KR100330483B1 - Apparatus and method for recognizing a photo resist automatically - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨이퍼 상에 포토 레지스트(PR : Photo Resist)를 도포하는 장비에서 교체된 PR의 성분을 감지하여 PR 교체 오류를 자동으로 검출할 수 있는 포토 레지스트 자동 인식 시스템에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 용기에 담긴 포토 레지스트의 잔여 여부를 검출하며, 용기가 교체될 때 교체된 용기에 담긴 포토 레지스트의 유전율을 측정하는 정전용량 센서; 정전용량 센서로부터 포토 레지스트의 엠프티 상태가 검출되면, 그에 상응하는 엠프티 경고 신호를 발생하며, 정전용량 센서로부터 측정된 유전율과 기설정된 유전율이 일치하면 엠프티 경고 해제 신호를 발생하는 제어부; 엠프티 경고 신호에 의해 구동되어 용기의 엠프티 상태를 표시하며, 엠프티 경고 해제 신호에 의해 구동이 차단되어 표시된 엠프티 상태를 해제하는 표시부를 포함하는 포토 레지스트 자동 인식 시스템을 제공하므로써, 웨이퍼 상에 포토 레지스트를 도포하는 과정에서 교체된 PR의 성분을 감지하므로써 PR 교체 오류 여부를 자동으로 검출할 수 있는 효과가 있으며, 그로 인해 PR 교체 오류로 인한 웨이퍼의 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an automatic photoresist recognition system capable of automatically detecting a PR replacement error by detecting a component of a replaced PR in a device for applying a photo resist (PR) on a wafer. The capacitive sensor detects the remaining photoresist contained in the container and measures the dielectric constant of the photoresist contained in the replaced container when the container is replaced; A control unit for generating an empty warning signal when the empty state of the photoresist is detected from the capacitive sensor, and generating an empty warning cancel signal when the dielectric constant measured from the capacitive sensor and the predetermined dielectric constant match; By providing an automatic photoresist recognition system including a display unit which is driven by an empty warning signal to indicate an empty state of a container, and which is driven off by an empty warning release signal to release the displayed empty state. In the process of applying the photoresist on, there is an effect of automatically detecting whether there is a PR replacement error by detecting the components of the replaced PR, thereby preventing the defect of the wafer due to the PR replacement error.
Description
본 발명은 반도체 제조 공정에서 사용되는 장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포토 공정에서 웨이퍼 기판 상에 도포되는 포토 레지스트(photo resist)를 자동으로 인식할 수 있는 포토 레지스트 자동 인식 방법 및 이를 위한 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to equipment used in a semiconductor manufacturing process, and more particularly, to a photoresist automatic recognition method and system for automatically recognizing a photo resist applied on a wafer substrate in a photo process. It is about.
잘 알려진 바와 같이, 반도체 제조 공정은 로트(Lot) 단위의 매 반도체 웨이퍼의 표면에 여러 종류의 막을 형성하고, 패턴 마스크를 이용하여 반도체 웨이퍼의 특정 부분을 선택적으로 깎아 내는 작업을 되풀이함으로써 웨이퍼 전면의 각 칩에 동일한 패턴을 갖는 전자회로를 구성해 나가는 과정을 의미한다.As is well known, the semiconductor manufacturing process is performed by forming various kinds of films on the surface of each semiconductor wafer in a lot unit, and repeatedly scraping a specific portion of the semiconductor wafer by using a pattern mask. It refers to the process of constructing an electronic circuit having the same pattern on each chip.
그리고, 반도체 웨이퍼 가공 과정에서 포토 리소그래피 공정(photo lithography process)은 스텝퍼(Stepper)로부터 평행광을 발생시켜 패턴 마스크에 그려진 회로패턴을 포토 레지스트가 도포된 웨이퍼 표면에 전사해 주는 공정을 말하는 것으로, 이러한 공정을 수회 내지 수십회 반복함으로써 반도체 소자의 회로가 완성된다.In the process of processing a semiconductor wafer, a photo lithography process refers to a process of generating parallel light from a stepper and transferring a circuit pattern drawn on a pattern mask to a surface of a wafer on which photoresist is applied. The circuit of the semiconductor device is completed by repeating the process several times to several tens of times.
한편, 상술한 바와 같이 마스크의 패턴을 웨이퍼 상에 전사하기 위해서는 웨이퍼 표면에 포토 레지스트를 도포하는 과정이 필수적인데, 이 포토 레지스트는 빛이나 방사, 열 등 여러 형태의 에너지에 노출되었을 때 내부 구조가 바뀌는 특성을 갖는 혼합 화합물이다. 그리고, 이러한 포토 레지스트는 여러 가지 화합물로 구성되는데, 이 화합물로는 센시타이저(Sensitizer), 용제(Solvent), 첨가물(Additives) 등을 들 수 있다.On the other hand, in order to transfer the pattern of the mask on the wafer as described above, the process of applying a photoresist on the wafer surface is essential, the internal structure of the photoresist when exposed to various forms of energy such as light, radiation, heat, etc. It is a mixed compound having the characteristic to change. In addition, such a photoresist is composed of various compounds, which include, for example, Sensitizer, Solvent, Additives, and the like.
한편, 도 1은 이러한 포토 레지스트를 웨이퍼 표면에 도포하는 과정에서 사용되는 장비의 구성을 도시한 도면으로서, PR(photo resist) 용기(110), 버퍼 탱크(112), 레지스트 토출배관(113), 드레인 배관(114), 드레인 밸브(115), 정전용량 센서(116)를 포함하며, 이러한 각 구성 수단을 포함하는 장비가 각각의 화합물에 대해 하나씩 구비된다. 즉, 일반적으로 포토 레지스트를 웨이퍼 표면에 도포하는 시스템에서는 사용되는 화합물의 종류에 따라 도 1에 도시된 바와 같은 장비가 각각 하나씩 구비된다.On the other hand, Figure 1 is a view showing the configuration of the equipment used in the process of applying such a photo resist on the wafer surface, PR (photo resist) container 110, buffer tank 112, resist discharge pipe 113, A drain pipe 114, a drain valve 115, and a capacitive sensor 116 are included, and one piece of equipment is provided for each compound. That is, in general, in a system for applying a photoresist to a wafer surface, one apparatus is provided as shown in FIG. 1 according to the type of compound used.
도 1을 참조하여 종래의 포토 레지스트 도포 장비에 대해 설명하면, 먼저 PR 용기(110)는 웨이퍼 표면에 도포하기 위한 화합물이 담긴 용기를 나타내며, 이 PR 용기(110)에 담긴 PR은 배관을 통해 버퍼 탱크(112)로 유입되고, 다시 버퍼 탱크(1120에 유입된 PR은 레지스트 토출배관(113)을 통해 도시 생략된 웨이퍼 상에 도포된다.Referring to FIG. 1, a conventional photoresist coating apparatus will be described. First, a PR container 110 represents a container containing a compound for applying to a wafer surface, and the PR contained in the PR container 110 is buffered through a pipe. PR introduced into the tank 112 and again introduced into the buffer tank 1120 is applied onto the wafer (not shown) through the resist discharge pipe 113.
한편, 드레인 배관(114)은 버퍼 탱크(112)에 유입된 PR을 드레인 밸브(115)를 통해 정전용량 센서(116)로 제공하게 되는데, 이 정전용량 센서(116)는 드레인 밸브(115)를 통해 제공되는 PR의 유무를 검출하게 된다.On the other hand, the drain pipe 114 provides the PR introduced into the buffer tank 112 to the capacitive sensor 116 through the drain valve 115, the capacitive sensor 116 is to provide a drain valve 115 It detects the presence or absence of the PR provided through.
만일, PR 용기(110)의 PR이 모두 소모되어 버퍼 탱크(112) 및 드레인 밸브(115)로부터 PR이 제공되지 않으면, 이 정전용량 센서(116)는 PR 용기(110)가 비어 있음을 감지하여 도시 생략된 표시부를 통해 PR의 empty 상태를 통보하게 된다. 따라서, 운용자는 이 PR 용기를 교체하게 되고, 그로 인해 정전용량 센서(116)의 empty 상태가 해제되어 다시 정상적인 도포 과정이 진행된다.If the PR of the PR container 110 is exhausted and no PR is provided from the buffer tank 112 and the drain valve 115, the capacitive sensor 116 detects that the PR container 110 is empty and The empty state of the PR is notified through the display unit (not shown). Therefore, the operator replaces the PR container, and thus the empty state of the capacitive sensor 116 is released, and the normal application process is performed again.
한편, 이러한 종래의 PR 도포 장비에서는 전술한 바와 같이 여러 종류의 PR이 사용되기 때문에 운용자가 비어 있는 PR 용기를 교체하는 과정에서 동일한 PR이 아닌 다른 종류의 PR이 담긴 용기로 교체하는 경우가 발생할 수도 있다. 그리고, 이러한 경우에는 이를 감지할 수 있는 시스템이 없기 때문에 불량 웨이퍼 생산의 원인이 되는 문제점이 있다.On the other hand, in the conventional PR coating equipment, as described above, various types of PR are used, so that the operator may replace the container with other types of PRs instead of the same PR in the process of replacing the empty PR container. have. In this case, since there is no system that can detect this, there is a problem that causes a defective wafer production.
본 발명은 상기한 점에 착안하여 안출한 것으로, 웨이퍼 상에 PR을 도포하는 장비에서 교체된 PR의 성분을 감지하여 PR 교체 오류를 자동으로 검출할 수 있는 포토 레지스트 자동 인식 방법 및 이를 위한 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above point, and a photoresist automatic recognition method and a system for detecting a component of PR replaced in the equipment for applying PR on the wafer to automatically detect the PR replacement error The purpose is to provide.
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시예에 따른 본 발명은, 웨이퍼 표면에 다수의 용기에 담긴 포토 레지스트를 도포하는 과정에서 상기 포토 레지스트의 엠프티(empty) 상태 및 상기 포토 레지스트의 성분을 자동으로 검출할 수 있는 포토 레지스트 자동 인식 시스템에서 있어서, 상기 용기에 담긴 포토 레지스트의 잔여 여부를 검출하며, 상기 용기가 교체될 때 상기 교체된 용기에 담긴 포토 레지스트의 유전율을 측정하는 정전용량 센서; 상기 정전용량 센서로부터 상기 포토 레지스트의 엠프티 상태가 검출되면, 그에 상응하는 엠프티 경고 신호를 발생하며, 상기 정전용량 센서로부터 측정된 유전율과 기설정된 유전율이 일치하면 엠프티 경고 해제 신호를 발생하는 제어부; 상기 엠프티 경고 신호에 의해 구동되어 상기 용기의 엠프티 상태를 표시하며, 상기 엠프티 경고 해제 신호에 의해 구동이 차단되어 상기 표시된 엠프티 상태를 해제하는 표시부를 포함하는 포토 레지스트 자동 인식 시스템을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, an empty state of a photoresist and an ingredient of the photoresist are automatically detected in a process of applying photoresist contained in a plurality of containers on a wafer surface. A photoresist automatic recognition system, comprising: a capacitive sensor for detecting whether a photoresist contained in the container is left and measuring a dielectric constant of the photoresist contained in the replaced container when the container is replaced; When the empty state of the photoresist is detected from the capacitive sensor, an empty warning signal corresponding thereto is generated. When the dielectric constant measured from the capacitive sensor coincides with a predetermined dielectric constant, an empty warning release signal is generated. Control unit; It is driven by the empty warning signal to display the empty state of the container, the drive is blocked by the empty warning signal to provide a photoresist automatic recognition system including a display unit for releasing the displayed empty state do.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 실시예에 따른 본 발명은, 웨이퍼 표면에 다수의 용기에 담긴 포토 레지스트(Photo Resist : PR)를 도포하는 과정에서 상기 포토 레지스트의 엠프티(empty) 상태 및 상기 포토 레지스트의 성분을 자동으로 검출할 수 있는 포토 레지스트 자동 인식 방법에서 있어서,According to another aspect of the present invention, there is provided an empty state of the photoresist and a photoresist in a process of applying photoresist (PR) contained in a plurality of containers on a wafer surface. In the automatic photoresist recognition method that can automatically detect the component of,
정전용량 센서를 이용하여 상기 용기에 담긴 포토 레지스트의 잔여 여부를 검출하며, 상기 용기가 교체될 때 상기 교체된 용기에 담긴 포토 레지스트의 유전율을 측정하는 제 1 단계;A first step of detecting whether the photoresist contained in the container is remaining by using a capacitive sensor and measuring the dielectric constant of the photoresist contained in the replaced container when the container is replaced;
상기 포토 레지스트의 엠프티 상태가 검출되면, 그에 상응하는 엠프티 경고 신호를 발생하며, 상기 측정된 유전율과 기설정된 유전율이 일치하면 엠프티 경고 해제 신호를 발생하는 제 2 단계;A second step of generating an empty warning signal corresponding to an empty state of the photoresist, and generating an empty warning canceling signal if the measured dielectric constant coincides with a predetermined dielectric constant;
상기 엠프티 경고 신호에 의해 구동되어 상기 용기의 엠프티 상태를 표시부를 통해 표시하며, 상기 엠프티 경고 해제 신호가 발생되면, 상기 표시부의 구동을 차단하여 상기 표시된 엠프티 상태를 해제하는 제 3 단계를 포함하는 포토 레지스트 자동 인식 방법을 제공한다.A third step of driving by the empty warning signal to display an empty state of the container through a display unit, and when the empty warning release signal is generated, stopping driving of the display unit to release the displayed empty state; It provides a photoresist automatic recognition method comprising a.
도 1은 종래의 포토 레지스트를 웨이퍼 표면에 도포하는 과정에서 사용되는 장비의 구성을 도시한 도면,1 is a view showing the configuration of equipment used in the process of applying the conventional photoresist on the wafer surface,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포토 레지스트 자동 인식 시스템에 대한 구성을 도시한 블록도,2 is a block diagram showing a configuration of an automatic photoresist recognition system according to a preferred embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 포토 레지스트 시스템의 전반적인 동작 과정을 도시한 플로우차트.3 is a flowchart illustrating the overall operation of the photoresist system according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
210 : PR 용기 212 : 버퍼 탱크210: PR container 212: buffer tank
213 : 레지스트 토출배관 214 : 드레인 배관213: resist discharge piping 214: drain piping
215 : 드레인 밸브 216 : 정전용량 센서215: drain valve 216: capacitive sensor
217 : 증폭부 218 : 제어부217: amplification unit 218: control unit
219 : 표시부219: display unit
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포토 레지스트 자동 인식 시스템에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, a photoresist automatic recognition system according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포토 레지스트 자동 인식 시스템에 대한 구성을 도시한 블록도로서, PR(photo resist) 용기(210), 버퍼 탱크(212),레지스트 토출배관(213), 드레인 배관(214), 드레인 밸브(215), 정전용량 센서(216), 증폭부(217), 제어부(218), 표시부(219)를 포함한다.FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an automatic photoresist recognition system according to a preferred embodiment of the present invention. The photoresist container 210, the buffer tank 212, the resist discharge pipe 213, and the drain are shown in FIG. The pipe 214, the drain valve 215, the capacitance sensor 216, the amplifier 217, the controller 218, and the display unit 219 are included.
먼저, 전술한 바와 같이 도 2에 도시된 바와 같은 포토 레지스트 자동 인식 시스템은 포토 레지스트로 사용되는 화합물의 종류에 대응하여 각각 하나씩 구비되지만, 본 실시예에서는 하나의 시스템만을 예로 하여 설명한다.First, as described above, the automatic photoresist recognition system as shown in FIG. 2 is provided one by one corresponding to the type of the compound used as the photoresist, but in this embodiment, only one system will be described as an example.
도 2를 참조하면, PR(photo resist) 용기(210), 버퍼 탱크(212), 레지스트 토출배관(213), 드레인 배관(214), 드레인 밸브(215)는 전술한 도 1에서의 각 구성 수단과 동일한 기능을 수행하며, 정전용량 센서(216)는 본 발명에 따라 PR 용기(210)에 담긴 포토 레지스트의 검출은 물론, 포토 레지스트의 종류(성분)까지 판별하게 된다.Referring to FIG. 2, the PR (photo resist) container 210, the buffer tank 212, the resist discharge pipe 213, the drain pipe 214, and the drain valve 215 are each constituent means in FIG. 1 described above. In addition, the capacitive sensor 216 detects the photoresist contained in the PR container 210 as well as the type (component) of the photoresist according to the present invention.
즉, 본 발명에서의 정전용량 센서(216)는 종래의 정전용량 센서(116)와는 달리, PR 용기(210)의 empty 상태는 물론 PR 용기(210)가 대체되었을 경우, 대체된 PR 용기 내의 포토 레지스트에 대한 종류를 판별하기 위해 유전율까지 측정하게 된다.That is, the capacitive sensor 216 according to the present invention, unlike the conventional capacitive sensor 116, as well as the empty state of the PR container 210, as well as the photo in the replaced PR container when the PR container 210 is replaced The dielectric constant is also measured to determine the type of resist.
그리고, 증폭부(217)는 정전용량 센서(216)로부터 제공되는 empty 검출 신호 및 유전율 신호를 제어부(218)에 제공하게 되며, 제어부(218)는 정전용량 센서(216)로부터의 empty 신호에 의거하여 표시부(219)를 구동하여 PR 용기(210)의 empty 상태를 표시하게 된다.The amplifier 217 provides the empty detection signal and the dielectric constant signal provided from the capacitive sensor 216 to the controller 218, and the controller 218 is based on the empty signal from the capacitive sensor 216. By driving the display unit 219 to display the empty state of the PR container 210.
또한, 제어부(218)는 PR 용기(210)가 새로운 PR 용기로 대체될 때, 다시 정전용량 센서(216)로부터 제공되는 유전율을 기설정된 유전율, 즉 해당 화합물에 대한 유전율과 비교하여 교체된 PR 용기 내의 포토 레지스트가 정상적인 지를 판별하게 된다. 만일, 그 판별 결과, 교체된 포토 레지스트가 정상적인 화합물일 경우에는 표시부(219)의 구동을 차단하여 empty 상태를 해제하므로써, 레지스트 토출 밸브(213)를 통해 포토 레지스트가 정상적으로 웨이퍼 표면에 도포될 수 있도록 한다.In addition, when the PR container 210 is replaced with a new PR container, the control unit 218 again compares the dielectric constant provided from the capacitive sensor 216 with a predetermined dielectric constant, that is, the dielectric constant for the compound. It is determined whether the photoresist in the body is normal. If, as a result of the determination, the replaced photoresist is a normal compound, the display unit 219 may be shut off to release the empty state, so that the photoresist may be normally applied to the wafer surface through the resist discharge valve 213. do.
도 3은 본 발명에 따른 포토 레지스트 시스템의 전반적인 동작 과정을 도시한 플로우차트로써, 동도면을 참조하여 상술한 일련의 과정에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.3 is a flowchart illustrating an overall operation process of the photoresist system according to the present invention. Hereinafter, the series of processes described above with reference to the drawings are described in detail.
먼저, PR 용기(210)에 있는 PR(포토 레지스트)을 레지스트 토출 배관(213)을 통해 도시 생략된 웨이퍼의 표면에 도포하는 상태에서(301), 정전용량 센서(216)로부터 PR 용기(210)의 'Empty' 상태가 검출되면(단계 303), 제어부(218)는 이에 응답하여 표시부(219)를 구동하여 PR 용기(210)의 'Empty' 상태를 표시하므로써, 운용자가 이를 인식할 수 있도록 한다(단계 305).First, in a state in which the PR (photoresist) in the PR container 210 is applied to the surface of a wafer (not shown) through the resist discharge pipe 213 (301), the PR container 210 is discharged from the capacitive sensor 216. When the 'Empty' state is detected (step 303), the control unit 218 drives the display unit 219 in response to the 'Empty' state of the PR container 210, thereby allowing the operator to recognize it. (Step 305).
이때, 운용자가 PR 용기(210)를 새로운 PR 용기로 교체하게 되면(단계 307), 정전용량 센서(116)는 교체된 PR 용기로부터 유입되는 PR의 유전율을 측정하여 이를 제어부(218)에 제공하게 되고(단계 309), 제어부(218)는 이 측정된 유전율과 기설정된 유전율을 비교하게 된다(단계 311). 여기서, 기설정된 유전율은 정상적인 PR에 대한 유전율, 즉 현재 시스템에서 도포하고자 하는 PR에 대한 유전율이 되며, 이는 제어부(218) 내의 도시 생략된 버퍼에 기저장된다.At this time, when the operator replaces the PR container 210 with a new PR container (step 307), the capacitance sensor 116 measures the dielectric constant of the PR flowing from the replaced PR container to provide it to the control unit 218. The controller 218 compares the measured dielectric constant with a predetermined dielectric constant (step 309). Here, the predetermined dielectric constant becomes a dielectric constant for normal PR, that is, a dielectric constant for PR to be applied in the current system, which is pre-stored in a buffer not shown in the controller 218.
한편, 상술한 단계(311)에서의 비교 결과, 정전용량 센서(216)에 의해 측정된 PR의 유전율이 기설정된 유전율과 일치하지 않으면, 제어부(218)는 교체된 PR 용기 내의 PR이 정상적인 PR이 아닌 것으로 판단하여 PR 용기가 교체되었음에도 불구하고 'Empty' 상태를 계속 유지시키게 된다.On the other hand, as a result of the comparison in step 311 described above, if the permittivity of the PR measured by the capacitive sensor 216 does not match the preset permittivity, the controller 218 determines that the PR in the replaced PR container is normal PR. If it is not determined that the PR container is replaced, it will remain 'Empty'.
만일, 이와는 달리, 상술한 단계(311)에서의 비교 결과, 정전용량 센서(216)에 의해 측정된 PR의 유전율이 기설정된 유전율과 일치하면, 제어부(218)는 표시부(219)의 구동을 차단하여 'Empty' 상태를 해제하므로써, 정상적인 PR의 도포 과정이 진행될 수 있도록 한다(단계 313).On the contrary, if the dielectric constant of the PR measured by the capacitive sensor 216 matches the predetermined dielectric constant as a result of the comparison in the above-described step 311, the controller 218 blocks driving of the display unit 219. By releasing the 'Empty' state, the normal PR application process can proceed (step 313).
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 웨이퍼 상에 포토 레지스트를 도포하는 과정에서 교체된 PR의 성분을 감지하므로써 PR 교체 오류 여부를 자동으로 검출할 수 있는 효과가 있으며, 그로 인해 PR 교체 오류로 인한 웨이퍼의 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to automatically detect whether there is a PR replacement error by detecting a component of the replaced PR in the process of applying photoresist on the wafer, and thus the wafer due to the PR replacement error There is an effect that can prevent the failure of.
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