KR100307825B1 - 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치 - Google Patents
웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치Info
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Abstract
웨이퍼 예비정렬 스테이지에서 웨이퍼의 온도를 소정 온도로 균일하게 제어할 수 있는 웨이퍼 온도 제어장치가 개시되어 있다. 상기 웨이퍼 온도 제어장치는 웨이퍼를 향해 에어를 분사하므로써 웨이퍼의 온도를 냉각시키는 에어 분사장치 및 상기 에어 분사장치로부터 분사되는 에어의 소정량을 엣지 센서 측으로 가이드하므로써, 상기 엣지 센서 구역에서 발생하는 상대적 고온현상을 보상해주는 에어 가이드 장치를 구비한다. 상기 에어 분사장치는 에어 공급원에 연결되어 있으며, 그 저면에는 다수개의 분사구가 형성되어 있는 에어 분사헤드를 포함한다. 상기 에어 가이드 장치는 상기 에어 분사헤드의 내부에 장착되는 유량조절 플레이트를 포함한다. 상기 유량조절 플레이트에 의해 상기 에어 분사헤드로 유입된 에어의 소정량이 상기 엣지 센서 구역으로 분사된다. 상기 웨이퍼 온도 제어장치는 웨이퍼의 표면온도를 균일하게 제어하여 반도체 소자의 품질을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 반도체 소자 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼 예비정렬(Pre-alignment) 시스템에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치에 관한 것이다.
반도체 소자 또는 반도체 칩 등은 일반적으로 실리콘으로 형성되는 웨이퍼를 반도체 장비를 이용하여 처리함으로써 제조된다. 웨이퍼는 통상적으로 리소그래피, 노광, 이온주입, CMP(chemical and mechanical polishing), 화학 또는 물리적 증착 및 플라즈마 에칭 등과 같은 일련의 반도체소자 제조 공정을 거쳐 반도체소자 또는 반도체 칩으로 제조된다.
상기 반도체소자 제조 공정 중, 노광 공정은 웨이퍼에 마스크의 상이 옮겨질 수 있도록 포토레지스트가 적층된 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지 상에 정렬시킨 후, 상기 웨이퍼를 자외선에 노출시키는 공정이다. 상기 노광공정은 웨이퍼 정렬공정 및 자외선 조사공정으로 구성된다.
상기 노광공정 및 노광공정을 수행하는 장치들은 미합중국 특허 제5,706,076호(issued to Minoru Takeda on Jan. 6, 1998), 제5,781,277호(issued to Kazunori Iwamoto on July 14, 1998), 제5,526,093호(issued to Kazhiro Takahachi on June 11, 1996) 및 제5,842,824호(issued to Kenji Nishi on Dec. 1, 1998)에 상세히 개시되어 있다.
통상적으로 상기 웨이퍼 정렬공정은 웨이퍼 예비정렬 스테이지에서 수행되는 웨이퍼 예비정렬 단계와 웨이퍼 스테이지에서 수행되는 웨이퍼 주 정렬단계로 나뉘어 진다. 상기 웨이퍼 예비정렬 단계에서는 일차적으로 엣지센서를 사용하여 웨이퍼의 엣지부를 검출하고, 얼라인마크 센서를 사용하여 웨이퍼의 얼라인마크를 검출한다.
상기 예비정렬 단계를 거쳐 웨이퍼 스테이지로 이송된 웨이퍼는 주 정렬단계를 거치게 되는데, 여기서 주 정렬단계란 다수개의 정밀 센서를 이용하여 웨이퍼 스테이지 상에 놓여진 웨이퍼의 위치를 검출하고, 상기 검출된 위치에 근거하여 상기 웨이퍼 스테이지 상의 정위치에 배열되도록 상기 웨이퍼를 미세조정하는 작업을 말한다.
도1에는 상기 노광공정을 수행하는 종래 노광 장치(500)가 도시되어 있다. 도1에 도시되어 있는 바와 같이, 종래 노광 장치(500)는 가공될 웨이퍼(w)를 보관하기 위한 웨이퍼 운송 스테이지(510), 상기 웨이퍼 운송 스테이지(510)로부터 이송된 웨이퍼(w)를 예비 정렬시키기 위한 웨이퍼 예비정렬 스테이지(520) 및 상기 웨이퍼 예비정렬 스테이지(wafer pre-aligning stage; 520)로부터 이송된 웨이퍼(w)를 보다 정밀하게 정렬시키는 웨이퍼 스테이지(main wafer stage; 530)를구비한다. 상기 웨이퍼 예비정렬 스테이지(520)는 상기 웨이퍼 운송 스테이지(510)와 웨이퍼 스테이지(530) 사이에 배치된다.
상기 웨이퍼 운송 스테이지(510)에 보관되는 상기 웨이퍼(w)의 상면에는 포토레지스트(photoresist)가 코팅되어 있다. 상기 포토레지스트 코팅 작업은 스피너(spinner; 540)에서 스핀 코팅방식으로 수행되며, 상기 포토레지스트가 스핀코팅된 웨이퍼(w)는 제1 핸들러(512)에 의해 상기 웨이퍼 운송 스테이지(510)로 이송된다.
상기 예비정렬 스테이지(520)에는 제2 및 제3 핸들러(522, 532)가 배치되어 있다. 상기 제2 핸들러(522)는 상기 웨이퍼 운송 스테이지(510)에 보관된 웨이퍼(w)를 상기 웨이퍼 예비정렬 스테이지(520)로 이송시킨다. 또한, 상기 제2 핸들러(522)는 노광작업이 완료된 이후 상기 웨이퍼 스테이지(530)로부터 상기 웨이퍼 예비정렬 스테이지(520)로 이송되는 웨이퍼(w)를 상기 웨이퍼 운송 스테이지(510)로 복귀시키는 역할을 한다.
상기 제3 핸들러(532)는 상기 제2 핸들러(522)에 의해 웨이퍼 예비정렬 스테이지(520)로 이송된 웨이퍼(w)를 상기 웨이퍼 스테이지(530)로 이송시키며, 또한, 상기 웨이퍼 스테이지(530)에서 노광작업이 완료된 웨이퍼(w)를 상기 웨이퍼 예비정렬 스테이지(520)로 복귀시킨다. 상기 제3 핸들러(522)는 약 120도의 각도로 선회이동을 한다. 따라서, 상기 웨이퍼 예비정렬 스테이지(520)로 복귀된 웨이퍼(w)의 위치는 그 초기위치에 대향된다.
상기 웨이퍼 예비정렬 스테이지(520)에는 엣지 센서(edge sensor; 550)와 얼라인마크 센서(align mark sensor; 560)가 설치되어 있다. 상기 엣지 센서(550)는 웨이퍼(w)의 플랫존(flat zone)을 검출하기 위한 것으로서, 통상적으로 발광소자와 수광소자를 구비하고 있다. 또한, 상기 얼라인마크 센서(560)는 웨이퍼의 측부에 형성된 얼라인마크를 검출하기 위한 것이다. 상기 엣지 센서(550)에 의해 일차적으로 플랫존이 검출된 상태에서, 상기 얼라인마크 센서(560)에 의해 웨이퍼(w)의 얼라인마크를 검출하기 때문에, 상기 웨이퍼(w)의 보다 정밀한 예비정렬이 가능하게 된다.
한편, 상기 웨이퍼 스테이지(530)에는 다수개의 광센서(534)가 설치되어 있다. 상기 광센서(534)는 상기 웨이퍼 스테이지(530) 상의 정위치에 상기 웨이퍼(w)를 위치시키기 위한 것이다. 상기 광센서(534)들에 의해 검출된 신호는 컨트롤러(도시 안됨)로 입력되며, 상기 컨트롤러는 상기 광센서(534)들로부터 입력되는 신호에 근거하여 웨이퍼 위치조정 장치(wafer positioning device)를 작동시키므로써 웨이퍼(w)의 위치를 미세 조정한다. 이러한 위치 조정작업에 의해, 웨이퍼(w) 상에 막질(thin film)이 오버레이(overlay)되는 현상을 방지할 수 있게 된다.
여기서, 오버레이 현상이란 웨이퍼(w) 상에 적층되는 첫 번째 막질층과 상기 첫 번째 막질층 상에 적층되는 두 번째 막질층 사이에 옵셋(offset)이 발생하는 것을 의미한다.
도면부호(536)는 자외선 발생장치로서, 정렬이 완료된 웨이퍼(w) 상에 자외선을 조사하므로써 웨이퍼(w) 상에 포토레지스트 패턴을 형성시키는 역할을 한다. 상기 포토레지스트 패턴 형성작업은 마스크를 개재하여 수행된다.
이하, 상기 구성을 갖는 종래 노광장치(500)의 작동에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 스피너(540)에서 포토레지스트가 스핀코팅된 웨이퍼(w)는 상기 제1 핸들러(512)에 의해 상기 웨이퍼 운송 스테이지(510)로 이송된다.
상기 웨이퍼 운송 스테이지(510)에서, 웨이퍼(w)는 다음 공정의 진행을 위해 대기한다. 이어서, 상기 제2 핸들러(522)는 상기 웨이퍼 운송 스테이지(510)에 대기하고 있는 웨이퍼(w)를 웨이퍼 예비정렬 스테이지(520)로 이송시킨다. 이때, 상기 제2 핸들러(522)에 의해 상기 웨이퍼 예비정렬 스테이지(520)로 이송된 웨이퍼(w)는 상기 엣지센서(550)와 얼라인마크 센서(560) 사이에 위치된다.
상기 위치에서, 웨이퍼(w)는 회전장치(도시 안됨)에 의해 소정속도로 회전하게 되는데, 상기 웨이퍼(w)의 회전은 상기 엣지센서(550)가 상기 웨이퍼(w)의 플랫존을 검출할 때까지 계속된다.
웨이퍼(w)의 플랫존이 검출되면, 얼라인마크 센서(560)가 상기 웨이퍼(w)의 측부에 형성되어 있는 얼라인마크를 검출하는데, 이때 상기 웨이퍼(w)는 얼라인마크 센서(560)에 의해 얼라인마크가 검출될 때까지 상기 회전장치에 의해 미세하게 회전이동을 한다. 웨이퍼(w)에 대한 예비정렬 작업이 완료되면, 상기 제3 핸들러(532)가 작동하여 상기 웨이퍼(w)를 상기 웨이퍼 스테이지(530)로 이송시킨다.
상기 웨이퍼(w)가 상기 웨이퍼 스테이지(530)로 이송되면, 상기 웨이퍼 스테이지(530)에 설치되어 있는 다수개의 광센서(534)가 상기 웨이퍼(w)의 위치를 검출한다. 상기 광센서(534)는 정밀 센서장치로서 상기 웨이퍼(w)의 위치에 따른 전기신호를 계속적으로 상기 컨트롤러에 전송한다. 상기 컨트롤러는 상기 광센서(534)들로부터 입력되는 신호에 근거하여 웨이퍼 위치조정 장치를 작동시켜 웨이퍼(w)의 위치를 미세 조정하므로써 상기 웨이퍼(w)를 상기 웨이퍼 스테이지(530) 상의 정위치에 위치시킨다.
웨이퍼(w)에 대한 정렬작업이 완료되면, 상기 컨트롤러는 자외선 발생장치(536)에 전기신호를 인가하여 정렬이 완료된 웨이퍼(w) 상에 자외선을 조사한다. 상기 자외선 조사는 소정의 패턴이 형성되어 있는 마스크를 개재하여 수행된다. 따라서, 상기 자외선 조사 작업이 완료되면, 상기 웨이퍼(w)상에 형성된 포토 레지스트는 상기 마스크를 통과한 자외선에 의해 중합체 (polymer)로 이루어진 비가용성 부분과 분해된 가용성 부분으로 나뉘어 진다.
이어서, 상기 제3 핸들러(532)가 작동하여 상기 웨이퍼(w)를 웨이퍼 예비정렬 스테이지(520)로 이송시키며, 상기 웨이퍼 예비정렬 스테이지(520)로 이송된 웨이퍼(w)는 제2 핸들러(522)에 의해 웨이퍼 운송 스테이지(510)로 복귀된다.
이후, 상기 웨이퍼(w)는 별도의 스테이지로 이송되어 현상액에 의해 세정되며, 이에 따라, 상기 가용성 부분이 제거되어 상기 웨이퍼(w) 상에는 상기 마스크의 패턴과 동일한 형태의 포토레지스트 패턴이 형성된다.
그러나, 이러한 구성을 갖는 종래 노광장치(500)에서는 상기 웨이퍼 운송 스테이지(510)의 온도에 비해 상기 웨이퍼 예비정렬 스테이지(520)의 온도가 높게 형성되기 때문에, 웨이퍼(w)가 가열되어 물리적인 열팽창이 발생한다는 문제가 있다.
이와 같은 웨이퍼(w)의 물리적인 열팽창은 웨이퍼(w) 상에 적층되는 박막들 사이에 오버레이 현상을 유발시킬 수 있는데, 상기 오버레이 현상은 반도체 소자의 결함으로 이어진다.
특히, 웨이퍼 예비정렬 스테이지(520)에서 상기 웨이퍼(w)의 외주부는 엣지센서(550)에 감싸이게 되는데, 통상적으로 상기 엣지 센서(550)의 표면온도가 35℃ 이상으로 형성되기 때문에 상기 엣지 센서(550)의 복사열에 의해 웨이퍼(w)의 외주부가 부분적으로 가열되는 문제가 발생한다.
따라서, 상기 웨이퍼(w)의 표면온도가 불균일하게 형성되어 반도체 소자의 품질이 저하될 뿐만 아니라, 상기 오버레이 현상이 더욱 극대화된다는 단점을 지니고 있다.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼 예비정렬 스테이지에서 웨이퍼의 온도를 소정 온도로 균일하게 제어할 수 있는 웨이퍼 온도 제어장치를 제공하는 것이다.
도1은 종래 노광장치의 개략적인 평면도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 온도 제어장치의 측단면도이다.
도3은 도2에 도시된 웨이퍼 온도 제어장치의 평면도이다.
도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어 분사헤드의 저면도이다.
도5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 에어 분사헤드의 저면도이다.
도6은 도2에 도시된 에어 분사헤드의 네크부에 본 발명의 제1 실시예에 따른 유량 조절부가 장착된 상태를 보여주는 도면이다.
도7은 도6에 도시된 유량조절 플레이트의 사시도이다.
도8은 도2에 도시된 에어 분사헤드의 네크부에 본 발명의 제2 실시예에 따른 유량 조절부가 장착된 상태를 보여주는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 웨이퍼 온도 제어장치 110 : 제1 에어덕트
120 : 제2 에어덕트 125 : 분기 덕트
126 : 분기 덕트 헤드 127 : 웨이퍼 배출 척
132 : 네크부 134 : 에어 분사헤드
140 : 유량조절 플레이트 200 : 웨이퍼
210 : 웨이퍼 고정 척 220 : 엣지 센서
230 : 얼라인 마크 센서 300 : 공기 공급원
310 : 에어 탱크 320 : 냉각 장치
330 : 에어 필터
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 엣지 센서와 얼라인마크 센서 사이에 배치된 웨이퍼를 향해 에어를 분사하므로써 웨이퍼의 온도를 냉각시키는 에어 분사수단, 및 상기 에어 분사수단으로부터 분사되는 에어의 소정량을 상기 엣지 센서에 인접한 웨이퍼 측으로 가이드하므로써, 상기 엣지 센서 구역에서 발생하는 상대적 고온현상을 보상해주는 에어 가이드 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치를 제공한다.
상기 에어 분사수단은 상기 웨이퍼의 상부에 배치되며, 에어 공급원에 연결되어 있다. 상기 에어 분사수단은 그 내부에 공간부가 형성되며, 그 저면에는 다수개의 분사구가 형성되어 있는 에어 분사헤드를 포함한다. 상기 에어 가이드 수단은 상기 에어 분사헤드의 공간부를 상기 얼라인마크 센서에 인접한 제1 공간부 및 상기 엣지 센서에 인접한 제2 공간부로 분리시키는 유량조절 플레이트를 포함한다. 상기 유량조절 플레이트에 의해 상기 제2 공간부로 유입된 에어가 상기 엣지 센서 구역으로 분사된다.
상기 유량조절 플레이트는 상기 제1 및 제2 공간부의 단면적을 가변시킬 수 있도록 상기 에어 분사헤드의 공간부 내에 이동 가능하게 장착된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 에어 분사수단은 그 일단부가 에어 공급원에 연결되며, 그 타단부는 상기 웨이퍼의 상부로 연장하는 에어 덕트, 상기 에어 덕트의 타단부 저면에 일체로 형성된 네크부 및 상기 네크부의 하부에 일체로 형성되며, 그 내부에는 공간부가 형성되고, 그 저면에는 다수개의 분사구가 균일하게 형성되어 있는 에어 분사헤드를 포함한다.
상기 에어 분사헤드는 상기 엣지 센서와 얼라인마크 센서 사이에 배치되며, 상기 웨이퍼보다 직경이 큰 원통형으로 형성되고, 상기 원통형 에어 분사헤드의 외주연부의 소정 위치에는 상기 얼라인 마크 센서를 수용하기 위한 요홈 및 상기 엣지 센서와의 접촉을 방지하는 절개부가 형성되어 있다.
상기 유량조절 플레이트의 상단부는 상기 네크부 내에 배치되어 상기 네크부의 유로를 이등분하므로써 상기 제1 및 제2 공간부로 유입되는 에어의 유량이 동일하게 형성시킨다.
상기 제2 공간부로 유입된 에어가 상기 엣지센서를 향하여 용이하게 안내될 수 있도록 상기 유량조절 플레이트의 하단부는 상기 엣지센서를 향하여 소정 각도만큼 경사지게 형성된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 온도 제어장치(100)의 측단면도가 도시되어 있다.
도2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 온도 제어장치(100)는 엣지 센서(220)와 얼라인마크 센서(230) 사이에 배치된 웨이퍼(200)를 향해 에어를 분사하는 에어 분사헤드(134)를 구비한다. 상기 웨이퍼(200)는 웨이퍼 고정척(210)에 의해 고정적으로 지지되어 있으며, 상기 엣지 센서(220)에는 웨이퍼(200)의 플랫존(flat zone)을 검출하기 위한 수광소자 및 발광소자(도시 안됨)가 제공되어 있다.
상기 에어 분사헤드(134)내에는 공간부(130)가 형성되어 있다. 상기 공간부(130) 내에는 에어의 소정량을 상기 엣지 센서(220)에 인접한 웨이퍼(200)측으로 가이드하므로써, 상기 엣지 센서 구역에서 발생하는 상대적 고온현상을 보상해주는 유량조절 플레이트(140)가 설치된다. 상기 유량조절 플레이트(140)에 대해서는 이하 도6 내지 도8을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.
상기 에어 분사헤드(134)는 에어 공급원(300)으로부터 에어를 공급받는다. 상기 에어 공급원(300)은 에어 탱크(310)를 통해 제1 에어 덕트(110)로 에어를 공급하며, 상기 제1 에어 덕트(110)로 공급된 에어는 상기 웨이퍼(200)의 상부(above)로 연장하는 제2 에어 덕트(120) 및 상기 제2 에어 덕트(120)의 저면에 일체로 형성된 네크부(132)를 통해 상기 에어 분사헤드(134)로 유입된다. 상기 네크부(132)는 상기 에어분사 헤드(134)의 중심으로부터 상기 엣지 센서(220) 측으로 소정 거리만큼 옵셋(off-set)된 위치에 제공된다. 이는 상기 엣지 센서(200) 분사되는 에어의 양을 증가시키기 위함이다.
이때, 상기 제2 에어 덕트(120)로 공급된 에어의 소정량은 상기 제2 덕트(120)에 연통되어 있는 분기 덕트(125)의 헤드(126)를 통해 웨이퍼 배출척(127) 상부로 분사된다. 상기 웨이퍼 배출척(127) 상으로 분사되는 에어는, 상기 웨이퍼 배출척(127)으로 안내된 웨이퍼(200) 상에 묻어있는 이물질 등을 정화시키는 역할을 한다. 또한, 상기 제1 에어 덕트(110)로 공급된 에어의 소정량은 상기 제1 에어 덕트(110)의 상부를 통해 웨이퍼 스테이지로 유입되어 웨이퍼 스테이지를 냉각시키는 역할을 한다.
한편, 상기 에어 탱크(310)에는 상기 에어 분사헤드(134)로 공급되는 에어를 냉각시키기 위한 냉각장치(320) 및 상기 에어에 함유된 이물질을 정화하기 위한 에어 필터(330)가 장착되어 있다.
도3은 본 발명에 따른 웨이퍼 온도 제어장치(100)의 평면도이다. 도3을 통해 알 수 있는 바와 같이, 상기 에어 분사헤드(134)는 상기 엣지 센서(220)와 얼라인마크 센서(230) 사이에 배치되며, 상기 웨이퍼(200) 보다 직경이 큰 원통형으로 형성된다. 또한, 상기 에어 분사헤드(234)의 외주연부의 소정 위치에는 상기 얼라인 마크 센서(230)를 수용하기 위한 요홈(136) 및 상기 엣지 센서(220)와의 접촉을 방지하기 위한 절개부(138)가 형성되어 있다. 상기 요홈(136) 및 절개부(138)의 위치는 상기 얼라인 마크 센서(230) 및 엣지 센서(220)의 위치에 따라 달라질 수 있다.
또한, 상기 유량조절 플레이트(140)는 에어 분사헤드(134)의 공간부(130)를 상기 얼라인마크 센서(230)에 인접한 제1 공간부(182) 및 상기 엣지 센서(220)에 인접한 제2 공간부(184)로 분리시킨다. 상기 제1 공간부(182)의 체적은 상기 제1 공간부(184)의 체적보다 크게 형성된다. 상기 제2 공간부(184)로 유입되는 에어는 상기 유량조절 플레이트(140)에 의해 상기 엣지센서 구역으로 안내된다.
상기 유량조절 플레이트(140)의 상단부는 상기 네크부(132) 내에 배치되어 상기 네크부(132)의 유로(132a)를 이등분하며, 이에 따라, 상기 제1 및 제2 공간부(182, 184)로 유입되는 에어의 유량이 동일하게 형성된다. 그러나, 상기 제2 공간부(184)의 체적이 상기 제1 공간부(182)의 체적보다 작게 형성되기 때문에, 상대적으로 높은 유속을 갖는 에어가 상기 엣지 센서 구역으로 공급되게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 유량조절 플레이트(140)의 상단부는 상기 제1 및 제2 공간부(182, 184)로 유입되는 유량을 서로 다르게 조절할 수 있도록, 상기 네크부(132) 내에 선회가능하게 장착될 수도 있다. 이러한 장착구조에 대해서는, 이하 도6 내지 도8을 참조로 보다 상세히 설명될 것이다.
도4에는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어 분사헤드(134)의 저면도가 도시되어 있다. 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 상기 에어 분사헤드(134)의 저면에는 다수개의 분사구(135)가 균일하게 형성되어 있다. 상기 분사구(135)는 원형으로 도시되어 있으나, 사각형 또는 오각형 등과 같은 형상의 분사구를 채용하는 것도 가능하다.
또한, 도5에는 본 발명의 제2 실시예에 따른 에어 분사헤드(134)의 저면도가 도시되어 있다. 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 상기 에어 분사헤드(134)의 저면에는 제1 사이즈를 갖는 다수개의 제1 분사구(135a)로 구성된 제1 분사구 그룹 및 상기 제1 사이즈 보다 크게 형성되는 제2 사이즈를 갖는 다수개의 제2 분사구(135b)로 구성된 제2 분사구 그룹이 형성되어 있다. 상기 제1 분사구 그룹은 상기 얼라인마크 센서(230)에 인접한 위치에 배치되며, 상기 제2 분사구 그룹은 상기 엣지 센서(220)에 인접한 위치에 형성된다.
상기 다수개의 제2 분사구(135b)의 분포밀도는 상기 다수개의 제1 분사구(135a)의 분포밀도 보다 조밀하게 형성된다. 따라서, 더 많은 양의 에어가 상기 제2 공간부(184)를 통해 상기 엣지센서 구역으로 분사되게된다.
이하 도6 및 도8을 참조하여 상기 유량조절 플레이트(140) 및 상기 유량조절 플레이트(140)와 네크부(132) 사이의 결합관계에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도7에는 본 발명에 따른 유량조절 플레이트(140)의 사시도가 도시되어 있다. 도7에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 유량조절 플레이트(140)는 상기 네크부(132)의 유로(132a) 내에 배치되어 상기 네크부(132)의 유로(132a)를 이등분하는 헤드부(141), 상기 헤드부(141)에 일체로 형성되며, 상기 에어 분사헤드(134)의 공간부(130) 내에 배치되는 격벽부(142) 및 상기 격벽부(142)의 하단에 일체로 형성되며, 상기 제2 공간부(184)로 유입된 에어가 상기 엣지 센서구역으로 용이하게 안내될 수 있도록 상기 엣지 센서(220)를 향하여 소정각도 만큼 경사지게 형성되는 경사부(144)를 구비한다.
전술했던 바와 같이, 상기 네크부(132)의 유로(132a)를 이등분하는 헤드부(141)에 의해 상기 제1 및 제2 공간부(182, 184)로 유입되는 에어의 양은 동일하게 형성된다.
그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 헤드부(141)는 상기 네크부(132)의 유로(132a)의 측벽에 선회가능하게 결합되므로써 상기 제1 및 제2 공간부(182, 184)로 유입되는 에어의 양을 서로 다르게 조절한다. 이를 도6 및 도8을 참조로 설명하면 다음과 같다.
도6에는 상기 유량조절 플레이트(140)가 스플라인 조립체(160)에 의해 상기 네크부(132)의 내측벽에 선회가능하게 결합되어 있는 상태를 보여주고 있다. 상기 스플라인 조립체(160)는 스플라인 샤프트(162) 및 상기 스플라인 샤프트(162)의 말단에 일체로 형성되는 회전캡(164)으로 구성되어 있다.
도6에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 네크부의 측벽(132)에는 상기 스플라인 샤프트(162)가 회전가능하게 결합되는 스플라인홀(152)이 형성되어 있다. 또한, 도5에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 유량조절 플레이트(140)의 헤드부(141)의 측벽에는 상기 스플라인 샤프트(162)의 단부가 압입(press-fit)되는 관통홀(145)이 형성되어 있다.
상기 스플라인 샤프트(162)를 상기 스플라인홀(152)을 통해 상기 관통홀(145)에 압입시킨 후, 상기 회전캡(164)을 회전시키므로써 상기 유량조절 플레이트(140)를 선회이동 시킨다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 공간부(182, 184)의 단면적이 가변되게 된다.
한편, 도8에는 상기 유량조절 플레이트(140)가 모터 조립체(170)에 의해 상기 네크부(132)의 내측벽에 선회가능하게 결합되어 있는 상태를 보여주고 있다. 상기 모터 조립체(170)는 모터 샤프트(172) 및 모터(174)로 구성되어 있다. 상기 모터(174)는 모터 구동부(180)에 의해 작동된다. 상기 모터(174)는 정역방향으로 회전가능한 스텝모터를 사용하는 것이 바람직하다.
도8에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 네크부(132)의 측벽에는 상기 스플라인홀(152) 대신에 원형 삽입홀(152a)이 형성되어 있다. 상기 모터 샤프트(172)는 상기 원형 삽입홀(152a)에 회전가능하게 삽입되며, 그 말단부는 상기 유량조절 플레이트(140)의 관통홀(145)에 압입된다. 따라서, 상기 모터(174)의 구동에 따라 상기 유량조절 플레이트(140)가 상기 공간부(130) 내에서 선회이동되며, 이에 따라, 상기 제1 및 제2 공간부(182, 184)의 단면적이 가변되게 된다.
이하, 상기 구성을 갖는 본 발명에 따른 웨이퍼 온도 제어장치(100)의 작동에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 상기 웨이퍼(200)가 웨이퍼 운송 스테이지로부터 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 설치된 얼라인 마크 센서(230)와 엣지 센서(220) 사이로 이송되면, 에어 공급원(300)으로부터 에어 탱크(310)로 에어가 공급된다. 상기 에어 탱크(310)로공급된 에어는 냉각 장치(320)를 통과하는 동안 소정 온도로 냉각되며, 에어 필터(330)를 통과하는 동안 내부에 포함된 이물질이 제거된다.
이어서, 상기 에어는 제1 에어 덕트(110)를 통해 제2 에어 덕트(120)로 유동한다. 이때, 상기 에어의 소정량은 제1 에어 덕트(110)의 상부를 통해 웨이퍼 스테이지로 공급되고, 상기 분기 덕트(125)를 통해 웨이퍼 배출척(127) 상으로 공급된다. 상기 제2 에어 덕트(120)를 통과한 에어는 상기 제2 에어 덕트(120)의 말단 저면에 형성된 네크부(132)를 통해 에어 분사헤드(134)로 유입된다.
상기 에어 분사헤드(134)로 유입된 에어는 상기 유량조절 플레이트(140)에 의해 상기 제1 공간부 및 제2 공간부(182, 184)로 유입된다. 상기 제1 공간부(182)로 유입된 에어는 상기 얼라인 마크 센서(230)에 인접한 웨이퍼(200) 측으로 분사되며, 상기 제2 공간부(184)로 유입된 에어는 상기 엣지센서(220)에 인접한 웨이퍼(200) 측, 다시 말해서 웨이퍼(200)의 플랫존 구역으로 분사된다.
상기 엣지센서 구역으로 분사되는 에어의 양은 상기 유량조절 플레이트(140)를 선회이동시켜 적절하게 조절할 수 있다. 상기 엣지센서 구역으로 분사되는 에어는 상기 엣지 센서(220) 및 웨이퍼(200)의 플랫존 구역을 냉각시키므로써 웨이퍼(200)의 표면온도를 균일하게 유지시켜 준다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 온도 제어장치는 웨이퍼 예비정렬 스테이지로 이송된 웨이퍼 상에 에어를 분사하므로써, 웨이퍼의 열적 팽창에 의한 결함을 방지할 수 있다는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 온도 제어장치는 상대적으로 고온이 형성되는 엣지센서 구역에 에어를 집중적으로 분사시킬 수 있기 때문에 웨이퍼 스테이지로 이송되는 웨이퍼의 표면온도를 균일하게 유지시킬 수 있으며, 이에 따라 양질의 반도체 소자 생산이 가능해 진다는 장점을 갖는다.
이상 본 발명이 바람직한 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 개량이나 변형이 가능하고, 이러한 개량이나 변형 또한 본 발명에 속한다는 것은 당업자라면 인지할 수 있을 것이다.
Claims (19)
- 엣지 센서와 얼라인마크 센서 사이에 배치된 웨이퍼를 향해 에어를 분사하므로써 웨이퍼를 냉각시키는 에어 분사수단; 및상기 에어 분사수단으로부터 분사되는 에어의 소정량을 상기 엣지 센서에 인접한 웨이퍼 측으로 가이드하므로써, 엣지 센서 구역에서 발생하는 상대적 고온현상을 보상해주는 에어 가이드 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치.
- 제1항에 있어서, 상기 에어 분사수단은 상기 웨이퍼의 상부에 배치되어 상기 웨이퍼의 상면으로 에어를 분사하며, 그 내부에는 에어 수납용 공간부가 형성되고, 그 저면에는 동일한 크기를 갖는 다수개의 에어 분사구가 균일하게 형성되어 있는 에어 분사헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치.
- 제2항에 있어서, 상기 에어 가이드 수단은 상기 에어 분사헤드의 공간부를 상기 얼라인마크 센서에 인접한 제1 공간부 및 상기 엣지 센서에 인접한 제2 공간부로 분리시키며, 상기 제1 및 제2 공간부로 유입되는 에어의 유량을 조절하는 유량조절 플레이트를 포함하고, 상기 제2 공간부로 유입된 에어는 상기 유량조절 플레이트에 의해 상기 엣지 센서 구역으로 분사되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치.
- 제3항에 있어서, 상기 유량조절 플레이트는 상기 에어 분사헤드의 공간부 내에 이동 가능하게 장착되어 상기 제1 및 제2 공간부의 입구부 단면적을 가변시키므로써, 상기 제1 및 제2 공간부로 각각 유입되는 에어의 양을 가변시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치.
- 제3항에 있어서, 상기 제1 공간부의 체적은 상기 제2 공간부의 체적보다 크게 형성되며, 이에 따라 상기 제2 공간부를 통해 공급되는 에어의 유속이 상기 제1 공간부를 통해 공급되는 에어의 유속보다 빠르게 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치.
- 제5항에 있어서, 상기 유량조절 플레이트는 상기 제1 및 제2 공간부로 동일한 유량의 에어가 각각 유입될 수 있도록 상기 에어 분사헤드의 공간부 내에 고정적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치.
- 제1항에 있어서, 상기 에어 분사수단은 상기 웨이퍼의 상부에 배치되며, 그 내부에는 공간부가 형성되고, 그 저면에는 제1 사이즈를 갖는 다수개의 제1 분사구로 구성된 제1 분사구 그룹 및 상기 제1 사이즈 보다 크게 형성되는 제2 사이즈를갖는 다수개의 제2 분사구로 구성된 제2 분사구 그룹이 형성되어 있는 에어 분사헤드를 포함하며, 상기 제2 분사구 그룹은 상기 엣지 센서에 인접한 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치.
- 제7항에 있어서, 상기 다수개의 제2 분사구의 분포밀도는 상기 다수개의 제1 분사구의 분포밀도 보다 조밀하게 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치.
- 제7항에 있어서, 상기 에어 가이드 수단은 상기 에어 분사헤드의 공간부를 상기 제1 분사구 그룹이 형성되는 제1 공간부 및 상기 제2 분사구 그룹이 형성되는 제2 공간부로 분리시키며, 상기 에어 분사헤드의 공간부 내에 이동 가능하게 장착되어 상기 제1 및 제2 공간부의 입구부 단면적을 가변시키므로써 상기 제1 및 제2 공간부로 각각 유입되는 에어의 양이 조절될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치.
- 제1항에 있어서, 상기 에어 분사수단은 그 일단부가 에어 공급원에 연결되며, 그 타단부는 상기 웨이퍼의 상부로 연장하는 에어 덕트, 상기 에어 덕트의 타단부 저면에 일체로 형성된 네크부 및 상기 네크부의 하부에 일체로 형성되며, 그 내부에는 공간부가 형성되고, 그 저면에는 다수개의 분사구가 형성되어 있는 에어 분사헤드를 포함하며, 상기 에어덕트, 네크부 및 에어 분사헤드는 상호 연통되어있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치.
- 제10항에 있어서, 상기 에어 분사헤드는 상기 엣지 센서와 얼라인마크 센서 사이에 배치되고, 상기 웨이퍼보다 직경이 큰 원통형상을 가지며, 그 외주연부의 소정 위치에는 상기 얼라인 마크 센서를 수용하기 위한 요홈 및 상기 엣지 센서와의 접촉을 방지하는 절개부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치.
- 제10항에 있어서, 상기 에어 가이드 수단은 상기 에어 분사헤드의 공간부를 상기 얼라인마크 센서에 인접한 제1 공간부 및 상기 엣지 센서에 인접한 제2 공간부로 분리시키는 유량조절 플레이트를 포함하며, 상기 제2 공간부의 체적은 상기 제1 공간부의 체적보다 작게 형성되고, 상기 유량조절 플레이트의 상단부는 상기 네크부 내에 고정적으로 배치되어 상기 네크부 내에 형성된 유로를 이등분하므로써, 상기 제1 및 제2 공간부로 동일한 유량의 에어가 유입되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치.
- 제12항에 있어서, 상기 제2 공간부로 유입된 에어가 상기 엣지센서를 향하여 용이하게 안내될 수 있도록 상기 유량조절 플레이트의 하단부는 상기 엣지센서를 향하여 소정 각도만큼 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치.
- 제10항에 있어서, 상기 에어 가이드 수단은 상기 네크부 내에 선회이동가능하게 배치되는 헤드부, 상기 헤드부에 일체로 형성되며, 상기 에어 분사헤드의 공간부를 상기 얼라인마크 센서에 인접한 제1 공간부와 상기 엣지 센서에 인접한 제2 공간부로 분리시키는 격벽부 및 상기 격벽부의 하단에 일체로 형성되며, 상기 제2 공간부로 유입된 에어가 상기 엣지 센서구역으로 용이하게 안내될 수 있도록 상기 엣지 센서를 향하여 소정각도 만큼 경사지게 형성되는 경사부로 구성된 유량조절 플레이트를 포함하며, 상기 헤드부의 선회이동에 의해 상기 제1 및 제2 공간부로 유입되는 에어의 양이 가변되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치.
- 제14항에 있어서, 상기 유량조절 플레이트의 헤드부를 상기 네크부의 내측벽에 선회가능하게 결합시키는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치.
- 제15항에 있어서, 상기 네크부의 측벽에는 스플라인홀이 형성되어 있으며, 상기 헤드부의 측벽에는 관통홀이 형성되어 있고, 상기 결합수단은 상기 스플라인홀을 통해 상기 관통홀에 압입되는 스플라인 샤프트 및 상기 스플라인 샤프트를 회전시킬 수 있도록 상기 스플라인 샤프트의 말단부에 일체로 형성되는 회전캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치.
- 제15항에 있어서, 상기 네크부의 측벽에는 제1 관통홀이 형성되어 있으며, 상기 헤드부의 측벽에는 제2 관통홀이 형성되어 있고, 상기 결합수단은 상기 제2 관통홀을 통해 상기 제2 관통홀에 압입되는 모터 샤프트 및 상기 모터 샤프트를 구동시키는 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치.
- 제17에 있어서, 상기 모터는 정역 방향으로 회전가능한 스텝모터인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치.
- 제9항에 있어서, 상기 엣지 센서 측으로의 에어 분사량이 증가될 수 있도록 상기 네크부는 상기 에어 분사헤드의 중심으로부터 상기 엣지 센서측으로 소정거리 만큼 옵셋된 위치에 제공되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 예비정렬 스테이지에 사용되는 웨이퍼 온도 제어장치.
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