KR20090072793A - 스핀 척 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 스핀 척은, 마스크가 배치되는 베이스(base); 베이스의 후면 중앙부에 연결되어 베이스를 회전시키는 회전축; 베이스의 각 가장자리에 배치하여 마스크를 고정시키는 마스크 브라켓; 베이스의 중앙 표면에 배치되면서 마스크를 베이스에 부착시키는 실리콘 재질의 오링부(o-ring); 및 회전축 내부에 배치되면서 베이스 상에 진공 압력을 배출하여 마스크를 베이스 방향으로 흡착시키는 진공 라인을 포함한다.
스핀 척, 오링부, 진공 라인

Description

스핀 척{Spin chuck}
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반도체 장치의 제조용 마스크의 습식 공정을 진행시 사용되는 스핀 척에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 기판 상에 대상막을 형성하고, 이러한 대상막을 원하는 패턴으로 형성하기 위해서 마스크 패턴을 갖는 마스크가 사용된다. 마스크는 여러 가지 습식 공정(wet process), 예를 들어 코팅(coating), 현상(develope), 식각(etch) 및 스트립(strip) 공정을 진행하여 마스크 패턴을 형성하고 있다. 이러한 습식 공정을 진행하는데 있어서 스핀 척(spin chuck)이 사용되고 있다. 한편, 스핀 척에 마스크를 고정하는 방식으로 현재 마스크 홀더를 이용하여 고정하는 방법을 이용하고 있다.
도 1은 종래의 마스크 홀더를 포함하는 스핀 척을 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 A-A' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 마스크 홀더를 포함하는 스핀 척은 마스크(M)가 안치되는 베이스(100)를 포함한다. 베이스(100)의 후면 중앙에는 일 방향으로 회전 가능한 회전축(110)이 장착되어 있다. 그리고 마스크(M)를 베이스(100) 에 고정시키는 마스크 홀더(105)들이 베이스(100)의 네 측면에 배치되어 있다.
이러한 스핀 척을 이용한 습식 공정은 베이스(100) 위에 마스크(M)를 배치하면서 베이스(100) 측면에 배치된 마스크 홀더(105)를 이용하여 마스크(M)를 고정한 상태에서 케미컬(chemical)을 이용하여 진행하고 있다. 구체적으로, 로봇을 이용하여 베이스(100)에 마스크(M)를 배치하고, 회전축(110)을 일 방향으로 고속 회전시키면서 마스크(M)로부터 소정 거리만큼 이격하여 배치된 분사부를 이용하여 케미컬을 분사하여 진행한다. 그런데 이와 같이 마스크 홀더(105)를 이용하여 마스크(M)를 고정시킨 스핀 척을 이용하여 습식 공정을 진행하는 과정에서 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다.
먼저, 로봇을 이용하여 스핀 척의 베이스(100)에 마스크(M)를 로딩(loading) 또는 언로딩(unloading) 과정시 포지션 이탈에 의해 마스크가 반송되거나 로봇 에러 현상이 발생할 수 있다. 다음에 습식 공정을 위해 회전축(110)을 회전시 순간적인 운동에너지에 의해 마스크 홀더 핀 브로큰(holder pin broken) 현상이 발생할 수 있고, 마스크(M) 상부에서 케미컬 분사시 회전에 의해 마스크 가장자리 부분으로 밀려나가는 케미컬이 스핀 척 하부를 통해 모터 및 기구에 유입되어 부식시킬 수 있다. 또한 마스크(M)가 마스크 홀더(105)에 불안정하게 밀착되어 회전 중 마스크(M)가 튀어나올 수 있으며, 회전시 마스크(M) 높이가 일정하지 않아 공정 불량을 초래할 수도 있다. 아울러 현재 스핀 척의 재질을 알루미늄 또는 테프론 코팅을 이용하고 있어 제작비용이 비싸고, 스핀 척 중량에 의한 모터 불량 및 테프론 코팅이 벗겨질 때 부식 현상이 발생할 수 있다. 이에 따라 반도체 소자 제조 공정을 진행 하면서 이러한 문제가 누적되면서 결과적으로 반도체 기판 상에 원하는 패턴을 정확한 형상으로 형성할 수가 없는 문제 및 불량이 발생할 수 있다.
본 발명에 따른 스핀 척은, 마스크가 배치되는 베이스(base); 상기 베이스의 후면 중앙부에 연결되어 상기 베이스를 회전시키는 회전축; 상기 베이스의 각 가장자리에 배치하여 상기 마스크를 고정시키는 마스크 브라켓; 상기 베이스의 중앙 표면에 배치되면서 상기 마스크를 베이스에 부착시키는 실리콘 재질의 오링부(o-ring); 및 상기 회전축 내부에 배치되면서 상기 베이스 상에 진공 압력을 배출하여 상기 마스크를 베이스 방향으로 흡착시키는 진공 라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 베이스는 상기 베이스 후면의 최외각에 배치된 1차 방지턱; 및 상기 1차 방지턱보다 내측에 위치하면서 상기 회전축을 둘러싸는 2차 방지턱을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 마스크 브라켓은 상기 베이스의 각 가장자리에 배치되면서 적어도 8개 이상 형성되고, 상기 베이스의 측면에서 나사로 고정시키는 것이 바람직하다.
상기 베이스 또는 진공 라인은 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 재질을 포함하여 이루어지고, 상기 회전축은 알루미늄 또는 알루미늄에 테플론을 코팅하여 형성된다.
상기 1차 방지턱 또는 2차 방지턱은 상기 베이스의 후면을 둘러싸는 원형(ring) 타입으로 형성된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하고자 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 스핀 척을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다. 특히, 도 4는 도 3의 스핀 척을 B-B'축을 따라 잘라내어 나타내보인 도면이다. 도 5는 도 3의 스핀 척을 나타내보인 사시도이다. 그리고 도 6은 종래 기술에 따른 진공 고정 방식을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 스핀 척(Spin chuck)은 베이스(300), 회전축(305), 마스크 브라켓(mask bracket, 310), 오링(o-ring)부(315) 및 진공 라인(320)을 포함하여 이루어진다. 여기서 본 발명에 따른 스핀 척은 케미컬이 스핀 척 후면으로 침투하는 것을 방지하는 1차 방지턱(335) 및 2차 방지턱(340)을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 스핀 척은 마스크가 배치되는 베이스(base, 300)와, 베이스(300)의 후면 중앙부에 연결되면서 베이스(300)를 일 방향으로 회전시키는 회전축(305)을 포함한다. 여기서 베이스(300)는 폴리에테르에테르케톤(PEEK; Poly Ether Ether Keton)을 포함하는 재질로 이루어지고, 회전축(305)은 금속계 물질, 예를 들어 알루미늄 또는 알루미늄에 테플론을 코팅한다. 종래의 경우, 베이스는 금속계 물질, 예를 들어 알루미늄 또는 알루미늄에 테플론(teflon)을 코팅하여 이용하여 왔다. 그러나 이러한 금속계 물질은 케미컬을 이용한 습식 공정에서 케미컬과 반응하여 베이스를 부식시켜 불량의 원인이 되었다. 또한, 금속계 물질을 이용 함으로써 전체 스핀 척의 무게가 증가함에 따라 스핀 척을 회전시키는 스핀 모터에 불량을 발생시키고, 스핀 척의 무게에 의해 순간 회전 능력이 불가능하였다.
그러나 본 발명에서는 베이스(300)를 플라스틱 재질은 폴리에테르에테르케톤(PEEK)으로 제작함으로써 습식 공정에서 스핀 척에 분사되는 케미컬과 반응하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 금속계 물질보다 가벼운 플라스틱 재질인 폴리에테르에테르케톤(PEEK)을 적용함으로써 스핀 척의 전체 무게가 가벼워져 스핀 모터에 불량이 발생하지 않고, 질량이 가벼워져 순간 고속 회전을 용이하게 진행할 수 있다.
다음에 베이스(300)의 각 가장자리에는 마스크를 스핀 척 상에 고정시키는 마스크 브라켓(310)이 형성되어 있다. 이때, 마스크 브라켓(310)은 베이스(300) 모서리의 양 측면에 배치되면서 적어도 8개의 마스크 브라켓(310)이 배치된다. 이 마스크 브라켓(310)은 나사(330)를 이용하여 베이스(300)에 고정한다.
계속해서 베이스(300)의 중앙 표면에 위치하면서 마스크를 베이스(300)에 부착시키는 내산성용 실리콘(silicon) 재질의 오링(o-ring)부(315)가 배치되어 있다. 여기서 오링부(315)는 실리콘 재질로 형성되어 마스크와 베이스(300)를 밀착시킨다. 종래의 경우, 마스크는 도 1에 도시된 바와 같이, 마스크 홀더에 의해서만 베이스에 고정시켜 왔다. 그러나 마스크 홀더에 의해 고정된 마스크는 회전 중 마스크가 튀어나올 수 있고, 마스크가 베이스와 완전히 밀착되지 않아 회전시 마스크 높이가 일정하지 않으므로 공정 불량의 원인이 되었다.
그러나 본 발명에서는 베이스(300) 표면에 마스크를 베이스(300)와 밀착시키는 실리콘 재질의 오링부(315)를 배치함으로써 베이스(300)의 부착 능력을 향상시 킬 수 있다. 또한, 마스크와 베이스(300) 사이에 오링부(315)가 위치하여 마스크 표면이 베이스(300)와 직접적으로 접촉하는 것을 방지함으로써 공정 과정에서 마스크 후면에 스크래치(scratch)가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
다음에 회전축(305) 내부에 배치되어 베이스(300)와 연결된 진공 홀(325)을 통해 베이스(300) 상에 진공 압력(vacuum pressure)을 배출하여 마스크를 베이스에 흡착시키는 진공 라인(320)을 포함한다. 여기서 진공 라인(320)은 폴리에테르에테르케톤(PEEK; Poly Ether Ether Keton)을 포함하는 재질로 이루어진다.
마스크 홀더를 이용하여 마스크를 베이스에 고정시키는 과정에서 발생된 문제를 개선하기 위해 베이스와 마스크 사이에 진공 공간을 설정하여 흡착시키는 방법이 있다. 종래 기술에 따른 진공 고정 방식을 설명하기 위해 나타내보인 도 6을 참조하면, 스핀 척(400)과 마스크(M) 사이에 공간(410)이 배치되어 있고, 마스크(M)를 고정하면서 외부 공기의 유입을 차단하는 마스크 고정용 지지대(405)가 배치되어 있다. 스핀 척(400)의 중심부에는 회전축(415)과 연결되면서 공간(410) 내의 공기를 외부로 배출하여 진공 상태를 만드는 진공 라인(420)이 형성되어 있다. 이러한 진공 고정 방식은 마스크(M)를 스핀 척(400)의 마스크 고정용 지지대(405) 상에 배치한 다음, 진공 라인(420)을 통해 진공 압력을 인가하여 공간(410) 내의 공기를 외부로 배출하면서 마스크(M)를 스핀 척(400) 상에 부착시킨다. 여기서 마스크 고정용 지지대(405)는 단단한 재질, 예를 들어 알루미늄 또는 알루미늄에 테플론을 코팅하여 제작하고 있다.
그러나 이러한 진공 고정 방식은 스핀 척(400)에 마스크(M)가 고정되지만 스 핀 척에 회전을 가할 때 순간적인 운동 에너지에 의해 마스크(M)의 후면과 마스크 고정용 지지대(405)간의 마찰에 의해 스크래치 현상이 발생할 수 있다. 또한, 공정을 진행하는 동안 장시간 회전하므로 마스크 고정용 지지대(405)가 변형될 수도 있다. 이와 같이 마스크 고정용 지지대(405)가 변형되면 마스크(M)를 밀착시킨 부분에 틈이 발생하면서 진공 상태에 누설(leak)이 발생하고, 이에 따라 장비 에러 또는 케미컬이 진공 라인(420)을 타고 장비 내로 유입되어 장비를 부식시키거나 막히는 등의 문제가 발생하게 된다.
그러나 본 발명에서는 베이스(300) 표면에 실리콘 재질의 오링부(315)를 배치하여 마스크를 베이스(300)와 밀착시킴으로써 케미컬에 의한 부식으로 진공 상태에 누설이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 진공 라인(320)의 재질을 알루미늄과 같은 금속계 물질이 아닌 폴리에테르에테르케톤(PEEK)을 포함하는 재질로 형성함으로써 케미컬에 의한 부식을 방지할 수 있다.
그리고 스핀 척 후면에 습식 공정을 진행하는 과정에서 공급된 케미컬이 베이스(300)의 가장자리로 밀리면서 베이스(300) 후면으로 흘러 장비 내에 침투하는 것을 방지하는 1차 방지턱(335)을 베이스(300) 후면의 최외각에 배치한다. 이와 함께 1차 방지턱(335)보다 내측에 위치하면서 회전축(305)을 둘러싸는 2차 방지턱(340)을 배치하여 케미컬의 유입을 차단할 수 있다. 이러한 1차 방지턱(335) 및 2차 방지턱(340)에 의해 케미컬이 장비 내에 침투되어 장비를 부식시키는 것을 방지할 수 있다. 이때, 1차 방지턱(335) 및 2차 방지턱(340)은 베이스(300)의 후면을 둘러싸는 원형(ring) 타입으로 형성할 수 있다. 한편, 베이스의 구조는 본 발명의 실시예에서 제시한 모양에 한정되지 않으며, 도 7에 도시한 바와 같이 다양한 구조로 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 스핀 척은 마스크를 이용한 습식 공정에서 스핀 척의 재질을 금속물질이 아닌 플라스틱 물질로 형성함에 따라 금속계 베이스 적용시 발생하는 여러 가지 문제점을 개선할 수 있다. 또한, 베이스 표면에 실리콘 재질의 오링부를 배치함으로써 마스크와 베이스의 밀착을 향상시키고, 케미컬에 의한 부식 현상을 개선할 수 있다. 또한, 베이스 후면에 형성된 1차 및 2차 방지턱에 의해 케미컬이 장비 내로 침투하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 마스크 홀더를 포함하는 스핀 척을 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 스핀 척을 설명하기 위해 나타내보인 도면들이다.
도 6은 종래 기술에 따른 진공 고정 방식을 설명하기 위해 나타내보인 도면이다.
도 7은 스핀 척의 다양한 구조를 나타내보인 도면이다.

Claims (7)

  1. 마스크가 배치되는 베이스(base);
    상기 베이스의 후면 중앙부에 연결되어 상기 베이스를 회전시키는 회전축;
    상기 베이스의 각 가장자리에 배치하여 상기 마스크를 고정시키는 마스크 브라켓;
    상기 베이스의 중앙 표면에 배치되면서 상기 마스크를 베이스에 부착시키는 실리콘 재질의 오링부(o-ring); 및
    상기 회전축 내부에 배치되면서 상기 베이스 상에 진공 압력을 배출하여 상기 마스크를 베이스 방향으로 흡착시키는 진공 라인을 포함하는 스핀 척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스는 상기 베이스 후면의 최외각에 배치된 1차 방지턱; 및
    상기 1차 방지턱보다 내측에 위치하면서 상기 회전축을 둘러싸는 2차 방지턱을 더 포함하는 스핀 척.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 브라켓은 상기 베이스의 각 가장자리에 배치되면서 적어도 8개 이상 형성된 스핀 척.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 브라켓은 상기 베이스의 측면에서 나사로 고정시키는 스핀 척.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 또는 진공 라인은 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 재질을 포함하여 이루어지는 스핀 척.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 회전축은 알루미늄 또는 알루미늄에 테플론을 코팅하여 형성된 스핀 척.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 1차 방지턱 또는 2차 방지턱은 상기 베이스의 후면을 둘러싸는 원형(ring) 타입으로 형성된 스핀 척.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109262868A (zh) * 2018-10-10 2019-01-25 镇江市高等专科学校 一种激光切割晶圆加工中可自动旋转校位的装置

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