JP5656149B2 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板を処理する装置及び方法に関し、より詳細には、基板に対してベーク工程を遂行する基板処理装置及び方法に関する。

半導体素子又は液晶ディスプレイを製造するために、フォトリソグラフィー、蝕刻、イオン注入蒸着、洗浄等の多様な工程が遂行される。このような工程の中で、フォトリソグラフィー工程では基板上に所望のパターンを形成させる。

フォトリソグラフィー工程では、基板上にフォトレジストのような薬液を塗布する塗布工程、塗布された感光膜の上に特定パターンを形成する露光工程、及び露光された感光膜に不必要な領域を除去する現像工程が順次的に行われる。

その中で、塗布洗浄工程においては、基板上に薬液を塗布した後にその薬液を乾燥させる。薬液を乾燥させる工程では、外部から密閉されたチャンバー内で基板を加熱し、基板から発生されるヒューム（Ｆｕｍｅ）と空気を出口から排気する。

このとき、排出されるヒュームと空気の量と同程度の量の空気が、チャンバーの外部から異物と共にチャンバー内部に流入する。流入した外部空気はその温度が内部空気よりも低く、そのため、工程進行の際にチャンバー内の温度が設定温度よりも低くなる場合がある。また、チャンバーは密閉された内部構造を有するので、基板を位置させる支持部材の下部領域に空気が停滞し、この停滞した空気が支持部材を設定温度以上に加熱させ、支持部材が熱変形を生じることや異物が発生することで、工程不良を生じる場合がある。

韓国特許公開第１０−２００３−３４７１９８号公報

本発明は、ベーク工程中でのチャンバー内部の温度変化を最少化する基板処理装置及び基板処理方法を提供することを課題とする。

また、チャンバー内部に外部から異物が流入することを防止する基板処理装置及び基板処理方法を提供することを課題とする。

また、支持部材が熱変形することを最少化する基板処理装置及び基板処理方法を提供することを課題とする。

本発明の基板処理装置は、基板が搬入される搬入口が形成されたチャンバーと、前記チャンバーの内壁から離隔するように前記チャンバーの内部に設置され、搬入された前記基板を位置させる支持部材と、前記支持部材と熱伝導可能に設置される温度調節部材と、前記支持部材と前記チャンバーの内壁との間に、一部分に開放部が形成されるように設置される区画部材と、を含み、前記チャンバーには、前記支持部材より低い位置にある下部空間に気体を流入させる流入口と、前記支持部材より高い位置にある上部空間の気体を排気させる流出口と、が形成され、前記流入口は、前記チャンバーの側面に形成され、前記支持部材は、上方から視たときに長方形状をなし、前記区画部材は、前記流入口が形成された前記チャンバーの側面とは反対側の箇所に前記開放部を形成するように、上方から視たときにコ字状をなし、前記上部空間と前記下部空間の気体が、前記区画部材の位置する領域では流動が遮断され、前記開放部が位置する領域では流動可能となるように設けたことを特徴とする。

また、本発明の基板処理方法は、チャンバーの内部で支持部材に配置された基板を加熱部材によって加熱するベーク工程を遂行し、前記チャンバーの外部から、前記チャンバーの側面に形成された流入口を通じて気体を流入させ、この気体を、前記支持部材の下にある下部空間で前記加熱部材によって加熱した後に、前記流入口が形成された前記チャンバーの側面とは上方から視たときに反対側の箇所に形成された開放部を通じて、前記支持部材の上にある上部空間に移動させ、その後に前記チャンバーの外に排気するものであって、前記開放部を、上方から視たときに長方形状をなす前記支持部材と前記チャンバーの内壁との間に、上方から視たときにコ字状をなす区画部材を設置することで形成し、前記上部空間と前記下部空間の気体が、前記区画部材の位置する領域では流動が遮断され、前記開放部が位置する領域では流動可能となるように設けたことを特徴とする。

本発明によると、ベーク工程中でのチャンバー内部の温度変化を最少化することができる。

また、本発明によると、チャンバー内部に外部の異物質が流入することを防止することができる。

また、本発明によると、支持部材の熱変形を最少化することができる。

本発明の実施形態による基板処理装置の断面図である。 同上の基板処理装置を上方から視た断面図である。 ベーク工程が遂行される間のチャンバー内の気体の流れを示す図面である。 第２実施形態による基板処理装置の断面図である。 第３実施形態による基板処理装置を上方から視た断面図である。 第４実施形態による基板処理装置を上方から視た断面図である。 第５実施形態による基板処理装置の断面図である。 同上の基板処理装置を上方から視た断面図である。 第６実施形態による基板処理装置を上方から視た断面図である。

以下、本発明の実施形態を、添付図面の図１乃至図９を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態は様々な形態に変形可能であり、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されない。本実施形態は、当業者に詳細に説明するためのものであり、図面では本発明を概略的に示している。

図１は本発明の実施形態による基板処理装置を示す断面図である。

図１に示すように、本発明の基板処理装置はチャンバー１０、ドア２０、支持部材３０、温度調節部材４０、及び区画部材５０を含む。

チャンバー１０は基板処理装置の外観を形成する。また、チャンバー１０は基板が処理される内部空間が形成されるように設けられる。

チャンバー１０の一面には基板が搬入される搬入口１０３が形成され、搬入口１０３にはドア２０が設けられる。ドア２０は搬入口１０３を開閉する。ドア２０が開けられて搬入口１０３が開放されると、基板がチャンバー１０の内部空間に搬入される。基板が搬入された後、チャンバー１０の内部空間で基板が処理される間は、ドア２０が搬入口１０３を遮蔽する。

チャンバー１０又はドア２０には、ドア２０が搬入口１０３を遮蔽した状態のときにドア２０又はチャンバー１０と対向する面に、シーリング部材２１が設置される。シーリング部材２１は、ドア２０が搬入口１０３を遮蔽した状態で、外部気体が搬入口１０３に流入することを遮断する。したがって、シーリング部材２１が設置されることで、ベーク工程が遂行される間の搬入口１０３の遮蔽性が向上し、チャンバー１０内部に低温の気体や異物が流入することが防止される。

チャンバー１０の内部空間には支持部材３０、リフトピン（図示せず）、温度調節部材４０、及び区画部材５０が設置される。

リフトピンは支持部材３０に形成されたホール（図示せず）に位置する。チャンバー１０内部に搬入された基板は支持部材３０の上に上昇したリフトピンに置かれる。リフトピンに基板が置かれると、リフトピンが支持部材３０の下に移動することで、基板は支持部材３０に配置される。

温度調節部材４０は、支持部材３０又は基板との間で熱伝導可能に設置される。加熱部材４０は支持部材３０の内に設けられるか、或いは支持部材３０の下面に接するように設けられる。基板処理装置は基板を加熱するベーク工程又は冷却工程を遂行する。以下、温度調節部材４０が加熱部材であり、基板処理装置がベーク工程を遂行する場合を例に挙げて説明する。ベーク工程は、基板上への感光液の塗布前後に遂行することができる。また、現像工程の前後に遂行することもできる。

また、本発明の実施形態による基板処理装置は、ベーク工程を遂行する装置以外にも蒸着、蝕刻、ガス供給工程を遂行する装置にも適用され得る。

加熱部材４０が動作して熱が発生すれば、熱は支持部材３０に伝導され、支持部材３０に配置された基板を加熱する。

支持部材３０は、チャンバー１０の下面から離隔して固定される。したがって、チャンバー１０の内部には、支持部材３０よりも高い位置に設けられる上部空間１００と、支持部材３０よりも低い位置に設けられる下部空間１０１とが形成される。また、支持部材３０は、チャンバー１０の内壁から離隔して設けられる。したがって、上部空間１００と下部空間１０１とは連通される。

チャンバー１０には、下部空間１０１に連結する流入口１１０と、上部空間１００に連結する流出口１２０とが形成される。流入口１１０に連結する配管には、フィルター１１１が設置される。また、流出口１２０に連結される配管は、チャンバー１０内部の気体を強制に排気するための排気部材１２１に連結される。

区画部材５０は、第１区画部材５１と第２区画部材５２とを含む。区画部材５０は、支持部材３０とチャンバー１０の内壁との間に設けられ、上部空間１００と下部空間１０１との間での気体の流動を遮断する。第１区画部材５１は、第１区画部材５１の下面と支持部材３０の上面とが一部接するように設けられる。また、第２区画部材５２は、第２区画部材５２の上面と支持部材３０の下面とが一部接するように設けられる。これにより、支持部材３０の側面３１は区画部材５０と接しないように設けられる。ベーク工程が遂行される間、区画部材５０は、熱膨張した支持部材３０の側面がチャンバー１０の内面に向けて移動することを妨げない。そのため、ベーク工程が遂行される間に、支持部材３０が熱膨張によって変形することが防止される。

図２は上方から視た基板処理装置の断面図である。

図１及び図２に示すように、区画部材５０は、開放部１０２を形成するように設けられる。開放部１０２は、上部空間１００と下部空間１０１とを連通させる。上方から視たとき、支持部材３０は長方形状を成すように設けられ、区画部材５０は、支持部材３０の外側にてコ字状を成すように設けられる。開放部１０２は、流入口１１０が形成されたチャンバー１０の側面と対向する側面に隣接して形成される。上部空間１００と下部空間１０１の気体は、区画部材５０が位置する領域では流動が遮断され、開放部１０２が位置する領域では流動可能である。

図３はベーク工程が遂行される間のチャンバー１０内部での気体の流れを示した図面である。

図３に示すように、フィルター１１１で異物が濾過された気体は、流入口１１０に流れ込んで下部空間１０１内を流動する。このとき、流入口１１０に流入させる気体としては、不活性気体である窒素、空気等を選択することができる。加熱部材４０が動作して発生した熱は、支持部材３０の下面に伝導される。したがって、下部空間１０１を流動する気体は、加熱部材４０で発生した熱によって加熱される。加熱されて膨張された気体は、開放部１０２を通じて上部空間１００に移動する。

また、ベーク工程が遂行される間に排気部材１２１が動作し、流出口１２０に吸入圧力を与えることで、チャンバー１０内部の気体が強制に排気される。即ち、上部空間１００の気体と基板で蒸発されたヒュームは、流出口１２０を通じてチャンバー１０の外に強制排気される。上部空間１００の気体とヒュームが排気されると、上部空間１００の圧力は、加熱された気体がある下部空間１０１の圧力よりも低くなる。この圧力差によって、下部空間１０１の気体は上部空間１００に流動する。

また、流入口１１０に流入した気体は、流入口１１０が形成されたチャンバー１０の側面とは反対の部分に形成された開放部１０２に向けて流動し、その間に加熱される。気体は流動しながら加熱されるので、熱伝達効率が向上する。そして、気体の流動距離が長く形成されるので、気体の吸収する熱量が増加する。これにより、下部空間１０１から上部空間１００に流動する気体と、上部空間１００の気体との間での温度差が小さくなる。そのため、ベーク工程が遂行される間に、上部空間１００の温度は一定に維持されやすくなる。

そして、支持部材３０は上面と下面の全てが気体との間で熱交換を行う。即ち、支持部材３０の下面も下部空間１０１の気体との間で熱交換を行うので、支持部材３０の上面との温度差が大きく発生しない。これにより、支持部材３０の下面で熱膨張が大きく発生して、支持部材３０に変形が発生することが防止される。

図４は第２実施形態による基板処理装置の断面を示す図面である。

図４に示すように、加熱部材４０は第１加熱部材４１と第２加熱部材４２を含む。

第２加熱部材４２は第１加熱部材４１より下に位置する。したがって、加熱部材４０が支持部材３０の内に位置するとき、第２加熱部材４２は第１加熱部材４１よりも下部空間１０１の近くに配される。

第１加熱部材４１と第２加熱部材４２は、各々が温度制御自在である。したがって、支持部材３０に位置する基板を設定温度に加熱しながら、下部空間１０１で加熱された後に上部空間１００に流動する気体と上部空間１００の気体との温度差を最小化するように、第１加熱部材４１と第２加熱部材４２の温度を制御することができる。

図５は第３実施形態による基板処理装置を上部から見た断面図である。

図５に示すように、開放部１０２は支持部材３０とチャンバー１０の内壁との間に複数形成される。そのうちで第１開放部１０３は、流入口１１０が形成されたチャンバー１０の側面と対向する側面に隣接して形成される。そして、第２開放部１０４と第３開放部１０５は、流入口１１０が形成されたチャンバー１０の側面と接する他の側面に隣接して形成される。第２開放部１０４と第３開放部１０５は、流入口１１０が形成されたチャンバー１０の側面よりも、第１開放部１０３が形成されるチャンバー１０の側面の方に近く位置する。したがって、流入口１１０に流入した気体は流動距離が長く設けられ、加熱部材で加熱された後に上部空間１００に流動する。

開放部１０２が複数に設けられると、流入口１１０に流入される気体の量と、流出口１２０に排気される気体の量が増加する。したがって、気体に含まれて排気されるヒュームの量も増加し、チャンバー１０内部のヒュームによって発生する基板不良が防止される。

図６は第４実施形態による基板処理装置を上方から視た断面図である。

図６に示すように、遮断部材５０はロ字状に設けられる。そして、遮断部材５０にはホール５０１が形成される。

図７は第５実施形態による基板処理装置を示す断面図であり、図８は上方から視た断面図である。

図７及び図８に示すように、流入口１１０はチャンバー１０の下面に形成され、流出口１２０は、チャンバー１０の上面に形成される。そして、開放部１０２はチャンバー１０の側面の全てに形成される。区画部材５０が支持部材３０とチャンバー１０の内壁との間に設けられない構造とすることも可能である。これにより、流入口１１０に流入する気体と流出口１２０から排気される気体の量が増加し、気体に含まれて排気されるヒュームの量が増加する。

図９は第６実施形態による基板処理装置を上方から視た図面である。

図９に示すように、支持部材３０は円形状に設けられる。

本発明による基板は、例えば、ガラス基板や平板表示パネルに使用される基板である。ガラス基板の処理に使用される場合、支持部材３０は、円形又は四角形に選択的に設けられる。また、区画部材５０又はチャンバー１０も、円形又は四角形に選択的に設けられる。

以上の詳細な説明は、本発明を例示するものに過ぎず、本発明は多様な他の組合、変更及び環境で使用することができる。即ち、本明細書に開示した発明の概念の範囲、前述した開示内容と均等な範囲、当業界の技術や知識の範囲内で、変更又は修正が可能である。したがって、以上の詳細な説明は、開示した実施形態で本発明を制限するものではない。また、特許請求の範囲は、他の実施状態も含むように解釈されるべきものである。

１０ チャンバー
２０ ドア
３０ 支持部材
４０ 温度調節部材

Claims (7)

1. 基板が搬入される搬入口が形成されたチャンバーと、
   前記チャンバーの内壁から離隔するように前記チャンバーの内部に設置され、搬入された前記基板を位置させる支持部材と、
   前記支持部材と熱伝導可能に設置される温度調節部材と、
   前記支持部材と前記チャンバーの内壁との間に、一部分に開放部が形成されるように設置される区画部材と、を含み、
   前記チャンバーには、
   前記支持部材よりも低い位置にある下部空間に気体を流入させる流入口と、
   前記支持部材よりも高い位置にある上部空間の気体を排気させる流出口とが形成され、
   前記流入口は、前記チャンバーの側面に形成され、
   前記支持部材は、上方から視たときに長方形状をなし、
   前記区画部材は、上方から視たときに、前記流入口が形成された前記チャンバーの側面とは反対側の箇所に前記開放部を形成するように、コ字状をなし、
   前記上部空間と前記下部空間の気体が、前記区画部材の位置する領域では流動が遮断され、前記開放部が位置する領域では流動可能となるように設けたことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記基板処理装置は、前記搬入口を開閉するドアをさらに含み、
   前記ドアの前記チャンバーと対向する面、又は前記チャンバーの前記ドアと対向する面に、シーリング部材が設置されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記温度調節部材は、前記支持部材の内部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記温度調節部材は、加熱部材であることを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記加熱部材は、第１加熱部材と、前記第１加熱部材よりも下に位置する第２加熱部材とを包含することを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
6. 前記流出口は、前記チャンバー内部の気体を強制的に排気させる排気部材に連結されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
7. チャンバーの内部で支持部材に配置された基板を、加熱部材によって加熱するベーク工程を遂行し、
   前記チャンバーの外部から、前記チャンバーの側面に形成された流入口を通じて気体を流入させ、この気体を、前記支持部材の下にある下部空間で前記加熱部材によって加熱した後に、前記流入口が形成された前記チャンバーの側面とは上方から視たときに反対側の箇所に形成された開放部を通じて、前記支持部材の上にある上部空間に移動させ、その後に前記チャンバーの外に排気するものであって、
   前記開放部を、上方から視たときに長方形状をなす前記支持部材と前記チャンバーの内壁との間に、上方から視たときにコ字状をなす区画部材を設置することで形成し、
   前記上部空間と前記下部空間の気体が、前記区画部材の位置する領域では流動が遮断され、前記開放部が位置する領域では流動可能となるように設けたことを特徴とする基板処理方法。

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