KR100396699B1 - 반도체 제조를 위한 리플로우 베이크 시스템 - Google Patents

반도체 제조를 위한 리플로우 베이크 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원하는 패턴 프로파일에 맞추어 배기량을 변화시킬 수 있도록 함과 더불어, 리플로우 베이크 시스템을 모니터링 하여 배기압이 정상범위를 벗어날 경우 이를 검출하여 알람을 발생시키므로써 공정 진행을 멈출 수 있도록 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 내부에 히터가 내장되고 그 상면에 웨이퍼(1)가 안착되며 상기 웨이퍼(1)에 열을 전달하여 수분제거 및 패턴의 프로파일을 결정짓는 역할을 하게되는 베이크 플레이트(2)와, 상기 베이크 플레이트(2) 상부에 일정간격 이격되어 위치함과 더불어 상부커버(4a) 및 하부커버(4b)로 2단 분리되도록 구성되며 웨이퍼(1) 상부의 공간과 전체적으로 연통되는 원통형 구조로서 일측에 배기라인(8)에 연결되는 배기구를 구비한 베이크 커버(4)와, 상기 베이크 플레이트(2) 가장자리에 설치되어 상기 베이크 커버(4)와 베이크 플레이트(2) 사이의 공간을 외부로부터 차폐하게 되는 실드(5)와, 상기 실드(5)를 관통하여 형성된 질소 공급홀(500)에 연결되는 질소공급라인(7)과, 상기 질소공급라인(7)의 개폐량을 공정조건에 맞추어 달리 조절할 수 있도록 상기 질소공급라인 상에 구비되는 관로 제어수단과, 공정에서 요구되는 배기량을 조절할 수 있도록 상기 배기라인 상에 구비되는 관로 제어수단과, 상기 베이크 커버(4)와 베이크 플레이트(2) 사이에 형성되는 공간의 압력이 공정조건에 따른 설정 압력을 벗어날 경우 이를 검출하는 배기압검출수단과, 상기 배기압검출수단의 검출신호를 전달받아 알람을 작동시키게 되는 컨트롤러를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체 제조를 위한 리플로우 베이크 시스템이 제공된다.

Description

반도체 제조를 위한 리플로우 베이크 시스템{reflow bake system in fabrication of semiconductor device }
본 발명은 반도체 제조를 위한 리플로우 베이크 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 리플로우 베이크 공정에 적용되는 리플로우 베이크 시스템(reflow bake system)의 구조를 개선하여 배기량(exhaust volume) 변화 및 파티클로 인한 패턴 불량을 최소화함과 더불어 클리닝시의 베이크 커버 분해 시간을 단축시킬수 있도록 한 것이다.
일반적으로, 리플로우 베이크는 반도체의 소형화에 따른 패턴 사이즈의 축소 경향에 따른 것으로서, 노광용 마스크에 의해 형성되는 패턴 프로파일의 한계를 극복하기 위해 적용된다.
한편, 리플로우 베이크 시스템은 감광제를 도포하고 노광하여 소정 패턴을 이루도록 한 상태에서, 상기 감광제를 리플로우 베이크(reflow bake)하여 웨이퍼 상의 오프닝된 영역을 좁힘으로써 패턴의 프로파일(profile)을 원하는 형태로 얻게 된다.
이러한, 종래의 리플로우 베이크 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 내부에 히터(도시는 생략함)가 내장되고 웨이퍼(1)가 그 상면에 안착되며 웨이퍼(1)에 열을 전달하여 수분제거 및 패턴의 프로파일을 결정짓는 역할을 하게되는 베이크 플레이트(2)와, 상기 베이크 플레이트(2) 상부에 일정간격 이격되어 위치하며 공정가스인 질소를 노즐공(300)을 통해 웨이퍼(1) 상면으로 분산시켜 공급하는 질소 공급용 디퓨져(3)와, 상기 질소 공급용 디퓨져(3)에 연결되는 질소공급라인(7)과, 상기 베이크 플레이트(2) 가장자리에 설치되어 질소 공급용 디퓨져(3)와 베이크 플레이트(2) 사이의 공간을 외부로부터 차폐하도록 하는 실드(5)(shield)와, 상기 웨이퍼(1) 중앙부 상부 공간과 연통되는 연통홀(400)이 구비됨과 더불어 배기라인(8)에 연결되는 배기구를 구비한 베이크 커버(4)와, 프로세스 진행 영역에서 발생되는 솔벤트 흄(solvent fume)을 외부로 배출시켜 파티클 발생을 억제하여 배기량(exhaust volume)에 따라 패턴의 프로파일을 변화시키게 되는 배기라인(8)을 포함하여 구성된다.
이 때, 실드(5)와 베이크 플레이트(2) 사이에는 실링을 위한 오-링(6)이 개재된다.
이와 같이 구성된 종래의 리플로우 베이크 시스템의 작용은 다음과 같다.
먼저, 베이크 플레이트(2)가 하강해 있는 상태에서, 로봇(도시는 생략함)에 의해 웨이퍼(1)가 베이크 플레이트(2) 상부면에 로딩되고 나면, 베이크 플레이트(2)가 상승하게 된다.
이에 따라, 실드(5)와 베이크 플레이트(2) 사이가 실링되어, 베이크 시스템 내부와 외부간의 차폐가 이루어지고 나면, 설정된 시간동안 베이크 플레이트(2)에서 발열 작용이 일어나게 되어 리플로우 베이크가 진행된다.
이와 같이, 리플로우 베이크 공정이 진행되는 동안, 감광제에 내포된 솔벤트에 의해 발생하는 흄은 베이크 커버(4) 중앙의 연통홀(400)을 통해 유동하여 상기 베이크 커버(4) 일측에 형성된 배기구를 지나 상기 배기구에 연결된 배기라인(8)을 통하여 외부로 배출된다.
한편, 베이크 플레이트(2)와 베이크 커버(4)에 의해 형성되는 공간은 외부와차폐된 상태이기 때문에 배기시 웨이퍼(1) 상부 공간은 약한 진공상태를 이루므로, 공정 완료시에는 웨이퍼(1) 상부 공간으로 질소를 공급하여 배기부와 웨이퍼(1) 상부 공간과의 압력차를 없애주게 된다.
그리하여, 베이크 시스템 내부와 외부와의 압력차를 해소한 후에는, 베이크 플레이트(2)가 하강하여 베이크 커버(4)와 베이크 플레이트(2)가 분리되며, 이에 따라 로봇은 웨이퍼(1)를 베이크 플레이트(2) 상부면으로부터 언로딩시키게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 리플로우 베이크 시스템은 원하는 패턴 프로파일에 맞추어 공정조건중의 하나인 배기량을 변화시킬 수 없는 문제점이 있었다.
즉, 반도체 칩 사이즈의 소형화에 따라 점점 미세화되는 패턴의 추세에 맞추어 패턴의 프로파일을 변화시켜야 할 경우, 이에 맞추어 배기량도 증감시켜 공정조건을 변화시켜야 하나, 한번 셋팅된 후에는 배기량의 조절이 불가능하므로 인해 공정조건을 변화시킬 수 없는 시스템 상의 한계가 있었다.
한편, 베이크 커버(4)의 오염등으로 인해 공정조건에 해당하는 배기량이 그대로 유지되지 못할 경우, 패턴의 프로파일이 달라지게 되어 패턴 불량이 야기되나, 종래에는 이와 같은 시스템의 불안정 여부를 모니터링 할 수 없어 패턴 불량이 발생한 상태에서도 그대로 공정이 진행되는 등의 문제점이 있었다.
또한, 종래의 리플로우 베이크 시스템은 베이크 커버(4)의 세정시, 베이크 커버(4)와 질소 공급용 디퓨져(3)와의 분해를 위해서는 많은 수의 커버 고정용 스크류(총42개)(도시는 생략함)를 풀어내어야 하므로 인해, 많은 노동력 및 시간이 소요되는 단점이 있었다.
본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원하는 패턴 프로파일에 맞추어 배기량을 변화시킬 수 있도록 함과 더불어, 시스템을 모니터링 하여 배기압이 정상 범위를 벗어날 경우 이를 검출하여 알람(alarm)을 발생시키므로써 공정 진행을 멈출 수 있도록 한 반도체 제조를 위한 리플로우 베이크 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 리플로우 베이크 시스템 구성을 나타낸 개략적으로 나타낸 단면도
도 2는 본 발명의 리플로우 베이크 시스템 구성을 나타낸 개략적으로 나타낸 단면도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1:웨이퍼 2:베이크 플레이트
3:질소 공급용 디퓨져 300:노즐공
4:베이크 커버 400:연통홀
4a:상부커버 4b:하부커버
5:실드 500:질소 공급홀
6:오-링 7:질소 공급라인
8:배기라인 9:실링부재
10:압력센서 11:스로틀밸브
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 내부에 히터가 내장되고 그 상면에 웨이퍼가 안착되며 상기 웨이퍼에 열을 전달하여 수분제거 및 패턴의 프로파일을 결정짓는 역할을 하게되는 베이크 플레이트와, 상기 베이크 플레이트 상부에 일정간격 이격되어 위치함과 더불어 상부커버 및 하부커버로 2단 분리되도록 구성되며 웨이퍼 상부의 공간과 전체적으로 연통되는 원통형 구조로서 일측에 배기라인에 연결되는 배기구를 구비한 베이크 커버와, 상기 베이크 플레이트 가장자리에 설치되어 상기 베이크 커버와 베이크 플레이트 사이의 공간을 외부로부터 차폐하게 되는 실드와, 상기 실드를 관통하여 형성된 질소 공급홀에 연결되는 질소공급라인과, 상기 질소공급라인의 개폐량을 공정조건에 맞추어 달리 조절할 수 있도록 상기 질소공급라인 상에 구비되는 관로 제어수단과, 공정에서 요구되는 배기량을 조절할 수 있도록 상기 배기라인 상에 구비되는 관로 제어수단과, 상기 베이크 커버와 베이크 플레이트 사이에 형성되는 공간의 압력이 공정조건에 따른 설정 압력을 벗어날 경우 이를 검출하는 배기압검출수단과, 상기 배기압검출수단의 검출신호를 전달받아 알람을 작동시키게 되는 컨트롤러를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체 제조를 위한 리플로우 베이크 시스템이 제공된다.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부도면 도 2를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 리플로우 베이크 시스템 구성을 나타낸 개략적으로 나타낸 단면로서, 본 발명의 리플로우 베이크 시스템은 내부에 히터(도시는 생략함)가 내장되고 그 상면에 웨이퍼(1)가 안착되며 상기 웨이퍼(1)에 열을 전달하여 수분제거 및 패턴의 프로파일을 결정짓는 역할을 하게되는 베이크 플레이트(2)와, 상기 베이크 플레이트(2) 상부에 일정간격 이격되어 위치함과 더불어 상부커버(4a) 및 하부커버(4b)로 2단 분리되도록 구성되며 웨이퍼(1) 상부의 공간과 전체적으로 연통되는 원통형 구조로서 일측에 배기라인(8)에 연결되는 배기구를 구비한 베이크 커버(4)와, 상기 베이크 플레이트(2) 가장자리에 설치되어 상기 베이크 커버(4)와 베이크 플레이트(2) 사이의 공간을 외부로부터 차폐하게 되는 실드(5)와, 상기 실드(5)를 관통하여 형성된 질소 공급홀(500)에 연결되는 질소공급라인(7)과, 상기 질소공급라인(7)의 개폐량을 공정조건에 맞추어 달리 조절할 수 있도록 상기 질소공급라인 상에 구비되는 관로 제어수단과, 공정에서 요구되는 배기량을 조절할 수 있도록 상기 배기라인(8) 상에 구비되는 관로 제어수단과, 상기 베이크 커버(4)와 베이크 플레이트(2) 사이에 형성되는 공간의 압력이 공정조건에 따른 설정 압력을 벗어날 경우 이를 검출하는 배기압검출수단과, 상기 배기압검출수단의 검출신호를 전달받아 알람을 작동시키게 되는 컨트롤러(도시는 생략함)를 포함하여 구성된다.
이 때, 상기 질소공급라인(7) 및 배기라인(8)에 구비되는 관로 제어수단으로서는 스로틀밸브(11)가 각각 설치되며, 상기 배기압검출수단으로서는 상기 컨트롤러에 연결되는 압력센서(10)가 설치된다.
한편, 상기 베이크 커버(4)는 커버 내부의 세정이 용이하게 이루어질 수 있도록 상부커버(4a) 및 하부커버(4b)로 2단 분리되며, 결합시에는 별도의 클램프수단(도시는 생략함)에 의해 밀착됨에 따라 그 사이에 개재되는 개스킷등의 실링부재(9)에 의해 실링된다.
그리고, 상기 실드(5)와 베이크 플레이트(2) 사이에 실링을 위한 오-링(6)이 개재됨은 종래와 마찬가지이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용은 다음과 같다.
먼저, 베이크 플레이트(2)가 하강해 있는 상태에서, 로봇(도시는 생략함)에 의해 웨이퍼(1)가 베이크 플레이트(2) 상부면에 로딩되고 나면, 베이크 플레이트(2)가 상승하게 된다.
이에 따라, 실드(5)와 베이크 플레이트(2) 사이가 실링되어, 베이크 시스템 내부와 외부간의 차폐가 이루어지고 나면, 셋팅된 시간동안 베이크 플레이트(2)에서 발열 작용이 일어나게 되어 리플로우 베이크가 진행된다.
이와 같이, 리플로우 베이크 공정이 진행되는 동안, 감광제에 내포된 솔벤트에 의해 발생하는 흄은 베이크 커버(4)의 배기구에 연결된 배기라인(8)을 통하여 외부로 배출된다.
이 때, 배기 압력에 변동이 있을 경우에는 압력센서(10)에서 이를 검출하여 컨트롤러로 전달하게 되고, 검출된 압력 변동분이 정상 범위를 초과할 경우에는 알람(경고등 또는 경고음)을 발생시켜 공정의 진행이 중지될 수 있도록 한다.
즉, 본 발명은 베이크 커버(4)의 오염등에 의해 베이크 시스템 내부의 압력이 공정조건에 따라 기(旣)설정된 정상적인 배기압 범위를 벗어날 경우, 이를 검출하여 작업자에게 알려 공정이 더 이상 진행되지 않도록 하므로써 CD(CriticalDimension)불량 또는 파티클에 의한 쇼트등의 불량을 미연에 방지하게 된다.
한편, 본 발명의 리플로우 베이크 시스템은 배기라인(8) 상에 개폐량을 제어하기 위한 스로틀밸브(11)가 구비되어 있어, 스로틀밸브(11)의 조작을 통해 배기량을 변화시킬 수 있으므로, 패턴 프로파일의 형태를 변경시킬 경우에도 최적의 형태로 변경된 패턴 프로파일을 얻을 수 있는 공정조건으로의 제어가 가능하다.
또한, 본 발명의 리플로우 베이크 시스템은, 상기 베이크 커버(4)가 상부커버(4a) 및 하부커버(4b)로 2단 분리되도록 구성되어 있어, 커버 내부의 세정이 용이하게 이루어질 수 있게 된다.
이 때, 상기 상부커버(4a)와 하부커버(4b) 사이에는 실링부재(9)가 개재되며, 상기 상부커버(4a) 및 하부커버(4b)는 클램프수단(도시는 생략함)에 의해 밀착된다.
한편, 클램프수단의 일예로서는 하부커버(4b)를 받치는 지지부와 상부커버(4a)에 결합되어 상기 상부커버(4a)가 하부커버(4b)에 밀착되도록 상부커버(4a)를 승강시키는 구동부로 구성될 수 있으며, 그 밖에 다른 여러 가지 형태로 제작될 수 있음은 물론이다.
이상에서와 같이, 본 발명은 리플로우 베이크 공정에 적용되는 리플로우 베이크 시스템(reflow bake system)의 구조를 개선하여 배기 체적(exhaust volume) 변화 및 파티클로 인한 패턴 불량을 최소화하도록 한 것이다.
즉, 본 발명은 원하는 패턴 프로파일에 맞추어 배기량을 변화시킬 수 있도록하므로서 최적의 공정조건을 구현할 수 있도록 함과 더불어, 시스템을 모니터링 하여 배기압이 정상범위를 벗어날 경우 이를 검출하여 알람을 발생시킴으로써 공정 진행을 멈추어 패턴 프로파일의 불량을 미연에 방지 할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 리플로우 베이크 시스템은 베이크 커버 클리닝시의 베이크 커버 분해 시간을 단축시킬 수 있게 된다.

Claims (2)

  1. 내부에 히터가 내장되고 그 상면에 웨이퍼가 안착되며 상기 웨이퍼에 열을 전달하여 수분제거 및 패턴의 프로파일을 결정짓는 역할을 하게되는 베이크 플레이트와,
    상기 베이크 플레이트 상부에 일정간격 이격되어 위치함과 더불어 상부커버 및 하부커버로 2단 분리되도록 구성되며 웨이퍼 상부의 공간과 전체적으로 연통되는 원통형 구조로서 일측에 배기라인에 연결되는 배기구를 구비한 베이크 커버와,
    상기 베이크 플레이트 가장자리에 설치되어 상기 베이크 커버와 베이크 플레이트 사이의 공간을 외부로부터 차폐하게 되는 실드와,
    상기 실드를 관통하여 형성된 질소 공급홀에 연결되는 질소공급라인과,
    상기 질소공급라인의 개폐량을 공정조건에 맞추어 달리 조절할 수 있도록 상기 질소공급라인 상에 구비되는 관로 제어수단인 스로틀 밸브와,
    공정에서 요구되는 배기량을 조절할 수 있도록 상기 배기라인 상에 구비되는 관로 제어수단인 스로틀 밸브와,
    상기 베이크 커버와 베이크 플레이트 사이에 형성되는 공간의 압력이 공정조건에 따른 설정 압력을 벗어날 경우 이를 검출하는 배기압검출수단인 압력센서와,
    상기 배기압검출수단의 검출신호를 전달받아 알람을 작동시키게 되는 컨트롤러를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 반도체 제조를 위한 리플로우 베이크 시스템.
  2. 삭제
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