KR101098982B1 - 기판 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 건조 챔버의 내부공간을 감압하여 기판에 도포된 감광액을 감압건조한다. 기판을 지지하는 스테이지는 건조 챔버의 내부공간에서 상하방향으로 승강가능하도록 제공된다. 본 발명은 건조 챔버의 내부에서 스테이지의 위치를 변경시킬 수 있으므로, 건조 챔버의 내부공간에서 배기되는 공기의 흐름이 조절된다.
기판, 건조, 감압, 도포, 감광액

Description

기판 처리 방법{METHOD FOR TREATING SUBSTRATES}
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판에 도포된 감광액을 감압건조하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
평판 표시 장치를 제조하기 위한 공정들 중, 포토리소그래피 공정은 기판에 형성된 막질에 감광액인 포토레지스트 액을 도포(Photoresist coating)하는 도포공정 및 포토레지스트의 유기용제를 휘발시키기 위해 포토레지스트를 건조(Photoresist solvent drying)하는 건조공정을 포함한다.
도포공정은 도포노즐이 이동하며 기판에 포토레지스트를 도포하고, 건조공정은 기판이 놓인 공간을 감압하여 포토레지스트에 함유된 유기용제를 휘발시켜 포토레지스트액을 건조한다.
감압건조공정을 수행하는 건조 장치는 일반적으로 건조 챔버의 내부에 기판이 놓이는 스테이지가 고정 설치된다. 스테이지가 고정설치되는 경우, 감압건조공정에 제공되는 기판의 사이즈 또는 도포층의 두께 차이등 여러 요인에 따라 건조챔버의 내부공간으로부터 배기되는 공기의 흐름에 변화가 발생한다. 이는, 도포층의 영역에 따라 배기되는 공기의 유동속도 차이를 크게 발생시켜 감광액이 균일하게 건조되지 않는다. 그리고, 상기 공기의 유동속도 차이는 도포층에 얼룩을 발생시키는 요인이 된다.
본 발명은 기판에 도포된 감광액을 균일하게 건조할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들을 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 본 발명은 기판에 도포된 감광액을 감압건조하는 장치에 관한 것으로, 감압건조가 수행되는 내부 공간을 가지는 건조 챔버; 상기 내부공간과 연결되며, 상기 내부공간을 감압하는 감압부재; 상기 내부공간에 위치하며, 기판을 지지하는 스테이지; 및 상기 건조 챔버 내에서 상기 스테이지를 상하방향으로 이동시키는 스테이지 구동부를 포함한다.
상기 스테이지 구동부는 상기 스테이지를 지지하는 지지축; 및 상기 지지축과 연결되며, 상기 스테이지를 승강시키는 구동기를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판에 감광액을 도포하는 도포 유닛; 상기 도포 유닛의 일측에 배치되며, 기판에 도포된 감광액을 감압 건조하는 감압 건조 유닛; 및 상기 도포 유닛과 상기 감압 건조 유닛간에 기판을 이송하는 이송유닛을 포함하되, 상기 건조 유닛은 내부 공간이 형성된 건조 챔버; 상기 내부 공간과 연결되며, 상기 내부공간을 감압하는 감압부재; 상기 내부공간에 위치하며, 기판을 지지하는 스테이지; 상기 스테이지를 지지하는 지지축; 및 상기 지지축과 연결되며, 상기 스테이지를 승강시키는 구동기를 포함한다.
또한, 본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다. 기판 처리 방법은 건조 챔버의 내부공간에서 스테이지의 위치를 설정하는 단계; 상기 스테이지에 기판을 로딩시키는 단계; 설정된 스테이지의 위치로 상기 스테이지를 승강시키는 단계; 및 상기 건조 챔버의 내부공간을 감압하여, 기판에 도포된 감광액을 건조하는 단계를 포함한다.
설정되는 상기 스테이지의 위치는 상기 스테이지가 상기 건조 챔버의 내측 상면보다 상기 건조 챔버의 내측 하면에 인접하게 위치한다.
본 발명에 의하면, 스테이지를 승강시켜 건조챔버로부터 배기되는 공기의 흐름을 조절할 수 있으므로, 감광액이 균일하게 건조된다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 4를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 실시예에서 기판은 평판 디스플레이용 패널의 일종인 박막 트랜지스터-액정 디스플레이(Thin Film Transistor - Liquid Crystal Display, TFT-LCD)용 패널이거나 유기 발광 다이오드(Organic Light Emitting Diodes, OLED) 디스플레이용 패널 평판 표시 패널 제조에 사용되는 기판을 예로 들어 설명하였으나, 기판은 반도체 칩 제조에 사용되는 웨이퍼(wafer)가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 정면도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 기판 처리 장치는 도포 유닛(100), 건조 유닛(200), 그리고 이송 유닛(300)을 포함한다. 도포 유닛(100)은 기판(11)에 감광액을 도포하며, 건조 유닛(200)은 기판(11)에 도포된 감광액을 감압 건조한다. 그리고, 이송 유닛(300)은 도포 유닛(100)과 건조 유닛(200)간에 기판(11)을 이송한다. 이하, 각 구성에 대해서 상세하게 설명한다.
도포 유닛(100)은 스테이지(111), 도포 노즐(112), 노즐 구동기(113), 감광액 공급라인(114), 그리고 프라이밍 부재(120)를 포함한다.
스테이지(111)는 사각형상의 플레이트로 제공되며, 기판(11)을 지지한다. 스테이지(111)의 상면은 기판(11)보다 넓은 면적으로 제공되며, 스테이지(111)의 상면에 기판(11)이 놓인다. 스테이지(111)의 상면에는 진공홀들이 이격하여 복수개 형성되며, 각각의 진공홀들은 스테이지(111) 내부에 형성된 내부통로와 연결된다. 내부통로는 진공라인(미도시)을 통해 진공펌프(미도시)와 연결되며, 진공펌프에 의 해 진공홀들이 감압된다. 도포 공정이 진행되는 동안, 진공홀들의 감압으로 기판(11)은 스테이지(111)에 진공흡착된다. 스테이지(111)에는 상·하면을 관통하는 리프트 홀(미도시)이 형성된다. 리프트 홀에는 리프트 핀(미도시)이 위치하며, 리프트 핀은 리프트 홀을 따라 상하방향으로 승강가능하도록 제공된다. 리프트 핀은 승강하여 스테이지(111) 상부에 위치한 기판(11)을 스테이지(111) 상면에 로딩시킨다.
도포 노즐(112)은 스테이지(111)에 놓인 기판(11)을 따라 이동하며 기판(11) 표면에 처리액을 도포한다. 실시예에 의하면, 도포 노즐(112)은 기판(11) 표면에 감광액(photoresist liquid)을 도포한다. 도포 노즐(112)은 프라이밍 부재(120)가 위치하는 스테이지(111)의 일측 상부와 스테이지(111)의 타측 상부 사이를 이동하며 감광액을 토출한다. 도포 노즐(112)은 그 길이방향이 도포 노즐(112)의 이동방향에 수직하게 배치된다. 도포 노즐(112)의 저면에는 감광액을 토출하는 토출구(112a)가 슬릿형상으로 형성된다. 토출구(112a)는 도포 노즐(112)의 길이방향을 따라 형성된다. 도포 노즐(112)의 내부에는 감광액 공급라인(114)에서 제공된 감광액이 공급되는 슬릿공간 및 상기 슬릿공간에 공급된 감광액이 토출구를 통해 토출되기 전 일시적으로 머무르는 버퍼공간이 길이방향을 따라 제공될 수 있다.
감광액 공급라인(114)은 도포 노즐(112)로 감광액을 공급한다. 감광액 공급라인(114)은 감광액 저장부(미도시)와 도포 노즐(112)을 연결한다. 감광액 저장부에 저장된 감광액은 감광액 공급라인(114)을 통하여 도포 노즐(112)에 형성된 슬릿공간으로 공급된다. 감광액 공급라인(114) 상에는 밸브(미도시)가 설치되며, 밸브 는 감광액 공급라인(114)의 유로를 개폐하여 도포 노즐(112)에 공급되는 감광액의 유량을 조절한다.
노즐 구동기(113)는 도포 노즐(112)과 연결되며, 도포 노즐(112)을 스캔이동시킨다. 노즐 구동기(113)는 프라이밍 부재(120)의 상부와 스테이지(111)의 타측 상부 사이 구간에서 도포 노즐(112)을 스캔이동시킨다.
프라이밍 부재(120)는 스테이지(111)의 일측에 설치된다. 프라이밍 부재(120)는 도포 노즐(112)의 토출구(112a)에서 토출되는 도포액을 균일화하는 프라이밍 처리를 수행한다. 프라이밍 처리는 프라이밍 롤러(121)의 일부가 세정액에 침지된 상태에서 프라이밍 롤러(121)가 회전하고, 회전하는 프라이밍 롤러(121)의 외주면으로 도포 노즐(112)이 처리액을 토출하면서 수행된다. 프라이밍 롤러(121)의 외주면에 부착된 감광액은 세정액에 의해 세정되고, 프라이밍 롤러(121)의 외주면과 접촉하는 블레이드(미도시)에 의해 제거된다. 프라이밍 처리가 완료된 도포 노즐(112)은 스테이지(111)에 놓인 기판(11)을 따라 이동하며 기판(11) 표면에 처리액을 도포한다.
도 3은 도 1 및 2의 건조 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 3을 참조하면, 건조 유닛(200)은 건조 챔버(210), 기판 지지 부재(220), 감압부재(230)를 포함한다.
건조 챔버(210)는 기판(11)에 도포된 감광액을 감압건조하는 공간(213)이 내부에 형성된다. 실시예에 의하면, 건조 챔버(210)는 하부 챔버(211), 상부 챔버(212), 그리고 챔버 구동기(216)를 포함한다.
하부 챔버(211)는 사각형상의 플레이트로 제공된다. 하부 챔버(211)는 후술하는 스테이지(221)보다 넓은 면적으로 제공된다. 하부 챔버(211)에는 배기홀(214)이 형성된다. 배기홀(214)은 하부 챔버(211)의 가장자리 영역에 이격하여 복수개 형성된다. 구체적으로, 배기홀(214)들은 스테이지(221)가 놓이는 영역 외측에 형성되고, 후술하는 상부 챔버(212)의 개방된 하면에 대응하는 영역내에 형성된다. 배기홀(214)들은 후술하는 감압부재(230)와 연결되며, 건조 챔버(210)의 내부공간(213)을 감압하는 통로로 제공된다.
상부 챔버(212)는 사각형상의 플레이트로 제공되며, 하부가 개방된 공간(213)이 내부에 형성된다. 상부 챔버(212)에 형성된 공간(213)은 건조 챔버(210)의 내부공간(213)으로 제공된다. 상부 챔버(212)에 형성된 공간(213)은 상기 공간(213)내에 스테이지(221)가 위치할 수 있도록 스테이지(221)보다 넓은 면적으로 형성된다. 그리고, 상기 공간(213)은 상부 챔버(212)의 개방된 하부에 대응하는 영역내에 배기홀(214)이 위치될 수 있도록 충분한 넓이로 형성된다.
챔버 구동기(216)는 상부 챔버(212)가 스테이지(221)에 안착되도록 상부 챔버(212)를 승강시킨다. 챔버 구동기(216)는 스테이지(221)에 기판(11)을 로딩시키거나, 스테이지(221)로부터 기판(11)을 언로딩시키는 과정에서 상부 챔버(212)를 하부 채버(211) 상부에 위치시킨다. 그리고, 감압건조공정이 진행되는 동안 상부 챔버(212)를 하부챔버(211)에 안착시킨다.
기판 지지 부재(220)는 건조 챔버(210)의 내부공간(213)에 위치하며, 기판(11)을 지지한다. 기판 지지 부재(220)는 스테이지(221), 지지핀(222), 리프트 핀(223), 그리고 스테이지 구동부(225)를 포함한다. 스테이지(221)는 사각형상의 플레이트로 제공되며, 건조 챔버(210)의 내부공간에 위치한다.
스테이지(221)의 상면은 기판(11)보다 넓은 면적으로 제공되며, 스테이지(221)의 상면에는 지지핀(222)이 설치된다. 지지핀(222)은 서로 이격하여 복수개 제공되며, 기판(11)이 스테이지(221)의 상면으로부터 이격하여 지지되도록 스테이지(221)의 상면으로부터 상부로 돌출되어 설치된다.
스테이지(221)에는 상·하면을 관통하는 리프트 홀(221a)이 서로 이격하여 복수개 형성되며, 각각의 리프트 홀(221a)내에는 리프트 핀(223)이 위치한다. 리프트 핀(223)은 그 하부에 위치하는 지지플레이트(224)에 지지되며, 상하방향으로 이동하는 지지플레이트(224)와 함께 리프트 홀(221a)을 따라 상하방향으로 승강가능하도록 제공된다. 리프트 핀(223)은 승강하여 스테이지(221) 상부에 위치한 기판(11)을 지지핀(222)에 로딩시키거나, 지지핀(222)으로부터 기판(11)을 언로딩시킨다.
스테이지 구동부(225)는 건조 챔버(210) 내에서 스테이지(221)를 상하방향으로 이동시킨다. 스테이지 구동부(225)는 지지축(226)과 스테이지 구동기(227)을 포함한다.
지지축(226)은 스테이지(221)의 하부에 위치하며, 스테이지(221)를 지지한다. 실시예에 의하면, 지지축(226)은 상단이 스테이지(221)의 하면과 고정 결합하고, 하단은 스테이지(221)의 외부에 위치한다. 지지축(226)은 스테이지 구동기(227)와 연결되며, 스테이지 구동기(227)의 구동으로 상하방향으로 승강가능하도 록 제공된다. 지지축(226)의 승강으로 건조 챔버(210)의 내에서 스테이지(221)가 상하방향으로 이동한다.
건조 챔버(210)의 내부공간(213)을 감압하여 감광액을 감압건조하는 경우, 건조 챔버(210)의 내부공간(213)에 머무르는 공기가 배기홀(214)을 통해 배기되는 과정에서 형성되는 공기의 흐름은 감광액의 건조상태에 큰 영향을 미친다. 특히, 기판(11)의 상면에서 발생되는 와류는 도포막에 얼룩이 발생시킨다.
본 발명은 기판(11)이 놓이는 스테이지(221)를 상하방향으로 이동하여 배기되는 공기의 흐름 조절이 가능하다. 스테이지(221)를 이동하여, 건조챔버(210)의 내측 상면과 스테이지(221) 사이의 간격 및 건조챔버(210)의 내측 하면과 스테이지(221) 사이의 간격을 조절하므로써, 배기되는 공기의 흐름이 조절된다.
감압부재(230)는 건조 챔버(210)의 내부공간(213)을 감압한다. 감압부재(230)는 진공라인(231) 및 진공펌프(232)를 포함한다. 진공라인(231)은 배기홀(214)과 진공펌프(232)를 연결한다. 진공펌프(232)는 진공라인(231)상에 설치되며, 내부공간(213)에 머무르는 공기를 배기홀(214)과 진공라인(231)을 통하여 외부로 배기한다. 상기 공기의 배기로 건조 챔버(210)의 내부공간(213)은 감압된다. 감압부재(230)는 건조 챔버(210)의 내부공간(213)을 상압에서 제1압력으로 감압하는 초기 진공 단계 및 상기 제1압력에서 제2압력으로 감압하는 메인 진공 단계로 감압한다. 초기 진공 단계는 건조 챔버(210)의 내부공간(213)을 저진공 상태로 감압하여 감광액에 함유된 유기용제등을 증발시킨다. 그리고, 메인 진공 단계는 건조 챔버(210)의 내부공간(213)을 고진공 상태로 감압 및 고진공 상태를 유지하여 상기 감광액에 함유된 유기용제등을 증발시킨다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 사용하여 기판을 처리하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 3을 참조하면, 프라이밍 부재(120)에서 프라이밍 처리가 완료된 도포 노즐(112)은 노들 구동기(113)에 의하여 스테이지(111) 상부로 이동한다. 그리고, 기판(11)을 따라 스캔이동하며 스테이지(111)에 진공흡착된 기판(11)의 상면으로 감광액을 토출하여 도포막을 형성시킨다.
도포 공정이 완료되면, 진공홀이 상압 상태를 유지하여 스테이지(111)로부터 기판(11)이 디척킹되고, 리프트 핀이 리프트 홀을 따라 상승하여 기판(11)이 스테이지(111)부터 언로딩된다.
이송 트랜스퍼(320)는 가이드 레일(310)을 따라 이동하여 반송아암(321)을 기판(11)의 하부에 위치시켜 기판(11)을 지지한다. 이송 트랜스퍼(320)는 기판(11)을 지지하여 가이드 레일(310)을 따라 건조 유닛(200)으로 이동하여 기판(11)을 감압 건조 공정에 제공한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 감압 건조 공정을 나타내는 순서도이다.
도 3 및 4를 참조하면, 감압 건조 공정은 기판(11)에 따라 건조 챔버(210)의 내부공간(213)에서 스테이지(221)의 공정위치를 설정하는 단계(S10), 스테이지(221)에 기판(11)을 로딩시키는 단계(S20), 로딩된 기판에 대응하는 스테이지(221)의 공정 위치로 스테이지(221)를 승강시키는 단계(S30), 그리고 건조 챔버(210)의 내부공간(213)을 감압하여, 기판(11)에 도포된 감광액을 건조하는 단 계(S40)를 포함한다.
스테이지(221)의 위치를 설정하는 단계는 작업자가 감압 건조 공정에 제공되는 기판(11)에 따라 스테이지(221)의 위치를 달리 설정한다. 스테이지(221)의 위치설정에는 기판(11)의 사이즈(size) 또는 기판(11)에 도포된 도포층의 두께등이 고려될 수 있다. 실시예에 의하면, 설정되는 스테이지(221)의 위치는 스테이지(221)가 건조 챔버(110)의 내측 상면보다 내측 하면에 인접하게 위치하는 높이이다.
스테이지(221)의 위치가 설정되면, 리프트 핀(223)이 리프트 홀(221a)을 따라 승강하여 스테이지(221) 상부로 위치한 기판(11)을 지지핀(222)에 로딩시킨다.
기판(11)이 로딩되면, 설정된 스테이지(221)의 위치로 스테이지(221)가 승강한다. 스테이지 구동기(227)의 구동으로 지지축(226)과 함께 스테이지(221)가 승강하여 설정된 위치에 스테이지(221)가 위치한다.
스테이지(221)가 설정된 위치에 위치되면, 감압부재(230)가 공정챔버(210)의 내부공간(213)을 감압하여 기판(11)에 도포된 감광액을 건조한다. 감압건조가 진행되는 동안 스테이지(221)는 설정된 위치에 고정위치한다.
이와 같이, 기판(11)의 사이즈, 또는 기판(11)에 도포된 도포층의 두께에 따라 건조 챔버(210)의 내부공간(213)에 위치하는 스테이지(221)의 높이를 조절하므로서, 감압건조공정 동안 배기되는 공기의 흐름을 원활하게 할 수 있다. 특히, 기판(11)의 가장자리영역 상부에서 배기되는 공기의 흐름과 기판(11)의 중심영역 상부에서 배기되는 공기의 흐름을 균일하게 형성하므로써, 도포층의 전체영역에서 감광액에 함유된 유기용제가 균일하게 휘발된다. 이로 인하여, 도포층의 얼룩발생이 예방된다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나태 내고 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당 업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 정면도이다.
도 3은 도 1 및 2의 건조 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 감압 건조 공정을 나타내는 순서도이

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 기판에 따라 건조 챔버의 내부공간에서 스테이지의 공정위치를 설정하는 단계;
    상기 스테이지에 기판을 로딩시키는 단계;
    로딩된 기판에 대응하는 스테이지의 공정 설정 위치로 상기 스테이지를 승강시키는 단계; 및
    상기 건조 챔버의 내부공간을 감압하여, 기판에 도포된 감광액을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    설정되는 상기 스테이지의 위치는
    상기 스테이지가 상기 건조 챔버의 내측 상면보다 상기 건조 챔버의 내측 하면에 인접하게 위치하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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