KR20080006064A

KR20080006064A - 반도체 제조설비의 베이크장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20080006064A
Application number: KR1020060064739A
Authority: KR
Inventors: 이규중
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2006-07-11
Publication date: 2008-01-16

Abstract

본 발명은 반도체 제조설비에서 웨이퍼에 도포된 포토레지스트의 두께를 균일하게 경화시키는 베이크장치 및 그 방법에 관한 것이다.

웨이퍼 표면에 균일하게 열을 가하여 도포된 포토레지스트의 두께가 일정하게 형성되도록 하는 본 발명의 반도체 제조설비의 베이크장치는, 챔버와, 상기 쳄버의 하부에 설치되며, 웨이퍼(W)를 균일한 온도로 베이크하기 위해 자력선이 발생되어 강한 유도가열을 하도록 하는 베이크 플레이트와, 상기 챔버의 상부에 형성되어 상기 웨이퍼(W)의 베이크공정 진행 시 열복사에 의해 상기 웨이퍼(W)의 전체에 균일한 열이 가해지도록 하는 베이크커버를 구비한다.

베이크 플레이트에 전자석코일을 장착하여 유도가열에 의해 신속히 웨이퍼에 골고루 열을 전달하고 베이크커버를 알루미늄과 같은 금속으로 형성하여 챔버 내부에서 열복사되도록 하여 웨이퍼로 균일한 온도가 유지되도록 하여 웨이퍼에 도포된 포토레지스트를 경화시켜 온도의 불균일로 인한 공정불량을 방지한다.

베이크 플레이트, 베이크 커버, 발열체, 열원, 베이크 공정

Description

반도체 제조설비의 베이크장치 및 그 방법{BACKING METHOD AND BAKE UNIT OF SEMICONDUCTOR PRODUCTION DEVICE}

도 1은 종래의 반도체 제조설비에서 베이크장치의 구성도

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조설비에서 베이크장치의 구성도

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 베이크 플레이트(104)의 유도가열을 설명하는 도면

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100: 쳄버 102: 전자석코일

104: 베이크 플레이트 106: 베이크 커버

본 발명은 반도체 제조설비에서 베이크장치에 관한 것으로, 특히 반도체 제조설비에서 웨이퍼에 도포된 포토레지스트를 경화시키는 베이크장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자는 이온주입 공정, 막 증착 공정, 확산공정, 사진공정, 식각공정 등과 같은 다수의 공정들을 거쳐 제조된다. 이러한 공정들 중에서, 원하는 패턴을 형성하기 위한 사진공정은 반도체 소자 제조에 필수적으로 요구되는 공정이다.

사진공정은 식각이나 이온주입이 될 부위와 보호될 부위를 선택적으로 정의하기 위해 마스크나 레티클의 패턴을 웨이퍼위에 만드는 것으로 크게, 웨이퍼 상에 포토레지스트를 떨어뜨린 후 고속으로 회전시켜 웨이퍼 위에 원하는 두께로 입히는 도포공정, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼와 정해진 마스크를 서로 정렬시킨 후 자외선과 같은 빛이 상기 마스크를 통하여 웨이퍼 상의 포토레지스트에 조사되도록 하여 마스크 또는 레티클의 패턴을 웨이퍼에 옮기는 노광공정 및 상기 노광공정이 완료된 웨이퍼의 포토레지스트를 현상하여 원하는 포토레지스트 패턴을 형성하는 현상공정으로 이루어진다.

상기 도포공정, 노광공정 및 현상공정 이외에 사진공정은, 포토레지스트와 웨이퍼간의 접착성을 향상시키기 위한 HMDS(Hexamethyl disilane) 처리 공정, 포토레지스트 도포공정 전 웨이퍼 상의 수분이나 유기용제를 제거하고, 포토레지스트 도포 후, 포토레지스트 내에 함유된 용제를 제거하는 베이크 공정 등을 포함한다.

이러한 베이크 공정에서는 챔버 내의 핫플레이트 상에 포토레지스트가 도포된 웨이퍼를 장착하여 소정의 온도로 포토레지스트를 베이크하는 챔버식 베이크장치를 사용한다.

최근 이와 같은 베이크장치는, 미세 패턴을 패터닝하는 경우, 포토레지스트 의 베이크 온도 균일성이 사진공정이나 식각공정 시 커다란 영향을 미치기 때문에, 포토레지스트의 베이크 온도를 균일하게 유지되도록 하는 점이 더욱 요구되어지고 있다.

즉, 웨이퍼가 챔버 내에 실장되었을 때, 웨이퍼를 일정온도까지 얼마나 빨리 그리고 미세한 오차를 가지는 균일한 베이크온도를 유지시킬 수 있느냐가 반도체 소자의 수율에 직접적인 영향을 미치므로 온도조절이 정밀하고, 온도 보상시간이 빠른 웨이퍼의 베이크장치가 요구되는 실정에 있다.

도 1은 종래의 반도체 제조설비에서 베이크장치의 구성도이다.

챔버(10)와, 상기 쳄버(10)내부에 설치된 베이스(16)와, 웨이퍼(W)가 수평방향으로 안착되도록 상기 베이스(16)에 설치되며, 웨이퍼(W)를 균일한 온도로베이크하기 위해 발열체가 내설되어 있는 베이크 플레이트(18)와, 상기 챔버의 상부에 형성되어 웨이퍼(W)가 밀폐된 공간에 놓이도록 하는 커버(12)로 구성된다.

상기 베이크 플레이트(18)의 상부에는 웨이퍼(W)가 수평방향으로 놓이도록 지지하여 웨이퍼(W)와의 접촉면적을 최대로 감소시킬 수 있는 지지핀(20)이 설치되어 있고, 그 지지핀(20) 위에 웨이퍼(W)를 얹저 놓아 베이크 플레이트(18)와 웨이퍼(W)가 직접 접촉되지 않도록 한다.

상기 베이크 플레이트(18)의 내부에는 복수 개의 발열체가 소정간격으로 배치되어 있다.

베이크 플레이트(18)의 상면에 베이크 공정을 진행하기 위한 웨이퍼(W)를 로봇에 의해 파지하여 안착시키면 베이크커버(12)가 하강하여 베이크 플레이트(18)와 결합되어 내부가 밀폐된다. 이렇게 밀폐된 상태에서 상기 베이크 플레이트(18)의 내부에 내장되어 있는 복수 개의 발열체로부터 열원이 공급되어 베이크 플레이트(18)의 저면으로 전달되어 웨이퍼(W)에 코팅된 포토레지스트의 용제(솔벤트성분)가 증발되어 경화된다.

상기와 같이 베이크공정을 진행하는 종래의 베이크장치는 냉각된 웨이퍼가 베이크 플레이트(18)에 안착될 시 베이크 플레이트(18) 바닥의 열판에 의해서만 열이 가해지므로 베이크 플레이트(18)의 재질, 베이크 내부 환경에 따라서 웨이퍼로 가해지는 열이 균일하게 전달되지 않아 포토레지스트의 두께의 불균일이 발생되어 미세한 회로패턴의 불량이 발생하는 문제가 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 반도체 제조설비에서 웨이퍼 표면에 균일하게 열을 가하여 도포된 포토레지스트의 두께가 일정하게 형성되도록 하는 베이크장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 웨이퍼 표면에 균일하게 가열하여 포토레지스트의 두께 불균일로 인한 공정불량을 방지하는 베이크장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 반도체 제조설비의 베이크장치는, 챔버와, 상기 쳄버의 하부에 설치되며, 웨이퍼(W)를 균일한 온도로 베이크하기 위해 자력선이 발생되어 강한 유도가열을 하도록 하는 베이크 플레이트와, 상기 챔버의 상부에 형성되어 상기 웨이퍼(W)의 베이크공정 진행 시 열복사에 의해 상기 웨이퍼(W)의 전체에 균일한 열이 가해지도록 하는 베이크커버를 구비함을 특징으로 하는 한다.

상기 유도가열은 상기 베이크 플레이트에 내설된 전자석코일에 의해 발생됨을 특징으로 한다.

상기 베이크커버는 열복사율이 뛰어난 알루미늄으로 형성하는 것이 바람직하다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조설비에서 베이크장치의 구성도이다.

챔버(100)와, 상기 쳄버(100)의 하부에 설치되며, 웨이퍼(W)를 균일한 온도로 베이크하기 위해 전자석코일(102)이 내설되어 있는 자력선이 발생되어 강한 유도가열을 하도록 하는 베이크 플레이트(104)와, 상기 챔버(100)의 상부에 형성되어 상기 베이크 플레이트(104) 상에 냉각된 웨이퍼(W)가 안착된 후 상기 웨이퍼(W)의 베이크공정 진행 시 열복사에 의해 웨이퍼(W)의 전체에 균일한 열이 가해지도록 하는 베이크커버(106)로 구성된다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 베이크 플레이트(104)의 유도가열을 설명하는 도면이다.

상술한 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예의 동작을 상세히 설명한다.

상기 베이크 플레이트(104)의 상부에는 웨이퍼(W)가 수평방향으로 놓이도록 지지한다. 상기 베이크 플레이트(104)의 내부에는 수평방향으로 길게 전자석코일(102)가 내설되어 있다. 상기 베이크 플레이트(104)의 상부에는 공정챔버(100)의 내부공간을 밀폐시키기 위한 베이크커버(106)가 설치되어 있다. 상기 베이크커버(106)는 열복사율이 좋은 알루미늄과 같은 금속으로 적용하였다.

베이크 플레이트(104)의 상면에 베이크 공정을 진행하기 위한 웨이퍼(W)를 로봇에 의해 파지하여 안착시키면 베이크커버(106)가 하강하여 베이크 플레이트(104)와 결합되어 내부가 밀폐된다. 이렇게 밀폐된 상태에서 상기 베이크 플레이트(104)의 내부에 내장되어 있는 전자석코일(102)로 이루어진 발열체로부터 열원이 공급되어 베이크 플레이트(104)로 전달된다. 이때 전자석코일(102)로부터 와전류 손실이 발생하여 베이크 플레이트(104) 위에 놓여진 웨이퍼(W)는 유도가열이 된다. 유도가열이란 도 3에서 보는 바와 같이 금속과 같은 도체(110)의 주위에 코일(112)을 감고 그 코일(112)에 고주파전원을 넣어주면 도체(112)에서 와전류 손실이 발생되어 가열되는 방식을 말한다. 유도가열의 원리를 이용한 전열기기 중 가정에서 사용하고 있는 IH(Induction Heat) 압력솥 등이 있다. 와전류 손실은 물질안에서 회전하는 작은 정류로 발생되는 저항 손실이다. 이러한 와전류는 물질의 다양한 점에 서 전위차에 의한 힘에 의해 흐름을 일으킨다. 또한 와전류는 발견자의 이름을 따서 푸코전류(Foucault Current) 또는 맴돌이 전류(Eddy Current)라고도 한다. 코일(112)에 더 가까운 제품이 표면 또는 내부보다 더 빨리 가열된다, 이러한 유도가열은 RF교류전원을 이용하여 코일(112)에 의해 자기장이 유도되어 이를 통해 흑연용기에 맴돌이 전류가 발생하며 용기의 전기저항으로 열이 발생한다. 이와 같이 전자석코일(102)에 자력선이 발생되고 와전류 손실에 의해 순간적적으로 발생되는 강한 열이 웨이퍼(W)로 인가되어 웨이퍼(W)에 도포된 포토레지스트를 경화시킨다.

또한 상기 전자석코일(102)에 의해 발생된 열은 챔버(100)의 내부공간에 전달되고 그 내부공간에 형성된 열이 알루미늄과 같은 금속으로 이루어진 베이크커버(106)에 의해 복사열이 발생되어 웨이퍼(W)로 전달된다. 이로인해 빠른 시간 내에 웨이퍼(W)의 온도가 균일하게 유지되어 웨이퍼(W) 상에 코팅된 포지레지스트의 용제(솔벤트성분)가 증발되어 균일하게 경화된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 반도체 제조설비에서 베이크 플레이트에 전자석코일을 장착하여 유도가열에 의해 신속히 웨이퍼에 골고루 열을 전달하고 베이크커버를 알루미늄과 같은 금속으로 형성하여 챔버 내부에서 열복사되도록 하여 웨이퍼로 균일한 온도가 유지되도록 하여 웨이퍼에 도포된 포토레지스트를 경화시켜 온도의 불균일로 인한 공정불량을 방지할 수 있는 이점이 있다.

Claims

반도체 제조설비의 베이크장치에 있어서,

챔버와,

상기 쳄버의 하부에 설치되며, 웨이퍼(W)를 균일한 온도로 베이크하기 위해 자력선이 발생되어 강한 유도가열을 하도록 하는 베이크 플레이트와,

상기 챔버의 상부에 형성되어 상기 웨이퍼(W)의 베이크공정 진행 시 열복사에 의해 상기 웨이퍼(W)의 전체에 균일한 열이 가해지도록 하는 베이크커버를 구비함을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 베이크장치.
제1항에 있어서,

상기 유도가열은 상기 베이크 플레이트에 내설된 전자석코일에 의해 발생됨을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 베이크장치.
제2항에 있어서,

상기 베이크커버는 열복사율이 뛰어난 알루미늄으로 형성됨을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 베이크장치.
반도체 제조설비의 베이크장치에 있어서,

밀폐된 공간을 형성하는 챔버와,

상기 쳄버의 하부내부에 설치되며, 웨이퍼(W)를 균일한 온도로 베이크하기 위해 자력선이 발생되어 강한 유도가열을 하도록 하는 베이크 플레이트와,

상기 챔버의 상부에 형성되어 밀폐된 공간을 형성하도록 하는 베이크커버를 구비함을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 베이크장치.
제4항에 있어서,

상기 유도가열은 상기 베이크 플레이트에 내설된 전자석코일에 의해 발생됨을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 베이크장치.
제5항에 있어서,

상기 베이크커버는 열복사율이 뛰어난 알루미늄으로 형성하여 상기 웨이퍼에 도포된 포토레지스트를 균일한 온도로 경화되도록 하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 베이크장치.
쳄버의 하부에 설치되며, 웨이퍼(W)를 균일한 온도로 베이크하기 위해 자력선이 발생되어 강한 유도가열을 하도록 하는 베이크 플레이트와, 상기 챔버의 상부에 형성되어 상기 웨이퍼(W)의 베이크공정 진행 시 열복사에 의해 상기 웨이퍼(W)의 전체에 균일한 열이 가해지도록 하는 베이크커버를 반도체 제조설비의 베이크방법에 있어서,

상기 베이크 플레이트로부터 자력선이 발생하여 웨이퍼로 강한 유도가열을 하는 단계와,

상기 웨이퍼(W)로 상기 유도가열을 한 후 상기 챔버내부의 열이 상기 베이크커버에서 열복사가 형성되도록 하는 단계와,

상기 유도가열과 상기 열복사에 의해 상기 웨이퍼에 도포된 포토레지스트를 균일한 온도로 경화시키는 단계를 포함함을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 베이크방법.
제7항에 있어서,

상기 유도가열은 상기 베이크 플레이트에 내설된 전자석코일에 의해 발생됨을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 베이크방법.
제8항에 있어서,

상기 베이크커버는 열복사율이 뛰어난 알루미늄으로 형성됨을 특징으로 하는 반도체 제조설비의 베이크방법.