KR100515368B1 - 쉬프트 패터닝에 의하여 반도체 소자의 미세패턴을형성하는 노광장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

쉬프트 패터닝에 의한 반도체 소자의 노광장치 및 방법이 개시된다. 그러한 노광방법은 웨이퍼상에 감광막을 형성하는 단계와, 상기 웨이퍼에 광을 조사하여 노광함으로써 기준패턴을 형성하고, 노광시 상기 웨이퍼를 쉬프팅함으로써 상기 기준패턴의 가장자리를 순차적으로 노광하여 상기 기준패턴 보다 미세화 된 패턴을 형성하는 단계와, 그리고 상기 웨이퍼를 후노광 가열(PEB;Post expose bake)한 후, 노광된 부분을 현상하는 단계를 포함한다.

Description

쉬프트 패터닝에 의하여 반도체 소자의 미세패턴을 형성하는 노광장치 및 그 방법{APPARATUS FOR FORMING FINE PATTERNS OF SEMICONDUCTOR WAFER BY SHIFT PATTERNING AND THE METHOD OF THE SAME}

본 발명은 반도체 소자의 패턴 형성장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼를 쉬프팅하여 노광함으로써 반도체 소자의 고집적화를 위한 초미세 구조의 패턴을 형성할 수 있는 반도체 소자의 패턴 형성장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 리소그래피 공정은 반도체 기술 분야에서 패턴을 전사하는 공정이다. 이와 같은 리소그래피 기술은 미세 회로 공정에 있어 가장 기본적인 기술로서 집적회로의 미세패턴을 형성하는 기술로 빛을 이용한 광리소그라피, 전자빔을 이용한 전자빔 리소그라피, X-선을 이용한 X선 리소그라피로 분류된다.

광리소그라피 기술은 자외선을 노광원으로 이용하는 기술로서 표준적인 방법에서 패턴의 전사를 위해 선택적으로 광을 투과시키는 포토 마스크의 사용이 불가결하다.

그리고, 상기한 바와 같은 포토 마스크를 투과한 광은 포토레지스트에 도달한 후 포토레지스트에 잠상을 형성하고 현상공정을 거쳐 포토레지스트 패턴을 형성하게 된다. 이와 같이 마스크를 이용한 식각공정에 의하여 소자를 원하는 패턴으로 형성할 수 있는 것이다.

이때, 노광공정에 사용되는 광원의 파장보다 더 작은 크기의 소자를 패터닝 하기 위해 현재 다양한 종류의 RET(Resolution enhancement technique)가 사용되고 있다. 가장 널리 사용되는 것이 변형 조명계와 위상 반전마스크이다.

그러나, 최근에는 기존의 RET 기술로 초미세 구조의 소자를 패터닝 하는 것이 한계에 이르렀다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 노광공정시 패턴을 쉬프팅시킴으로써 초미세 패턴을 형성할 수 있는 반도체 소자의 미세패턴 형성장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 웨이퍼상에 감광막을 형성하는 단계와; 상기 웨이퍼에 광을 조사하여 노광함으로써 기준패턴을 형성하고, 노광시 상기 웨이퍼를 쉬프팅함으로써 상기 기준패턴의 가장자리를 순차적으로 노광하여 상기 기준패턴 보다 미세화 된 패턴을 형성하는 단계와; 그리고 상기 웨이퍼를 후노광 가열(PEB;Post expose bake)한 후, 노광된 부분을 현상하는 단계를 포함하는 쉬프트 패터닝에 의한 반도체 소자의 패턴 형성방법을 제공한다.

이하 첨부한 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 쉬프트 패터닝에 의한 반도체 소자의 미세패턴 형성장치 및 방법을 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 쉬프트 패터닝 노광장치는 광원(1)과, 상기 광원(1)으로부터 조사된 빛이 투과하며 일정한 형상의 패턴(3)이 형성되는 마스크(5)와, 상기 마스크(5)를 투과한 빛이 조사되어 패턴(7)이 전사되는 웨이퍼(9)와, 상기 웨이퍼(9)가 안착된 적치대(11)를 전후좌우의 사방으로 이동시킬 수 있는 구동부(13)를 포함한다.

이러한 구조를 갖는 노광장치에 있어서, 상기 마스크(5)는 투명 기판, 예를 들어 자외선이 투과될 수 있는 물질로 형성된 기판 혹은 석영 기판을 포함한다. 그리고, 이 마스크(5)의 표면에는 웨이퍼(9)에 조사되는 광을 일정한 형태로 차단하기 위한 소정의 패턴(3)이 형성된다.

따라서, 이러한 마스크(5)를 투과한 광은 상기 패턴(3)의 형태와 동일한 형상으로 웨이퍼(9)상에 조사됨으로써 노광과정을 진행할 수 있다.

그리고, 상기 웨이퍼(9)는 그 상부 표면에 감광막과 패턴 예정층(도시안됨)이 순차적으로 형성된다.

이러한 웨이퍼(9)는 노광시 구동부(13)에 의하여 전후좌우 방향으로 이동함으로써 노광이 이루어진다.

따라서, 상기 웨이퍼(9)에 광이 조사되면 식각공정이 이루어짐으로써 그 표면에 일정한 형상의 패턴이 형성된다.

한편, 이러한 구조를 갖는 쉬프트 패터닝 노광장치를 이용하여 패턴을 형성하는 방법은 다음과 같은 단계로 이루어진다.

즉, 쉬프트 패터닝에 의한 디유브이 패턴 형성방법은 웨이퍼상에 디유브이(DUV:Deep Ultraviolet)용 감광제를 도포하여 감광막을 형성하는 단계(S100)와, 노광시 상기 웨이퍼(9)를 전후좌우 방향으로 쉬프팅하여 웨이퍼상에 패터닝을 형성하는 단계(S110)와, 그리고 후노광 가열(PEB;Post expose bake)후, 노광된 부분을 현상하는 단계(S120)를 포함한다.

이러한 단계로 이루어지는 패턴 형성방법에 있어서, 웨이퍼에 감광막을 형성하는 단계(S100)에서는, 먼저 웨이퍼(9) 표면의 점착성을 높이기 위해 표면처리를 한 후 감광제를 도포한다. 그리고, 감광제가 도포되면 일정 온도로 웨이퍼(9)를 가열하는 소프트 베이킹을 실시하여 웨이퍼(9)에서 점착액과 도포된 감광제 내의 솔벤트를 제거하고 감광제를 노광에 적합한 상태로 형성한다.

이와 같은 감광막 형성단계(S100) 후, 쉬프팅에 의한 패터닝 형성단계(S110)가 진행된다.

상기 패터닝 형성단계(S110)에서는 마스크(5)를 웨이퍼(9)의 상부 일정 위치에 정열하고 광원(1)으로부터 빛을 조사함으로써 마스크(5)의 패턴(3)이 웨이퍼(9)의 감광막에 전사되도록 한다. 이러한 공정에 의하여 웨이퍼상에 기준패턴(7)이 전사된다.

그리고, 이와 같은 기준 패턴(7)이 전사되면, 도3(a) 내지 도3(c)에 도시된 바와 같이, 보다 미세한 패턴(15)을 형성하기 위하여 웨이퍼(9)를 측방향으로 이동시킨 상태에서 노광시킨다. 즉, 상기 구동부(13;도1)를 구동하여 적치대(11)를 제1 방향(21)으로 이동시킴으로써 웨이퍼(9)를 이동시킨다. 그리고, 이러한 웨이퍼(9)의 이동에 의하여 기준 패턴(7)에서 노광되지 않았던 제1 구역(a)이 노광된다.

제1 구역(a)의 노광후, 상기 구동부(13)를 구동시킴으로써 웨이퍼(9)를 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향(25)으로 이동시킨다. 따라서, 기준 패턴(7)의 제2 구역(b)이 노광된다.

이와 같이 제 1 및 제 2 방향(21,25)의 노광이 완료되면, 상기 구동부(13)를 구동하여 웨이퍼(9)를 제3 및 제4 방향(23,27)으로 이동시켜 노광을 하게 된다. 따라서, 이러한 노광에 의하여 기준 패턴(7)의 제3 및 제4 구역(d,c)이 노광된다.

결과적으로, 기준 패턴(7)의 제1 내지 제4 구역(a,b,c,d)이 쉬프팅 공정에 의하여 최초의 기준 패턴(7)의 가장 자리를 노광시킴으로써, 상기 기준패턴(7) 보다 그 폭(W)과 길이(L)가 축소된 미세패턴(15)이 형성된다.

상기에서는 웨이퍼를 전후좌우로 이동하여 노광하는 것으로 설명하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 양방향으로만 이동하여 노광하는 것도 물론 가능하다.

또한, 웨이퍼에만 한정되는 것은 아니고, 마스크를 전후좌우로 이동시킴으로써 노광공정을 진행할 수 있음은 물론이다.

이와 같은 쉬프팅에 의한 패터닝 단계(S110) 후, 현상 단계(S120)가 실시된다. 즉, 상기 현상단계(S120)에서는 노광된 웨이퍼(9)를 트랙라인으로 이동하여 노광된 감광막의 활성화 상태를 조절하기 위해 후노광 가열(PEV;Post exposure bake)을 실시한다. 그리고, 현상액을 웨이퍼 상에 도포함으로써 최종적으로 패턴을 형성하게 된다.

이상에서 자세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 쉬프트 패터닝에 의한 반도체 소자의 패턴 형성 장치 및 방법은 웨이퍼를 전후좌우로 쉬프팅하여 노광을 실시하게 되므로 기준 패턴을 더욱 미세화할 수 있는 장점이 있다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노광장치를 개략적으로 도시하는 측면도이고,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 쉬프트 패터닝에 의한 디유브이 패턴 형성방법을 도시하는 순서도이고,

도 3a는 웨이퍼 상의 기준패턴을 도시하는 도면이고, 도 3b는 패턴을 전후좌우 방향으로 쉬프팅하여 노광하는 상태를 도시한 도면이고, 도 3c는 이러한 쉬프팅에 의하여 현상한 미세패턴을 도시하는 도면이다.

Claims (3)

1. 웨이퍼상에 감광막을 형성하는 단계와;

   상기 웨이퍼에 광을 조사하여 노광함으로써 기준패턴을 형성하고, 노광시 상기 웨이퍼를 쉬프팅함으로써 상기 기준패턴의 가장자리를 순차적으로 노광하여 상기 기준패턴 보다 미세화 된 패턴을 형성하는 단계와; 그리고

   상기 웨이퍼를 후노광 가열(PEB;Post expose bake)한 후, 노광된 부분을 현상하는 단계를 포함하는 쉬프트 패터닝에 의한 반도체 소자의 패턴 형성방법.
2. 제1 항에 있어서, 상기 패터닝 형성 단계에서는 상기 웨이퍼를 양측방향으로 순차적으로 이동하여 노광시키는 쉬프트 패터닝에 의한 반도체 소자의 패턴 형성방법.
3. 광원과; 상기 광원으로부터 조사된 빛이 투과하며 패턴이 형성되는 마스크와; 상기 마스크를 투과한 빛이 조사되어 기준패턴이 전사되는 웨이퍼와; 상기 웨이퍼가 안착된 적치대를 전후좌우 방향으로 이동시킬 수 있는 구동부를 포함하는 쉬프트 패터닝에 의한 반도체 소자의 노광장치.