KR20070051646A - 핫플레이트 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 베이크 공정 중에 대상 기판의 온도를 순차적으로 상승시켜 급격한 온도 상승에 의한 대상 기판의 휨을 방지할 수 있고, 보다 단순화된 구조를 가지고 있는 핫플레이트 장치에 관한 것이다.
본 발명의 핫플레이트 장치는, 챔버; 상기 챔버 내에 설치되어 있고, 대상 기판에 열을 가하는 핫플레이트체; 상기 핫플레이트체에 대해 수직으로 승·하강 가능하게 설치되어 있는 리프트 핀; 상기 리프트핀의 상단부에 설치되어 있는 온도 센서; 및 상기 온도 센서에서 측정된 온도에 따라 상기 리프트핀을 승강 또는 하강시키는 제어부를 포함한다.
핫플레이트체, 핫플레이트 장치, 리프트핀, 온도 센서

Description

핫플레이트 장치{HOT PLATE APPARATUS}
도 1은 종래 기술에 따른 핫플레이트 장치의 구조를 나타낸 간략화된 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫플레이트 장치의 구조를 나타낸 간략화된 도면이다.
본 발명은 베이크 공정 중에 대상 기판의 온도를 순차적으로 상승시켜 급격한 온도 상승에 의한 대상 기판의 휨을 방지할 수 있고, 보다 단순화된 구조를 가지고 있는 핫플레이트 장치에 관한 것이다.
각종 반도체 소자나 디스플레이 소자를 제조함에 있어서는, 일반적으로 다층의 박막이 형성된 대상 기판을 베이크하는 공정을 여러 회에 걸쳐 진행한다. 예를 들어, 대상 기판 상에 소정의 박막 패턴 또는 절연막 패턴을 형성하기 위해 감광막을 적층하는 공정에서, 감광액이 도포된 대상 기판을 베이크 하는 공정을 진행하게 되며, 이외에도 여러 가지 박막 패턴을 증착 또는 형성하기 위하여 여러 회의 베이크 공정을 진행하게 된다.
이러한 베이크 공정은 주로 핫플레이트 장치를 이용해 상기 대상 기판에 열을 가함으로서 진행한다.
이하, 첨부 도면을 참고로 종래 기술에 의한 핫플레이트 장치 및 이의 문제점을 간략히 설명하기로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 핫플레이트 장치의 구조를 나타낸 간략화된 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 핫플레이트 장치는 챔버(100)를 포함하고 있으며, 상기 챔버(100) 내에 설치되어 베이크 공정을 진행할 대상 기판(102)에 열을 가하는 핫플레이트체(104)를 포함하고 있다. 또한, 상기 핫플레이트체(104)의 상부면 위에는 대상 기판(102)을 소정의 위치에 정렬시키는 가이드 핀(106)이 구비되어 있다.
그리고, 상기 핫플레이트체(104) 상에는 이러한 핫플레이트체(104)에 대해 수직으로 승·하강할 수 있는 리프트핀(108)이 설치되어 있다. 또한, 상기 핫플레이트 장치는 상기 리프트핀(108)을 수직으로 승·하강할 수 있게 구동하는 제어부(110)를 포함하고 있다.
이러한 종래의 핫플레이트 장치를 사용해 대상 기판(102)에 대한 베이크 공정을 진행하는 과정을 살피면 다음과 같다.
우선, 핫플레이트체(104)로부터 수직 상방으로 소정 간격 이격되게 리프트핀(108)을 승강시킨 상태에서, 상기 리프트핀(108) 상에 베이크 공정을 진행할 대상 기판(102)을 배치한다. 그리고 나서, 약 50-60℃의 온도로 상기 대상 기판(102)을 예열한 후, 상기 핫플레이트체(104)로 베이크 공정에 필요한 열을 가하는 상태에서, 상기 제어부(110)로 상기 리프트핀(108)을 하강 구동하여 상기 대상 기판(102)을 상기 핫플레이트체(104)의 상부면 위에 배치한다.
계속하여, 상기 핫플레이트체(104)의 상부면 위에 배치된 가이드핀(106)을 이동시켜 상기 대상 기판(102)에 고른 열을 가할 수 있는 소정의 위치에 상기 대상 기판(102)을 정렬시키고, 약 90-120℃의 높은 온도에서 베이크 공정을 진행한다.
그런데, 상술한 방법으로 베이크 공정을 진행함에 있어서는, 상기 예열 공정을 진행함에도 불구하고, 상기 대상 기판(102)을 상기 핫플레이트체의 상부면 위에 배치하게 되면, 상기 대상 기판(102)에 갑자기 고온의 열이 가해져 급격한 온도 변화가 발생하게 된다. 특히, 이러한 고온의 열은 상기 대상 기판(102)의 중앙부에 집중되며, 상기 대상 기판(102)의 주변부에는 상대적으로 낮은 열만이 가해진다.
이 때문에, 상기 베이크 공정의 초기에는, 상기 대상 기판(102)의 영역 별로 불균일한 급격한 온도 변화가 발생하게 되며, 이 때문에, 상기 대상 기판(102)이 휘는 현상이 발생하는 경우가 많다.
이렇게 대상 기판(102)이 휘게 되면, 이러한 대상 기판(102)을 이용해 최종 제조되는 각종 반도체 소자 또는 디스플레이 소자에 많은 불량이 발생할 수 있으며, 이 때문에, 상기 반도체 소자 또는 디스플레이 소자의 성능 또는 수율이 크게 저하될 수 있다.
한편, 종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위해, 여러 단계에 걸쳐 순차적으로 열을 가하여 베이크 공정을 진행하는 방법이 제안된 바 있다. 예를 들어, 대상 기판에 50℃-->70℃-->100℃의 순으로 단계적으로 열을 가해 가면서 최종적으로 베이크 공정을 진행할 온도로 열을 가함으로서, 충분한 예열 과정을 거쳐 대상 기판이 휘는 현상을 방지하는 것이다.
그러나, 이를 위해서는 대상 기판에 각각의 온도로 열을 가하기 위한 다수의 챔버 및 핫플레이트체가 필요하게 된다. 따라서, 전체적인 핫플레이트 장치의 구성이 지나치게 대형화되고 복잡해질 수밖에 없는 문제점이 발생한다. 또한, 대상 기판을 각 챔버 사이에서 이송하는 공정 등이 부가되어 베이크 공정의 전체적인 단계 역시 지나치게 복잡해질 수밖에 없다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하여, 베이크 공정 중에 대상 기판의 온도를 순차적으로 상승시켜 급격한 온도 상승에 의한 대상 기판의 휨을 방지할 수 있고, 보다 단순화된 구조를 가지고 있는 핫플레이트 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 챔버; 상기 챔버 내에 설치되어 있 고, 대상 기판에 열을 가하는 핫플레이트체; 상기 핫플레이트체에 대해 수직으로 승·하강 가능하게 설치되어 있는 리프트 핀; 상기 리프트핀에 설치되어 있는 온도 센서; 및 상기 온도 센서에서 측정된 온도에 따라 상기 리프트핀을 승강 또는 하강시키는 제어부를 포함하는 핫플레이트 장치를 제공한다.
상기 본 발명에 의한 핫플레이트 장치에서, 상기 제어부는 상기 온도 센서에서 측정된 온도를 미리 저장된 높이/온도 함수의 산출값과 비교하는 비교 연산부; 및 상기 비교 연산부의 비교 결과에 따라 상기 리프트핀을 소정의 높이로 승강 또는 하강시키는 리프트핀 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 핫플레이트 장치에서, 상기 온도 센서는 상기 대상 기판과 접촉하는 상기 리프트핀의 상단부에 설치되어 있을 수 있다.
그리고, 상기 핫플레이트 장치는, 상기 리프트핀의 상단부 위에 설치되어 있고, 상기 리프트핀 상에서 상기 대상 기판을 소정의 위치에 정렬시키는 가이드 핀을 더 포함할 수 있다.
이하 첨부한 도면을 참고로, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 핫플레이트 장치에 관하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫플레이트 장치의 구조를 나타낸 간략 화된 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 핫플레이트 장치는 챔버(100)를 포함하고 있다. 그리고, 상기 챔버(100) 내에는 베이크 공정을 진행할 대상 기판(102)에 열을 가하는 핫플레이트체(104)가 설치되어 있다. 예를 들어, 이러한 핫플레이트체(104)의 상부면 위에 상기 대상 기판(102)이 배치되어, 위 핫플레이트체(104)로 상기 대상 기판(102)에 열을 가할 수 있다.
또한, 상기 핫플레이트체(104) 상에는 이러한 핫플레이트체(104)에 대해 수직으로 승강 또는 하강할 수 있는 리프트핀(108)이 설치되어 있다. 상기 리프트핀(108) 상에 상기 대상 기판(102)이 안착될 수 있도록, 상기 리프트핀(108)은 상기 대상 기판(102)의 모서리에 대응하는 위치에 4개 이상 설치될 수 있다. 이러한 리프트핀(108)은 상기 대상 기판(102)을 하강 이동시켜 상기 핫플레이트체(104)의 상부면 위에 배치하는 역할을 한다. 즉, 상기 리프트핀(108)을 상기 핫플레이트체(104)로부터 수직 상방으로 소정 간격 이격되게 승강시킨 상태에서 상기 리프트핀(108) 상에 대상 기판(102)을 배치한 후, 이러한 리프트핀(108)을 하강시킴으로서 상기 대상 기판(102)을 상기 핫플레이트체(104)의 상부면 위에 배치할 수 있다.
한편, 상기 리프트핀(108)에는 온도 센서(112)가 설치되어 있다. 이러한 온도 센서(112)를 이용해 상기 리프트핀(108) 상에 이와 접촉되게 배치되는 상기 대상 기판(102)의 온도를 실시간으로 측정할 수 있다. 상기 온도 센서(112)는 상기 대상 기판(102)의 온도를 보다 정확히 측정할 수 있도록 상기 대상 기판(102)과 접 촉하는 상기 리프트핀(108)의 상단부에 설치됨이 바람직하다.
상기 핫플레이트 장치는 또한, 상기 온도 센서(112)에서 측정된 온도에 따라 상기 리프트핀(108)을 승강 또는 하강시키는 제어부(114)를 포함하고 있다. 바람직하게는 상기 제어부(114)는 상기 온도 센서(112)에서 측정된 온도를 미리 저장된 높이/온도 함수의 산출값과 비교하는 비교 연산부(116)와, 상기 비교 연산부(116)의 비교 결과에 따라 상기 리프트핀(108)을 소정의 높이로 승강 또는 하강시키는 리프트핀 제어부(118)를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 비교 연산부(116)에 미리 저장된 높이/온도 함수는 대상 기판(102)이 휘는 것을 가능한 막으면서 상기 대상 기판(102)의 온도를 서서히 상승시킬 수 있는 높이(즉, 열을 가하는 핫플레이트체(104)와 대상 기판(102) 간의 거리)와 온도와의 관계를 나타낸다.
그리고, 상기 핫플레이트 장치는 상술한 구성 요소 외에, 상기 리프트핀(108)의 상단부에 설치되어 있고, 상기 리프트핀(108) 상에서 상기 대상 기판(102)을 소정의 위치에 정렬시키는 가이드핀(120)을 더 포함할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는, 상기 대상 기판(102)에 고른 열을 가할 수 있는 소정의 위치에 상기 대상 기판(102)을 정렬시키기 위한 가이드핀(120)이 상기 핫플레이트체(104)의 상부면 위가 아니라 상기 리프트핀(108)의 상단부에 설치될 수 있다. 이로서, 상기 리프트핀(108) 상에 대상 기판(102)을 배치하는 과정에서 상기 대상 기판(102)을 소정의 정확한 위치에 정렬할 수 있으므로, 상기 대상 기판(102)을 상기 핫플레이트체(104)의 상부면 위에 배치한 후에 별도로 정렬 공정을 진행할 필요가 없다. 또한, 상기 리프트핀(108)의 상단부를 "ㄴ" 형태로 경사지게 만들면 별도의 가이드핀 없이 그 자체로 가이드핀의 역할을 할 수 있으므로, 전체적인 핫플레이트 장치의 구성이 보다 단순화될 수 있다.
이러한 본 실시예의 핫플레이트 장치를 사용해 대상 기판(102)에 대한 베이크 공정을 진행하는 과정을 살피면 다음과 같다.
우선, 핫플레이트체(104)로부터 수직 상방으로 소정 간격 이격되게 리프트핀(108)을 승강시킨 상태에서, 상기 리프트핀(108) 상에 베이크 공정을 진행할 대상 기판(102)을 배치한다. 이 때, 상기 리프트핀(108)의 상단부에 설치된 가이드핀(120)을 사용해 상기 대상 기판(102)을 소정의 위치에 정확히 정렬할 수 있으며, 이로서 추후 상기 대상 기판(102)을 상기 핫플레이트체(104)의 상부면 위에 배치한 후에, 별도의 정렬 공정을 진행할 필요가 없게 된다.
이어서, 상기 리프트핀(108)에 설치된 온도 센서(112)를 이용해, 상기 리프트핀(108) 상에 안착되어 상기 리프트핀(108)과 접촉하고 있는 대상 기판(102)의 온도를 측정한다. 이렇게 측정된 온도는 제어부(114)의 비교 연산부(116)에서 미리 저장된 높이/온도 함수의 산출값과 비교된다. 이러한 비교 결과에 따라, 상기 제어부(114)의 리프트핀 제어부(118)에서는 상기 리프트핀(108)을 단계적으로 하강시키며, 이러한 과정에서 상기 핫플레이트체(104)로 열을 가하여 상기 대상 기판(102)의 온도를 단계적으로 상승시켜간다. 이러한 과정을 거쳐, 최종적으로는 상기 리프트핀(108)이 완전히 하강하여 상기 대상 기판(102)이 상기 핫플레이트체(104)의 상부면 위에 배치되었을 때, 상기 대상 기판(102)의 온도가 베이크 공정에 필요한 온도에 이르도록 하며, 이러한 대상 기판(102)의 하강 및 온도 상승 과정에서 상기 대상 기판(102)이 휘는 것을 가능한 막기 위해, 이러한 하강 및 온도 상승 과정은 상기 비교 연산부(116)의 높이/온도 함수의 산출값에 따라 제어한다.
이러한 대상 기판(102)의 하강 및 온도 상승 과정의 일례로서, 예를 들어, 리프트핀(108)의 최대 상승 높이가 4cm이고 베이크 공정에 필요한 최종 온도가 110℃인 경우, 리프트핀(108)을 단계적으로 하강시켜 그 높이를 4cm --> 3cm --> 2cm --> 1cm --> 0cm로 단계적으로 낮추면서, 각 높이에 따라 상기 대상 기판(102)의 온도를 상온 --> 50℃ --> 70℃ --> 90℃ --> 110℃으로 단계적으로 상승시키며, 이러한 과정을 상기 비교 연산부(116)에 미리 저장된 높이/온도 함수에 따라 제어하여 이러한 과정 중에 대상 기판(102)이 휘는 것을 가능한한 막는다.
이러한 과정을 거쳐, 최종적으로 상기 대상 기판(102)에 대한 베이크 공정을 진행할 수 있다.
상술한 본 실시예의 핫플레이트 장치 및 이를 이용한 베이크 공정에 따르면, 대상 기판(102)의 온도를 단계적으로 상승시켜, 급격한 온도 상승에 의해 대상 기판(102)이 휘는 것을 최소화할 수 있다.
이와 동시에, 상기 본 실시예의 핫플레이트 장치는 단 하나의 챔버를 포함하고도 이러한 단계적인 온도 상승을 가능케 하므로, 전체적인 핫플레이트 장치의 구성을 단순화, 소형화할 수 있으며, 대상 기판을 각 챔버 사이에서 이송하는 공정 등이 부가될 우려도 없으므로, 베이크 공정 역시 단순화될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 베이크 공정 중의 급격한 온도 상승에 의해 대상 기판이 휘는 것을 최소화할 수 있다. 따라서, 이러한 대상 기판을 이용해 제조된 각종 반도체 소자 및 디스플레이 소자의 성능 또는 수율을 보다 향상시킬 수 있다.
이와 동시에, 핫플레이트 장치의 소형화, 단순화가 가능해지고, 베이크 공정이 복잡해지는 것을 막을 수 있으므로, 전체적인 공정의 경제성 및 양산성 향상에도 크게 기여할 수 있다.

Claims (4)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내에 설치되어 있고, 대상 기판에 열을 가하는 핫플레이트체;
    상기 핫플레이트체에 대해 수직으로 승·하강 가능하게 설치되어 있는 리프트 핀;
    상기 리프트핀에 설치되어 있는 온도 센서; 및
    상기 온도 센서에서 측정된 온도에 따라 상기 리프트핀을 승강 또는 하강시키는 제어부를 포함하는 핫플레이트 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 온도 센서에서 측정된 온도를 미리 저장된 높이/온도 함수의 산출값과 비교하는 비교 연산부; 및
    상기 비교 연산부의 비교 결과에 따라 상기 리프트핀을 소정의 높이로 승강 또는 하강시키는 리프트핀 제어부를 포함하는 핫플레이트 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 온도 센서는 상기 대상 기판과 접촉하는 상기 리프트핀의 상단부에 설치되어 있는 핫플레이트 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 리프트핀의 상단부 위에 설치되어 있고, 상기 리프트핀 상에서 상기 대상 기판을 소정의 위치에 정렬시키는 가이드 핀을 더 포함하는 핫플레이트 장치.
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