KR20020014098A - 포토레지스트의 하드 베이크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조 장치에 관한 것으로 특히, 포토레지스트 패턴의 하드 베이크 장치에 관한 것이다.

본발명은 포토레지스트 패턴의 하드 베이크 공정시 반도체 기판의 전면을 고르게 가열할 수 있고 또한 온도조절 응답 특성이 뛰어난 포토레지스트 패턴의 하드 베이크 장치를 제공하는 것을 그목적으로 한다.

본발명의 포토레지스트 하드 베이크 장치는 , 챔버와, 상기 챔버내 하단에 설치되어 반도체 기판을 그 상면에 올려놓는 기구인 처크와, 상기 챔버 상단에 설치된 가열장치와, 상기 가열장치의 하방에 설치되어 빛을 균일하게 분포시키는 장치를 구비하여 구성되어 있다.

Description

포토레지스트의 하드 베이크 장치{APPARATUS FOR HARD BAKING OF A PHOTO RESIST FILM PATTERN}

본발명은 반도체 소자의 제조 장치에 관한 것으로, 특히 식각 공정에서 식각 마스크로 이용되는 포토레지스트 패턴의 하드 베이크 장치에 관한 것이다.

최근 반도체 소자의 집적도가 급격히 높아지면서 패턴폭이 미세화되고 있다. 그에 따라 상하층 배선 패턴간을 연결하기 위한 콘택홀의 크기가 급격히 작아지고 있다. 이로 인하여, 콘택홀 형성용 식각마스크를 정확한 크기로 제조하는 것이 또한 어려워 지고 있다. 그 이유는 다음과 같다.

반도체 소자의 제조공정에서 식각 마스크는 주로 포토레지스트막을 노광 및 현상하여 형성한 포토레지스트 패턴이 주로 이용된다. 그런데 현재 이용되고 있는 광원 및 노광 장비로는 해상할 수 있는 한계치수가 결정되어 있다. 따라서, 콘택홀의 크기가 한계치수 또는 그 이하인 경우에는 포토리소그라피법으로는 정확하게 콘택홀 크기의 개구부를 갖는 포토레지스트 패턴(식각 마스크)을 제조할 수 없다.

따라서 해상 한계치수 및 그 이하의 크기를 갖는 콘택홀을 형성하기 위해서, 최근에는 콘택홀의 크기보다 큰 개구부를 갖는 포토레지스트 패턴을 제조한 후, 하드 베이크 공정에서 포토레지스트막을 유동화(flowing) 시켜, 개구부의 크기를 줄이는 방법이 즉, 종래 하드 베이크 공정은 퍼들링(puddling)이 될 정도로 가열하여 유동화(following)이 일어나지 않도록 하였다. 그러나, 최근의 포토레지스트막의 패턴을 형성하는 공정에서는 오히려 하드 베이크 공정에서 약간의 유동화를 허용함으로써, 포토레지스트 패턴의 개구부의 크기를 줄이는 방법을 채택하고 있다.

종래의 포토레지스트 패턴을 제조하는 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉 도1a에 도시한 바와 같이 처크(chuck)(1)의 상면에 반도체 기판(10)을 올려 놓고, 상기 반도체 기판(10) 상에 도전층(11)을 형성한다. 다음으로, 상기 도전층(11)의 상면에 절연층(12)을 형성한다. 다음으로, 상기 절연층(12)의 상면에 포토레지스트막을 형성한 후 소프트 베이크, 노광 및 현상공정을 수행하여 개구부(14)를 갖는 포토레지스트 패턴(13)을 형성한다. 이때, 상기 개구부(14)의 크기(L1)를 실제 절연층(12)에 형성하고자 하는 콘택홀의 크기(L2) 보다 크도록 형성한다. 한편, 상기 처크(chuck)(1)의 내부에는 온도 감지장치(2)가 설치되어 있으며, 또한 처크(1)의 밑면에는 가열장치(3)인 코일이 설치되어 있다.

다음으로, 상기 가열장치(3)를 이용하여 상기 처크(1)을 통해 상기 반도체 기판(10)을 간접가열하는 하드 베이크 공정을 실시한다. 하드 베이크 공정시 약간의 유동화를 허용하도록 가열장치의 온도 및 가열 시간을 설정함으로써 도1b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(13)의 개구부(14)의 크기가, 절연층에 형성하고자 하는 콘택홀의 크기(L2)와 같아지도록 한다. 상기 하드 베이크 공정시 반도체 기판의 가열온도가 설정된 온도 보다 높을 경우 유동화는 빠르게 진행되어 상기 개구부의 크기가 원하는 크기 보다 더 작아질 수 있다. 따라서 반도체 기판의 가열 온도 및 시간을 정확하고 민감하게 조절해야 할 필요가 있다.

그러나, 상기와 같은 하드 베이크 공정은 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 반도체 기판은 처크를 통해 간접적으로 가열된다. 따라서 반도체 기판의 온도 조절시 응답 속도(반응 속도)가 느리기 때문에 반도체 기판의 온도를 정확하게 조절하기 어려운 단점이 있었다. 포토레지스트 패턴을 유동화하여 원하는 크기의 개구부를 정확하게 형성하기 위해서는 빠른 온도 조절 응답 속도가 요구된다. 즉, 응답속도가 느릴 경우 유동화가 너무 진전되어 포토레지스트 패턴의 개구부가 원하는 크기보다 적어지는 문제점이 발생한다.

또한 처크를 이용한 반도체 기판 가열법은, 처크를 통한 간접가열방식이므로 전력소모가 큰 단점이 있었다.

또한 반도체 기판의 중앙부와 가장자리측의 온도 균일성이 나쁘다는 문제점이 있었다. 따라서 반도체 기판 중앙부와 가장자리측의 콘택홀 마스크의 균일성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본발명은 상기와 같은 문제점에 비추어 안출된 것으로, 포토레지스트 패턴의 하드 베이크 공정시 반도체 기판의 전면을 고르게 가열할 수 있는 하드 베이크 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 온도조절 응답 특성이 뛰어난 포토레지스트 패턴의 하드 베이크 장치를 제공하는 것을 그목적으로 한다.

본발명의 목적을 달성하기 위하여, 챔버와, 상기 챔버내 하단에 설치되어 반도체 기판을 그 상면에 올려놓는 기구인 처크와, 상기 챔버 상단에 설치된 가열장치와, 상기 가열장치의 하방에 설치되어 빛을 균일하게 분포시키는 장치를 구비한 것을특징으로 하는 포토레지스트 패턴의 하드 베이크 장치를 제공한다.

또한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 상기 가열장치는 적외선 램프인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴의 하드 베이크 장치를 제공한다.

또한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 상기 빛을 균일하게 분포시키는 장치는 플라이 아이 렌즈인 것을 특징으로 하는 포토 레지스트 패턴의 하드 베이크 장치를 제공한다.

또한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 상기 빛을 균일하게 분포시키는 장치에는 온도 검출 장치가 추가로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴의 하드 베이크 장치를 제공한다.

또한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 상기 처크의 밑면에는 냉각장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴의 하드 베이크 장치를 제공한다.

도1a 내지 도1b는 종래의 포토레지스트 패턴의 하드 베이크 장치를 이용한 포토레지스트 패턴의 제조방법을 설명한 공정도들이다.

도2는 본 발명에 따른 포토레지스트 패턴의 하드 베이크 장치의 개략도이다.

***** 도면부호의 설명 *****

1 : 처크 2 : 온도 감지 장치

3 : 가열장치 10 : 반도체 기판(웨이퍼)

11 : 도전층 12 : 절연층

13 : 포토레지스트 패턴 14 : 개구부

L1 : 포토레지스트 패턴의 개구부 크기

L2 : 형성하고자 하는 콘택홀의 크기

20 ; 반도체 기판 22 : 포토레지스트 패턴

200 : 챔버 202 : 처크

204 : 냉각장치 210 : 가열장치

230 : 온도감지장치

본발명의 일실시례에 따른 하드 베이크 장치를 도2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 가열공간을 구분짓는 챔버(200)가 설치되어 있다. 상기 챔버(200)내의 하단부에는 반도체 기판을 그 상면에 올려놓고 지지하는 지지판인 처크(202)가 설치되어 있다. 상기 처크(202)의 상면에는 반도체 기판(20)이 재치되어 있고, 상기 반도체 기판(20)의 상면에는 포토레지스트 패턴(22)이 형성되어 있다. 또한 상기 처크(202)의 하면에는 냉각장치(204)가 설치되어 있다. 상기 냉각장치(204)는 냉각수를 순환시킬 수 있는 냉각수 배관이다.

상기 챔버(200)의 상단부에는 가열장치인 적외선 램프(210)가 설치되어 있다.

또 상기 적외선 램프(210)의 하방에는 플라이 아이 렌즈(fly-eye lens)(220) 즉 빛을 균일하게 분포하는 장치가 설치되어 있다. 상기 플라이 아이 렌즈는 조명장치 또는 광학장치등에서 빛을 균일하게 분포하기 위해 사용하는 장치이다. 상기 플라이 아이 렌즈의 구성 및 상세에 대해서는 미국특허번호 4,884,869에 기재되어 있으며, 상기 플라이 아이렌즈를 응용한 광학장치에 대해서는 미국특허번호 5,760,963에 기재되어 있다. 상기 플라이 아이 렌즈(220)에는 온도 감지 장치(230)가 설치되어 있다.

본 발명은 광학장치에서 빛을 균일하게 분포시키는 장치로서 이용되던 플라이 아이 렌즈와 반도체 제조공정에서 반도체 기판 가열장치로서 이용되어 왔던 적외선 램프를 조합하여 반도체 기판의 중앙 및 가장자리 부분을 모두 균일하게 가열할 수 있고, 또한 온도 조절이 용이하고 온도 조절 응답 특성이 뛰어난 포토레지스트 패턴의 하드 베이크 장치를 제공한다.

또한 처크의 하부에 냉각장치를 설치함으로써 온도감지장치에 의해 목표하는 온도이상이 되면 반도체 기판을 냉각하여 반도체 기판을 항상 적절한 온도를 유지할 수 있도록 하였다.

본 발명에 따른 포토레지스트 패턴의 하드 베이크 장치는 반도체 기판의 중앙 및 가장자리 부분을 모두 균일하게 가열할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 하드 베이크 장치는 적외선 램프에 의한 직접 가열방식이므로온도 조절이 용이하고, 장치의 온도 조절 응답 특성이 뛰어나, 반도체 소자 제조공정의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.

본 발명에 따른 포토레지스트 패턴의 하드 베이크 장치를 이용함으로써, 한계 해상 치수의 크기 및 그 이하의 크기의 개구부를 갖는 콘택홀 마스크를 형성할 수 있는 효과가 있다. 즉, 포토 레지스트 패턴의 하드 베이크 공정에서 콘택홀 마스크의 개구부의 크기를 미세하게 조절할 수 있으며, 따라서 미세한 패턴폭을 갖는 반도체 소자를 제조할 수 있다.

Claims (5)

1. 챔버와,

   상기 챔버내 하단에 설치되어 반도체 기판을 그 상면에 올려놓는 기구인 처크와,

   상기 챔버 상단에 설치된 가열장치와,

   상기 가열장치의 하방에 설치되어 빛을 균일하게 분포시키는 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴의 하드 베이크 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 가열장치는 적외선 램프인 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴의 하드 베이크 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 빛을 균일하게 분포시키는 장치는 플라이 아이 렌즈인 것을 특징으로 하는 포토 레지스트 패턴의 하드 베이크 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 빛을 균일하게 분포시키는 장치에는 온도 검출 장치가 추가로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴의 하드 베이크 장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 처크의 밑면에는 냉각장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 패턴의 하드 베이크 장치.