KR101527889B1 - 기판처리장치 및 방법 - Google Patents

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KR101527889B1
KR101527889B1 KR1020140011208A KR20140011208A KR101527889B1 KR 101527889 B1 KR101527889 B1 KR 101527889B1 KR 1020140011208 A KR1020140011208 A KR 1020140011208A KR 20140011208 A KR20140011208 A KR 20140011208A KR 101527889 B1 KR101527889 B1 KR 101527889B1
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김태훈
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세메스 주식회사
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    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
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    • G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
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Abstract

본 발명의 실시예는 기판을 열 처리하는 장치 및 방법을 제공한다, 기판처리장치는 일면에 기판이 출입되는 개구가 형성되며, 내부에 처리공간을 제공하는 챔버, 상기 개구를 개폐하는 도어를 가지는 도어어셈블리, 상기 처리공간에 위치되며, 기판을 지지하는 지지플레이트, 상기 지지플레이트에 지지된 기판을 공정온도로 가열하도록 상기 지지플레이트 내에 제공되는 히터, 상기 히터의 온도를 조절하는 온도조절기, 그리고 상기 도어어셈블리 및 상기 온도조절기를 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 기판이 상기 지지플레이트에 놓여지기 전에 상기 히터가 상기 공정온도보다 높은 보상온도로 기판을 가열하도록 상기 온도조절기를 제어한다. 기판이 챔버 내로 반입되는 과정에서 챔버의 내부를 공정온도보다 높은 보상온도로 유지한다. 챔버는 보상온도에서 외부기류에 의해 저하되고, 이는 보상온도에 비해 공정온도와 가깝은 온도로 제공된다. 이로 인해 챔버의 내부온도를 보다 신속하게 공정온도로 전환할 수 있다.

Description

기판처리장치 및 방법{Apparatus and method for treating substrate}
본 발명은 기판을 열 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 영상 표시장치의 제조에는 액정 디스플레이소자(LCD) 및 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 소자 등이 사용되며, 이는 평판표시장치(FPD, Flat Panel Display)의 기판이 사용된다.
평판표시장치를 제작하는 과정으로는, 기판제작공정, 셀 제작공정, 모듈제작공정 등 많은 공정들이 진행되어야 한다. 특히, 기판제작공정에는 기판 상에 다양한 패턴들을 형성하기 위한 사진 공정이 진행된다. 사진공정은 기판 상에 포토레지스트와 같은 감광액을 도포하는 도포공정, 도포된 감광막 위에 특정 패턴을 형성하는 노광공정, 그리고 노광된 감광막에 대응되는 영역을 현상처리하는 현상공정을 순차적으로 수행한다. 이중 도포공정 및 현상공정이 수행되기 전후 각각에는 기판을 열 처리하는 베이크공정이 수행된다.
베이크공정은 외부와 밀폐된 베이크 챔버 내에서 수행된다. 그러나 기판이 베이크 챔버로 반입되는 과정에서 외부 기류가 베이크 챔버 내에 유입되어 내부 온도를 저하시킨다. 또한 기판이 가지는 온도는 베이크 챔버의 내부 온도를 저하시킨다.
이로 인해 베이크 챔버 내에 기판이 반입된 후, 공정을 수행하기 위해서는 온도가 저하된 내부 분위기를 공정 분위기로 전환시키기 위해 많은 시간을 소요해야 한다.
한국 공개 특허번호 제2009-0046719호
본 발명은 챔버의 내부를 공정분위기로 신속하게 전환할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 챔버의 내부온도를 공정온도로 유지할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 기판을 열 처리하는 장치 및 방법을 제공한다, 기판처리장치는 일면에 기판이 출입되는 개구가 형성되며, 내부에 처리공간을 제공하는 챔버, 상기 개구를 개폐하는 도어를 가지는 도어어셈블리, 상기 처리공간에 위치되며, 기판을 지지하는 지지플레이트, 상기 지지플레이트에 지지된 기판을 공정온도로 가열하도록 상기 지지플레이트 내에 제공되는 히터, 상기 히터의 온도를 조절하는 온도조절기, 그리고 상기 도어어셈블리 및 상기 온도조절기를 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 기판이 상기 지지플레이트에 놓여지기 전에 상기 히터가 상기 공정온도보다 높은 보상온도로 기판을 가열하도록 상기 온도조절기를 제어한다.
상기 제어기는 상기 개구가 개방되면, 상기 히터의 온도를 상기 보상온도로 조절하도록 상기 도어어셈블리 및 상기 온도조절기를 제어할 수 있다. 상기 지지플레이트의 상면에는 복수의 핀홀들이 형성되며, 상기 핀홀들 각각에 제공되며, 승강위치와 하강위치 간에 상하이동이 가능한 리프트핀을 가지는 핀 어셈블리를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 리프트핀에 의해 기판이 상기 지지플레이트에 접촉되면, 상기 히터의 온도를 공정온도로 조절하도록 상기 핀 어셈블리 및 상기 온도조절기를 제어할 수 있다.
기판을 열처리하는 방법으로는 챔버의 입구를 개방하는 개방단계, 상기 입구를 통해 상기 기판을 상기 챔버의 내부로 반입하는 반입단계, 상기 기판을 상기 챔버 내에 위치된 지지플레이트에 안착시키는 안착단계, 그리고 상기 지지플레이트 내에 제공된 히터를 공정온도로 조절하여 상기 지지플레이트에 안착된 기판을 가열하는 가열단계를 포함하되, 상기 개방단계에는 상기 히터를 상기 공정온도보다 높은 보상온도로 조절하여 상기 챔버의 내부 분위기를 가열한다.
상기 히터는 상기 개방단계에서 상기 안착단계까지 상기 보상온도로 상기 챔버의 내부 분위기를 가열할 수 있다. 상기 안착단계는 상기 지지플레이트로부터 돌출되게 위치된 리프트핀으로 상기 기판을 지지하는 승강단계 및 상기 리프트핀을 하강이동하여 기판을 상기 지지플레이트에 안착시키는 하강단계를 포함하되, 상기 히터는 상기 승강단계에서 상기 보상온도로 조절되고, 상기 하강단계에서 상기 공정온도로 조절될 수 있다. 상기 개방단계 전에는 상기 히터의 온도를 상기 공정온도로 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기판이 챔버 내로 반입되는 과정에서 챔버의 내부를 공정온도보다 높은 보상온도로 유지한다. 챔버는 보상온도에서 외부기류에 의해 저하되고, 이는 보상온도에 비해 공정온도와 가깝은 온도로 제공된다. 이로 인해 챔버의 내부온도를 보다 신속하게 공정온도로 전환할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 기판이 챔버 내로 반입되는 과정에서 챔버의 내부를 보상온도로 유지하고, 기판이 지지플레이트에 안착되면 보상온도를 공정온도로 전환한다. 기판은 공정온도보다 낮은 온도를 가지며, 지지플레이트에 접촉 시 지지플레이트의 온도가 저하시킨다. 지지플레이트는 기판에 의해 보상온도보다 공정온도와 가까운 온도로 조절되고, 공정온도로 신속하게 전환할 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치를 보여주는 도면이다.
도2는 도1의 도포유닛을 보여주는 사시도이다.
도3은 도1의 건조유닛을 보여주는 단면도이다.
도4는 도1의 베이크유닛을 보여주는 단면도이다.
도5 내지 도7은 기판을 베이크유닛에 반입하는 과정을 보여주는 단면도들이다.
도8는 도4의 베이크유닛의 온도 변화를 보여주는 그래프이다.
본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
또한 본 발명의 실시예에는 사진공정에서 기판을 베이크 처리하는 장치를 일 예로 설명한다. 그러나 본 실시예는 이에 한정되지 않고, 기판을 열 처리하는 공정이라면, 다양하게 적용 가능하다.
또한 본 발명의 실시예에는 평판표시패널을 제조하기 위한 글래스(S)를 일 예로 들어 설명한다. 그러나 본 실시예는 이에 한정되지 않고, 원형의 웨이퍼(W)에도 적용 가능하다.
이하 도1 내지 도8을 참조하여 본 실시예를 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치를 보여주는 도면이다. 도1을 참조하면, 기판처리장치는 인덱스(100), 세정유닛(110), 복수 개의 베이크유닛(120), 도포유닛(200), 건조유닛(400), 버퍼유닛(130), 인터페이스(140), 노광유닛(180), 에지 노광기(150), 현상유닛(160), 그리고 검사유닛(170)을 포함한다. 각각의 처리유닛은 인라인 타입으로 배치되며, 인덱스(100), 세정유닛(110), 도포유닛(200), 건조유닛(300), 버퍼유닛(130), 인터페이스(140), 에지 노광기(150), 현상유닛(160), 그리고 검사유닛(170)은 순차적으로 배치된다. 복수 개의 베이크유닛들(120)은 도포유닛(200)의 전후, 그리고 현상유닛(160)의 전후에 각각 배치된다. 인터페이스(140)의 일측에는 노광유닛(180)이 배치된다. 이러한 처리유닛들 사이에는 반송로봇이 각각 설치되며, 반송로봇은 서로 인접한 처리유닛들 간에 기판(S)을 반송한다.
본 실시예에는 도포유닛(200), 건조유닛(300), 그리고 베이크유닛(300)에 대해서만 설명하며, 이 밖에 처리유닛들에 대한 상세한 설명을 생략한다.
도포유닛(200)은 기판(S) 상에 도포막을 도포한다. 도2는 도1의 도포유닛을 보여주는 사시도이다. 도2를 참조하면, 도포유닛(200)은 플레이트(210), 기판이동부재(220), 도포노즐(230), 그리고 기판이동부재(220)를 포함한다. 플레이트(210)의 폭방향은 제1방향(12)이라 하고, 플레이트(210)의 길이방향은 제2방향(14)이라 한다. 상부에서 바라볼 때, 제1방향(12)과 제2방향(14)은 서로 수직하게 제공된다. 플레이트(210)의 상면에는 가스공급홀(212)이 형성된다. 가스공급홀(212)은 이와 연결된 가스공급라인(미도시)로부터 가스를 제공받아 가스를 분사한다. 가스공급홀(212)로부터 분사된 가스는 플레이트(210)에 놓여진 기판(S)을 부양시킨다.
기판이동부재(220)는 제1방향(12)을 향하는 플레이트(210)의 양 측면에 설치된다. 기판이동부재(220)는 기판이동용 레일(222) 및 파지부재(224)를 포함한다. 기판이동용 레일(222)은 플레이트(210)의 양측 각각에서 제2방향(14)을 따라 길게 제공된다. 각각의 기판이동용 레일(222)에는 파지부재(224)가 설치된다. 파지부재(224)는 플레이트(210)로부터 공중부양 상태의 기판(S)을 파지한다. 파지부재(224)는 기판이동용 레일(222)을 따라 제2방향(14)으로 이동 가능하도록 제공된다. 파지부재(224)는 공중부양된 기판(S)을 지지한 채로 기판(S)과 함께 제2방향(14)으로 이동 가능하다.
도포노즐(230)은 기판(S) 상에 제1처리액 및 제2처리액을 공급한다. 도포노즐(230)은 제1방향(12)을 향하는 길이방향을 가진다. 도포노즐(230)의 저면에는 슬릿 형상의 분사구가 형성되며, 분사구의 길이방향은 제1방향(12)을 향하도록 제공된다. 제1방향(12)을 향하는 분사구의 길이는 기판(S)의 폭과 대응되거나 이보다 길게 제공될 수 있다. 예컨대, 제1처리액은 포토레지스트이고, 제2처리액은 용제일 수 있다. 포토레지스트는 감광액이고, 용제는 신나일 수 있다. 포토레지스트 및 용제는 하나의 도포노즐(230) 또는 복수 개의 도포노즐(230)들 각각으로부터 분사될 수 있다.
기판이동부재(220)는 지지대(242), 수직프레임(244), 가이드레일(246), 그리고 구동부(미도시)를 포함한다. 지지대(242)는 플레이트(210)의 상부에서 도포노즐(230)과 결합된다. 지지대(242)는 그 길이방향이 제1방향(12)을 향하도록 제공된다. 지지대(242)의 양단은 수직프레임(244)에 연결된다. 수직프레임(244)은 지지대(242)의 양단으로부터 아래로 연장되게 제공된다. 수직프레임(244)의 하단은 가이드레일(246)에 설치된다. 가이드레일(246)은 기판이동용 레일(222)의 양측에 각각 위치된다. 가이드레일(246)은 그 길이방향이 제2방향(14)을 향하도록 제공된다. 구동부는 수직프레임(244)을 가이드레일(246) 상에서 제2방향(14)으로 이동시킨다. 수직프레임(244)이 제2방향(14)으로 이동됨에 따라 지지대(242) 및 도포노즐(230)은 제2방향(14)으로 함께 이동된다.
건조유닛(300)은 진공 분위기에서 기판을 건조 처리한다. 도3은 도1의 건조유닛(300)을 보여주는 단면도이다. 도3을 참조하면, 건조유닛(300)은 건조챔버(310), 스테이지(320), 그리고 감압부재(314)를 포함한다. 건조챔버(310)의 저면 가장자리영역에는 배기홀(312)이 형성된다. 스테이지(320)는 건조챔버(310)의 내부에서 기판을 지지한다. 스테이지(320)의 상면에는 복수의 지지핀들(322)이 설치된다. 지지핀들(322)은 스테이지(320)의 상면으로부터 돌출되도록 설치된다. 각각의 지지핀(322)은 기판이 스테이지(320)에 이격되도록 기판을 지지할 수 있다. 감압부재(314)는 배기홀(312)에 연결되어 건조챔버(310)의 내부를 진공 분위기로 형성한다.
베이크유닛(400)은 기판(S)을 열처리한다. 도4는 도1의 베이크유닛을 보여주는 단면도이다. 도4를 참조하면, 베이크유닛(400)은 베이크챔버(410), 지지플레이트(430), 도어어셈블리(450), 히터(460), 온도조절기(470), 그리고 제어기(490)를 포함한다. 베이크챔버(410)는 직육면체 형상을 가지도록 제공된다. 베이크챔버(410)는 내부에 처리공간(412)을 제공한다. 베이크챔버(410)의 일측벽에는 개구(414)가 형성된다. 개구(414)는 기판(S)이 출입되는 입구로 기능한다. 베이크챔버(410)의 저면에는 배기홀(416)이 형성되며, 배기홀(416)은 배기부재(418)와 연결된다. 배기부재(418)는 배기홀(416)을 통해 처리공간에 발생된 공정부산물을 배기한다. 배기부재(418)에 의해 처리공간이 배기되는 과정에서 처리공간은 상압보다 낮게 제공될 수 있다.
지지플레이트(430)는 베이크챔버(410) 내에서 기판(S)을 지지한다. 지지플레이트(430)의 상면에는 복수의 흡착홀들(미도시) 및 핀홀들(432)이 형성된다. 흡착홀들(432)은 감압부재(미도시)에 연결되어 지지플레이트(430)에 놓인 기판(S)을 진공 흡착한다. 진공 흡착된 기판(S)은 지지플레이트(430)에 고정될 수 있다. 핀홀들(432) 각각에는 리프트핀(440)이 제공된다. 리프트핀(440)은 핀구동부재에 의해 승강위치 및 하강위치로 이동 가능하다. 여기서 승강위치는 리프트핀(440)의 상단이 핀홀로부터 돌출된 위치이고, 하강위치는 리프트핀(440)의 상단이 핀홀에 제공되는 위치이다. 예컨대, 승강위치는 리프트핀(440)의 상단이 개구(414)와 대향되는 위치로 제공될 수 있다.
도어어셈블리(450)는 개구(414)를 개폐한다. 도어어셈블리(450)는 도어(452) 및 도어구동기(454)를 포함한다. 도어(452)는 베이크챔버(410)의 개구(414)보다 큰 판 형상으로 제공된다. 도어(452)는 베이크챔버(410)의 외측에 위치된다. 도어(452)구동기는 도어(452)를 차단위치 및 개방위치로 이동시킨다. 차단위치는 도어(452)가 개구(414)와 대향되는 위치이고, 개방위치는 도어(452)가 차단위치를 벗어난 위치이다.
히터(460)는 지지플레이트(430)의 내부에는 위치된다. 히터(460)는 지지플레이트(430)에 안착된 기판(S)을 가열 처리한다. 또한 히터(460)는 처리공간이 상온보다 높은 공정 분위기를 형성하도록 처리공간을 가열한다.
온도조절기(470)는 히터(460)의 온도를 조절한다. 온도조절기(470)는 히터(460)에 제공되는 전력량을 조절하여 히터(460)의 온도를 조절한다. 일 예에 의하면, 온도조절기(470)는 히터(460)의 온도를 공정온도(T1) 및 보상온도(T2)로 조절 가능하다. 공정온도는 베이크 공정 시 기판(S)을 실제로 열처리하는 온도이고, 보상온도는 공정온도보다 높은 온도이다. 온도조절기(470)는 히터(460)에 전력을 공급하는 전원일 수 있다.
제어기(490)는 온도조절기(470) 및 도어구동기(454)를 제어한다. 제어기(490)는 개구(414)의 개방여부 및 기판(S)의 진입여부에 따라 히터(460)의 온도를 공정온도 또는 보상온도로 조절하도록 한다. 제어기(490)는 기판(S)이 처리공간에 반입되기 위해 도어(452)가 개방위치로 이동되면, 히터(460)를 보상온도로 조절한다.
다음은 상술한 기판처리장치를 이용하여 기판(S)을 베이크 처리하는 과정을 설명한다. 도5 내지 도7은 기판을 베이크유닛에 반입하는 과정을 보여주는 단면도들이고, 도8은 도4의 베이크유닛의 온도 변화를 보여주는 그래프이다. 도5 내지 도8을 참조하면, 히터(460)는 베이크유닛(400)의 처리공간(412)을 공정온도로 가열하여 공정분위기를 형성한다. 반송로봇에 의해 기판(S)이 베이크유닛(400)으로 반송되면, 도어(452)는 차단위치에서 개방위치로 이동된다. 도어(452)가 개방위치로 이동되는 동시에 히터(460)의 온도는 공정온도에서 보상온도로 조절된다. 기판(S)은 베이크챔버(410)의 처리공간으로 반입되고, 리프트핀(440)은 하강위치에서 승강위치로 이동된다. 기판(S)이 반송로봇에서 리프트핀(440)으로 인계되면, 리프트핀(440)은 하강위치로 이동된다. 리프트핀(440)이 하강위치로 이동되어 기판(S)이 지지플레이트(430)에 안착되면, 히터(460)의 온도는 보상온도에서 공정온도로 조절된다. 지지플레이트(430)는 기판(S)과 접촉되어 그 온도가 보상온도보다 공정온도에 가까운 온도로 낮아진다.
상술한 실시예에 의하면, 베이크챔버(410)의 내부 분위기를 공정온도보다 높은 보상온도로 가열한다. 기판(S)이 베이크챔버(410)의 내부로 반입되는 과정에서 유입되는 외부기류 및 기판(S)이 가지는 온도로 인해 그 내부 분위기 온도가 낮아질지라도, 이는 공정온도에 가까운 온도로 저하된다. 이로 인해 기판(S)과 접촉되는 지지플레이트(430)는 신속하게 공정온도로 전환될 수 있다.
상술한 실시예에는 기판(S)이 반입되는 과정에서 베이크챔버(410)의 내부 온도가 낮아지는 것을 보상하기 위해 히터(460)를 보상온도로 조절한다. 그러나 이와 반대로, 기판(S)이 반출되는 과정에서 베이크챔버(410)의 내부 온도가 낮아지는 것을 보상하기 위해 반송로봇에 의해 기판(S)이 반출 시 히터(460)의 온도를 보상온도로 조절할 수 있다.
또한 상술한 실시예에는 베이크 공정에서 히터(460)의 온도를 조절하는 것에 대해 설명하였다. 그러나 본 실시예의 베이크 공정에 한정되지 않으며, 히터(460)가 제공되는 플라즈마 공정 및 증착 공정 등 상온보다 높은 온도에서 수행되는 공정이라면, 다양하게 적용 가능하다.
410: 베이크 챔버 430: 지지플레이트
450: 도어어셈블리 452: 도어
454: 도어 구동기 460: 히터
470: 온도조절기 490: 제어기

Claims (7)

  1. 일면에 기판이 출입되는 개구가 형성되며, 내부에 처리공간을 제공하는 챔버와;
    상기 개구를 개폐하는 도어를 가지는 도어어셈블리와;
    상기 처리공간에 위치되고, 상면에 복수의 핀홀들이 형성되며 기판을 지지하는 지지플레이트와;
    상기 핀홀들 각각에 제공되며, 승강위치와 하강위치 간에 상하이동이 가능한 리프트핀을 가지는 핀 어셈블리와;
    상기 지지플레이트에 지지된 기판을 공정온도로 가열하도록 상기 지지플레이트 내에 제공되는 히터와;
    상기 히터의 온도를 조절하는 온도조절기와;
    상기 도어어셈블리 및 상기 온도조절기를 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 제어기는 기판이 상기 지지플레이트에 놓여지기 전에 상기 개구가 개방되면 상기 히터의 온도를 상기 공정온도보다 높은 보상온도로 조절하고, 상기 리프트핀에 의해 기판이 상기 지지플레이트에 접촉되면, 상기 히터의 온도를 공정온도로 조절하도록 상기 핀 어셈블리 및 상기 온도조절기를 제어하는 기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 개구가 개방되면, 상기 히터의 온도를 상기 보상온도로 조절하도록 상기 도어어셈블리 및 상기 온도조절기를 제어하는 기판처리장치.
  3. 삭제
  4. 기판을 열처리하는 방법에 있어서,
    챔버의 입구를 개방하는 개방단계와;
    상기 입구를 통해 상기 기판을 상기 챔버의 내부로 반입하는 반입단계와;
    상기 기판을 상기 챔버 내에 위치된 지지플레이트에 안착시키는 안착단계와;
    상기 지지플레이트 내에 제공된 히터를 공정온도로 조절하여 상기 지지플레이트에 안착된 기판을 가열하는 가열단계를 포함하되,
    상기 안착단계는,
    상기 지지플레이트로부터 돌출되게 위치된 리프트핀으로 상기 기판을 지지하는 승강단계와;
    상기 리프트핀을 하강이동하여 기판을 상기 지지플레이트에 안착시키는 하강단계를 포함하되,
    상기 히터는 상기 개방단계에서 상기 승강단계까지 상기 챔버의 내부 분위기를 상기 공정온도보다 높은 보상온도로 가열하고, 상기 하강 단계에서 상기 챔버의 내부 분위기를 상기 공정 온도로 가열하는 기판처리방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 히터는 상기 개방단계에서 상기 안착단계까지 상기 보상온도로 상기 챔버의 내부 분위기를 가열하는 기판처리방법.
  6. 삭제
  7. 제4항에 있어서,
    상기 개방단계 전에는 상기 히터의 온도를 상기 공정온도로 조절하는 기판처리방법.
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