KR102420344B1 - 스핀척 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PR두께 산포를 개선할 수 있는 스핀척에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 스핀척은, 상부에 기판이 흡착하는 원형의 흡착부 및 하부에 모터구동축과 고정 결합할 수 있는 고정관을 구비하는 스핀척에 있어서, 상기 흡착부의 상부에는 상기 흡착부의 중심을 기준으로 동심원 형태 및 환형 형태 중 적어도 하나의 형태로 구비되는 열전달부재가 구비되고, 상기 적어도 하나의 열전달부재의 열전도도는 상기 흡착부의 열전도도와 상이하게 구비되는 것을 포함한다.

Description

스핀척{SPIN CHUCK}
본 발명은 기판을 흡착 지지하는 스핀척에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판의 PR두께 산포를 개선할 수 있는 스핀척에 관한 것이다.
반도체 공정 중 포토공정은 기판 상에 포토레지스트액(Photo Resist, PR)을 도포하는 도포공정, 기판을 열처리하는 열처리공정, 기판 상의 막을 노광시키는 노광공정, 노광된 부분을 현상하는 현상공정을 포함한다.
도포공정의 경우, 기판을 흡착하는 스핀척이 회전함에 따라 기판이 회전하며, 기판의 회전 중에 도포되는 PR이 주변부로 확산된다. 이에 기판의 회전속도를 조정함으로써 원하는 두께의 막을 형성할 수 있다.
그러나 기판 상에 형성된 막의 두께는 외부요인에 의해 기판 전면에 대해 균일하지 않게 형성된다. 막의 산포개선을 위해 포토레지스트액을 도포하는 노즐 내부 압력을 조정할 수 있다. 그러나 노즐 내부 압력의 조정만으로는 막 두께 산포 개선에 한계가 존재한다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 막 두께 산포를 개선할 수 있는 스핀척을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 스핀척은, 상부에 기판이 흡착하는 원형의 흡착부 및 하부에 모터구동축과 고정 결합할 수 있는 고정관과, 상기 흡착면의 상부에는 상기 흡착부의 중심을 기준으로 동심원 형태 및 환형 형태 중 적어도 하나의 형태로 구비되는 열전달부재를 포함하고, 상기 적어도 하나의 열전달부재의 열전도도는 상기 흡착부의 열전도도와 상이하게 구비되는 것을 포함한다.
또한 실시예에 있어서, 상기 흡착부의 상부에는 상기 열전달부재가 삽입 고정되는 결합홈이 구비되고, 상기 열전달부재는 상기 결합홈에 삽입 고정될 수 있다.
또한 실시예에 있어서, 상기 흡착부 상부에는, 상기 흡착부의 상부 중심에 동심원 형태로 구비되는 제1 열전달부재 및 상기 흡착부의 상부 중심 외측에 환형 형태로 구비되는 적어도 하나의 제2 열전달부재 중 적어도 하나가 구비되고, 상기 제1 및 제2 열전달부재의 열전도도는 상기 흡착부의 열전도도와 상이한 것을 특징으로 한다.
또한 실시예에 있어서, 상기 결합홈 내에 구비되어, 상기 열전달부재 및 상기 흡착부 사이의 열전달을 차단하는 홈내 열차단부재가 구비될 수 있다.
또한 실시예에 있어서, 상기 고정관의 내측면에는 상기 모터구동축으로부터 상기 고정관으로 전달되는 열을 차단할 수 있는 관내 열차단부재가 구비될 수 있다.
본 발명의 스핀척의 흡착부 상부에 구비되는 열전달부재를 이용하여, 기판에 도포된 PR두께 산포를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공정챔버를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀척을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3는 도 2에 도시된 스핀척의 단면 구조을 설명하기 위한 단면도이다.
도 4a 및 도 4d는 기판 상의 PR두께 측정결과를 도시한 그래프이다.
도 5는 제2 실시예에 따른 스핀척의 단면 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6는 제3 실시예에 따른 스핀척의 단면 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공정챔버를 설명하기 위한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 공정챔버(10)는 스핀척(100), 노즐부(200), 회수컵(300), 스핀척 구동부재(400)를 포함한다.
공정챔버(10)는 포토공정을 위한 기판처리장치 내에 구비된다. 한편, 공정챔버(10)는 포토공정 외에 약액 도포를 위한 공정설비에도 적용될 수 있다.
스핀척(100)은 음압에 의해 기판을 흡착 지지하고, 회전 구동됨으로써 기판을 공정 중 회전시킬 수 있다. 스핀척(100)의 상세한 구성에 대한 설명은 후술한다.
노즐부(200)는 스핀척(100) 상에 안착된 기판에 포토레지스트액(Photo Resist, PR)을 도포한다. 노즐부(200)는 PR을 도포하는 노즐(210)과, 노즐(210)의 위치를 변경하는 이동부재(220)를 포함한다.
회수컵(300)은 공정 중 PR을 포함한 약액의 회수, 배출을 위해 기판을 감싸는 환형의 통 형상으로 구비된다. 공정 중의 약액은 회수컵(300)에 의해 비산이 방지되며, 회수컵(300)에 모인 약액은 외부로 배출된다.
스핀척 구동부재(400)는 모터(410)와 모터구동축(420)을 포함한다. 모터(410)는 모터구동축(420)을 통해 스핀척(100)을 회전 구동한다. 모터구동축(420)은 내부에 음압을 제공하는 관통홀(미도시)이 형성된다. 관통홀을 통해 스핀척(100)에 음압을 제공한다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 스핀척의 상세 구성에 대해 설명한다.
도 2은 본 발명의 제1 실시예에 따른 스핀척을 설명하기 위한 사시도이고, 도 3는 도 2에 도시된 스핀척의 단면 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 2 및 도 3를 참조하면, 스핀척(100)은 상부에 기판이 흡착하는 흡착부(110)와, 하부에 모터구동축과 고정 결합할 수 있는 고정관(120)을 포함한다.
흡착부(110)는 상부에 돌출 구비되어 기판의 배면을 지지하는 복수의 돌기(112)와, 중심에 형성되어 고정관(120)과 연통되는 중심홀(113)과, 상부에 구비되어 열전달부재(130a, 130b)가 삽입 고정될 수 있는 결합홈(111)과, 상기 결합홈 내에 삽입 고정되는 열전달부재(130a,130b)를 포함한다.
흡착부(110)의 상부에는 동심원 또는 환형 형태의 열전달부재(130a, 130b)의 형상에 대응되는 적어도 하나의 결합홈(111)이 형성된다. 상기 결합홈(111) 내에 열전달부재(130a, 130b)가 삽입되어 고정된다. 고정을 견고하게 하기 위해 본드와 같은 접착수단이 열전달부재(130a, 130b)의 고정에 이용할 수도 있다. 열전달부재(130a, 130b)의 상부에는 돌출 구비되어 기판의 배면 일부를 지지하는 복수의 열전달부재돌기(131a, 131b)가 구비될 수 있다.
흡착부(110)의 상부중심에는 흡착부(110)의 중심을 기준으로 동심원 형태 또는 환형 형태의 적어도 하나의 열전달부재(130a, 130b)가 구비된다.
구체적으로 흡착부(110)의 상부중심에 동심원 형태의 제1 열전달부재(130a)가 구비될 수 있고, 흡착부(110)의 중심을 기준으로 흡착부(110)의 상부 중심 외측에 환형형태의 적어도 하나의 제2 열전달부재(130b)가 구비될 수 있다. 또한 흡착부(110)의 상부중심에 제1 열전달부재(130a)가 구비되고, 제1 열전달부재(130a)의 외측에 적어도 하나의 제2 열전달부재(130b)가 구비될 수도 있다.
제2 열전달부재(130b)는 제1 열전달부재(130a)와 이격하여 구비될 수 있으며, 적어도 하나의 제2 열전달부재들도 서로 이격하여 구비될 수 있다. 제2 열전달부재(130b)의 폭과 제1 열전달부재(130a)이 폭과 열전도도는 PR두께 산포에 기초하여 적절히 선택될 수 있다. 제1 및 제2 열전달부재(130a, 130b)는 흡착부(110)의 열전도도와 상이한 열전도도를 갖는 재질로 구비될 수 있다.
스핀척(100)의 회전에 의해 기판의 중심부분에 도포되는 PR이 주변부로 확산된다. 기판은 흡착부(110)과 접촉되므로 기판과 흡착부(110) 사이에는 열교환이 발생하게 된다. 이에 따라 기판의 온도는 스핀척(100)의 흡착부(110)의 온도에 의해 영향을 받는다. 기판과 흡착부(110) 사이의 열교환이 서서히 이루어지는 경우, 기판 상에서 PR확산이 잘 이루어져 기판 중심부의 PR두께가 낮아진다. 이와 반대로 기판과 흡착부(110) 사이의 열교환이 빠르게 이루어지는 경우, 기판 상의 PR확산이 잘 이루어지지 않게 되어 기판 중심부의 PR두께가 높아진다. 본 발명에 따르면, PR두께가 두껍거나 얇은 기판의 영역과 접촉하는 흡착부의 해당 영역에 흡착부의 열전도도와 상이한 열전도도를 갖는 제1 및 제2 열전달부재를 배치함으로써, PR두께 산포를 개선할 수 있다.
도 4a 내지 도 4d는 기판 상의 PR두께 측정결과를 도시한 그래프이다.
도 4a와 같이, 기판 중심영역(A)의 PR두께가 주변 영역보다 높게 측정되는 경우, 흡착부(110)의 열전도도보다 낮은 열전도도를 갖는 제1 열전달부재(130a)가 흡착부(110)의 중심영역(A)에 구비될 수 있다. 흡착부(110)의 중심영역에 구비되는 제1 열전달부재(130a)는 기판 중심부의 열교환 속도를 늦추어 기판의 중심영역(A)에 도포되는 PR두께를 감소시킬 수 있다. 이때 제1 열전달부재(130a)의 폭과 열전도도는 실험에 의해 가장 최적의 PR두께 산포를 갖도록 선택될 수 있다.
도 4b와 같이 기판 중심영역(A)의 PR두께가 주변 영역보다 얇게 측정되는 경우, 흡착부(110)의 열전도도보다 높은 열전도도를 갖는 제1 열전달부재(130a)가 흡착부(110)의 중심부에 구비될 수 있다. 흡착부(110)의 중심영역(A)에 구비되는 제1 열전달부재(130a)는 기판 중심부의 열전달 속도를 증가시켜 기판의 중심부에 도포되는 PR두께를 증가시킬 수 있다. 이때 제1 열전달부재(130a)의 폭과 열전도도는 실험에 의해 가장 최적의 PR두께 산포를 갖도록 선택될 수 있다.
도 4c 및 도 4d에서 기판 중심부를 제외한 영역 중 주변 영역보다 PR두께가 두껍거나 얇은 영역의 PR두께를 조정하기 위하여, 해당영역과 접촉하는 흡착부(110)의 영역에 환형 형태의 제2 열전달부재(130b)가 구비될 수 있다. 흡착부(110)에 구비되는 제2 열전달부재(130b)는 환형 형태로서, 서로 다른 위치에 복수개 구비될 수 있다.
도 4c와 같이, 중심 영역(A) 외측에 위치한 특정 영역(B)의 PR두께가 주변 영역의 PR두께보다 두껍게 측정된 경우, 흡착부(110)의 열전도도보다 낮은 열전도도를 갖는 제2 열전달부재(130b)가 흡착부(110)의 특정 영역(B)에 구비될 수 있다. 제2 열전달부재(130b)는 기판의 특정 영역(B)의 열전달 속도를 감소시켜 기판의 해당 영역의 도포되는 PR두께를 감소시킬 수 있다. 이때 제2 열전달부재(130b)의 폭과 열전도도는 실험에 의해 가장 최적의 PR두께 산포를 갖도록 선택될 수 있다.
도 4d와 같이, 중심 영역(A) 외측에 위치한 특정 영역(B)의 PR두께가 주변 영역의 PR두께보다 얇게 측정된 경우, 흡착부(110)의 열전도도보다 높은 열전도도를 갖는 제2 열전달부재(130b)가 흡착부(110)의 특정 영역(B)에 구비될 수 있다. 제2 열전달부재(130b)는 기판의 특정 영역(B)의 열교환 속도를 증가시켜 기판의 해당 영역에 도포되는 PR두께를 증가시킬 수 있다. 이때 제2 열전달부재(130b)의 폭과 열전도도는 실험에 의해 가장 최적의 PR두께산포를 갖도록 선택될 수 있다.
즉, 도 4a 내지 4d와 같이, PR측정결과에 기반하여 흡착부의 열전도도보다 높거나 낮은 열전도도를 갖는 제1 열전달부재(130a) 및 제2 열전달부재(130b)가 선택될 수 있다. 이때 제1 열전달부재(130a)와 제2 열전달부재(130b)의 열전도도는 서로 상이할 수도 있고, 서로 동일할 수도 있다.
도 5는 제2 실시예에 따른 스핀척의 단면 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
제2 실시예에 따른 스핀척에 대한 설명 중 제1 실시예에 따른 스핀척의 설명과 중복되는 설명은 생략한다.
제2 실시예에 따른 스핀척(200)은 상부에 기판이 흡착하는 원형의 흡착부(210) 및 하부에 모터구동축과 고정 결합할 수 있는 고정관(220)을 포함한다.
흡착부(210)의 상부에는 동심원 또는 환형 형태의 열전달부재(230)의 형상에 대응되는 결합홈(211)이 형성된다. 상기 결합홈(211) 내에 열전달부재(230a, 230b)가 삽입되며 끼움방식으로 고정되거나 또는 접착수단에 의해 고정된다. 열전달부재(230a, 230b)는 제1 실시예에서의 스핀척의 열전달부재에 대한 설명과 중복되므로 생략한다.
결합홈(211)과 열전달부재(230a, 230b) 사이에서는 열전달이 이루어지며, 이에 따라 열전달부재(230a, 230b)의 PR산포개선 효과에 영향을 미칠 수 있다. 이에 결합홈(211)과 열전달 부재 사이에 홈내 열차단부재(240)가 구비된다. 홈내 열차단부재(240)는 흡착부(210)와 열전달부재(230a, 230b) 사이의 열전달을 차단한다. 흡착부(210)와 열전달부재(230a, 230b) 사이의 열의 이동경로를 차단함으로써, 열전달부재(230a, 230b)의 PR두께 산포 개선효과를 더욱 증대시킬 수 있다.
도 6는 제3 실시예에 따른 스핀척의 단면 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
제3 실시예에 따른 스핀척에 대한 설명 중 제1 실시예에 따른 스핀척의 설명과 중복되는 설명은 생략한다.
제3 실시예에 따른 스핀척(300)은 상부에 기판이 흡착하는 원형의 흡착부(310) 및 하부에 모터구동축(미도시)과 고정 결합할 수 있는 고정관(320)을 포함한다.
흡착부(310)의 상부에는 동심원 또는 환형 형태의 열전달부재(330)의 형상에 대응되는 결합홈(311)이 형성된다. 상기 결합홈(311) 내에 열전달부재(330a, 330b)가 삽입되어 고정된다. 열전달부재(330a, 330b)는 제1 실시예에서의 스핀척의 열전달부재에 대한 설명과 중복되므로 생략한다.
모터에서 발생되는 열이 모터구동축을 통해 흡착부(310)에 전달될 수 있는데, 흡착부(310)에 전달되는 열은 기판의 특정 영역에 온도를 변화시켜 PR두께 산포에 악영향을 미칠 수 있다.
이에 본 발명에서는, 고정관(320)의 내측면에는 고정관(320)과 모터구동축(미도시) 간의 열전달을 차단할 수 있는 관내 열차단부재(340)이 구비된다. 관내 열차단부재(340)는 모터구동축(미도시)은 모터로부터 발생하는 열이 모터구동축(미도시)을 따라 흡착부(310)에 전달되는 것을 차단하는 기능을 수행한다.
본 발명에 따르면 스핀척의 고정관 내측면에 관내 열차단부재를 구비함으로써, 모터로부터 발생된 열이 고정관을 따라 흡착부에 전달되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 PR두께 산포 개선이 가능하다.
이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 공정챔버 100: 스핀척
110: 흡착부 111: 결합홈
112: 돌기 113: 중심홀
120: 고정관 130: 열전달부재
130a: 제1 열전달부재 130b: 제2 열전달부재
200: 노즐부 210: 노즐
220: 이동부재 300: 회수컵
400: 스핀척 구동부재 410: 모터
420: 모터구동축

Claims (5)

  1. 상부에 기판이 흡착하는 원형의 흡착부 및 하부에 모터구동축과 고정 결합할 수 있는 고정관을 구비하는 스핀척에 있어서,
    상기 흡착부의 상부에는 상기 흡착부의 중심을 기준으로 동심원 형태 및 환형 형태 중 적어도 하나의 형태로 구비되어, 기판과 직접 접촉하는 열전달부재가 구비되고,
    상기 적어도 하나의 열전달부재의 열전도도는 상기 흡착부의 열전도도와 상이하게 구비되고,
    상기 고정관의 내측면에는 상기 모터구동축 및 상기 고정관 사이의 열전달을 차단하는 관내 열차단부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 스핀척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡착부의 상부에는 상기 열전달부재가 삽입 고정되는 결합홈이 구비되고,
    상기 열전달부재는 상기 결합홈에 삽입 고정되는 것을 특징으로 하는 스핀척.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 흡착부 상부에는,
    상기 흡착부의 상부 중심에 동심원 형태로 구비되는 제1 열전달부재 및 상기 흡착부의 상부 중심 외측에 환형 형태로 구비되는 적어도 하나의 제2 열전달부재 중 적어도 하나가 구비되고,
    상기 제1 및 제2 열전달부재의 열전도도는 상기 흡착부의 열전도도와 상이한 것을 특징으로 하는 스핀척.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 결합홈 내에 구비되어, 상기 열전달부재 및 상기 흡착부 사이의 열전달을 차단하는 홈내 열차단부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 스핀척.
  5. 삭제
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