KR100274859B1 - 열처리장치 및 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

선폭균일성이 양호한 패턴형성이 가능한 기판처리장치 및 열처리장치를 제공한다.
ACU(110)에서 공기를 화학증폭형 레지스트를 사용한 처리에 적합한 온도 및 습도로 조절함과 동시에, 암모니아 제거필터(111)에서 암모니아 성분을 제거해서, 급기관(120)으로 송급한다. 급기관(120)은 분기하고, 그중 급기관(120b)에는 펌프(130), 유량계(140) 및 압력레귤레이터(160)가 사이에 장착되어 있어 ACU(110)로부터의 공기는 일정한 유량 및 압력으로 조절되어 PEB용 베이크 유니트(20)에 공급된다. PEB용 베이크 유니트(20)내의 분위기의 온도 및 습도가 화학증폭형 레지스트를 사용한 처리에 적합한 수치로 안정하게 되므로, 선폭 균일성이 양호한 패턴 형성이 가능하게 됨과 동시에 분위기속의 암모니아 성분이 적으므로 형상불량의 발생을 억제할 수 있다.

Description

열처리 장치 및 기판처리장치
이 발명은, 반도체 웨이퍼, 포토마스크용 유리기판, 액정표시용 유리기판 등의 기판(이하「기판」이라 한다)에 열처리를 하는 열처리 장치 및 기판에 약액처리 및 열처리를 하는 기판처리장치에 관한 것이다.
반도체 제조에서의 포토리소그라피 공정에 사용되는 기판열처리장치는 건조한 공기나 N2를 퍼지(purge)해서 처리실내에 안정한 기류를 발생시키고, 그 내부 분위기를 항상 치환하여 기판에서 증발한 용제 등의 기판오염물질을 처리실 바깥으로 배출하고 있다.
그렇지만, 상기와 같은 장치에 있어서는, 퍼지된 공기나 N2는 건조하기 때문에 포토리소그라피 공정의 각종 처리 동안, 화학증폭형 레지스트를 사용하는 프로세스, 특히, 노광후의 기판에 행해지는 가열처리(이하,「PEB(Post Exposure Bake) 처리」라 한다) 공정에 사용하면 패턴선폭의 균일성을 저하시키는 원인이 된다.
이 발명은 종래기술의 상기와 같은 문제를 극복하기 위한 것으로서 선폭균일성이 양호한 패턴형성이 가능한 기판처리장치 및 열처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본발명의 실시형태에서의 기판처리장치의 장치구성도를 나타낸다.
도 2는 실시형태에서의 PEB용 유니트의 단면도를 나타낸다
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 기판처리장치,
10 공기공급부,
20 PEB용 베이크유니트 (열처리장치, 열처리부),
110 ACU (공기조절수단, 공기조절부),
111 암모니아 제거 필타,
120, 120a, 120b 급기관,
130 펌프,
W기판.
상기 목적을 달성하기 위해, 이 발명의 청구항 1의 장치는 기판에 열처리를 하는 열처리실과, 공기를 소정의 온도 및 습도로 조절한 조절공기를 얻기 위한 공기조절 수단을 구비하여, 조절공기를 열처리실 내에 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 청구항 2의 장치는 청구항 1의 열처리장치에 있어서, 조절공기내의 적어도 암모니아 성분을 제거하는 필터를 열처리실의 공기 공급경로중에 설치한다.
또한, 청구항 3의 장치는 기판에 적어도 약액처리 및 열처리를 하는 기판처리장치에 있어서, 기판에 약액처리를 하는 약액처리부와, 기판에 열처리를 하는 열처리부와, 공기를 소정의 온도 및 습도로 조절한 조절공기를 얻기 위한 공기 조절부와, 공기조절부와 약액처리부 및 열처리부 각각을 분기해서 연결한 급기관과, 급기관중 열처리부로 통하는 부분에 설치되어 열처리부내에 조절공기를 가압공급하는 펌프를 구비한다.
또한, 청구항 4의 장치는 청구항 3의 기판처리장치에서 조절공기내의 적어도 암모니아 성분을 제거하는 필터를 공기조절부에서 열처리부까지의 공기 공급경로 사이에 설치한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
[1. 실시형태에서 기판처리장치의 장치배열 및 처리]
도 1은 이 실시형태에서의 기판처리장치(1)의 구성도이다. 이하, 도 1을 사용해서 이 장치의 기계적 구성에 대해 설명하겠다.
이 실시형태에서의 기판처리장치(1)는 화학증폭형 레지스트를 사용한 포토리소그라피 공정에 사용되는 장치로서, 공기공급부(10), PEB용 베이크 유니트(20), 4기의 베이크 유니트(30), 2기의 코터(coater, 40, 약액처리부에 상당한다), 디벨로퍼(50), 반송유니트(60) 및 도시하지 않은 제어부를 구비하고 있다.
공기 공급부(10)는 공기조절유니트(이하「ACU(Air Conditioning Unit,110)」라 한다.)에서 온도 및 습도가 조절된 공기(이하「온습도 조절공기」라 한다)를 급기관(120)의 2개로 분기한 것중 급기관(120a)으로 PEB용 베이크 유니트(20)에 공급하고, 급기관(120b)에 의해 전술한 코터(40)에도 공급한다. 단, ACU(110)내부에는 암모니아제거 필터(111)를 구비하고 있고, 또한, 급기관(120a)에는 후술할 펌프(130), 유량계(140), 필터(150), 압력레귤레이터(160)가 사이에 장착되어 있다.
PEB용 베이크 유니트(20)은 이 발명의 열처리장치에 상당하고, 기판을 가열해서 PEB 처리를 한다. 또한, 상기 공기공급부(10)의 ACU(110)에서 PEB용 베이크 유니트(20)내의 배관(120a)까지가 공기공급경로에 상당한다.
베이크유니트(30)는 PEB 처리 이외의 프리베이크등의 기판열처리를 한다. 코터(40)는 기판에 레지스트의 도포처리를 한다.
디벨로퍼(50)는 기판상의 레지스트의 현상처리를 한다.
반송유니트(60)는 도시하지 않은 반송로보트를 구비해, 상기의 각 처리부 사이에서 처리기판을 반송한다.
또한, 도시하지 않은 제어부는 상기 각 처리부 및 펌프(130), 유량계(140), 압력레귤레이터(160)에 접속되어, 그들을 제어한다.
이상과 같은 장치구성에 따라 이 실시형태에서의 기판처리장치(1)는 다음과 같은 처리를 행한다. 즉, 코터(40)에서 기판에 레지스트를 도포한 후, 베이크 유니트(30)중 하나에서 프리베이크하고, 또 그후에 도시하지 않은 외부반송장치로 건넨다. 그리고, 그 기판은 그 외부반송장치에 의해 외부의 스테퍼(stepper) 및 엣지 노광장치로 반송되어, 거기에서 노광처리 및 엣지노광처리 등을 한 후, 다시 기판처리장치(1)로 반송된다. 그리고, PEB용 베이크 유니트(20)에서 그 기판에 PEB 처리를 한 후, 디벨로퍼(50)에서 현상처리를 하고, 마지막으로 베이크유니트(30)중 하나에서 포스트베이크를 하고, 최후에 쿨링플레이트에서 냉각을 해서 일련의 처리공정을 종료한다.
[2. 실시형태에서 열처리장치의 기구적 구성 및 처리]
도2는 이 실시형태에서의 PEB용 베이크유니트 단면도이다. 이하, 도2를 사용해서 PEB용 베이크유니트(20)의 기구적 구성에 대해 보다 상세하게 설명하겠다.
PEB용 베이크유니트(20)는 광체(筐體, 210), 공기 가이드 커버(220), 커버(230), 핫플레이트(240)를 구비하여 기판(W)에 PEB 처리를 한다.
광체(210)는 측면에 기판반출입구(210a), 배기구(210b)를 구비하고, 처리실을 형성한다.
공기 가이드 커버(220)는 급기관(120a)에 연결됨과 동시에 후술할 커버(230)의 상부에 고정설치되고, 커버(230) 상방으로 급기관(120a)에 의해 공급된 온습도조절공기를 일시적으로 저장하기 위한 대략적으로 폐쇄된 공간(US)을 형성한다.
커버(230)는 후술할 핫플레이트(240) 상방에 도시하지 않은 지지·승강 구동수단에 연결되어 있어서, 공기 가이드 커버(220)와 함께 PEB 처리중에는 도시한 위치로 하강해서, 핫플레이트(240)상에 대략적으로 폐쇄된 공간(DS)을 형성하고, 기판 반출입시에는 상승해서 그 공간(DS)을 해방한다.
핫플레이트(240)는 광체(210)의 내부저면에 설치되어, 핫플레이트(240) 내부의 도시하지 않은 발열기구에 의해 그 상면에 지지된 기판(W)을 가열한다.
이상과 같은 기구적 구성에 따라 광체(210)의 기판반출입구(210a)를 통해서 반입된 기판(W)은 핫플레이트(240)상에 재치된 상태로 가열되어, PEB 처리를 한 후, 다시 유니트 바깥으로 반출된다.
[3. 실시형태의 특징]
전술한 구성에 따라 이 실시형태의 기판처리장치(1)는 이하와 같은 특징을 가진다.
ACU(110)내에서 코터(40) 및 PEB용 베이크유니트(20)에 공급되는 온습도 조절공기는 아래의 조건을 만족하도록 그 온도 및 습도가 조절되고 있다. 즉, 온습도조절 공기의 온도는 15℃∼30℃ 범위내의 설정치로 조절되고 습도는 20%∼60% 범위내의 설정치로 조절된다. 이들 온도 및 습도 범위는 화학증폭형 레지스트를 사용한 처리, 특히 PEB 처리에 적합하다.
또한, 화학증폭형 레지스트를 사용하는 프로세스에서는 분위기 속의 암모니아 성분이 현상불량의 원인이 되므로, ACU(110)내부의 암모니아 제거 필터(111)로 온습도조절공기속의 암모니아 성분을 제거하고 있다.
또한, 급기관(120a) 사이에 장착된 펌프(130), 유량계(140), 필터(150), 압력레귤레이터(160)는 아래와 같이 기능한다.
이 실시형태의 기판처리장치(1)에서는 온습도 조절공기를 코터(40) 및 PEB용 베이크유니트(60)에 분기해서 공급하고 있지만, ACU(110)에 의한 공급압만으로는 PEB용 베이크유니트(60)에 충분한 양의 온습도 관리공기를 공급할 수 없으므로, 급기관(120a) 사이에 장착된 펌프(130)로 필요한 압력까지 가압해서 PEB용 베이크 유니트(60)에 온습도 조절공기를 공급하고 있다.
또한, 유량계(140)로부터의 유량신호는 도시하지 않은 제어부로 보내지고, 제어부는 그 신호에 근거해서 펌프(130)을 제어하여, 급기관(120a)을 흐르는 온습도 조절공기의 유량이 소정량이 되도록 펌프(130)의 공급압력을 조절한다.
필터(150)는 온습도조절공기에 함유된 티끌 등을 제거해서 청정하게 유지한다.
압력레귤레이터(160)는 급기관(120a)을 흐르는 온습도조절공기가 소정의 압력이 되도록 조절한다.
이렇게 해서, 급기관(120a)을 통해서 청정한 온습도조절공기가 PEB용 베이크유니트(20)에, 거기에서 필요한 유량 및 압력으로 조절되어 안정하게 항상 공급된다. 그리고 PEB용 베이크유니트(20)에서는 우선, 온습도조절공기는 공기 가이드 커버(220) 하방의 공간(US)에 충만하고, 커버(230) 상면에 설치된 다수의 공기 공급구 (230a, 도2에서는 일부만 참조부호를 붙였다)에서 커버(230)와 핫 플레이트(240) 상면과의 사이의 공간(DS)에 공급된다. 그리고, 공간(DS)내의 온습도조절공기는 곧 제2도의 화살부호 AA와 같이 커버(230) 외주(外周) 하단과 핫플레이트(240) 상면 외주와의 간극으로 배출되어 배기구(210b)를 통해 장치 바깥으로 배출되는 정상적인 기류를 형성한다.
또한, 베이크유니트(30)에는 도시하지 않은 N2공급기구에 의해 건조한 N2가 항상 퍼지되고 있다.
이상과 같은 구성으로 되어있으므로, 이 실시형태의 기판처리장치(1) 및 열처리장치인 PEB용 베이크유니트(20)에 있어서, 화학증폭형 레지스트를 사용한 처리에 적합한 상기 범위의 온도 및 습도의 분위기 아래서 그 처리를 하는 것이 가능하므로 선폭균일성이 양호한 패턴 형성을 할 수가 있다.
또한 펌프(130), 유량계(140), 압력레귤레이터(160)에 의해 상기의 온도 및 습도 조절된 온습도 조절공기의 유량 및 압력을 일정하게 유지해서 PEB용 베이크 유니트(20)내에 충분하고 안정한 기류를 형성할 수가 있으므로, 처리실내의 분위기의 온도 및 습도가 화학증폭형 레지스트를 사용한 처리에 적합한 수치로 안정하게 되어 선폭균일성이 더욱 양호한 패턴 형성이 가능하게 된다.
게다가, 암모니아 제거필터(111)에 의해 온습도조절공기중의 암모니아 성분을 제거해서 현상불량 발생을 억제할 수가 있다.
[4. 변형예]
이 실시형태의 기판처리장치(1)에서는 급기관(120a)에 필터(150)을 구비한 구성으로 했지만, 이 발명은 이것에 한정되지 않고, 필타를 ACU(110)내에 설치하거나, 설치하지 않은 구성으로 하여도 좋다.
또한, 이 실시형태의 기판처리장치(1)에서는 급기관(120a)에 펌프(130)를 설치한 구성으로 했지만, 이 발명은 이것에 한정되지 않고, 펌프를 PEB용 베이크유니트(20)내에 설치하거나 설치하지 않은 구성으로 하여도 좋다.
이상 설명한 것처럼, 청구항 1의 발명에서는 공기조절수단에 의해 공기를 소정의 온도 및 습도로 조절한 조절공기를 열처리실내로 공급하는 구성이어서, 그 열처리에 적합한 온도 및 습도 분위기 아래서 열처리를 할 수가 있어서 적절한 열처리가 가능하고, 특히, 화학증폭형 레지스트를 사용한 포토리소그라피 공정에 사용한 경우 선폭 균일성이 양호한 패턴 형성이 가능하다.
마찬가지로, 청구항 3의 발명에서도 공기 조절부에 의해 공기를 소정의 온도 및 습도로 조절한 조절공기를 급기관을 통해서 약액처리부 및 열처리부 각각에 공급하는 구성이어서, 약액처리 및 열처리에 적합한 온도 및 습도의 분위기 아래서 이들 처리를 할 수가 있어서 적절한 약액처리 및 열처리를 할 수가 있고, 특히 화학증폭형 레지스트를 사용한 포토리소그라피 공정에서 사용한 경우에 선폭균일성이 양호한 패턴 형성이 가능하다.
또한, 청구항 3의 발명에서는 펌프에 의해 열처리부내에 조절공기를 가압공급하는 구성이어서, 열처리부내에 공급하기 위해 필요한 압력까지 조절공기를 가압해서 공급함으로써 충분한 조절공기를 공급할 수 있으므로, 보다 양호한 열처리를 할 수가 있다.
또한, 청구항 2 및 청구항 4의 발명에서는 각각 청구항 1 및 청구항 3의 발명에 조절공기내의 적어도 암모니아성분을 제거하는 필터를 공기 공급경로중에 더 구비한 구성이므로, 화학 증폭형 레지스트를 사용한 포토리소그라피 공정에 사용한 경우 암모니아 성분을 제거할 수가 있으므로, 현상불량 발생을 억제할 수가 있다.

Claims (4)

  1. 화학증폭형 레지스트가 도포되어 노광처리가 행해진 기판에 열처리를 행하는 열처리 장치로서,
    기판에 열처리를 행하는 열처리실과,
    공기를 소정의 온도 및 습도로 조절한 조절공기를 얻는 공기조절수단을 구비하여,
    상기 조절공기를 상기 열처리실내로 공급하는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 조절공기내의 적어도 암모니아 성분을 제거하는 필터를 상기 열처리실로의 공기 공급경로중에 구비한 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  3. 기판에 적어도 약액처리 및 열처리를 하는 기판처리장치에서,
    기판에 화학 증폭형 레지서트를 도포하는 약액처리부와,
    노광처리가 행해진 기판에 노광후 가열처리를 행하는 열처리부와,
    공기를 소정의 온도 및 습도로 조절한 조절공기를 얻는 공기조절부와,
    상기 공기 조절부와 상기 약액처리부 및 상기 열처리부의 각각을 분기해서 연결하는 급기관과,
    상기 급기관중 상기 열처리부로 통하는 부분에 설치됨과 동시에 상기 열처리부내에 상기 조절공기를 가압 공급하는 펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 조절공기내의 적어도 암모니아 성분을 제거하는 필터를 상기 공기조절부에서 상기 열처리부까지의 공기공급경로중에 구비한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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