KR20030050950A - Method for coating photoresist - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Provided is a method for coating a photoresist which can apply a photoresist layer with a uniform thickness while preventing contamination of the back surface of a wafer and material waste. CONSTITUTION: The method includes the steps of placing a wafer(1) on a spin chuck(2a) which can rotate, ascend and descend, in a manner that the entire of the back surface of the wafer contact the spin chuck; spraying a photoresist(4) in a certain amount from a spray nozzle(3) disposed over the wafer while rotating the spin chuck at a low speed; and removing the spray nozzle and ascending the spin chuck to press the wafer having the photoresist coated thereon against the bottom of a fixing mold(10) disposed over the wafer. The fixing mold is preheated to perform soft bake of the photoresist layer on the wafer.

Description

포토레지스트 도포방법{METHOD FOR COATING PHOTORESIST}Photoresist coating method {METHOD FOR COATING PHOTORESIST}

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 포토리소그라피(Photolithography) 공정에서 균일한 두께로 포토레지스트를 도포하기 위한 포토레지스트 도포방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a photoresist coating method for applying a photoresist with a uniform thickness in a photolithography process.

주지된 바와 같이, 웨이퍼 상에 콘택홀을 포함한 임의의 패턴을 형성하기 위한 방법으로는 포토리소그라피 공정이 이용되고 있다. 이러한 포토리소그라피 공정은, 크게, 식각 베리어로서 포토레지스트 패턴(Photoresist pattern))을 형성하는 공정과 상기 포토레지스트 패턴을 이용해서 식각대상층을 식각하는 공정으로 구분되며, 상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 공정은 식각대상물 상에 포토레지스트를 도포하는 공정과 특정 마스크를 이용하여 도포된 포토레지스트를 노광하는 공정 및 노광된 부분 또는 노광되지 않은 부분을 임의의 용액으로 제거하는 현상 공정을 포함한다.As is well known, a photolithography process is used as a method for forming any pattern including contact holes on a wafer. The photolithography process is largely divided into a process of forming a photoresist pattern as an etching barrier and a process of etching an etching target layer using the photoresist pattern, and the process of forming the photoresist pattern is A process of applying a photoresist on an etching object, a process of exposing the applied photoresist using a specific mask, and a developing process of removing the exposed portion or the unexposed portion with an arbitrary solution.

이와 같은 포토리소그라피 공정에 있어서, 포토레지스트의 도포 두께는 후속하는 노광 공정에 큰 영향을 미친다. 이것은 포토레지스트의 도포 두께에 따라 노광에서의 촛점심도(DOF)가 변화되기 때문이다.In such a photolithography process, the coating thickness of the photoresist greatly influences the subsequent exposure process. This is because the depth of focus (DOF) in the exposure changes depending on the coating thickness of the photoresist.

종래에는 포토레지스트의 균일한 도포를 위해 스핀 도포(spin coating) 방식을 채택하고 있으며, 이에 대해 간략하게 설명하면 다음과 같다.Conventionally, a spin coating method is adopted to uniformly apply a photoresist, which will be briefly described as follows.

도 1은 종래의 포토레지스트 도포방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a conventional photoresist coating method.

도시된 바와 같이, 웨이퍼(1)는 회전 가능한 스핀 척(spin chuck : 2) 상에 안착되고, 상기 스핀 척(2)의 회전에 따라 함께 회전하게 된다. 이러한 상태에서, 상기 웨이퍼(1)의 상측에 이격 배치된 포토레지스트 분사 노즐(3)로부터 포토레지스트(4)가 분사되며, 웨이퍼(1)의 중심부에 분사된 포토레지스트(4)가 원심력에 의해 웨이퍼(1)의 중심으로부터 그의 가장자리로 퍼져나감에 따라 비교적 균일한 두께로 도포된다.As shown, the wafer 1 is seated on a rotatable spin chuck 2 and rotates together as the spin chuck 2 rotates. In this state, the photoresist 4 is ejected from the photoresist ejection nozzles 3 spaced apart from the upper side of the wafer 1, and the photoresist 4 ejected to the center of the wafer 1 is subjected to centrifugal force. As it spreads from the center of the wafer 1 to its edges, it is applied with a relatively uniform thickness.

이때, 상기 포토레지스트(4)의 도포 두께는 스핀 척(2)의 회전 속도(rpm)에 따라 조절 가능하다.At this time, the coating thickness of the photoresist 4 is adjustable according to the rotational speed (rpm) of the spin chuck (2).

그러나, 스핀 도포 방식에 의한 종래의 포토레지스트 도포방법은 비교적 균일한 두께로 포토레지스트를 도포할 수 있기는 하지만, 웨이퍼 상의 패턴 밀도에 따라 국부적으로 도포 불균일이 발생될 수 있고, 이에 따라, 패턴 불량을 유발시키게 된다.However, although the conventional photoresist coating method by the spin coating method can apply the photoresist to a relatively uniform thickness, coating unevenness may occur locally according to the pattern density on the wafer, and thus, pattern defect Will cause.

또한, 종래의 포토레지스트 도포방법은 웨이퍼의 고속회전으로 인하여 웨이퍼로부터 배출된 포토레지스트가 웨이퍼의 후면을 오염시키게 되고, 이에 따라, 파티클 결함을 유발하게 된다.In addition, the conventional photoresist coating method causes photoresist discharged from the wafer to contaminate the rear surface of the wafer due to the high speed rotation of the wafer, thereby causing particle defects.

게다가, 종래의 포토레지스트 도포방법은 스핀 척의 회전 속도에 따라 그 도포 두께를 조절하기 때문에 실제 웨이퍼 상에 도포되는 포토레지스트 이상의 양을 분사시켜야만 하며, 이에 따라, 낭비되는 포토레지스트의 양이 많은 것과 관련하여 재료비가 상승하게 된다.In addition, the conventional photoresist coating method has to spray the amount of photoresist applied on the actual wafer because the thickness of the spin chuck is adjusted according to the rotational speed of the spin chuck, and thus, the amount of wasted photoresist is associated with a large amount. As a result, the material cost increases.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 포토레지스트의 도포 두께를 균일하게 유지시키면서 웨이퍼 후면의 오염 및 포토레지스트의 낭비를 방지할 수 있는 포토레지스트 도포방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, to provide a photoresist coating method that can prevent contamination of the back surface of the wafer and waste of the photoresist while maintaining a uniform coating thickness of the photoresist. There is this.

도 1은 종래의 포토레지스트 도포방법을 설명하기 위한 도면.1 is a view for explaining a conventional photoresist coating method.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트 도포방법을 설명하기 위한 도면.2A and 2B are views for explaining a photoresist coating method according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 고정 몰드를 설명하기 위한 도면.3 is a view for explaining a fixing mold according to the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : 웨이퍼 2,2a : 스핀 척1: wafer 2,2a: spin chuck

3 : 포토레지스트 분사 노즐 4 : 포토레지스트3: photoresist spray nozzle 4: photoresist

10 : 고정 몰드 11 : 이형제10: fixed mold 11: release agent

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 포토레지스트 도포방법은, 회전 및 승하강 가능한 스핀 척 상에 웨이퍼를 그의 후면 전체가 상기 스핀 척과 접하도록 안착시키는 제1단계와, 상기 스핀 척을 저속 회전시키면서 상기 웨이퍼의상측에 배치된 포토레지스트 분사 노즐로부터 웨이퍼 상에 소정량의 포토레지스트를 분사시키는 제2단계와, 상기 포토레지스트 분사 노즐을 제거한 상태에서, 상기 스핀 척을 승강시키는 것에 의해 상기 포토레지스트가 분사된 웨이퍼를 상기 웨이퍼의 상측에 배치된 고정 몰드의 하부면에 가압시키는 제3단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.A photoresist coating method of the present invention for achieving the above object, the first step of seating the wafer on the spin chuck capable of rotating and lifting the entire back surface thereof in contact with the spin chuck, and rotating the spin chuck at low speed And a second step of injecting a predetermined amount of photoresist onto the wafer from the photoresist jetting nozzle disposed on the upper side of the wafer, and lifting and lowering the spin chuck while the photoresist jetting nozzle is removed. It is characterized in that it comprises a third step of pressing the injected wafer to the lower surface of the fixed mold disposed on the upper side of the wafer.

여기서, 본 발명의 방법은 스핀 척의 승강 속도 또는 승강 거리에 따라 상기 포토레지스트막의 두께를 조절하며, 그리고, 상기 고정 몰드를 예열시켜 포토레지스트막의 형성 및 소프트 베이크(soft bake)를 동시에 수행한다.Here, the method of the present invention adjusts the thickness of the photoresist film according to the lifting speed or the lifting distance of the spin chuck, and pre-heats the fixed mold to simultaneously form the photoresist film and soft bake.

또한, 본 발명의 방법은 고정 몰드로부터 포토레지스트의 분리가 용이하도록 상기 포토레지스트와 접촉하는 고정 몰드의 하부면을 표면 처리하거나, 또는 이형제를 도포한다.In addition, the method of the present invention may surface-treat or apply a release agent to the bottom surface of the fixing mold in contact with the photoresist to facilitate separation of the photoresist from the fixing mold.

본 발명에 따르면, 포토레지스트를 가압 방식을 도포하기 때문에 균일한 도포가 이루어지도록 할 수 있음은 물론 포토레지스트의 낭비를 방지할 수 있고, 아울러, 웨이퍼 후면의 오염을 방지할 수 있다.According to the present invention, since the photoresist is applied with a pressurizing method, it is possible not only to uniformly apply the coating but also to prevent waste of the photoresist and to prevent contamination of the back surface of the wafer.

(실시예)(Example)

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트 도포방법을 설명하기 위한 도면으로서, 이를 설명하면 다음과 같다.2A and 2B are views for explaining a photoresist coating method according to an embodiment of the present invention.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 스핀 척(2a)과, 포토레지스트 분사노즐(3)및 고정 몰드(10)를 포함한 포토레지스트 도포 장치의 상기 스핀 척(2a) 상에 웨이퍼(1)를 안착시킨다. 상기 스핀 척(2a)은 회전 가능하며, 그리고, 종래와는 달리 승/하강이 가능하다. 상기 웨이퍼(1)는 그의 후면 전체가 상기 스핀 척(2a)과 접하도록 안착되며, 따라서, 상기 스핀 척(2a)은 종래의 그것 보다 더 큰 크기를 갖는다.First, as shown in FIG. 2A, the wafer 1 is placed on the spin chuck 2a of the photoresist application apparatus including the spin chuck 2a, the photoresist injection nozzle 3, and the fixing mold 10. Settle down. The spin chuck 2a is rotatable, and unlike the related art, the spin chuck 2a can be moved up and down. The wafer 1 is seated so that the entire rear surface thereof is in contact with the spin chuck 2a, and thus the spin chuck 2a has a larger size than that of the conventional one.

그 다음, 상기 스핀 척(2a)을 1∼2초간 저속 회전시키면서 상기 스핀 척(2a) 상에 안착된 웨이퍼(1) 상에 상기 웨이퍼(1)의 상측에 이격 배치된 포토레지스트 분사 노즐(3)로부터 소정 량의 포토레지스트(4)를 분사시킨다.Next, the photoresist injection nozzle 3 spaced apart from the upper side of the wafer 1 on the wafer 1 seated on the spin chuck 2a while rotating the spin chuck 2a at a low speed for 1 to 2 seconds. A predetermined amount of photoresist 4 is sprayed from

다음으로, 포토레지스트 분사 노즐을 제거한 상태에서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(1)가 안착된 스핀 척(2a)을 상승시켜 상기 웨이퍼(1) 상에 도포된 포토레지스트(4)가 고정 몰드(10)의 하부면과 접하도록 하면서 가압되도록 하고, 이 결과로서, 상기 웨이퍼(1) 상에 균일한 두께로 포토레지스트(4)를 도포시킨다. 이때, 상기 포토레지스트(4)의 도포 두께는 스핀 척(2a)의 이동 거리 및 이동 속도에 따라 조절 가능하다.Next, in a state where the photoresist injection nozzle is removed, as shown in FIG. 2B, the spin chuck 2a on which the wafer 1 is seated is raised to raise the photoresist 4 coated on the wafer 1. It is pressed while being in contact with the lower surface of the fixing mold 10, and as a result, the photoresist 4 is applied on the wafer 1 with a uniform thickness. In this case, the coating thickness of the photoresist 4 is adjustable according to the moving distance and the moving speed of the spin chuck 2a.

전술한 바와 같이 포토레지스트를 도포하게 되면, 웨이퍼 상의 패턴 밀도에 상관없이 포토레지스트가 균일한 두께로 도포되며, 아울러, 웨이퍼의 후면 전체가 스핀 척과 접촉하고 있는 것으로 인해 웨이퍼 후면의 오염은 발생되지 않는다.As described above, when the photoresist is applied, the photoresist is applied to a uniform thickness regardless of the pattern density on the wafer, and contamination of the back surface of the wafer is not generated because the entire back surface of the wafer is in contact with the spin chuck. .

또한, 소정 량의 포토레지스트를 분사시킨 후에 가압 방식에 의해 최종적인 포토레지스트를 얻기 때문에 종래의 스핀 방식에 비해 포토레지스트의 낭비를 최대한 줄일 수 있다. 즉, 본 발명의 방법은 가압 거리를 통해 포토레지스트의 도포 두께를 조절하는 반면, 종래에는 고속 회전을 통해 포토레지스트의 도포 두께를 조절하므로, 본 발명의 방법은 종래와 비교해서 포토레지스트의 낭비 양을 상대적으로 많이 줄일 수 있다.In addition, since the final photoresist is obtained by pressing after spraying a predetermined amount of photoresist, the waste of photoresist can be minimized as compared with the conventional spin method. That is, the method of the present invention adjusts the coating thickness of the photoresist through the pressing distance, while conventionally adjusts the coating thickness of the photoresist through the high-speed rotation, the method of the present invention compared to the waste of the photoresist compared to the conventional Can be reduced relatively much.

한편, 본 발명의 방법은 고정 몰드를 소프트 베이크(soft bake)의 온도로 예열시킨 상태로 포토레지스트의 가압을 수행한다. 이에 따라, 상기 포토레지스트는 균일한 두께로 도포되며, 동시에, 소프트 베이크된다. 따라서, 후속하는 소프트 베이크 공정이 필요치 않으며, 그래서, 공정 단순화를 얻을 수 있다.Meanwhile, the method of the present invention performs pressurization of the photoresist with the fixing mold preheated to the temperature of the soft bake. Accordingly, the photoresist is applied to a uniform thickness and at the same time soft baked. Thus, no subsequent soft bake process is needed, so that process simplification can be obtained.

또한, 본 발명의 방법은 포토레지스트와 접하는 고정 몰드의 하부면을 표면 처리하거나, 또는, 하부면에 이형제(11)를 도포시킴으로써, 포토레지스트의 가압 후에 상기 고정 몰드로부터 포토레지스트가 잘 분리될 수 있도록 한다.In addition, the method of the present invention can surface-treat the lower surface of the fixing mold in contact with the photoresist, or apply the release agent 11 to the lower surface, so that the photoresist can be well separated from the fixing mold after the pressing of the photoresist. Make sure

이상에서와 같이, 본 발명의 방법은 스핀 방식이 아닌 가압 방식에 따라 포토레지스트 도포하기 때문에 웨이퍼 상의 패턴 밀도에 상관없이 균일한 도포가 이루어질 수 있으며, 이에 따라, 후속 노광 공정의 신뢰성을 확보할 수 있게 되어서 제조수율을 향상시킬 수 있다.As described above, the method of the present invention can be applied uniformly regardless of the pattern density on the wafer because the photoresist is applied according to the pressing method, not the spin method, thereby ensuring the reliability of the subsequent exposure process It is possible to improve the manufacturing yield.

또한, 본 발명의 방법을 가압 방식을 이용하기 때문에 포토레지스트의 낭비를 방지할 수 있으며, 이에 따라, 제조비용의 상승을 방지할 수 있다.In addition, since the method of the present invention uses a pressurization method, waste of photoresist can be prevented, and therefore, an increase in manufacturing cost can be prevented.

게다가, 본 발명의 방법은 웨이퍼의 후면 전체가 스핀 척에 밀착되도록 하기 때문에 상기 웨이퍼 후면의 오염을 방지할 수 있으며, 이에 따라, 생산성의 저하를 방지할 수 있다.In addition, the method of the present invention allows the entire back surface of the wafer to be in close contact with the spin chuck, thereby preventing contamination of the back surface of the wafer, thereby preventing a decrease in productivity.

부가해서, 본 발명은 포토레지스트의 도포와 함께 소프트 베이크를 동시에 수행할 수 있기 때문에 공정 단순화를 얻을 수 있고, 이에 따라, 공정 시간을 단축할 수 있다.In addition, the present invention can achieve the process simplification since the soft bake can be performed simultaneously with the application of the photoresist, whereby the process time can be shortened.

기타, 본 발명은 그 요지가 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.In addition, this invention can be implemented in various changes in the range which does not deviate from the summary.

Claims (5)

회전 및 승하강 가능한 스핀 척 상에 웨이퍼를 그의 후면 전체가 상기 스핀 척과 접하도록 안착시키는 제1단계와,A first step of seating the wafer on a rotatable and descending spin chuck such that the entire back side thereof contacts the spin chuck; 상기 스핀 척을 저속 회전시키면서 상기 웨이퍼의 상측에 배치된 포토레지스트 분사 노즐로부터 웨이퍼 상에 소정량의 포토레지스트를 분사시키는 제2단계와,A second step of injecting a predetermined amount of photoresist onto the wafer from a photoresist ejection nozzle disposed above the wafer while rotating the spin chuck at a low speed; 상기 포토레지스트 분사 노즐을 제거한 상태에서, 상기 스핀 척을 승강시키는 것에 의해 상기 포토레지스트가 분사된 웨이퍼를 상기 웨이퍼의 상측에 배치된 고정 몰드의 하부면에 가압시키는 제3단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 도포방법.And a third step of pressing the wafer, onto which the photoresist is injected, onto the lower surface of the fixing mold disposed above the wafer by lifting and lowering the spin chuck while the photoresist injection nozzle is removed. Photoresist coating method. 제 1 항에 있어서, 상기 제3단계는 상기 고정 몰드를 예열시켜 포토레지스트막의 소프트 베이크(soft bake)를 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 도포방법.The method of claim 1, wherein the third step is to preheat the fixing mold to perform a soft bake of the photoresist film. 제 1 항에 있어서, 상기 포토레지스트막의 두께는 스핀 척의 승강 속도 또는 승강 거리에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 도포방법.The method of claim 1, wherein the thickness of the photoresist film is adjusted according to the lifting speed or the lifting distance of the spin chuck. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 몰드는 상기 포토레지스트와 접하는 하부면이 포토레지스트의 분리가 용이하도록 표면 처리된 것을 특징으로 하는 포토레지스트도포방법.The method of claim 1, wherein the fixing mold has a lower surface in contact with the photoresist to be surface-treated to facilitate separation of the photoresist. 제 1 항에 있어서, 상기 고정 몰드는 상기 포토레지스트와 접하는 하부면에 포토레지스트의 분리가 용이하도록 이형제가 도포된 것을 특징으로 하는 포토레지스트 도포방법.The method of claim 1, wherein the fixing mold is coated with a release agent on a lower surface of the fixing mold to facilitate separation of the photoresist.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190075697A (en) * 2017-12-21 2019-07-01 서울과학기술대학교 산학협력단 Methods of fabricating semiconductor package
US10714361B2 (en) 2017-12-21 2020-07-14 Foundation For Research And Business, Seoul National University Of Science And Technology Method of fabricating a semiconductor package using an insulating polymer layer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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