KR100836069B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR100836069B1
KR100836069B1 KR1020070064873A KR20070064873A KR100836069B1 KR 100836069 B1 KR100836069 B1 KR 100836069B1 KR 1020070064873 A KR1020070064873 A KR 1020070064873A KR 20070064873 A KR20070064873 A KR 20070064873A KR 100836069 B1 KR100836069 B1 KR 100836069B1
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substrates
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오창석
은길수
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세메스 주식회사
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    • B05C11/00—Component parts, details or accessories not specifically provided for in groups B05C1/00 - B05C9/00
    • B05C11/10—Storage, supply or control of liquid or other fluent material; Recovery of excess liquid or other fluent material
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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Abstract

반도체 기판에 대한 코팅 공정, 베이크 공정, 현상 공정 등을 수행하기 위한 기판 처리 장치에 있어서, 제1 처리 블록은 코팅 공정 및 현상 공정을 수행하기 위하여 구비되며, 기판들을 열처리하기 위한 제2 처리 블록은 상기 제1 처리 블록과 마주하여 배치된다. 상기 제1 처리 블록은 수직 방향으로 적층되며, 기판 상에 포토레지스트막 또는 바텀 반사 방지막을 형성하기 위한 적어도 하나의 코팅 유닛과 기판 상의 포토레지스트막을 현상하기 위한 적어도 하나의 현상 유닛을 각각 포함하는 상부 단위 블록 및 하부 단위 블록과, 상기 상부 및 하부 단위 블록들 사이에 분리 가능하도록 배치되며, 상기 현상 유닛에 의해 포토레지스트 패턴이 형성된 기판 상에 패턴 쓰러짐을 방지하기 위한 코팅막을 형성하기 위한 패턴 쓰러짐 방지 코팅 유닛을 포함하는 중앙 단위 블록을 포함한다. 상기와 같이 패턴 쓰러짐 방지 코팅 유닛이 현상 유닛에 인접하게 배치되므로 기판 이송 시간이 단축될 수 있다.

Description

기판 처리 장치{Apparatus for processing a substrate}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 처리 장치의 제1 처리 블록을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 기판 처리 장치의 제2 처리 블록을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 열처리 유닛들을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 열처리 유닛들을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 상부 및 하부 이송 로봇들을 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 상부 및 하부 이송 로봇들을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 8은 도 6에 도시된 상부 및 하부 이송 로봇들의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 9는 도 1에 도시된 제1 및 제2 보조 이송 로봇들을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
2 : 노광 장치 10 : 기판 처리 장치
20 : 기판 처리 모듈 30 : 기판 이송 모듈
32 : 로드 포트 34 : 기판 이송 챔버
36 : 기판 이송 로봇 40 : 인터페이싱 모듈
42 : 인터페이싱 로봇 44 : 에지 노광 유닛
46 : 보관 스테이지 100 : 제1 처리 블록
110 : 상부 단위 블록 112 : 제1 코팅 유닛
114 : 제2 코팅 유닛 130 : 하부 단위 블록
132 : 현상 유닛 150 : 중앙 단위 블록
152 : 패턴 쓰러짐 방지 코팅 유닛 154 : 현상 유닛
200 : 제2 처리 블록 210 : 제1 단위 블록
230 : 제2 단위 블록 240 : 가열 플레이트
242 : 냉각 플레이트 244 : 열처리 챔버
244a, 244b : 도어 246 : 챔버 내측 로봇
250 : 제3 단위 블록 300 : 메인 이송 블록
310 : 상부 이송 로봇 320 : 하부 이송 로봇
330 : 로봇 제어부 400 : 제3 처리 블록
410 : 냉각 유닛 420 : 제1 이송 스테이지
500 : 제4 처리 블록 510 : 냉각 유닛
520 : 제2 이송 스테이지 600 : 제1 보조 이송 블록
610 : 제1 보조 이송 로봇 700 : 제2 보조 이송 블록
710 : 제2 보조 이송 로봇
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 실리콘웨이퍼와 같은 반도체 기판에 대하여 코팅 공정, 베이크 공정, 현상 공정 등을 수행하기 위한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 장치의 제조 공정에서 포토레지스트 패턴은 전기적 특성을 갖는 회로 패턴을 형성하기 위한 식각 공정을 위한 식각 마스크로서 사용될 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴은 노광 장치와 연결된 기판 처리 장치(또는 포토레지스트 패턴 형성 장치)에 의해 형성될 수 있다.
상기 기판 처리 장치는 반도체 기판 상에 바텀 반사 방지막 및 포토레지스트막을 형성하기 위한 코팅 유닛들, 상기 반사 방지막 및 포토레지스트막을 경화시키기 위한 가열 유닛들, 노광 처리된 반도체 기판에 대하여 PEB(post exposure bake) 공정을 수행하기 위한 가열 유닛들, 노광 처리된 포토레지스트막을 현상하기 위한 현상 유닛들, 상기 반도체 기판 상에 형성된 포토레지스트 패턴을 경화시키기 위한 가열 유닛들, 상기 가열된 반도체 기판을 냉각시키기 위한 냉각 유닛들, 반도체 기판들을 수납하는 이송 스테이지들을 포함할 수 있다.
상기와 같은 공정 유닛들 사이에는 기판 이송 로봇이 배치될 수 있으며, 상기 기판 이송 로봇은 기 설정된 공정 레시피에 따라 반도체 기판들을 상기 공정 유닛들 사이에서 이송한다.
그러나, 상기 공정들에 소요되는 시간들이 서로 상이하기 때문에 상기 공정 유닛들 또는 이송 스테이지들에서 반도체 기판들이 대기하는 시간이 증가될 수 있으며, 상기 기판 이송 로봇에 과부하가 발생될 수 있다. 예를 들면, 현상 공정이 수행된 후, 반도체 기판 상에 형성된 포토레지스트 패턴의 쓰러짐을 방지하기 위하여 별도의 코팅막을 추가적으로 형성하는 경우, 반도체 기판을 코팅 유닛으로 이송하기 위하여 이송 스테이지에서 대기시켜야 하는 경우가 발생될 수 있으며, 기판 이송 로봇의 작업 반경에서 벗어나는 경우가 발생될 수 있다. 즉, 현상 유닛에서 패턴 쓰러짐 방지를 위한 코팅 유닛으로 한 번의 동작으로 이송할 수 없는 경우가 발생될 수 있다.
또한, 공정 레시피, 포토레지스트 조성물, 목적하는 포토레지스트 패턴의 선폭 등에 따라 바텀 반사 방지막을 형성하지 않을 수 있다. 따라서, 상기 코팅 유닛들의 일부가 필요하지 않을 수도 있다.
결과적으로, 상기 기판 처리 장치의 쓰루풋이 크게 저하될 수 있으며, 이를 개선할 수 있는 새로운 기판 처리 장치가 요구되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 쓰루풋이 향상된 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 기판 처리 장치는, 코팅 공정 및 현상 공정을 수행하기 위한 제1 처리 블록과, 상기 제1 처리 블록과 마주하여 배치되며, 기판들을 열처리하기 위한 제2 처리 블록을 포함할 수 있다. 상기 제1 처리 블록은, 수직 방향으로 적층되며, 기판 상에 포토레지스트막 또는 바텀 반사 방지막을 형성하기 위한 적어도 하나의 코팅 유닛과 기판 상의 포토레지스트막을 현상하기 위한 적어도 하나의 현상 유닛을 각각 포함하는 상부 단위 블록 및 하부 단위 블록과, 상기 상부 및 하부 단위 블록들 사이에 분리 가능하도록 배치되며, 상기 현상 유닛에 의해 포토레지스트 패턴이 형성된 기판 상에 패턴 쓰러짐을 방지하기 위한 코팅막을 형성하기 위한 패턴 쓰러짐 방지 코팅 유닛을 포함하는 중앙 단위 블록을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 기판 처리 장치는, 상기 제1 처리 블록과 제2 처리 블록 사이에 배치되며 기판들을 이송하기 위한 메인 이송 블록과, 상기 제1 및 제2 처리 블록의 배치 방향에 대하여 수직하는 방향으로 상기 메인 이송 블록의 일측에 배치되며 기판들의 온도를 조절하기 위한 제3 처리 블록과, 상기 제2 처리 블록과 상기 제3 처리 블록에 인접하도록 배치되어 상기 제2 처리 블록과 상기 제3 처리 블록 사이에서 기판들을 이송하기 위한 보조 이송 블록을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 메인 이송 블록 내에는 상기 상부 단위 블록, 상기 중앙 단위 블록, 상기 제2 처리 블록 및 상기 제3 처리 블록 사이에서 기판들을 이송하기 위한 상부 메인 로봇과, 상기 하부 단위 블록, 상기 중앙 단위 블록, 상기 제2 처리 블록 및 상기 제3 처리 블록 사이에서 기판들을 이송하기 위한 하부 메인 로봇이 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 상기 중앙 단위 블록과 인접한 상기 메인 이송 블록의 중앙 공간 내에서 상기 상부 및 하부 메인 로봇들이 서로 간섭되지 않도록 상기 상부 및 하부 메인 로봇들의 동작들을 제어하는 로봇 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제2 처리 블록은 상기 제1 처리 블록과 마주하도록 수평 방향으로 배치된 제1, 제2 및 제3 단위 블록들을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제3 단위 블록들 각각은 복층으로 적층되며 기판들을 가열하기 위한 다수의 가열 유닛들을 포함할 수 있으며, 상기 제2 단위 블록은 상기 제1 및 제3 단위 블록들 사이에서 복층으로 적층되며 기판들을 열처리하기 위한 다수의 열처리 유닛들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 각각의 열처리 유닛들은, 기판을 가열하기 위한 가열 플레이트와, 상기 제1, 제2 및 제3 단위 블록들의 배치 방향과 동일한 방향으로 상기 가열 플레이트의 일측에 배치되며 기판을 냉각시키기 위한 냉각 플레이트와, 상기 가열 플레이트와 상기 냉각 플레이트를 수용하며, 상기 기판들을 반입 및 반출하기 위한 한 쌍의 출입구들을 갖는 열처리 챔버를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 각각의 열처리 유닛들은, 상기 열처리 챔버 내에 배치되어 상기 가열 플레이트와 상기 냉각 플레이트 사이에서 상기 기판 들을 이송하기 위한 챔버 내측 로봇과, 상기 가열 플레이트 및 냉각 플레이트를 통하여 수직 방향으로 이동 가능하도록 배치되며 상기 기판들을 상기 가열 플레이트 및 냉각 플레이트 상으로 로딩하고 상기 가열 플레이트 및 냉각 플레이트로부터 언로딩하기 위한 다수의 리프트 핀들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 기판 처리 장치는, 상기 메인 이송 블록을 중심으로 상기 제3 처리 블록과 마주하여 배치되며 기판들의 온도를 조절하기 위한 제4 처리 블록과, 상기 제2 처리 블록과 상기 제4 처리 블록에 인접하도록 배치되어 상기 제2 처리 블록과 상기 제4 처리 블록 사이에서 기판들을 이송하기 위한 제2 보조 이송 블록을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 기판 처리 장치는, 제3 처리 블록과 연결되며, 다수의 기판들이 수납된 용기와 상기 제3 처리 블록 사이에서 기판들을 이송하기 위한 기판 이송 모듈과, 상기 제4 처리 블록과 연결되며, 노광 장치와 상기 제4 처리 블록 사이에서 기판들을 이송하기 위한 인터페이싱 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 기판 처리 장치 내에서 다수의 기판들에 대한 코팅 공정, 베이크 공정, 현상 공정, 냉각 공정 등이 수행되는 동안 상기 상부 및 하부 메인 로봇들에 인가되는 부하는 상기 제1 및 제2 보조 이송 블록들 및 상기 열처리 유닛들의 챔버 내측 로봇들에 의해 충분히 감소될 수 있다. 또한, 상기 제1 처리 블록의 중앙 단위 블록의 구성은 공정 레시피에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 각각의 열처리 유닛들 내에서 가열 플레이트에 의한 베 이크 공정 또는 포토레지스트 리플로우 공정 및 냉각 플레이트에 의한 냉각 처리가 동시에 또는 연속적으로 수행될 수 있다. 추가적으로, 상기 현상 유닛으로부터 패턴 쓰러짐 방지 코팅 유닛으로 한 번의 이송 동작에 의해 이송 가능하므로 기판의 이송 시간이 단축될 수 있다. 결과적으로, 상기 기판 처리 장치의 쓰루풋이 크게 향상될 수 있다.
실시예
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나, 본 발명은 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 도면들에 있어서, 각각의 장치, 요소들, 막(층) 및 영역들의 두께는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 각각의 장치 또는 요소들은 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 장치들 또는 부가 요소들을 구비할 수 있으며, 각각의 요소 또는 막(층)이 다른 요소 또는 막(층) 상에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 다른 요소 또는 막(층) 상에 직접 배치 또는 형성되거나 그들 사이에 추가적인 요소 또는 막(층)이 개재될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 기판 처리 장치의 제1 처리 블록을 설명하기 위한 개략적인 측면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 기판 처리 장치의 제2 처리 블록을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)는 실리콘웨이퍼와 같은 반도체 기판을 처리하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 반도체 기판 상에 포토레지스트막 또는 바텀 반사 방지막(bottom anti-reflective coating layer)을 형성하기 위한 코팅 공정, 상기 포토레지스트막에 회로 패턴을 전사하기 위하여 노광 공정을 수행한 후 상기 반도체 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 현상 공정, 상기 포토레지스트막 또는 상기 포토레지스트 패턴을 경화시키기 위한 베이크 공정 등을 수행하기 위하여 사용될 수 있다.
상기 기판 처리 장치(10)는 반도체 기판을 처리하기 위한 기판 처리 모듈(20)과, 반도체 기판의 이송을 위한 기판 이송 모듈(30), 및 노광 장치(2)와 상기 기판 처리 모듈(20) 사이에 배치되는 인터페이싱 모듈(40)을 포함할 수 있다.
상기 기판 이송 모듈(30)은 다수의 반도체 기판들을 수용하는 용기들(4)을 지지하는 다수의 로드 포트들(32)을 포함할 수 있으며, 상기 용기들(4)과 상기 기판 처리 모듈(20) 사이에서 반도체 기판들을 이송하기 위하여 구비된다. 예를 들면, 각각의 로드 포트들(32) 상에는 FOUP(Front Opening Unified Pod)이 놓여질 수 있다.
상기 기판 처리 모듈(20)과 연결되는 기판 이송 챔버(34) 내에는 반도체 기판들의 이송을 위한 기판 이송 로봇(36)이 배치될 수 있다. 상기 기판 이송 로봇(36)은 수평 및 수직 방향, 예를 들면, Y축 방향 및 Z축 방향으로 이동 가능하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 기판 이송 로봇(36)의 로봇 암은 회전 가능하도록 그리고 신장 및 신축 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 기판 이송 챔버(34)의 상부에는 정화된 공기를 기판 이송 챔버(34) 내부로 공급하기 위한 팬 필터 유닛(38)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 기판 이송 모듈(30)은 로드 포트들(32)에 놓여진 FOUP들의 도어들을 개방하기 위한 도어 오프너들(미도시)을 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 모듈(20)은 반도체 기판 상에 포토레지스트 조성물 또는 반사 방지 물질을 도포하여 포토레지스트막 또는 바텀 반사 방지막을 형성하며, 노광 장치(2)에 의해 처리된 반도체 기판 상의 포토레지스트막을 현상하기 위한 제1 처리 블록(100)을 포함할 수 있다.
상기 제1 처리 블록(100)은 수직 방향으로 적층된 상부 단위 블록들(110)과 하부 단위 블록들(130) 포함할 수 있다. 상기 상부 단위 블록들(110)은 다수의 코팅 유닛들을 포함할 수 있으며, 상기 하부 단위 블록들(130)은 다수의 현상 유닛들을 포함할 수 있다. 이와 다르게, 상기 상부 단위 블록들(110)은 다수의 현상 유닛들을 포함할 수 있으며, 상기 하부 단위 블록들(130)은 다수의 코팅 유닛들을 포함할 수도 있다.
도시된 바에 의하면, 상기 제1 처리 블록(100)은 두 개의 상부 단위 블록들(110)과 두 개의 하부 단위 블록들(130)은 포함한다. 그러나, 본 발명의 범위는 상기 상부 및 하부 단위 블록들(110, 130)의 수량에 의해 한정되지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각각의 상부 단위 블록들(110)은 바텀 반사 방지막을 형성하기 위한 제1 코팅 유닛(112)과 포토레지스트막을 형성하기 위한 제 2 코팅 유닛(114)을 포함할 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 제1 코팅 유닛(112)의 내부에는 반도체 기판을 지지하고 회전시키기 위한 회전척과 반사 방지 물질을 상기 반도체 기판 상으로 제공하기 위한 노즐이 배치될 수 있고, 상기 제2 코팅 유닛(114)의 내부에는 반도체 기판들을 지지하고 회전시키기 위한 다수의 회전척들과 포토레지스트 물질을 상기 반도체 기판들 상으로 제공하기 위한 다수의 노즐들이 배치될 수 있다. 한편, 상기 제1 코팅 유닛(112)과 제2 코팅 유닛(114)은 X축 방향으로 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 각각의 상부 단위 블록들(110)은 수평 방향으로 배열된 다수의 코팅 유닛들을 포함할 수 있다. 각각의 코팅 유닛들은 반도체 기판 상에 포토레지스트막을 형성하기 위하여 제공된다. 상세히 도시되지는 않았으나, 각각의 코팅 유닛들은 코팅 공정이 수행되는 코팅 챔버, 반도체 기판 상에 포토레지스트 조성물을 제공하기 위한 노즐 및 상기 반도체 기판을 지지하고 회전시키기 위한 회전척을 포함할 수 있다. 그러나, 하나의 코팅 챔버 내에 다수의 회전척들과 다수의 노즐들이 배치될 수도 있다.
각각의 하부 단위 블록들(130)은 X축 방향으로 배열된 다수의 현상 유닛들(132)을 포함할 수 있다. 각각의 현상 유닛들은 노광 장치(2)에 의해 처리된 반도체 기판 상의 포토레지스트막을 현상하기 위하여 제공된다. 상세히 도시되지는 않았으나, 각각의 현상 유닛들(132)은 현상 공정이 수행되는 현상 챔버, 반도체 기판 상에 현상액을 제공하기 위한 노즐 및 상기 반도체 기판을 지지하고 회전시키기 위한 회전척을 포함할 수 있다. 그러나, 하나의 현상 챔버 내에 다수의 회전척들과 다수의 노즐들이 배치될 수도 있다. 또한, 각각의 현상 유닛들(132)은 현상액에 의한 처리 이후에 반도체 기판을 세정하기 위한 세정액을 공급하는 세정 노즐을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상부 단위 블록들(110)과 하부 단위 블록들(130) 사이에는 중앙 단위 블록(150)이 배치될 수 있다. 상기 중앙 단위 블록(150)은 코팅 유닛들과 현상 유닛들을 선택적으로 포함할 수 있다. 특히, 상기 중앙 단위 블록(150)은 적어도 하나의 코팅 유닛, 예를 들면, 적어도 하나의 패턴 쓰러짐 방지 코팅 유닛을 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 중앙 단위 블록(150)은 하나의 패턴 쓰러짐 방지 코팅 유닛과 하나의 현상 유닛 그리고 바텀 반사 방지막 또는 포토레지스트막을 형성하기 위한 일반적인 코팅 유닛을 포함할 수 있다. 이와 다르게, 두 개의 패턴 쓰러짐 방지 코팅 유닛들과 현상 유닛 또는 일반적인 코팅 유닛을 포함할 수 있으며, 하나의 패턴 쓰러짐 방지 코팅 유닛과 두 개의 일반적인 코팅 유닛 또는 두 개의 현상 유닛을 포함할 수도 있다.
도시된 바에 의하면, 상기 중앙 단위 블록(150)이 하나의 패턴 쓰러짐 방지 코팅 유닛(152)과 두 개의 현상 유닛들(154)을 포함하고 있으나, 패턴 쓰러짐 방지 코팅 유닛(152)의 수량과 현상 유닛(154)의 수량에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않을 것이다.
특히, 상기 중앙 단위 블록(150)을 구성하는 패턴 쓰러짐 방지 코팅 유닛(들)과 코팅 또는 현상 유닛(들)은 상기 상부 단위 블록들(110)과 하부 단위 블록 들(130) 사이에서 분리 가능하도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 중앙 단위 블록(150)은 기 설정된 공정 레시피에 따라 구성이 변화될 수 있으며, 이에 따라, 상기 기판 처리 장치(10)의 쓰루풋이 크게 향상될 수 있다.
한편, 상기 패턴 쓰러짐 방지 코팅 유닛은 상기 제1 또는 제2 코팅 유닛들(112 또는 114)과 유사한 내부 구성을 가질 수 있다. 상기 패턴 쓰러짐 방지 코팅막은 반도체 기판 상에 형성된 포토레지스트 패턴의 쓰러짐 또는 변형을 방지하기 위하여 상기 포토레지스트 패턴 상에 스핀 코팅 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 가열에 의해 경화될 수 있으며, 시너 조성물에 의해 제거될 수 있는 고분자 물질이 상기 패턴 쓰러짐 방지 코팅막을 구성할 수 있다. 상기 패턴 쓰러짐 방지 코팅막은 현상 공정 이후 또는 하드 베이크 공정 이후에 형성될 수 있다.
상기 기판 처리 모듈(20)은 상기 제1 처리 블록(100)과 마주하여 배치되는 제2 처리 블록(200)을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 처리 블록(200)은 X축 방향으로 배열되는 다수의 단위 블록들을 포함할 수 있으며, 반도체 기판의 열처리를 위하여 구비될 수 있다. 특히, 상기 제2 처리 블록(200)은 반도체 기판 상에 형성된 포토레지스트막, 바텀 반사 방지막, 포토레지스트 패턴 등을 경화시키기 위한 베이크 공정 및 포토레지스트 리플로우 공정을 수행하기 위하여 구비될 수 있으며, 또한 상기 베이크 공정을 수행한 후 반도체 기판을 냉각시키기 위하여 구비될 수 있다.
예를 들면, 상기 제2 처리 블록(200)은 제1, 제2 및 제3 단위 블록들(210, 230, 250)을 포함할 수 있으며, 상기 제2 단위 블록(230)은 상기 제1 및 제3 단위 블록들(210, 250) 사이에 배치될 수 있다. 상기 제1 및 제3 단위 블록들(210, 250)은 반도체 기판을 가열하기 위한 다수의 가열 유닛들(212, 214, 252, 254)을 포함할 수 있으며, 상기 제2 단위 블록(230)은 반도체 기판을 가열하고 냉각시키기 위한 다수의 열처리 유닛들(232, 234)을 포함할 수 있다. 상기 가열 유닛들(212, 214, 252, 254)과 상기 열처리 유닛들(232, 234)은 수직 방향으로 적층될 수 있다.
각각의 가열 유닛들(212, 214, 252, 254)은 반도체 기판을 지지하며 가열하기 위한 가열 플레이트와 상기 가열 플레이트를 수용하는 가열 챔버를 포함할 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 각각의 가열 유닛들(212, 214, 252, 254)은 상기 가열 플레이트를 통하여 수직 방향으로 이동 가능하도록 배치된 리프트 핀들을 더 포함할 수 있다. 상기 가열 플레이트의 하부에는 상기 리프트 핀들과 연결되어 상기 리프트 핀들을 수직 방향으로 이동시키기 위한 구동부가 배치될 수 있다.
상기 가열 유닛들(212, 214, 252, 254)은 소수화 처리, 소프트 베이크 공정, PEB(post exposure bake) 공정, 하드 베이크 공정 등을 수행하기 위하여 사용될 수 있다.
상기 소수화 처리는 반도체 기판의 표면 특성을 소수성으로 변화시키기 위하여 수행될 수 있다. 예를 들면, 예를 들면, 상기 가열 유닛들(212, 214, 252, 254) 중 일부는 상기 반도체 기판 상으로 HMDS(hexamethyldisilazane) 가스를 공급하기 위한 노즐을 각각 포함할 수 있다.
상기 소프트 베이크 공정은 포토레지스트 코팅 공정에 의해 반도체 기판 상 에 형성된 포토레지스트막을 경화시키기 위하여, 즉 포토레지스트막 내의 용제를 제거하기 위하여 수행될 수 있다.
상기 PEB 공정은 노광 공정 후 포토레지스트 패턴의 측면 프로파일을 개선하기 위하여 수행될 수 있으며, 상기 하드 베이크 공정은 현상 공정 후 포토레지스트 패턴을 경화시키기 위하여 수행될 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 단위 블록(210)은 소수화 처리(또는 HMDS 처리)를 위한 제1 가열 유닛들(212)과 하드 베이크 공정을 위한 제2 가열 유닛들(214)을 포함할 수 있으며, 제3 단위 블록(250)은 소프트 베이크 공정을 위한 제3 가열 유닛들(252)과 PEB 공정을 위한 제4 가열 유닛들(254)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 가열 유닛들(212)은 제1 단위 블록(210)의 상부에 배치될 수 있으며, 제2 가열 유닛들(214)은 제1 단위 블록(210)의 하부에 배치될 수 있다. 그리고, 상기 제3 가열 유닛들(252)은 상기 제3 단위 블록(250)의 상부에 배치될 수 있으며, 상기 제4 가열 유닛들(254)은 상기 제3 단위 블록(250)의 하부에 배치될 수 있다. 이는 상기 소수화 처리 및 소프트 베이크 공정을 위한 제1 및 제3 가열 유닛들(212, 252)을 코팅 유닛들(112, 114)과 인접하게 배치하고, 상기 하드 베이크 공정 및 PEB 공정을 위한 제2 및 제4 가열 유닛들(214, 254)을 상기 현상 유닛들(132)과 인접하게 배치하기 위함이다. 그러나, 본 발명의 범위는 상기 가열 유닛들(212, 214, 252, 254)의 위치에 의해 한정되지는 않을 것이다.
도 4는 도 3에 도시된 열처리 유닛들을 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 5는 도 3에 도시된 열처리 유닛들을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 각각의 열처리 유닛들(232, 234)은 반도체 기판을 가열하기 위한 가열 플레이트(240)와, X축 방향으로 상기 가열 플레이트(240)의 일측에 배치되며 반도체 기판을 냉각시키기 위한 냉각 플레이트(242)와, 상기 가열 플레이트(240)와 상기 냉각 플레이트(242)를 수용하며 상기 반도체 기판들의 이송을 위한 한 쌍의 도어들(244a, 244b)을 갖는 열처리 챔버(244)를 포함할 수 있다.
상기 열처리 유닛들(232, 234)은 반도체 기판들에 대한 베이크 공정 또는 포토레지스트 리플로우 공정을 수행하기 위하여 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 단위 블록(230)은 바텀 반사 방지막을 경화시키기 위한 베이크 공정 및 냉각 공정을 수행하기 위한 상부 열처리 유닛들(232)과 포토레지스트 리플로우 공정 및 냉각 공정을 수행하기 위한 하부 열처리 유닛들(234)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 각각의 열처리 유닛들(232, 234)은 상기 열처리 챔버(244) 내에서 상기 가열 플레이트(240)와 냉각 플레이트(242) 사이에서 반도체 기판을 이송하기 위한 챔버 내측 로봇(intra-chamber robot; 246)을 포함할 수 있다.
상기 챔버 내측 로봇(246)은 X축 방향 로봇 암(246b)을 이동시키기 위한 가이드 레일(246a)을 포함할 수 있다. 상기 로봇 암(246b)은 상기 가이드 레일(246a)에 X축 방향으로 이동 가능하도록 결합될 수 있으며, 상기 가열 플레이트(240)와 냉각 플레이트(242)를 향하여 Y축 방향으로 연장할 수 있다.
상세히 도시되지는 않았으나, 상기 각각의 열처리 유닛들(232, 234)은 상기 가열 플레이트(240)와 냉각 플레이트(242)를 통하여 수직 방향으로 이동 가능하도록 배치된 리프트 핀들(248a, 248b)을 더 포함할 수 있다. 상기 가열 플레이 트(240) 및 냉각 플레이트(242)의 하부에는 상기 리프트 핀들(248a, 248b)과 연결되어 상기 리프트 핀들(248a, 248b)을 수직 방향으로 이동시키기 위한 구동부들(249)이 각각 배치될 수 있다.
상기 가열 플레이트(240)는 상기 반도체 기판을 가열하기 위한 히터와 연결될 수 있으며, 상기 냉각 플레이트(242)는 상기 반도체 기판을 냉각시키기 위한 냉각 라인을 가질 수 있다. 특히, 상기 가열 플레이트(240) 내에는 전기 저항 열선이 내장될 수 있으며, 상기 냉각 플레이트(242) 내에는 냉매를 순환시키기 위한 순환 유로가 형성될 수 있다.
또한, 상기 가열 플레이트(240)와 냉각 플레이트(242) 각각은 반도체 기판을 약 0.1 내지 0.3mm 정도의 높이로 부상시킨 상태에서 상기 반도체 기판을 지지하기 위한 다수의 돌기들을 가질 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 제1 처리 블록(100)과 제2 처리 블록(200) 사이에는 반도체 기판들의 이송을 위한 메인 이송 블록(300)이 배치될 수 있다. 상기 메인 이송 블록(300) 내에는 반도체 기판들을 이송하기 위한 이송 로봇들(310, 320)이 배치될 수 있다. 예를 들면, 메인 이송 블록(300) 내에는 상부 메인 로봇(310)과 하부 메인 로봇(320)이 배치될 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 상부 및 하부 메인 로봇들을 설명하기 위한 개략적인 정면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 상부 및 하부 메인 로봇들을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다. 도 8은 도 6에 도시된 상부 및 하부 메인 로봇들의 다른 예를 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 상부 메인 로봇(310)은 한 쌍의 상부 수직 가이드 레일(312)과, 상기 상부 수직 가이드 레일들(312)에 수직 방향으로 이동 가능하도록 결합된 상부 수평 가이드 레일(314)과, 상기 상부 수평 가이드 레일(314)에 수평 방향으로 이동 가능하도록 결합되며 회전 가능하도록 그리고 신장 및 신축 가능하도록 구성된 상부 로봇 암(316)을 포함할 수 있다.
상기 하부 메인 로봇(320)은 한 쌍의 하부 수직 가이드 레일(322)과, 상기 하부 수직 가이드 레일들(322)에 수직 방향으로 이동 가능하도록 결합된 하부 수평 가이드 레일(324)과, 상기 하부 수평 가이드 레일(324)에 수평 방향으로 이동 가능하도록 결합되며 회전 가능하도록 그리고 신장 및 신축 가능하도록 구성된 하부 로봇 암(326)을 포함할 수 있다.
한편, 상기 기판 처리 모듈(20)은 반도체 기판들의 온도 조절을 위한 제3 처리 블록(400) 및 제4 처리 블록(500)을 더 포함할 수 있다. 상기 제3 및 제4 처리 블록들(400, 500)은 상기 제1 및 제2 처리 블록들(100, 200)이 배열된 방향에 대하여 수직하는 방향, 즉, X 방향으로 상기 메인 이송 블록(300)의 양측 부위에 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 제3 및 제4 처리 블록들(400, 500)은 기판 이송 모듈(30)과 메인 이송 블록(300) 및 인터페이싱 모듈(40) 사이에 각각 배치될 수 있다.
상기 상부 메인 로봇(310)은 노광 공정 이전에 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 처리 블록들(100, 200, 400, 500) 사이에서 반도체 기판들을 이송하기 위하여 사용될 수 있다. 특히, 상기 상부 메인 로봇(310)은 상부 단위 블록들(110), 중앙 단위 블록(150), 제1 및 제3 가열 유닛들(212, 252), 그리고 제3 및 제4 처리 블록들(400, 500) 사이에서 반도체 기판들을 이송하도록 구성될 수 있다.
상기 하부 메인 로봇(320)은 노광 공정 이후에 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 처리 블록들(100, 200, 400, 500) 사이에서 반도체 기판들을 이송하기 위하여 사용될 수 있다. 특히, 상기 하부 메인 로봇(320)은 하부 단위 블록들(130), 중앙 단위 블록(150), 제2 및 제4 가열 유닛들(214, 254), 그리고 제3 및 제4 처리 블록들(400, 500) 사이에서 반도체 기판들을 이송하도록 구성될 수 있다.
상기 상부 수직 가이드 레일들(312)은 상기 제1 처리 블록(100)에 인접하여 배치될 수 있으며, 상기 하부 수직 가이드 레일들(322)은 상기 제2 처리 블록(200)에 인접하여 배치될 수 있다. 이는 상기 상부 메인 로봇(310)과 하부 메인 로봇(320) 모두가 상기 중앙 단위 블록(150)에 대하여 반도체 기판을 로딩 또는 언로딩 가능하도록 하기 위함이다. 상기 상부 메인 로봇(310)과 하부 메인 로봇(320)이 상기 중앙 단위 블록(150)과 인접한 영역에서 동작하는 경우, 상기 상부 및 하부 메인 로봇들(310, 320)의 동작은 서로 간섭되지 않도록 로봇 제어부(330)에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 8에 도시된 바와 같이, 상부 로봇 암(346)은 아래를 향하도록 상부 수평 가이드 레일(344)에 결합될 수 있으며, 하부 로봇 암(356)은 위를 향하도록 하부 수평 가이드 레일(354)에 결합될 수 있다. 이 경우, 상부 수직 가이드 레일들(342)과 하부 수직 가이드 레일들(352)은 상기 제1 처리 블록(100) 또는 제2 처리 블록(200)에 인접하여 배치될 수 있다.
다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 반도체 기판은 상기 열처리 챔버(244)의 제1 도어(244a)를 통해 열처리 챔버(244) 내부로 반입될 수 있으며, 이어서, 상기 가열 플레이트(240)를 통해 배치된 리프트 핀들(248a)에 의해 상기 가열 플레이트(240) 상에 로딩될 수 있다. 상기 가열 플레이트(240) 상에서 베이크 공정 또는 포토레지스트 리플로우 공정이 수행된 반도체 기판은 상기 리프트 핀들(248a)에 의해 상기 가열 플레이트(240)로부터 들어올려진다. 상기 챔버 내측 로봇(246)의 로봇 암(246b)은 상기 들어올려진 반도체 기판의 아래로 이동하며, 상기 리프트 핀들(248a)의 하강에 의해 상기 반도체 기판은 상기 로봇 암(246b)에 의해 지지된다. 상기 로봇 암(246b)에 의해 지지된 반도체 기판은 로봇 암(246b)의 이동에 의해 상기 냉각 플레이트(242)의 위로 이동하며, 상기 냉각 플레이트(242)를 통해 상승하는 리프트 핀들(248b)에 의해 상기 로봇 암(246b)으로부터 들어올려진다. 상기 로봇 암(246b)이 되돌아간 후, 상기 리프트 핀들(248b)의 하강에 의해 상기 반도체 기판은 상기 냉각 플레이트(242) 상에 놓여질 수 있다. 상기 냉각 플레이트(242) 상에서 소정의 온도, 예를 들면, 약 30 내지 50℃ 정도의 온도로 냉각된 반도체 기판은 상기 열처리 챔버(244)의 제2 도어(244b)를 통해 반출될 수 있다.
상기와 같이 열처리 챔버(244) 내에서 가열 플레이트(240)와 냉각 플레이트(242) 사이의 반도체 기판 이송이 상기 챔버 내측 로봇(246)에 의해 이루어지므로, 상기 메인 이송 블록(300)의 상부 및 하부 메인 로봇들(310, 320)의 부하를 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 냉각 플레이트(242)에 의해 반도체 기판이 냉각되는 동안 다른 반도체 기판에 대한 베이크 공정 또는 포토레지스트 리플로우 공정이 상 기 가열 플레이트(240)에 의해 동시에 또는 연속적으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 기판 처리 장치(10)의 쓰루풋이 크게 향상될 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 제3 및 제4 처리 블록들(400, 500)은 상기 제2 처리 블록(200)에 의해 가열된 반도체 기판을 냉각시키기 위하여 구비될 수 있다. 예를 들면, 상기 제3 및 제4 처리 블록들(400, 500) 각각은 반도체 기판을 소정의 온도, 예를 들면, 약 23℃의 온도로 냉각시키기 위한 다수의 냉각 유닛들(410, 510)을 포함할 수 있다. 상기 냉각 유닛들(410, 510)은 수직 방향으로 적층될 수 있다.
또한, 상기 제3 및 제4 처리 블록들(400, 500)은 상기 상부 또는 하부 열처리 유닛(232 또는 234)의 냉각 플레이트(242)에 의해 일차 냉각된 반도체 기판을 약 23℃의 온도로 이차 냉각시키기 위하여 사용될 수 있다. 상기 열처리 유닛(232 또는 234)의 냉각 플레이트(242)는 반도체 기판의 온도를 약 30 내지 50℃ 정도의 온도로 일차 냉각시킬 수 있다.
각각의 냉각 유닛들(410, 510)은 냉각 챔버와 그 내부에 배치된 냉각 플레이트를 포함할 수 있다. 상세히 도시되지는 않았으나, 상기 냉각 플레이트의 내부에는 냉각수의 순환을 위한 유로가 구비될 수 있으며, 상기 냉각수의 순환에 의해 상기 냉각 플레이트는 약 23℃ 정도의 온도로 유지될 수 있다.
상기 냉각 유닛들(410, 510) 각각은 냉각 플레이트를 통해 수직 방향으로 이동 가능하도록 배치되어 반도체 기판의 로딩 및 언로딩 동작을 수행하는 다수의 리프트 핀들을 포함할 수 있다. 상기 리프트 핀들은 냉각 플레이트를 통해 수직 방향 으로 이동 가능하도록 배치되며, 상기 냉각 플레이트의 하부에는 상기 리프트 핀들과 연결되어 상기 리프트 핀들을 수직 방향으로 이동시키기 위한 구동부가 배치될 수 있다.
또한, 상기 제3 및 제4 처리 블록들(400, 500)은 반도체 기판들을 적재하기 위한 제1 이송 스테이지(420) 및 제2 이송 스테이지(520)를 각각 더 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 이송 스테이지들(420, 520)은 상기 냉각 유닛들(410, 510) 사이에 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 이송 스테이지들(420, 520)은 상기 제1 처리 블록(100)의 중앙 단위 블록(150)과 대응하도록 배치될 수 있다. 이는 상기 상부 및 하부 메인 로봇들(310, 320) 모두가 상기 제1 및 제2 이송 스테이지들(420, 520)을 경유하여 반도체 기판들을 이송할 수 있도록 하기 위함이다.
도 9는 도 1에 도시된 제1 및 제2 보조 이송 로봇들을 설명하기 위한 개략적인 측면도이다.
도 1 및 도 9를 참조하면, 상기 기판 처리 모듈(20)은 제1 보조 이송 블록(600) 및 제2 보조 이송 블록(700)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 보조 이송 블록(600)은 상기 제3 처리 블록(400)과 상기 제2 처리 블록(200)의 제1 단위 블록(210) 사이에서 반도체 기판들을 이송하기 위하여 제공되며, 제2 보조 이송 블록(700)은 상기 제4 처리 블록(500)과 상기 제2 처리 블록(200)의 제3 단위 블록(250) 사이에서 반도체 기판들을 이송하기 위하여 제공된다.
상기 제1 보조 이송 블록(600)은 상기 제3 처리 블록(400), 제1 단위 블록(210) 및 기판 이송 모듈(30) 사이에 배치되며, 수직 방향으로 이송 가능하도록 배치된 제1 보조 이송 로봇(610)을 포함할 수 있다. 상기 제1 보조 이송 로봇(610)은 상기 제1 보조 이송 블록(600) 내에서 수직 방향으로 연장하는 제1 수직 가이드 레일(612)과, 상기 제1 수직 가이드 레일(612)에 수직 방향으로 이동 가능하도록 결합된 제1 로봇 암(614)을 포함할 수 있다. 상기 제1 로봇 암(614)은 회전 가능하도록 그리고 신장 및 신축 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 제1 보조 이송 블록(600)은 상기 제1 단위 블록(210)의 가열 유닛들, 즉, 상기 제1 가열 유닛들(212)과 제2 가열 유닛들(214)에 의해 처리된 반도체 기판들을 상기 제3 처리 블록(400)의 냉각 유닛들(410)에 이송하기 위하여 구비된다.
상기 제1 및 제2 가열 유닛들(212, 214) 각각은 상기 메인 이송 블록(300)과 인접하는 전면 도어(220)와 상기 제1 보조 이송 블록(600)과 인접하는 측면 도어(222)를 가질 수 있다. 또한, 상기 제3 처리 블록(400)의 냉각 유닛들(410) 각각은 상기 메인 이송 블록(300)과 인접하는 전면 도어(412)와 상기 제1 보조 이송 블록(600)과 인접하는 측면 도어(414)를 가질 수 있다.
반도체 기판들은 상기 상부 또는 하부 메인 로봇(310, 320)에 의해 제1 단위 블록(210)의 전면 도어들(220)을 통해 제1 단위 블록(210)으로 반입될 수 있으며, 제1 보조 이송 로봇(610)에 의해 제1 단위 블록(210)의 측면 도어들(222)을 통해 제1 단위 블록(210)으로부터 반출될 수 있다. 또한, 제1 보조 이송 로봇(610)에 의해 제3 처리 블록(400)의 측면 도어들(414)을 통해 제3 처리 블록(400)으로 이송될 수 있다. 따라서, 상기 상부 및 하부 메인 로봇들(310, 320)의 부하가 크게 감소될 수 있으며, 이에 따라 기판 처리 장치(10)의 쓰루풋이 향상될 수 있다.
상기 제2 보조 이송 블록(700)은 상기 제4 처리 블록(500), 제3 단위 블록(250) 및 인터페이싱 모듈(40) 사이에 배치되며, 수직 방향으로 이송 가능하도록 배치된 제2 보조 이송 로봇(710)을 포함할 수 있다. 상기 제2 보조 이송 로봇(710)은 상기 제2 보조 이송 블록(700) 내에서 수직 방향으로 연장하는 제2 수직 가이드 레일(712)과, 상기 제2 수직 가이드 레일(712)에 수직 방향으로 이동 가능하도록 결합된 제2 로봇 암(714)을 포함할 수 있다. 상기 제2 로봇 암(714)은 회전 가능하도록 그리고 신장 및 신축 가능하도록 구성될 수 있다.
상기 제2 보조 이송 블록(700)은 상기 제3 단위 블록(250)의 가열 유닛들, 즉, 상기 제3 가열 유닛들(252)과 제4 가열 유닛들(254)에 의해 처리된 반도체 기판들을 상기 제4 처리 블록(500)의 냉각 유닛들(510)에 이송하기 위하여 구비된다.
상기 제3 및 제4 가열 유닛들(252, 254) 각각은 상기 메인 이송 블록(300)과 인접하는 전면 도어(260)와 상기 제2 보조 이송 블록(700)과 인접하는 측면 도어(262)를 가질 수 있다. 또한, 상기 제4 처리 블록(500)의 냉각 유닛들(510) 각각은 상기 메인 이송 블록(300)과 인접하는 전면 도어(512)와 상기 제2 보조 이송 블록(700)과 인접하는 측면 도어(514)를 가질 수 있다.
반도체 기판들은 상기 상부 또는 하부 메인 로봇(310, 320)에 의해 제3 단위 블록(250)의 전면 도어들(260)을 통해 제3 단위 블록(250)으로 반입될 수 있으며, 제2 보조 이송 로봇(710)에 의해 제3 단위 블록(250)의 측면 도어들(262)을 통해 제3 단위 블록(250)으로부터 반출될 수 있다. 또한, 제2 보조 이송 로봇(710)에 의해 제4 처리 블록(500)의 측면 도어들(514)을 통해 제4 처리 블록(500)으로 이송될 수 있다. 따라서, 상기 상부 및 하부 메인 로봇들(310, 320)의 부하가 크게 감소될 수 있으며, 이에 따라 기판 처리 장치(10)의 쓰루풋이 향상될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 반도체 기판들은 상기 상부 또는 하부 메인 로봇(310 또는 320)에 의해 상기 제1 단위 블록(210)으로부터 상기 제3 처리 블록(400)으로 이송될 수 있다. 또한, 반도체 기판들은 상기 상부 또는 하부 메인 로봇(310 또는 320)에 의해 상기 제3 단위 블록(250)으로부터 상기 제4 처리 블록(500)으로 이송될 수 있다. 즉, 반도체 기판들은 상기 상부 메인 로봇(310), 하부 메인 로봇(320), 제1 보조 이송 로봇(610) 및 제2 보조 이송 로봇(710)에 의해 선택적으로 이송될 수 있으며, 이에 따라 반도체 기판들을 이송하는데 소요되는 시간이 단축될 수 있다.
또한, 상기 제3 처리 블록(400)의 냉각 유닛들(410)에 의해 처리된 반도체 기판들은 상기 상부 또는 하부 메인 로봇(310 또는 320) 또는 제1 보조 이송 로봇(610)에 의해 제1 이송 스테이지(420)로 이송될 수 있으며, 상기 제4 처리 블록(500)의 냉각 유닛들(510)에 의해 처리된 반도체 기판들은 상기 상부 또는 하부 메인 로봇(310 또는 320) 또는 제2 보조 이송 로봇(710)에 의해 제2 이송 스테이지(520)로 이송될 수 있다.
추가적으로, 상기 제1 이송 스테이지(420)에 수납된 반도체 기판들은 상기 제1 보조 이송 로봇(610)에 의해 제1 단위 블록(210) 또는 제3 처리 블록(400)의 냉각 유닛들(410)로 이송될 수 있으며, 상기 제2 이송 스테이지(520)에 수납된 반도체 기판들은 상기 제2 보조 이송 로봇(710)에 의해 제3 단위 블록(250) 또는 제4 처리 블록(500)의 냉각 유닛들(510)로 이송될 수 있다.
상기 로봇 제어부(330)는 상기 제1 및 제2 보조 이송 로봇들(610, 710)의 동작들을 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 로봇 제어부(330)는 상기 상부 및 하부 메인 로봇들(310, 320) 그리고 상기 제1 및 제2 보조 이송 로봇들(610, 710)이 상호 보완적으로 동작할 수 있도록 이들의 동작을 제어할 수 있다. 따라서, 상기 상부 및 하부 메인 로봇들(310, 320)의 과부하가 방지될 수 있다.
상기 인터페이싱 모듈(40)은 상기 제4 처리 블록(500)과 노광 장치(2) 사이에 배치될 수 있다. 상기 인터페이싱 모듈(40) 내에는 상기 기판 처리 모듈(20)과 노광 장치(2) 사이에서 반도체 기판을 이송하기 위한 인터페이싱 로봇(42)이 배치될 수 있다. 상기 인터페이싱 로봇(42)은 수직 방향으로 이동 가능하도록 구성될 수 있으며, 상기 인터페이싱 로봇(42)의 로봇 암은 회전 가능하도록 그리고 신장 및 신축이 가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 인터페이싱 모듈(40) 내에는 에지 노광 유닛(44)과 보관 스테이지(46)가 배치될 수 있다. 상기 에지 노광 유닛(44)은 반도체 기판의 에지 부위 상의 포토레지스트막 부위를 제거하기 위하여 구비될 수 있으며, 상기 보관 스테이지(46)는 반도체 기판이 노광 장치(2)로 투입되기 전 또는 노광 공정이 수행된 후 반도체 기판의 대기를 위해 구비될 수 있다. 상기 에지 노광 유닛(44)과 보관 스테이지(46)는 상기 인터페이싱 로봇(42)을 중심으로 Y축 방향으로 서로 마주하여 배치될 수 있다.
상기 에지 노광 유닛(44)은 반도체 기판을 지지하고 회전시키기 위한 회전척 과, 상기 회전척 상에 지지된 반도체 기판의 가장자리 부위로 광 빔을 조사하기 위한 광원을 포함할 수 있다.
한편, 상기 기판 처리 모듈(20) 내에서 상기 상부 및 하부 메인 로봇들(310, 320)의 동작들은 상기 로봇 제어부(330)에 의해 제어될 수 있다. 특히, 상기 로봇 제어부(330)는 상기 상부 및 하부 메인 로봇들(310, 320)이 상기 메인 이송 블록(300)의 중앙 공간, 즉 상기 중앙 단위 블록(150)과 인접한 공간에서 서로 간섭되지 않도록 상기 상부 및 하부 메인 로봇들(310, 320)의 동작들을 제어할 수 있다.
예를 들면, 상기 기판 이송 모듈(30)의 기판 이송 로봇(36)에 의해 상기 제1 이송 스테이지(420)에 적재된 반도체 기판은 상기 메인 이송 블록(300)의 상부 메인 로봇(310)에 의해 소수화 처리를 위하여 제1 가열 유닛들(212) 중 하나로 이송될 수 있다. 상기 반도체 기판은 상기 제1 가열 유닛(212)의 가열 플레이트에 의해 약 85 내지 120℃ 정도의 온도로 가열될 수 있으며, 상기 반도체 기판 상으로 HMDS 가스가 공급될 수 있다.
상기 제1 가열 유닛(212)에 의해 처리된 반도체 기판은 상기 상부 메인 로봇(310)에 의해 제3 또는 제4 처리 블록(400 또는 500)으로 이송될 수 있으며, 이어서 약 23℃ 정도의 온도로 냉각될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 제1 가열 유닛(212)에 의해 처리된 반도체 기판은 상기 제1 보조 이송 로봇(610)에 제3 처리 블록(400)으로 이송될 수 있으며, 이어서 약 23℃ 정도의 온도로 냉각될 수 있다.
상기 상부 메인 로봇(310)은 상기 제3 또는 제4 처리 블록(400 또는 500)으 로부터 상부 단위 블록들(110)의 제1 코팅 유닛들(112) 중 하나 또는 중앙 단위 블록(150; 중앙 단위 블록이 바텀 반사 방지막을 위한 코팅 유닛을 포함하는 경우)의 코팅 유닛으로 반도체 기판을 이송할 수 있으며, 상기 제1 코팅 유닛(112)에 의해 상기 반도체 기판 상에는 바텀 반사 방지막이 코팅될 수 있다.
상기 상부 메인 로봇(310)은 바텀 반사 방지막이 형성된 반도체 기판을 제2 단위 블록(230)의 상부 열처리 유닛들(232) 중 하나로 이송할 수 있으며, 상기 상부 열처리 유닛(232)에 의해 상기 바텀 반사 방지막을 경화시키기 위한 베이크 공정(이하, ‘BARC 베이크 공정’이라 한다) 및 냉각 공정이 수행될 수 있다. 특히, 상기 상부 열처리 유닛(232)에서 약 120 내지 180℃ 정도의 온도에서 일차 베이크 공정이 수행될 수 있으며, 이어서 상기 일차 베이크 공정 온도보다 높은 온도, 예를 들면, 약 150 내지 250℃에서 이차 베이크 공정이 수행될 수 있다. 상기 BARC 베이크 공정이 종료되면, 상기 반도체 기판은 챔버 내측 로봇(246)에 의해 상기 상부 열처리 유닛(232) 내부의 냉각 플레이트(242) 상으로 이송될 수 있으며, 상기 냉각 플레이트(242)에 의해 약 30 내지 50℃ 정도의 온도로 일차 냉각될 수 있다.
상기 상부 열처리 유닛(232)에 의해 처리된 반도체 기판은 상기 상부 메인 로봇(310)에 의해 제3 또는 제4 처리 블록(400 또는 500)으로 이송될 수 있으며, 이어서 약 23℃ 정도의 온도로 냉각될 수 있다.
상기 상부 메인 로봇(310)은 상기 제3 또는 제4 처리 블록(400 또는 500)으로부터 상기 상부 단위 블록들(110)의 제2 코팅 유닛들(114) 중 하나 또는 중앙 단위 블록(150; 중앙 단위 블록이 포토레지스트막 형성을 위한 코팅 유닛을 포함하는 경우)의 코팅 유닛으로 반도체 기판을 이송할 수 있으며, 상기 제2 코팅 유닛(114)에 의해 상기 반도체 기판 상에 포토레지스트막이 코팅될 수 있다.
상기 포토레지스트막이 형성된 반도체 기판은 상부 메인 로봇(310)에 의해 제3 가열 유닛들(252) 중 하나로 이송될 수 있으며, 상기 제3 가열 유닛(252)에 의해 상기 반도체 기판에 대한 소프트 베이크 공정이 수행될 수 있다. 예를 들면, 상기 반도체 기판은 상기 제3 가열 유닛(252)에 의해 약 70 내지 120℃ 정도의 온도로 가열될 수 있다.
상기 소프트 베이크 공정이 수행된 반도체 기판은 상기 상부 메인 로봇(310) 또는 상기 제2 보조 이송 로봇(710)에 의해 제4 처리 블록(500)으로 이송될 수 있으며, 상기 제4 처리 블록(500)의 냉각 유닛들(510) 중 하나에 의해 약 23℃ 정도의 온도로 냉각될 수 있다.
상기 제4 처리 블록(500)의 냉각 유닛(510)에 의해 냉각된 반도체 기판은 상기 상부 메인 로봇(310) 또는 상기 제2 보조 이송 로봇(710)에 의해 제2 이송 스테이지(520)로 이송될 수 있으며, 이어서 상기 인터페이싱 로봇(42)에 의해 노광 장치(2) 또는 에지 노광 유닛(44)으로 이송될 수 있다.
상기 노광 장치(2)에 의해 처리된 반도체 기판은 인터페이싱 로봇(42)에 의해 상기 제2 이송 스테이지(520)로 이송될 수 있으며, 상기 하부 메인 로봇(320) 또는 상기 제2 보조 이송 로봇(710)에 의해 상기 제4 가열 유닛들(254) 중 하나로 이송될 수 있다.
상기 제4 가열 유닛(254)에 의해 상기 반도체 기판에 대한 PEB 공정이 수행 될 수 있다. 상기 반도체 기판은 상기 제4 가열 유닛(254)에 의해 약 90 내지 150℃ 정도의 온도로 가열될 수 있다.
상기 PEB 공정이 수행된 반도체 기판은 상기 하부 메인 로봇(320)에 의해 상기 제4 가열 유닛(254)으로부터 제3 및 제4 처리 블록(400, 500)의 냉각 유닛들(410, 510) 중 하나로 이송될 수 있으며, 상기 냉각 유닛(410 또는 510)에 의해 약 23℃ 정도의 온도로 냉각될 수 있다. 이와는 다르게, 상기 PEB 공정이 수행된 반도체 기판은 상기 제2 보조 이송 로봇(710)에 의해 상기 제4 가열 유닛(254)으로부터 상기 제4 처리 블록(500)의 냉각 유닛들(510) 중 하나로 이송될 수 있으며, 상기 냉각 유닛(510)에 의해 약 23℃ 정도의 온도로 냉각될 수 있다.
상기 하부 메인 로봇(320)은 상기 제3 또는 제4 처리 블록(400 또는 500)으로부터 하부 단위 블록들(130)의 현상 유닛들(132) 중 하나 또는 중앙 단위 블록(150)의 현상 유닛(154)으로 반도체 기판을 이송할 수 있으며, 상기 현상 유닛(132 또는 154)에 의한 현상 공정이 수행될 수 있다.
상기 현상 공정이 수행된 반도체 기판은 상기 하부 메인 로봇(320)에 의해 제2 가열 유닛들(214) 중 하나로 이송될 수 있으며, 상기 제2 가열 유닛(214)에 의한 하드 베이크 공정이 수행될 수 있다. 특히, 상기 반도체 기판은 상기 제2 가열 유닛(214)에 의해 약 110 내지 150℃ 정도의 온도로 가열될 수 있다.
이와는 다르게, 상기 현상 공정이 수행된 반도체 기판은 상기 하부 메인 로봇(320)에 의해 상기 하부 열처리 유닛들(234) 중 하나로 이송될 수 있으며, 상기 하부 열처리 유닛(234)에 의한 포토레지스트 리플로우 공정이 수행될 수도 있다. 예를 들면, 상기 반도체 기판은 상기 하부 열처리 유닛(234)의 가열 플레이트(240)에 의해 약 150 내지 180℃ 정도의 온도로 가열될 수 있다. 상기 포토레지스트 리플로우 공정이 수행된 반도체 기판은 상기 하부 열처리 유닛(234)의 챔버 내측 로봇(246)에 의해 상기 하부 열처리 유닛(234) 내에서 가열 플레이트(240)로부터 냉각 플레이트(242)로 이송될 수 있다. 이어서, 상기 반도체 기판은 상기 냉각 플레이트(242)에 의해 약 30 내지 50℃ 정도의 온도로 냉각될 수 있다.
상기 하드 베이크 공정 또는 포토레지스트 리플로우 공정이 수행된 반도체 기판은 상기 하부 메인 로봇(320) 또는 상기 제1 보조 이송 로봇(610)에 의해 제3 처리 블록(400)의 냉각 유닛들(410) 중 하나로 이송될 수 있으며, 이어서 약 23℃ 정도의 온도로 냉각될 수 있다.
또한, 상기와는 다르게, 상기 현상 공정이 수행된 반도체 기판 상에 포토레지스트 패턴의 쓰러짐을 방지하기 위한 코팅 공정이 요구되는 경우, 상기 반도체 기판은 하부 메인 로봇(320)에 의해 현상 유닛(132)으로부터 중앙 단위 블록(150)의 패턴 쓰러짐 방지 코팅 유닛(152)으로 직접적으로 이송될 수 있다. 그러나, 종래 장치의 경우, 중앙 단위 블록이 구비되어 있지 않으므로, 하부 메인 로봇에 의해 반도체 기판이 제3 또는 제4 처리 블록의 제1 또는 제2 이송 스테이지로 이송된 후, 상부 메인 로봇에 의해 상부 단위 블록의 코팅 유닛들 중 하나, 즉 패턴 쓰러짐 방지 코팅 공정을 위해 구비된 코팅 유닛으로 이송될 수 있다. 즉, 종래의 장치에서는 패턴 쓰러짐 방지 코팅을 수행하기 위하여 두 번의 이송 동작이 요구되며, 이에 따라 기판 이송 시간이 증가될 수 있다.
상기 패턴 쓰러짐 방지 코팅 공정이 수행된 반도체 기판은 상부 또는 하부 메인 로봇(310 또는 320)에 의해 제2 처리 블록(200)으로 이송될 수 있으며, 이어서 하드 베이크 공정이 수행된 후 제3 처리 블록(400)으로 이송될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 패턴 쓰러짐 방지 코팅 공정을 위하여 한번의 이송 동작이 요구될 뿐이므로 기판의 이송 시간이 단축될 수 있으며, 이는 기판 처리 장치의 쓰루풋 향상으로 귀결될 수 있다.
상기 냉각 처리된 반도체 기판은 상기 하부 메인 로봇(320)또는 상기 제1 보조 이송 로봇(610)에 의해 상기 제3 처리 블록(400)의 냉각 유닛들(410)로부터 상기 제1 이송 스테이지(420)로 이송될 수 있으며, 이어서, 상기 기판 이송 로봇(36)에 의해 상기 기판 처리 장치(10)로부터 반출될 수 있다.
상기에서 설명된 베이크 공정들 및 포토레지스트 리플로우 공정의 온도 범위들은 사용된 포토레지스트 조성물 및 반사 방지 물질 그리고 목적하는 포토레지스트 패턴의 선폭 등에 의해 다양하게 변경될 수 있으며, 이들에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않을 것이다.
상기에서 설명된 공정들은 하나의 반도체 기판에 대하여 순차적으로 수행될 수 있으며, 다수의 반도체 기판들에 대하여 동시에 수행될 수 있다. 상기 공정들이 수행되는 동안 상기 상부 및 하부 메인 로봇들(310, 320)의 동작은 로봇 제어부(330)에 의해 서로 간섭되지 않도록 제어될 수 있으며, 상기 열처리 유닛들(232, 234)의 챔버 내측 로봇들(246)은 상기 상부 및 하부 메인 로봇들(310, 320)의 부하를 감소시킬 수 있다. 또한, 상기 상부 및 하부 메일 로봇들(310, 320)의 부하는 상기 제1 및 제2 보조 이송 로봇들(610, 710)에 의해 충분히 감소될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 상기 기판 처리 장치 내에서 다수의 반도체 기판들에 대한 코팅 공정, 베이크 공정, 현상 공정, 냉각 공정 등이 수행되는 동안 상기 상부 및 하부 메인 로봇들에 대한 부하는 상기 제1 및 제2 보조 이송 로봇들 및 상기 열처리 유닛들의 챔버 내측 로봇들에 의해 감소될 수 있다.
또한, 상기 제1 처리 블록의 중앙 단위 블록의 구성은 공정 레시피에 따라 다양하게 변경될 수 있으며, 각각의 열처리 유닛들 내에서 가열 플레이트에 의한 베이크 공정 또는 포토레지스트 리플로우 공정 및 냉각 플레이트에 의한 냉각 처리가 동시에 또는 연속적으로 수행될 수 있다.
추가적으로, 반도체 기판 상에 패턴 쓰러짐 방지 코팅막의 형성이 요구되는 경우, 한 번의 이송 동작에 의해 현상 유닛으로부터 패턴 쓰러짐 방지 코팅 유닛으로 이송될 수 있다.
결과적으로, 상기 기판 처리 장치의 쓰루풋은 상기 상부 및 하부 메인 로봇들의 부하 감소, 상기 중앙 단위 블록의 구성 및 이에 따른 이송 경로의 단순화에 의해 크게 향상될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 코팅 공정 및 현상 공정을 수행하기 위한 제1 처리 블록; 및
    상기 제1 처리 블록과 마주하여 배치되며, 기판들을 열처리하기 위한 제2 처리 블록을 포함하며,
    상기 제1 처리 블록은,
    수직 방향으로 적층되며, 기판 상에 포토레지스트막 또는 바텀 반사 방지막을 형성하기 위한 적어도 하나의 코팅 유닛과 기판 상의 포토레지스트막을 현상하기 위한 적어도 하나의 현상 유닛을 각각 포함하는 상부 단위 블록 및 하부 단위 블록; 및
    상기 상부 및 하부 단위 블록들 사이에 분리 가능하도록 배치되며, 상기 현상 유닛에 의해 포토레지스트 패턴이 형성된 기판 상에 패턴 쓰러짐을 방지하기 위한 코팅막을 형성하기 위한 패턴 쓰러짐 방지 코팅 유닛을 포함하는 중앙 단위 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 처리 블록과 제2 처리 블록 사이에 배치되며 기판들을 이송하기 위한 메인 이송 블록;
    상기 제1 및 제2 처리 블록의 배치 방향에 대하여 수직하는 방향으로 상기 메인 이송 블록의 일측에 배치되며 기판들의 온도를 조절하기 위한 제3 처리 블록; 및
    상기 제2 처리 블록과 상기 제3 처리 블록에 인접하도록 배치되어 상기 제2 처리 블록과 상기 제3 처리 블록 사이에서 기판들을 이송하기 위한 보조 이송 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 메인 이송 블록 내에는 상기 상부 단위 블록, 상기 중앙 단위 블록, 상기 제2 처리 블록 및 상기 제3 처리 블록 사이에서 기판들을 이송하기 위한 상부 메인 로봇과, 상기 하부 단위 블록, 상기 중앙 단위 블록, 상기 제2 처리 블록 및 상기 제3 처리 블록 사이에서 기판들을 이송하기 위한 하부 메인 로봇이 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 중앙 단위 블록과 인접한 상기 메인 이송 블록의 중앙 공간 내에서 상기 상부 및 하부 메인 로봇들이 서로 간섭되지 않도록 상기 상부 및 하부 메인 로봇들의 동작들을 제어하는 로봇 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 처리 블록은 상기 제1 처리 블록과 마주하도록 수평 방향으로 배치된 제1, 제2 및 제3 단위 블록들을 포함하고,
    상기 제1 및 제3 단위 블록들 각각은 복층으로 적층되며 기판들을 가열하기 위한 다수의 가열 유닛들을 포함하며,
    상기 제2 단위 블록은 상기 제1 및 제3 단위 블록들 사이에서 복층으로 적층되며 기판들을 열처리하기 위한 다수의 열처리 유닛들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 각각의 열처리 유닛들은,
    기판을 가열하기 위한 가열 플레이트;
    상기 제1, 제2 및 제3 단위 블록들의 배치 방향과 동일한 방향으로 상기 가열 플레이트의 일측에 배치되며 기판을 냉각시키기 위한 냉각 플레이트; 및
    상기 가열 플레이트와 상기 냉각 플레이트를 수용하며, 상기 기판들을 반입 및 반출하기 위한 한 쌍의 출입구들을 갖는 열처리 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 각각의 열처리 유닛들은,
    상기 열처리 챔버 내에 배치되어 상기 가열 플레이트와 상기 냉각 플레이트 사이에서 상기 기판들을 이송하기 위한 챔버 내측 로봇; 및
    상기 가열 플레이트 및 냉각 플레이트를 통하여 수직 방향으로 이동 가능하도록 배치되며 상기 기판들을 상기 가열 플레이트 및 냉각 플레이트 상으로 로딩하고 상기 가열 플레이트 및 냉각 플레이트로부터 언로딩하기 위한 다수의 리프트 핀들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 메인 이송 블록을 중심으로 상기 제3 처리 블록과 마주하여 배치되며 기판들의 온도를 조절하기 위한 제4 처리 블록; 및
    상기 제2 처리 블록과 상기 제4 처리 블록에 인접하도록 배치되어 상기 제2 처리 블록과 상기 제4 처리 블록 사이에서 기판들을 이송하기 위한 제2 보조 이송 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 제3 처리 블록과 연결되며, 다수의 기판들이 수납된 용기와 상기 제3 처리 블록 사이에서 기판들을 이송하기 위한 기판 이송 모듈; 및
    상기 제4 처리 블록과 연결되며, 노광 장치와 상기 제4 처리 블록 사이에서 기판들을 이송하기 위한 인터페이싱 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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