KR102040246B1 - 기판처리장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 챔버의 내부를 감압하는 상태에서 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 기판처리장치는 외부와 밀폐 가능한 처리 공간을 제공하는 공정 챔버, 상기 처리 공간을 감압하는 감압 부재, 상기 공정 챔버 내에 제공되며, 기판을 지지하는 지지판, 상기 지지판의 아래에서 상기 지지판을 지지하는 지지축, 그리고 상기 지지축을 감싸도록 제공되며, 상기 처리 공간과 구획되는 내부 공간을 가지는 커버 부재를 가진다. 이로 인해 감압 건조 공정에서 챔버의 내부 감압에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.

Description

기판처리장치 및 방법{Apparatus and Method for treating substrate}
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 챔버의 내부를 감압하는 상태에서 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 또는 평판 표시 패널을 제조하기 위해는 다양한 공정들이 단계별로 수행된다. 이 중 기판 상에 패턴을 형성하는 사진공정은 필수적으로 수반된다. 사진 공정은 크게 도포 공정, 노광 공정, 그리고 현상 공정을 순차적으로 수행한다. 이 중 도포 공정은 기판 상에 약액을 도포하고, 이를 건조시키는 과정을 포함한다.
한국 특허 출원번호 2006-0070671호에는 챔버의 내부를 감압하여 기판 상에 약액을 건조시키는 과정을 보여준다. 그러나 기판이 대형화됨에 따라 감압 건조를 수행하는 공간은 증대된다. 이에 따라 챔버의 내부를 감압하는 시간은 상대적으로 길어진다.
한국 특허출원번호 2006-70671
본 발명은 감압 건조 공정에서 챔버의 내부 감압에 소요되는 시간을 줄이고자 한다.
본 발명의 실시예는 챔버의 내부를 감압하는 상태에서 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 기판처리장치는 외부와 밀폐 가능한 처리 공간을 제공하는 공정 챔버, 상기 처리 공간을 감압하는 감압 부재, 상기 공정 챔버 내에 제공되며, 기판을 지지하는 지지판, 상기 지지판의 아래에서 상기 지지판을 지지하는 지지축, 그리고 상기 지지축을 감싸도록 제공되며, 상기 처리 공간과 구획되는 내부 공간을 가지는 커버 부재를 가진다.
상기 지지판이 제1높이와 제2높이로 위치되도록 상기 지지축을 상하 이동시키는 구동부재를 더 포함할 수 있다. 상기 커버 부재는 상기 지지판의 저면 및 상기 챔버의 바닥면에 각각 결합될 수 있다. 상기 커버 부재는 벨로우즈를 포함할 수 있다. 상기 커버부재는 상기 지지판의 저면과 대응되는 크기로 제공될 수 있다. 상기 커버부재는 상기 지지판의 가장자리 영역을 지지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 감압 건조 공정에서 챔버의 내부 감압에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리설비를 보여주는 도면이다.
도2는 도1의 감압건조유닛의 기판처리장치를 보여주는 단면도이다.
도3 내지 도6은 도2의 기판처리장치를 이용하여 기판을 감압 건조하는 과정을 순차적으로 보여주는 단면도들이다.
도7은 도2의 커버부재의 다른 실시예를 상하방향으로 절단한 사시도이다.
도8은 도2의 기판처리장치의 또 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
본 발명의 실시예에서는 공정챔버(210)의 내부를 감압하여 기판 상에 약액을 건조하는 건조 장치 및 방법을 예로 들어 설명한다. 그러나 이에 한정되지 않고, 공정챔버(210)의 내부를 감압하여 공정을 수행하는 장치 및 방법이라면 다양하게 적용 가능하다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리설비를 보여주는 도면이다. 도1을 참조하면, 기판처리설비는 기판(W)에 대해 사진 공정을 수행한다. 기판처리설비는 도포유닛(100), 감압건조유닛(200), 그리고 베이크유닛(300)을 포함한다. 도포유닛(100), 감압건조유닛(200), 그리고 베이크유닛(300)은 순차적으로 배열된다. 도포유닛(100)에는 기판(W) 상에 감광액을 도포하는 공정이 수행된다. 감압건조유닛(200)에는 도포된 감광액을 감압 건조하는 공정이 수행된다. 베이크유닛(300)에는 도포된 감광액을 가열 건조하는 공정이 수행된다. 도포공정, 감압건조공정, 그리고 가열건조공정은 순차적으로 진행된다.
도2는 도1의 감압건조유닛의 기판처리장치(201)를 보여주는 단면도이다. 도2를 참조하면, 기판처리장치(201)는 기판(W)에 대해 감압 건조를 수행한다. 기판처리장치(201)는 공정챔버(210), 감압부재(220), 가압부재(230), 지지부재(240), 그리고 커버부재(250)를 포함한다. 공정챔버(210)는 내부에 감압 건조를 수행하는 공간을 제공한다. 공정챔버(210)의 내부는 외부와 밀폐되도록 제공된다. 공정챔버(210)는 상부챔버(212)와 하부챔버(214)를 가진다. 상부챔버(212)는 하부가 개방되고, 내부에 공간이 형성된 통 형상을 가진다. 하부챔버(214)는 상부가 개방되고, 내부에 공간이 형성된 통 형상을 가진다. 상부챔버(212)와 하부챔버(214)는 서로 조합되어 처리공간(a)을 제공한다. 상부챔버(212)는 하부챔버(214)에 대해 상하방향으로 이동 가능하도록 제공된다. 상부챔버(212)의 상하 이동에 따라 처리공간(a)은 개방 또는 밀폐된다. 하부챔버(214)의 저면에는 배기홀(216) 및 공급홀(218)이 형성된다.
선택적으로 공정챔버(210)는 일체형으로 제공될 수 있다. 일체형의 공정챔버(210)에는 그 내부에 처리공간(a)을 제공할 수 있다. 이 경우 공정챔버(210)의 일측벽에는 개구가 형성될 수 있다. 개구는 기판(W)이 반출입 가능한 입구로써 기능할 수 있다.
감압부재(220)는 공정챔버(210)의 처리공간(a)을 감압한다. 감압부재(220)는 공정 진행 시 발생되는 공정부산물을 공정챔버(210)의 외부로 배기시킨다. 감압부재(220)는 배기홀(216)을 통해 처리공간(a)으로 진공압을 제공할 수 있다. 감압부재(220)는 배기라인(222) 및 펌프(224)를 포함한다. 배기라인(222)은 펌프(224)와 배기홀(216)에 각각 연결된다. 배기라인(222)은 진공압이 공급되는 통로로써 제공된다. 배기라인(222)에는 밸브(226)가 설치되고, 밸브(226)의 개폐에 의해 진공압이 공급 또는 중단될 수 있다.
가압부재(230)는 공정챔버(210)의 처리공간(a)을 가압한다. 가압부재(230)는 공급홀(218)을 통해 처리공간(a)으로 퍼지가스를 제공할 수 있다. 가압부재(230)는 공급라인(232) 및 가스저장부(234)를 포함한다. 공급라인(232)은 공급홀(218)과 가스저장부(234)에 각각 연결된다. 공급라인(232)은 기체가 공급되는 통로로써 제공된다. 가스저장부(234)에 저장된 퍼지가스는 공급라인(232)을 통해 처리공간(a)으로 제공된다. 공급라인(232)에는 밸브(236)가 설치되고, 밸브(236)의 개폐에 의해 퍼지가스가 공급 또는 중단될 수 있다. 예컨대, 퍼지가스는 불활성 가스일 수 있다.
지지부재(240)는 기판(W)을 지지한다. 지지부재(240)는 지지판(242), 리프트핀(미도시), 지지축(244), 그리고 구동부재를 포함한다. 지지판(242)은 사각의 판 형상으로 제공될 수 있다. 지지판(242)에는 기판(W)이 직접 놓인다. 지지판(242)의 상면에는 복수의 지지홀(미도시)이 형성된다. 리프트핀(미도시)은 지지홀(미도시)에 제공된다. 리프트핀(미도시)은 공정챔버(210)에 반출입되는 기판(W)을 임시로 지지한다. 리프트핀(미도시)은 이의 상부영역이 지지홀(미도시)로부터 돌출되도록 상하 이동할 수 있다.
지지축(244)은 지지판(242)을 지지한다. 지지축(244)은 샤프트 형상을 가지고, 그 길이방향이 상하방향으로 제공된다. 지지축(244)은 구동부재에 의해 상하 이동이 가능하도록 제공된다. 지지축(244)은 구동기(246)에 의해 제1높이와 제2높이로 이동될 수 있다. 예컨대, 제1높이는 기판(W)에 대해 공정이 진행되지 않는 대기위치이고, 제2높이는 기판(W)에 대해 공정이 진행되는 공정위치일 수 있다.
커버부재(250)는 지지판(242)의 아래에서 지지축(244)을 감싸도록 제공된다. 커버부재(250)는 공정챔버(210) 내에서 처리공간(a)과 구획되는 내부공간(b)을 제공한다. 커버부재(250)에 의해 형성된 내부공간(b)은 처리공간(a)과 차단된다. 커버부재(250)는 그 상면이 지지판(242)의 저면에 결합되고, 그 저면이 공정챔버(210)의 바닥면에 결합된다. 커버부재(250)는 지지축(244)의 승강에 따라 그 내부공간(b)의 체적이 조절된다. 커버부재(250)는 신축성을 가진 벨로우즈로 제공될 수 있다. 커버부재(250)는 처리공간(a)을 줄이기 위해 지지판(242)과 대응되는 크기를 가질 수 있다. 예컨대, 커버부재(250)는 지지판(242)의 가장자리 영역에 결합될 수 있다.
다음은 상술한 기판처리장치(201)를 이용하여 기판(W)을 감압 건조 처리하는 방법에 대해 설명한다. 도3 내지 도6은 도2의 기판처리장치를 이용하여 기판(W)을 감압 건조하는 과정을 순차적으로 보여주는 단면도들이다. 도3 내지 도6을 참조하면, 감압 건조 공정은 로딩단계, 감압단계, 가압단계, 그리고 언로딩단계를 순차적으로 수행한다. 로딩단계에는 감광액이 도포된 기판(W)이 이송로봇(미도시)에 의해 건조유닛으로 반송된다. 상부챔버(212)는 위로 이동되어 처리공간(a)을 개방한다. 지지축(244)은 제1높이로 이동되고, 복수 개의 리프트핀(미도시)들이 승강되어 지지홀(미도시)로부터 위로 돌출된다. 이송로봇은 기판(W)을 리프트핀(미도시)에 안착시킨다. 기판(W)이 안착되면 리프트핀(미도시)은 하강하고, 기판(W)은 지지판(242)에 놓인다. 지지축(244)은 제2높이로 이동되고, 상부챔버(212)는 아래로 이동되어 처리공간(a)을 외부로부터 밀폐한다. 감압단계에는 감압부재(220)가 진공압을 제공하여 처리공간(a)을 감압한다. 감압부재(220)는 처리공간(a)의 압력이 공정 압력에 도달될 때까지 감압한다. 이때 내부공간(b)은 처리공간(a)과 차단된 공간으로, 감압공정이 진행되는 동안 대기압 상태를 유지할 수 있다. 처리공간(a)이 가압되는 동안 기판(W) 상에 도포된 감광액은 건조된다. 기판(W)의 감압건조가 완료되면, 가압단계가 진행된다. 가압부재(230)는 처리공간(a)에 기체를 공급한다. 처리공간(a)과 내부공간(b) 간에 압력이 동일해지면, 처리공간(a)의 가압을 중단한다. 언로딩단계에는 지지축(244)이 제1높이로 이동되고, 상부챔버(212)는 위로 이동되어 처리공간(a)을 개방한다. 리프트핀(미도시)이 위로 이동되어 지지홀(미도시)로부터 돌출되면, 이송로봇은 기판(W)을 공정챔버(210)로부터 반출한다.
다른 실시예에 의하면, 커버부재(250a)는 도7과 같이 외통(252)과 내통(254)으로 제공될 수 있다. 외통(252)은 상부가 개방된 사각의 통 형상으로 제공될 수 있다. 외통(252)은 지지판(242)의 아래에서 지지축(244)을 감싸도록 제공될 수 있다. 외통(252)의 저면은 챔버의 바닥면에 결합될 수 있다. 외통(252)의 내측면에는 상하방향으로 제공된 가이드라인(258)이 형성될 수 있다.내통(254)은 상부 및 하부가 개방된 사각의 통 형상으로 제공될 수 있다. 내통(254)은 외통(252)에 비해 조금 작은 크기로 제공될 수 있다. 내통(254)은 지지판(242)의 저면 가장자리에 고정결합될 수 있다. 내통(254)은 외통(252)의 내부에 위치될 수 있다. 내통(254)은 그 외측면이 외통(252)의 내측면과 밀착되도록 위치될 수 있다. 내통(254)의 상면은 지지판(242)의 저면에 고정 결합될 수 있다. 내통(254)은 지지판(242)과 함께 상하 이동할 수 있다. 내통(254)의 돌출된 길이는 상기 지지판(242)의 승강에 따라 조절될 수 있다. 내통(254)의 외측면에는 브라켓(256)이 제공될 수 있다. 브라켓(256)은 외통(252)의 가이드라인(258)에 삽입되어 가이드라인(258)의 길이방향을 따라 이동될 수 있다. 내통(254)과 외통(252) 사이에는 실링부재가 제공될 수 있다. 실링부재는 처리공간(a)과 내부공간(b)이 서로 연통하는 것을 차단할 수 있다.
또 다른 실시예에 의하면, 지지판(242) 및 지지축(244)은 도8과 같이 승강 이동 없이 고정될 수 있다. 이 경우, 커버부재(260)에 의해 형성되는 내부공간(b)은 그 체적이 변경되지 않으므로, 커버부재(250)는 하나의 통으로 제공될 수 있다. 커버부재(260)는 지지축(244)을 감싸도록 제공되고, 지지판(242)과 공정챔버(210)에 고정 결합될 수 있다.
선택적으로 커버부재(250)는 그 자체가 지지판(242)을 지지하도록 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에는 커버부재(250)가 지지판(242)의 아래에 위치되어 처리공간(a)의 체적을 보다 감축시키는 것으로 설명하였다. 이로 인해 기판(W)의 상부에서 기류가 발생되는 것을 최소화하고, 감광액을 보다 균일하게 건조할 수 있다.
210: 공정챔버 220: 감압 부재
242: 지지판 244: 지지축
250: 커버 부재

Claims (7)

  1. 외부와 밀폐 가능한 처리 공간을 제공하는 공정 챔버와;
    상기 처리 공간을 감압하는 감압 부재와;
    상기 공정 챔버 내에 제공되며, 기판을 지지하는 지지판과;
    상기 지지판의 아래에서 상기 지지판을 지지하는 지지축과;
    상기 공정 챔버 내에 위치되며, 상기 지지판의 저면 및 상기 공정 챔버의 바닥면에 각각 결합되어 상기 지지축을 감싸도록 제공되며, 상기 처리 공간과 구획되는 내부 공간을 가지는 커버 부재를 가지는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지판의 높이가 변경되도록 상기 지지축을 상하 이동시키는 구동부재를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 커버 부재는 상기 내부 공간의 체적이 변경 가능하도록 제공되는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 커버 부재는 벨로우즈를 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커버부재는 상기 지지판의 저면과 대응되는 크기로 제공되는 기판처리장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커버부재는 상기 지지판의 가장자리 영역을 지지하는 기판처리장치.
  7. 제1항의 장치를 이용하여 기판을 건조 처리하는 방법에 있어서,
    상기 지지판에 상기 기판이 놓여지면, 상기 공정 챔버를 밀폐하고 상기 공정 챔버의 내부를 감압하여 상기 기판을 처리하되,
    상기 지지판이 상승된 상태에서 상기 공정 챔버가 밀폐되면, 상기 지지판은 하강 이동되어 상기 처리 공간의 체적을 증가시키는 기판 처리 방법.


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