KR19990030382U

KR19990030382U - 웨이퍼 온도 측정 장치

Info

Publication number: KR19990030382U
Application number: KR2019970043074U
Authority: KR
Inventors: 정우영; 이성구
Original assignee: 김영환; 현대전자산업 주식회사
Priority date: 1997-12-30
Filing date: 1997-12-30
Publication date: 1999-07-26

Abstract

본 고안은 웨이퍼의 냉각 상태를 정확하게 측정하여 웨이퍼 냉각 시간을 최소화하고, 후속 공정시 웨이퍼의 디스토션을 방지하는 웨이퍼 온도 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 본 고안은 소정의 유전체를 사이에 두고 웨이퍼가 올려지는 플레이트와 웨이퍼 사이의 캐패시턴스가 웨이퍼의 냉각 정도와 일정한 관계를 가지도록 구성한다. 즉, 플레이트 및 웨이퍼에 각각 전원을 인가하고 웨이퍼의 냉각 상태(웨이퍼의 디스토션)에 의한 캐패시턴스의 변화를 전류계를 통해 측정함으로써 웨이퍼의 완전한 냉각 상태를 파악하는 기술이다. 상기한 본 고안의 기술적 원리로부터 제공되는 웨이퍼 온도 측정 장치는 웨이퍼와 소정의 유전체로 분리된 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트와 전기적으로 격리되며, 상기 웨이퍼와 전기적으로 결합된 제2 플레이트; 상기 제1 및 제2 플레이트에 전원을 공급하기 위한 전원 공급 수단; 및 상기 제1 및 제2 플레이트 사이의 전류를 측정하기 위한 전류 측정 수단을 포함하여 이루어진다.

Description

웨이퍼 온도 측정 장치

본 고안은 반도체 제조 분야에 관한 것으로, 특히 반도체 장치 제조시 웨이퍼 냉각 장치 등에 적용되는 웨이퍼 온도 측정 장치에 관한 것이다.

트랙(TRACK) 장비에서 포토레지스트가 코팅된 웨이퍼는 일정한 시간 동안 냉각 장치에서 냉각되기 때문에 경우에 따라서는 완전히 냉각되지 않은 상태에서 스테퍼(STEPPER)에 로딩(loading)될 수 있다. 이러한 경우, 스테퍼의 로딩 아암(loading arm)과 웨이퍼의 온도 차이에 의해 웨이퍼에 국부적인 디스토션(distortion)이 유발되고, 이 상태에서 노광이 이루어지면 결국 오버레이 오정렬이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 문제점을 고려하여 웨이퍼 냉각 시간을 일괄적으로 늘리게 되면 전체적인 반도체 제조 공정시간을 증가시켜 생산성을 저하시키는 문제점이 있다.

본 고안은 웨이퍼의 냉각 상태를 정확하게 측정하여 웨이퍼 냉각 시간을 최소화하고, 후속 공정시 웨이퍼의 디스토션을 방지하는 웨이퍼 온도 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 웨이퍼 온도 측정 장치의 구성도.

도 2는 본 고안에 따른 웨이퍼 냉각 상태 측정 모식도.

도 3은 웨이퍼 냉각에 따른 캐패시턴스의 변화도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 웨이퍼 20 : 제1 플레이트

30 : 제2 플레이트 40 : 절연체

50 : 클램프 60 : 교류 전원

70 : 전류계

본 고안은 소정의 유전체를 사이에 두고 웨이퍼가 올려지는 플레이트와 웨이퍼 사이의 캐패시턴스가 웨이퍼의 냉각 정도와 일정한 관계를 가지도록 구성한다. 즉, 플레이트 및 웨이퍼에 각각 전원을 인가하고 웨이퍼의 냉각 상태(웨이퍼의 디스토션)에 의한 캐패시턴스의 변화를 전류계를 통해 측정함으로써 웨이퍼의 완전한 냉각 상태를 파악하는 기술이다.

상기한 본 고안의 기술적 원리로부터 제공되는 웨이퍼 온도 측정 장치는 웨이퍼와 소정의 유전체로 분리된 제1 플레이트; 상기 제1 플레이트와 전기적으로 격리되며, 상기 웨이퍼와 전기적으로 결합된 제2 플레이트; 상기 제1 및 제2 플레이트에 전원을 공급하기 위한 전원 공급 수단; 및 상기 제1 및 제2 플레이트 사이의 전류를 측정하기 위한 전류 측정 수단을 포함하여 이루어진다.

이하, 본 고안의 일실시예를 소개한다.

첨부된 도면 도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 웨이퍼 온도 측정 장치의 구성을 도시한 것으로, 이하 이를 참조하여 본 고안을 설명한다.

도시된 바와 같이 웨이퍼(10)를 받치고 있는 플레이트를 두 가지 높이로 제작한다. 즉, 웨이퍼(10)와 직접적으로 접촉하는 바깥쪽 플레이트(이하, 제1 플레이트라 함)(20)를 높게 제작하고, 안쪽 플레이트(이하, 제2 플레이트라 함)(30)를 낮게 제작한다. 이때, 웨이퍼(10)와 제2 플레이트(30) 사이는 빈 공간이 존재하도록 한다. 즉, 유전율이

₀

인 공기가 존재하도록 한다.

그리고, 제1 및 제2 플레이트(20, 30)는 각각 도체로 제작하며, 그 사이에 절연체(40)를 삽입하여 전기적으로 격리시킨다. 또한, 웨이퍼(10)는 클램프(50)에 의해 단단히 고정된 상태이다. 그리고, 제1 플레이트(20) 및 제2 플레이트(30)에 각각 교류 전원(60)의 양·음극을 인가하면, 제1 플레이트(20)와 웨이퍼가 하나의 전극을 이루고, 제2 플레이트(30)가 또 하나의 전극을 이루는 캐패시터가 구성된다. 그리고, 제1 및 제2 플레이트(20, 30) 사이에 전류계(70)가 직렬로 연결된다.

이와 같이 구성되는 캐패시터 회로는 공기(

₀

)와 절연체(40)를 합한 유전율을 가지는데, 절연체(40)의 경우 웨이퍼의 온도와 관계없이 고정된 두께를 가지므로 공기층의 두께 변화에 의한 캐패시턴스의 변화만을 고려하면 된다.

전류계(70)에 흐르는 전류를 '

i

' 라고 하면, '

i

'는 다음과 같은 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.

여기서, 'C'는 캐패시턴스, '

₀

'는 공기의 유전율, 'A'는 제2 플레이트(30)의 면적, 'd'는 공기층의 두께를 각각 나타낸 것이다.

상술한 바와 같이 구성된 웨이퍼 온도 측정 장치는 웨이퍼(10)가 완전히 냉각된 경우, 일정한 기준 캐패시턴스 C₀및 기준 전류

i₀

를 가진다.

첨부된 도면 도 2에 도시된 바와 같이 제작된 웨이퍼 온도 측정 장치에 높은 온도의 웨이퍼(10)가 로딩되면, 웨이퍼(10)와 제1 플레이트(20)(또는 공기층)의 온도차에 의해 국부적인 웨이퍼(10)의 냉각이 일어나고, 이에 따라 웨이퍼(10)의 디스토션이 발생하면서 웨이퍼(10)와 제2 플레이트(30) 사이의 거리 'd'가 증가하게 된다. 'd'가 증가함에 따라 캐패시턴스 'C'가 감소하게 되고, 이에 따라 전류계(70)에 흐르는 전류 '

i

'가 증가하게 된다. 이후, 웨이퍼(10)의 냉각이 이루어짐에 따라 캐패시턴스 'C'가 점점 증가하여 기준 캐패시턴스 'C₀'에 수렴하게 되고, 이는 전류의 측정을 통해 감지할 수 있다.

이와 같이 고온의 웨이퍼(10)를 웨이퍼 온도 측정 장치에 로딩한 후의 캐패시턴스 변화를 첨부된 도면 도 3에 도시하였다.

상술한 바와 같이 본 고안은 웨이퍼의 온도(냉각 상태)를 매우 간단하게 파악할 수 있어, 특히 포토레지스트 코팅후, 스테퍼에 로딩되기 전에 거치는 웨이퍼 냉각 장치에 적용할 경우, 과도한 냉각 시간에 따른 공정시간의 증가를 방지할 수 있으며, 냉각이 덜 이루어진 상태에서 스테퍼에 로딩되는 오류를 범하지 않게 된다.

본 고안은 상술한 일실시예에서 공기층을 대신하여 소정의 유전율을 가지는 유전체로 웨이퍼(10)와 제2 플레이트(30) 사이를 채워서 사용할 수도 있다.

이상에서 설명한 본 고안은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 고안의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안의 웨이퍼 온도 측정 장치는 비교적 단순한 구성을 가지기 때문에 제작이 용이하며, 이를 사용하면 웨이퍼의 냉각 상태를 용이하게 파악할 수가 있다. 또한, 본 고안의 웨이퍼 온도 측정 장치를 트랙 장비 및 스테퍼 사이의 웨이퍼 냉각 장치에 적용할 경우, 냉각 시간을 최적화할 수 있다.

Claims

웨이퍼와 소정의 유전체로 분리된 제1 플레이트;

상기 제1 플레이트와 전기적으로 격리되며, 상기 웨이퍼와 전기적으로 결합된 제2 플레이트;

상기 제1 및 제2 플레이트에 전원을 공급하기 위한 전원 공급 수단; 및

상기 제1 및 제2 플레이트 사이의 전류를 측정하기 위한 전류 측정 수단

을 포함하여 이루어진 웨이퍼 온도 측정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제2 플레이트가 상기 웨이퍼를 고정시키는 클램프를 더 구비하여 이루어진 웨이퍼 온도 측정 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 유전체가 공기층인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 측정 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 전원 공급 수단이 교류 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 온도 측정 장치.