KR200161684Y1 - 반도체소자 제조용 웨이퍼 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 반도체소자 제조용 웨이퍼 냉각장치에 관한 것으로서, 웨이퍼의 냉각방식을 수냉식에서 공냉식으로 변경하여 웨이퍼의 냉각이 전체적으로 이루어지도록 하므로써 도포 및 현상시 웨이퍼의 냉각불량에 따른 문제점을 방지하는 한편 웨이퍼를 불순물의 오염없이 보다 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 한 것이다

이를 위해, 본 고안은 웨이퍼(6)를 지지하는 냉각플레이트(1)와, 상기 냉각플레이트 상부면에 씌어져 냉각플레이트 상부로 일정한 면적의 공간부를 형성하는 덮개(2)와, 냉각공기를 발생시키는 송풍기(4)와, 상기 송풍기에 의해 냉각된 공기를 냉각플레이트 상부의 공간부내로 공급시켜 주는 에어공급관(3a)과, 상기 냉각플레이트 상부의 공간부내로 공급된 냉각공기를 다시 배기시켜 주는 에어배기관(3b)으로 구성되는 반도체소자 제조용 웨이퍼 냉각장치이다.

Description

반도체소자 제조용 웨이퍼 냉각장치

본 고안은 반도체소자 분야에 관련된 것으로, 더욱 상세하게는 반도체소자 제조를 위한 포토 공정의 단위 공정인 도포 및 현상 공정시 웨이퍼를 불순물의 오염없이 보다 효과적으로 냉각시켜주는 반도체소자 제조용 웨이퍼 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 웨이퍼의 냉각은 도포 및 현상장비에서 베이퍼 프라임 유니트(Vapor pime unit) 또는 핫 플레이트 오븐(Hot plate oven)을 거쳐 트랙장비의 냉각플레이트로 이동한 다음 이루어지게 된다.

이때, 상기 베이퍼 프라임 유니트는 코터(Coater)장비에서 포토레지스트 도포시, 포토레지스트 용액이 웨이퍼에 잘 접착되도록 하기 위한 접착 촉진제인 HMDS용액을 진공상태에서 미리 분사시키는 역할을 하며, 상기 핫 플레이트 오븐은 도포 및 현상후 포토레지스트 또는 현상용액이 빨리 마를수 있도록 하여 포토레지스트 및 현상용액의 강도를 향상시키는 역할을 한다.

또한, 웨이퍼는 도포 공정에 들어가기전에는 도포장비를 구성하는 베이퍼 프라임 유니트를 거치게 되고, 현상공정에 들어가기 전에는 현상장비를 구성하는 핫플레이트 오븐을 거치게 되는데, 이 과정에서 웨이퍼는 일정온도까지 상승하게 된다.

따라서, 상승된 웨이퍼의 온도를 도포용액 및 현상용액의 온도와 비슷한 온도로 만들어 주기 위해 도포 및 현상공정에 저면이 냉각관과 첩촉하며 상면에는 웨이퍼가 안착되는 냉각플레이트가 구비된다.

종래에는 도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(6)가 모터(도시는 생략함)의 구동에 의한 이송밸트(도시는 생략함)의 회전에 의해 냉각플레이트(1)로 이송되어 냉각플레이트의 상면에 안착되면, 냉각플레이트내에 형성된 진공 홀(hole)(1b)의 흡입력에 의해 웨이퍼가 고정되므로 상기 냉각플레이트(1)의 하부에 설치된 냉각관(9)을 따라 흐르는 냉각수의 냉각 작용에 의해 웨이퍼의 냉각이 이루어지게 된다.

즉, 상기 웨이퍼(6)는 온도 컨트롤러(5)의 제어에 의해 일정온도 이하로 냉각되는데, 베이퍼 프라임 유니트(Vapor pime unit) 또는 핫 플레이트 오븐(Hot plate oven)에서 60°C ~ 100°C 까지 상승된 웨이퍼는 냉각장치를 거치므러써 도포 및 현상 용액의 온도인 23°C ~ 24°C 정도로 온도가 낮아지게 된다.

상기와 같은 과정에 의해 냉각된 웨이퍼는 도포 또는 현상 공정이 완료된 후, 다음 공정으로 이동하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 웨이퍼 냉각장치는 냉각플레이트(1)의 하부에 설치된 냉각관(9)의 배열형태가 지그재그형으로 되어 상기 냉각관과 냉각관사이에 공간부가 형성된다.

이때, 상기 냉각관(9)과 공간부는 0.2°C ~ 0.4°C 의 온도차이를 나타나게되므로 이들의 온도차이에 따라 냉각관과 공간부에 위치된 웨이퍼의 냉각상태가 다름에 따라 웨이퍼(6)의 냉각균일도가 떨어져 웨이퍼의 도포 또는 현상 공정시 불량이 발생된다.

또한, 파티클 등의 의해 뒷면이 오염된 웨이퍼로 인해 냉각플레이트(1) 상면이 오염될 경우, 냉각플레이트 상면에 안착되는 다른 웨이퍼를 오염시키게 되는 문제점이 있었다.

한편, 상기 냉각플레이트 하부에 웨이퍼를 냉각시키도록 설치된 냉각관내를 흐르는 냉각수는 불순물을 제거하는 필터를 거쳐 흐르게 되는데, 이때 불순물이 완전히 제거되지 않은 상태로 관내를 장시간에 걸쳐 순환하게 될 경우, 관 내벽에 이물질이 부착되어 냉각수의 순환이 제대로 이루어지지 않아 웨이퍼의 냉각성능에 영향을 미쳐 도포 및 현상시 불량발생의 요인이 되는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 웨이퍼의 냉각방식을 수냉식에서 공냉식으로 구조를 변경하여 웨이퍼의 냉각이 전체적으로 이루어지도록 하므로써 도포 및 현상시 웨이퍼의 냉각불량에 따른 문제점을 방지하는 한편 웨이퍼의 오염을 방지할 수 있는 반도체소자 제조용 웨이퍼 냉각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안은 웨이퍼를 지지하는 냉각플레이트와, 상기 냉각플레이트 상부면에 씌어져 냉각플레이트 상부로 일정한 면적의 공간부를 형성하는 덮개와, 냉각공기를 발생시키는 송풍기와, 상기 송풍기에 의해 냉각된 공기를 냉각플레이트 상부의 공간부내로 공급시켜 주는 에어공급관과, 상기 냉각플레이트 상부의 공간부 내로 공급된 냉각공기를 다시 배기시겨 주는 에어배기관으로 구성되는 반도체소자 제조용 웨이퍼 냉각장치이다.

도 1은 종래의 장치를 나타낸 정면도

도 2는 종래의 장치를 나타낸 평면도

도 3은 본 고안에 따른 장치를 나타낸 정면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1:냉각플레이트1a:통공

2:덮개3a:에어공급관

3b:에어배기관 4:송풍기

5:온도 컨트롤러 6:웨이퍼

7:이동플레이트 7a:핀

8:실린더

이하, 본 고안을 일실시예로 도시한 도 3을 참고하여 더욱 상세히 설명 하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안에 따른 장치를 나타낸 정면도로서, 냉각플레이트(1)의 중앙부에 복수개의 통공(1a)이 형성되며, 상기 냉각플레이트(1)의 내부로 유입되는 공기가 일정하게 유지되도록 일정한 공간부의 면적을 형성하는 덮개(2)가 냉각플레이트의 상부에 밀폐되게 씌어져 설치된다.

또한, 상기 냉각플레이트(1)의 하부에는 냉각된 공기가 냉각플레이트내로 공급 또는 배기되도록 에어공급관(3a) 및 에어배기관(3b)이 냉각플레이트 저면 양측 원주면에 연통되게 각각 설치된다.

한편, 상기 에어공급관(3a)내로 냉각공기가 주입되도록 송풍력을 발생시키는 송풍기(4)가 온도 컨트롤러(5) 내부에 설치된다.

또한, 상기 냉각플레이트(1)에 형성된 각 통공(1a)의 안내를 받으며 냉각플레이트 상부로 돌출되어 웨이퍼(6)가 얹히도록 복수개의 핀(7a)이 이동플레이트(7) 상면에 형성되며, 상기 이동플레이트(7)는 실린더(8) 상부에 설치되어 실린더의 구동에 의해 상, 하이동 가능하게 설치된다.

이와 같이 구성된 본 고안의 작용을 설명하면 다음과 같다

포토 또는 현상 공정시 별도의 이송수단에 의해 트랙장비의 냉각플레이트(1)로 이송된 웨이퍼(6)는 상기 냉각플레이트(1)의 상면에 안착된다.

이때, 냉각플레이트에 안착된 웨이퍼(6)는 냉각플레이트를 관통하여 약간 돌출된 핀(7a)에 놓이게 되며, 이 경우 핀은 도 3에 나타낸 바와 같이 하사점에 위치한 상태이다.

이는 상기 웨이퍼(6)를 냉각플레이트(1) 상면으로 부터 이격시켜줌으로써 포토레지스트 도포시 웨이퍼뒷면에 묻어나오는 이물질인 파티클이 상기 냉각플레이트 상면을 오염시켜 다른 웨이퍼를 오염시키는 것을 방지하게 된다.

그후, 냉각플레이트(1) 상부에 설치된 덮개(2)에 의해 냉각플레이트 상부가 완전 밀페되면 송풍기의 가동에 따라 냉각된 공기가 에어공급관(3a)을 통해 공간부내로 주입가능 하게 된다.

이러한 상태에서, 상기 냉각플레이트(1)하부에 설치된 실린더(8)의 구동에 의해 이동플레이트(7)에 형성된 핀(7a)이 상기 냉각플레이트(1) 내에 형성된 홀(1a)의 안내를 받으며 웨이퍼(6)를 냉각플레이트 상부로 일정위치(L)까지 승시키게 된다.

이에 따라, 상기 웨이퍼(6)를 냉각플레이트(1) 상면으로부터 이격시켜 줌으로써 웨이퍼 뒷면으로 많은 양의 냉각공기가 유동하게 되므로 냉각이 원활하게 이루어지게 된다.

이때, 상기 실린더(8)구동에 의해 상승된 웨이퍼(6)는 냉각플레이트(1)저면 일측에 연통되게 설치된 에어공급관(3a)으로 부터 공기를 공급받아 웨이퍼를 냉각시키게 된다.

즉, 상기 에어공급관(3a)을 통해 냉각플레이트(1) 내부로 보내어지는 냉각공기는 온도 컨트롤러(5) 내부에 설치된 송풍기(4)의 송풍력에 의해 보내어지게 된다.

따라서, 냉각공기를 냉각플레이트 저면 타측에 연통되게 설치된 에어베기관(3b)을 통해 밀폐된 공간부내로 일정시간 동안 냉각공기를 순환시켜 60°C ~ 100°C 로 가열된 웨이퍼를 적정 공정온도인 23°C ~ 24°C 냉각시키게 된다.

이때, 웨이퍼의 온도는 온도컨트롤의 제어에 의해 공급되는 냉각 공기의 온도를 적정 온도로 제어하므로써 조절가능하게 된다.

한편, 상기와 같은 냉각공정에 의해 웨이퍼(6)의 냉각이 끝나면 상기 에어공급관(3a)으로 보내어지는 냉각공기는 온도 컨트롤러(5)의 신호에 의해 송풍기(4)의 구동을 중단시킴에 따라 공급이 중단된다.

이와 동시에 웨이퍼를 받치고 있던 핀(7a)이 하강하도록 실린더(8)를 구동시켜 웨이퍼가 냉각플레이트의 정위치에 놓이면 별도의 구동모터에 의해 이송벨트의 회전으로 웨이퍼는 다음공정으로 이동된다.

이상에서와 같이, 본 고안은 웨이퍼의 온도를 일정온도로 냉각시킬 수 있도록 냉각플레이트 상면으로 부터 웨이퍼를 이격시켜 웨이퍼의 전면을 에어로 냉각시킴에 따라 웨이퍼를 균일하게 냉각시킬 뿐만 아니라 포토레지스트의 도포시 웨이퍼뒷면에 묻는 파티클로 인해 다른 웨이퍼를 오염시키는 것을 미연에 방지 할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 웨이퍼를 지지하는 냉각플레이트와,

   상기 냉각플레이트 상부면에 씌어져 냉각플레이트 상부로 일정한 면적의 공간부를 형성하는 덮개와,

   냉각공기를 발생시키는 송풍기와,

   상기 송풍기에 의해 냉각된 공기를 냉각플레이트 상부의 공간부내로 공급시켜 주는 에어공급관과,

   상기 냉각플레이트 상부의 공간부 내로 공급된 냉각공기를 다시 배기시겨 주는 에어배기관으로 구성됨을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 웨이퍼 냉각장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   냉각플레이트에 형성된 복수개의 통공과,

   냉각플레이트에 형성된 통공의 내부를 통해 상부로 노출되는 복수개의 핀이 형성된 이동플레이트와.

   상기 이동플레이트의 저면에 설치되어 이동플레이트를 승강시키는 실린더로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체소자 제조용 웨이퍼 냉각장치.