KR100928505B1 - 반도체 소자 제작 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

반도체 소자 제작 방법 및 장치가 개시된다. 이 방법은, 상부에 프레임을 장착하며, 패턴을 갖는 레티클을 마련하는 단계와, 프레임과 레티클 사이의 빈 공간에 투명 물질인 아크릴을 형성하는 단계와, 프레임상에 레티클 표면과 일정한 거리로 이격되도록 보호막을 마련하는 단계와, 상부에 감광막을 갖는 반도체 웨이퍼를 마련하는 단계와, 빛을 레티클, 아크릴 및 보호막에 통과시켜, 패턴에 따라 감광막을 노광하는 단계 및 반도체 웨이퍼를 패턴에 따라 처리하여 반도체 소자를 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다. 그러므로, 레티클과 펠리컬 사이의 빈 공간에 고순도의 투명 물질인 아크릴을 채워 레티클에서 빛이 회절되는 각도를 줄일 수 있어, 실제로 반도체 웨이퍼 상에서 해상도가 향상되도록 할 수 있는 효과를 갖는다.
레티클, 펠리컬, 빛, 반도체 소자, 웨이퍼, 아크릴

Description

반도체 소자 제작 방법 및 장치{Method and apparatus for making semiconductor device}
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로서, 특히, 레티클(reticle)과 펠리컬(pellicle)을 사용하는 반도체 소자 제작 방법 및 장치에 관한 것이다.
광학 마이크로 리소그라피계(microlithography system)는 반도체 소자의 제조에 사용된다. 광학 마이크로 리소그라피계는 광원계(미도시), 패턴과 프레임을 갖는 레티클계(미도시) 및 반도체 웨이퍼(미도시)로 구성된다. 일반적으로, 레티클과 프레임 사이의 빈 공간을 통해 빛이 진행하는 동안 회절된다. 그러므로, 반도체 웨이퍼 상에 마련되는 감광막에 노광되는 패턴의 해상도가 저하되는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 레티클과 프레임간의 빈 공간을 고순도의 투명 물질로 채워 레티클에서 빛이 회절되는 각도를 줄일 수 있는 반도체 소자 제작 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 반도체 소자 제작 방법은, 상부에 프레임을 장착하며, 패턴을 갖는 레티클을 마련하는 단계와, 상기 프레임과 상기 레티클 사이의 빈 공간에 투명 물질인 아크릴을 형성하는 단계와, 상기 프레임상에 상기 레티클 표면과 일정한 거리로 이격되도록 보호막을 마련하는 단계와, 상부에 감광막을 갖는 반도체 웨이퍼를 마련하는 단계와, 빛을 상기 레티클, 상기 아크릴 및 상기 보호막에 통과시켜, 상기 패턴에 따라 상기 감광막을 노광하는 단계 및 상기 반도체 웨이퍼를 상기 패턴에 따라 처리하여 반도체 소자를 형성하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
또는, 본 발명에 의한 반도체 소자의 제작 방법은, 상부에 프레임을 장착하며, 패턴을 갖는 레티클을 마련하는 단계와, 상기 프레임과 상기 레티클 사이의 빈 공간에 투명 물질인 아크릴을 형성하는 단계와, 상부에 감광막을 갖는 반도체 웨이퍼를 마련하는 단계와, 빛을 상기 레티클과 상기 아크릴에 통과시켜, 상기 패턴에 따라 상기 감광막을 노광하는 단계 및 상기 반도체 웨이퍼를 상기 패턴에 따라 처리하여 반도체 소자를 형성하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
또는, 본 발명에 의한 반도체 소자의 제작 장치는, 패턴을 갖는 레티클과, 상기 레티클의 상부에 장착된 프레임과, 상기 프레임과 상기 레티클 사이의 빈 공간에 형성된 투명 물질인 아크릴과, 상기 프레임상에 상기 레티클 표면과 일정한 거리로 이격되어 형성된 보호막 및 상부에 감광막을 갖는 반도체 웨이퍼로 구성되고, 빛이 상기 레티클, 상기 아크릴 및 상기 보호막을 통과하여 상기 패턴에 따라 상기 감광막이 노광되고, 상기 반도체 웨이퍼를 상기 패턴에 따라 처리하여 반도체 소자가 형성되는 것이 바람직하다.
또는, 본 발명에 의한 반도체 소자 제작 장치는, 패턴을 갖는 레티클과, 상기 레티클의 상부에 장착된 프레임과, 상기 프레임과 상기 레티클 사이의 빈 공간에 형성된 투명 물질인 아크릴 및 상부에 감광막을 갖는 반도체 웨이퍼로 구성되고, 빛이 상기 레티클과 상기 아크릴을 통과하여 상기 패턴에 따라 상기 감광막이 노광되고, 상기 반도체 웨이퍼를 상기 패턴에 따라 처리하여 반도체 소자가 형성되는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 반도체 소자 제작 방법 및 장치는 레티클과 펠리컬 사이의 빈 공간에 고순도의 투명 물질인 아크릴을 채워 레티클에서 빛이 회절되는 각도를 줄일 수 있어, 실제로 반도체 웨이퍼 상에서 해상도가 향상되도록 할 수 있는 효과를 갖는다. 즉, 불가피하게 발생하는 빛의 회절 정도를 빛이 진행하는 시작점인 레티클에서부터 개선할 수 있어, 해상도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
이하, 본 발명에 의한 반도체 소자 제작 장치의 실시예들 각각을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자 제작 장치의 외관을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 반도체 소자 제작 장치는 광원계(10), 레티클(reticle)계(20A), 노광계(exposure system)(30), 감광막(42) 및 반도체 웨이퍼(40)로 구성된다.
도 1을 참조하면, 광원계(10)는 빛을 내는 발광원으로서, 플루오르 엑시머(fluorine excimer) 레이져를 포함할 수 있다. 레티클계(20A)는 레티클(22), 레티클(22)의 상부 표면에 장착된 프레임(28), 투명 물질(24A) 및 보호막(26)으로 구성된다. 여기서, 레티클(22)은 패턴(22B)과 바디(22A)를 가지며 포토 마스크 또는 마스크를 의미할 수 있다. 석영(quartz)으로 바디(22A)를 구현할 수 있으며, 크롬 혹은 MoSiN을 이용하여 원하는 모양의 패턴(22B)을 구현할 수 있다. 투명 물질(24A)은 고순도의 투명 아크릴이 될 수 있다. 아크릴(24A)은 프레임(28A)과 레티클(22) 사이의 빈 공간에 형성되어 있다. 여기서, 아크릴(24A)은 플라스틱의 일종으로 대표적인 것은 아세톤, 시안산, 메틸 알코올을 원료로 하여 만든다. 아크릴(24A)은 비중 1.18의 메타크릴산메틸에스테르(메타크릴산메틸)의 중합체이다. 아크릴(24A)은 무색 투명하며, 빛 특히 자외선이 보통 유리보다도 잘 투과하며, 1.49의 굴절율을 갖는다. 또한, 아크릴(24A)은 옥외에 노출시켜도 변색하지 않고, 내약품성도 좋으며, 전기 절연성과 내수성이 모두 양호한 물질이다. 그리고, 아크릴 물질을 150 ℃ 이상에서 압축 성형할 수 있다. 또한, 형(또는, 틀)에 넣어 주형 성형하여 투명판(24A)을 만들 수도 있다. 이러한 아크릴을 화합물 형태로 가열하여 레티클(22)과 프레임(28) 사이의 빈 공간에 채워 넣으면 용융점이 낮아서 패턴을 손상시키는 정도가 다른 물질보다 작다. 아크릴(24A)은 유기(有機) 유리라고 할 정도로 투명도가 매우 좋고 가공이 쉽다.
보호막(26)은 프레임(28)상에 안착되어 레티클(22) 표면과 일정한 거리로 이격되어 형성되어, 보호막(26)상에 작은 먼지가 초점으로부터 벗어나게 되고 레티클(22)상의 마스터 패턴을 왜곡시키지 않을 수 있다. 보호막(26)은 레티클(22)을 보호하는 역할을 하며 얇은 프리 스탠딩(free-standing) 필름인 펠리컬 필름일 수 있으며, 광원계(10)로부터의 거의 모든 빛을 투과시킬 수 있다. 즉, 일반적으로 반도체 처리에 수반되는 매우 작은 피쳐 크기(feature size) 때문에, 먼지 같은 작은 오염원에 의해서도 반도체 소자의 오동작을 일으킬 수 있는 왜곡된 패턴을 초래할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 보호막(26)은 레티클(22)상의 프레임(28)에 안착된다.
보호막(26)과 반도체 웨이퍼(40) 사이에 빛이 진행하는 경로에 노광계(30)가 더 마련될 수 있다.
포토레지스트(photoresist)같은 감광막(또는, 감광 물질)(42)은 반도체 웨이퍼(40)의 상부에 마련된다. 이 때, 광원계(10)로부터 발하여진 빛은 레티클(22), 아크릴(24A), 보호막(26) 및 노광계(30)를 통과하여 패턴(22B)에 따라 감광막(42) 이 노광되고, 반도체 웨이퍼(40)를 노광된 패턴(44)에 따라 처리하여 반도체 소자가 형성된다. 레티클(22)상의 패턴(22B)은 반도체 웨이퍼(40) 상의 패턴(44)보다 몇 배는 더 클 수 있다. 다른 패턴들을 갖는 많은 레티클(22)들이 하나의 반도체 웨이퍼(40)를 처리하기 위해 정해진 순서로 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 반도체 소자 제작 장치의 외관을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 반도체 소자 제작 장치가 보호막(26)을 갖고 도 2에 도시된 반도체 소자 제작 장치는 보호막(26)을 갖지 않는다. 왜냐하면, 아크릴(24B)이 보호막의 역할을 할 수 있기 때문이다. 즉, 도 2에 도시된 아크릴(24B)은 도 1에 도시된 펠리컬(26)의 역할도 수행한다. 레티클계(20B)는 레티클(22)과 아크릴(24B)로 구성된다. 따라서, 광원계(10)로부터 발하여진 빛은 레티클(22)과 아크릴(24B)을 통과하여 패턴(22B)에 따라 감광막(42)이 노광되고, 반도체 웨이퍼(40)를 노광된 패턴(44)에 따라 처리하여 반도체 소자가 형성된다. 도 2에 도시된 아크릴(24B)의 두께는 도 1에 도시된 아크릴(24A)의 두께보다 두꺼울 수 있다. 전술한 바를 제외하면, 도 2에 도시된 반도체 소자 제작 장치는 도 1에 도시된 장치와 동일하므로 도 2에 도시된 각부에 대한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명에 의한 반도체 소자 제작 방법의 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자 제작 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 3에 도시된 방법은 도 1에 도시된 반도체 소자 제작 장치에서 수행된다. 먼저, 빛을 내는 광원계(10)를 마련한다(제50 단계). 제50 단계 후에, 그 레티클(22)의 상부에 프레임(28)을 장착하며, 패턴(22B)과 바디(22A)를 갖는 레티클(22)을 마련한다(제52 단계).
제52 단계 후에, 프레임(28)과 레티클(22) 사이의 빈 공간에 투명 물질인 고순도 투명 아크릴(24A)을 형성한다(제54 단계). 예를 들어, 아크릴(24A)을 형성하기 위해, 먼저, 프레임(28)과 레티클(22) 사이의 빈 공간에 고순도 아크릴 화합물(compound)을 채운다. 이후, 아크릴 화합물에 열을 가하면, 펠리컬(26)과 같은 투명한 필름이 아크릴(24A)로서 형성될 수 있다. 이때, 아크릴(24A)은 빈 공간에 액체 상태 또는 고체 상태로 채워질 수 있다. 이와 같이, 아크릴(24A)을 빈 공간에 채우면, 레티클(22)에서 공기를 만나 회절되는 것 보다 적은 각도로 빛이 회절되기 때문에 실제 반도체 웨이퍼(40)에 도달하는 레티클(22)의 정보가 증가하게 되어 실제 해상도의 향상에 도움을 줄 수 있다.
제54 단계 후에, 프레임(28)상에 레티클(22) 표면과 일정한 거리로 이격되도록 보호막(26)을 마련한다(제56 단계). 제56 단계 후에, 보호막(26)과 반도체 웨이퍼(40) 사이에 빛이 진행되는 경로에 노광계(30)를 마련한다(제58 단계). 제58 단계 후에, 그(40)의 상부에 감광막(42)을 갖는 반도체 웨이퍼(40)를 마련한다(제60 단계).
제60 단계 후에, 빛을 레티클(22), 아크릴(24A), 보호막(26) 및 노광계(30)에 통과시켜, 패턴(22B)에 따라 감광막(42)을 노광한다(제62 단계). 제62 단계 후 에, 반도체 웨이퍼(40)를 패턴(44)에 따라 처리하여 반도체 소자를 형성한다(제64 단계).
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 반도체 소자 제작 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 4에 도시된 반도체 소자 제작 방법은 도 2에 도시된 반도체 소자 제작 장치에서 수행될 수 있다. 제70 및 제72 단계가 다른 것을 제외하면, 도 4에 도시된 방법은 도 2에 도시된 방법과 동일하므로, 동일한 부분들에 대한 설명은 생략하고 다른 부분들에 대해서만 다음과 같이 설명한다.
프레임(28)과 레티클(22) 사이의 빈 공간에 아크릴(24B)을 형성한다(제70 단계). 제70 단계에서 형성되는 아크릴(24B)의 두께는 제54 단계에서 형성되는 아크릴(24A)의 두께와 다를 수도 있다. 왜냐하면, 아크릴(24B)은 보호막(26)의 역할도 수행하기 때문이다. 제70 단계 후에, 보호막(26)과 반도체 웨이퍼(40) 사이에 빛이 진행되는 경로에 노광계(30)를 마련한다(제58 단계).
제60 단계 후에, 빛을 레티클(22), 아크릴(24B) 및 노광계(30)에 통과시켜, 패턴(22B)에 따라 감광막(42)을 노광한다(제72 단계).
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자 제작 장치의 외관을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 반도체 소자 제작 장치의 외관을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 반도체 소자 제작 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 반도체 소자 제작 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 광학계 20A, 20B : 레티클계
22 : 레티클 22A : 바디
22B : 패턴 24A, 24B : 아크릴
26 : 보호막 28 : 프레임
30 : 노광계 40 : 반도체 웨이퍼
42 : 감광막 44 : 패턴

Claims (12)

  1. 상부에 프레임을 장착하며, 패턴을 갖는 레티클을 마련하는 단계;
    상기 프레임과 상기 레티클 사이의 빈 공간에 투명 물질인 아크릴을 형성하는 단계;
    상기 프레임상에 상기 레티클 표면과 일정한 거리로 이격되도록 보호막을 마련하는 단계;
    상부에 감광막을 갖는 반도체 웨이퍼를 마련하는 단계;
    빛을 상기 레티클, 상기 아크릴 및 상기 보호막에 통과시켜, 상기 패턴에 따라 상기 감광막을 노광하는 단계; 및
    상기 반도체 웨이퍼를 상기 패턴에 따라 처리하여 반도체 소자를 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제작 방법.
  2. 상부에 프레임을 장착하며, 패턴을 갖는 레티클을 마련하는 단계;
    상기 프레임과 상기 레티클 사이의 빈 공간에 투명 물질인 아크릴을 형성하는 단계;
    상부에 감광막을 갖는 반도체 웨이퍼를 마련하는 단계;
    빛을 상기 레티클과 상기 아크릴에 통과시켜, 상기 패턴에 따라 상기 감광막을 노광하는 단계; 및
    상기 반도체 웨이퍼를 상기 패턴에 따라 처리하여 반도체 소자를 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제작 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 아크릴을 형성하는 단계는
    상기 빈 공간에 아크릴 화합물을 채우는 단계;
    상기 아크릴 화합물에 열을 가하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제작 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 아크릴은 상기 빈 공간에 액체 상태로 채워지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제작 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 아크릴은 상기 빈 공간에 고체 상태로 채워지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제작 방법.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 보호막은 펠리컬 필름인 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제작 방법.
  8. 제1 항 또는 제2 항에 있어서, 상기 반도체 소자 제작 방법은
    상기 빛을 내는 광원계를 마련하는 단계;
    상기 아크릴과 상기 반도체 웨이퍼 사이의 상기 빛이 진행하는 경로에 노광계를 마련하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제작 방법.
  9. 패턴을 갖는 레티클;
    상기 레티클의 상부에 장착된 프레임;
    상기 프레임과 상기 레티클 사이의 빈 공간에 형성된 투명 물질의 아크릴;
    상기 프레임상에 상기 레티클 표면과 일정한 거리로 이격되어 형성된 보호막; 및
    상부에 감광막을 갖는 반도체 웨이퍼를 구비하고,
    빛이 상기 레티클, 상기 아크릴 및 상기 보호막을 통과하여 상기 패턴에 따라 상기 감광막이 노광되고, 상기 반도체 웨이퍼를 상기 패턴에 따라 처리하여 반도체 소자가 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제작 장치.
  10. 패턴을 갖는 레티클;
    상기 레티클의 상부에 장착된 프레임;
    상기 프레임과 상기 레티클 사이의 빈 공간에 형성된 투명 물질의 아크릴; 및
    상부에 감광막을 갖는 반도체 웨이퍼를 구비하고,
    빛이 상기 레티클과 상기 아크릴을 통과하여 상기 패턴에 따라 상기 감광막이 노광되고, 상기 반도체 웨이퍼를 상기 패턴에 따라 처리하여 반도체 소자가 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제작 장치.
  11. 제9 항 또는 제10 항에 있어서, 상기 반도체 소자 제작 장치는
    상기 빛을 내는 광원계;
    상기 아크릴과 상기 반도체 웨이퍼 사이의 상기 빛의 진행 경로에 마련되는 노광계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제작 장치.
  12. 삭제
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