KR20040059256A - 다단계 포토레지스트 도포방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 패턴을 형성하기 위하여 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하는 방법에 관한 것으로, 포토레지스트의 일부를 웨이퍼 상에 도포하여 1차도포층을 형성하는 1차도포단계; 및 나머지 포토레지스트를 1차도포층 상에 공급하여 2차도포층을 형성하는 2차도포단계로 구성되어, 포토레지스트층의 두께 균일도를 개선시키는 다단계 포토레지스트 도포방법이다.

Description

다단계 포토레지스트 도포방법{Multi-Step Photoresist Coating Method}

본 발명은 포토레지스트의 도포방법에 관한 것으로, 상세하게는 포토레지스트를 균일한 두께로 웨이퍼 상에 도포하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 집적 회로 반도체 소자, 액정 표시 장치, 플라즈마 표시 장치 등의 제조를 위하여 반도체 기판(웨이퍼)나 유리 기판 상에 소정의 물질막 패턴을형성할 필요가 있다. 이를 위하여 반도체 기판이나 유리 기판 상의 물질막 상에 포토레지스트을 도포한 후, 노광하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이어서, 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 물질막을 식각함으로써 물질막 패턴을 형성한다.

도1은 반도체 제조공정 중에서 포토레지스트를 도포할 때 사용되는 포토레지스트 도포장치를 개략적으로 도시하고 있다. 도 1에 도시된 바와같이, 포토레지스트 도포장치는 배스 내에 웨이퍼를 진공으로 홀딩할 수 있는 웨이퍼척(14), 웨이퍼척(14)에 암을 통하여 연결되어 웨이퍼를 회전시킬 수 있는 모터(미도시), 상부에서 웨이퍼(13) 상에 포토레지스트(15)를 분사하는 노즐(12), 그리고 노즐(12)을 지지하는 노즐지지대(11) 등으로 구성된다.

이러한 포토레지스 도포장치는 모터 및 암을 이용하여 웨이퍼척(14) 상에 장착된 웨이퍼(13)를 일정속도로 회전시키면서 웨이퍼(13) 표면에 포토레지스트(15)를 도포하는 스핀코팅 방법이 주로 사용되는 데, 이러한 회전에 의한 원심력을 이용하게 되면 포토레지스트(15)를 웨이퍼(13) 상에 어느정도 균일하게 도포시키는 것이 가능하다.

한편, 포토레지스트는 광학시스템의 일부를 차지하기 때문에 정교한 두께 조절이 필요하다. 도포되는 포토레지스의 두께는 보통 수백 nm 에서 천 nm 정도이다. 포토레지스트 두께는, 정지한 상태나 느린 속도로 회전하는 웨이퍼 상에 포토레지스트를 공급한 후 포토레지스트의 점도를 고려하여 웨이퍼의 회전속도를 제어하여 조절한다. 이때, 도포되는 포토레지스트는 균일도가 0.5 % 이내로 유지되어야 하는데, 분사되는 포토레지스트의 양, 온도 및 점도, 웨이퍼척의 온도 및 회전속도, 배기압, 습도 등의 요인에 의해 균일도 및 두께가 변화된다.

그런데, 필요한 포토레지스트 양을 한꺼번에 공급하여 웨이퍼의 중앙에만 포토레지스트를 도포하는 경우, 웨이퍼가 회전하면서 포토레지스트를 중앙에서 가장자리로 퍼지게 하는 과정에서 나타나는 도포 시간차, 그리고 공급되는 포토레지스트가 웨이퍼 표면에 직접접촉하기 때문에 포토레지스트 두께의 균일도가 떨어지는 문제가 있다. 또한, 웨이퍼를 고속으로 회전시켜 포토레지스트의 건조속도가 빨라짐으로써 포토레지스트액이 웨이퍼의 표면에 균일하게 퍼지기 전에 건조되는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스핀코팅 방법에 의하여 포토레지스트를 도포하는 방법에서 도포되는 포토레지스트의 두께 균일도를 향상시켜 패턴 노광 후의 패턴 프로파일 불량을 방지하는 것을 목적으로 한다.

도1은 반도체 제조공정 중에서 포토레지스트를 도포할 때 사용되는 포토레지스트 도포장치의 개략적으로 도시하고, 그리고

도2a 및 도2b는 본 발명에 따른 2단계 포토레지스트 도포방법을 도시하고 있다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

11: 노즐지지대 12: 노즐

13: 웨이퍼 14: 웨이퍼척

15: 포토레지스트 21: 1차도포층

22: 2차도포층

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 포토레지스트 도포를 여러 단계로 나누고, 각 단계에서 도포되는 포토레지스트 양을 차등화함으로써, 도포되는 포토레지스트 두께의 균일도를 향상시킬 수 있는 포토레지스트 도포방법을 제공한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도2a 및 도2b는 본 발명에 따른 2단계 포토레지스트 도포방법을 도시하고 있다.

도2a는 1차 포토레지스트 도포단계가 완료된 상태의 웨이퍼 표면의 단면도이다. 도2a의 1차 도포단계는 정지한 상태나 느린 속도로 회전하는 웨이퍼(13) 상에 전체 포토레지스트 양의 25% 내지 35% 정도를 공급한 후, 포토레지스트의 점도를 고려하여 웨이퍼를 회전시키면서 1차 포토레지스트층(21)를 도포한다. 그런데, 도2a에 도시된 바와같이, 전체량의 25% 내지 35% 되는 포토레지스트를 한꺼번에 웨이퍼의 중앙에 공급하면서 웨이퍼를 회전시키게 되면, 중앙에서 가장자리로 퍼지는 데 걸리는 시간, 그리고 포토레지스트(21)가 웨이퍼(13) 표면에 직접접촉하는 등의 이유로 웨이퍼 상에 도포되는 포토레지스트(21)의 두께 균일도가 떨어지게 된다.

도2b는 2차 포토레지스트 도포단계가 완료된 상태의 웨이퍼 표면의 단면도이다. 도2b의 2차 도포단계는 1차로 도포된 포토레지스트층(21) 위에 나머지 포토레지스트 양, 즉 전체 포토레지스트 양의 65% 내지 75% 정도를 공급한 후, 포토레지스트의 점도를 고려하여 웨이퍼를 회전시키면서 2차포토레지스트층(22)를 도포한다. 이때, 도2b에 도시된 바와같이, 도포되는 포토레지스트(22)의 두께 균일도가 향상되는 데, 이는 1차 포토레지스트 도포층(21) 위에 나머지 포토레지스트를 공급하여 도포하게 되면 나중에 공급되는 포토레지스트는 웨이퍼 표면과 직접 접촉하기 않고 1차 도포된 포토레지스트층(21) 위에 도포됨으로써, 하층에 동일 물질이 존재로 인한 도포 균일도의 향상과, 아울러 1차 도포된 하층 포토레지스트(21)의 거친 표면프로파일을 덮는 역할을 하게 됨으로써, 전체 포토레지스트의 표면 프로파일의 균일도가 크게 향상된다. 한편, 2차 도포시에 1차 도포된 포토레지스트층의 표면이 아직 유동성이 있고, 상부에 고온의 2차 포토레지스트가 공급되므로, 그 결과 1차 도포층은 두번의 중복된 도포과정이 이루어지게 되어 1차 도포층의 균일도가 더 향상된다.

이상에는, 포토레지스트 도포단계를 2단계로 나누어 설명하였으나, 공정의 복잡도가 허용하는 한, 3단계 이상으로 나누어 공정을 진행하면 표면 균일도는 더 크게 향상될 수 있다.

또한, 2단계 도포과정에서, 1차 도포시에 공급되는 포토레지스트의 양을 25 내지 35% 로 한 것은 공정의 신속성을 제고하기 위한 것으로, 포토레지트의 양을 25% 이하로 설정할 수도 있다. 예를들어, 10 내지 25% 정도로 설정할 수 있다.

스핀코팅 방법으로 진행되는 포토레지스트 도포에서 이러한 방법에 의하여 포토레지스트를 도포하게 되면, 도포되는 포토레지스트의 두께 균일도가 크게 향상시킬 수 있게 됨으로써, 패턴 노광 후의 패턴 프로파일 불량을 사전에 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 패턴을 형성하기 위하여 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하는 방법에 있어서,

   포토레지스트의 일부를 웨이퍼 상에 도포하여 1차도포층을 형성하는 1차도포단계; 및

   나머지 포토레지스트를 상기 1차도포층 상에 공급하여 2차도포층을 형성하는 2차도포단계를 포함하여, 포토레지스트층의 두께 균일도를 개선하는 다단계 포토레지스트 도포방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 1차도포단계는

   전체 포토레지스트 양의 25 내지 35%를 도포하는 것을 특징으로 하는 다단계 포토레지스트 도포방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 2차도포단계는

   상기 1차도포층의 유동성이 존재하는 상태에서 진행되는 것을 특징으로 하는 다단계 포토레지스트 도포방법.