KR20080059732A

KR20080059732A - 씨디 균일도 향상을 위한 피이비장치

Info

Publication number: KR20080059732A
Application number: KR1020060133388A
Authority: KR
Inventors: 김영미
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2008-07-01
Also published as: KR100850112B1

Abstract

본 발명은 CD(Critical Dimension) 균일도 향상을 위한 PEB(Post Exposure Bake : 노광후 베이크)장치에 관한 것이다.

본 발명은, 노광이 완료된 웨이퍼(w)를 오븐 챔버내의 핫플레이트(10)상에 탑재하여 열을 가하게 되는 PEB장치에 있어서, 상기 오븐 챔버내의 상기 핫플레이트(10)의 이격되는 상부측에 구비되어 상기 웨이퍼(w)상의 목적하는 위치를 추가적으로 가열하게 되는 추가가열수단(16)과, 상기 추가가열수단(16)을 작동 제어하기 위해 구비되는 작동제어부를 포함하게 된다.

따라서, 웨이퍼상에 형성되는 패턴 CD의 전반적인 균일도를 확보할 수 있게 되므로, 제조되는 반도체 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

노광, PEB, 베이크, 핫플레이트, 화학증폭형, 감광액, 온도, CD, 선폭, 패턴, 웨이퍼, 반도체

Description

씨디 균일도 향상을 위한 피이비장치{POST EXPOSURE BAKE APPARATUS FOR ENHANCING THE CRITICAL DIMENSION UNIFORMITY}

도 1은 종래의 PEB장치에 구비되는 핫플레이트(hot plate)를 보여주는 도면으로, (a) 단면도, (b) 평면도,

도 2는 종래의 PEB장치를 이용하여 형성한 웨이퍼상의 감광막 패턴에 대한 CD 분포를 보여주는 도면,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CD 균일도 향상을 위한 PEB장치를 보여주는 도면으로, (a) 단면도, (b) 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 핫플레이트 12 : 열선

14 : 온도측정수단 16 : 추가가열수단

16a : 램프 16b : 집광렌즈

16c : 집광렌즈 구동수단 w : 웨이퍼

본 발명은 CD(Critical Dimension) 균일도 향상을 위한 PEB(Post Exposure Bake : 노광후 베이크)장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 PEB시에 웨이퍼상의 위치별로 가열 온도를 상이하게 적용함으로써 형성되는 감광막 패턴의 CD 균일도가 향상되도록 하게 되는 CD 균일도 향상을 위한 PEB장치에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체 소자 제조를 위한 포토 리소그래피(photo-lithography) 공정은 마스크(mask)상의 패턴(pattern)을 웨이퍼(wafer)상의 감광막 패턴으로 구현하는 것으로, 감광액(Photo Resist : PR) 도포(coating)→노광(exposure)→노광후 베이크(Post Exposure Bake : PEB)→현상(development)의 수순으로 진행되게 된다.

최근에는 반도체 소자가 대폭 고집적화됨에 따라 형성되는 패턴의 선폭(line width) 또한 대폭 미세화되었는데, 이에 따라 노광시의 해상도를 높여 미세한 임계치수(CD : Critical Dimension)를 갖는 패턴을 구현하기 위하여 노광원으로는 300㎚ 이하의 단파장인 원자외선(Deep Ultraviolet : DUV)을 이용함과 아울러, 감광액으로는 해당 노광원에 대해 우수하게 반응할 수 있는 화학증폭형 감광액(chemically amplified photo resist)을 이용하게 되는 원자외 노광법을 주로 이용하고 있다.

이러한 원자외 노광법에서는 화학증폭형 감광막에 대해 노광원의 빛 에너지를 가하게 되면, 빛 에너지에 노출된 부분의 감광막내의 광발산제(photo acid generator) 성분이 산(H⁺)으로 분해되어 이후 해당 산(H⁺)이 적절히 확산된 다음, 최종적으로 현상시에 산(H⁺)이 제거된 부분이 현상액(development chemical)에 의해 용해되어 제거되게 됨으로써, 소정의 감광막 패턴을 형성하게 되는 것으로, 노광과 현상 사이에 개입 실시되는 PEB는 열을 가하는 것에 의해 산(H⁺)의 확산을 촉진시켜 보다 미세한 선폭의 구현이 가능하도록 하게 된다.

전술한 PEB를 실시하기 위한 PEB장치는 그 오븐 챔버(oven chamber)(미도시)내의 하부측에 핫플레이트(hot plate)(10)를 구비하며(도 1 참조), 해당 핫플레이트(10)는 그 하면측에 전반적으로 배치된 열선(12)을 구비하고 있어 해당 열선(12)에 의해 가열되어 그 상면상에 탑재된 웨이퍼(w)를 적절히 가열하게 된다.

그러나, 기존에는 여러 공정 오차(tolerance)에 기인하여, 결과적으로 도 2에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(w)상에 형성되는 감광막 패턴의 CD가 위치마다 불균일하게 형성되게 됨으로써, 제조되는 반도체 소자의 수율 및 신뢰성을 대폭 저하시키는 문제점이 발생되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, PEB시에 웨이퍼상의 위치별로 가열 온도를 다르게 적용함으로써 형성되는 패턴의 CD가 전반적으로 균일화되도록 하게 되는 CD 균일도 향상을 위한 PEB장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 CD 균일도 향상을 위한 PEB장치는, 노광이 완료된 웨이퍼를 오븐 챔버내의 핫플레이트상에 탑재하여 열을 가하게 되는 PEB장치에 있어서, 상기 오븐 챔버내의 상기 핫플레이트의 이격되는 상부측에 구비되어 상기 웨이퍼상의 목적하는 위치를 추가적으로 가열하게 되는 추가가열수단과, 상기 추가가열수단을 작동 제어하기 위해 구비되는 작동제어부를 포함하게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따르면, 기존에 포토 리소그래피 공정을 통해 웨이퍼상에 형성되는 패턴의 CD가 위치별로 불균일하게 되던 것을 극복하고자, PEB시에 웨이퍼상의 위치별로 가열 온도를 상이하게 적용함으로써 패턴 CD의 균일도가 확보되도록 하게 된다.

형성되는 패턴의 CD는 노광, PEB 및 현상시의 영향을 받게 되는데, 노광 및 현상에서는 위치별 부분적인 제어가 아예 불가능하게 되므로, 본 발명에서는 PEB시에 부분적인 제어를 실시하게 된다.

PEB에서는 다음의 수학식 1을 통해 알 수 있는 바와 같이, 시간과 온도를 변경하는 것에 의해 화학증폭형 감광막내의 산(H⁺)의 확산거리를 변경할 수 있게 된다.

여기서, L : 산(H⁺)의 확산거리, Do : 산(H⁺)의◎확산계수, t : PEB 시간, T : PEB 온도이다.

이에, 본 발명에서는 PEB 시간(t)은 기존과 동일하게 적용하는 대신, 온도(T)를 위치별로 다르게 적용하여 패턴 CD의 전반적인 균일도를 확보하게 된다.

즉, 상대적으로 CD가 크게 형성되는 부분에 대해서는 추가적으로 열을 가해 온도를 높임으로써 산(H⁺)의 확산이 보다 촉진되어 CD가 그 만큼 줄어들도록 하게 된다.

PEB장치는 기본적으로 오븐 챔버내의 하부측에 구비되어 상면상에 안착되는 웨이퍼(w)를 가열하게 되는 핫플레이트(10)를 포함하며, 해당 핫플레이트(10)의 하면측에는 가열을 위한 열선(12)이 구비되어 있다.

추가적으로, 핫플레이트(10)로부터 이격되는 상부측에는 웨이퍼(w)상의 목적하는 위치를 추가적으로 가열하기 위한 추가가열수단(16)이 구비되게 되며, 또한 이 추가가열수단(16)을 적절히 작동 제어하기 위한 작동제어부(미도시)가 구비되게 된다.

여기서, 추가가열수단(16)은, 추가 가열을 위한 빛을 발산하게 되는 램프(lamp)(16a)와, 해당 램프(16a)의 하부측에 구비되어 램프(16a)로부터 발산되는 빛을 웨이퍼(w)상에 집광시키게 되는 집광렌즈(16b)와, 이 집광렌즈(16b)의 방향을 가변시켜 웨이퍼(w)상에 맺힌 추가 가열용 초점의 위치를 목적하는 위치로 이동시키게 되는 집광렌즈 구동수단(16c)으로 구성될 수 있다.

여기서, 전술한 램프(16a)는 추가 가열용 빛으로 웨이퍼(w)상의 감광막에 대해 화학적 반응을 일으키지 않는 파장대의 빛을 발산하게 되며, 또한 전술한 집광렌즈 구동수단(16c)은 집광렌즈(16b)의 가장자리부에 대해 이격되도록 다수개 구비되어 서로 다른 작동을 함으로써 대응되는 집광렌즈(16b)의 가장자리부의 돌출되는 정도가 변경되도록 하는 것에 의해 집광렌즈(16b)의 방향을 가변시킬 수 있도록 구현될 수 있다.

따라서, 사용자가 작동제어부를 통해 추가 가열이 필요되는 위치 정보 및 추가 가열해야 할 온도 정보 등을 사전에 입력해 놓으면, 공정진행시에 해당 작동제어부가 집광렌즈 구동수단(16c)을 작동 제어하여 집광렌즈(16b)의 방향을 연속적으로 적절히 변경시키는 것에 의해 웨이퍼(w)상의 초점이 추가 가열이 필요되는 위치로만 이동되어 해당 위치 부분들이 추가적으로 가열되도록 하게 된다.

덧붙여, 작동제어부가 그 작동 제어에 따른 결과를 실시간으로 피드백(feedback) 받아 추가적인 수정 제어를 할 수 있도록 하기 위해 웨이퍼(w)의 각 위치별 온도를 측정하여 작동제어부로 전송할 수 있도록 다수개의 온도측정수단(14)이 또한 적절히 배치되어 구비될 수 있으며, 바람직하게 해당 온도측정수단 들(14)은 핫플레이트(10)의 상면측에 구비될 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

본 발명에 따르면, 웨이퍼상에 형성되는 패턴 CD의 전반적인 균일도를 확보할 수 있게 되므로, 제조되는 반도체 소자의 수율 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 달성될 수 있다.

Claims

노광이 완료된 웨이퍼(w)를 오븐 챔버내의 핫플레이트(10)상에 탑재하여 열을 가하게 되는 PEB장치에 있어서,

상기 오븐 챔버내의 상기 핫플레이트(10)의 이격되는 상부측에 구비되어 상기 웨이퍼(w)상의 목적하는 위치를 추가적으로 가열하게 되는 추가가열수단(16)과,

상기 추가가열수단(16)을 작동 제어하기 위해 구비되는 작동제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 CD 균일도 향상을 위한 PEB장치.
제 1 항에 있어서,

상기 추가가열수단(16)은,

추가 가열을 위한 빛을 발산하게 되는 램프(16a)와,

상기 램프(16a)의 하부측에 구비되어 발산되는 빛을 상기 웨이퍼(w)상에 집광시키게 되는 집광렌즈(16b)와,

상기 집광렌즈(16b)의 방향을 가변시켜 상기 웨이퍼(w)상에 맺힌 추가 가열용 초점의 위치를 목적하는 위치로 이동시키게 되는 집광렌즈 구동수단(16c)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 CD 균일도 향상을 위한 PEB장치.
제 2 항에 있어서,

상기 램프(16a)는,

추가 가열용 빛으로 상기 웨이퍼(w)상의 감광막에 대해 화학적 반응을 일으키지 않는 파장대의 빛을 발산하게 되는 것을 특징으로 하는 CD 균일도 향상을 위한 PEB장치.
제 1 항에 있어서,

상기 웨이퍼(w)의 각 위치별 온도를 측정하여 상기 작동제어부로 전송함으로써 상기 작동제어부가 수정 제어를 실시할 수 있도록 하기 위해 위치별로 배치되어 구비되게 되는 온도측정수단(14)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CD 균일도 향상을 위한 PEB장치.
제 4 항에 있어서,

상기 온도측정수단(14)은,

상기 핫플레이트(10)의 상면측에 구비되게 되는 것을 특징으로 하는 CD 균일도 향상을 위한 PEB장치.