KR101971086B1 - 기판의 기계가공 장치 및 이를 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

턴테이블(1)을 포함하고, 특히 웨이퍼와 같은 기판(17)을 기계가공, 특히 에칭 및/또는 현상하는 장치에 있어서, 상기 턴테이블(1)은 벤추리갭(3)을 포함한다.

Description

기판의 기계가공 장치 및 이를 위한 방법{Device for machining a substrate and a method for this purpose}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 특히 웨이퍼와 같은 기판을 기계가공, 특히 에칭 및/또는 현상하기 위한 장치, 및 청구항 제8항의 전제부에 따른 방법에 관한 것이다.
공지 기술들은 기판을 기계가공하기 위한 복수의 다양한 장치를을 개시하고 있다. 반도체 분야에서, 특히, 기판에 포토리지스트를 적용하기 위한 로타리 또는 스핀 코터는 잘 알려져 있다. 이와 같은 로타리 또는 스핀 코터들은 또한 "코터"라고도 한다. 웨이퍼 또는 유리 디스크 또는 이와 유사한 것들이 기판으로 사용된다. 이와 같은 "코터"에 더하여, 공지 기술들은 또한 기판을 기계가공, 특히 에칭 및/또는 현상하는 장치를 개시하고 있다.
특히, EP 1 743 220 A1에 관하여 언급한다. 기판의 로타리 코팅을 위한 상기 공기기술에 기재된 장치는 기판의 수평적 장착을 위한 회전 가능한 기판 테이블을 포함하는 스핀 코터를 개시하고 있다. 기계가공 수단은 상기 기판 테이블을 회전시킴에 의하여 제공된다. 특정 문제점은 상기 기계가공 수단이 기판의 배면까지도 관통하여 후면에 영향을 준다는 것이다. 이에 따라 특히 더블사이드 웨이퍼의 경우 배면부의 손상이 초래된다.
본 발명의 목적은 웨이퍼의 배면부가 손상되거나 및/또는 훼손되지 않는 방법으로 웨이퍼를 가공하기 위하여 웨이퍼와 같은 기판을 기계가공, 특히 에칭 및/또는 현상하는 장치를 제공하고, 이와 같은 목적을 위한 방법을 제공하는데 있다.
청구항 제1항 및 제7항에 기재된 바는 본 발명의 목적을 달성하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 턴테이블의 사시도이고,
도 2는 도 1에 도시된 턴테이블의 절단 측면도(sectioned side view)이고,
도 3은 본 발명에 따른 장치의 그리퍼의 사시도이고,
도 4는 웨이퍼를 포함하는 본 발명에 따른 장치를 위한 턴테이블의 다른 구체예에 대한 사시도이고,
도 5는 본 발명에 따른 장치의 턴테이블의 다른 구체예에 대한 측면도이고, 및
도 6은 도 5에 도시된 턴테이블의 사시도이다.
본 발명의 장점, 특징, 및 세부사항은 이하의 바람직한 구체예들에 대한 설명 및 도면들에 의하여 보다 명확해질 것이다.
특정 구체예에 있어서, 특히 원형 웨이퍼와 같은 기판을 기계가공 특히 에칭 및/또는 현상하기 위한 장치는 밴츄리갭을 포함하는 턴테이블을 포함한다. 압축공기 또는 다른 수단이 상기 벤츄리갭을 통하여 전달된다. 이와 같은 방법에는 다양한 장점이 있다. 첫번째 장점은 결과적으로, 턴테이블이 회전함에도 불구하고, 기판이 벤류리 원리에 따라 빨려들어서, 턴테이블상에 고정되고, 이탈하지 않는다는 점이다. 또 다른 장점은 배면부가 깨끗하게 유지되어, 처리수단이 배면부로 흘러 이를 오염시키거나 손상시킬 수 없다는 점이다. 이는 특히 양면이 코팅되거나 또는 가공되는 기판에 있어 유리하다.
상기 벤츄리갭의 갭 사이즈가 0.01 mm 내지 0.1 mm인 경우 편리하며, 0.058 mm인 것이 바람직하다. 원론적으로 상기 갭 사이즈는 기판의 두께 및 가공되는 사이즈에 따라 달라진다.
특정 구체예에서, 상기 장치는 압축공기 원(source)을 포함한다. 이는 상기 벤츄리갭에 압축공기 또는 가압수단이 제공될 수 있다는 장점을 갖는다. 특히 바람직한 선택사항에 있어서, 상기 가압수단 원은 4 내지 8 bar, 바람직하게는 6 바의 초과압을 생산하기에 적절하다.
바람직하게는 상기 장치는 특히 상기 벤츄리갭 내에서 정의된 압력분배를 얻기 위하여 정의된 모서리를 포함한다. 특정 바람직한 선택사항에 있어서, 상기 모서리는 벤츄리갭의 상방향(upstream)으로 배치된다.
특정 구체예에 있어서, 상기 장치는 적어도 하나의 홀을 포함한다. 바람직하게는 상기 적어도 하나의 홀은 턴테이블에서 기판을 대면하고 있는 중앙면에 배치된다. 복수개의 홀은 상부면에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 턴테이블과 기판의 중앙면 사이의 뜸에 따른 감압 또는 진공이 방지되는 장점이 있다. 이는 기판이 중앙면에서 구부러지거나 또는 다른 형태로 변형되는 것을 방지해주기 때문에 바람직하다.
특정 구체예에서, 상기 턴테이블은 접시형상이다. 이를 통하여 상기 턴테이블이 매우 튼튼하고, 생산하기에 용이하고 경제적이라는 장점이 있다.
특정 구체예에 있어서, 상기 장치는 디퓨저(diffuser)를 포함한다. 상기 디퓨저는 바람직하게는 상기 턴테이블의 내부 공간으로 삽입된다.
특히 바람직한 선택사항으로서, 상기 디퓨저는 상기 턴테이블에서 벤츄리갭을 형성한다. 보다 더 바람직한 선택사항으로, 상기 디퓨저의 상부면은 적어도 부분적으로는 상기 웨이퍼와 상기 상부면 사이에 진공이 형성될 수 있는 영역을 형성한다.
특히 바람직한 선택사항으로서, 상기 디퓨저의 하부면은 상기 턴테이블의 상부면과 상기 디퓨저의 하부면 사이에서 가압수단의 정의된 압력분배를 확실히 하기 위한 모서리를 형성한다.
특히 바람직한 선택사항으로서, 상기 장치, 특히 상기 턴테이블은 복수개의 핀, 특히 3 또는 4개의 핀을 포함한다. 바람직하게는 상기 핀들은 웨이퍼가 상기 핀들 사이의 미리 정의된 위치로 움직이도록 하는 효과를 보여준다. 웨이퍼가 상기 핀들 중 하나 상에 위치하게 되면, 이는 센서 유닛에 의하여 감지되고, 기계가공 공정은 작동되지 않는다.
특정 구체예에서, 상기 장치는 복수개의 홈을 포함하는 턴테이블을 포함한다. 바람직하게는 상기 홈들은 상기 턴테이블의 원주 모서리에 배치된다. 상기 홈들은 웨이퍼 또는 기판이 정확하게 위치했을 때 상기 홈들 위로 투영될 수 있도록 배치되는 것이 바람직하다.
특정 구체예에서, 상기 장치는 그리퍼를 포함한다. 상기 그리퍼는 복수개의 빼기핀(lifting pin)을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 그리퍼의 빼기핀은 턴테이블 상의 홈과 동일한 각 간격으로 배치되는 것이 바람직하다. 상기 그리퍼의 빼기핀은 턴테이블의 홈이 배치된 직경에 대응되는 직경 상에 배치되는 것이 바람직하다. 이를 통하여 그리퍼의 빼기핀이 턴테이블의 홈에 채결되어 웨이퍼 또는 기판이 그리퍼의 빼기핀 상에 위치할 수 있도록 하기 때문에 바람직하다.
상기 그리퍼는 그리퍼를 손상시키지 않고 테이블 상에 웨이퍼를 증착시키기 위하여 사용될 수 있다는 점에서 더욱 바람직하다.
특정 구체예에서, 상기 턴테이블은 벤츄리갭으로부터 들어오는 매질 또는 공기의 흐름이 상기 턴테이블의 상부면의 하부 구역으로 유도될 수 있는 방법으로 구성된다. 이를 통하여 더 나은 코팅이 수행될 수 있다는 점에서 바람직하다. 이는 상부면 이에 따라 기판 위로의 유동이 회피 또는 감소되기 때문에 가능하다. 기판 위로의 흐름을 감소시키거나 또는 회피하는 것은 더 나은 코팅의 적용을 가능하도록 한다. 무엇보다, 적용과정에서 코팅 매질에 있어 적은 난류가 발생한다. 게다가, 적용된 코팅은 어떠한 유동의 대상도 되지 않기 때문에, 결과적으로 더 나은 건조 결과를 도출할 수 있다. 마지막으로, 기판 테이블 및/또는 기판의 상부면 상으로의 유동을 회피하거는 또는 감소시키는 것을 통해 깨끗한 코팅 상으로 먼지 또는 입자들의 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
이와 같은 목적으로 위하여, 상기 턴테이블은 챔퍼(chamfer)을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 바람직한 선택사항으로서, 상기 챔퍼은 상기 턴테이블, 특히 상기 턴테이블의 하부의 상측 원주 모서리에 배치된다.
상기 챔퍼는 0.5 mm 내지 10 mm의 폭, 특히 1 mm 내지 5 mm의 폭, 바람직하게는 3 mm의 폭을 갖는 것이 바람직하다. 상기 챔퍼는 0.5 mm 내지 10 mm의 높이, 특히 1 mm 내지 5 mm의 높이, 바람직하게는 3 mm의 높이를 갖는 것이 바람직하다.
상기 턴테이블의 상부면 축과 상기 챔퍼의 상부면 축 사이 각이 5 ˚ 내지 85 ˚, 바람직하게는 20 내지 50 ˚, 특히 48 ˚인 것이 바람직하다.
턴테이블을 회전하는 단계, 기계가공 수단을 턴텡이블에 적용하는 단계, 및 기판을 분리하는 단계를 포함하는 특히 원형 웨이퍼와 같은 기판을 기계가공, 특히 에칭 및/또는 현상하는 방법에 대한 보호가 구분되어 요구된다.
특정 구체예에서, 기판을 위치시키기 위하여 슬라이드가 제공된다. 이 공정 중, 상기 기판은 슬라이드 상에 위치한다. 상기 슬라이드는 선형으로 움직이는 요소인 것이 바람직하다. 상기 슬라이드는 상기 기판이 턴테이블 상에 위치할 수 있도록 움직이는 것이 바람직하다. 그 후 상기 그리퍼는 상기 슬라이드 및 기판 하부에 위치하여 상기 기판이 그리퍼의 3개 빼기핀 상에 위치하도록 한다. 상기 슬라이드는 바람직하게는 선형 움직임을 통하여 기판 하부로부터 제거되는 것이 바람직하다. 이후 단계에서, 상기 기판은 턴테이블, 특히 턴테이블의 핀들 사이에 증착되는 것이 바람직하다. 증착은 그리퍼의 빼기핀이 턴테이블의 홈을 통해 움직이는 턴테이블의 회전축을 따라 턴테이블과 그리퍼 사이의 상대적 움직임에 의하여 수행되는 것이 바람직하다.
특정 구체예에서, 기판의 분리는 유사한 방법으로 수행될 수 있다. 이와 같은 목적을 위하여, 그리퍼는 턴테이블 상의 기판 하부에 위치하여 그리퍼의 빼기핀이 턴테이블의 홈에 밑으로부터 채결될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
턴테이블과 그리퍼의 턴테이블 회전축에 따른 상대적인 움직임에 의하여, 상기 그리퍼의 빼기핀은 턴테이블의 홈에 채결되고, 그 결과로 상기 기판은 그리퍼의 3 점 상에 위치하게 되며, 이에 따라 상기 기판은 턴테이블로부터 들려지게 된다.
특히 바람직한 선택사항으로서, 상기 슬라이드는 상기 기판의 하부에 위치하고, 상기 그리퍼는 상기 기판의 하부로부터 제거된다. 상기 기판은 그 후 슬라이드와 함께 턴테이블로부터 분리된다.
"상대적인 움직임"은 들어올림 움직임에 의하여 그리퍼가 회전축을 따라 턴테이블의 방향으로 움직이는 것과, 턴테이블이 회전축을 따라 그리퍼의 방향으로 움직이는 것 모두가 가능하다는 점을 언급하는 의도이다.
도 1은 본 발명에 따른 장치를 위한 턴테이블(1)을 나타낸다. 상기 턴테이블(1)은 기판, 특히 웨이퍼를 위한 상부면(2)을 포함한다. 상기 턴테이블(1)은 원형의 형태를 갖는다. 상기 턴테이블(1)은 또한 벤츄리갭(3)을 포함한다. 상기 벤츄리갭(3)은 턴테이블(1)의 상부면(2)에 배치된다.
도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 턴테이블(1)은 접시 형상의 하부(4)를 포함한다.
디퓨저(5)는 턴테이블(1)의 접시 형상의 하부(4)로 삽입된다. 상기 디퓨저(5)의 상부면(6)은 상부면(2)의 일부를 형성한다.
디퓨저(5)의 원주 모서리(7)와 턴테이블의 접시 형상의 하부(4)의 내측 테두리(8)는 벤츄리갭(3)을 형성한다.
고려되는 구체예에서, 상기 벤츄리갭은 0.58 mm의 높이를 갖는다. 상기 높이는 접시 형상 하부(4)의 상부면(9)의 하단부에서 상기 디퓨저(5)의 상부 모서리(10)까지로 측정된다.
상기 턴테이블(1)은 회전축(D)을 갖는다.
상기 디퓨저(5)는 턴테이블(1)의 접시 형상 하부(4)로 삽입되어 갭(11)이 디퓨저(5)와 턴테이블(1) 사이에서 형성된다. 정의된 모서리(12)가 갭(11)로 투영된다. 상기 모서리(12)의 목적은 가압수단, 특히 압축공기의 정의된 압력 분배가 채널(11)을 통하여 벤츄리갭(3)으로 유동하는 것을 보장하는 것이다. 모서리(12)는 디퓨저(5)의 하부에 형성된다.
나아가, 상기 턴테이블(1)은 복수개의 홀(13)을 포함한다. 상기 홀(13)은 디퓨저(5)에 제공된다.
상기 턴테이블은 덕트(14)를 포함한다. 압축공기 원(source) 또는 압축된 매질 원(미도시)은 상기 덕트(14)의 일 말단부(15)에 연결된다.
상기 턴테이블(1)은 복수개의 핀(16)을 포함한다. 이들은 기판 또는 웨이퍼를 배치시키는데 사용된다. 상기 기판이 핀들(16) 사이에만 위치게하 된다는 사실에 의하여, 핀들 사이의 정확하게 정의된 배치가 수행될 수 있는 장점이 있다. 나아가, 이를 통해 기판 또는 웨이퍼가 미리 정의된 위치에 배치되었는지를 확인할 수 있는 센서 장치(미도시)를 사용할 수 있게 되는 장점이 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 본 발명에 따른 턴테이블은 다음과 같이 작동한다.
기판(미도시), 특히 원형 웨이퍼가 도 1 및 도 2의 턴테이블(1) 상에 배치된다.
턴테이블(1)에는 덕트(14)의 말단부(15)에 연결된 압축공기 원에 의하여 압축공기가 제공된다. 이 공정에서, 압축공기는 갭(11)을 통하여 덕트(14)로 유입되고, 하부(4)의 상면부(9)와 웨이퍼 또는 기판 사이의 벤츄리갭(3)으로부터 유출된다. 결과적으로, 벤츄리 원리(Venturi principle)에 따라, 감압이 형성되고, 턴테이블(1)이 회전축(D)에 대하여 급속으로 회전함에도 불구하고 턴테이블(1) 상이 웨이퍼 또는 기판(미도시)은 위치를 유지하게 된다.
더욱이, 이는 예를 들어, 기판의 상면부에 적용된 에칭액 또는 현상액과 같은 처리 매질이 매질의 배면부로 흘러 이를 손상시키거나 변경하는 것을 방지한다.
압축공기는 홀(13)을 통하여 상부면(2)과 기판 또는 웨이퍼 사이에서 덕트(14)로부터 유출된다. 이를 통하여 홀(13) 구역에서 진공 또는 감압이 형성되는 것을 방지하여, 기판이 하방으로 구부러지거나, 변형되거나, 및/또는 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 턴테이블(26)의 다른 구체예를 도시하고 있다. 이의 상부에 위치한 것은 기판(17)이다. 턴테이블(26)의 구조는 턴테이블(1)의 구조와 매우 유사하다.
더욱이, 턴테이블(26)은 복수의 홈(18, 19, 및 20)을 포함한다. 상기 홈은 턴테이블(26)의 원주 모서리(25)에 배치되며, 이의 길이는 턴테이블의 높이에 대응된다.
나아가, 본 발명에 따른 장치는 도 4에 도시된 바와 같이 그리퍼(21)를 포함한다. 상기 그리퍼(21)는 3개의 빼기핀(22, 23, 및 24)을 포함한다. 상기 빼기핀(22 내지 24)은 직경(d) 상에 배치된다. 상기 직경(d)는 턴테이블(1 또는 26)의 직경에 실질적으로 대응된다.
홈(18, 19, 및 20)은 빼기핀(22, 23, 및 24)과 동일한 각 간격으로 배치된다. 홈(18, 19, 및 20)은 마찬가지로 직경(d)에 배치되는 것이 바람직하다.
턴테이블(26)을 포함하는 본 발명에 따른 장치는 다음과 같이 작동한다.
웨이퍼(17)를 턴테이블(26) 상에 증착하기 위하여, 웨이퍼는 적어도 슬리아드의 높이에 대응되는 턴테이블(26) 상의 거리에서 슬라이드(미도시)에 의하여 배치된다.
그 후, 그리퍼(21)가 웨이퍼(17) 하부로 이동하고, 이에 따라 웨이퍼(17)가 이의 모서리에 의하여 3개의 빼기핀(22, 23, 및 24) 상에 배치된다.
턴테이블(26) 및 그리퍼(21) 사이의 상대적 움직임에 의하여, 즉, 그리퍼(21)를 턴테이블(26) 방향으로 하방 이동시키거나, 또는 턴테이블(26)을 그리퍼(21) 방향으로 상방 이동시킴에 의하여, 상기 웨이퍼(17)는 도 3에 도시된 바와 같이 턴테이블(26)의 상부면에 증착된다. 이 공정 중, 빼기핀(22, 23, 및 24)은 도 3의 턴테이블(26)의 홈(18, 19, 및 20)을 통하여 이동한다.
그리퍼(21)는 턴테이블(26)에 대하여 움직여서 빼기핀(22, 23, 및 24)이 P 방향으로 홈(18, 19, 및 20)으로부터 하방으로 움직이게 되고, 그리퍼(21)는 그 후 다시 턴테이블(26)으로부터 제거된다.
그 후, 웨이퍼(17)는 예를 들어 에칭액 또는 현상액을 사용해서 가공될 수 있다.
턴테이블(26)로부터 웨이퍼(17)를 분리하기 위하여, 상기 공정들은 증착 공정과 실질적으로 유사하나 반대의 순서로 수행될 수 있다.
그리퍼(21)는 턴테이블(26)에, 턴테이블(26)하부에 배치되고, 그 후, 화살표 방향(P)의 반대방향으로 빼기핀(22, 23, 및 24)와 함께 대응되는 홈(18, 19, 및 20)으로 이동된다. 결과적으로, 상기 웨이퍼(17)는 빼기핀(22, 23, 및 24)의 상부면에 위치하게 되고, 그리퍼(21)와 함께 턴테이블로부터 분리된다.
그 후, 슬라이드(미도시)는 웨이퍼(17)의 하부로 이동하고, 상기 웨이퍼(17)는 슬라이드와 함께 턴테이블(26)의 구역으로부터 제거된다.
도 5는 또 다른 턴테이블(27)을 도시하고 있다. 턴테이블(27)은 턴테이블(1 및 26)과 실질적으로 유사한 디자인이다. 턴테이블(27)은 챔퍼(28)를 포함한다. 이는 도 6의 턴테이블(27)의 사시도를 통해서도 확인할 수 있다.
챔퍼(28)와 함께, 상기 턴테이블(27)의 원주부(29) 상의 상부 모서리는 제거된다.
상기 챔퍼(28)는 하부(30)에 형성된다. 하부(30)는 하부(4)와 실질적으로 유사한 디자인이다.
챔퍼(28)는 매질, 특히 공기가 벤츄리갭(31)으로부터 유출되고, 화살표 방향 K로 방향을 바꾸게 하는 효과를 갖는다. 이는 매질, 특히 공기가 턴테이블(27)의 하부 구역으로 유도되기 때문에 바람직하다. 이는 턴테이블(27)의 상부면(32) 상에서의 원치 않는 공기 난류 발생을 회피하게나 및/또는 저감할 수 있는 장점이 있다. 이는 결과적으로 기판에 대한 더 나은 코팅을 얻을 수 있는 장점이 있다. 이와 같은 내용은 턴테이블 및/또는 기판의 상부면 위로 저감된 유동이 있을 때 코팅이 어떠한 유동의 대상도 되지 않기 때문에 가능한 것이고, 또한, 공기 유동에 의하여 코팅 상에 입자들이 거의 증착되지 않기 때문에 가능한 것이다. 턴테이블(27)의 경우에, 벤츄리갭(31)으로부터 유입되는 유동은 챔퍼(28)의 경사방향으로, 또는 턴테이블(27)의 상부면(32)에 의하여 보다 가파르게, 턴테이블(27)의 상부면의 하부 구역으로 방향을 전환한다.
고려 대상인 구체예에서, 상기 챔퍼(28)는 0.5 mm 내지 10 mm, 특히 1 mm 내지 5 mm, 바람직하게는 3 mm의 폭(b)을 갖는다. 챔퍼(28)는 0.5 mm 내지 10 mm, 특히 1 mm 내지 5 mm, 바람직하게는 3 mm의 높이(h)를 갖는다.
1 턴테이블
2 상부면
3 벤츄리갭
4 하부
5 디퓨저
6 디퓨저의 상부면
7 모서리
8 내측 테두리
9 하부의 상부면
10 상부 모서리
11 갭
12 모서리
13 홀
14 덕트
15 말단
16 핀
17 기판
18 홈
19 홈
20 홈
21 그리퍼
22 빼기핀
23 빼기핀
24 빼기핀
25 외측 모서리
26 턴테이블
27 턴테이블
28 챔퍼
29 원주부
30 하부
31 벤츄리갭
32 상부면
D 회전축
d 직경
p 화살표 방향
K 화살표 방향
b 폭
H 높이

Claims (11)

  1. 기판을 수용하는 상부면, 하부 및 상기 상부면 및 하부 사이에 형성된 벤츄리갭을 갖는 턴테이블을 포함하는 기판의 기계가공 장치에 있어서, 턴테이블의 하부는 가압수단 소스(pressure medium source)로부터 가압수단을 수용하는 덕트를 가지며, 턴테이블의 상부면은 가압수단이 덕트로부터 빠져나가도록 덕트와 연통하는 복수개의 관통 구멍을 가지고, 디퓨저(diffuser)는 턴테이블의 하부에 삽입되어 벤츄리갭을 형성하고, 상기 턴테이블은 턴테이블 아래의 영역으로 상기 가압 수단을 향하게 하기 위해 턴테이블의 상부 원주 모서리 상에 챔퍼(chamfer)를 갖는 기계가공 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 턴테이블은 접시형상(dish shape)을 갖는 기계가공 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 턴테이블은 복수개의 홈을 가진 외측 모서리를 갖는 기계가공 장치.
  7. 제6항에 있어서, 그리퍼(gripper)가 복수개의 홈과 매치(match)되는 복수개의 빼기핀(lifting pin)을 갖는 기계가공 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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