KR20060115492A - 쿨링 플레이트 유닛 및 쿨링 플레이트 유닛을 구비한반도체 제조 장치 - Google Patents

쿨링 플레이트 유닛 및 쿨링 플레이트 유닛을 구비한반도체 제조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 반도체 제조 장치의 쿨링 플레이트 유닛은 쿨 플레이트에 고온의 웨이퍼가 인가될 때 냉각 가스를 공급하고 상기 웨이퍼가 적출시는 상기 냉각 가스 공급을 중단시키는 냉각 가스 온/오프 밸브와; 상기 냉각 가스 온/오프 밸브 다음에 연결되어 상기 냉각 가스의 불순물을 제거하기 위한 필터와; 상기 필터를 통해 불순물이 제거된 상기 냉각 가스를 주입받아 상기 고온의 웨이퍼에 상기 냉각 가스를 분사하는 라인이 형성되어 있는 챔버와; 상기 챔버 아래에 설치되어 상기 고온의 웨이퍼가 안착되는 쿨 플레이트와; 상기 쿨 플레이트를 통과한 냉각 가스를 배기할 배기구를 포함한다. 따라서 종래 열을 흡수하는 재질로 구성된 챔버 내에서 고온의 웨이퍼를 냉각시킴으로써 1분가량 걸리던 쿨링 시간을, 챔버의 바깥 상부와 안쪽 상부에 형성된 구멍을 통해 냉각 가스를 고온의 웨이퍼에 골고루 분사하여 쿨링 시간을 10초에서 20초 사이로 단축시켜 전체 공정 시간을 단축할 수 있다.
쿨 플레이트, 포토 스피너, 냉각

Description

쿨링 플레이트 유닛 및 쿨링 플레이트 유닛을 구비한 반도체 제조 장치{A COOLING PLATE UNIT AND THE SEMICONDUCTOR DEVICE WITH SAID COOLING PLATE UNIT}
도 1은 종래 쿨링 플레이트 유닛의 구성을 개략적으로 보여주는 도면;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 쿨링 플레이트 유닛을 보여주는 도면;
도 3은 도 2의 냉각 챔버의 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명 >
20: 냉각 가스 온/오프 솔레노이드 밸브
30: 냉각 가스 필터 40: 냉각 챔버
50: 쿨 플레이트 60: 배기구
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 쿨링 플레이트유닛을 구비한 반도체 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위해서는 수많은 공정 단계를 수행해야 하는데, 상기 공정 단계 중 하나가 사진평판(Photo-Lithography)공정이다. 반도체 공정의 핵심적인 공정 중 하나인 사진 평판 공정은 웨이퍼 상에 HMDS(Hexa Methl Di Silane)를 분사함으로써 친수성의 웨이퍼를 소수성의 웨이퍼로 변환시켜 감광액(Photo Resistor; PR)과 웨이퍼의 접착성을 향상시키는 HMDS 처리 공정과; 감광액을 Spin 방식에 의하여 균일하게 상기 웨이퍼에 도포하는 PR Coating 공정과; 상기 감광막을 노광하기 전에 PR 내에 존재하는 약 80-90%의 solvent를 열에너지에 의해 증발시켜 고형의 레지스트 필름 상태를 유지하기 위해 베이크하는 소프트 베이크(Soft-bake) 공정과; 상기 높은 온도의 웨이퍼를 노광 전에 상온(23℃)으로 식혀주는 쿨링(cooling) 공정과; 마스크를 투과하는 빛이 감광액의 광화학반응을 노광 지역에 한하여 선택적으로 일으키게 하는 노광 공정과; 상기 노광 된 웨이퍼를 인계받아 설정된 시간 동안 베이킹하여 산촉매 반응에 의해 노광 부위를 산화시키는 노광 후 베이크(Post Exposure Bake; PEB) 공정과; 상기 고온으로 베이킹한 웨이퍼를 받아 상온(23℃)으로 식히기 위한 쿨링 공정과; 웨이퍼의 에지 부위에 도포된 불필요한 감광액을 노광시키는 WEE(Wide Expose Edge) 공정과; 상기 WEE된 웨이퍼를 알칼리 용액을 사용하여 노광 지역과 비노광 지역간에 용해도 차이에 의한 화학 반응을 이용함으로써 최종적으로 패턴 형성을 재현하는 현상(develope) 공정과; 상기 현상된 웨이퍼를 고온으로 굽는 하드 베이크 공정과; 상기 고온의 웨이퍼를 상온(23℃)으로 식히기 위한 쿨링 공정을 포함한다.
상술한 사진 평판 공정뿐만 아니라, 다른 단계의 공정에서도 고온의 웨이퍼를 상온으로 식힐 필요가 있는 공정에서는 쿨링 플레이트 유닛이 사용된다.
도 1은 반도체 장치 중 쿨링 플레이트 유닛의 한 예에 대한 구성도이다. 쿨링 플레이트 유닛(9)은 쿨 플레이트(1)와 개방형 챔버(6)로 구성된다. 상기 쿨 플 레이트(1)는 고온의 웨이퍼(5)가 실제로 안착되는 플레이트(2)와 웨이퍼를 로딩/언로딩할 때 업/다운되는 지지핀(3)과 상기 고온의 웨이퍼가 플레이트 밖으로 나가는 것을 방지해 주는 지지대(4)로 구성된다. 상기 개방형 챔버(6)는 상기 쿨 플레이트(1) 위에 올라가 있는 상태로 설치되어 상기 고온의 웨이퍼(5)의 열을 흡수하여 상기 쿨링 플레이트 유닛(9) 내에 들어온 상기 고온의 웨이퍼(5)를 상온으로 식혀 주고 파티클을 방지해 준다. 상기 쿨 플레이트(1)와 상기 챔버(6) 안으로 고온의 웨이퍼(5)가 들어와서 상기 웨이퍼(5)가 다음 공정을 진행할 정도의 온도 대역, 예를 들어 상온(23 ℃)으로 식혀지면 다음 공정으로 진행하게 된다.
상기 쿨링 플레이트 유닛(9)은 상기 챔버(6)가 열을 흡수하는 재질, 예를 들어 SUS로 구성된다. 상기 냉각 방식은 자연 냉각에 가까운 방식으로 고온의 웨이퍼가 다음 공정을 진행할 정도의 온도 대역으로 식혀지는데 60초 가량의 긴 시간이 걸린다.
따라서 본 발명의 목적은 쿨링 공정 시간을 단축하는 쿨링 플레이트 유닛을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 반도체 제조 장치의 쿨링 플레이트 유닛은 쿨 플레이트에 고온의 웨이퍼가 인가될 때 냉각 가스를 공급하고 상기 웨이퍼가 적출시는 상기 냉각 가스 공급을 중단시키는 냉각 가스 온/오프 밸브와; 상기 냉각 가스 온/오프 밸브 다음에 연결되어 상기 냉각 가스의 불순 물을 제거하기 위한 필터와; 상기 필터를 통해 불순물이 제거된 상기 냉각 가스를 주입받아 상기 고온의 웨이퍼에 상기 냉각 가스를 분사하는 라인이 형성되어 있는 챔버와; 상기 챔버 아래에 설치되어 상기 고온의 웨이퍼가 안착되는 쿨 플레이트와; 상기 쿨 플레이트를 통과한 냉각 가스를 배기할 배기구를 포함한다.
상기 냉각 가스는 불활성 가스 또는 건식 공기 중의 하나이며, 바람직하게는 질소(N2) 가스이다. 질소 가스는 반응성이 거의 없고, 구하기가 쉬우며, 오염의 문제가 없으므로 본 발명에 바람직하다.
상기 냉각 가스 온/오프 밸브는 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 한다.
상기 챔버의 냉각 가스 분사 라인은 상기 챔버의 바깥 상부에 하나와 안쪽 상부의 중앙과 상하좌우 지역에 뚫림으로써 상기 고온의 웨이퍼에 상기 냉각 가스를 골고루 분사함을 특징으로 한다. 상기 챔버의 바깥 상부의 구멍은 상기 냉각 가스 필터를 통과한 냉각 가스가 주입되는 부분이므로 하나의 구멍이 바람직하다. 상기 챔버의 안쪽 상부에 뚫려서 상기 챔버의 바깥 상부와 연결되는 구멍의 수는 많을수록 균일하며 빠른 냉각이 가능하다. 반면 지나치게 많은 구멍은 챔버 제조의 비용을 증가시킨다. 상기 실시예에서 상기 챔버의 안쪽 상부의 구멍의 수를 중앙과 상하좌우로 웨이퍼의 모든 지역을 골고루 덮는 5개로 한정하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.
상기 배기구는 상기 쿨 플레이트와 상기 챔버 사이의 밀폐되지 않은 하부 공간을 통해 배기 되는 개방형 배기구임을 특징으로 한다. 상기 챔버가 개방형 챔버 이므로, 별도의 배기 라인을 추가로 증설함 없이 상기 쿨 플레이트와 상기 챔버 사이의 밀폐되지 않은 하부 공간을 이용함으로써, 공간의 효율성을 기할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 반도체 제조 장치는 쿨 플레이트에 고온의 웨이퍼가 인가될 때 냉각 가스를 공급하고 상기 웨이퍼가 적출시는 냉각 가스 공급을 중단시키는 냉각 가스 온/오프 밸브와; 상기 냉각 가스 온/오프 밸브에 연결되어 냉각 가스에 있을 수 있는 불순물을 제거하는 필터와; 상기 필터를 통해 불순물이 제거된 상기 냉각 가스를 주입받아 상기 고온의 웨이퍼에 상기 냉각 가스를 분사하는 라인이 형성되어 있는 챔버와; 상기 챔버 아래에 설치되어 상기 고온의 웨이퍼가 안착되는 쿨 플레이트를 포함하며, 상기 챔버는 상기 챔버의 바깥쪽 상부에 상기 필터를 통과한 청정한 공기가 주입되는 하나의 주입구와 상기 챔버의 안쪽 상부에 상기 쿨 플레이트에 균일하게 냉각시키기 위한 다수의 구멍이 뚫린 개방형 챔버인 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 쿨링 플레이트 유닛을 보여주는 도면이다.
쿨 플레이트(50)에 고온의 웨이퍼가 안착되면 N2 온/오프 솔레노이드 밸브(20)가 개방되어 N2 가스가 공급되기 시작한다. 상기 공급된 N2 가스는 상기 N2 필터(30)에서 불순물이 걸려지게 된다. 불순물이 걸려진 청정한 상기 N2 가스가 개방형 챔버(40)의 바깥 상부의 구멍(41a)을 통해 인가된다. 상기 개방형 챔버(40)는 바깥 상부(41)에 N2 필터(30)를 통과하여 불순물이 걸려진 상기 N2 가스를 공급받는 구멍(41a)을 가진다. 상기 개방형 챔버(40)는 상기 공급받은 N2 가스를 고온의 웨이퍼에 골고루 인가하기 위해 안쪽 상부의 중앙의 구멍(42a)과 네 모서리 부분의 구멍(42b, 42c, 42d, 42e)을 갖는다. 상기 개방형 챔버(40)의 상기 바깥 상부의 구멍(41a)에 인가된 N2 가스는 상기 안쪽 상부에 형성된 다수의 구멍들(42a, 42b, 42c, 42d, 42e)을 통해 상기 고온의 웨이퍼에 균일하게 분사됨으로써 상기 고온의 웨이퍼가 10초에서 20초 사이의 빠른 시간에 상온으로 식혀지게 된다. 상기 고온의 웨이퍼에 분사된 N2 가스는 상기 쿨 플레이트(50)와 상기 개방형 챔버(40) 사이의 개방형 배기구(60)를 통해서 방출된다. 상온으로 식혀진 웨이퍼는 다음 공정으로 이동하며, N2 온/오프 솔레노이드 밸브(20)는 닫히게 된다.
도 3은 상기 개방형 챔버(40)의 I-I′를 따른 단면도이다. 상기 단면도에서, 개방형 챔버(40)의 바깥 상부(41)에 N2 필터(30)를 통과한 질소 가스가 공급되는 구멍(41a)을 가진다. 상기 개방형 챔버(40)의 안쪽 상부(42)에 웨이퍼를 균일하게 냉각시키기 위해 구멍들(42a, 42b, 42c)을 가진다. 그리고 각각의 통로들(41a -42a, 41a - 42b, 41a - 42c)은 연결되어 있으므로, 상기 통로들을 통해 상기 질소 가스가 상기 챔버(40) 내부를 지나가게 된다. 본 발명의 실시예에서 상기 개방형 챔버(40) 내의 통로들은 5개(41a -42a, 41a - 42b, 41a - 42c, 41a - 42d, 41a - 42e)이지만, 상기 챔버(40)의 안쪽 상부(42)에 뚫은 구멍의 수에 따라, 통로들의 수도 가변 된다.
비록 본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 기술되었지만, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않은 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
상기 과정을 통해 종래 1분가량 걸리던 쿨링 시간을 10초에서 20초 가량의 단시간으로 줄이는 쿨링 플레이트 유닛을 제공한다. 또한, 상기 쿨링 플레이트 유닛을 포함하여 공정 시간을 줄여 생산성을 향상시키는 반도체 제조 장치를 제공한다.

Claims (6)

  1. 쿨 플레이트에 고온의 웨이퍼가 인가될 때 냉각 가스를 공급하고 상기 웨이퍼가 적출시는 상기 냉각 가스 공급을 중단시키는 냉각 가스 온/오프 밸브와;
    상기 냉각 가스 온/오프 밸브에 연결되어 상기 냉각 가스의 불순물을 제거하기 위한 필터와;
    상기 필터를 통해 불순물이 제거된 상기 냉각 가스를 주입받아 상기 고온의 웨이퍼에 상기 냉각 가스를 분사하는 라인이 형성되어 있는 챔버와;
    상기 챔버 아래에 설치되어 상기 고온의 웨이퍼가 안착되는 쿨 플레이트와;
    상기 쿨 플레이트를 통과한 냉각 가스를 배기할 배기구를 가지는 것을 특징으로 하는 쿨링 플레이트 유닛.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각 가스는 N2 가스인 것을 특징으로 하는 쿨링 플레이트 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 가스 온/오프 밸브는 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 쿨링 플레이트 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버의 냉각 가스 분사 라인은 챔버의 바깥 상부에 하나와 안쪽 상부 다수 지역에 형성됨으로써 상기 웨이퍼에 상기 냉각 가스를 골고루 분사함을 특징으로 하는 쿨링 플레이트 유닛.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 배기구는 상기 쿨 플레이트와 상기 챔버 사이의 밀폐되지 않은 하부 공간을 통해 배기되는 개방형 배기구임을 특징으로 하는 쿨링 플레이트 유닛.
  6. 쿨 플레이트에 고온의 웨이퍼가 인가될 때 냉각 가스를 공급하고 상기 웨이퍼가 적출시는 냉각 가스 공급을 중단시키는 냉각 가스 온/오프 밸브와;
    상기 냉각 가스 온/오프 밸브에 연결되어 냉각 가스에 있을 수 있는 불순물을 제거하는 필터와;
    상기 필터를 통해 불순물이 제거된 상기 냉각 가스를 주입받아 상기 고온의 웨이퍼에 상기 냉각 가스를 분사하는 라인이 형성되어 있는 챔버와;
    상기 챔버 아래에 설치되어 상기 고온의 웨이퍼가 안착되는 쿨 플레이트를 포함하며,
    상기 챔버는 상기 챔버의 바깥쪽 상부에 상기 필터를 통과한 청정한 공기가 주입되는 하나의 주입구와, 상기 챔버의 안쪽 상부에 상기 쿨 플레이트에 균일하게 냉각시키기 위한 다수의 구멍이 뚫린 개방형 챔버인 것을 특징으로 하는 반도체 제 조 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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