KR20040107987A - Apparatus and method for manufacturing semiconductor devices - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자를 제조하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 스피너 설비의 베이킹 장치 및 베이킹 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a baking apparatus and a baking method of a spinner installation.
일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위해서는 이온주입 공정, 증착 공정, 확산공정, 사진공정, 식각공정 등과 같은 다수의 공정들이 요구된다. 이러한 공정들 중에서, 사진공정은 웨이퍼 상에 원하는 패턴을 형성하기 위한 것으로 반도체 소자 제조에 필수적으로 요구되는 공정으로 HMDS(hexamethyl disilazane)공정, 도포공정, 소프트 베이킹 공정, 노광공정, 하드 베이킹 공정, 그리고 현상공정 등 다양한 공정으로 이루어진다.In general, in order to manufacture a semiconductor device, a plurality of processes such as an ion implantation process, a deposition process, a diffusion process, a photo process, and an etching process are required. Among these processes, the photo process is to form a desired pattern on the wafer, which is an essential step for manufacturing a semiconductor device, and is a hexamethyl disilazane (HMDS) process, a coating process, a soft baking process, an exposure process, a hard baking process, and It consists of various processes such as developing process.
이들 공정 중 HMDS 공정은 포토 레지스트의 도포 효율을 높이기 위해 웨이퍼 상에 별도의 코팅제를 도포하는 공정이며, 베이킹 공정은 일정 공정이 완료된 웨이퍼를 냉각 또는 가열하는 공정이다.Among these processes, the HMDS process is a process of applying a separate coating agent on a wafer in order to increase the application efficiency of the photoresist, and the baking process is a process of cooling or heating a wafer on which a certain process is completed.
베이킹 공정이 수행되는 일반적인 장치는 내부에 웨이퍼를 지지하며 웨이퍼를 공정온도로 유지하는 가열 플레이트를 가진다. 그러나 덮개가 열린 후 챔버 내부로 웨이퍼가 이송될 때, 가열 플레이트는 공정온도를 유지하고 있으나 웨이퍼의 표면은 외부에의 노출로 인해 공정온도보다 낮은 온도를 가진다. 따라서 웨이퍼가 가열 플레이트에 놓여지고 챔버덮개가 닫힌 후에도, 웨이퍼의 상면과 후면 전체가 공정온도에 도달되기까지는 많은 시간이 소요되며, 이로 인해 처리량(throughput)이 감소된다.The general apparatus in which the baking process is performed has a heating plate that supports the wafer therein and maintains the wafer at the process temperature. However, when the wafer is transferred into the chamber after the lid is opened, the heating plate maintains the process temperature, but the surface of the wafer has a temperature lower than the process temperature due to exposure to the outside. Therefore, even after the wafer is placed on the heating plate and the chamber cover is closed, it takes a long time for the entire upper and rear surfaces of the wafer to reach the process temperature, thereby reducing the throughput.
또한, HMDS 처리 공정이 수행되는 일반적인 장치의 경우에도 웨이퍼가 장치 내의 가열 플레이트에 안착된 후 챔버 덮개가 닫힌 후에 웨이퍼의 상면 및 후면 전체가 공정온도에 도달되기까지 많은 시간이 소요되며, 상온의 HMDS 가스가 분사되기 때문에 챔버 내의 온도가 낮아져, 웨이퍼가 다시 공정온도에 도달하기까지 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.In addition, even in a general apparatus in which the HMDS treatment process is performed, it takes a long time for the entire upper and rear surfaces of the wafer to reach the process temperature after the chamber cover is closed after the wafer is seated on the heating plate in the apparatus. Since the gas is injected, the temperature in the chamber is lowered, and a long time is required for the wafer to reach the process temperature again.
본 발명은 HMDS 처리 공정 및 베이킹 공정이 수행될 때, 웨이퍼가 공정온도에 도달되는 시간을 단축할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus capable of shortening the time for which a wafer reaches a process temperature when an HMDS treatment process and a baking process are performed.
또한, 본 발명은 HMDS 가스가 분사될 때 공정온도가 변화되는 것을 방지할 수 있는 HMDS 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide an HMDS processing apparatus and method which can prevent the process temperature from being changed when HMDS gas is injected.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 베이크 장치의 개략 단면도;1 is a schematic cross-sectional view of a baking apparatus according to a preferred embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 베이킹 방법을 순차적으로 보여주는 플로우차트;2 is a flowchart sequentially showing a baking method according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 HMDS 처리 장치의 개략단면도;3 is a schematic cross-sectional view of an HMDS processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention;
도 4는 도 3의 변형된 예를 보여주는 HMDS 처리 장치의 개략단면도; 그리고4 is a schematic cross-sectional view of an HMDS processing apparatus showing a modified example of FIG. And
도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 HMDS 처리 방법을 순차적으로 보여주는 플로우차트이다.5 is a flowchart sequentially showing a HMDS processing method according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
120, 220 : 공정챔버 122, 222 : 덮개120, 220: process chamber 122, 222: cover
124, 224 : 플레이트 140, 240 : 리프트 핀 어셈블리124, 224 plate 140, 240 lift pin assembly
142, 242 : 리프트 핀 160, 260 : 가스공급관142, 242: lift pins 160, 260: gas supply pipe
262a : 제 1공급관 262b : 제 2공급관262a: first supply pipe 262b: second supply pipe
170, 270 : 온도조절부 270a : 제 1조절부170, 270: temperature control unit 270a: first control unit
270b : 제 2조절부 182, 282 : 배기관270b: second control unit 182, 282: exhaust pipe
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 반도체 소자 제조 장치는 반도체 기판이 놓여지는 가열 플레이트와 상기 가열 플레이트의 상부면을 개폐하는 덮개를 가지는 공정챔버를 가진다. 공정챔버에는 진공펌프와 연결된 배기관이 연결된다. 상기 반도체 기판을 상기 가열 플레이트 상에 안착시키고 상기 가열 플레이트에 형성된 홀을 통해 상하로 이동되는 리프트 핀 어셈블리가 제공된다. 상기 덮개에는 상기 덮개 아래로 가스를 공급하는 가스공급관이 연결되고, 상기 가스공급관을 통해 흐르는 상기 가스를 일정온도로 유지하는 온도조절부가 제공된다.In order to achieve the above object, the semiconductor device manufacturing apparatus of the present invention has a process chamber having a heating plate on which the semiconductor substrate is placed and a lid for opening and closing the upper surface of the heating plate. The process chamber is connected to an exhaust pipe connected to a vacuum pump. A lift pin assembly is provided that seats the semiconductor substrate on the heating plate and moves up and down through holes formed in the heating plate. The cover is connected to a gas supply pipe for supplying gas under the cover, and is provided with a temperature control unit for maintaining the gas flowing through the gas supply pipe at a constant temperature.
본 발명의 일예에 의하면 상기 반도체 소자 제조 장치는 베이킹 공정이 수행되는 장치이며, 상기 가스는 상기 덮개가 하강하여 상기 공정챔버가 닫히는 동안에공정온도로 가열되어 상기 반도체 기판 상으로 공급된다.According to an embodiment of the present invention, the semiconductor device manufacturing apparatus is a device in which a baking process is performed, and the gas is heated to a process temperature and supplied onto the semiconductor substrate while the cover is lowered to close the process chamber.
본 발명의 또 다른 예에 의하면 상기 반도체 소자 제조 장치는 HMDS 처리 공정이 수행되는 장치이고, 상기 가스공급관은 HMDS 가스를 공급하는 제 1공급관과 비활성 가스를 공급하는 제 2공급관을 가진다. 상기 비활성 가스는 상기 덮개가 하강하여 상기 공정챔버가 닫히는 동안에 공정온도로 가열되어 상기 반도체 기판 상으로 공급된다.According to another example of the present invention, the semiconductor device manufacturing apparatus is a device in which an HMDS treatment process is performed, and the gas supply pipe has a first supply pipe for supplying HMDS gas and a second supply pipe for supplying an inert gas. The inert gas is heated to a process temperature and supplied onto the semiconductor substrate while the lid is lowered to close the process chamber.
또한, 본 발명에 따른 베이킹 방법은 공정온도로 가열된 가열 플레이트가 제공되는 단계, 덮개가 상승되어 공정챔버가 열리고, 반도체 기판이 상기 가열 플레이트 상으로 이송되는 단계, 상기 공정챔버에 연결된 배기관이 열리는 단계, 상기 덮개에 연결된 가스공급관을 통해 가열된 질소가스가 아래로 분사되면서 상기 덮개가 하강되는 단계, 그리고 상기 공정챔버가 외부와 차단되면 상기 배기관이 닫히는 단계를 포함한다.In addition, the baking method according to the present invention comprises the steps of providing a heating plate heated to the process temperature, the cover is raised to open the process chamber, the semiconductor substrate is transferred onto the heating plate, the exhaust pipe connected to the process chamber is opened Step, the cover is lowered while the nitrogen gas heated through the gas supply pipe connected to the cover is injected downward, and the exhaust pipe is closed when the process chamber is blocked from the outside.
또한, 본 발명에 따른 HMDS 처리 공정을 수행하는 방법은 공정온도로 가열된 가열 플레이트가 제공되는 단계, 덮개가 상승되어 공정챔버가 열리고, 반도체 기판이 상기 가열 플레이트 상으로 이송되는 단계, 상기 가열 플레이트 내에 형성된 배기관이 열리는 단계, 상기 덮개가 하강되면서 상기 덮개에 연결된 제 2공급관을 통해 상기 공정온도로 가열된 질소가스가 아래로 분사되는 단계, 상기 덮개가 하강되어 상기 공정챔버가 외부와 차단되면, 상기 배기관이 닫히는 단계, 그리고 상기 덮개에 연결된 제 1공급관을 통해 상기 공정온도로 가열된 HMDS가스가 상기 반도체 상으로 제공되는 단계를 포함한다.In addition, the method of performing the HMDS treatment process according to the present invention comprises the steps of providing a heating plate heated to a process temperature, the cover is raised to open the process chamber, the semiconductor substrate is transferred onto the heating plate, the heating plate When the exhaust pipe formed therein is opened, the cover is lowered and the nitrogen gas heated to the process temperature is injected downward through the second supply pipe connected to the cover, when the cover is lowered and the process chamber is cut off from the outside, Closing the exhaust pipe and providing HMDS gas heated to the process temperature through the first supply pipe connected to the cover onto the semiconductor.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 5를 참조하면서 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 5.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a clearer description.
도 1은 본 발명의 바람직한 일예에 따른 반도체 소자 제조 장치의 개략 단면도로, 베이크 장치를 도시하였다. 도 1을 참조하면, 베이크 장치(10)는 공정챔버(process chamber)(120), 리프트 핀 어셈블리(lift pin assembly)(140), 가스공급관(gas supply pipe)(162), 그리고 온도조절부(temperature controller)(170)를 가진다.1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device manufacturing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the baking apparatus 10 includes a process chamber 120, a lift pin assembly 140, a gas supply pipe 162, and a temperature control unit ( temperature controller).
공정챔버(120)는 웨이퍼(W)를 수용하고 베이킹 공정이 수행되는 공간을 제공하는 부분으로, 가열 플레이트(heating plate)(124)와 덮개(lid)(122)를 가진다. 가열 플레이트(124)는 원형의 판 형상으로 형성되며, 그 내부에는 가열 플레이트(124) 상에 놓여지는 웨이퍼를 공정온도로 가열하는 열선과 같은 히터(도시되지 않음)가 배치될 수 있다. 가열 플레이트(124)의 가장자리 부분에는 리프트 핀(142)이 이동되는 통로인 삽입홀(125)이 형성된다.The process chamber 120 is a portion that accommodates the wafer W and provides a space in which the baking process is performed, and has a heating plate 124 and a lid 122. The heating plate 124 is formed in a circular plate shape, and a heater (not shown) such as a heating wire for heating a wafer placed on the heating plate 124 to a process temperature may be disposed therein. An insertion hole 125, which is a passage through which the lift pin 142 is moved, is formed at an edge portion of the heating plate 124.
리프트 핀 어셈블리(140)는 아암(도시되지 않음)에 의해 가열 플레이트(124) 상부로 이송된 웨이퍼를 가열 플레이트(124) 상으로 안착시키기 위한 것으로, 리프트 핀들(142), 받침대(144), 구동축(146), 그리고 구동실린더(148)를 가진다. 리프트 핀들(142)은 3 내지 4개가 제공될 수 있으며, 가열 플레이트(124)의 하부에 배치된 받침대(144)에 결합된다. 받침대(144)는 구동축(146)에 의해 지지되며, 구동축(146)은 구동실린더(148)에 의해 수직으로 승강 또는 하강된다. 구동축(146)이 승강되어, 리프트 핀들(142)이 가열 플레이트(124)의 상부로 돌출되며, 아암에 의해 이송된 웨이퍼는 그 후면이 리프트 핀들(142)에 의해 지지된다. 이후에 리프트 핀들(142)이 하강되면서 웨이퍼는 가열 플레이트(124) 상으로 안착될 수 있다.The lift pin assembly 140 is for seating the wafer transferred to the upper portion of the heating plate 124 by the arm (not shown) onto the heating plate 124. The lift pins 142, the pedestal 144, the drive shaft 146, and a drive cylinder 148. The lift pins 142 may be provided with three to four, and are coupled to the pedestal 144 disposed under the heating plate 124. The pedestal 144 is supported by the drive shaft 146, and the drive shaft 146 is lifted or lowered vertically by the drive cylinder 148. The drive shaft 146 is lifted so that the lift pins 142 protrude to the top of the heating plate 124, and the wafer carried by the arm is supported by the lift pins 142 on the rear side thereof. Thereafter, the lift pins 142 may be lowered and the wafer may be seated onto the heating plate 124.
비록 도면에는 도시되지 않았으나 가열 플레이트(124) 상에는 세라믹 볼들이나 웨이퍼 가이드들이 설치될 수 있다. 세라믹 볼들은 고온의 가열 플레이트(124)에 웨이퍼가 직접 접촉되는 것을 방지하기 위한 것으로 가열 플레이트(124)의 상부면 전체에 고르게 배치될 수 있다. 웨이퍼 가이드는 웨이퍼가 가열 플레이트(124) 상에 놓여질 때 가열 플레이트(124)의 정중앙에 놓이도록 안내하기 위한 것으로, 가열 플레이트(124)의 가장자리에 균일한 간격으로 복수개가 배치될 수 있다.Although not shown in the drawings, ceramic balls or wafer guides may be installed on the heating plate 124. The ceramic balls may be disposed evenly on the entire upper surface of the heating plate 124 to prevent the wafer from directly contacting the hot plate 124. The wafer guide is for guiding the wafer to be at the center of the heating plate 124 when the wafer is placed on the heating plate 124, and a plurality of wafer guides may be disposed at the edges of the heating plate 124 at uniform intervals.
덮개(122)는 가열 플레이트(124) 상에 웨이퍼가 놓여진 공간을 외부와 차단하기 위한 부분이다. 덮개(122)는 승강장치(210)에 의해 수직으로 승강 또는 하강된다. 승강장치(210)는 덮개(122)의 상부면에 고정된 고정체(112)와 고정체(112)가 결합된 지지아암(114), 그리고 지지아암(114)을 지지하는 지지체(116) 및 지지체(116)를 상하로 승강시키는 실린더(118)를 가질 수 있다. 상술한 승강장치의 구조는 일예에 불과하며 이와 다른 다양한 구조에 의해 덮개가 상하로 이동될 수 있다. 덮개(122)는 그 상부면, 측벽, 그리고 개방된 하부를 가지며, 내부에 소정의공간이 형성된 원통형의 형상을 가진다. 덮개(122)가 승강되어 가열 플레이트(124)로부터 이격된 상태에서 이송아암은 웨이퍼를 가열 플레이트(124) 상부로 이송하며, 이송아암이 원래 위치로 복귀되면 덮개(122)는 하강되어 덮개(122)의 측벽 바닥면이 가열 플레이트(124)의 가장자리에 접촉됨으로서 웨이퍼가 놓인 공간은 외부와 차단된다.The cover 122 is a portion for blocking the space in which the wafer is placed on the heating plate 124 from the outside. The cover 122 is lifted or lowered vertically by the elevator 210. The elevating device 210 includes a support body 114 for supporting the support arm 114, a support arm 114 to which the fixed body 112 is fixed to the upper surface of the cover 122, and the fixed body 112, and It may have a cylinder 118 for lifting the support 116 up and down. The structure of the elevating device described above is merely an example, and the cover may be moved up and down by various other structures. The cover 122 has an upper surface, a side wall, and an open lower portion, and has a cylindrical shape in which a predetermined space is formed. With the lid 122 raised and spaced apart from the heating plate 124, the transfer arm transfers the wafer to the top of the heating plate 124. When the transfer arm returns to its original position, the lid 122 is lowered to cover the lid 122. As the bottom surface of the side wall of the bottom surface contacts the edge of the heating plate 124, the space in which the wafer is placed is blocked from the outside.
덮개(122)의 상부면 중앙에는 비활성가스가 공급되는 가스공급관(160)이 연결되고, 가스공급관(160)에는 그 통로를 개폐하는 밸브(162)가 설치된다. 또한 가스공급관(160)의 일단은 비활성가스가 저장된 가스저장부(192)와 연결된다. 가스공급관(160)에는 그 내부를 흐르는 가스의 온도를 조절하는 온도조절부(170)가 배치된다. 비활성가스로는 질소가스(N2)가 사용될 수 있으며, 온도 조절은 고온의 유체가 가스공급관(160)의 둘레를 흐르도록 함으로써 이루어질 수 있다. 질소가스는 온도조절부(170)에 의해 공정온도로 가열되며, 덮개(122)가 하강되는 동안에 웨이퍼를 향해 분사되며, 덮개(122)가 닫힌 후에는 공급이 차단된다. 일반적으로 덮개(122)가 열리기 전에 가열 플레이트(124) 및 공정챔버(120) 내부는 일정온도를 유지하여 공정분위기가 조성된 상태이나, 외부에서 유입된 웨이퍼는 상온에 노출된 상태에서 이송되므로 공정온도보다 낮다. 따라서 덮개(122)가 닫힌 후 웨이퍼가 공정온도로 유지되기까지는 많은 시간이 소요된다. 그러나 본 발명은 덮개(122)가 하강되는 동안에 공정온도로 가열된 질소가스가 웨이퍼를 향해 분사되기 때문에 덮개(122)가 닫힐 때 웨이퍼의 표면은 요구되는 공정온도를 유지하고 공정챔버 내부 또한 적합한 온도를 가진 공정분위기가 조성된다. 공정챔버(120)에는 배기관(182)이 연결되며, 배기관(182)은 진공펌프(184)의 동작에 의해 덮개(122)로부터 분사된 질소가스를 강제 흡입한다. 배기관(182)는 질소가스가 분사되기 전에 열리고 질소가스의 공급이 차단되면 닫힌다. 본 실시예에서는 웨이퍼를 일정온도로 가열하는 경우를 예로 들었으나, 웨이퍼를 냉각하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.A gas supply pipe 160 through which an inert gas is supplied is connected to the center of the upper surface of the cover 122, and a valve 162 is installed in the gas supply pipe 160 to open and close the passage. In addition, one end of the gas supply pipe 160 is connected to the gas storage unit 192 in which the inert gas is stored. The gas supply pipe 160 is disposed with a temperature control unit 170 for controlling the temperature of the gas flowing therein. Nitrogen gas (N 2 ) may be used as the inert gas, and temperature control may be performed by allowing a high temperature fluid to flow around the gas supply pipe 160. Nitrogen gas is heated to the process temperature by the temperature control unit 170, is injected toward the wafer while the lid 122 is lowered, the supply is cut off after the lid 122 is closed. In general, before the cover 122 is opened, the inside of the heating plate 124 and the process chamber 120 maintains a constant temperature so that a process atmosphere is formed, but the wafer introduced from the outside is transferred at room temperature and thus is processed. Lower than temperature Therefore, it takes a long time for the wafer to be maintained at the process temperature after the lid 122 is closed. However, in the present invention, since the nitrogen gas heated to the process temperature is injected toward the wafer while the cover 122 is lowered, the surface of the wafer maintains the required process temperature when the cover 122 is closed, and the temperature inside the process chamber is also suitable. A process atmosphere with An exhaust pipe 182 is connected to the process chamber 120, and the exhaust pipe 182 forcibly sucks nitrogen gas injected from the cover 122 by the operation of the vacuum pump 184. The exhaust pipe 182 is opened before the nitrogen gas is injected and closed when the supply of the nitrogen gas is cut off. In this embodiment, the case in which the wafer is heated to a predetermined temperature is taken as an example, but the same may be applied to the case in which the wafer is cooled.
도 2는 베이킹 공정이 수행되는 단계를 순차적으로 보여주는 플로우차트이다. 도 2를 참조하면, 가열 플레이트(124)는 가열된 상태로 유지되며 리프트 핀(142)이 승강되어 가열 플레이트(124)의 상부로 돌출되고, 덮개(122)가 열린다(스텝 S10). 아암에 의해 웨이퍼가 가열 플레이트(124) 상부로 이송되며, 리프트 핀(142) 상에 놓여진다(스텝 S11). 이후에 아암은 공정챔버(120) 외부로 복귀되며, 배기관(182)이 열리고 진공펌프(184)가 동작된다(스텝 S12). 리프트 핀(142)이 하강되고, 이와 함께 덮개(122)에 결합된 가스공급관(160)으로부터 가열된 질소가스가 분사되면서 덮개(122)가 하강된다(스텝 S13). 덮개(122)가 닫히면 질소가스의 공급이 차단되며, 공정챔버(120) 내부의 압력이 공정압력으로 유지되면 진공펌프(184)의 동작이 정지되고 배기관(182)이 닫힌다(스텝 S14). 웨이퍼가 일정시간 가열되고, 공정이 완료되면, 리프트 핀(142)에 의해 웨이퍼가 가열 플레이트(124)로부터 승강되고 덮개(122)가 승강된다(스텝 S15). 이후 아암에 의해 웨이퍼는 언로딩되며, 다음 웨이퍼에 대해 공정이 진행된다.2 is a flowchart showing sequentially steps in which a baking process is performed. Referring to FIG. 2, the heating plate 124 is maintained in a heated state, the lift pins 142 are raised and protruded to the top of the heating plate 124, and the lid 122 is opened (step S10). The wafer is transferred to the upper portion of the heating plate 124 by the arm and placed on the lift pin 142 (step S11). Thereafter, the arm is returned to the outside of the process chamber 120, the exhaust pipe 182 is opened and the vacuum pump 184 is operated (step S12). The lift pin 142 is lowered, and the lid 122 is lowered while the heated nitrogen gas is injected from the gas supply pipe 160 coupled to the lid 122 (step S13). When the cover 122 is closed, the supply of nitrogen gas is cut off, and when the pressure inside the process chamber 120 is maintained at the process pressure, the operation of the vacuum pump 184 is stopped and the exhaust pipe 182 is closed (step S14). When the wafer is heated for a predetermined time and the process is completed, the wafer is lifted from the heating plate 124 by the lift pin 142 and the lid 122 is lifted (step S15). The wafer is then unloaded by the arm and the process proceeds to the next wafer.
도 3은 본 발명의 반도체 소자 제조 장치의 다른 예를 보여주는 개략 단면도로, HMDS 처리 장치(20)를 도시하였다. 도 3을 참조하면, HMDS 처리 장치(20)는 공정챔버(220), 리프트 핀 어셈블리(240), 가스공급관(262), 그리고 온도조절부(270)를 가진다. HMDS 처리 장치(20)에서 공정챔버(220)와 리프트 핀 어셈블리(240)는 상술한 베이크 장치(10)와 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.3 is a schematic cross-sectional view showing another example of the semiconductor device manufacturing apparatus of the present invention, showing the HMDS processing apparatus 20. Referring to FIG. 3, the HMDS processing apparatus 20 includes a process chamber 220, a lift pin assembly 240, a gas supply pipe 262, and a temperature controller 270. In the HMDS processing apparatus 20, the process chamber 220 and the lift pin assembly 240 are similar to the baking apparatus 10 described above, and thus a detailed description thereof will be omitted.
가스공급관(262)은 HMDS가스를 공급하는 제 1공급관(262a)과 질소가스와 같은 비활성 가스를 공급하는 제 2공급관(262b)을 가진다. 제 1공급관(262a)과 제 2공급관(262b)에는 각각 그들 통로를 개폐하는 밸브(263a, 263b))가 설치된다. 제 1공급관(262a)의 일단은 HMDS 가스가 저장된 제 1저장부(292)와 연결되고, 제 2공급관(262b)의 일단은 비활성가스가 저장된 제 2저장부(294)와 연결된다. 제 1공급관(262a)과 제 2공급관(262b)은 각각 덮개(222)에 결합되고, 온도조절부(270)는 제 1공급관(262a)을 흐르는 HMDS 가스를 가열하는 제 1조절부(270a)와 제 2공급관(262b)을 흐르는 질소가스를 가열하는 제 2조절부(270b)를 가질 수 있다.The gas supply pipe 262 has a first supply pipe 262a for supplying the HMDS gas and a second supply pipe 262b for supplying an inert gas such as nitrogen gas. Valves 263a and 263b for opening and closing the passages are respectively provided in the first supply pipe 262a and the second supply pipe 262b. One end of the first supply pipe 262a is connected to the first storage unit 292 in which the HMDS gas is stored, and one end of the second supply pipe 262b is connected to the second storage unit 294 in which the inert gas is stored. The first supply pipe 262a and the second supply pipe 262b are respectively coupled to the cover 222, and the temperature control unit 270 heats the HMDS gas flowing through the first supply pipe 262a. And a second control unit 270b for heating the nitrogen gas flowing through the second supply pipe 262b.
이와 달리 도 3의 변형된 예를 보여주는 도 4를 참조하면, 덮개(222)에는 메인공급관(261)이 연결되고, 메인공급관(261)으로부터 제 1공급관(262a)과 제 2공급관(262b)이 분기될 수 있다. 이 때 제 1공급관(262a)과 제 2공급관(262b)에는 각각 그 통로를 개폐하는 밸브(263a, 263b)가 설치된다. 온도조절부(270)는 메인공급관(261)에 배치되거나, 제 1공급관(262a)과 제 2공급관(262b)에 각각 배치될 수 있다. 질소가스는 상술한 베이크 장치(10)에서와 같이 덮개(222)가 닫히는 동안에 가열된 상태에서 분사되며, HMDS 가스는 덮개(222)가 닫힌 후 웨이퍼 상으로 가열된 상태로 분사된다. 이로 인해 웨이퍼의 온도가 빠르게 공정온도에 도달될수 있도록 하며, 덮개(222)가 닫힌 후 공정챔버(220) 내부를 빠르게 공정분위기에 적합한 온도로 유지할 수 있다. 분사된 질소가스는 공정챔버(220)에 연결된 배기관(282)을 통해서 배기된다.Unlike this, referring to FIG. 4, which shows a modified example of FIG. 3, the main supply pipe 261 is connected to the cover 222, and the first supply pipe 262a and the second supply pipe 262b are connected from the main supply pipe 261. Can be branched. At this time, valves 263a and 263b for opening and closing the passages are provided in the first supply pipe 262a and the second supply pipe 262b, respectively. The temperature controller 270 may be disposed in the main supply pipe 261, or may be disposed in the first supply pipe 262a and the second supply pipe 262b, respectively. Nitrogen gas is injected in the heated state while the lid 222 is closed as in the baking apparatus 10 described above, and HMDS gas is injected in the heated state on the wafer after the lid 222 is closed. This allows the temperature of the wafer to quickly reach the process temperature, it is possible to quickly maintain the inside of the process chamber 220 at a temperature suitable for the process atmosphere after the lid 222 is closed. The injected nitrogen gas is exhausted through the exhaust pipe 282 connected to the process chamber 220.
일반적인 HMDS 처리 장치에서는 상온의 HMDS가스가 웨이퍼 상으로 분사되므로 웨이퍼의 온도가 순간적으로 공정온도보다 낮아진다. 그러나 본 실시예에서는 HMDS 가스가 상온으로 가열된 상태에서 웨이퍼에 분사되므로 공정온도가 유지된 상태에서 공정이 진행된다. HMDS 공정이 완료되면, 배기관(282)이 열려 공정챔버(220) 내부에 잔류하는 HMDS 가스가 배기되고, 덮개(222)가 열려 웨이퍼가 가열 플레이트(224)로부터 언로딩된다.In a general HMDS processing apparatus, since the HMDS gas at room temperature is injected onto the wafer, the temperature of the wafer is momentarily lower than the process temperature. However, in this embodiment, since the HMDS gas is injected to the wafer while heated to room temperature, the process proceeds while the process temperature is maintained. When the HMDS process is completed, the exhaust pipe 282 is opened to exhaust the HMDS gas remaining in the process chamber 220, and the lid 222 is opened to unload the wafer from the heating plate 224.
도 5는 HMDS 처리 공정이 수행되는 단계를 순차적으로 보여주는 플로우차트이다. 도 5를 참조하면, 가열 플레이트(222)는 가열된 상태로 유지되며 리프트 핀(242)이 승강되어 가열 플레이트(222)의 상부로 돌출된다(스텝 S20). 아암에 의해 웨이퍼가 가열 플레이트(222) 상부로 이송되며, 리프트 핀(242) 상에 놓여진다(스텝 S21). 이후에 아암은 공정챔버(220) 외부로 귀환되며, 공정챔버(220)의 배기관(282)이 열리고 진공펌프(284)가 동작된다(스텝 S23). 리프트 핀(242)이 하강되고, 이와 함께 덮개(222)에 결합된 제 2공급관(263b)을 통해 가열된 질소가스가 분사되면서 덮개(222)가 하강된다(스텝 S24). 덮개(222)가 닫히면 질소가스의 공급이 차단되며, 공정챔버(220) 내부의 압력이 공정압력으로 유지되면 진공펌프(284)의 동작이 정지되고 배기관(282)이 닫힌다. 이후에 제 1공급관(262a)을 통해 가열된 HMDS가스가 웨이퍼 상으로 공급된다(스텝 S25). 공정이 완료되면 배기관(282)이 열리고 진공펌프(284)가 동작된다. 이에 의해 공정챔버(220) 내에 잔류하는 HMDS가스가 배기된다(스텝 S26). 이후에 리프트 핀(242)에 의해 웨이퍼가 가열 플레이트(224)로부터 승강되고 덮개(222)가 승강된다. 이후 아암에 의해 웨이퍼는 언로딩되며, 다음 웨이퍼에 대해 공정이 진행된다.5 is a flowchart sequentially showing steps in which an HMDS processing process is performed. Referring to FIG. 5, the heating plate 222 is maintained in a heated state and the lift pins 242 are raised and protruded to the top of the heating plate 222 (step S20). The wafer is transferred to the upper portion of the heating plate 222 by the arm and placed on the lift pin 242 (step S21). Thereafter, the arm is returned to the outside of the process chamber 220, the exhaust pipe 282 of the process chamber 220 is opened, and the vacuum pump 284 is operated (step S23). The lift pin 242 is lowered, and together with the heated nitrogen gas injected through the second supply pipe 263b coupled to the lid 222, the lid 222 is lowered (step S24). When the cover 222 is closed, the supply of nitrogen gas is cut off, and when the pressure inside the process chamber 220 is maintained at the process pressure, the operation of the vacuum pump 284 is stopped and the exhaust pipe 282 is closed. Thereafter, the heated HMDS gas is supplied onto the wafer through the first supply pipe 262a (step S25). When the process is completed, the exhaust pipe 282 is opened and the vacuum pump 284 is operated. As a result, the HMDS gas remaining in the process chamber 220 is exhausted (step S26). The lift pins 242 are then lifted from the heating plate 224 and the lid 222 is lifted by the lift pins 242. The wafer is then unloaded by the arm and the process proceeds to the next wafer.
본 실시예에서는 베이킹 공정이 수행되는 장치(10)와 HMDS 처리 공정이 수행되는 장치(20)를 예로 들어 설명하는 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고, 웨이퍼 유입을 위해 공정챔버의 덮개가 상하로 이동되고, 웨이퍼를 일정한 공정온도로 가열하는 모든 반도체 소자 제조 장치에 적용 가능하다.In the present embodiment, the technical idea of the present invention, which is described by taking the apparatus 10 in which the baking process is performed and the apparatus 20 in which the HMDS treatment is performed as an example, is not limited thereto. It is applicable to all the semiconductor device manufacturing apparatus which is moved to and heats a wafer to a constant process temperature.
본 발명에 의하면 HMDS공정 및 베이크 공정이 수행될 때, 웨이퍼가 공정온도에 빠르게 도달될 수 있어, 처리량을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, when the HMDS process and the bake process are performed, the wafer can quickly reach the process temperature, thereby improving the throughput.
또한, 본 발명에 의하면 HMDS가스가 분사될 때 공정온도가 변화되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention there is an effect that can be prevented from changing the process temperature when the HMDS gas is injected.
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