KR20030059633A - Heater block for wafer heating - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A heat plate for heating a wafer is provided to be capable of securing the uniformity of heat distributed at the wafer by forming an additional heat coil at the center and peripheral portion of the heat plate, respectively. CONSTITUTION: A heat plate(40') for heating a wafer is provided with a plurality of closed loop type heat coils(61,62,63) having different diameters. At this time, the second closed loop type heat coil(62) has a diameter larger than that of the first closed loop type heat coil(61). At the time, the third closed loop type heat coil(63) has a diameter larger than that of the second closed loop type heat coil(62). Preferably, a plurality of connecting screws capable of controlling the distance between the center portion of the heat plate and each heat coil, are installed corresponding to each heat coil.

Description

웨이퍼 가열용 열판{Heater block for wafer heating}Heater block for wafer heating

본 발명은 반도체 장치의 제조에 사용되는 웨이퍼 가열용 열판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 포토레지스트 플로우 공정에 사용되는 웨이퍼 가열용 열판에 관한 것이다.The present invention relates to a wafer heating hot plate used in the manufacture of a semiconductor device, and more particularly to a wafer heating hot plate used in a photoresist flow process.

반도체 칩은 장방형 혹은 정방형으로 이루어지고 웨이퍼는 개략 원형으로 형성된다. 따라서, 웨이퍼의 주변부에는 완전한 반도체 칩을 형성할 수 없고 이 부분은 웨이퍼 면적 가운데 버려지는 부분이 된다. 하나의 웨이퍼에서 버려지는 부분의 비율을 낮추기 위해서는 웨이퍼 구경에 비해 칩의 크기를 줄이는 것이 필요하다. 또한, 웨이퍼를 처리하는 공정을 생각할 때, 하나의 웨이퍼를 처리하여 얻어지는 반도체 칩의 수는 당연히 하나의 웨이퍼 내에 형성되는 칩의 갯 수를 늘림으로서 증가되고, 개별 칩당 공정 비용은 웨이퍼 구경이 커질수록 줄어들게 된다. 따라서, 반도체 장치를 이루는 반도체 칩을 생산하기 위해 사용되는 웨이퍼의 크기는 계속 증가하고 있다.The semiconductor chip is formed in a rectangle or a square, and the wafer is formed in a roughly circular shape. Therefore, a complete semiconductor chip cannot be formed at the periphery of the wafer, and this part becomes a part discarded in the wafer area. In order to reduce the ratio of the discarded portion of a wafer, it is necessary to reduce the size of the chip compared to the wafer diameter. Also, when considering the process of processing wafers, the number of semiconductor chips obtained by processing one wafer is naturally increased by increasing the number of chips formed in one wafer, and the process cost per individual chip increases as the wafer diameter increases. Will be reduced. Thus, the size of wafers used to produce semiconductor chips that make up semiconductor devices continues to increase.

그러나, 웨이퍼의 크기를 늘리면 웨이퍼를 다루기 어려워지고, 공정 성격에 따라 동일 웨이퍼 내에서도 부분에 따라 실질 공정 조건이 조금씩 달라진다. 특히, 소자 고집적화를 위해 각 공정의 마아진이 줄어든 상황에서 이런 공정 조건의 변이가 발생할 경우, 웨이퍼 모든 위치에서 형성되는 칩에 구현된 반도체 장치가 고른 특성과 신뢰성을 가지도록 하는 것은 더욱 어려워진다. 그리고, 반도체 웨이퍼 대구경화에 따라 모든 위치에서 동일한 정도로 반도체 공정을 진행할 수 있는 반도체 장비의 제작도 점증적으로 어려워지고 있다.However, increasing the size of the wafer makes it difficult to handle the wafer, and depending on the nature of the process, the actual process conditions vary slightly depending on the part within the same wafer. In particular, when such process conditions change when the margin of each process is reduced for high device integration, it is more difficult to make the semiconductor device implemented in the chip formed at every position of the wafer have even characteristics and reliability. In addition, as semiconductor wafers have large diameters, fabrication of semiconductor equipment capable of carrying out the semiconductor process to the same extent at all locations is also increasingly difficult.

한편, 반도체 장치 제조를 위한 필수 공정으로 노광 공정이 있다. 노광 공정에서는 광화학 반응을 이용하여 포토레지스트 패턴이 형성된다. 소자 고집적화의경향에 따라 반도체 장치 내에서 각각의 구조를 이루는 패턴, 막 들의 크기도 줄어들고 있다. 최근에 요구되는 반도체 장치 각 구조의 크기, 선폭은 통상의 노광 공정을 통해 얻어지기 어려운 범위까지 줄어들도록 요구되고 있다. 현재의 노광 장비, 렌즈의 한계를 넘는 좁은 선폭 형성을 위한 방법의 하나로 포토레지스트 플로우(photoresist flow) 공정이 사용되고 있다.Meanwhile, an exposure process is an essential process for manufacturing a semiconductor device. In the exposure step, a photoresist pattern is formed using a photochemical reaction. As the device density increases, the size of patterns and films forming each structure in a semiconductor device is also decreasing. In recent years, the size and line width of each semiconductor device structure are required to be reduced to a range that is difficult to obtain through a normal exposure process. A photoresist flow process is used as one of methods for forming a narrow line width beyond the limits of current exposure equipment and lenses.

포토레지스트 플로우 공정에서는 먼저 통상의 노광 공정을 통해 기판(10)에 도1a와 같은 포토레지스트 패턴(20)을 형성한 뒤 웨이퍼 가열을 통해 포토레지스트 패턴(20)을 연화시키고 유동화시킨다. 따라서, 이미 형성된 포토레지스트 패턴(20)이 주변으로 확장되어 포토레지스트 패턴 사이에 열려진 부분의 폭(30)이 참조 번호 31과 같이 줄어든 도1b와 같은 플로우 패턴(21)을 형성한다. 포토레지스트 플로우 공정에는 웨이퍼는 평면에서 볼 때 도2와 같은 달팽이형 히터(60)를 내장한 웨이퍼 가열용 열판(40)이 사용된다. 50은 달팽이형 히터(60)의 전기 단자를 나타낸다.In the photoresist flow process, first, the photoresist pattern 20 as shown in FIG. 1A is formed on the substrate 10 through a conventional exposure process, and then the photoresist pattern 20 is softened and fluidized through wafer heating. Accordingly, the already formed photoresist pattern 20 is extended to form a flow pattern 21 as shown in FIG. 1B in which the width 30 of the portion opened between the photoresist patterns is reduced as shown by reference numeral 31. In the photoresist flow process, a wafer heating hot plate 40 having a snail heater 60 as shown in FIG. 2 is used in a plan view. 50 represents an electrical terminal of the snail heater 60.

그런데, 가령, 12 인치 웨이퍼와 같은 대구경 웨이퍼를 사용하여 반도체 장치를 형성할 경우, 초기에는 8인치 웨이퍼에 비해 크게 다르지 않은 웨이퍼의 평면 상태를 유지할 수 있으나, 공정 진행에 따라 웨이퍼에 적층되는 막이 증가됨에 따라 웨이퍼 평면의 휨 상태(warp)가 급속이 현저해진다. 도3은 대구경 웨이퍼에서의 현저한 휨 상태를 나타내는 그래프로, 중앙이 주변에 비해 현저하게 솟아있는 휨 상태를 나타내고 있다.By the way, when forming a semiconductor device using a large-diameter wafer, such as a 12-inch wafer, it can initially maintain the planar state of the wafer, which is not significantly different than the 8-inch wafer, but as the process proceeds, the film deposited on the wafer increases As a result, the warp of the wafer plane becomes rapid. Fig. 3 is a graph showing the remarkable warping state in the large-diameter wafer, showing the warping state in which the center is remarkably raised compared to the periphery.

이런 휨 상태에서 포토레지스트 플로우 공정이 이루어질 경우, 웨이퍼 주변부는 열판에 닿아 쉽게 열이 웨이퍼로 전달될 수 있으나 웨이퍼 중앙부는 열판에 닿지 않아 열이 상대적으로 적게 전달된다. 그러나, 기존의 포토레지스트 플로우 공정에 사용되는 웨이퍼 가열용 열판의 도2와 같은 구성은 웨이퍼가 고르게 열판에 닿는 것을 전제하므로 웨이퍼 중앙과 주변부의 포토레지스트 플로우 상태가 달라진다. 따라서, 포토레지스트 패턴 사이의 열린 선폭의 크기가 달라져 웨이퍼내 공정의 균일성 확보가 어렵고, 선폭 변이 상태가 중심과 주변에 걸쳐 심하게 차이가 발생하여 공정 마아진을 넘어서므로 불량이 발생할 수 있다.When the photoresist flow process is performed in such a bending state, heat can be easily transferred to the wafer because the wafer periphery is in contact with the hot plate, but the center of the wafer is not in contact with the hot plate, so heat is transferred relatively little. However, the configuration of FIG. 2 of the wafer heating hot plate used in the conventional photoresist flow process presupposes that the wafer evenly touches the hot plate, and thus the photoresist flow state of the center and the periphery of the wafer is changed. Therefore, the size of the open line width between the photoresist patterns is different, making it difficult to secure uniformity in the wafer process, and the line width transition state is severely different between the center and the periphery, and thus a defect may occur because the process margin is exceeded.

본 발명은 상술한 종래의 포토레지스트 플로우 공정의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 일반적으로 이루어지는 웨이퍼 휨 상태에서 포토레지스트 플로우 공정이 이루어지는 경우에 패턴 선폭의 크기를 웨이퍼 전반을 통해 균일하게 유지시킬 수 있는 웨이퍼 가열용 열판을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems of the conventional photoresist flow process described above, a wafer that can maintain the size of the pattern line uniformly throughout the wafer in the case where the photoresist flow process is performed in the state of warping of the wafer generally made It is an object to provide a heating plate for heating.

도1a 및 도1b는 기판에 포토레지스트 패턴 플로우를 실시하기 전 후의 포토레지스트 패턴 형태를 나타내는 기판 측단면도,1A and 1B are side cross-sectional views of a substrate showing the form of a photoresist pattern before and after performing a photoresist pattern flow on the substrate;

도2는 종래의 웨이퍼 가열용 열판에 사용된 달팽이형 히터를 개략적으로 나타내는 평면도,2 is a plan view schematically showing a snail heater used in a conventional wafer heating hot plate;

도3은 대구경 웨이퍼에서의 웨이퍼 지름을 따라 가면서 평면으로 부터 이격된 거리, 즉, 휨 상태를 나타내는 그래프,FIG. 3 is a graph showing a distance spaced from a plane, that is, a warpage state, along a wafer diameter in a large diameter wafer; FIG.

도4는 본 발명의 개략적 구성을 나타낸 평면도,4 is a plan view showing a schematic configuration of the present invention;

도5는 본 발명의 일 실시예에서 각 원형 히터 코일의 열판 중심으로부터의 거리를 변경시킬 수 있는 구성을 개념적으로 표현한 설명도,5 is an explanatory diagram conceptually representing a configuration capable of changing the distance from the center of the hot plate of each circular heater coil in an embodiment of the present invention;

도6은 본 발명의 다른 실시예에서 각 히터 코일의 각 부분과 연결된 스크류를 형성하여 각 부분의 중앙으로부터의 거리를 조절할 수 있는 구성을 나타낸 평면도이다.Figure 6 is a plan view showing a configuration that can adjust the distance from the center of each part by forming a screw connected to each part of each heater coil in another embodiment of the present invention.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 포토레지스트 플로우 공정의 웨이퍼 가열용 열판은, 열판에 내장된 히터 코일이 중심부와 주변부에 별도로 복수개로 형성되는 것을 특징으로 한다. 이때, 각 히터 코일은 원형 혹은 기타 폐쇄 루프형태로 이루어져 상대적으로 중심부측 코일은 주변부측 코일에 포락된 형태로 이루어진다.The wafer heating hot plate of the photoresist flow process of the present invention for achieving the above object is characterized in that a plurality of heater coils embedded in the hot plate are formed separately in the central portion and the peripheral portion. At this time, each heater coil is made of a circular or other closed loop form, the relatively central coil is formed in the envelope of the peripheral coil.

가령, 본 발명에서 히터 코일은 중심부에 하나, 주변부에 하나로 형성될 수 있고, 혹은, 중심부, 중간부, 주변부에 하나씩 형성될 수 있다.For example, in the present invention, the heater coil may be formed at one center, one at the periphery, or one at the center, the middle, and the periphery.

또한, 본 발명에서 바람직하게는 각각의 히터는 각 히터에 대응하여 형성된 연결 스크류 등을 통해 열판 중심에서 일정 거리 범위 내에서 이동될 수 있다.In addition, in the present invention, each heater may be preferably moved within a predetermined distance range from the center of the hot plate through a connection screw and the like formed corresponding to each heater.

본 발명에서, 각 히터 코일은 통상 열판과 같은 원형을 가지거나, 혹은 각 히터의 각부에 연결된 복수개의 연결 스크류 조절을 통해 특정 부분이 다른 부분에 비해 열판 중앙에서 더 멀리 이격될 수 있다.In the present invention, each heater coil may have a circular shape such as a hot plate, or a specific portion may be spaced farther from the center of the hot plate than the other portion by adjusting a plurality of connecting screws connected to each portion of each heater.

이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도4는 본 발명의 실시예에 따라 원형 웨이퍼 가열용 열판(40')의 중앙부, 중간부 및 주변부에 각각 하나씩 별도의 원형 히터 코일(61,62,63)을 형성한 상태를 개념적으로 나타낸다. 도4와 같은 상태에서 열판을 통해 웨이퍼 각 부에 열을 고르게 전달하여 동일 온도가 유지되도록 하는 방법은 대략 2 가지 독립적 방법이 있다. 하나는, 각 히터 코일의 용량을 조절하는 것이다. 가령, 웨이퍼 중앙부에 대한 열전달이 상대적으로 적은 경우, 중앙부의 히터 코일에 열량이 많도록 다른 위치의 히터 코일과 비교할 때 동일 전압하에서 저항을 낮출 수 있다. 두 번째는, 히터 코일 사이의 설치 간격을 조절하는 것이다. 가령, 웨이퍼 중앙부에 대한 열전달이 상대적으로 적은 경우, 주변부 및 중간부의 원형 히터 코일의 위치를 반경을 좁혀 중앙부쪽으로 이동시킨 위치에 설치한다.FIG. 4 conceptually illustrates a state in which separate circular heater coils 61, 62, and 63 are formed, one at each of a central portion, a middle portion, and a peripheral portion of the circular wafer heating hot plate 40 ′ according to an embodiment of the present invention. In the state as shown in FIG. 4, there are approximately two independent methods for maintaining the same temperature by transferring heat evenly to each part of the wafer through the hot plate. One is to adjust the capacity of each heater coil. For example, when the heat transfer to the center portion of the wafer is relatively small, the resistance can be lowered under the same voltage as compared with the heater coils at other positions so that the heat amount of the heater coil in the center portion is large. The second is to adjust the installation interval between the heater coils. For example, in the case where the heat transfer to the center portion of the wafer is relatively small, the positions of the circular heater coils in the peripheral portion and the intermediate portion are provided at positions where the radius is reduced and moved toward the center portion.

도5는 위의 두 번째 방법으로서, 각 원형 히터 코일(41,43,45)의 열판(40) 중심으로부터의 거리를 변경시키는 방법을 사용하는 하나의 구성을 개념적으로 표현한 것이다. 즉, 각 히터 코일(41,43,45)마다 일정 위치에 열판(40) 측부에서 조절할 수 있는 스크류(71,73,75)를 설치하고, 스크류(71,73,75)를 회전시켜 일정 범위 내에서 히터 코일(41,43,45)들을 열판(40) 중심으로 혹은 열판(40) 주변부로 이동시킬 수 있다. 이때 각 히터 코일의 간격 좌우의 두 점들(51,53,55)은 전기 단자를 표시한다.FIG. 5 conceptually represents one configuration using the method of changing the distance from the center of the hot plate 40 of each circular heater coil 41, 43, 45 as the second method above. That is, each of the heater coils (41, 43, 45) to install a screw (71, 73, 75) that can be adjusted in the hot plate 40 side at a predetermined position, by rotating the screws (71, 73, 75) a predetermined range The heater coils 41, 43, and 45 may be moved around the hot plate 40 or around the hot plate 40. At this time, the two points 51, 53, 55 on the left and right of the interval of each heater coil indicate an electrical terminal.

도6은 도5의 형태를 좀 더 구체적으로 변형시킨 본 발명의 실시예이다. 도5의 예에서는 히터 코일에 하나의 스크류를 형성하여 히터 코일의 전체적인 반경을 조절하는 방법을 사용하는 것을 개념적으로 상정하지만, 도5의 실시예에서는 코일의 각부에 일정 간격으로 다수의 스크류(71,73,75,81,83,85,91,93,95)를 형성하여 개별 히터 코일 내에서 각 부분마다 열판(40) 중앙으로부터 이격된 거리를 조절할 수 있는 형태를 제시한다. 도6에서 스크류 끝부분과 히터 코일 각부는 서로 접합되어 있고, 히터 코일은 스프링형으로 이루어져 어느 정도의 스크류 이동에 의해 충분히 신축, 변형될 수 있다. 종래의 도3과 같은 형태의 웨이퍼 휨 상태는 전형적인 예이나 웨이퍼 개개의 구체적인 휨 형태는 전단계의 이력이나 장비 특성에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이런 휨 상태에 따라 각 히터 코일에 연결된 스크류를 통해 웨이퍼 전반이 동일 수준의 온도를 유지하도록 히터 코일 각부의 위치를 조절할 수 있다.FIG. 6 is an embodiment of the present invention in which the form of FIG. 5 is modified in more detail. In the example of FIG. 5, a conceptual method assumes that a single screw is formed in the heater coil to adjust the overall radius of the heater coil. However, in the embodiment of FIG. , 73, 75, 81, 83, 85, 91, 93, 95 to provide a form that can control the distance from the center of the hot plate 40 for each part in the individual heater coil. In FIG. 6, the screw tip and each of the heater coils are joined to each other, and the heater coil has a spring shape, and thus can be sufficiently stretched and deformed by some screw movement. Conventional wafer warping conditions as shown in Figure 3 is a typical example, but the specific warping shape of each individual wafer may vary depending on the history and equipment characteristics of the previous step. Therefore, according to this bending state, the position of each of the heater coils can be adjusted to maintain the same temperature throughout the wafer through a screw connected to each heater coil.

본 발명에 따르면, 열판의 중앙부 및 주변부에 별도의 히터 코일을 형성하여 열판에서 웨이퍼로의 열 유량이 웨이퍼 전반을 통해 균형적으로 유지될 수 있도록 한다. 따라서, 포토레지스트 플로우 공정에서 웨이퍼 전면에 걸친 포토레지스트 패턴의 플로우 정도를 일정 수준으로 유지할 수 있고, 선폭의 균일하게 조절할 수 있다.According to the present invention, separate heater coils are formed at the center and periphery of the hot plate so that the heat flow rate from the hot plate to the wafer can be kept balanced throughout the wafer. Therefore, in the photoresist flow process, the degree of flow of the photoresist pattern over the entire surface of the wafer can be maintained at a constant level, and the line width can be uniformly adjusted.

Claims (3)

중심부에서 주변부로 가면서 폐쇄 루프형으로 된 복수개의 개별 히터 코일이 구비되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 플로우 공정의 웨이퍼 가열용 열판.A heating plate for wafer heating in a photoresist flow process, characterized in that a plurality of individual heater coils are provided in a closed loop while going from the center to the periphery. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수개의 개별 히터 코일 각각에 중앙으로부터의 거리를 조절할 수 있는 연결 스크류가 대응되어 설치되는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 플로우 공정의 웨이퍼 가열용 열판.And a connecting screw capable of adjusting a distance from a center to each of the plurality of individual heater coils. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 연결 스크류는 상기 개별 히터 코일의 복수 개소에 설치되어 상기 개별 히터 코일 각부의 중앙으로부터의 이격 거리를 조절할 수 있도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 포토레지스트 플로우 공정의 웨이퍼 가열용 열판.The connecting screw is installed in a plurality of places of the individual heater coil to adjust the separation distance from the center of each of the individual heater coil, the heating plate for the wafer of the photoresist flow process, characterized in that.
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