KR100441710B1 - 반도체소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체소자의 제조방법을 제공한다. 본 발명은 반도체 기판 상에 감광막을 코팅시키고, 상기 감광막을 포토 마스크를 거쳐 노광시키고, 상기 반도체 기판을 회전시키면서 상기 감광막에 현상액을 제 1 분사시키고, 상기 반도체 기판을 회전시키지 않고 정지시킨 상태에서 일정 시간동안 진동시키면서 상기 감광막을 제 1 습식현상시키고, 상기 반도체 기판의 회전 정지 및 진동 정지 상태를 유지하면서 상기 감광막을 제 2 습식현상시키고, 상기 반도체 기판을 회전시키면서 상기 감광막에 상기 현상액을 제 2 분사시키고, 상기 반도체 기판을 탈이온수로 세정시킨다.
따라서, 본 발명은 상기 노광된 감광막에 상기 현상액을 빠르게 침투시키고 충분하게 용해시키며, 반응 부산물의 부착, 경화를 방지시킨다. 그 결과, 감광막의 패턴이 균일하게 형성되고 나아가 반도체소자의 특성이 향상될 수 있다.
Description
본 발명은 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 기판 상의 노광된 감광막을 상기 반도체 기판의 회전 정지 상태에서 현상액으로 습식 현상(Wetting)할 때에 상기 웨이퍼를 진동시켜줌으로써 상기 감광막의 패턴을 균일화시키도록 한 반도체소자의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체소자의 제조공정에 있어서, 사진식각기술은 설계된 레이아웃 패턴을 축소시킨 포토 마스크의 패턴을 노광장치에 의해 웨이퍼 상의 감광막에 전사시키는 일련의 공정을 의미한다. 상기 사진식각기술은 크게 감광막의 코팅공정, 감광막의 노광공정 및 감광막의 현상공정으로 구분된다.
상기 코팅공정에서는 임의의 막이 적층된 웨이퍼 상에 감광막을 스핀장치에의해 균일한 두께로 코팅시킨다. 상기 감광막은 주로 레진(Resin), 광활성 컴파운드(Photo Active Compound: PAC) 또는 광활성 제너레이터(Photo Active Generator: PAG) 및 희석제로 구성된다. 이후, 상기 감광막을 중화시키며 상기 감광막의 희석제를 제거하기 위해 상기 감광막을 소프트 베이킹시킨다. 이때, 상기 감광막의 레진과 PAC가 가교 결합(Cross-linking)함으로써 상기 감광막이 경화된다.
상기 노광공정에서는 특정 파장의 광 에너지를 갖는 광을 노광장치에 의해 상기 포토 마스크를 거쳐 상기 웨이퍼 상의 감광막에 노광시킨다. 따라서, 상기 감광막에 상기 포토 마스크의 패턴이 전사된다. 이때, 상기 감광막의 노광 부분이 상기 광 에너지에 의해 광 화학반응을 일으키므로 상기 PAC가 파괴되어 카르복실 산으로 된다. 상기 감광막의 비노광 부분이 상기 레진과 PAC의 가교 결합을 유지한다. 이후, 상기 감광막의 경화를 위해 상기 감광막을 하드 베이킹시킨다.
상기 현상공정에서는 상기 감광막을 알칼리성 수용액, 예를 들어 수산화칼륨(KOH) 또는 테트라 메틸 암모니움 하이드록사이드(Tetra Methyl Ammonium Hydroxides: TMAH) 수용액과 같은 현상액으로 현상시키면, 상기 감광막의 노광 부분과 비노광 부분간의 화학반응의 차이에 의한 상기 현상액의 용해도 차이 때문에 상기 포토 마스크의 패턴에 해당하는 상기 감광막의 패턴이 상기 현상액에 의해 형성된다. 즉, 상기 노광 부분의 감광막은 상기 현상액에 의해 용해됨으로써 제거되고, 상기 비노광 부분의 감광막은 상기 현상액에 의해 용해되지 않고 계속 남게 된다. 상기 남은 감광막의 패턴은 후속의 식각공정 또는 이온주입공정을 실시할 때에 마스크층으로서 역할을 담당한다.
상기 식각공정이나 이온주입공정에서 상기 감광막의 패턴이 본연의 역할을 완료하고 나면, 상기 감광막의 패턴이 감광막 스트립(Strip) 공정에 의해 제거된다.
한편, 상기 감광막의 제거 방식은 습식(Wetting) 방식과 건식(Dry) 방식으로 구분된다. 상기 습식 방식에 의한 현상 방식은 스프레이(Spray), 스트림(Stream), 딥(Dip) 및 퍼들(Puddle) 방식으로 구분된다. 상기 퍼들 방식은 현상액의 표면 장력을 이용한 것으로, 반도체 기판을 회전시키면서 상기 반도체 기판 상에 현상액을 분사시키고 상기 반도체 기판을 정지시킨 후 상기 반도체 기판의 감광막을 현상시키는 방식이다. 상기 퍼들 방식은 현상액의 낭비가 적고 감광막의 잔존의 저감에 유효하기 때문에 최근에 들어 범용 포지티브(Positive) 감광막의 현상에 주로 사용되고 있다. 그러나, 가공법의 미세화, 반도체 기판의 대구경화에 따라 양산용 현상장치에서는 기존의 현상방법의 개선이 요구되고 있다. 즉, 6인치 웨이퍼에 주류를 이루었던 스프레이-퍼들 방식은 분사된 현상액이 감광막의 표면을 충돌함에 따라 발생하는 물리적 충격과, 현상액의 분출시 발생하는 버블(Bubble) 이 문제로 되고 있다. 상기 버블은 현상액을 분출시키는 노즐의 현상액 공급관을 막아버리기도 한다.
종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 단계(S1)에서 스핀장치(도시 안됨)를 이용하여 반도체 기판(도시 안됨), 예를 들어 웨이퍼를 고속 회전시키면서 상기 반도체 기판 상에 예를 들어 포지티브 감광막을 분사시킴으로써 상기 반도체 기판 상에 감광막을 균일한 두께로 코팅시킨다.
상기 감광막의 코팅이 완료되고 나면, 단계(S3)에서 노광장치를 이용하여 특정 파장의 광 에너지를 갖는 광을 상기 포토 마스크를 거쳐 상기 웨이퍼 상의 감광막에 노광시킨다. 따라서, 상기 감광막에 상기 포토 마스크의 패턴이 전사된다. 물론, 상기 포토 마스크에는 미리 설계된 레이아웃 패턴을 축소시킨 패턴이 패터닝되어 있다.
상기 감광막의 노광이 완료되고 나면, 단계(S5)에서 상기 스핀장치를 이용하여 상기 반도체 기판을 고속 회전시키면서 상기 감광막에 현상액을 분사시킨다.
상기 현상액의 분사가 완료되고 나면, 단계(S7)에서 상기 반도체 기판의 회전을 정지시킨 후 습식 현상공정을 이용하여 상기 현상액이 상기 감광막의 노광 부분을 충분히 용해시킬 수 있도록 하기 위해 50∼60초의 시간동안 상기 반도체 기판의 정지상태를 그대로 유지시킨다.
상기 습식 현상공정이 완료되고 나면, 단계(S9)에서 상기 반도체 기판에 탈이온수를 50∼60초의 시간동안 분사시킨다. 따라서, 상기 반도체 기판 상의 용해된 감광막이 제거되므로 상기 반도체 기판이 세정된다. 이후, 고온의 질소 가스를 상기 반도체 기판에 분사시킴으로써 상기 반도체 기판의 건조가 이루어진다.
그런데, 종래에는 상기 현상액을 상기 고속 회전되는 반도체 기판에 분사시키고 나면, 상기 습식 현상공정에서 상기 반도체 기판을 일정 시간동안 정지시켜 놓아둔다. 이는 상기 현상액이 상기 감광막의 노광 부분을 충분히 용해시킬 수 있도록 하기 위함이다. 그런 다음, 상기 현상액에 의해 용해된 반응 부산물을 상기 탈이온수의 분사에 의해 제거시킨다.
그러나, 상기 습식 현상공정에서 상기 반도체 기판의 회전이 일정 시간동안 정지되므로 상기 현상액에 의해 용해된 반응 부산물이 상기 반도체 기판에 부착하고 경화하는 가능성이 높다. 이는 최종적으로 형성된 감광막의 패턴 불균일과 같은 불량을 일으키는 원인으로 작용한다.
따라서, 본 발명의 목적은 현상액에 의해 용해된 반응 부산물이 상기 반도체 기판에 부착되는 것을 방지시킴으로써 감광막의 패턴 불량을 방지하도록 한 반도체소자의 제조방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 반도체소자의 제조방법을 나타낸 플로우차트.
도 2는 본 발명에 의한 반도체소자의 제조방법을 나타낸 플로우차트.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 반도체소자의 제조방법은
반도체 기판 상에 감광막을 코팅시킨 후 상기 감광막을 소정의 패턴이 형성된 포토 마스크를 거쳐 노광시키는 단계;
상기 반도체 기판을 회전시키면서 상기 감광막에 2~5초의 시간동안 현상액을 제 1 분사시키는 단계;
상기 감광막에 상기 현상액을 신속히 침투시키기 위해 상기 반도체 기판의 회전을 정지시키고 아울러 상기 반도체 기판에 1~10초의 시간동안 진동을 가하면서 상기 감광막을 제 1 습식현상시키는 단계;
상기 반도체 기판의 회전을 정지시키고 아울러 상기 반도체 기판을 진동시키지 않고 안정된 상태로 두면서 상기 감광막을 50~60초의 시간동안 상기 현상액에 의해 제 2 습식현상시키는 단계;
상기 감광막에 상기 현상액을 2~5초의 시간동안 제 2 분사시키는 단계; 및상기 반도체 기판을 탈이온수로 세정시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 반도체소자의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 종래의 부분과 동일 구성 및 동일 작용의 부분에는 동일 부호를 부여한다.
도 2를 참조하면, 먼저, 단계(S1)에서 스핀장치(도시 안됨)를 이용하여 반도체 기판(도시 안됨), 예를 들어 웨이퍼를 고속 회전시키면서 상기 반도체 기판 상에 예를 들어 포지티브 감광막을 분사시킴으로써 상기 반도체 기판 상에 감광막을균일한 두께로 코팅시킨다.
상기 감광막의 코팅이 완료되고 나면, 단계(S3)에서 노광장치를 이용하여 특정 파장의 광 에너지를 갖는 광을 상기 포토 마스크를 거쳐 상기 웨이퍼 상의 감광막에 노광시킨다. 따라서, 상기 감광막에 상기 포토 마스크의 패턴이 전사된다. 물론, 상기 포토 마스크에는 미리 설계된 레이아웃 패턴을 축소시킨 패턴이 패터닝되어 있다.
상기 감광막의 노광이 완료되고 나면, 단계(S21)에서 상기 스핀장치를 이용하여 상기 반도체 기판을 고속 회전시키면서 상기 감광막에 현상액을 2∼5초의 시간동안 제 1 분사시킨다.
상기 현상액의 제 1 분사가 완료되고 나면, 단계(S23)에서 상기 반도체 기판의 회전을 정지시킨 후 제 1 습식 현상공정을 이용하여 상기 현상액이 상기 감광막의 노광 부분을 신속히 침투하고 충분히 용해시킬 수 있도록 하기 위해 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 반도체 기판을 1∼10초의 시간 동안 상기 반도체 기판을 상, 하 방향으로 진동시켜준다.
상기 제 1 습식 현상공정이 완료되고 나면, 단계(S25)에서 상기 반도체 기판의 회전을 계속 정지시키면서 제 2 습식 현상공정을 이용하여 상기 현상액이 상기 감광막의 노광 부분을 충분히 용해시킬 수 있도록 하기 위해 50∼60초의 시간 동안 상기 반도체 기판을 진동시키지 않고 안정된 상태로 유지시킨다.
상기 제 1 습식 현상공정이 완료되고 나면, 단계(S27)에서 상기 반도체 기판을 회전시키면서 상기 현상된 감광막에 상기 현상액을 2∼5초의 시간동안 제 2 분사시킨다. 이는 상기 감광막의 반응 부산물이 다시 상기 반도체 기판에 부착되어서 경화되는 것을 방지하여 주기 위함이다.
상기 현상액의 제 2 분사가 완료되고 나면, 단계(S29)에서 상기 반도체 기판에 탈이온수를 50∼60초의 시간동안 분사시킨다. 따라서, 상기 반도체 기판 상의 용해된 감광막이 제거되므로 상기 반도체 기판이 세정된다. 이후, 고온의 질소 가스를 상기 반도체 기판에 분사시킴으로써 상기 반도체 기판의 건조가 이루어진다.
따라서, 본 발명은 상기 반도체 기판의 감광막의 노광부분에 상기 현상액을 빠르게 침투시키고 상기 감광막을 충분하게 용해시키며, 반응 부산물의 신속한 제거에 의해 상기 반응 부산물의 경화를 방지할 수가 있다. 따라서, 본 발명은 상기 감광막의 패턴을 균일하게 형성시킬 수 있고 나아가 반도체소자의 특성을 향상시킬 수가 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체소자의 제조방법은 반도체 기판 상에 감광막을 코팅시키고, 상기 감광막을 포토 마스크를 거쳐 노광시키고, 상기 반도체 기판을 회전시키면서 상기 감광막에 현상액을 제 1 분사시키고, 상기 반도체 기판을 회전시키지 않고 정지시킨 상태에서 일정 시간동안 진동시키면서 상기 감광막을 제 1 습식현상시키고, 상기 반도체 기판의 회전 정지 및 진동 정지 상태를 유지하면서 상기 감광막을 제 2 습식현상시키고, 상기 반도체 기판을 회전시키면서 상기 감광막에 상기 현상액을 제 2 분사시키고, 상기 반도체 기판을 탈이온수로 세정시킨다.
따라서, 본 발명은 상기 노광된 감광막에 상기 현상액을 빠르게 침투시키고 충분하게 용해시키며, 반응 부산물의 부착, 경화를 방지시킨다. 그 결과, 감광막의 패턴이 균일하게 형성되고 나아가 반도체소자의 특성이 향상될 수 있다.
한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.
Claims (6)
- 반도체 기판 상에 감광막을 코팅시킨 후 상기 감광막을 소정의 패턴이 형성된 포토 마스크를 거쳐 노광시키는 단계;상기 반도체 기판을 회전시키면서 상기 감광막에 2~5초의 시간동안 현상액을 제 1 분사시키는 단계;상기 감광막에 상기 현상액을 신속히 침투시키기 위해 상기 반도체 기판의 회전을 정지시키고 아울러 상기 반도체 기판에 1~10초의 시간동안 진동을 가하면서 상기 감광막을 제 1 습식현상시키는 단계;상기 반도체 기판의 회전을 정지시키고 아울러 상기 반도체 기판을 진동시키지 않고 안정된 상태로 두면서 상기 감광막을 50~60초의 시간동안 상기 현상액에 의해 제 2 습식현상시키는 단계;상기 감광막에 상기 현상액을 2~5초의 시간동안 제 2 분사시키는 단계; 및상기 반도체 기판을 탈이온수로 세정시키는 단계를 포함하는 반도체소자의 제조방법.
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- 2001-12-22 KR KR10-2001-0083537A patent/KR100441710B1/ko not_active IP Right Cessation
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