KR20070115476A

KR20070115476A - 베이크 장치

Info

Publication number: KR20070115476A
Application number: KR1020060049974A
Authority: KR
Inventors: 김상길
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2006-06-02
Filing date: 2006-06-02
Publication date: 2007-12-06
Also published as: TW200834026A; CN101082463A; JP4612015B2; JP2007324599A; TWI342384B

Abstract

공정 효율이 개선된 베이크 장치가 제공된다. 베이크 장치는 기판 가열부, 기판 냉각부, 및 기판을 기판 가열부 및/또는 기판 냉각부로 투입하고 그로부터 회수하는 제1 기판 운반 로봇을 포함하되, 기판 가열부, 제1 기판 운반 로봇, 및 기판 냉각부는 L자형으로 배치되어 있다.

베이크 장치, 기판 운반 로봇, 기판 가열부, 기판 냉각부

Description

베이크 장치{Bake apparatus}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이크 장치의 개략적인 평면도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열부의 단면도이다.

도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 기판 운반 로봇의 사시도이다.

도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 기판 운반 로봇의 사시도이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이크 장치의 동작을 나타내기 위한 개략적인 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 기판 가열부 200: 기판 냉각부

300: 버퍼부 400: 제1 기판 운반 로봇

500: 제2 기판 운반 로봇 600: 메인트부

700: 베이크 장치

본 발명은 베이크 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정 효율이 개선된 베이크 장치에 관한 것이다.

최근 들어 정보 처리 기기는 다양한 형태의 기능과 더욱 빨라진 정보 처리 속도를 갖도록 급속하게 발전하고 있다. 이러한 정보 처리 장치는 가동된 정보를 표시하기 위해 디스플레이 장치를 가진다. 디스플레이 장치로서, 현재 주목받고 있는 것은 액정 디스플레이 장치, 유기 EL 표시 장치, 플라즈마 디스플레이 장치 등과 같은 평판 디스플레이 장치이다.

이와 같은 평판 디스플레이 장치는 기판 상에 다층의 박막 및 배선 패턴을 포함한다. 이러한 박막 및 배선의 형성에는 주로 포토리소그래피(photolithography) 공정이 이용된다. 포토리소그래피 공정에서는 식각 마스크로서 주로 포토레지스트 패턴을 이용하게 된다. 포토레지스트 패턴은 액상으로 도포되어 베이크 공정에 의해 경화된 후 사진 현상 공정에 의해 패터닝된다.

포토리소그래피 공정에서 상기한 베이크 공정은 적어도 2회 이상 수행되는 것이 일반적이고, 각 베이크 공정은 가열 단계 및 냉각 단계를 포함하게 된다. 따라서, 이와 같은 반복적인 베이크 공정이 제조 시간을 증가시키는 원인이 된다. 더욱이, 가열 단계와 냉각 단계를 위한 챔버가 분리되어 있는 경우, 기판을 가열 챔버로부터 회수하여 냉각 챔버로 옮기는데 소요되는 시간 또한, 하나의 디스플레이 장치를 제조하는데 수십번의 베이크 공정이 요구됨을 고려해볼 때, 적잖이 공정 시간을 증가시킨다. 또, 상기와 같은 이동 설비를 구축하는데 드는 설비 비용도 무시할 수 없다. 또, 가열 챔버 및 냉각 챔버 내부를 점검 및 수리하는 경우 이동 설비 내에서 하여야 하는 등 작업 공간이 협소하고 안전 사고의 위험이 있다.

아울러, 설비에 따라서는 냉각 챔버로부터 냉각된 기판을 버퍼로 옮기기 위 해 컨베이어를 사용하기도 하는데, 이 경우 설비 비용이 증가한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 공정 효율 및 작업 안정성이 개선된 베이크 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 베이크 장치는 기판 가열부, 기판 냉각부, 및 기판을 상기 기판 가열부 및/또는 상기 기판 냉각부로 투입하고 그로부터 회수하는 제1 기판 운반 로봇을 포함하되, 상기 기판 가열부, 상기 제1 기판 운반 로봇, 및 상기 기판 냉각부는 L자형으로 배치되어 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도 면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위 뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 발명에 따른 베이크 장치는 기판의 베이크 공정을 수행하는데 적용될 수 있다. 상기 베이크 공정으로는 포토리소그래피 공정에서 이용되는 소프트 베이크 또는 하드 베이크 공정이 예시될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 베이크 장치는 어닐링 공정 등과 같은 다른 열처리 공정에도 적용 가능하다.

본 발명에 따른 베이크 장치에 의해 베이크 또는 열처리 공정이 수행될 수 있는 기판은 유리, 플라스틱 등으로 이루어진 평판 디스플레이 장치용 기판 또는 반도체 기판을 포함하며, 상기 기판에 불순물 등이 주입되어 있거나, 상기 기판 상에 다른 구조물이 형성되어 있는 경우를 포함할 수 있다.

본 명세서 상에서 언급되는 베이크 장치는 기판 등을 직접 베이크하는 데 요구되는 구성이나 구조물에만 한정되는 것은 아니며, 베이크 공정의 실현에 필요한 부수적인 구성이나 구조물, 예를 들어 이송 라인 등과 같은 운반 부재나 적재 부재 등을 포함할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 베이크 장치에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이크 장치의 개략적인 평면도이다. 도 1을 참조하면, 베이크 장치(700)는 기판(미도시)을 소정 온도로 가열하는 기판 가열부(100), 기판을 냉각하는 기판 냉각부(200), 기판을 임시로 보관, 적재하는 버퍼부(300), 및 기판을 운반하는 제1 및 제2 기판 운반 로봇(400, 500)을 포함한다.

기판 가열부는 챔버 및 적어도 하나의 기판 출입구, 및 핫 플레이트(hot plate)를 포함한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 가열부의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 챔버(110)에서는 베이크 공정이 이루어지며, 내부에 핫 플레이트(120) 등의 구조물이 설치되어 있다. 챔버(110) 내부에는 진행되는 베이크 공정에서 필요로 하는 가스가 포함될 수 있으며, 이를 위해 가스 주입구(미도시) 및 배기구(미도시)를 더 포함할 수 있다.

기판 출입구(111, 112)는 챔버(110)의 측벽 상에 오픈되어 있는 개구로서, 기판(10)이 투입 또는 회수되는 공간을 제공한다. 기판 출입구(111, 112)는 챔버(110) 내의 공정 조건을 유지하도록 개폐 가능한 도어 구조로 이루어질 수 있다. 기판 출입구(111, 112)는 기판(10)이 이동되는 방향에 따라 챔버(110)의 일측벽에 하나가 구비되거나, 챔버(110)의 일측벽 및 그의 반대측벽에 각각 하나씩 구비될 수 있다. 본 실시예의 변형예로서, 기판 출입구가 챔버(110)의 측벽에 형성되지 않고, 챔버(110)의 상면에 형성되거나, 챔버(110)의 상면이 개방 가능한 구조로 형성 될 수도 있다. 이러한 기판 출입구(111, 112)의 수 및 위치는 적용되는 실시예에 따라 변형 가능함은 자명하다.

핫 플레이트(120)는 챔버(110)의 내부에서 하측에 고정 설치되어 있다. 기판(10)은 핫 플레이트(120)의 상면에 직접 또는 인접하여 안착되며, 핫 플레이트(120)의 내부에는 예컨대 열선 등과 같은 가열 수단이 내장되어 있어 안착된 기판(10)을 가열한다. 또한, 핫 플레이트(120)는 표면 온도를 감지하는 온도 센서 및/또는 온조 제어 수단을 구비함으로써, 가열 온도를 제어할 수 있다. 핫 플레이트(120)의 온도 제어 범위는 적용되는 공정에 따라 다양하게 변형될 수 있으며, 예컨대 상온으로부터 300℃까지의 범위에서 온도 조절이 가능한 핫 플레이트가 사용될 수 있다.

또, 기판 가열부(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 핫 플레이트(120)를 관통하는 리프트 핀(130)을 더 포함할 수 있다. 리프트 핀(130)은 핫 플레이트(120) 상면 위에까지 리프트 됨으로써, 기판(10)을 핫 플레이트(120)의 표면과 소정 간격 이격시킬 수 있다. 따라서, 후술하는 기판 운반 로봇(400)에 의한 기판(10)의 안착 및 탈착이 용이해질 수 있다. 또한, 핫 플레이트(120)에 의한 기판(10)의 과도한 가열이나 불균일한 가열이 방지될 수 있다. 본 발명에 따른 몇몇 실시예들에서는 리프트 핀(130)의 상단에 상기한 온도 센서가 구비될 수 있다.

기판 냉각부(200)는 핫 플레이트(120) 대신에 쿨 플레이트(미도시)가 구비되어 있는 점을 제외하고는 실질적으로 기판 가열부(100)와 동일한 구조로 이루어져 있다. 쿨 플레이트는 온도 제어 수단을 구비하여, 핫 플레이트(120)에 의해 가열된 기판(10)을 서서히 냉각시킨다. 적용가능한 몇몇 실시예에서는 쿨 플레이트에 온도 제어 수단이 구비되지 않을 수 있다. 이 경우, 상온에서 기판(10)을 안착하여 기판(10)을 냉각시킨다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이 기판 가열부(100)에서는 하나의 기판 출입구를 통하여 기판이 투입 및 회수되지만, 기판 냉각부에서는 챔버의 일 측벽에 구비된 하나의 기판 출입구를 통하여 기판이 투입되고, 챔버의 반대 측벽에 구비된 다른 하나의 기판 출입구를 통하여 기판이 회수된다.

버퍼부(300)는 기판 냉각부(200)로부터 회수된 기판(10)을 임시로 보관, 적재한다. 버퍼부(300)가 다수개의 기판(10)을 적재할 경우 수납대(미도시)를 상하로 승강시키는 승강 장치(미도시)를 더 구비할 수 있다.

제1 및 제2 기판 운반 로봇(400, 500)은 기판(10)을 상하 및 수평 방향으로 이동시킨다. 제1 및 제2 기판 운반 로봇(400, 500)은 실질적으로 동일한 구조로 이루어질 수 있다. 이하, 중복 설명을 회피하기 위해, 제1 기판 운반 로봇(400)에 대해 설명하기로 한다. 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 기판 운반 로봇의 사시도이다. 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 기판 운반 로봇의 사시도이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 기판 운반 로봇(400, 401)은 로봇 핸드(450), 제1 및 제2 아암(441, 442), 승강 컬럼(420), 및 지지대(410)를 포함한다.

지지대(410)는 작업대 또는 지면 등과 같은 바닥면에 고정되어 있다. 지지대(410)는 필요에 따라 휠(wheel) 등과 같은 이동 수단을 구비할 수 있다. 승강 컬 럼(420)은 지지대(410) 상에 수직으로 설치되어 있다. 승강 컬럼(420)에는 승강 컬럼(420)을 따라서 상하 방향으로 승강 운동하는 승강 헤드(430)가 설치되어 있다. 승강 헤드(430)는 제1 축(461)에 의해 제1 아암(441)의 일 단부와 연결되어 있다. 제1 아암(441)은 제1 축(461)을 중심으로 승강 헤드(430)에 대하여 수평 방향으로 회전할 수 있다. 바람직하기로는 수평면 상에서 적어도 180° 이상 회전 가능한 구조일 수 있다. 제1 아암(441)의 타 단부에는 제2 축(462)을 매개로 제2 아암(442)의 일단이 결합되어 있다. 제2 아암(442)은 제2 축(462)을 중심으로 회전 운동한다. 제2 아암(442)의 타단에는 로봇 핸드(450)가 결합되어 있다. 제2 아암(442)과 로봇 핸드(450)의 결합부에는 제3 축(463)이 구비되어 로봇 핸드(450)의 회전 운동을 가능하게 한다.

로봇 핸드(450)는 기판(10)을 수납하여 이를 기판 가열부(100), 기판 냉각부(200), 버퍼부(300) 등에 운반한다. 로봇 핸드(450)의 형상은 기판(10)의 종류 및 형상에 따라 다양하게 변형가능하다. 예를 들어, 유리 기판을 운반할 경우 도 3a에 도시된 바와 같이 유기 기판의 하면을 지지할 수 있는 구조일 수 있으며, 웨이퍼를 운반할 경우, 도 3b에 도시된 바와 같이 원형 웨이퍼의 외주를 가압하여 고정할 수 있는 구조를 가질 수도 있다.

상기한 구조로부터 기판(10)은 로봇 핸드(450) 상에 안착되어 승강 컬럼(420)에 의해 상하 방향으로 위치가 조절되며, 제1 아암(441), 제2 아암(442) 및 로봇 핸드(450)와 이들을 연결하는 제1, 제2 및 제3 축(461-463)에 의해 수평 방향으로 회전할 수 있다. 바람직하기로는 승강 컬럼(420)을 기준으로 180° 이상 회전 할 수 있다. 또한, 이들 회전의 적절한 조합을 통해 로봇 핸드(450) 상의 기판(10)은 수평 방향 직선 운동도 할 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 기판 가열부(100) 및 기판 냉각부(200)는 제1 기판 운반 로봇(400)의 회전 반경 내에 배치된다. 바람직하기로는 기판 가열부(100), 제1 기판 운반 로봇(400) 및 기판 냉각부(200)가 L자형으로 배치될 수 있다. 따라서, 제1 기판 운반 로봇(400)의 지지대(120)(즉, 제1 기판 운반 로봇 자체)의 이동 없이 아암(441, 442) 등에 의한 제1 기판 운반 로봇(400)의 수평 방향 회전만으로도 기판(10)이 기판 가열부(100)로부터 기판 냉각부(200)로 직접 운반될 수 있다.

또한, 기판 냉각부(200)를 중심으로 제1 기판 운반 로봇(400)의 반대편에는 제2 기판 운반 로봇(500)이 배치되어 있다. 하나의 예로서, 제1 기판 운반 로봇(400), 기판 냉각부(200) 및 제2 기판 운반 로봇(500)이 일렬로 배열될 수 있다. 또한, 제2 기판 운반 로봇(500)의 일측에는 버퍼부(300)가 배치되어 있다. 기판 냉각부(200) 및 버퍼부(300)는 제2 기판 운반 로봇(500)의 회전 반경 안에 배치된다. 바람직하기로는 기판 냉각부(200), 제2 기판 운반 로봇(500) 및 버퍼부(300)가 L자형으로 배치될 수 있다. 따라서, 제2 기판 운반 로봇(500) 자체의 이동 없이 제2 기판 운반 로봇(500)의 수평 방향 회전만으로도 기판(10)이 기판 냉각부(200)로부터 버퍼부(300)로 직접 운반될 수 있다. 따라서 공정 속도가 개선될 수 있다.

한편, 기판 가열부(100) 및 기판 냉각부(200)가 접하는 공간에는 도 1에 도시된 바와 같이 이들을 보수 및/또는 점검할 수 있는 메인트부(maintenance portion, 600)가 구비될 수 있다. 이 경우 기판 가열부(100) 및 기판 냉각부(200) 는 메인트부(600)를 향하는 윈도우 또는 도어를 더 구비할 수 있다. 여기서, 메인트부(600)는 기판 운반 로봇(400, 500)과 공간적으로 완전히 분리되어 있기 때문에, 충분한 작업 공간이 확보될 뿐만 아니라 작업 안정성이 향상될 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참고로 하여 상기한 바와 같은 베이크 장치의 동작에 대해 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이크 장치의 동작을 나타내기 위한 개략적인 평면도이다. 도 4에서는 제1 기판 운반 로봇의 주변부만이 개념적으로 도시되어 있다.

먼저, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 이송 라인 또는 기판 운송 장치(810) 등으로부터 기판(10)이 제1 기판 운반 로봇(400)의 일측에 제공되면, 제1 기판 운반 로봇(400)의 승강 헤드(430)를 조절하여 로봇 핸드(450)의 높이를 기판(10)의 하면에 정렬한다. 이어서, 아암(441, 442)을 회전 이동하여 기판(10)을 로봇 핸드(450) 상에 로딩한다. 이어서, 아암(441, 442)을 회전하여 승강 컬럼(430)을 기준으로 로봇 핸드(450)를 예컨대 시계 방향으로 약 90°만큼 회전한다. 이어서, 아암(441, 442)의 회전을 적절히 조합하여 로봇 핸드(450)를 기판 가열부(100)의 기판 출입구(111) 내로 밀어넣은 다음, 핫 플레이트(120) 상에 투입한다.

기판 가열부(100)에서 소정의 베이크 또는 열처리 공정이 마무리되면, 다시 제1 기판 운반 로봇(400)을 이용하여 기판 가열부(100)로부터 기판(10)을 회수하고, 로봇 핸드(450)를 시계 방향으로 약 90°만큼 더 회전하여 기판 냉각부(200)의 쿨 플레이트 상에 기판(10)을 투입한다. 기판 냉각부(200)에서는 소정의 냉각 공정 이 이루어진다. 이상에서, 기판(10)은 제1 기판 운반 로봇(400) 자체의 이동 없이 기판 가열부(100) 및 기판 냉각부(200) 내로 투입된다.

이어서, 제2 기판 운반 로봇(500)을 이용하여 쿨 플레이트로부터 기판(10)을 회수한다. 이때, 기판(10)은 투입된 기판 투입구의 반대편 기판 투입구를 통해 회수된다. 이어서, 제2 기판 운반 로봇(500)의 로봇 핸드를 시계 방향으로 약 90°만큼 회전하여 버퍼에 적재한다. 버퍼에 적재된 기판(10)은 후속하는 공정에서 다시 제2 기판 운반 로봇(500)에 의해 이송 라인 또는 기판 운송 장치(820)에 로딩될 수 있다. 이상에서 기판(10)은 기판 컨베이어 등과 같은 특수 장치를 이용하지 않더라도 제2 기판 운송 로봇(500)에 의해 버퍼부(300)로 운반될 수 있다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 베이크 장치에 의하면, 기판 운반 로봇을 이동하지 않더라도 기판 가열부 및 기판 냉각부로 기판을 운반할 수 있다. 또한, 컨베이어 등을 구비하지 않더라도 기판 냉각부로부터 직접 기판을 버퍼로 운반할 수 있다. 따라서, 공정 속도 및 공정 효율이 증가하며, 설비 비용이 감소할 수 있다.

또, 기판 운송 로봇과 분리된 영역에 메인트부를 구비함으로써, 작업의 안정성을 확보할 수 있다.

Claims

기판 가열부;

기판 냉각부; 및

기판을 상기 기판 가열부 및/또는 상기 기판 냉각부로 투입하고 그로부터 회수하는 제1 기판 운반 로봇을 포함하되,

상기 기판 가열부, 상기 제1 기판 운반 로봇, 및 상기 기판 냉각부는 L자형으로 배치되어 있는 베이크 장치.
제1 항에 있어서,

상기 기판 냉각부를 중심으로 상기 제1 기판 운반 로봇의 반대편에 배치된 제2 기판 운반 로봇, 및 상기 제2 기판의 일측에 배치된 버퍼부를 더 포함하되, 상기 제2 기판 운반 로봇은 상기 기판을 상기 기판 냉각부 및/또는 상기 버퍼로 투입하고 그로부터 회수하는 베이크 장치.
제2 항에 있어서,

상기 기판 냉각부, 상기 기판 운반 로봇 및 상기 버퍼부는 L자형으로 배치되어 있는 베이크 장치.
제3 항에 있어서,

상기 제2 기판 운반 로봇은 바닥면에 고정되어 있으며, 수평면 상에서 적어도 180°이상 회전 가능한 베이크 장치.
제1 항에 있어서,

상기 기판 가열부 및 상기 기판 냉각부와 접하는 공간에 상기 기판 가열부 및 상기 기판 냉각부를 보수 및/또는 점검하는 메인트부를 더 포함하는 베이크 장치.