KR101100836B1 - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 공정챔버의 내부공간을 감압하여 기판에 도포된 감광액을 감압건조 한다. 공정 챔버의 내부공간은 제1감압부재와 제2감압부재에 의해 감압된다. 제2감압부재는 공정챔버의 내부공간과 연결되는 압력조절공간의 체적을 조절하여 공정챔버의 내부공간을 감압한다.
기판, 도포, 건조, 감광액, 감압

Description

기판 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판에 감광액을 도포 및 도포된 감광액을 건조하는 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.
상기 건조공정은 공정챔버의 내부공간을 감압하여 포토레지스트를 건조한다. 일반적으로, 공정챔버의 내부공간은 초기 진공 단계와 메인 진공 단계에 의해 감압된다. 초기 진공 단계는 상기 내부공간을 상압에서 저진공으로 감압하여, 포토레지스트의 유기용제를 휘발시킨다. 초기 진공 단계에 의해 감광액 표면에 얼룩발생이 예방된다. 메인 진공 단계는 상기 내부공간을 저진공에서 고진공으로 감압하고, 고진공 상태를 유지하여 포토레지스트의 유기용제를 휘발시킨다.
공정 챔버의 내부공간을 저진공에서 고진공으로 감압하는 데에 많은 시간이 소요되는 경우, 고진공 상태에서 감압건조시간이 단축된다. 고진공 상태의 감압건 조 시간이 단축되는 경우, 포토레지스트의 유기용제가 충분히 휘발되지 않은 상태에서 베이킹 공정에 제공되는 문제가 있다.
본 발명은 기판에 도포된 감광액을 효과적으로 감압건조하는 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. 기판 처리 장치는 내부공간이 형성된 공정챔버; 상기 내부공간에 위치하며, 기판이 놓이는 스테이지; 상기 내부공간과 연결되며, 상기 내부공간을 감압하는 제1감압부재; 상기 공정챔버의 외부에 위치하며, 상기 내부공간과 연결되는 압력조절공간을 가지며, 상기 압력조절공간의 체적을 조절하여 상기 내부공간을 감압하는 제2감압부재를 포함한다.
상기 제2감압부재는 상기 공정챔버의 외부에 위치하는 지지판; 상기 공정챔버와 상기 지지판 사이에 위치하며, 상기 압력조절공간을 가지는 밸로우즈; 상기 지지판을 승강시켜 상기 벨로우즈를 팽창 또는 수축시키는 지지판 구동기를 포함한다.
상기 제1감압부재는 진공펌프 상기 진공펌프와 상기 내부공간을 연결하는 진공라인을 포함한다.
다른 실시예에 따른 기판 처리 장치는 내부공간이 형성된 공정챔버; 상기 내부공간에 위치하며, 기판이 놓이는 스테이지; 상기 내부공간과 연결되는 진공라인; 상기 진공라인상에 설치되는 진공펌프; 상기 공정챔버의 외측에 위치하는 지지판; 상기 공정챔버와 상기 지지판 사이에 위치하며, 상기 내부공간과 연결되는 벨로우즈; 상기 지지판을 승강시켜 상기 벨로우즈를 팽창 또는 수축시키는 구동기를 포함한다.
또한, 본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다. 기판 처리 방법은 챔버 내부에 형성된 내부공간을 감압하여 기판에 도포된 감광액을 감압건조하는 방법에 관한 것으로, 상기 내부공간에 머무르는 공기를 외부로 배기하고, 상기 공정 챔버의 외부에 위치하며 상기 내부공간과 연결되는 압력조절공간의 체적을 변화하여 상기 내부공간을 감압한다.
상기 내부공간에 머무르는 공기를 배기하여 상기 내부공간을 제1압력으로 감압하고, 상기 내부공간에 머무르는 공기를 배기하고 동시에 상기 압력조절공간의 체적을 변화하여 상기 내부공간을 상기 제1압력에서 제2압력으로 감압한다.
일 실시예에 의하면, 상기 압력조절공간의 체적은 팽창한다.
다른 실시예에 의하면, 상기 압력조절공간의 체적은 수축된다.
본 발명에 의하면, 공정챔버의 내부공간이 저진공에서 고진공으로 감압되는 시간이 단축되므로 고진공 상태에서 충분한 시간동안 감광액이 건조된다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 5를 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 정단면도이고,도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 평단면도이다.
도 1 및 2을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 공정 챔버(110), 기판 지지부재(120), 제1감압부재(130), 그리고 제2감압부재(140)를 포함한다.
공정 챔버(110)는 기판(11)에 도포된 감광액을 감압건조하는 공간(111)이 내부에 형성된다. 공정 챔버(110)는 하부 챔버(110a), 상부 챔버(110b), 그리고 상부챔버 구동기(115)를 가진다.
하부 챔버(110a)는 사각형상의 플레이트로 제공된다. 하부 챔버(110a)는 후 술하는 스테이지(121)보다 넓은 면적으로 제공된다. 하부 챔버(110a)에는 배기홀(112)이 형성된다. 배기홀(112)은 하부 챔버(110a)의 가장자리 영역에 이격하여 복수개 형성된다. 구체적으로, 배기홀(112)들은 스테이지(121)가 놓이는 영역 외측에 형성되고, 후술하는 상부 챔버(110b)의 개방된 하면에 대응하는 영역내에 형성된다. 배기홀(112)들은 후술하는 제1감압부재(130)와 연결되며, 공정 챔버(110)의 내부공간(111)을 감압하는 통로로 제공된다.
그리고, 하부 챔버(110a)에는 압력조절홀(113)이 형성된다. 압력조절홀(113)은 하부 챔버(110a)의 가장자리 영역에 이격하여 복수개 형성된다. 구체적으로, 압력조절홀(113)들은 스테이지(121)가 놓이는 영역 외측에 형성되고, 상부 챔버(110b)의 개방된 하면에 대응하는 영역내에 형성된다. 압력조절홀(113)들은 후술하는 제2감압부재(140)와 연결되며, 공정 챔버(110)의 내부 공간(111) 압력을 조절하는 통로로 제공된다. 압력조절홀(113)들은 배기홀(112)과 이격하여 형성된다.
상부 챔버(110b)는 사각형상의 플레이트로 제공되며, 하부가 개방된 공간(111)이 내부에 형성된다. 상부 챔버(110b)에 형성된 공간(111)은 공정 챔버(110)의 내부공간(111)으로 제공된다. 상부 챔버(110b)에 형성된 공간(111)은 상기 공간(111)내에 스테이지(121)가 위치할 수 있도록 스테이지(121)보다 넓은 면적으로 형성된다. 그리고, 상기 공간(111)은 상부 챔버(110b)의 개방된 하부에 대응하는 영역내에 배기홀(112)이 위치될 수 있도록 충분한 넓이로 형성된다.
상부 챔버 구동기(115)는 상부 챔버(110b)가 스테이지(121)에 안착되도록 상부 챔버(110b)를 승강시킨다. 상부 챔버 구동기(115)는 스테이지(121)에 기판(11) 을 로딩시키거나, 스테이지(121)로부터 기판(11)을 언로딩시키는 과정에서 상부 챔버(110b)를 스테이지(121) 상부에 위치시킨다. 그리고, 감압건조공정이 진행되는 동안 상부 챔버(110b)를 스테이지(121)에 안착시킨다.
기판 지지 부재(120)는 공정 챔버(110)의 내부공간(111)에 위치하며, 기판(11)을 지지한다. 기판 지지 부재(120)는 스테이지(121), 지지핀(122), 그리고 리프트 핀(미도시)을 포함한다. 스테이지(121)는 사각형상의 플레이트로 제공되며, 공정 챔버(110)에 고정설치된다. 스테이지(121)의 상면은 기판(11)보다 넓은 면적으로 제공된다.
스테이지(121)의 상면에는 지지핀(122)이 설치된다. 지지핀(122)은 서로 이격하여 복수개 제공되며, 기판(11)이 스테이지(121)의 상면으로부터 이격하여 지지되도록 스테이지(121)의 상면으로부터 상부로 돌출되어 설치된다.
스테이지(121)에는 상·하면을 관통하는 리프트 홀(미도시)이 형성된다. 리프트 홀내에는 리프트 핀이 위치하며, 리프트 핀은 리프트 홀을 따라 상하방향으로 승강가능하도록 제공된다. 리프트 핀은 승강하여 스테이지(121) 상부에 위치한 기판(11)을 지지핀(122)에 로딩시키거나, 지지핀(122)으로부터 기판(11)을 언로딩시킨다.
제1감압부재(130)는 공정 챔버(110)의 내부공간(111)을 감압한다. 제1감압부재(130)는 진공라인(131) 및 진공펌프(132)를 포함한다. 진공라인(131)은 배기홀(112)과 진공펌프(132)를 연결한다. 진공펌프(132)는 진공라인(131)상에 설치되며, 내부공간(111)에 머무르는 공기를 배기홀(112)과 진공라인(131)을 통하여 외부 로 배기한다. 상기 공기의 배기로 공정 챔버(110)의 내부공간(111)이 감압된다. 제1감압부재(130)는 공정 챔버(110)의 내부공간(111)을 상압에서 제1압력으로 감압하는 초기 진공 단계 및 상기 제1압력에서 제2압력으로 감압하는 메인 진공 단계로 감압한다. 초기 진공 단계는 공정 챔버(110)의 내부공간(111)을 저진공 상태로 감압하여 감광액에 함유된 유기용제등을 증발시킨다. 그리고, 메인 진공 단계는 공정 챔버(110)의 내부공간(111)을 고진공 상태로 감압 및 고진공 상태를 유지하여 상기 감광액에 함유된 유기용제등을 증발시킨다.
제2감압부재(140)는 공정 챔버(110)의 외부에 위치하며, 공정 챔버(110)의 내부공간(111)과 연결되는 압력조절공간(PS)을 가진다. 제2감압부재(140)는 압력조절공간(PS)의 체적을 조절하여 내부공간(111)을 감압한다. 제2감압부재(140)는 벨로우즈(141), 지지판(142), 그리고 지지판 구동기(143)를 포함한다.
벨로우즈(141)는 공정 챔버(110)의 외측에 위치하며, 지지판(142)의 이동에 의해 팽창 또는 수축된다. 벨로우즈(141)는 공정 챔버(110)와 지지판(142) 사이에 위치하며, 일단이 공정 챔버(110)의 측벽에 결합하고, 타단이 지지판(142)에 결합한다. 벨로우즈(141)는 내부에 압력조절공간(PS)을 가진다. 압력조절공간(PS)은 압력조절홀(113)을 통하여 공정 챔버(110)의 내부공간(111)과 연결되며, 벨로우즈(141)의 팽창 또는 수축에 의하여 체적이 조절된다.
지지판(142)은 공정 챔버(110)의 외부에 위치하며, 벨로우즈(142)를 지지한다. 지지판(142)은 지지판 구동기(143)에서 발생된 구동력에 의해 상하방향으로 이동하여 벨로우즈(142)를 팽창 또는 수축시킨다. 지지판 구동기(143)는 지지판(142) 과 연결되며, 지지판(142)을 상하방향으로 이동시키는 구동력을 발생시킨다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 사용하여 기판을 처리하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명과 종래기술에 따른 공정 챔버의 내부압력변화를 비교하여 나타낸 그래프이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버 내부공간의 감압과정을 나타내는 도면이다.
도 3 및 4를 참조하면, 공정 챔버(110)의 내부공간(111)은 초기 진공 단계 및 메인 진공 단계에 의해 감압된다.
먼저, 초기 진공 단계는 제1감압부재(130)가 공정 챔버(110)의 내부공간(111) 압력을 상압(760 Torr)에서 제1압력(P1)으로 감압한다. 제1압력(P1)은 후술하는 제2압력(P2)보다 저진공 상태이다. 진공라인(131)에 설치된 밸브(133)의 개방으로, 공정 챔버(110)의 내부공간(111)이 제1압력(P1)으로 감압되는 과정에서 감광액에 함유된 유기용제등이 증발한다.
공정 챔버(110)의 내부공간(111)의 압력이 제1압력(P1)으로 감압되면, 메인 진공 단계가 수행된다. 메인 진공 단계는 공정 챔버(110)의 내부공간(111) 압력을 제1압력(P1)에서 제2압력(P2)으로 감압한다. 초기 진공 단계에서 공정 챔버(110)의 내부공간(111)이 감압되는 속도와 메인 진공 단계에서 공정 챔버(110)의 내부공간(111)이 감압되는 속도는 서로 상이하다.
제1감압부재(130)만으로 공정 챔버(110)의 내부공간(111)을 감압할 경우, 그 래프 1(Y1)에 나타나듯이 제1압력(P1)에서 제2압력(P2)으로 감압하는 데 많은 시간(t1)이 걸린다. 이는 공정 챔버(110)의 내부공간(111)이 제2압력(P2)을 유지한 상태에서 기판(11)에 도포된 감광액을 감압건조시키는 시간(t2)을 단축시킨다. 때문에, 감광액은 감압건조가 충분하게 진행되지 못한 상태에서 베이킹 공정으로 제공된다.
그러나, 본 발명은 메인 진공 단계에서 제1감압부재(130)와 함께 제2감압부재(140)가 공정 챔버(110)의 내부공간(111)을 제2압력(P2)으로 감압시키므로, 그래프 2(Y2)에 나타나듯이 제1압력(P1)에서 제2압력(P2)으로 감압되는 시간(t3)이 단축된다(t3<t1). 구체적으로, 메인 진공 단계가 진행되는 동안 제1감압부재(130)는 진공라인(131)을 통하여 공정 챔버(110)의 내부공간(111)을 감압한다. 동시에, 제2감압부재(140)는 압력조절공간(PS)의 체적을 팽창시켜 공정 챔버(110)의 내부공간(111)을 감압한다. 지지판 구동기(143)에 의해 지지판(142)이 아래방향으로 하강하면 벨로우즈(141)가 팽창하여 압력조절공간(PS)의 체적이 증가한다. 압력조절공간(PS)의 체적 팽창으로 압력조절공간(PS)이 감압되고, 압력조절공간(PS)과 연결되는 공정 챔버(110)의 내부공간(111)도 함께 감압된다. 이에 의하여, 공정 챔버(110)의 내부공간(111)은 짧은 시간(t3)내에 제2압력(P2)으로 도달할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공정 챔버 내부공간의 감압과정을 나타내는 도면이다.
도 3 및 5를 참조하면, 메인 진공 단계가 진행되는 동안 제1감압부재(130)는 진공라인을 통하여 공정 챔버(110)의 내부공간(111)을 감압하고, 제2감압부재(140) 는 압력조절공간(PS)의 체적을 수축시켜 공정 챔버(110)의 내부공간(111)을 감압한다. 지지판 구동기(143)에 의해 지지판(142)이 상승하면 벨로우즈(141)가 수축하여 압력조절공간(PS)의 체적이 감소한다. 벨로우즈(141)가 수축되는 힘에 의하여 공정 챔버(110)의 내부공간(111)에 머무르는 공기가 배기라인(131)을 통해 배기되는 속도가 증가하게 된다. 이에 의하여, 공정 챔버(110)의 내부공간(111)은 짧은 시간(t3)내에 제2압력(P2)으로 도달할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 공정 챔버(110)의 내부공간이 짧은 시간(t3)내에 제1압력(P1)에서 제2압력(P2)으로 감압되므로, 제2압력(P2)을 유지한 상태에서 충분한 시간(t4) 동안 감압건조공정을 진행할 수 있다.
상기 실시예에서는 제2감압부재(140)가 벨로우즈(141) 형태로 제공되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 제2감압부재(140)는 실린더와 피스톤의 결합구조로 제공될 수 있다.
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 개시 된 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 정단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 평단면도이다.
도 3은 본 발명과 종래기술에 따른 공정 챔버의 내부압력변화를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 챔버 내부공간의 감압과정을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공정 챔버 내부공간의 감압과정을 나타내는 도면이다.

Claims (8)

  1. 내부공간이 형성된 공정챔버;
    상기 내부공간에 위치하며, 기판이 놓이는 스테이지;
    상기 내부공간과 연결되며, 상기 내부공간을 감압하는 제1감압부재;
    상기 공정챔버의 외부에 위치하며, 상기 내부공간과 연결되는 압력조절공간을 가지며, 상기 압력조절공간의 체적을 조절하여 상기 내부공간을 감압하는 제2감압부재를 포함하고,
    상기 제2감압부재는
    상기 공정챔버의 외부에 위치하는 지지판;
    상기 공정챔버와 상기 지지판 사이에 위치하며, 상기 압력조절공간을 가지는 밸로우즈;
    상기 지지판을 승강시켜 상기 벨로우즈를 팽창 또는 수축시키는 지지판 구동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1감압부재는
    진공펌프
    상기 진공펌프와 상기 내부공간을 연결하는 진공라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 내부공간이 형성된 공정챔버;
    상기 내부공간에 위치하며, 기판이 놓이는 스테이지;
    상기 내부공간과 연결되는 진공라인;
    상기 진공라인상에 설치되는 진공펌프;
    상기 공정챔버의 외측에 위치하는 지지판;
    상기 공정챔버와 상기 지지판 사이에 위치하며, 상기 내부공간과 연결되는 벨로우즈;
    상기 지지판을 승강시켜 상기 벨로우즈를 팽창 또는 수축시키는 구동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 공정 챔버 내부에 형성된 내부공간을 감압하여 기판에 도포된 감광액을 감압건조하는 방법에 있어서,
    상기 내부공간에 머무르는 공기를 외부로 배기하여 상기 내부공간을 제1압력으로 감압하는 제1단계; 및
    상기 제1단계 이후에, 상기 내부공간에 머무르는 공간을 배기하고 동시에 상기 공정 챔버의 외부에 위치하며 상기 내부공간과 연결되는 압력조절공간의 체적을 변화시켜 상기 내부공간을 상기 제1압력에서 제2압력으로 감압하는 제2단계
    를 포함하는 기판 처리 방법.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 압력조절공간의 체적은 팽창하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 압력조절공간의 체적은 수축되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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