KR100543539B1 - A heat plate for wafer and a bake apparatus with it - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨이퍼용 베이크 히터 및 이를 구비한 베이크 장치에 관한 것으로, 베이스 플레이트와; 상기 베이스 플레이트의 상부면의 외주연으로부터 중심 방향으로 임의 폭을 갖는 적어도 하나 이상으로 구분된 영역부와; 상기 영역부의 내측부에 대응되어 나선 형상으로 형성된 열선부를 포함하고, 상기 열선부의 상호 인접된 열선의 간격은 임의로 증감되도록 형성된 베이크 히터와 이를 구비한 베이크 장치를 구성함으로써, 각기 분할된 영역부 단위로 열량을 계산하여 이를 토대로 전체 영역의 온도 균일성을 유지토록 함으로써 임의 크기를 갖는 웨이퍼에 대한 최적화 설계가 용이하고, 배기 패널을 탑재될 웨이퍼에 매우 근접 배치되도록 하여 베이크 공정시 대류 현상을 최소화하고 상부 케이싱에 댐퍼 패널을 설치하여 배기시 벤츄리 효과를 이용한 단면적 증가로 인하여 유체의 유속을 감소시켜 와류 현상을 최소화함으로써 온도 균일성을 개선할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a baking heater for a wafer and a baking apparatus having the same, comprising: a base plate; At least one divided area having an arbitrary width in a central direction from an outer circumference of an upper surface of the base plate; A heating wire part formed in a spiral shape corresponding to an inner part of the area part, and a distance between the adjacent heating wire parts of the heating part is arbitrarily increased and decreased, thereby forming a baking heater and a baking apparatus having the same, thereby heating each unit of divided areas. Calculate and maintain the temperature uniformity of the entire area based on this, making it easy to optimize the design of the wafer of arbitrary size and to place the exhaust panel very close to the wafer to be mounted, minimizing convection during baking process and upper casing By installing a damper panel in the exhaust, it is possible to improve the temperature uniformity by reducing the flow velocity of the fluid and minimizing the vortex due to the increase in the cross-sectional area using the Venturi effect.
웨이퍼, 베이크 히터, 베이크 장치 Wafer, Bake Heater, Bake Device
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 단일-존 타입의 웨이퍼용 베이크 히터를 나타내는 평면도이다.1 is a plan view illustrating a bake heater for a wafer of a single-zone type according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 멀티-존 타입의 웨이퍼용 베이크 히터를 나타내는 평면도이다.2 is a plan view illustrating a baking heater for a multi-zone type wafer according to another embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 단일-존 타입의 200mm 웨이퍼용 베이크 히터의 150℃, 오프 셋 -0.10에서의 온도 편차를 나타내는 모식도이다.Fig. 3 is a schematic diagram showing the temperature deviation at 150 ° C., offset −0.10 of the bake heater for a 200 mm wafer of the single-zone type of the present invention.
도 4는 본 발명의 단일-존 타입의 200mm 웨이퍼용 베이크 히터의 240℃, 오프 셋 -0.24에서의 온도 편차를 나타내는 모식도이다.Fig. 4 is a schematic diagram showing the temperature deviation at 240 ° C., offset −0.24 of the bake heater for the 200 mm wafer of the single-zone type of the present invention.
도 5는 본 발명의 멀티-존 타입의 300mm 웨이퍼용 베이크 히터의 실온에서 180℃ 범위내에서의 온도 편차를 나타내는 모식도이다.Fig. 5 is a schematic diagram showing the temperature deviation within the range of 180 ° C. at room temperature of the multi-zone type 300 mm wafer bake heater.
도 6은 본 발명에 의한 웨이퍼용 베이크 히터를 구비한 베이크 장치를 나타내는 단면도이다.It is sectional drawing which shows the baking apparatus provided with the baking heater for wafers by this invention.
도 7은 히터 어셈블리를 나타내는 결합 사시도이다.7 is a combined perspective view of the heater assembly.
<< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >><< Explanation of symbols for main part of drawing >>
310 : 하부 케이싱 320 : 지지 부재310: lower casing 320: support member
330 : 셔터 링 부재 340, 500 : 승강 부재330:
342 : 포크 핀 350 : 상부 케이싱342: fork pin 350: upper casing
351 : 배기 포트 352, 354 : 댐퍼 패널351:
360 : 히터 어셈블리 370 : 배기 패널360: heater assembly 370: exhaust panel
400 : 웨이퍼400: wafer
본 발명은 웨이퍼용 베이크 히터 및 이를 구비한 베이크 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼 베이크 공정시 웨이퍼의 전 표면을 균일한 온도로 유지할 수 있어 고수율 및 고품질의 웨이퍼를 제조할 수 있는 히터 및 이를 구비한 베이크 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a baking heater for a wafer and a baking apparatus having the same, and more particularly, a heater capable of maintaining a high temperature and high quality wafers by maintaining the entire surface of the wafer at a uniform temperature during a wafer baking process; It is related with the baking apparatus provided with this.
일반적으로, 웨이퍼는 이온 주입공정, 박막 증착공정, 확산공정, 사진공정 등과 같은 다수의 공정들을 거쳐서 제조된다. 이러한 공정들 중에서 원하는 패턴들을 형성하기 위한 사진공정은 웨이퍼의 반도체 소자 제조에 필수적으로 요구되는 공정이다.In general, a wafer is manufactured through a plurality of processes such as an ion implantation process, a thin film deposition process, a diffusion process, a photo process, and the like. Among these processes, a photo process for forming desired patterns is an essential process for manufacturing a semiconductor device of a wafer.
특히, 사진공정은 식각이나, 이온주입이 될 부위와 보호될 부위를 선택적으로 정의하기 위해 마스크(Mask) 또는 레티클(Reticle)의 패턴을 웨이퍼 상에 만드는 것으로 크게, 감광제 도포공정, 노광공정 및 현상공정으로 이루어 진다. 여기서, 전술된 도포공정, 노광공정 및 현상공정 이외에 사진공정은 감광제와 웨이퍼 간의 접착성을 향상시키기 위한 HMDS(Hexamethy Disilane) 처리공정, 감광제 도포전 웨이퍼 상의 수분이나, 유기 용제를 제거하고 감광제 도포 후에는 감광제 내에 함유된 용제를 제거하는 베이크 공정 등을 포함한다.In particular, the photo process is to form a pattern of a mask or a reticle on a wafer to selectively define a portion to be etched or implanted and a portion to be protected. The process is done. Here, in addition to the above-described coating process, exposure process, and developing process, the photographic process is a process of HMDS (Hexamethy Disilane) to improve the adhesion between the photosensitive agent and the wafer, before the photosensitive agent is applied, and after removing the moisture or organic solvent on the wafer and applying the photosensitive agent, The baking process etc. which remove the solvent contained in the photosensitive agent are included.
따라서, 이러한 베이크 및 쿨링 공정에서는 챔버 내의 베이크 히터 상에 감광제가 도포된 웨이퍼를 장착하여 소정의 온도로 감광제를 베이크 및 쿨링하는 챔버 타입의 베이크 및 쿨링 장치를 사용한다.Therefore, in such a baking and cooling process, a chamber type baking and cooling apparatus is used to mount a wafer coated with a photosensitive agent on a baking heater in the chamber to bake and cool the photosensitive agent to a predetermined temperature.
일반적으로, 베이크 및 쿨링 장치는 미세 패턴을 패터닝하는 경우 감광제의 베이크 및 쿨링 온도 균일성이 사진공정이나 식각공정시 커다란 영향을 미치기 때문에 감광제의 베이크 및 쿨링 온도가 균일하게 유지되도록 하는 점이 더욱 요구되고 있다. 예컨대, 웨이퍼가 챔버 내에 실장되는 경우에 웨이퍼를 일정 온도까지 얼마나 빨리 그리고, 미세한 오차로 균일하게 웨이퍼의 온도를 유지시킬 수 있는냐가 반도체소자의수율에 직접적인 영향을 미치므로 온도 조절이 정밀하고 온도 보상시간이 빠른 웨이퍼의 베이크 및 쿨링 장치가 요구되는 실정에 있다.In general, baking and cooling devices are required to maintain the baking and cooling temperatures of the photoresist uniformly because the baking and cooling temperature uniformity of the photoresist has a great influence in the photolithography or etching process when patterning fine patterns. have. For example, if the wafer is mounted in a chamber, how fast the wafer can be brought up to a certain temperature and the temperature of the wafer can be maintained uniformly with minute errors can directly affect the yield of the semiconductor device, so that temperature control is precise and temperature compensation. Fast baking of wafers and cooling devices are required.
베이크 공정시 온도의 균일성을 개선하기 위하여 제안된 기술들은 국내 특허등록번호 제10-0357471호 및 국내 실용신안등록번호 제20-0243530호에 개시되어 있다. 이러한 기술들은 베이크 공정시 핫 플레이트와 커버 부재에 내장된 단열 플레이트(또는 단열재) 사이에 형성된 공간에서 대류가 발생되어 온도의 균일성을 용이하게 구현할 수 없는 문제점이 있다.Proposed techniques for improving the temperature uniformity during the baking process are disclosed in Korean Patent Registration No. 10-0357471 and Korean Utility Model Registration No. 20-0243530. These techniques have a problem that convection occurs in the space formed between the hot plate and the heat insulating plate (or heat insulating material) embedded in the cover member during the baking process, so that temperature uniformity cannot be easily realized.
또한, 전술된 기술들은 핫 플레이트의 상부면에 열선이 순차적으로 증가되도록 형성되었다고 개시되어 있으나 당업자 수준에서 용이하게 실시할 수 있을 정도 로 기재되어 있지 않아 목적하고 있는 온도의 균일성을 구현하는 데 어려움이 있다.In addition, the above-described techniques are described as being formed so that the hot wire is sequentially increased on the upper surface of the hot plate, but is not described as easy to implement at a skilled person level, it is difficult to implement the desired temperature uniformity There is this.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 본 발명의 목적은, 웨이퍼 베이크 공정시 웨이퍼의 전 표면을 균일한 온도로 유지할 수 있어 고수율 및 고품질의 웨이퍼를 제조할 수 있는 히터 및 이를 구비한 베이크 장치를 제공함에 있다.An object of the present invention created to solve the above problems, the heater that can maintain a high temperature and high-quality wafers at the uniform temperature during the wafer baking process and a baking apparatus having the same In providing.
본 발명의 다른 목적은, 적어도 하나 이상으로 분할된 베이크 히터의 영역부의 열량을 개별적으로 계산하여 이를 토대로 전체의 온도 균일성을 유지하도록 함으로써 임의의 크기를 갖는 웨이퍼에 대한 최적 설계를 용이하게 구현할 수 있는 히터 및 이를 구비한 베이크 장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to easily implement an optimal design for a wafer having an arbitrary size by individually calculating the amount of heat of the region of the bake heater divided into at least one and maintaining the overall temperature uniformity based on this. The present invention provides a heater and a baking device having the same.
본 발명의 또 다른 목적은, 베이크 공정시 대류를 최소화하여 온도 균일성을 구현할 수 있는 히터 및 이를 구비한 베이크 장치를 제공함에 있다.Still another object of the present invention is to provide a heater and a baking apparatus having the same, which can realize temperature uniformity by minimizing convection during a baking process.
이러한 본 발명의 목적은, 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 상부면의 외주연으로부터 중심 방향으로 임의 폭을 갖는 적어도 하나 이상으로 구분된 영역부와, 상기 영역부의 내측부에 대응되어 나선 형상으로 형성된 열선부를 포함하고, 상기 열선부의 상호 인접된 열선의 간격은 임의로 증감되도록 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 베이크 히터에 의해 달성될 수 있다.The object of the present invention is a base plate, at least one divided region portion having an arbitrary width in the center direction from the outer periphery of the upper surface of the base plate, and a hot wire formed in a spiral shape corresponding to the inner portion of the region portion And a spacing of adjacent hot wires of the hot wire portion may be arbitrarily increased or decreased by a bake heater for a wafer.
바람직하게는, 본 발명의 베이스 플레이트는 각기 이격된 복수 개의 관통공이 형성된다.Preferably, the base plate of the present invention is formed with a plurality of through holes spaced apart from each other.
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보다 바람직하게는, 본 발명의 열선의 간격은 상기 각 열선부가 형성된 상기 각 영역부의 체적당 필요한 단위 열량의 계산치와, 상기 계산된 단위열량의 계산치에 의해 계산된 열용량에 의하여 결정되어 임의로 증감되도록 형성된다.More preferably, the spacing of the heating wires of the present invention is determined to be arbitrarily increased or decreased depending on the calculated heat capacity calculated by the calculated unit heat amount per volume of the respective area portions in which the heated wire parts are formed and the calculated heat value of the unit heat. do.
보다 바람직하게는, 본 발명의 열선의 간격은 상기 계산된 열용량에 의하여 요구되는 각 열선의 저항치에 의하여 결정되어 임의로 증감되도록 형성된다.More preferably, the spacing of the heating wires of the present invention is determined to be arbitrarily increased or decreased by the resistance value of each heating wire required by the calculated heat capacity.
또한 본 발명의 다른 목적은, 하부 케이싱과, 상기 하부 케이싱에 취부된 지지 부재와, 상측부에 다수의 포크 핀이 설치된 승강 부재와, 상기 포크 핀에 대응 삽입되어 있으며 상기 지지 부재와 지지되도록 내장된 히터 어셈블리와, 상기 하부 케이싱의 상단부에 안착된 배기 패널과, 제 2 승강 부재와 연결되어 상기 하부 케이싱과 개폐 가능하도록 결합되어 있으며 일측부에 배기 포트가 형성된 상부 케이싱을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼용 베이크 히터를 구비한 베이크 장치에 의해 달성될 수 있다.In addition, another object of the present invention, the lower casing, the support member mounted to the lower casing, the elevating member provided with a plurality of fork pins on the upper side, and correspondingly inserted in the fork pins and embedded to support the support member And a heater assembly, an exhaust panel seated at an upper end of the lower casing, and an upper casing connected to the second elevating member to be opened and closed with the lower casing and having an exhaust port formed at one side thereof. It can be achieved by a baking apparatus having a baking heater for a wafer.
바람직하게는, 본 발명의 히터 어셈블리는 제 1 플레이트, 제 1 단열재, 히터 플레이트, 제 2 단열재, 제 2 플레이트가 순차 적층되어 조립되어 있되, 상기 히터 플레이트는, 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 상부면의 외주연으로부터 중심 방향으로 임의 폭을 갖으며 이격된 적어도 하나 이상으로 구분된 영역부와, 상기 각 영역부들의 내측부에 각기 대응되어 각기 나선 형상으로 형성된 열선부를 포함하여 구성된다.Preferably, the heater assembly of the present invention is assembled by sequentially stacking a first plate, a first heat insulating material, a heater plate, a second heat insulating material, and a second plate, wherein the heater plate comprises a base plate and an upper portion of the base plate. It comprises a region portion divided into at least one or more spaced apart from the outer periphery of the surface in the center direction and spaced apart from each other, and the hot wire portion respectively formed in a spiral shape corresponding to the inner portion of the respective region portions.
보다 바람직하게는, 본 발명에 의한 열선부의 상호 인접된 열선의 간격은 임의로 증감되도록 형성된다. More preferably, the space | interval of the mutually adjacent hot wire of the hot wire part by this invention is formed so that it may increase or decrease arbitrarily.
보다 바람직하게는, 본 발명의 열선의 간격은 상기 각 열선부가 형성된 상기 각 영역부의 체적당 필요한 단위 열량의 계산치와, 상기 계산된 단위열량의 계산치에 의해 계산된 열용량에 의하여 결정되어 임의로 증감되도록 형성된다.More preferably, the spacing of the heating wires of the present invention is determined to be arbitrarily increased or decreased depending on the calculated heat capacity calculated by the calculated unit heat amount per volume of the respective area portions in which the heated wire parts are formed and the calculated heat value of the unit heat. do.
보다 바람직하게는, 본 발명의 열선의 간격은 상기 계산된 열용량에 의하여 요구되는 각 열선의 저항치에 의하여 결정되어 임의로 증감되도록 형성된다.More preferably, the spacing of the heating wires of the present invention is determined to be arbitrarily increased or decreased by the resistance value of each heating wire required by the calculated heat capacity.
바람직하게는, 본 발명의 히터 어셈블리는 적어도 하나 이상의 온도 측정용 센서를 더 포함하여 구성된다.Preferably, the heater assembly of the present invention further comprises at least one or more temperature measuring sensors.
바람직하게는, 본 발명의 상부 커버은 다수 개의 관통공이 형성된 복수 개의 댐퍼 패널이 내장된다.Preferably, the upper cover of the present invention includes a plurality of damper panels having a plurality of through holes formed therein.
보다 바람직하게는, 본 발명의 댐퍼 패널의 사이에는 절연재가 개재된다.More preferably, an insulating material is interposed between the damper panels of the present invention.
바람직하게는, 본 발명은 상기 지지 부재, 상기 히터 어셈블리 및 상기 배기 패널을 수용도록 상기 승강 부재에 연결된 셔터 링 부재를 더 포함하여 구성된다.Preferably, the present invention further comprises a shutter ring member connected to the elevating member to receive the support member, the heater assembly and the exhaust panel.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the present invention with reference to the drawings in detail.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 단일-존 타입의 웨이퍼용 베이크 히터를 나타내는 평면도이다.1 is a plan view illustrating a bake heater for a wafer of a single-zone type according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 단일-존 타입의 웨이퍼용 베이크 히터(100)는 베이스 플레이트(110)와, 베이스 플레이트(110)의 상부면에 외주연으로부터 중심 방향으로 나선 형상으로 형성된 열선부(120)를 포함하여 구성되어 있다.Referring to FIG. 1, a single-zone
베이스 플레이트(110)는 임의 두께를 갖는 원형 형상의 절연성 재질로 제작되어 있다. 여기서, 본 발명의 베이스 플레이트(110)는 복수 개의 관통공이 형성되어 있다.The
관통공은 베이크 히터(100)를 중심으로 상, 하측으로 상판 및 하판(도시 안됨)을 조립하기 위한 조립 관통공(132), 온도 센서(도시 안됨) 조립용 관통공(134) 그리고, 포크 핀(folk pin)용 관통공(136)으로 구분된다.The through hole is an assembling through
본 발명에 의한 열선부(120)는 외주연으로부터 최외곽 관통공(132)(134)이 형성된 부분까지는 인접 열선의 간격이 모두 동일하게 형성되어 있으며, 관통공을(132) (134) 기준으로 간격이 현저히 증가되다가 다시 간격이 줄어든 다음 내측에 형성된 관통공(132)(136) 내측에서는 급격하게 간격이 증가되어 형성되도록 형성되어 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 멀티-존 타입의 웨이퍼용 베이크 히터를 나타내는 평면도이다.2 is a plan view illustrating a baking heater for a multi-zone type wafer according to another embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 멀티-존 타입의 베이크 히터(200)는 베이스 플레이트(210)와, 베이스 플레이트(210)의 상부면의 외주연으로부터 중심 방향으로 임의 폭을 갖는 복수 개로 구분된 영역부(222)(224)와, 영역부(222)(224)의 내측부에 대응되어 나선 형상으로 형성된 열선부(222a)(224a)를 포함하여 구성되어 있다.Referring to FIG. 2, the multi-zone
베이스 플레이트(210)는 임의 두께를 갖는 원형 형상의 절연성 재질로 제작되어 있다. 여기서, 본 발명의 베이스 플레이트(210)는 복수 개의 관통공이 형성 되어 있다.The
관통공은 베이크 히터(200)를 중심으로 상, 하측으로 상판 및 하판(도시 안됨)을 조립하기 위한 조립 관통공(232), 온도 센서(도시 안됨) 조립용 관통공 (234) 그리고, 포크 핀(folk pin)용 관통공(236)으로 구분된다.The through hole is an assembling through
영역부(222)(224)는 베이스 플레이트(210)의 상부면을 복수 개, 예컨대 2 분할하여 구분된 영역이다. 여기서, 영역부(222)(224)는 베이스 플레이트(210)의 외주연으로부터 중심 방향으로 임의의 폭을 갖는 면적(사각 띠 형상)을 갖으며 각기 이격되어 형성된다.The
열선부(222a)(224a)는 각기 대응된 영역부(222)(224)의 내측부에 나선 형상으로 각기 형성되어 있다. 여기서, 열선부(222a)(224a)는 모두 동일한 중심으로 갖으며, 보다 상세하게는 베이스 플레이트(110)의 중심으로 수렴되도록 나선 형상으로 형성되어 있다.The
여기서, 제 1 영역부(222)에 형성된 열선부(222a)는 열선의 간격이 모두 동일하게 형성되어 있으며, 제 2 영역부(224)에 형성된 열선부(224a)는 관통공(232)(234)을 통과하면서 간격이 증가되다가 다시 감소하고 이후 최내측 관통공(236)을 통과하면서 간격이 증가되다가 감소된 후 간격이 동일하게 형성되어 있다. Here, the
본 발명의 베이크 히터(100)(200)는 단면적 계산법 또는 히터용량 계산법 등에 의하여 베이크 히터(100)(200)의 총 열량과 웨이퍼(도시 안됨)의 열용량(Heat Capacity)을 상호 비교하여 온도의 균일성을 유지하도록 구성되어 있다.The
예컨대, 본 발명의 기술적 사상은 임의로 분할된 영역부(222)(224)를 각기 개별적으로 열량을 계산하고, 이를 토대로 총 열량을 합산하도록 함으로써 임의의 크기를 갖는 웨이퍼의 온도 균일성을 유지시키기 위한 최적화 설계가 용이한 특징이 있다. 즉, 본 발명은 각각의 영역부별로 제어가 용이한 이점이 있다.For example, the technical idea of the present invention is to maintain the temperature uniformity of a wafer having an arbitrary size by calculating calories for each of the divided
즉, 본 발명에 의한 열선의 간격은 각 열선부가 형성된 상기 각 영역부의 체적당 필요한 단위 열량의 계산치와, 상기 계산된 단위열량의 계산치에 의해 계산된 열용량에 의하여 결정되어 임의로 증감되도록 형성되는 것이 바람직하다. 더욱이, 본 발명에 의한 열선의 간격은 계산된 열용량에 의하여 요구되는 각 열선의 저항치에 의하여 결정되어 임의로 증감되도록 형성되는 것이 바람직하다.That is, the spacing of the heating wires according to the present invention is preferably formed to be arbitrarily increased or decreased depending on the calculated heat capacity calculated by the calculated unit heat amount per volume of the respective area portions in which the heated wire parts are formed and the calculated heat value of the calculated unit heat. Do. Moreover, the spacing of the heating wires according to the present invention is preferably formed to be arbitrarily increased or decreased by the resistance value of each heating wire required by the calculated heat capacity.
여기서, 본 발명에 의한 웨이퍼용 베이크 히터의 설계 방법을 하기되는 물체의 체적 공식, 물체의 중량 공식 및 물체의 열량 공식을 나타내는 수학식을 이용하여 간단히 설명하기로 하며, 본 수학식의 단위는 MKS 시스템을 사용하였다.Here, the method for designing a wafer heater for a wafer according to the present invention will be briefly described using a formula representing a volume formula of an object, a weight formula of an object, and a calorie formula of an object, wherein the unit of the formula is MKS The system was used.
V: 체적(mm3), r: 반경, h: 두께, A: 면적(mm2)V: volume (mm 3 ), r: radius, h: thickness, A: area (mm 2 )
W: 질량(kg), ρ: 해당 물체의 비중W: mass (kg), ρ: specific gravity of the object
Q: 열량, m: 질량, c: 물체의 비열, ΔT: 온도의 변화Q: calories, m: mass, c: specific heat of the object, ΔT: change in temperature
이상의 수학식 1, 2 및 3에 의해 가열하고자 하는 물체의 열 용량을 구한 후 베이크 히터의 용량을 계산하여 베이크 히터를 설계한다.After the heat capacity of the object to be heated by the above equations (1), (2) and (3), the capacity of the bake heater is calculated to design the bake heater.
도 3 및 도 4는 본 발명의 단일-존 타입의 200mm 웨이퍼용 베이크 히터의 150℃, 오프 셋 -0.10 및 240℃, 오프 셋 -0.24에서의 온도 편차를 나타내는 모식도이고, 도 5는 본 발명의 멀티-존 타입의 300mm 웨이퍼용 베이크 히터의 실온에서 180℃ 범위내에서의 온도 편차를 나타내는 모식도이다.3 and 4 are schematic diagrams showing temperature deviations at 150 ° C., offset −0.10 and 240 ° C., and offset −0.24 of the bake heater for the 200 mm wafer of the single-zone type of the present invention, and FIG. It is a schematic diagram which shows the temperature variation within the range of 180 degreeC from room temperature of the baking heater for 300 mm wafers of a multi-zone type.
먼저, 본 측정에 사용된 측정 장비는 미국 센서어레이사 (SensArray Corporation)의 PROCESS PROBE 1840이며, 본 실시예는 일반적인 베이크 장치에 설치되어 측정되었음을 미리 밝혀 둔다.First, the measuring equipment used for this measurement is the PROCESS PROBE 1840 of SensArray Corporation of the United States, it is revealed in advance that this embodiment is installed in a typical baking apparatus.
이 측정 장치의 사양을 간단히 설명하면 다음과 같다.The specification of this measuring device is briefly described as follows.
측정 가능 직경 : 50㎜(2in) ~ 300㎜(12in)Measurable diameter: 50 mm (2 in) to 300 mm (12 in)
온도 측정 범위 : 0℃ ~ 250℃Temperature measuring range: 0 ℃ ~ 250 ℃
정밀도 : ±0.03℃Accuracy: ± 0.03 ℃
표 1은 도 3 및 도 4의 결과를 정리한 것으로, 본 발명의 200mm 웨이퍼용 베이크 히터의 온도 편차가 매우 적음을 보여주고 있다.Table 1 summarizes the results of FIGS. 3 and 4, and shows that the temperature variation of the 200 mm wafer bake heater is very small.
일반적인 웨이퍼용 베이크 히터는 각 측정 온도에 대하여 ±1℃ 정도의 정밀도를 갖는 반면, 본 발명의 실시예에서는 150℃에서 모두 0.14℃, 240℃에서 최소 0.42℃에서 최대 0.44℃ 정도의 매우 우수한 온도 균일성을 유지하는 것으로 확인되었다.A typical bake heater for wafers has an accuracy of about ± 1 ° C. for each measurement temperature, while in the embodiment of the present invention, very good temperature uniformity of 0.14 ° C. at 150 ° C. and at least 0.42 ° C. at most 0.44 ° C. at 240 ° C. It has been confirmed to maintain the last name.
표 2는 도 5의 결과를 정리한 것으로, 본 발명의 300mm 웨이퍼용 베이크 히터의 온도 편차가 매우 적음을 보여주고 있다. 본 발명의 실시예에서는 100℃, 120℃, 150℃ 및 180℃에서 각기 0.09℃, 0.16℃, 0.17℃ 및 0.21℃ 정도의 매우 우수한 온도 균일성을 유지하는 것으로 확인되었다.Table 2 summarizes the results of FIG. 5 and shows that the temperature variation of the 300 mm wafer bake heater of the present invention is very small. In the examples of the present invention, it was found to maintain very good temperature uniformity of about 0.09 ° C, 0.16 ° C, 0.17 ° C and 0.21 ° C at 100 ° C, 120 ° C, 150 ° C and 180 ° C, respectively.
도 6은 본 발명에 의한 웨이퍼용 베이크 히터를 구비한 베이크 장치를 나타내는 단면도이고, 도 7은 히터 어셈블리를 나타내는 결합 사시도이다.FIG. 6 is a cross-sectional view showing a baking apparatus with a wafer baking heater according to the present invention, and FIG. 7 is a combined perspective view showing the heater assembly.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 의한 베이크 장치는 하부 케이싱(310)과, 하부 케이싱(310)에 취부된 지지 부재(320)와, 상측부에 다수의 포크 핀(342)이 설치된 제 1 승강 부재(340)와, 포크 핀(342)에 대응 삽입되어 있으며 지지 부재(320)와 지지되도록 내장된 히터 어셈블리(360)와, 하부 케이싱(310)의 상단부에 안착된 배기 패널(370)과, 제 2 승강 부재(500)와 연결되어 하부 케이싱(310)과 개폐 가능하도록 결합되어 있으며, 일측부에 배기 포트(351)가 형성된 상부 케이싱(350)을 포함하여 구성되어 있다.6 and 7, the baking apparatus according to the present invention includes a
하부 케이싱(310)은 상측부가 개방된 중공 구조이다.The
지지 부재(320)는 하부 케이싱(310)의 상측 양단부에 취부되어 있으며 하측부는 하방으로 절곡되어 있다. 여기서, 지지 부재(320)의 하측부는 하부 케이싱(310)에 지지되어 지주 부재에 의해 지지되어 있다.The
제 1 승강 부재(340)는 복수 개의 포크 핀(342)이 상측부에 결합되어 있으며, 하부 케이싱(310)에 의해 지지되어 있다.The plurality of fork pins 342 are coupled to the upper portion of the first elevating
히터 어셈블리(360)는 제 1 플레이트(361), 제 1 단열재(363), 히터 플레이트(365), 제 2 단열재(367), 제 2 플레이트(369)가 순차 적층되어 조립되어 있으며, 온도 측정용 센서(361)가 내장되어 있다. 여기서, 제 1 플레이트(361), 제 1 단열재(363), 제 2 단열재(367) 및 제 2 플레이트(369)에는 다수의 관통공이 형성되어 있으며, 이 관통공들은 각기 조립 관통공, 온도 센서(361) 조립용 관통공 그리고, 포크 핀(234)용 관통공이나, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The
또한, 히터 어셈블리(360)의 히터 플레이트(365)는 전술된 본 발명의 베이크 히터(100)(200)와 동일한 구성을 갖기 때문에 이에 대한 상세한 생략하기로 한다.In addition, since the
그리고, 히터 어셈블리(360)의 하부면은 지주 부재에 의해 지지 부재(320)와 이격되게 체결되어 있다.The lower surface of the
배기 패널(370)은 전술된 지지 부재(320)의 양단부에 안착되어 있어 히터 어셈블리(360)의 상부면에 안착되는 웨이퍼(400)의 상부면와 배기 패널(370)의 하부면 사이의 공간이 협소하여 베이크 공정시 대류 작용에 의한 열손실을 방지하여 온도의 균일성을 개선할 수 있다.The
상부 케이싱(350)은 제 2 승강 부재(500)와 연결되어 하부 케이싱(310)과 개 폐 가능하도록 결합되어 있으며, 상측부에 배기 포트(351)가 형성되어 있다. 그리고, 상부 케이싱(350)에는 다수의 관통공이 형성되어 있으며 2개의 댐퍼 패널(352)(354)가 내장되어 있다. 여기서, 댐퍼 패널(352)(354) 사이에는 절연재가 개재되어 있다.The
댐퍼 패널(352)(354)는 배기시 벤츄리 효과를 이용한 단면적 증가로 인하여 유체의 유속을 감소시켜 와류 현상을 최소화하고 있다.The
그리고, 배기 포트(242)는 웨이퍼(400)의 표면에 뭍어있던 감광제의 습기 또는 솔벤트 등을 베이킹 공정시 외기로 배기하도록 상부 케이싱(350)의 일측부와 연통된 것이다.In addition, the exhaust port 242 is in communication with one side of the
또한, 셔터 링 부재(330)는 지지 부재(32), 히터 어셈블리(360) 및 배기 패널(370)을 수용하도록 제공되어 있으며, 제 1 승강 부재(340)에 의해 승강된다. 여기서, 셔터 링 부재(330)는 외기에 의한 열손실을 방지하도록 제공된 것이다.In addition, the
여기서, 본 발명에 의한 베이크 장치의 작동 관계를 간단히 설명하면 다음과 같다.Here, a brief description of the operation relationship of the baking apparatus according to the present invention.
초기 상태는 포크 핀(342), 배기 패널(370) 및 셔터 링 부재(330)이 상승된 상태이다. 여기서, 웨이퍼(400)가 베이크 장치로 공급될 때 로보트와 같은 피딩장치(도시 안됨)으로 들어오게 됨에 로보트(도시 안됨)에서 웨이퍼를 받는 포크 핀(342)이 상승된 상태를 유지한다.The initial state is a state in which the
그리고, 배기 패널(370)은 웨이퍼(400)에 온도가 가해질 때에 먼지 등이 이물질을 제거하기 위해 베이크 내부의 공기를 장비에서 뽑아 낼 때 한 곳으로 공기 의 흐름이 생기는 데 이를 최소화하기 위한 전술된 포크 핀(342)과 함께 상승되어야 한다.In addition, the
또한, 셔터 링 부재(330)은 베이크의 온도 변화에 영향을 주는 외기를 차단하기 위하여 상승된 상태를 유지하여야 한다.In addition, the
전술된 초기 상태로 부터 본 발명에 의한 베이크 장치의 작동 순서를 간단하게 설명하기로 한다.From the above-described initial state, the operation sequence of the baking apparatus according to the present invention will be briefly described.
1. 셔터 링 부재(330)의 하강 : 웨이퍼가 공급될 수 있도록 셔터 링) 부재(330)를 하강시킨다.1. Lowering of the shutter ring member 330: The
2. 웨이퍼(400) 로딩(Loading) : 로보트로 부터 웨이퍼(400)를 포크 핀(342)의 상단부에 안착시킨다.2.
3. 셔터 링 부재(330) 상승, 포크 핀(342) 및 배기 패널(370) 하강3. Rising
공기를 차단하기 위하여 셔터 링 부재(330)는 상승하고, 웨이퍼(400)은 히터 어셈블리(360)의 상부면에 안착시키기 위하여 포크 핀(342)이 하강된다. 이 때에 배기 패널(370)도 포크 핀(342)도 함께 하강한다.The
4. 베이킹 : 일정 시간 동안 웨이퍼(400)를 베이크 장치 안에서 열을 가한다.4. Baking: The
5. 셔터 링 부재(330) 하강, 포크 핀(342) 및 배기 패널(370) 상승5. Lower the
웨이퍼(400)를 꺼내갈 수 있도록 셔터 링 부재(330)은 하강시키고 웨이퍼 (400)를 히터 어셈블리(360)의 표면에 안착시킨다. 그리고, 히터 어셈블리(360)의 표면에서 상측 방향으로 배기 패널 및 포크 핀(342)는 함께 연동되어 상승된다.The
6. 웨이퍼 언로딩 : 로보트가 웨이퍼(400)를 꺼내간다.6. Wafer unloading: The robot takes out the
7. 셔터 링 부재(330) 상승 : 다음 웨이퍼(400)가 들어 올 때까지 베이크 장치의 열 손실을 최소화하기 위해 셔터 링 부재(330)를 상승시킨다.7. Rising shutter ring member 330: Raise the
8. 대기상태 : 웨이퍼(400)가 다시 들어 올 때까지 그대로 대기상태(초기의 상태와 동일한 상태 )로 있다가 베이킹된다.8. Standby state: The
이상에서 설명된 본 발명은 일실시예에 한정되어 설명되었지만, 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 분야의 통상적인 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 정도의 변형은 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것임은 자명하다.Although the present invention described above is limited to one embodiment, the present invention is not limited thereto, and the present invention may be easily modified by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It is obvious that it belongs to the technical idea.
이상의 구성을 갖는 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.The present invention having the above configuration has the following effects.
첫째, 본 발명은 각기 분할된 영역부 단위로 열량을 계산하여 이를 토대로 전체 영역의 온도 균일성을 유지토록 함으로써 임의 크기를 갖는 웨이퍼에 대한 최적화 설계가 용이하다.First, the present invention is easy to optimize the design of the wafer having an arbitrary size by calculating the heat amount in each divided area unit to maintain the temperature uniformity of the entire area based on this.
둘째, 본 발명은 배기 패널을 탑재될 웨이퍼에 매우 근접 배치되도록 하여 베이크 공정시 대류 현상을 최소화함으로써 온도 균일성을 향상할 수 있다.Second, the present invention can improve the temperature uniformity by minimizing convection during the baking process by placing the exhaust panel very close to the wafer to be mounted.
셋째, 본 발명은 베이크 공정시 웨이퍼의 온도 균일성을 개선함으로써 고품질의 웨이퍼 제조 및 웨이퍼의 고수율을 구현할 수 있다.Third, the present invention can realize high quality wafer production and high yield of wafers by improving the temperature uniformity of the wafer during the baking process.
넷째, 본 발명은 상부 케이싱에 댐퍼 패널을 설치하여 배기시 벤츄리 효과를 이용한 단면적 증가로 인하여 유체의 유속을 감소시켜 와류 현상을 최소화함으로써 온도 균일성을 개선할 수 있다.Fourth, the present invention can improve the temperature uniformity by installing a damper panel in the upper casing to reduce the flow rate of the fluid to minimize the vortex due to the increase in the cross-sectional area using the venturi effect when exhausting.
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