KR19980020620A - 반도체소자 제조장치 및 이를 이용한 반도체 소자 제조방법 - Google Patents

Abstract

반도체소자 제조장치 및 이를 이용한 반도체소자 제조방법을 개시하고 있다. 이는, 고온과 저온의 온도 조절이 가능한 플레이트(plate)를 구비하고, 웨이퍼 상에 접착력 강화 약액 도포시 사용되는 적어도 하나 이상의 제1 도포 장치들; 스핀 가능한 플레이트를 구비하고, 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하기 위해 사용되는 적어도 하나 이상의 제2 도포 장치들; 상기 포토레지스트를 노광하기 위한 스텝퍼(stepper)로된 제1 노광 장치; 상기 노광된 웨이퍼를 베이크하고, 상기 제1 노광 장치에서 노광되지 않은 웨이퍼 에지부분의 노광을 동시에 수행하기 위해, 핫 플레이트를 웨이퍼 노광을 위한 스테이지로 사용하는 적어도 하나 이상의 제2 노광 장치들; 상기 노광된 포토레지스트를 현상하기 위한 적어도 하나 이상의 현상 장치들을 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 웨이퍼 인/아우트에 소요되는 시간과 하드 베이크 시간을 단축할 수 있으며, 장비, 특히 하드 베이크 장치가 차지하는 면적을 감소시킬 수 있다.

Description

반도체소자 제조장치 및 이를 이용한 반도체소자 제조방법

본 발명은 반도체소자 제조장치 및 이를 이용한 반도체소자 제조방법에 관한 것으로, 특히 공정 시간 단축과 설비 면적 축소가 가능한 포토리소그래피 장치 및 이를 이용한 반도체소자 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자는 이온주입 공정, 막 증착 공정, 확산공정, 사진공정, 식각공정 등과 같은 다수의 공정들을 거쳐 제조된다. 이러한 공정들 중에서, 원하는 패턴을 형성하기 위한 사진공정은 반도체 소자 제조에 필수적으로 요구되는 공정이다.

사진공정은 크게, 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하는 도포공정, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼와 정해진 마스크를 서로 정렬시킨 후 자외선과 같은 빛이 상기 마스크를 통하여 웨이퍼 상의 포토레지스트에 조사되도록 하는 노광공정 및 상기 노광공정이 완료된 웨이퍼의 포토레지스트를 현상하여 원하는 포토레지스트 패턴을 형성하는 현상공정으로 이루어진다.

상기 도포공정, 노광공정 및 현상공정 이외에 사진공정은, 포토레지스트와 웨이퍼 간의 접착성을 향상시키기 위한 HMDS(Hexamethyl disilane) 처리 공정, 포토레지스트 도포공정 전 웨이퍼 상의 수분이나 유기용제를 제거하기 위한 베이크 공정, 포토레지스트 도포후, 포토레지스트 내에 함유된 용제를 제거하기 위한 소프트 베이크 공정, 웨이퍼 노광공정 후 포토레지스트를 더욱 경화시키는 하드 베이크 공정 등을 포함한다. 이와 같은 사진공정은 스텝퍼(stepper)와 다수의 단위공정 장치들을 포함하는 포토리소그래피 장치에서 진행된다.

도1은 종래의 포토리소그래피 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

일반적인 사진공정을 진행하기 위한 종래의 포토리소그래피 장치는, 포토레지스트와 웨이퍼 간의 접착성을 향상시키기 위해 HMDS 처리를 수행하는 제1 도포장치들(1 및 1')과, 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하는 제2 도포장치들(3 및 3'), 웨이퍼 노광에 사용되는 스텝퍼로 된 제1 노광장치(5), 노광된 포토레지스트를 베이크하기 위한 베이크 장치(7), 상기 스텝퍼에서 노광되지 않은 부분, 예컨대 웨이퍼를 고정시키는 척에 의해 가려지는 웨이퍼의 에지 부분을 노광시키기 위한 제2 노광장치들(9 및 9'), 노광된 웨이퍼를 현상하기 위한 현상장치들(11 및 11 '), 웨이퍼를 스텝퍼 및 각 장치들로 이송하기 위한 이송 암(transfer arm, 13) 및 상기 스텝퍼와 각 단위공정 장치들을 연결하는 연결장치(15)로 이루어진다.

일반적으로 상기 스텝퍼와 각 장치들을 이용하여 사진공정을 수행하게 되는데, 도시된 바와 같이, 종래의 포토리소그래피 장치를 구성하는 각 장치들이 평면적으로 구성되어 있기 때문에 웨이퍼 상에 패턴을 형성하기 위해서는 각 단위공정 장치들을 순차적으로 거쳐야 한다. 이로 인해, 패턴 형성을 위해 요구되는 사진공정 시간이 길어져 시간 손실이 발생되며, 각 단위공정 장치들의 평면적 구성은 사진공정 설비가 차지하는 면적을 크게하였다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 공정 시간 단축과 설비 면적 축소가 가능한 반도체소자 제조장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 반도체소자 제조장치를이용한 반도체소자 제조방법을 제공하는 것이다.

도1은 종래의 포토리소그래피 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토리소그래피 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 고온과 저온의 온도 조절이 가능한 플레이트(plate)를 구비하고, 포토레지스트와 웨이퍼 사이의 접착력 강화를 위해 웨이퍼 상에 접착력 강화 약액 도포시 사용되는 적어도 하나 이상의 제1 도포 장치들; 스핀 가능한 플레이트를 구비하고, 상기 제1 도포 장치들에서의 제조공정을 마친 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하기 위해 사용되는 적어도 하나 이상의 제2 도포 장치들; 상기 제2 도포 장치들에서 도포된 포토레지스트를 노광하기 위한 스텝퍼(stepper)로된 제1 노광 장치; 상기 제1 노광 장치에서 노광된 웨이퍼를 베이크하고, 상기 제1 노광 장치에서 노광되지 않은 웨이퍼 에지부분의 노광을 동시에 수행하기 위해, 핫 플레이트를 웨이퍼 노광을 위한 스테이지로 사용하는 적어도 하나 이상의 제2 노광 장치들; 상기 제2 노광 장치들에서 노광된 포토레지스트를 현상하기 위한 적어도 하나 이상의 현상 장치들을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조장치를 제공한다.

상기 다른 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 웨이퍼 상에 도포되는 포토레지스트와 웨이퍼 간의 접착성을 향상시키기 위해 접착력 향상 화학액(chemical)을 웨이퍼 상에 도포하는 단계; 상기 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층을 형성하는 단계; 포토레지스트층이 형성된 상기 웨이퍼를 스텝퍼(stepper)에서 노광하는 단계; 스텝퍼에서 노광된 상기 웨이퍼를 베이크함과 동시에 웨이퍼 에지 부위를 노광하는 단계; 및 상기 웨이퍼를 현상하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 제1 노광장치의 노광공정을 거친 포토레지스트의 하드 베이크(hard bake) 공정을 동일한 장비에서 수행할 수 있으므로, 웨이퍼 인/아우트에 소요되는 시간과 하드 베이크 시간을 단축할 수 있으며, 장비, 특히 하드 베이크 장치가 차지하는 면적을 감소시킬 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 포토리소그래피 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명에 따른 포토리소그래피 장치는, 포토레지스트와 웨이퍼 사이의 접착력 강화를 위해 웨이퍼 상에 접착력 강화 약액(chemical), 예컨대 HMDS를 도포하는데 사용되는 적어도 하나 이상의 제1 도포 장치들(51 및 51')과, 상기 제1 도포 장치들에서 HMDS가 도포되어 접착력이 강화된 웨이퍼 상에, 포토레지스트를 소정두께로 도포하는데 사용되는 적어도 하나 이상의 제2 도포 장치들(53 및 53')과, 상기 제2 도포 장치들에서 도포된 포토레지스트를 노광하기 위한 스텝퍼(stepper)로된 제1 노광 장치(55), 상기 제1 노광 장치에서 노광된 웨이퍼를 베이크함과 동시에, 상기 제1 노광 장치에서 노광되지 않은 웨이퍼 에지부분의 노광을 수행하는데 사용되는 적어도 하나 이상의 제2 노광 장치들(57 및 57'), 상기 제2 노광 장치들에서 노광된 포토레지스트를 현상하기 위한 적어도 하나 이상의 현상 장치들(59 및 59'), 웨이퍼를 스텝퍼 및 각 장치들로 이송하기 위한 이송 암(61) 및 스텝퍼로된 상기 제1 노광장치(55)와 나머지 장치들을 연결하는 연결장치(63)로 이루어진다.

여기에서, 상기 제1 도포장치들(51 및 51')은 고온과 저온의 온도 조절이 가능한 플레이트(plate)를 구비하여 HMDS 도포 공정을 고온에서 수행할 수 있도록 한다. 또한, 상기 제2 도포장치들(53 및 53')과 상기 현상장치들(59 및 59')은 회전이 가능한 플레이트를 구비하여, 웨이퍼를 회전시킨 상태로 도포 및 현상공정을 수행할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 상기 제2 노광장치들(57 및 57')은 종래와 달리 웨이퍼를 베이크할 수 있는 핫 플레이트를 웨이퍼 노광을 위한 스테이지로 사용함으로써, 상기 제1 노광장치의 노광공정을 거친 포토레지스트의 하드 베이크(hard bake) 공정을 동일한 장비에서 수행한다. 따라서, 웨이퍼 인/아우트에 소요되는 시간과 하드 베이크 시간을 단축할 수 있으며, 장비, 특히 하드 베이크 장치가 차지하는 면적을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 사진공정은 먼저, 패턴을 형성하고자 하는 막이 형성되어 있는 웨이퍼 상에, 이후 도포될 포토레지스트와 웨이퍼 간의 접착력 향상을 위한 접착력 향상 약액, 예컨대 HMDS를 제1 도포장치들(51 및 51')을 이용하여 도포한다. 다음, HMDS가 도포된 상기 웨이퍼 상에 포토레지스트를 제2 도포장치들(53 및 53')을 이용하여 도포함으로써 포토레지스트층을 형성한다. 포토레지스트층이 형성된 상기 웨이퍼를 제1 노광장치(55), 즉 스텝퍼(stepper)에서 노광한다. 다음, 제2 노광장치들(57 및 57')을 이용하여, 스텝퍼에서 노광된 상기 웨이퍼를 베이크함과 동시에, 상기 스텝퍼 노광시 노광되지 않은 부분, 예컨대 웨이퍼를 고정시키는 척에 의해 가려지는 웨이퍼의 에지 부분을 에지 노광용 광원을 사용하여 노광하고, 상기 현상장치들(59 및 59')을 이용하여 웨이퍼를 현상함으로써 원하는 포토레지스트 패턴을 형성한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 HMDS를 도포하기 전에 웨이퍼 세정 공정 및 베이크 공정을 실시함으로써, 웨이퍼 상의 수분이나 유기 용제를 제거하여 이후 도포되는 포토레지스트와의 접착력을 증가시키는 역할을 한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 포토레지스트를 도포하고 난 다음 소프트 베이크 공정을 실시함으로써, 포토레지스트 내의 용제를 제거시켜 현상시 패턴의 손상을 줄이고 접착력을 증가시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 웨이퍼를 베이크할 수 있는 핫 플레이트를 웨이퍼 노광을 위한 스테이지로 사용하여 하드 베이크 및 웨이퍼 에지 노광을 동시에 수행함으로써, 웨이퍼 인/아우트에 소요되는 시간과 하드 베이크 시간을 단축할 수 있으므로 쓰루풋의 향상이 가능하며, 하드 베이크 장치가 차지하는 면적을 감소시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 고온과 저온의 온도 조절이 가능한 플레이트(plate)를 구비하고, 포토레지스트와 웨이퍼 사이의 접착력 강화를 위해 웨이퍼 상에 접착력 강화 약액 도포시 사용되는 적어도 하나 이상의 제1 도포 장치들;

   스핀 가능한 플레이트를 구비하고, 상기 제1 도포 장치들에서의 제조공정을 마친 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하기 위해 사용되는 적어도 하나 이상의 제2 도포 장치들;

   상기 제2 도포 장치들에서 도포된 포토레지스트를 노광하기 위한 스텝퍼(stepper)로된 제1 노광 장치;

   상기 제1 노광 장치에서 노광된 웨이퍼를 베이크하고, 상기 제1 노광 장치에서 노광되지 않은 웨이퍼 에지부분의 노광을 동시에 수행하기 위해, 핫 플레이트를 웨이퍼 노광을 위한 스테이지로 사용하는 적어도 하나 이상의 제2 노광 장치들;

   상기 제2 노광 장치들에서 노광된 포토레지스트를 현상하기 위한 적어도 하나 이상의 현상 장치들을 구비하는 것을 특징으로하는 반도체소자 제조장치.
2. 웨이퍼 상에 도포되는 포토레지스트와 웨이퍼 간의 접착성을 향상시키기 위해 접착력 향상 화학액(chemical)을 웨이퍼 상에 도포하는 단계;

   상기 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트층을 형성하는 단계;

   포토레지스트층이 형성된 상기 웨이퍼를 스텝퍼(stepper)에서 노광하는 단계;

   스텝퍼에서 노광된 상기 웨이퍼를 베이크함과 동시에 웨이퍼 에지 부위를 노광하는 단계; 및

   상기 웨이퍼를 현상하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 접착력 향상 화학액을 웨이퍼 상에 도포하는 단계 전 웨이퍼 상의 수분이나 유기용제를 제거하기 위한 웨이퍼 세정 공정 및 베이크 공정을 더 구비하여, 포토레지스트와의 접착력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조방법.
4. 제2항에 있어서, 상기 포토레지스트를 도포하는 단계 후, 포토레지스트 내의 용제를 제거시키는 소프트 베이크 공정을 더 구비하여, 현상시 패턴의 손상을 줄이고 접착력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 반도체장치 제조방법.