KR20070024130A - 포토리소그래피 공정 쳄버 - Google Patents

Abstract

반도체 소자의 제조 장비 중 포토리소그래피 공정 쳄버가 개시된다. 본 공정 쳄버는, 반도체 웨이퍼 위에 HMDS, ARC 또는 감광막을 도포하기 위한 소정의 장치가 장착된 포토리소그래피 공정 쳄버로서, 상기 공정 쳄버의 측벽 하부에 설치되어 상기 공정 쳄버 내부로 기체를 인입하기 위한 인입관; 상기 인입관의 외측 단부에 연결되어 상기 인입관을 통해 상기 공정 쳄버 내부로 인입되는 상기 기체를 정화하는 제1 필터부; 상기 공정 쳄버의 천정면에 배치되어 상기 HMDS, ARC 또는 감광막으로부터 배출되는 유해 물질의 증기를 상기 기체와 함께 외부로 배출하는 배출관; 상기 배출관을 통해 배출된 상기 유해 물질의 증기 및 상기 기체를 정화하는 제2 필터부; 및 상기 배출관의 일단에 배치되고 상기 공정 쳄버에 유입된 상기 기체 또는 상기 유해 물질을 흡입하여 대기중에 방출하기 위한 펌프;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이를 통해, 포토리소그래피 공정에서 웨이퍼 위에 HMDS, ARC 또는 감광제를 도포할 때 발생하는 유해 물질의 증기를 효과적으로 포집 및 정화시켜 대기의 오염 및 다른 장비의 손상을 방지할 수 있다.

HMDS, ARC, 감광제, 포토리소그래피

Description

포토리소그래피 공정 쳄버{Chamber for Photolithography Process}

도 1은 본 발명에 따른 포토리소그래피 공정 쳄버의 개요도이다.

본 발명은 반도체 소자의 제조에 사용되는 장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는, 포토리소그래피 공정에서 감광막, HMDS 또는 ARC 등을 웨이퍼 위에 도포할 때 발생할 수 있는 유해 물질의 증기를 효과적으로 포집하여 정화하기 위한 포토리소그래피 공정 쳄버에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자의 제조 공정 중에서 포토리소그래피 공정은 반도체 웨이퍼 위에 설계된 패턴을 만들기 위한 공정으로서, 반도체 소자의 집적도를 결정하는 핵심 공정이라고 할 수 있다. 이러한 포토리소그래피 공정은 감광막 도포, 정렬 및 노광, 현상 등의 공정으로 진행된다.

한편, 감광제는 용제(Solvent), 다중체(Polymer), 감응제(Photoactive agent)로 구성되어 있다. 여기서, 용제는 감광제가 기판에 도포되어 사용될 때까지 액체 상태로 유지하여 웨이퍼나 기판 위에 도포할 때 점도를 갖게 한다. 그리고 다중체는 레진(Resin)이라고도 하는데, 결합체로 사용되어 막의 기계적 성질(두 께, 유동성, 접착도, 열에 의한 흐름 등)을 결정한다. 마지막으로, 감응제는 빛을 받아 광화학 반응을 일으켜서 패턴 형성에 기여하는 물질이다.

또한, 이와 같은 감광제를 웨이퍼에 도포하기 전에, 웨이퍼의 막질과 감광액의 접착력을 향상시키기 위하여 HMDS(Hexa Methyl Di Silanzane)을 도포한다. HMDS는 물이나 알코올에 접촉했을 때 암모니아 가스를 발생하는 성질을 가지고 있는데, 실리콘이 합유된 화학물질로서 감광제가 웨이퍼에 잘 접착될 수 있게 한다.

HMDS를 웨이퍼에 분사한 뒤에는, 감광제를 웨이퍼에 코팅한다. 코팅은 스핀 코터(Spin Coater)를 사용하여 수행한다. 즉, 스핀 코터를 사용하여 웨이퍼를 높은 회전수로 회전시키고, 그 위에 감광제를 분사함으로써 균일하고 얇은 막의 형태로 기판 전체에 도포하게 된다. 이때, 감광제의 두께 균일도를 보다 향상시키기 위해서는 장치 내부의 환경 즉, 온도, 습도, 풍속 등을 정밀하게 제어하는 것이 중요하다.

또한, 금속막이 증착되어 있는 웨이퍼에 감광막을 형성할 때, 웨이퍼의 난반사와 고반사에 의해 그 측벽에 예측할 수 없는 수평 또는 수직의 굴곡이 발생할 수 있다. 이러한 굴곡은 후속 공정에 영향을 미치게 되는데, 이를 방지하기 위하여 웨이퍼의 표면에 반사율이 낮은 물질, 즉 ARC(Antireflective Coating)를 코팅하게 된다.

이와 같이, 포토리소그래피 공정에서는 HMDS, ARC 및 감광제(Photoresist) 등의 많은 화학 물질들을 취급하게 되는데, 실제 공정 설비에서는 이들 화학 물질 들에 포함되어 있는 유해 성분들을 별다른 처리없이 대기중에 방출하고 있다. 따 라서, 유해 성분들의 증기가 대기중에 방출되면 환경 오염의 원인이 될 뿐만 아니라, 공정 설비 내의 다른 반도체 소자 제조 장비들을 부식시키는 등의 문제를 야기하게 된다. 더구나, HMDS, ARC 및 감광제를 도포한 후에는 노광 공정을 진행하게 되는데, 노광 공정에서는 마스크, 래티클 등에 의해 형성되는 패턴 영상이 렌즈를 통해 웨이퍼 위의 감광막에 전사된다. 이때, 렌즈가 웨이퍼의 감광막에 근접하여 배치되는데, 감광막으로부터 발생되는 유해 물질의 증기가 렌즈의 표면을 오염시키게 되므로 후속하는 노광 공정에서의 정밀도를 저해하는 요인으로 작용한다.

본 발명은 포토리소그래피 공정에서 웨이퍼 위에 HMDS, ARC 또는 감광제를 도포할 때 발생하는 유해 물질의 증기를 효과적으로 포집 및 정화시켜 대기의 오염 및 다른 장비의 손상을 방지하기 위한 포토리소그래피 공정 쳄버를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 포토리소그래피 공정 쳄버는, 반도체 소자의 제조 공정에서 반도체 웨이퍼 위에 HMDS, ARC 또는 감광막을 도포하기 위한 소정의 장치가 내재된 포토리소그래피 공정 쳄버로서, 상기 공정 쳄버의 측벽 하부에 설치되어 상기 공정 쳄버 내부로 기체를 인입하기 위한 인입관; 상기 인입관의 외측 단부에 연결되어 상기 인입관을 통해 상기 공정 쳄버 내부로 인입되는 상기 기체를 정화하는 제1 필터부; 상기 공정 쳄버의 천정면에 배치되어 상기 HMDS, ARC 또는 감광막으로부터 배출되는 유해 물질의 증기를 상기 기체와 함께 외부로 배출하는 배출관; 상기 배 출관을 통해 배출된 상기 유해 물질의 증기 및 상기 기체를 정화하는 제2 필터부; 및 상기 배출관의 일단에 배치되고 상기 공정 쳄버에 유입된 상기 기체 또는 상기 유해 물질을 흡입하여 대기중에 방출하기 위한 펌프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 포토리소그래피 공정 쳄버의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

도 1을 참조하면, 포토리소그래피 공정 중에 HMDS, ARC 또는 감광막 등을 웨이퍼 위에 도포하기 위한 소정의 장치가 공정 쳄버(10) 내에 배치될 수 있다. 여기서, ARC, 감광막 등을 스핀 방식에 의해 웨이퍼에 도포하는 경우에는, 공정 쳄버(10) 내에 스핀 코터(20)가 장착될 수 있다. 스핀 코터(20)는 ARC 또는 감광제(22a)를 공급하는 노즐(22)과, 웨이퍼(W)를 안착 및 회전시키기 위한 웨이퍼척(24)를 포함한다. 웨이퍼척(24)은 소정의 구동 장치 예컨대 구동 모터에 연결되어 회전될 수 있도록 설치된다.

한편, HMDS의 경우, 스프레이 방식 또는 기상 도포 방식을 통해 웨이퍼 위에 도포되는데, 스프레이 방식은 앞에서 설명한 스핀 코터(20)과 유사한 장치를 통해 수행되고, 기상 도포 방식은 별도의 운반 기체에 의해 공급된 기체 상태의 HMDS를 반도체 웨이퍼 상에 도포하게 된다.

위와 같이, HMDS, ARC 또는 감광제를 웨이퍼에 도포하기 위한 소정의 장치가 장착된 공정 쳄버(10)에는 인입관(12) 및 배출관(14)가 설치된다. 인입관(12)은 공정 쳄버(10)의 측벽 하부에 설치되고, 이를 통해 상기 공정 쳄버 내부로 기체를 인입하게 된다. 또한, 인입관(12)의 외측 단부에는 제1 필터부(13)가 설치되어 있는데, 제1 필터부(13)을 통하여 공정 쳄버(10) 내부로 인입되는 기체를 정화하게 된다. 제1 필터부(13)는 필터링(filtering), 흡착(adsorption), 증류(distillation) 또는 추출(extraction) 방식 중 어느 하나의 방식을 이용한 여과 장치로 구성될 수 있다.

또한, 공정 쳄버(10)의 천정면에는 적어도 하나의 배출관(14)가 설치되어 있는데, 이 배출관(14)을 통해 HMDS, ARC 또는 감광막으로부터 배출되는 유해 물질의 증기를 상기 기체와 함께 외부로 배출하게 된다. 감광막, ARC 또는 HMDS 등으로부터 발생되는 유해 물질의 증기는 일반 대기보다 가벼워서 대부분 공정 쳄버(10)의 위로 올라가게 되므로, 따라서 배출관(14)를 공정 쳄버(10)의 천정 부분에 배치하는 것이 보다 효율적이다. 도 1에는 3개의 배출관(14a, 14b, 14c)이 설치된 상태를 도시하였다. 배출관(14)을 통해 배출된 상기 유해 물질의 증기 및 상기 기체는 제2 필터부(15)에 의해 정화된다. 또한, 제2 필터부(15)는 필터링(filtering), 흡착(adsorption), 증류(distillation) 또는 추출(extraction) 방식 중 어느 하나의 방식을 이용한 여과 장치로 구성될 수 있다. 아울러, 배출관(14)의 일단에는 공정 쳄버(10)로 유입된 기체 및/또는 상기 유해 물질의 증기를 흡입하기 위한 펌프(16)가 설치되고, 이 펌프(16)에 의해 흡입된 유해 물질의 증기 또는 기체가 대기중에 방출된다.

한편, 스핀 방식에 의해 ARC, HMDS, 감광막 등을 웨이퍼에 도포하는 경우에는 코팅이 진행되는 동안 계속하여 인입관(12) 및 배출관(14)을 통해 기체를 유입 및 방출하는 것이 바람직하다. 다만, 기상 도포 방식에 의해 HMDS를 웨이퍼에 도포하는 경우에는 HMDS가 기화 공정을 거쳐 공정 쳄버(10) 내로 유입되므로, 기화된 HMDS가 웨이퍼(W)와 충분히 접촉할 수 있도록 한다. 즉, HMDS가 도포되는 동안에는 인입관(12) 및 배출관(14)를 통한 기체 순환 라인을 가동하지 않고, HMDS가 웨이퍼에 충분히 도포되었을 때 공정 쳄버(10) 내를 정화하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 포토리소그래피 공정 쳄버에 따르면, HMDS, ARC, 감광제로부터 방출되는 유해 물질의 증기를 효과적으로 포집하여 정화시킬 수 있다. 따라서, 반도체 설비 내의 다른 장치가 HMDS, ARC, 감광제 등으로부터 방출되는 유해 물질의 증기로 인해 부식되는 것을 방지할 수 있으며, 또한 대기의 환경 오염도 줄일 수 있다. 특히, 노광 공정에서 렌즈의 오염을 방지할 수 있으므로 노광 장비의 수명을 증대시킬 수 있다.

지금까지 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (3)

1. 반도체 웨이퍼 위에 HMDS, ARC 또는 감광막을 도포하기 위한 소정의 장치가 내재된 포토리소그래피 공정 쳄버로서,

   상기 공정 쳄버에 설치되어 상기 공정 쳄버 내부로 기체를 인입하기 위한 인입관;

   상기 인입관의 외측 단부에 연결되어 상기 인입관을 통해 상기 공정 쳄버 내부로 인입되는 상기 기체를 정화하는 제1 필터부;

   상기 공정 쳄버에 배치되어 상기 HMDS, ARC 또는 감광막으로부터 배출되는 유해 물질의 증기를 상기 기체와 함께 외부로 배출하는 배출관;

   상기 배출관을 통해 배출된 상기 유해 물질의 증기 및 상기 기체를 정화하는 제2 필터부; 및

   상기 배출관의 일단에 배치되고 상기 공정 쳄버에 유입된 상기 기체 또는 상기 유해 물질을 흡입하여 대기중에 방출하기 위한 펌프;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 공정 쳄버.
2. 제1항에서,

   상기 인입관은 상기 공정 쳄버의 하부 측벽에 배치되고, 상기 배출관은 상기 공정 쳄버의 천정면에 배치된 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 공정 쳄버.
3. 제1항에서,

   상기 제1 필터부 또는 제2 필터부는 필터링(filtering), 흡착(adsorption), 증류(distillation) 또는 추출(extraction) 방식 중 어느 하나의 방식을 이용한 여과 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 포토리소그래피 공정 쳄버.

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