KR100462755B1

KR100462755B1 - 폴리이미드 베이크 오븐

Info

Publication number: KR100462755B1
Application number: KR10-2001-0078191A
Authority: KR
Inventors: 이기민
Original assignee: 동부전자 주식회사
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2001-12-11
Publication date: 2004-12-20
Also published as: KR20030047541A

Abstract

본 발명은 폴리이미드 베이크 오븐에 관한 것으로서, 폴리이미드 큐어공정을 실시하는 폴리이미드 베이크 오븐에 있어서, 일측에 도어가 개폐 가능하게 설치되며, 내측의 가스를 배기시키는 가스배기라인이 연결되는 챔버와; 챔버의 내측에 고정되며, 상부면에 도어를 통해 이송되는 웨이퍼가 안착되는 고정플레이트와; 고정플레이트의 상측에 수직방향으로 이동가능하게 설치되고, 하단부에 히터가 설치되며, 하강함으로써 고정플레이트에 안착된 웨이퍼를 가압함과 아울러 가열하는 상부가동플레이트와; 챔버의 상부에 고정되며, 상부가동플레이트를 수직방향으로 이동시키는 액츄에이터와; 고정플레이트의 상부면과 상부가동플레이트의 하부면중 어느 하나의 면에 설치되며, 나머지 다른 면이 밀착시 가해지는 기계적 응력의 크기에 비례하여 전기적 신호를 발생시키는 압전체와; 압전체로부터 발생되는 전기적 신호를 수신받으며, 액츄에이터를 제어하는 제어부를 포함하는 것이며, 웨이퍼의 표면에 직접적으로 열을 가함으로써 웨이퍼의 표면의 온도 균일성을 향상시킴과 아울러 웨이퍼 표면의 온도가 공정온도에 빨리 도달되도록 하며, 웨이퍼의 표면을 가열과 동시에 가압함으로써 낮은 온도에서 짧은 시간내에 웨이퍼 표면에 코팅된 폴리이미드를 경화되도록 함과 아울러 폴리이미드에 포함된 이방성 특성을 지닌 물질의 배열을 규칙적으로 하여 폴리이미드의 균일성을 향상시키는 효과를 가진다.

Description

폴리이미드 베이크 오븐{POLYIMIDE BAKE OVEN}

본 발명은 폴리이미드 베이크 오븐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 웨이퍼의 표면에 직접적으로 열을 가함으로써 웨이퍼의 표면의 온도 균일성을 향상시킴과 아울러 웨이퍼의 표면을 가열과 동시에 가압함으로써 낮은 온도에서 짧은 시간내에 웨이퍼 표면에 코팅된 폴리이미드를 경화되도록 하는 폴리이미드 베이크 오븐에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위한 공정중에는 소자 보호, 파티클 방지 등의 목적으로 웨이퍼 표면에 절연층 필름인 폴리이미드(polyimide)를 코팅한 후 큐어링(curing)하는 폴리이미드 큐어공정이 있으며, 폴리이미드 큐어공정은 웨이퍼 표면에 폴리이미드가 확실히 고착되도록 함과 아울러 대기의 수분 등에 대한 안정성을 향상시키기 위하여 베이크 오븐(bake oven) 내에서 약 320℃의 고온으로 웨이퍼 표면에 코팅된 폴리이미드 막을 경화시킨다.

종래의 폴리이미드 베이크 오븐을 첨부된 도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 폴리이미드 베이크 오븐을 도시한 측면도이다. 도시된 바와같이, 종래의 폴리이미드 베이크 오븐은 정면이 개방되도록 형성되는 챔버(chamber;10)와, 챔버(10)에 개폐가능하게 결합되는 도어(20)와, 도어(20)의 후측면에 결합되며 웨이퍼가 장착되는 석영보트(quartz boat;30)와, 도어(20)를 챔버(10)로부터 개폐시키는 도어개폐수단(40)과, 챔버(10)의 내측에 설치되며 전방측의 간격이 후방측의 간격에 비해 조밀하도록 배열되는 전열선을 내장하는 히팅플레이트(heating plate; 미도시)를 포함한다.

챔버(10)는 정면이 개방된 육면체 형상을 가지고, 외측 일면에 복수의 제 1 베어링하우징(11)이 설치되며, 도어(20)에 의해 내부가 밀폐된다.

도어(20)는 챔버(10)의 제 1 베어링하우징(11)에 슬라이딩 결합되는 수평가이드바(21)가 일측에 결합되며, 후측면에 웨이퍼가 장착되는 석영보트(30)가 결합된다.

석영보트(30)는 도어(20)의 후측면에 결합되기 위하여 도어(20)의 후측면에 결합된 한 쌍의 보트아암(31)상에 설치되며, 일정 개수의 웨이퍼를 장착한 상태에서 도어(20)가 챔버(10)에 결합시 챔버(10)의 내측에 위치하게 된다.

도어개폐수단(40)은 도어(20)를 챔버(10)로부터 개폐시키는 위하여 챔버(10)의 외측 일면에 복수의 제 2 베어링하우징(41)을 수평으로 배열되도록 설치하고, 제 2 베어링하우징(41)에 슬라이딩 결합되는 볼 스크류(ball screw;42)를 도어(20)의 일측에 결합시키며, 볼 스크류(42)에 나사결합되는 제 1 풀리(미도시)와 벨트(43)로 연결되는 제 2 풀리(미도시)가 회전축에 결합되는 모타(44)를 챔버(10)의 외측 일면에 설치한다.

따라서, 모타(44)를 구동시켜 제 1 풀리를 회전시킴으로써 볼 스크류(42)를 수평방향으로 이동시켜 챔버(10)로부터 도어(20)를 개폐시키며, 이 때 수평가이드바(21)는 제 1 베어링하우징(11)에 의해 가이드된다.

히팅플레이트(미도시)는 챔버(10)의 내측에서 후측면을 제외한 사면에 스크류에 의해 각각 설치되어 석영보트(30)에 장착된 웨이퍼에 열을 공급한다.

이와 같은 종래의 폴리이미드 베이크 오븐은 배치 타입이므로 챔버의 부피가 크기 때문에 챔버 내부의 온도가 균일하지 못하며, 특히 챔버 전방측은 도어의 개방으로 인해 열손실이 커서 후방측에 비해 50도씨 정도 온도가 낮다. 따라서, 온도가 낮은 곳에 위치한 웨이퍼는 그 표면에 코팅된 폴리이미드가 경화되지 않는 등 챔버 내측의 위치에 따라 웨이퍼마다 그 표면에 코팅된 폴리이미드의 경화정도가 서로 달라 안정된 폴리이미드 큐어 공정을 진행할 수 없다는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 넓은 챔버 내부의 온도가 열처리 온도에 도달하기까지 많은 시간이 걸리며, 석영보트에 일정한 개수의 웨이퍼를 한꺼번에 처리할 수 있음에도 불구하고 공정에 따라 석영보트에 웨이퍼를 모두 채우지 않은 상태에서 폴리이미드 큐어 공정을 진행하는 경우 석영보트에 장착되는 웨이퍼의 수에 관계없이 일정한 시간을 요구함으로써 효율성이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼의 표면에 직접적으로 열을 가함으로써 웨이퍼의 표면의 온도 균일성을향상시킴과 아울러 웨이퍼 표면의 온도가 공정온도에 빨리 도달되도록 하며, 웨이퍼의 표면을 가열과 동시에 가압함으로써 낮은 온도에서 짧은 시간내에 웨이퍼 표면에 코팅된 폴리이미드를 경화되도록 함과 아울러 폴리이미드에 포함된 이방성 특성을 지닌 물질의 배열을 규칙적으로 하여 폴리이미드의 균일성을 향상시키는 폴리이미드 베이크 오븐을 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은, 폴리이미드 큐어공정을 실시하는 폴리이미드 베이크 오븐에 있어서, 일측에 도어가 개폐 가능하게 설치되며, 내측의 가스를 배기시키는 가스배기라인이 연결되는 챔버와; 챔버의 내측에 고정되며, 상부면에 도어를 통해 이송되는 웨이퍼가 안착되는 고정플레이트와; 고정플레이트의 상측에 수직방향으로 이동가능하게 설치되고, 하단부에 히터가 설치되며, 하강함으로써 고정플레이트에 안착된 웨이퍼를 가압함과 아울러 가열하는 상부가동플레이트와; 챔버의 상부에 고정되며, 상부가동플레이트를 수직방향으로 이동시키는 액츄에이터와; 고정플레이트의 상부면과 상부가동플레이트의 하부면중 어느 하나의 면에 설치되며, 나머지 다른 면이 밀착시 가해지는 기계적 응력의 크기에 비례하여 전기적 신호를 발생시키는 압전체와; 압전체로부터 발생되는 전기적 신호를 수신받으며, 액츄에이터를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

챔버의 도어는 챔버의 일측에 실린더의 피스톤 왕복에 의해 수직방향으로 슬라이딩되도록 설치되며, 도어의 이동경로상에 형성되는 출입구를 개폐하는 것을 특징으로 한다.

챔버는 내측에 질소(N₂)가스, 아르곤(Ar)가스, 진공압 중의 어느 하나를 공급하기 위한 공급라인이 연결되는 것을 특징으로 한다.

고정플레이트는 상부면 가장자리에 웨이퍼의 외주면을 지지함과 아울러 상단에 압전체가 설치되는 에지링이 구비되며, 상부가동플레이트는 하단부에 에지링의 내측에 끼워지는 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

고정플레이트는 상단부에 히터가 설치되는 것을 특징으로 한다.

고정플레이트의 하단부에 설치되는 히터와; 고정플레이트의 하측에 수직방향으로 이동가능하게 설치되고, 상부면에 도어를 통해 이송되는 웨이퍼가 안착되며, 상승함으로써 안착된 웨이퍼를 고정플레이트의 하부면에 가압하는 하부가동플레이트와; 챔버의 하부에 고정되며, 하부가동플레이트를 수직방향으로 이동시키는 액츄에이터와; 고정플레이트의 하부면과 하부가동플레이트의 상부면중 어느 하나의 면에 설치되며, 나머지 다른 면이 밀착시 가해지는 기계적 응력의 크기에 비례하여 발생되는 전기적 신호를 제어부로 출력하는 압전체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

하부가동플레이트는 상단부에 히터가 설치되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 폴리이미드 베이크 오븐을 도시한 측면도이고,

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폴리이미드 베이크 오븐을 도시한 단면도이고,

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폴리이미드 베이크 오븐의 제어를 위한 블럭도이고,

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폴리이미드 베이크 오븐의 가압플레이트가 하강한 상태를 도시한 단면도이고,

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폴리이미드 베이크 오븐을 도시한 단면도이고,

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폴리이미드 베이크 오븐의 제어를 위한 블럭도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 ; 챔버 200 ; 고정플레이트

220 ; 제 2 히터 230 ; 제 3 히터

300 ; 상부가동플레이트 310 ; 제 1 히터

400 ; (제 1) 액츄에이터 500 ; (제 1) 압전체

600 ; 제어부 700 ; 하부가동플레이트

720 ; 제 4 히터 800 ; 제 2 액츄에이터

900 ; 제 2 압전체

이하, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폴리이미드 베이크 오븐을 도시한 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폴리이미드 베이크 오븐의 제어를 위한 블록도이고, 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폴리이미드 베이크 오븐의 가압플레이트가 하강한 상태를 도시한 단면도이다. 도시된 바와 같이, 일측에 도어(110)가 개폐 가능하게 설치되는 챔버(100)와, 챔버(100)의 내측에 고정 설치되며 웨이퍼(W)가 장착되는 고정플레이트(200)와, 챔버(100)의 내측에서 고정플레이트(200)의 상측에 수직방향으로 이동가능하게 설치되며 웨이퍼(W)를 가압함과 아울러 가열시키는 상부가동플레이트(300)와, 상부가동플레이트(300)를 수직방향으로 이동시키는 액츄에이터(400)와, 고정플레이트(200) 상부면과 상부가동플레이트(300)의 하부면중 어느 하나의 면에 설치되는 압전체(500)와, 압전체(500)로부터 출력되는 전기적 신호를 수신받으며 액츄에이터(400)를 제어하는 제어부(600)를 포함한다.

챔버(100)는 표면에 폴리이미드 코팅되어 웨이퍼이송아암(미도시)에 의해 이송되는 웨이퍼(W)가 출입하도록 일측에 출입구(120)를 형성하고, 출입구(120)는 그 상측으로부터 하측으로 슬라이딩되도록 설치되는 도어(110)의 이동경로상에 위치한다.

도어(110)는 상단이 실린더(130)의 피스톤로드(131)의 끝단에 결합되며, 실린더(130)의 피스톤왕복에 의해 수직방향으로 이동함으로써 출입구(120)를 개폐한다.

도어(110)를 개폐하는 실린더(130)는 일예로 공압으로 구동하는 공압실린더임이 바람직하다.

챔버(100)는 제 1 개폐밸브(141)가 설치된 가스배기라인(140)이 연결되며, 가스배기라인(140)은 공정진행시 또는 공정진행후 챔버(100) 내측의 가스를 배기시키는 통로를 제공한다.

또한, 챔버(100)는 공정진행시 공정조건에 따라 내측에 일정한 가스 또는 내측을 진공상태로 만들기 위해 진공압이 공급되도록 공급라인(150)이 연결될 수 있고, 공급라인(150)에는 개폐를 위하여 제 2 개폐밸브(151)가 설치되며, 공급라인(150)을 통해 공급되는 가스로는 일예로 질소(N₂)가스, 아르곤(Ar)가스임이 바람직하다. 그리고, 공급라인(150)을 통해 진공압을 공급시 공급라인(150)은 외부의 진공펌프(미도시)로부터 진공압을 공급받는다.

고정플레이트(200)는 챔버(100)의 내측 바닥면에 고정되며, 상부면 가장자리에 웨이퍼(W)의 외주면을 지지하는 에지링(210)이 설치되며, 도어(110)를 통해 웨이퍼이송아암(미도시)에 의해 이송되는 웨이퍼(W)가 에지링(210)의 내측으로 챔버(100)의 상부면에 안착된다.

상부가동플레이트(300)는 챔버(100)의 내측에서 고정플레이트(200)의 상측에 수직방향으로 이동가능하게 설치되며, 이를 위해 후술하는 액츄에이터(400)에 기계적으로 결합된다.

또한, 상부가동플레이트(300)는 하단부에 고정플레이트(200)에 안착된 웨이퍼(W)에 열을 가하는 제 1 히터(310)가 설치됨과 아울러 고정플레이트(200)의 에지링(210)에 끼워져 고정플레이트(200)에 안착된 웨이퍼(W)를 가압하는 돌출부(320)가 형성된다.

한편, 고정플레이트(200)는 상단부에 제 2 히터(220)를 설치함이 바람직하다. 따라서, 제 2 히터(220)는 제 1 히터(310)와 함께 상부면에 안착된 웨이퍼(W)를 신속하고도 균형되게 가열시킨다.

액츄에이터(400)는 상부가동플레이트(300)를 수직방향으로 이동시키기 위하여 일예로 구동모타, 실린더로 구성될 수 있으나, 유압으로 작동하는 유압실린더(400)임이 바람직하다. 이를 위해 유압실린더(400)는 챔버(100)의 상부면에 수직되게 설치되되, 피스톤로드(410)가 챔버(100)의 상부면을 관통하여 그 끝단이 상부가동플레이트(300)의 상부면에 결합되며, 챔버(100)는 내측의 기밀을 유지하기 위하여 상부면중 피스톤로드(410)가 관통하는 부위에 오링(O-Ring)과 같은 실링부재(미도시)가 설치됨이 바람직하다.

압전체(500)는 고정플레이트(200)의 상부면과 상부가동플레이트(300)의 하부면중 어느 하나의 면에 설치되며, 나머지 다른 면이 밀착시 가해지는 기계적 응력의 크기에 비례하여 발생되는 전기적 신호를 제어부(600)로 출력한다.

한편, 압전체(500)는 링형상을 가지도록 형성되어 고정플레이트(200)의 에지링(210) 상단에 설치됨이 바람직하다. 따라서, 압전체(500)가 액츄에이터(400)에 의해 하강하는 상부가동플레이트(300)의 하부면 가장자리에 압착되고, 이와 동시에 고정플레이트(200)에 안착된 웨이퍼(W)가 상부가동플레이트(300)에 의해 가압됨으로써 압전체(500)는 웨이퍼(W)에 가해지는 압력의 크기에 상응하는 기계적 응력에의해 발생되는 전기적 신호를 제어부(600)로 출력시킨다.

제어부(600)는 압전체(500)로부터 발생되는 전기적 신호를 수신받아 액츄에이터(400)를 제어할 뿐만 아니라 공정조건에 따라 도어(110) 개폐용 실린더(130), 가스배기라인(140)의 제 1 개폐밸브(141), 공급라인(150)의 제 2 개폐밸브(151), 상부가동플레이트(300)의 제 1 히터(310) 및 고정플레이트(200)의 제 2 히터(220)를 각각 제어한다.

이와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 제 1 실시예에 따른 폴리이미드 베이크 오븐은 도어(110) 개폐용 실린더(130)의 구동에 의해 도어(110)가 출입구(120)를 개방시키면, 개방된 출입구(120)를 통해 표면에 폴리이미드가 코팅된 웨이퍼(W)가 웨이퍼이송아암(미도시)에 의해 고정플레이트(200)의 상부면중 에지링(210) 내측에 안착되고, 제 1 및 제 2 히터(310,220)에 전원이 인가됨으로써 고정플레이트(200)에 안착된 웨이퍼(W)에 열이 공급되며, 액츄에이터(400) 즉, 유압실린더(400)에 유압이 공급되어 피스톤로드(410)가 하측으로 팽창됨으로써 상부가동플레이트(300)는 하측으로 이동하여 그 돌출부(320)가 고정플레이트(200)에 안착된 웨이퍼(W)를 가압함과 동시에 제 1 및 제 2 히터(310,220)로부터 웨이퍼(W)에 열이 직접 공급된다.

이 때, 압전체(500)는 하강하는 상부가동플레이트(300)의 하부면 가장자리에 압착됨으로써 생기는 기계적 응력의 크기에 비례하는 전기적 신호를 제어부(600)로 출력하고 이를 수신한 제어부(600)는 웨이퍼(W)에 가해지는 압력을 인식하여 웨이퍼(W)에 가해지는 압력이 미리 설정된 압력값에 도달하도록 액츄에이터(400) 즉,유압실린더(400)에 공급되는 유압을 제어하며, 공정조건에 따라 제 2 개폐밸브(151)의 개방에 의해 공급라인(150)을 통해 챔버(100) 내측으로 질소(N₂)가스, 아르곤(Ar)가스, 진공압 중 어느 하나를 공급하여 공정을 진행할 수 있다.

따라서, 웨이퍼(W)의 표면을 가열과 동시에 가압함으로써 낮은 온도에서 짧은 시간 내에 웨이퍼(W) 표면에 코팅된 폴리이미드를 경화시키며, 또한, 상부가동플레이트(300)의 돌출부(320)가 고정플레이트(200)에 안착된 웨이퍼(W)를 가압함으로써 웨이퍼(W) 표면에 코팅된 폴리이미드에 포함된 이방성 특성을 지닌 물질의 배열을 규칙적으로 하여 폴리이미드의 균일성을 향상시킨다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폴리이미드 베이크 오븐을 도시한 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폴리이미드 베이크 오븐의 제어를 위한 블록도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폴리이미드 베이크 오븐은 일측에 도어(110)가 개폐 가능하게 설치되는 챔버(100)와, 챔버(100)의 내측에 고정 설치되는 고정플레이트(200)와, 챔버(100)의 내측에서 고정플레이트(200)의 상측에 수직방향으로 이동가능하게 설치되는 상부가동플레이트(300)와, 상부가동플레이트(300)를 수직방향으로 이동시키는 제 1 액츄에이터(400)와, 고정플레이트(200) 상부면과 상부가동플레이트(300)의 하부면중 어느 하나의 면에 설치되는 제 1 압전체(500)와, 고정플레이트(200)의 하측에 수직방향으로 이동가능하게 설치되는 하부가동플레이트(700)와, 하부가동플레이트(700)를 수직방향으로 이동시키는 제 2 액츄에이터(800)와, 고정플레이트(200)의 하부면과하부가동플레이트(700)의 상부면중 어느 하나의 면에 설치되는 제 2 압전체(900)와, 제 1 및 제 2 압전체(500,900)로부터 출력되는 전기적 신호를 수신받으며 제 1 및 제 2 액츄에이터(400,800)를 제어하는 제어부(600)를 포함한다.

챔버(100)와, 상부가동플레이트(300)와, 제 1 액츄에이터(400)와, 제 1 압전체(500)는 이미 제 1 실시예에서 설명하였으므로 본 실시예에서는 설명을 생략하기로 하며, 다소 변경이 필요한 부분은 해당부분에서 설명하기로 하겠다.

고정플레이트(200)는 챔버(100) 내측의 중간부위에 고정 설치되며, 제 1 실시예에서와 마찬가지로 에지링(210), 제 2 히터(220)가 설치되되, 하단부에 제 3 히터(230)가 추가로 설치됨과 아울러 돌출부(240)가 형성된다.

하부가동플레이트(700)는 챔버(100)의 내측에서 고정플레이트(200)의 하측에 수직방향으로 이동가능하게 설치되고, 이를 위해 후술하는 제 2 액츄에이터(800)에 기계적으로 결합되며, 상부면에 웨이퍼(W)의 외주면을 지지함과 아울러 고정플레이트(200)의 돌출부(240)가 끼워지는 에지링(710)이 설치된다.

한편, 하부가동플레이트(700)의 상부면에 안착되는 웨이퍼(W)는 제 1 실시예에서의 도어(110) 개방으로 인한 출입구(120)를 통해 출입할 수 있으나, 고정플레이트(200)와 하부가동플레이트(700)의 각각에 로딩/언로딩되는 두 장의 웨이퍼(W)가 출입하기 때문에 출입구(120)가 하나일 경우에는 도어(110)의 높이가 증가하게 되고, 이로 인해 장비가 커지게 된다.

그러므로, 챔버(100)의 일측에 상하로 각각 제 1 및 제 2 도어(160,180)를 설치하여, 제 1 도어(160)를 통해 고정플레이트(200)로, 제 2 도어(180)를 통해 하부가동플레이트(700)로 웨이퍼(W)가 로딩/언로딩되도록 함이 바람직하다.

또한, 제 1 및 제 2 도어(160,180) 각각은 챔버(100)의 일측에 실린더(161,181)의 피스톤 왕복에 의해 수직방향으로 슬라이딩되도록 설치되며, 제 1 및 제 2 도어(160,180) 이동경로 상에 각각 형성되는 제 1 및 제 2 출입구(170,190)를 개폐할 수 있도록 함이 바람직하다.

따라서, 제 1 도어(160)는 상단이 실린더(161)의 피스톤로드(161a)의 끝단에 결합되며, 실린더(161)의 피스톤왕복에 의해 수직방향으로 이동함으로써 제 1 출입구(170)를 개폐하며, 제 2 도어(180)는 상단이 실린더(181)의 피스톤로드(181a)의 끝단에 결합되며, 실린더(181)의 피스톤왕복에 의해 수직방향으로 이동함으로써 제 2 출입구(190)를 개폐한다.

실린더(161,181)는 일예로 공압으로 구동하는 공압실린더임이 바람직하다.

한편, 하부가동플레이트(700)는 상단부에 제 4 히터(720)를 설치함이 바람직하다. 따라서, 제 4 히터(720)는 제 3 히터(230)와 함께 상부면에 안착된 웨이퍼(W)를 신속하고도 균형되게 가열시킨다.

제 2 액츄에이터(800)는 하부가동플레이트(700)를 수직방향으로 이동시키기 위하여 일예로 구동모타, 실린더로 구성될 수 있으나, 유압으로 작동하는 유압실린더(800)임이 바람직하다. 이를 위해 유압실린더(800)는 챔버(100)의 하부면에 수직되게 설치되되, 피스톤로드(810)가 챔버(100)의 하부면을 관통하여 그 끝단이 하부가동플레이트(700)의 하부면에 결합되며, 챔버(100)는 내측의 기밀을 유지하기 위하여 하부면중 피스톤로드(810)가 관통하는 부위에 오링(O-Ring)과 같은 실링부재(미도시)가 설치됨이 바람직하다.

제 2 압전체(900)는 고정플레이트(200)의 하부면과 하부가동플레이트(700)의 상부면중 어느 하나의 면에 설치되며, 나머지 다른 면이 밀착시 가해지는 기계적 응력의 크기에 비례하여 전기적 신호를 발생시킨다.

한편, 제 2 압전체(900)는 제 1 압전체(500)와 마찬가지로 링형상을 가지도록 형성되어 하부가동플레이트(700)의 에지링(710) 상단에 설치됨이 바람직하다. 따라서, 제 2 압전체(900)가 제 2 액츄에이터(800)에 의해 하부가동플레이트(700)와 함께 상승하여 고정플레이트(200)의 하부면 가장자리에 압착되고, 이와 동시에 하부가동플레이트(700)의 상부면에 안착된 웨이퍼(W)가 하부가동플레이트(700)의 상승으로 인해 고정플레이트(200)의 하부면에 가압됨으로써 제 2 압전체(800)는 웨이퍼(W)에 가해지는 압력의 크기에 상응하는 기계적 응력에 의해 발생되는 전기적 신호를 제어부(600)로 출력한다.

제어부(600)는 제 1 및 제 2 압전체(500,900)로부터 발생되는 전기적 신호를 수신받아 제 1 및 제 2 액츄에이터(400,800)를 제어할 뿐만 아니라 공정조건에 따라 제 1 및 제 2 도어(160,180) 개폐용 실린더(161,181), 가스배기라인(140)의 제 1 개폐밸브(141), 공급라인(150)의 제 2 개폐밸브(151), 상부가동플레이트(300)의 제 1 히터(310) 및 고정플레이트(200)의 제 2 및 제 3 히터(220,230) 및 하부가동플레이트(700)의 제 4 히터(720)를 각각 제어한다.

이와 같은 구조로 이루어진 본 발명의 제 2 실시예에 따른 폴리이미드 베이크 오븐은 제 1 및 제 도어(160,180) 개폐용 실린더(161,181)의 구동에 의해 제 1및 제 2 도어(160,180)가 제 1 및 제 2 출입구(170,190)를 개방시키면 개방된 제 1 및 제 2 출입구(170,190)를 통해 표면에 폴리이미드가 코팅된 웨이퍼(W)가 웨이퍼이송아암(미도시)에 의해 각각 고정플레이트(200)의 상부면중 에지링(210) 내측과 하부가동플레이트(700)의 상부면중 에지링(710) 내측에 각각 안착되고, 제 1 내지 제 4 히터(310,220,230,720)에 전원이 인가됨으로써 고정플레이트(200) 및 하부가동플레이트(700)에 안착된 웨이퍼(W)에 열을 공급하며, 제 1 및 제 2 액츄에이터(400,800) 즉, 각각의 유압실린더(400,800)에 유압이 공급되어 피스톤로드(410,810)가 팽창됨으로써 상부가동플레이트(300)는 하측으로, 하부가동플레이트(700)는 상측으로 각각 이동하여 고정플레이트(200) 및 하부가동플레이트(700)에 안착된 웨이퍼(W)를 가압함과 동시에 제 1 내지 제 4 히터(310,220,230,720)로부터 웨이퍼(W)에 열을 직접 공급한다.

이 때, 제 1 및 제 2 압전체(500,900)는 웨이퍼(W) 가압시 하강하는 상부가동플레이트(300)의 하부면 가장자리와 고정플레이트(200)의 하부면 가장자리에 각각 압착됨으로써 생기는 기계적 응력의 크기에 비례하는 전기적 신호를 제어부(600)로 출력하고 이를 수신한 제어부(600)는 웨이퍼(W)에 각각 가해지는 압력을 인식하여 웨이퍼(W)의 압력이 설정된 압력값에 도달하도록 제 1 및 제 2 액츄에이터(400,800)를 제어한다.

따라서, 동시에 두 장의 웨이퍼(W) 표면을 가열과 동시에 가압함으로써 낮은 온도에서 짧은 시간내에 두 장의 웨이퍼(W) 표면에 코팅된 폴리이미드를 한 꺼번에 경화처리되도록 하며, 상부가동플레이트(300) 및 고정플레이트(200) 각각의돌출부(320,240)가 고정플레이트(200) 및 하부가동플레이트(700)에 안착된 웨이퍼(W)를 가압함으로써 웨이퍼(W) 표면에 코팅된 폴리이미드에 포함된 이방성 특성을 지닌 물질의 배열을 규칙적으로 하여 폴리이미드의 균일성을 향상시킨다.

또한, 이상에서 설명한 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 따른 폴리이미드 베이크 오븐은 폴리이미드 큐어 공정에 국한하지 않으며, 메탈 또는 절연막 내지 Low-k(저유전상수) 물질의 어닐 공정에 사용함으로써 원하는 특성의 막질을 형성하는 방법에 사용할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 웨이퍼의 표면에 직접적으로 열을 가함으로써 웨이퍼의 표면의 온도 균일성을 향상시킴과 아울러 웨이퍼 표면의 온도가 공정온도에 빨리 도달되도록 하며, 웨이퍼의 표면을 가열과 동시에 가압함으로써 낮은 온도에서 짧은 시간내에 웨이퍼 표면에 코팅된 폴리이미드를 경화되도록 함과 아울러 폴리이미드에 포함된 이방성 특성을 지닌 물질의 배열을 규칙적으로 하여 폴리이미드의 균일성을 향상시킨다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리이미드 베이크 오븐은 웨이퍼의 표면에 직접적으로 열을 가함으로써 웨이퍼의 표면의 온도 균일성을 향상시킴과 아울러 웨이퍼 표면의 온도가 공정온도에 빨리 도달되도록 하며, 웨이퍼의 표면을 가열과 동시에 가압함으로써 낮은 온도에서 짧은 시간내에 웨이퍼 표면에 코팅된 폴리이미드를 경화되도록 함과 아울러 폴리이미드에 포함된 이방성 특성을 지닌 물질의 배열을 규칙적으로 하여 폴리이미드의 균일성을 향상시키는 효과를 가지고 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 폴리이미드 베이크 오븐을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims

폴리이미드 큐어공정을 실시하는 폴리이미드 베이크 오븐에 있어서,

일측에 도어가 개폐 가능하게 설치되며, 내측의 가스를 배기시키는 가스배기라인이 연결되는 챔버와;

상기 챔버의 내측에 고정되며, 상부면에 상기 도어를 통해 이송되는 웨이퍼가 안착되는 고정플레이트와;

상기 고정플레이트의 상측에 수직방향으로 이동가능하게 설치되고, 하단부에 히터가 설치되며, 하강함으로써 상기 고정플레이트에 안착된 웨이퍼를 가압함과 아울러 가열하는 상부가동플레이트와;

상기 챔버의 상부에 고정되며, 상기 상부가동플레이트를 수직방향으로 이동시키는 액츄에이터와;

상기 고정플레이트의 상부면과 상기 상부가동플레이트의 하부면중 어느 하나의 면에 설치되며, 나머지 다른 면이 밀착시 가해지는 기계적 응력의 크기에 비례하여 전기적 신호를 발생시키는 압전체와;

상기 압전체로부터 발생되는 전기적 신호를 수신받으며, 상기 액츄에이터를 제어하는 제어부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 베이크 오븐.
제 1 항에 있어서, 상기 챔버의 도어는 상기 챔버의 일측에 실린더의 피스톤왕복에 의해 수직방향으로 슬라이딩되도록 설치되며, 상기 도어의 이동경로상에 형성되는 출입구를 개폐하는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 베이크 오븐.
제 1 항에 있어서, 상기 챔버는 내측에 질소(N₂)가스, 아르곤(Ar)가스, 진공압 중의 어느 하나를 공급하기 위한 공급라인이 연결되는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 베이크 오븐.
제 1 항에 있어서, 상기 고정플레이트는 상부면 가장자리에 웨이퍼의 외주면을 지지함과 아울러 상단에 상기 압전체가 설치되는 에지링이 구비되며, 상기 상부가동플레이트는 하단부에 상기 에지링의 내측에 끼워지는 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 베이크 오븐.
제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 고정플레이트는 상단부에 히터가 설치되는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 베이크 오븐.
제 1 항에 있어서,

상기 고정플레이트의 하단부에 설치되는 히터와;

상기 고정플레이트의 하측에 수직방향으로 이동가능하게 설치되고, 상부면에 상기 도어를 통해 이송되는 웨이퍼가 안착되며, 상승함으로써 안착된 웨이퍼를 상기 고정플레이트의 하부면에 가압하는 하부가동플레이트와;

상기 챔버의 하부에 고정되며, 상기 하부가동플레이트를 수직방향으로 이동시키는 액츄에이터와;

상기 고정플레이트의 하부면과 하부가동플레이트의 상부면중 어느 하나의 면에 설치되며, 나머지 다른 면이 밀착시 가해지는 기계적 응력의 크기에 비례하여 발생되는 전기적 신호를 상기 제어부로 출력하는 압전체;

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 베이크 오븐.
제 6 항에 있어서, 상기 도어는 상기 챔버의 일측에 상하로 각각 분리 설치되는 제 1 및 제 2 도어이며, 상기 제 1 도어를 통해 상기 고정플레이트로 웨이퍼가 로딩/언로딩되며, 상기 제 2 도어를 통해 상기 하부가동플레이트로 웨이퍼가 로딩/언로딩되는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 베이크 오븐.
제 7 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 도어 각각은 상기 챔버의 일측에 실린더의 피스톤 왕복에 의해 수직방향으로 슬라이딩되도록 설치되며, 상기 제 1 및 제 2 도어 이동경로상에 각각 형성되는 제 1 및 제 2 출입구를 각각 개폐하는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 베이크 오븐.
제 6 항에 있어서, 상기 하부가동플레이트는 상부면 가장자리에 웨이퍼의 외주면을 지지함과 아울러 상단에 상기 압전체가 설치되는 에지링이 구비되며, 상기고정플레이트는 하단부에 상기 에지링의 내측에 끼워지는 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 베이크 오븐.
제 6 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 하부가동플레이트는 상단부에 히터가 설치되는 것을 특징으로 하는 폴리이미드 베이크 오븐.