KR20060012468A

KR20060012468A - 반도체 노광 설비의 베이킹 장치

Info

Publication number: KR20060012468A
Application number: KR1020040061169A
Authority: KR
Inventors: 임승준
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-08-03
Filing date: 2004-08-03
Publication date: 2006-02-08

Abstract

본 발명은 반도체 노광 설비의 베이킹(Baking) 장치로서, 덮개 역할을 하는 상부 챔버와 베이킹 공정이 이루어지는 하부 챔버를 갖는 공정 챔버와, 상기 하부 챔버에 형성되고 상면에 포토 레지스트가 도포된 상태의 웨이퍼가 안착되는 척 플레이트(Plate)와, 척 플레이트에 다수 개가 형성되고 구동 실린더와 연결되어 웨이퍼를 상·하 구동시키는 리프팅 핀, 및 척 플레이트 내부에 구비되어 척 플레이트에 웨이퍼가 안착되는 경우 웨이퍼를 가열시키는 방열판을 포함하는 반도체 노광 설비의 베이킹 장치에 있어서, 상부 챔버에는 방열판과 함께 웨이퍼를 가열시키는 가열 블럭이 구비되고, 공정 챔버에는 자체 회전 구동을 위한 구동 모터가 구비되는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 상부 챔버에 방열판과 함께 웨이퍼를 가열시키는 가열 블럭이 구비되고 공정 챔버 자체가 회전됨으로써 내부의 온도 분포율이 좋아지고,이에 웨이퍼 상에 형성된 포토 레지스트 막이 균일하게 베이킹됨으로써 웨이퍼 상에 회로 패턴을 형성하기 위한 포토 공정 시 균일한 CD(Critical Dimension)를 얻을 수 있다.

베이킹 장치, 노광 공정, CD(Critical Dimension), 척 플레이트, 반도체 소자

Description

반도체 노광 설비의 베이킹 장치{Baking Apparatus of Semiconductor Exposure Equipment}

도 1은 종래 기술에 따른 반도체 노광 설비의 베이킹 장치를 간략하게 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 노광 설비의 베이킹 장치 장치를 간략하게 나타낸 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 101: 베이킹 장치 2, 102: 상부 챔버

3, 103: 하부 챔버 4, 104: 척 플레이트

5, 105: 리프트 핀 6, 106: 방열판

7, 107: 구동 실린더 8, 108: 공정 챔버

9: 히팅 블록 10 : 구동 모터

본 발명은 반도체 노광 설비의 베이킹(Baking) 장치로서, 더욱 상세하게는 웨이퍼 상에 소정의 회로 패턴을 형성하기 위한 노광 공정 시 웨이퍼 상에 포토 레 지스트 막을 형성시킨 후 웨이퍼를 소정의 온도에서 소정의 시간동안 가열함으로써 웨이퍼를 베이킹시키는 반도체 노광 설비의 베이킹 장치에 관한 것이다.

최근, 반도체 소자가 고 집적화되고 회로 패턴이 점점 복잡해짐에 따라, 회로 패턴의 선폭에 대한 미세화는 반도체 소자를 집적화하는데 필수적인 요건이 되고 있다. 이에, DRAM 또는 FRAM 제조에서는 웨이퍼 상에 형성되는 회로 패턴의 CD(Critical Dimension)가 5nm∼10nm 범위가 되도록 요구하고 있으며, 현재 5nm 수준의 CD를 갖는 회로 패턴을 구현하기 위해서는 CD의 균일성(Uniformity) 문제가 남아있다.

여기서, 웨이퍼 상에 회로 패턴를 형성시키는 공정을 노광 공정이라 한다. 일반적으로, 노광 공정은 먼저 웨이퍼를 세척하는 클리닝 단계 후 200℃에서 1시간 동안 건조시키는 건조 단계가 실시된다. 다음으로, 웨이퍼 상에 스핀 코팅 장치를 이용하여 광원에 맞는 포토 레지스트를 도포시키는 코팅 단계 후 도포된 포토 레지스트의 균일도 유지를 위해 베이킹 장치를 이용하여 80℃∼110℃에서 소정의 시간 동안 웨이퍼를 가열시켜 포토 레지스트 막 속의 솔벤트를 제거하는 소프트 베이킹(Soft Baking) 단계가 실시된다. 다음으로, 마스크를 이용하여 웨이퍼를 노광시키는 노광 단계가 실시된 후 시약을 사용하여 포토 레지스트 막을 현상하는 현상 단계 및 다시 웨이퍼를 가열시키는 베이킹 단계가 실시된다. 이 후 식각 공정에 의해 웨이퍼 상에 회로 패턴이 형성된다.

이와 같은 노광 공정을 통해 형성되는 회로 패턴이 균일한 CD를 갖기 위해서는 노광 공정 시 공정 조건이 매우 중요하다. 그 중, 베이킹 공정 시 웨이퍼 상에 서의 온도 분포도 및 온도 프로파일(Profile)은 웨이퍼 상에 도포된 포토 레지스트의 특성을 변화시킬 수 있으며, 이는 CD의 균일성(Uniformity)을 저하시키는 요인으로 작용하기에 매우 중요하다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 반도체 노광 설비의 베이킹 장치를 이용한 베이킹 공정에 대해 간략하게 살펴보기로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 반도체 노광 설비의 베이킹 장치를 간략하게 나타낸 구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 반도체 노광 설비의 베이킹 장치(101)를 통한 베이킹 공정은 상부 챔버(102)와 하부 챔버(103)를 구비한 공정 챔버(108) 내부의 척 플레이트(104) 상에 포토 레지스트가 도포된 웨이퍼를 안착시키기 위해 구동 실린더(107)와 연결된 리프트 핀(105)이 상승된다. 이에, 리프트 핀(105)에 웨이퍼가 놓여진 후, 구동 실린더(107)가 구동되어 리프트 핀(105)이 하강됨으로써 척 플레이트(104) 상에 웨이퍼가 안착된다. 이 후, 척 플레이트(104) 내부에 구비된 방열판(106)이 가열되고, 이 때 발생된 전도열에 의해 척 플레이트(104) 상에 안착된 웨이퍼가 소정 온도로 소정 시간동안 가열된다.

이와 같이, 종래 기술에 따른 반도체 노광 설비의 베이킹 장치(101)에서는 척 플레이트(104) 내부에 구비된 가열판(106)을 통해 웨이퍼가 가열됨으로써, 웨이퍼 상에 형성된 포토 레지스트 막의 솔벤트를 제거시키는 베이킹 공정이 이루어진다. 그러나, 이와 같은 방식으로 베이킹 공정이 이루어지는 경우에는 가열판(106)으로부터 전달된 전도열을 통해 웨이퍼를 가열시키는 구조이기에, 공정 챔버(108) 내부와 웨이퍼 사이에 온도 차이가 발생될 수 있고, 이에 온도 컨트롤이 제대로 되지 않음으로 인해 장치 및 전반적인 공정 프로세스를 제어하는 제어부에 설정된 공정 온도 프로파일(Profile)과 실제 공정 온도 프로파일이 달라질 수 있다. 따라서, 웨이퍼 상의 온도 분포가 균일하지 않게 되고, 이로 인해 노광 공정 후 CD의 균일성이 저하될 수 있다.

따라서, 본 발명은 베이킹 공정 시 공정 챔버 내부와 웨이퍼 사이의 온도차를 발생시키지 않고, 웨이퍼 상의 온도 분포가 균일하게 이루어질 수 있는 반도체 노광 설비의 베이킹 장치를 제공함에 있다.

본 발명은 반도체 노광 설비의 베이킹 장치로서, 덮개 역할을 하는 상부 챔버와 베이킹 공정이 이루어지는 하부 챔버를 갖는 공정 챔버와, 하부 챔버에 형성되고 상면에 포토 레지스트 막이 도포된 상태의 웨이퍼를 고정시키는 척 플레이트(Plate)와, 척 플레이트에 다수 개가 형성되고 구동 실린더와 연결되어 웨이퍼를 상·하 구동시키는 리프팅 핀, 및 척 플레이트 내부에 구비되어 척 플레이트에 상기 웨이퍼가 고정되는 경우 상기 웨이퍼를 가열시키는 방열판을 포함하는 반도체 노광 설비의 베이킹(Baking) 장치에 있어서, 상부 챔버에는 방열판과 함께 웨이퍼를 가열시키는 히터 블럭이 구비되고, 공정 챔버에는 자체 회전 구동을 위한 구동 모터가 구비되어 회전되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 반도체 노광 설비의 베이킹 장치(1)는 상부 챔버(2)와 하부 챔버(3)를 갖는 공정 챔버(8)와, 하부 챔버(3)에 형성되고 상면에 포토 레지스트 막이 도포된 상태의 웨이퍼가 안착되는 척 플레이트(4)와, 척 플레이트(4)에 다수 개가 형성되고 구동 실린더(7)와 각각 연결되어 웨이퍼를 상·하 구동시키는 다수 개의 리프팅 핀(5), 및 척 플레이트(4) 내부에 구비되어 웨이퍼를 가열시키는 가열판(6)을 포함한다.

공정 챔버(8)에서 상부 챔버(2)는 베이킹 공정 시 하부 챔버(3)와 맞물려지는 덮개로서, 종래 기술에 따른 반도체 노광 설비의 베이킹 장치(도 1의 101)와는 달리, 외벽 상면에 구동 모터(10)가 형성되어 있어 하부 챔버(3)와 함께 회전 구동된다. 또한, 내부에는 히팅 블록(9)이 형성되어 있어 공정 챔버(8) 내부를 소정의 온도로 가열시킨다. 그리고, 하부 챔버(3)는 베이킹 공정이 이루어지는 곳으로서, 진공 펌프와 연결되어 베이킹 공정 시 공정 챔버(8) 내부를 진공 상태로 만든다.

척 플레이트(4)는 상면에 포토 레지스트가 도포된 웨이퍼가 안착되는 곳으로, 하부 챔버(3) 내부에 형성되어 있다. 또한, 상면에서 바닥면을 관통하는 다수 개의 홀이 형성되어 있고, 이를 통해 다수 개의 리프트 핀(5)이 각각 통과된다.

리프트 핀(5)은 척 플레이트(4) 하부의 구동 실린더(7)와 각각 연결되어 척 플레이트(4)의 홀에 각각 삽입된 형태로 형성되고, 이에 웨이퍼가 공정 챔버 내부로 로딩되는 경우 구동 실린더(7)에 의해 상승 구동되어 일단에 웨이퍼를 안착시킨 후, 하강되어 웨이퍼를 척 플레이트(4) 상면에 안착시킨다.

방열판(6)은 척 플레이트(4) 내부 바닥에 형성되어 베이킹 공정 시 척 플레이트(4) 상에 웨이퍼가 안착되는 경우 소정의 온도로 웨이퍼를 가열시킨다.

이와 같은 구성을 갖는 반도체 노광 설비의 베이킹 장치(1)는 종래 기술에 따른 반도체 노광 설비의 베이킹 장치(도 1의 101)와는 달리, 상부 챔버(2) 내부에 히팅 블록(9)이 형성되어 있음으로써, 베이킹 공정 시 공정 챔버(8) 내부를 가열시킨다. 또한, 상부 챔버(2) 상면에 구동 모터(10)가 형성되어 있음으로써, 하부 챔버(3)와 함께 회전 구동되어 베이킹 공정 시 공정 챔버(8) 내부의 온도를 균일하게 유지시킨다.

따라서, 반도체 노광 설비의 베이킹 장치(1)는 척 플레이트(4)의 방열판(6)을 통한 전도열에 의해 웨이퍼 하면이 가열되고 상부 챔버(2)의 히팅 블록(9)에 의한 복사열에 의해 웨이퍼 상면이 가열됨으로써, 웨이퍼 상에서의 균일한 온도 분포가 이루어진다. 또한, 베이킹 공정 시 공정 챔버(8) 자체가 회전됨으로써, 공정 챔버(8) 내부와 웨이퍼 사이에 온도차가 발생되지 않는다. 이에, 베이킹 공정 시 온도 컨트롤이 제대로 이루어짐으로써, 공정 프로세스를 제어하는 제어부에 설정된 공정 온도 프로파일과 실제 공정 온도 프로파일이 같게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 노광 설비의 베이킹 장치는 공정 챔버 내부를 가열시키는 히팅 블록 및 공정 챔버를 회전 구동시키는 구동 모터가 형성되어 있다. 이에, 공정 내부와 웨이퍼 사이에 온도차가 발생되지 않아 온도 컨트롤이 제대로 이루어지고, 공정 프로세스를 제어하는 제어부에 설정된 공정 온도 프로파일과 실제 공정 온도 프로파일이 같게 되며, 웨이퍼 상에서 균일한 온도 분포가 이루어진다. 따라서, 웨이퍼 상에 형성된 포토 레지스트 막이 변질되지 않음으로써, 반도체 노광 공정 완료 후 균일한 CD가 형성된다.

Claims

덮개 역할을 하는 상부 챔버와 베이킹 공정이 이루어지는 하부 챔버를 갖는 공정 챔버와, 상기 하부 챔버에 형성되고 상면에 포토 레지스트가 도포된 상태의 웨이퍼가 안착되는 척 플레이트(Plate)와, 상기 척 플레이트에 다수 개가 형성되고 구동 실린더와 연결되어 상기 웨이퍼를 상·하 구동시키는 리프팅 핀, 및 상기 척 플레이트 내부에 구비되어 상기 척 플레이트에 상기 웨이퍼가 안착되는 경우 상기 웨이퍼를 가열시키는 방열판을 포함하는 반도체 노광 설비의 베이킹(Baking) 장치에 있어서,

상기 상부 챔버에는 상기 방열판과 함께 상기 웨이퍼를 가열시키는 히터 블럭이 구비되고, 상기 공정 챔버에는 자체 회전 구동을 위한 구동 모터가 구비되어 회전되는 것을 특징으로 하는 반도체 노광 설비의 베이킹 장치.