KR20220170007A - 스핀코터의 핫플레이트 결합 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 온도 조절이 가능한 스핀코터 장치에 관한 것으로, 스핀코터에서 진공을 잡는 부분인 진공 척에 열 코일과 온도센서가 구비되며, 상기 열 코일과 상기 온도센서는 온도 제어부와 연결되어, 온도 조절을 위해 상기 온도 제어부를 조작하면, 상기 열 코일은 상기 진공 척에 열을 전달하고 상기 온도 센서는 열전달에 따른 온도를 감지하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 진공 척에 핫플레이트 가열 시스템이 결합되어 있기 때문에, 베이크 과정을 수행하기 위하여 온도 제어부에서 진공 척의 온도를 설정한다면, 진공 척과 흡착되어있는 샘플이 균일하게 가열되므로, 스핀코팅 과정 이후의 베이크 과정을 연속적이고 효과적으로 수행할 수 있다.

Description

스핀코터의 핫플레이트 결합 시스템{The hotplate coupling system of the spincoater}
본 발명은 온도 조절이 가능한 스핀코터 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 포토 공정 중 스핀 코팅을 진행한 후 연속적으로 베이크 과정을 수행할 수 있는 온도 조절 스핀코터 장치에 관한 것이다.
일반적으로 스핀코터는 반도체 포토 공정에서 포토레지스트나 고분자와 같은 물질을 기판 위에 균일하게 도포하는 스핀코팅을 진행할 때 사용된다. 추가적으로 스핀코팅 과정 이후에는 코팅이 된 부분에 불필요한 용매를 제거하여 PR이 잘 달라붙게 하기 위해 핫플레이트와 같은 가열 장치를 사용하여 베이크 과정을 진행한다.
종래에 두 과정을 진행하려면 먼저 스핀코터를 사용하여 스핀코팅을 진행하고 그 다음으로 핫플레이트와 같은 가열 장치를 사용하여 별도로 베이크 과정을 진행하였다. 이는 스핀코팅 과정을 거친 샘플을 다시 가열 장치에 옮겨야 하는 번거로움이 있었고, 베이크 과정에서 균일하게 가열이 일어나지 않는 문제가 있었다.
최근에는 공랭식 냉각장치를 스핀모터에 연결해 스핀코팅에서 발생하는 열을 줄일 수 있는 스핀코터가 개발되었고, 웨이퍼의 안착 불량을 방지하는 반도체 제조용 베이킹 장치가 개발되었다.
그러나 여전히 스핀코팅과 베이크를 분리된 과정으로 진행하기 때문에 샘플을 이동시켜야 하는 번거로움이 있다.
또한 베이크 과정에서 가열 장치와 샘플이 밀착되어있지 않기 때문에 효과적인 열전달을 할 수 없는 문제가 있다.
KR 10-1998-0059834 KR 10-2004-0111314 KR 10-2019-0034261
본 발명의 목적은 스핀코팅과 베이크 과정을 하나의 장치에서 연속적으로 진행할 수 있는 스핀코터를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 베이크 시 샘플이 가열 장치에 완전히 밀착되어 균일하고 효과적인 열전달이 이루어지는 스핀코터를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 특징에 따른 스핀코터는 기존의 포토 공정에서 샘플과 닿아있는 진공 척 내부에 핫플레이트의 가열 방식과 마찬가지로 열 코일과 온도 센서가 연결됨으로써 상기 열 코일과 상기 온도 센서에 연결된 온도 제어부를 통해 원하는 온도를 설정하여 가열할 수 있게 된다. 전기에너지를 상기 열 코일에 흘려보내 저항이 생기면서 열에너지로 바꾸어 주게 되고 열전도도가 좋은 재질의 진공 척이 가열되어 샘플의 베이크 과정이 진행된다. 그렇기 때문에 기존에 스핀코팅을 진행하는 경우에 버튼을 통해 설정했던 회전 속도, 시간에서 추가적으로 온도 부분까지 설정하여 코팅이 완료된 후 자동적으로 상기 진공 척의 온도가 설정된 수치까지 상승해 베이크 과정을 연속적으로 진행한다.
또한 본 발명의 상기 진공 척은 일측에 진공 보조 홈이 있기 때문에 샘플과 진공 척이 닿는 부분을 진공 상태로 만들어 샘플과 가열 장치의 역할을 하는 진공 척 사이를 더욱 견고하게 밀착시켜 열손실이 크게 일어나지 않고 균일한 열전달로 인해 효과적인 베이크 과정을 수행할 수 있다.
본 발명은 진공 척에 열 코일과 온도 센서가 연결되고 상기 열 코일과 상기 온도 센서에 제어부가 연결된 구조를 가지는 스핀코터 장치로 반도체 공정에서의 스핀코팅과 베이크 과정을 하나의 스핀코터를 이용해 연속적으로 진행할 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명은 샘플과 바닥 간의 진공 상태를 만들어 서로 밀착시켜주는 진공 홈을 포함하는 진공 척이 있기 때문에 베이크 과정에서의 열손실을 줄이고 균일한 열전달이 일어나 효과적인 베이크 과정을 수행할 수 있는 이점이 있다.
1은 본 발명의 실시예에 따른 스핀코터의 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 홀더 장치의 평면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스핀코터의 사시도, 도 2는 도1에 도시된 기판 홀더 장치의 평면도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스핀코터는 반도체 공정에서 샘플과 닿아있는 진공 척(110)내부에 도면2에서 볼 수 있듯이 열 코일(160)과 온도 센서(170)가 연결되고, 상기 열 코일(160)과 상기 온도 센서(170)에 마찬가지로 제어부(180)가 연결되어 상기 제어부(180)를 통해 원하는 온도와 시간을 설정하여 가열할 수 있게 된다. 이러한 구조를 통해 전기에너지를 상기 열 코일(160)에 흘려보내 저항이 생기면서 열에너지로 바꾸어 주게 되고, 상기 진공척(110)은 열전도도가 뛰어난 재질이므로 가열되어 샘플의 베이크 과정이 진행될 수 있다. 그렇기 때문에 종래의 스핀코팅을 진행하는 경우에 버튼을 통해 회전 속도, 시간 등을 설정하였는데 추가적으로 온도 부분까지 설정할 수 있게 되어 코팅이 완료된 후 자동적으로 소프트 베이크 과정까지 연속적으로 진행할 수 있게 된다. 따라서 종래기술의 문제점인 스핀코팅이 끝난 샘플을 꺼내어 핫플레이트로 옮겨 가열하는 번거로움을 해결할 수 있다.
한편, 자세히 살펴볼 점은 일반적인 가열과는 다르게 본 발명의 스핀 코터에는 진공 척(110)이 있고, 상기 진공 척(110) 양측의 진공 보조 홈(111)이 진공펌프(150)과 연결되어 이 덕분에 샘플과 바닥 간의 진공 상태를 만들어 서로 밀착되기 때문에 베이크 과정에서 일어날 수 있는 열 손실도 줄이고 효과적인 베이킹 과정을 수행할 수 있다.
본 발명은 온도 조절이 가능한 스핀코터 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 반도체 포토 공정 중 스핀 코팅을 진행한 후 연속적으로 베이크 과정을 수행할 수 있는 온도 조절 스핀코터 장치에 관한 것이다. 일반적으로는 패터닝 공정을 하기에 앞서 기판 위에 포토레지스트(PR)를 적절한 두께로 균일하게 코팅을 한 후 코팅이 된 부분에 추가적으로 불필요한 용매를 제거하여 PR이 기판 위에 잘 달라붙게 하기 위해 소프트 베이크 과정이 필요하다. 여러 현장에서는 실제로 베이크 과정을 오븐이나 다양한 가열 장치를 사용하여 실시하는데 특히 실험실이나 소량 생산 공정에서는 대부분 각 과정을 스핀코터와 핫 플레이트를 이용하여 분리된 과정으로 진행하고 있다. 하지만 이 방식의 경우 스핀코팅이 완료된 샘플을 핫 플레이트로 다시 옮겨야 하는 번거로움과 더불어 핫 플레이트 가열 과정에서의 열 손실이 발생할 수 있다는 단점이 있다. 따라서 이를 해결하기 위해 기판을 올려놓는 스핀코터 척 부분에 열 코일과 온도 센서를 구비한 핫 플레이트 가열 방식을 결합해 스핀 코팅 후의 베이크 과정을 보다 매끄럽게 진행할 수 있다. 뿐만 아니라 가열 부분에서도 진공 척과 기판 사이 진공 상태가 형성되어 진공 상태에서는 열을 전달하는 매질이 없고 기판과 진공 척 사이가 더욱 밀착된 상태에서 가열되기 때문에 베이크 과정에서의 열손실을 줄이고 열전달이 효과적으로 일어나는 베이크 과정을 수행할 수 있다. 즉, 발명의 성립성 중 진공 상태에서 대류 등에 의한 열손실이 없다는 자연법칙을 이용하였고 기술적 사상의 창작 요건을 만족했다고 볼 수 있다.
그래서 결과적으로 대량 생산을 제외한 실제 실험실이나 소량 공정을 진행하는 현장에서는 본 발명을 통해 기존의 스핀 코팅과 소프트 베이크 과정을 스핀코터 자체 내에서 rpm, 시간, 온도 등을 설정해 손쉽게 연속으로 진행하는 편의성을 얻을 수 있고 PR이 깨지거나 불균일하게 도포되는 등의 문제점을 해결하여 반도체 제작을 효율적으로 할 수 있다. 이는 곧 발명이 실제 산업에서 이용되거나 실시될 수 있는 것을 의미한다.
10: 웨이퍼와 같이 반도체 공정을 진행할 샘플
110: 진공 척
111: 진공 보조 홈
112: 진공 보조 홈과 진공 펌프와 연결된 통로 부분
160: 열 코일
170: 온도 센서
180: 제어부

Claims (4)

  1. 코팅 또는 베이크에 적용될 수 있는 온도 조절 스핀코터 장치에 있어서,
    진공 펌프와 연결되어 상부의 진공을 잡기 위해 배치된 진공 척;
    상기 진공 척과 연결되어 열을 전달하기 위해 배치된 열 코일;
    상기 열 코일과 연결되어 온도를 감지하기 위해 배치된 온도 센서; 그리고
    상기 열 코일과 상기 온도 센서와 연결되어 온도 조절을 가능하게 하는 제어부를 포함하는 온도 조절 스핀코터 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 진공 척에는 일측에 진공을 잡아 기판을 고정시키게 하는 하나 또는 여러 개의 진공 보조 홈을 더 포함하는 온도 조절 스핀코터 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 진공 보조 홈은 진공 유도 통로를 통해 진공펌프까지 연결되어 펌프 방향으로 갈수록 진공유도 통로의 크기가 커지는 것
    을 특징으로 하는 온도 조절 스핀코터 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 열 코일은 진공 척 내부에서 기판과 가까운 진공 유도 통로 상부에 위치하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 스핀코터 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR19980059834A (ko) 1996-12-31 1998-10-07 김영석 엑셀러레이터의 액튜에이터용 케이스
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