KR100526635B1 - 포토레지스트의 경화장치 - Google Patents

Abstract

포토레지스트의 경화장치에 관하여 개시한다. 본 발명의 장치는, 내부에는 공간이 있고, 공간과 연결되는 가스유입구 및 가스배기구가 측벽에 각각 형성되는 챔버와; 공간 내에 설치되며, 포토레지스트가 도포된 기판이 안착되게 되는 기판지지대와; 안착된 기판보다 상측에 위치되도록 챔버의 공간 내에 설치되는 중심파장이 172nm인 자외선 램프와; 기판지지대가 설치된 영역과 자외선 램프가 설치된 영역을 분리해주되, 가스유입구 및 상기 가스배기구가 기판지지대가 설치된 영역과 통하도록 설치되는 석영창이 구비되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 포토레지스트를 경화시킴으로써 ArF 엑시머 레이저용 포토레지스트를 노광할 경우에 발생되는 문제점이 해결되었으며, 172nm의 자외선 램프를 사용하고 퍼지가스에 의하여 챔버 내의 불순물을 배기시킴으로써 불순물의 발생이 방지되었다.

Description

포토레지스트의 경화장치{Apparatus for curing photoresist}

본 발명은 포토레지스트의 경화장치에 관한 것으로서, 특히 ArF 엑시머 레이저용 포토레지스트 경화시키는 포토레지스트의 경화장치에 관한 것이다.

리소그래피(Lithography) 공정은 집적회로(Integrated Circuit)의 제조에 있어서 필수적인 기술이다. 소자의 집적도가 증가할수록 더 높은 광학적 해상도(optical resolution)가 요구되었고, 이를 위하여 리소그래피 공정에서는 보다 짧은 파장의 빛이 광원으로 사용되게 되었다. 광원으로는, 436nm의 파장을 갖는 광원(G-line)과 365nm의 파장을 갖는 광원(I-line), 248nm의 파장을 갖는 KrF(Krypton Fluoride) 엑시머 레이저(excimer laser) 및 193nm의 파장을 갖는 ArF(Argon Fluoride) 엑시머 레이저 등이 있다.

현재 0.25~0.13㎛ 크기의 디자인 룰(Design rule)을 갖는 소자의 생산에는 KrF 엑시머 레이저 리소그래피가 널리 사용되고 있지만, 소자의 집적도가 더욱더 높아짐에 따라, 예를 들어 0.1㎛ 이하의 마이크로-리소그래피 디자인 룰을 갖는 소자에서는 KrF 엑시머 레이저보다 짧은 파장의 광원, 즉 ArF 엑시머 레이저가 사용된다.

그런데, ArF 엑시머 레이저용 포토레지스트(photoresist)를 ArF 엑시머 레이저에 노광할 경우, 포토레지스트에서 필요 이상으로 광이 흡수되어 약 500Å 이상의 두께를 갖는 포토레지스트의 패터닝은 불가능하다. 즉 200nm 이하의 광원에 대한 높은 흡수율은 현상 후 포토레지스트가 원하는 패턴으로 유지되지 못하는 원인으로 작용된다. 한편, KrF 엑시머 레이저용 포토레지스트의 바인더에는 페놀성 고리(Phenolic ring)구조를 가지는 물질을 포함하고 있어 현상액에 용해되는 것을 적절히 조절해줄 뿐 아니라 건식 에칭에 대한 내성(dry etch resistance)을 갖게 한다. 그런데 파장이 193nm인 광은 페놀성고리구조를 가지는 물질을 투과시키지 못하고 흡수되기 때문에 바인더로서 사용할 수가 없는 구조적인 문제가 있다.

따라서, ArF 엑시머 레이저용 포토레지스트는 파장이 193nm인 광을 투과시키는 투과성과 건식 에칭에 대한 내성 뿐 아니라 일반적인 요구조건인 높은 고해상도와 고감광도가 요구된다.

이를 위하여 전자빔(electron beam)을 이용하여 포토레지스트를 경화시키는 방법이 제안되었다.

전자빔을 이용한 경화법은, 포토레지스트가 전자빔에 의해 서로 가교결합(cross link)함으로써 부분적으로 덩어리(agglomeration)지거나 부분적으로 증발(evaporation)되어 포토레지스트의 두께가 극히 미세하게나마 변화하여 선택비의 변화를 감소시켰으며, 선택비가 개선되었다.

하지만, 전자빔을 이용한 경화시에 발생되는 물질이 불순물로 작용하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 과제는 불순물 발생이 방지되는 포토레지스트의 경화장치를 제공하는 데 있다.

상기 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 포토레지스트의 경화장치는: 내부에는 공간이 있고, 상기 공간과 연결되는 제1 가스유입구 및 제1 가스배기구와 제2 가스유입구 및 제2 가스배기구가 측벽에 각각 형성되는 챔버와; 상기 공간 내에 설치되며, 포토레지스트가 도포된 기판이 안착되게 되는 기판지지대와; 안착된 상기 기판보다 상측에 위치되도록 상기 챔버의 공간 내에 설치되는 중심파장이 172nm인 자외선 램프와; 상기 기판지지대가 설치된 영역과 상기 자외선 램프가 설치된 영역을 분리해주되, 상기 제1 가스유입구 및 상기 제1 가스배기구가 상기 기판지지대가 설치된 영역과 통하고, 상기 제2 가스유입구 및 상기 제2 가스배기구가 상기 자외선 램프가 설치된 영역과 통하도록 설치되는 석영창이 구비되며,상기 제1 및 제2 가스유입구들을 통해서 퍼지가스들이 상기 기판지지대가 설치된 영역 및 상기 자외선 램프가 설치된 영역으로 공급되는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 기판지지대는 상하 이동이 가능한 것이 바람직하다.

나아가, 안착된 상기 기판의 하측에 위치되도록 상기 공간 내에는 가열장치가 더 설치되는 것이 바람직하다.

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이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트의 경화장치를 설명하기 위한 개략도이다. 도 1은 예시된 것으로서, 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 포토레지스트의 경화장치에는, 경화 공정이 진행되는 공간이 있는 챔버(100)와, 챔버(100) 내부에 각각 설치되는 램프(200), 기판지지대(300), 석영창(400) 및 기판 가열장치(500)가 포함된다.

챔버(100)의 내부 공간 중에서 상층부에는 중심파장이 172nm인 자외선 램프(200)가 설치되고, 하층부에는 기판지지대(300)가 설치되며, 램프(200)가 설치된 상층부와 기판지지대(300)가 설치된 하층부는 석영창(400)에 의하여 분리된다. 램프(200)가 설치된 상층부에는 냉각수관(130)이 형성된다.

램프(200)가 설치된 상층부 및 기판지지대(300)가 설치된 하층부의 분위기는 대기 상태로 유지되므로 다량의 산소와 부산물 등이 포함되어 있다. 램프(200)가 설치된 상층부에 존재하는 산소는 램프(200)에서 발생하는 광에너지에 의해 오존이나 산소 라디칼을 형성함으로써 램프(200) 및 반사판 등에 산화막을 형성하여 광효율을 떨어뜨린다. 기판지지대(300)가 설치된 하층부에 존재하는 산소 및 부산물 등은 파티클을 형성하게 된다. 따라서 챔버(100)의 측벽에는, 챔버 내의 공간에 퍼지가스를 공급하기 위한 가스유입구(111, 121)와 이미 챔버 내에 존재하는 가스 및 공급된 퍼지가스를 배기하기 위한 가스배기구(112, 122)가 형성된다. 이 때, 챔버(100) 내의 공간이 석영창(400)에 의하여 램프(200)가 설치된 상층부와 기판지지대(300)가 설치된 하층부로 양분되므로 가스유입구(111, 121) 및 가스배기구(112, 122)도 상층부 및 하층부에 각각 형성된다. 이와 같이, 램프(200)가 설치된 영역 및 기판지지대(300)가 설치된 영역에 가스유입구(111, 121)를 각각 형성하고, 그를 통하여 He, Ar 또는 N₂와 같은 퍼지가스를 공급함으로써, 산소 농도를 ppm 단위로 낮추고, 부산물을 배기시키게 된다. 한편, 챔버(100) 내의 산소의 농도를 측정하기 위하여 가스배기구(112, 122)에 산소농도 측정기구(700)가 설치된다.

기판지지대(300)는 리프트핀(lift pin) 타입의 안착부(310)와, 안착부(310)를 상하로 이동시키는 이동부(320)로 이루어진다. 이동부(320)는 고정되어 있는 램프(200)의 조사영역에 대하여 기판이 최적의 조건으로 노출되도록 램프(200)와 기판 사이의 거리를 조정함으로써 광효율을 향상시키기 위함이다.

기판 가열장치(500)는 할로겐 램프 또는 몰드 히터로 이루어지며, 안착된 기판의 하측에 위치되도록 기판지지대(300)가 설치된 영역에 설치된다. 가열장치(500)는 포토레지스트의 경화와 동시에 표면 유동(surface flow) 효과를 얻기 위함이다. 기판이 안착되는 영역과 가열장치(500)가 설치된 영역은 석영창(600)에 의하여 분리된다.

따라서, 챔버(100) 내의 산소를 포함한 불순물들은 가스유입구(111, 121)를 통하여 유입되는 퍼지가스에 의하여 배기되고, 기판에 도포된 포토레지스트는 172nm 파장의 자외선 램프(200) 및 기판 가열장치(500)에 의하여 경화되게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 포토레지스트의 경화장치에 의하면, 포토레지스트를 경화시킴으로써 ArF 엑시머 레이저용 포토레지스트를 노광할 경우에 발생되는 문제점이 해결되었으며, 172nm의 자외선 램프를 사용하고 퍼지가스에 의하여 챔버 내의 불순물을 배기시킴으로써 불순물의 발생이 방지되었다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의한 많은 변형이 가능함은 명백하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포토레지스트의 경화장치를 설명하기 위한 개략도이다.

＊ 도면 중의 주요 부분에 대한 부호 설명 ＊

100 : 챔버 111, 121 : 가스유입구

112, 122 : 가스배기구 200 : 자외선 램프

300 : 기판지지대 400 : 석영창

500 : 기판 가열장치

Claims (7)

1. 내부에는 공간이 있고, 상기 공간과 연결되는 제1 가스유입구 및 제1 가스배기구와 제2 가스유입구 및 제2 가스배기구가 측벽에 각각 형성되는 챔버와;

   상기 공간 내에 설치되며, 포토레지스트가 도포된 기판이 안착되게 되는 기판지지대와;

   안착된 상기 기판보다 상측에 위치되도록 상기 챔버의 공간 내에 설치되는 중심파장이 172nm인 자외선 램프와;

   상기 기판지지대가 설치된 영역과 상기 자외선 램프가 설치된 영역을 분리해주되, 상기 제1 가스유입구 및 상기 제1 가스배기구가 상기 기판지지대가 설치된 영역과 통하고, 상기 제2 가스유입구 및 상기 제2 가스배기구가 상기 자외선 램프가 설치된 영역과 통하도록 설치되는 석영창이 구비되며,

   상기 제1 및 제2 가스유입구들을 통해서 퍼지가스들이 상기 기판지지대가 설치된 영역 및 상기 자외선 램프가 설치된 영역으로 공급되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트의 경화장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 기판지지대는 상하 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 포토레지스트의 경화장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 안착된 상기 기판의 하측에 위치되도록 상기 공간 내에는 가열장치가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트의 경화장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 가열장치는 몰드 히터 또는 할로겐 램프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토레지스트의 경화장치.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서, 상기 퍼지가스는 He, Ar 또는 N₂인 것을 특징으로 하는 포토레지스트의 경화장치.