KR100526635B1 - Apparatus for curing photoresist - Google Patents
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Abstract
포토레지스트의 경화장치에 관하여 개시한다. 본 발명의 장치는, 내부에는 공간이 있고, 공간과 연결되는 가스유입구 및 가스배기구가 측벽에 각각 형성되는 챔버와; 공간 내에 설치되며, 포토레지스트가 도포된 기판이 안착되게 되는 기판지지대와; 안착된 기판보다 상측에 위치되도록 챔버의 공간 내에 설치되는 중심파장이 172nm인 자외선 램프와; 기판지지대가 설치된 영역과 자외선 램프가 설치된 영역을 분리해주되, 가스유입구 및 상기 가스배기구가 기판지지대가 설치된 영역과 통하도록 설치되는 석영창이 구비되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 포토레지스트를 경화시킴으로써 ArF 엑시머 레이저용 포토레지스트를 노광할 경우에 발생되는 문제점이 해결되었으며, 172nm의 자외선 램프를 사용하고 퍼지가스에 의하여 챔버 내의 불순물을 배기시킴으로써 불순물의 발생이 방지되었다.A curing apparatus of a photoresist is disclosed. The apparatus of the present invention includes a chamber having a space therein, each of which has a gas inlet and a gas exhaust port connected to the space and formed on a side wall thereof; A substrate support installed in the space and allowing the substrate to which the photoresist is applied to be seated thereon; An ultraviolet lamp having a center wavelength of 172 nm installed in a space of the chamber so as to be located above the seated substrate; Separating the area in which the substrate support is installed and the area in which the ultraviolet lamp is installed, characterized in that the gas inlet and the quartz exhaust is provided so as to communicate with the area where the substrate support is installed. According to the present invention, the problem caused when the photoresist for the ArF excimer laser is exposed by curing the photoresist has been solved. It became.
Description
본 발명은 포토레지스트의 경화장치에 관한 것으로서, 특히 ArF 엑시머 레이저용 포토레지스트 경화시키는 포토레지스트의 경화장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a curing apparatus for photoresists, and more particularly, to a curing apparatus for photoresists for curing photoresists for ArF excimer lasers.
리소그래피(Lithography) 공정은 집적회로(Integrated Circuit)의 제조에 있어서 필수적인 기술이다. 소자의 집적도가 증가할수록 더 높은 광학적 해상도(optical resolution)가 요구되었고, 이를 위하여 리소그래피 공정에서는 보다 짧은 파장의 빛이 광원으로 사용되게 되었다. 광원으로는, 436nm의 파장을 갖는 광원(G-line)과 365nm의 파장을 갖는 광원(I-line), 248nm의 파장을 갖는 KrF(Krypton Fluoride) 엑시머 레이저(excimer laser) 및 193nm의 파장을 갖는 ArF(Argon Fluoride) 엑시머 레이저 등이 있다.Lithography is an essential technique in the manufacture of integrated circuits. As the integration of devices increased, higher optical resolutions were required. For this purpose, shorter wavelengths of light were used as light sources in the lithography process. The light source includes a light source (G-line) having a wavelength of 436 nm, a light source (I-line) having a wavelength of 365 nm, a KrF (Krypton Fluoride) excimer laser having a wavelength of 248 nm, and a wavelength of 193 nm. ArF (Argon Fluoride) excimer laser and the like.
현재 0.25~0.13㎛ 크기의 디자인 룰(Design rule)을 갖는 소자의 생산에는 KrF 엑시머 레이저 리소그래피가 널리 사용되고 있지만, 소자의 집적도가 더욱더 높아짐에 따라, 예를 들어 0.1㎛ 이하의 마이크로-리소그래피 디자인 룰을 갖는 소자에서는 KrF 엑시머 레이저보다 짧은 파장의 광원, 즉 ArF 엑시머 레이저가 사용된다. Currently, KrF excimer laser lithography is widely used in the production of devices having design rules of 0.25 to 0.13 μm. However, as the degree of integration of devices increases, for example, micro-lithography design rules of 0.1 μm or less are used. In the device having a light source having a shorter wavelength than that of the KrF excimer laser, that is, an ArF excimer laser is used.
그런데, ArF 엑시머 레이저용 포토레지스트(photoresist)를 ArF 엑시머 레이저에 노광할 경우, 포토레지스트에서 필요 이상으로 광이 흡수되어 약 500Å 이상의 두께를 갖는 포토레지스트의 패터닝은 불가능하다. 즉 200nm 이하의 광원에 대한 높은 흡수율은 현상 후 포토레지스트가 원하는 패턴으로 유지되지 못하는 원인으로 작용된다. 한편, KrF 엑시머 레이저용 포토레지스트의 바인더에는 페놀성 고리(Phenolic ring)구조를 가지는 물질을 포함하고 있어 현상액에 용해되는 것을 적절히 조절해줄 뿐 아니라 건식 에칭에 대한 내성(dry etch resistance)을 갖게 한다. 그런데 파장이 193nm인 광은 페놀성고리구조를 가지는 물질을 투과시키지 못하고 흡수되기 때문에 바인더로서 사용할 수가 없는 구조적인 문제가 있다.However, when the photoresist for the ArF excimer laser is exposed to the ArF excimer laser, light is absorbed more than necessary in the photoresist and patterning of the photoresist having a thickness of about 500 GPa or more is impossible. That is, the high absorption rate for the light source of 200 nm or less may cause the photoresist to not be maintained in a desired pattern after development. On the other hand, the binder of the KrF excimer laser photoresist includes a material having a phenolic ring structure, which not only controls dissolution in a developer, but also has a dry etch resistance. However, since light having a wavelength of 193 nm is absorbed without being transmitted through a material having a phenolic ring structure, there is a structural problem that cannot be used as a binder.
따라서, ArF 엑시머 레이저용 포토레지스트는 파장이 193nm인 광을 투과시키는 투과성과 건식 에칭에 대한 내성 뿐 아니라 일반적인 요구조건인 높은 고해상도와 고감광도가 요구된다.Therefore, the photoresist for ArF excimer lasers requires high resolution and high photosensitivity, which are general requirements, as well as a transmission that transmits light having a wavelength of 193 nm and resistance to dry etching.
이를 위하여 전자빔(electron beam)을 이용하여 포토레지스트를 경화시키는 방법이 제안되었다. For this purpose, a method of curing a photoresist using an electron beam has been proposed.
전자빔을 이용한 경화법은, 포토레지스트가 전자빔에 의해 서로 가교결합(cross link)함으로써 부분적으로 덩어리(agglomeration)지거나 부분적으로 증발(evaporation)되어 포토레지스트의 두께가 극히 미세하게나마 변화하여 선택비의 변화를 감소시켰으며, 선택비가 개선되었다.In the curing method using an electron beam, the photoresist is partially agglomerated or partially evaporated by cross linking with each other by an electron beam, so that the thickness of the photoresist is changed very minutely to change the selectivity. Reduced, and selectivity improved.
하지만, 전자빔을 이용한 경화시에 발생되는 물질이 불순물로 작용하는 문제점이 있다.However, there is a problem that a material generated during curing using an electron beam acts as an impurity.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 과제는 불순물 발생이 방지되는 포토레지스트의 경화장치를 제공하는 데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a curing apparatus for a photoresist in which impurities are prevented from occurring.
상기 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 포토레지스트의 경화장치는: 내부에는 공간이 있고, 상기 공간과 연결되는 제1 가스유입구 및 제1 가스배기구와 제2 가스유입구 및 제2 가스배기구가 측벽에 각각 형성되는 챔버와; 상기 공간 내에 설치되며, 포토레지스트가 도포된 기판이 안착되게 되는 기판지지대와; 안착된 상기 기판보다 상측에 위치되도록 상기 챔버의 공간 내에 설치되는 중심파장이 172nm인 자외선 램프와; 상기 기판지지대가 설치된 영역과 상기 자외선 램프가 설치된 영역을 분리해주되, 상기 제1 가스유입구 및 상기 제1 가스배기구가 상기 기판지지대가 설치된 영역과 통하고, 상기 제2 가스유입구 및 상기 제2 가스배기구가 상기 자외선 램프가 설치된 영역과 통하도록 설치되는 석영창이 구비되며,상기 제1 및 제2 가스유입구들을 통해서 퍼지가스들이 상기 기판지지대가 설치된 영역 및 상기 자외선 램프가 설치된 영역으로 공급되는 것을 특징으로 한다.The curing apparatus of a photoresist according to the present invention for achieving the above technical problem: there is a space therein, the first gas inlet and the first gas inlet and the second gas inlet and the second gas inlet is connected to the space Chambers respectively formed on the sidewalls; A substrate support installed in the space and allowing the substrate to which the photoresist is applied to be seated thereon; An ultraviolet lamp having a center wavelength of 172 nm installed in a space of the chamber to be located above the seated substrate; Separating the region in which the substrate support is installed and the region in which the ultraviolet lamp is installed, wherein the first gas inlet and the first gas exhaust port communicate with the region in which the substrate support is installed, and the second gas inlet and the second gas. A quartz window is provided to allow the exhaust port to communicate with the area where the ultraviolet lamp is installed, and purge gases are supplied to the area where the substrate support is installed and the area where the ultraviolet lamp is installed through the first and second gas inlets. do.
이 때, 상기 기판지지대는 상하 이동이 가능한 것이 바람직하다.At this time, the substrate support is preferably capable of vertical movement.
나아가, 안착된 상기 기판의 하측에 위치되도록 상기 공간 내에는 가열장치가 더 설치되는 것이 바람직하다.Furthermore, it is preferable that a heating device is further installed in the space so as to be positioned below the seated substrate.
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이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트의 경화장치를 설명하기 위한 개략도이다. 도 1은 예시된 것으로서, 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.1 is a schematic view for explaining a curing apparatus of a photoresist according to an embodiment of the present invention. 1 is illustrated as an example, and does not limit the scope of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 포토레지스트의 경화장치에는, 경화 공정이 진행되는 공간이 있는 챔버(100)와, 챔버(100) 내부에 각각 설치되는 램프(200), 기판지지대(300), 석영창(400) 및 기판 가열장치(500)가 포함된다. Referring to FIG. 1, in the curing apparatus of the photoresist according to the present embodiment, a chamber 100 having a space where a curing process is performed, a lamp 200 installed in the chamber 100, and a substrate support 300, respectively. ), A quartz window 400 and a substrate heating device 500 are included.
챔버(100)의 내부 공간 중에서 상층부에는 중심파장이 172nm인 자외선 램프(200)가 설치되고, 하층부에는 기판지지대(300)가 설치되며, 램프(200)가 설치된 상층부와 기판지지대(300)가 설치된 하층부는 석영창(400)에 의하여 분리된다. 램프(200)가 설치된 상층부에는 냉각수관(130)이 형성된다.In the inner space of the chamber 100, an ultraviolet lamp 200 having a center wavelength of 172 nm is installed at an upper layer, a substrate support 300 is installed at a lower layer, and an upper layer at which the lamp 200 is installed and a substrate support 300 are installed. The lower layer is separated by the quartz window 400. Cooling water pipe 130 is formed on the upper layer lamp 200 is installed.
램프(200)가 설치된 상층부 및 기판지지대(300)가 설치된 하층부의 분위기는 대기 상태로 유지되므로 다량의 산소와 부산물 등이 포함되어 있다. 램프(200)가 설치된 상층부에 존재하는 산소는 램프(200)에서 발생하는 광에너지에 의해 오존이나 산소 라디칼을 형성함으로써 램프(200) 및 반사판 등에 산화막을 형성하여 광효율을 떨어뜨린다. 기판지지대(300)가 설치된 하층부에 존재하는 산소 및 부산물 등은 파티클을 형성하게 된다. 따라서 챔버(100)의 측벽에는, 챔버 내의 공간에 퍼지가스를 공급하기 위한 가스유입구(111, 121)와 이미 챔버 내에 존재하는 가스 및 공급된 퍼지가스를 배기하기 위한 가스배기구(112, 122)가 형성된다. 이 때, 챔버(100) 내의 공간이 석영창(400)에 의하여 램프(200)가 설치된 상층부와 기판지지대(300)가 설치된 하층부로 양분되므로 가스유입구(111, 121) 및 가스배기구(112, 122)도 상층부 및 하층부에 각각 형성된다. 이와 같이, 램프(200)가 설치된 영역 및 기판지지대(300)가 설치된 영역에 가스유입구(111, 121)를 각각 형성하고, 그를 통하여 He, Ar 또는 N2와 같은 퍼지가스를 공급함으로써, 산소 농도를 ppm 단위로 낮추고, 부산물을 배기시키게 된다. 한편, 챔버(100) 내의 산소의 농도를 측정하기 위하여 가스배기구(112, 122)에 산소농도 측정기구(700)가 설치된다.Atmospheres in which the upper part of the lamp 200 and the lower part of the substrate support 300 are installed are maintained in an air state, and thus contain a large amount of oxygen and by-products. Oxygen present in the upper portion of the lamp 200 is formed by forming ozone or oxygen radicals by the light energy generated by the lamp 200 to form an oxide film on the lamp 200 and the reflecting plate to reduce light efficiency. Oxygen and by-products present in the lower layer provided with the substrate support 300 form particles. Therefore, the gas inlets 111 and 121 for supplying the purge gas to the space in the chamber and the gas exhaust mechanisms 112 and 122 for exhausting the gas and the supplied purge gas which are already present in the chamber are provided on the side wall of the chamber 100. Is formed. At this time, the space in the chamber 100 is divided into the upper layer portion in which the lamp 200 is installed and the lower layer portion in which the substrate support 300 is installed by the quartz window 400, and thus the gas inlets 111 and 121 and the gas exhaust mechanisms 112 and 122. ) Are also formed in the upper and lower layers, respectively. As described above, the gas inlets 111 and 121 are formed in the region where the lamp 200 is installed and the region where the substrate support 300 is installed, and the purge gas such as He, Ar, or N 2 is supplied through the gas inlets 111 and 121, respectively. Is lowered to ppm and by-products are evacuated. On the other hand, in order to measure the concentration of oxygen in the chamber 100, the oxygen concentration measuring mechanism 700 is installed in the gas exhaust pipes 112 and 122.
기판지지대(300)는 리프트핀(lift pin) 타입의 안착부(310)와, 안착부(310)를 상하로 이동시키는 이동부(320)로 이루어진다. 이동부(320)는 고정되어 있는 램프(200)의 조사영역에 대하여 기판이 최적의 조건으로 노출되도록 램프(200)와 기판 사이의 거리를 조정함으로써 광효율을 향상시키기 위함이다.The substrate support 300 includes a seating portion 310 of a lift pin type and a moving portion 320 for moving the seating portion 310 up and down. The moving part 320 is to improve the light efficiency by adjusting the distance between the lamp 200 and the substrate so that the substrate is exposed to the optimum condition to the irradiation area of the lamp 200 is fixed.
기판 가열장치(500)는 할로겐 램프 또는 몰드 히터로 이루어지며, 안착된 기판의 하측에 위치되도록 기판지지대(300)가 설치된 영역에 설치된다. 가열장치(500)는 포토레지스트의 경화와 동시에 표면 유동(surface flow) 효과를 얻기 위함이다. 기판이 안착되는 영역과 가열장치(500)가 설치된 영역은 석영창(600)에 의하여 분리된다.The substrate heating apparatus 500 includes a halogen lamp or a mold heater, and is installed in an area in which the substrate support 300 is installed to be positioned below the seated substrate. The heating device 500 is for obtaining a surface flow effect at the same time as the curing of the photoresist. The region where the substrate is seated and the region where the heating device 500 is installed are separated by the quartz window 600.
따라서, 챔버(100) 내의 산소를 포함한 불순물들은 가스유입구(111, 121)를 통하여 유입되는 퍼지가스에 의하여 배기되고, 기판에 도포된 포토레지스트는 172nm 파장의 자외선 램프(200) 및 기판 가열장치(500)에 의하여 경화되게 된다.Accordingly, impurities including oxygen in the chamber 100 are exhausted by the purge gas flowing through the gas inlets 111 and 121, and the photoresist applied to the substrate is UV lamp 200 having a wavelength of 172 nm and a substrate heating device ( 500).
상술한 바와 같이 본 발명의 포토레지스트의 경화장치에 의하면, 포토레지스트를 경화시킴으로써 ArF 엑시머 레이저용 포토레지스트를 노광할 경우에 발생되는 문제점이 해결되었으며, 172nm의 자외선 램프를 사용하고 퍼지가스에 의하여 챔버 내의 불순물을 배기시킴으로써 불순물의 발생이 방지되었다.As described above, according to the curing apparatus of the photoresist of the present invention, the problem caused when the photoresist for ArF excimer laser is exposed by curing the photoresist is solved, and the chamber is formed by using an ultraviolet lamp of 172nm and purge gas. The generation of impurities was prevented by evacuating the impurities therein.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의한 많은 변형이 가능함은 명백하다.The present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications are possible by those skilled in the art within the technical spirit of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트의 경화장치를 설명하기 위한 개략도이다.1 is a schematic view for explaining a curing apparatus of a photoresist according to an embodiment of the present invention.
＊ 도면 중의 주요 부분에 대한 부호 설명 ＊* Explanation of symbols on the main parts in the drawings
100 : 챔버 111, 121 : 가스유입구100: chamber 111, 121: gas inlet
112, 122 : 가스배기구 200 : 자외선 램프112, 122: gas exhaust 200: ultraviolet lamp
300 : 기판지지대 400 : 석영창300: substrate support 400: quartz window
500 : 기판 가열장치 500: substrate heating apparatus
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