KR102096956B1 - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 상에 감광액을 도포하는 방법에 관한 것으로, 기판 상에 감광액을 도포하는 방법은 스테이지 상에 기판이 놓여지는 단계와; 상기 스테이지의 상면에 제공되는 복수 개의 홀을 통해 상기 기판의 저면으로 가스를 공급하여 상기 기판을 상기 스테이지로부터 부상시키는 단계와; 상기 기판이 부상된 상태에서 상기 기판의 상부에서 슬릿노즐이 일방향으로 이동하며 상기 기판 상으로 감광액을 공급하는 단계를 포함한다. 이로 인해 기판 상에 감광액을 균일하게 도포할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{Apparatus and Method for treating substrate}
본 발명은 기판을 감광액으로 처리하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 상에 감광액을 도포하는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 또는 액정 디스플레이를 제조하기 위해서, 기판 상에 원하는 패턴을 형성하는 포토리소그라피 공정이 수행된다. 포토리소그라피 공정은 기판 상에 포토 레지스트과 같은 감광액을 도포하는 도포공정, 도포막 위에 특정 패턴을 형성하는 노광공정, 그리고 노광된 감광막에서 불필요한 영역을 제거하는 현상공정을 포함한다. 이 중 도포공정은 감광액을 기판 상에 균일하게 도포할 것을 요구된다. 일반적으로 도포공정은 스테이지 상에 기판이 놓여진 상태에서 진행되며, 스테이지는 그 표면이 정밀하게 가공된 석정반으로 제공된다.
그러나 석정반은 그 표면을 정밀하게 가공하는 작업이 매우 까다로워 비용증가의 원인이 된다. 또한 석정반의 표면조도에 따라 기판이 그 석정반에 달라 붙어 기판의 언로딩 시 기판은 깨지는 현상이 발생되며, 기판과 스테이지 간에 정전기가 발생하여 공정 불량을 야기한다.
또한 공정 진행 시 발생된 파티클이 스테이지 상에 부착된 경우, 그 스테이지의 상으로 기판이 놓여지면, 파티클과 대응되는 영역에서 기판의 상면은 돌출되어 평면을 유지할 수 없다.
본 발명은 기판 상에 감광액을 균일하게 도포하고자 한다.
또한 본 발명은 기판이 스테이지 상에 달라 붙어 언로딩 시 기판이 손상되는 것을 최소화하고자 한다.
또한 본 발명은 기판이 스테이지에 로딩 또는 언로딩 시 정전기가 발생되는 것을 최소화하고자 한다.
또한 본 발명은 스테이지의 표면을 정밀 가공 시 발생되는 비용을 최소화하고자 한다.
또한 본 발명은 스테이지 상에 부착된 파티클로 인해 기판이 평면을 유지할 수 없는 문제점을 해결하고자 한다.
본 발명의 실시예는 기판 상에 감광액을 도포하는 방법을 제공한다.
기판 상에 감광액을 도포하는 방법은 스테이지 상에 기판이 놓여지는 단계와; 상기 스테이지의 상면에 제공되는 복수 개의 홀을 통해 상기 기판의 저면으로 가스를 공급하여 상기 기판을 상기 스테이지로부터 부상시키는 단계와; 상기 기판이 부상된 상태에서 상기 기판의 상부에서 슬릿노즐이 일방향으로 이동하며 상기 기판 상으로 감광액을 공급하는 단계를 포함한다.
상기 기판은 상기 스테이지로부터 부상된 상태에서 상기 스테이지에 대한 상대 위치가 고정될 수 있다. 상기 기판이 부상된 상태에서 상기 기판의 가장자리 영역은 지지부재에 의해 물리적으로 지지될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기판 상에 감광액을 균일하게 도포할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기판이 스테이지 상에 달라 붙어 언로딩 시 기판이 손상되는 것을 최소화할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 스테이지에 기판이 로딩 또는 언로딩될 시 정전기가 발생되는 것을 최소화할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 스테이지의 표면을 정밀 가공할 필요없이 스테이지의 재료 비용을 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 부상되는 기판에서 발생되는 진동을 최소화할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 부상되는 기판의 가장자리 영역이 중앙영역에 비해 처지는 것을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 스테이지 및 압력조절유닛을 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 1의 지지부재를 보여주는 정면도이다.
도 4는 도 1의 세정유닛을 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 1의 예비토출유닛을 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 2의 스테이지 및 압력조절유닛의 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 7은 도 3의 지지부재의 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 기판(W) 상에 감광액을 도포하는 기판처리장치 및 방법에 대해 설명한다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다. 도 1을 참조하면, 기판처리장치는 베이스(10), 스테이지(100), 압력조절유닛(200), 지지부재(300), 분사유닛(400), 세정유닛(500), 그리고 예비토출유닛(600)을 가진다.
베이스(10)는 일정 높이를 가지고 상면이 평평하게 제공된다. 베이스(10)는 그 상면에 세정유닛(500), 예비토출유닛(600), 그리고 스테이지(100)가 제1방향(12)을 따라 순차적으로 배치된다.
스테이지(100)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 스테이지(100)는 직사각의 판 형상을 가진다. 스테이지(100)의 상면에는 복수의 홀(102)들이 형성된다.
압력조절유닛(200)은 스테이지(100)의 홀(102)에 기설정된 압력을 제공한다. 도 2는 도 1의 스테이지(100) 및 압력조절유닛(200)을 보여주는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 압력조절유닛은 부상부재를 가진다. 부상부재(220)는 스테이지(100)로부터 기판(W)이 부상되도록 각각의 홀(102)에 가스를 공급한다. 예컨대, 가스는 비활성 가스 또는 청정 공기일 수 있다.
지지부재(300)는 스테이지(100)로부터 부상되는 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 도 3은 도 1의 지지부재를 보여주는 정면도이다. 도 3을 참조하면, 지지부재(300)는 기판(W)의 가장자리 영역을 지지하여 기판(W)의 중앙 영역에 비해 가장자리 영역이 처지는 것을 방지한다. 지지부재(300)는 기판(W)의 양측 가장자리 영역과 접촉되어 기판(W)이 떨리는 것을 방지한다. 지지부재(300)는 제1몸체(320) 및 제2몸체(340)를 가진다. 제1몸체(320)들은 스테이지(100)의 일측 가장자리 영역에서 제1방향(12)을 따라 서로 이격되게 배치된다. 제2몸체(340)들은 스테이지(100)의 타측 가장자리 영역에서 제1방향(12)을 따라 서로 이격되게 배치된다. 각각의 제1몸체(320) 및 제2몸체(340)는 스테이지(100)에 놓인 기판(W)을 사이에 두고 서로 마주보도록 배치된다. 제1몸체(320) 및 제2몸체(340)는 서로 동일한 형상을 가진다. 제1몸체(320) 및 제2몸체(340)는 지지위치와 대기위치 간을 이동 가능하다. 지지위치는 제1몸체(320) 및 제2몸체(340)가 기판(W)의 양측을 지지하는 위치이다. 대기위치는 제1몸체(320) 및 제2몸체(340)가 기판(W)으로부터 멀어지는 위치이다. 제1몸체(320)는 측부(322) 및 하부(324)를 가진다. 측부(322)는 기판(W)의 일측과 대향되게 배치된다. 측부(322)는 정면에서 바라볼 때 위로 갈수록 스테이지(100)의 중앙영역을 향하도록 경사진 길이방향을 가진다. 예컨대, 지지부재(300)가 지지위치로 이동되면, 측부(322)의 내측면은 기판(W)의 일측과 접촉된다. 하부(324)는 측부(322)의 하단으로부터 지면과 평행하게 연장된다. 하부(324)는 측부(322)의 하단으로부터 기판(W)의 중앙영역과 가까워지는 방향으로 연장된다. 예컨대, 지지부재(300)가 지지위치로 이동되면, 하부(324)는 기판(W)의 저면 가장자리 영역을 지지한다.
다시 도 1을 참조하면, 분사유닛(400)은 제1방향(12)으로 이동되며 기판(W) 상으로 감광액을 공급한다. 분사유닛(400)은 슬릿노즐(410) 및 구동부재(415)를 가진다. 슬릿노즐(410)은 기판(W) 상에 감광액을 공급한다. 슬릿노즐(410)은 스테이지(100)의 상부에 위치된다. 슬릿노즐(410)은 그 길이방향이 제2방향(14)으로 제공된다. 슬릿노즐(410)은 대체로 기판(W)의 폭과 유사한 길이를 가진다. 슬릿노즐(410)은 그 하단부에 토출구(412)를 가진다. 토출구(412)는 슬릿노즐(410)의 길이방향을 따라 슬릿 형상을 가진다. 예컨대, 감광액은 포토레지스트일 수 있다.
구동부재(415)는 슬릿노즐(410)을 제1방향(12)으로 이동시킨다. 또한 구동부재(415)는 슬릿노즐(410)을 제1방향(12)과 제2방향(14)에 수직한 제3방향(16)으로 이동시킨다. 구동부재는 프레임(420), 수직구동기(440), 그리고 수평구동기(460)를 가진다. 프레임(420)은 수평지지대(422) 및 지지축(426)을 가진다. 수평지지대(422)는 그 길이방향이 제2방향(14)을 향하도록 스테이지(100)의 상부에 위치된다. 수평지지대(422)는 그 양단의 저면에 지지축(426)이 설치된다. 지지축(426)은 수평지지대(422)를 지지한다.
수직구동기(440)는 슬릿노즐(410)을 제3방향(16)으로 이동시킨다. 수직구동기(440)는 수직가이드레일(446), 브라켓(442), 그리고 구동기(448)를 가진다. 수직가이드레일(446)은 수평지지대(422)의 일측면에 설치된다. 수직가이드레일(446)은 그 길이방향이 제3방향(16)으로 제공된다. 브라켓(442)은 슬릿노즐(410)을 지지한다. 브라켓(442)의 일측면에는 슬릿노즐(410)이 고정설치된다. 브라켓(442)은 그 양단이 수직가이드레일(446)에서 제3방향(16)으로 직선 이동 가능하도록 설치된다. 구동기(448)는 브라켓(442)을 제3방향(16)으로 직선이동 가능하도록 동력을 제공한다. 예컨대, 구동기(448)는 모터일 수 있다.
수평구동기(460)는 슬릿노즐(410)을 제1방향(12)으로 이동시킨다. 수평구동기(460)는 수평가이드레일(462), 브라켓(466), 그리고 구동기(미도시)를 가진다. 수평가이드레일(462)은 그 길이방향이 제1방향(12)을 향하도록 제공된다. 수평가이드레일(462)은 스테이지(100)를 중심으로 베이스(10)의 상면 양측 가장자리에 각각 설치된다. 브라켓(466)은 지지축(426)을 지지한 채로 수평가이드레일(462)에 각각 설치된다. 구동기(미도시)는 브라켓(466)이 제1방향(12)을 직선이동 가능하도록 동력을 제공한다. 예컨대, 구동기(미도시)는 모터일 수 있다.
세정유닛(500)은 슬릿노즐(410)의 토출구(412)에 잔류하는 감광액이 경화되거나 고착되는 것을 방지한다. 도 4는 도 1의 세정유닛을 보여주는 단면도이다. 도 4를 참조하면, 세정유닛(500)은 제1세정액(540)을 이용하여 슬릿노즐(410)을 세정한다. 세정유닛(500)은 제1배스(520) 및 세정노즐(530)을 가진다. 제1배스(520)는 그 길이방향이 제2방향(14)을 향하도록 베이스(10)의 상면에 설치된다. 제1배스(520)는 상부가 개방되고, 슬릿노즐(410)의 길이와 대응되는 길이로 연장된다. 제1배스(520)의 내부에는 슬릿노즐(410)의 삽입 가능할 정도의 충분한 공간이 제공된다. 세정노즐(530)은 제1배스(520)의 내측벽에 설치된다. 세정노즐(530)은 제1배스(520)의 내부에 위치되는 슬릿노즐(410)의 토출구(412)로 제1세정액(540)을 분사한다. 슬릿노즐(410)의 토출구(412)에 잔류되는 감광액은 제1세정액(540)과 반응하여 제1세정액(540)과 함께 아래로 떨어진다. 예컨대 제1세정액(540)은 휘발성을 가지는 신나(thinner)일 수 있다.
예비토출유닛(600)은 슬릿노즐(410)이 기판(W)으로 감광액을 공급하기 전, 슬릿노즐(410)을 예비 토출하여 감광액의 토출 압력을 균일하게 유지시킨다. 도 5는 도 1의 예비토출유닛을 보여주는 단면도이다. 도 5를 참조하면, 예비토출유닛(600)은 제2배스(620), 롤러(640), 그리고 블래이드(680)를 가진다. 제2배스(620)는 그 길이 방향이 제2방향(14)을 향하도록 베이스(10)의 상면에 설치된다. 제2배스(620)는 스테이지(100)와 제1배스(520) 사이에 배치된다. 제2배스(620)는 상부가 개방되고, 슬릿노즐(410)의 길이에 대응되는 길이로 연장된다. 제2배스(620)의 내부에는 제2세정액(660)이 수용된다. 예컨대, 제2세정액(660)은 포토 레지스트와 같은 감광액을 제거하기 위한 솔벤트일 수 있다. 롤러(640)는 제2배스(620)의 내부에서 제2방향(14)과 평행한 방향을 축으로 회전 가능하도록 설치된다. 롤러(640)의 상단은 제2세정액(660)의 수면 위로 돌출되도록 배치된다. 롤러(640)는 그 회전에 의해 슬릿노즐(410)로부터 예비 토출된 미세량의 감광액이 부착될지라도 제2배스(620) 내에 수용된 제2세정액(660)에 의해 세정된다. 롤러(640)의 측부에는 블래이드(680)가 설치된다. 블래이드(680)는 롤러(640)와 접촉된 상태를 유지한다. 블래이드(680)는 롤러(640)에 부착된 감광액을 제거한다.
다음은 상술한 본 발명의 기판처리장치를 이용하여 기판(W) 상에 감광액을 도포하는 과정을 설명한다.
스테이지(100)에 기판(W)이 놓이면, 세정유닛(500)에서 대기 중인 슬릿노즐(410)은 예비토출유닛(600)으로 이동된다. 슬릿노즐(410)은 예비토출유닛(600)에서 감광액의 토출압력이 균일하게 유지되도록 예비토출공정을 수행한다. 예비토출 공정이 완료되면, 슬릿노즐(410)은 스테이지(100)의 상부로 이동된다. 이와 동시에 부상부재(220)는 스테이지(100)의 홀(102)에 가스를 제공하여 기판(W)을 스테이지(100)로부터 부상시킨다. 기판(W)이 부상되면, 제1몸체(320)와 제2몸체(340)는 대기위치에서 지지위치로 이동되어 기판(W)을 고정시킨다. 슬릿노즐(410)은 부상된 상태를 유지하는 기판(W)의 상부에서 제1방향(12)으로 이동하며 그 기판(W) 상에 감광액을 도포한다. 슬릿노즐(410)이 이동되는 동안 스테이지(100)에 대한 기판(W)의 상대위치는 고정된다. 도포공정이 완료되면, 슬릿노즐(410)은 세정유닛(500)으로 이동된다. 이와 동시에 지지부재(300)는 지지위치에서 대기위치로 이동된다. 부상부재(220)는 공급되는 가스의 압력을 서서히 낮쳐 기판(W)을 스테이지(100)에 안착시킨다.
상술한 바와 달리, 도 6의 압력조절유닛(200)은 흡입부재(240)를 더 가질 수 있다. 흡입부재(240)는 스테이지(100)의 일부 홀(102)들에 진공압을 제공할 수 있다. 흡입부재(240)와 부상부재(220)는 함께 구동될 수 있다. 스테이지(100)의 일부 홀(102)들에는 가스가 공급되고, 나머지 홀(102)들에는 진공압이 제공될 수 있다. 흡입부재(240)는 부상되는 기판(W) 상으로 진공압을 제공하여 기판(W)을 수평상태로 조절할 수 있다.
또한 지지부재(300)의 제1몸체(320) 및 제2몸체(340)는 도 7과 같이 그 측부(322)의 길이방향이 하부(324)와 수직한 방향으로 연장될 수 있다.
또한 제1몸체(320) 및 제2몸체(340)는 측부(322)와 하부(324) 중 어느 하나만이 제공될 수 있다.
또한 지지부재(300)는 제1방향(12)으로 서로 이격되게 배치되는 제3몸체 및 제4몸체를 더 가질 수 있다.
10: 베이스 100: 스테이지
200: 압력조절유닛 220: 부상부재
300: 지지부재 320: 제1몸체
340: 제2몸체

Claims (3)

  1. 베이스와;
    상기 베이스 상에 설치되고, 상면에 복수의 홀들이 형성되며, 기판을 지지하는 스테이지와;
    상기 상면으로부터 기판이 부상되도록 상기 홀들에 가스를 공급하는 부상 부재와;
    상기 스테이지로부터 부상된 기판 상에 감광액을 공급하는 분사 유닛과;
    상기 베이스 상에 고정 설치되고, 상기 스테이지로부터 부상된 기판의 가장자리 영역을 물리적으로 지지하는 지지 부재와;
    상기 베이스 상에 설치되며, 상기 분사 유닛을 세정하는 세정 유닛과;
    상기 베이스 상에 설치되며, 상기 분사 유닛이 감광액을 예비 토출하는 예비토출 유닛을 포함하되,
    상기 스테이지, 상기 예비토출유닛, 그리고 상기 세정 유닛은 일 방향을 따라 배치되고,
    상기 분사 유닛은,
    상기 스테이지로부터 부상된 기판의 상부에서 위치되며, 감광액을 토출하는 슬릿 노즐과;
    상기 슬릿 노즐을 상기 일 방향으로 이동시키는 구동 부재를 포함하고,
    상기 지지 부재는,
    상부에서 바라볼 때 상기 일방향과 수직한 방향 외에 이동이 고정되며, 기판의 양측을 지지하는 지지 위치 및 기판으로부터 멀어지는 대기 위치 간에 이동되는 제1몸체 및 제2몸체를 포함하되,
    상기 제1몸체 및 상기 제2몸체 각각은,
    상기 스테이지로부터 멀어지는 방향으로 하향 경사지며 상기 지지 위치에서 기판의 상면에 접촉되는 측부와;
    상기 측부의 하단으로부터 수평 방향으로 연장되어 상기 지지 위치에서 기판의 저면에 접촉되는 하부를 포함하고,
    상기 제1몸체 및 상기 제2몸체 각각은 감광액이 토출되는 중에 상기 지지 위치로 이동되는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항의 장치를 이용하여 기판 상에 감광액을 도포하는 방법에 있어서,
    상기 지지 부재가 상기 대기 위치에서 위치된 상태에서 상기 스테이지 상에 상기 기판이 놓여지는 단계와;
    상기 홀 을 통해 상기 기판의 저면으로 가스를 공급하여 상기 기판을 상기 스테이지로부터 부상시키는 단계와;
    상기 기판이 부상된 상태에서 상기 지지 부재가 상기 지지 위치로 이동하여 상기 기판을 고정시키고, 상기 기판의 상부에서 슬릿노즐이 일방향으로 이동하며 상기 기판 상으로 감광액을 공급하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
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