KR20070030502A - 베이크 장치 - Google Patents

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KR20070030502A
KR20070030502A KR1020050085217A KR20050085217A KR20070030502A KR 20070030502 A KR20070030502 A KR 20070030502A KR 1020050085217 A KR1020050085217 A KR 1020050085217A KR 20050085217 A KR20050085217 A KR 20050085217A KR 20070030502 A KR20070030502 A KR 20070030502A
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KR1020050085217A
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이종화
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삼성전자주식회사
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Abstract

기판 상의 막을 베이크하기 위한 장치에서, 커버는 기판에 형성된 막을 베이크하기 위한 공간을 한정한다. 상기 스테이지는 상기 커버의 하부에 배치되어 상기 기판을 지지하고, 상기 기판에 형성된 막을 베이크하기 위한 히터가 내장되어 있다. 퍼지 가스 공급부는 상기 스테이지의 측면을 따라 상방으로 퍼지 가스를 공급하고, 상기 배기부는 상기 커버의 상부에 연결되며 상기 퍼지 가스 및 상기 막을 베이크하는 동안 발생된 퓸을 배출시킨다. 상기 리프트 핀은 상기 스테이지 하부에 배치되며, 상기 스테이지에 형성된 관통공을 통해 상기 기판을 상기 스테이지 상면으로 이격시킨다. 상기 공압 실린더는 상기 리프트 핀을 끊김 없이 연속적으로 구동시키기 위한 오일 베어링을 포함한다. 이러한 구성을 갖는 베이크 장치는 상기 공압 실린더의 열적 스트레스 완화로 인해 반도체 기판의 손상을 방지할 수 있다.

Description

베이크 장치{ Apparatus for baking}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이크 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 공압 실린더를 나타내는 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 기판 100 : 베이크 장치
110 : 스테이지 112 : 핫 플레이트
114 : 지지부재 116 : 히터
118 : 베이스 120 : 메인 유로
122 : 분기 유로 130 : 커버
132 : 실링 부재 140 : 구동부
150 : 챔버 160 : 리프트 핀
170 : 퍼지 가스 공급부 180 : 배기부
190 : 온도 센서 192 : 제어부
200 : 공압 실린더 210 : 공압 피스톤
220 : 하우징 230 : 오일 베어링
본 발명은 기판 상의 막을 베이크(bake)하기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 열적 스트레스를 최소화할 수 있는 공압 실린더를 구동부로 갖는 베이크 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 기판으로 사용되는 실리콘웨이퍼 상에 전기적인 회로를 형성하는 팹(fabrication; Fab) 공정과, 상기 팹 공정에서 형성된 반도체 장치들의 전기적인 특성을 검사하는 EDS(electrical die sorting)공정과, 상기 반도체 장치들을 각각 에폭시 수지로 봉지하고 개별화시키기 위한 패키지 공정을 통해 제조된다.
상기 팹 공정은 다양한 단위 공정들을 포함하며, 상기 단위 공정들 중에서 포토리소그래피 공정은 증착 공정을 통해 반도체 기판 상에 형성된 막을 전기적 특성을 갖는 패턴으로 형성하기 위한 식각 공정에서 사용되는 포토레지스트 패턴을 상기 막 상에 형성하기 위해 수행된다.
상기 포토리소그래피 공정은 반도체 기판 상에 포토레지스트 막을 형성하기 위한 포토레지스트 코팅 공정과, 상기 포토레지스트 막에 포함된 용제의 휘발(volatilization)과 상기 포토레지스트 막을 고체화(solidification)를 위한 소프트(soft) 베이크 공정과, 상기 소프트 베이크 공정을 통해 고체화된 포토레지스트 막 상에 포토 마스크 패턴(photo mask pattern)을 전사하기 위한 노광 공정과, 상기 노광 공정을 수행하는 동안 상기 반도체 기판으로 조사되는 광의 산란에 의한 해상도 저하를 방지하기 위한 노광 후 베이크(post exposure bake; 이하 'PEB'라 한다) 공정과, 상기 노광 처리된 포토레지스트 막을 부분적으로 제거하여 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 현상 공정과, 상기 현상된 포토레지스트 패턴의 강화를 위한 하드(hard) 베이크 공정 등을 포함할 수 있다.
상기와 같은 베이크 공정들은 반도체 기판을 가열함으로써 수행될 수 있다. 예를 들면, 상기 소프트 베이크 공정은 상기 반도체 기판을 약 80℃ 내지 120℃ 정도로 가열함으로써 수행될 수 있으며, 상기 PEB 공정은 상기 반도체 기판을 약 80℃ 내지 150℃ 정도로 가열함으로서 수행될 수 있으며, 상기 하드 베이크 공정은 상기 반도체 기판을 약 150℃ 내지 200℃ 정도로 가열함으로써 수행될 수 있다.
상기와 같은 베이크 공정을 수행하기 위한 종래의 베이크 장치는 기판을 지지하며 상기 기판 상에 형성된 막을 베이크하기 위한 히터를 내장하는 베이크 스테이지와, 상기 베이크 스테이지 상부에 이동 가능하도록 배치되어 상기 막을 베이크하기 위한 공간을 제공하는 커버와, 상기 베이크 공정을 수행하는 도중에 발생된 퓸(fume)을 배출시키기 위한 배기부 및 상기 기판을 상기 베이크 스테이지 상면으로 이격 시키는 리프트 핀들 등을 포함할 수 있다.
한편, 상기 커버 및 리프트 핀은 기판의 로딩 및 언로딩을 위하여 공압 실린더에 의해 상하 구동될 수 있다. 구체적으로, 상기 리프트 핀들은 상기 기판을 베이크 스테이지 상면에 로딩 시키거나 베이크 공정이 수행하거나 기판을 상기 베이크 스테이지 상면으로부터 이격시키기 위해 공압 실린더에 의해 상하 구동된다. 승되어 상기 기판을 상기 베이크 스테이지 상면으로부터 이격시키는 역할을 한다.
한편 , 상기 커버는 기판의 로딩 및 언로딩을 위하여 별도의 공압 실린더에 의해 개폐될 수 있다. 구체적으로, 기판에 대한 베이크 공정이 종료되면, 상기 커버는 상기 공압 실린더에 의해 상방으로 이동하고, 상기 공압 실린더에 의해 커버의 완전 개방되면, 상기 기판의 언로딩 및 새로운 기판의 로딩이 이루어진다.
그러나, 상기 커버 및 리프트 핀들을 상하 구동시키는 공압 실린더는 내열에 취약한 특성을 가지고 있어 베이크 장치의 히터에서 생성된 열에 의해 직접 또는 간접적으로 노출될 경우 상기 공압 실린더의 상하 구동이 연속적이지 못하고 상하 구동의 끊김이 발생하는 문제점이 발생된다. 이러한 문제점은 반도체 제조공정의 불량을 초래할 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 열에 노출되어도 끊김 없이 연속적으로 동작될 수 있는 구조를 갖는 공압 실린더를 포함하는 베이크 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 베이크 장치는, 기판에 형성된 막을 베이크하기 위한 공간을 한정하는 커버를 포함한다. 상기 커버의 하부에 배치되어 상기 기판을 지지하고, 상기 기판에 형성된 막을 베이크하기 위한 히터가 내장된 스테이지를 포함한다. 상기 스테이지의 측면을 따라 상방으로 퍼지 가스를 공급하기 위한 퍼지 가스 공급부를 포함한다. 상기 커버의 상부에 연결되며 상기 퍼지 가스 및 상기 막을 베이크하는 동안 발생된 퓸(fume)을 배출시키기 위한 배기부를 포함한다. 상기 스테이지 하부에 배치되고, 상기 스테이지에 형성된 관통공을 통해 상기 기판을 상기 스테이지 상면으로 이격시키는 리프트 핀을 포함한다. 상기 기판을 이격시킬 경우 상기 리프트 핀을 끊김 없이 연속적으로 구동시키기 위한 오일 베어링을 갖는 공압 실린더를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 베이크 장치는 상기 스테이지의 측면을 감싸는 챔버를 더 포함할 수 있으며, 상기 챔버와 상기 스테이지 사이에는 상기 퍼지 가스를 전달하기 위한 유로가 형성되어 있다. 또한, 상기 공압 실린더는 공압 피스톤, 상기 공압 피스톤을 수용하는 공간을 갖는 하우징 및 상기 하우징의 상단에 구비되어 상기 공압 피스톤의 왕복 운동시 상기 공압 피스톤의 표면에 오일을 제공하는 오일 베어링을 포함하는 구성을 갖는 것이 바람직하다..
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 공압 실린더에 오일 베어링이 구비됨으로 인해 베이크 장치의 히터에서 생성된 열에 의해 상기 공압 피스톤 및 하우징의 열적 스트레스를 최소화 할 수 있다. 따라서, 상기 공압 실린더의 공압 피스톤과 연결된 리프트 핀의 동작을 끊김 없이 연속적으로 동작시킬 수 있어 상기 리프트 핀에 지지된 기판의 손상을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나, 본 발명은 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 도면들에 있어서, 각 장치 또는 막(층) 및 영역들의 두께는 본 발 명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 각 장치는 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 장치들을 구비할 수 있다.
베이크 장치
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이크 장치를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 오일 베어링을 갖는 공압 실린더를 설명하기 위한 도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이크 장치(100)는 기판(10) 상에 형성된 막을 베이크하기 위하여 사용된다. 특히, 실리콘웨이퍼와 같은 반도체 기판(10) 상에 형성된 포토레지스트 막 또는 포토레지스트 패턴을 베이크하기 위하여 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 베이크 장치(100)는 기판(10)을 지지하고 상기 기판(10) 상에 형성된 막을 베이크하기 위하여 상기 기판(10)을 가열하는 스테이지(110)와 상기 막에 대한 베이크 공정이 수행되는 공정 공간을 한정하는 커버(130)를 포함할 수 있다.
상기 커버(130)는 원형 캡(cap) 형상을 가지며 상기 스테이지(110) 상부에서 이동 가능하도록 배치되며, 기판(10)의 로딩 및 언로딩을 위하여 개폐될 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 커버(130)는 개폐를 위한 구동부인 제1 공압 실린더(140)와 연결되어 있다.
상기 스테이지(110)는 전체적으로 원반 형상을 가지며, 상기 기판(10)을 가열하기 위한 핫 플레이트(112)와, 상기 핫 플레이트(112) 상에서 상기 기판(10)의 가장자리 부위를 지지하기 위한 다수의 지지부재들(114)과, 상기 핫 플레이트(112) 의 하부에서 상기 핫 플레이트(112)를 가열하기 위한 히터(116)와, 상기 히터(116)의 하부에 배치된 베이스(118)를 포함할 수 있다.
상기 스테이지(110)의 외측에는 상기 스테이지(110)를 감싸도록 배치된 원통형 챔버(150)가 배치되며, 상기 베이스(118)의 하부가 상기 챔버(150)의 하부와 결합된다.
상기 베이크 공정을 진행하는 동안 상기 커버(130)는 구동부(140)에 의해 하강하여 상기 챔버(150)의 상부에 결합되며, 상기 커버(130)의 하부에는 상기 베이크 공정이 진행되는 내부 공간을 외부로부터 밀폐시키기 위한 실링 부재(132, sealing member)가 장착된다. 특히, 본 실시예의 상기 커버(130)를 개폐시키는 구동부(140)로 오일 베어링을 갖는 공압 실린더를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 기판(10)은 스테이지(110)에 형성된 관통공을 관통하여 수직 방향으로 배치된 다수의 리프트 핀들(160)에 의해 스테이지(110) 상으로 로딩될 수 있으며 상기 스테이지(110)로부터 언로딩될 수 있다. 이때, 상기 리프트 핀들(160)은 상기 스테이지(110)의 하부에 결합되는 리프트들인 공압 실린더(200)에 의해 수직 방향으로 구동될 수 있다. 특히, 본 실시예의 공압 실린더(200)는 상기 스테이지(110)에 포함된 히터에서 발생된 열에 의해 불연속적으로 동작하는 것을 방지하기 위해 오일 베어링(230)을 포함한다.
도 2를 참조하여 본 발명의 베이크 장치에 적용되는 상기 공압 실린더(200)를 구체적으로 설명한다. 상기 공압 실린더는 공압 피스톤(210), 상기 공압 피스톤을 수용하는 공간을 갖는 하우징(220), 오일 베어링(230)을 포함하는 구성을 갖는 다.
상기 공압 피스톤(210)은 그 일단이 상기 하우징(220)의 내측벽에 실질적으로 밀착되도록 삽입되어 있다. 상기 공압 피스톤(210)은 하우징(220) 내부의 공간의 공압 변화에 따라 상기 하우징(220) 내에서 왕복 운동된다. 구체적으로 상기 하우징(220)의 측벽에 형성된 공기 유출입단(222)을 통해 상기 하우징(220) 내부의 공간으로 공기가 유입될 경우 상기 공간의 공압이 증가된다. 이로 인해, 상기 하우징에 삽입된 공압 피스톤(210)은 일 방향으로 전진 운동한다.
반면에 상기 하우징(220) 공간의 공기가 상기 공기 유출입단을 통해 배출될 경우 상기 공간의 공압이 진공상태를 갖는다. 이로 인해 상기 하우징에 삽입된 공압 피스톤은 상기 공간 내부로 후퇴한다. 또한, 상기 공압 피스톤(210)의 타단은 상기 리프트 핀(160)과 연결되어 있기 때문에 상기 공압 피스톤(210)의 구동에 의해 상기 리프트 핀(160)들도 구동된다.
상기 하우징(220)은 상기 공압 피스톤이 왕복 운동할 수 있는 공간을 갖기 위해 상기 공압 피스톤 측면을 감싸는 측면(124)과 저면(126)을 포함한다. 상기 측면에는 상기 공내부로 공기를 유출입 시킬 수 있는 입구에 해당하는 공기 유출입단(222)이 형성되어 있다.
오일 베어링(230)은 상기 공압 피스톤(210)의 직경과 실질적으로 균일한 직경을 갖는 개구가 형성되어 있는 링 형상을 갖는다. 특히, 상기 오일 베어링(230)에는 오일을 머금고 있는 미세한 홈(미도시)들이 형성되어 있다. 이러한, 형상을 갖는 오일 베어링(230)은 상기 공압 피스톤(210)에 체결되어 상기 공압 피스톤 (210)의 왕복 운동할 경우 상기 공압 피스톤(210)의 표면에 오일을 공급하는 역할을 한다.
구체적으로 상기 오일 베어링(230)은 상기 공압 실린더(200)에 오일을 공급함으로서 상기 스테이지(110)에 내장된 히터(116)에서 발생된 열로 인한 공압 실린더(200)의 열적 스트레스는 최소화시킬 수 있다. 그 결과 상기 공압 실린더(200)는 상기 공압 피스톤(210)의 구동이 불연속적(다단)으로 구동하는 것을 효과적으로 방지함으로서 상기 리프트 핀에 지지된 기판의 파손을 방지할 수 있다.
상기 스테이지(110)의 측면에는 상기 기판(10)에 대한 베이크 공정이 수행되는 동안, 그리고 상기 기판(10)의 로딩 및 언로딩이 수행되는 동안 퍼지 가스를 공급하기 위한 퍼지 가스 공급부(170)가 연결된다. 도시된 바와 같이, 퍼지 가스는 상기 측면으로부터 중앙 부위까지 연장된 메인 유로(120)와, 상기 중앙 부위로부터 방사상으로 연장하는 분기 유로(122)를 통해 상기 스테이지(110)의 측면을 따라 상방으로 분사되며, 상기 커버(130)의 중앙 부위에 연결된 배기부(180)를 통해 배출된다.
상기 퍼지 가스로는 질소 가스와 같은 불활성 가스가 사용될 수 있으며, 상기 베이스(118)의 중앙 부위로부터 상기 베이스(118)의 가장자리 부위들로 이동하는 동안 상기 히터(116)에 의해 가열되므로, 상기 베이크 공정이 수행되는 동안 상기 공정 공간 내부의 온도 변화에 영향을 주지 않는다.
상기와 같이 베이크 공정이 수행되는 동안 공급되는 퍼지 가스는 상기 기판(10) 상의 막으로부터 휘발된 퓸과 함께 상기 커버(130)의 중앙 부위에 연결된 배 기부(180)를 통해 배출된다. 구체적으로, 상기 배기부(180)는 상기 커버(130)의 중앙 부위에 연결된 배기 배관(182)과 게이트 밸브(184) 및 펌프(186)를 포함할 수 있으며, 상기 배기 배관(182)의 단부에는 배기 가스의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(190)가 배치될 수 있다. 상기 온도 센서(190)로는 열전대가 사용될 수 있으며, 도시된 바와 같이 상기 배기 배관(182)을 따라 커버(130) 내측으로 연장할 수 있다.
또한, 상기 베이크 공정이 종료된 후, 상기 기판(10)의 언로딩 및 새로운 기판의 로딩을 위하여 상기 커버(130)가 개방된 후에도 상기 퍼지 가스는 지속적으로 공급되며, 개방된 부위에 에어 커튼 형태의 퍼지 가스 스트림을 형성한다. 따라서, 기판(10)의 로딩 및 언로딩 시에도 외기의 유입이 차단될 수 있으며, 이에 따라 공정 공간 내의 온도 저하가 감소될 수 있다. 그러나, 상기 퍼지 가스는 상기 기판(10)의 언로딩 및 로딩 시에만 단속적으로 공급될 수도 있다. 즉, 상기 퍼지 가스는 상기 막에 대한 베이크 공정이 수행되는 동안에는 공급되지 않을 수도 있다.
상기 온도 센서(190)에 의해 측정된 온도는 제어부(192)로 전송되며 상기 제어부(190)는 상기 측정된 온도에 따라 상기 히터(116)의 동작을 제어한다. 구체적으로, 상기 히터(116)는 전기 저항 열선이 사용될 수 있으며, 상기 제어부(192)는 상기 히터(116)로 인가되는 파워를 조절함으로써 공정 공간 내의 온도를 일정하게 유시시킬 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 오일 베어링을 갖는 공압 실린더가 적용되는 베이크 장치를 사용하여 기판들에 대하여 순차적으로 베이크 공정을 수행하는 경우, 상기 베이크 장치의 히터에서 생성된 열에 의해 상기 공압 피스톤 및 하우징의 열적 스트레스를 최소화 할 수 있다. 따라서, 상기 공압 실린더의 공압 피스톤과 연결된 리프트 핀의 동작을 끊김 없이 연속적으로 동작시킬 수 있어 상기 리프트 핀에 지지된 기판의 손상을 방지할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

  1. 기판에 형성된 막을 베이크하기 위한 공간을 한정하는 커버;
    상기 커버의 하부에 배치되어 상기 기판을 지지하고, 상기 기판에 형성된 막을 베이크하기 위한 히터가 내장된 스테이지;
    상기 스테이지의 측면을 따라 상방으로 퍼지 가스를 공급하기 위한 퍼지 가스 공급부;
    상기 커버의 상부에 연결되며 상기 퍼지 가스 및 상기 막을 베이크하는 동안 발생된 퓸(fume)을 배출시키기 위한 배기부;
    상기 스테이지 하부에 배치되고, 상기 스테이지에 형성된 관통공을 통해 상기 기판을 상기 스테이지 상면으로 이격시키는 리프트 핀; 및
    상기 리프트 핀을 끊김 없이 연속적으로 구동시키기 위한 오일 베어링을 갖는 공압 실린더를 포함하는 베이크 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공압 실린더는
    공압 피스톤;
    공기가 유출입되는 공기 유출입단이 형성된 측면과 저면을 갖음으로서 상기 공압 피스톤을 수용하는 공간을 갖는 하우징; 및
    상기 하우징의 상단에 구비되고, 상기 공압 피스톤의 상하 구동시 상기 피스톤의 표면에 오일을 제공하는 오일 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 베이크 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스테이지의 측면을 감싸는 챔버를 더 포함하며, 상기 챔버와 상기 스테이지 사이에는 상기 퍼지 가스를 전달하기 위한 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 베이크 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기판의 로딩 및 언로딩을 위하여 상기 커버를 개폐하기 위한 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 베이크 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2020189803A1 (ko) * 2019-03-15 2020-09-24 에스케이실트론 주식회사 완충장치 및 이를 포함하는 에피텍셜 반응기

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