KR100450447B1 - 반도체 소자 제조용 케미컬의 온도 조절 시스템 - Google Patents

반도체 소자 제조용 케미컬의 온도 조절 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 소자 제조용 케미컬의 온도 조절 시스템에 관한 것으로, 본 발명에서는 케미컬이 흐르는 개별 라인들마다, 그에 일대일 대응되는 항온수 재킷들을 독립적으로 배치함과 아울러, 각 항온수 재킷들을 흐르는 항온수의 온도를 다중으로 개별·콘트롤할 수 있는 모듈환경을 구축하고, 이를 통해, 각 라인들을 흐르는 서로 다른 종류의 케미컬들이 자신에게 가장 적합한 온도의 항온수를 지속적으로 공급받을 수 있도록 유도한다.
이러한 절차를 통해, 각 케미컬들의 미세한 성분변화가 미리 차단되는 경우, 해당 케미컬들을 기반으로 형성되는 반도체 레이어 또한 일정 정도의 기능향상을 이룰 수 있으며, 결국, 최종 완성되는 반도체 소자는 일정 수준 이상의 품질을 유지할 수 있게 된다.

Description

반도체 소자 제조용 케미컬의 온도 조절 시스템{System for controlling a chemical temperature for fabricating a semiconductor device}
본 발명은 반도체 소자 제조용 케미컬의 온도를 조절하는 시스템에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 각 라인들을 흐르는 서로 다른 종류의 케미컬들이 자신에게 가장 적합한 온도의 항온수를 지속적으로 공급받을 수 있도록 유도할 수 있는 반도체 소자 제조용 케미컬의 온도 조절 시스템에 관한 것이다.
통상, 반도체 소자를 제조하기 위해서는 다양한 종류의 케미컬이 사용되는 것이 일반적이며, 이 케미컬은 예컨대, 분사노즐과 같은 분사장치에 의해 웨이퍼로 폭 넓게 뿌려져, 자신에게 부여된 역할, 예컨대, 반도체 레이어 식각, 클리닝, 패터닝 등의 역할을 수행하게 된다.
이러한 여러 종류의 케미컬들 중, 예컨대, 포토레지스트 용액, 현상 용액 등과 같은 케미컬은 주위의 온도 변화에 민감하게 반응하는 특성을 갖고 있기 때문에, 항상, 일정한 온도를 유지시켜 주어야 하며, 만약, 이러한 온도가 유지되지 못하는 경우, 해당 케미컬은 성분 변화를 일으켜, 정상적인 기능을 수행할 수 없게 된다.
이를 방지하기 위하여, 종래의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 온도 콘트롤러(1,2), 항온수 재킷(3a,3b,3c) 등의 조합으로 이루어지는 온도 조절 시스템을 구비하고, 이를 통해 포토레지스트 용액, 현상 용액 등이 주위의 온도 변화와 무관하게 항상 일정한 온도를 유지할 수 있도록 조절하고 있다.
예컨대, 온도 콘트롤러(1)는 항온수 재킷들(3a,3b)로 특정 온도, 예컨대, 23℃ 정도의 온도를 갖는 항온수를 지속적으로 공급함으로써, 패턴형성용 포토레지스트 공급툴(4), 반사용 포토레지스트 공급툴(5) 등으로부터 출력되어, 각 라인들(4a,4b,4c,5a,5b,5c)을 흐르는 패턴형성용 포토레지스트 케미컬, 반사용 포토레지스트 케미컬 등이 주위의 온도 변화와 무관하게 항상 일정한 온도를 유지할 수 있도록 조절한다. 이 경우, 각 노즐들(7a,7b,7c,8a,8b,8c)을 통해 웨이퍼로 분사되는 패턴형성용 포토레지스트 케미컬, 반사용 포토레지스트 케미컬 등은 급격한 온도 변화를 피할 수 있음으로써, 예측하지 못한 성분 변화 없이, 자신에게 부여된 역할을 정상적으로 수행할 수 있게 된다.
다른 예로, 온도 콘트롤러(2)는 항온수 재킷(3c)으로 특정 온도를 갖는 항온수를 지속적으로 공급함으로써, 현상액 공급툴(6)로부터 출력되어 각라인들(6a,6b,6c)을 흐르는 현상액이 주위의 온도 변화와 무관하게 항상 일정한 온도를 유지할 수 있도록 조절한다. 이 경우, 각 노즐들(9a,9b,9c)을 통해 웨이퍼로 분사되는 현상액은 급격한 온도 변화를 피할 수 있음으로써, 예측하지 못한 성분 변화 없이 자신에게 부여된 역할을 정상적으로 수행할 수 있게 된다.
그러나, 이러한 구성을 갖는 종래의 기술에 따른 케미컬 온도 조절 시스템 체제하에서, 도면에 도시된 바와 같이, 각각의 항온수 재킷(3a,3b,3c)은 다수개의 라인들을 일괄적으로 담당하기 때문에, 각 라인들을 흐르는 케미컬들은 서로 간의 항온 필요 온도가 서로 상이함에도 불구하고, 불가피하게 동일한 온도의 항온수를 공급받을 수밖에 없게 되며, 이에 따라, 일정 정도의 성분 변화를 어쩔 수 없이 감수할 수밖에 없게 된다.
예를 들어, 라인들(4a,4b,4c)을 흐르는 3종류의 서로 다른 패턴형성용 포토레지스트 케미컬들은 서로 간의 항온 필요 온도가 상이함에도 불구하고, 항온수 재킷(3a)을 통하여, 동일한 온도의 항온수를 공급받을 수밖에 없으며, 결국, 라인들(4a,4b,4c)을 흐르는 3종류의 서로 다른 패턴형성용 포토레지스트 케미컬들은 일정 정도의 성분 변화를 감수할 수밖에 없게 된다.
다른 예로, 라인들(5a,5b,5c)을 흐르는 3종류의 서로 다른 반사용 포토레지스트 케미컬 역시 서로 간의 항온 필요 온도가 상이함에도 불구하고, 항온수 재킷(3b)을 통하여, 동일한 온도의 항온수를 공급받을 수밖에 없으며, 이 경우에도, 각 라인들(5a,5b,5c)을 흐르는 3종류의 서로 다른 반사용 포토레지스트 케미컬들은 일정 정도의 성분 변화를 감수할 수밖에 없게 된다.
또 다른 예로, 라인들(6a,6b,6c)을 흐르는 3종류의 서로 다른 현상액들 역시 서로 간의 항온 필요 온도가 상이함에도 불구하고, 항온수 재킷(3c)을 통하여, 동일한 온도의 항온수를 공급받을 수밖에 없으며, 이 경우에도, 각 라인들(6a,6b,6c)을 흐르는 3종류의 서로 다른 현상액들은 일정 정도의 성분 변화를 감수할 수밖에 없게 된다.
이처럼, 항온수 온도 조절의 비탄력성으로 인해, 각 라인들(4a,4b,4c,5a,5b,5c,6a,6b,6c)을 흐르는 케미컬들의 성분이 미세하게 변화하는 경우, 이를 기반으로 형성되는 반도체 레이어 역시, 자신에게 부여된 정상적인 기능을 수행할 수 없게 되며, 결국, 최종 완성되는 반도체 소자는 일정 수준 이상의 품질을 유지할 수 없게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 케미컬이 흐르는 개별 라인들마다, 그에 일대일 대응되는 항온수 재킷들을 독립적으로 배치함과 아울러, 각 항온수 재킷들을 흐르는 항온수의 온도를 다중으로 개별·콘트롤할 수 있는 모듈환경을 구축하고, 이를 통해, 각 라인들을 흐르는 서로 다른 종류의 케미컬들이 자신에게 가장 적합한 온도의 항온수를 공급받을 수 있도록 유도하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 각 라인들을 흐르는 서로 다른 종류의 케미컬들이 최적의 항온수를 공급받을 수 있도록 유도하고, 이를 통해, 각 케미컬들의 미세한 성분변화를 미리 차단함으로써, 해당 케미컬들을 기반으로 형성되는 반도체 레이어의 기능을 향상시키고, 결국, 최종 완성되는 반도체 소자의 품질을 일정 수준 이상으로 향상시키는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.
도 1은 종래의 기술에 따른 반도체 소자 제조용 케미컬의 온도 조절 시스템을 개념적으로 도시한 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 반도체 소자 제조용 케미컬의 온도 조절 시스템을 개념적으로 도시한 예시도.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 임의의 케미컬 공급툴과 연결되는 각각의 라인들과 일대일 매칭(Matching)되며, 각 라인들의 외피를 커버한 상태로, 일정 온도의 항온수를 플로우(Flow)시켜, 해당 라인들을 흐르는 케미컬의 온도를 유지시키는 항온수 재킷들과, 각각의 항온수 재킷들과 개별적인 항온수 라인들을 통해 일대일 매칭되며, 이 개별적인 항온수 라인들을 통해, 각각의 라인들을 흐르는 케미컬에 적합한 온도의 항온수를 독립적으로 공급하는 항온수 다중 공급툴과, 이 항온수 다중 공급툴과 일련의 신호 연결관계를 형성하며, 항온수 다중 공급툴의 개별 항온수 온도가 각각의 라인들을 흐르는 케미컬들에 적합한 값을 유지하도록 항온수 다중 공급툴의 온도상태를 조절하는 항온수 온도 다중 콘트롤러의 조합으로 이루어지는 반도체 소자 제조용 케미컬의 온도 조절 시스템을 개시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 반도체 소자 제조용 케미컬의 온도 조절 시스템을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 소자 제조용 케미컬의 온도 조절 시스템은 크게, 항온수 재킷들(10), 항온수 다중 공급툴(30), 항온수 온도 다중 콘트롤러(20) 등의 조합으로 이루어진다.
이때, 항온수 재킷들(10)은 임의의 케미컬 공급툴, 예컨대, 패턴형성용 포토레지스트 공급툴(201), 반사용 포토레지스트 공급툴(202), 현상액 공급툴(203) 등과 연결되는 각각의 라인들(211,212,213,214,215,216,217)과 일대일 매칭되어, 각 라인들(211,212,213,214,215,216,217)의 외피를 커버하는 구조를 이룬다.
예를 들어, 항온수 재킷(11)은 패턴형성용 포토레지스트 공급툴(201)과 연결되는 라인(211)과 일대일 매칭되어, 해당 라인(211)의 외피를 커버하는 구조를 이루며, 항온수 재킷(12)은 패턴형성용 포토레지스트 공급툴(201)과 연결되는 다른 라인(212)과 일대일 매칭되어, 해당 라인(212)의 외피를 커버하는 구조를 이루고, 항온수 재킷(13)은 패턴형성용 포토레지스트 공급툴(201)과 연결되는 또 다른 라인(213)과 일대일 매칭되어, 해당 라인(213)의 외피를 커버하는 구조를 이룬다.
다른 예로, 항온수 재킷(14)은 반사용 포토레지스트 공급툴(202)과 연결되는 라인(214)과 일대일 매칭되어, 해당 라인(214)의 외피를 커버하는 구조를 이루며, 항온수 재킷(15)은 반사용 포토레지스트 공급툴(201)과 연결되는 라인(215)과 일대일 매칭되어, 해당 라인(215)의 외피를 커버하는 구조를 이룬다.
또 다른 예로, 항온수 재킷(16)은 현상액 공급툴(203)과 연결되는 라인(216)과 일대일 매칭되어, 해당 라인(216)의 외피를 커버하는 구조를 이루며, 항온수 재킷(17)은 현상액 공급툴(203)과 연결되는 라인(217)과 일대일 매칭되어, 해당 라인(217)의 외피를 커버하는 구조를 이룬다.
이 상태에서, 각 항온수 재킷들(10)은 항온수 공급라인들(11a,12a,13a,14a,15a,16a,17a)을 통해 공급되는 항온수를 자신의 몸체로 순환·플로우시킴으로써, 라인들(211,212,213,214,215,216,217)을 흐르는 각 케미컬들의 온도를 유지시키는 역할을 수행한다. 추후, 각 항온수 재킷들(10)의 몸체를 한바퀴 순환한 항온수는 항온수 배출라인들(11b,12b,13b,14b,15b,16b,17b)을 통해 항온수 다중 공급툴(30)로 배출된다,
이때, 항온수 다중 공급툴(30)은 앞서 언급한 각각의 항온수 재킷들(10)과 개별적인 항온수 공급라인들(11a,12a,13a,14a,15a,16a,17a), 항온수 배출라인들(11b,12b,13b,14b,15b,16b,17b)을 통해 일대일 매칭되는 구조를 이룬다.
예를 들어, 항온수 다중 공급툴(30)은 항온수 재킷(11)과 항온수 공급라인(11a), 항온수 배출라인(11b)을 통해 일대일 매칭되며, 항온수 다중 공급툴(30)은 항온수 재킷(12)과 항온수 공급라인(12a), 항온수 배출라인(12b)을 통해 일대일 매칭되고, 항온수 다중 공급툴(30)은 항온수 재킷(13)과 항온수 공급라인(13a), 항온수 배출라인(13b)을 통해 일대일 매칭되며, 항온수 다중 공급툴(30)은 항온수 재킷(14)과 항온수 공급라인(14a), 항온수 배출라인(14b)을 통해 일대일 매칭된다.
또한, 항온수 다중 공급툴(30)은 항온수 재킷(15)과 항온수 공급라인(15a), 항온수 배출라인(15b)을 통해 일대일 매칭되며, 항온수 다중 공급툴(30)은 항온수 재킷(16)과 항온수 공급라인(16a), 항온수 배출라인(16b)을 통해 일대일 매칭되고, 항온수 다중 공급툴(30)은 항온수 재킷(17)과 항온수 공급라인(17a), 항온수 배출라인(17b)을 통해 일대일 매칭된다.
이 상태에서, 항온수 온도 다중 콘트롤러(20)는 항온수 다중 공급툴(30)과 일련의 신호 연결관계를 형성한 상태에서, 항온수 다중 공급툴(30)의 개별 항온수 온도가 각각의 라인들(211,212,213,214,215,216,217)을 흐르는 케미컬들에 적합한 값을 유지하도록 다중 조절하게 되며, 결국, 항온수 다중 공급툴(30)은 자신의 히터(31) 온도를 탄력적으로 운영함으로써, 개별적인 각각의 항온수 공급라인들(11a,12a,13a,14a,15a,16a,17a)을 통해, 각각의 케미컬에 적합한 온도의 항온수를 독립적으로 다중 공급할 수 있게 된다.
종래의 경우, 각각의 항온수 재킷은 다수개의 라인들을 일괄적으로 담당하기 때문에, 각 라인들을 흐르는 케미컬들은 서로 간의 항온 필요 온도가 서로 상이함에도 불구하고, 불가피하게 동일한 온도의 항온수를 공급받을 수밖에 없게 되며, 이에 따라, 일정 정도의 성분 변화를 어쩔 수 없이 감수할 수밖에 없었다.
그러나, 본 발명의 경우, 상술한 바와 같이, 항온수 재킷들(10)은 케미컬이 흐르는 개별 라인들(211,212,213,214,215,216,217)마다 일대일 배치되는 구조를 이루고, 이 상태에서, 항온수 다중 공급툴(30)은 각각의 항온수 재킷들(10)과 일대일 대응되는 각각의 항온수 공급라인들(11a,12a,13a,14a,15a,16a,17a)을 통해, 각각의 케미컬에 적합한 온도의 항온수를 독립적으로 다중 공급하기 때문에, 각 라인들(211,212,213,214,215,216,217)을 흐르는 케미컬들은 자신에게 가장 필요한 온도의 항온수를 공급받을 수 있게 되며, 결국, 불필요한 성분변화를 미리 피할 수 있게 된다.
예를 들어, 라인들(211,212,213)을 흐르는 3종류의 서로 다른 패턴형성용 포토레지스트 케미컬들은 자신들에게 가장 적합한 온도의 항온수를 개별적으로 공급받을 수 있음으로써, 불필요한 성분변화를 미리 피할 수 있게 되며, 라인들(214,215)을 흐르는 2종류의 서로 다른 반사용 포토레지스트 케미컬들은 자신들에게 가장 적합한 온도의 항온수를 개별적으로 공급받을 수 있음으로써, 불필요한 성분변화를 미리 피할 수 있게 되고, 라인들(216,217)을 흐르는 2종류의 서로 다른 현상액들은 자신들에게 가장 적합한 온도의 항온수를 개별적으로 공급받을 수 있음으로써, 불필요한 성분변화를 미리 피할 수 있게 된다.
이러한 절차를 통해, 각 케미컬들의 미세한 성분변화가 미리 차단되는 경우, 해당 케미컬들을 기반으로 형성되는 반도체 레이어 또한 일정 정도의 기능향상을 이룰 수 있으며, 결국, 최종 완성되는 반도체 소자는 일정 수준 이상의 품질을 유지할 수 있게 된다.
이때, 도면에 도시된 바와 같이, 항온수 재킷들(10)의 일부에는 항온수 재킷의 몸체를 순환하는 항온수의 온도를 센싱하여, 해당 센싱 결과를 앞서 언급한 항온수 온도 다중 콘트롤러(20)로 피드백시키는 항온수 온도 센싱부들(21,22,23,24,25,26,27,28)이 더 배치된다.
이러한 항온수 온도 센싱부들(21,22,23,24,25,26,27,28)과의 연동작용을 통해, 항온수 온도 다중 콘트롤러(20)는 각 항온수 재킷들(10)의 실질적인 항온수 온도를 손쉽게 파악할 수 있으며, 이를 토대로, 해당 항온수 온도의 오차를 신속하게 보정할 수 있다.
예를 들어, 항온수 재킷(11)을 흐르는 항온수의 온도가 22℃로 셋팅되어 있음에도 불구하고, 항온수 온도 센싱부(21)로부터 보고되는 실질적인 항온수 온도가 21℃로 파악되는 경우, 항온수 온도 콘트롤러(20)는 그 즉시, 항온수 다중 공급툴(30)을 제어함으로써, 항온수 재킷(11)으로 공급되는 항온수의 온도를 예컨대, 1℃ 정도 더 높인다.
다른 예로, 항온수 재킷(14))을 흐르는 항온수의 온도가 23℃로 셋팅되어 있음에도 불구하고, 항온수 온도 센싱부(24)로부터 보고되는 실질적인 항온수 온도가 24℃로 파악되는 경우, 항온수 온도 콘트롤러(20)는 그 즉시, 항온수 다중 공급툴(30)을 제어함으로써, 항온수 재킷(14)으로 공급되는 항온수의 온도를 예컨대, 1℃ 정도 더 낮춘다.
이와 같은 항온수 온도 콘트롤러(20) 및 항온수 온도 센싱부들(21,22,23,24,25,26,27,28)과의 연동작용을 통해, 각 라인들(211,212,213,214,215,216,217)을 흐르는 케미컬은 좀더 정교한 항온수 온도 조절을 수행받을 수 있게 되며, 결국, 좀더 우수한 품질을 유지할 수 있게 된다.
이러한 본 발명이 실시되는 경우, 생산라인에서는 여러 대의 온도 콘트롤러를 운영할 필요 없이, 단지, 항온수 다중 콘트롤러(20) 하나만을 탄력적으로 운영하면서도, 예컨대, 항온수 온도 모니터링, 항온수 온도 제어 등을 종합적으로 시행할 수 있으며, 결국, 생산라인에서는 케미컬의 성분변화를 방지 받는 효과뿐만 아니라, 전체적인 설비 운영이 손쉬워지는 효과 또한 부가적으로 제공받을 수 있게 된다.
이러한 시스템 체계가 갖추어진 상태에서, 패턴형성용 포토레지스트 공급툴(201), 반사용 포토레지스트 공급툴(202), 현상액 공급툴(203) 등으로부터 출력된 패턴형성용 포토레지스트 케미컬, 반사용 포토레지스트 케미컬, 현상액 등은 각 라인들(211,212,213,214,215,216,217)을 따라 흐른 후,노즐들(204,205,206,207,208,209,210)을 통해, 웨이퍼로 분사됨으로써, 자신에게 부여된 역할을 정상적으로 수행하게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 케미컬이 흐르는 개별 라인들마다, 그에 일대일 대응되는 항온수 재킷들을 독립적으로 배치함과 아울러, 각 항온수 재킷들을 흐르는 항온수의 온도를 다중으로 개별·콘트롤할 수 있는 모듈환경을 구축하고, 이를 통해, 각 라인들을 흐르는 서로 다른 종류의 케미컬들이 자신에게 가장 적합한 온도의 항온수를 지속적으로 공급받을 수 있도록 유도한다.
이러한 절차를 통해, 각 케미컬들의 미세한 성분변화가 미리 차단되는 경우, 해당 케미컬들을 기반으로 형성되는 반도체 레이어 또한 일정 정도의 기능향상을 이룰 수 있으며, 결국, 최종 완성되는 반도체 소자는 일정 수준 이상의 품질을 유지할 수 있게 된다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.
이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구의 범위안에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (2)

  1. 임의의 케미컬 공급툴과 연결되면서, 상기 케미컬 공급툴로부터 토출되는 서로 다른 종류의 케미컬들의 공급로를 제공하는 각각의 라인들과 일대일 매칭(Matching)되며, 상기 각각의 라인들의 외피를 커버한 상태로, 일정 온도의 항온수를 플로우(Flow)시켜, 해당 라인들을 흐르는 서로 다른 종류의 케미컬들의 온도를 개별적으로 유지시키는 다수의 항온수 재킷들과;
    상기 각각의 항온수 재킷들과 개별적인 항온수 라인들을 통해 일대일 매칭되며, 상기 개별적인 항온수 라인들을 통해, 상기 각각의 라인들을 흐르는 케미컬들에 적합한 온도의 항온수를 독립적으로 다중 공급하는 항온수 다중 공급툴과;
    상기 항온수 다중 공급툴과 일련의 신호 연결관계를 형성하며, 상기 항온수 다중 공급툴의 개별 항온수 온도가 상기 각각의 라인들을 흐르는 케미컬들에 적합한 값을 유지하도록 상기 항온수 다중 공급툴의 온도상태를 다중 조절하는 항온수 온도 다중 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 케미컬의 온도 조절 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 항온수 재킷들의 일부에는 상기 항온수의 온도를 센싱하여, 해당 센싱 결과를 상기 항온수 온도 다중 콘트롤러로 피드백시키는 항온수 온도 센싱부가 더 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자 제조용 케미컬의 온도 조절 시스템.
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