KR102200759B1 - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판을 열 처리하는 장치 및 방법을 제공한다.
기판을 처리하는 장치는 기판을 가열 처리하는 처리 공간을 가지는 하우징, 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지 및 가열하는 가열 플레이트, 상기 처리 공간을 외부로부터 밀폐되도록 상기 하우징과 조합되어 상기 처리 공간을 형성하는 커버 유닛, 그리고 상기 커버 유닛을 이동시키는 이동 유닛을 포함하되, 상기 커버 유닛은 상기 처리 공간을 형성하는 제1커버, 상기 처리 공간을 형성하는 제2커버, 그리고 상기 제2커버에 설치되며, 상기 가열 플레이트에 놓인 기판에 자외선을 조사하여 기판 상의 막을 경화시키는 자외선 조사 유닛을 포함하되, 상기 이동 유닛은 상기 제1커버와 상기 제2커버 중 하나를 상기 하우징과 조합하여 상기 처리 공간을 형성하도록 상기 제1커버와 상기 제2커버를 이동시킨다.
기판을 처리하는 장치는 기판을 가열 처리하는 처리 공간을 가지는 하우징, 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지 및 가열하는 가열 플레이트, 상기 처리 공간을 외부로부터 밀폐되도록 상기 하우징과 조합되어 상기 처리 공간을 형성하는 커버 유닛, 그리고 상기 커버 유닛을 이동시키는 이동 유닛을 포함하되, 상기 커버 유닛은 상기 처리 공간을 형성하는 제1커버, 상기 처리 공간을 형성하는 제2커버, 그리고 상기 제2커버에 설치되며, 상기 가열 플레이트에 놓인 기판에 자외선을 조사하여 기판 상의 막을 경화시키는 자외선 조사 유닛을 포함하되, 상기 이동 유닛은 상기 제1커버와 상기 제2커버 중 하나를 상기 하우징과 조합하여 상기 처리 공간을 형성하도록 상기 제1커버와 상기 제2커버를 이동시킨다.
Description
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 기판을 열 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 세정, 증착, 사진, 식각, 그리고 이온주입 등과 같은 다양한 공정이 수행된다. 이러한 공정들 중 기판 상에 막을 형성하는 공정으로 증착 및 도포 공정이 사용된다. 일반적으로 증착 공정은 공정 가스를 기판 상에 증착하여 막을 형성하는 공정이고, 도포 공정은 처리액을 기판 상에 도포하여 액막을 형성하는 공정이다.
이 중 도포 공정에 의해 형성된 액막은 액 공급 이후에 액막을 베이크 처리하는 후속 공정이 필요하다. 베이크 공정은 액막을 가열 처리함으로써, 액막에 포함되는 휘발성 물질을 휘발시키고, 액막을 경화시키는 작업을 수행한다. 베이크 공정은 1차 가열 단계와 2차 가열 단계를 포함한다. 예컨대, 1차 가열 단계에는 기판(W)을 제1온도(T1)로 가열하고, 2차 가열 단계에는 기판(W)을 제1온도(T1)보다 높은 제2온도(T2)로 가열한다. 제2온도(T2)는 600 도 또는 그 이상의 온도로 제공된다.
이에 따라 제2온도(T2)로 기판(W)을 가열하는 중에는 열변형으로 인해 기판(W)이 휘어지거나, 열 손상이 발생될 수 있다.
뿐만 아니라, 제2온도(T2)는 매우 고온의 온도로써, 기판(W)의 전체 영역에 균일한 가열이 어려우며, 이를 다시 냉각시키는데에 많은 시간이 소요된다.
본 발명은 기판을 가열하는 중에 기판이 손상되는 것을 방지할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한 본 발명은 기판을 영역 별로 균일하게 가열할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한 본 발명은 기판의 냉각 시간을 단축시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 실시예는 기판을 열 처리하는 장치 및 방법을 제공한다.
기판을 처리하는 장치는 기판을 가열 처리하는 처리 공간을 가지는 하우징, 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지 및 가열하는 가열 플레이트, 상기 처리 공간을 외부로부터 밀폐되도록 상기 하우징과 조합되어 상기 처리 공간을 형성하는 커버 유닛, 그리고 상기 커버 유닛을 이동시키는 이동 유닛을 포함하되, 상기 커버 유닛은 상기 처리 공간을 형성하는 제1커버, 상기 처리 공간을 형성하는 제2커버, 그리고 상기 제2커버에 설치되며, 상기 가열 플레이트에 놓인 기판에 자외선을 조사하여 기판 상의 막을 경화시키는 자외선 조사 유닛을 포함하되, 상기 이동 유닛은 상기 제1커버와 상기 제2커버 중 하나를 상기 하우징과 조합하여 상기 처리 공간을 형성하도록 상기 제1커버와 상기 제2커버를 이동시킨다.
상기 커버 유닛은, 상기 제1커버에 연결되며, 상기 제1커버에 의해 형성되는 처리 공간을 배기하는 배기 라인을 더 포함할 수 있다.
상기 장치는, 상기 가열 플레이트 및 상기 이동 유닛을 제어하는 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 하우징과 상기 제1커버에 의해 형성된 제1공간에서 기판을 처리하고, 이후에 상기 하우징과 상기 제2커버에 의해 형성된 제2공간에서 기판을 처리하도록 상기 가열 플레이트 및 상기 이동 유닛을 제어할 수 있다.
상기 가열 플레이트는 상기 제1공간에서 기판을 제1온도로 가열하고, 상기 제2공간에서 기판을 제2온도로 가열하되, 상기 제2온도는 상기 제1온도와 동일하거나 이보다 낮은 온도로 제공될 수 있다.
상기 장치는, 기판을 냉각하는 냉각 플레이트와 기판을 상기 가열 플레이트와 상기 냉각 플레이트 간에 반송하는 반송 플레이트를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 제2공간에서 가열 처리된 기판을 상기 냉각 플레이트로 반송하도록 상기 반송 플레이트를 제어할 수 있다.
상기 자외선 조사 유닛은 상기 제2공간이 형성되도록 상기 제2커버가 상기 하우징에 장착되면, 상기 가열 플레이트에 놓여진 기판과 마주하도록 위치될 수 있다.
상기 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법은 상기 하우징과 상기 제1커버에 의해 형성된 제1공간에서 상기 기판을 제1온도로 가열 처리하는 제1가열 단계와 상기 하우징과 상기 제2커버에 의해 형성된 제2공간에서 상기 기판을 제2온도로 가열 처리하는 제2가열 단계를 포함하되, 상기 제1가열 단계와 상기 제2가열 단계의 사이에는 상기 제1커버가 상기 하우징으로부터 분리되고, 상기 제2커버가 상기 하우징에 장착되는 커버 교체 단계를 포함하고, 상기 커버 교체 단계에는 상기 기판이 상기 가열 플레이트에 고정된다.
상기 제2온도는 상기 제1온도와 동일하거나 이보다 낮은 온도를 포함하되, 상기 제2가열 단계에는 상기 가열 플레이트의 상기 제2온도와 상기 자외선 조사 유닛으로부터 조사되는 자외선 조사에 의해 상기 기판을 가열할 수 있다. 상기 제2가열 단계 이후에, 상기 제2커버가 상기 하우징으로부터 분리되면 상기 기판을 냉각 플레이트로 반송하여 상기 기판을 냉각하는 냉각 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 자외선이 조사되는 영역은 상기 가열 플레이트에 놓여진 기판의 전체 영역을 포함할 수 있다.
또한 기판을 처리하는 장치는 기판을 가열 처리하는 제1공간이 형성되는 제1처리 유닛, 기판을 가열 처리하며 상기 제1공간과 독립된 제2공간을 형성하는 제2처리 유닛, 그리고 상기 제1처리 유닛과 상기 제2처리 유닛 간에 기판을 반송하는 반송 플레이트를 포함하되, 상기 제2처리 유닛은 상기 제2공간에 위치되는 기판에 자외선을 조사하여 기판 상의 막을 경화시키는 자외선 조사 유닛을 포함한다.
상기 제1처리 유닛은 상기 제1공간에서 기판을 지지하며 제1온도로 가열하는 제1가열 플레이트를 포함하고, 상기 제2처리 유닛은 상기 제2공간에서 기판을 지지하며, 상기 제1온도와 동일하거나 이보다 낮은 제2온도로 가열하는 제2가열 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 장치는 기판을 냉각하는 냉각 플레이트와 상기 반송 플레이트를 제어하는 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는 기판을 상기 제1처리 유닛, 상기 제2처리 유닛, 그리고 상기 냉각 플레이트로 순차 반송되도록 상기 반송 플레이트를 제어할 수 있다. 상기 제1처리 유닛, 상기 제2처리 유닛, 그리고 상기 냉각 플레이트는 일 방향을 따라 순차적으로 배열될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기판은 가열하는 동시에 자외선을 조사한다. 이로 인해 기판을 공정 온도보다 낮은 온도에서 가열하여도, 공정 온도로 가열하는 것과 동일한 효과를 가질 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 기판을 공정 온도보다 낮은 온도로 가열하므로, 기판의 휘어짐 및 열 손상을 방지하며, 기판의 냉각 시간을 단축시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 하우징은 제1커버에 의해 제1공간이 형성되고, 제2커버에 의해 제2공간이 형성된다. 이로 인해 단일의 하우징에서 서로 다른 분위기를 가지는 공간을 형성할 수 있으며, 공간 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적으로 기판을 열처리하는 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치에서 선 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 2의 기판 처리 장치에서 선 B-B'을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 도 2의 액 처리 챔버를 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 2의 열처리 챔버의 제1실시예를 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 6의 열처리 챔버를 보여주는 평면도이다.
도 8은 도 6의 열처리 챔버를 보여주는 단면도이다.
도 9는 도 6의 열처리 챔버를 이용하여 기판을 열 처리하는 과정을 보여주는 플로우 차트이다.
도 10은 도 2의 열처리 챔버의 제2실시예를 보여주는 사시도이다.
도 11은 도 10의 열 처리 챔버의 평면도이다.
도 12는 도 10의 열 처리 챔버의 단면도이다.
도 13은 도 10의 열처리 챔버를 이용하여 기판을 열 처리하는 과정을 보여주는 플로우 차트이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치에서 선 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 도 2의 기판 처리 장치에서 선 B-B'을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 도 2의 액 처리 챔버를 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 2의 열처리 챔버의 제1실시예를 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 6의 열처리 챔버를 보여주는 평면도이다.
도 8은 도 6의 열처리 챔버를 보여주는 단면도이다.
도 9는 도 6의 열처리 챔버를 이용하여 기판을 열 처리하는 과정을 보여주는 플로우 차트이다.
도 10은 도 2의 열처리 챔버의 제2실시예를 보여주는 사시도이다.
도 11은 도 10의 열 처리 챔버의 평면도이다.
도 12는 도 10의 열 처리 챔버의 단면도이다.
도 13은 도 10의 열처리 챔버를 이용하여 기판을 열 처리하는 과정을 보여주는 플로우 차트이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장된 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이고, 도 3은 도 2의 기판 처리 장치에서 선 A-A'를 따라 절단한 단면도이며, 도 4는 도 2의 기판 처리 장치에서 선 B-B'을 따라 절단한 단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 기판 처리 장치는 인덱스 모듈(100, index module), 버퍼 모듈(300, buffer module), 그리고 공정 처리 모듈(200, process treating module)을 포함한다. 인덱스 모듈(100), 버퍼 모듈(500), 그리고 공정 처리 모듈(400)은 나란히 배치된다. 이하, 인덱스 모듈(100), 버퍼 모듈(500), 그리고 공정 처리 모듈(400)이 배열된 방향을 제1방향(X1)이라 하고, 상부에서 바라볼 때 제1방향(X1)과 수직한 방향을 제2방향(X2)이라 하고, 제1방향(X1) 및 제2방향(X2)에 모두 수직한 방향을 제3방향(X3)이라 한다.
인덱스 모듈(100)은 공정 처리 모듈(400)의 전단부에 설치된다. 인덱스 모듈(100)은 그 길이 방향이 제2방향(X2)으로 배치된다. 인덱스 모듈(100)은 로드 포트(110)와 이송 프레임(124)을 가진다. 이송 프레임(124)을 기준으로 로드 포트(110)는 공정 처리 모듈(400)의 반대 측에 위치된다. 로드 포트(110)는 복수 개가 제공될 수 있으며, 복수의 로드 포트(110)는 제2방향(X2)을 따라 배치될 수 있다. 기판들이 수용된 용기(C)는 로드 포트(110)에 놓이고, 기판은 이송 프레임(124)에 제공된 인덱스 로봇(120)에 의해 용기(C)와 공정 처리 모듈(400) 간에 반송된다.
용기(C)로는 전면 개방 일체 식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)와 같은 밀폐용 용기(C)가 사용될 수 있다. 용기(C)는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 이송 수단(도시되지 않음)이나 작업자에 의해 로드 포트에 놓일 수 있다.
이송 프레임(124)의 내부에는 인덱스 로봇(120)이 제공된다. 인덱스 로봇(120)은 제2방향(X2)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 인덱스 로봇(120)은 기판이 놓이는 핸드를 포함하며, 핸드는 전진 및 후진 이동, 제3방향(X3)에 평행한 축을 기준으로 한 회전, 그리고 제3방향(X3)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다.
공정 처리 모듈(400)은 기판 상에 하드마스크 막을 형성하는 공정을 수행할 수 있다. 기판은 반도체 웨이퍼일 수 있다. 공정 처리 모듈(400)은 제1처리 블록과 제2처리 블록을 포함한다. 제1처리 블록과 제2처리 블록은 제2방향(X2)으로 배열될 수 있다. 제1처리 블록과 제2처리 블록은 서로 동일한 구조로 제공되고, 서로 동일한 공정들을 수행할 수 있다. 기판은 제1처리 블록과 제2처리 블록 중 선택된 어느 하나의 처리 블록에서 처리될 수 있다.
제1처리 블록은 제1반송 챔버(430), 제1열처리 챔버(412), 그리고 제1액 처리 챔버(414)를 가지고, 제2처리 블록은 제2반송 챔버(440), 제2열처리 챔버(422), 그리고 제2액 처리 챔버(424)를 가진다. 제1액 처리 챔버(414) 및 제2열처리 챔버(422)는 제1반송 챔버(430)의 둘레에 배치되고, 제2액 처리 챔버(424) 및 제2열처리 챔버(422)는 제2반송 챔버(440)의 둘레에 배치된다.
제1액 처리 챔버(414), 제1열처리 챔버(412), 제2액 처리 챔버(424), 그리고 제2열처리 챔버(422)는 각각 복수 개가 제공되고, 서로 적층되도록 배치될 수 있다. 예컨대, 제1액 처리 챔버(414)들은 제1반송 챔버(430)의 한 측면에 서로 적층되도록 제공되고, 제1열처리 챔버(412)들은 제1반송 챔버(430)의 다른 측면에 서로 적층되도록 제공될 수 있다.
버퍼 모듈(500)은 인덱스 모듈(100)과 공정 처리 모듈(400)의 사이에 위치된다. 버퍼 모듈(500)은 이송 프레임(124)에 인접하게 위치된다. 버퍼 모듈(500)은 제1버퍼 유닛(510), 그리고 제2버퍼 유닛(520)을 포함한다. 제1버퍼 유닛(510)과 제2버퍼 유닛(520)은 제2방향(X2)을 따라 나란히 배열된다. 일 예에 의하면, 인덱스모듈, 제1버퍼 유닛(510), 제1반송 챔버(430), 그리고 제1액 처리 챔버(414)는 제1방향(X1)을 따라 순차적으로 배치되고, 인덱스모듈, 제2버퍼 유닛(520), 제2반송 챔버(440), 그리고 제2액 처리 챔버(424)는 제2방향(X2)을 따라 순차적으로 배치된다.
또한, 제1열처리 챔버(412), 제1반송 챔버(430), 제2반송 챔버(440), 그리고 제2열처리 챔버(422)는 제2방향(X2)을 따라 순차적으로 배치된다.
제1버퍼 유닛(510)과 제2버퍼 유닛(520)은 기판이 머무르는 공간을 제공한다. 제1처리 블록으로 반입될 기판 또는 제1처리 블록으로부터 반출된 기판은 제1버퍼 유닛(510)에 머무르고, 제2처리 블록으로 반입된 기판 또는 제2처리 블록으로부터 반출될 기판은 제2버퍼 유닛(520)에 머무른다. 제1버퍼 유닛(510)과 제2버퍼 유닛(520)은 서로 동일한 구조로 제공될 수 있다. 아래에서는 제1버퍼 유닛(510)의 구조에 대해 상세히 설명한다.
제1버퍼 유닛(510)은 버퍼(518)와 냉각플레이트(516)를 가진다. 버퍼(518)는 복수 개 제공되고, 복수의 버퍼(518)는 서로 적층되게 제공될 수 있다. 기판은 제1반송 챔버(430)로 반입되기 전에, 또는 제1반송 챔버(430)로부터 반출된 후에 버퍼(518)에서 보관될 수 있다. 일 예에 의하면 버퍼(518)는 제2방향(X2)을 따라 서로 이격되도록 제공되는 두 개의 지지대를 포함하고, 기판은 그 가장자리 영역이 두 개의 지지대에 놓일 수 있다.
냉각플레이트(516)는 복수 개 제공되고, 복수의 냉각플레이트(516)는 서로 적층되게 제공될 수 있다. 또한, 냉각 플레이트(516)와 버퍼(518)는 서로 적층되게 제공될 수 있다. 예컨대, 냉각플레이트들(516)은 버퍼들(518)의 하부에 위치될 수 있다. 기판은 제1반송 챔버(430)로 반입되기 전에 또는 제1반송 챔버(430)로부터 반출된 후에 냉각플레이트(516)에서 보관되면서 냉각될 수 있다. 일 예에 의하면, 냉각 플레이트(516)는 지지판과 리프트 핀(1315)을 가진다. 리프트 핀(1315)은 지지판에 대해 제3방향(X3)으로 이동 가능하게 제공된다. 리프트 핀(1315)은 반송 로봇으로부터 기판을 인수받아 이를 지지판에 내려놓거나, 지지판 상에 놓여진 기판을 들어올려 이를 외부의 반송부(1200)로 인계한다. 지지판에는 냉각 부재가 설치된다. 일 예에 의하면, 냉각 부재는 지지판의 내부에 형성되며 냉각수가 흐르는 냉각 유로로 제공될 수 있다.
상술한 예에서는 제1버퍼 유닛(510)이 버퍼(518)와 냉각플레이트(516)를 모두 구비한 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 제1버퍼 유닛(510)에는 버퍼와 냉각플레이트 중 어느 하나만 제공될 수 있다.
제1반송 챔버(430)는 제1버퍼 유닛(510), 제1액 처리 챔버(414), 그리고 제1열처리 챔버(412) 간에 기판을 반송하고, 제2반송 챔버(440)는 제2버퍼 유닛(520), 제2액 처리 챔버(424), 그리고 제2열처리 챔버(422) 간에 기판을 반송한다. 제1반송 챔버(430)와 제2반송 챔버(440)는 동일한 구조로 제공될 수 있다. 아래에서는 제1반송 챔버(430)의 구조에 대해 설명한다.
제1반송 챔버(430)는 상부에서 바라볼 때 대체로 직사각의 형상으로 제공된다. 상술한 바와 같이 제1반송 챔버(430)의 제1측면에는 제1버퍼 유닛(510)이 배치되고, 제1측면과 대향되는 제2측면에는 제1액 처리 챔버(414)이 배치된다. 제1반송 챔버(430)의 제3측면에는 제1열처리 챔버(412)가 배치되고, 제3측면과 대향되는 제4측면에는 제2반송 챔버(440)가 위치된다. 제1반송 챔버(430)의 내부에는 반송 로봇(transfer robot)이 제공된다. 일 예에 의하면, 반송 로봇(350)은 제1반송 챔버(430)의 중앙에 고정 설치된다.
반송 로봇(350)은 기판이 놓이는 핸드를 가지며, 핸드는 전진 및 후진 이동, 제3방향(X3)을 축으로 한 회전, 그리고 제3방향(X3)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 핸드는 베이스 및 지지돌기를 가진다. 베이스는 원주의 일부가 절곡된 환형의 링 형상을 가질 수 있다. 베이스는 기판의 직경보다 큰 내경을 가진다. 지지돌기는 베이스로부터 그 내측으로 연장된다. 지지돌기는 복수 개가 제공되며, 기판의 가장자리 영역을 지지한다.
제1액 처리 챔버(414)는 기판 상으로 액을 공급하여 기판 상에 막을 형성한다. 일 예에 의하면, 막은 스핀 온 하드마스크(SOH, spin on hardmask) 막일 수 있다. 스핀 온 하드마스크 막은 비정질 탄소막(amorphous carbon layer) 또는 탄소 함유막일 수 있다. 제2액 처리 챔버(424)은 제1처리 유닛(414)와 동일한 구조를 가지며, 제1액 처리 챔버(414)에서 기판 상에 형성하는 막과 동일한 막을 기판 상에 형성할 수 있다. 다음은 제1액 처리 챔버(414)에 대해 설명한다.
도 5는 도 2의 액 처리 챔버를 보여주는 단면도이다. 도 5를 참조하면, 제1액 처리 챔버(414)는 하우징(415), 컵(416), 지지 유닛(417), 그리고 노즐 유닛을 포함한다. 하우징(415)은 기판이 출입되는 반입구를 가진다. 반입구는 도어에 의해 개폐될 수 있다. 하우징(415)의 상부벽에는 하우징(415) 내부에 하강기류를 형성하는 팬필터 유닛(415a)이 설치될 수 있다. 컵(416)은 하우징(415) 내에 배치된다. 컵(416)은 내부에 상부가 개방된 처리공간을 가진다. 지지 유닛(417)은 컵(416) 내부의 처리공간에서 기판을 지지한다. 지지 유닛(417)은 지지판(417a) 및 회전 구동기(417b)를 가진다. 도포 공정시 기판은 지지판(417a) 상에 놓인다. 지지판(417a)은 원판 형상으로 제공되며, 기판보다 작은 직경을 가질 수 있다. 회전구동기(417b)는 제3방향(X3)에 따른 지지판(417a)의 중심축을 기준으로 지지판(417a)을 회전시키도록 제공된다. 노즐 유닛은 처리액 노즐(418) 및 제거액 노즐(419)을 포함한다. 처리액 노즐(418)은 기판 상으로 도포하고자 하는 처리액을 공급한다. 처리액은 기판의 중심으로 공급되어 기판의 전체 영역에 확산된다. 제거액 노즐(419)은 기판 상에 도포된 처리액막을 제거한다. 제거액(419)은 기판의 제2영역으로 공급되어 제2영역에 형성된 액막을 제거한다. 처리액 및 제거액은 순차적으로 공급되며, 처리액 및 제거액이 공급되는 중에는 기판이 회전된다.
제1열처리 챔버(412)는 기판이 제1액 처리 챔버(414)에 반입되기 전에 또는 기판이 제1액 처리 챔버(414)로부터 반출된 후에 기판을 열처리한다. 예컨대, 제1열처리 챔버(412)는 기판을 가열하여 제1액 처리 챔버(414)에서 도포된 막을 경화시키는 하드 베이크 공정(hard bake process)을 수행할 수 있다. 제2열처리 챔버(422)는 제1열처리 챔버(412)와 동일한 구조를 가질 수 있다. 이하, 제1열처리 챔버(412)의 구조에 대해 설명한다.
도 6은 도 2의 열처리 챔버의 제1실시예를 보여주는 사시도이고, 도 7은 도 6의 열처리 챔버를 보여주는 평면도이며, 도 8은 도 6의 열처리 챔버를 보여주는 단면도이다. 도 6 내지 도 8을 참조하면, 제1열처리 챔버(412)는 처리실(1110), 냉각 유닛(1400), 가열 유닛(2000), 반송부(1200), 그리고 제어기를 가진다. 처리실(1110)은 대체로 직사각의 형상으로 제공된다. 처리실(1110)의 측벽에는 기판이 출입되는 반입구(1116)가 형성된다. 냉각 유닛(1400), 가열 유닛(2000), 그리고 반송부(1200)는 처리실(1110) 내에 제공된다. 냉각 유닛(1400)은 반입구(1116)와 인접한 위치에 배치되고, 가열 유닛(2000)은 냉각 유닛(1400)보다 반입구(1116)로부터 멀리 떨어진 위치에 배치된다. 일 예에 의하면, 냉각 유닛(1400)과 가열 유닛(2000)은 제1방향(X1)을 따라 배열될 수 있다.
냉각 유닛(1400)은 냉각 플레이트(1410)를 가진다. 냉각 플레이트(1410)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형의 형상을 가진다. 냉각 플레이트(1410)에는 냉각부재가 제공된다. 일 예에 의하면, 냉각 부재는 냉각 플레이트(1410)의 내부에 냉각 유체가 흐르는 유로로 제공될 수 있다.
가열 유닛(2000)은 하우징(2100), 가열 플레이트(2200), 커버 유닛(2300), 이동 유닛(2400)을 포함한다. 하우징(2100)은 상부가 개방된 컵 형상을 가진다. 하우징(2100)은 커버 유닛(2300)과 조합되어 내부에 기판(W)을 가열 처리하는 처리 공간을 형성한다. 하우징(2100) 내에는 가열 플레이트(2200)가 위치된다. 가열 플레이트(2200)는 대체로 원형의 판 형상을 가진다. 가열 플레이트(2200)는 기판(W)보다 큰 직경을 가진다. 가열 플레이트(2200)는 내부에 히터(2240)가 설치된 지지 플레이트(2230)로 제공된다. 가열 플레이트(2200)는 상면에 기판(W)이 안착되는 안착면을 가지며, 히터(2240)의 발열로 인해 안착된 기판(W)을 가열한다. 히터(2240)는 전류가 인가에 의해 발열되는 발열 저항체일 수 있다. 안착면에는 제3방향(X3)을 향해 이동되는 리프트 핀들(13215)이 제공된다. 리프트 핀(2220)은 기판(W)을 반송하는 반송부(1200)로부터 기판(W)을 인수받아 가열 플레이트(2200) 상에 내려놓거나 가열 플레이트(2200)로부터 기판(W)을 들어올려 반송부(1200)로 인계한다. 일 예에 의하면, 리프트 핀(2220)은 3개가 제공된다. 3개의 리프트 핀(2220)들 중 2개의 리프트 핀(2220)은 냉각 유닛(1400)과 가열 유닛(2000)의 배열 방향과 평행한 방향으로 배치된다. 예컨대, 2개의 리프트 핀(2220)은 제1방향(X1)을 따라 배열된다.
일 예에 의하면, 가열 플레이트(2200)는 기판(W)을 제1온도와 제2온도로 가열할 수 있다. 제1온도는 기판(W)을 1차 가열 시 기판(W)을 가열하는 온도이고, 제2온도는 1차 가열된 기판(W)을 2차 가열 시 기판(W)을 가열하는 온도로 제공된다. 제2온도는 제1온도와 동일하거나 이보다 낮게 제공될 수 있다. 본 실시예는 제1온도와 제2온도가 동일하게 제공되는 것으로 설명한다. 제1온도는 350 내지 450℃ 일 수 있다. 또한 제1온도 및 제2온도 각각은 기판(W)을 열 변형시키지 않는 범위 내의 온도로 제공된다.
커버 유닛(2300)은 하우징(2100)의 내부가 외부로부터 밀폐되도록 하우징(2100)과 조합되어 처리 공간을 형성한다. 커버 유닛(2300)은 제1커버(2320), 제2커버(2340), 그리고 자외선 조사 유닛(2360)을 포함한다. 제1커버(2320) 및 제2커버(2340) 각각은 하우징(2100)과 조합되어 내부에 처리 공간을 형성할 수 있다. 제1커버(2320) 및 제2커버(2340) 각각은 하우징(2100)의 개방된 상부를 차단하도록 하우징(2100)에 설치된다. 제1커버(2320)와 하우징(2100) 간에 조합되어 형성되는 처리 공간을 제1공간으로 정의하고, 제2커버(2340)와 하우징(2100) 간에 조합되어 형성되는 처리 공간을 제2공간으로 정의한다. 제1커버(2320)와 제2공간은 대체로 유사한 형상을 가지도록 제공된다. 제1커버(2320)에는 배기 라인(2322)이 연결된다. 배기 라인(2322)에는 감압 부재(미도시)가 설치되며, 감압 부재(미도시)로부터 제1공간에 전달되는 진공은 제1공간에서 발생된 공정 부산물을 배기할 수 있다. 자외선 조사 유닛(2360)은 가열 플레이트(2200)에 놓여진 기판(W) 상에 자외선을 조사한다. 자외선 조사 유닛(2360)은 제2커버(2340)에 설치된다. 자외선 조사 유닛(2360)은 제2커버(2340)에 고정 결합되어 제2커버(2340)와 함께 이동된다. 자외선 조사 유닛(2360)은 제2커버(2340)와 하우징(2100)에 의해 제2공간이 형성된 상태에서 기판(W)과 상하 방향으로 마주하게 위치된다. 자외선 조사 유닛(2360)은 복수의 광원 부재를 포함한다. 자외선 조사 유닛(2360)은 자외선의 조사 영역이 기판(W)보다 큰 크기를 가지도록 제공될 수 있다. 이로 인해 기판(W)의 전체 영역은 균일하게 가열될 수 있다.
이동 유닛(2400)은 제1커버(2320)와 제2커버(2340) 중 하나를 하우징(2100)과 조합하여 처리 공간을 형성하도록 제1커버(2320)와 제2커버(2340)를 이동시킨다. 이동 유닛(2400)은 제1커버(2320)와 제2커버(2340)를 공정 위치와 대기 위치 간에 이동시킨다. 공정 위치는 제1커버(2320)와 제2커버(2340) 중 하나가 하우징(2100)과 조합되어 처리 공간을 형성하는 위치이고, 대기 위치는 공정 위치를 벗어난 위치이다. 제1커버(2320)와 제2커버(2340) 각각의 대기 위치는 서로 다른 위치로 제공된다. 제1커버(2320)와 제2커버(2340) 각각의 대기 위치는 서로 이동되는 중에 간섭되지 않는 위치로 제공될 수 있다. 이동 유닛(2400)은 제1이동 부재(2420)와 제2이동 부재(2440)를 포함한다. 제1이동 부재(2420)는 제1커버(2320)를 공정 위치와 대기 위치로 이동시키고, 제2이동 부재(2440)는 제2커버(2340)를 공정 위치와 대기 위치로 이동시킨다. 대기 위치는 반송부(1200)의 반송 플레이트(1210)보다 높은 위치될 수 있다.
제어기(3000)는 가열 플레이트(2200) 및 이동 유닛(2400)을 제어한다. 제어기(3000)는 제1공간이 형성된 상태에서 기판(W)을 제1온도로 가열 처리하고, 제2공간이 형성된 상태에서 기판(W)을 제2온도로 가열 처리하도록 가열 플레이트(2200) 및 이동 유닛(2400)을 조절할 수 있다. 제어기(3000)는 제2공간이 형성되면, 기판(W)을 제2온도로 가열하는 동시에 기판(W)의 상면에 자외선이 조사되도록 자외선 조사 유닛(2360)을 더 조절할 수 있다. 또한 제어기(3000)는 제2온도로 가열처리된 기판(W)이 반송 플레이트(1210)에 의해 냉각 플레이트로 반송되도록 이동 유닛(2400) 및 반송부를 더 조절할 수 있다.
반송부(1200)는 반송 플레이트(1210)와 구동기(1270)를 가진다. 반송 플레이트(1210)는 대체로 원판 형상을 제공되고, 기판(W)과 대응되는 직경을 가진다. 반송 플레이트(1210)의 가장자리에는 노치(1250)가 형성된다. 노치(1250)는 상술한 제1반송 챔버(430)에 제공된 반송 로봇의 핸드에 형성된 돌기와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 노치(1250)는 핸드에 형성된 돌기와 대응되는 수로 제공되고, 돌기와 대응되는 위치에 제공될 수 있다. 핸드와 반송 플레이트(1210)가 상하 방향으로 정렬된 위치에서 핸드와 반송 플레이트(1210)의 상하 위치를 변경하면 핸드와 반송 플레이트(1210) 간에 기판(W)의 전달이 이루어진다. 반송 플레이트(1210)에는 2개의 슬릿 형상의 가이드 홈이 제공된다. 각각의 가이드 홈은 반송 플레이트(1210)의 끝단에서 반송 플레이트(1210)의 내부까지 연장된다. 각각의 홈은 그 길이 방향이 냉각 유닛(1400)과 가열 유닛(2000)의 배열 방향과 평행하게 제공된다. 예컨대, 각각의 홈은 그 길이 방향이 제1방향(X1)으로 제공되고, 2개의 홈은 제2방향(X2)으로 서로 이격되게 형성될 수 있다.
다음은 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판(W)을 열 처리하는 과정의 제1실시예를 설명한다. 열 처리 과정은 제1가열 단계, 커버 교체 단계, 제2가열 단계, 그리고 냉각 단계를 포함한다. 도 9는 도 6의 열처리 챔버를 이용하여 기판을 열 처리하는 과정을 보여주는 플로우 차트이다. 도 9를 참조하면, 기판(W)은 제1액 처리 챔버에서 액 처리되어 상면에 액막을 형성한다. 이후 액막이 형성된 기판(W)은 제1열처리 챔버로 반송되어 제1가열 단계를 수행한다. 제1가열 단계는 액막에 포함되는 휘발성 물질을 휘발시키는 단계이다. 기판(W)이 가열 플레이트(2200)에 놓여지면, 제1커버(2320)는 공정 위치로 이동되어 하우징(2100)과 조합된다. 제1커버(2320)에 의해 제1공간이 형성되면, 가열 플레이트(2200)는 기판(W)을 제1온도로 가열 처리한다. 제1가열 단계가 완료되면, 제1커버(2320)를 대기 위치로 이동하고, 제2커버를 공정 위치로 이동시키는 커버 교체 단계를 수행한다. 제2커버에 의해 제2공간이 형성되면, 제2가열 단계를 수행한다.
제2가열 단계는 액막을 경화시키는 단계이다. 제2가열 단계는 제1가열 단계보다 큰 에너지를 필요로 한다. 제2가열 단계에는 기판(W)을 가열 플레이트(2200)로 가열하는 동시에 자외선을 조사함으로써, 기판(W)의 액막을 경화시킨다. 제1커버(2320)가 대기 위치로 이동되면, 제2커버(2340)는 공정 위치로 이동되어 하우징(2100)과 조합된다. 제2커버(2340)에 의해 제2공간이 형성되면, 가열 플레이트(2200)는 기판(W)을 제2온도로 가열한다. 본 실시예는 제2온도가 제1온도와 동일한 온도로 제공되는 것을 포함한다. 제2가열 단계가 완료되면, 제2커버(2340)는 대기 위치로 이동되고, 반송 플레이트는 기판(W)을 냉각 유닛(1400)으로 반송한다. 제2온도로 가열된 기판(W)은 냉각 플레이트(1410)에 의해 상온 또는 이보다 낮은 온도로 냉각된다.
상술한 제1실시예는 제1공간과 제2공간이 단일 하우징(2100) 내에서 형성되는 것으로 설명하였다. 그러나 열 처리 챔버의 제2실시예에는 제1공간과 제2공간이 서로 다른 하우징(2100)에 의해 형성되는 공간으로 제공될 수 있다.
도 10은 도 2의 열처리 챔버의 제2실시예를 보여주는 사시도이고, 도 11은 도 10의 열처리 챔버의 평면도이며, 도 12는 도 10의 열처리 챔버의 단면도이다. 도 10 내지 도 12를 참조하면, 열처리 챔버의 제2실시예는 처리실(1110), 냉각 유닛(1400), 제1처리 유닛(2000a), 제2처리 유닛(2000b), 그리고 반송부(1200)를 포함한다. 처리실(1110) 내에 냉각 유닛, 제2처리 유닛(2000b), 그리고 제1처리 유닛(2000a)은 일 방향을 따라 순차적으로 배열된다. 처리실(1110)의 반입구(1116)로부터 멀어지는 방향을 따라 냉각 유닛(1400), 제2처리 유닛(2000b), 그리고 제1처리 유닛(2000a)은 순차적으로 배열된다. 반송부(1200)는 냉각 유닛, 제2처리 유닛(2000b), 그리고 제1처리 유닛(2000a) 간에 기판(W)을 반송한다. 처리실(1110), 냉각 유닛(1400), 그리고 반송부(1200)는 열처리 챔버의 제1실시예와 동일한 구성으로 제공되므로, 이에 대한 설명을 생략한다.
제1처리 유닛(2000a)은 상술한 제1가열 단계를 수행하고, 제2처리 유닛(2000b)은 상술한 제2가열 단계를 수행한다. 제1처리 유닛(2000a)은 기판(W)을 제1온도로 가열하는 제1공간이 형성되고, 제2처리 유닛(2000b)은 기판(W)을 제2온도로 가열하는 제2공간이 형성된다.
제1처리 유닛(2000a)은 제1가열 플레이트(2200a) 및 제1커버(2320)를 포함하고, 제2처리 유닛(2000b)은 제2가열 플레이트(2200b), 제2커버(2340), 그리고 자외선 조사 유닛(2360)을 포함한다. 제1가열 플레이트(2200a)와 제1커버(2320)는 서로 조합되어 제1공간을 형성하고, 제2가열 플레이트(2200b)와 제2커버(2340)는 서로 조합되어 제2공간을 형성한다. 제1가열 플레이트(2200a)는 제1공간에서 기판(W)을 지지하며, 기판(W)을 제1온도로 가열한다. 제2가열 플레이트(2200b)는 제2공간에서 기판(W)을 지지하며, 기판(W)을 제2온도로 가열한다. 제2커버(2340)에는 자외선 조사 유닛(2360)이 설치되며, 제2가열 플레이트(2200b)에 놓인 기판(W)으로 자외선을 조사한다. 자외선 조사 유닛(2360)은 복수 개의 광원 부재로 제공되며, 기판(W)의 상부에서 기판(W)과 마주하게 위치된다.
제1처리 유닛(2000a)에서 제1가열 처리되고, 제2처리 유닛(2000b)에서 제2가열 처리된 기판(W)은 냉각 유닛(1400)으로 반송되어 냉각 처리된다.
상술한 실시예는 제2가열 단계에서 기판(W)을 제2온도로 가열하며, 제2온도는 기판(W)이 열변형되지 않는 범위의 온도로 제공된다. 이와 동시에 제2가열 단계에는 기판(W)에 자외선을 조사한다. 이로 인해 기판(W)을 제2온도보다 큰 에너지로 열 처리하는 동시에 기판(W)이 제2온도보다 과열되는 것을 방지할 수 있으며, 기판(W)을 제2가열 처리할 수 있다. 뿐만 아니라, 기판(W)은 제2온도를 넘지 않는 범위 내에서 가열되므로, 제2온도보다 높은 온도에서 기판(W)을 가열할 때보다 냉각을 신속하게 수행할 수 있다.
또한 제1실시예의 경우, 단일의 가열 플레이트(2200)에서 복수의 가열 공정을 수행하므로, 공간 효율을 향상시킬 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 상술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 상술한 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.
2100: 하우징 2200; 가열 플레이트
2300: 커버 유닛 2320: 제1커버
2340: 제2커버 2360: 자외선 조사 유닛
2400: 이동 유닛
2300: 커버 유닛 2320: 제1커버
2340: 제2커버 2360: 자외선 조사 유닛
2400: 이동 유닛
Claims (14)
- 기판을 처리하는 장치에 있어서,
기판을 가열 처리하는 처리 공간을 가지는 하우징과;
상기 처리 공간 내에서 기판을 지지 및 가열하는 가열 플레이트와;
상기 처리 공간을 외부로부터 밀폐되도록 상기 하우징과 조합되어 상기 처리 공간을 형성하는 커버 유닛과;
상기 커버 유닛을 이동시키는 이동 유닛을 포함하되,
상기 커버 유닛은,
상기 처리 공간을 형성하는 제1커버와;
상기 처리 공간을 형성하는 제2커버와;
상기 제2커버에 설치되며, 상기 가열 플레이트에 놓인 기판에 자외선을 조사하여 기판 상의 막을 경화시키는 자외선 조사 유닛을 포함하되,
상기 이동 유닛은 상기 제1커버와 상기 제2커버 중 하나를 상기 하우징과 조합하여 상기 처리 공간을 형성하도록 상기 제1커버와 상기 제2커버를 이동시키고,
상기 가열 플레이트 및 상기 이동 유닛을 제어하는 제어기를 더 포함하되,
상기 제어기는 상기 하우징과 상기 제1커버에 의해 형성된 제1공간에서 기판을 처리하고, 이후에 상기 하우징과 상기 제2커버에 의해 형성된 제2공간에서 기판을 처리하도록 상기 가열 플레이트 및 상기 이동 유닛을 제어하는 기판 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 커버 유닛은,
상기 제1커버에 연결되며, 상기 제1커버에 의해 형성되는 처리 공간을 배기하는 배기 라인을 더 포함하는 기판 처리 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 가열 플레이트는 상기 제1공간에서 기판을 제1온도로 가열하고, 상기 제2공간에서 기판을 제2온도로 가열하되, 상기 제2온도는 상기 제1온도와 동일하거나 이보다 낮은 온도로 제공되는 기판 처리 장치. - 제4항에 있어서,
상기 장치는,
기판을 냉각하는 냉각 플레이트와;
기판을 상기 가열 플레이트와 상기 냉각 플레이트 간에 반송하는 반송 플레이트를 더 포함하되,
상기 제어기는 상기 제2공간에서 가열 처리된 기판을 상기 냉각 플레이트로 반송하도록 상기 반송 플레이트를 제어하는 기판 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 자외선 조사 유닛은 상기 제2공간이 형성되도록 상기 제2커버가 상기 하우징에 장착되면, 상기 가열 플레이트에 놓여진 기판과 마주하도록 위치되는 기판 처리 장치. - 제2항의 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서,
상기 하우징과 상기 제1커버에 의해 형성된 제1공간에서 상기 기판을 제1온도로 가열 처리하는 제1가열 단계와;
상기 하우징과 상기 제2커버에 의해 형성된 제2공간에서 상기 기판을 제2온도로 가열 처리하는 제2가열 단계를 포함하되,
상기 제1가열 단계와 상기 제2가열 단계의 사이에는 상기 제1커버가 상기 하우징으로부터 분리되고, 상기 제2커버가 상기 하우징에 장착되는 커버 교체 단계를 포함하고,
상기 커버 교체 단계에는 상기 기판이 상기 가열 플레이트에 고정되는 기판 처리 방법. - 제7항에 있어서,
상기 제2온도는 상기 제1온도와 동일하거나 이보다 낮은 온도를 포함하되,
상기 제2가열 단계에는 상기 가열 플레이트의 상기 제2온도와 상기 자외선 조사 유닛으로부터 조사되는 자외선 조사에 의해 상기 기판을 가열하는 기판 처리 방법. - 제8항에 있어서,
상기 제2가열 단계 이후에, 상기 제2커버가 상기 하우징으로부터 분리되면 상기 기판을 냉각 플레이트로 반송하여 상기 기판을 냉각하는 냉각 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법. - 제8항에 있어서,
상기 자외선이 조사되는 영역은 상기 가열 플레이트에 놓여진 기판의 전체 영역을 포함하는 기판 처리 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
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