KR20090092412A - 노광 장치, 노광 방법 및 그에 따른 패턴 형성방법 - Google Patents

노광 장치, 노광 방법 및 그에 따른 패턴 형성방법

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Abstract

본 발명은 노광 장치, 노광 방법 및 그에 따른 패턴 형성방법 등에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 기판상에 도포된 포토레지스트로 광을 조사하여 구조물 패턴을 형성하는 노광 장치, 노광 방법 등에 관한 것이다.
본 발명에 따른 노광 장치는 마스크와 정렬된 기판을 스테이지로 이송하는 이송부, 마스크와 기판이 이송되어 있는 스테이지의 경사각을 조절하는 경사조절부, 경사각이 조절된 스테이지를 회전시키는 회전부 및 회전하는 스테이지 상의 마스크와 기판에 광을 조사하는 광조사부를 포함한다.
본 발명에 따른 노광 장치는 기설정된 경사각으로 기울어진 상태에서 회전하는 스테이지를 이용하여 보다 다양하고 입체적이며, 균일한 패턴의 폴리머 몰드를 형성할 수 있다.

Description

노광 장치, 노광 방법 및 그에 따른 패턴 형성방법{APPARATUS OF EXPOSURE, METHOD OF EXPOSURE AND FABRICATION METHOD OF PATTERN THEREOF}
본 발명은 노광 장치, 노광 방법 및 그에 따른 패턴 형성방법 등에 관한 것이다.
종래의 반도체 공정 중 포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광 장치는 크게 마스크와 웨이퍼를 정렬하는 정렬부, 광을 발생시켜 웨이퍼에 조사하는 광원부 등으로 구성된다. 마스크와 웨이퍼는 정렬부에 의해 정렬된 후, 노광 공정을 거치게 된다. 이에 따라, 마스크와 정렬된 웨이퍼에는 주어진 조건에 따라 광원부에 의해 광(UV)이 조사된다. 이때, 광은 광 램프를 통해 발광하여 여러 종류의 필터를 거친 후, 마스크를 통해 웨이퍼로 조사된다. 여기서, 마스크를 통해 웨이퍼로 조사되는 광은 평행광이므로 마스크와 웨이퍼에 수직으로만 조사된다. 이에 따라, 웨이퍼 상에 형성되는 폴리머 몰드의 단면은 대부분 2차원적의 사각형 형태를 갖게 된다. 따라서, 종래의 노광 장치를 이용하여 삼각형, 사다리꼴 또는 반구 등의 단면을 갖는 3차원의 입체적인 폴리머 몰드가 제조되는데 한계가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다양한 3차원 형태의 폴리머 몰드를 형성시킬 수 있는 노광 장치, 노광 방법 및 패턴 형성방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 노광 장치는 마스크와 정렬된 기판을 스테이지로 이송하는 이송부, 마스크와 기판이 이송되어 있는 스테이지의 경사각을 조절하는 경사조절부, 경사각이 조절된 스테이지를 회전시키는 회전부 및 회전하는 스테이지상의 마스크와 기판에 광을 조사하는 광조사부를 포함한다.
경사각은 조사되는 광과 수직인 면이 스테이지와 이루는 각인 것이 바람직하다.
경사각은 -45 이상 45 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 노광 방법은 마스크와 정렬된 기판을 스테이지로 이송하는 이송 단계, 마스크와 기판이 이송되어 있는 스테이지의 경사각을 조절하는 경사조절단계, 경사각이 조절된 스테이지를 회전시키는 회전단계 및 회전하는 스테이지상의 마스크와 기판에 광을 조사하는 광 조사단계를 포함한다.
경사각은 조사되는 광과 수직인 면이 스테이지와 이루는 각인 것이 바람직하다.
경사각은 -45이상 45이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 패턴 형성 방법은 마스크와 정렬된 기판을 스테이지로 이송하는 이송 단계, 마스크와 기판이 이송되어 있는 스테이지의 경사각을 조절하는 경사조절단계, 경사각이 조절된 스테이지를 회전시키는 회전단계, 회전하는 스테이지상의 마스크와 기판에 광을 조사하는 광 조사단계를 포함하는 경사 노광 단계 및 경사 노광된 기판을 현상하는 단계를 포함한다.
경사각은 조사되는 광과 수직인 면이 스테이지와 이루는 각인 것이 바람직하다.
경사각은 -45 이상 45 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 노광 장치 및 노광 방법은 기설정된 경사각으로 기울어진 상태에서 회전하는 스테이지를 이용하여 보다 다양하고 입체적이며, 균일한 패턴의 폴리머 몰드를 형성할 수 있다.
도1 및 도2는 본 발명의 실시 예에 따른 노광 장치를 나타낸 도면.
도3 내지 도7은 본 발명의 실시 예에 따른 노광 방법을 나타낸 도면.
도8은 본 발명의 실시 예에 따른 패턴 형성 방법을 나타낸 도면.
도9는 본 발명의 실시 예에 따라 형성된 폴리머 몰드를 나타낸 주사전자현미경사진.
******** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ********
100: 이송부
200: 경사조절부
300: 회전부
310: 스테이지
400: 광조사부
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 따른 노광 장치에 대해 설명한다.
도1은 본 발명의 실시 예에 따른 노광 장치를 나타낸 도면이다.
도1을 참조하면, 본 발명에 따른 노광 장치는 마스크와 정렬된 기판을 스테이지(310)로 이송하는 이송부(100), 마스크와 기판이 이송되어 있는 스테이지(310)의 경사각을 조절하는 경사조절부(200), 경사각이 조절된 스테이지를 회전시키는 회전부(300) 및 회전하는 스테이지(310)상의 마스크와 기판에 광을 조사하는 광조사부(400)를 포함한다.
이송부(100)는 마스크와 정렬된 기판을 노광시키기 위해 스테이지(310)로 이송한다. 도2에서 도시된 바와 같이, 스테이지(310)로 이송된 기판(17) 상에는 포토레지스트(14, Photoresist)가 도포되어 있다. 마스크(15)로는 한쪽 면이 감광 유제 또는 크롬(13, Cr)과 같은 얇은 금속막으로 패턴(19)이 형성되어 있는 유리판(10)이 사용될 수도 있다.
경사조절부(200)는 스테이지(310)로 이송된 마스크와 기판이 기설정된 각도로 기울어지도록 스테이지(310)의 경사각(θ)을 조절한다. 여기서, 경사각(θ)은 도2에서 도시된 바와 같이, 조사되는 광(21)에 대해 수직인 면(23)과 스테이지(310) 또는 기판(17)이 이루는 각도를 의미한다. 여기서, 조사되는 광(21)은 평행광이며, 0 의 경사각(θ)으로 설정된 스테이지(310) 또는 기판(17)에 대하여 수직으로 조사될 수도 있다. 스테이지(310)는 경사조절부(200)에 의해 -45 이상 45 이하의 경사각(θ)으로 조절되는 것이 바람직하다. 여기서, 스테이지(310)가 -45 이상 45 이하의 경사각(θ) 외의 경사각으로 설정될 경우, 조사되는 광은 마스크를 통해 포토레지스트(14)로 입사되질 않을 수 있다.
회전부(300)는 기설정된 경사각(θ)으로 기울어진 스테이지(310)를 회전시키는 역할을 한다. 회전부(300)는 스테이지(310)를 지지하는 회전축과 회전축을 구동시키는 구동부 등에 의해 구동될 수 있다.
광조사부(400)는 기설정된 경사각(θ)으로 기울어진 상태에서 회전하는 스테이지(310)에 광(21)을 조사하는 역할을 한다. 광조사부(400)로부터 조사되는 광은 마스크 패턴(19)을 통과하여 기판상에 도포된 포토레지스트(14)를 노광시킨다. 이때, 조사되는 광(21)은 포토레지스트(14)가 이루는 면에 대하여 사선방향으로 입사될 수 있다. 이러한 상태에서 회전부(300)에 의해 스테이지(310)가 회전됨에 따라, 광조사부(400)로부터 조사되는 광(21)은 사선방향으로 균일하게 포토레지스트(14)로 입사될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 노광 장치는 스테이지(310)의 경사, 회전, 또는 경사 및 회전을 통해 포토레지스트를 선택적으로 노광시킬 수 있다. 이에 따라, 노광되는 포토레지스트는 사각형, 사다리꼴, 삼각형 또는 반구 등의 다양한 형태의 단면을 갖는 3차원적인 폴리머 몰드(Polymer mold)로 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 노광 장치는 기설정된 경사각으로 기울어진 상태에서 회전하는 스테이지(310)를 이용하여 보다 다양하고 입체적이며, 균일한 패턴의 폴리머 몰드를 형성시킬 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 따른 노광 방법에 대해 설명한다.
도3 내지 도7은 본 발명에 따른 노광 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도3 내지 도7을 참조하면, 본 발명에 따른 노광 방법은 마스크(15)와 정렬된 기판(17)을 스테이지(310)로 이송하는 이송 단계(S1), 마스크(15)와 기판(17)이 이송되어 있는 스테이지(310)의 경사각(θ)을 조절하는 경사조절단계(S2), 경사각(θ)이 조절된 스테이지(310)를 회전시키는 회전단계(S3) 및 회전하는 스테이지(310)상의 마스크(15)와 기판(17)에 광(21)을 조사하는 광 조사단계(S4)를 포함한다.
먼저, 도4에서 도시된 바와 같이, 마스크(15)와 정렬된 기판(17)은 노광 공정을 위해 스테이지(310)로 이송된다(S1). 기판(17) 상에는 포토레지스트(14, Photoresist)가 도포되어 있다. 마스크(15)로는 한쪽 면이 감광 유제 또는 크롬(13, Cr)과 같은 얇은 금속막으로 패턴(19)이 형성되어 있는 유리판(10)이 사용될 수도 있다.
이후, 도5에서 도시된 바와 같이, 스테이지(310)로 이송된 마스크와 기판은 기설정된 경사각(θ)으로 기울어지게 된다(S2). 여기서, 경사각(θ)은 조사되는 광에 대해 수직인 면(23)과 스테이지(310) 또는 기판(17)이 이루는 각도를 의미한다. 또한, 스테이지(310) 또는 기판(17)은 -45 이상 45 이하의 경사각(θ)으로 기울어지는 것이 바람직하다. 스테이지(310) 또는 기판(17)이 -45 이상 45 이하의 경사각(θ) 외의 경사각을 갖도록 설정될 경우, 조사되는 광(21)은 마스크(15)를 통해 포토레지스트(14)로 입사되지 않는다.
이후, 도6에서 도시된 바와 같이, 기설정된 경사각(θ)으로 기울어진 마스크(15)와 기판(17)은 스테이지(310)에 의해 회전하게 된다(S3).
이후, 도7에서 도시된 바와 같이, 기설정된 경사각(θ)으로 기울어진 상태에서 회전하는 마스크(15)와 기판(17)으로 광(21)이 조사된다(S4). 조사되는 광(21)은 유리판(10) 및 크롬(13)의 패턴(19)을 통과하여 기판(17)상에 도포된 포토레지스트(14)를 노광시킨다. 이때, 포토레지스트(14)는 기판(17)의 경사각(θ)에 의해 비스듬한 사선방향으로 노광될 수 있다. 또한, 기판(17)이 기설정된 경사각(θ)으로 기울어진 상태에서 회전되기 때문에 포토레지스트(14)는 균일한 패턴으로 노광될 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 노광 방법은 기판을 경사, 회전, 또는 경사 및 회전시키는 다양한 방법을 통해 포토레지스트를 선택적으로 노광시킬 수 있다. 이에 따라, 노광되는 포토레지스트는 사각형, 사다리꼴, 삼각형 또는 반구 등의 다양한 형태의 단면을 갖는 3차원적인 폴리머 몰드(Polymer mold)로 형성될 수 있다. 또한, 기판 또는 스테이지(310)의 경사각(θ) 및 회전 시간에 따라 노광되는 포토레지스트는 사각형, 사다리꼴, 삼각형 또는 반구 형태 등의 다양한 형태의 단면을 갖는 3차원적인 폴리머 몰드로 형성될 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 패턴 형성방법에 대해 설명한다.
도8은 본 발명에 따른 기판 상에 형성되는 폴리머 몰드(Polymer mold)의 패턴 형성방법을 나타낸 도면이다.
도8을 참조하면, 본 발명에 따른 패턴 형성방법은 본 발명의 노광 방법의 실시 예를 통해 전술된 바와 같이, 마스크와 정렬된 기판을 스테이지로 이송하는 이송 단계, 마스크와 기판이 이송되어 있는 스테이지의 경사각을 조절하는 경사조절단계, 경사각이 조절된 스테이지를 회전시키는 회전단계, 회전하는 스테이지상의 마스크와 기판에 광을 조사하는 광 조사단계를 포함하는 경사 노광 단계(S5) 및 경사 노광된 기판을 현상하는 단계(S6)를 포함한다.
여기서, 경사 노광 단계(S5)는 전술된 노광 방법의 실시 예와 동일하게 진행될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 패턴 형성방법의 경사 노광 단계(S5)에 대한 설명은 전술된 노광 방법에 대한 실시 예로 대체한다.
이후, 경사 노광 단계(S5)가 수행된 경사 노광된 기판은 현상 단계를 거치게 된다(S6). 이에 따라, 기판 상에 노광된 포토레지스트는 도9에서 도시된 바와 같이 다양한 패턴을 갖는 폴리머 몰드(Polymer mold)로 형성된다.
도9는 경사각과 노광 시간에 따라 다양한 패턴이 형성된 폴리머 몰드를 나타낸 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope; SEM)사진이다.
따라서, 도9에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 패턴 형성방법에 따른 폴리머 몰드는 다양한 3차원의 패턴으로 형성될 수 있다.
이상에서 보는 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시 될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 마스크와 정렬된 기판을 스테이지로 이송하는 이송부;
    상기 마스크와 기판이 이송되어 있는 스테이지의 경사각을 조절하는 경사조절부;
    상기 경사각이 조절된 스테이지를 회전시키는 회전부; 및
    상기 회전하는 스테이지상의 마스크와 기판에 광을 조사하는 광조사부를 포함하는, 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경사각은 상기 조사되는 광과 수직인 면이 상기 스테이지와 이루는 각인, 노광 장치
  3. 제2항에 있어서,
    상기 경사각은 -45 이상 45 이하인, 노광 장치.
  4. 마스크와 정렬된 기판을 스테이지로 이송하는 이송 단계;
    상기 마스크와 기판이 이송되어 있는 스테이지의 경사각을 조절하는 경사조절단계;
    상기 경사각이 조절된 스테이지를 회전시키는 회전단계; 및
    상기 회전하는 스테이지상의 마스크와 기판에 광을 조사하는 광조사단계를 포함하는, 노광 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 경사각은 상기 조사되는 광과 수직인 면이 상기 스테이지와 이루는 각인, 노광 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 경사각은 -45 이상 45 이하인, 노광 방법.
  7. 마스크와 정렬된 기판을 스테이지로 이송하는 이송 단계, 상기 마스크와 기판이 이송되어 있는 스테이지의 경사각을 조절하는 경사조절단계, 상기 경사각이 조절된 스테이지를 회전시키는 회전단계, 상기 회전하는 스테이지상의 마스크와 기판에 광을 조사하는 광 조사단계를 포함하는 경사 노광 단계; 및
    상기 경사 노광된 기판을 현상하는 단계를 포함하는, 패턴 형성 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 경사각은 상기 조사되는 광과 수직인 면이 상기 스테이지와 이루는 각인, 패턴 형성 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 경사각은 -45 이상 45 이하인, 패턴 형성 방법.
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