KR20070043216A

KR20070043216A - Apparatus for fabricating semiconductor device

Info

Publication number: KR20070043216A
Application number: KR1020050099241A
Authority: KR
Inventors: 이종화
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2007-04-25

Abstract

반도체 기판 상에 균일한 두께의 코팅층을 형성할 수 있는 반도체 소자 제조용 장비에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 장비는 반도체 기판을 지지하며 고속 회전시키는 회전 척, 회전 척의 내부 표면을 따라 항온수를 순환시켜 회전 척의 표면 온도를 일정하게 유지시키는 항온수 공급 라인, 항온수 공급 라인으로 항온수를 공급하는 항온수 공급부 및 항온수 공급부와 연결되어 항온수의 온도를 보상하는 온도 제어기를 포함한다. The present invention relates to a device for manufacturing a semiconductor device capable of forming a coating layer having a uniform thickness on a semiconductor substrate. The device for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention is a rotary chuck supporting a semiconductor substrate and a constant temperature water supply line for maintaining a constant surface temperature of a rotating chuck by circulating constant temperature along an inner surface of the rotating chuck. It includes a constant temperature water supply unit for supplying constant temperature water to the water supply line and a temperature controller connected to the constant temperature water supply unit to compensate the temperature of the constant temperature water.

회전 척, 항온수 공급 라인, 온도 제어기 Rotary chuck, constant temperature water supply line, temperature controller

Description

Apparatus for fabricating semiconductor device

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 장비의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of equipment for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 장비에 포함된 회전 척의 단면도이다. 2 is a cross-sectional view of a rotary chuck included in the apparatus for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명> <Explanation of symbols on main parts of the drawings>

100: 보울 102: 배출 라인100: bowl 102: discharge line

112: 회전 척 114: 회전 축112: rotation chuck 114: rotation axis

116: 모터 120: 코팅액 공급 노즐116: motor 120: coating liquid supply nozzle

130: 항온수 공급 라인 140: 항온수 공급부130: constant temperature water supply line 140: constant temperature water supply

150: 온도 제어기150: temperature controller

본 발명은 반도체 소자 제조용 장비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 기판 상에 균일한 두께의 코팅층을 형성할 수 있는 반도체 소자 제조용 장비에 관한 것이다. The present invention relates to a device for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a device for manufacturing a semiconductor device capable of forming a coating layer having a uniform thickness on a semiconductor substrate.

일반적으로 반도체 소자는 반도체 기판에 박막을 형성할 수 있는 확산 (deposition) 공정, 마스크(mask) 또는 레티클(reticle)의 패턴을 이용하여 반도체 기판 상의 박막 표면에 패턴을 형성하는 사진 공정(photo lithography), 박막 표면의 패턴을 따라 반응 가스 또는 화학 용액을 이용하여 박막을 선택적으로 제거하는 식각(etch) 공정 등을 반복적으로 수행하여 제조된다. In general, a semiconductor device uses a deposition process for forming a thin film on a semiconductor substrate, a photolithography process for forming a pattern on the surface of a thin film on a semiconductor substrate by using a pattern of a mask or a reticle. According to the pattern on the surface of the thin film, the etching is performed by repeatedly performing an etching process for selectively removing the thin film using a reaction gas or a chemical solution.

이러한 공정 중, 반도체 기판 상에 미세 패턴을 형성하기 위한 사진 공정은 반도체 기판에 포토레지스트를 코팅하는 공정, 포토레지스트 상에 미세 패턴을 형성하는 노광 공정 및 포토레지스트를 현상하는 현상 공정을 순차적으로 수행함으로써 반도체 기판 상에 미세 패턴을 형성한다. Among these processes, a photo process for forming a fine pattern on a semiconductor substrate is performed by sequentially coating a photoresist on a semiconductor substrate, an exposure process of forming a fine pattern on the photoresist, and a developing process of developing the photoresist. As a result, a fine pattern is formed on the semiconductor substrate.

이 중 포토레지스트와 같은 코팅액을 코팅하는 공정은 반도체 기판 상에 균일한 두께로 코팅층을 형성하기 위해 스핀 코팅(spin coating) 장비를 이용한다. 이 때, 스핀 코팅 장비는 고속으로 회전하는 반도체 기판 상에 코팅액을 공급하면 원심력에 의해 코팅액이 반도체 기판의 중앙에서 가장자리로 이동하면서 반도체 기판 전체에 코팅액을 코팅시킨다. 이 때, 반도체 기판은 고속으로 회전 가능한 회전 척 상에 위치한다.Among these, a process of coating a coating liquid such as a photoresist uses spin coating equipment to form a coating layer with a uniform thickness on a semiconductor substrate. At this time, the spin coating equipment supplies the coating liquid on the semiconductor substrate which rotates at high speed, and the coating liquid moves from the center to the edge of the semiconductor substrate by centrifugal force to coat the coating liquid on the entire semiconductor substrate. At this time, the semiconductor substrate is located on a rotating chuck that can rotate at high speed.

그러나, 반도체 기판 표면에 코팅액을 코팅하기 위해 반도체 기판을 회전 척 상에 위치시킬 때 반도체 기판 표면의 온도 분포가 불균일하게 변화된다. 이와 같은 상태에서 반도체 기판을 고속 회전시켜 코팅액을 도포할 경우 반도체 기판의 온도 분포에 따라 각 부위별로 코팅층의 두께가 다르게 형성된다. However, when the semiconductor substrate is placed on the rotary chuck to coat the coating liquid on the semiconductor substrate surface, the temperature distribution of the semiconductor substrate surface changes unevenly. When the coating liquid is applied by rotating the semiconductor substrate at a high speed in this state, the thickness of the coating layer is formed differently for each part according to the temperature distribution of the semiconductor substrate.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 반도체 기판 상에 균일한 두께의 코 팅층을 형성할 수 있는 반도체 소자 제조용 장비를 제공하는데 있다. An object of the present invention is to provide a device for manufacturing a semiconductor device capable of forming a coating layer of uniform thickness on the semiconductor substrate.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned problem, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 장비는 반도체 기판을 지지하며 고속 회전시키는 회전 척, 회전 척의 내부 표면을 따라 항온수를 순환시켜 회전 척의 표면 온도를 일정하게 유지시키는 항온수 공급 라인, 항온수 공급 라인으로 항온수를 공급하는 항온수 공급부 및 항온수 공급부와 연결되어 항온수의 온도를 보상하는 온도 제어기를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, a device for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention supports a semiconductor substrate to rotate at a high speed, and rotates constant temperature water along an inner surface of the rotating chuck to maintain a constant surface temperature of the rotating chuck. It comprises a constant temperature water supply line, a constant temperature water supply unit for supplying constant water to the constant temperature water supply line and a temperature controller connected to the constant temperature water supply unit to compensate the temperature of the constant temperature water.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 장비의 단면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 장비에 포함된 회전 척의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of equipment for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view of a rotary chuck included in the apparatus for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 장비는 보울(100), 회전 척(112), 회전 축(114), 모터(116), 항온수 공급 라인(130), 항온수 공급부(140) 및 온도 제어기(150)를 포함한다.As shown in Figure 1 and 2, the device for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention is a bowl 100, rotary chuck 112, rotary shaft 114, motor 116, constant temperature water supply line 130, a constant temperature water supply unit 140, and a temperature controller 150.

보울(100; bowl)은 상부컵과 하부컵이 결합된 용기로써 상부가 개방되어 있어 보울(100) 내부로 반도체 기판(W)이 이송될 수 있다. 그리고 보울(100)의 상부는 경사지게 형성되어 있어 보울(100) 내에 위치한 반도체 기판(W) 상에 코팅액을 코팅할 때 반도체 기판(W)의 회전으로 인해 코팅액이 외부로 분산되는 것을 방지한다. 또한, 보울(100)의 하부 중심은 반도체 기판(W)을 고속 회전시키기 위한 회전 축(116)이 관통할 수 있도록 개방되어 있다. 그리고 보울(100)의 하부면에는 반도체 기판(W) 상에 코팅액을 코팅할 때 반도체 기판(W)의 가장자리로부터 이탈되는 코팅액을 외부로 배출시키는 배출 라인(102)이 연결되어 있다.The bowl 100 is a container in which the upper cup and the lower cup are coupled to each other so that the upper portion of the bowl 100 is open so that the semiconductor substrate W may be transferred into the bowl 100. And the upper portion of the bowl 100 is formed to be inclined to prevent the coating liquid from being dispersed to the outside due to the rotation of the semiconductor substrate (W) when coating the coating liquid on the semiconductor substrate (W) located in the bowl (100). In addition, the lower center of the bowl 100 is open to allow the rotation shaft 116 to penetrate the semiconductor substrate W at a high speed. In addition, a discharge line 102 is connected to the lower surface of the bowl 100 to discharge the coating liquid that is separated from the edge of the semiconductor substrate W to the outside when the coating liquid is coated on the semiconductor substrate W.

이러한 보울(100) 내부에는 반도체 기판(W) 상에 코팅층 형성시 반도체 기판(W)을 진공으로 흡착하여 지지하는 회전 척(112)이 설치되어 있다. 회전 척(112)의 상부 표면에는 반도체 기판(W)을 흡착하여 지지하기 위해 다수의 홀들이 형성될 수 있다. 그리고 회전 척(112) 하부는 회전 축(114)과 연결되며, 회전 축(114)은 외부에 설치된 모터(116)에 의해 고속 회전된다. 따라서 반도체 기판(W)에 코팅액 코팅 시 회전 척(112)에 의해 지지되는 반도체 기판(W)이 고속으로 회전된다. In the bowl 100, a rotary chuck 112 is installed to support the semiconductor substrate W by vacuum when the coating layer is formed on the semiconductor substrate W. A plurality of holes may be formed on the upper surface of the rotating chuck 112 to adsorb and support the semiconductor substrate W. The lower portion of the rotary chuck 112 is connected to the rotary shaft 114, and the rotary shaft 114 is rotated at a high speed by a motor 116 installed outside. Therefore, when the coating liquid is coated on the semiconductor substrate W, the semiconductor substrate W supported by the rotating chuck 112 is rotated at a high speed.

그리고 회전 척(112) 상에 위치하는 반도체 기판(W) 상부에는 반도체 기판(W)으로 코팅액을 공급하기 위한 코팅액 공급 노즐(120)이 설치되어 있다. 따라서 보울(100) 내부의 반도체 기판(W)이 고속으로 회전할 때, 코팅액이 반도체 기판(W)의 상부면으로 공급된다.In addition, a coating liquid supply nozzle 120 for supplying a coating liquid to the semiconductor substrate W is disposed on the semiconductor substrate W positioned on the rotary chuck 112. Therefore, when the semiconductor substrate W in the bowl 100 rotates at a high speed, the coating liquid is supplied to the upper surface of the semiconductor substrate W. FIG.

이 때, 코팅액 공급 노즐(120)을 통해 공급되는 코팅액으로는 포토레지스트가 이용될 수 있다. 이러한 포토레지스트는 감광성 물질을 포함하고 있으며, 일종의 솔벤트(solvent)로써 휘발성이 강한 아세톤과 같은 시너(tinner)에 의해 희석된 용액이다. 코팅액 공급 노즐(120)을 통해 공급되는 코팅액으로는 감광성 용액뿐만 아니라 현상액 등의 화학 용액들이 이용될 수 있다. In this case, a photoresist may be used as the coating liquid supplied through the coating liquid supply nozzle 120. This photoresist contains a photosensitive material and is a solvent, a solution diluted by thinner such as acetone, which is highly volatile. As the coating solution supplied through the coating solution supply nozzle 120, chemical solutions such as a developing solution as well as a photosensitive solution may be used.

이하, 반도체 기판을 지지하며 고속 회전시키는 회전 척(112)에 대해 상세히 설명하면, 회전 척(112)의 하부는 회전 축(114)과 연결되어 있으며, 내부에는 반도체 기판(W) 상에 코팅 공정시 반도체 기판(W)과 접촉되는 회전 척(112)의 표면을 균일하게 일정 온도로 유지시킬 수 있는 항온수 공급 라인(130)이 설치되어 있다. Hereinafter, the rotating chuck 112 supporting the semiconductor substrate and rotating at high speed will be described in detail. The lower part of the rotating chuck 112 is connected to the rotating shaft 114, and the coating process is performed on the semiconductor substrate W therein. The constant temperature water supply line 130 is provided to uniformly maintain the surface of the rotary chuck 112 in contact with the semiconductor substrate W at a constant temperature.

이 때, 항온수 공급 라인(130)은 회전 척(112)의 내부 표면을 따라 설치되어 있어 회전 척(112)의 표면을 따라 일정 온도로 유지되는 액체 즉, 항온수(恒溫水)를 순환시킨다. 그리고 항온수 공급 라인(130)은 회전 척(112)의 하부 중앙에 연결된 회전 축(114)으로 연장될 수 있다. 그리고 회전 척(112) 내에 설치된 항온수 공급 라인(130)은 회전 척(112)의 회전시 회전 척(112)과 함께 회전되거나, 회전 척(112) 내에 고정되어 있을 수 있다.At this time, the constant temperature water supply line 130 is installed along the inner surface of the rotary chuck 112 to circulate a liquid, that is, constant temperature water, maintained at a constant temperature along the surface of the rotary chuck 112. . In addition, the constant temperature water supply line 130 may extend to the rotation shaft 114 connected to the lower center of the rotary chuck 112. The constant temperature water supply line 130 installed in the rotary chuck 112 may be rotated together with the rotary chuck 112 when the rotary chuck 112 rotates, or may be fixed in the rotary chuck 112.

이와 같이 설치된 항온수 공급 라인(130)은 외부에 설치되어 있는 항온수 공급부(140)와 연결되어 있으며, 이에 따라 항온수가 항온수 공급부(140)와 항온수 공급 라인(130)에 걸쳐 계속적으로 순환된다. The constant temperature water supply line 130 installed as described above is connected to the constant temperature water supply unit 140 installed outside, whereby the constant temperature water continuously circulates over the constant temperature water supply unit 140 and the constant temperature water supply line 130. do.

이 때, 항온수 공급부(140)는 온도 제어기(150)와 연결되어 있으며, 온도 제어기(150)에 의해 순환되는 항온수의 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 즉, 온도 제어기(150)에 의해 항온수 공급부(140) 내의 항온수 온도가 실시간으로 측정되며, 측정된 항온수의 온도가 기준 온도값보다 설정 범위 이상 또는 이하일 경우 히터 또는 쿨러(미도시)를 이용하여 항온수의 온도를 보상한다. At this time, the constant temperature water supply unit 140 is connected to the temperature controller 150, it is possible to maintain a constant temperature of the constant temperature water circulated by the temperature controller 150. That is, the temperature controller 150 measures the temperature of the constant temperature water in the constant temperature water supply unit 140 in real time. To compensate for the temperature of the constant temperature water.

이와 같이 회전 척(112) 내에 항온수 공급 라인(130)을 설치함으로써 회전 척(112)의 상부 표면을 균일하게 일정 온도로 유지시킬 수 있으므로 반도체 기판(W)의 표면 온도 또한 균일하게 유지시킬 수 있다.By providing the constant temperature water supply line 130 in the rotary chuck 112 as described above, the upper surface of the rotary chuck 112 can be uniformly maintained at a constant temperature, so that the surface temperature of the semiconductor substrate W can also be uniformly maintained. have.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 제조용 장비의 동작에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the semiconductor device manufacturing equipment according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

먼저, 회전 척(112) 내부 표면을 따라 설치된 항온수 공급 라인(130)으로 일정 온도로 유지되는 항온수를 공급한다. 따라서 회전 척(112)의 표면이 균일하게 일정 온도로 유지된다. First, constant temperature water is maintained at a constant temperature to the constant temperature water supply line 130 installed along the inner surface of the rotary chuck 112. Therefore, the surface of the rotary chuck 112 is uniformly maintained at a constant temperature.

그리고 나서, 보울(100) 내부로 반도체 기판(W)을 이송하여 회전 척(112) 상에 반도체 기판(W)을 위치시킨다. 이 때, 반도체 기판(W)은 회전 척(112) 상에 진공으로 흡착되어 지지된다. 이 때, 반도체 기판(W)과 접촉되는 회전 척(112)의 표면이 균일한 온도로 유지되므로 반도체 기판(W)의 표면도 균일하게 일정 온도로 유 지된다.Then, the semiconductor substrate W is transferred into the bowl 100 to position the semiconductor substrate W on the rotary chuck 112. At this time, the semiconductor substrate W is sucked and supported by the vacuum on the rotary chuck 112. At this time, since the surface of the rotary chuck 112 in contact with the semiconductor substrate W is maintained at a uniform temperature, the surface of the semiconductor substrate W is also uniformly maintained at a constant temperature.

다음으로 모터(116)를 구동시켜 회전 축(114)을 고속 회전시킴으로써 회전 척(112)에 의해 지지되는 반도체 기판(W)이 고속 회전된다. 이와 같이 반도체 기판(W)이 고속 회전할 때, 반도체 기판(W) 상부에 코팅액 공급 노즐(120)을 위치시킨 다음 반도체 기판(W) 표면으로 코팅액을 공급한다. 따라서 반도체 기판(W) 표면으로 공급된 코팅액이 원심력에 의해 중앙으로부터 가장자리로 이동하면서 반도체 기판(W) 상에 코팅액이 코팅된다. Next, the semiconductor substrate W supported by the rotating chuck 112 is rotated at high speed by driving the motor 116 to rotate the rotation shaft 114 at high speed. As such, when the semiconductor substrate W rotates at a high speed, the coating liquid supply nozzle 120 is positioned on the semiconductor substrate W, and then the coating liquid is supplied to the surface of the semiconductor substrate W. Accordingly, the coating liquid is coated on the semiconductor substrate W while the coating liquid supplied to the surface of the semiconductor substrate W moves from the center to the edge by centrifugal force.

이와 같이 반도체 기판(W) 표면이 균일하게 일정 온도로 유지될 때 코팅액을 코팅함으로써 균일한 두께의 코팅층을 형성할 수 있다. As such, when the surface of the semiconductor substrate W is uniformly maintained at a constant temperature, the coating layer may be coated to form a coating layer having a uniform thickness.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention belongs may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. You will understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

상기한 바와 같이 본 발명의 반도체 소자 제조용 장비에 따르면 회전 척 내의 표면을 따라 항온수를 순환시킴으로써 회전 척의 표면 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 이에 따라 회전 척의 표면과 접촉되는 반도체 기판의 표면도 균일하게 일정 온도로 유지시킬 수 있다. 그러므로 반도체 기판 상에 균일한 두께의 코팅층을 형성할 수 있다. As described above, according to the apparatus for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the surface temperature of the rotating chuck can be kept constant by circulating constant temperature water along the surface of the rotating chuck. As a result, the surface of the semiconductor substrate in contact with the surface of the rotary chuck can be uniformly maintained at a constant temperature. Therefore, it is possible to form a coating layer of uniform thickness on the semiconductor substrate.

Claims

A rotary chuck supporting the semiconductor substrate and rotating at a high speed;

A constant temperature water supply line circulating constant temperature water along the inner surface of the rotary chuck to maintain a constant surface temperature of the rotary chuck;

A constant temperature water supply unit supplying the constant temperature water to the constant temperature water supply line; And

And a temperature controller connected to the constant temperature water supply to compensate for the temperature of the constant temperature water.

The method of claim 1,

The rotary chuck is a device for manufacturing a semiconductor device that sucks and supports the semiconductor substrate in a vacuum.

The method of claim 1,

And the constant temperature water supply line is rotatable with the rotary chuck.