KR20070088181A - 이멀젼 리소그래피 장치 및 이를 이용하는 반도체소자의제조방법 - Google Patents

이멀젼 리소그래피 장치 및 이를 이용하는 반도체소자의제조방법

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KR20070088181A
KR20070088181A KR1020060018459A KR20060018459A KR20070088181A KR 20070088181 A KR20070088181 A KR 20070088181A KR 1020060018459 A KR1020060018459 A KR 1020060018459A KR 20060018459 A KR20060018459 A KR 20060018459A KR 20070088181 A KR20070088181 A KR 20070088181A
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KR1020060018459A
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이재호
강성건
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삼성전자주식회사
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    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716—Stages

Abstract

이멀젼 리소그래피 장치 및 이를 이용하는 반도체소자의 제조방법을 제공한다. 이 장치는 상부면에 웨이퍼가 장착되는 스테이지를 구비한다. 상기 스테이지 상부에 위치하는 투영 렌즈부가 제공된다. 상기 스테이지 상부면에 장착된 웨이퍼와 상기 투영 렌즈부 사이의 영역을 둘러싸되, 상기 스테이지 상부면에 장착된 웨이퍼와 소정 거리 이격된 후드가 제공된다. 상기 스테이지의 상부면에 장착된 웨이퍼와 상기 투영 렌즈부 사이에 형성되는 하부 유체층 및 상기 하부 유체층과 상기 투영렌즈부 사이에 형성되는 상부 유체층을 제공하도록 상기 후드 주위에 유체 제공 유닛이 제공된다.

Description

이멀젼 리소그래피 장치 및 이를 이용하는 반도체소자의 제조방법{Immersion lithography apparatus and fabrication method of semiconductor device using the same}
도 1은 본 발명에 따른 이멀젼 리소그래피 장치를 나타낸 개략적인 배치도이다.
도 2는 본 발명에 따른 반도체소자의 제조방법을 나타낸 공정 흐름도이다.
본 발명은 반도체 장치 및 이를 이용하는 반도체소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 이멀젼 리소그래피 장치 및 이를 이용하는 반도체소자의 제조방법에 관한 것이다.
반도체소자들은 여러 가지의 단위 공정들을 사용하여 제작된다. 예를 들면, 상기 반도체소자들은 리소그래피 공정, 식각 공정, 박막 증착 공정 및 확산 공정 등을 사용하여 제작된다. 상기 리소그래피 공정은 상기 반도체소자들의 미세한 패턴들의 형성에 직접적인 영향을 준다. 따라서, 고집적 반도체소자들의 제조에 있어서, 상기 리소그래피 공정은 매우 중요한 역할을 한다.
상기 리소그래피 공정은 반도체 기판 상에 포토레지스트막을 형성하는 코팅 단계, 상기 포토레지스트막의 소정 영역에 포토 마스크를 사용하여 선택적으로 빛을 조사하는 노광 단계, 및 상기 노광된 포토레지스트막을 선택적으로 제거하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 현상 단계를 포함한다. 상기 포토레지스트 패턴은 후속의 식각 또는 이온주입 공정등을 실시하는 동안 마스크로 사용된다.
최근, 반도체소자의 고집적화 경향에 따라, 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 노광 시, 패턴 분해능(pattern resolution)을 증대시키는 방법이 요구되고 있다. 통상 알려진 레일레이 공식(rayleigh' equation)에 따른 분해능(Resolution)은 다음과 같다.
Figure 112006013864967-PAT00001
이 경우에,
Figure 112006013864967-PAT00002
은 상수이고,
Figure 112006013864967-PAT00003
는 파장(wavelength), NA는 개구수(Numerical Aperture)이다. 상기 분해능(R)은 파장(
Figure 112006013864967-PAT00004
)에 비례하고, 개구수(NA)에 반비례한다. 상기 분해능을 높이기 위하여는 파장이 짧은 광원을 사용하거나, 렌즈의 개구수(A)를 증가시키는 방법이 사용될 수 있다.
상기 분해능을 높이기 위하여 짧은 파장을 갖는 광원을 끊임없이 개발하고 있다. 예를 들면, 436nm 파장의 G-라인, 365nm 파장의 I-라인, 248nm 파장의 KrF 레이저, 193nm 파장의 ArF 레이저 및 157 nm의 F2 레이저를 광원으로서 사용하게 되는 순으로 포토 공정을 개발하고 있다. 이와 같이 짧은 파장의 광원을 개발하는 것 은 많은 비용 및 시간이 소요된다.
최근, 상기 분해능을 높이기 위하여 이멀젼 리소그래피 기술이 개발되고 있다. 이멀젼 리소그래피 기술은 최종 투영 렌즈와 웨이퍼 사이에 임의의 액체, 즉 물을 채우고 상기 물의 굴절률만큼 광학계의 개구수(Numberical Aperture: 이하 NA라 칭함)를 증가시켜 분해능을 개선시키는 것이다. 예를 들어, 193nm의 광원(ArF레이저)을 사용할 때, 물을 매질로 선택할 경우 물의 굴절율이 1.44이므로 실제 물을 거쳐간 ArF레이저 파장은 193nm에서 134nm로 감소한다. 이는 통상적으로 분해능을 증가시키기 위하여 F2레이저(157nm)와 같이 파장이 더욱 짧은 광원을 사용하는 것과 동일한 효과를 가져온다.
이와 같은 이멀젼 리소그래피 기술은 최종 투영 렌즈와 웨이퍼 사이에 공급되는 물을 이용하는 이멀젼 리소그래피 장치를 사용하여 노광 공정을 진행하는 것을 포함한다. 그런데, 이멀젼 리소그래피 장치에서, 웨이퍼 표면의 토포그래피(topography) 또는 거칠기(roughness)로 인해 물 내에 마이크로 버블(micro-bubble)이 발생된다. 이러한 마이크로 버블은 이멀젼 리소그래피 장치의 물를 투과하는 빛을 산란시키는 요인으로 작용하여 웨이퍼 상에 의도하지 않은 왜곡된 이미지가 전사되고, 이에 따라 공정 불량이 발생한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 포토레지스트 패턴 불량을 방지함과 아울러 초점심도(Depth of Focus; DOF)를 증가시킬 수 있는 이멀젼 리소그래피 장치 및 상기 이멀젼 리소그래피 장치를 사용하는 반도체소자의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 태양은 이멀젼 리소그래피 장치를 제공한다. 이 장치는 상부면에 웨이퍼가 장착되는 스테이지를 구비한다. 상기 스테이지 상부에 위치하는 투영 렌즈부가 제공된다. 상기 스테이지 상부면에 장착된 웨이퍼와 상기 투영 렌즈부 사이의 영역을 둘러싸되, 상기 스테이지 상부면에 장착된 웨이퍼와 소정 거리 이격된 후드가 제공된다. 상기 스테이지의 상부면에 장착된 웨이퍼와 상기 투영 렌즈부 사이에 형성되는 하부 유체층 및 상기 하부 유체층과 상기 투영렌즈부 사이에 형성되는 상부 유체층을 제공하도록 상기 후드 주위에 유체 제공 유닛이 제공된다.
본 발명의 몇몇 실시예들에서, 상기 유체 제공 유닛은 유체 공급 유닛과 유체 흡입 유닛으로 이루어지되, 상기 유체 공급 유닛은 상기 하부 유체층을 구성하는 하부 유체를 제공하는 하부 유체 공급 유닛 및 상기 상부 유체층을 구성하는 상부 유체를 제공하는 상부 유체 공급 유닛을 구비할 수 있다.
더 나아가, 상기 후드를 관통하는 상부 유체 공급 라인, 하부 유체 공급 라인, 및 유체 흡입 라인을 더 포함하되, 상기 상부 유체 공급 라인은 상기 상부 유체 공급 유닛과 상기 상부 유체층 사이를 연결하고, 상기 하부 유체 공급 라인은 상기 하부 유체 공급 유닛과 상기 하부 유체층 사이를 연결하고, 상기 유체 흡입 라인은 상기 하부 및 상부 유체층들과 상기 유체 흡입 유닛을 연결할 수 있다.
여기서, 상기 유체 흡입 유닛은 상부 유체 흡입 유닛 및 하부 유체 흡입 유닛을 구비하며, 상기 유체 흡입 라인은 상기 상부 유체층과 상기 상부 유체 흡입 유닛을 연결하는 상부 유체 흡입 라인 및 상기 하부 유체층과 상기 하부 유체 흡입 유닛을 연결하는 하부 유체 흡입 라인으로 이루어질 수 있다.
다른 실시예들에서, 상기 후드 주위에 배치되어 상기 후드의 하부면에 에어를 제공하는 에어 공급 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 태양은 이멸젼 리소그래피 장치를 이용하는 반도체소자의 제조방법을 제공한다. 이 방법은 웨이퍼 상에 포토레지스트막을 형성하는 것을 포함한다. 이멀젼 리소그래피 장치를 사용하여 상기 포토레지스트막 상에 하부 유체층 및 상부 유체층을 형성한다. 상기 포토레지스트막에 상기 이멀젼 리소그래피 장치의 투영 렌즈부, 상기 상부 유체층 및 상기 하부 유체층을 차례로 통과하는 빛을 조사한다. 상기 빛이 조사된 포토레지스트막을 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성한다.
본 발명의 몇몇 실시예들에서, 상기 하부 및 상부 유체층들은 유속들을 갖는 하부 및 상부 액체층들로 형성될 수 있다. 상기 하부 및 상부 유체층들을 유속들을 갖는 하부 및 상부 액체층들로 형성하는 것은 상기 이멀젼 리소그래피 장치의 하부 유체 공급 유닛을 사용하여 상기 포토레지스트막의 일정 영역 상에 하부 액체를 공급함과 아울러 상기 이멀젼 리소그래피 장치의 상부 유체 공급 유닛으로부터 상기 포토레지스트막의 일정 영역 상에 상부 액체를 공급하고, 상기 이멀젼 리소그래피 장치의 유체 흡입 유닛을 사용하여 상기 하부 및 상부 유체층으로부터 상기 하부 및 상부 액체들을 흡입하는 것을 포함할 수 있다.
다른 실시예들에서, 상기 하부 유체층은 제1 비중을 갖는 하부 액체로 형성 되고, 상기 상부 유체층은 상기 제1 비중 보다 작은 제2 비중을 갖는 상부 액체로 형성될 수 있다.
또 다른 실시예들에서, 상기 하부 유체층과 상기 상부 유체층은 서로 다른 굴절율을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 유체층은 제1 굴절율을 갖는 하부 액체로 형성되고, 상기 상부 유체층은 상기 제1 굴절율보다 작은 제2 굴절율을 갖는 상부 액체로 형성될 수 있다.
또 다른 실시예들에서, 상기 하부 유체층과 상기 상부 유체층은 서로 다른 점성을 갖도록 형성될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하여 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 이멀젼 리소그래피 장치를 나타낸 개략적인 배치도이고, 도 2는 본 발명에 따른 반도체소자의 제조방법을 나타낸 공정 흐름도이다.
우선, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이멀젼 리소그래피 장치에 대해 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 이멀젼 리소그래피 장치는 상부면에 웨이퍼(115)가 장착되 는 스테이지(100), 상기 스테이지(100) 상부에 위치하는 투영 렌즈부(120), 상기 스테이지(100) 상부면에 장착된 웨이퍼(115)와 상기 투영 렌즈부(120) 사이의 영역을 둘러싸되, 상기 스테이지(100) 상부면에 장착된 웨이퍼(115)와 소정 거리 이격되는 후드(125), 상기 스테이지(100)의 상부면에 장착된 웨이퍼(115)와 상기 투영 렌즈부(120) 사이에 개재된 하부 유체층(151) 및 상기 하부 유체층(151)과 상기 투영렌즈부(120) 사이에 개재된 상부 유체층(153)을 제공하도록 상기 후드(125) 주위에 제공된 유체 제공 유닛을 포함한다. 여기서, 상기 유체 제공 유닛은 유체 공급 유닛(129a) 및 유체 흡입 유닛(129b)으로 이루어질 수 있다. 상기 하부 유체층(151) 및 상기 상부 유체층(153)은 각각 하부 액체층 및 상부 액체층일 수 있다. 상기 하부 액체층 및 상부 액체층은 서로 다른 굴절율을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 액체층은 상기 상부 액체층보다 큰 굴절율을 가질 수 있다. 또한, 상기 하부 액체층 및 상기 상부 액체층은 서로 다른 비중을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 액체층은 상기 상부 액체층보다 큰 비중을 가질 수 있다. 또한, 상기 하부 액체층 및 상기 상부 액체층은 서로 다른 점성을 가질 수 있다. 더 나아가, 상기 이멀젼 리소그래피 장치는 상기 스테이지(100) 상부면에 장착된 웨이퍼(115) 주위에 배치된 커버 플레이트(105) 및 상기 커버 플레이트에 의해 둘러싸인 클로징 디스크(110)를 더 포함할 수 있다.
상기 유체 공급 유닛(129a)으로부터 유체가 제공되어 상기 하부 유체층(151) 및 상기 상부 유체층(153)으로 이루어진 유체층(150)이 제공될 수 있다. 상기 유체층(150)은 유속, 즉 흐름을 갖는 물질층일 수 있다. 따라서, 유속을 갖는 유체층 (150)을 형성하기 위하여 상기 유체 공급 유닛(129a)으로부터 유체가 상기 유체층(150) 내로 공급됨과 아울러 상기 유체층(150)내로 공급되는 유체의 양 만큼 상기 유체 흡입 유닛(129b)을 사용하여 상기 유체층(150)으로부터 유체를 흡입할 수 있다.
상기 유체 공급 유닛(129a)은 상기 하부 유체층(151)을 구성하는 하부 유체를 제공하는 하부 유체 공급 유닛(135a) 및 상기 상부 유체층(153)을 구성하는 상부 유체를 제공하는 상부 유체 공급 유닛(130a)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 하부 유체 공급 유닛(135a)으로부터 공급되는 상기 하부 유체는 물과 같은 액체일 수 있다. 그리고, 상기 상부 유체 공급 유닛(130a)으로부터 공급되는 상기 상부 유체는 물과 같은 상기 하부 유체 보다 비중 및 굴절율이 작은 액체일 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 유체는 오일(oil)일 수 있다.
상기 유체 흡입 유닛(129b)은 상부 유체 흡입 유닛(131b) 및 하부 유체 흡입 유닛(135b)을 포함할 수 있다. 상기 후드(125)를 관통하는 상부 유체 공급 라인(131a), 하부 유체 공급 라인(136a), 및 유체 흡입 라인(134b, 136b)이 제공될 수 있다.
상기 하부 유체 공급 라인(136a)은 상기 하부 유체 공급 유닛(135a)과 상기 하부 유체층(151) 사이를 연결할 수 있다. 따라서, 상기 하부 유체 공급 유닛(135a)은 상기 스테이지(100) 상부면에 장착된 웨이퍼(115)와 상기 투영 렌즈부(120) 사이로 상기 하부 유체 공급 라인(136a)을 통하여 하부 유체를 공급할 수 있다. 그 결과, 상기 하부 유체층(151)이 형성될 수 있다.
상기 상부 유체 공급 라인(131a)은 상기 상부 유체 공급 유닛(130a)과 상기 상부 유체층(153) 사이를 연결할 수 있다. 따라서, 상기 상부 유체 공급 유닛(130a)은 상기 스테이지(100) 상부면에 장착된 웨이퍼(115)와 상기 투영 렌즈부(120) 사이로 상기 상부 유체 공급 라인(131a)을 통하여 상부 유체를 공급할 수 있다. 그 결과, 상기 상부 유체층(153)이 형성될 수 있다.
상기 유체 흡입 라인(131b, 136b)은 상부 유체 흡입 라인(131b) 및 하부 유체 흡입 라인(136b)으로 이루어질 수 있다.
상기 하부 유체 흡입 라인(136b)은 상기 하부 유체 흡입 유닛(135b)과 상기 하부 유체층(151) 사이를 연결할 수 있다. 따라서, 상기 하부 유체 흡입 유닛(135b)은 상기 하부 유체층(151)으로부터 상기 하부 유체 흡입 라인(136b)을 통하여 하부 유체를 흡입할 수 있다. 그 결과, 상기 하부 유체층(151)은 상기 하부 유체 공급 유닛(135a)으로부터 하부 유체가 지속적으로 공급됨과 아울러 상기 하부 유체 흡입 유닛(135b)으로부터 하부 유체가 지속적으로 흡입됨으로 인하여 일정한 두께 및 부피를 유지하면서 유속을 가질 수 있다.
상기 상부 유체 흡입 라인(131b)은 상기 상부 유체 흡입 유닛(130b)과 상기 상부 유체층(153) 사이를 연결할 수 있다. 따라서, 상기 상부 유체 흡입 유닛(130b)은 상기 상부 유체층(153)으로부터 상기 상부 유체 흡입 라인(131b)을 통하여 상부 유체를 흡입할 수 있다. 그 결과, 상기 상부 유체층(153)은 상기 상부 유체 공급 유닛(130a)으로부터 상부 유체가 지속적으로 공급됨과 아울러 상기 상부 유체 흡입 유닛(130b)으로부터 상부 유체가 지속적으로 흡입됨으로 인하여 일정한 두께 및 부피를 유지하면서 유속을 가질 수 있다.
상기 스테이지(100) 상부면에 장착된 웨이퍼(115)와 상기 투영 렌즈부(120) 사이의 영역에 접하는 상기 상부 유체 공급 라인(131a)의 일단은 상기 상부 유체층(153)에 대응하는 위치에 제공되고, 상기 스테이지(100) 상부면에 장착된 웨이퍼(115)와 상기 투영 렌즈부(120) 사이의 영역에 접하는 상기 하부 유체 공급 라인(136a)의 일단은 상기 하부 유체층(151)에 대응하는 위치에 제공될 수 있다.
상기 스테이지(100) 상부면에 장착된 웨이퍼(115)와 상기 투영 렌즈부(120) 사이의 영역에 접하는 상기 상부 유체 공급 라인(131a)의 일단은 상기 상부 유체층(153)에 대응하는 위치에 제공되고, 상기 스테이지(100) 상부면에 장착된 웨이퍼(115)와 상기 투영 렌즈부(120) 사이의 영역에 접하는 상기 하부 유체 공급 라인(136a)의 일단은 상기 하부 유체층(151)에 대응하는 위치에 제공될 수 있다. 상기 스테이지(100) 상부면에 장착된 웨이퍼(115)와 상기 투영 렌즈부(120) 사이의 영역에 접하는 상기 상부 유체 흡입 라인(131b)의 일단은 상기 상부 유체층(153)에 대응하는 위치에 제공되고, 상기 스테이지(100) 상부면에 장착된 웨이퍼(115)와 상기 투영 렌즈부(120) 사이의 영역에 접하는 상기 하부 유체 흡입 라인(136b)의 일단은 상기 하부 유체층(151)에 대응하는 위치에 제공될 수 있다.
상기 하부 유체층(151) 및 상기 상부 유체층(153)은 실질적으로 동일한 방향성의 흐름을 갖도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 하부 유체 공급 라인(136a)의 일단 및 상기 상부 유체 공급 라인(131a)의 일단은 서로 인접하도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 하부 유체 흡입 라인(136b)의 일단 및 상기 상부 유체 흡입 라인 (131b)의 일단은 서로 인접하도록 배치될 수 있다. 더 나아가, 상기 하부 및 상부 유체 공급 라인들(136a, 131a)의 일단들과 상기 하부 및 상부 유체 흡입 라인들(136b, 131b)의 일단들은 상기 스테이지(100) 상부면에 장착된 웨이퍼(115)와 상기 투영 렌즈부(120) 사이의 영역을 사이에 두고 서로 대응하는 위치에 배치될 수 있다.
다음으로, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이멀젼 리소그래피 장치를 사용하여 반도체소자를 제조하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 웨이퍼 상에 포토레지스트막을 형성한다.(S100) 이어서, 상기 포토레지스트막을 갖는 웨이퍼를 상술한 이멀젼 리소그래피 장치에 로딩한다. 즉, 상기 포토레지스트막을 갖는 웨이퍼를 도 1을 참조하여 상술한 바와 같은 이멀젼 리소그래피 장치의 상기 스테이지(100) 상부면에 장착한다. 상기 이멀젼 리소그래피 장치를 사용하여 상기 스테이지(100) 상부면에 장착된 웨이퍼의 상기 포토레지스트막 상에 차례로 적층된 상기 하부 유체층(151) 및 상부 유체층(153)을 형성한다.(S200) 상기 하부 유체층(151) 및 상기 상부 유체층(153)은 일정한 유속을 가질 수 있다. 상기 하부 및 상부 유체층들(151, 153)을 형성하는 방법에 대해서는 앞에서 설명한 바 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 하부 유체층(151) 및 상기 상부 유체층(153)은 각각 하부 액체층 및 상부 액체층일 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 액체층이 물로 형성되는 경우에, 상기 하부 액체층은 상기 물보다 큰 굴절율 및 비중을 갖는 오일(oil)로 형성될 수 있다.
상기 하부 유체층(151) 및 상부 유체층(153)은 서로 다른 굴절율을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 유체층(151)이 제1 굴절율을 갖는 액체로 형성되는 경우에, 상기 상부 유체층(153)은 상기 제1 굴절율보다 작은 제2 굴절율을 갖는 액체로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 하부 유체층(151)이 상기 상부 유체층(153) 보다 큰 굴절율을 가지므로, 광원으로부터 입사되는 빔, 즉 빛의 굴절 특성을 개선시킬 수 있다. 즉, 이멀젼 리소그래피 장치의 개구수(Numerical Aperture; NA)를 증가시킴과 아울러 초점 심도(Depth of Focus)를 향상시킬 수 있다. 따라서, 노광 시 분해능(resolution)을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 하부 유체층(151) 및 상부 유체층(153)은 서로 다른 비중(specific gravity), 즉 밀도를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 유체층(151)이 제1 비중을 갖는 액체로 형성되는 경우에, 상기 상부 유체층(153)은 상기 제1 비중보다 작은 제2 비중을 갖는 액체로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 하부 유체층(151)은 상기 상부 유체층(153)의 하부에 형성될 수 있다.
또한, 상기 하부 유체층(151) 및 상기 상부 유체층(153)은 서로 다른 점성을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 유체층(151)이 제1 점성을 갖는 액체로 형성되는 경우에, 상기 상부 유체층(153)은 상기 제1 점성보다 작은 제2 점성을 갖는 액체로 형성될 수 있다. 더 나아가, 상기 하부 유체층(151)은 상기 상부 유체층(153)보다 작은 열전도도를 갖는 액체로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 하부 유체층(151)을 상기 상부 유체층(153)보다 작은 유속을 갖도록 형성할 수 있다. 따라서, 웨이퍼 상의 포토레지스트막 표면에서 흐르는 액체의 유속을 최소화할 수 있으므로, 포토레지스트막 표면의 손상을 최소화시킬 수 있다. 더 나아가, 종래의 이멀 젼 리소그래피 장치에서 발생하는 마이크로 버블 현상을 방지함과 아울러 포토레지스트막 표면에서 물이 응집되어 응집된 물이 원하지 않는 렌즈 역할을 하는 현상을 방지할 수 있다. 그 이유는, 포토레지스트막 표면에 직접 접촉하는 것은 물과 같은 상기 상부 유체층(153)이 아니라 물보다 점성 및 비중이 큰 상기 하부 유체층(151)이기 때문이다.
상기 스테이지(100) 상부면에 장착된 웨이퍼의 상기 포토레지스트막에 이멀젼 리소그래피 장치의 투영 렌즈부(120), 상기 상부 유체층(153) 및 상기 하부 유체층(151)을 차례로 통과하는 빛을 조사한다.(S300) 즉, 상기 포토레지스트막을 노광한다. 이어서, 상기 빛이 조사된 포토레지스트막을 갖는 웨이퍼를 상기 이멀젼 리소그래피 장치로부터 언로딩을 한다. 계속해서, 상기 빛이 조사된 포토레지스트막을 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성한다.(S400)
상술한 바와 같이 노광 시 분해능(resolution)을 향상시킬 수 있으므로, 미세 패턴의 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있다. 이와 같이 형성되는 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 사용하는 식각공정 등과 같은 반도체 공정을 진행하여 고집적화된 반도체소자를 제조할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 투영 렌즈부와 포토레지스트막 사이에 서로 다른 굴절율을 갖는 하부 유체층 및 상부 유체층을 형성할 수 있는 이멀젼 리소그래피 장치를 제공한다. 이와 같은 이멀젼 리소그래피 장치를 사용하면 노광 시 분해능(resolution)을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 미세 패턴의 포토레지스트 패턴 을 형성할 수 있고, 이에 따라 고집적화된 반도체소자를 제조할 수 있다.

Claims (12)

  1. 상부면에 웨이퍼가 장착되는 스테이지;
    상기 스테이지 상부에 위치하는 투영 렌즈부;
    상기 스테이지 상부면에 장착된 웨이퍼와 상기 투영 렌즈부 사이의 영역을 둘러싸되, 상기 스테이지 상부면에 장착된 웨이퍼와 소정 거리 이격된 후드; 및
    상기 스테이지의 상부면에 장착된 웨이퍼와 상기 투영 렌즈부 사이에 형성되는 하부 유체층 및 상기 하부 유체층과 상기 투영렌즈부 사이에 형성되는 상부 유체층을 제공하도록 상기 후드 주위에 제공된 유체 제공 유닛을 포함하는 이멀젼 리소그래피 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유체 제공 유닛은 유체 공급 유닛과 유체 흡입 유닛으로 이루어지되, 상기 유체 공급 유닛은 상기 하부 유체층을 구성하는 하부 유체를 제공하는 하부 유체 공급 유닛 및 상기 상부 유체층을 구성하는 상부 유체를 제공하는 상부 유체 공급 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 이멀젼 리소그래피 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 후드를 관통하는 상부 유체 공급 라인, 하부 유체 공급 라인, 및 유체 흡입 라인을 더 포함하되, 상기 상부 유체 공급 라인은 상기 상부 유체 공급 유닛 과 상기 상부 유체층 사이를 연결하고, 상기 하부 유체 공급 라인은 상기 하부 유체 공급 유닛과 상기 하부 유체층 사이를 연결하고, 상기 유체 흡입 라인은 상기 하부 및 상부 유체층들과 상기 유체 흡입 유닛을 연결하는 것을 특징으로 하는 이멀젼 리소그래피 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유체 흡입 유닛은 상부 유체 흡입 유닛 및 하부 유체 흡입 유닛을 구비하며, 상기 유체 흡입 라인은 상기 상부 유체층과 상기 상부 유체 흡입 유닛을 연결하는 상부 유체 흡입 라인 및 상기 하부 유체층과 상기 하부 유체 흡입 유닛을 연결하는 하부 유체 흡입 라인으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이멀젼 리소그래피 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 후드 주위에 배치되어 상기 후드의 하부면에 에어를 제공하는 에어 공급 유닛을 더 포함하는 이멀젼 리소그래피 장치.
  6. 웨이퍼 상에 포토레지스트막을 형성하고,
    이멀젼 리소그래피 장치를 사용하여 상기 포토레지스트막 상에 하부 유체층 및 상부 유체층을 형성하고,
    상기 포토레지스트막에 상기 이멀젼 리소그래피 장치의 투영 렌즈부, 상기 상부 유체층 및 상기 하부 유체층을 차례로 통과하는 빛을 조사하고,
    상기 빛이 조사된 포토레지스트막을 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 것을 포함하는 반도체소자의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 하부 및 상부 유체층들은 유속들을 갖는 하부 및 상부 액체층들로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 하부 및 상부 유체층들을 유속들을 갖는 하부 및 상부 액체층들로 형성하는 것은
    상기 이멀젼 리소그래피 장치의 하부 유체 공급 유닛을 사용하여 상기 포토레지스트막의 일정 영역 상에 하부 액체를 공급함과 아울러 상기 이멀젼 리소그래피 장치의 상부 유체 공급 유닛으로부터 상기 포토레지스트막의 일정 영역 상에 상부 액체를 공급하고, 상기 이멀젼 리소그래피 장치의 유체 흡입 유닛을 사용하여 상기 하부 및 상부 유체층들으로부터 하부 및 상부 액체들을 흡입하는 것을 포함하는 반도체소자의 제조방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 하부 유체층은 제1 비중을 갖는 하부 액체로 형성되고, 상기 상부 유체 층은 상기 제1 비중 보다 작은 제2 비중을 갖는 상부 액체로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 하부 유체층과 상기 상부 유체층은 서로 다른 굴절율을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 하부 유체층은 제1 굴절율을 갖는 하부 액체로 형성되고, 상기 상부 유체층은 상기 제1 굴절율보다 작은 제2 굴절율을 갖는 상부 액체로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 하부 유체층과 상기 상부 유체층은 서로 다른 점성을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체소자의 제조방법.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102152417B1 (ko) 2019-07-17 2020-09-07 김호영 기능성 태양광 추진 선박

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