KR100663343B1 - 독립형 시스템을 채택하는 포토리쏘그라피 장비를 사용하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 사진공정 - Google Patents

독립형 시스템을 채택하는 포토리쏘그라피 장비를 사용하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 사진공정 Download PDF

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Abstract

독립형(stand-alone) 시스템을 채택하는 포토리쏘그라피 장비를 사용하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 사진공정을 제공한다. 상기 사진 공정은 반도체기판 상에 코팅 시스템을 사용하여 포토레지스트막을 형성하는 것과, 상기 포토레지스트막을 하이브리드 노광 시스템의 노광 시스템을 사용하여 상기 포토레지스트막을 노광시키는 것을 구비한다. 상기 노광된 포토레지스트막을 상기 하이브리드 노광 시스템의 노광후 베이크 시스템을 사용하여 경화시키는 노광후 베이크 공정(PEB process)을 실시한다. 상기 노광후 베이크 시스템은 상기 노광 시스템과 인라인 연결을 통하여 링크된다. 상기 노광후 베이크 공정을 통하여 경화된 상기 포토레지스트막을 상기 코팅 시스템과 독립형 방식으로 동작하는 현상 시스템을 사용하여 패터닝한다. 상기 하이브리드 노광 시스템은 상기 코팅 시스템 및 상기 현상 시스템중 적어도 어느 하나와 독립형 방식으로 동작한다.

Description

독립형 시스템을 채택하는 포토리쏘그라피 장비를 사용하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 사진공정{Photolithography process for forming a photoresist pattern using a photolithography apparatus employing a stand-alone system}
도 1은 독립형 시스템을 채택하는 종래의 포토리쏘그라피 장비를 사용하여 사진공정을 수행하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 독립형 시스템을 채택하는 포토리쏘그라피 장비를 도시한 개략도(schematic view)이다.
도 3은 도 2에 보여진 포토리쏘그라피 장비를 사용하여 수행되는 사진공정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 독립형 시스템을 채택하는 포토리쏘그라피 장비를 도시한 개략도(schematic view)이다.
도 5는 도 4에 보여진 포토리쏘그라피 장비를 사용하여 수행되는 사진공정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예들(still other embodiments)에 따른 독립형 시스템을 채택하는 포토리쏘그라피 장비를 도시한 개략도(schematic view)이다.
도 7은 도 6에 보여진 포토리쏘그라피 장비를 사용하여 수행되는 사진공정을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 반도체소자의 제조장비(manufacturing apparatus)에 관한 것으로, 특히 독립형 시스템을 채택하는 포토리쏘그라피 장비 및 이를 사용하는 사진공정에 관한 것이다.
최근에, 반도체소자들의 대부분은 그들의 수율 및 신뢰성을 향상시키기 위하여 자동화된 생산라인(automated fabrication line)을 사용하여 제조되고 있다. 다시 말해서, 상기 반도체소자들은 인라인(in-line) 시스템을 채택하는 장비들을 사용하여 제작되고 있다. 상기 인라인 시스템을 채택하는 대표적인 반도체 제조장비들(semiconductor fabrication apparatus)은 상기 반도체소자들의 미세 패턴들(fine patterns)을 형성하기 위한 포토리쏘그라피(photolithography) 장비를 포함한다. 상기 포토리쏘그라피 장비는 상기 반도체소자들의 집적도를 증가시키는 데에 있어서 직접적인 영향을 미친다. 상기 포토리쏘그라피 장비는 "스테퍼(stepper) 또는 스캐너(scanner)"라고 불리우는 노광 시스템(exposing system)을 구비한다.
상기 포토리쏘그라피 장비가 미국특허공개번호(US patent publication No.) US2002/0011207 A1에 우자와(Uzawa) 등에 의해 개시된 바 있다. 우자와 등에 따르면, 상기 포토리쏘그라피 장비는 반도체기판, 즉 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트막을 형성하는 코팅 시스템(coating system), 상기 포토레지스트막의 소정영역에 선택적으로 빛을 조사시키는 노광 시스템(exposing system) 및 상기 포토레지스트막의 노광된 영역(exposed region)을 선택적으로 제거하는 현상 시스템(developing system)을 구비한다. 특히, 우자와 등에 따르면, 상기 코팅 시스템, 노광 시스템 및 현상 시스템이 인라인 시스템을 사용하여 서로 링크된다. 이 경우에, 상기 코팅 시스템, 노광 시스템 및 현상 시스템 중의 어느 하나의 구성요소(element)에서 동작에러(operating error)가 발생하면, 상기 포토리쏘그라피 장비 내에서 처리되고 있는 모든 웨이퍼들은 정지된다(halted). 따라서, 상기 포토리쏘그라피 장비의 생산성을 극대화시키는 데 제약이 따른다.
더 나아가서, 우자와 등에 따른 상기 포토리쏘그라피 장비는 인라인 시스템을 채택하므로, 서로 다른 레서피들을 요구하는 모든 사진공정들(photolithography processes)에 대하여 최적화된 조건을 제공하기가 어렵다. 예를 들면, 상기 노광 시스템 내에서 시간당 처리되는 웨이퍼의 수량(number)이 상기 코팅 시스템 내에서 시간당 처리되는 웨이퍼의 수량보다 큰 레서피를 사용하여 사진공정(photolithography process)이 진행되는 경우에, 상기 노광 시스템은 100%보다 낮은 가동효율(operating efficiency)을 보일 수 있다. 즉, 상기 노광 시스템의 유휴시간이 증가되므로, 반도체소자의 생산성이 현저히 저하된다.
한편, 독립형 시스템을 채택하는 포토리쏘그라피 장비를 사용하여 사진공정을 실시하는 방법이 대한민국 공개특허공보(Korean Patent Publication No.) 2000-0065378호에 "반도체 포토공정의 노광방법(Exposing method in a semiconductor photolithography process)"이라는 제목으로 최(Choi) 등에 의해 개시된 바 있다.
도 1은 대한민국 공개특허공보 2000-0065378호에 기재된 노광방법을 설명하기 위한 공정 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 노광 시스템(27) 내에서 웨이퍼 상의 포토레지스트막이 노광된다(21). 이어서, 상기 노광된 웨이퍼는 냉각되고(23), 상기 냉각된 웨이퍼는 노광후 베이크(Post-exposure bake; PEB) 공정을 통하여 소정의 온도에서 경화된다(hardened; 25). 상기 노광후 베이크(PEB) 공정은 사진공정에서 매우 중요한 단계이며, 상기 노광 단계(21) 후에 지연시간(delay time) 없이 실시되어야 한다. 이는, 상기 노광된 포토레지스트막이 대기중에서 오랜시간 동안 머무는(stay) 경우에, 상기 노광된 포토레지스트막의 표면에 후속의 현상공정을 방해하는 오염물질층(contaminated material layer)이 형성되기 때문이다.
최 등에 따르면, 상기 노광후 베이크 단계(25; PEB step)는 상기 노광 시스템(27) 내에서 진행된다. 이는 상기 노광 단계(21) 및 상기 노광후 베이크 단계(25; PEB) 사이의 지연시간을 최소화시키기 위함이다. 이 경우에, 상기 노광후 베이크 단계(25)는 약 100℃ 내지 110℃의 높은 온도에서 실시된다. 따라서, 상기 노광후 베이크(PEB) 공정 동안 상기 노광 시스템(27)의 렌즈가 열팽창(thermally expanded)되거나 상기 포토레지스트막으로부터 증발되는 솔벤트(solvent)에 의해 오염될 수 있다. 상기 노광 시스템(27)의 렌즈의 오염 및 열팽창은 상기 노광 단계(21) 동안 정렬 불량(alignment fail) 및/또는 노광 불량(exposure fail)을 일으킬 수 있다.
계속해서, 상기 노광후 베이크(PEB) 단계(25) 후에, 상기 웨이퍼는 상기 노 광 시스템(27)과 독립형 방식(stand-alone manner)으로 동작하는 현상 시스템(33) 내로 로딩된다. 상기 현상 시스템(33) 내로 로딩된 상기 웨이퍼 상의 포토레지스트막은 현상 단계(29) 및 하드 베이크 단계(31)를 통하여 패터닝된다.
상술한 바와 같이 종래의 포토리쏘그라피 장비들에 따르면, 반도체소자의 생산성 및 노광기의 성능이 저하될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 노광 시스템의 렌즈의 오염 없이 반도체소자의 생산성을 향상시키는 데 적합한 포토리쏘그라피 장비를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 노광 시스템의 렌즈의 오염 없이 반도체소자의 생산성을 향상시킬 수 있는 사진공정을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 독립형 시스템을 채택하는 포토리쏘그라피 장비가 제공된다. 상기 장비는 하이브리드 노광 시스템, 코팅 시스템 및 현상 시스템을 포함한다. 상기 하이브리드 노광 시스템은 반도체기판 상의 포토레지스트막 상에(onto) 빛을 조사하는 노광 시스템 및 상기 노광 시스템과 인라인 연결(in-line connection)을 통하여 링크된 노광후 베이크(PEB) 시스템을 구비한다. 상기 하이브리드 노광 시스템은 상기 코팅 시스템 및 상기 현상 시스템중 적어도 어느 하나와 독립형 방식(stand-alone manner)으로 동작한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 하이브리드 노광 시스템은 상기 코팅 시스템과 독 립형 방식으로 동작하고, 상기 현상 시스템은 상기 코팅 시스템 및 상기 하이브리드 노광 시스템과 독립형 방식으로 동작한다.
다른 실시예들에서, 상기 하이브리드 노광 시스템은 상기 코팅 시스템과 독립형 방식으로 동작하고, 상기 현상 시스템은 상기 하이브리드 노광 시스템과 인라인 연결을 통하여 링크된다.
또 다른 실시예들에서(still other embodiments), 상기 하이브리드 노광 시스템은 상기 코팅 시스템과 인라인 연결을 통하여 링크되고, 상기 현상 시스템은 상기 하이브리드 노광 시스템과 독립형 방식으로 동작한다.
또 다른 실시예들에서(still yet other embodiments), 상기 노광후 베이크 시스템은 노광후 베이크(post-exposure bake; PEB) 유니트 및 로봇을 포함할 수 있다. 상기 노광후 베이크 유니트는 상기 노광 시스템으로부터 제공되는 노광된 포토레지스트막를 경화시키는(harden) 노광후 베이크(PEB) 공정을 수행하고, 상기 로봇은 상기 노광 시스템 및 상기 노광후 베이크 유니트 사이의 기판 전송(substrate transmission)을 수행한다. 이에 더하여, 상기 노광후 베이크 시스템은 상기 노광후 베이크 유니트로부터 언로딩되는 반도체기판을 냉각시키는 냉각 유니트(cooling unit)를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예들에서(further embodiments), 상기 노광후 베이크 시스템은 상기 노광 시스템의 외부에 설치된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 독립형 시스템을 채택하는 포토리쏘그라피 장비를 사용하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 사진공정을 제공한다. 상 기 사진공정은 반도체기판 상에 코팅 시스템을 사용하여 포토레지스트막을 형성하는 것을 포함한다. 상기 포토레지스트막을 하이브리드 노광 시스템의 노광 시스템을 사용하여 노광시킨다. 상기 노광된 포토레지스트막은 상기 하이브리드 노광 시스템의 노광후 베이크(PEB) 시스템을 사용하여 실시되는 노광후 베이크(PEB) 공정을 통하여 경화된다. 상기 노광후 베이크 시스템은 상기 노광 시스템과 인라인 연결을 통하여 링크된다. 상기 노광후 베이크 공정을 통하여 경화된 상기 포토레지스트막을 현상 시스템을 사용하여 패터닝한다. 상기 하이브리드 노광 시스템은 상기 코팅 시스템 및 상기 현상 시스템중 적어도 어느 하나와 독립형 방식으로 동작한다.
몇몇 실시예들에서, 상기 노광후 베이크 공정은 상기 노광후 베이크 시스템의 노광후 베이크 유니트를 사용하여 실시된다.
다른 실시예들에서, 상기 노광후 베이크 공정을 통하여 경화된 상기 포토레지스트막은 상기 노광후 베이크 시스템 내에 설치된 냉각 유니트를 사용하여 냉각될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하여 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 포토리쏘그라피 장비를 도시한 개략도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 포토리쏘그라피 장비는 적어도 하나의 코팅 시스템(coating system; 71), 상기 코팅 시스템(71)과 독립형 방식(stand-alone manner)으로 동작하는 하이브리드 노광 시스템(hybrid exposing system; 89), 및 상기 코팅 시스템(71) 및 상기 하이브리드 노광 시스템(89)과 독립형 방식으로 동작하는 적어도 하나의 현상 시스템(developing system; 109)을 구비한다. 상기 코팅 시스템(71)은 그 위에 적어도 하나의 반도체기판 즉, 적어도 하나의 반도체 웨이퍼가 놓이는 로딩/언로딩 시스템(55) 및 상기 로딩/언로딩 시스템(55)과 인라인 연결을 통하여 링크된 코팅 트랙(coating track; 69)을 구비한다. 상기 로딩/언로딩 시스템(55)은 적어도 하나의 로딩 유니트 및 적어도 하나의 언로딩 유니트로 구성된다. 예를 들면, 상기 로딩/언로딩 시스템(55)은 도 2에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 로딩 유니트들(51a, 51b)과 아울러서 제1 및 제2 언로딩 유니트들(53a, 53b)을 구비할 수 있다. 상기 로딩 유니트들(51a, 51b) 및 언로딩 유니트들(53a, 53b) 상에는 그 내부에 반도체 웨이퍼들이 적재되는 웨이퍼 카세트들이 놓여진다.
상기 코팅 트랙(69)은 상기 웨이퍼를 전송시키는 로봇(57a), 적어도 하나의 스핀 코팅 유니트(67) 및 적어도 하나의 소프트 베이킹 유니트(63)를 구비한다. 예를 들면, 상기 코팅 트랙(69)은 상기 로봇(57a)과 아울러서 n개의 스핀 코팅 유니 트들(SC1, ... , SCn) 및 n개의 소프트 베이킹 유니트들(SB1, ... , SBn)을 구비할 수 있다. 상기 스핀 코팅 유니트들(SC1, ... , SCn)의 각각은 웨이퍼를 회전시키는 척 및 상기 회전하는 웨이퍼 상에 포토레지스트를 공급하는 노즐을 구비한다. 또한, 상기 소프트 베이킹 유니트들(SB1, ... , SBn)의 각각은 웨이퍼가 놓이는 플레이트 및 상기 플레이트를 가열시키는 히터를 구비한다. 결과적으로, 상기 스핀 코팅 유니트들(SC1, ... , SCn)은 포토레지스트 코터들(coaters)에 해당하고, 상기 소프트 베이킹 유니트들(SB1, ... , SBn)은 핫 플레이트들에 해당한다.
이에 더하여, 상기 코팅 트랙(69)은 적어도 하나의 접착제 코팅 유니트(adhesive coating unit; 59)를 더 구비할 수 있다. 예를 들면, 상기 코팅 트랙(69)은 n개의 접착제 코팅 유니트들(H1, ... , Hn)을 구비할 수 있다. 상기 접착제 코팅 유니트들(H1, ... , Hn)의 각각은 웨이퍼가 놓이는 플레이트 및 상기 플레이트 상의 웨이퍼 상에 포토레지스트의 접착력을 향상시키기 위한 접착제를 공급하는 분사 노즐(spray nozzle)을 구비한다. 상기 접착제 유니트들의 플레이트들은 히터에 의해 소정의 온도로 가열될 수 있다. 상기 접착제로서 헥사메틸디실라잔(hexamethyldisilazane; HMDS)이 널리 사용된다.
또한, 상기 코팅 트랙(69)은 적어도 하나의 쿨링 유니트(61), 예를 들면 n개의 쿨링 유니트들(C1, ... , Cn)을 더 포함할 수 있다. 상기 쿨링 유니트들(C1, ... , Cn)의 각각은 웨이퍼가 놓이는 플레이트를 구비한다. 상기 쿨링 유니트들(C1, ... , Cn)의 플레이트들은 상온을 유지하도록 제어될 수 있다.
더 나아가서, 상기 코팅 트랙(69)은 적어도 하나의 에지 노광 유니트(edge exposure unit; 65), 예를 들면 n개의 에지 노광 유니트들(EE1, ... , EEn)를 더 구비할 수 있다. 상기 에지 노광 유니트들(EE1, ... , EEn)의 각각은 웨이퍼를 회전시키는 척 및 상기 회전하는 웨이퍼의 가장자리 상에 선택적으로 빛을 조사하는 광 가이드(optical guide)를 포함할 수 있다.
상기 스핀 코팅 유니트들, 소프트 베이킹 유니트들, 쿨링 유니트들, 접착제 코팅 유니트들, 및 에지 노광 유니트들은 서로 인라인 연결을 통하여 링크된다.
상기 하이브리드 노광 시스템(89)은 로딩/언로딩 시스템(79), 상기 로딩/언로딩 시스템(79)과 인라인 연결을 통하여 링크된 노광후 베이크 시스템(PEB system; 85), 및 상기 노광후 베이크 시스템(85)과 인라인 연결을 통하여 링크된 노광 시스템(87)을 구비한다.
상기 로딩/언로딩 시스템(79)은 상기 코팅 시스템(71)의 로딩/언로딩 시스템(55)과 동일한 구성(organization)을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 로딩/언로딩 시스템(79)은 도 2에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 로딩 유니트들(75a, 75b)과 아울러서 제1 및 제2 언로딩 유니트들(77a, 77b)을 구비할 수 있다. 이 경우에, 상기 코팅 시스템(71)의 상기 언로딩 유니트들(53a, 53b) 상에 놓여진 웨이퍼들은 작업자 또는 웨이퍼 전송 유니트(73a)에 의해 상기 로딩 유니트들(75a, 75b)로 이동된다.
상기 노광후 베이크 시스템(85)은 적어도 하나의 노광후 베이크 유니트(85a) 및 로봇(85c)을 구비한다. 상기 로봇(85c)은 상기 로딩/언로딩 시스템(79), 상기 노광후 베이크 유니트(85a) 및 상기 노광 시스템(87) 사이의 웨이퍼 전송을 수행한 다. 상기 노광후 베이크 유니트(85a)는 상기 노광 시스템(87) 내에서 노광된 포토레지스트막을 어떠한 지연시간(delay time) 없이 경화시키어 상기 노광된 포토레지스트막의 표면에 후속의 현상공정을 방해하는 오염물질층이 형성되는 것을 방지한다. 또한, 상기 노광후 베이크 시스템(85)은 상기 노광후 베이크 유니트(85) 내에서 경화된 포토레지스트막을 냉각시키는 쿨링 유니트(85b)를 더 포함할 수 있다. 이 경우에, 상기 쿨링 유니트(85b) 내로 로딩되거나 상기 쿨링 유니트(85b)로부터 언로딩되는 웨이퍼는 상기 로봇(85c)에 의해 전송된다. 상기 노광후 베이크 유니트(85a)는 상기 소프트 베이킹 유니트(63)와 동일한 구성을 가질 수 있고, 상기 쿨링 유니트(85b)는 상기 코팅 트랙(69)의 쿨링 유니트(61)와 동일한 구성을 가질 수 있다.
상기 노광 시스템(87)은 상기 로딩 유니트들(75a)로부터 상기 로봇(85c)에 의해 전송되는 웨이퍼를 정렬시키는 사전정렬기(pre-aligner; 87a), 상기 사전정렬된 웨이퍼를 x축, y축 및 z축을 따라 이동시키거나 틸트(tilt) 및 회전시키는 웨이퍼 스테이지(87b), 및 상기 웨이퍼 스테이지(87b) 상에서 정밀하게(accurately) 정렬된 웨이퍼 상의 포토레지스트막을 노광시키는 노광 유니트(87c)를 구비한다. 상기 노광된 포토레지스트막을 갖는 웨이퍼는 상술한 바와 같이 상기 로봇(85c)에 의해 어떠한 지연시간(delay time) 없이 상기 노광후 베이크 유니트(85a)로 전송된다.
이에 더하여, 상기 하이브리드 노광 시스템(89)은 상기 로딩/언로딩 시스템(79) 및 상기 노광후 베이크 시스템(85) 사이에 설치된 또 다른 로봇(81a) 및 스테이지 시스템(83)을 더 구비할 수 있다. 이 경우에, 상기 로봇(81a)은 상기 로딩/언로딩 시스템(79) 및 상기 스테이지 시스템(83)과 인라인 연결을 통하여 링크되는 것이 바람직하고, 상기 스테이지 시스템(83)은 상기 로봇(81a) 및 상기 노광후 베이크 시스템(85)과 인라인 연결을 통하여 링크되는 것이 바람직하다.
스테이지 시스템(83)은 입력 스테이지 유니트(input stage unit; 83a) 및 출력 스테이지 유니트(output stage unit; 83b)를 구비할 수 있다. 상기 로봇(81a)은 상기 로딩/언로딩 시스템(79) 및 상기 스테이지 시스템(83) 사이의 웨이퍼 전송을 수행한다. 구체적으로, 상기 로딩 유니트들(75a, 75b) 상의 웨이퍼들은 상기 로봇(81a)에 의해 상기 입력 스테이지 유니트(83)로 전송되고 상기 입력 스테이지 유니트(83)에서 일시적으로 머무를 수 있다(stay). 상기 입력 스테이지 유니트(83) 내에 일시적으로 저장된(stocked) 웨이퍼들은 상기 노광후 베이크 시스템(85) 내의 상기 로봇(85c)에 의해 상기 노광 시스템(87) 내로 전송된다. 또한, 상기 로봇(85c)은 상기 노광후 베이크 유니트(85a)에 의해 경화된 포토레지스트막을 갖는 웨이퍼 또는 상기 쿨링 유니트(85b)에 의해 냉각된 포토레지스트막을 갖는 웨이퍼를 상기 출력 스테이지 유니트(83b)로 전송한다. 상기 출력 스테이지 유니트(83b)는 상기 노광후 베이크 시스템(85)으로부터 전송되는 웨이퍼들을 일시적으로 보관할 수 있다. 상기 출력 스테이지 유니트(83b)에 보관된 웨이퍼들은 상기 로봇(81a)에 의해 상기 언로딩 유니트들(77a, 77b)로 전송된다.
상기 현상 시스템(109)은 로딩/언로딩 시스템(95), 상기 로딩/언로딩 시스템(95)과 인라인 연결을 통하여 링크된 현상 트랙(developing track; 107)을 구비한다.
상기 로딩/언로딩 시스템(95)은 상기 하이브리드 노광 시스템(89)의 로딩/언로딩 시스템(79)과 동일한 구성(organization)을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 로딩/언로딩 시스템(95)은 도 2에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 로딩 유니트들(91a, 91b)과 아울러서 제1 및 제2 언로딩 유니트들(93a, 93b)을 구비할 수 있다. 이 경우에, 상기 하이브리드 노광 시스템(89)의 상기 언로딩 유니트들(77a, 77b) 상에 놓여진 웨이퍼들은 작업자 또는 웨이퍼 전송 유니트(90a)에 의해 상기 로딩 유니트들(91a, 91b)로 이동된다.
상기 현상 트랙(107)은 웨이퍼를 전송시키는 로봇(97a), 적어도 하나의 스핀 현상 유니트(spin developing unit; 105) 및 적어도 하나의 하드 베이킹 유니트(hard baking unit; 101)를 구비한다. 예를 들면, 상기 현상 트랙(107)은 상기 로봇(97a)과 아울러서 n개의 스핀 현상 유니트들(SD1, ... , SDn) 및 n개의 하드 베이킹 유니트들(HB1, ... , HBn)을 구비할 수 있다. 상기 스핀 현상 유니트들(SD1, ... , SDn)의 각각은 웨이퍼를 회전시키는 척 및 상기 회전하는 웨이퍼 상에 현상액(developer)을 공급하는 노즐을 구비한다. 또한, 상기 하드 베이킹 유니트들(HB1, ... , HBn)의 각각은 웨이퍼가 놓이는 플레이트 및 상기 플레이트를 가열시키는 히터를 구비한다.
이에 더하여, 상기 현상 트랙(107)은 적어도 하나의 쿨링 유니트(103), 예를 들면 n개의 쿨링 유니트들(C1, ... , Cn)을 더 포함할 수 있다. 상기 쿨링 유니트들(C1, ... , Cn)의 각각은 웨이퍼가 놓이는 플레이트를 구비한다. 상기 쿨링 유니 트들(C1, ... , Cn)의 상기 플레이트들은 상온을 유지하도록 제어될 수 있다.
또한, 상기 현상 트랙(107)은 적어도 하나의 에지 노광 유니트(edge exposure unit; 99), 예를 들면 n개의 에지 노광 유니트들(EE1, ... , EEn)를 더 구비할 수 있다. 상기 에지 노광 유니트들(EE1, ... , EEn)의 각각은 웨이퍼를 회전시키는 척 및 상기 회전하는 웨이퍼의 가장자리 상에 선택적으로 빛을 조사하는 광 가이드(optical guide)를 포함할 수 있다.
상기 스핀 현상 유니트들, 하드 베이킹 유니트들, 쿨링 유니트들, 및 에지 노광 유니트들은 서로 인라인 연결을 통하여 링크된다.
도 3은 도 2에 보여진 포토리쏘그라피 장비를 사용하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 사진공정들을 설명하기 위한 흐름도(flow chart)이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 사진공정들은 도 2에 보여진 코팅 시스템(71)을 사용하여 반도체기판, 즉 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트막을 형성하는 코팅 공정(coating process; 126), 상기 하이브리드 노광 시스템(89)을 사용하여 상기 포토레지스트막을 노광 및 경화시키는(baking) 하이브리드 노광 공정(hybrid exposing process; 138), 및 상기 현상 시스템(109)을 사용하여 상기 노광 및 경화된(exposed and baked) 포토레지스트막을 패터닝하는 현상 공정(developing process; 152)을 포함한다.
구체적으로, 상기 코팅 공정(126)은 상기 로딩 유니트들(51a, 51b)중 적어도 어느 하나 상에 위치하는 웨이퍼 카세트 내의 웨이퍼들을 상기 로봇(57a)을 사용하여 상기 코팅 트랙(69) 내로 순차적으로 로딩시키는 것을 포함한다(도 3의 단계 111). 예를 들면, 상기 로딩 유니트들(51a, 51b) 상의 웨이퍼들은 상기 로봇(57a)에 의해 상기 스핀 코팅 유니트(67)로 순차적으로 전송된다. 상기 스핀 코팅 유니트(67)는 상기 웨이퍼를 회전시키고 상기 회전하는 웨이퍼 상에 포토레지스트를 공급한다. 그 결과, 상기 포토레지스트는 상기 웨이퍼의 전면 상에 도포된다(도 3의 단계 117).
상기 스핀코팅 공정(117) 전에, 상기 로딩 유니트들(51a, 51b) 상의 웨이퍼들은 상기 로봇(57a)에 의해 상기 접착제 코팅 유니트(59)로 순차적으로 전송될 수 있다. 이 경우에, 상기 접착제 코팅 유니트(59)는 상기 웨이퍼의 전면 상에 HMDS와 같은 접착제를 공급하여 상기 스핀코팅 공정(117) 동안 제공되는 포토레지스트의 접착력(adhesive force)을 향상시킨다(도 3의 단계 113). 상기 HMDS 공정(113)이 완료된 웨이퍼는 상기 로봇(57a)에 의해 상기 쿨링 유니트(61)로 전송될 수 있다. 상기 쿨링 유니트(61)는 상기 HMDS로 도포된 웨이퍼를 냉각시킨다(도 3의 단계 115). 상기 HMDS 공정(113) 또는 상기 냉각 공정(115) 후에 상술한 스핀코팅 공정(117)이 진행될 수 있다.
상기 포토레지스트를 갖는 웨이퍼는 상기 로봇(57a)에 의해 상기 소프트 베이킹 유니트(63)로 전송된다. 상기 소프트 베이킹 유니트(63)는 상기 포토레지스트를 약 100℃ 내지 110℃의 온도에서 가열하여 상기 포토레지스트 내의 솔벤트를 제거한다(도 3의 단계 119). 그 결과, 상기 포토레지스트는 경화되어(hardened) 포토레지스트막을 형성한다. 상기 포토레지스트막을 갖는 웨이퍼는 상기 쿨링 유니트(61)를 사용하여 냉각될 수 있다(도 3의 단계 121).
상기 소프트 베이크 공정(119) 또는 상기 냉각공정(121)이 완료된 웨이퍼는 상기 로봇(57a)에 의해 상기 언로딩 유니트들(53a, 53b)중 어느 하나 상에 놓여진 웨이퍼 카세트 내로 전송된다(도 3의 단계 125). 즉, 상기 소프트 베이크 공정(119) 또는 상기 냉각공정(121)이 완료된 웨이퍼는 상기 코팅 트랙(69)으로부터 언로딩된다. 상기 언로딩 공정(125) 전에, 상기 소프트 베이크 공정(119) 또는 상기 냉각공정(121)이 완료된 웨이퍼는 상기 에지 노광 유니트(65)로 전송될 수 있다. 이 경우에, 상기 에지 노광 유니트(65)는 상기 포토레지스트막을 갖는 웨이퍼를 회전시키고 상기 회전하는 웨이퍼의 가장자리 상에 선택적으로 빛을 조사한다(도 3의 단계 125). 그 결과, 상기 포토레지스트막의 가장자리가 선택적으로 노광된다.
상기 로딩 공정(111), HMDS 공정(113), 냉각 공정들(115, 121), 스핀코팅 공정(117), 소프트 베이크 공정(119), 에지 노광 공정(123) 및 언로딩 공정(125)은 인라인 시스템을 사용하여 실시된다. 즉, 상기 로봇(57a)은 주어진 공정 순서 내에서(in a given process sequence) 상기 모든 유니트들이 항상 그들의 고유의 공정들을 수행하도록 웨이퍼들을 적절히 전송시킨다.
상기 코팅 공정(126)이 완료된 웨이퍼들은 작업자 또는 상기 전송 유니트(73a)에 의해 상기 하이브리드 노광 시스템(89), 즉 상기 로딩 유니트들(75a, 75b)로 전송되고(도 3의 단계 127a) 상기 하이브리드 노광 시스템(89)을 사용하여 노광 및 경화된다. 상기 전송 유니트(73a)는 독립형 방식으로 동작한다.
구체적으로, 상기 하이브리드 노광 공정(138)은 상기 로딩 유니트들(75a, 75b) 상의 웨이퍼들을 상기 로봇(85c)을 사용하여 상기 현상 시스템(87)으로 순차적으로 로딩시키는 것을 포함한다(도 3의 단계 129). 예를 들면, 상기 로딩 유니트들(75a, 75b) 상의 웨이퍼들은 상기 로봇(85c)에 의해 상기 사전정렬기(87a)로 순차적으로 전송된다. 상기 사전정렬기(87a) 내로 로딩된 웨이퍼 상의 포토레지스트막은 상기 웨이퍼 스테이지(87b) 및 노광 유니트(87c)를 통하여 노광된다(도 3의 단계 131). 상기 노광된 포토레지스트막을 갖는 웨이퍼는 상기 로봇(85c)에 의해 어떠한 시간지연 없이 곧바로 상기 노광후 베이크 유니트(85a)로 전송된다. 상기 노광후 베이크 유니트(85a)는 상기 노광된 포토레지스트막을 약 100℃ 내지 110℃의 온도에서 가열한다(도 3의 단계 133).
상기 노광후 베이크 공정(133)은 상기 포토레지스트막의 노광영역(exposed region) 내의 산(acid)을 균일하게 확산시키어 상기 노광 영역 및 이에 인접한 비노광 영역(non-exposed region) 사이의 경계 프로파일(interface profile)을 향상시킨다. 또한, 상기 노광후 베이크 공정(133)을 실시하면, 일정시간이 경과할지라도 상기 노광된 포토레지스트막의 표면에 후속의 현상공정을 방해하는 오염물질층이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 상기 오염물질층은 대기중의 암모니아 가스 및 상기 노광영역의 반응에 기인하여 생성될 수 있다. 따라서, 상기 노광후 베이크 공정(133)은 상기 노광 공정(131) 후에 즉시 실시되는 것이 바람직하다.
상기 노광후 베이크 공정(133) 후에, 상기 웨이퍼는 상기 쿨링 유니트(85b)를 사용하여 냉각될 수 있다(도 3의 단계 135). 상기 냉각된 웨이퍼는 상기 로봇(85c)에 의해 상기 언로딩 유니트들(77a, 77b) 상의 웨이퍼 카세트 내로 전송된다(도 3의 단계 137). 즉, 상기 노광후 베이크 공정(133) 또는 상기 냉각공정(135)이 완료된 웨이퍼는 상기 노광후 베이크 시스템(85)으로부터 언로딩된다.
한편, 상기 하이브리드 노광 시스템(89)이 도 2에서 보여진 상기 로봇(81a) 및 스테이지 시스템(83)을 더 포함하는 경우에, 상기 로딩 유니트들(75a, 75b) 상의 웨이퍼들은 상기 로봇(81a), 스테이지 시스템(83) 및 로봇(85c)을 통하여 상기 노광 시스템(87) 내로 로딩된다. 또한, 상기 노광후 베이크 공정(133)이 완료된 웨이퍼는 상기 로봇(85c), 스테이지 시스템(83) 및 로봇(81a)을 통하여 상기 언로딩 유니트들(77a, 77b)로 언로딩된다.
상기 하이브리드 노광 공정(138)이 완료된 웨이퍼들은 작업자 또는 상기 전송 유니트(90a)에 의해 상기 현상 시스템(109), 즉 상기 로딩 유니트들(91a, 91b)로 전송된다(도 3의 단계 139a). 상기 현상 시스템(109)은 상기 노광후 베이크 공정(133)이 완료된 웨이퍼 상의 포토레지스트막을 패터닝하기 위한 현상 공정(152)을 실시한다. 상기 전송 유니트(90a)는 독립형 방식으로 동작한다.
구체적으로, 상기 현상 공정(152)은 상기 로딩 유니트들(91a, 91b) 상의 웨이퍼들을 상기 로봇(97a)을 사용하여 상기 현상 트랙(107) 내로 순차적으로 로딩시키는 것을 포함한다(도 3의 단계 141). 예를 들면, 상기 로딩 유니트들(91a, 91b) 상의 웨이퍼들은 상기 로봇(97a)에 의해 상기 스핀 현상 유니트(105)로 순차적으로 전송된다. 상기 스핀 현상 유니트(105)는 상기 웨이퍼를 회전시키고 상기 회전하는 웨이퍼 상에 현상액(developer)를 공급한다. 그 결과, 상기 포토레지스트막의 소정영역들(예를 들면, 상기 노광 영역들)이 제거되어 포토레지스트 패턴들을 형성한다(도 3의 단계 145).
한편, 상기 코팅 공정(126)에서 상기 에지 노광 공정(123)이 생략된 경우에, 상기 스핀현상 공정(145) 전에 상기 로딩 유니트들(91a, 91b) 상의 웨이퍼들은 상기 에지 노광 유니트(99)로 순차적으로 전송될 수 있다. 이 경우에, 상기 에지 노광 유니트(99)는 상기 에지 노광 공정(123)과 동일한 공정을 수행한다(도 3의 단계 143).
상기 현상된 포토레지스트막을 갖는 웨이퍼는 상기 로봇(97a)에 의해 상기 하드 베이킹 유니트(101)로 전송된다. 상기 하드 베이킹 유니트(101)는 상기 현상된 포토레지스트막, 즉 상기 포토레지스트 패턴들을 가열하여 후속의 식각 공정 또는 이온주입 공정에 견딜 수 있는 경화된 포토레지스트 패턴들(hardened photoresist patterns)을 형성한다(도 3의 단계 147). 상기 경화된 포토레지스트 패턴들을 갖는 웨이퍼는 상기 쿨링 유니트(103)를 사용하여 냉각될 수 있다(도 3의 단계 149).
상기 하드 베이크 공정(147) 또는 상기 냉각 공정(149)이 완료된 웨이퍼는 상기 로봇(97a)에 의해 상기 언로딩 유니트들(93a, 93b)중 어느 하나 상에 놓여진 웨이퍼 카세트 내로 전송된다(도 3의 단계 151). 즉, 상기 하드 베이크 공정(147) 또는 상기 냉각 공정(149)이 완료된 웨이퍼는 상기 현상 트랙(107)으로부터 언로딩된다.
상기 로딩 공정(141), 에지 노광 공정(143), 스핀현상 공정(145), 하드 베이크 공정(147), 냉각공정(149) 및 언로딩 공정(151)은 인라인 시스템을 사용하여 실시된다. 즉, 상기 로봇(97a)은 주어진 공정 순서 내에서(in a given process sequence) 상기 모든 유니트들이 항상 그들의 고유의 공정들을 수행하도록 웨이퍼들을 적절히 전송시킨다.
상기 실시예들에 따른 사진공정들은 서로 독립형 방식으로 운영되는 코팅 시스템, 하이브리드 노광 시스템 및 현상 시스템을 사용하여 진행된다. 이에 따라, 상기 코팅 시스템이 오동작하는 경우에, 다른 코팅 시스템을 사용하여 상기 하이브리드 노광 시스템에 포토레지스트막을 갖는 웨이퍼들을 지속적으로 공급할 수 있다. 즉, 상기 노광 시스템의 가동률이 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 하이브리드 노광 시스템이 노광 시스템과 아울러서 상기 노광 시스템의 외부에 설치된 노광후 베이크 시스템을 구비하므로, 상기 노광 시스템 내의 렌즈의 오염 없이 현상 불량(development fail)을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 포토리쏘그라피 장비를 도시한 개략도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 포토리쏘그라피 장비는 적어도 하나의 코팅 시스템(coating system; 71a), 상기 코팅 시스템(71a)과 독립형 방식(stand-alone manner)으로 동작하는 하이브리드 노광/현상 시스템(hybrid exposing/developing system; 185)을 구비한다. 상기 코팅 시스템(71a)은 도 2에 도시된 코팅 시스템(71)과 동일한 구성(organization)을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 코팅 시스템(71a)에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 하이브리드 노광/현상 시스템(185)은 서로 인라인 연결을 통하여 링크된 로딩/언로딩 시스템(165), 현상 트랙(183), 노광후 베이크 시스템(171) 및 노광 시스템(173)을 구비한다. 상기 코팅 시스템(71a)의 언로딩 유니트들(53a, 53b) 상의 웨이퍼들은 작업자 또는 전송 유니트(73b)에 의해 상기 로딩/언로딩 시스템(165)으로 전송된다. 상기 로딩/언로딩 시스템(165)은 상기 코팅 시스템(71a)의 로딩/언로딩 시스템(55)과 동일한 구성을 가질 수 있다. 즉, 상기 로딩/언로딩 시스템(165)은 제1 및 제2 로딩 유니트들(161a, 161b)과 아울러서 제1 및 제2 언로딩 유니트들(163a, 163b)을 구비할 수 있다.
상기 현상 트랙(183) 역시 도 2에 보여진 현상 트랙(107)과 동일한 구성을 가질 수 있다. 즉, 상기 현상 트랙(183)은 웨이퍼 전송 로봇(167a), 적어도 하나의 에지노광 유니트(175), 적어도 하나의 하드 베이킹 유니트(177), 적어도 하나의 쿨링 유니트(179) 및 적어도 하나의 스핀 현상 유니트(181)를 구비할 수 있다. 이에 더하여, 상기 노광후 베이크 시스템(171) 역시 도 2에 도시된 노광후 베이크 시스템(85)과 동일한 구성을 가질 수 있다. 즉, 상기 노광후 베이크 시스템(171)은 노광후 베이크 유니트(171a), 로봇(171c) 및 쿨링 유니트(171b)을 구비할 수 있다. 더 나아가서, 상기 노광 시스템(173) 역시 도 2에 도시된 노광 시스템(87)과 동일한 구성을 가질 수 있다. 즉, 상기 노광 시스템(173)은 사전정렬기(173a), 웨이퍼 스테이지(173b) 및 노광 유니트(173c)을 구비할 수 있다.
한편, 상기 하이브리드 노광/현상 시스템(185)는 상기 현상 트랙(183) 및 상 기 노광후 베이크 시스템(171)과 인라인 연결을 통하여 링크된 스테이지 시스템(169)을 더 구비할 수 있다. 상기 스테이지 시스템(169) 역시 도 2에 도시된 스테이지 시스템(83)과 동일한 구성을 가질 수 있다. 즉, 상기 스테이지 시스템(169)은 입력 스테이지 유니트(169a) 및 출력 스테이지 유니트(169b)를 구비할 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 포토리쏘그라피 장비를 사용하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 사진공정들을 설명하기 위한 흐름도(flow chart)이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예들에 따른 사진공정들은 도 4에 보여진 코팅 시스템(71a)을 사용하여 반도체기판, 즉 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트막을 형성하는 코팅 공정(coating process; 126a) 및 상기 하이브리드 노광/현상 시스템(185)을 사용하여 상기 포토레지스트막을 패터닝하는 하이브리드 노광/현상 공정(208)을 포함한다. 상기 코팅 공정(126a)은 도 3을 참조하여 설명된 코팅 공정(126)과 동일하다. 따라서, 상기 코팅 공정(126a)에 대한 설명은 생략하기로 한다. 상기 코팅 공정(126a)이 완료된 웨이퍼들은 작업자 또는 상기 전송 유니트(73b)에 의해 상기 하이브리드 노광/현상 시스템(185)의 로딩 유니트들(161a, 161b)로 전송된다(도 5의 단계 127b).
상기 하이브리드 노광/현상 공정(208)은 상기 로딩 유니트들(161a, 161b) 상의 웨이퍼들을 상기 로봇(171c)을 통하여 상기 현상 시스템(173)으로 로딩시키는 것을 포함한다(도 5의 단계 191). 상기 하이브리드 노광/현상 시스템(185)이 상기 스테이지 시스템(169)을 구비하는 경우에, 상기 로딩 공정(191)은 상기 로봇(167a), 상기 입력 스테이지 유니트(169a) 및 상기 로봇(171c)을 통하여 실시된다. 상기 현상 시스템(173)은 상기 코팅 공정(126a)에 의해 형성된 포토레지스트막을 노광시킨다(도 5의 단계 193). 상기 노광 공정(193)은 도 3을 참조하여 설명된 노광 공정(131)과 동일한 방법을 사용하여 실시된다. 상기 노광된 포토레지스트막을 갖는 웨이퍼는 상기 노광후 베이크 시스템(171)을 통하여 가열 및 냉각될 수 있다(도 5의 단계 195 및 197). 상기 노광후 베이크 공정(195) 및 냉각 공정(197)은 각각 도 3을 참조하여 설명된 노광후 베이크 공정(133) 및 냉각 공정(135)와 동일한 방법을 사용하여 진행될 수 있다.
상기 노광후 베이크 공정(195) 또는 상기 냉각 공정(197) 후에, 상기 웨이퍼는 상기 로봇(171a), 출력 스테이지 유니트(169b) 및 로봇(167a)을 통하여 상기 스핀 현상 유니트(181)로 전송된다. 상기 스핀 현상 유니트(181)는 상기 노광후 베이크 공정(195)에 의해 경화된 포토레지스트막을 현상액을 사용하여 패터닝한다(도 5의 단계 201). 상기 스핀현상 공정(201)은 도 3을 참조하여 설명된 스핀현상 공정(145)과 동일한 방법을 사용하여 실시된다.
한편, 상기 코팅 공정(126a)에서 상기 에지 노광 공정(123)이 생략된 경우에, 상기 스핀현상 공정(201) 전에 상기 에지 노광 유니트(175)를 사용하여 상기 노광후 베이크 공정(195)에 의해 경화된 포토레지스트막의 가장자리를 선택적으로 노광시킬 수 있다(도 5의 단계 199).
상기 패터닝된 포토레지스트막(즉, 포토레지스트 패턴들)을 갖는 웨이퍼는 상기 로봇(167a)에 의해 상기 하드 베이크 유니트(177)로 전송된다. 상기 하드 베 이크 유니트(177)는 상기 포토레지스트 패턴들을 가열하여 경화시킨다(도 5의 단계 203). 상기 경화된 포토레지스트 패턴들을 갖는 웨이퍼는 상기 쿨링 유니트(179)를 사용하여 냉각될 수 있다(도 5의 단계 205).
상기 하드 베이크 공정(203) 또는 상기 냉각 공정(205)이 완료된 웨이퍼는 상기 로봇(167a)에 의해 상기 언로딩 유니트들(163a, 163b)중 어느 하나 상에 놓여진 웨이퍼 카세트 내로 전송된다(도 5의 단계 207). 즉, 상기 하드 베이크 공정(203) 또는 상기 냉각 공정(205)이 완료된 웨이퍼는 상기 현상 트랙(183)으로부터 언로딩된다.
상기 다른 실시예들에 따른 사진공정들은 서로 인라인 연결을 통하여 링크된 노광 시스템, 노광후 베이크 시스템 및 현상 시스템에 의해 실시된다. 따라서, 상기 노광 공정으로부터 현상 공정까지 걸리는 시간이 모든 웨이퍼들에 대하여 일정할 수 있다. 이에 따라, 상기 현상 공정에 의해 형성되는 포토레지스트 패턴들이 균일한 프로파일을 보일 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 포토리쏘그라피 장비를 도시한 개략도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 포토리쏘그라피 장비는 하이브리드 코팅/노광 시스템(hybrid coating/exposing system; 237) 및 상기 하이브리드 코팅/노광 시스템(237)과 독립형 방식(stand-alone manner)으로 동작하는 적어도 하나의 현상 시스템(developing system; 109a)을 구비한다. 상기 현상 시스템(109a)은 도 2에 도시된 현상 시스템(109)과 동일한 구성(organization)을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 현상 시스템(109a)에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 하이브리드 코팅/노광 시스템(237)은 서로 인라인 연결을 통하여 링크된 로딩/언로딩 시스템(215), 코팅 트랙(229), 노광후 베이크 시스템(233) 및 노광 시스템(235)을 구비한다. 상기 로딩/언로딩 시스템(215)은 도 2에 보여진 상기 코팅 시스템(71)의 로딩/언로딩 시스템(55)과 동일한 구성을 가질 수 있다. 즉, 상기 로딩/언로딩 시스템(215)은 제1 및 제2 로딩 유니트들(211a, 211b)과 아울러서 제1 및 제2 언로딩 유니트들(213a, 213b)을 구비할 수 있다.
상기 코팅 트랙(229) 역시 도 2에 보여진 코팅 트랙(69)과 동일한 구성을 가질 수 있다. 즉, 상기 코팅 트랙(229)은 웨이퍼 전송 로봇(217a), 적어도 하나의 접착제 코팅 유니트(219), 적어도 하나의 쿨링 유니트(221), 적어도 하나의 소프트 베이킹 유니트(223), 적어도 하나의 에지 노광 유니트(225) 및 적어도 하나의 스핀 코팅 유니트(227)를 구비할 수 있다. 이에 더하여, 상기 노광후 베이크 시스템(233) 역시 도 2에 도시된 노광후 베이크 시스템(85)과 동일한 구성을 가질 수 있다. 즉, 상기 노광후 베이크 시스템(233)은 노광후 베이크 유니트(233a), 로봇(233c) 및 쿨링 유니트(233b)을 구비할 수 있다. 더 나아가서, 상기 노광 시스템(235) 역시 도 2에 도시된 노광 시스템(87)과 동일한 구성을 가질 수 있다. 즉, 상기 노광 시스템(235)은 사전정렬기(235a), 웨이퍼 스테이지(235b) 및 노광 유니트(235c)을 구비할 수 있다.
한편, 상기 하이브리드 코팅/노광 시스템(237)은 상기 코팅 트랙(229) 및 상 기 노광후 베이크 시스템(233)과 인라인 연결을 통하여 링크된 스테이지 시스템(231)을 더 구비할 수 있다. 상기 스테이지 시스템(231) 역시 도 2에 도시된 스테이지 시스템(83)과 동일한 구성을 가질 수 있다. 즉, 상기 스테이지 시스템(231)은 입력 스테이지 유니트(231a) 및 출력 스테이지 유니트(231b)를 구비할 수 있다.
상기 하이브리드 코팅/노광 시스템(237)의 언로딩 유니트들(213a, 213b) 상의 웨이퍼들은 작업자 또는 전송 유니트(90b)에 의해 상기 현상 시스템(109a)의 로딩 유니트들(91a, 91b)중 어느 하나로 전송된다.
도 7은 도 6에 도시된 포토리쏘그라피 장비를 사용하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 사진공정들을 설명하기 위한 흐름도(flow chart)이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 사진공정들은 도 6에 보여진 하이브리드 코팅/노광 시스템(237)을 사용하여 반도체기판, 즉 반도체 웨이퍼 상에 포토레지스트막을 형성 및 노광시키는 하이브리드 코팅/노광 공정(263) 및 상기 현상 시스템(109a)을 사용하여 상기 노광된 포토레지스트막을 패터닝하는 현상 공정(152a)을 포함한다. 상기 현상 공정(152a)은 도 3을 참조하여 설명된 현상 공정(152)과 동일한 방법을 사용하여 실시된다. 따라서, 본 실시예들에서, 상기 현상 공정(152a)에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 하이브리드 코팅/노광 공정(263)은 상기 로딩 유니트들(211a, 211b)중 적어도 어느 하나 상에 위치하는 웨이퍼 카세트 내의 웨이퍼들을 상기 로봇(217a)을 사용하여 상기 코팅 트랙(229) 내로 순차적으로 로딩시키는 것을 포함한다(도 7 의 단계 241). 예를 들면, 상기 로딩 유니트들(211a, 211b) 상의 웨이퍼들은 상기 로봇(217a)에 의해 상기 스핀 코팅 유니트(227)로 순차적으로 전송된다.
상기 코팅 트랙(229) 내로 로딩된 상기 웨이퍼들 상에 HMDS 공정(243), 냉각 공정(245), 스핀코팅 공정(247), 소프트 베이크 공정(249), 냉각 공정(251) 및 에지 노광 공정(253)을 사용하여 포토레지스트막을 형성한다. 상기 HMDS 공정(243), 냉각 공정(245), 스핀코팅 공정(247), 소프트 베이크 공정(249), 냉각 공정(251) 및 에지 노광 공정(253)은 각각 도 3을 참조하여 설명된 HMDS 공정(113), 냉각 공정(115), 스핀코팅 공정(117), 소프트 베이크 공정(119), 냉각 공정(121) 및 에지 노광 공정(123)과 동일한 방법들을 사용하여 실시된다.
상기 포토레지스트막을 갖는 웨이퍼들은 상기 로봇(217a)에 의해 상기 입력 스테이지 유니트(231a) 내로 전송되고, 상기 입력 스테이지 유니트(231a) 내의 웨이퍼들은 상기 로봇(233c)에 의해 상기 노광 시스템(235) 내로 로딩된다. 상기 노광 시스템(235)은 소정의 포토 마스크를 사용하여 상기 포토레지스트막을 노광시킨다(도 7의 단계 255). 상기 노광 공정(255)은 도 3을 참조하여 설명된 노광 공정(131)과 동일한 방법을 사용하여 실시된다. 상기 노광된 포토레지스트막은 상기 노광후 베이크 시스템(233)에 의해 가열 및 냉각된다(도 7의 단계 257 및 259). 상기 노광후 베이크 공정(257) 및 냉각 공정(259)은 각각 도 3을 참조하여 설명된 노광후 베이크 공정(133) 및 냉각 공정(135)과 동일한 방법들을 사용하여 실시된다.
상기 노광후 베이크 공정(257) 또는 상기 냉각 공정(259) 후에, 상기 웨이퍼 는 상기 로봇(233c), 출력 스테이지 유니트(231b) 및 로봇(217a)을 통하여 상기 언로딩 유니트들(213a, 213b) 상의 웨이퍼 카세트들 내로 전송된다(도 7의 단계 261). 상기 언로딩 유니트들(213a, 213b) 상의 웨이퍼들은 작업자 또는 상기 전송 유니트(73b)에 의해 상기 현상 시스템(109a)의 로딩 유니트들(91a, 91b)로 전송된다(도 7의 단계 139b).
상기 실시예들에 따른 사진공정들은 인라인 연결을 통하여 서로 링크된 코팅 시스템, 노광 시스템 및 노광후 베이크 시스템에 의해 실시된다. 따라서, 본 실시예들에 따른 사진공정은 독립형 방식으로 동작하는 복수개의 코팅 시스템들에 기인하는 공정 편차들(process variations), 예를 들면 포토레지스트막의 두께 편차(thickness variation)를 현저히 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 노광 시스템의 렌즈의 오염 없이 반도체소자의 생산성을 향상시킬 수 있다. 특히, 독립형 방식으로 동작하는 코팅 시스템 또는 현상 시스템이 오동작할지라도, 노광 시스템의 가동률이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

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  27. 포토레지스트 패턴을 형성하는 사진공정에 있어서, 상기 사진공정은
    반도체기판 상에 코팅 시스템을 사용하여 포토레지스트막을 형성하고,
    상기 포토레지스트막을 하이브리드 노광 시스템의 노광 시스템을 사용하여 상기 포토레지스트막을 노광시키고,
    상기 노광된 포토레지스트막을 상기 하이브리드 노광 시스템의 노광후 베이크 시스템을 사용하여 경화시키는 노광후 베이크 공정(PEB process)을 실시하되, 상기 노광후 베이크 시스템은 상기 노광 시스템과 인라인 연결을 통하여 링크되고,
    상기 노광후 베이크 공정을 통하여 경화된 상기 포토레지스트막을 상기 코팅 시스템과 독립형 방식으로 동작하는 현상 시스템을 사용하여 패터닝하는 것을 포함하되, 상기 하이브리드 노광 시스템은 상기 코팅 시스템 및 상기 현상 시스템중 적어도 어느 하나와 독립형 방식으로 동작하는 사진공정.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 노광후 베이크 공정은 상기 노광후 베이크 시스템의 노광후 베이크 유니트를 사용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 사진공정.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 노광후 베이크 공정을 통하여 경화된 상기 포토레지스트막을 상기 노광후 베이크 시스템 내에 설치된 냉각 유니트를 사용하여 냉각시키는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사진공정.
  30. 코팅 시스템을 사용하여 반도체기판 상에 포토레지스트막을 형성하고,
    상기 코팅 시스템과 독립형 방식으로 동작하는 하이브리드 노광 시스템의 노광 시스템을 사용하여 상기 포토레지스트막을 노광시키고,
    상기 하이브리드 노광 시스템의 노광후 베이크 시스템을 사용하여 상기 노광된 포토레지스트막을 경화시키는 노광후 베이크 공정을 실시하되, 상기 노광후 베이크 시스템은 상기 노광 시스템과 인라인 연결을 통하여 링크되고,
    상기 코팅 시스템 및 상기 하이브리드 노광 시스템과 독립형 방식으로 동작하는 현상 시스템을 사용하여 상기 노광후 베이크된 포토레지스트막을 패터닝하는 것을 포함하는 사진공정.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 노광후 베이크 공정은 상기 노광후 베이크 시스템의 노광후 베이크 유니트를 사용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 사진공정.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 노광후 베이크 공정을 통하여 경화된 상기 포토레지스트막을 상기 노광후 베이크 시스템 내에 설치된 냉각 유니트를 사용하여 냉각시키는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사진공정.
  33. 코팅 시스템을 사용하여 반도체기판 상에 포토레지스트막을 형성하고,
    상기 코팅 시스템과 독립형 방식으로 동작하는 하이브리드 노광 시스템의 노광 시스템을 사용하여 상기 포토레지스트막을 노광시키고,
    상기 하이브리드 노광 시스템의 노광후 베이크 시스템을 사용하여 상기 노광된 포토레지스트막을 경화시키는 노광후 베이크 공정을 실시하되, 상기 노광후 베이크 시스템은 상기 노광 시스템과 인라인 연결을 통하여 링크되고,
    상기 하이브리드 노광 시스템과 인라인 연결을 통하여 링크되고 상기 코팅 시스템과 독립형 방식으로 동작하는 현상 시스템을 사용하여 상기 노광후 베이크된 포토레지스트막을 패터닝하는 것을 포함하는 사진공정.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 노광후 베이크 공정은 상기 노광후 베이크 시스템의 노광후 베이크 유니트를 사용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 사진공정.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 노광후 베이크 공정을 통하여 경화된 상기 포토레지스트막을 상기 노광후 베이크 시스템 내에 설치된 냉각 유니트를 사용하여 냉각시키는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사진공정.
  36. 코팅 시스템을 사용하여 반도체기판 상에 포토레지스트막을 형성하고,
    상기 코팅 시스템과 인라인 연결을 통하여 링크된 하이브리드 노광 시스템의 노광 시스템을 사용하여 상기 포토레지스트막을 노광시키고,
    상기 하이브리드 노광 시스템의 노광후 베이크 시스템을 사용하여 상기 노광된 포토레지스트막을 경화시키는 노광후 베이크 공정을 실시하되, 상기 노광후 베이크 시스템은 상기 노광 시스템과 인라인 연결을 통하여 링크되고,
    상기 코팅 시스템 및 상기 하이브리드 노광 시스템과 독립형 방식으로 동작하는 현상 시스템을 사용하여 상기 노광후 베이크된 포토레지스트막을 패터닝하는 것을 포함하는 사진공정.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 노광후 베이크 공정은 상기 노광후 베이크 시스템의 노광후 베이크 유니트를 사용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 사진공정.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 노광후 베이크 공정을 통하여 경화된 상기 포토레지스트막을 상기 노광 후 베이크 시스템 내에 설치된 냉각 유니트를 사용하여 냉각시키는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사진공정.
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