KR100712814B1 - 웨이퍼 가열장치 및 가열 방법 - Google Patents

Abstract

사진 공정을 수행하는 장치 내부에 설치되어 웨이퍼를 가열하는 웨이퍼 가열장치 및 가열 방법을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 가열장치는 핫 플레이트; 상기 핫 플레이트를 가열하는 히터; 및 상기 핫 플레이트의 열을 전달받아 웨이퍼를 가열하며, 상기 웨이퍼에 전달되는 열을 조절할 수 있도록 상기 핫 플레이트와의 간격 조절이 가능하게 설치되는 열 전도성 판재를 포함한다. 그리고, 각 공정에서 요구되는 공정 온도에 따라 상기 열 전도성 판재와 핫 플레이트 사이의 거리를 조절하여 상기 열 전도성 판재를 전도열 또는 대류열 중에서 적어도 어느 하나를 이용하여 웨이퍼를 가열한다.

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Description

웨이퍼 가열장치 및 가열 방법{APPARATUS AND METHOD FOR HEATING AN WAFER}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 가열장치의 개략 구성도이다.

도 2는 웨이퍼 가열 온도 조절 방법을 나타내는 도 1의 작동 상태도이다.

본 발명은 반도체 제조장치 및 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사진 공정을 수행하는 장치 내부에 설치되어 웨이퍼를 가열하는 웨이퍼 가열장치 및 가열 방법에 관한 것이다.

반도체 제품을 생산하기 위해서는 매우 정밀한 반도체 제조 공정은 물론, 반도체 제조 공정을 수행하는 반도체 제조장치를 필요로 한다.

상기 반도체 제조장치는 크게 선행 반도체 제조장치와 후속 반도체 제조장치로 구분할 수 있는 바, 선행 반도체 제조장치는 순수 실리콘 웨이퍼에 반도체 박막 패턴을 형성하기 위한 사진 공정(photolithography)을 수행하고, 후속 반도체 제조장치는 웨이퍼에 패터닝된 포토레지스트 박막을 매개로 상기 웨이퍼에 소정의 특성을 갖는 불순물을 주입하는 이온 주입 공정, 이미 형성된 반도체 박막을 식각하여 패터닝하는 식각 공정, 웨이퍼에 소정 박막을 부가하는 증착 공정, 미세 박막 회로 패턴을 연결하는 메탈 공정 등을 수행한다.

이 중에서, 종래의 사진 공정은 통상적으로 포토레지스트(Photoresist) 도포 단계, 베이크(bake) 단계, 냉각(chill) 단계, 웨이퍼 에지 노광(wafer edge exposure) 단계, 노광(exposure) 단계, 노광후 베이크(post exposure bake) 단계, 현상(develope) 단계, 베이크(bake) 단계, 오버레이(overlay) 검사 단계, 임계치수(critical dimension) 검사 단계 및 검사(inspection) 단계를 포함한다.

그런데, 상기한 사진 공정을 진행하는 동안 실리콘 웨이퍼는 각 공정에 맞게 설정된 온도로 가열되어야 한다.

따라서, 사진 공정을 수행하는 트랙(track) 장비에는 실리콘 웨이퍼를 가열하기 위한 가열장치가 구비되는데, 종래에는 웨이퍼가 안착되는 핫 플레이트(hot plate)와, 핫 플레이트를 가열하기 위한 히터를 포함하여 가열장치가 구성된다.

그런데, 위에서 설명한 바와 같이, 실리콘 웨이퍼는 각각의 공정에 맞는 공정 온도로 가열되어야 하므로, 200℃의 공정 온도가 요구되는 어느 한 공정을 진행한 후 상기 공정 온도보다 낮은 150℃의 공정 온도가 요구되는 다른 한 공정을 진행하기 위해서는 핫 플레이트의 온도가 150℃의 공정 온도로 하강될 때까지 작업을 중지한 상태로 대기해야만 한다.

따라서, 공정 대기 시간이 길어지는 문제점이 있다.

또한, 종래의 가열장치는 핫 플레이트를 가열하는 히터를 열선으로 구성하고 있으므로, 열선이 배치된 부분의 온도가 다른 부분에 비해 국부적으로 상승되는 경향이 있어 웨이퍼를 균일하게 가열할 수 없고, 이로 인해 임계치수(CD: Critical Dimension)의 균일도가 저하되는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 공정 대기 시간을 단축할 수 잇으며, 웨이퍼를 균일하게 가열할 수 있는 웨이퍼 가열장치 및 가열 방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

핫 플레이트;

상기 핫 플레이트를 가열하는 히터; 및

상기 핫 플레이트의 열을 전달받아 웨이퍼를 가열하며, 상기 웨이퍼에 전달되는 열을 조절할 수 있도록 상기 핫 플레이트와의 간격 조절이 가능하게 설치되는 열 전도성 판재

를 포함하는 웨이퍼 가열장치를 제공한다.

본 발명을 실시함에 있어서, 상기 열 전도성 판재는 상기 핫 플레이트와 접촉된 상태에서 전도열에 의해 가열되거나, 상기 핫 플레이트와 이격된 상태에서 대류열에 의해 가열된다. 그리고, 상기 대류열에 의해 가열되는 경우에는 상기 열 전도성 판재와 핫 플레이트의 사이공간에서 공기 순환 작용이 발생된다.

여기에서, 상기 핫 플레이트는 요구되는 공정 온도 중에서 최고 온도로 가열할 수 있다.

이러한 구성의 가열장치를 이용하여 웨이퍼를 가열할 때에는 핫 플레이트의 상측에 배치된 열 전도성 판재에 웨이퍼를 안착시키고, 상기 핫 플레이트를 일정 온도로 가열하며, 각 공정에서 요구되는 공정 온도에 따라 상기 열 전도성 판재와 핫 플레이트 사이의 거리를 조절하여 상기 열 전도성 판재를 전도열 또는 대류열 중에서 적어도 어느 하나를 이용하여 가열한다.

여기에서, 상기 대류열에 의해 열 전도성 판재를 가열하기 위해, 상기 열 전도성 판재와 핫 플레이트의 사이공간에서 공기를 순환시키며, 상기 핫 플레이트를 요구되는 공정 온도 중에서 최고 온도로 가열한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 가열장치의 개략 구성도를 도시한 것이고, 도 2는 웨이퍼 가열 온도 조절 방법을 나타내는 도 1의 작동 상태도를 도시한 것이다.

사진 공정은 위에서 설명한 바와 같이 포토레지스트 도포 단계, 베이크 단계, 냉각 단계, 웨이퍼 에지 노광 단계, 노광 단계, 노광후 베이크 단계, 현상 단계, 베이크 단계, 오버레이 검사 단계, 임계치수 검사 단계 및 검사 단계를 포함할 수 있다.

이러한 단계들을 포함하는 사진 공정에서, 상기한 단계들을 진행하는 동안 실리콘 웨이퍼는 각 공정에 맞게 설정된 온도로 가열되어야 한다.

이를 위해, 사진 공정을 수행하는 트랙(track) 장비에는 실리콘 웨이퍼를 가열하기 위한 가열장치가 구비되는바, 본 발명의 실시예에 따른 웨이퍼 가열장치는 요구되는 공정 온도를 맞추기 위해 필요한 공정 대기 시간을 줄일 수 있으며, 웨이퍼를 균일하게 가열할 수 있도록 신규한 구조로 구성된다.

보다 구체적으로, 종래의 가열장치는 웨이퍼를 핫 플레이트에 배치하고, 핫 플레이트를 열선으로 가열함으로써 웨이퍼가 핫 플레이트의 전도열에 의해 가열되도록 구성하고 있다.

따라서, 종래에는 열선이 설치된 부분과 그렇지 않은 부분의 온도 구배가 발생되어 웨이퍼를 균일하게 가열하는 것이 용이하지 않았고, 또한 공정 온도를 변화시키는 동안의 공정 대기 시간이 긴 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 웨이퍼(W)를 핫 플레이트(10)에 배치하는 대신에 열 전도성 판재, 예컨대 금속판(20)에 배치한다.

상기 금속판(20)은 필요에 따라 선택적으로 상기 핫 플레이트(10)에 접촉되거나 이격될 수 있다.

예컨대, 핫 플레이트(10)가 상기한 사진 공정 중에서 요구되는 최고의 공정 온도로 열선(30)에 의해 가열될 때에는 상기 웨이퍼(W)도 상기한 공정 온도로 가열되어야 하므로, 상기 금속판(20)이 핫 플레이트(10)에 직접 접촉되도록 배치되거나, 또는 최소한의 이격 공간을 사이에 두고 핫 플레이트(10)의 상측에 배치될 수 있다.

전자의 경우에는 금속판(20)이 핫 플레이트(10)에 직접 접촉되므로, 핫 플레이트(10)의 열이 금속판(20)을 통해 웨이퍼(W)에 전도되어 상기 웨이퍼(W)가 가열되지만, 후자의 경우에는 핫 플레이트(10)의 열이 대류열에 의해 금속판(20)에 전 달되고, 웨이퍼(W)에는 금속판(20)의 열이 전도되어 상기 웨이퍼(W)가 가열된다.

이와 같이, 후자의 경우에는 대류열을 이용하여 금속판(20)을 가열하므로, 웨이퍼(W)를 보다 균일하게 가열할 수 있다.

그리고, 상기한 최고 공정 온도보다 낮은 공정 온도, 예컨대 최소 공정 온도로 웨이퍼(W)를 가열해야 하는 경우, 종래에는 핫 플레이트(10)의 가열 온도를 낮춘 후, 상기 핫 플레이트(10)가 최소 공정 온도에 도달할 때까지 공정 진행을 대기하였지만, 본 발명에서는 상기 금속판(20)을 일정 높이만큼 상승 작동시켜 핫 플레이트(10)와의 이격 거리를 증가시킴으로써, 금속판(20)의 온도를 종래에 비해 훨씬 빠르게 하강시킬 수 있다.

물론, 이 경우, 상기한 금속판(20)과 핫 플레이트(10)의 사이공간에 공기(40)를 순환시키면 상기한 금속판(20)의 온도 하강 작용을 훨씬 용이하고 신속하게 수행할 수 있다.

물론, 상기한 공기는 핫 플레이트(10)의 열을 대류 현상에 의해 금속판(20)에 전달하는 작용도 한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하였지만 본원 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 사진 공정의 각 공정 단계에서 요구 되는 공정 온도를 맞추기 위한 공정 대기 시간을 획기적으로 단축할 수 있으므로, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 대류열을 이용하여 웨이퍼를 가열하고 있으므로, 웨이퍼를 균일하게 가열할 수 있어 온도 구배로 인한 CD 균일도 저하를 방지할 수 있다.

Claims (8)

1. 핫 플레이트;

   상기 핫 플레이트를 가열하는 히터; 및

   상기 핫 플레이트의 열을 전달받아 웨이퍼를 가열하며, 상기 웨이퍼에 전달되는 열을 조절할 수 있도록 상기 핫 플레이트와의 간격 조절이 가능하게 설치되는 열 전도성 판재를 포함하며,

   상기 열 전도성 판재는 상기 핫 플레이트와 접촉된 상태에서 전도열에 의해 가열되고 또는 상기 열 전도성 판재는 상기 핫 플레이트와 이격된 상태에서 대류열에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 가열장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 열 전도성 판재와 핫 플레이트의 사이공간에서 공기 순환 작용이 발생되는 웨이퍼 가열장치.
5. 삭제
6. 핫 플레이트를 이용하여 웨이퍼를 가열하기 위한 웨이퍼 가열 방법으로서,

   핫 플레이트의 상측에 배치된 열 전도성 판재에 웨이퍼를 안착시키고, 상기 핫 플레이트를 일정 온도로 가열하며, 각 공정에서 요구되는 공정 온도에 따라 상기 열 전도성 판재와 핫 플레이트 사이의 거리를 조절하여 상기 열 전도성 판재를 전도열 또는 대류열 중에서 적어도 어느 하나를 이용하여 가열하는 웨이퍼 가열 방법.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 열 전도성 판재와 핫 플레이트의 사이공간에서 공기를 순환시키는 웨이퍼 가열 방법.
8. 삭제

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