KR20040002482A

KR20040002482A - 포토레지스트 박리·제거 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20040002482A
Application number: KR1020030020948A
Authority: KR
Inventors: 후지타마사유키; 요시카도아키라
Original assignee: 자이단 호진 레이저 기쥬츠 소고 겐큐쇼; 도요 세미츠 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2004-01-07
Also published as: CN100410811C; TWI330765B; TW200307185A; JP3853690B2; KR100962526B1; CN1450413A; JP2003303789A

Abstract

회로기판과 같은 전자부품을 포토리소그래피 기술로 가공처리할 때에 제거해야 할 포토레지스트를 광학적 수단에 의하여 박리·제거함으로써 환경오염，수자원의 남용 등을 없애고，생산성의 향상을 도모할 수 있는 포토레지스트의 박리·제거 방법 및 장치를 얻는다.

포토레지스트를 포함하는 기판을 가지는 회로기판(K)을 반송장치(C)에 의하여 반송하고，포토레지스트에 대하여 레이저 발생장치(10)로부터 소정 강도의 단펄스 레이저 광을 전송하고，조사헤드(12)로 소정의 폭과 길이의 벨트형상의 레이저 광으로 변환하여 조사하고，그 때 조사 레이저 광이 열 충격 박리현상을 포토레지스트와 기판의 계면에서 발생하게 하는 강도가 되도록 확폭 조정하여 조사하고，회로기판(K)을 이동하게 하여 전체 길이에 걸쳐 포토레지스트를 박리·제거하도록 구성한 것이다.

Description

포토레지스트 박리·제거 방법 및 장치{PHOTORESIST PEELING/REMOVING METHOD AND DEVICE}

본 발명은, 전자부품 등을 가공하는 포토 패브리케이션 기술에 있어서, 포토레지스트를 광학적 수단에 의하여 박리·제거하는 포토레지스트 박리·제거 방법 및 장치에 관한 것이다.

전자기기의 대부분에 포함되는 회로기판이나 IT기기 관련의 미세한 전자부품 등 각종 가공부품에 포토 패브리케이션 기술이 사용되고，그 수요는 점점 더 증대되고 있다. 포토 패브리케이션의 가공 공정에서는，예를 들면 회로기판을 제작할경우，먼저 실리콘，탄소섬유 또는 금속의 기판을 충분히 세척하여 레지스트를 도포하고，원하는 회로패턴이 인쇄된 마스크를 통하여 자외광으로 노광하여 레지스트 패턴을 얻는다.

이 경우，노광된 부분이 남는 레지스트는 네가티브형，용해되는 레지스트는 포지티브형으로 호칭된다. 어느 한 쪽의 레지스트를 남긴 상태에서 에칭에 의하여, 혹은 이온의 도프 또는 금속의 증착 등에 의하여 패턴가공을 하고, 최후에 레지스트를 박리한다. 경우에 따라서는 이 공정이 반복되게 한다.

이러한 포토 패브리케이션의 가공 공정에서는，포토레지스트의 박리·제거 공정에 약품에 의한 용해제거，또는 팽윤(膨潤) 박리·제거의 수법이 사용되는데, 특히 최종 공정의 레지스트 박리를 위해 대량의 약품과 물이 사용되고，이에 수반하는 약품 폐액의 처리나 수자원의 남용 등의 문제가 생산량의 증대에 수반하여 점점 심각하게 되어 있다.

이 때문에，자외선 노광으로 회로패턴을 형성한 후，잔류하는 레지스트를 화학약품이 아니고 광학적 수단에 의하여 박리하는 수법이 요망되어 있는데, 현재까지 그와 같은 수단이 제안된 적이 없고, 그래서 본 발명자 등은 예의 노력한 결과 레이저 광의 광학적 수단에 의해 박리할 수 있는 현상을 발견하여, 이것에 근거하여 본 발명을 제안하기에 이른 것이다.

즉 본 발명은，상기 문제에 유의하여，포토레지스트를 광학적 수단에 의해 박리·제거하여 환경오염，수자원의 남용을 방지하고，생산성의 향상을 도모할 수있는 포토레지스트의 박리·제거 방법 및 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

도 1은 실시형태의 포토레지스트 박리·제거 장치의 전체 개략구성도,

도 2는 포토레지스트의 박리·제거 처리의 설명도.

(부호의 설명)

10 : 레이저 발생장치11 : 전송경로

12 : 조사헤드13 : 취부 노즐

14 : 흡인장치

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명은，상기 과제를 해결하는 수단으로서，단(短)펄스의 레이저 광을 레이저 광원으로부터 전송하고，전송된 레이저 광을 기판상에 도포 또는 라미네이팅된 포토레지스트의 폭 또는 그 이상의 길이로 조정하여 포토레지스트에 조사하고，그 때 조사되는 레이저 광이 포토레지스트의 막두께，재질에 대응하여 포토레지스트와 기판의 계면에서 열 충격 박리현상이 발생되고，박리하는데 충분한 광 강도가 되도록 레이저 광의 폭을 조정하고，이 조정된 레이저 광을 포토레지스트에 소정시간 조사하면서 기판을 상대적으로 이동하게 하여 포토레지스트를 기판으로부터 박리·제거하는 포토레지스트 박리·제거 방법으로 한 것이다.

상기 방법을 실시하는 장치로서，단펄스의 레이저 광을 발생하는 레이저 발생장치와，발생된 레이저 광을 광학 전송로를 경유하여 전송하고，그 레이저 광을 소정의 길이와 폭의 벨트형상의 레이저 광으로 확폭(擴幅) 조정하여 대상물에 조사하는 조사헤드와，대상물의 포토레지스트가 도포 또는 라미네이팅된 기판을 반송하는 반송수단을 구비하고，상기 조사헤드가 포토레지스트의 폭 또는 그 이상의 길이로 조정한 레이저 광을，포토레지스트의 막두께，재질에 대응하여 포토레지스트와 기판의 계면에서 열 충격 박리현상을 발생하게 하고，박리하는데 충분한 광 강도로 확폭 조정하도록 구성되고, 이 조정된 레이저 광을 포토레지스트에 소정시간 조사하면서 기판을 이동하게 하여 포토레지스트를 기판으로부터 박리·제거하도록 한포토레지스트의 박리·제거 장치로 할 수 있다.

이러한 포토레지스트의 박리·제거 방법 및 장치에 의하면，포토레지스트를 광학적 수단에 의하여 박리·제거할 수 있고，포토레지스트의 제거를 위해 대량의 수자원의 사용이나 약품 폐액을 처리할 필요가 없게 된다. 전송되는 레이저 광은，포토레지스트에 조사되기 이전에 확폭 조정이 행해진다. 이 확폭 조정은，포토레지스트에 대하여 가늘은 벨트형상의 레이저 광으로서 레지스트 폭방향으로 균등화된 상태로 조사되도록 폭이 확대되고，또한 그 확산 조사되는 레이저 광의 강도가 아래와 같은 열 충격 박리현상을 기판과 포토레지스트의 계면에 발생시키기에 충분한 에너지가 되도록 조정이 행해진다.

상기 열 충격 박리현상이란 레이저 광을 조사함으로써 기판에는 손상，변형이 발생되지 않고，포토레지스트가 기판으로부터 박리되어，변질 또는 파손되는 현상이고, 본 발명자 등에 의하여 처음으로 관측되고，정의되는 현상으로서，다음과 같은 현상을 수반하는 것으로 정의된다.

1. 기판과 포토레지스트의 계면에 있어서 레이저 광의 조사에 의한 급격한 온도 상승을 수반하고，또한 양자의 열팽창계수의 차이에 의하여 포토레지스트가 급격하게 팽창하여 기판으로부터 박리된다.

2. 포토레지스트에 포함되어 있는 접착성분이 기화함으로써 계면에 기포가 발생하고，그 기포압력에 의하여 포토레지스트가 팽창 변형되어 박리된다.

3. 포토레지스트의 변질에 의하여 기판으로의 밀착성(결합성)을 유지할 수 없게 되고, 또한 취약화되어 박리된다.

레이저 광은 가늘은 벨트형상으로 포토레지스트에 조사되므로，기판상의 포토레지스트 전체 길이에 걸쳐 포토레지스트를 박리·제거하기 위해，조사되는 레이저 광을 이동하게 하든지，또는 기판을 이동하게 하여 레이저 광이 포토레지스트의 전체 길이에 조사되도록 한다. 박리된 포토레지스트는，기판으로부터 유리되고, 또한 변질되어 박리되고，에어를 취부(吹付)하면, 날려 올라간다. 이것을 흡인장치로 흡인하면 포토레지스트를 기계적으로 처리할 수 있다.

(실시형태)

이하，본 발명의 실시의 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.　 도 1에 실시형태의 포토레지스트 박리·제거 장치의 전체 개략 구성도를 도시한다.　 도시된 바와 같이，포토레지스트 박리·제거 장치는，반송장치(컨베이어; C)상에 얹어 놓인, 포토레지스트가 도포 또는 라미네이팅된 기판(K; K₁∼K₃)을 반송하면서 레이저 광을 조사함으로써 기판(K)으로부터 포토레지스트를 박리·제거하도록 구성되어 있다. 레이저 광은, 레이저 발생장치(10)로부터 소정의 파장，강도의 레이저 광으로서 송출되고, 전송경로(11)의 반사미러(11a)와 광 전송관(11b)을 경유하여 소정 위치에 설치되어 있는 조사헤드(12)에 보내지고，이 조사헤드(12)로부터 기판(K)상의 포토레지스트에 조사된다.

도시된 레이저 발생장치(10)는，Nd:YAG의 고체 레이저가 사용되어 있다. 그 발진 파장은 532nm의 단펄스 레이저 광이고，Q 스위치를 구비하고，광 에너지 800mJ/㎠의 레이저 광을 주파수 10Hz로 출력한다. 반사미러(11a)를 포함하는 전송경로(11)로 전송된 레이저 광은 조사헤드(12)에서 집광，확폭되어 포토레지스트에 벨트형상(선 형상)의 레이저 광으로서 조사된다. 이 조사헤드(12)는，상세한 기구는 도시하지 않았는데, 위치이동 가능하게 설치되어 있고，레이저 광의 강도 분포를 균일화하고，또 기판의 크기에 적합한 길이·폭의 시트 빔으로 정형하기 위한 역할을 한다.

상기 전송경로의 최하류위치의 반사 미러(11a)는，도시하지 않은 가동 암 커버내에 설치되고，이 가동 암 커버를 이동하게 함으로써 레이저 발생장치로부터의 레이저 광을 전송하고，또한 조사헤드의 이동을 가능하게 하고，레이저 광을 원하는 위치에 조사할 수 있다.

조사헤드(12)의 하류측에는 박리된 포토레지스트를 하류방향으로 취부하는 에어 취부 노즐(13)과，더욱 그 후방에는 취부함으로써 날려 올라갔던 포토레지스트 먼지를 흡인하여 회수하기 위한 흡인장치(14; 클리너)가 설치되어 있다. 또한, 반송장치(C)는，회로기판(K; K₁∼K₃)을 얹어 놓는데 적합한，예를 들면 벨트컨베이어와 같은 형식이면 좋다.　또, 레이저 발생장치(10), 에어 취부 노즐(13), 흡인장치(14), 반송장치(C)의 모터(M)는，제어장치(20)에 의하여 레이저 광의 발광 타이밍，조사시간，각 장치의 모터의 구동에 대하여 제어가 행해진다.

상기 구성으로 된 실시형태의 포토레지스트 박리·제거 장치에서는, 레이저 광의 조사에 기초한 열 충격 박리현상(열 쇼크)에 의하여 회로기판(K)상의 포토레지스트가 박리·제거된다. 이 장치에서 처리의 대상으로 되는 포토레지스트는，도시하지 않는 별도의 처리 공정으로，종래기술의 난에서 설명한 바와 같이，회로기판(K)상에 포토레지스트를 도포 또는 라미네이팅한 것이다. 이 별도의 처리 공정에서는，미리 포토레지스트는, 회로기판(K)상에 도포된 후，전자회로의 패턴에 상당하는 포지티브형 또는 네가티브형의 포토레지스트로서 남는다.

이 회로기판에 에칭가공 등의 필요한 가공처리를 행한 후는 포토레지스트는 불필요하게 되고，이 잔류하는 포토레지스트를 기판표면으로부터 전면적으로 제거하는 것을 전제로 하여，이 실시형태의 제거 장치에 반송되고，포토레지스트의 박리·제거 처리가 행해진다.

이와 같은 처리를 행하는 것을 목적으로 하여 포토레지스트를 가지는 회로기판(K₁)이 반송장치(C)에 의하여，예를 들면 도시한 예에서는 60cm/분의 속도로 반송되고, 조사헤드(12)의 바로 아래쪽에 오면 레이저 광의 조사가 행해지고，포토레지스트의 박리·제거 작업이 개시된다. 이하의 처리는 도 2를 참조하여 설명한다. (a)도면의 단면을 가지는 기판(B)에 포토레지스트(R)를 포함하는 회로기판(K; 가공 전)에 대하여，(b)도면에 도시하는 바와 같이, 소정의 강도의 단펄스의 레이저 광을 조사한다. 이 경우, 소정의 강도란 포토레지스트에 대하여 열 충격 박리현상이 발생될 수 있는 레이저 광의 강도이다.　열 충격 박리현상이란 전술한 정의에 따르는 현상이다.

이와 같은 현상을 발생하도록，상술한 단펄스의 레이저 광을 일정 주파수의 주기로 반복 조사하면서，반송장치(C)에 의하여 회로기판(K)을 (c)도면으로부터(d)도면으로 조금씩 반송하면, 그 동안에 포토레지스트(R)는 조금씩 열 충격 박리에 의해 기판(B)으로부터 박리된다. 이와 같은 박리를 포토레지스트에 대하여, 그 반송방향의 시단으로부터 종단까지 회로기판(K)을 반송하여 계속함으로써, (e)도면, (f)도면에 도시하는 바와 같이, 포토레지스트의 전체 길이를 박리할 수 있다.

(g)도면에 도시하는 바와 같이，변질되어 박리된 포토레지스트(R)는 미세한 박리편으로 되고, 기판(B)으로부터 분리되기 때문에，에어의 취부 노즐(13)로부터 에어가 취부되면 공간상으로 날려 올라가고，반송방향의 하류측으로 이동한다. 그러면 취부 노즐(13)의 후방에 설치되어 있는 흡인장치(14)에 의해 흡인되어서 포토레지스트(R)의 미세한 박리편은 처리된다. 따라서 종래와 같이 포토레지스트의 박리를 위해 용액으로 용해되게 한다는 웨트 처리 공정이 불필요하게 되고，포토레지스트(R)의 박리가 고효율로，또한 환경오염이 발생되지 않고 행할 수 있게 된다.

또한，상기 실시형태에서는，기판의 재료는 특히 한정하고 있지 않은데，도시한 예에서는 금속(Ni 합금)이 사용되고，그 밖에 반도체，유리，탄소섬유，세라믹 등 각종 재료를 채용할 수 있다. 또, 단펄스의 레이저 발생장치는，광 에너지가 조사위치에서 상기 열 충격 박리현상을 발생할 수 있는 강도가 되는 레이저 광을 발진할 수 있으면 좋고, 고체 레이저，엑시머 레이저와 같은 기체 레이저，혹은 반도체 레이저 등 레이저의 발진형식을 불문하고, 어느 형식의 레이저 발생장치를 사용해도 좋다.

(실시예)

상기 포토레지스트의 박리·제거 방법을 실시하는 장치에 의한 회로기판(K)의 처리의 예에 대하여는 다음과 같다.

·레이저 발생장치(10):Nd:YAG 레이저，Q 스위치 부착

발진파장532nm

주파수10Hz

광 에너지800mJ/㎠

·조사헤드(12)의 조사면적500mm×1mm

·반송속도60cm/min

상기 레이저 발생장치(10)로부터의 레이저 광은，포토레지스트에 조사될 때에 500×1㎟＝5㎠의 면적에 조사된다. 따라서, 800/5 = 160mJ/㎠의 광 강도로 평균화된 광으로 조사되고，이 광 에너지 레벨에서 충분한 박리·제거를 얻을 수 있었다.

이상，상세히 설명한 바와 같이，본 발명의 포토레지스트의 박리·제거 방법 및 장치에서는，레이저 광을 포토레지스트와 기판의 계면에 열 충격 박리현상을 발 생하게 하는데 필요한 강도로 확폭 조정하여 포토레지스트에 조사하도록 하고, 레이저 광 또는 기판의 어느 한쪽을 이동하게 하여 전체 길이에 걸쳐 포토레지스트에 레이저 광을 조사하도록 했기 때문에，포토레지스트를 광학적 수단에 의하여 효율 좋게 박리·제거할 수 있고，따라서 환경오염，수자원의 대량소비를 방지하고，포토레지스트의 박리·제거 작업을 기계화하여 생산성을 비약적으로 향상시킬 수 있다는 현저한 효과를 이룬다.

Claims

단펄스의 레이저 광을 레이저 광원으로부터 전송하고，전송된 레이저 광을 기판상에 도포 또는 라미네이팅된 포토레지스트의 폭 또는 그 이상의 길이로 조정하여 포토레지스트에 조사하고，그 때 조사되는 레이저 광이 포토레지스트의 막두께，재질에 대응하여 포토레지스트와 기판의 계면에서 열 충격 박리현상을 발생시켜, 박리하기에 충분한 광 강도가 되도록 레이저 광의 폭을 조정하고, 이 조정된 레이저 광을 포토레지스트에 소정시간 조사하면서 기판을 상대적으로 이동시켜 포토레지스트를 기판으로부터 박리·제거하는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 박리·제거 방법.
단펄스의 레이저 광을 발생하는 레이저 발생장치와，발생된 레이저 광을 광학 전송로를 경유하여 전송하고, 그 레이저 광을 소정의 길이와 폭의 벨트형상의 레이저 광으로 확폭 조정하여 대상물에 조사하는 조사헤드와，대상물의 포토레지스트를 도포 또는 라미네이팅한 기판을 반송하는 반송수단을 구비하고，상기 조사헤드가 포토레지스트의 폭 또는 그 이상의 길이로 조정한 레이저 광을，포토레지스트의 막두께，재질에 대응하여 포토레지스트와 기판의 계면에서 열 충격 박리현상을 발생시켜, 박리하기에 충분한 광 강도로 확폭 조정하도록 구성되고，이 조정된 레이저 광을 포토레지스트에 소정시간 조사하면서 기판을 이동시켜 포토레지스트를 기판으로부터 박리·제거하도록 한 것을 특징으로 하는 포토레지스트 박리·제거장치.
제 2 항에 있어서, 상기 조사헤드의 반송방향 하류측으로 박리된 포토레지스트를 에어로 취부하여 제거하는 에어 취부 수단과，또한 그 하류측 위치로 취부하여 제거된 포토레지스트의 제거편을 흡인하는 흡인수단을 구비한 것을 특징으로 하는 포토레지스트 박리·제거 장치.