KR100642644B1 - 웨이퍼 냉각장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 냉각장치에 관한 것으로, 본 발명의 제1관점에 따르면, 챔버; 챔버 내부에 마련되며 웨이퍼를 냉각하는 냉각수단; 냉각수단 상에서 웨이퍼를 승강시키는 웨이퍼 지지핀; 및, 웨이퍼의 승강 높이가 제어되도록 웨이퍼 지지핀을 승강시키는 웨이퍼 지지핀 승강수단을 포함하는 웨이퍼 냉각장치가 제공된다. 따라서, 본 발명에 따르면, 고온으로 베이킹된 웨이퍼를 1차와 2차에 걸쳐 다단계로 냉각가능하다. 이에 따라 웨이퍼 냉각시 발생되는 웨이퍼 브로큰 현상은 미연에 방지된다.
웨이퍼, 냉각

Description

웨이퍼 냉각장치 및 방법{Apparatus and method for cooling wafer}
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 냉각장치의 제1실시예를 도시한 구성도이다.
도 2와 도 3은 각각 도 1에 도시한 웨이퍼 냉각장치에서 웨이퍼가 소정거리 하강된 상태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 냉각방법의 제1실시예를 도시한 블럭도이다.
도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 냉각장치의 제2실시예를 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼 냉각장치의 제3실시예를 도시한 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 웨이퍼 냉각장치의 제4실시예를 도시한 구성도이다.
** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **
100a,100b,100c,100d : 냉각장치
110 : 챔버
130a,130b,130c,130d : 웨이퍼 지지핀 승강수단
150 : 쿨링플레이트
160 : 냉각수단
170 : 웨이퍼 지지핀
본 발명은 웨이퍼 냉각장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 포토 리소그래피(Photo lithography)공정에서의 가열된 웨이퍼를 냉각하는 웨이퍼 냉각장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치를 제작함에 있어서 매우 중요한 것 중 하나는 웨이퍼 상에 만들고자하는 소정 회로패턴(Pattern)을 형성하는 것이며, 이때, 주로 사용되는 공정이 포토 리소그래피 공정이다.
즉, 포토 리소그래피 공정은 빛을 받으면 화학적 성질이 변하는 물질인 포토레지스트(Photo resist)를 웨이퍼의 상면에 도포한 후, 소정 회로패턴이 그려진 레티클(Reticle)을 웨이퍼 위에 위치시키고 이 레티클 위에 소정 파장을 갖는 빛을 노광하여 레티클의 회로패턴이 그대로 웨이퍼 상의 포토레지스트에 찍히도록 한 다음, 이 회로패턴이 찍힌 웨이퍼를 현상함으로써, 웨이퍼 상에 만들고자 하는 소정 회로패턴을 형성하는 공정이다.
한편, 이와 같은 포토 리소그래피 공정에 의하여 웨이퍼 상에 소정 회로패턴을 형성하기 위해서는 공정진행 중 다수 회(回)의 웨이퍼 베이킹(Baking) 단계를 거쳐야 한다.
예를 들면, 포토 리소그래피 공정을 수행하는 설비에 로딩된 웨이퍼는 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포하기에 앞서 하부막으로부터의 빛 반사를 방지하기 위해 웨이퍼 상에 반사 방지막(Anti-Reflective Coating:통상,'ARC'라 한다)을 도포 한 후 수행하는 제1베이킹 단계와, 웨이퍼 상에 포토레지스트를 도포한 후 도포된 포토레지스트 층이 웨이퍼의 표면에 고착되도록 하는 제2베이킹(soft baking) 단계와, 포토레지스트 층을 광원에 노출시킨(노광) 후 패턴을 단단하게 하기 위하여 노광된 포토레지스트 층을 가열하는 제3베이킹 단계 및, 포토레지스트 층을 현상한 직후 현상에 의해 형성된 패턴을 웨이퍼 상에 견고하게 부착시키면서 물기를 제거하기 위한 제4베이킹 단계 등을 거쳐야 한다.
그리고, 이와 같은 각 베이킹 단계 후에는 베이킹된 웨이퍼를 각각 저온으로 빠르게 냉각하는 냉각단계를 더 거치게 되는데, 이때, 사용되는 장치가 바로 웨이퍼 냉각장치이다.
통상, 웨이퍼 냉각장치는 고온으로 베이킹된 웨이퍼를 약 23℃ 정도의 저온으로 냉각하고 있으며, 주로 업/다운만이 가능한 에어실린더(Air cylinder) 등을 이용하여 고온으로 베이킹된 웨이퍼를 로딩(Loading)받은 다음 이 로딩받은 웨이퍼를 곧바로 저온(약 23℃ 정도)으로 냉각된 쿨링플레이트(Cooling plate)의 상면에 안착시키는 방법을 사용하고 있다.
이에 따라, 고온으로 베이킹된 웨이퍼는 저온의 쿨링플레이트 상면에 안착됨과 동시에 빠른 속도로 냉각되어 곧 쿨링플레이트와 같은 온도인 저온을 유지하게 되는 것이다. 따라서, 포토 리소그래피 공정을 수행하는 설비는 이와 같이 빠른 속도로 냉각된 웨이퍼를 각각 다음 단계들로 신속하게 이동시킴으로써 별도의 타임지연없이 빠르게 공정을 진행시킬 수 있는 것이다.
그러나, 이와 같은 종래 웨이퍼 냉각장치 및 냉각방법에 따르면, 업(Up)/다 운(Down)만이 가능한 에어실린더 등을 이용하여 고온으로 베이킹된 웨이퍼를 곧바로 저온으로 냉각된 쿨링플레이트의 상면으로 안착시키는 방법으로 웨이퍼를 냉각하기 때문에, 고온으로 베이킹된 웨이퍼가 저온으로 바로 냉각되면서 이 둘 사이의 심한 온도차이로 인하여 종종 냉각도중 급격히 수축되면서 브로큰(Broken)되는 현상이 발생된다.
특히, 웨이퍼 상에 반사 방지막(ARC)을 도포한 후 수행되는 제1베이킹 단계의 경우 약 225℃의 고온으로 베이킹되기 때문에, 이 베이킹을 수행한 후 곧바로 종래와 같은 장치 및 방법으로 베이킹된 웨이퍼를 급격히 저온으로 냉각하면, 냉각되는 웨이퍼는 약 225℃의 고온과 약 23℃의 저온 간에 심한 온도차이로 인하여 냉각도중 급격히 수축되면서 브로큰되는 현상이 발생된다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명의 목적은 웨이퍼 냉각시 웨이퍼가 브로큰되는 현상을 미연에 방지할 수 있는 웨이퍼 냉각장치 및 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 고온으로 베이킹된 웨이퍼를 다단계로 냉각할 수 있는 웨이퍼 냉각장치 및 방법을 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 제1관점에 따르면, 챔버(Chamber); 챔버 내부에 마련되며 웨이퍼를 냉각하는 냉각수단; 냉각수단 상에서 웨이퍼를 승강시키는 웨이퍼 지지핀; 및, 웨이퍼의 승강 높이가 제어되도록 웨이퍼 지지핀을 승강시키는 웨이퍼 지지핀 승강수단을 포함하는 웨이퍼 냉각장치가 제공된다.
이때, 상기 냉각수단은 열전소자로 구현될 수 있다.
그리고, 상기 챔버 내부에는 웨이퍼가 안착되는 쿨링플레이트가 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 냉각수단은 쿨링플레이트의 내부에 마련됨이 바람직하다.
또한, 상기 쿨링플레이트는 열전도성 재질로 형성될 수 있다.
한편, 상기 웨이퍼 지지핀 승강수단은 구동 모터(Motor)와, 구동 모터에 일측이 결합되고 타측은 웨이퍼 지지핀에 결합되며 구동 모터의 회전에 따라 웨이퍼 지지핀을 소정거리 승강되게 하는 볼스크류 유닛(Ball screw unit) 및, 구동 모터에 연결되어 구동 모터의 회전방향과 회전각도를 제어하는 컨트롤러(Controller)를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 구동 모터는 입력되는 펄스값에 따라 미리 정해진 각도로 회전하는 스텝핑 모터(Stepping motor)로 구현될 수 있다.
그리고, 상기 웨이퍼 지지핀 승강수단은 웨이퍼의 온도를 측정하는 온도감지센서(Sensor)를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 컨트롤러는 온도감지센서가 감지한 웨이퍼의 온도에 따라 구동 모터의 회전방향과 회전각도를 제어함이 바람직하다.
또한, 상기 온도감지센서는 웨이퍼 지지핀에 마련될 수 있다. 이 경우, 상기 온도감지센서는 웨이퍼의 일면에 접촉되도록 웨이퍼 지지핀의 끝단에 마련됨이 바람직하다.
또, 상기 볼스크류 유닛은 웨이퍼 지지핀의 승강방향으로 배치된 회전축과, 회전축의 회전에 따라 승강되도록 회전축에 결합된 너트체를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 웨이퍼 지지핀은 너트체에 결합된다.
그리고, 상기 웨이퍼 지지핀 승강수단은 구동 모터와, 구동 모터에 결합된 구동풀리(Pulley)와, 구동풀리에 웨이퍼 지지핀의 승강방향으로 소정간격 이격된 종동풀리와, 이 풀리들에 결합되며 구동 모터의 회전에 따라 회전되는 타이밍 벨트(Timing belt)와, 타이밍 벨트에 일측이 결합되고 타측은 웨이퍼 지지핀에 결합된 연결체 및, 구동 모터에 연결되어 구동 모터의 회전방향과 회전각도를 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구성될 수도 있다.
또한, 상기 웨이퍼 지지핀 승강수단은 구동 모터와, 구동 모터에 결합된 구동기어(Gear)와, 구동기어에 웨이퍼 지지핀의 승강방향으로 소정간격 이격된 종동기어와, 이 기어들에 결합되며 구동 모터의 회전에 따라 회전되는 체인(Chain)과, 체인에 일측이 결합되고 타측은 웨이퍼 지지핀에 결합된 연결체 및, 구동 모터에 연결되어 구동 모터의 회전방향과 회전각도를 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구성될 수도 있다.
한편, 상기와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 제2관점에 따르면, 챔버와, 챔버 내부에 마련된 냉각수단과, 냉각수단 상에서 웨이퍼를 승강시키는 웨이퍼 지지핀 및, 웨이퍼 지지핀을 승강시키는 웨이퍼 지지핀 승강수단을 마련하는 냉각장치 마련 단계; 웨이퍼가 로딩되도록 웨이퍼 지지핀 승강수단을 이용하여 웨이퍼 지지핀을 냉각수단의 상부로 상승시키는 웨이퍼 로딩 단계; 웨이퍼 지지핀의 상면 에 웨이퍼가 로딩되면 웨이퍼 지지핀 승강수단을 이용하여 로딩된 웨이퍼를 냉각수단 측으로 소정거리 하강시켜 웨이퍼를 냉각하는 웨이퍼 1차 냉각 단계; 및, 웨이퍼 지지핀 승강수단을 이용하여 1차 냉각된 웨이퍼를 다시 하강시켜 냉각수단에 접촉시킴으로 웨이퍼를 냉각하는 웨이퍼 2차 냉각 단계를 포함하는 웨이퍼 냉각방법이 제공된다.
이때, 상기 웨이퍼 1차 냉각 단계에서의 웨이퍼 하강 높이는 웨이퍼 지지핀의 상면에 로딩된 웨이퍼가 냉각수단에서 1mm∼10mm로 이격된 위치임이 바람직하다.
그리고, 상기 웨이퍼 1차 냉각 단계에서의 웨이퍼 냉각시간은 3초∼10초임이 바람직하다.
또한, 상기 웨이퍼 1차 냉각 단계는 냉각수단의 열복사에 의해 수행됨이 바람직하다.
또, 상기 웨이퍼 2차 냉각 단계는 냉각수단의 열전도와 열복사에 의해 복합적으로 수행됨이 바람직하다.
한편, 상기 웨이퍼 지지핀 승강수단에는 웨이퍼의 온도를 측정하는 온도감지센서가 더 포함될 수 있다. 이 경우, 상기 웨이퍼 2차 냉각 단계에서의 웨이퍼 하강은 1차 냉각되는 웨이퍼가 90℃∼120℃로 냉각될 때 수행됨이 바람직하다.
또한, 상기 온도감지센서는 웨이퍼의 일면에 접촉되도록 웨이퍼 지지핀의 끝단에 마련됨이 바람직하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 웨이퍼 냉각장치 및 방법의 실시예들 을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. (여기서, 상세한 설명 전체에 걸쳐서 동일한 번호는 동일한 부재를 지칭한 것이며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.)
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 냉각장치의 제1실시예를 도시한 구성도이고, 도 2와 도 3은 각각 도 1에 도시한 웨이퍼 냉각장치에서 웨이퍼가 소정거리 하강된 상태를 도시한 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼 냉각방법의 제1실시예를 도시한 블럭도이다. 그리고, 도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 냉각장치의 제2실시예를 도시한 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 웨이퍼 냉각장치의 제3실시예를 도시한 구성도이며, 도 7은 본 발명에 따른 웨이퍼 냉각장치의 제4실시예를 도시한 구성도이다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제1실시예를 설명하면, 본 발명에 따른 웨이퍼 냉각장치(100)는 챔버(110), 챔버(110) 내부에 설치된 쿨링플레이트(150), 쿨링플레이트(150)를 상하방향으로 관통하도록 설치되며 웨이퍼(90)를 승강시키는 웨이퍼 지지핀(170), 웨이퍼(90)의 승강 높이가 제어되도록 웨이퍼 지지핀(170)을 승강시키는 웨이퍼 지지핀 승강수단(130a)을 포함한다.
보다 구체적으로 설명하면, 챔버(110)는 외부로부터 밀폐된 소정공간을 갖도록 중공의 형태로 형성된다. 그리고, 챔버(110)의 일측에는 챔버(110) 내부로 웨이퍼(90)가 입출되도록 개구부(미도시)가 형성된다. 또한, 웨이퍼(90)가 입출되도록 형성된 개구부에는 웨이퍼(90)의 입출시 개구부를 선택적으로 개폐하는 개폐도어(Door,미도시)가 설치된다.
쿨링플레이트(150)는 웨이퍼(90)가 그 상면에 안착되도록 상면에 평면부가 마련된 원통형상으로 형성되며, 챔버(110)의 바닥면에 설치된다. 그리고, 쿨링플레이트(150)에는 웨이퍼(90)를 승강시키는 웨이퍼 지지핀(170)이 끼워지도록 상하방향으로 관통형성된 핀홀(Pin hole,155)이 형성된다. 따라서, 웨이퍼 지지핀(170)은 이 핀홀(155)을 통하여 쿨링플레이트(150)를 상하방향으로 관통하게 설치되는 것이다.
또한, 쿨링플레이트(150)의 내부에는 쿨링플레이트(150)를 저온으로 냉각시켜주는 냉각수단(160)이 마련된다. 이에 따라, 냉각수단(160)의 구동시 쿨링플레이트(150)는 이 냉각수단(160)에 의하여 저온으로 냉각된다. 따라서, 쿨링플레이트(150)에 인접한 위치에 위치하거나 쿨링플레이트(150)의 상면에 안착되는 웨이퍼(90)는 이 저온으로 냉각된 쿨링플레이트(150)의 열전달에 의하여 저온으로 빠르게 냉각되는 것이다. 이때, 쿨링플레이트(150)는 열전달 효율이 높은 재질 예컨대, 열전도성 재질로 형성됨이 바람직하다.
한편, 쿨링플레이트(150) 내부의 냉각수단(160)은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들면, 냉각수단(160)은 냉각수가 유동되도록 마련된 냉각수 유동배관(미도시)의 형태로 구현될 수도 있고, 냉각가스가 유통되도록 마련된 냉각가스 유통배관(미도시)의 형태로 구현될 수도 있으며, 전압을 인가시켜주면 한쪽은 냉각되고 다른 한쪽은 가열되는 원리가 적용된 열전소자의 형태로 구현될 수도 있다. 바람직하게, 냉각수단(160)은 n형, p형 반도체를 절연체를 사이에 두고 적층하여 형성된 열전소자로 구현됨이 바람직하다.
또, 쿨링플레이트(150)의 내부에 마련된 냉각수단(160)은 쿨링플레이트(150) 의 상부로 노출되도록 설치될 수 있다. 이 경우, 쿨링플레이트(150) 측으로 안착되는 웨이퍼(90)는 쿨링플레이트(150)의 상부로 노출되는 냉각수단(160)에 안착된다. 따라서, 웨이퍼(90)는 이 냉각수단(160)의 냉각작용에 의하여 매우 빠른시간 안에 원하는 온도로 냉각되는 것이다.
웨이퍼 지지핀(170)은 쿨링플레이트(150)에 형성된 핀홀(155)을 통하여 쿨링플레이트(150)를 상하방향으로 관통하도록 설치되되, 전술한 웨이퍼 지지핀 승강수단(130)에 의하여 소정거리 승강가능하게 설치된다. 따라서, 웨이퍼 지지핀(170)은 웨이퍼 지지핀 승강수단(130)에 의해 소정거리 승강되면서 웨이퍼(90)의 밑면을 선택적으로 지지하여 웨이퍼(90)를 승강시키는 역할을 하게되는 것이다. 이때, 웨이퍼 지지핀(170)은 도면에 도시된 바와 같이, 세개의 핀으로 구성될 수 있다. 이 경우, 세개의 핀은 상호간 120°의 간격으로 벌어져서 배치됨이 바람직하다. 따라서, 이 웨이퍼 지지핀(170)들에 의해 지지되는 웨이퍼(90)는 쉽게 흔들리거나 외부로 쉽게 이탈되지 않게 되는 것이다.
구체적으로 설명하면, 웨이퍼 지지핀(170)은 외부로부터 웨이퍼(90)가 로딩될 시 쿨링플레이트(150)의 상부로 그 일부가 돌출되도록 상승된다. 따라서, 웨이퍼 이송로봇(미도시) 등에 의해 외부로부터 로딩되는 웨이퍼(90)는 이 쿨링플레이트(150)의 상부로 돌출된 웨이퍼 지지핀(170)의 상면에 안착된다. 즉, 웨이퍼 지지핀(170)은 웨이퍼(90)를 로딩받게 되는 것이다.
이후, 웨이퍼(90)를 로딩받은 웨이퍼 지지핀(170)은 웨이퍼 지지핀 승강수단(130)에 의해 쿨링플레이트(150)의 내부 또는 쿨링플레이트(150)의 하부로 하강된 다. 따라서, 웨이퍼 지지핀(170)의 상면에 안착되어 있던 웨이퍼(90)는 이 웨이퍼 지지핀(170)의 하강에 따라 쿨링플레이트(150) 측으로 하강하여 쿨링플레이트(150)에 매우 인접한 위치로 위치되거나 쿨링플레이트(150)의 상면에 안착되는 것이다.
웨이퍼 지지핀 승강수단(130a)은 도면에 도시된 바와 같이, 구동 모터(137a)와, 구동 모터(137a)에 일측이 결합되고 타측은 웨이퍼 지지핀(170)에 결합되며 구동 모터(137a)의 회전에 따라 웨이퍼 지지핀(170)을 소정거리 승강되게 하는 볼스크류 유닛과, 구동 모터(137a)와 볼스크류 유닛을 상호간 결합시켜주는 커플링(136a) 및, 구동 모터(137a)에 연결되어 구동 모터(137a)의 회전방향과 회전각도를 제어하는 컨트롤러(131a)를 포함한다.
구체적으로, 구동 모터(137a)는 입력되는 펄스값에 따라 미리 정해진 각도로 회전하는 스텝핑 모터로 구현되며, 컨트롤러(131a)에 연결된다. 따라서, 컨트롤러(131a)는 스텝핑 모터에 소정 펄스값을 입력함으로 웨이퍼(90)의 승강높이를 제어하게 된다.
볼스크류 유닛은 웨이퍼 지지핀(170)의 승강방향 예컨대 상하방향으로 배치된 로드타입으로 커플링(136a)에 결합되어 회전되며 외주면에 나선(133a)이 형성된 회전축(132a)과, 회전축(132a)의 회전에 따라 승강되도록 회전축(132a)에 나사결합되며 외부 일측이 웨이퍼 지지핀(170)에 결합된 너트체(134a) 및, 회전축(132a)의 회전에 따라 너트체(134a)가 원활하게 승강되도록 너트체(134a)와 회전축(132a)의 사이에 개재된 다수의 강구(135a)로 구성된다.
따라서, 스텝핑 모터가 회전되면, 커플링(136a)을 매개로 스텝핑 모터에 결 합된 회전축(132a)은 스텝핑 모터의 회전방향과 동일한 방향으로 회전하게 된다. 그리고, 이와 같이 회전되는 회전축(132a)에 결합된 너트체(134a)는 이 회전축(132a)의 회전방향에 따라 소정높이로 상승 또는 하강된다. 이에 따라, 이 너트체(134a)에 결합된 웨이퍼 지지핀(170)은 이 너트체(134a)의 승강과 함께 승강되면서 웨이퍼(90)를 승강시키게 되는 것이다.
미설명부호 139a는 회전축(132a)의 일측부를 지지하는 지지체를 지칭한 것이다.
한편, 본 발명에 따른 웨이퍼 냉각장치(100b)는 도 5에 도시한 바와 같이 제2실시예로도 구현될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 제2실시예의 웨이퍼 냉각장치(100b)에 포함된 웨이퍼 지지핀 승강수단(130b)에는 전술한 제1실시예의 웨이퍼 지지핀 승강수단(130a) 외에 웨이퍼(90)의 온도를 측정하는 온도감지센서(175)가 더 마련될 수 있다. 이때, 온도감지센서(175)는 웨이퍼(90)의 온도를 측정할 수 있는 곳이면, 어느 곳이든 설치될 수 있으나, 바람직하게는 웨이퍼(90)의 일면에 접촉되는 웨이퍼 지지핀(170)의 끝단에 마련됨이 바람직하다.
그리고, 이와 같은 온도감지센서(175)는 컨트롤러(131b)에 연결됨이 바람직하다. 이에 따라, 온도감지센서(175)가 측정한 웨이퍼(90)의 온도 데이타(Data)는 곧바로 컨트롤러(131b)로 입력된다. 따라서, 컨트롤러(131b)는 온도감지센서(175)가 감지한 웨이퍼(90)의 온도에 따라 웨이퍼(90)의 승강 높이를 제어하게 되는 것 이다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 냉각장치(100c)는 도 6에 도시한 바와 같이 제3실시예로도 구현될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 제3실시예의 웨이퍼 냉각장치(100c)에 포함된 웨이퍼 지지핀 승강수단(130c)은 도 6에 도시된 바와 같이 구동 모터(137c)와, 구동 모터(137c)에 결합된 구동풀리(135c)와, 구동 모터와(137c) 구동풀리(135c)를 연결시켜주는 커플링(136c)과, 구동풀리(135c)에 웨이퍼 지지핀(170)의 승강방향으로 소정간격 이격된 종동풀리(133c)와, 이 풀리들(133c,135c)에 결합되며 구동 모터(137c)의 회전에 따라 회전되는 타이밍 벨트(132c)와, 타이밍 벨트(132c)에 일측이 결합되고 타측은 웨이퍼 지지핀(170)에 결합된 연결체(134c) 및, 구동 모터(137c)에 연결되어 구동 모터(137c)의 회전방향과 회전각도를 제어하는 컨트롤러(131c)를 포함하여 구성될 수도 있다.
이 경우, 구동 모터(137c)가 회전되면, 타이밍 벨트(132c)도 구동 모터(137c)에 연결된 구동풀리(135c)와 종동풀리(133c)의 회전에 의해 회전되기 때문에, 이 타이밍 벨트(132c)에 연결된 웨이퍼 지지핀(170)은 타이밍 벨트(132c)의 회전에 따라 승강될 수 있는 것이다. 따라서, 웨이퍼(90)는 웨이퍼 지지핀(170)의 승강에 따라 소정거리만큼 승강되어지는 것이다.
한편, 본 발명에 따른 웨이퍼 냉각장치(100d)는 도 7에 도시한 바와 같이 제 4실시예로도 구현될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 제4실시예의 웨이퍼 냉각장치(100d)에 포함된 웨이퍼 지지핀 승강수단(130d)은 도 7에 도시된 바와 같이 구동 모터(137d)와, 구동 모터(137d)에 결합된 구동기어(135d)와, 구동기어(135d)에 웨이퍼 지지핀(170)의 승강방향으로 소정간격 이격된 종동기어(133d)와, 이 기어들(133d,135d)에 결합되며 구동 모터(137d)의 회전에 따라 회전되는 체인(132d)과, 체인(132d)에 일측이 결합되고 타측은 웨이퍼 지지핀(170)에 결합된 연결체(134d) 및, 구동 모터(137d)에 연결되어 구동 모터(137d)의 회전방향과 회전각도를 제어하는 컨트롤러(131d)를 포함하여 구성될 수도 있다.
이 경우, 구동 모터(137d)가 회전되면, 체인(132d)도 구동 모터(137d)에 연결된 구동기어(135d)와 종동기어(133d)의 회전에 의해 회전되기 때문에, 이 체인(132d)에 연결된 웨이퍼 지지핀(170)은 체인(132d)의 회전에 따라 승강될 수 있는 것이다. 따라서, 웨이퍼(90)는 웨이퍼 지지핀(170)의 승강에 따라 소정거리만큼 승강되어지는 것이다.
이하, 본 발명에 따른 웨이퍼 냉각방법의 일실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.{이때, 일실시예로 설명하는 웨이퍼 냉각방법은 도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같은 볼스크류 방식을 이용한 웨이퍼 냉각방법만을 설명하기로 한다.}
먼저, 챔버(110)와 챔버 내부에 설치된 쿨링플레이트(150)와, 쿨링플레이트(150) 내부에 마련된 냉각수단(160)과, 냉각수단(160) 상에서 웨이퍼(90)를 승강시 키는 웨이퍼 지지핀(170) 및 웨이퍼 지지핀(170)을 승강시키는 웨이퍼 지지핀 승강수단(130a,130b)을 포함하는 웨이퍼 냉각장치(100a,100b)가 마련되면(S10), 웨이퍼 지지핀 승강수단(130a,130b)에 구비된 컨트롤러(131a,131b)는 웨이퍼 지지핀(170)이 웨이퍼(90)를 로딩받을 수 있도록 소정 펄스값을 구동 모터(137a)에 전송하게 된다.
따라서, 구동 모터(137a)는 이 입력되는 펄스값에 따라 정방향과 역방향 중 어느 일방향으로 소정각도만큼 회전하게 되고, 이 회전에 따라 구동 모터(137a)에 커플링(136a)을 매개로 결합된 회전축(132a)도 회전하게 된다. 그리고, 회전축(132a)이 회전되면, 회전축(132a)에 결합된 너트체(134a)와 너트체(134a)에 결합된 웨이퍼 지지핀(170)은 회전축(132a)의 회전에 따라 소정높이만큼 상승된다. 이에 따라, 웨이퍼 지지핀(170)의 일부는 핀홀(155)을 관통하여 쿨링플레이트(150)의 상부로 소정높이만큼 돌출되는 것이다.
이후, 웨이퍼 지지핀(170)이 쿨링플레이트(150)의 상부로 돌출되면, 도시되지 않은 웨이퍼 이송로봇 등은 이와 같이 쿨링플레이트(150)의 상부로 돌출된 웨이퍼 지지핀(170)의 상면으로 웨이퍼(90)를 로딩하게 된다(S20).
계속하여, 웨이퍼 지지핀(170)의 상면에 웨이퍼(90)가 로딩되면, 웨이퍼 지지핀 승강수단(130a,130b)의 컨트롤러(131a,131b)는 로딩된 웨이퍼(90)가 쿨링플레이트(150)에 인접한 위치까지 하강되도록 소정 펄스값을 구동 모터(137a)에 전송하게 된다.
따라서, 구동 모터(137a)는 이 입력되는 펄스값에 따라 종래와는 다른 방향 즉, 정방향과 역방향 중 다른 일방향으로 소정각도만큼 회전하게 되고, 이 구동 모터(137a)에 커플링(136a)을 매개로 결합된 회전축(132a) 또한 구동 모터(137a)와 동일한 방향으로 회전하게 된다. 이에 따라, 회전축(132a)에 결합된 너트체(134a)와 너트체(134a)에 결합된 웨이퍼 지지핀(170)은 회전축(132a)의 회전에 따라 소정높이만큼 1차 하강하게 되는데, 이때의 웨이퍼(90) 위치는 컨트롤러(131a,131b)가 미리 제어한 위치 즉, 쿨링플레이트(150)에 인접한 위치이다. 여기서, 웨이퍼 1차 하강에 의해 웨이퍼(90)가 하강된 위치 곧, 쿨링플레이트(150)에 인접한 웨이퍼(90)의 위치는 쿨링플레이트(150)에서 그 상부로 1mm∼10mm(도 2의 L)로 이격된 위치임이 바람직하다.{이때, 챔버(110) 내부에 냉각수단(160)만이 구비될 경우, 이와 같은 방법으로 웨이퍼(90)가 1차 하강된 위치 곧, 냉각수단(160)에 인접한 웨이퍼(90)의 위치는 냉각수단(160)에서 그 상부로 1mm∼10mm로 이격된 위치임이 바람직하다.}
이후, 웨이퍼(90)가 1차 하강되면, 1차 하강된 웨이퍼(90)는 미리 정해진 소정시간 동안 또는 미리 정해진 소정온도에 도달할 때까지 1차 냉각된다(S30). 예를 들면, 웨이퍼(90)가 1차 냉각되는 냉각시간은 3초∼10초일 수 있으며, 웨이퍼(90)가 1차 냉각되는 냉각온도는 90℃∼120℃일 수 있다. 한편, 이때의 웨이퍼(90)는 쿨링플레이트(150)에 아직 접촉되지 않은 상태이므로, 이때의 냉각방식은 냉각수단(160)에 의해 냉각된 쿨링플레이트(150)의 열복사 또는 냉각수단(160)의 열복사만으로 수행됨이 바람직하다.
계속하여, 웨이퍼(90)가 1차 냉각되면, 웨이퍼 지지핀 승강수단(130a,130b) 의 컨트롤러(131a,131b)는 1차 냉각된 웨이퍼(90)가 쿨링플레이트(150)에 접촉되도록 소정 펄스값을 구동 모터(137a)에 전송하게 된다.
따라서, 구동 모터(137a)는 이 입력되는 펄스값에 따라 종래 회전하던 방향으로 소정각도만큼 더 회전하게 되고, 이 구동 모터(137a)에 커플링(136a)을 매개로 결합된 회전축(132a) 또한 구동 모터(137a)와 동일한 방향으로 소정각도만큼 더 회전하게 된다. 이에 따라, 회전축(132a)에 결합된 너트체(134a)와 너트체(134a)에 결합된 웨이퍼 지지핀(170)은 회전축(132a)의 회전에 따라 소정높이만큼 더 2차 하강하게 되는데, 이때의 웨이퍼(90) 위치는 컨트롤러(131a,131b)가 미리 제어한 위치 즉, 쿨링플레이트(150)의 상면에 접촉되는 위치이다. 여기서, 웨이퍼 지지핀(170)은 쿨링플레이트(150)의 내부나 쿨링플레이트(150)의 하부에 위치됨이 바람직하다.
이후, 웨이퍼(90)가 2차 하강되면, 2차 하강된 웨이퍼(90)는 미리 정해진 소정시간 동안 또는 미리 정해진 소정온도에 도달할 때까지 2차 냉각된다(S40). 예를 들면, 웨이퍼(90)는 23℃의 온도에 도달할 때까지 냉각될 수 있다. 그리고, 이때의 웨이퍼(90)는 쿨링플레이트(150)에 이미 접촉된 상태이므로, 이때의 냉각방식은 냉각수단(160)에 의해 냉각된 쿨링플레이트(150)의 열전도와 열복사 또는 냉각수단(160)의 열전도와 열복사가 복합적으로 수행됨이 바람직하다. 따라서, 쿨링플레이트(150)에 접촉된 웨이퍼(90)는 이와 같은 복합적 열전달 방식에 의해 빠르게 냉각되는 것이다.
이후, 웨이퍼(90)가 원하는 온도까지 냉각되면, 웨이퍼 지지핀 승강수단 (130a,130b)의 컨트롤러(131a,131b)는 웨이퍼 지지핀(170)이 냉각된 웨이퍼(90)를 다시 소정높이만큼 들 수 있도록 소정 펄스값을 구동 모터(137a)에 전송하게 된다.
따라서, 구동 모터(137a)는 이 입력되는 펄스값에 따라 정방향과 역방향 중 어느 일방향으로 다시 소정각도만큼 회전하게 되고, 이 회전에 따라 구동 모터(137a)에 커플링(136a)을 매개로 결합된 회전축(132a)도 다시 회전하게 된다. 그리고, 회전축(132a)이 회전되면, 회전축(132a)에 결합된 너트체(134a)와 너트체(134a)에 결합된 웨이퍼 지지핀(170)은 회전축(132a)의 회전에 따라 소정높이만큼 상승된다. 이에 따라, 웨이퍼 지지핀(170)의 일부는 핀홀(155)을 관통하여 쿨링플레이트(150)의 상부로 소정높이만큼 돌출되면서 쿨링플레이트(150)에 접촉된 웨이퍼(90)를 소정높이만큼 들게 되는 것이다. 따라서, 웨이퍼 이송로봇 등은 이와 같이 웨이퍼 지지핀(170)에 의해 소정높이만큼 들려진 웨이퍼(90)를 외부로 언로딩시키게 되며(S50), 본 발명의 웨이퍼 냉각공정은 완료된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 냉각장치 및 방법에 따르면, 고온으로 베이킹된 웨이퍼를 곧바로 쿨링플레이트에 접촉시켜 냉각하는 것이 아니라 고온으로 베이킹된 웨이퍼를 1차와 2차에 걸쳐 다단계로 냉각하기 때문에 종래와 같이 웨이퍼 냉각시 발생되는 웨이퍼 브로큰 현상을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균 등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내부에 마련되며, 웨이퍼를 냉각하는 냉각수단;
    상기 냉각수단 상에서 상기 웨이퍼를 승강시키는 웨이퍼 지지핀; 및,
    상기 웨이퍼의 승강 높이가 제어되도록 상기 웨이퍼 지지핀을 승강시키는 웨이퍼 지지핀 승강수단을 포함하되,
    상기 웨이퍼 지지핀 승강수단은 구동 모터와, 상기 구동 모터에 일측이 결합되고 타측은 상기 웨이퍼 지지핀에 결합되며 상기 구동 모터의 회전에 따라 상기 웨이퍼 지지핀을 소정거리 승강되게 하는 볼스크류 유닛 및, 상기 구동 모터에 연결되어 상기 구동 모터의 회전방향과 회전각도를 제어하는 컨트롤러를 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각수단은 열전소자를 포함한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 챔버 내부에는 상기 웨이퍼가 안착되는 쿨링플레이트가 설치되고,
    상기 냉각수단은 상기 쿨링플레이트의 내부에 마련된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 쿨링플레이트는 열전도성 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 구동 모터는 입력되는 펄스값에 따라 미리 정해진 각도로 회전하는 스텝핑 모터를 포함한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 웨이퍼 지지핀 승강수단은 상기 웨이퍼의 온도를 측정하는 온도감지센서를 더 포함하며,
    상기 컨트롤러는 상기 온도감지센서가 감지한 웨이퍼의 온도에 따라 상기 구동 모터의 회전방향과 회전각도를 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 온도감지센서는 상기 웨이퍼 지지핀에 마련된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 온도감지센서는 상기 웨이퍼의 일면에 접촉되도록 상기 웨이퍼 지지핀의 끝단에 마련된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 볼스크류 유닛은 상기 웨이퍼 지지핀의 승강방향으로 배치된 회전축과, 상기 회전축의 회전에 따라 승강되도록 상기 회전축에 결합된 너트체를 포함하며,
    상기 웨이퍼 지지핀은 상기 너트체에 결합된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각장치.
  11. 챔버;
    상기 챔버 내부에 마련되며, 웨이퍼를 냉각하는 냉각수단;
    상기 냉각수단 상에서 상기 웨이퍼를 승강시키는 웨이퍼 지지핀; 및,
    상기 웨이퍼의 승강 높이가 제어되도록 상기 웨이퍼 지지핀을 승강시키는 웨이퍼 지지핀 승강수단을 포함하되,
    상기 웨이퍼 지지핀 승강수단은 구동 모터와, 상기 구동 모터에 결합된 구동풀리와, 상기 구동풀리에 상기 웨이퍼 지지핀의 승강방향으로 소정간격 이격된 종동풀리와, 상기 풀리들에 결합되며 상기 구동 모터의 회전에 따라 회전되는 타이밍 벨트와, 상기 타이밍 벨트에 일측이 결합되고 타측은 상기 웨이퍼 지지핀에 결합된 연결체 및, 상기 구동 모터에 연결되어 상기 구동 모터의 회전방향과 회전각도를 제어하는 컨트롤러를 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각장치.
  12. 챔버;
    상기 챔버 내부에 마련되며, 웨이퍼를 냉각하는 냉각수단;
    상기 냉각수단 상에서 상기 웨이퍼를 승강시키는 웨이퍼 지지핀; 및,
    상기 웨이퍼의 승강 높이가 제어되도록 상기 웨이퍼 지지핀을 승강시키는 웨이퍼 지지핀 승강수단을 포함하되,
    상기 웨이퍼 지지핀 승강수단은 구동 모터와, 상기 구동 모터에 결합된 구동기어와, 상기 구동기어에 상기 웨이퍼 지지핀의 승강방향으로 소정간격 이격된 종동기어와, 상기 기어들에 결합되며 상기 구동 모터의 회전에 따라 회전되는 체인과, 상기 체인에 일측이 결합되고 타측은 상기 웨이퍼 지지핀에 결합된 연결체 및, 상기 구동 모터에 연결되어 상기 구동 모터의 회전방향과 회전각도를 제어하는 컨트롤러를 구비한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각장치.
  13. 챔버와, 상기 챔버 내부에 마련된 냉각수단과, 상기 냉각수단 상에서 웨이퍼를 승강시키는 웨이퍼 지지핀 및, 상기 웨이퍼 지지핀을 승강시키는 웨이퍼 지지핀 승강수단을 마련하는 냉각장치 마련 단계;
    상기 웨이퍼가 로딩되도록 상기 웨이퍼 지지핀 승강수단을 이용하여 상기 웨이퍼 지지핀을 상기 냉각수단의 상부로 상승시키는 웨이퍼 로딩 단계;
    상기 웨이퍼 지지핀의 상면에 웨이퍼가 로딩되면, 상기 웨이퍼 지지핀 승강수단을 이용하여 상기 로딩된 웨이퍼를 상기 냉각수단 측으로 소정거리 하강시켜 상기 웨이퍼를 냉각하는 웨이퍼 1차 냉각 단계;
    상기 웨이퍼 지지핀 승강수단을 이용하여 상기 1차 냉각된 웨이퍼를 다시 하강시켜 상기 냉각수단에 접촉시킴으로 상기 웨이퍼를 냉각하는 웨이퍼 2차 냉각 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 웨이퍼 1차 냉각 단계에서의 웨이퍼 하강 높이는 상기 웨이퍼 지지핀의 상면에 로딩된 웨이퍼가 상기 냉각수단에서 1mm∼10mm로 이격된 위치인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 웨이퍼 1차 냉각 단계에서의 웨이퍼 냉각시간은 3초∼10초인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 웨이퍼 1차 냉각 단계는 상기 냉각수단의 열복사에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각방법.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 웨이퍼 2차 냉각 단계는 상기 냉각수단의 열전도와 열복사에 의해 복합적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각방법.
  18. 제 13항에 있어서,
    상기 웨이퍼 지지핀 승강수단에는 상기 웨이퍼의 온도를 측정하는 온도감지센서가 포함되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 웨이퍼 2차 냉각 단계에서의 웨이퍼 하강은 상기 1차 냉각되는 웨이퍼가 90℃∼120℃로 냉각될 때 수행되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각방법.
  20. 제 18항에 있어서, 상기 온도감지센서는 상기 웨이퍼의 일면에 접촉되도록 상기 웨이퍼 지지핀의 끝단에 마련된 것을 특징으로 하는 웨이퍼 냉각방법.
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