KR20060074540A

KR20060074540A - 베이킹 오븐 장치

Info

Publication number: KR20060074540A
Application number: KR1020040113296A
Authority: KR
Inventors: 김형원
Original assignee: 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-07-03

Abstract

본 발명은 베이킹 오븐 장치에 관한 것으로, 웨이퍼가 안착되는 스테이지와, 스테이지 하부에 위치하며 일정 온도의 열을 발생시켜 스테이지를 통해 웨이퍼로 전달하는 금속 열판과, 회전 지지대를 통해 스테이지와 연결되며 스테이지를 균일한 속도로 회전시키는 액츄에이터와, 스테이지 하단에 장착되며 스테이지의 온도를 측정하는 온도 센서와, 온도 센서에서 측정되는 온도 데이터에 따라 액츄에이터의 구동을 제어하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 의하면, 반도체 제조 공정에서 열처리 공정을 행하는 시간을 단축시킬 수 있으며, 패턴 CD를 보다 균일하게 하여 웨이퍼 균일도를 향상시킬 수 있다.

하드-베이크, 패턴 CD

Description

베이킹 오븐 장치{BAKING OVEN APPARATUS}

도 1은 종래 베이킹 오븐 장치의 측단면도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 베이킹 오븐 장치의 구성도.

본 발명은 베이킹 오븐 장치에 관한 것으로, 특히 베이크 공정시 웨이퍼에 전달되는 온도 균일성을 향상시켜 패턴 CD(Critical Dimension)를 균일하게 하는데 적합한 베이킹 오븐 장치에 관한 것이다.

집적 회로의 제조는 실리콘 기판의 소 영역들 내에 불순물들을 주입하는 공정과, 이 영역들을 상호 연결하여 회로 구성물들을 형성하는 공정을 요구한다. 이러한 영역들을 정의하는 패턴들은 사진 공정에 의해 형성된다.

즉, 먼저 웨이퍼 표면을 세정하고 패터닝할 물질 층과 포토레지스트와의 접착력(adhesion)을 향상시키기 위한 표면 처리공정을 실시한 후, 웨이퍼의 상부에 포토레지스트를 스핀 코팅한다.

이어서, 코팅된 포토레지스트 층으로부터 용매를 제거하고, 포토레지스트 층의 접착력을 향상시키며, 스핀 공정시 전단응력(shear force)에 의해 야기된 스트 레스를 어닐링(annealing)시키기 위한 소프트-베이크(soft-bake)를 실시한다.

그런 다음, 자외선, 전자-빔 또는 X-선과 같은 광선의 조사에 의해 포토레지스트 층을 선택적으로 노광시킨 후, 광원으로 심 자외선(deep UV)을 사용할 경우에는 포스트-노광 베이크(post-exposure bake)를 선택적으로 실시한다. 포토레지스트 층 내의 패턴들은 웨이퍼가 그 후에 수반되는 현상 단계를 거칠 때 형성된다. 현상 후에 남아있는 포토레지스트 영역들은 그것이 커버하고 있는 기판 역역들을 보호한다. 포토레지스트가 제거되어진 영역들은 후속 단계에서 기판의 표면 위로 패턴을 전사하기 위한 여러 가지 공정들, 예컨대 리프트-오프나 식각 공정을 겪게 된다.

계속해서, 용매 잔류물들을 제거하고 포토레지스트 층의 식각 내성을 증가시키기 위한 하드-베이크(hard-bake)를 실시한다. 하드-베이크는 필요에 따라 포토레지스트 층을 플로우시켜 에지 프로파일을 수정하는 목적으로 사용되기도 한다.

끝으로, 패터닝할 물질 층을 식각한 후, 남아있는 포토레지스트 층을 애싱(ashing) 및 스트립(strip) 기법으로 제거한다.

상술한 사진 공정에 있어서, 노광 공정 후에 실시하는 포스트-노광 베이크 공정의 온도는 현상되어질 포토레지스트 패턴의 균일성에 영향을 미친다. 또한, 포토레지스트의 플로우를 이용하는 경우에 있어서, 하드-베이크의 온도는 패턴의 임계치수, 즉 CD의 균일성에 영향을 미치게 된다. 따라서 웨이퍼 내의 패턴 CD의 균일성은 베이크 공정의 온도 및 베이킹 오븐 장치 내에서의 온도 균일성과 밀접한 관계가 있다.

도 1은 종래 베이킹 오븐 장치의 측단면도이다.

도 1을 참조하면, 종래의 베이킹 오븐 장치(10)는 웨이퍼(W)의 하부에 위치하는 금속 열판(12)과, 금속 열판(12) 상부에 위치하며 웨이퍼(W)가 안착되는 스테이지(14)와, 금속 열판(12)을 덮어씌우는 그리고 열 손실을 줄이기 위한 커버(16)를 구비한다.

포토레지스트 층이 선택적으로 노광되어 있는 웨이퍼(W)를 종래의 베이킹 오븐 장치(10)에 로딩시킨 후 포스트-노광 베이크를 일정 시간동안 실시하면, 가열된 열판(12)과 웨이퍼(W)와의 접촉을 통해 전도에 의한 열전달이 이루어진다.

그런데, 이러한 구조에서는 웨이퍼(W)의 하부에 위치한 열판(12)만을 가열하므로 열판(12)의 각 부위에서의 열전달 속도에 따라 웨이퍼(W)의 중심부와 에지부의 온도 차이가 발생하게 된다.

따라서 베이킹 오븐 장치 내의 온도 편차가 증가하여 적정 온도로 웨이퍼를 베이킹하는데 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라, 이로 인해 패턴 CD가 불균일하여 공정의 불안정을 초래하게 된다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 구현한 것으로, 베이킹 오븐 스테이지를 회전시킴으로써 웨이퍼 전면에 균일한 온도를 제공하도록 한 베이킹 오븐 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 웨이퍼가 안착되는 스테이지와, 상기 스테이지 하부에 위치하며 일정 온도의 열을 발생시 켜 상기 스테이지를 통해 상기 웨이퍼로 전달하는 금속 열판과, 회전 지지대를 통해 상기 스테이지와 연결되며 상기 스테이지를 균일한 속도로 회전시키는 액츄에이터와, 상기 스테이지 하단에 장착되며 상기 스테이지의 온도를 측정하는 온도 센서와, 상기 온도 센서에서 측정되는 온도 데이터에 따라 상기 액츄에이터의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 베이킹 오븐 장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 베이킹 오븐 장치의 구성도로서, 금속 열판(102), 스테이지(104), 커버(106), 시스템 제어부(107), 액츄에이터(108), 회전 지지대(108'), 온도 센서(110)를 포함한다.

스테이지(104)에는 웨이퍼(W)가 안착되며, 금속 열판(102)은 스테이지(104) 하부에 위치하여 일정 온도의 열을 발생시킨다. 따라서 초기 웨이퍼(W)가 오븐 내의 스테이지(104)에 안착되면 웨이퍼(W)는 오븐 내의 적정 온도에 노출되게 된다. 적정 온도로의 노출 시간은 베이킹 공정의 정해진 레서피(recipe)대로 수행될 수 있다. 이때, 금속 열판(102)의 외측에는 금속 열판(102)을 덮어씌워 오븐 내의 열 손실을 줄이기 위한 커버(106)가 더 마련된다.

한편, 스테이지(102)의 하단 중앙에는 본 실시예에 따라 스테이지(102)를 회전시키기 위한 회전 지지대(108')가 구비된다. 이러한 회전 지지대(108')는 금속 열판(102) 내부를 통과하여 액츄에이터(108)와 연결되는데, 액츄에이터(108)는 모 터 구동 수단(도시 생략됨) 등에 의한 고유의 회전 운동에 따라 회전 지지대(108')를 회전시켜 스테이지(104)를 일정 속도로 균일하게 회전시킨다.

상술한 바와 같이, 액츄에이터(108)는 모터 구동 수단 등이 내장되어 있으며 이는 시스템 제어부(107)에 의해 제어된다. 즉, 시스템 제어부(107)는 초기 웨이퍼(W)가 스테이지(104)에 안착되면서 액츄에이터(108)가 회전 구동하도록 제어한다. 이러한 액츄에이터(108)의 회전 구동에 의해 회전 지지대(108')를 통해 연결된 스테이지(104)가 회전하면서 웨이퍼(W)가 금속 열판(102)에 대해 균일하게 열 전도될 수 있다.

다른 한편, 온도 센서(110)는 스테이지(104) 하단에 장착되며 스테이지(104)의 온도를 측정한다. 즉, 금속 열판(102)에 대해 스테이지(104)가 밀착되어 회전하기 때문에 금속 열판(102)으로부터 스테이지(104)로 전도된 열에너지 량을 측정하는 것이다.

이러한 온도 센서(110)에서 측정되는 스테이지(104) 하단의 온도 데이터는 시스템 제어부(107)로 제공된다. 그리하여 시스템 제어부(107)에서는 측정되는 온도 데이터와 기 설정된 온도 데이터를 비교하여 액츄에이터(108)를 선택적으로 제어한다.

보다 구체적으로 설명하면, 시스템 제어부(107)는 웨이퍼(W)가 최초 스테이지(104)에 안착되는 시점에서 스테이지(104)가 회전하도록 액츄에이터(108)를 제어하며, 온도 센서(110)에서 측정되는 온도 데이터가 기설정 온도 데이터인 경우에 액츄에이터(108)의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 실시예에서는 레서피에 의해 정해진 시간대로 베이킹 공정을 실시할 수도 있으나, 보다 바람직하게는 웨이퍼(W) 전체 면에 걸쳐 온도가 균일하게 될 수 있도록 온도 센서(110)에서 측정되는 온도 데이터가 기준치에 도달하는 경우에 베이킹 공정을 종료할 수 있도록 한다.

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예를 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 온도 센서의 위치를 변경하거나, 웨이퍼가 보다 균일한 온도로 베이킹 되도록 다수 개의 온도 센서를 장착하여 본 발명을 실시할 수 있는 것이 명백하다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정해져야 한다.

이상, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 기술하였으나 본 발명은 이러한 실시예에 국한되는 것은 아니며, 후술하는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자로부터 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 의하면, 반도체 제조 공정에서 열처리 공정을 행하는 시간을 단축시킬 수 있으며, 패턴 CD를 보다 균일하게 하여 웨이퍼 균일도를 향상시킬 수 있다.

Claims

웨이퍼가 안착되는 스테이지와,

상기 스테이지 하부에 위치하며 일정 온도의 열을 발생시켜 상기 스테이지를 통해 상기 웨이퍼로 전달하는 금속 열판과,

회전 지지대를 통해 상기 스테이지와 연결되며 상기 스테이지를 균일한 속도로 회전시키는 액츄에이터와,

상기 스테이지 하단에 장착되며 상기 스테이지의 온도를 측정하는 온도 센서와, 상기 온도 센서에서 측정되는 온도 데이터에 따라 상기 액츄에이터의 구동을 제어하는 제어부

를 포함하는 베이킹 오븐 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어부는 상기 웨이퍼가 최초 스테이지에 안착되는 시점에서 상기 스테이지가 회전하도록 상기 액츄에이터를 제어하며, 상기 온도 센서에서 측정되는 온도 데이터가 기설정 온도 데이터인 경우에 상기 액츄에이터의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 베이킹 오븐 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 장치는 상기 금속 열판을 덮어씌워 열 손실을 줄이기 위한 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 베이킹 오븐 장치.