KR20090104371A - 액침 노광 장비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액침 노광 공정에서 웨이퍼가 바뀔 때마다 액침 후드를 세정할 수 있도록 하여 노광 공정 후 발생하는 잔유물을 제거하는 액침 노광 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 액침 노광 장치는 웨이퍼를 담고 이동하는 웨이퍼 스테이지, 미세한 회로 패턴 정보를 담은 빛을 웨이퍼에 주사하기 위한 노광기, 노광기의 출력을 웨이퍼로 전달하기 위한 렌즈, 렌즈의 주위에 장착되어 상기 웨이퍼와 상기 렌즈 사이에 물이 차있도록 물의 흐름을 제어하는 공기 주입부 및 공기 흡입부를 포함하는 액침 후드, 및 공기 주입부 및 공기 흡입부를 세정하기 위한 세정액 공급기를 포함한다.

반도체, 세정, 액침, 노광

Description

액침 노광 장비{APPRATUS FOR LIQUID IMMERSION LITHOGRAPHY}

본 발명은 반도체 노광 장비에 관한 것으로, 특히 미세한 회로 패턴을 웨이퍼 상에 인쇄하는데 있어서 발생하는 오수와 불순물을 깨끗이 제거하여 웨이퍼 상에 인쇄된 회로에 오류를 줄일 수 있는 위한 액침 노광 장비에 관한 기술이다.

반도체 장치는 실리콘 웨이퍼 내 일정영역에 불순물을 주입하거나 새로운 물질을 증착하는 등의 과정을 통해 정해진 목적에 따라 동작할 수 있도록 한 것이다. 이러한 반도체 장치를 제조하기 위한 제조 장비를 흔히 반도체 장비라고 하고, 이를 크게 분류하면 전공정 라인에 들어가는 장비, 후공정 라인에 들어가는 장비, 그리고 서비스 장비로 나눌 수 있다. 흔히, 전공정은 웨이퍼 위에 회로를 만드는 과정을 일컫고, 후공정은 기판 위에 만들어진 회로들을 하나하나씩 자르고 외부와 접속할 선을 연결하고 패키징하는 과정을 의미한다.

웨이퍼에 회로를 만드는 과정에서 웨이퍼에 제조될 회로의 패턴을 기록하는 것은 필수적이며, 이러한 과정을 흔히 리소그래피(Lithography) 기술이라 한다. 리소그래피 기술은 웨이퍼 상에 포토 레지스트(photo resist)를 도포한 후 노광, 현상, 에칭, 포토 레지스트 제거에 이르는 일련의 프로세스를 모두 포함한다. 리소그 래피 기술 중 핵심은 웨이퍼 상에 포토 레지스트를 형성한 후 빛을 주사하는 노광 공정을 통해 포토 레지스트를 패터닝하는 것이다. 예를 들면, 웨이퍼 상에 포토 레지스트로 주사되는 빛은 회로 패턴 정보를 가지는 레티클(reticle)을 통과하는데 레티클에 의해 가려지는 부분에 대응하는 포토 레지스트는 웨이퍼 상에 그대로 남고, 빛이 레티클를 투과하여 전달된 영역의 포토 레지스트는 제거된다. 여기서, 레티클은 인쇄될 회로 패턴을 동일한 크기로 형상화한 마스크(mask)을 통상적으로 4 ~ 5배 정도 확대하여 만들어진다.

일반적으로 노광 과정은 공기가 있는 공간에서 빛을 웨이퍼에 주사하여 회로를 인쇄하는 건식(dry) 노광 기술을 채택하였다. 반도체 기억 장치의 집적도가 높아지면서 더욱 미세한 회로의 패턴(예를 들면, 반도체 소자의 선폭)이 웨이퍼로 인쇄될 수 있도록 요구되어 지는데 이를 위해서는 웨이퍼에 주사되는 빛의 파장이 짧아야 한다. 즉, 웨이퍼에 인쇄할 회로의 패턴이 더 미세할수록, 웨이퍼에 주사되는 빛의 파장은 더 짧아져야 한다. 예를 들면, 기존의 100 나노급 이상의 반도체 공정에서는 플루오린크립톤(KrF, 파장 248㎚)을 사용한 반면, 90 나노급 이하는 플루오린크립톤(KrF)보다 짧은 파장을 가지는 플루오린아르곤(ArF, 파장 193㎚)을 사용하여 웨이퍼에 미세한 회로 패턴을 인쇄하였다. 이후, 반도체 공정이 더욱 미세할 수 있도록 발전하여, 45 나노급 이하는 플루오린(F², 157㎚), 그보다 더욱 미세한 공정에서는 극 자외선(Extreme Ultraviolet, EUV)를 사용하는 노광 공정이 제안되었다. 하지만, 플루오린이나 극 자외선을 사용하는 공정의 경우 비용이 많이 증가하여 반도체 기억 장치의 제조 비용을 증가시키는 단점이 발생한다.

이러한 문제를 극복하기 위해, 건식 노광 기술이 아닌 액침(Immersion) 노광 기술이 제안되었다. 여기서, 액침 노광 기술은 웨이퍼를 물에 담그는 것이 아니라 웨이퍼와 빛을 주사하는 노광기 사이에 물을 투입하여 노광 과정을 수행하는 것을 말한다. 즉, 건식 노광 기술은 렌즈를 지나 공기가 있는 공간에 빛을 주사하는 것인 반면, 액침 노광 기술은 빛이 렌즈를 통하여 물을 지나 웨이퍼에 주사되도록 하여 미세한 회로 패턴을 웨이퍼에 인쇄하는 데 차이가 있다.

웨이퍼에 인쇄되는 회로 패턴의 크기는 다음의 레일레이(Rayleigh) 방정식으로 정의될 수 있다.

R = k1 * λ / NA

여기서, R은 인쇄되는 회로 패턴의 크기, k1은 공정능력지수, λ는 빛의 파장, NA(Numerical Aperture)는 렌즈의 동공을 의미한다.

웨이퍼에 인쇄되는 회로 패턴의 크기(R)가 줄어들수록 해상도(Resolution)는 높아지며 고집적 회로의 제조가 가능한데, 동일한 공정능력지수(k1)에서 빛의 파장(λ)은 작을수록 렌즈의 동공(NA)이 클수록 회로 패턴의 크기(R)가 작아짐을 알 수 있다.

분광학(spectroscopy) 측면에서 살펴보면, 굴절률이 크면 빛의 파장이 짧아진다. 건식 노광 기술에서 진공상태의 굴절률이 1인데 비해 액침 노광 기술에서 물의 굴절률은 1.33이기 때문에, 빛이 물을 통과하면 파장이 짧아지게 된다. 이렇게 빛의 파장이 짧아지면 해상도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 또렷한 형상을 얻을 수 있는 렌즈에서 상까지의 거리는 늘려주는 장점이 있다. 결국, 건식 노광 기술의 90 나노급에서 사용하던 플루오린아르곤(ArF)을 액침 노광 기술에 적용할 경우, 더 미세한 회로 패턴을 웨이퍼에 인쇄할 수 있게 된다.

도 1을 일반적인 액침 노광 장비를 설명하기 위한 블록도이다.

도시된 바와 같이, 액침 노광 장비는 노광기로부터 출력된 빛을 웨이퍼로 전달히기 위한 렌즈(120), 웨이퍼를 고정시켜 이동하기 위한 웨이퍼 스테이지(140), 및 렌즈(120)와 웨이퍼 스테이지(140) 사이 공간에 물이 가득 차있도록 유지하기 위한 액침 후드(Immersion Hood, 160)를 포함한다. 여기서, 액침 후드(160)는 웨이퍼 스테이지(140) 내 웨이퍼가 고정되는 영역과 렌즈(120) 사이의 공간(180)으로부터 흘러나온 물을 흡입하기 위한 제 1 흡입기(162), 공간(180)으로부터 물이 흘러나오지 않도록 공기압을 가하기 위한 공기 주입기(164), 공기 주입기(164)의 외측으로 흘러나온 물을 흡입하기 위한 제 2 흡입기(166), 및 제 1 흡입기(162)와 제 2 흡입기(164)를 통해 흡입된 물을 외부로 방출하기 위한 방출로(168)를 포함한다.

액침 노광 공정에서 사용되는 액침 후드(160)는 1분당 약 1.0 ~ 1.4 리터(Liter)의 액체를 렌즈(120)와 웨이퍼 스테이지(140) 사이로 흘려보내 노광 공정 중에 공간(180)이 액체로 채워지도록 하고 있다. 전술한 바와 같이, 액침 노광 장치에서는 공간(180)을 채우기 위한 액체로 물을 사용하고 있다.

도 2는 도 1 에 도시된 액침 노광 장비 내 웨이퍼 스테이지(140)를 설명하기 위한 평면도이다.

도시된 바와 같이, 웨이퍼 스테이지(wafer stage, 140)는 웨이퍼를 장착하기 위한 웨이퍼 영역(142), 정렬을 맞추기 위한 복수의 정렬부(144A, 144B), 렌즈의 수차(aberration)를 조정하기 위한 수차조정부(146), 액침 노광 장비 내 후드와 연결을 위한 연결부(149), 및 스팟(spot) 조정을 위한 스팟부(148)를 포함한다.

여기서, 복수의 정렬부(144A, 144B)는 일반적으로 웨이퍼 스테이지가 액침 노광 장비 내 레티클과 올바르게 정렬하기 위해 존재하는 고정된 위치점(transcription initiation sites, TIS1, TIS2)을 일컫는다. 웨이퍼를 탑재한 웨이퍼 스테이지는 노광기 및 레티클(reticle) 하부에서 노광 공정을 수행하는 도중 계속 이동하는 데, 이동시마다 정렬을 위해 위치 좌표를 확인하는 데 사용되는 것이 복수의 정렬부이다.

수차조정부(146)는 일종의 렌즈 관측계(integrated lens inter ferometer at scanner, ILIAS)로서, 노광기에서 출력되는 빛이 렌즈를 통해 웨이퍼에 전달될 때 렌즈의 배율이 틀어지는 현상(수차, aberration)을 조정할 수 있다.

또한, 연결부(149)는 일반적으로 고정 장치(closing disk, CLD)를 일컫는데, 웨이퍼 스테이지가 렌즈의 아래에 자리를 잡았을 때 렌즈와 웨이퍼 스테이지를 연결하기 위한 후드(Hood)에 고정되도록 한다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 액침 노광 공정의 전반적인 과정을 대략적으로 살펴본다. 먼저 웨이퍼의 표면이 소수성이 되도록 HMDS(Hexamethyldisilazane)를 웨이퍼 표면에 증착한 뒤 냉각한다. 이후 웨이퍼에 다시 바닥 반사 방비막을 도포한 뒤 열처리 후 냉각한다. 이후 감광물질을 도포하고 열처리 한 후 냉각한다. 감광물질을 코팅한 후 감광물질을 보호하기 위한 보호막을 도포하고 열처리 후 냉각한 뒤, WEE(Wafer Edge Expose) 처리를 수행한다. 이후, 웨이퍼를 순수처리(세정)하고 웨이퍼 스테이지(140)에 웨이퍼를 장착한다. 웨이퍼 스테이지(140)는 렌즈(120) 하부로 이동하며, 좌표 정보를 통해 위치를 결정하고 초점을 조정한다. 액침 후드(160)가 장착되고 렌즈(120)와 웨이퍼 스테이지(140) 사이의 공간(180)에 물이 차면 노광 공정을 수행한다. 이후, 액침 후드(160)를 분리하고 웨이퍼를 반출한 뒤 순수처리(세정)한다. 이후, 웨이퍼에 열처리와 냉각을 거쳐 현상을 한다.

노광 공정을 통해 렌즈(120)를 통해 전달된 빛에 의해 웨이퍼에 고르게 도포된 감광물질은 패터닝된다. 이때, 웨이퍼에 도포된 감광물질이 화학 증폭형 감광제라면, 빛이 전달될 경우 내부의 산 발생제가 분해되어 산(acid)과 저 분자량의 이온 화합물로 분해되고, 고분자의 감광제도 일부의 보호기가 분해되어 저 분자량 화합물로 나누어진다.

액침 노광 공정이 끝나면 회로가 인쇄되면서 발생하는 산, 이온 화합물, 및 저 분자량 화합물 등의 잔여물들은 렌즈(120)와 웨이퍼 스테이지(140) 사이 공간(180)을 채우고 있는 물과 함께 외부로 버려져야 한다. 하지만, 이러한 잔여물들이 외부로 방출되지 않고 액침 후드(160)에 남아 제 1 및 제 2 흡입기(162, 166)를 오염시킬 경우, 잔여물들이 웨이퍼 상 및 웨이퍼 스테이지 상에 잔존하게 된다. 따라서, 전술한 액침 노광 공정을 반복하다가 웨이퍼 표면에 결점이 발생하거나 갑작스럽게 정렬 오차가 발생하는 경우 노광 공정 후 발생한 잔여물들로 인해 액침 후드(160)가 오염을 의심할 수 있다.

도 3는 도 1 에 도시된 액침 후드(160)가 오염되어 웨이퍼 스테이지(140) 상 에 제거되지 않은 잔여물로 인해 발생할 수 있는 결함을 설명하기 위한 사진도이다.

구체적으로 설명하면, 왼쪽 두 개의 그림은 웨이퍼 상에 발생한 물자국 결점(water mark)을 도시하고 있고 오른쪽 하나의 그림은 웨이퍼 상에 발생한 건조 변형(drying strain)을 설명한다. 여기서, 물자국 결점은 선형 패턴에 물방울이 떨어진 것과 유사한 모양으로 패턴이 무너져 버린 현상을 일컫는 것으로, 반드시 원형일 필요는 없으며 다양한 형태로 나타난다. 또한, 건조 변형은 원형으로된 패턴이 무너져 마치 위에서 본 평면의 모습이 원래의 형태가 말라 비틀어진 모양을 하고 있는 것처럼 보여 이름붙여진 것이다. 이러한 결함들은 노광 공정 후 발생한 잔여물들이 액침 후드(160)를 오염시켜 흡입력이 약화된 경우에 나타나며, 웨이퍼 스테이지(140)의 정렬부(144A, 144B)에 흘러나온 물이 남아 정렬 오차가 발생할 수도 있다.

실제로, 도 3에 도시된 결함이 발견되는 경우 잔여물을 제거하기 위해 초음파 장치를 사용한다. 즉, 액침 후드(160)를 분해한 후, 초음파 발생기를 이용하여 초음파를 액침 후드(160)에 주사하고 잔여물이 남아있을 노즐이나 방출로(168) 등을 세정한다. 이러한 경우, 액침 후드(160)를 분해하고 세정한 뒤 다시 조립하는 등의 시간과 비용이 증가하고 초음파가 직접 닿지 않는 부분의 경우 세정 작업이 용이하지 않은 단점이 있다. 만약 액침 후드(160)의 일부 잔여물을 제거하지 못할 경우, 액침 후드의 세정 빈도가 계속 증가하게 되어 생산성 저하로 이어진다.

전술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 액침 노광 공정에서 웨이퍼가 바뀔 때마다 액침 후드를 세정할 수 있도록 하여 노광 공정 후 발생하는 잔유물을 제거함으로써 정렬 오차나 초점 불량을 방지하기 위한 액침 노광 장치를 제공한다.

본 발명은 웨이퍼를 담고 이동하는 웨이퍼 스테이지, 미세한 회로 패턴 정보를 담은 빛을 상기 웨이퍼에 주사하기 위한 노광기, 상기 노광기의 출력을 웨이퍼로 전달하기 위한 렌즈, 상기 렌즈의 주위에 장착되어 상기 웨이퍼와 상기 렌즈 사이에 물이 차있도록 물의 흐름을 제어하는 공기 주입부와 공기 흡입부를 포함하는 액침 후드, 및 상기 공기 주입부와 상기 공기 흡입부를 세정하기 위한 세정액 공급기를 포함하는 액침 노광 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 액침 노광 장치는 세정 후 발생한 잔유물을 흡입하기 위한 흡입기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 세정액 공급기 및 상기 흡입기는 상기 웨이퍼 스테이지에 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 세정액 공급기는 유기 용매, 무기 용매, 및 산화제 용매 중 어느 하나를 공급하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 산화제 용매는 산, 염기, 과산화수소 중 어느 하나인 것 을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 세정액 공급기를 통해 저분자량의 유기 용매 및 무기 용매를 공급한 뒤 순수한 물을 공급하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 저분자량의 유기 용매 및 무기 용매는 케톤류, 신너류, 알코올류, 산, 염기, 산화제, 및 오존수 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 웨이퍼를 장착하기 위한 웨이퍼 영역, 위치 정보를 이용하여 정렬을 맞추기 위한 복수의 정렬부, 액침 후드와 연결을 위한 연결부, 렌즈의 수차(aberration)를 조정하기 위한 수차조정부, 스팟(spot) 조정을 위한 스팟부, 상기 공기 주입부 및 공기 흡입부를 세정하기 위한 세정액 공급로 및 세정 후 발생한 잔유물을 흡입하기 위한 흡입로를 포함하고, 상기 복수의 정렬부, 상기 연결부, 상기 수차조정부, 상기 스팟부, 상기 세정액 공급로 및 상기 흡입로는 상기 웨이퍼 영역의 외측 영역 내 형성되어 있는 평판 형태의 웨이퍼 스테이지를 포함하는 액침 노광 장치를 제공한다.

바람직하게는, 상기 복수의 정렬부는 상기 웨이퍼 영역을 기준으로 정반대에 위치한 두 개의 정렬부를 포함한다.

본 발명은 액침 노광 장치에서 렌즈와 웨이퍼 사이의 공간으로부터 흘러나온 물을 흡입하지 못해 남아있는 물이나 노광 공정 후 발생한 잔유물을 효과적으로 제거할 수 있어 잔유물로 인한 정렬 오차 및 결함을 극복할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 액침 노광 장치 내 웨이퍼 스테이지에 세정액을 공급하고 잔유물을 흡입하는 장치를 장착하여 웨이퍼가 바뀔 때마다 세정작업을 수행함으로써 잔유물이 축적된 후 액침 후드를 분리하여 세정 작업을 수행하는 경우보다 시간을 절약할 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액침 노광 장비를 설명하기 위한 블록도이다.

도시된 바와 같이, 액침 노광 장비는 웨이퍼를 담고 이동하는 웨이퍼 스테이지(480), 미세한 회로 패턴 정보를 담은 빛을 웨이퍼에 주사하기 위한 노광기(미도시), 노광기의 출력을 웨이퍼로 전달하기 위한 렌즈(420), 렌즈(420)의 주위에 장착되어 웨이퍼와 렌즈(420) 사이에 물이 차있도록 물의 흐름을 제어하는 공기 주입부(464) 및 공기 흡입부(462, 466)를 포함하는 액침 후드(460), 및 공기 주입부(464) 및 공기 흡입부(462, 466)를 세정하기 위한 세정액 공급기(470)를 포함한다. 또한, 액침 노광 장비는 공기 주입부(464) 및 공기 흡입부(462, 466)의 세정 후 발생한 잔유물을 흡입하기 위한 흡입기(480)를 더 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서는 노광 공정 시 렌즈(420)와 웨이퍼 사이의 공간(480)에 순수한 물을 채우고, 노광기는 플루오린아르곤(ArF)의 빛을 주사한다.

액침 노광 장치가 웨이퍼에 코팅된 감광제에 노광을 하는 동안 액침 용액으로 용출되는 반응성이 큰 양이온 화합물, 음이온 화합물, 수용성 감광막 보호 박막 의 일부 유기물들은 플루오린아르곤(ArF)의 레이져 빛을 받으면 반응성이 더욱 커지며 이러한 유기 화합물들(잔유물)은 액침 후드(460)의 공기 주입부(464) 및 공기 흡입부(462, 466)에 결정을 이루며 축적된다. 이렇게 축적된 잔유물들은 공기 주입부(464) 및 공기 흡입부(462, 466)의 토출 및 흡입 능력을 떨어트린다. 특히, 공기 흡입부(462, 466)의 흡입 능력이 저하되는 경우 공간(480)을 채우던 물이 흘러나오는 경우 물을 제대로 흡입하지 못하게 되고, 흡입되지 않은 물은 웨이퍼 스테이지 내 이곳저곳에 남아있게 된다. 만약 흡입되지 않은 물이 웨이퍼 스테이지를 정렬하기 위한 센서에 남는다면 웨이퍼와 노광기 사이 정렬 오차(misalignment, overlay defect)가 발생하게 된다. 또한, 액침 후드(460)에 오염물이 남아있을 경우 잔유물을 흘리고 지나가는 경우 웨이퍼에 물방울에 의한 물자국 결점(Water Mark Defect)이 발생할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 세정액 공급기(470)와 흡입기(480)를 액침 노광 장비에 설치하여 웨이퍼를 바꿀 때마다 액침 후드(460)에 잔존하는 잔유물을 세정할 수 있도록 한다. 특히, 세정액 공급기(470) 및 흡입기(480)를 웨이퍼 스테이지에 장착하여 노광 공정을 수행하기 전 액침 후드(460)의 세정 작업을 실시함으로써 액침 후드(460)가 렌즈(420) 및 웨이퍼 사이의 공간(480)으로부터 흘러나오는 물을 흡입할 수 있는 성능을 최상으로 유지한다.

특히, 화학 증폭형 감광제에서 용출되는 저분자 유기화합물 및 수용성 감광제 표면 보호 물질의 용출에 의하여 오염되는 유기물들은 세정하기 위해, 본 발명에서는 각 웨이퍼의 노광 공정 전 광도 측정, 초점 확인, 레티클과 웨이퍼의 정렬 작업 등을 하는 노광 전 작업 시 액침 후드(460)에 2단계 세정 작업을 진행하여 액침 후드(460) 내 공기 주입부(464) 및 공기 흡입부(462, 466)에 결정을 이루어 흡입력을 떨어트리는 오염 물질들을 제거한다. 1단계 세정 작업에서는 세정액 공급기(470)를 통해 아세톤이나 신너류를 사용하는 유기 용매를 투입하고, 2단계 세정 작업에서는 순수한 물을 사용한다. 각 세정 단계마다 액침 후드(460)에 약 3초간 세정액을 투입한 후 약 3초간 흡입하는 방식으로 액침 후드(460) 내 잔유물을 제거한다.

여기서, 1단계 세정 작업에 사용되는 유기 용매는 물과 잘 섞이는 극성을 띠는 저분자량의 유기 용매(저분자의 케톤, 알코올류 등)를 사용하여야 하는데, 이는 2차 세정 작업 시의 사용하는 순수한 물과 반발이 일어나지 않고 잘 섞여야 하기 때문이다. 이는 감광제에서 용출된 유기 화합물과 수용성인 감광제 표면 보호 박막에서 오염된 수용성 유기물을 효과적으로 제거하기 위해서이다. 만약 두 단계로 진행되는 세정 작업에 사용되는 용매가 잘 섞이지 않을 경우, 액침 후드(460)에 잔여물(불순물)이 그대로 남아있을 수 있어 비효율적이다. 구체적으로, 1단계 세정 작업에는 저분자량의 유기 용매, 무기 용매, 및 산화제 용매 중 어느 하나를 공급한다. 이때, 산화제 용매로는 산, 염기, 과산화수소 중 어느 하나를 사용하고, 저분자량의 유기 용매 및 무기 용매로는는 게톤류, 신너류, 알코올류, 산, 염기, 산화제, 및 오존수 중 어느 하나를 사용한다.

반면, 본 발명에서는 두 단계의 세정 작업이 아닌 한 번의 세정 작업만 수행하는 것도 가능하다. 이 경우, 세정액 공급기(470)를 통해 유기 용매, 무기 용매, 및 산화제 용매를 공급한 뒤 초음파 발생기를 사용하여 잔유물이 쉽게 떨어져 나오도록 돕는다.

도 5는 도 4에 도시된 액침 노광 장비 내 웨이퍼 스테이지를 설명하기 위한 평면도이고, 도 6은 도 4에 도시된 액침 노광 장비 내 웨이퍼 스테이지를 설명하기 위한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 웨이퍼 스테이지(wafer stage, 440)는 웨이퍼를 장착하기 위한 웨이퍼 영역(442), 정렬을 맞추기 위한 복수의 정렬부(444A, 444B), 렌즈의 수차(aberration)를 조정하기 위한 수차조정부(446), 액침 노광 장비 내 후드와 연결을 위한 연결부(449), 및 스팟(spot) 조정을 위한 스팟부(448)를 포함하고, 액침 후드(460)를 세정하기 위한 세정액 공급기(470)와 흡입기(480)가 추가로 장착되어 있다. 여기서, 세정액 공급기(470)와 흡입기(480)는 하나씩 쌍을 이루어 복수의 쌍이 웨이퍼 스테이지(440)에 장착될 수 있고, 복수의 정렬부(444A, 444B)는 웨이퍼 영역(422)을 기준으로 정반대에 위치할 수 있다. 특히, 본 발명에서는 실시예에 따라, 각 세정 단계별 별도의 세정액 공급기(470)와 흡입기(480)를 사용할 경우에는 세정 단계에 따라 구비되고, 액침 후드(460)에 여러개의 공기 주입부(464) 및 공기 흡입부(462, 466)가 포함된 경우 세정 작업의 효율을 위해 여러 쌍의 세정액 공급기(470)와 흡입기(480)를 포함할 수 있다.

또한, 세정액 공급기(470)와 흡입기(480)는 웨이퍼 스테이지 내 복수의 정렬부(144A, 144B), 즉 웨이퍼 스테이지가 액침 노광 장비 내 노광기와 후드와 올바르게 정렬하기 위해 존재하는 고정된 위치점(transcription initiation sites, TIS1, TIS2),에 노광 공정 후 흘러나온 물이 남아있지 않도록 흡입할 수 있다. 이를 통해, 복수의 정렬부(144A, 144B)에 액체가 남아 센서에 지나가는 빛이 굴절되어 원래의 좌표값이 아닌 다른 좌표값이 보정되어 웨이퍼 간 정렬이 틀어지는 문제를 방지할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 액침 노광 공정의 전반적인 과정을 대략적으로 살펴본다.

먼저 웨이퍼의 표면이 소수성이 되도록 HMDS(Hexamethyldisilazane)를 웨이퍼 표면에 증착한 뒤 냉각한다. 이후 웨이퍼에 다시 바닥 반사 방지막을 도포한 뒤 열처리 후 냉각한다. 이후 감광물질을 도포하고 열처리 한 후 냉각한다. 감광물질을 코팅한 후 감광물질을 보호하기 위한 보호막을 도포하고 열처리 후 냉각한 뒤, WEE(Wafer Edge Expose) 처리를 수행한다. 이후, 웨이퍼를 순수처리(세정)하고 웨이퍼 스테이지(440)에 웨이퍼를 장착한다. 웨이퍼 스테이지(440)는 렌즈(420) 하부로 이동하며, 좌표 정보를 통해 위치를 결정하고 초점을 조정한다. 위치가 결정되고 초점이 조정되면, 저분자량의 유기 용매, 무기 용매, 및 산화제 용매 중 어느 하나를 공급하여 1차 세정 작업을 수행한다. 1차 세정 작업 후 곧이어 순수한 물을 공급하여 2차 세정 작업을 수행한다. 두 단계의 세정 작업을 마친 후, 렌즈(120)와 웨이퍼 스테이지(140) 사이의 공간(180)에 물이 차면 노광 공정을 수행한다. 이후, 액침 후드(160)를 분리하고 웨이퍼를 반출한 뒤 순수처리(세정)한다. 이후, 웨이퍼에 열처리와 냉각을 거쳐 현상을 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 하나의 액침 후드 내 잔유물을 제거하기 위해 유기 용매 및 초순수물 두 가지를 공급, 흡입하는 장치를 장착하여 액침 후드를 연속적으로 세정한다.

또한, 본 발명에서는 두 가지 세정액을 공급하는 두 단계의 세정과 더불어 초음파 발생기 혹은 초음파 진동판을 장착하여 잔유물이 액침 후드로부터 쉽게 제거될 수 있도록 함으로써 세정의 효율을 증가시킬 수 있다.

특히, 본 발명에서는 전술한 액침 후드의 세정을 웨이퍼가 교체될 때마다 노광하기 전 별도의 세정액 공급기와 흡입기를 사용하여 수행함으로써 전체 공정 시간을 효율적으로 줄일 수 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

도 1을 일반적인 액침 노광 장비를 설명하기 위한 블록도.

도 2는 도 1 에 도시된 액침 노광 장비 내 웨이퍼 스테이지를 설명하기 위한 평면도.

도 3는 도 1 에 도시된 액침 후드가 오염되어 웨이퍼 스테이지 상에 제거되지 않은 잔여물로 인해 발생할 수 있는 결함을 설명하기 위한 사진도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 액침 노광 장비를 설명하기 위한 블록도.

도 5는 도 4에 도시된 액침 노광 장비 내 웨이퍼 스테이지를 설명하기 위한 평면도.

도 6은 도 4에 도시된 액침 노광 장비 내 웨이퍼 스테이지를 설명하기 위한 단면도.

Claims (9)

1. 웨이퍼를 담고 이동하는 웨이퍼 스테이지;

   미세한 회로 패턴 정보를 담은 빛을 상기 웨이퍼에 주사하기 위한 노광기;

   상기 노광기의 출력을 웨이퍼로 전달하기 위한 렌즈;

   상기 렌즈의 주위에 장착되어 상기 웨이퍼와 상기 렌즈 사이에 물이 차있도록 물의 흐름을 제어하는 공기 주입부와 공기 흡입부를 포함하는 액침 후드; 및

   상기 공기 주입부와 상기 공기 흡입부를 세정하기 위한 세정액 공급기

   를 포함하는 액침 노광 장치.
2. 제1항에 있어서,

   세정 후 발생한 잔유물을 흡입하기 위한 흡입기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액침 노광 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 세정액 공급기 및 상기 흡입기는 상기 웨이퍼 스테이지에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 액침 노광 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 세정액 공급기는 유기 용매, 무기 용매, 및 산화제 용매 중 어느 하나 를 공급하는 것을 특징으로 하는 액침 노광 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 산화제 용매는 산, 염기, 과산화수소 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액침 노광 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 세정액 공급기를 통해 저분자량의 유기 용매 및 무기 용매를 공급한 뒤 순수한 물을 공급하는 것을 특징으로 하는 액침 노광 장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 저분자량의 유기 용매 및 무기 용매는 케톤류, 신너류, 알코올류, 산, 염기, 산화제, 및 오존수 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 액침 노광 장치.
8. 웨이퍼를 장착하기 위한 웨이퍼 영역;

   위치 정보를 이용하여 정렬을 맞추기 위한 복수의 정렬부;

   액침 후드와 연결을 위한 연결부;

   렌즈의 수차(aberration)를 조정하기 위한 수차조정부;

   스팟(spot) 조정을 위한 스팟부;

   상기 공기 주입부 및 공기 흡입부를 세정하기 위한 세정액 공급로; 및

   세정 후 발생한 잔유물을 흡입하기 위한 흡입로를 포함하고,

   상기 복수의 정렬부, 상기 연결부, 상기 수차조정부, 상기 스팟부, 상기 세정액 공급로 및 상기 흡입로는 상기 웨이퍼 영역의 외측 영역 내 형성되어 있는 평판 형태의 웨이퍼 스테이지를 포함하는 액침 노광 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 복수의 정렬부는 상기 웨이퍼 영역을 기준으로 정반대에 위치한 두 개의 정렬부를 포함하는 액침 노광 장치.

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