 일괄 처리 방식 또는 연속 처리 방식으로 반복될 수 있다.

스핀 세정이 완료된 이후에, 척(20)은 린스 용액(26)으로부터 올려지고, 세정되고 현상된 레지스트층(12)은 대략 200rpm의 속도로 기판을 회전시킴으로써 건조된다. 그후에 기판은 다음의 처리를 할 수 있다. 린스 용액(26)은 바람직하게는 진공 상태에서 용기(15)로부터 배출부(19)를 통해 제거될 수 있다.

비록 본 발명이 특정 실시예를 통해 설명되었지만, 변경과 변화가 가능하다. 따라서 본 발명은 여기에서 설명되지 않은 본 발명의 정신과 범위에 속하는 다른 방식으로도 실행 가능하다.

본 발명에 따르면, 레지스트층 현상 처리가 우수한 균일도를 가지고 용이하게 실행될 수 있다.

Claims (20)

1. a)기판과 상기 기판의 적어도 일부에 형성된 레지스트층을 현상액이 담겨진 용기에 인접하도록 지지하는 단계;

   b)상기 레지스트층을 상기 용기내의 현상액과 접촉시키는 단계; 및

   c)상기 레지스트층이 상기 현상액과 접촉하는 동안 상기 기판을 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 현상액과 접촉시키는 단계는 상기 레지스트층이 상기 현상액 상부에 위치하는 제 1 위치에서 상기 레지스트층이 상기 현상액과 접촉하는 제 2 위치로 상기 기판을 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 기판은 상기 현상액과 접촉시키는 단계 이전에 회전되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   d)상기 용기내의 현상액을 린스 용액으로 교체하는 단계;

   e)상기 레지스트층을 상기 린스 용액과 접촉시키는 단계; 및

   f)상기 레지스트층이 상기 린스 용액과 접촉하는 동안 상기 기판을 회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 린스 용액으로 교체하는 단계는:

   상기 레지스트층을 상기 현상액으로부터 분리시키는 단계;

   상기 현상액을 용기로부터 배출시키는 단계; 및

   상기 용기에 린스 용액을 추가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 린스 용액과 접촉시키는 단계는 상기 레지스트층이 상기 린스 용액의 외부에 위치하는 제 1 위치에서 상기 레지스트층이 상기 린스 용액과 접촉하는 제 2 위치로 상기 기판을 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 4 항에 있어서, 상기 기판은 상기 린스 용액과 접촉시키는 단계 이전에 회전되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 4 항에 있어서, 상기 레지스트층을 상기 린스 용액으로부터 분리시키고 그곳에 남겨진 여분의 린스 용액을 제거하기 위하여 상기 기판을 회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 레지스트층이 현상액과 접촉하도록 기판을 낮추는 단계; 및

   상기 레지스트층이 상기 현상액과 접촉하는 동안 상기 기판을 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상의 레지스트층을 현상하는 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 기판은 상기 기판을 낮추는 단계 이전에 회전되는 것을 특징으로 하는 기판상의 레지스트층을 현상하는 방법.
11. 제 9 항에 있어서, 상기 기판은 50 내지 200rpm의 속도로 회전되는 것을 특징으로 하는 기판상의 레지스트층을 현상하는 방법.
12. 제 9 항에 있어서, 상기 기판을 낮추는 단계는 상기 기판을 상기 현상액을 담고 있는 용기 내부로 낮추는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상의 레지스트층을 현상하는 방법.
13. 제 9 항에 있어서,

    상기 레지스트층이 상기 현상액과 접촉하지 않도록 상기 기판을 들어올리는 단계; 및

    상기 레지스트층을 상기 린스 용액으로 린스하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상의 레지스트층을 현상하는 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 린스하는 단계는:

    상기 레지스트층이 상기 린스 용액과 접촉하도록 상기 기판을 낮추는 단계; 및

    상기 레지스트층이 상기 린스 용액과 접촉하는 동안 상기 기판을 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상의 레지스트층을 현상하는 방법.
15. 제 9 항에 있어서, 상기 현상액을 20℃ 내지 35℃의 온도로 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상의 레지스트층을 현상하는 방법.
16. 제 9 항에 있어서, 상기 기판을 회전시키는 단계동안 상기 기판은 50rpm 내지 200rpm의 속도로 회전되는 것을 특징으로 하는 기판상의 레지스트층을 현상하는 방법.
17. 제 9 항에 있어서, 상기 레지스트층은 상기 현상액과 10초 내지 150초 동안 접촉하는 것을 특징으로 하는 기판상의 레지스트층을 현상하는 방법.
18. 기판의 적어도 일부에 형성된 레지스트층을 현상하기 위한 장치에 있어서,

    회전 가능한 기판 홀더;

    상기 회전 가능한 기판 홀더에 의해 홀딩되는 기판을 수용하도록 하는 크기로 형성되고 구성된 용기;

    상기 회전 가능한 기판 홀더에 의해 홀딩된 기판상에 형성된 레지스트층이 상기 용기 내부에 위치하는 제 1 위치에 대하여 상기 회전 가능한 기판 홀더와 용기의 상대적 위치를 조정하기 위한 수단; 및

    상기 제 1 위치에 있는 동안 상기 회전 가능한 기판 홀더를 회전시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상의 레지스트층을 현상하기 위한 장치.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 조정하기 위한 수단은 상기 회전 가능한 기판 홀더를 상기 용기쪽으로 낮추도록 하는 공기압 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상의 레지스트층을 현상하기 위한 장치.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 장치는 현상액을 상기 용기에 유입하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판상의 레지스트층을 현상하기 위한 장치.