KR20030002845A - 감광막 패턴 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 웨이퍼 가장자리에 도포된 감광막을 용이하게 제거함으로써 패턴 불량을 방지할 수 있는 감광막 패턴 형성방법에 관해 개시한다.

웨이퍼 상에 감광막을 코팅한 후에, 소프트베이킹, 노광, 하드베이킹 및 현상 공정을 진행시키어 감광막패턴을 형성하는 방법에 있어서, 개시된 본 발명은 소프트베이킹 공정과 노광 공정 사이에 웨이퍼 가장자리 린스 공정을 진행시키고, 노광 및 하드베이킹 공정 사이에 웨이퍼 가장자리 노광 공정을 진행시키는 것을 특징으로 한다.

Description

감광막 패턴 형성방법{A method for forming photoresist pattern}

본 발명은 감광막 패턴 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼 가장자리에 도포된 감광막을 용이하게 제거함으로써 패턴 불량을 방지할 수 있는 감광막 패턴 형성방법에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 감광막 패턴 형성 과정을 보인 흐름도이고. 도 2 및 도 3은 종래 기술에 따른 문제점을 보인 도면이다.

종래 기술에 따른 감광막 패턴 형성방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 스핀척(미도시) 위에 웨이퍼(미도시)를 올려 놓고, 고회전을 통해 웨이퍼 중심 부분에 감광막(photoresist)을 코팅한 다음, 웨이퍼 가장자리에 린스(EBR:Edge Bead Rinse) 공정을 진행시키어 용매에 의해 웨이퍼 가장자리에 코팅된 감광막을 제거한다.

상기 린스(EBR) 공정은 후속 공정 진행 시에 웨이퍼의 가장자리 부위가 장비와의 접촉 시에 웨이퍼 상의 감광막이 장비로 전사되는 것을 방지하고, 또한 감광막에 파티클(particle)의 발생을 방지하는 역할을 한다.

이어서, 80∼100℃ 에서 비접촉방식(proximity)으로 소프트베이킹(soft baking) 공정을 진행시키어 여분의 용매를 제거한 다음, 웨이퍼 가장자리 부근의 감광막에 자외선을 부분적으로 투과시키어 웨이퍼 가장자리에 코팅된 감광막을 선택적으로 노광(WEE:Wafer Edge Exposure)한다.

상기 웨이퍼 가장자리 노광(WEE) 공정은 식각 시에 발생되는 웨이퍼 가장자리의 이물질을 최소화하기 위함이다.

그 다음, 감광막 전체를 노광하고, 하드베이킹(hard baking) 공정을 거쳐서 현상하여 원하는 감광막 패턴을 형성한다.

상기 하드베이킹 공정은 감광막 패턴 중에 포함된 수분을 제거하고, 상기 감광막 패턴을 열로 경화시키기 위한 것으로, 후속의 식각 공정 및 이온 주입 공정에서 상기 감광막 패턴이 안정화될 수 있도록 한다.

그러나, 종래 기술에 따른 감광막 패턴 형성방법에서는 웨이퍼 가장자리 노광(WEEE)이 넓은 파장대의 영역을 사용하므로, 이 후의 노광 공정 시 파장의 중첩에 의해 물결 모양의 파장을 발생시키며, 도 2에 도시된 바와 같이, 감광막이 제거되거나 불균일하게 진행되어, 도 3에 도시된 바와 같이, 리프팅(lifting)되어 파티클로 작용하게 된다.

또한, 노광 전에 웨이퍼 가장자리 노광(WEE)를 먼저 실시함으로써 노광파장이 기질 표면에서 반사되어 웨이퍼 가장자리 경계에서 정재파를 형성시키어 불균일한 패턴을 유발시키어 제품의 수율이 감소된 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 웨이퍼 가장자리에 도포된 감광막을 용이하게 제거함으로써 패턴 불량을 방지할 수 있는 감광막 패턴 형성방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 감광막 패턴 형성 과정을 보인 흐름도.

도 2 및 도 3은 종래 기술에 따른 문제점을 보인 도면.

도 4은 본 발명에 따른 감광막 패턴 형성 과정을 보인 흐름도.

도 5는 본 발명에 따른 감광막 패턴의 평면도.

상기 목적을 달성하기 위해, 웨이퍼 상에 감광막을 코팅한 후에, 소프트베이킹, 노광, 하드베이킹 및 현상 공정을 진행시키어 감광막패턴을 형성하는 방법에 있어서, 본 발명은 소프트베이킹 공정과 노광 공정 사이에 웨이퍼 가장자리 린스 공정을 진행시키고, 노광 및 하드베이킹 공정 사이에 웨이퍼 가장자리 노광 공정을 진행시키는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4은 본 발명에 따른 감광막 패턴 형성 과정을 보인 흐름도이고, 도 5는 본 발명에 따른 감광막 패턴의 평면도이다.

본 발명에 따른 감광막 패턴 형성방법은, 도 4에 도시된 바와 같이, 스핀척(미도시) 위에 웨이퍼(미도시)를 올려 놓고, 고속회전을 통해 웨이퍼 중심 부분에 1500∼30000Å 두께로 감광막(photoresist)을 코팅한 다음, 80∼100℃ 온도 하에서, 30초 내지 300초 동안 비접촉방식(proximity)으로 소프트베이킹(soft baking) 공정을 진행시키어 여분의 용매를 제거한다.

이때, 상기 감광막은 노볼락계(novoloc), 폴리 비닐 페닐계(poly vinyl phenyl), 폴리 하이드록시 스틸렌계(poly hydroxy styrene), 폴리이미드계(polyimide), 폴리씨크로올레핀계(polycyclorefin)의 단중합체 또는 공중합체의 아이라인(i-line), KrF, ArF, 157nm, EUV, E빔 또는 X-레이용 감광막을 이용한다.

이어서, 웨이퍼 가장자리에 린스(EBR:Edge Bead Rinse) 공정을 진행시키어 용매에 의해 웨이퍼 가장자리에 코팅된 감광막을 제거하고, 노광 공정을 진행시킨다. 이때, 상기 웨이퍼 가장자리 린스 공정 진행 시, 500∼5000회의 알피엠(rpm: revolutions per minute)(분당 회전수)이 적용된다.

또한, 웨이퍼 가장자리 린스 공정 시에 사용되는 용매는 메틸3-메톡시프로피오네이트(methyl3-methoxypionate), 에틸3-에톡시프로피오네이트(ethyl3-

ethoxypionate), 에칠 락테이트(ethyl lactate), 프로필렌 글라이콜 메칠 아세테이트(prophylene glycol methyl acetate) 중 어느 하나 또는 두가지 이상을 혼합한 것이 사용된다. 상기 용매의 혼합비는 0.01∼0.99Wt% 또는 0.99:0.01Wt% 가량된다.

그 다음, 웨이퍼 가장자리 부분을 노광하고, 하드베이킹 공정을 거쳐 현상하여, 도 5에 도시된 바와 같은 감광막 패턴을 형성한다.

이때, 상기 웨이퍼 가장자리 노광 공정 시 조도는 50∼500nW/cm 이고, 웨이퍼의 회전수는 1∼20회이고, 시간은 5∼120초 가량 적용된다.

또한, 상기 웨이퍼 가장자리 노광 공정 시, 아이라인(i-line), KrF, ArF, 158nm, EUV, E빔 또는 X-ray 등의 적용 노광 파장만을 선택하는 필터를 사용한다.

(제 1실시예)

노블락계(novoloc)의 아이라인(i-line) 감광막을 10000Å 두께로 코팅한 다음, 90℃에서 90초동안 소프트 베이킹 공정을 진행시키어 잔존하는 용매를 제거한다.

이어서, 에칠락테이트(ethylactate) 용매를 이용하여 웨이퍼 가장자리 린스(EBR)를 실시하여 웨이퍼 가장자리의 감광막을 제거한 다음, 노광장비에서 노광을 거쳐 웨이퍼 가장자리 노광 공정을 실시한다.

이때, 웨이퍼 가장자리 노광(WEE는 250mW/sec의 조도로 20초동안 3회전을 실시한다.

그 다음, 100℃ 에서 100초 동안 하드베이킹 공정을 진행시키어 노광 부분에서의 균일한 산확산을 진행시키어 감광막 패턴 형성 공정을 완료한다.

본 발명의 감광막 패턴은 라인, 스페이서 또는 콘택홀을 패터닝하는 경우에 적용될 수 있다.

(실시예 2)

웨이퍼 상에 5600Å 두께로 폴리 하이드록시 스틸렌계(poly hydroxy styrene),의 KrF 감광막을 코팅한 다음, 100℃에서 90초 동안 스프트베이킹 공정을 진행시키어 잔존하는 용매를 제거한다.

이어서, 에칠 락테이트와 프로필렌 글리콜 모노메틸 에틸 아세테이트

(propylene glycol monomethyl ethyl acetate)의 혼합용매(7:3 Wt%)를 이용하여 웨이퍼 가장자리 린스 공정을 진행시킨다. 그 다음, 노광장비에서 노광을 거친 후, 300mW/sec 의 조도로 15초 동안 2회전을 실시하여 웨이퍼 가장자리 노광(WEE)을 하한다.

이 후 110℃ 에서 90초 동안 베이킹 공정을 실시하고 현상 공정을 진행시키어 노광 부위에서 균일한 산확산을 진행시키어 감광막 패턴 형성 공정을 완료한다.

(실시예 3)

웨이퍼 상에 폴리 하이드록시 스틸렌계의 KrF 감광막을 4100Å 두께로 코팅한 다음, 110℃ 에서 90초 동안 소프트베이킹 공정을 진행시키어 잔존하는 용매를 제거한다.

이어서, 에칠 락테이트 또는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에틸 아세테이트(propylene glycol monomethyl ethyl acetate)의 혼합용매(8:2 Wt%)를 이용하여 웨이퍼 가장자리 린스 공정을 실시하고, 노광장비에서 노광을 거쳐 웨이퍼 가장자리 노광 공정을 진행시킨다. 이때, 웨이퍼 가장자리 노광은 200mW/sec 의 조도로 20초 동안 1회전을 실시하며, 상기 폴리 하이드록시 스틸렌계의 KrF 감광막에 효과적으로 작용하는 노광에너지를 얻기위하여 필터(filter)를 사용한다.

그 다음, 90∼180℃의 온도에서 30∼300초 동안 하드베이킹 공정을 진행시키고, 현상 공정을 진행시키어 노광 부위에서 균일한 산확산을 진행시키어 감광막 패턴 형성 공정을 완료한다.

(실시예 4)

웨이퍼 상에 폴리 노르보넨계의 ArF용 감광막을 3500Å 두께로 코팅한 다음, 100℃ 에서 스프트 베이킹을 90초 동안 실시하여 잔존하는 용매를 제거한다.

이어서, 에칠락테이트 또는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에틸 아세테이트(PGMEA:propylene glycol monomethyl ethyl acetate)의 혼합용매(6:4Wt%)를 이용하여 웨이퍼 가장자리 린스를 실시한 후, 노광 장비에서 노광을 거친 후 웨이퍼 가장자리 노광을 실시한다. 이때, 웨이퍼 가장자리 노광은 200mW/sec의 조도로 40초 동안 1회전을 실시한다.

그 다음, 110℃ 에서 90초동안 베이킹 공정 및 현상 공정을 실시하여 노광 부위에서의 균일한 산 확산을 진행시키어 감광막 패턴 형성 공정을 완료한다.

(실시예 5)

웨이퍼 상에 아크릴레이트계의 ArF용 레지스트를 2800Å 두께로 코팅한 후, 120℃ 에서 90초 동안 소프트 베이킹을 실시하여 잔존하는 용매를 제거한다.

이어서, 에칠 락테이트 또는 PGMEA의 혼합용매(6:4Wt%)를 이용하여 웨이퍼 가장자리 린스를 실시한 후, 노광 장비에서 노광을 거쳐 웨이퍼 가장자리 노광을 실시하여 웨이퍼 가장자리의 감광막을 제거한다.

이때, 웨이퍼 가장자리 노광은 300mW/sec의 조도로 15초 동안 2회전을 실시한다.

그 다음, 130℃ 에서 90초동안 베이킹 공정 및 현상 공정을 실시하여 노광 부위에서의 균일한 산 확산을 진행시키어 감광막 패턴 형성 공정을 완료한다.

(실시예 6)

웨이퍼 상에 플로린-아크릴레이트계의 157nm용 레지스트를 2800Å 두께로 코팅한 후, 120℃ 에서 90초 동안 소프트 베이킹을 실시하여 잔존하는 용매를 제거한다.

이어서, 에칠 락테이트 또는 PGMEA의 혼합용매(6:4Wt%)를 이용하여 웨이퍼 가장자리 린스를 실시한 후, 노광 장비에서 노광을 거쳐 웨이퍼 가장자리 노광을 실시하여 웨이퍼 가장자리의 감광막을 제거한다.

이때, 웨이퍼 가장자리 노광은 300mW/sec의 조도로 15초 동안 2회전을 실시하며, 필터를 사용하여 폴리 하이드록시 스틸렌계의 KrF 감광막에 효과적으로 작용하는 노광 에너지을 얻는다.

그 다음, 130℃ 에서 90초동안 베이킹 공정 및 현상 공정을 실시하여 노광 부위에서의 균일한 산 확산을 진행시키어 감광막 패턴 형성 공정을 완료한다.

이상에서와 같이, 본 발명에서는 감광막에 소프트 베이킹을 실시한 다음, 웨이퍼 가장자리 린스를 진행시킴으로써, 소프트 베이킹 공정 시 잔존하는 용매를 충분히 제거하므로 웨이퍼 가장자리 부근에 잔류하는 감광막 파티클을 제거할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 웨이퍼 가장자리 노광 공정을 진행시킨 후에 베이킹 공정을 진행시킴으로써, 베이킹 공정을 통해 노광된 웨이퍼 가장자리 부근의 감광막에서 생성된 산(acid)을 균일하게 확산시키어 웨이퍼 가장자리 노광에 의해 발생되는 감광막 패턴의 정상파(standing wave)현상을 최소화할 수 있다.

따라서, 본 발명은 감광막의 코팅 공정에서 적용하고 있는 웨이퍼 가장자리 노광(WEE) 및 웨이퍼 가장자리 린스(EBR)의 공정 조건을 최적화함으로써, WEE 및 EBR 후 후속 공정에서 발생되는 손상을 최소화하며, 반도체소자 특성 및 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.

기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.

Claims (2)

1. 웨이퍼 상에 감광막을 코팅한 후에, 소프트베이킹, 노광, 하드베이킹 및 현상 공정을 진행시키어 감광막패턴을 형성하는 방법에 있어서,

   상기 소프트베이킹 공정과 노광 공정 사이에 웨이퍼 가장자리 린스 공정을 진행시키고, 상기 노광 및 하드베이킹 공정 사이에 웨이퍼 가장자리 노광 공정을 진행시키는 것을 특징으로 하는 감광막패턴 형성방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 웨이퍼 가장자리 노광 공정 시, 아이라인, KrF, ArF, 158nm, EUV, E빔 또는 엑스-레이 등의 적용 노광 파장만을 선택하는 필터를 사용하

   는 것을 특징으로 하는 감광막패턴 형성방법.