KR20080072415A - 마스크 제작용 현상 장비 - Google Patents

마스크 제작용 현상 장비 Download PDF

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KR20080072415A
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Abstract

레지스트에 전자빔 쓰기가 수행된 마스크 기판이 장착되는 척(chuck), 레지스트에 현상액을 분사하는 분사 노즐(dispense nozzle), 분사 노즐에 공급되는 현상액을 저장하는 버퍼 탱크(buffer tank), 분사 노즐의 끝단에 설치되어 분사될 현상액을 걸러주는 노즐 필터(nozzle filter)부 및 공급관 중간에 설치되는 중간 필터부를 포함하는 현상 장비를 제시한다.
현상, 노즐, 버블, 필터

Description

마스크 제작용 현상 장비{Apparatus of developer for manufacturing mask}
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마스크 제작용 현상 장비를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다.
본 발명은 반도체 소자 제조 장치에 관한 것으로, 특히, 마스크(mask) 제조에 사용되는 레지스트(resist) 현상 장비(developer)에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하는 과정에 웨이퍼 상에 전사할 패턴이 구현된 포토 마스크(mask)를 사용하는 포토리소그래피(photolithography) 과정이 이용되고 있다. 이러한 포토 마스크는 투명한 석영 기판 상에 마스크 패턴을 위한 층, 예컨대 크롬(Cr)차광층 또는 몰리브데늄(Mo) 합금의 위상반전층(phase shift layer) 등을 포함하여 형성된다. 이러한 마스크 패턴을 패터닝하기 위해서, 마스크 패턴을 위한 층 상에 레지스트층을 도포하고, 전자빔(e-beam) 노광한 후, 레지스트를 현상하는 과정이 수행되고 있다. 전자빔 쓰기 과정이 수행된 레지스트층의 현상은 현상액을 레지스트층 상에 분사하는 현상 장비에서 수행된다.
현상 장비의 척(chuck) 상에 전자빔 쓰기가 수행된 마스크를 장착하고, 척을 회전시키며 마스크 상에 노즐(nozzle)을 이용하여 현상액을 분사하여, 레지스트층의 현상을 수행하고 있다. 그런데, 분사(dispense)되는 현상액 내에 이물이 존재하거나 또는 기포 버블(bubble)이 존재할 경우, 이러한 이물 및 버블에 의해 현상 과정에 불량이 유발될 수 있다. 이러한 현상 불량은 마스크 패턴 상에 결함(defect)을 유발하고, 또한, 웨이퍼 상에 전사되는 웨이퍼 패턴에 결함을 유발하는 요인으로 작용한다.
또한, 노즐 끝단에서의 현상액의 분사되는 흐름 속도(flow rate)가 원하지 않게 높아질 경우, 레지스트의 소모량, 소모 정도의 균일도 및 현상된 레지스트 패턴의 프로파일(profile)에 영향을 미치게 된다. 따라서, 과도한 현상액의 분사 흐름 속도는 마스크 패턴의 선폭(CD: Critical Dimension)에 불량을 유발하는 요인으로 작용할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 마스크 제조 시 분사 노즐을 통해 공급되는 현상액의 품질 및 분사 속도를 개선할 수 있는 현상 장비를 제시하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 위한 본 발명의 일 관점은, 레지스트에 전자빔 쓰기가 수행된 마스크 기판이 장착되는 척(chuck), 상기 레지스트에 현상액을 분사하는 분사 노즐, 상기 분사 노즐에 공급되는 상기 현상액을 저장하는 버퍼 탱크(buffer tank), 및 상기 분사 노즐의 끝단에 설치되어 상기 분사될 현상액을 걸러주는 노즐 필터(nozzle filter)부를 포함하는 현상 장비를 제시한다.
상기 버퍼 탱크와 상기 분사 노즐에 이어지는 현상액 공급관, 및 상기 현상액 공급관의 중간에 설치되어 공급되는 상기 현상액을 걸러주는 중간 필터부를 더 포함하는 현상 장비를 제시한다.
상기 노즐 필터부는 상기 분사 노즐의 끝단에 끼워진 필터 하우징(housing), 상기 하우징 내에 상기 노즐의 끝단면에 대향되게 삽입된 필터, 상기 필터 및 상기 노즐의 끝단면을 이격시키게 설치된 스페이서(spacer), 및 상기 필터 하우징의 상기 노즐의 끝단으로부터의 이탈 및 누수를 방지하게 상기 노즐의 끝단에 감기게 도입된 오링(O-ring)부를 포함하는 현상 장비를 제시한다.
본 발명에 따르면, 마스크 제조 시 분사 노즐을 통해 공급되는 현상액의 품질 및 분사 속도를 개선할 수 있는 현상 장비를 제시할 수 있다.
본 발명의 실시예는 현상액 분사 노즐(dispense nozzle) 부분을 개선한 현상 장비를 제시한다. 이러한 현상 장비는 마스크 제조 시 마스크 기판 상에 형성된 레지스트층을 전자빔 쓰기 진행 후 현상하는 과정에 이용된다. 분사 노즐과 현상액이 저장된 버퍼 탱크(buffer tank) 사이의 공급관 중간에 제1필터(filter)부를 도입한다. 제1필터부는 버퍼 탱크에서 분사 노즐로 이송되는 현상액 내의 이물이나 버블을 1차 걸러 제거하는 역할을 한다. 또한, 분사 노즐의 끝단에 제2필터부를 도입한다. 제2필터부는 분사 노즐의 끝단으로부터 제공되는 현상액 내의 이물이나 버블 또는 응집 물질 등을 2차로 걸러주고, 걸러진 현상액이 마스크 기판 상의 레지스트층에 분사되게 유도하는 역할을 한다. 또한, 2차 필터는 현상액의 과도한 분사 압 력을 줄여주어 일정한 분사 압력이 유지되도록 하는 역할을 한다.
이와 같이 필터의 도입에 의해 현상액 내의 이물 및 버블 등을 제거하여, 버블 또는 이물 등에 의한 마스크 표면의 손상(damage) 및 패턴 프로파일(profile) 불량 등을 억제시킬 수 있다. 이에 따라, 보다 안정적으로 패턴 선폭이 유지된 마스크 패턴의 형성이 가능하다. 또한, 현상액 분사 압력을 조절할 수 있어, 현상액의 과도한 압력의 분사를 억제할 수 있고, 현상액의 분사 흐름 속도의 2차 조정에 의해 마스크 표면의 레지스트의 소모량 및 소모량 정도의 균일도를 개선할 수 있다. 이에 따라, 현상액에 의해 현상되는 레지스트 패턴의 프로파일을 개선할 수 있어, 패턴 선폭을 보다 정교하고 균일하게 구현할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마스크 제작용 현상 장비를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마스크 제작에 사용되는 레지스트 현상 장비는, 마스크 기판(100)이 장착되는 척(200); 및 분사 노즐(400)을 포함하여 구성될 수 있다. 분사된 현상액이 배출되는 드레인(drain)부를 가지는 하우징(300) 내에 척(200)이 장착되고, 이러한 척(200)은 현상액이 분사되는 동안 균일한 분사를 위해 회전될 수 있게 구성된다.
마스크 기판(100) 상에 마스크 패턴을 위한 층을 패터닝하기 위해서 도포된 레지스트층에 대해 전자빔 노광 장비에서 전자빔 쓰기가 수행된 후, 마스크 기판(100)은 척(200) 상에 장착된다. 분사 노즐(400)은 장착된 마스크 기판(100) 상에 도입되어 현상액을 분사하게 된다. 이때, 분사 노즐(400)의 도입 및 지지를 위 해 지지축(410)이 설치될 수 있다.
분사 노즐(400)은 현상액이 저장된 버퍼 탱크(buffer tank: 500)에 공급관(550)을 통해 연결된다. 버퍼 탱크(500)로부터 현상액은 공급관(550)을 흘러 분사 노즐(400)로 이송되고, 분사 노즐(400)에 의해 분사되게 된다. 분사되는 현상액 내에 존재할 수 있는 이물이나 버블 등을 제거하기 위해, 현상액을 걸러주는 노즐 필터부(nozzle filter part: 610)가 분사 노즐(400)의 끝단에 설치된다.
도 2를 도 1과 함께 참조하면, 노즐 필터부(610)는, 필터(611)을 담는 수단으로서 분사 노즐(400)의 끝단에 끼워져 현상액의 분사를 허용하는 캡(cap) 형태의 필터 하우징(housing: 613), 하우징(613) 내에 노즐(400)의 끝단면에 대향되게 삽입된 필터(611), 필터(611) 및 노즐(400)의 끝단면을 이격시키게 설치된 스페이서(spacer; 617)을 포함하게 구성될 수 있다. 또한, 필터 하우징(613)이 노즐(400)의 끝단의 내측벽에 부착되어 이탈되지 않게, 필터 하우징(613)과 노즐(400) 사이에 도입되는 오링(O-ring: 615)을 더 포함할 수 있다. 이때, 오링(615)는 현상액의 누수를 방지하는 역할도 할 수 있다.
한편, 분사 노즐(400)로 공급되는 현상액 내에 존재하는 이물이나 버블을 미리 더 걸러주는 중간 필터부(650)가 공급관(550)의 중간에 더 설치된다.
이러한 이중 필터부들의 설치에 의해 분사 노즐(400)에 의해 분사되는 현상액(501)은 버블이나 이물이 보다 안정적으로 걸러진 상태에서 분사될 수 있다. 따라서, 분사되는 현상액 내에 잔존할 수 있는 버블이나 이물에 의한 패턴 불량 또는 현상 불량을 보다 안정적으로 억제시킬 수 있다.
한편, 노즐 필터부(610)가 분사 노즐(400)의 끝단에 설치되므로, 분사되는 현상액(501)은 노즐 필터부(610)에 의해 걸러지며 분사되게 된다. 따라서, 분사되는 현상액(501)이 과도한 압력으로 분사될 경우, 이러한 노즐 필터부(610)에 의해 걸러짐에 따라 과도한 압력이 적정 압력 상태로 감소되게 된다. 노즐 필터부(610)는 현상액의 분사 압력 또는 분사 흐름 속도가 과도하게 되지 않도록 조절하는 역할을 할 수 있다.
이에 따라, 현상액의 과도한 분사 압력 또는 과도한 분사 흐름 속도에 의해 마스크 기판(100)의 표면에 손상이 발생되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 노즐 필터부(610)에 의해서 분사 압력이 제어 또는 제한되므로, 레지스트의 제거 속도 또는 소모량, 소모 균일도가 개선될 수 있다. 이에 따라, 과도한 분사 압력 또는 흐름 속도에 의해 현상 불량 및 패턴 프로파일 불량이 발생되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 마스크 패턴 및 이로부터 전사된 웨이퍼 패턴의 선폭(CD) 균일도를 개선할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 노즐 필터부(610)는 도 2에 제시된 바와 같이 필터의 구조를 보다 간단히 구현할 수 있어, 하우징(613)의 분리 교체에 따라 필터(611)의 교체가 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 또한, 새로운 필터 장착 시 요구되는 필터에의 웨팅(wetting) 과정을 보다 줄일 수 있다. 필터 교체 시 일반적으로, 필터 웨팅에 1 내지 2시간 정도의 시간이 소요될 수 있으며, 버블(bubble) 및 이물 제거를 위해 더미 분배(dummy dispense)를 장시간 실시하고 있어, 현상액 케미컬(chemical)의 사용량이 증가할 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 필터 교 체가 용이하여 이러한 불리한 점을 개선할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 도 2에 제시된 바와 같이, 노즐(400)에 체결하는 별다른 연결부(connector)를도입할 필요없이 간단하게 필터(611)의 교체가 가능하게 구성되고 있다. 이에 따라, 별도의 웨팅 과정의 도입없이 약간의 사전 분사 분배만으로도 필터(611)에 대한 충분한 웨팅이 가능하다. 이에 따라, 필터 교체의 시간을 감소시킬 수 있고, 또한, 현상액의 불필요한 낭비를 억제할 수 있다.
이제까지 본 발명의 실시예는 현상액을 분사하는 분사 노즐에 대해 예시하고 있지만, 현상액뿐만 아니라 린스(rinse)를 위한 약액 또는 순수를 분사하는 다른 형태의 노즐에도 본 발명은 응용될 수 있다. 또한, 다양한 형태의 분사 노즐의 끝단에 노즐 필터부를 도입하게 응용될 수도 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 분사 노즐로부터 분사되는 현상액 내의 이물 및 버블을 효과적으로 제거할 수 있고, 현상액의 과도한 분사 압력 또는 흐름 속도를 완화시켜 보다 균일한 현상액 분사를 구현할 수 있다. 이에 따라, 마스크 기판 상에 마스크 패턴의 결함 또는 패턴 프로파일 불량이 발생되는 것을 억제시킬 수 있다. 따라서, 패턴 선폭의 균일도를 보다 개선할 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

Claims (3)

  1. 레지스트에 전자빔 쓰기가 수행된 마스크 기판이 장착되는 척(chuck);
    상기 레지스트에 현상액을 분사하는 분사 노즐;
    상기 분사 노즐에 공급되는 상기 현상액을 저장하는 버퍼 탱크(buffer tank); 및
    상기 분사 노즐의 끝단에 설치되어 상기 분사될 현상액을 걸러주는 노즐 필터(nozzle filter)부를 포함하는 현상 장비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노즐 필터부는
    상기 분사 노즐의 끝단에 끼워진 필터 하우징(housing);
    상기 하우징 내에 상기 노즐의 끝단면에 대향되게 삽입된 필터;
    상기 필터 및 상기 노즐의 끝단면을 이격시키게 설치된 스페이서(spacer); 및
    상기 필터 하우징의 상기 노즐의 끝단으로부터의 이탈 및 누수를 방지하게 상기 노즐의 끝단에 감기게 도입된 오링(O-ring)부를 포함하는 현상 장비.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼 탱크와 상기 분사 노즐에 이어지는 현상액 공급관; 및
    상기 현상액 공급관의 중간에 설치되어 공급되는 상기 현상액을 걸러주는 중간 필터를 포함하는 현상 장비.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN108469718A (zh) * 2018-04-20 2018-08-31 无锡中微掩模电子有限公司 一种掩模的显影方法及装置

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