JP3971050B2 - 半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスを製造するための装置に関するものであり、より具体的には半導体ウェーハの表面上にパターンを形成させるために使用される感光性のレジストをベーキングするための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の半導体技術の高集積化が急速に進行されながら、フォトリソグラフィ(photolithography)の精度が非常に重要な問題になっている。特に、高集積化を成すために０．２５μｍ以下の線幅が要求されている。微細な線幅は、現在のフォトリソグラフィ方法のような手段としてもうこれ以上対処できない。この微細な線幅は、ＫｒＦ又はＡｒＦレーザを光源とするＤＵＶ(deep ultraviolet)のようなリソグラフィ技術の発展により成就されている。一般に、ＤＵＶ工程で使用されるフォトレジスト(photoresist)は、化学的増幅レジストであり、この化学的増幅レジストは、多様な種類が開発されている。化学的増幅レジストは、ＤＵＶ光源が照射された後、連続して進行されるベーキング工程により固まることにより、パターンが形成されるようにする。
【０００３】
ベーキング工程を進行するベーキング装置の熱的安定性は半導体工程における重要な要素として作用される。ベーキング装置の熱的安定性が劣化される場合、線幅の散布許容値を満足させ得ない。これは、線幅の散布許容値が線幅の微細化により非常に小さくなるからである。大部分の半導体製造メーカは、ベーキング装置の熱的安定性を改善するために苦労している。このような苦労により最近ベーキング装置の場合、ベーキング装置の熱源の加熱プレート(heater plate)の温度散布が、非常に小さくなり改善できた。Weberによる米国特許第４５１８８４８号明細書は、そのような加熱プレ−トを有するベーキング装置を取り扱っている。
【０００４】
図１は、一般に使用されているベーキング装置を簡略に示している。このようなベーキング装置は日本ＤＮＳ社で生産されるＤＮＳ８０Ａ及び８０Ｂを商標とするシステムと米国ＴＥＬ社で生産されるＭＡＲＫを商標とするシステム等に適用されている。ベーキング装置はシステムハウジング３０８の内部に配置される。ベーキング装置はベース３００とカバー３０２で構成されている。ベース３００にはウェーハ３０６をベーキングするための加熱プレート３０４が設けられている。カバー３０２は、ベース３００にオープン又はクローズされる。ベーキング装置に／からウェーハ３０６のローディング／アンローディングはロボット（図示せず）によって行う。ロボットはハウジング３０８上に設けられたシャッター(shutter)３１０を通じてウェーハ３０６をベーキング装置に／からローディング／アンローディングさせる。
【０００５】
しかし、従来のベーキング装置は、ベーキング装置の周辺に存する冷たいエアがベーキング装置の内部へ流入されることにより発生される温度の変化が制御できなかった。このベーキング装置へ流入される冷たいエアは、図２に示したように、線幅の散布が許容値を越す原因になっている。図２で横軸は、ベーキング装置でウェーハの位置を示し、縦軸はレジストパターンで線幅の散布率を示す。
【０００６】
図２のグラフに示したように、従来のベーキング装置は、外部からエアが流入されるウェーハの両側面上のレジストパターンの線幅散布率が不安定にすることが分かる。即ち、従来のベーキング装置は、ウェーハ上のレジストパターンの線幅散布率を安定的に保つために、前述したような各種技術が開発されている。しかし、ベーキング工程進行時ベーキング装置の外部でエアが流入されることにより発生される温度の変化が安定的に制御できない。特に、このような問題はレジストパターンの線幅が０．２５μｍ以下の場合には線幅の散布率が非常に不安定にする要因になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ベーキング装置周辺の冷たいエアがベーキング装置の内部へ流入されないようにできる新たな形態の半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための本発明の特徴によると、半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置はベースとカバー及び手段を含む。ベースにはウェーハが置かれる。カバーはベースと境界面を有し、境界面上でベースと結合／分離される。この手段はベースとカバーの境界面周囲エアの温度で制御する。
【０００９】
このような本発明でこの手段は、エアを所定温度で加熱して供給するための熱気供給部と、熱気供給部と連結され、ベースとカバーの境界面に近接されて位置され、境界面上に熱気供給部から供給される加熱されたエアを噴射させるためのノズルとを含める。この手段はエアを所定温度で加熱して供給するための熱気供給部と、熱気供給部と連結され、ベースとカバーの境界面に近接されて位置され、ベースに／からローディング／アンローディングされるウェーハの一面上へ熱気供給部から供給される加熱されたエアが噴射されるようにするための第１ノズルと、熱気供給部と連結され、第１ノズルと対応されるようにベースとカバーの境界面に近接されて位置され、第１ノズルと反対されるウェーハの一面上へ熱気供給部から供給される加熱されたエアが噴射されるようにするための第２ノズルとを含める。
【００１０】
前述した目的を達成するための本発明の他の特徴によると、半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置はウェーハを密閉された環境で加熱するための第１チャンバと、第１チャンバで加熱されたウェーハを密閉された環境で冷却させるための第２チャンバと、第１チャンバ及び第２チャンバと各々連結されるように第１チャンバと第２チャンバとの間に配置され、クローズ／オープンされるシャッターが第１チャンバと第２チャンバとの間に各々配置され、ウェーハを第１チャンバから第２チャンバへ／第２チャンバから第１チャンバへ移送させるための第３チャンバと、第３チャンバの内部エアを所定温度で制御するための手段とを含む。
【００１１】
このような本発明の手段は、第３チャンバの内部へエアを所定温度で加熱して供給するための供給部と、第３チャンバの内部からエアを外部へ排気させるための排気部とを含める。
このような本発明で装置は、第１チャンバのような構成を有し、ウェーハを加熱するため、第３チャンバを間に置き、配置される少なくとも一つのサブチャンバを付加的に含める。
【００１２】
このような半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置によると、ベーキング工程が遂行される時ベーキング装置の内部へ冷たい空気が流入されることが防止できる。従って、ベーキング工程で線幅の散布率が均一なレジストパターンを得られるので、ベーキング工程でウェーハ生産の収率を向上させ得る。特に、０．２５μｍ以下の線幅を有するレジストパターンを有するウェーハをベーキングする時、線幅の散布率を安定的に維持される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付された図３乃至図８に基づいて詳細に説明する。又、図面で同一の機能を有する構成要素に対しては同一の参照番号を併記する。
【００１４】
図３は、本発明の第１実施形態による半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置を示す。一般に、ベーキング装置３０は、中間に作業者が手でウェーハを取り扱わないように自動にプロセスが進行されるシステムの一つのユニット(unit)として構成される。
【００１５】
本実施形態でベーキング装置３０は、フォトリソグラフィ工程を進行するシステムの一つのユニットとして構成される。フォトリソグラフィシステムはフィルタリング装置、スピン装置、移送装置そしてベーキング装置等によって構成される。フィルタリング装置は外部からフォトリソグラフィシステムの内部へ流入される空気を浄化させる。スピン装置は、レジストをウェーハ上に塗布させる。
【００１６】
移送装置はレジストが塗布されたウェーハをスピン装置からベーキング装置へ移送させ、又、ベーキング装置でベーキング工程が完了されたウェーハを外部へ移送させる。この移送装置は多様な方法が使用できる。例えば、移送装置にはウェーハをホルディング／分離するアームを有するロボットの形態とレールとして構成されて連続的にウェーハを移送する形態がある。ベーキング装置はレジストが塗布されたウェーハをベーキングする。このウェーハはスピン装置でレジストが塗布され、移送装置によりベーキング装置へ移送される。ベーキング装置でベーキング工程が完了されたウェーハはクーリングプレート(cooling plate)に移送されて冷却される。
【００１７】
前述したユニットと共にフォトリソグラフィシステムは、多様な機能を有する多数のユニットで構成され、このユニットによりシステムは多様な工程を進行するということをこの分野の通常の知識を持っている者なら自明である。又、ベーキング装置３０は異なる形態の半導体製造システムに適用されやすいというのが分かる。
【００１８】
再び、図３を参照すると、ベーキング装置３０は、前述したように、フォトリソグラフィシステムの一つのユニットとして構成される。即ち、ベーキング装置３０はフォトリソグラフィシステムのハウジング２６内部に配置される。ベーキング工程が遂行されるウェーハ１８は、ハウジング２６上に設けられたシャッター２８を通じて、ベーキング装置３０へ／からローディング／アンローディングされる。ウェーハ１８は、ベーキング装置３０の加熱プレート１４上に位置される。加熱プレート１４は、ベース１０上に設けられている。
【００１９】
加熱プレート１４はウェーハ１８の全面を均一に加熱するための構造を有している。ベース１０には加熱プレート１４を加熱するためのヒータ及びウェーハ１８をホルディングするためのチャック(chuck)が設けられる。ベーキング装置３０は、ベース１０の上面に／からクローズ／オープンされるカバー１２を有する。従って、ベース１０とカバー１２は相互分離される境界面が形成される。ベース１０からカバー１２が開いた時１２’、境界面は開いた状態になる。この際、ベーキング装置３０外部のエアがベーキング工程が進行される領域に入ることを防止するために、ベーキング装置３０には熱気供給部２０とノズル２２が設けられる。熱気供給部２０はエアを加熱し、その加熱されたエアを連結ライン２４を通じてノズル２２へ供給する。
【００２０】
ノズル２２は、ベース１０とカバー１２との境界面に近接されて設けられる。ノズル２２は、境界面に従って多様に形成でき、位置できる。ノズル２２は、カバー１２がベース１０からオ−プンされた時１２’、境界面を通じて、熱気供給部２０から供給されるエアがベーキング装置３０の内部へ流入されるように配置される。システムの内部温度は、常温で維持されることが一般的であり、ベーキング装置３０の内部温度は、１００℃以上の場合が大部分である。従って、ノズル２２を通じて噴射される加熱されたエアがベーキング装置３０の内部へ流入されるようにすることにより、ベーキング装置３０外部の冷たい空気がベーキング装置３０の内部へ流入されることを防止する。
【００２１】
図４は、前述したベーキング装置３０でベーキングされたウェーハ上のレジストパターンの線幅散布率を示すグラフである。図４で横軸は、ベーキング装置でウェーハの位置を示し、縦軸は、レジストパターンで線幅の散布率を示す。図４のグラフに示されたように、本発明の実施形態によるベーキング装置は、外部でエアが流入されるウェーハの両側面上のレジストパターンの線幅散布率が安定的であることが分かる。即ち、ベーキング装置で、ウェーハのベーキング時ベーキング装置の内部温度と異なる温度を有する外部のエアが流入されることを防止することにより、ウェーハ上のレジストパターンの線幅散布率を安定的に維持できることである。
【００２２】
図５は、本発明の第２実施形態による半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置６０を示している。
図５を参照すると、ベーキング装置６０は、基本的に、本発明の第１実施形態のような構成を有している。ベーキング装置６０は、システムハウジング５２の内部に配置され、ベース３２とカバー３４が境界面を置いてベース３２に／からクローズ／オープンされる。ウェーハ４０は、移送ユニットにより、システムハウジング５２に設けられたシャッター５４を通じて、ベーキング装置６０の加熱プレート３６に／からローディング／アンローディングされる。
【００２３】
一方、ベーキング装置６０は、ウェーハ４０’がローディング／アンローディングされる側の反対側が、システムハウジング５２により密閉された状態で、システムハウジング５２の内部に配置される。カバー３４がオープン状態３４’である時、外部のエアがベーキング装置６０へ流入されることを防止するために熱気供給部４２と第１及び第２ノズル４４，４６が設けられる。第１ノズル４４と第２ノズル４６は、シャッター５４を通じて移送されるウェーハ４０’の両面に対して相反されるように配置される。
【００２４】
即ち、第１ノズル４４は、熱気供給部４２と第１連結ライン４８を通じて連結され、熱気供給部４２から供給される加熱されたエアをウェーハ４０’の一面に噴射されるように設けられる。第２ノズル４６は、熱気供給部４２と第２連結ライン５０を通じて連結され、熱気供給部４２から供給される加熱されたエアをウェーハ４０’の他面に噴射されるように設けられる。ベーキング装置６０は前述した本発明の第１実施形態のベーキング装置に比して単純に構成できる。この際、ベーキング装置６０は、ウェーハ４０’がローディング／アンローディングされる側の反対側において、システムハウジング５２により密閉された形態である。
【００２５】
図６は、本発明の第３実施形態によるベーキング装置１００である。
図６を参照すると、ベーキング装置１００は三つのチャンバ６２，７２，８４を有している。このチャンバ６２，７２，８４は一体に製作された形態を有する。もちろん、各々のチャンバを別個に構成して結合させることにより、ベーキング装置１００を製作することもできる。チャンバ６２，７２，８４は密閉された環境でベーキング工程が進行されるウェーハがハンドリングできるようにする。三つのチャンバ６２，７２，８４の中で第１チャンバ６２はウェーハを密閉された環境で加熱する。この第１チャンバ６２にはベース６４上に加熱プレート６６が設けられる。第２チャンバ７２は、第１チャンバ６２でベーキングされたウェーハを密閉された環境で冷却させる。
【００２６】
第２チャンバ７２のベース７４には冷却プレート７６が設けられる。第２チャンバ７２には外部からウェーハがローディングされる。従って、第２チャンバ７２には必要時オプ／クローズされるシャッター８２が設けられている。第３チャンバ８４は第１チャンバ６２と第２チャンバ７２と各々連結されるように第１チャンバ６２と第２チャンバ７２との間に配置される。この第３チャンバ８４は、密閉された環境でウェーハ９０を第１チャンバ６２に／からローディング／アンローディングさせる。従って、第３チャンバ８４には移送ユニット８８が設けられ、第１チャンバ６２と第２チャンバ７２との間にはシャッター７０，８０が各々設けられる。第３チャンバ８４は、ウェーハ９０を第２チャンバ７２から第１チャンバ６２又は第１チャンバ６２から第２チャンバ７２へ移送させる。
【００２７】
一方、第３チャンバ８４は、ベーキング工程が遂行されるウェーハ９０を第１チャンバ６２へ移送する時、外部のエアが第１チャンバ６２へ流入されないようにする。これはウェーハ９０を第１チャンバ６２へ移送する前に、その内部の環境を第１チャンバ６２の環境と均一にすることにより達成される。第３チャンバ８４内部の環境は供給部９２と排気部９６により成る。供給部９２はエアを加熱し、この加熱されたエアを供給ライン９４を通じて第３チャンバ８４の内部へ噴射させる。排気部９２は、第３チャンバ８４の内部からエアを外部へ排気させる。
【００２８】
図７乃至図９は、図６のベーキング装置で遂行されるベーキング工程を順次に示す図面である。
図７乃至図９を参照すると、ベーキング工程を遂行するためのウェーハ９０は外部から第２チャンバ７２へ移送される。ウェーハ９０は外部の移送ユニット（図示せず）により、シャッター８２を通じて、第２チャンバ７２の冷却プレート７６上にローディングされる。第２チャンバ７２と第３チャンバ８４との間のシャッター８０がオープンされると、第３チャンバ８４に設けられた移送ユニット８８により、ウェーハ９０は第３チャンバ８４の内部へ移送される（図７参照）。
【００２９】
第２チャンバ７２と第３チャンバ８４との間のシャッター８０がクローズされると、供給部９２で加熱されたエアが供給ライン９４を通じて第３チャンバ８４の内部へ流入される。第３チャンバ８４へ流入された加熱されたエアは排気部９６により排気ライン９８を通じて外部へ排気される。この段階は第３チャンバ８４の内部環境（即ち、温度）が第１チャンバ６２の内部環境と平行になる時まで進行する（図８参照）。
【００３０】
第１チャンバ６２と第３チャンバ８４の内部環境を測定して比較する方法は、この分野の通常的な知識を持っている者にとって自明である。例えば、第１チャンバ６２と第３チャンバ８４に各々内部環境が測定できるセンサを設け、センサから検出されるデータをコントローラ（図示せず）に比較して制御するようにすることができる。コントローラはベーキング装置１００が設けられるシステムのコントローラ又はベーキング装置１００に別途に設けられるコントローラでありうる。第１チャンバ６２と第３チャンバ８４の内部環境が平衡になると、第１チャンバ６２と第３チャンバ８４との間のシャッター７０がオープンされる。
【００３１】
そうすれば、移送ユニット８８により、ウェーハ９０は第１チャンバ６２の加熱プレート６６上へローディングされる。ウェーハ９０が第１チャンバ６２にローディングされると、シャッター７０は閉じ、ベーキング工程が進行される。第１チャンバ６２でベーキング工程が完了されると、前述したような段階の逆順に進行され、ベーキング工程が完了されたウェーハを第２チャンバ７２の冷却プレート７６で冷却させて外部へ移送させる。
【００３２】
本発明の第３実施形態によるベーキング装置１００は、ウェーハがベーキングされるチャンバに／からウェーハをローディング／アンローディングさせる時、密閉された環境の中で行うようにする。従って、温度差のある外部のエアが流入されて発生されるレジストパターン線幅の散布率の不良が防止できる。
【００３３】
このような構成を有するベーキング装置は図１０のように多数のベーキングチャンバ６２’，１０２−１，１０２−２，１０２−３，１０２−４を有するように構成できる。図１０に示されたように、ベーキング装置１００’は第３チャンバ８４’を多角型として形成され、その多角型の各辺にベーキングチャンバ６２’，１０２−１，１０２−２，１０２−３，１０２−４を設けた。
【００３４】
ベーキング装置１００’は前述した本発明の第３実施形態のベーキング装置のような構成を有し、第１チャンバ６２のような機能をするサブチャンバ１０２−１，１０２−２，１０２−３，１０２−４が設けられる。サブチャンバ１０２−１，１０２−２，１０２−３，１０２−４には第１チャンバ６２’と第３チャンバ８４’との間にシャッタ−７０’が設けられたように、第３チャンバ８４’との間にシャッターが各々設けられている。ベーキング装置１００’は外部から／にウェーハがローディング／アンローディングされる一つの第２チャンバ７２’を有する。
【００３５】
第２チャンバ７２’は外部と第３チャンバ８４’との間に各々シャッター８０’，８２’を有する。第３チャンバ８４’には適当な個数の供給ライン９４’と排気ライン９８’を設けられる。このような本発明の第３実施形態の変形例によるベーキング装置１００’は同時に多くの数のウェーハをベーキングできるので、生産量を増大させ得る長所がある。ベーキング装置１００’でベーキング工程が進行される方法は、多数のベーキングチャンバ６２’，１０２−１，１０２−２，１０２−３，１０２−４に／からウェーハを各々ローディング／アンローディングさせることを除外し、第３実施形態で説明した方法と同一なので、詳細な説明は省略する。
【００３６】
【発明の効果】
このような本発明の半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置によると、ベーキング工程が遂行される時ベーキング装置の内部へ冷たい空気が流入されることが防止できる。従って、ベーキング工程で線幅の散布率が均一なレジストパターンを得られるので、ベーキング工程でウェーハ生産の収率を向上させ得る。特に、０．２５μｍ以下の線幅を有するレジストパターンを有するウェーハをベーキングする時、線幅の散布率を安定的に保てる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置を示した図面である。
【図２】 図１の装置でベーキングされたウェーハ上のレジストパタ−ンの線幅散布率の変化を示したグラフである。
【図３】 本発明の第１実施形態による半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置を示した図面である。
【図４】 図３の装置でベーキングされたウェーハ上のレジストパタ−ンの線幅散布率の変化を示したグラフである。
【図５】 本発明の第２実施形態による半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置を示した図面である。
【図６】 本発明の第３実施形態による半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置を示した図面である。
【図７】 図６の装置でウェーハのベーキング工程を遂行する段階を順次に示した図面である。
【図８】 図６の装置でウェーハのベーキング工程を遂行する段階を順次に示した図面である。
【図９】 図６の装置でウェーハのベーキング工程を遂行する段階を順次に示した図面である。
【図１０】 図６に示された装置の変形例を示した半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置の平面図である。
【符号の説明】
１０，３２，６４，７４，８６ ベース
１２，１２’，３４，３４’ カバー
１４，３６ 加熱プレ−ト
１８，４０，４０’，９０ ウェーハ
２０，４２，６６ 熱気供給部
２２ ノズル
２４ 連結ライン
２６，５２ システムハウジング
２８，５４，７０，７０’，８０，８０’，８２，８２’ シャッター
３０，６０，１００，１００’ ベーキング装置
４４ 第１ノズル
４６ 第２ノズル
４８ 第１連結ライン
５０ 第２連結ライン
６２，６２’ 第１チャンバ
７２，７２’ 第２チャンバ
７６ 冷却プレート
８４，８４’ 第３チャンバ
８８ 移送ユニット
９２ 供給部
９４，９４’ 供給ライン
９６ 排気部
９８，９８’ 排気ライン
１０２−１，１０２−２，１０２−３，１０２−４ サブチャンバ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスを製造するための装置に関するものであり、より具体的には半導体ウェーハの表面上にパターンを形成させるために使用される感光性のレジストをベーキングするための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の半導体技術の高集積化が急速に進行されながら、フォトリソグラフィ(photolithography)の精度が非常に重要な問題になっている。特に、高集積化を成すために０．２５μｍ以下の線幅が要求されている。微細な線幅は、現在のフォトリソグラフィ方法のような手段としてもうこれ以上対処できない。この微細な線幅は、ＫｒＦ又はＡｒＦレーザを光源とするＤＵＶ(deep ultraviolet)のようなリソグラフィ技術の発展により成就されている。一般に、ＤＵＶ工程で使用されるフォトレジスト(photoresist)は、化学的増幅レジストであり、この化学的増幅レジストは、多様な種類が開発されている。化学的増幅レジストは、ＤＵＶ光源が照射された後、連続して進行されるベーキング工程により固まることにより、パターンが形成されるようにする。
【０００３】
ベーキング工程を進行するベーキング装置の熱的安定性は半導体工程における重要な要素として作用される。ベーキング装置の熱的安定性が劣化される場合、線幅の散布許容値を満足させ得ない。これは、線幅の散布許容値が線幅の微細化により非常に小さくなるからである。大部分の半導体製造メーカは、ベーキング装置の熱的安定性を改善するために苦労している。このような苦労により最近ベーキング装置の場合、ベーキング装置の熱源の加熱プレート(heater plate)の温度散布が、非常に小さくなり改善できた。Weberによる米国特許第４５１８８４８号明細書は、そのような加熱プレ−トを有するベーキング装置を取り扱っている。
【０００４】
図１は、一般に使用されているベーキング装置を簡略に示している。このようなベーキング装置は日本ＤＮＳ社で生産されるＤＮＳ８０Ａ及び８０Ｂを商標とするシステムと米国ＴＥＬ社で生産されるＭＡＲＫを商標とするシステム等に適用されている。ベーキング装置はシステムハウジング３０８の内部に配置される。ベーキング装置はベース３００とカバー３０２で構成されている。ベース３００にはウェーハ３０６をベーキングするための加熱プレート３０４が設けられている。カバー３０２は、ベース３００にオープン又はクローズされる。ベーキング装置に／からウェーハ３０６のローディング／アンローディングはロボット（図示せず）によって行う。ロボットはハウジング３０８上に設けられたシャッター(shutter)３１０を通じてウェーハ３０６をベーキング装置に／からローディング／アンローディングさせる。
【０００５】
しかし、従来のベーキング装置は、ベーキング装置の周辺に存する冷たいエアがベーキング装置の内部へ流入されることにより発生される温度の変化が制御できなかった。このベーキング装置へ流入される冷たいエアは、図２に示したように、線幅の散布が許容値を越す原因になっている。図２で横軸は、ベーキング装置でウェーハの位置を示し、縦軸はレジストパターンで線幅の散布率を示す。
【０００６】
図２のグラフに示したように、従来のベーキング装置は、外部からエアが流入されるウェーハの両側面上のレジストパターンの線幅散布率が不安定にすることが分かる。即ち、従来のベーキング装置は、ウェーハ上のレジストパターンの線幅散布率を安定的に保つために、前述したような各種技術が開発されている。しかし、ベーキング工程進行時ベーキング装置の外部でエアが流入されることにより発生される温度の変化が安定的に制御できない。特に、このような問題はレジストパターンの線幅が０．２５μｍ以下の場合には線幅の散布率が非常に不安定にする要因になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ベーキング装置周辺の冷たいエアがベーキング装置の内部へ流入されないようにできる新たな形態の半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための本発明の特徴によると、半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置はベースとカバー及び手段を含む。ベースにはウェーハが置かれる。カバーはベースと境界面を有し、境界面上でベースと結合／分離される。この手段はベースとカバーの境界面周囲エアの温度で制御する。
【０００９】
このような本発明でこの手段は、エアを所定温度で加熱して供給するための熱気供給部と、熱気供給部と連結され、ベースとカバーの境界面に近接されて位置され、境界面上に熱気供給部から供給される加熱されたエアを噴射させるためのノズルとを含める。この手段はエアを所定温度で加熱して供給するための熱気供給部と、熱気供給部と連結され、ベースとカバーの境界面に近接されて位置され、ベースに／からローディング／アンローディングされるウェーハの一面上へ熱気供給部から供給される加熱されたエアが噴射されるようにするための第１ノズルと、熱気供給部と連結され、第１ノズルと対応されるようにベースとカバーの境界面に近接されて位置され、第１ノズルと反対されるウェーハの一面上へ熱気供給部から供給される加熱されたエアが噴射されるようにするための第２ノズルとを含める。
【００１０】
前述した目的を達成するための本発明の他の特徴によると、半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置はウェーハを密閉された環境で加熱するための第１チャンバと、第１チャンバで加熱されたウェーハを密閉された環境で冷却させるための第２チャンバと、第１チャンバ及び第２チャンバと各々連結されるように第１チャンバと第２チャンバとの間に配置され、クローズ／オープンされるシャッターが第１チャンバと第２チャンバとの間に各々配置され、ウェーハを第１チャンバから第２チャンバへ／第２チャンバから第１チャンバへ移送させるための第３チャンバと、第３チャンバの内部エアを所定温度で制御するための手段とを含む。
【００１１】
このような本発明の手段は、第３チャンバの内部へエアを所定温度で加熱して供給するための供給部と、第３チャンバの内部からエアを外部へ排気させるための排気部とを含める。
このような本発明で装置は、第１チャンバのような構成を有し、ウェーハを加熱するため、第３チャンバを間に置き、配置される少なくとも一つのサブチャンバを付加的に含める。
【００１２】
このような半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置によると、ベーキング工程が遂行される時ベーキング装置の内部へ冷たい空気が流入されることが防止できる。従って、ベーキング工程で線幅の散布率が均一なレジストパターンを得られるので、ベーキング工程でウェーハ生産の収率を向上させ得る。特に、０．２５μｍ以下の線幅を有するレジストパターンを有するウェーハをベーキングする時、線幅の散布率を安定的に維持される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、添付された図３乃至図８に基づいて詳細に説明する。又、図面で同一の機能を有する構成要素に対しては同一の参照番号を併記する。
【００１４】
図３は、本発明の第１実施形態による半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置を示す。一般に、ベーキング装置３０は、中間に作業者が手でウェーハを取り扱わないように自動にプロセスが進行されるシステムの一つのユニット(unit)として構成される。
【００１５】
本実施形態でベーキング装置３０は、フォトリソグラフィ工程を進行するシステムの一つのユニットとして構成される。フォトリソグラフィシステムはフィルタリング装置、スピン装置、移送装置そしてベーキング装置等によって構成される。フィルタリング装置は外部からフォトリソグラフィシステムの内部へ流入される空気を浄化させる。スピン装置は、レジストをウェーハ上に塗布させる。
【００１６】
移送装置はレジストが塗布されたウェーハをスピン装置からベーキング装置へ移送させ、又、ベーキング装置でベーキング工程が完了されたウェーハを外部へ移送させる。この移送装置は多様な方法が使用できる。例えば、移送装置にはウェーハをホルディング／分離するアームを有するロボットの形態とレールとして構成されて連続的にウェーハを移送する形態がある。ベーキング装置はレジストが塗布されたウェーハをベーキングする。このウェーハはスピン装置でレジストが塗布され、移送装置によりベーキング装置へ移送される。ベーキング装置でベーキング工程が完了されたウェーハはクーリングプレート(cooling plate)に移送されて冷却される。
【００１７】
前述したユニットと共にフォトリソグラフィシステムは、多様な機能を有する多数のユニットで構成され、このユニットによりシステムは多様な工程を進行するということをこの分野の通常の知識を持っている者なら自明である。又、ベーキング装置３０は異なる形態の半導体製造システムに適用されやすいというのが分かる。
【００１８】
再び、図３を参照すると、ベーキング装置３０は、前述したように、フォトリソグラフィシステムの一つのユニットとして構成される。即ち、ベーキング装置３０はフォトリソグラフィシステムのハウジング２６内部に配置される。ベーキング工程が遂行されるウェーハ１８は、ハウジング２６上に設けられたシャッター２８を通じて、ベーキング装置３０へ／からローディング／アンローディングされる。ウェーハ１８は、ベーキング装置３０の加熱プレート１４上に位置される。加熱プレート１４は、ベース１０上に設けられている。
【００１９】
加熱プレート１４はウェーハ１８の全面を均一に加熱するための構造を有している。ベース１０には加熱プレート１４を加熱するためのヒータ及びウェーハ１８をホルディングするためのチャック(chuck)が設けられる。ベーキング装置３０は、ベース１０の上面に／からクローズ／オープンされるカバー１２を有する。従って、ベース１０とカバー１２は相互分離される境界面が形成される。ベース１０からカバー１２が開いた時１２’、境界面は開いた状態になる。この際、ベーキング装置３０外部のエアがベーキング工程が進行される領域に入ることを防止するために、ベーキング装置３０には熱気供給部２０とノズル２２が設けられる。熱気供給部２０はエアを加熱し、その加熱されたエアを連結ライン２４を通じてノズル２２へ供給する。
【００２０】
ノズル２２は、ベース１０とカバー１２との境界面に近接されて設けられる。ノズル２２は、境界面に従って多様に形成でき、位置できる。ノズル２２は、カバー１２がベース１０からオ−プンされた時１２’、境界面を通じて、熱気供給部２０から供給されるエアがベーキング装置３０の内部へ流入されるように配置される。システムの内部温度は、常温で維持されることが一般的であり、ベーキング装置３０の内部温度は、１００℃以上の場合が大部分である。従って、ノズル２２を通じて噴射される加熱されたエアがベーキング装置３０の内部へ流入されるようにすることにより、ベーキング装置３０外部の冷たい空気がベーキング装置３０の内部へ流入されることを防止する。
【００２１】
図４は、前述したベーキング装置３０でベーキングされたウェーハ上のレジストパターンの線幅散布率を示すグラフである。図４で横軸は、ベーキング装置でウェーハの位置を示し、縦軸は、レジストパターンで線幅の散布率を示す。図４のグラフに示されたように、本発明の実施形態によるベーキング装置は、外部でエアが流入されるウェーハの両側面上のレジストパターンの線幅散布率が安定的であることが分かる。即ち、ベーキング装置で、ウェーハのベーキング時ベーキング装置の内部温度と異なる温度を有する外部のエアが流入されることを防止することにより、ウェーハ上のレジストパターンの線幅散布率を安定的に維持できることである。
【００２２】
図５は、本発明の第２実施形態による半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置６０を示している。
図５を参照すると、ベーキング装置６０は、基本的に、本発明の第１実施形態のような構成を有している。ベーキング装置６０は、システムハウジング５２の内部に配置され、ベース３２とカバー３４が境界面を置いてベース３２に／からクローズ／オープンされる。ウェーハ４０は、移送ユニットにより、システムハウジング５２に設けられたシャッター５４を通じて、ベーキング装置６０の加熱プレート３６に／からローディング／アンローディングされる。
【００２３】
一方、ベーキング装置６０は、ウェーハ４０’がローディング／アンローディングされる側の反対側が、システムハウジング５２により密閉された状態で、システムハウジング５２の内部に配置される。カバー３４がオープン状態３４’である時、外部のエアがベーキング装置６０へ流入されることを防止するために熱気供給部４２と第１及び第２ノズル４４，４６が設けられる。第１ノズル４４と第２ノズル４６は、シャッター５４を通じて移送されるウェーハ４０’の両面に対して相反されるように配置される。
【００２４】
即ち、第１ノズル４４は、熱気供給部４２と第１連結ライン４８を通じて連結され、熱気供給部４２から供給される加熱されたエアをウェーハ４０’の一面に噴射されるように設けられる。第２ノズル４６は、熱気供給部４２と第２連結ライン５０を通じて連結され、熱気供給部４２から供給される加熱されたエアをウェーハ４０’の他面に噴射されるように設けられる。ベーキング装置６０は前述した本発明の第１実施形態のベーキング装置に比して単純に構成できる。この際、ベーキング装置６０は、ウェーハ４０’がローディング／アンローディングされる側の反対側において、システムハウジング５２により密閉された形態である。
【００２５】
図６は、本発明の第３実施形態によるベーキング装置１００である。
図６を参照すると、ベーキング装置１００は三つのチャンバ６２，７２，８４を有している。このチャンバ６２，７２，８４は一体に製作された形態を有する。もちろん、各々のチャンバを別個に構成して結合させることにより、ベーキング装置１００を製作することもできる。チャンバ６２，７２，８４は密閉された環境でベーキング工程が進行されるウェーハがハンドリングできるようにする。三つのチャンバ６２，７２，８４の中で第１チャンバ６２はウェーハを密閉された環境で加熱する。この第１チャンバ６２にはベース６４上に加熱プレート６６が設けられる。第２チャンバ７２は、第１チャンバ６２でベーキングされたウェーハを密閉された環境で冷却させる。
【００２６】
第２チャンバ７２のベース７４には冷却プレート７６が設けられる。第２チャンバ７２には外部からウェーハがローディングされる。従って、第２チャンバ７２には必要時オプ／クローズされるシャッター８２が設けられている。第３チャンバ８４は第１チャンバ６２と第２チャンバ７２と各々連結されるように第１チャンバ６２と第２チャンバ７２との間に配置される。この第３チャンバ８４は、密閉された環境でウェーハ９０を第１チャンバ６２に／からローディング／アンローディングさせる。従って、第３チャンバ８４には移送ユニット８８が設けられ、第１チャンバ６２と第２チャンバ７２との間にはシャッター７０，８０が各々設けられる。第３チャンバ８４は、ウェーハ９０を第２チャンバ７２から第１チャンバ６２又は第１チャンバ６２から第２チャンバ７２へ移送させる。
【００２７】
一方、第３チャンバ８４は、ベーキング工程が遂行されるウェーハ９０を第１チャンバ６２へ移送する時、外部のエアが第１チャンバ６２へ流入されないようにする。これはウェーハ９０を第１チャンバ６２へ移送する前に、その内部の環境を第１チャンバ６２の環境と均一にすることにより達成される。第３チャンバ８４内部の環境は供給部９２と排気部９６により成る。供給部９２はエアを加熱し、この加熱されたエアを供給ライン９４を通じて第３チャンバ８４の内部へ噴射させる。排気部９２は、第３チャンバ８４の内部からエアを外部へ排気させる。
【００２８】
図７乃至図９は、図６のベーキング装置で遂行されるベーキング工程を順次に示す図面である。
図７乃至図９を参照すると、ベーキング工程を遂行するためのウェーハ９０は外部から第２チャンバ７２へ移送される。ウェーハ９０は外部の移送ユニット（図示せず）により、シャッター８２を通じて、第２チャンバ７２の冷却プレート７６上にローディングされる。第２チャンバ７２と第３チャンバ８４との間のシャッター８０がオープンされると、第３チャンバ８４に設けられた移送ユニット８８により、ウェーハ９０は第３チャンバ８４の内部へ移送される（図７参照）。
【００２９】
第２チャンバ７２と第３チャンバ８４との間のシャッター８０がクローズされると、供給部９２で加熱されたエアが供給ライン９４を通じて第３チャンバ８４の内部へ流入される。第３チャンバ８４へ流入された加熱されたエアは排気部９６により排気ライン９８を通じて外部へ排気される。この段階は第３チャンバ８４の内部環境（即ち、温度）が第１チャンバ６２の内部環境と平行になる時まで進行する（図８参照）。
【００３０】
第１チャンバ６２と第３チャンバ８４の内部環境を測定して比較する方法は、この分野の通常的な知識を持っている者にとって自明である。例えば、第１チャンバ６２と第３チャンバ８４に各々内部環境が測定できるセンサを設け、センサから検出されるデータをコントローラ（図示せず）に比較して制御するようにすることができる。コントローラはベーキング装置１００が設けられるシステムのコントローラ又はベーキング装置１００に別途に設けられるコントローラでありうる。第１チャンバ６２と第３チャンバ８４の内部環境が平衡になると、第１チャンバ６２と第３チャンバ８４との間のシャッター７０がオープンされる。
【００３１】
そうすれば、移送ユニット８８により、ウェーハ９０は第１チャンバ６２の加熱プレート６６上へローディングされる。ウェーハ９０が第１チャンバ６２にローディングされると、シャッター７０は閉じ、ベーキング工程が進行される。第１チャンバ６２でベーキング工程が完了されると、前述したような段階の逆順に進行され、ベーキング工程が完了されたウェーハを第２チャンバ７２の冷却プレート７６で冷却させて外部へ移送させる。
【００３２】
本発明の第３実施形態によるベーキング装置１００は、ウェーハがベーキングされるチャンバに／からウェーハをローディング／アンローディングさせる時、密閉された環境の中で行うようにする。従って、温度差のある外部のエアが流入されて発生されるレジストパターン線幅の散布率の不良が防止できる。
【００３３】
このような構成を有するベーキング装置は図１０のように多数のベーキングチャンバ６２’，１０２−１，１０２−２，１０２−３，１０２−４を有するように構成できる。図１０に示されたように、ベーキング装置１００’は第３チャンバ８４’を多角型として形成され、その多角型の各辺にベーキングチャンバ６２’，１０２−１，１０２−２，１０２−３，１０２−４を設けた。
【００３４】
ベーキング装置１００’は前述した本発明の第３実施形態のベーキング装置のような構成を有し、第１チャンバ６２のような機能をするサブチャンバ１０２−１，１０２−２，１０２−３，１０２−４が設けられる。サブチャンバ１０２−１，１０２−２，１０２−３，１０２−４には第１チャンバ６２’と第３チャンバ８４’との間にシャッタ−７０’が設けられたように、第３チャンバ８４’との間にシャッターが各々設けられている。ベーキング装置１００’は外部から／にウェーハがローディング／アンローディングされる一つの第２チャンバ７２’を有する。
【００３５】
第２チャンバ７２’は外部と第３チャンバ８４’との間に各々シャッター８０’，８２’を有する。第３チャンバ８４’には適当な個数の供給ライン９４’と排気ライン９８’を設けられる。このような本発明の第３実施形態の変形例によるベーキング装置１００’は同時に多くの数のウェーハをベーキングできるので、生産量を増大させ得る長所がある。ベーキング装置１００’でベーキング工程が進行される方法は、多数のベーキングチャンバ６２’，１０２−１，１０２−２，１０２−３，１０２−４に／からウェーハを各々ローディング／アンローディングさせることを除外し、第３実施形態で説明した方法と同一なので、詳細な説明は省略する。
【００３６】
【発明の効果】
このような本発明の半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置によると、ベーキング工程が遂行される時ベーキング装置の内部へ冷たい空気が流入されることが防止できる。従って、ベーキング工程で線幅の散布率が均一なレジストパターンを得られるので、ベーキング工程でウェーハ生産の収率を向上させ得る。特に、０．２５μｍ以下の線幅を有するレジストパターンを有するウェーハをベーキングする時、線幅の散布率を安定的に保てる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置を示した図面である。
【図２】 図１の装置でベーキングされたウェーハ上のレジストパタ−ンの線幅散布率の変化を示したグラフである。
【図３】 本発明の第１実施形態による半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置を示した図面である。
【図４】 図３の装置でベーキングされたウェーハ上のレジストパタ−ンの線幅散布率の変化を示したグラフである。
【図５】 本発明の第２実施形態による半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置を示した図面である。
【図６】 本発明の第３実施形態による半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置を示した図面である。
【図７】 図６の装置でウェーハのベーキング工程を遂行する段階を順次に示した図面である。
【図８】 図６の装置でウェーハのベーキング工程を遂行する段階を順次に示した図面である。
【図９】 図６の装置でウェーハのベーキング工程を遂行する段階を順次に示した図面である。
【図１０】 図６に示された装置の変形例を示した半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置の平面図である。
【符号の説明】
１０，３２，６４，７４，８６ ベース
１２，１２’，３４，３４’ カバー
１４，３６ 加熱プレ−ト
１８，４０，４０’，９０ ウェーハ
２０，４２，６６ 熱気供給部
２２ ノズル
２４ 連結ライン
２６，５２ システムハウジング
２８，５４，７０，７０’，８０，８０’，８２，８２’ シャッター
３０，６０，１００，１００’ ベーキング装置
４４ 第１ノズル
４６ 第２ノズル
４８ 第１連結ライン
５０ 第２連結ライン
６２，６２’ 第１チャンバ
７２，７２’ 第２チャンバ
７６ 冷却プレート
８４，８４’ 第３チャンバ
８８ 移送ユニット
９２ 供給部
９４，９４’ 供給ライン
９６ 排気部
９８，９８’ 排気ライン
１０２−１，１０２−２，１０２−３，１０２−４ サブチャンバ
Claims (6)
- 半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置において、
ウェーハが置かれるベースと、
前記ベースと境界面とを有し、前記境界面上で前記ベースと結合／分離されるカバーと、
前記ベースとカバーの境界面周囲のエアの温度を制御するための手段とを含み、
前記カバーが前記ベースに結合されると、前記ウェーハを収容できる閉じた空間が形成され、
前記境界面が開いた状態となっている間、前記境界面近傍へ前記手段により制御された所定温度のエアを流入させることを特徴とする半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置。 - 前記手段は、エアを所定温度で加熱して供給するための熱気供給部と、
前記熱気供給部と連結され、前記ベースとカバーの境界面に近接されて位置され、前記境界面上に前記熱気供給部から供給される加熱されたエアが噴射されるようにするためのノズルとを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置。 - 前記手段は、エアを所定温度で加熱して供給するための熱気供給部と、
前記熱気供給部と連結され、前記ベースとカバーの境界面に近接されて位置され、前記ベースに／からローディング／アンローディングされるウェーハの一面上へ前記熱気供給部から供給される加熱されたエアが噴射されるようにするための第１ノズルと、
前記熱気供給部と連結され、前記第１ノズルと対応されるように前記ベースとカバーとの境界面に近接されて位置され、前記第１ノズルと反対される前記ウェーハの一面上へ前記熱気供給部から供給される加熱されたエアが噴射されるようにするための第２ノズルとを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置。 - 半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置において、
前記ウェーハが密閉された環境で加熱するための第１チャンバと、
前記第１チャンバで加熱されたウェーハが密閉された環境で冷却させるための第２チャンバと、
前記第１チャンバ及び第２チャンバと各々連結されるように前記第１チャンバと第２チャンバとの間に配置され、クローズ／オープンされるシャッターが前記第１チャンバと第２チャンバとの間に各々配置されるそしてウェーハを前記第１チャンバから前記第２チャンバへ、前記第２チャンバから前記第１チャンバへ移送させるための第３チャンバと、
前記第３チャンバの内部エアを所定温度で制御するための手段とを含み、前記第２チャンバから第１チャンバへウェーハを移送する時、前記ウェーハが前記第３チャンバにあり、前記第３チャンバが密閉された状態で、前記手段へ前記第３チャンバ内部エアの温度を所定に維持した後、前記ウェーハを前記第１チャンバへ移送させることを特徴とする半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置。 - 前記手段は、前記第３チャンバの内部へエアを所定温度で加熱して供給するための供給部と、
前記第３チャンバの内部からエアを外部へ排気させるための排気部とを含むことを特徴とする請求項４に記載の半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置。 - 前記装置は、前記第１チャンバのような構成を有し、ウェーハを加熱するため、前記第３チャンバを間に置き、配置される少なくとも一つのサブチャンバを付加的に含むことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の半導体ウェーハ上のレジストをベーキングするための装置。
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