KR20050068977A - 베이킹 장비 및 이를 이용한 베이킹 방법 - Google Patents

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장영재
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Abstract

본 발명은 기판에 남아있는 수분 또는 기판에 도포되는 포토레지스트의 용제를 증발시키기 위한 베이킹 장비에 관한 것으로, 챔버를 구성하는 상부 플레이트와, 상기 챔버의 하부에 설치되어 베이킹하기 위한 기판이 탑재되는 가열 플레이트와, 상하 이동에 의해서 챔버를 개폐시키는 측면 플레이트와, 측면 플레이트의 상하 이동을 제어하되, 측면 플레이트의 최대 상승 위치가 상부 플레이트와 접촉하지 않도록 위치시키는 구동부를 포함하여 구성된 베이킹 장비를 제공한다.

Description

베이킹 장비 및 이를 이용한 베이킹 방법{APPARATUS FOR BAKING A SUBSTRATE AND METHOD FOR BAKING USING THE SAME}
본 발명은 베이킹 장비에 관한 것으로, 특히, 액정표시소자 또는 반도체소자의 수율을 높일 수 있도록 구조가 개선된 베이킹 장비에 관한 것이다.
일반적으로 액정표소자 또는 반도체소자는 이온주입 공정, 막 증착공정, 확산공정, 사진식각공정 등과 같은 다수의 공정들을 거쳐 제조된다. 이러한 공정들 중에서 원하는 패턴을 형성하기 위한 사진식각공정은 반도체소자 제조에 필수적으로 요구되는 공정이다.
사진식각공정은 식각이나 이온주입이 될 부위와 보호될 부위를 선택적으로 정의하기 위해 마스크나 레티클의 패턴을 기판 위에 만드는 것으로 크게, 기판 상에 포토레지스트를 떨어뜨린 후 고속으로 회전시켜 기판 위에 원하는 두께로 입히는 도포공정, 포토레지스트가 도포된 기판과 정해진 마스크를 서로 정렬시킨 후 자외선과 같은 빛이 상기 마스크를 통하여 기판 상의 포토레지스트에 조사되도록 하여 마스크 또는 레티클의 패턴을 웨이퍼에 옮기는 노광공정 및 상기 노광공정이 완료된 기판의 포토레지스트를 현상하여 원하는 포토레지스트 패턴을 형성하는 현상공정으로 이루어진다.
상기 사진식각공정에는 기판을 소정 온도하에서 굽는 베이킹 공정이 포함된다. 즉, 상기 베이킹 공정은 포토레지스트를 도포하기 전에 웨이퍼에 흡착된 수분을 제거하기 위한 베이킹, 소정의 유기용제 및 포토레지스트의 도포시에 생긴 전단응력을 완화시키기 위해 가열된 핫플레이트 상에서 기판을 가열하는 소프트 베이킹(soft bake), 노광시 자외선의 산란으로 인한 노광 부위의 화학적 구조의 불안정을 회복시키기 위한 노광 후 하드 베이킹(hard bake) 등이 있다.
상기와 같이, 기판을 베이킹하기 위해서는 가열 플레이트가 구비되어 실질적으로 베이킹 공정을 진행하는 제조공정 설비의 한 형태인 베이킹 챔버를 사용한다.
도 1은 종래 베이킹 장비의 챔버 내부를 보여주는 단면도로써, 도 1을 참조하여 종래 기판이 베이킹되는 과정을 설명하면, 이송 로봇 아암(미도시됨)에 탑재된 기판(15)이 베이킹 챔버(10)의 가열 플레이트(lower plate;12)에 안착하여 탑재되기 위해서는 베이킹 챔버(10)의 측면 플레이트(side plate;10b)가 하강하여, 챔버(11)를 오픈시킨 후, 챔버(10) 내의 리프트핀(14)이 상승되어야 한다. 이와 같이, 측면 플레이트(10b)가 열리고, 리프트핀(14)이 상승되면, 이송 로봇 아암은 베이킹 챔버(11)내로 진입하여 상승된 상태로 있는 리프트핀(14) 위에 기판(15)을 안착시키고 베이킹 챔버(10) 밖으로 후진하고, 측면 플레이트(10b)는 다시 닫히게 된다. 상기와 같이 기판(15)이 베이킹 챔버(10) 내부로 들어와 리프트핀(14)상에 안착되면, 상기 리프트핀(14)은 하강하여 기판(15)을 가열 플레이트(12)상에 안착 탑재시킨다.
이어서, 베이킹 챔버(10)에 투입된 기판(15)의 베이킹 공정이 완료되면, 리프트핀(14)은 베이킹된 기판(15)을 상승시키고, 측면 플레이트(10b)가 다시 열리게 되며, 이송 로봇 아암은 리프트핀(14)에 의해 상승된 기판을 다른 곳 즉, 이후의 공정장비로 이송시킨다. 베이킹된 기판이 베이킹 챔버(10)에서 나오게 되면, 이송 로봇 아암, 측면 플레이트(10b) 및 리프트핀(14)은 상술한 바와 같은 동작을 반복하면서 새로운 기판들이 베이킹될 수 있도록 한다.
이와 같이, 베이킹 챔버(10)는 측면 플레이트(10b)가 상하방향으로 이동하여, 베이킹 챔버(10) 내부에 기판이 들어오게 된다. 즉, 측면 플레이트(10b)가 하강하여 베이킹 챔버(10)가 열리게 되면 기판이 들어와 리프트핀(14)에 안착되고, 측면 플레이트(10b)는 다시 상승하면서 베이킹 챔버(10)가 닫히게 되는데, 이때, 상기 측면 플레이트(10b)에 부착된 구동부(미도시)에 의해 상하이동이 이루어진다.
도면에 상세하게 도시되진 않았지만, 상기 측면 플레이트의 구동부는 가압실린더로써, 공기주입관에 연결되어 상기 공기주입관으로 부터 주입되는 공기 압력에 의해 측면 플레이트를 상하부로 이동시키게 된다. 즉, 공기주입량에 따라, 측면 플레이트(10b)의 이동속도를 조절하는데, 측면 플레이트(10b)가 더 이상 올라가지 못하는 높이는 상부 플레이트(10a)와 접촉하는 위치로 설정되어 있다. 따라서, 측면 플레이트(10b)가 모두 상승하여 정지하는 순간 상부 플레이트(10a)에 충격을 가하게 된다. 이 충격으로 인해, 상부 플레이트(10a)의 표면에 부착되어 있던 이물질들이 기판(15) 위에 떨어지게 된다. 이와 같이, 기판에 이물질이 떨어지게 되면, 패턴이 제대로 형성되지 않고, 단선(open) 또는 단락(short)과 같은 패턴불량을 발생시킴으로써, 생산성의 수율이 저하되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 베이킹 챔버의 상부 플레이트와 측면 플레이트와의 충격을 제거할 수 있는 베이킹 장비를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 베이킹 챔버의 상부 플레이트와 측면 플레이트와의 충격을 제거하여 상부 플레이트에 부착된 이물들이 기판 위에 떨어지는 것을 방지함으로써, 패턴불량을 방지할 수 있는 베이킹 장비를 제공하는 데 있다.
기타, 본 기타 본 발명의 목적 및 특징은 이하의 발명의 구성 및 특허청구범위에서 상세히 기술될 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 베이킹 장비는 챔버를 구성하는 상부 플레이트와, 상기 챔버의 하부에 설치되어 베이킹하기 위한 기판이 탑재되는 가열 플레이트와, 상하 이동에 의해서 챔버를 개폐시키는 측면 플레이트와, 측면 플레이트의 상하부 이동을 제어하되, 측면 플레이트의 최대 상승 위치가 상부 플레이트와 접촉하지 않도록 위치시키는 구동부를 포함하여 구성된다.
상기 구동부는 실린더와, 상기 실린더 내부에 설치되어 압력에 따라 측면 플레이트를 상하방향으로 구동시키는 피스톤과, 상기 실린더에 연결되어 실린더 내부의 압력을 조절하는 에어공급관과, 상기 피스톤의 타측에 구성되며, 에어공급관을 통해 실린더 내부로 들어온 에어압에 의해 피스톤을 상하방향으로 이동시키는 실린더헤드와, 상기 실린더의 상단에 구비되어, 측면플레이트와 상부 플레이트의 충돌을 방지하는 완충층으로 구성된다.
아울러, 가열 플레이트에 설치되어 가열 플레이트에 기판을 로딩/언로딩하기 위한 리프트핀을 더 포함하여 구성된다.
또한, 상기 피스톤과 측면플레이트를 연결시키는 가이드판이 더 구비되어 있으며, 상기 가이트판이 측면과 고정되어 있기 때문에 가이드판이 상하방향으로 구동함에 따라 측면 플레이트도 동일방향으로 구동하게 된다.
상기 완충층의 두께는 1.5㎜ 이상으로, 이 두께는 상부 플레이트와 측면 플레이트의 이격거리를 의미한다. 피스톤헤드가 실린더 상단에 구비된 완충층과 접속하게 되는 위치가 측면 플레이트의 최대 상승높이이며, 이때, 상부 플레이트와 측면 플레이트와의 이격거리는 완충층의 거리와 동일하다.
따라서, 상부 플레이트와 측면 플레이트는 접촉하지 않기 때문에, 상부 플레이트와 측면 플레이트의 충돌에 의해 발생되는 패턴불량을 방지할 수가 있다. 즉, 종래에는 측면 플레이트가 상승하면서 상부 플레이트와 접촉하기 때문에, 이들의 충격에 의해 상부 플레이트에 부착되어 있던 이물질들이 기판 위에 떨어지면서 패턴불량이 발생되는 문제가 있었다. 반면에, 본 발명은 측면 플레이트의 최대 상승위치에서도 상부 플레이트와 접촉하지 않도록 구동부에 완충층을 추가로 구성함으로써, 이러한 종래 문제를 해결한다.
또한, 본 발명에 의한 베이킹 방법은 측면 플레이트를 하강시켜 베이킹 챔버를 오픈시키는 단계와, 이크 챔버내의 가열 플레이트 상에 형성된 리프트핀에 기판을 탑재하는 단계와, 리프트핀을 하강시켜 가열 플레이트 상에 기판을 안착시키는 단계와, 베이킹 챔버의 상부 플레이트와 접촉하지 않도록 측면 플레이트를 상승시켜 베이킹 챔버를 닫아주는 단계로 이루어진다.
이때, 측면 플레이트가 상승을 마친 후, 상부 플레이트와의 거리는 1.5㎜ 이상 유지하게 된다.
이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명에 의한 베이킹 장비를 좀더 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명에 의한 베이킹 장비를 나타낸 것으로, 베이킹 챔버 내부의 단면을 간략하게 도시한 것이다.
도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 베이킹 장비(100)는 베이킹 공정이 진행되는 베이킹 챔버(110)와 상기 챔버(110) 내부에 설치되어 실제 기판(115)을 베이킹하는 가열 플레이트(112)로 구성된다. 그리고, 상기 가열 플레이트(112)에는 가열 플레이트(112)에 기판(115)을 로딩(loading)/언로딩(unloading)하기 위한 리프트핀(lift pin;114)이 형성되어 있다.
아울러, 베이킹 챔버(110)는 상부 플레이트(110a)와 측면 플레이트(110b)로 구성되며, 상기 측면 플레이트(110b)의 상하구동에 의해서 베이킹 챔버(110)의 개폐(介閉)가 이루어진다. 이때, 상기 측면 플레이트(110b)를 구동시키기 위한 구동부(120)가 별도로 마련되어 있으며, 상기 구동부(120)는 기압실린더 방식에 의해 측면 플레이트(110b)를 상하방향으로 구동시키게 된다.
상기 구동부(120)는 실린더(121)와 피스톤(127) 그리고, 상기 피스톤(127)의 타단에 구성된 피스톤헤드(123)로 구성되어 있으며, 상기 피스톤(127)의 다른쪽 타단은 측면 플레이트(110b)에 장착된 가이드판(129)과 연결된다. 그리고, 상기 실린더(121) 내부에 에어를 공급하여 실린더 내부의 압력을 조절함으로써, 피스톤헤드(123)의 상하구동을 제어하는 에어라인(122)이 구성되어 있다. 상기 에어라인(122)을 통해 실린더(121) 내부 압력이 높아지면, 피스톤헤드(123)와 피스톤(127)이 상부로 구동하게 된다. 이때, 실린더(121)의 상단에 완충층(125)이 구비되어 있으며, 피스톤헤드(123)는 실린더(121) 내부에 압력이 증가함에 따라, 계속해서 상승 구동하다가 상기 완충증(125)에 의해서 정지하게 된다. 아울러, 피스톤(127)이 상부로 구동함에 따라, 피스톤(127)과 연결된 가이드판(129)도 함께 구동하게 되며, 가이드판(129)과 체결된 측면 플레이트(110b)가 피스톤(127) 및 피스톤헤드(123)의 구동 높이와 동일한 높이 만큼 구동하여 챔버(110)를 닫게된다. 이때, 측면 플레이트(110b)는 최대 상승 위치에서 상부 플레이트(110a)와 1.5㎜ 이상의 이격거리(d)를 유지한다.
이와 같이, 챔버(110)가 닫힌 상태에서 상부 플레이트(110a)와 측면 플레이트(110b)가 이격거리(d)를 유지할 수 있는 것은, 실린더(121) 상단에 구비된 완충층(123)이 피스톤헤드(127)의 구동을 차단하기 때문이다. 만일 완충층(125)이 없다면, 피스톤헤드(123)는 실린더(121) 상단과 접촉하는 높이까지 구동하게 되며, 이 높이는 측면 플레이트(110b)와 상부 플레이트(110a)가 접촉하는 높이이기 때문에, 이들(측면 플레이트, 상부 플레이트)간의 충돌이 발생하게 될 우려가 있다. 따라서, 본 발명에서는 측면 플레이트(110b)와 상부 플레이트(110a) 사이의 충돌을 방지하기 위해 실린더(121) 상단에 측면 플레이트(110b)의 상승 높이를 제한하는 완충층(125)을 구비하는 것이다. 상기 완충층(125)의 두께는 피스톤헤드(123)가 최대로 상승한 후, 정지된 상태에서 측면 플레이트(110b)와 상부 플레이트(110a)가 이격거리(d)와 동일하다.
상기한 바와 같이 구성된 베이킹 장치의 베이킹 방법을 설명하면, 이송 로봇 아암(미도시됨)에 탑재된 기판(115)이 베이킹 챔버(110)의 가열 플레이트(hot plate;112)에 탑재되기 위해 베이킹 챔버(110)의 측면 플레이트(side plate;110b)가 하강하여 베이킹 챔버(110)를 오픈시키게 된다. 이때, 측면 플레이트(110b)의 하강구동은 이전 설명에서와 같이, 기압실린더 방식에 의해 이루어진다. 즉, 에어라인(122)을 통해 실린더 내부의 에어가 배출되어 기압이 낮아지면서, 피스톤(127)이 하강함에 따라, 측면 플레이트(110b)가 하강구동을 하게되는 것이다.
이와 같이, 측면 플레이트(110b)가 하강한 후에는 챔버(110) 내의 리프트핀 (114)이 상승하게 된다. 이송 로봇 아암은 베이킹 챔버(110)내로 진입하여 상승된 상태로 있는 리프트핀(114) 위에 기판(115)을 안착시키고 베이킹 챔버(110) 밖으로 후진하며, 측면 플레이트(110b)는 다시 닫히게 된다. 이때에서, 측면 플레이트 (110b)의 상승구동은 기압실린더에 의해 이루어진다. 즉, 에어라인(122)을 통해 실린더 내부의 압력이 점점 높아지게 되면, 이 압력에 의해 피스톤(127)이 상승하여 측면 플레이트(110b)를 상승구동 시키게 되는 것이다. 이때, 상기 실린더(121) 상단에 완충층(125)이 설치되어 있기 때문에, 측면 플레이트는 상기 완충층(125)에 의해서 상부 구동높이에 제한을 받게 된다. 따라서, 측면 플레이트(110b)의 상승 구동이 완료된 후에는 상부 플레이트(110a)와 측면 플레이트(110b) 사이의 이격거리(d)가 존재하게 된다.
상기와 같이, 기판(115)이 베이킹 챔버(110) 내부로 들어와 리프트핀(114) 상에 안착되면, 상기 리프트핀(114)은 하강하여 베이킹 챔버(110)를 오픈시킨 후, 기판(115)을 가열 플레이트(112) 상에 안착 탑재시키게 된다.
이어서, 베이킹 챔버(110)에 투입된 기판(115)의 베이킹 공정이 완료되면, 리프트핀(114)은 베이킹된 기판(115)을 상승시키고, 측면 플레이트(110b)가 다시 열리게 되며, 이송 로봇 아암은 리프트핀(114)에 의해 상승된 기판을 다른 곳 즉, 이후의 공정장비로 이송시킨다. 베이킹된 기판이 베이킹 챔버(110)에서 나오게 되면, 이송 로봇 아암, 측면 플레이트(110b) 및 리프트핀(114)은 상술한 바와 같은 동작을 반복하면서 새로운 기판들이 베이킹될 수 있도록 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 구동부의 실린더 상단에 완충층을 추가로 구비하여, 측면 플레이트의 상승구동 높이를 제한함으로써, 베이킹 챔버의 상부 플레이트와 측면 플레이트와의 충돌을 방지할 수 가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 본 발명의 베이킹 챔버의 상부 플레이트가 측면 플레이트에 의해 받는 충격을 제거함으로써, 상부 플레이트에 부착된 이물들이 기판 위에 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 위에 이물이 생기는 것을 방지함으로써, 패턴불량을 줄여 수율을 더욱 향상시킬 수 가 있다.
도 1은 종래 베이킹 장비의 챔버 내부를 간략하게 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 의한 베이킹 장비의 챔버 내부를 간략하게 나타낸 도면.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
110: 베이킹 챔버 110a: 상부 플레이트
110b: 측면 플레이트 112: 가열 플레이트
114: 리프트핀 115: 기판
123: 구동부 121: 실린더
123: 피스톤헤드 125: 완충층
127: 피스톤 129: 가이드판

Claims (9)

  1. 기판에 남아있는 수분 또는 기판에 도포되는 포토레지스트의 용제를 증발시키기 위한 베이킹 장비에 있어서,
    챔버를 구성하는 상부 플레이트;
    상기 챔버의 하부에 설치되어 베이킹하기 위한 기판이 탑재되는 가열 플레이트;
    상하 이동에 의해서 챔버를 개폐시키는 측면 플레이트; 및
    측면 플레이트의 상하부 이동을 제어하되, 측면 플레이트의 최대 상승 위치가 상부 플레이트와 접촉하지 않도록 위치시키는 구동부를 포함하여 구성된 베이킹 장비.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동부는,
    실린더;
    상기 실린더 내부에 설치되어 압력에 따라 측면 플레이트를 상하방향으로 구동시키는 피스톤;
    상기 실린더에 연결되어 실린더 내부의 압력을 조절하는 에어공급관;
    상기 피스톤의 타측에 구성되며, 에어공급관을 통해 실린더 내부로 들어온 에어압에 의해 피스톤을 상하방향으로 구동시키는 구동부; 및
    상기 실린더의 상단에 구비되어, 측면 플레이트와 상부 플레이트의 충돌을 방지하는 완충층으로 구성된 것을 특징으로 하는 베이킹 장비.
  3. 제2항에 있어서, 상기 피스톤과 측면 플레이트를 연결시키는 가이드판을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 베이킹 장비.
  4. 제2항에 있어서, 완충층의 두께는 1.5㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 베이킹 장비.
  5. 제4항에 있어서, 완충층의 두께는 측면 플레이트가 최대로 상승한 상태에서 상부 플레이트의 이격거리와 동일한 것을 특징으로 하는 베이킹 장비.
  6. 제1항에 있어서, 상기 가열 플레이트에 설치되어 가열 플레이트에 기판을 로딩/언로딩하기 위한 리프트핀을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 베이킹 장비.
  7. 베이킹하는 단계에 있어서,
    측면 플레이트를 하강시켜 베이킹 챔버를 오픈시키는 단계;
    베이킹 챔버내의 가열 플레이트 상에 형성된 리프트핀에 기판을 탑재하는 단계;
    상기 리프트핀을 하강시켜 가열 플레이트 상에 기판을 안착시키는 단계; 및
    베이킹 챔버의 상부 플레이트와 접촉하지 않도록 측면 플레이트를 상부로 구동시켜 베이킹 챔버를 닫아주는 단계로 이루어지는 베이킹 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 측면 플레이트가 상승을 마친 후, 상부 플레이트와의 거리가 1.5㎜ 이상 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 베이킹 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 측면 플레이트는 기압실린더에 의해 구동하는 것을 특징으로 하는 베이킹 방법.
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KR100773263B1 (ko) * 2005-10-17 2007-11-05 주식회사 에이디피엔지니어링 진공처리장치

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