KR20080034387A - 리소그래피 시스템, 현상 장비와 이를 이용한 현상방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 먼저 현상된 포토레지스트를 먼저 세정함으로서, 먼저 현상된 포토레지스트의 과도한 현상과 나중에 현상된 포토레지스트의 불충분한 현상을 방지할 수 있는 현상 장비에 관한 것이다. 본 발명에 의한 현상장비는 전체적인 패턴크기를 일정하게 만들어서 기판 가공 중 현상공정에서의 수율을 향상시킨다.

리소그래피, 현상, 노광, 포토레지스트

Description

리소그래피 시스템, 현상 장비와 이를 이용한 현상방법{Lithography system, development apparatus and development method using the same}

도 1a 내지 도 1d는 종래의 현상 공정을 연속적으로 도시한 개략도,

도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 의한 일실시예로서의 현상공정을 연속적으로 도시한 개략도,

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 의한 일실시예로서 유체 분사기의 구조도이다.

본 발명은 리소그래피 공정에 관한 것으로서, 좀 더 상세하게는 현상 장비에 관한 것이다.

리소그래피는 전자 소자 제조에 있어서 중요한 공정의 하나로서, 마이크로미터 또는 나노미터 규모의 소자에 시각적으로 동일한 레이아웃을 형성시킨다. 전형적인 리소그래피 공정은 기판 세정, 포토레지스트의 도포, 소프트-베이크, 노광, 후속공정, 예를들어, 현상, 하드-베이크, 이온 주입, 이온 트리트먼트 또는 에칭과 포토 레지스트의 제거단계를 포함하고 있다. 리소그래피의 효과를 향상시키기 위하여, 포토레지스트 제조법을 변경하거나, 스텝퍼의 노광 방향을 개선하거나, 다른 종류의 빛을 이용하려는 시도가 있었다.

대부분의 개량은 포토레지스트의 조성 또는 노광 전후에 집중되어 있지, 현상단계에서의 영향은 무시되어지고 있다. 예를들어 도 1a 내지 1d는 종래의 현상 공정을 보여준다. 먼저, 도 1a에 보이는 바와 같이, 기판(10)은 플랫폼(미도시)에 의해 지지된다, 기판(10)의 표면에는 노광된 포토레지스트층(11)이 있다. 도 1b에서 보는 바와 같이, 기판(10)의 표면에서는 현상액 분사기(12)가 기판(10)의 오른쪽으로부터 왼쪽으로 이동하면서 현상액을 기판(10)에 분사하여 기판(10)에 현상층(developer layer)(14)이 형성되도록 하는데, 현상액 분사기(12)의 이동속도는 일정하다.

한편, 현상액 분사기(12)가 기판(10)의 오른쪽에서 왼쪽으로 이동하기 위해서는 어느정도의 시간이 걸린다는 사실을 유의하여야 한다. 즉, 기판의 양 끝에서의 현상 시간이 서로 다르게 된다. 다시 말해서, 기판(10)의 오른쪽은 긴 시간동안 현상되어지나, 기판의 왼쪽은 짧은 시간동안 현상된다. 기판(10)의 크기가 커짐에 따라서 양 끝에서의 현상시간의 차이는 더욱 증가하게 될 것이다. 극한적인 상황에서는 오른쪽은 포토레지스트가 지나치게 많이 현상되는 반면에, 왼쪽은 불충분하게 현상되어서, 이로 인하여 왼쪽에서 오른쪽으로 불규칙한 패턴크기(critical dimension)를 형성시키며 수율을 저하시키게 된다. 이러한 불규칙성은 노광 공정을 변경하여서는 극복할 수는 없는 것이다.

도 1c에서 보는 바와 같이, 물은 순수 분사기(15)를 통하여 기판(10)에 분사될 수 있다. 물은 기판(10)을 회전시킴으로서 기판(10)의 가장자리로 확산되어지는데, 이 과정은 어느정도의 시간이 소요된다. 따라서 기판(10)의 중심에서는 이른 세정으로 인하여 충분히 현상되지 못하는 반면에, 기판(10)의 가장자리에서는 늦은 세정으로 인하여 지나치게 현상이 된다. 이러한 세정 단계는 기판(10)의 중심에서 가장자리로 불규칙한 패턴크기를 형성시키며 나아가 전체적인 수율을 감소시킨다.

마지막으로 도 1d에서 보는 바와 같이, 순수 분사기(15)가 퇴거된다. 기판(10)은 물을 제거하기 위하여 회전하게 되고, 패턴이 새겨진 포토레지스트 층(16)이 남게 된다. 기판(10)위에 회로를 형성시키기 위하여 수많은 리소그래피 공정이 필요할 수 있으며, 불규칙한 패턴크기는 도 1b 내지 도 1c의 단계에서 계속적으로 누적될 수 있다.

따라서 기판에서 불규칙한 패턴크기가 형성되는 것을 방지하기 위한 방법과 그에 상응하는 장비가 필요하게 되었다.

본 발명은 기판에서 불규칙한 패턴크기가 형성되는 것을 방지하기 위한 방법 과 그에 상응하는 장비를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명에 대해서는 첨부된 도면을 참조하면서 아래의 실시예에서 자세히 설명한다.

본 발명은 플랫폼, 상기 플랫폼 위에 위치하며, 노광된 포토레지스트 층이 위에 형성되어 있는 기판;

제1단계로 상기 노광된 포토레지스트 층을 현상하기 위하여 기판에 현상액을 분사하고, 제2단계로 기판을 세정하기 위하여 기판에 유체를 분사하며 기판을 따라 이동하는 유체 분사기를 포함하는 현상장비를 제공한다.

본 발명은 또한 상기된 현상장비와 노광장비가 결합된 리소그래피 시스템을 제공한다.

나아가 본 발명은 플랫폼, 상기 플랫폼 위에 위치하며, 노광된 포토레지스트 층이 위에 형성되어 있는 기판, 기판을 따라 이동하는 유체 분사기를 포함하는 현상장비를 이용한 현상방법에 있어서, 상기 현상방법은 제1단계로 노광된 포토 레지스트층을 현상하기 위하여 기판에 현상액을 분사하고, 제2단계로 기판을 세정하기 위하여 기판에 유체를 분사하는 단계를 포함하고 있다.

아래의 설명은 본 발명의 최선의 실시예에 대한 설명이다. 이러한 설명은 본 발명의 일반적인 원리를 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이지, 결코 본 발명의 사상을 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 가장 잘 기술되어 있다.

도 2a에서 보는 바와 같이, 본 발명의 일실시예로서 기판(20)은 플랫폼(1)위에 고정되어진다. 노광된 포토레지스트 층(21)이 기판(20)위에 형성되어 있다. 회수탱크(3)는 노광되지 않은 포토레지스트 또는 유기용매와 같은 현상액을 회수하기 위하여 플랫폼(1)의 아래에 설치하는 것이 바람직하다. 유체 분사기(22)는 노광된 포토레지스트 층(21)위에 위치한다.

도 2b는 도 2a의 사시도이다. 기판(20)은 투명한 물질(예를 들어, 유리, 석영등), 불투명한 물질(예를들어, 실리콘, 세라믹등) 또는 유연한 물질(예를들어, 플라스틱, 고무, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리아마이드등과 이들의 조합)로 할 수 있다. 본 실시예에서는 유리기판으로 한다. 나아가, 기판(20) 표면에서의 구조는 어레이 또는 칼라 필터 구조의 어떠한 층이 될 수도 있다. 노광된 포토레지스트 층(21)은 기판(20)의 표면에 형성된다. 유체 분사기(22)가 기판(20)위에 위치하고 따라서 노광된 포토레지스트 층(21)을 현상시키기 위하여 기판에 현상액을 분사하기 위하여 기판(20)을 따라 이동한다. 유체 분사기(22)는 현상액을 분사하면서 기 판(20)의 한쪽 끝에서 다른쪽 끝으로 일정한 속도로 이동하게 된다. 본 실시예에서 유체 분사기(22)가 기판(20)의 오른쪽에서 왼쪽으로 이동하지만, 유체 분사기가 기판의 왼쪽에서 오른쪽으로 움직이거나 또는 다른 방향으로 이동하는 것도 가능하다. 도 2c에서 보이는 대로, 현상액 층(24)이 기판(20)위에 고르게 도포된다. 현상액이 기판(20)에 분사될 때, 기판과 현상액 사이에는 각도가 있게 되는데, 바람직하게는 45도이나, 이에 제한되는 것은 아니다. 현상액은 선택적으로 기판에서 노광된 포토레지스트내에서만 도포될 수도 있다. 또한 현상액의 조성은 포토레지스트의 타입과 관련있는데, 예를 들어, 포토레지스트가 포지티브 타입이면, 현상액은 기본액체(basic liquid)인 것이 바람직하며 또는 포토레지스트가 네거티브 타입이면, 현상액은 바람직하게는 톨루엔, 벤젠, 아세톤, 다른 유기 용매 또는 이들을 조합인 유기용매를 사용하는 것이 좋다.

도 3a에서 보는 바와 같이, 유체 분사기는 복수의 배출관(31), 배출관(31)에 연결된 복수의 유입관(32A, 32B), 유입관(31)과 배출관(32A, 32B)사이에 위치하는 콘트롤밸브(37)를 포함하고 있다. 다시 말해서, 콘트롤 밸브(37)는 유입관(31)과 배출관(32A, 32B)을 연결하는 위치에 설치된다. 콘트롤밸브(37)는 현상액 또는 유체를 분사하는 유체 분사기(22)를 조정한다. 예를들어, 유입관(32A)은 현상액 탱크(35A)에 연결되어 있고, 유입관(32B)은 유체 탱크(35B)에 각각 연결되어 있다. 도 3a의 대안으로서, 도 3b에서 보는 바와 같이 유체 분사기(22)는 기판(20)에 현상액과 유체를 분사하기 위하여 각각 현상액 탱크(35A)와 유체 탱크(35B)에 연결되 어 있는 서브-유체분사기(22A,22B)들로 나누어질 수도 있다. 도 3b에서와 같이 서브-유체 분사기(22A,22B)가 교대로 배치되는 대신에, 도 3c와 같이 서브-유체 분사기(22A,22B)가 양 측면(예를들어 평행하게 배치)에 배치되거나 또는 이들의 조합으로 배치될 수도 있다.

도 3a의 유체 분사기(22)를 사용하게 되면, 유체 분사기(22)는 도 2d에서의 공정을 진행하기 전에 기판(20)으로부터 퇴거될 필요가 있는데, 이는 현상액에 의하여 후속 유체의 오염을 방지하기 위해 잔류 현상액을 제거하기 위한 사전-분사 공정을 진행하는 것이 바람직하기 때문이다.

도 2d에 보이는 바와 같이, 유체 분사기(22)는 기판(20)을 세정하기 위한 유체층(25)을 형성하기 위하여 기판(20)에 유체를 분사한다. 현상액 분사시와 유사하게, 유체 분사기(22)는 기판(20)의 오른쪽에서 왼쪽으로 일정한 속도로 이동하게 된다. 유체 분사기(22)의 속도는 기판의 크기, 포토레지스트 타입 또는 포트레지스트 하부 막(예, 금속층 예를들어 스캔라인, 데이터 라인, 공통전극, 블랙 메트릭스, 픽셀전극 또는 회로, 유전층 예를들어 절연층, 식각 정지막 또는 보호막, 액티브 레이어 예를들어 채널층 또는 옴 콘택 층(ohmic contact layer)과 유기층(organic layer) 예를들어 스페이서, 얼라이먼트 프로트루전, 또는 오버코트층(overcoat layer))과 같은 요인에 의해 조절된다. 일반적으로 유체 분사기(22)의 속도는 80mm/초 인데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 유체 분사기(22)는 제1 단계로서 현상액을 분사하고, 제2단계로서 유체를 분사하게 되는데, 여기서 제1단계와 제2단계에서의 속도는 동일하거나 서로 다를 수 있다. 즉, 제1단계에서 기판의 한측면에서 기판의 다른 측면으로의 이동하는 시간은 제2단계에서 기판의 한측면에서 기판의 다른 측면으로 이동하는 시간과 동일하거나 서로 다를 수 있다. 기판의 한측면에서 기판의 다른측면으로 유체 분사기를 이동시키는 시간은 최소한 위에서 언급된 이유 중의 어느 하나와 설계기준에 의해 변경될 수 있다. 나아가 유체 분사기가 현상액을 분사하는 시간은 공정상의 필요에 의하여 유체 분사기가 유체를 분사하는 시간과 동일하거나 또는 서로 상이하게 될 수도 있다. 현상액과 유체가 기판(20)에 분사되는 각도는 90도 이하이며, 바람직하게는 45도이하이지만, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 여기서 유체는 물, 공기, 유기용매 또는 이들의 조합을 포함한다. 만약 유체가 물과 공기의 혼합물이면, 공기의 부피는 물의 부피보다 큰 것이 바람직한데, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 만약 유체가 공기만이라면, 도 2d에서의 유체층(25)은 기판에 형성되지 않는다. 도 2d에서 보는 바와 같이, 먼저 현상된 포토레지스트는 먼저 세정되어지고, 나중에 현상된 포토레지스트른 나중에 세정되어져서, 종래 기술에 의한 기판의 오른쪽에서 왼쪽으로의 불규칙한 패턴크기 문제를 해결할 수 있다.

마지막으로 기판(20)은 남아 있는 유체를 제거하기 위하여 회전-건조되며, 패턴된 포토레지스트 층(26)이 남아서 리소그래피 공정이 마무리된다. 회전건조 단계는 만약 유체가 공기, 휘발성있는 유기용매 또는 이들의 조합이라면 필요없게 된 다.

나아가 현상장비는 노광장비(미도시)와 함께 리소그래피 시스템을 구성할 수 있다.

또한 기판의 이동 방향은 본 실시예에서의 유체 분사기의 이동 방향과 다르게 할 수도 있다. 예를들어 유체 분사기는 한측면에서 다른 측면으로 이동하고 기판은 정지해 있거나, 또는 유체분사기는 정지해 있고 기판이 한측면에서 다른 측면으로 이동하거나, 또는 유체분사기는 한측면에서 다른 측면으로 이동하고 기판은 반대로 다른측면에서 한측면으로 이동할 수있다. 다른 실시예로서 기판의 이동 방향이 유체 분사기의 이동방향과 유사할 수 있다.

본 발명은 최상의 실시예를 기준으로 설명되었지만, 본 발명은 상기된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. 반대로 (본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서의) 여러 가지 변형이나 유사한 배열은 본 발명의 범위에 속하는 것이다. 그러므로, 첨부된 청구항에서의 범위는 이러한 여러 가지 변형이나 유사한 배열을 포함할 수 있도록 광범위하게 해석되어져야 한다.

본 발명에 의하여 기판에서 불규칙한 패턴크기가 형성되는 것을 방지하여 수 율이 향상될 수 있다.

Claims (25)

1. 플랫폼;

   상기 플랫폼 위에 위치하며, 상부에 노광된 포토레지스트 층이 형성되어 있는 기판;

   제1단계로 상기 노광된 포토레지스트 층을 현상하기 위하여 기판에 현상액을 분사하고, 제2단계로 기판을 세정하기 위하여 기판에 유체를 분사하며 기판을 따라 이동하는 유체 분사기를 포함하는 현상장비.
2. 제1항에 있어서, 상기 유체 분사기는 최소한 하나이상의 배출관;

   최소한 하나 이상의 배출관에 연결되어 있으며, 최소한 하나이상의 배출관에 각각 현상액과 유체를 전달하는 최소한 2개이상의 인입관;과

   최소한 2개이상의 인입관과 최소한 하나이상의 배출관을 연결하는 콘트롤밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 현상장비.
3. 제1항에 있어서, 상기 유체분사기는 현상액을 전달하기 위한 복수의 제1 서브-유체분사기와 유체를 전달하기 위한 복수의 제2 서브-유체분사기를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 현상장비.
4. 제3항에 있어서, 상기 제1 서브-유체 분사기와 제2 유체 서브-분사기가 교대 로 배열된 것을 특징으로 하는 현상장비.
5. 제3항에 있어서, 상기 제1 서브-유체 분사기와 제2 서브-유체 분사기는 서로 평행하게 배열된 것을 특징으로 하는 현상장비.
6. 제1항에 있어서, 현상액과 유체 중에서 적어도 하나는 45도의 각도로 기판에 분사되는 것을 특징으로 하는 현상장비.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1단계에서의 유체 분사기이 이동 속도는 제2단계에서의 유체 분사기의 이동속도와 동일하거나 다른 것을 특징으로 하는 현상장비.
8. 제1항에 있어서, 상기 유체는 물, 공기, 유기용매 또는 이들의 조합인 것을 것을 특징으로 하는 현상장비.
9. 제8항에 있어서, 상기 유체는 물과 공기의 혼합물이며, 공기의 부피가 물의 부피보다 큰 것을 특징으로 하는 현상장비.
10. 제1항에 있어서, 상기 기판의 이동방향이 유체 분사기의 이동방향과 다른 것을 특징으로 하는 현상장비.
11. 제1항에 있어서, 상기 플랫폼의 아래에 회수탱크가 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 현상장비.
12. 제1항에서의 현상장비와 노광장비가 결합한 것을 특징으로 하는 리소그래피 시스템.
13. 플랫폼, 상기 플랫폼 위에 위치하며, 상부에 노광된 포토레지스트 층이 형성되어 있는 기판, 상기 기판을 따라 이동하는 유체 분사기를 포함하는 현상장비를 이용한 현상방법에 있어서, 상기 현상방법은

    제1단계로서 노광된 포토레지스트 층을 현상하기 위하여 기판에 현상액을 분사하는 단계;

    제2단계로서 기판을 세정하기 위하여 기판에 유체를 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 현상장비를 이용한 현상방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 유체 분사기는

    최소한 하나이상의 배출관; 최소한 하나 이상의 배출관에 연결되어 있으며, 최소한 하나이상의 배출관에 각각 현상액과 유체를 전달하는 최소한 2개이상의 인입관;과

    최소한 2개이상의 인입관과 최소한 하나이상의 배출관을 연결하는 콘트롤밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 현상장비를 이용한 현상방법.
15. 제13항에 있어서, 사전-분사공정을 진행시키기 위하여 상기 기판으로부터 상기 유체 분사기를 퇴거하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 현상장비를 이용한 현상방법.
16. 제13항에 있어서, 상기 유체 분사기는 현상액을 전달하기 위한 복수의 제1 서브-유체 분사기와 유체를 전달하기 위한 복수의 제2 서브-유체 분사기를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 현상장비를 이용한 현상방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 제1 서브-유체 분사기와 제2 유체 서브-분사기가 교대로 배열된 것을 특징으로 하는 현상장비를 이용한 현상방법.
18. 제16항에 있어서, 상기 제1 서브-유체 분사기와 제2 서브-유체 분사기는 평행하게 배열된 것을 특징으로 하는 현상장비를 이용한 현상방법.
19. 제13항에 있어서, 현상액과 유체 중에서 적어도 하나는 45도의 각도로 기판에 분사되는 것을 특징으로 하는 현상장비를 이용한 현상방법.
20. 제13항에 있어서, 상기 제1단계에서의 유체 분사기이 이동 속도는 제2단계에서의 유체 분사기의 이동속도와 동일하거나 다른 것을 특징으로 하는 현상장비를 이용한 현상방법.
21. 제13항에 있어서, 상기 유체는 물, 공기, 유기용매 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 현상장비를 이용한 현상방법.
22. 제21항에 있어서, 상기 유체는 물과 공기의 혼합물이며, 공기의 부피가 물의 부피보다 큰 것을특징으로 하는 현상장비를 이용한 현상방법.
23. 제13항에 있어서, 상기 기판으로부터 유체를 제거하기 위하여 회전-건조 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 현상장비를 이용한 현상방법.
24. 제13항에 있어서, 상기 플랫폼의 아래에 회수탱크가 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 현상장비를 이용한 현상방법.
25. 제13항에 있어서, 기판의 이동방향이 유체 분사기의 이동 방향과 서로 다른 것을 특징으로 하는 현상장비를 이용한 현상방법.

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