KR20030027183A - 반도체 장치 제조를 위한 베이크 장치 - Google Patents

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KR20030027183A
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Abstract

반도체 기판의 안착 불량을 감지하는 센서가 구비된 베이크 장치가 개시되어 있다. 열선을 내장하는 베이크 플레이트는 패널 위에 구비되고, 기판의 가장자리를 지지하는 다수개의 가이드는 베이크 플레이트의 상부면에 구비된다. 베이크 공정이 진행될 때 커버는 패널에 밀착되어 기판이 외부 공기와 접촉하지 않도록 기판을 덮는다. 그리고, 상기 커버의 하부면에는 발광부와 수광부를 포함하는 광센서가 구비된다. 기판이 베이크 플레이트에 놓여질 때 기판을 이송하는 로봇의 작동 오류로 인해 기판이 가이드 위에 걸쳐질 경우, 발광부로부터 방사된 빛이 기판에 의해 차단되어 수광부에 도달되지 않도록 발광부와 수광부가 설치된다. 따라서, 기판이 베이크 플레이트에 비정상적으로 안착되는 것을 감지하고, 이를 제어할 수 있다.

Description

반도체 장치 제조를 위한 베이크 장치{Baking apparatus for manufacturing semiconductor devices}
본 발명은 반도체 장치 제조를 위한 베이크(Bake) 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 베이크 플레이트에 안착되는 기판의 상태를 감지하는 센서를 구비하는 베이크 장치에 관한 것이다.
근래에 컴퓨터와 같은 정보 매체의 급속한 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 그 기능 면에 있어서, 상기 반도체 장치는 고속으로 동작하는 동시에 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이러한 요구에 부응하여 상기 반도체 장치는 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 제조 기술이 발전되고 있다.
상기 반도체 장치를 제조하기 위해서는 반도체 기판 상에 다층막을 원하는 회로 패턴에 따라 형성하며, 이를 위하여 증착 공정, 사진 식각 공정, 이온 주입 공정 및 금속 배선 공정 등의 일련의 단위 공정들이 각 단계에 따라 수행되어 진다.
여기서, 상기 사진 식각 공정은 웨이퍼 세척, 감광막 도포, 소프트베이크(Softbake), 정열 및 노광, 현상, 하드베이크(Hardbake), 식각(Etching), 감광막 제거 및 웨이퍼 세척 공정으로 진행되는데, 이중에서도 베이크 공정은 감광막 속에 함유된 유기용제를 휘발시켜 감광막의 접착력, 내약품성 및 내구력을 증진시키는 목적으로 행해진다. 이는 감광막의 조건을 적절하게 조절하여 베이크 공정의 후속공정인 현상 및 식각 공정을 용이하게 하여 영상을 전달하고자 하는 물질에 정확한 패턴 형성을 통해 소자의 전기적 특성을 향상시킨다는 점에서 정밀한 공정조건을 필요로 한다.
베이크는 크게 소프트베이크와 하드베이크로 구분되는데, 소프트베이크는 반도체 기판으로 사용되는 웨이퍼에 감광막을 도포한 후, 상기 감광막의 용제를 열적으로 약하게 가열시켜 어느 정도 휘발시켜 줌으로써 상기 감광막의 접착력, 내약품성 및 내구력을 향상시켜 후속공정을 용이하게 하기 위함이며, 특히 베이크 조건은 노광 및 현상공정에서 감광막의 공정선폭 및 두께손실과 밀접한 관계를 지니고 있으므로 감광막 종류에 따른 지정된 온도 및 시간을 정확히 지켜야만 균일하고도 재현성 있는 형상을 얻을 수 있다. 한편 하드베이크은 상기 감광막을 현상한 후 보통 소프트베이크 온도보다 40∼60℃ 정도 높은 온도에서 행하는데, 목적은 현상작업 후 감광막 자체 내에 잔존하는 여분의 용제 및 수분을 제거함으로써 감광막과 웨이퍼 표면간의 접착력을 증진시키고 아울러 감광막 자체의 내약품성 및 내구력을 증진시켜 다음 식각 공정 및 이온화를 이용하는 공정을 용이하게 하기 위함이다.
종래의 베이크 공정을 위한 장치는 챔버 내부에 설치되는 베이크 플레이트의 상면에 반도체 기판을 안착시킨 후, 베이크 플레이트의 하부에 설치되는 히터로 설정된 온도로 베이크 플레이트를 가열하고, 고온으로 가열된 베이크 플레이트가 상기 반도체 기판을 가열하는 방식이다.
상기 베이크 플레이트에는 이송 로봇에 의해 이송되어진 반도체 기판을 상기 베이크 플레이트로 안착시키는 리프트 핀이 구비된다. 그런데 상기 이송 로봇의 동작 오류로 인해 반도체 기판이 정확한 위치에 로딩되지 못할 경우, 리프트 핀에 의해 베이크 플레이트에 안착되는 반도체 기판이 기울어지는 현상이 발생된다. 즉, 상기 베이크 플레이트에는 반도체 기판의 가장자리를 지지하는 다수의 가이드가 구비되는데, 상기 이송 로봇이 반도체 기판을 정확한 위치에 로딩하지 못하는 경우, 도 1에 도시한 바와 같이 상기 가이드 위에서 기울어지는 현상이 발생된다.
도 1을 참조하면, 베이크 플레이트(100)에는 다수개의 가이드(102)가 구비되는데, 이송 로봇(도시되지 않음)의 동작 오류로 인해 반도체 기판(W)이 정확한 위치에 안착되지 못하는 경우 반도체 기판(W)의 일측은 가이드(102) 위에 놓여지고, 타측은 베이크 플레이트(100) 위에 놓여지는 현상이 발생된다.
베이크 공정은 베이크 플레이트 상부에 구비되는 커버가 완전히 베이크 플레이트를 덮은 상태에서 수행되므로 상기와 같은 오류가 발생되어도 확인할 수 있는 방법이 없다. 상기와 같은 상태에서 베이크 공정이 수행되면, 반도체 기판 상에 형성된 감광막의 두께가 일정하지 않게 되고, 또한 감광막의 공정 선폭이 일정하지 않게 된다. 이는 후속 공정의 불량 요인으로 작용하며, 생산성을 저하시키는 원인으로 작용한다. 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 일 예가 대한민국 특허공개 제2000-7374호와 대한민국 특허공개 제2000-59755호에 개시되어 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 베이크 플레이트에 안착되는반도체 기판의 안착 상태를 감지하는 센서를 포함하는 베이크 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 베이크 장치에서 반도체 기판의 안착 불량을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 베이크 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 베이크 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 베이크 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 5는 도 4에 도시한 베이크 장치를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시한 베이크 장치의 제어부를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100, 200 : 베이크 플레이트 102, 204 : 가이드
202 : 패널 206 : 커버
208a, 210a, 212a : 발광부 208b, 210b, 212b : 수광부
214 : 열선 216 : 전원공급기
218 : 제어부 W : 반도체 기판
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 베이크 장치는 기판이 놓여지고, 상기 기판을 가열하여 상기 기판 상에 형성된 막을 경화시키는 베이크 플레이트와, 상기 베이크 플레이트가 놓여지는 요부가 형성된 패널과, 상기 베이크 플레이트의 상부에 구비되고, 상기 기판을 가열할 때 상기 패널과 밀착되어 상기 베이크 플레이트를 덮는 커버와, 상기 커버의 하부면에 설치되고, 상기 베이크 플레이트에 놓여진 기판의 안착 상태를 감지하는 센싱 수단을 포함한다.
일 예로서, 상기 센싱 수단은 상기 커버의 일측에 구비되고, 빛을 방사하는 발광부와 상기 발광부와 마주보도록 구비되고, 상기 발광부로부터 방사된 빛을 감지하는 수광부를 포함한다.
다른 예로서, 상기 센싱 수단은 상기 커버의 일측에 설치되어 상기 기판으로 빛을 방사하는 발광부와 상기 발광부로부터 방사되어 상기 기판에 반사된 빛을 감지하는 수광부를 포함한다.
여기서, 상기 베이크 장치는 상기 센싱 수단으로부터 감지되는 기판의 안착 불량 신호에 따라 베이크 공정을 제어하는 제어부를 더 구비한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 베이크 장치는 기판이 놓여지고, 상기 기판을 가열하여 상기 기판 상에 형성된 막을 경화시키는 베이크 플레이트와, 상기 베이크 플레이트의 상부면에 구비되고, 상기 기판의 가장자리를 지지하는 걸림턱이 형성된 다수개의 가이드와, 상기 가이드 중 서로 마주보는 가이드에 상기 지지된 기판보다 높게 위치하도록 각각 설치되고, 상기 기판의 안착 상태를 감지하는 센싱 수단을 포함한다.
일 예로서, 상기 센싱 수단은 상기 마주보는 가이드 중 하나에 설치되고, 빛을 방사하는 발광부와 나머지 가이드에 설치되고, 상기 발광부에서 방사된 빛을 감지하는 수광부를 포함한다.
따라서, 상기 베이크 장치를 사용하여 기판의 베이크 공정을 수행하는 경우, 상기 기판을 이송하는 로봇의 동작 오류로 인한 기판의 안착 불량을 베이크 공정이 진행되기 전에 감지하고, 베이크 공정을 중단시킬 수 있다. 이에 따라, 반도체 장치의 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 베이크 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 반도체 기판(W) 상에 도포된 감광막을 경화시키기 위한 베이크 플레이트(200)는 원반 형상을 갖고, 그 내부에는 열선이 내장된다. 베이크 플레이트(200)의 하부에는 베이크 플레이트(200)가 놓여지는 패널(202)이 구비되고, 패널(202)에는 베이크 플레이트(200)가 놓여지는 원형 홈이 형성된다. 이때, 베이크 플레이트(200)는 상기 원형 홈에 완전히 삽입된다. 즉 상기 원형 홈의 깊이가 베이크 플레이트(200)의 높이보다 깊게 가공된다.
베이크 플레이트(200)의 상부면에는 반도체 기판(W)의 가장자리를 지지하기 위한 다수개의 가이드(204)가 구비된다. 가이드(204)는 반도체 기판(W)이 놓여지는 위치에서 반도체 기판(W)의 가장자리를 따라 일정 간격으로 여섯 개가 구비된다. 가이드(204)는 반도체 기판(W)의 가장자리를 지지하기 위한 걸림턱이 형성된 원주 형상을 갖는다.
베이크 플레이트(200)의 상부에는 베이크 공정이 진행되는 동안 반도체 기판(W)이 외부 공기와 접촉하지 않도록 차단하는 커버(206)가 구비된다. 커버(206)는 반도체 기판(W)이 베이크 플레이트(200)에 안착되면 하부로 이동하여 패널(202)의 가장자리에 밀착되고, 베이크 공정이 종료되면 원위치로 복귀한다.
커버(206)의 하부면에는 반도체 기판(W)의 안착 상태를 감지하기 위한 광센서가 구비된다. 상기 광센서는 빛을 방사하는 발광부(208a)와 상기 빛을 감지하는 수광부(208b)를 포함한다. 발광부(208a)와 수광부(208b)의 설치 간격은 반도체 기판(W)의 직경보다 넓고, 설치 높이는 커버(206)가 패널(202)에 밀착되었을 때 반도체 기판(W)의 상부면보다 높고, 가이드(204)의 높이보다 낮다. 즉, 반도체 기판(W)이 가이드(204) 위에 안착된 후, 발광부(208a)에서 방사되는 빛은 반도체 기판(W)의 상부면과 평행하게 방사되고, 상기 빛은 수광부(208b)에서 감지된다. 반도체 기판(W)이 가이드(204) 위에 걸쳐질 경우 상기 빛은 반도체 기판(W)에 의해 차단되어 수광부(208b)에서 감지되지 않고, 이를 통해 반도체 기판(W)의 안착 상태가 불량함을 감지할 수 있다.
전체적으로 살펴보면, 반도체 기판(W)이 이송 로봇(도시되지 않음)에 의해이송되어 베이크 플레이트(200) 상부에 위치되면, 베이크 플레이트(200)에 구비되는 리프트 핀(도시되지 않음)이 상승한다. 리프트 핀에 의해 상기 이송 로봇에서 반도체 기판(W)이 이탈되고, 상기 이송 로봇이 원위치로 복귀하면 리프트 핀이 하강하여 반도체 기판(W)을 가이드(204) 위에 안착시킨다. 그리고, 커버(206)가 하강하여 패널(202)에 밀착된 후, 발광부(208a)는 빛을 방사하고, 수광부(208b)는 이를 감지함으로서 반도체 기판(W)의 안착 상태를 확인하게 된다. 도시된 화살표는 방사되는 빛의 방향을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 베이크 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 도시된 베이크 장치는 제1실시예에 따른 베이크 장치와 기본적인 내용은 동일하지만, 반도체 기판(W)의 안착 상태를 감지하는 방법이 다소 변경되어 있다. 여기에서는 제1실시예의 설명에서 설명한 부분은 생략하고, 변경된 부분만 설명하기로 한다.
반도체 기판(W)의 안착 상태를 감지하는 광센서의 위치는 도 3에서 설명한 바와 같이 동일하다. 그러나, 발광부(210a)에서 방사되는 빛이 곧바로 수광부(210b)에서 감지되는 것이 아니라 상기 빛은 반도체 기판(W)을 향해 방사되고, 반도체 기판(W)에서 반사된 빛을 수광부(210b)가 감지한다. 즉, 반도체 기판(W)이 가이드 위에 걸쳐지는 경우 반도체 기판(W)에서 반사되는 빛의 방향이 수광부(210b)를 향하지 않게 되므로 반도체 기판(W)의 안착 상태를 확인할 수 있다. 도시된 화살표는 방사되는 빛의 방향을 나타낸다.
이는 반도체 기판(W)을 지지하는 가이드(204)의 걸림턱에 파티클이 존재할 경우에도 반도체 기판(W)에서 반사되는 빛의 방향이 변화되므로 아주 미세한 불량까지 감지할 수 있다는 장점이 있으나, 장치를 구현하기가 용이하지 않다는 단점도 있다. 그리고, 반도체 기판(W)의 안착 상태를 확인하는 시점은 제1실시예와는 달리 커버(206)가 하강하지 않은 상태이다. 즉, 반도체 기판(W)이 가이드(204)에 안착된 후, 반도체 기판(W)의 안착 상태를 확인하고, 커버(206)가 하강하게 된다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 베이크 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이고, 도 5는 도 4에 도시한 베이크 장치를 나타내는 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 도시된 베이크 장치는 제1실시예에 따른 베이크 장치와 기본적인 내용은 동일하지만, 반도체 기판(W)의 안착 상태를 감지하는 센서의 위치가 다소 변경되어 있다. 여기에서는 제1실시예의 설명에서 설명한 부분은 생략하고, 변경된 부분만 설명하기로 한다.
반도체 기판(W)의 안착 상태를 감지하는 발광부(212a)와 수광부(212b)는 각각 서로 마주보는 가이드(204)에 설치된다. 즉, 제1, 제2실시예에서 커버(206)에 설치하던 것과는 달리 가이드(204)에 형성된 걸림턱에 안착된 반도체 기판(W)보다 높은 위치에서 마주보는 가이드(204)에 각각 설치된다. 이는 설치 공간 및 구조적인 면에서 제1, 제2실시예에 비해 우수하다고 할 수 있고, 반대로 조립하는 측면에서는 다소 복잡하다고 할 수 있다.
제1, 제2, 제3실시예는 각각 장단점이 있으나, 반도체 기판의 안착 상태를 공정이 수행되기 전에 확인한다는 점에서 본 발명의 목적을 충분히 달성하고 있음은 자명한 사실이며, 각각의 실시예가 본 발명의 사상적 범주에 포함됨은 자명한 사실이다.
도 6은 도 4에 도시한 베이크 장치의 제어부를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 6을 참조하면, 도시된 베이크 장치는 본 발명의 제3실시예에 따른 것이다. 간략하게 설명하면, 베이크 플레이트(200)는 패널(202)의 원형 홈에 구비되고, 베이크 플레이트(200)의 내부에는 반도체 기판(W)을 가열하기 위한 열선(214)이 내장된다. 그리고, 열선(214)에 전원을 공급하는 전원공급기(216)가 열선(214)에 연결되고, 전원공급기(216)는 베이크 공정을 제어하는 제어부(218)에 연결된다. 베이크 플레이트(200)의 상부면에 구비되는 가이드(204)에는 발광부(212a)와 수광부(212b)가 각각 구비되고, 각각 제어부(218)에 연결된다.
상기와 같은 베이크 장치를 사용하여 반도체 기판 상에 도포된 감광막을 경화시키는 공정을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 반도체 기판이 이송되어 리프트 핀의 동작에 의해 가이드에 안착된다. 리프트의 동작이 종료되면, 제어부는 발광부에서 빛을 방사하도록 제어신호를 전송하고, 발광부에서 방사된 빛은 수광부에서 감지된다. 수광부에서 이상없이 상기 빛이 감지되면, 수광부는 제어부로 감지 신호를 전송하고, 제어부는 공정을 진행시킨다.
그러나, 반도체 기판이 정상적으로 안착되지 못할 경우, 수광부에서 상기 빛을 감지하지 못하게 되고, 제어부는 커버의 하강을 막고, 전원 공급기를 통해 베이크 플레이트로 공급되는 전원을 차단시킨다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 커버 또는 가이드에 반도체 기판의 안착 상태를 확인할 수 있는 광센서를 장착함으로서 반도체 기판이 가이드 위에 걸쳐지는 것을 사전에 방지할 수 있다. 따라서, 반도체 기판 상에 형성된 감광막의 두께 및 공정 선폭을 일정하게 할 수 있고, 또한 반도체 장치의 생산성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 기판이 놓여지고, 상기 기판을 가열하여 상기 기판 상에 형성된 막을 경화시키는 베이크 플레이트;
    상기 베이크 플레이트가 놓여지는 요부가 형성된 패널;
    상기 베이크 플레이트의 상부에 구비되고, 상기 기판을 가열할 때 상기 패널과 밀착되어 상기 베이크 플레이트를 덮는 커버; 및
    상기 커버의 하부면에 설치되고, 상기 베이크 플레이트에 놓여진 기판의 안착 상태를 감지하는 센싱 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조를 위한 베이크 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센싱 수단은 상기 커버의 일측에 구비되고, 빛을 방사하는 발광부와, 상기 발광부와 마주보도록 구비되고, 상기 발광부로부터 방사된 빛을 감지하는 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조를 위한 베이크 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 센싱 수단은 상기 커버의 일측에 설치되어 상기 기판으로 빛을 방사하는 발광부와, 상기 발광부로부터 방사되어 상기 기판에 반사된 빛을 감지하는 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조를 위한 베이크 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 베이크 장치는 상기 센싱 수단과 연결되고, 상기 센싱 수단에서 감지된 기판의 안착 신호에 따라 상기 기판의 베이킹 공정을 제어하는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조를 위한 베이크 장치.
  5. 기판이 놓여지고, 상기 기판을 가열하여 상기 기판 상에 형성된 막을 경화시키는 베이크 플레이트;
    상기 베이크 플레이트의 상부면에 구비되고, 상기 기판의 가장자리를 지지하는 걸림턱이 형성된 다수개의 가이드; 및
    상기 가이드 중 서로 마주보는 가이드에 상기 지지된 기판보다 높게 위치하도록 각각 설치되고, 상기 기판의 안착 상태를 감지하는 센싱 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조를 위한 베이크 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 센싱 수단은 상기 마주보는 가이드 중 하나에 설치되고, 빛을 방사하는 발광부와 나머지 가이드에 설치되고, 상기 발광부에서 방사된 빛을 감지하는 수광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치 제조를 위한 베이크 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100809966B1 (ko) * 2006-06-09 2008-03-06 삼성전자주식회사 반도체 디바이스 제조장치 및 이에 대한 수평 감지 방법

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