KR20060124280A - System for controlling up and down speeds of nozzle and method controlling up and down speeds of nozzle - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 스핀 코터에 의해 웨이퍼에 PR이 도포되는 과정을 개략적으로 보여주는 흐름도이다.1 is a flowchart schematically illustrating a process in which PR is applied to a wafer by a conventional spin coater.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노즐 업다운 속도 조절 시스템의 전체적인 모습을 개략적으로 도시한 사시도이다.Figure 2 is a perspective view schematically showing the overall appearance of the nozzle up-down speed control system according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 노즐 업다운 속도 조절 과정을 개략적으로 보여주는 흐름도이다.3 is a flow chart schematically showing a nozzle up-down speed adjusting process of the present invention.
본 발명은 반도체 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것으로, 특히 웨이퍼 코팅시에 코팅액 분사 노즐의 이동을 제어하는 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus and a manufacturing method, and more particularly, to a system for controlling the movement of a coating liquid injection nozzle during wafer coating and a control method thereof.
반도체 장치는 통상 반도체 웨이퍼에 도체, 반도체, 부도체의 막을 형성하고 이를 패터닝(patterning) 등의 가공을 통해 전기전자 소자를 형성하고 이들을 회로 배선을 통해 결합시키는 장치이다. 이러한 반도체 장치는 고도의 집적도를 가진 매 우 정밀하고 복잡한 장치이며 그 제조를 위해서는 엄격하고 정밀한 다수의 공정이 요구된다.BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] A semiconductor device is a device for forming an electric and electronic device through a process such as patterning, forming a film of a conductor, a semiconductor, and a nonconductor on a semiconductor wafer. Such semiconductor devices are highly precise and complex devices with a high degree of integration, and their manufacture requires a number of rigorous and precise processes.
반도체 장치 제조에서 가장 빈번히 이루어지면서 또한 정밀하게 이루어져야 하는 작업이 포토리소그래피라고 할 수 있다. 포토리소그래피는 해당막 위에 포토레지스트(photo resist:PR)를 도포하고, 포토 마스크(photomask)를 이용하여 노광한 후, 현상액에 현상함으로써 포토 마스크의 일정 패턴이 포토레지스트막에 전사되도록 하는 작업이다. 따라서, 웨이퍼에 포토레지스트를 도포하는 공정이 필요하다. 그리고 대부분의 반도체장치 제조과정에서 포토레지스트 도포작업은 스피너 장비의 스핀 코터(spin coater)를 이용하여 이루어진다.Photolithography is one of the most frequent and precise tasks in the manufacture of semiconductor devices. Photolithography is an operation in which a predetermined pattern of a photomask is transferred to a photoresist film by applying a photoresist (PR) on a corresponding film, exposing using a photomask, and developing the photoresist. Therefore, a process of applying photoresist to the wafer is required. In most semiconductor device manufacturing processes, photoresist coating is performed using a spin coater of spinner equipment.
도 1은 종래의 스핀 코터에 의해 웨이퍼에 PR이 도포되는 과정을 개략적으로 보여주는 흐름도이다.1 is a flowchart schematically illustrating a process in which PR is applied to a wafer by a conventional spin coater.
먼저, 노즐 홀더(holder)가 사용하고자 하는 노즐로 이동하여 노즐과 결합한다(S10). 다음, 노즐 홀더가 결합한 노즐을 픽업하고 노즐 업다운 실린더가 노즐을 상승시킨다(S20). 그 후에 노즐 이동 장치가 노즐을 웨이퍼의 센터로 이동시키고(S30), 노즐이 PR을 분사한다(S40). PR분사가 끝나면, 상기 순서의 역순으로 노즐을 원위치로 복귀시킨다(S50).First, the nozzle holder is moved to the nozzle to be used and combined with the nozzle (S10). Next, the nozzle holder picks up the combined nozzle and the nozzle up-down cylinder raises the nozzle (S20). Thereafter, the nozzle moving device moves the nozzle to the center of the wafer (S30), and the nozzle ejects the PR (S40). After the PR injection, the nozzle is returned to the original position in the reverse order of the above procedure (S50).
분사 시간은 일반적으로 코팅 공정의 공정 조건인 코터 레서피(coater recipe)를 통해 조절하지만, 노즐의 상승(up) 또는 하강(down)의 속도는 제각기 다를 수 있다. 따라서 정해진 레서피와 노즐의 이동시간이 일치하지 않는 경우가 발생하게 되고, 그에 따라 PR 두께에 영향을 주어 공정 불량을 유발한다.The spraying time is generally controlled by the coater recipe, which is the process condition of the coating process, but the speed of nozzle up or down may vary. Therefore, there is a case where a predetermined recipe and a moving time of the nozzle do not coincide, thereby affecting the PR thickness and causing a process defect.
일반적인 코터의 레서피(recipe)에서는 공정을 각 단계별로 나누어 데이터값들을 할당하고 있다. PR 코팅 공정을 한 예로 들자면, PR 분사 단계인 처음 제1 단계 및 제2 단계는 스핀이 2500 rpm 정도이고, 가속시간까지 합하여 총 3.5초가 할당된다. 제1 단계 및 제2 단계 즉 3.5초 사이에 PR의 분사가 완료되어야 한다. 3.5 초를 넘어, PR 두께에 가장 큰 영향을 끼치는 고속 스핀 단계(제3 단계)까지 분사 완료가 지연되면, PR 두께에 영향을 미친다. 따라서 고속 스핀 단계의 스핀속도(rpm)에 따른 정확한 PR 두께의 재현을 어렵게 한다. A typical coater recipe assigns data values by dividing the process into stages. As an example of the PR coating process, the first and second stages of the PR spraying step have a spin of about 2500 rpm and a total of 3.5 seconds are allocated up to the acceleration time. The injection of the PR must be completed between the first and second steps, that is, 3.5 seconds. If the injection completion is delayed beyond 3.5 seconds until the fast spin stage (third stage) which has the greatest impact on the PR thickness, the PR thickness is affected. Therefore, it is difficult to reproduce the accurate PR thickness according to the spin speed (rpm) of the fast spin step.
보통 PR 두께가 원하는 스펙(SPEC)과 어긋난 경우는 고속 스핀 단계의 rpm를 변경하여 조정한다. 그러나 PR 노즐 상승의 시간(또는 노즐의 분사완료 시간)이 레서피에 맞지 않는 경우는 rpm에 따른 정확한 PR의 두께 재현의 어려움 때문에 rpm 조정을 통해서 PR의 두께를 조절하기가 어렵다. 이때 PR 노즐의 속도를 조정하여 PR의 두께를 조절하고자 하여도 현재 시스템은 노즐 속도를 작업자마다 제각기 조절하고 있는 실정이기 때문에 정확한 PR 두께 변화의 데이터를 얻을 수 없다. In general, if the PR thickness deviates from the desired specification (SPEC), adjust by changing the rpm of the high-speed spin step. However, if the PR nozzle rise time (or nozzle completion time of the nozzle) does not match the recipe, it is difficult to adjust the thickness of the PR through the rpm adjustment due to the difficulty of accurately reproducing the thickness of the PR according to the rpm. At this time, even if the thickness of the PR is adjusted by adjusting the speed of the PR nozzle, the current system is adjusting the nozzle speed for each operator, and thus, accurate PR thickness change data cannot be obtained.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 노즐의 업다운 위치를 감지하는 센서의 신호를 받아 노즐의 업다운 속도를 측정하는 속도 계랑기를 설치하여 노즐의 업다운 속도를 조절함으로써, 스핀 코터 레서피의 공정 조건과의 불일치를 조기에 개선하여 PR 코팅 공정 불량을 방지할 수 있는 노즐의 업다운 속도 조절 시스템 및 그 조절 방법을 제공하는데 있다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to adjust the nozzle up-down speed by installing a speed meter to measure the nozzle up-down speed by receiving a signal from a sensor that detects the up-down position of the nozzle, thereby adjusting the process conditions of the spin coater recipe. An object of the present invention is to provide a nozzle up-down speed control system and a control method thereof, which can improve the mismatch early to prevent a bad PR coating process.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 코팅액을 분사하는 노즐과 결합하는 노즐 홀더를 포함하고 노즐을 웨이퍼 센터로 이동시키는 노즐 이동 장치 하부에 위치하며, 노즐의 업다운 위치를 감지하는 제1 센서 및 상기 노즐 이동 장치를 업다운 시키는 노즐 업다운 실린더를 포함하는 노즐 업다운부, 상기 노즐 업다운부의 제1 센서에 전기적으로 연결되며, 노즐의 업다운 시간을 체크하여 상기 노즐의 업다운 속도를 측정하는 속도 계량기(speed gauge) 및 상기 노즐 업다운부에 연결되며, 상기 속도 계량기에 의해 측정된 속도에 따라 노즐의 업다운 속도를 조절할 수 있는 노즐 속도 조정기를 포함하는 노즐 업다운 속도 조절 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a nozzle holder coupled to the nozzle for injecting the coating liquid and is located below the nozzle moving device for moving the nozzle to the wafer center, the first sensor for detecting the up-down position of the nozzle And a nozzle up-down part including a nozzle up-down cylinder for up and down the nozzle moving device, and a speed meter electrically connected to a first sensor of the nozzle up-down part, and measuring an up-down speed of the nozzle by checking a nozzle up-down time. gauge and a nozzle up-down speed control system connected to the nozzle up-down part, the nozzle up-down speed adjusting system capable of adjusting the up-down speed of the nozzle according to the speed measured by the speed meter.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 노즐 홀더가 노즐로 이동하는 시간부터 코팅액의 분사완료 시간까지의 각각의 단계를 감지할 수 있는 다수의 센서를 설치하고, 각 센서들을 속도 계량기에 연결하여 노즐의 전체 이동 시간을 체크할 수도 있다. 또한, 노즐 속도 조정기가 속도 계량기와 전기적으로 연결되어 자동으로 속도를 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.According to a preferred embodiment of the present invention, a plurality of sensors that can detect each step from the time the nozzle holder is moved to the nozzle to the completion time of spraying the coating liquid is installed, and each sensor is connected to a speed meter to You can also check the total travel time. It is also desirable for the nozzle speed regulator to be electrically connected to the speed meter to automatically adjust the speed.
본 발명은 또한 전술한 목적을 달성하기 위하여, 코팅액을 분사하는 노즐의 업다운 속도를 조절하는 방법으로서, 제1 센서를 통해 상기 노즐의 업다운 위치를 감지하는 단계, 상기 제1 센서의 신호를 받는 속도 계량기를 이용하여 상기 노즐의 업다운 속도를 측정하는 단계 및 상기 측정된 속도에 따라 노즐 속도 조정기 통해 상기 노즐의 업다운 속도를 조절하는 단계를 포함하는 노즐 업다운 속도 조절 방법을 제공한다. The present invention also provides a method for adjusting the up-down speed of the nozzle for spraying the coating liquid in order to achieve the above object, the step of detecting the up-down position of the nozzle through a first sensor, the speed of receiving the signal of the first sensor The method of claim 1, further comprising measuring the up-down speed of the nozzle using a meter and adjusting the up-down speed of the nozzle through a nozzle speed adjuster according to the measured speed.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 노즐의 업다운 속도 조절 시스템의 전체적인 모습을 개략적으로 도시한 사시도이다.Figure 2 is a perspective view schematically showing the overall appearance of the up-down speed control system of the nozzle according to an embodiment of the present invention.
노즐 업다운 속도 조절 시스템은 노즐 업다운 장치부(300), 노즐 속도 조정기(400) 및 속도 계량기(500)를 포함한다. 스핀 코터의 다른 부분과의 관계를 설명하기 위해 노즐들(110,120)과 노즐 홀더(210)를 포함한 노즐 이동 장치(200)가 추가적으로 도시되어 있다. The nozzle updown speed control system includes a nozzle
노즐들(110,120)은 각각의 코팅액(미도시)에 연결되어 있고, 웨이퍼에 코팅액을 분사하는 역할을 한다. 도면상 2개만 도시되어 있지만 그 이상 구비될 수 있음은 물론이다. 노즐 이동 장치(200)는 노즐을 잡기 위한 노즐 홀더(210) 및 노즐을 웨이퍼(미도시) 센터로 이동시키는 센터 이동 장치(220)를 포함한다. The
노즐 업다운 장치부(300)는 노즐 업다운 실린더(310), 높이 조절대(height adjustment shaft,330), 연결 장치(340) 및 센서(320)를 포함한다. 노즐 업다운 실린더(310)는 노즐 이동 장치(200)를 업다운(화살표 방향) 시키는 역할 즉, 노즐을 업다운 시키는 역할을 하고, 높이 조절대(330)는 노즐의 높이 조절의 기준이 된다. 연결 장치(340)는 노즐 이동 장치(200)와 노즐 업다운 장치부(300)를 연결하는 역할을 한다. 센서(320)는 노즐 업다운 시에 높이 조절대(330)를 통해 노즐 업 또는 다운 시의 시작과 끝의 위치를 감지하거나 노즐의 상하 제한 영역을 벗어나는지를 감지한다. The nozzle up-down
노즐 이동 장치(200) 및 노즐 업다운 장치부(300)는 연결 장치(340) 통해 연결되어 노즐을 웨이퍼로 이동시키는 역할을 한다. 즉, 먼저 노즐 이동부(200)의 노즐 홀더(210)가 필요한 노즐(예컨대 110)을 선택하여 잡고 픽업한 후, 노즐 업다운 장치부(300)의 노즐 업다운 실린더(310)가 노즐을 상승시키게 된다. 그 후 다시 노즐 이동 장치(200)의 센터 이동 장치(220)가 노즐(110)을 웨이퍼의 중심으로 이동시킨다. 웨이퍼에 코팅액의 도포가 끝나면 상기의 역순으로 노즐이 제자리로 돌아간다.The
노즐 속도 조정기(400)는 노즐 업다운 실린더(310)에 연결되어 노즐의 업다운 속도를 조정한다.The
속도 계량기(speed gauge,500)는 스핀 코터 전체 시스템 컨트롤하는 메인 컨트롤러(미도시)에 포함되어 노즐 업다운 시간의 체크 및 속도를 측정한다. 좀더 상세히 설명하자면, 속도 계량기(500)는 노즐 업다운 장치부(300)의 센서(320)에 전기적으로 연결되어, 센서(320)로부터 신호를 받는다. 속도 계량기(500)는 받은 신호를 통해 노즐 업다운 시간 및 속도를 측정하고, 그 결과를 코터 레서피와 비교한다. 비교 결과에 따라 노즐 속도 조정기(400)를 통해 속도를 조절한다. 종래에는 노즐 업다운 속도(또는 노즐 이동 속도)에 문제가 발생하여 코팅 불량을 일으킨 경우, 그 원인을 찾는 것과 재조정에 어려움이 있었으나, 속도 계량기(500)를 설치함으로써 그러한 문제를 해결할 수 있다.A speed gauge (500) is included in the main controller (not shown) that controls the entire system of the spin coater to measure and check the nozzle up-down time. In more detail, the
또한, 속도 계량기(500)를 노즐 속도 조정기(400)에 전기적으로 연결하여, 노즐 속도 조정기(400)가 속도 계량기(500)의 속도 측정의 결과에 따라 자동으로 속도를 조절할 수도 있다. In addition, by connecting the
한편, 본 실시예에서는 주로 노즐의 업다운 시간 및 속도만을 측정하여 속도를 조절하는 방법을 다루고 있으나, 노즐의 전체 이동 시간을 체크하여 노즐 업다운 속도를 조절할 수도 있다. 즉, 노즐 홀더(210)가 노즐을 잡는 단계, 픽업하는 단계 및 노즐의 상승 후 센터 이동 장치(220)가 노즐을 웨이퍼 센터로 이동시키는 단계들 각각에 센서를 두고, 속도 계량기(500)가 각 센서들로부터 신호를 받아 노즐의 전체 이동 시간을 체크하고 코터 레서피와 비교한다. 비교 결과에 따라 노즐 속도 조정기(400)를 통해 노즐의 업다운 속도를 조절한다. Meanwhile, the present embodiment mainly deals with a method of adjusting the speed by measuring only the updown time and the speed of the nozzle. However, the nozzle updown speed may be adjusted by checking the total moving time of the nozzle. In other words, the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 노즐 업다운 속도를 조절하는 과정을 개략적으로 보여주는 흐름도이다. 전술한 도 2의 노즐 업다운 속도 조절 시스템을 인용하여 설명한다.3 is a flowchart schematically illustrating a process of adjusting a nozzle updown speed according to an exemplary embodiment of the present invention. The above-described nozzle up-down speed regulation system of FIG. 2 will be described with reference.
먼저, 노즐 업다운 실린더(310)에 설치된 센서(320)에 의해 노즐(예컨대, 110)의 업다운 시에 노즐(110)의 위치를 감지한다(S510). 다음, 속도 계량기(500)가 센서(320)의 신호를 받아 노즐 업다운 시간 및 속도를 측정한다(S520). 측정된 시간을 코터 레서피와 비교하여, 노즐 속도 조정기(400)를 통해 노즐의 업다운 속도를 조절한다(S530). 한편, 전술한 대로 노즐 위치 감지 단계(S510)에서는 노즐의 이동 단계마다 센서를 설치하여 노즐 업다운 위치 감지뿐만이 아니라, 각 단계의 노즐의 이동을 감지하고, 속도 측정 단계(S520)에서 속도 계량기(500)가 각 센서의 신호를 받아 전체 노즐 이동 시간을 계산함으로써 노즐의 업다운 속도를 조절하는 방법도 가능하다.First, the position of the
지금까지, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.So far, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. will be. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 노즐 업다운 위치를 감지하는 센서를 노즐 업다운 실린더에 설치하고 센서의 신호를 받아 노즐 업다운 시간 및 속도를 측정 할 수 있는 속도 계량기를 메인 컨트롤러에 구비함으로써, 노즐 업다운 속도(또는 전체 노즐 이동 시간) 문제에 의한 웨이퍼의 코팅 불량을 해결할 수 있다.As described in detail above, the present invention provides a nozzle up-down by installing a sensor for detecting a nozzle up-down position in a nozzle up-down cylinder and a speed meter capable of measuring a nozzle up-down time and speed by receiving a signal from the sensor. Coating defects on the wafer due to speed (or overall nozzle travel time) problems can be solved.
또한, 전기적 연결에 의해 자동으로 노즐 업다운 속도 조절을 할 수 있게 함으로써, 작업자에 의한 노즐 업다운 속도 조절에 따른 불균일한 PR 두께 데이터의 문제도 해결할 수 있다.In addition, it is possible to automatically adjust the nozzle up-down speed by the electrical connection, thereby solving the problem of non-uniform PR thickness data according to the nozzle up-down speed control by the operator.
Claims (9)
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KR1020050046115A KR20060124280A (en) | 2005-05-31 | 2005-05-31 | System for controlling up and down speeds of nozzle and method controlling up and down speeds of nozzle |
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
KR20180057190A (en) * | 2016-11-22 | 2018-05-30 | 세메스 주식회사 | Apparatus for Processing a Substrate and Method for Processing a Substrate |
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2005
- 2005-05-31 KR KR1020050046115A patent/KR20060124280A/en not_active Application Discontinuation
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KR20180057190A (en) * | 2016-11-22 | 2018-05-30 | 세메스 주식회사 | Apparatus for Processing a Substrate and Method for Processing a Substrate |
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