KR20060056797A - 반도체소자의 제조에 사용되는 리쏘그라피 장비 - Google Patents

반도체소자의 제조에 사용되는 리쏘그라피 장비 Download PDF

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Abstract

반도체소자의 제조에 사용되는 리쏘그라피장비에 관한 것이다. 이 장비는 반도체기판 상에 코팅된 포토레지스트막의 소정영역을 선택적으로 노광시키는 노광기, 상기 노광된 포토레지스트막을 시간 지연없이 가열시키는 노광후 베이크 챔버, 상기 노광후 베이크 챔버 내에서 가열된 상기 포토레지스트막을 일시적으로 보관하는 버퍼 유닛을 포함하는 노광부 및 노광부와 인라인 시스템을 통하여 연결된 트랙부를 갖는 반도체소자의 제조에 사용되는 리쏘그라피 장비에 관한 것이다.
노광부, 노광후 베이크(PEB;Post Exposure Bake), 에어본 오염(air-borne contamination), 화학증폭형 포토레지스트, 패턴불량, 패턴 선폭

Description

반도체소자의 제조에 사용되는 리쏘그라피 장비{lithography apparatus used in fabrication of semiconductor device}
도 1은 본 발명에 의한 노광부 및 상기 노광부와 인라인 시스템를 통하여 연결된 트랙부를 포함하는 리쏘그라피 장비를 나타내는 개략도(schematic view)이다.
* 도면의 주요부분에 대한 도면부호의 설명 *
110 ; 트랙부 120 ; 코터(coater)
130 ; 소프트 베이크(soft bake) 챔버 140, 340, 170 : 쿨러(cooler)
150 ; 디벨러퍼(developer) 160 ; 하드베이크(hard bake)챔버
210 ; 인라인 시스템 310 ; 노광부
320 ; 노광기 330 ; 노광후 베이크 챔버
350 ; 버퍼유닛(buffer unit)
본 발명은 반도체소자의 제조에 사용되는 리쏘그라피 장비에 관한 것으로, 특히 노광후 베이크 챔버를 탑재한 노광부 및 노광부와 인라인 시스템을 통하여 연결된 트랙부를 갖는 리쏘그라피 장비에 관한 것이다.
반도체공정 중 리소그라피공정에 사용되는 포토레지스트에는 465나노미터 파장의 G 라인 광원 또는 365나노미터 파장의 i라인 광원에 작용하는 용해억제형 포토레지스트와 248나노미터의 KrF광원 또는 193나노미터의 ArF광원에 작용하는 화학증폭형 포토레지스트가 있다. 전자의 경우는 노광 후 베이크가 지연되더라도 포토레지스트 패턴의 선폭 변화 또는 포토레지스트 패턴의 불량에 영향이 거의 없다. 그러나 화학증폭형 포토레지스트는 노광 후 베이크 전까지 공기 중에 노출되는 경우, 노광된 부분에서 발생한 산(acid)이 공기 중의 수 피피엠(ppm)정도의 암모니아 및/또는 아민 등에 의해 오염된다. 그 결과, 후속의 현상공정 후에 형성된 패턴의 상부가 튀어나온 모양인 T-top 모양의 포토레지스트 패턴이 발생하거나 패턴의 상부가 붙어버리는 패턴간의 브릿지가 발생할 수 있다. 특히, 1기가 이상의 디램 반도체소자에 사용될 ArF 포토레지스트의 경우에는 공기 중의 아민 등과의 오염(air-borne contamination)으로 인한 포토레지스트의 패턴의 불량과 선폭변화가 더욱 심하다.
종래기술에 의한 화학증폭형 포토레지스트의 패턴 형성 방법은 반도체기판 상에 트랙부 내의 코터에서 화학증폭형 포토레지스트를 도포(coating)하여 포토레지스트막을 형성하는 단계, 상기의 포토레지스트막을 소프트 베이크(Soft Bake)하여 그 안의 솔벤트를 제거하고 쿨러에서 냉각하는 단계, 상기의 포토레지스트막의 소정영역을 노광기에서 선택적으로 광을 조사하는 단계, 다시 트랙부 내의 노광후 베이크 챔버에서 노광후 베이크(PEB ;Post Exposure Bake)를 하고 쿨러에서 냉각하는 단계, 트랙부 내의 디벨러퍼에서 2.38 중량%의 TMAH수용액으로 현상하는 단계 및 하드 베이크 챔버에서 베이크하여 포토레지스트 패턴을 경화하는 단계를 포함한다.
따라서 종래기술에 의하면, 노광장비에서 노광이 이루어지고, 상기의 노광장비와 인라인 시스템을 통하여 연결된 트랙부 내의 노광후 베이크 챔버에서 노광후 베이크가 진행된다. 이 경우에 트랙부의 적체로 노광후 베이크가 시간 지연될 경우뿐만 아니라 노광공정과 노광 후 베이크가 다른 장비에서 이루어짐으로서 노광되고 노광 후 베이크 전까지 노광장비에서 트랙부로 웨이퍼가 이동하는 동안에 화학증폭형 포토레지스트가 공기 중에 노출되어 상기한 바와 같이 공기 중의 아민 등에 의한 오염(air-borne contamination)이 발생될 수 있다. 그 결과, 후속의 현상공정 후 포토레지스트 패턴이 불량 또는 선폭 변화의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 노광공정과 노광후 베이크 사이의 시간 지연을 최소화시키기에 적합한 리쏘그라피 장비를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 노광부 및 상기 노광부와 인라인 시스템을 통하여 연결된 트랙부를 갖는 리쏘그라피 장비를 제공한다. 상기 노광부는 반도체기판 상에 코팅된 포토레지스트막의 소정영역을 선택적으로 광을 조사시키는 노광기, 상기 노광기에 인접하여 상기 노광된 포토레지스트막을 시간 지연없이 가열시키는 노광후 베이크 챔버 및 상기 노광후 베이크 챔버 내에서 가열 된 상기 포토레지스트막을 일시적으로 보관하는 버퍼 유닛을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 포토레지스트막은 화학증폭형 포토레지스트막일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 노광후 베이크 챔버는 상기 노광된 포토레지스트막을 50℃ 내지 200℃의 온도로 가열시키는 히터를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 상기 노광부는 상기 노광후 베이크 챔버 내에서 가열된 상기 포토레지스트막을 냉각시키는 쿨러를 더 포함할 수 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하여 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리쏘그라피 장비를 도시한 개략도 (schematic view)이다.
도 1을 참조하면, 상기 리쏘그라피 장비는 트랙부(110) 및 상기 트랙부(110)와 인라인 시스템(210)을 통하여 연결된 노광부(310)를 포함한다. 상기 트랙부(110)는 코터(120), 소프트 베이크 챔버(130), 쿨러(140, 170), 디벨러퍼 (150) 및 하드 베이크 챔버(160)을 포함한다.
상기 코터(120)에서 반도체기판 상에 화학증폭형 포토레지스트가 2000Å 내지 7000Å 두께로 도포되어 포토레지스트막을 형성한다. 상기 소프트 베이크 챔버(130)에서 50℃ 내지 200℃의 온도에서 50초 내지 150초동안 가열됨으로서 상기의 도포된 포토레지스트막 내의 솔벤트가 제거된다. 상기 쿨러(140 또는 170)에서 상기의 소프트 베이크된 포토레지스트막이 냉각된다.
상기의 쿨러(140 또는 170)에서 냉각된 포토레지스트막은 인라인 시스템(210)을 통하여 노광부(310)으로 옮겨진다. 상기 노광부(310)는 노광기(320), 노광후 베이크 챔버(330), 쿨러(340) 및 버퍼유닛(350)을 포함한다.
상기의 노광기(320)에서 상기의 도포된 화학증폭형 포토레지스트막의 소정영역에 선택적으로 광이 조사된다. 상기의 화학증폭형 포토레지스트막의 노광된 부분에서는 산(acid)가 발생하고, 이 산이 노광후 베이크가 지연될 경우에 공기 중의 아민 등에 의해 오염되는 원인이 된다. 그 결과 후속의 현상공정 후 포토레지스트 패턴의 불량 또는 패턴 선폭의 변화의 문제가 발생할 수 있다.
상기의 노광된 포토레지스트막은 노광후 시간 지연없이 상기의 노광후 베이크 챔버(330)에서 가열된다. 광에 의해 발생한 상기의 산이 노광후 베이크에 의해 화학적으로 증폭되도록 하기 위해 상기의 노광후 베이크는 50℃ 내지 200℃의 온도에서 50초 내지 300초동안 수행될 수 있다. 노광후 베이크 챔버의 온도 및/또는 베이크 시간에 의해 포토레지스트 패턴의 선폭이 달라질 수 있다. 이 때, 노광후 시간 지연없이 상기의 노광후 베이크를 수행하므로서 공기 중의 아민 등에 의한 오염의 발생을 방지할 수 있다.
상기의 쿨러(340)에서는 상기의 노광후 베이크 챔버(330)에서 노광후 베이크된 포토레지스트막이 냉각된다. 이 경우에 20℃ 내지 30℃의 온도에서 30초 내지 300초동안에 냉각될 수 있다.
상기의 버퍼유닛(350)에는 웨이퍼 카세트가 구비되고, 상기의 쿨러(340)에서 냉각된 포토레지스트막이 상기의 웨이퍼 카세트에 일시적으로 보관된다.
상기의 버퍼유닛(350)에 일시 보관된 포토레지스트막은 인라인 시스템(210)을 통하여 트랙부(110)의 디벨러퍼(150)로 운반된다. 상기의 디벨러퍼(150)에서 상기의 포토레지스트막은 2.38 중량%의 TMAH수용액에 의해 현상되어 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기의 포토레지스트 패턴은 상기의 하드 베이크 챔버(160)에서 50℃ 내지 200℃의 온도에서 50초 내지 300초 동안 가열되어 경화됨으로서 최종적인 포토레지스트 패턴이 형성된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 화학증폭형 포토레지스트를 사용할 경우, 노광 후 베이크가 노광부 내에서 노광공정과 노광후 베이크 사이에 시간 지연없이 이루어지도록 하여 공기 중의 아민 등에 의한 오염(air-borne contamination)을 방지하므로서 포토레지스트 패턴의 불량과 선폭 변화의 문제를 개선하고, 그 결과 공정 수율 및 반도체소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 노광부 및 상기 노광부와 인라인 시스템을 통하여 연결된 트랙부를 갖는 리쏘그라피 장비에 있어서, 상기 노광부는
    반도체기판 상에 코팅된 포토레지스트막의 소정영역을 선택적으로 노광시키는 노광기;
    상기 노광기에 인접하여 상기 노광된 포토레지스트막을 시간 지연없이 가열시키는 노광후 베이크 챔버; 및
    상기 노광후 베이크 챔버 내에서 가열된 상기 포토레지스트막을 일시적으로 보관하는 버퍼 유닛을 포함하는 리쏘그라피 장비.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포토레지스트막은 화학증폭형 포토레지스트막인 것을 특징으로 하는 리쏘그라피 장비.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 노광 후 베이크 챔버는 상기 노광된 포토레지스트막을 50℃ 내지 200℃의 온도로 가열시키는 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 리쏘그라피 장비.
  4. 제 1 항에 있어서,상기 노광부는 상기 노광후 베이크 챔버 내에서 가열된 상 기 포토레지스트막을 냉각시키는 쿨러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리쏘그라피 장비.
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