KR20090056169A - 웨이퍼의 냉각유닛 및 이를 이용한 웨이퍼의 냉각방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 제조공정에서 고온처리된 웨이퍼의 후면에 휘발성을 갖는 시너를 분사하여 설정된 온도로 냉각시킴으로써, 종래의 간접적인 방식으로 웨이퍼를 냉각시킬 때 소요되던 시간보다 단축된 시간안에 설정된 온도까지 낮출 수 있어 전체 공정시간을 단축시킬 수 있도록 하는 웨이퍼의 냉각유닛 및 이를 이용한 웨이퍼의 냉각방법에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 웨이퍼의 냉각유닛은, 반도체 제조 공정에서 고온처리된 웨이퍼를 냉각시키는 냉각유닛에 있어서, 웨이퍼가 안착되며 상하로 이동되는 핀척; 상기 핀척에 안착된 웨이퍼의 후면에 시너를 분사하는 시너분사기;및 상기 웨이퍼의 냉각을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 웨이퍼의 후면에 휘발성을 갖는 시너를 분사하여 냉각시킴으로써 냉각시간을 단축시킴과 아울러, 핀척의 둘레에는 방지컵을 설치하여 분사되는 시너가 패턴이 형성된 웨이퍼의 전면에 닿아 패턴이 손상되는 문제를 방지함으로써 웨이퍼를 안정적으로 신속하게 냉각시킬 수 있는 장점이 있다.
웨이퍼, 냉각유닛, 포토리소그래피, 시너(thinner).

Description

웨이퍼의 냉각유닛 및 이를 이용한 웨이퍼의 냉각방법{Wafer cooling unit and cooling method using thereof}
본 발명은 웨이퍼의 냉각유닛 및 이를 이용한 웨이퍼의 냉각방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 제조공정에서 고온처리된 웨이퍼의 후면에 휘발성을 갖는 시너를 분사하여 설정된 온도로 냉각시킴으로써, 종래의 간접적인 방식으로 웨이퍼를 냉각시킬 때 소요되던 시간보다 단축된 시간안에 설정된 온도까지 낮출 수 있어 전체 공정시간을 단축시킬 수 있도록 하는 웨이퍼의 냉각유닛 및 이를 이용한 웨이퍼의 냉각방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체소자는 웨이퍼 상에 식각, 확산, 증착, 포토리소그래피 등의 공정을 선택적으로 반복 수행함으로써 적어도 하나 이상의 도전층, 반도체층, 부도체층 등을 적층하여 제조된다.
이러한 반도체소자 제조공정 중 포토리소그래피 공정은 크게 웨이퍼 상에 포토레지스트(Photoresist)를 도포하는 도포공정과, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 상에 회로패턴이 설계된 마스크를 위치시켜 빛을 주사하는 노광공정 및 노광공정의 수행에서 주사된 빛에 의해서 노출된 부분과 노출되지 않은 부분을 구분하여 현상 액으로 선택적으로 포토레지스트를 제거하는 현상공정을 포함한다.
도 1은 종래 포토리소그래피 공정 시스템의 구성을 나타내는 개략도이다.
종래 포토리소그래피 공정 시스템(1)에는 웨이퍼(11) 상에 포토레지스트막을 도포하는 도포공정을 수행하는 도포장치(20)와, 노광장치(90)에서 소정 패턴이 노광된 웨이퍼(11)에서 선택적으로 포토레지스트를 제거하는 현상공정을 수행하는 현상장치(30)로 이루어진 스피너(spinner)장치(40)와, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼(11) 상에 회로패턴이 설계된 마스크를 위치시켜 빛을 주사하는 노광공정을 수행하는 노광장치(90) 즉, 스캐너(scanner) 또는 스탭퍼(stepper)장치가 구비된다.
그리고, 포토리소그래피 공정 시스템(1)에는 스피너장치(40)의 일측에 다수의 웨이퍼(11)가 적재된 카세트(5)가 로딩되는 인덱서장치(10)와, 상기 스피너장치(40)의 냉각유닛(60), 도포유닛(70), 스핀 디벨로퍼유닛(80) 사이에 웨이퍼(11)를 반입 및 반송시키는 이송유닛(50)이 구비된다.
상기 구조로 이루어진 포토리소그래피 공정 시스템(1)의 도포공정과 현상공정에서는 웨이퍼(11)를 2회 이상 고온처리하게 되는데, 고온처리 이후에는 후속공정을 위하여 웨이퍼(11)를 실온상태(약 23 ℃)로 식혀주어야 하므로 냉각처리가 필수적이다.
도 2는 종래 웨이퍼의 냉각유닛의 구성을 나타내는 사시도이다.
종래 웨이퍼(11)의 냉각처리 방식은, 실온상태의 냉각유닛(100)에 웨이퍼(11)를 집어넣고 대기시키는 방식이 일반적이다.
냉각유닛(100)의 외형은 몸체(130)와, 상기 몸체(130)의 상부를 개폐하는 개 방구(110)로 이루어지고, 상기 몸체(130)의 내부에는 웨이퍼(11)를 안착시키며 상하로 이동되는 핀척(120)을 구비하고 있다. 상기 핀척(120)의 하측에는 진공에 의해 웨이퍼(11)가 흡착 고정되도록 하는 진공라인이 형성된다.
냉각유닛(100)에서의 웨이퍼(11)의 냉각작용은, 개방구(11)가 개방된 상태에서 소정의 이송로봇에 의해 이송된 웨이퍼(11)는 핀척(120)에 안착된 후, 상기 핀척(120)이 하측으로 이동하고, 그 후 개방구(110)를 닫아 냉각유닛(100)의 내부 공간이 밀폐된 상태에서 상기 냉각유닛(100)의 주위에 형성된 냉각수라인으로 냉각수를 순환시켜 웨이퍼(11)의 온도를 떨어뜨리게 된다.
그러나 상기 종래의 냉각방식에 의하면, 웨이퍼(11)와 냉각수가 직접 닿지 않은 상태에서의 간접적인 냉각방식이므로 웨이퍼(11)를 실온상태로 냉각시킴에 있어서 30 ~ 40 초 가량의 시간이 소요된다.
웨이퍼(11)의 고온처리 횟수에 따라 필요한 냉각처리의 횟수가 비례하므로 통상 2회 이상의 고온처리를 실시하는 경우, 냉각에 소요되는 시간은 웨이퍼(11) 한장당 1분 이상이 소요되어, 전체 공정시간이 지연됨에 따라 웨이퍼(11)의 생산력이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 반도체 제조 공정에서 고온처리된 웨이퍼를 설정된 온도로 신속하게 냉각시킴으로써 전체 공정시간을 단축할 수 있도록 하는 웨이퍼의 냉각유닛 및 이를 이용한 웨이퍼의 냉각방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 웨이퍼의 냉각유닛은, 반도체 제조 공정에서 고온처리된 웨이퍼를 냉각시키는 냉각유닛에 있어서, 웨이퍼가 안착되며 상하로 이동되는 핀척; 상기 핀척에 안착된 웨이퍼의 후면에 시너(thinner)를 분사하는 시너분사기;및 상기 웨이퍼의 냉각을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 핀척의 가장자리부 둘레에는 상기 시너분사기에서 분사되는 시너가 상기 웨이퍼의 전면으로 튀어 올라오는 것을 방지하기 위한 방지컵이 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 웨이퍼의 온도를 감지하는 온도감지센서와, 상기 온도감지센서에서 감지되는 온도값과 미리 설정된 온도값을 비교하여 상기 시너분사기에서의 시너의 분사량을 조절함으로써 상기 웨이퍼의 냉각을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 웨이퍼의 냉각유닛을 이용한 웨이퍼의 냉각방법은, 반도체 제조 공정에서 고온처리된 웨이퍼를 냉각시키는 냉각방법에 있어서, 웨이퍼 냉각유닛의 개방구를 개방하여 웨이퍼를 핀척에 안착시키는 단계; 상기 웨이퍼 냉각유닛의 개방구를 닫아 상기 냉각유닛을 폐쇄하는 단계;및 상기 핀척에 안착된 웨이퍼의 후면에 시너분사기를 이용하여 시너를 분사함과 아울러, 제어부에서는 상기 시너가 분사된 상기 웨이퍼의 냉각을 제어하면서 웨이퍼를 설정온도로 냉각시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 웨이퍼를 냉각시키는 단계는, 상기 제어부의 명령에 의해 상기 시너분사기에서의 시너의 분사량을 조절함으로써 제어되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 웨이퍼의 냉각유닛 및 이를 이용한 웨이퍼의 냉각방법에 의하면, 반도체 제조공정에서 고온처리된 웨이퍼를 후속공정을 위해 실온상태로 냉각시킴에 있어서, 웨이퍼의 후면에 휘발성을 갖는 시너를 분사하여 냉각함으로써 냉각시간을 단축시킴과 아울러, 핀척의 둘레에는 방지컵을 설치하여 분사되는 시너가 패턴이 형성된 웨이퍼의 전면에 닿아 패턴이 손상되는 문제를 방지함으로써 웨이퍼를 안정적으로 신속하게 냉각시킬 수 있는 장점이 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼의 냉각유닛의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3에 도시된 본 발명의 웨이퍼(11)의 냉각유닛(200)에서, 몸체(130)와, 상기 몸체(130)의 상부를 개폐시키는 개방구(110)와, 상기 몸체(130)의 내부에 웨이퍼(11)를 안착시키며 상하로 이동되는 핀척(120)을 구비하고 있는 구성은 도 2에 도시된 종래의 냉각유닛(100)의 구성요소와 동일하다.
본 발명의 냉각유닛(200)은, 종래의 냉각유닛(100)과 비교하여, 종래 냉각수의 순환에 의한 간접적인 냉각방식을 대체하여, 휘발성 물질인 시너(thinner)를 웨이퍼(11)의 후면에 분사하는 시너분사기(170)와, 상기 시너 분사기(170)에서 분사되는 시너가 웨이퍼(11)의 전면으로 튀어 올라오는 것을 방지하기 위한 방지컵(150)을 구비하고, 시너의 휘발성을 이용하여 웨이퍼(11)의 열을 빼앗아 직접적으로 냉각시키는 방식을 도입한 것에 특징이 있다.
상기 시너분사기(170)는 웨이퍼(11)의 후면에 시너(thinner)가 분사되도록 하기 위하여, 상기 몸체(130) 내부에 상측을 향하여 분사되도록 설치되고, 상기 방지컵(150)은 상기 핀척(120)의 둘레를 감싸며 하측으로 기울어진 형태로 설치되어, 분사된 시너를 웨이퍼(11)의 후면으로 집중시킴과 아울러 분사된 시너가 웨이퍼(11)의 전면측에 접촉되는 것을 차단하게 된다.
즉, 웨이퍼(11)의 전면에 도포되는 포토레지스트는 시너에 취약하므로, 만일 웨이퍼(11)의 전면에 형성된 포토레지스트가 시너와 접촉되는 경우에는 패턴이 용해되어 없어지게 되므로 시너가 웨이퍼(11)의 전면에 닿지 않도록 차단해야 하는 것이다.
한편, 상기 시너분사기(170)에는 도시되지 않았으나, 시너를 저장하는 저장 조와, 상기 저장조에 수용된 시너를 시너분사기(170)측으로 이송시키는 펌프와, 시너의 분사량을 조절하는 유량조절밸브(230)가 구비된다.
도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼의 냉각유닛의 제어부를 도시한 블록도이다.
본 발명의 냉각유닛(200)에는 시너의 분사에 의한 웨이퍼(11)의 냉각을 제어하기 위한 제어부를 포함한다. 상기 제어부의 구성은, 웨이퍼(11)의 온도를 감지하는 온도감지센서(210)와, 상기 온도감지센서(210)에서 감지되는 온도값과 미리 설정된 온도값을 비교하여 상기 시너분사기(170)에서의 시너의 분사량을 조절함으로써 상기 웨이퍼(11)의 냉각 온도를 제어하는 콘트롤러(220)를 포함한다.
상기 콘트롤러(220)는 온도감지센서(210)와 유량조절밸브(230)에 전기적으로 연결된다.
또한, 추가적으로 상기 온도감지센서(210)에서 감지된 온도값을 표시하는 디스플레이장치와 일정 온도 이상의 온도가 감지되면 알람이 발생되도록 구성될 수 있다.
상기 온도감지센서(210)는 핀척(120)과 웨이퍼(11)의 후면의 접촉부위에 설치되는 접촉식센서 또는 적외선이나 자외선을 웨이퍼(11)에 발산하여 웨이퍼(11)의 온도를 감지하는 비접촉식센서로 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼의 냉각유닛을 이용한 웨이퍼의 냉각방법의 단계를 나타내는 흐름도이다.
본 발명에 의한 웨이퍼 냉각유닛을 이용한 웨이퍼의 냉각방법은, 우선 냉각유닛(200)의 개방구(110)를 개방시켜(S 10), 웨이퍼 이송로봇에 의해 웨이퍼(11)를 핀척(120)에 안착시킨다(S 20).
그 후, 상기 핀척(120)은 상기 개방구(110)를 닫는 경우에 간섭이 일어나지 않는 소정의 위치로 하강하여 정지되며, 개방구(110)를 닫아 냉각유닛(200)을 폐쇄시킨다(S 30).
그 다음 상기 핀척(120)에 안착된 웨이퍼(11)의 후면에 시너분사기(170)를 이용하여 시너를 분사하고(S 40), 온도감지센서(210)에서는 웨이퍼(11)의 온도를 감지하게 된다(S 50).
온도감지센서(210)에 전기적으로 연결되는 콘트롤러(220)에서는 상기 온도감지센서(210)에서 감지된 온도와 미리 설정해둔 온도를 비교하여, 감지된 온도가 설정 온도 이하인 경우에는 유량조절밸브(230)를 차단시켜 시너분사기(170)에서의 시너의 분사를 중단시키고, 감지된 온도가 설정 온도보다 높은 경우에는 유량조절밸브(230)를 개방된 상태로 유지시켜 시너분사기(170)에서 시너가 분사되도록 한다(S 60, S 70).
상술한 본 발명의 웨이퍼의 냉각유닛 및 이를 이용한 웨이퍼의 냉각방법에 의하면, 예컨대 포토리소그래피 공정에서 고온처리를 거친 후의 웨이퍼를 실온상태로 냉각시키는 데 소요되는 시간을 10초 이내로 단축할 수 있게 됨으로써, 종래의 냉각방식에 의할 때 소요되는 시간에 비하여 1회 처리시간을 10 ~ 20 초 감소시킬 수 있게 되어 장비당 웨이퍼의 생산량을 크게 증가시킬 수 있게 된다.
도 1은 종래 포토리소그래피 공정 시스템의 구성을 나타내는 개략도,
도 2는 종래 웨이퍼의 냉각유닛의 구성을 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 웨이퍼의 냉각유닛의 구성을 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 웨이퍼의 냉각유닛의 제어부를 도시한 블록도,
도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼의 냉각유닛을 이용한 웨이퍼의 냉각방법의 단계를 나타내는 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 포토리소그래피 공정 시스템 5 : 카세트
10 : 인덱서장치 11 : 웨이퍼
20 : 도포장치 30 : 현상장치
40 : 스피너장치 50 : 이송유닛
60 : 냉각유닛 70 : 도포유닛
80 : 스핀 디벨로퍼유닛 90 : 노광장치
100,200 : 냉각유닛 110 : 개방구
120 : 핀척 130 : 몸체
150 : 방지컵 170 : 시너분사기
210 : 온도감지센서 220 : 콘트롤러
230 : 유량조절밸브

Claims (5)

  1. 반도체 제조공정에서 고온처리된 웨이퍼를 냉각시키는 냉각유닛에 있어서,
    웨이퍼가 안착되며 상하로 이동되는 핀척;
    상기 핀척에 안착된 웨이퍼의 후면에 시너(thinner)를 분사하는 시너분사기;및
    상기 웨이퍼의 냉각을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 냉각유닛.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 핀척의 가장자리부 둘레에는 상기 시너분사기에서 분사되는 시너가 상기 웨이퍼의 전면으로 튀어 올라오는 것을 방지하기 위한 방지컵이 구비된 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 냉각유닛.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 웨이퍼의 온도를 감지하는 온도감지센서와, 상기 온도감지센서에서 감지되는 온도값과 미리 설정된 온도값을 비교하여 상기 시너분사기에서의 시너의 분사량을 조절함으로써 상기 웨이퍼의 냉각을 제어하는 콘트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 냉각유닛.
  4. 반도체 제조공정에서 고온처리된 웨이퍼를 냉각시키는 냉각방법에 있어서,
    웨이퍼 냉각유닛의 개방구를 개방하여 웨이퍼를 핀척에 안착시키는 단계;
    상기 웨이퍼 냉각유닛의 개방구를 닫아 상기 냉각유닛을 폐쇄하는 단계;및
    상기 핀척에 안착된 웨이퍼의 후면에 시너분사기를 이용하여 시너를 분사함과 아울러, 제어부에서는 상기 시너가 분사된 상기 웨이퍼의 냉각을 제어하면서 웨이퍼를 설정온도로 냉각시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 냉각유닛을 이용한 웨이퍼의 냉각방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 웨이퍼를 냉각시키는 단계는, 상기 제어부의 명령에 의해 상기 시너분사기에서의 시너의 분사량을 조절함으로써 제어되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 냉각유닛을 이용한 웨이퍼의 냉각방법.
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