KR20220076913A - 나노 리소그래피 장치 - Google Patents

Abstract

미세 패턴을 형성하기 위한 대상체가 안착되는 스테이지; 빔을 발생시키는 빔 발생장치; 상기 빔 발생장치로부터 발생된 빔이 상기 스테이지에 위치한 대상체에 나노 크기의 모양을 가지고 도달하도록 상기 빔을 투과시키는 마스크; 및 상기한 구성들이 수용되는 공정 챔버; 를 포함하는 나노 리소그래피 장치를 제공한다.

Description

나노 리소그래피 장치 {NANO LITHOGRAPHY APPARATUS}

본 발명은 나노 리소그래피 장치에 관한 것이다.

반도체 리소그래피 공정은 포토레지스트(Photo Resist; PR)를 도포한 웨이퍼 위에 마스크를 통하여 회로를 노광하고, 이후 열처리 과정을 거쳐 이를 현상하여 필요한 패턴을 형성하게 되는 과정이다. 이때, 포토레지스트는 리소그래피 공정에서 사용되는 감광성 수지인데, 이는 노광에 의한 화학적 변화를 이용하여, 노광부분과 비노광 부분의 선택적 용해를 가능하게 함으로써 웨이퍼 상에 패턴을 형성하는데 있어서 중요한 역할을 한다.

반도체 리소그래피 공정 시, 사용되는 노광 광원의 파장이 짧아질수록 형성할 수 있는 패턴 또한 미세화될 수 있는데, 기존 적용 광원 대비 13.5 nm의 짧은 파장을 가지는 EUV 광원과 더불어 EUV 대비 더욱 짧은 파장(6.7 nm)를 가지는 BEUV 광원이 그 대안으로 고려됨에 따라, 10 nm 이하의 미세 패터닝이 가능해질 것으로 기대되고 있다.

한편, 포토레지스트는 노광 광원과 함께 반도체 회로의 미세화 정도를 결정하는 핵심적인 요소라 할 수 있는데, 노광 광원의 파장이 바뀌면 그에 적합한 새로운 포토레지스트 사용이 요구된다.

이에, 포토레지스트에 대한 개발이 지속적으로 이루어져야 하는데, 신규한 포토레지스트 개발에는 리소그래피 장치를 통한 검증과정이 반드시 수반되어야 한다. 이때, EUV/BEUV 광원을 적용한 리소그래피 장치의 경우, 그 장치 가격만 수천억 원대에 이르기에, 검증되지 않은 포토레지스트 검증에 반복적으로 사용하는 것은 비용적 부담이 상당하여 신규한 포토레지스트의 상용화 시기가 늦춰질 수 있었다.

이에, 이 출원 발명은 포토레지스트 개발에 적극적으로 활용될 수 있도록 EUV/BEUV 광원 대비 낮은 가격 및 수급이 용이한 연X-선(Soft X-ray), UV(Ultraviolet), 전자빔(Electron Beam)을 적용하여, EUV/BEUV 광원을 적용한 리소그래피 장치 대비 1/100 수준의 저비용으로 구축된 리소그래피 장치를 제시하고자 한다.

대한민국 등록특허공보 제10-1429440호 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0112556호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 포토레지스트 개발 시 개발 비용을 절감하고 그 사용화시기를 앞당길 수 있도록 EUV/BEUV 광원이 적용된 리소그래피 장치 대비 저비용으로 구축된 나노 리소그래피 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 나노 리소그래피 장치는 미세 패턴을 형성하기 위한 대상체가 안착되는 스테이지; 빔을 발생시키는 빔 발생장치; 상기 빔 발생장치로부터 발생된 빔이 상기 스테이지에 위치한 대상체에 나노 크기의 모양을 가지고 도달하도록 상기 빔을 투과시키는 마스크; 및 상기한 구성들이 수용되는 공정 챔버; 를 포함할 수 있다.

이때, 상기 빔 발생장치로부터 발생되는 빔은, 연X-선(Soft X-ray), UV(Ultraviolet) 및 전자빔(Electron Beam) 중 어느 하나일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과가 도출될 수 있다.

첫째, 고가의 EUV(또는 BEUV) 리소그래피 장치를 모방한 모사장치로서, 그 구성이 간단하면서도 EUV/BEUV 광원 대비 상대적으로 저렴한 연 X-선, UV 및 전자빔 중 어느 하나의 빔이 EUV(또는 BEUV)를 대체하여 적용됨에 따라 저비용으로 제작될 수 있다.

둘째, 본 발명이 제안하는 나노 리소그래피 장치는 저비용으로 제작됨에 따라 반도체 소자의 미세공정에 필수적인 요소인 포토레지스트 개발에 적극 활용될 수 있고, 개발 및 상용화에 이르기까지 소모되는 비용을 절감할 수 있다.

셋째, 본 발명이 제시하는 나노 리소그래피 장치는 반도체 미세 공정을 위한 소재, 부품 및 장비 시장에 응용 가능한 기술로서, 배터리 시장, 반도체 시장, 디스플레이 시장 등 다양한 분야 발전에 기여할 수 있다.

도1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노 리소그래피 장치를 개략적으로 예시한 개략도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명하되, 이미 주지되어진 기술적 부분에 대해서는 설명의 간결함을 위해 생략하거나 압축하기로 한다.

도1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노 리소그래피 장치를 개략적으로 예시한 개략도이다.

도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노 리소그래피 장치(100)는 스테이지(110), 광원 발생장치(120), 마스크(M) 및 공정 챔버(130)를 포함하여 구성된다.

스테이지(110)는 미세 패턴을 형성하기 위한 대상체(W)가 안착된다. 이때, 스테이지(110)는 후술할 마스크(M)를 투과해 대상체(W)에 도달하는 빔에 대해 상대적으로 이동 가능하도록 마련될 수 있다.

빔 발생장치(120)는 특정 파장대의 빔을 발생시키기 위한 장치이다. 이때, 빔 발생장치(120)로부터 발생되는 빔은 EUV/BEUV 대비 상대적으로 저렴하고, 용이하게 수급 가능한 연X-선(Soft X-ray), UV(ultraviolet) 및 전자빔(Electron Beam) 중 어느 하나일 수 있다.

이때, 빔 발생장치(120)를 통해 발생된 빔이 후술할 마스크(M)에 입사된다.

참고로, 리소그래피 장치는 빛을 쪼여 나오는 2차 전자에 의한 효과에 의해 패턴 제작이 이루어지므로, 연X-선 및 UV와 같은 광원 대신 전자빔을 사용하여도 동일한 효과를 낼 수 있다.

마스크(M)는 빔 발생장치(120)로부터 발생된 빔이 스테이지(110)에 위치한 대상체(W)에 도달하도록 빔을 투과시키기 위한 구성이다. 이때, 마스크(또는 레티클; M)는 회로 패턴과 같이 원하는 미세 패터닝을 위한 패턴을 그려놓은 것으로, 마스크(M)를 통과한 빔이 대상체(W)에 도달하면, 대상체(W)에 도포된 감광액(Photo resist; PR)이 해당 패턴모양으로 남게 되어 대상체(W)에 패턴 형성이 이루어지게 되는 것이다.

그리고, 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노 리소그래피 장치(100)는 마스크(M)를 지지하기 위한 구조체(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 구조체는 마스크(M)에 입사하는 빔에 대해 상대적으로 이동 가능하도록 마련될 수 있다.

공정 챔버(130)는 상기한 각 구성들이 수용되어, 리소그래피 공정을 통해 대상체(W)에 미세 패턴을 형성하는 공간을 제공할 수 있다.

참고로, 상술한 구성들은 본 발명이 제시하는 나노 리소그래피 장치(100)의 일 실시예로, 또 다른 실시 예에서는 광원 발생장치(120)로부터 발생되는 빔의 종류에 따라 가변될 수 있으며, 경우에 따라서 나노 리소그래피 장치(100)를 구성하는 구성들 중 일부가 생략되거나 추가될 수 있음은 물론이다.

그리고, 본 발명의 나노 리소그래피 장치(100)는 포토레지스트 개발 뿐 아니라 EUV/BEUV 광원이 요구되는 반도체 관련 제품 개발 시 적극 활용될 수 있으며, 연-X선, UV 및 전자빔 중 어느 하나의 빔이 요구되는 반도체 관련 제품 개발 및 양산에도 사용될 수 있음은 물론이다.

한편, 본 발명이 제안하는 나노 리소그래피 장치(100)는 고가의 EUV(또는 BEEV) 리소그래피 장치를 모방한 모사장치로서, 종래 EUV/BEUV 광원이 적용된 리소그래피 장치 대비 저비용으로 구축되어 포토레지스트 개발에 소모되는 비용을 절감할 수 있다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 본 발명이 제안하는 나노 리소그래피 장치(100)는 EUV(또는 BEUV) 대비 상업적으로 저렴하게 구매 가능한 연X-선, UV 및 전자빔을 적용하였으며, 포토레지스트 검증의 경우, 마스크를 투과한 빔이 포토레지스트가 도포된 웨이퍼에만 도달하면 되므로, 광 진행경로를 바꾸기 위한 광학계 등의 부가 구성들이 불필요하여 그 구성이 간소화되어 구축되었다.

이때, 나노 리소그래피 장치(100)에 사용되는 광원들은 EUV/BEUV 광원 대비 조금 높은 혹은 낮은 에너지를 가지는 광원인데, 캘리브레이션(Calibration)을 통해 최대한 스펙트럼을 EUV(또는 BEUV)와 유사하게 만들어 포토레지스트 개발 시 그 검증이 가능한 것이다.

즉, 본 발명이 제안하는 나노 리소그래피 장치(100)는 그 구성이 간단하면서도 상술한 연X-선, UV 및 전자빔이 EUV(또는 BEUV)을 대체하여 적용됨에 따라 저비용으로 제작될 수 있어, 반도체 소자의 미세공정에 필수적인 요소인 포토레지스트 개발에 적극 활용될 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시 예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 균등개념으로 이해되어져야 할 것이다.

100 : 나노 리소그래피 장치
110 : 스테이지
120 : 빔 발생장치
130 : 공정 챔버
M : 마스크
W : 대상체

Claims (2)

1. 미세 패턴을 형성하기 위한 대상체가 안착되는 스테이지;
   빔을 발생시키는 빔 발생장치;
   상기 빔 발생장치로부터 발생된 빔이 상기 스테이지에 위치한 대상체에 나노 크기의 모양을 가지고 도달하도록 상기 빔을 투과시키는 마스크; 및
   상기한 구성들이 수용되는 공정 챔버; 를 포함하는 것을 특징으로 하는
   나노 리소그래피 장치.
   
2. 상기 빔 발생장치로부터 발생되는 빔은, 연X-선(Soft X-ray), UV(Ultraviolet) 및 전자빔(Electron Beam) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는
   나노 리소그래피 장치.

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