KR20100073071A - 진공척 및 이를 구비한 스핀코터 - Google Patents

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KR20100073071A
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Abstract

반도체 공정중 하나인 포토 레지스트 또는 BCB(Benzo Cyclo Butene)와 같은 폴리머 등의 점성 액체를 웨이퍼 상에 도포하는 공정에서 사용되며, 특히 비아 홀(Via hole)이 형성된 웨이퍼에 점성 액체를 도포하기 위한 진공척 및 이를 구비한 스핀코터가 개시된다. 척본체는 진공펌프와 연통된 흡착홀이 수직으로 형성되며 회전 가능하다. 링은 척본체의 상면에 흡착홀을 둘러싸도록 결합되는 것으로 척본체의 상면보다 돌출되어 웨이퍼가 안착되는 폐곡선 형상을 갖는다. 따라서, 포토 레지스트 또는 BCB와 같은 점성을 갖는 폴리머를 비아 홀이 형성된 웨이퍼에 용이하고 안정되게 코팅 또는 충진할 수 있다. 또한, 다양한 사이즈의 웨이퍼를 하나의 스핀코터 장치에서 사용할 수 있다.
진공척, 스핀코터, 웨이퍼, 비아 홀

Description

진공척 및 이를 구비한 스핀코터{Vacuum chuck and spin coater with the same}
이 기술은 진공척 및 스핀코터에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 반도체 공정중 하나인 포토 레지스트 또는 BCB(Benzo Cyclo Butene)와 같은 폴리머 등의 점성 액체를 웨이퍼 상에 도포하는 공정에서 사용되는 것이며, 특히 비아 홀(Via hole)이 형성된 웨이퍼에 점성 액체를 도포하기 위한 진공척 및 이를 구비한 스핀코터에 관한 것이다.
본 연구는 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 연구기반사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다.[국가관리번호: 07-기반-05, 과제명: 광통신부품 개발기술지원(총괄과제명:선도기술시험지원)].
최근에, 마이크로 패키징(Packaging) 기술은 저가인 동시에 고성능이며 다기능을 갖는 동시에 소형화가 요구된다. 이와 같은 요구를 충족시키기 위해, SoC(System-on-Chip), SiP(System-in-Package), MCM(Multi-Chip-Module) 및 SOP(System-on-Package)와 같은 패키징 기술이 활발하게 연구된다.
이와 같은 고성능, 고밀도 패키징에 대한 요구는 2차원에서 3차원 스택 패키 지(Stack package)로 전환되는 추세이다. 여기서, 스택이란 적어도 두 개의 칩 또는 패키지를 수직으로 적층한 것을 말한다. 이 경우, 관통 웨이퍼 비아(Through wafer via)를 통해 칩 또는 패키지들간에 짧은 길이의 전기적 연결이 시도된다. 그 일예로, 관통 실리콘 비아(TSV: Through Silicon Via)는 가장 폭넓게 연구되고 있는 분야이다.
그러나, 실리콘의 좋지 않은 절연 특성으로 인해 고속 신호 전송을 위해서는 비아 코어와 실리콘 웨이퍼 사이에 저 손실 유전체를 충진해야 하는데, 일반적인 스핀코터의 경우, 웨이퍼를 홀딩한 상태에서 상면에만 코팅 가능하기 때문에, 점성이 강한 폴리머를 작은 홀에 충진하는 것이 어렵다.
또한, 작은 홀을 통해 빨려 내려온 폴리머가 진공펌프 측으로 유입되는 문제점을 갖고 있다.
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 비아 홀이 형성된 웨이퍼 등에도 점성을 갖는 폴리머를 안정되고 균일하게 충진 가능하도록 한다. 또한, 진공펌프 측으로 폴리머가 유입되지 못하는 스핀코터의 구조를 구현한다.
진공펌프와 연통된 흡착홀이 수직으로 형성되며 회전 가능한 척본체와, 척본체의 상면에 흡착홀을 둘러싸도록 결합되는 것으로 척본체의 상면보다 돌출되어 웨이퍼가 안착되는 폐곡선 형상의 링을 포함하는 진공척을 제공한다.
이 경우, 척본체의 상면에 상기 링을 결합시키는 적어도 하나의 결합홈이 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 웨이퍼는 복수의 비아 홀을 구비하고, 척본체의 상면에 안착되는 것으로 웨이퍼의 비아 홀을 통과한 폴리머를 흡착홀 측으로 유입되지 않도록 걸러내는 필터를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 척본체의 상면에 형성되어 흡착홀과 내통되는 적어도 하나의 흡착 보조홈을 구비할 수 있다.
또한, 웨이퍼의 측면을 적어도 두 지점에서 지지하도록 척본체에 돌출되게 결합되는 것으로, 척본체의 회전 중 웨이퍼가 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지부재를 구비할 수 있다.
또한, 링은 신축성을 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 진공펌프와, 진공펌프와 연결되는 흡착홀이 형성된 진공척과, 흡착홀과 진공펌프를 연결하는 진공관 및 진공관 상에 개재되는 것으로 흡착홀을 통하여 진공펌프로 향하는 폴리머를 포집하는 저장탱크를 포함하는 스핀코터를 제공한다.
이 경우, 진공관은 흡착홀과 저장탱크를 연결하는 제1진공관과, 저장탱크와 진공펌프를 연결하여 폴리머를 제외한 공기만을 진공펌프와 통하게 하는 제2진공관을 구비할 수 있다.
또한, 저장탱크는 진공관에서 분기된 관상에 연결되는 것도 가능하다.
이 경우, 저장탱크는 진공관보다 하부에 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 저장탱크는 진공관으로부터 착탈 가능하도록 구현될 수 있다.
또한, 진공관은 공기 중에 포함될 수 있는 미세 오염물질을 걸러주는 보조필터를 구비하는 것이 바람직하다.
따라서, 포토 레지스트 또는 BCB와 같은 점성을 갖는 폴리머를 비아 홀이 형성된 웨이퍼에 용이하고 안정되게 코팅 또는 충진할 수 있다.
또한, 다양한 사이즈의 웨이퍼를 하나의 스핀코터 장치에서 사용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 비아 홀을 통과한 폴리머가 진공펌프 측으로 유입되지 못하도록 필터링 함으로써, 장치의 내구성을 향상시키고 불량률을 현저히 감소시킨다.
이하 첨부된 도면에 따라서 진공척의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 진공척의 개략적인 구성을 도시한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 진공척(200)은 척본체(101)에 흡착홀(102)이 수직으로 형성되며, 척본체(101)의 상면에 웨이퍼(103)가 위치한다. 척본체(101)는 별도의 구동수단에 의해 회전된다. 종래의 진공척(200)은 통상 포토 레지스트 등의 폴리머(104)를 웨이퍼(103)의 상면에 도포하기 위한 용도로 사용된다. 이와 같은 종래의 진공척(200)은 비아 홀(Via hole)이 형성된 웨이퍼에 점성이 강한 폴리머를 충진하기에 적합하지 못하다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공척의 분리 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A선을 따른 단면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 진공척(100)은 척본체(10)와, 링(60) 및 웨이퍼(70)를 포함한다.
척본체(10)는 흡착홀(11)을 구비한다. 흡착홀(11)은 척본체(10)의 중앙부에 상부로부터 하부를 향해 수직으로 형성되며, 진공펌프와 연통된다. 척본체(10)는 도시되지 않은 별도의 구동수단에 의해 회전 가능하다.
링(60)은 척본체(10)의 상면에 결합된다. 링(60)은 흡착홀(11)의 주위를 둘러싸도록 폐곡선 형상을 갖으며, 원형 고리 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다. 특히, 링(60)은 척본체(10)의 상면보다 돌출되게 형성된다.
링(60)은 신축성을 갖는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 링(60)은 신축성을 갖는 연질의 고무, 합성수지 등의 재질로 이루어질 수 있으며, 그 밖에 다양한 재질로 형성 가능하다.
웨이퍼(70)는 링(60)의 상면에 안착된다. 웨이퍼(70)는 다양한 종류로 이루어질 수 있으며, 웨이퍼(70)에 복수의 비아 홀(Via hole, 71)이 형성될 수 있다. 비아 홀(71)은 웨이퍼 사이에 폴리머 등의 저 손실 유전체를 충진하기 위한 홀이다.
이와 같은 구성을 갖는 진공척(100)은 척본체(10)와 웨이퍼(70) 사이에 소정의 공간부(15)를 갖는다. 공간부(15)는 척본체(10)와 웨이퍼(70) 사이에 배치된 링(60)에 의해 형성된다. 즉, 링(60)은 척본체(10)의 상면과 웨이퍼(70)의 하면을 소정 거리로 이격시킴으로써, 웨이퍼(70)가 척본체(10)의 상면에 직접 접촉하지 않고 진공펌프에 의해 공간부(15)의 에어는 소정의 진공도를 갖는다.
따라서, 웨이퍼(70)가 직접 척본체(10)의 상면에 흡착되는 구조에 비해, 링(60)을 구비한 구조는 더욱 높고 균일한 흡착력으로 웨이퍼(70)를 척본체(10)에 고정시킨다.
특히, 전술한 바와 같이 비아 홀(71)이 형성된 웨이퍼(70)의 경우, 비아 홀(71)에 점성이 큰 폴리머를 원활히 충진 가능해진다.
이 경우, 척본체(10)의 상면에 결합홈(20)이 형성되는 것이 바람직하다. 결합홈(20)은 척본체(10)의 상면으로부터 하부를 향해 소정 깊이로 요입 형성된다. 결합홈(20)은 링(60)을 척본체(10)의 상면에 견고히 결합시키는 작용을 하며, 링(60)이 척본체(10)의 적소에 결합되도록 안내하는 작용을 한다. 또한, 결합홈(20)은 척본체(10)와 웨이퍼(70) 사이의 공간부(15)가 기밀성을 갖게 하여 진공도를 향상시킨다.
결합홈(20)은 하나 또는 복수개로 이루어질 수 있다. 즉, 결합홈(20)은 폐곡선 형태의 링(60)의 형상에 대응되게 형성되는 것으로, 척본체(10)의 중앙부에 형성된 흡착홀(11)과 동심원 상에 직경을 다르게 하여 복수개 형성될 수 있다. 따라서, 작은 직경을 갖는 소형 웨이퍼에서부터 큰 직경을 갖는 대형 웨이퍼까지 다양한 사이즈의 웨이퍼를 하나의 척본체(10)에서 사용하는 것이 가능해진다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 진공척의 단면도이다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 척본체(10)의 상면에 제1결합홈(21), 제2결합홈(22) 및 제3결합홈(23)이 각각 다른 직경을 갖고 형성된다. 이 경우, 웨이퍼(70)의 직경에 대응되는 사이즈를 갖는 링(60)을 채택하고 제1결합홈(21), 제2결합홈(22), 제3결합홈(23) 중 하나에 결합하여 사용할 수 있다.
또한, 결합홈(20)의 폭은 사용되는 링(60)의 두께에 대응되게 다양하게 형성 가능하며, 결합홈(20)의 깊이는 링(60)의 높이에 따라 적절하게 설계한다.
도 5는 또 다른 실시 예에 따른 진공척의 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 진공척(100)은 필터(30)를 더 구비하는 것이 바람직하다.
필터(30)는 척본체(10)의 상면에 안착되어 고정된다. 필터(30)는 다공성 종이로 이루어지는 것이 바람직하다. 필터(30)를 척본체(10)의 상면에 안착 고정시키기 위한 방법으로, 예를 들어 다공성 종이를 척본체(10)에 형성된 결합홈(20)을 덮도록한 상태에서 그 위에 링(60)을 결합홈(20)에 삽입하여 완성할 수 있다.
필터(30)는 웨이퍼(70)의 비아 홀(71)을 통과한 폴리머가 흡착홀(11)을 통해 진공펌프로 유입되는 것을 방지한다. 즉, 필터(30)는 공기는 투과 가능하고 폴리머는 투과되지 못하는 것을 채택한다.
한편, 진공척(100)은 흡착 보조홈(40)을 더 구비할 수 있다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 흡착 보조홈(40)은 척본체(10)의 상면에 형성되며, 흡착홀(11)과 내통된다. 바람직하게는, 흡착 보조홈(40)은 척본체(10)의 상면 전체에 환형 및 선형으로 복수개 형성되며, 척본체(10)의 내부를 통해 흡착홀(11)과 연통되게 형성된다. 이 경우, 흡착 보조홈(40)은 결합홈(20)의 깊이보다 작은 깊이로 형성하는 것이 바람직하며, 링(60)을 결합홈(20)에 로딩하였을 때 외부로 공기가 유출되지 않도록 형성한다. 흡착 보조홈(40)은 웨이퍼(70)의 전체 면적을 균일하게 흡착하게 하고, 비아 홀(71)을 통해 폴리머가 고르게 충진될 수 있도록 작용한다.
도 6은 또 다른 실시 예에 따른 진공척의 사시도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 진공척(100)은 이탈방지부재(80)를 더 구비할 수 있다.
이탈방지부재(80)는 척본체(10)의 상면에 돌출되게 결합되는 것으로, 웨이퍼(70)의 측면을 적어도 두 지점에서 지지하도록 두 개 이상 구비된다. 이 경우, 척본체(10)의 상면에 이탈방지부재(80)를 고정하기 위한 홈이 형성될 수 있다. 이탈방지부재(80)는 척본체(10)의 회전 중 웨이퍼(70)가 이탈되지 않도록 위치를 잡아주는 역할을 한다.
이하 첨부된 도면에 따라서 위에서 설명한 진공척을 구비한 스핀코터의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 7은 또 다른 실시 예에 따른 스핀코터의 개략적인 구성을 도시한 구성도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 스핀코터는 진공관(94) 및 저장탱크(95)를 포함한다.
진공관(94)은 흡착홀(11)과 진공펌프(90) 사이를 연결한다. 저장탱크(95)는 진공관(94) 상에 개재된다. 저장탱크(95)는 흡착홀(11)로 유입될 수 있는 폴리머를 하부로 적층시킨다. 이 경우, 저장탱크(95)는 진공관(94)보다 하부에 설치하는 것이 바람직하다. 즉, 폴리머는 사용 가스(Gas)보다 큰 하중을 갖기 때문에 중력에 의해 저장탱크(95) 내로 저장된다. 또한, 폴리머에 비해 작은 하중을 갖는 가스는 저장탱크(95)의 상부를 통해 진공펌프(90)와 통한다. 결국, 저장탱크(95)는 흡착홀(11)을 통해 흐르는 폴리머와 가스 중 폴리머만을 저장하고 진공펌프(90)에 의한 가스 석션은 정상적으로 이루어지도록 한다.
따라서, 진공척(100)에 별도의 필터가 없는 경우나 혹시 필터를 통과하는 폴리머가 존재할 경우, 폴리머가 진공펌프(90)로 유입되는 것이 방지된다.
이 경우, 진공관(94)은 제1진공관(91) 및 제2진공관(92)으로 이루어질 수 있다. 제1진공관(91)은 흡착홀(11)과 저장탱크(95)를 연결한다. 제2진공관(92)은 저장탱크(95)와 진공펌프(90)를 연결한다. 제1진공관(91)을 통해 흐를 수 있는 폴리머 및 가스는 모두 저장탱크(95)로 유입되고, 이 중 폴리머는 저장탱크(95)의 하부로 저장된다. 제2진공관(92)은 저장탱크(95)의 상부에 일 측이 연결되어 폴리머에 비해 상대적으로 가벼운 가스가 제2진공관(92)을 통해 진공펌프(90)로 석션된다.
이 경우, 저장탱크(95)는 제1진공관(91) 및 제2진공관(92)에 가스켓(93) 등으로 연결될 수 있다. 저장탱크(95)는 제1진공관(91) 및 제2진공관(92)으로부터 착탈 가능하게 구현되어, 저장탱크(95)의 유지보수를 용이하게 할 수 있다.
또한, 제2진공관(92)은 보조필터(99)를 구비할 수 있다. 보조필터(99)는 저장탱크(95)를 통과한 공기 중에 포함될 수 있는 미세 오염물질을 걸러주는 기능을 한다.
도 8은 도 7의 변형 예에 따른 구성도로서, 도 8에 도시된 것처럼, 진공관(94)을 "T"자 형으로 분기되게 형성하고, 하부로 수직 연장된 분기관의 단부에 저장탱크(95)를 가스켓(93) 등으로 연결할 수 있다. 이 밖에도, 진공관(94)의 형상 및 저장탱크(95)의 설치구조는 다양하게 변경될 수 있다.
지금까지 진공척 및 이를 구비한 스핀코터는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다 양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1은 종래의 진공척의 개략적인 구성을 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 진공척의 분리 사시도.
도 3은 도 2의 A-A선을 따른 단면도.
도 4는 다른 실시 예에 따른 진공척의 단면도.
도 5는 또 다른 실시 예에 따른 진공척의 단면도.
도 6은 또 다른 실시 예에 따른 진공척의 사시도.
도 7은 또 다른 실시 예에 따른 스핀코터의 개략적인 구성을 도시한 구성도.
도 8은 도 7의 변형 예에 따른 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 척본체 11 : 흡착홀
20 : 결합홈 30 : 필터
40 : 흡착 보조홈 60 : 링
70 : 웨이퍼 71 : 비아 홀
80 : 이탈방지부재 90 : 진공펌프
91 : 제1진공관 92 : 제2진공관
94 : 진공관 95 : 저장탱크
99 : 보조필터 100 : 진공척

Claims (12)

  1. 진공펌프와 연통된 흡착홀이 수직으로 형성되며, 회전 가능한 척본체; 및
    상기 척본체의 상면에 상기 흡착홀을 둘러싸도록 결합되는 것으로, 상기 척본체의 상면보다 돌출되어 웨이퍼가 안착되는 폐곡선 형상의 링;을 포함하는 진공척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 척본체의 상면에 상기 링을 결합시키는 적어도 하나의 결합홈이 형성된 진공척.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼에 복수의 비아 홀이 형성되고,
    상기 척본체의 상면에 안착되는 것으로, 상기 웨이퍼의 비아 홀을 통과한 폴리머를 상기 흡착홀 측으로 유입되지 않도록 걸러내는 필터;를 구비하는 진공척.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 척본체의 상면에 형성되어 상기 흡착홀과 내통되는 적어도 하나의 흡착 보조홈;을 구비하는 진공척.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 측면을 적어도 두 지점에서 지지하도록 상기 척본체에 돌출되게 형성되는 것으로, 상기 척본체의 회전 중 상기 웨이퍼가 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지부재;를 구비하는 진공척.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 링은 신축성을 갖는 재질로 이루어지는 진공척.
  7. 진공펌프;
    상기 진공펌프와 연결되는 흡착홀이 형성된 진공척;
    상기 흡착홀과 진공펌프를 연결하는 진공관; 및
    상기 진공관 상에 개재되는 것으로, 상기 흡착홀을 통하여 상기 진공펌프로 향하는 폴리머를 포집하는 저장탱크;를 구비하며,
    상기 진공척은:
    상기 흡착홀이 수직으로 형성되며 회전 가능한 척본체; 및
    상기 척본체의 상면에 상기 흡착홀을 둘러싸도록 결합되는 것으로 상기 척본체의 상면보다 돌출되어 웨이퍼가 안착되는 폐곡선 형상의 링;을 포함하는 스핀코터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 진공관은 상기 흡착홀과 저장탱크를 연결하는 제1진공관과, 상기 저장탱크와 진공펌프를 연결하여 폴리머를 제외한 공기만을 상기 진공펌프와 통하게 하는 제2진공관을 구비하는 스핀코터.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 저장탱크는 상기 진공관에서 분기된 관상에 연결되는 스핀코터.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 저장탱크는 상기 진공관보다 하부에 배치되는 스핀코터.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 저장탱크는 상기 진공관으로부터 착탈 가능한 스핀코터.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 진공관은 공기 중에 포함될 수 있는 미세 오염물질을 걸러주는 보조필터를 구비하는 스핀코터.
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