KR100637717B1 - 베이크 유닛, 상기 베이크 유닛에 사용되는 가열플레이트를 냉각하는 방법, 그리고 상기 베이크 유닛을포함하는 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

베이크 유닛, 상기 베이크 유닛에 사용되는 가열플레이트를 냉각하는 방법, 그리고 상기 베이크 유닛을포함하는 기판 처리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 베이크 유닛에 사용되는 가열 플레이트를 냉각하는 방법을 제공한다. 본 발명의 방법에 의하면, 가열 플레이트의 냉각은 가열 플레이트보다 낮은 온도를 가지는 온도 조절판을 가열 플레이트 상에 제공함으로써 수행된다. 온도 조절판은 기판을 냉각하는 냉각 플레이트에서 냉각된 후 가열 플레이트로 이동된다.
베이크, 가열 플레이트, 냉각, 포토리소그래피

Description

베이크 유닛, 상기 베이크 유닛에 사용되는 가열 플레이트를 냉각하는 방법, 그리고 상기 베이크 유닛을 포함하는 기판 처리 장치 및 방법{BAKE UNIT, METHOD FOR COOLING A HEATING PLATE USED IN THE UNIT, APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATES WITH THE UNIT}
도 1은 본 발명의 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 구성도;
도 2는 도 1의 장치에서 처리부의 일 예를 보여주는 사시도;
도 3은 도 2의 처리부에서 제 1 처리실의 평면도;
도 4는 도 2의 처리부에서 제 2 처리실의 평면도;
도 5는 도 2의 처리부에서 베이크 유닛의 내부 구성을 보여주는 사시도;
도 6은 도 5의 베이크 유닛의 평면도;
도 7은 도 5의 가열 부재의 단면도; 그리고
도 8a 내지 도 8d는 본 발명에서 가열 부재를 냉각하는 단계를 순차적으로 보여주는 도면들이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
140 : 베이크 유닛 200 : 케이스
300 : 냉각 부재 320 : 냉각 플레이트
400 : 가열 부재 420 : 가열 플레이트
500 : 반송 메카니즘 520 : 제 1 아암
540 : 제 2 아암 560 : 아암 이동부재
600 : 온도 조절판
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 포토리소그래피 공정에 사용되는 베이크 유닛 및 상기 베이크 유닛에 사용되는 가열 플레이트를 냉각하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위해서는 세정, 증착, 포토 리소그래피, 에칭, 그리고 이온주입 등과 같은 다양한 공정이 수행된다. 패턴을 형성하기 위해 수행되는 포토 리소그래피 공정은 반도체 소자의 고집적화를 이루는데 중요한 역할을 수행한다.
포토 리소그래피 공정을 수행하는 시스템은 도포 유닛, 노광 유닛, 현상 유닛, 그리고 베이크 유닛들을 포함하며, 웨이퍼는 베이크 유닛, 도포 유닛, 베이크 유닛, 노광 유닛, 베이크 유닛, 현상 유닛, 그리고 베이크 유닛을 순차적으로 이동되면서 공정이 수행된다. 베이크 유닛은 웨이퍼를 가열하는 가열 부재와 웨이퍼를 냉각하는 냉각 부재를 가진다. 일반적으로 공정이 수행되는 웨이퍼들은 복수매씩 그룹지어진다. 동일한 그룹에 속하는 웨이퍼들은 동일한 공정 조건으로 공정이 수행되고, 상이한 그룹에 속하는 웨이퍼들은 서로 상이한 공정 조건으로 공정이 수행 된다.
가열 부재는 웨이퍼가 놓여지는 가열 플레이트를 가진다. 하나의 그룹에 속하는 웨이퍼들에 대해 공정이 완료되고 다음 그룹에 속하는 웨이퍼들에 공정을 진행하기 전, 가열 플레이트의 온도는 상술한 다음 그룹에 속하는 웨이퍼들의 공정 조건(예컨대, 가열 온도)에 적합하도록 조절되어야 한다. 가열 플레이트의 온도 상승은 가열 플레이트에 제공되는 열에너지를 증가하여 신속하게 수행할 수 있다. 그러나 가열 플레이트의 온도 하강은 자연 냉각 방식에 의해 이루어지므로 많은 시간이 소요된다. 자연 냉각 방식에 의해 가열 플레이트를 냉각할 경우, 온도를 1℃ 낮추는 데 약 1분이 소요된다. 그룹들간 가열 온도의 차이가 약 50℃라면, 다음 그룹에 속하는 웨이퍼들은 가열 플레이트가 냉각되기까지 약 50분 정도 대기하여야 한다. 따라서 설비의 가동률이 크게 저하된다.
본 발명은 가열 플레이트를 신속하게 냉각할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 포토 리소그래피 공정 수행시 설비 가동률을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 기판을 가열하는 베이크 유닛을 제공한다. 베이크 유닛은 기판을 가열하는 가열 플레이트, 상기 가열 플레이트 상에 놓여져 상기 가열 플레이트를 냉각하는 온도 조절판, 그리고 상기 온도 조절판을 상기 가열 플레이트 상으로 이 동하는 반송 메카니즘을 포함한다. 상기 가열 플레이트가 상기 온도 조절판에 의해 강제 냉각되므로 상기 가열 플레이트를 빠르게 냉각할 수 있다.
상기 베이크 유닛에는 기판을 냉각하는 냉각 플레이트가 더 제공되고, 상기 반송 메카니즘은 상기 냉각 플레이트와 상기 가열 플레이트 간에 상기 온도 조절판을 이동할 수 있다. 상기 온도 조절판은 상기 냉각 플레이트에 의해 냉각된 후 가열 플레이트로 이동되므로, 상기 가열 플레이트와 상기 온도 조절판 간 큰 온도 차이로 상기 가열 플레이트를 더욱 빠르게 냉각할 수 있다.
일 예에 의하며, 상기 가열 플레이트와 상기 냉각 플레이트는 나란히 배치되고, 상기 반송 메카니즘은 상기 냉각 플레이트와 상기 가열 플레이트 간에 상기 온도 조절판을 이송하는 제 1 아암 및 제 2 아암, 그리고 상기 제 1 아암과 상기 제 2 아암을 이동시키는 아암 구동부재를 가진다.
상기 아암 구동부재는 서로 이격되어 배치된 2개의 풀리들, 상기 풀리들의 외측을 감싸도록 상기 풀리들에 감기는 벨트, 상기 풀리들 중 어느 하나를 회전시키는 모터, 상기 벨트 중 상부에 위치되는 부분에 결합되며 상기 제 1 아암이 장착되는 상부 브라켓과, 그리고 상기 벨트 중 하부에 위치되는 부분에 결합되며 상기 제 2 아암이 장착되는 하부 브라켓을 구비하고, 상기 제 1 아암과 상기 제 2 아암은 동시에 서로 반대 방향으로 이동된다.
또한, 본 발명은 포토 리소그래피 공정을 수행하는 기판 처리 장치를 제공한다. 상기 기판 처리 장치는 처리부, 인덱스부, 그리고 인터페이스부를 가진다. 상기 처리부에는 기판에 도포공정을 수행하는 도포 유닛, 기판에 현상 공정을 수행하 는 현상 유닛, 그리고 도포공정 또는 현상 공정 수행하기 전 또는 후에 기판을 가열 또는 냉각하는 베이크 유닛이 제공된다. 상기 인덱스부에는 기판들이 수용된 용기가 놓여지는 카세트 거치대 및 상기 카세트 거치대와 상기 처리부간 기판을 이송하는 로봇이 설치된 로봇 이동부가 제공된다. 상기 인터페이스부에는 상기 처리부와 노광 공정을 수행하는 노광부 간 기판을 이송하는 로봇이 제공된다. 상기 베이크 유닛은 기판을 가열하는 가열 플레이트와, 상기 가열 플레이트 상에 놓여져 상기 가열 플레이트를 냉각하는 온도 조절판, 상기 온도 조절판을 상기 가열 플레이트 상으로 이동하는 반송 메카니즘을 가진다.
상기 베이크 유닛에는 기판을 냉각하는 냉각 플레이트가 제공되고, 상기 온도 조절판은 상기 반송 메카니즘에 의해 상기 냉각 플레이트와 상기 가열 플레이트 간에 이동될 수 있다.
일 예에 의하면, 상기 기판 처리부에는 상기 도포 유닛과 상기 베이크 유닛 간, 또는 상기 현상 유닛과 상기 베이크 유닛 간에 기판을 이송하는 로봇이 제공되며 제 1 방향을 따라 배치되는 이송로가 제공되고, 상기 냉각 플레이트와 상기 가열 플레이트는 상기 제 1 방향과는 수직한 제 2 방향으로 나란히 배치된다.
일 예에 의하면, 상기 반송 메카니즘은 상기 냉각 플레이트와 상기 가열 플레이트 간에 기판 또는 상기 온도 조절판을 이동하는 제 1 아암, 상기 제 1 아암과는 상이한 높이에 배치되며 상기 냉각 플레이트와 상기 가열 플레이트 간에 기판 또는 상기 온도 조절판을 이동하는 제 2 아암, 그리고 상기 제 1 아암 및 상기 제 2 아암을 구동하는 아암 구동부재를 가진다.
일 예에 의하면, 상기 처리부는 상기 도포 유닛 및 상기 베이크 유닛들이 설치되며, 이들 간에 기판을 이송하는 제 1 로봇이 이동되는 이동로가 제공된 제 1 처리실과 상기 제 1 처리실과는 층으로 구획되며, 상기 현상 유닛 및 상기 베이크 유닛들이 설치되며, 이들 간에 기판을 이송하는 제 2 로봇이 이동되는 이동로가 제공된 제 2 처리실을 포함한다. 이와 달리 상기 처리부에는 1개의 처리실만이 제공되거나, 3개 이상의 처리실들이 서로 적층되도록 제공될 수 있다.
상기 온도 조절판은 상기 기판과 동일한 형상을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 베이크 유닛에서 기판을 가열하는 가열 플레이트를 냉각하는 방법을 제공한다. 상기 방법에 의하면, 상기 가열 플레이트의 냉각은 상기 가열 플레이트보다 낮은 온도를 가지는 온도 조절판을 상기 가열 플레이트 상에 제공함으로써 수행될 수 있다.
일 예에 의하면, 상기 온도 조절판은 기판을 냉각하는 냉각 플레이트에서 냉각된 후 상기 가열 플레이트로 이동된다. 상기 가열 플레이트와 상기 냉각 플레이트는 나란히 배치되고, 상기 가열 플레이트의 냉각에는 2개의 온도 조절판들이 교대로 사용되며, 상기 2개의 온도 조절판들 중 하나의 온도 조절판이 상기 가열 플레이트 상에 놓여져 상기 가열 플레이트는 냉각하는 동안 다른 하나의 온도 조절판은 상기 냉각 플레이트 상에 놓여져 냉각될 수 있다.
일 예에 의하면, 상기 온도 조절판들은 서로 다른 높이에서 벨트에 결합되어 상기 벨트의 이동에 의해 반대방향으로 동시에 이동되는 2개의 아암에 의해 상기 가열 플레이트와 상기 냉각 플레이트 간 이동될 수 있다.
또한, 본 발명은 포토리소그래피 공정을 수행하는 기판 처리 방법을 제공한다. 상기 방법은 제 1그룹의 기판들에 대해 공정 수행시 가열 플레이트를 제 1 가열 온도로 제공하는 단계와 제 2그룹의 기판들에 대해 공정 수행시 상기 가열 플레이트를 제 2 가열 온도로 제공하는 단계를 포함한다. 상기 제 2그룹의 기판들에 대해 공정 수행시 상기 가열 플레이트를 제 2 가열 온도로 제공하는 단계는 상기 제 2 가열 온도가 상기 제 1 가열 온도보다 낮으면 상기 가열 플레이트를 강제 냉각하는 단계를 포함하며, 상기 가열 플레이트를 강제 냉각하는 단계는 상기 제 1 가열 온도보다 낮은 온도를 가진 온도 조절판을 상기 가열 플레이트 상에 제공하여 상기 가열 플레이트를 냉각한다.
일 예에 의하면, 상기 가열 플레이트를 강제 냉각하는 단계는 상기 온도 조절판을 상기 가열 플레이트 상으로 이동하기 전에 상기 온도 조절판을 상기 기판의 냉각에 사용되는 냉각 플레이트 상으로 이동하여 상기 온도 조절판을 냉각하는 단계를 더 포함한다.
일 예에 의하면, 상기 가열 플레이트를 강제 냉각하는 단계는 상기 가열 플레이트의 일측에 위치되며 기판을 냉각하는 냉각 플레이트 상에 제 1 온도 조절판을 제공하고 상기 가열 플레이트 상에 제 2 온도 조절판을 제공하는 단계와 상기 제 2 온도 조절판을 상기 냉각 플레이트로 이동하고 상기 제 1 온도 조절판을 상기 가열 플레이트로 이동하는 단계를 포함한다.
상기 온도 조절판은 상기 기판과 동일한 형상으로 제공되는 것이 바람직하다.
이하, 첨부한 도면 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 기판 처리 장치(1)의 일 예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 기판 처리 장치(1)는 웨이퍼 상에 포토리소그래피 공정을 수행한다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 인덱스부(10), 처리부(20), 그리고 인터페이스부(30)를 가지며, 이들은 순차적으로 일방향(이하, 제 1 방향(62))으로 나란히 배치된다. 인덱스부(10)는 카세트 거치대(12)와 로봇 이동로(14)를 가진다. 웨이퍼와 같은 반도체 기판들이 수용된 카세트들(12a)은 카세트 거치대(12)에 놓여진다. 로봇 이동로(14)에는 카세트 거치대(12)에 놓여진 카세트(12a)와 처리부(20)간 웨이퍼를 이송하는 로봇(14a)이 설치된다. 로봇(14a)은 수평면 상에서 상술한 제 1 방향(62)과 수직한 방향(이하, 제 2 방향(64)) 및 상하 방향으로 이동될 수 있는 구조를 가진다. 수평 방향 및 상하 방향으로 로봇(14a)을 이송하는 구조는 당업자라면 용이하게 구성할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
처리부(20)는 웨이퍼에 포토레지스트와 같은 감광액을 도포하는 도포공정과 노광 공정이 수행된 웨이퍼에서 노광된 영역 또는 그 반대 영역의 포토레지스트를 제거하는 현상 공정을 수행한다. 처리부(20)에는 도포 유닛(120a), 현상 유닛(120b), 그리고 베이크 유닛(140)들이 제공된다.
처리부(20)의 일측에는 노광부(40)와 연결되는 인터페이스부(30)가 제공된다. 인터페이스부(30)에는 노광부(40)와 처리부(20) 간에 웨이퍼를 이송하는 로봇(32)이 배치된다. 로봇(32)은 상술한 제 2 방향(64) 및 상하 방향으로 이동될 수 있는 구조를 가진다.
도 2는 도 1의 처리부(20)의 일 예를 보여주는 사시도이다. 처리부(20)는 제 1 처리실(100a)과 제 2 처리실(100b)을 가진다. 제 1 처리실(100a)과 제 2 처리실(100b)은 서로 적층된 구조를 가진다. 제 1 처리실(100a)에는 도포 공정을 수행하는 유닛들이 제공되고, 제 2 처리실(100b)에는 현상 공정을 수행하는 유닛들이 제공된다. 즉, 제 1 처리실(100a)에는 도포 유닛(120a)들과 베이크 유닛(140)들이 제공되며, 제 2 처리실(100b)에는 현상 유닛(120b)들과 베이크 유닛(140)들이 제공된다. 일 예에 의하면, 제 1 처리실(100a)은 제 2 처리실(100b)의 상부에 배치된다. 이와 달리 제 1 처리실(100a)은 제 2 처리실(100b)의 하부에 배치될 수 있다. 상술한 구조로 인해 웨이퍼는 인덱스부(10), 제 1 처리실(100a), 인터페이스부(30), 노광부(40), 인터페이스부(30), 제 2 처리실(100b), 그리고 인덱스부(10)를 순차적으로 이동된다. 즉, 포토리소그래피 공정 수행시 웨이퍼는 상하방향으로 루프식으로 이동된다.
도 3은 제 1 처리실(100a)의 평면도이다. 도 3을 참조하면, 제 1 처리실(100a)에는 중앙에 제 1 이동로(160a)가 상술한 제 1 방향(62)으로 길게 제공된다. 제 1 이동로(160a)의 일단은 인덱스부(10)와 연결되고, 제 1 이동로(160a)의 타단은 인터페이스부(30)와 연결된다. 제 1 이동로(160a)의 일측에는 베이크 유닛(140)들이 제 1 이동로(160a)를 따라 일렬로 배치되고, 제 1 이동로(160a)의 타측에는 도포 유닛(120a)들이 제 1 이동로(160a)를 따라 일렬로 배치된다. 이와 함께, 베이크 유닛(140)들 및 도포 유닛(120a)들은 상하로 복수개가 적층되도록 배치된다. 제 1 이동로(160a)에는 인터페이스부(30), 도포 유닛(120a), 베이크 유닛(140), 그리고 인덱스부(10)들 간에 웨이퍼를 이송하는 제 1 로봇(162a)이 제공된다. 제 1 로봇(162a)이 제 1 방향(62)으로 직선이동되도록 제 1 이동로(160a)에는 가이드 레일(164a)이 제공된다.
도 4는 제 2 처리실(100b)의 평면도이다. 도 4를 참조하면, 제 2 처리실(100b)에는 중앙에는 제 2 이동로(160b)가 상술한 제 1 방향(62)으로 길게 제공된다. 제 2 이동로(160b)의 일단은 인덱스부(10)와 연결되고, 제 2 이동로(160b)의 타단은 인터페이스부(30)와 연결된다. 제 2 이동로(160b)의 일측에는 베이크 유닛(140)들이 제 2 이동로(160b)를 따라 일렬로 배치되고, 제 2 이동로(160b)의 타측에는 현상 유닛(120b)들이 제 2 이동로(160b)를 따라 일렬로 배치된다. 이와 함께, 베이크 유닛(140)들 및 현상 유닛(120b)들은 상하로 복수개가 적층되도록 배치된다. 제 2 이동로(160b)에는 인터페이스부(30), 현상 유닛(120b), 베이크 유닛(140), 그리고 인덱스부(10)들 간에 웨이퍼를 이송하는 제 2 로봇(162b)이 제공된다. 제 2 로봇(162b)이 제 1 방향(62)으로 직선이동되도록 제 2 이동로(160b)에는 가이드 레일(164b)이 제공된다.
상술한 바와 달리, 제 1 처리실의 일측에는 제 1 이동로가 배치되고, 제 1 처리실의 타측에는 도포 유닛들과 베이크 유닛들이 배치될 수 있다. 또한, 제 2 처리실의 일측에는 제 2 이동로가 배치되고, 제 2 처리실의 타측에는 현상 유닛들과 베이크 유닛들이 배치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 베이크 유닛(140)의 내부 구조를 보여주는 사시도이고, 도 6은 도 5의 평면도이다. 베이크 유닛(140)은 모두 동일한 구조를 가질 수 있다. 이하에서는 제 1 처리실(100a)에 설치된 베이크 유닛(140)을 예로 들어 설명한다. 도 5와 도 6을 참조하면, 베이크 유닛(140)은 케이스(200), 냉각 부재(300), 가열 부재(400), 그리고 반송 메카니즘(500)을 가진다. 케이스(200)는 대체로 직육면체의 형상을 가진다. 케이스(200)의 측벽 중 제 1 이동로(160a)와 대향되는 면에는 웨이퍼가 출입되는 출입구(220)가 형성된다. 출입구(220)를 통한 웨이퍼의 이동은 제 1 로봇(162a)에 의해 이루어진다.
케이스(200) 내에는 냉각 부재(300)와 가열 부재(400)가 나란하게 설치된다. 냉각 부재(300)와 가열 부재(400)는 제 1 이동로(160a)와는 수직한 제 2 방향(64)으로 배치된다. 냉각 부재(300)는 출입구(220)와 인접하여 배치되고 가열 부재(400)는 출입구(220)로부터 멀리 떨어져 배치된다. 상술한 냉각 부재(300) 및 가열 부재(400)의 배치는 가열 부재(400)로부터 발생된 열이 출입구(220)를 통해 케이스(200) 외부로 방출되어 주변 환경에 영향을 미치는 것을 최소화한다.
도 7은 냉각 부재의 단면도이다. 도 7을 참조하면, 냉각 부재(300)는 냉각 플레이트(320)와 커버(340)를 갖는다. 냉각 플레이트(320)는 대체로 원판 형상을 가진다. 냉각 플레이트(320) 내에는 웨이퍼 냉각을 위한 수단이 제공된다. 예컨대, 냉각 플레이트(320) 내에는 냉각수가 흐르는 냉각라인(도시되지 않음)이 제공될 수 있다. 커버(340)는 냉각 플레이트(320)의 상면과 함께 외부로부터 밀폐된 공간을 제공한다. 이는 웨이퍼를 냉각하는 동안 웨이퍼 주변의 열분위기가 주위로 확산되어 냉각 효율이 저하되는 것을 방지한다. 냉각 플레이트(320)의 일측면에는 커버(340)를 상하로 이동시키는 수직 이동기(360)가 설치된다. 냉각 플레이트(320) 내에는 리프트 핀(380)이 승하강되는 통로인 관통공들(322)이 형성된다. 관통공들(322)은 후술하는 반송 메카니즘(500)의 제 1 아암(520)과 제 2 아암(540)의 이동을 방해하지 않는 위치에 형성된다. 리프트 핀(380)은 승강 기구(도시되지 않음)에 의해 상하로 이동되어, 웨이퍼를 냉각 플레이트(320) 상에 안착시키거나 냉각 플레이트(320)로부터 상부로 일정거리 이격된 위치로 웨이퍼를 들어 올린다.
다시 도 6을 참조하면, 가열 부재(400)는 가열 플레이트(420)와 커버(도시되지 않음)를 갖는다. 가열 플레이트(420)는 대체로 원판 형상을 가진다. 가열 플레이트(420) 내에는 웨이퍼 가열을 위한 수단이 제공된다. 예컨대, 가열 플레이트(420) 내에는 히팅 코일(도시되지 않음)이 설치될 수 있으며, 선택적으로 가열 플레이트(420)에는 소정의 발열 패턴들(도시되지 않음)이 형성될 수 있다. 커버는 가열 플레이트(420)의 상면과 함께 외부로부터 밀폐된 공간을 제공한다. 이는 웨이퍼를 가열하는 동안 웨이퍼 주변의 열분위기가 주위로 확산되어 가열 효율이 저하되는 것을 방지한다. 가열 플레이트(420)의 일측면에는 커버를 상하로 이동시키는 수직 이동기(460)가 설치된다. 가열 플레이트(420) 내에는 리프트 핀(480)이 승하강 되는 통로인 관통공들(422)이 형성된다. 관통공들(422)은 후술하는 반송 메카니즘(500)의 제 1 아암(520)과 제 2 아암(540)의 이동을 방해하지 않는 위치에 제공된다. 리프트 핀(480)은 승강 기구(도시되지 않음)에 의해 상하로 이동되어, 웨이퍼를 가열 플레이트(420) 상에 안착시키거나 가열 플레이트(420)로부터 일정거리 이격된 위치로 웨이퍼를 들어 올린다.
가열 플레이트(420)와 냉각 플레이트(320) 간에 웨이퍼의 이송은 케이스(200) 내에 제공된 반송 메카니즘(500)에 의해 이루어진다. 반송 메카니즘(500)은 제 1 아암(520), 제 2 아암(540), 그리고 아암 이동부재(560)를 가진다. 제 1 아암(520)과 제 2 아암(540)은 대체로 로드 형상을 가진다. 제 1 아암(520)과 제 2 아암(540)은 리프트 핀들(380, 480) 상에 놓여진 웨이퍼를 들어 올리거나 웨이퍼를 리프트 핀들(380, 480) 상에 내려 놓는다. 제 1 아암(520)과 제 2 아암(540)은 아암 이동부재(560)에 의해 냉각 플레이트(320)와 가열 플레이트(420) 사이를 직선 이동한다.
아암 이동부재(560)는 2개의 풀리들(561, 562), 벨트(563), 상부 브라켓(564), 하부 브라켓(565), 가이드 레일(566), 그리고 모터(567)를 가진다. 냉각 플레이트(320)의 일측에는 제 1 풀리(562)가 제공되고, 가열 플레이트(420)의 일측에는 제 2 풀리(561)가 제공된다. 풀리들(561, 562) 중 어느 하나는 모터(567)와 결합된다. 벨트(563)는 제 1 풀리(562) 및 제 2 풀리(561)의 외측부를 감싸도록 풀리들(561, 562)에 감겨진다. 풀리들(561, 562) 및 벨트(563)는 벨트(563)의 반이 상부에 위치되고 벨트(563)의 나머지 반이 하부에 위치되도록 배치된다. 상부에 위치 된 벨트 부분(563a)에는 상부 브라켓(564)이 고정 결합되고, 하부에 위치된 벨트 부분(563b)에는 하부 브라켓(565)이 고정 결합된다.
상부 브라켓(564)이 제 1 풀리(562)와 인접한 위치와 제 2 풀리(561)와 인접한 위치 사이에서 수평 방향으로 직선 이동될 때, 하부 브라켓(565)이 제 2 풀리(561)와 인접한 위치와 제 1 풀리(561)와 인접한 위치 사이에서 수평 방향으로 직선 이동되도록 모터(567)는 정방향 및 역방향으로 반복하여 회전된다. 상부 브라켓(564)과 하부 브라켓(565)은 상부 브라켓(564)이 제 1 풀리(562)와 인접하게 위치될 때 하부 브라켓(565)은 제 2 풀리(561)와 인접하게 위치되도록 벨트(563)에 고정 결합된다. 케이스(200) 내에는 상부 브라켓(564)과 하부 브라켓(565)이 직선 이동되도록 가이드 레일(566)이 제공된다.
상부 브라켓(564)에는 제 1 아암(520)이 결합되고, 하부 브라켓(565)에는 제 2 아암(540)이 결합된다. 상술한 구조로 인해 제 1 아암(520)과 제 2 아암(540)은 서로간에 충돌이 방지되면서 반대 방향으로 이동된다. 예컨대, 제 1 아암(520)이 냉각 플레이트(320) 상에 놓여진 웨이퍼를 가열 플레이트(420)로 이동하는 동안, 제 2 아암(540)은 가열 플레이트(420)에 놓여진 웨이퍼를 냉각 플레이트(320)로 이동할 수 있다.
상술한 예에서는 반송 메카니즘(500)이 웨이퍼들을 직선 이동시키도록 구성된 경우를 설명하였다. 그러나 이와 달리 반송 메카니즘(500)을 웨이퍼들을 서로 반대 방향으로 회전 이동시키는 구조로 제공될 수 있다.
일반적으로 웨이퍼들은 복수개씩 그룹지어지며 동일 그룹에 속하는 웨이퍼들 은 공정 단계가 동일하면 동일한 공정 조건으로 공정이 진행된다. 본 장치를 이용하여 공정 진행시, 공정 단계는 베이크 단계, 도포 단계, 현상 단계 등으로 나누어지고, 베이크 단계는 가열 단계와 냉각 단계로 나누어진다. 가열 단계는 도포 전 단계(예컨대, 어드히젼 공정), 도포 후 단계(예컨대, 소프트 베이크 공정), 현상 전 단계(예컨대, 노광 후 베이크 공정), 그리고 현상 후 단계(하드 베이크 공정) 등으로 나누어진다. 각각의 베이크 단계는 서로 다른 베이크 유닛(140)에서 진행된다.
본 실시예에서는 공정 조건으로 베이크 공정 중 웨이퍼를 가열하는 온도(이하, 가열 온도)에 대해 설명하며, 어느 하나의 베이크 유닛(140)에 대해서만 설명한다. 하나의 그룹에 속하는 웨이퍼들(이하, 제 1 그룹의 웨이퍼들)에 대해 포토리소그래피 공정(가열 공정 포함)이 완료되면, 다른 그룹에 속하는 웨이퍼들(이하, 제 2 그룹에 속하는 웨이퍼들)이 처리부(20)로 유입되어 공정이 진행된다. 이 경우, 제 1 그룹에 속하는 웨이퍼들의 가열 온도(이하, 제 1 가열 온도)와 제 2 그룹에 속하는 웨이퍼들의 가열 온도(이하, 제 2 가열 온도)가 상이하면, 제 2 그룹에 속하는 웨이퍼들에 대해 공정을 진행하기 전에 가열 플레이트(420)의 온도를 조절한다. 제 2 가열 온도가 제 1 가열 온도보다 높으면 가열 플레이트(420)에 제공된 열 에너지를 증가시킨다. 반대로 제 2 가열 온도가 제 1 가열 온도보다 낮으면 가열 플레이트(420)를 냉각시킨다. 아래에서는 가열 플레이트(420)의 온도를 빠르게 냉각시키기 위한 구조 및 방법에 대해 설명한다.
가열 플레이트(420)를 자연 냉각시키는 경우, 가열 플레이트(420)의 냉각에 많은 시간이 소요되므로 설비 가동률이 저하된다. 따라서 본 발명에서는 가열 플레이트(420)를 강제 냉각한다. 가열 플레이트(420)의 강제 냉각을 위해 온도 조절판(600)이 사용된다. 온도 조절판(600)은 가열 플레이트(420)보다 낮은 온도를 가진다. 온도 조절판(600)은 가열 플레이트(420) 상에 놓여져 가열 플레이트(420)와 열교환에 의해 가열 플레이트(420)를 냉각한다. 온도 조절판(600)과 가열 플레이트(420) 간 열 교환은 전도에 의해 이루어질 수 있다.
가열 플레이트(420)를 냉각하는 데 소요되는 시간을 더욱 단축하기 위해 온도 조절판(600)이 가열 플레이트(420) 상에 놓여지기 전에 온도 조절판(600)은 냉각되는 것이 바람직하다. 온도 조절판(600)의 냉각은 장치 내에 웨이퍼 냉각을 위해 제공되는 냉각 플레이트(320)에서 이루어질 수 있다. 또한, 하나의 가열 플레이트(420)를 냉각하기 위해 복수의 온도 조절판(600)들을 사용할 수 있다. 이 경우, 2개의 온도 조절판(600)이 교대로 사용되는 것이 바람직하다. 어느 하나의 온도 조절판(600)이 가열 플레이트(420) 냉각에 사용되는 동안, 다른 하나의 온도 조절판(600)은 냉각 플레이트(320)에서 냉각될 수 있다. 이후, 가열 플레이트(420)의 냉각에 사용된 온도 조절판(600)은 냉각 플레이트(320)로 이동되고, 냉각 플레이트(320)에서 냉각된 온도 조절판(600)은 가열 플레이트(420)로 이동된다.
온도 조절판(600)은 웨이퍼와 동일한 형상을 가지는 것이 바람직하다. 이는 장치 내 구성요소들이 웨이퍼와 같은 형상에 적합하도록 제공되기 때문이다. 예컨대, 이송 수단(제 1 로봇(162a), 제 2 로봇(162b), 제 1 아암(520), 제 2 아암(540) 등)은 웨이퍼와 같은 형상을 가지는 대상물을 이송에 적합한 구조를 가지고, 가열 플레이트(420)나 냉각 플레이트(320) 또한 웨이퍼와 같은 형상을 가지는 대상물의 가열 및 냉각에 적합한 형상을 가진다. 온도 조절판(600)은 웨이퍼와 동일한 재질을 가질 수 있다. 선택적으로, 온도 조절판(600)과 가열 플레이트(420) 사이에 열교환이 빠르게 이루어지도록 온도 조절판(600)은 금속 재질로 이루어질 수 있다.
온도 조절판(600)은 장치 내에 복수개가 제공된다. 장치 내에는 온도 조절판(600)들을 수용하는 용기가 제공되고, 인덱스부(10) 또는 제 1 처리실(100a)과 제 2 처리실(100b) 각각에는 용기가 놓여지는 용기 거치대가 제공될 수 있다.
다음에는 본 발명의 장치를 사용하여 웨이퍼를 처리하는 방법을 설명한다. 아래에서는 제 1 처리실(100a)에 제공된 베이크 유닛(140)들 중 어느 하나의 베이크 유닛(140)을 예로 들어 설명한다. 처음에 가열 플레이트(420)를 제 1 가열 온도로 유지하여, 제 1 그룹에 속하는 웨이퍼들에 대해 가열 공정을 수행한다. 제 1 그룹의 웨이퍼들에 대해 공정이 완료되면, 가열 플레이트(420)를 제 2 가열 온도로 제공한다. 제 2 가열 온도가 제 1 가열 온도보다 높으면 가열 플레이트(420)에 설치된 열선 등으로 더 많은 열에너지를 제공하고, 제 2가열 온도가 제 1 가열 온도보다 낮으면 가열 플레이트(420)를 강제 냉각한다. 이후 제 2 그룹의 웨이퍼들에 대해 공정을 수행한다.
가열 플레이트(420)를 강제 냉각하는 방법은 다음과 같다. 처음에 제 1 로봇(162a)이 용기(660)로부터 제 1 온도 조절판(620)을 꺼내고, 제 1 온도 조절판(620)을 베이크 유닛(140)의 냉각 플레이트(320) 상부로 이동한다. 제 1 온도 조절판(620)은 냉각 플레이트(320) 상에 놓여지고, 냉각 플레이트(320)에서 냉각된다. 제 1 온도 조절판(620)이 일정 온도로 냉각되면, 제 2 아암(540)은 제 1 온도 조절판(620)을 냉각 플레이트(320)로부터 가열 플레이트(420)로 이동한다. 제 1 로봇(162a)은 다시 용기(660)로부터 제 2 온도 조절판(640)을 꺼내고, 제 2 온도 조절판(640)을 냉각 플레이트(320) 상부로 이동한다. 제 2 온도 조절판(640)은 냉각 플레이트(320) 상에 놓여진다. 제 1 아암(520)과 제 2 아암(540)은 가열 플레이트(420)와 냉각 플레이트(320) 사이에 위치된다. 가열 플레이트(420)는 제 1 온도 조절판(620)에 의해 냉각되고, 제 2 온도 조절판(640)은 냉각 플레이트(320)에 의해 냉각된다(도 8a 참조).
일정 시간이 경과하면, 제 1 온도 조절판(620) 및 제 2 온도 조절판(640)이 각각 리프트 핀들에 의해 가열 플레이트(420)와 냉각 플레이트(320)로부터 상부로 이격된다. 제 1 아암(520)은 냉각 플레이트(320) 상부에 위치된 제 2 온도 조절판(640)을 리프트 핀들(380)로부터 인계 받고, 제 2 아암(540)은 가열 플레이트(420) 상부에 위치된 제 1 온도 조절판(620)을 리프트 핀들(480)로부터 인계 받는다. (도 8b 참조).
제 2 아암(540)은 제 1 온도 조절판(620)을 가열 플레이트(420)로부터 냉각 플레이트(320)로 이동하고, 이와 동시에 제 1 아암(520)은 제 2 온도 조절판(640)을 냉각 플레이트(320)로부터 가열 플레이트(420)로 이동한다(도 8c 참조).
이후, 제 1 아암(520)과 제 2 아암(540)은 냉각 플레이트(320)와 가열 플레이트(420) 사이에 위치된다. 가열 플레이트(420)는 제 2 온도 조절판(640)에 의해 냉각되고, 제 1 온도 조절판(620)은 냉각 플레이트(320)에 의해 냉각된다(도 8d 참 조). 일정 시간이 경과되면 다시 제 1 온도 조절판(620)은 제 1 아암(520)에 의해 냉각 플레이트(320)로부터 가열 플레이트(420)로 이동되고, 제 2 온도 조절판(640)은 제 2 아암(540)에 의해 가열 플레이트(420)로부터 냉각 플레이트(320)로 이동된다. 가열 플레이트(420)가 제 2 가열 온도로 냉각될 때까지 상술한 과정은 반복된다. 가열 플레이트(420)의 냉각이 완료되면, 냉각 플레이트(320) 상에 놓여진 온도 조절판(600)은 제 1 로봇(162a)에 의해 용기(660)로 이동된다. 가열 플레이트(420) 상에 놓여진 온도 조절판(600)은 반송 메카니즘(500)에 의해 냉각 플레이트(320) 상으로 이동되고, 이후에 제 1 로봇(162a)에 의해 용기(660)로 이동된다.
상술한 예에서 처리부(20)는 서로 적층된 제 1 처리실(100a)과 제 2 처리실(100b)을 구비하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나 본 발명에서 가열 플레이트를 냉각하는 방식은 상술한 구조를 가지는 장치 이외에 냉각 플레이트와 가열 플레이트가 구비된 다양한 구조의 장치에 모두 적용될 수 있다.
본 발명에 의하면, 가열 플레이트를 강제 냉각하므로 가열 플레이트 냉각에 소요되는 시간을 단축할 수 있으며, 이로 인해 설비 가동률을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 온도 조절판이 가열 플레이트 상에 놓여져 온도 조절판과 가열 플레이트 간에 열교환이 열전도에 의해 이루어지므로, 가열 플레이트 냉각 시간을 더욱 단축할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 온도 조절판을 냉각 플레이트에서 냉각한 후 가열 플레이트 냉각에 사용하므로, 가열 플레이트 냉각 시간을 더욱 단축할 수 있다.

Claims (18)

  1. 기판을 가열하는 가열 플레이트와;
    상기 가열 플레이트 상에 놓여져 상기 가열 플레이트를 냉각하는 온도 조절판과;
    상기 온도 조절판을 상기 가열 플레이트 상으로 이동하는 반송 메카니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 베이크 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이크 유닛은 기판을 냉각하는 냉각 플레이트를 더 포함하고,
    상기 반송 메카니즘은 상기 냉각 플레이트와 상기 가열 플레이트 간에 상기 온도 조절판을 이동하는 것을 특징으로 하는 베이크 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가열 플레이트와 상기 냉각 플레이트는 나란히 배치되고,
    상기 반송 메카니즘은,
    상기 냉각 플레이트와 상기 가열 플레이트 간에 상기 온도 조절판을 이송하는 제 1 아암 및 제 2 아암과;
    상기 제 1 아암과 상기 제 2 아암을 이동시키는 아암 구동부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 베이크 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 아암 구동부재는,
    서로 이격되어 배치된 2개의 풀리들과;
    상기 풀리들의 외측을 감싸도록 상기 풀리들에 감기는 벨트와;
    상기 풀리들 중 어느 하나를 회전시키는 모터와;
    상기 벨트 중 상부에 위치되는 부분에 결합되며, 상기 제 1 아암이 장착되는 상부 브라켓과; 그리고
    상기 벨트 중 하부에 위치되는 부분에 결합되며, 상기 제 2 아암이 장착되는 하부 브라켓을 구비하여,
    상기 제 1 아암과 상기 제 2 아암은 동시에 서로 반대 방향으로 이동되는 것을 특징으로 하는 베이크 유닛.
  5. 기판에 도포공정을 수행하는 도포 유닛, 기판에 현상 공정을 수행하는 현상 유닛, 그리고 도포공정 또는 현상 공정 수행하기 전 또는 후에 기판을 가열 또는 냉각하는 베이크 유닛을 가지는 처리부와;
    기판들이 수용된 카세트가 놓여지는 카세트 거치대 및 상기 카세트 거치대와 상기 처리부간 기판을 이송하는 로봇이 제공된 로봇 이동부를 가지는 인덱스부와;
    상기 처리부와 노광 공정을 수행하는 노광부 간 기판을 이송하는 로봇이 제공된 인터페이스부를 포함하되,
    상기 베이크 유닛은,
    기판을 가열하는 가열 플레이트와;
    상기 가열 플레이트 상에 놓여져 상기 가열 플레이트를 냉각하는 온도 조절판과;
    상기 온도 조절판을 상기 가열 플레이트 상으로 이동하는 반송 메카니즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 베이크 유닛은 기판을 냉각하는 냉각 플레이트를 더 포함하고,
    상기 반송 메카니즘은 상기 냉각 플레이트와 상기 가열 플레이트 간에 상기 온도 조절판을 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기판 처리부는 상기 도포 유닛과 상기 베이크 유닛 간, 또는 상기 현상 유닛과 상기 베이크 유닛 간에 기판을 이송하는 로봇이 제공되며 제 1 방향을 따라 배치되는 이송로를 더 포함하고,
    상기 냉각 플레이트와 상기 가열 플레이트는 상기 제 1 방향과는 수직한 제 2 방향으로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 반송 메카니즘은,
    상기 냉각 플레이트와 상기 가열 플레이트 간에 기판 또는 상기 온도 조절판을 이동하는 제 1 아암과;
    상기 제 1 아암과는 상이한 높이에 배치되며, 상기 냉각 플레이트와 상기 가열 플레이트 간에 기판 또는 상기 온도 조절판을 이동하는 제 2 아암과;
    상기 제 1 아암 및 상기 제 2 아암을 구동하는 아암 구동부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 도포 유닛 및 상기 베이크 유닛들이 설치되며, 이들 간에 기판을 이송하는 제 1 로봇이 이동되는 이동로가 제공된 제 1 처리실과;
    상기 제 1 처리실과는 층으로 구획되며, 상기 현상 유닛 및 상기 베이크 유닛들이 설치되며, 이들 간에 기판을 이송하는 제 2 로봇이 이동되는 이동로가 제공된 제 2 처리실을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 온도 조절판은 상기 기판과 동일한 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 베이크 유닛에서 기판을 가열하는 가열 플레이트를 냉각하는 방법에 있어서,
    가열 플레이트보다 낮은 온도를 가지는 온도 조절판을 상기 가열 플레이트 상에 제공하여 상기 가열 플레이트를 냉각하는 것을 특징으로 하는 가열 플레이트 냉각 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 온도 조절판은 기판을 냉각하는 냉각 플레이트에서 냉각된 후 상기 가열 플레이트로 이동되는 것을 특징으로 하는 가열 플레이트 냉각 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 가열 플레이트와 상기 냉각 플레이트는 나란히 배치되고, 상기 가열 플레이트의 냉각에는 2개의 온도 조절판들이 교대로 사용되며,
    상기 2개의 온도 조절판들 중 하나의 온도 조절판이 상기 가열 플레이트 상에 놓여져 상기 가열 플레이트는 냉각하는 동안, 다른 하나의 온도 조절판은 상기 냉각 플레이트 상에 놓여져 냉각되는 것을 특징으로 하는 가열 플레이트 냉각 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 가열 플레이트와 상기 냉각 플레이트 간에 상기 온도 조절판들의 이동은 서로 다른 높이에서 벨트에 결합되어 상기 벨트의 이동에 의해 반대방향으로 동 시에 이동되는 2개의 아암에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 가열 플레이트 냉각 방법.
  15. 포토리소그래피 공정을 수행하는 기판 처리 방법에 있어서,
    제 1그룹의 기판들에 대해 공정 수행시 가열 플레이트를 제 1 가열 온도로 제공하는 단계와;
    제 2그룹의 기판들에 대해 공정 수행시 상기 가열 플레이트를 제 2 가열 온도로 제공하는 단계를 포함하되,
    상기 제 2그룹의 기판들에 대해 공정 수행시 상기 가열 플레이트를 제 2 가열 온도로 제공하는 단계는 상기 제 2 가열 온도가 상기 제 1 가열 온도보다 낮으면 상기 가열 플레이트를 강제 냉각하는 단계를 포함하며,
    상기 가열 플레이트를 강제 냉각하는 단계는 상기 제 1 가열 온도보다 낮은 온도를 가진 온도 조절판을 상기 가열 플레이트 상에 제공하여 상기 가열 플레이트를 냉각하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 가열 플레이트를 강제 냉각하는 단계는,
    상기 온도 조절판을 상기 가열 플레이트 상으로 이동하기 전에, 상기 온도 조절판을 상기 기판의 냉각에 사용되는 냉각 플레이트 상으로 이동하여 상기 온도 조절판을 냉각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 가열 플레이트를 강제 냉각하는 단계는,
    상기 가열 플레이트의 일측에 위치되며 기판을 냉각하는 냉각 플레이트 상에 제 1 온도 조절판을 제공하고, 상기 가열 플레이트 상에 제 2 온도 조절판을 제공하는 단계와;
    상기 제 2 온도 조절판을 상기 냉각 플레이트로 이동하고, 상기 제 1 온도 조절판을 상기 가열 플레이트로 이동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 온도 조절판은 상기 기판과 동일한 형상으로 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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