KR20090084084A - 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유리 기판이나 반도체 웨이퍼에 형성되는 절연막을 잉크젯 방식을 이용하여 형성함에 따라 포토레지스트(PR)의 절감하거나 포토공정을 생략할 수 있는 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법은 소정의 금속 배선이 패터닝된 기판을 제공하는 단계와; 잉크젯 노즐을 이용하여 상기 기판의 상부에 포토레지스트(PR)를 분사하는 단계와; 상기 기판을 가열시키거나 저속으로 회전시켜 상기 포토레지스트를 균일하게 퍼지게 하여 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징을 한다.
절연막, 반도체 기판, 잉크젯

Description

잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법{METHOD FOR FORMING PASSIVATION USING INK-JET DROPPING METHOD}
본 발명은 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법에 관한 것으로서, 유리 기판이나 반도체 웨이퍼에 형성되는 절연막을 잉크젯 방식을 이용하여 형성함에 따라 포토레지스트(PR)의 절감하거나 포토공정을 생략할 수 있는 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자(semiconductor device)의 제조 공정은 사진 공정, 식각 공정, 박막 형성 공정 및 확산 공정, 평탄화 공정들의 조합으로 이루어지며, 반도체 기판 상에 UBM(under bump metallurgy) 및 금속 배선과 같은 도전 패턴들 및 이들을 절연시키는 절연막들을 형성하는 단계를 포함한다.
이와 같이 절연막 및 도전 패턴을 형성할 때는 반도체 기판 상에 도전 패턴을 형성한 다음, 그 상부에 감광제 즉, 포토레지스트(PR)를 도포한 다음 포토공정을 거쳐 절연막을 소정의 패턴으로 패터닝 시킨다.
종래에는 포토레지스트(PR)를 도포하는 방법으로 스핀 코팅(Spin Coating) 및 슬릿 코팅(Slit Coating)이 사용되었다.
스핀 코팅은 절연막을 형성하고자 하는 기판을 고속으로 회전시키면서 기판의 상부 중심에 감광제를 분사하여 감광제가 원심력에 의해 기판 상면에서 퍼지게 함에 따라 감광제를 고르게 도포하는 방법이다. 하지만, 스핀 코팅 방법은 통상적으로 수천 내지 수만 RPM의 고속 회전으로 감광제에 원심력을 제공하기 때문에 감광제의 80 ~ 90% 이상이 손실되는 문제점이 있었다. 따라서 고가인 감광제의 막대한 손실에 의한 생산 단가를 향상시키는 단점이 있었다. 또한, 굴곡이 있는 기판에는 적용이 어려운 문제점이 있었다.
슬릿 코팅은 디스플레이 제품을 생산하는데 주로 사용하는 방법으로서, 기판의 상부에 슬릿 노즐(Slit Nozzle)을 이용하여 절연막을 도포하는 방법이다. 하지만, 슬릿 노즐의 높이, 속도, 힘 등의 컨트롤이 어렵고, 생산 단가가 비싸다는 문제점이 있었다.
또한, 상기 스핀 코팅 및 슬릿 코팅으로 절연막을 형성한 다음에는 포토공정을 통하여 절연막을 소정의 패턴으로 패터닝시키는 공정이 불가피한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 절연막을 형성할 때 스핀 코팅 및 슬릿 코팅의 단점을 해결할 수 있는 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 잉크젯 방식을 적용함에 따라 고가인 포토레지스트를 절약하거나 후속 공정인 포토공정을 제외시킬 수 있는 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명에 따른 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법은 소정의 금속 배선이 패터닝된 기판을 제공하는 단계와; 잉크젯 노즐을 이용하여 상기 기판의 상부에 포토레지스트(PR)를 분사하는 단계와; 상기 기판을 가열시켜 상기 포토레지스트를 균일하게 퍼지게 하여 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징을 한다.
이때 상기 절연막을 형성하는 단계에서 상기 기판을 회전시키는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법은 소정의 금속 배선이 패터닝된 기판을 제공하는 단계와; 잉크젯 노즐을 이용하여 상기 기판의 상부에 포토레지스트(PR)를 분사하는 단계와; 상기 기판을 회전시켜 상기 포토레지스트를 균일하게 퍼지게 하여 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 절연막을 형성하는 단계에서 상기 기판을 가열하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 두 실시예에서는 상기 절연막을 형성하는 단계 이후에 포토공정을 통하여 절연막이 필요 없는 부위를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법은 소정의 금속 배선이 패터닝된 기판을 제공하는 단계와; 잉크젯 노즐을 이용하여 상기 기판의 상부에 절연 폴리머를 소정의 패턴으로 분사하여 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 절연 폴리머는 감광성 물질을 포함하지 않은 수지인 것을 특징으로 하고, 상기 절연 폴리머는 에폭시 계열의 수지인 것이 바람직하다.
또한, 상기 기판을 제공하는 단계 이후에는 기판의 상부 중 절연막이 필요 없는 부위에 소수성 처리를 하고, 절연막이 필요한 부위에 친수성 처리를 하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 잉크젯 방식으로 포토레지스트를 도포하고 가열 또는 저속의 회전을 시킴에 따라 불필요한 포토레지스트의 손실을 방지하여 생산 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.
또한, 잉크젯 방식으로 절연막을 패터닝하여 도포함에 따라 후속 공정인 포 토공정을 생략시킬 수 있어 생산 단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예, 즉 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
먼저, 일반적으로 절연막이 형성되는 반도체 기판의 예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 일반적인 반도체 기판을 나타내는 평면도이다.
도면에 도시된 바와 같이 기판(10)의 상면에는 소정의 형상으로 패터닝된 금속 배선(11)이 형성된다. 그리고, 상기 금속 배선(11)을 절연시키는 절연막(20)이 상기 기판(10)의 상면 및 금속 배선(11)의 상부에 도포된다. 이때 바람직하게는 금속 배선(11)에 형성되는 외주 단자 전극(13) 및 범프 패드(15)와 각종 반도체 소자가 안착되는 부분(17)은 절연막(20)이 도포되지 않는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명에 따른 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법을 나타내는 순서도이며, 도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법을 개략적으로 보여주는 작업도이다.
도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법은 다음과 같다.
본 실시예는 잉크젯 방식을 이용하여 고가인 포토레지스트의 사용량을 절약하면서 기판(10)에 절연막(20)을 형성할 수 있는 방법이다.
먼저, 기판(10), 예를 들어 유리 기판 또는 웨이퍼를 준비한다.
그리고, 상기 기판(10)의 상면에 소정의 패턴으로 반도체 소자가 안착되는 부분(17), 외부 단자 전극(13) 및 범프 패드(15)가 위치되는 부분을 고려하여 금속 배선(11)을 패터닝시킨다.
이렇게 기판(10) 상에 금속 배선(11)이 패터닝 되었다면, 도 3a에 도시된 것과 같이 잉크젯 노즐(100)을 이용하여 기판(10) 상의 전면에 대하여 절연막(20)을 형성하기 위한 재료, 예를 들어 감광성 물질을 포함하는 포토레지스트(PR)를 도포한다. 잉크젯 방식에 의해 포토레지스트를 도포하면, 도 3b에 도시된 바와 같이 그 표면이 미세하게 굴곡진 형상이 된다.
그런 다음, 절연막(20)의 균일한 분포 및 절연막(20) 표면의 평탄화를 위하여 기판(10)을 저속으로 회전시킨다. 이때 저속 회전이란 함은 통상적으로 스핀 코팅에 적용되는 수천 내지 수만 RPM 보다 낮은 속도로 회전되는 것을 의미하며, 이에 따라 포토레지스트가 원심력에 의해 기판에서 이탈되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 따라서 기판(10)의 회전 속도는 포토레지스트를 균일하게 퍼트리면서 기판(10)에서는 이탈되지 않는 속도를 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 절연막(20)의 균일한 분포 및 절연막 표면의 평탄화를 위하여 기 판(10)을 가열부재(200)에 의해 가열시킨다.
이때 기판(10)을 가열하는 방법은 어떠한 방법이 사용되어도 무방하나, 예를 들어 도면에 도시된 바와 같이 가열부재(200)가 내장된 플레이트에 기판(10)을 안착시켜 가열하거나 기판(10)을 가열 챔버에 넣고 가열시킬 수 있을 것이다.
이렇게 기판(10)을 회전시키는 방법이나 가열시키는 방법은 각각 별도로 사용될 수 있고, 동시에 사용될 수도 있으며, 각각의 방법을 순차적으로 적용할 수도 있을 것이다. 이때 기판(10)을 회전시키는 방법 및 가열시키는 방법의 순서는 어떠하여도 무방하다.
상기와 같이 기판(10)을 회전시키는 방법 및 가열시키는 방법으로 절연막(20)을 균일하게 하였다면, 포토 공정을 통하여 절연막이 필요 없는 부위를 제거한다. 그래서, 도 1에 도시된 바와 같이 외부 단자 전극(13), 범프 패드(15) 및 반도체 소자가 안착되는 부분(17)에 개구 패턴을 형성한다. 이때 노광 및 현상 과정을 거치는 통상적인 공정으로서 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 상기 절연막(20)을 패터닝하는 단계는 일반적으로 포토 공정에 의해서 이루어지지만 절연막(20)을 패터닝할 수 있다면 어떠한 방법이 사용되어도 무방하다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법을 나타내는 순서도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법을 개략적으로 보여주는 작업도이다.
본 실시예는 잉크젯 방식을 이용하여 고가의 장비과 넓은 공간 및 다수의 후 속 공정을 필요로 하는 포토 공정을 생략하면서 기판(10)에 절연막(20)을 형성할 수 있는 방법이다.
먼저, 전술된 실시예와 마찬가지로 기판(10), 예를 들어 유리 기판 또는 웨이퍼를 준비한다.
그리고, 상기 기판(10)의 상면에 소정의 패턴으로 반도체 소자가 안착되는 부분(17), 외부 단자 전극(13) 및 범프 패드(15)가 위치되는 부분을 고려하여 금속 배선(11)을 패터닝시킨다.
이때 후속되는 절연막(20)의 형성시 절연막(20)의 정교한 형성을 위하여 기판(10)의 상부 중 절연막(20)이 필요 없는 부위, 예를 들어 반도체 소자가 안착되는 부분(17), 외부 단자 전극(13) 전극 및 범프 패드(15) 부분에 소수성 처리를 하고, 절연막(20)이 필요한 부위에 친수성 처리를 할 수 있다.
이때 소수성 처리 및 친수성 처리는 기판(10) 및 금속 배선(11)의 손상 방지를 보장할 수 있다면 화학적 또는 물리적 방법 중 어떠한 방법을 사용하여도 무방하다.
이렇게 기판(10) 상에 금속 배선(11)이 패터닝되고, 소수성 처리 및 친수성 처리가 완료되었다면, 도 5a에 도시된 것과 같이 잉크젯 노즐(100)을 이용하여 기판(10) 상의 절연막(20)이 필요한 부분에 절연 폴리머를 소정의 패턴으로 분사한다. 그래서 기판(10)의 상부 중 절연막(20)이 필요 없는 부위, 예를 들어 반도체 소자가 안착되는 부분(17), 외부 단자 전극(13) 및 범프 패드(15) 부분이 개구되는 패턴을 갖는 절연막(20)을 형성하게 된다.
이때 본 실시예는 후속되는 포토공정이 필요치 않기 때문에 절연막(20) 형성에 사용되는 절연 폴리머는 감광성 물질을 포함하지 않은 수지를 사용할 수 있다. 이때 상기 절연 폴리머는 금속 배선을 절연할 수 있으면 어떠한 재료가 사용되어도 무방하고, 예를 들어 저가이면서, 친수성인 에폭시 계열의 수지를 사용한다. 그래서, 기판 상에 친수성 처리된 부분에 절연 폴리머가 정교하게 도포될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
따라서, 고가의 포토레지스트 재료를 사용하지 않아도 되기 때문에 제품의 생산 단가를 낮출 수 있다.
또한, 상기와 같이 절연막의 형성시 잉크젯 방식에 의해 패터닝 공정을 동시에 수행함에 따라 후속되는 포토 공정을 생략할 수 있다.
다만, 필요에 따라 절연막(20)을 평탄화시키는 공정을 더 진행할 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 반도체 기판을 나타내는 평면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법을 나타내는 순서도이며,
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법을 개략적으로 보여주는 작업도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법을 나타내는 순서도이며,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법을 개략적으로 보여주는 작업도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 기판 11: 금속 배선
13: 외부 단자 전극 15: 범프 패드
17: 반도체 소자가 안착되는 부분 20: 절연막
100: 잉크젯 노즐 200: 가열부재

Claims (9)

  1. 소정의 금속 배선이 패터닝된 기판을 제공하는 단계와;
    잉크젯 노즐을 이용하여 상기 기판의 상부에 포토레지스트(PR)를 분사하는 단계와;
    상기 기판을 가열시켜 상기 포토레지스트를 균일하게 퍼지게 하여 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징을 하는 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 절연막을 형성하는 단계에서 상기 기판을 회전시키는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법.
  3. 소정의 금속 배선이 패터닝된 기판을 제공하는 단계와;
    잉크젯 노즐을 이용하여 상기 기판의 상부에 포토레지스트(PR)를 분사하는 단계와;
    상기 기판을 회전시켜 상기 포토레지스트를 균일하게 퍼지게 하여 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 절연막을 형성하는 단계에서 상기 기판을 가열하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법.
  5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 절연막을 형성하는 단계 이후에는 포토공정을 통하여 절연막이 필요 없는 부위를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법.
  6. 소정의 금속 배선이 패터닝된 기판을 제공하는 단계와;
    잉크젯 노즐을 이용하여 상기 기판의 상부에 절연 폴리머를 소정의 패턴으로 분사하여 절연막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 절연 폴리머는 감광성 물질을 포함하지 않은 수지인 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 절연 폴리머는 에폭시 계열의 수지인 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식 을 이용한 절연막의 형성방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 기판을 제공하는 단계 이후에는 기판의 상부 중 절연막이 필요 없는 부위에 소수성 처리를 하고, 절연막이 필요한 부위에 친수성 처리를 하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잉크젯 방식을 이용한 절연막의 형성방법.
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