KR20070022978A - 포토리소그래피 장치 - Google Patents

포토리소그래피 장치 Download PDF

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KR20070022978A
KR20070022978A KR1020050077059A KR20050077059A KR20070022978A KR 20070022978 A KR20070022978 A KR 20070022978A KR 1020050077059 A KR1020050077059 A KR 1020050077059A KR 20050077059 A KR20050077059 A KR 20050077059A KR 20070022978 A KR20070022978 A KR 20070022978A
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김용수
유성재
어윤호
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삼성전자주식회사
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Abstract

포토리소그래피 장치는 웨이퍼 카세트를 로딩하기 위한 제1 로딩부 및 상기 웨이퍼 카세트에서 이송된 각각의 웨이퍼에 반사 방지 물질을 도포하기 위한 제1 도포부를 포함하는 도포 유닛을 구비한다. 도포/현상 유닛은 웨이퍼 카세트를 로딩하기 위한 제2 로딩부, 상기 웨이퍼 카세트에서 이송되며 상기 반사 방지 물질이 도포된 각각의 웨이퍼에 포토레지스트를 도포하기 위한 제2 도포부 및 노광된 포토레지스트를 현상하기 위한 현상부를 포함한다. 노광 유닛은 상기 포토레지스트를 노광한다. 도포 유닛과 도포/현상 유닛을 분리하여 반사 방지 물질 도포와 포토레지스트 도포시 웨이퍼가 정체되는 현상을 방지할 수 있다.

Description

포토리소그래피 장치{Photolithography device}
도 1은 종래 기술에 따른 포토리소그래피 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 포토리소그래피 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 도포 유닛 112 : 제1 로딩부
114 : 제1 도포부 116 : 제2 도포부
120 : 도포/현상 유닛 122 : 제2 로딩부
124 : 제3 도포부 126 : 현상부
128 : 인터페이스부 130 : 노광 유닛
본 발명은 포토리소그래피 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하고, 노광 및 현상하기 위한 반도체 소자의 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전 기 소자들을 포함하는 전기적인 회로를 형성하는 팹(Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하기 위한 EDS(electrical die sorting) 공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 조립 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 웨이퍼 상에 막을 형성하기 위한 증착 공정과, 상기 막을 평탄화하기 위한 화학적 기계적 연마 공정과, 상기 막 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 포토리소그래피 공정과, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 막을 전기적인 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정과, 웨이퍼의 소정 영역에 특정 이온을 주입하기 위한 이온 주입 공정과, 웨이퍼 상의 불순물을 제거하기 위한 세정 공정과, 상기 막 또는 패턴이 형성된 웨이퍼의 표면을 검사하기 위한 검사 공정 등을 포함한다.
상기 포토리소그래피 공정은 증착 공정을 통해 반도체 기판 상에 형성된 막을 전기적 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 포토레지스트 패턴을 상기 막 상에 형성하기 위해 수행된다. 상기 포토레지스트 패턴은 상기 패턴을 형성하기 위한 식각 공정에서 마스크로써 사용된다.
상기 포토리소그래피 공정은 반도체 기판 상에 포토레지스트 막을 형성하기 위한 포토레지스트 코팅 공정과, 상기 포토레지스트 막을 포토 마스크를 사용하여 포토레지스트 패턴으로 형성하기 위한 노광 공정 및 현상 공정을 포함한다.
도 1은 종래 기술에 따른 포토리소그래피 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 상기 포토리소그래피 장치(1)는 도포/현상 유닛(10) 및 노광 유닛(20)을 포함한다.
상기 도포/현상 유닛(10)은 웨이퍼 카세트가 로딩되는 로딩부(12), 상기 웨이퍼 카세트로부터 이송된 각각의 웨이퍼 표면에 포토레지스트를 도포하기 위한 도포부(14), 상기 노광 유닛(20)에서 노광된 포토레지스트를 현상하기 위한 현상부(16) 및 상기 도포/현상 유닛(10)과 노광 유닛(20) 간의 웨이퍼 이송을 위한 인터페이스부(18)로 구성된다.
상기 노광 유닛(20)은 회로패턴 등을 축소하여 포토레지스트 막을 부분적으로 노광한다.
상기에서 도포부(14)는 상기 웨이퍼 표면에 포토레지스트 뿐만 아니라 반사 방지 물질도 도포한다. 즉, 상기 도포부(14)는 포토레지스트 도포 공정 및 반사 방지 물질 도포가 동시에 진행된다. 또한, 상기 포토레지스트 도포 및 반사 방지 물질 도포를 위해서는 웨이퍼를 먼저 정렬해야 한다. 그러므로 상기 도포부(14)에서 부하가 발생하여 웨이퍼가 정체된다. 따라서 상기 포토리소그래피 장치(1)를 효율적으로 사용할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 상기 반사 방지 물질을 도포시 발생하는 유기성 흄(fume)에 의해 상기 도포/현상 유닛(10)이 오염되는 현상이 발생한다. 상기 오염에 의해 상기 도포/현상 유닛(10)에 파티클 발생 가능성이 높다. 상기 오염을 제거하기 위해서는 상기 도포/현상 유닛(10)을 세정해야 하는데, 이 경우 포토리소그래피 장치(1)를 정지시켜야 하므로 효율이 감소하는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 포토리소그래피 공정의 효율을 향상시킬 수 있는 포토리소그래피 장치를 제공하는데 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 포토리소그래피 장치는 웨이퍼 카세트를 로딩하기 위한 제1 로딩부 및 상기 웨이퍼 카세트에서 이송된 각각의 웨이퍼에 반사 방지 물질을 도포하기 위한 제1 도포부를 포함하는 도포 유닛을 구비한다. 도포/현상 유닛은 웨이퍼 카세트를 로딩하기 위한 제2 로딩부, 상기 웨이퍼 카세트에서 이송되며 상기 반사 방지 물질이 도포된 각각의 웨이퍼에 포토레지스트를 도포하기 위한 제2 도포부 및 노광된 포토레지스트를 현상하기 위한 현상부를 포함한다. 노광 유닛은 상기 포토레지스트를 노광한다.
상기 도포 유닛은 상기 웨이퍼 상에 상기 웨이퍼와 상기 포토레지스트의 접착을 위한 접착 물질을 도포하기 위한 제3 도포부를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 상기 포토리소그래피 장치는 상기 도포 유닛과 상기 도포/현상 유닛을 분리하여 구비하므로 상기 반사 방지 물질 도포와 포토레지스트 도포가 동시에 이루어지더라도 웨이퍼가 정체되는 현상이 발생되지 않는다.
또한 상기 도포 유닛이 오염되더라도 상기 도포/현상 유닛의 오염을 방지할 수 있고, 상기 도포 유닛만을 세정할 수 있으므로 포토리소그래피 장치의 효율을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포토리소그래피 장치에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 포토리소그래피 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2를 참조하면, 포토리소그래피 장치(100)는 크게 도포 유닛(110), 도포/현상 유닛(120) 및 노광 유닛(130)을 포함한다.
상기 도포 유닛(110)은 웨이퍼 상에 반사 방지 물질 및 접착 물질을 도포하며, 제1 로딩부(112), 제1 도포부(114) 및 제2 도포부(116)를 포함한다.
상기 제1 로딩부(112)는 다수의 웨이퍼들이 각각 수납된 다수의 웨이퍼 카세트들을 로딩한다. 상기 웨이퍼 카세트들은 내부에 수납된 웨이퍼들의 오염을 방지하기 위해 전방 개구 통합 포드(front opening unified pod : FOUP)가 사용될 수 있다.
상기 제1 도포부(114)는 상기 웨이퍼 표면에 반사 방지 물질을 도포한다. 상기 제1 도포부(114)는 스핀 코팅에 의해 상기 반사 방지 물질을 도포한다. 따라서 상기 반사 방지 물질은 스핀 코팅하는 유기물계의 조성을 갖는다. 상기 반사 방지 물질은 포토레지스트층 내에서 노광에 따른 입사광과 기질로부터의 반사광의 간섭에 의해 발생되는 정재파 효과를 방지하고 또한 이전에 만들어 놓은 회로로부터 기인하는 단차(topography)에 따른 반사나 모서리에서의 난반사를 방지 또는 현저히 감소시키는 작용을 하여 원하는 초미세회로 치수(critical dimension: CD)를 정확 하게 제어하여 제조공정 조건의 허용도를 완화하여 준다.
상기 제2 도포부(116)는 상기 웨이퍼와 포토레지스트 층의 접착력을 향상시키기 위하여 접착 물질을 도포한다. 상기 접착 물질의 예로는 헥사메틸 디실라잔(HexaMethyDiSilazane : 이하 HMDS)이 있다.
상기 제2 도포부(116)는 별도로 구비되는 것이 아니라 상기 제1 도포부(114)와 동일한 공간에 구비되는 것이 바람직하다.
상기 도포 유닛(110)에는 도시되지는 않았지만, 상기 제1 로딩부(112), 제1 도포부(114), 제2 도포부(116)와 같이 베이크부, 냉각부, 프리얼라인부 및 이송암이 구비된다.
상기 베이크부는 상기 반사 방지 물질이 도포된 웨이퍼를 가열하여 경화시키며, 상기 냉각부는 상기 베이크부에 의해 가열된 웨이퍼 및 상기 HMDS가 도포된 웨이퍼를 냉각한다. 상기 프리얼라인부는 상기 웨이퍼가 제1 도포부(114)나 제2 도포부(116)로 공급되기 전에 정렬한다. 상기 이송암은 상기 웨이퍼를 이송한다.
상기 도포 유닛(110)은 상기와 같이 독립적으로 구비된다. 그러므로 상기 반사 방지 물질 또는 HMDS에 의해 상기 도포 유닛(110)이 오염되더라도 다른 유닛들의 오염은 방지할 수 있다. 또한 상기 도포 유닛(110)만을 세정할 수 있다.
상기 도포/현상 유닛(120)은 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하고, 노광된 포토레지스트를 현상하며, 제2 로딩부(122), 제3 도포부(124), 현상부(126) 및 인터페이스부(128)를 포함한다.
상기 제2 로딩부(122)는 다수의 웨이퍼들이 각각 수납된 다수의 웨이퍼 카세 트들을 로딩한다. 상기 웨이퍼 카세트들은 내부에 수납된 웨이퍼들의 오염을 방지하기 위해 전방 개구 통합 포드(front opening unified pod : FOUP)가 사용될 수 있다. 상기 웨이퍼들은 반사 방지 물질과 HMDS 중 적어도 하나가 도포된 상태이다.
상기 제3 도포부(124)는 상기 웨이퍼 표면에 포토레지스트를 도포한다. 상기 제3 도포부(124)는 스핀 코팅에 의해 상기 포토레지스트를 도포한다.
상기 현상부(126)는 노광된 포토레지스트로 현상액을 도포하여 상기 노광된 포토레지스트를 현상한다.
도시되지는 않았지만, 상기 제3 도포부(124)에는 각각 베이크부, 냉각부, 프리 얼라인부 및 이송암이 구비된다.
상기 베이크부는 상기 포토레지스트가 도포된 웨이퍼를 가열하여 경화시키며, 상기 냉각부는 상기 베이크부에 의해 가열된 웨이퍼를 냉각한다. 상기 프리얼라인부는 상기 웨이퍼가 제3 도포부(124)로 공급되기 전에 정렬한다. 상기 이송암은 상기 웨이퍼를 이송한다.
도시되지는 않았지만, 상기 현상부(126)에도 각각 베이크부, 냉각부, 프리 얼라인부 및 이송암이 구비된다.
상기 베이크부는 상기 노광된 포토레지스트를 가열하여 경화시키며, 상기 현상된 포토레지스트 패턴을 가열하여 경화시킨다. 상기 냉각부는 상기 베이크부에 의해 가열된 웨이퍼를 냉각한다. 상기 프리얼라인부는 상기 웨이퍼가 상기 현상부(126)로 공급되기 전에 정렬한다. 상기 이송암은 상기 웨이퍼를 이송한다.
상기에서와 같이 상기 제3 도포부(124)는 포토레지스트 및 반사 방지 물질을 같이 도포하는 것이 아니라 상기 웨이퍼의 표면에 포토레지스트만을 도포한다. 따라서 상기 제3 도포부(124)에서의 포토레지스트 도포 공정이 지연되어 상기 웨이퍼가 정체되는 현상을 방지할 수 있다.
상기 인터페이스부(128)는 상기 현상부(126)의 일측에 구비된다. 상기 인터페이스부(128)는 상기 현상부(126)에 웨이퍼가 로딩되어 있을 때 상기 노광 유닛(130)에서 노광 공정이 종료된 웨이퍼를 대기시키고, 상기 노광 유닛(130)에 웨이퍼가 로딩되어 있을 때 상기 제3 도포부(124)에서 포토레지스트 도포 공정이 완료된 웨이퍼를 대기시키는 버퍼 기능을 한다.
한편, 상기 도포/현상 유닛(120)은 에지 노광부를 구비할 수 있다. 상기 에지 노광부는 포토레지스트가 도포된 웨이퍼에서 에지 부위의 포토레지스트를 노광한다.
상기 노광 유닛(130)은 포토레지스트가 도포된 웨이퍼로 소정의 패턴이 형성된 마스크를 이용하여 상기 패턴을 전사한다. 즉, 상기 노광 유닛(130)의 광원에서 조사된 광이 상기 마스크를 지나면서 일부는 통과하고 나머지는 차단된다. 상기 마스크를 통과한 일부의 광이 상기 웨이퍼(W) 상에 형성된 감광막에 조사되어 상기 감광막 중 일부가 상기 광에 노출된다.
상기 노광 유닛(130)의 광원으로는 단파장(G-line, I-line, KrF, ArF, F2 등) 광원이 사용될 수 있다. 상기 단파장 광원이 사용되더라도 상기 반사 방지 물질에 의해 노광에 따른 입사광과 기질로부터의 반사광의 간섭에 의해 발생되는 정재파 효과를 방지할 수 있고, 또한 기 형성된 패턴으로부터 기인하는 단차에 따른 반 사나 모서리에서의 난반사를 방지하거나 감소시킬 수 있다.
도시되지는 않았지만, 상기 노광 유닛(130)에는 프리얼라이너가 구비될 수 있다. 상기 프리얼라이너는 상기 웨이퍼의 플랫존을 정렬시켜 상기 노광 유닛(130)의 스테이지로 이송한다.
상기 포토리소그래피 장치(100)는 반사 방지 물질을 도포하는 도포 유닛(110)과 포토레지스트를 도포하는 도포/현상 유닛(120)이 분리되어 구비된다. 따라서 종래와 달리 상기 도포/현상 유닛(120)에서 공정이 지연되어 웨이퍼가 정체되는 현상이 방지된다. 또한 상기 도포 유닛(110)에서 상기 반사 방지 물질을 도포시 발생하는 유기성 흄(fume)에 의해 상기 도포/현상 유닛(120)이 오염되는 현상을 방지할 수 있다. 그리고 상기 유기성 흄에 의해 상기 도포 유닛(110)이 오염되는 것을 방지하기 위해 상기 도포 유닛(110) 만을 주기적으로 용이하게 세정할 수 있다.
이하에서는 상기 포토리소그래피 장치(100)의 작동에 대해 설명한다. 여기서 웨이퍼들의 이송은 이송암에 의해 이루어진다.
우선, 다수의 웨이퍼가 적재된 웨이퍼 카세트가 도포 유닛(110)의 제1 로딩부(112)에 로딩된다. 상기 웨이퍼 카세트로부터 선택된 웨이퍼가 프리얼라인부에서 플랫존이 정렬된다. 정렬된 웨이퍼는 제1 도포부(114)에서 반사 방지 물질이 도포된다. 상기 웨이퍼는 베이크부에 의해 가열된 후, 냉각부에서 냉각된다. 상기 반사 방지 물질이 도포된 웨이퍼는 제2 도포부(116)에서 HMDS가 도포된 후, 냉각부에서 냉각된다. 상기 반사 방지 물질 및 HMDS가 도포된 웨이퍼는 다시 웨이퍼 카세트에 적재된다.
상기에서는 웨이퍼에 반사 방지 물질과 HMDS가 같이 도포되는 것으로 설명되었지만, 경우에 따라서는 반사 방지 물질과 HMDS 중 어느 하나만 도포될 수도 있다.
상기 반사 방지 물질 및 HMDS가 도포된 웨이퍼를 적재한 웨이퍼 카세트가 도포/현상 유닛(120)의 제2 로딩부(122)에 로딩된다. 상기 웨이퍼 카세트로부터 선택된 웨이퍼가 프리얼라인부에서 플랫존이 정렬된다. 정렬된 웨이퍼는 제3 도포부(114)에서 포토레지스트가 도포된다. 구체적으로, 웨이퍼를 회전척 상에 올려놓은 다음, 상기 웨이퍼 상의 중심 부위에 포토레지스트를 공급하고, 상기 웨이퍼를 회전시킨다. 상기 웨이퍼의 회전력에 의해 상기 웨이퍼 상의 중심 부위에 공급된 포토레지스트는 웨이퍼의 주연 부위로 밀려나고, 이에 따라, 포토레지스트 층이 형성된다.
상기 포토레지스트 층이 형성된 웨이퍼는 베이크부에서 가열된 후, 냉각부에서 냉각된다. 이후 상기 웨이퍼는 에지 노광부에서 에지 부위의 포토레지스트가 노광된다.
상기 에지 부위가 노광된 포토레지스트 층이 형성된 웨이퍼는 인터페이스부(128)에 의해 노광 유닛(130)으로 이송된다. 이송된 웨이퍼는 프리얼라이너에서 플랫존이 정렬된 후, 노광 유닛(130)으로 공급된다. 상기 노광 유닛(130)은 소정의 패턴을 전사하기 위해 상기 포토레지스트 층을 부분적으로 노광한다.
구체적으로, 광원에서 조사된 광은 소정의 패턴이 형성된 마스크를 지나면서 일부는 통과하고 나머지는 차단된다. 상기 마스크를 통과한 일부의 광이 상기 웨이 퍼 상에 형성된 포토레지스트 층에 조사되어 상기 포토레지스트 층 중 일부가 상기 광에 노출된다.
노광이 완료된 웨이퍼는 인터페이스부(128)에 의해 도포/현상 유닛(120)으로 이송된다. 상기 노광된 웨이퍼는 베이크부에서 가열된 후, 냉각부에서 다시 냉각된다. 냉각된 웨이퍼는 현상부(126)에서 포토레지스트 층이 현상된다. 이때, 상기 포토레지스트 층 중 노출된 부분 또는 노출되지 않은 부분이 상기 현상부(126)에서 현상액에 의해 제거된다. 현상되어 포토레지스트 패턴이 형성된 웨이퍼는 베이크부에 의해 다시 가열된 후, 냉각부에 의해 냉각된다. 상기 현상이 완료된 웨이퍼는 상기 웨이퍼 카세트로 다시 적재된다.
이후, 상기 웨이퍼 카세트를 이송하여 식각 공정 등의 후속 공정을 진행한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포토리소그래피 장치는 반사 방지 물질을 도포하는 도포부와 포토레지스트를 도포하는 도포/현상부를 분리하여 구비한다. 따라서 도포/현상부에서 반사 방지 물질 도포 공정과 포토레지스트 도포 공정을 동시에 진행함에 따라 발생하는 웨이퍼 정체 현상을 방지할 수 있다.
또한, 상기 도포부와 도포/현상부가 분리되므로, 상기 반사 방지 물질 도포시 발생하는 유기성 흄에 의해 도포/현상부가 오염되는 현상을 방지할 수 있다. 그리고 상기 오염 가능성이 많은 상기 도포부만은 정기적으로 세정할 수 있다.
따라서 상기 포토리소그래피 장치의 생산성을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (2)

  1. 웨이퍼 카세트를 로딩하기 위한 제1 로딩부 및 상기 웨이퍼 카세트에서 이송된 각각의 웨이퍼에 반사 방지 물질을 도포하기 위한 제1 도포부를 포함하는 도포 유닛;
    웨이퍼 카세트를 로딩하기 위한 제2 로딩부, 상기 웨이퍼 카세트에서 이송되며 상기 반사 방지 물질이 도포된 각각의 웨이퍼에 포토레지스트를 도포하기 위한 제2 도포부 및 노광된 포토레지스트를 현상하기 위한 현상부를 포함하는 도포/현상 유닛; 및
    상기 포토레지스트를 노광하기 위한 노광 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 도포 유닛은 상기 웨이퍼 상에 상기 웨이퍼와 상기 포토레지스트의 접착을 위한 접착 물질을 도포하기 위한 제3 도포부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 장치.
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