KR20160134926A - 액 도포 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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박민정
정영헌
안은샘
이기승
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 액 도포 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 상에 처리액을 도포하는 방법은 기판을 회전시키면서 기판의 중심부에 상기 처리액을 공급하는 액 공급 단계와 상기 처리액의 공급이 완료되면 상기 기판의 중심부에 기체를 공급하는 건조 단계를 포함하는 액 도포 방법을 포함한다.

Description

액 도포 방법 및 기판 처리 장치{Method for applying a liquid and apparatus for treating a substrate}
본 발명은 기판 상에 액을 도포하는 방법 및 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 중 사진 공정(photo-lithography process)은 웨이퍼 상에 원하는 패턴을 형성시키는 공정이다. 사진 공정은 보통 노광 설비가 연결되어 도포공정, 노광 공정, 그리고 현상 공정을 연속적으로 처리하는 스피너(spinner local) 설비에서 진행된다. 이러한 스피너 설비는 HMDS(Hexamethyl disilazane) 처리 공정, 도포공정, 베이크 공정, 그리고 현상 공정을 순차적 또는 선택적으로 수행한다.
한편, 도포 공정은 지지 부재 상에 놓인 기판을 향애서 도포액을 공급한다. 도포액은 기판의 상부에 노즐에서 공급된다. 기판상에 공급된 도포액은 기판의 중심부에서 가장자리 영역으로 퍼지면서 공된다. 다만, 이러한 과정에서 도포액은 균일한 두께를 유지하면서 건조되지 못한다. 또한, 기판 상에 영역별로 도포액의 휘발 속도가 차이가 있어 도포액 건조속도의 차이를 보인다.
이러한, 도포액의 불균일한 두께와 휘발 속도의 차이에 따른 도포 건조는 기판 처리 공정에 불량을 야기하는 문제점이 있다.
본 발명은 기판 처리 공정 중 도포 공정에 효율을 향상시키기 위한 액 도포 방법 및 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판의 상면에 균일한 두께의 처리액을 공급하기 위한 액 도포 방법 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판의 상면에 공급된 액의 건조 속도를 균일하게 하기 위한 액 도포 방법 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 기판 상에 처리액을 도포하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 액 도포 방법은 기판을 회전시키면서 기판의 중심부에 상기 처리액을 공급하는 액 공급 단계와 상기 처리액의 공급이 완료되면 상기 기판의 중심부에 기체를 공급하는 건조 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 처리액은 감광액일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 액 공급 단계와 상기 건조 단계는 상기 기판이 동일한 지지판에 놓여진 상태에서 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 건조 단계에서 상기 기체의 공급은 상기 기판의 중심에만 공급될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 건조 단계에서 상기 기체의 공급 위치는 상기 기판의 중심영역 내에서 이동될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기체는 불활성 가스일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 상기 액 도포 방법은 기판을 회전시키면서 기판의 중심부에 상기 처리액을 공급하는 액 공급 단계와 상기 처리액의 공급이 완료되면 상기 기판의 특정 영역에 기체를 공급하는 건조 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 특정영역은 상기 처리액의 휘발속도가 상대적으로 느린 영역일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 특정영역은 상기 처리액의 막 두께가 상대적으로 두꺼운 영역일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 처리액은 감광액일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 건조 단계에서 상기 기체의 공급 위치는 상기 특정영역 내에서 이동될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기체는 불활성 가스일 수 있다.
본 발명은 기판 상에 처리액을 도포하는 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 내부에 처리 공간을 가지는 챔버와 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지판과 상기 지지판을 회전시키는 회전구동기를 포함하는 지지 유닛과 기판에 처리액을 공급하는 액 공급 유닛과 기판에 기체를 공급하는 가스 공급 유닛과 그리고 상기 액 공급 유닛과 상기 가스 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되 상기 제어기는 회전되는 상기 지지판에 놓인 기판으로 상기 처리액을 공급하고 상기 처리액 공급이 끝난 후 기판의 중심부에 기체를 공급하도록 상기 액 공급 유닛 및 상기 가스 공급 유닛을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 처리액은 감광액일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어기는 상기 가스 공급 유닛에서 공급되는 가스를 기판의 중심에만 공급하도록 상기 가스 공급 유닛을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기체는 불활성 가스일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판의 처리액을 공급 후 기체를 공급하여 도포 공정에 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판의 상면에 처리액을 공급 후 처리액의 막 두께가 두꺼운 영역에 기체를 공급하여 도포 공정에 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판의 상면에 처리액을 공급 후 처리액의 휘발 속도가 느린 영역에 기체를 공급하여 도포 공정에 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 설비를 A-A 방향에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 설비를 B-B 방향에서 바라본 도면이다.
도 4는 도 1의 공정 챔버에 제공된 기판 처리 장치의 일 실시 예를 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 액 도포 방법을 순차적으로 보여주는 순서도이다.
도 6 내지 도 8은 도 4의 기판 처리 장치를 이용해 기판 상에 처리액을 공급하여 막을 균일하게 하는 공정을 순차적으로 보여주는 도면이다.
도 9는 도 4의 가스 공급 유닛으로 기판의 상부에 기체를 공급하는 영역을 개략적으로 보여주는 도면이다.
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 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 실시예의 설비는 반도체 웨이퍼 또는 평판 표시 패널과 같은 기판에 대해 포토리소그래피 공정을 수행하는 데 사용된다. 특히 본 실시예의 설비는 기판에 대해 도포 공정, 현상 공정을 수행하는 데 사용된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이고, 도 2는 도 1의 기판 처리 설비를 A-A 방향에서 바라본 도면이며, 도 3은 도 1의 기판 처리 설비를 B-B 방향에서 바라본 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 그리고 퍼지 모듈(800)을 포함한다. 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400) 그리고 인터페이스 모듈(700)은 순차적으로 일 방향으로 일렬로 배치된다. 퍼지 모듈(800)은 인터페이스 모듈(700) 내에 제공될 수 있다. 이와 달리 퍼지 모듈(800)은 인터페이스 모듈(700) 후단의 노광 모듈(900)이 연결되는 위치 또는 인터페이스 모듈(700)의 측부 등 다양한 위치에 제공될 수 있다.
이하, 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 그리고 인터페이스 모듈(700)이 배치된 방향을 제 1 방향(12)이라 한다. 상부에서 바라볼 때 제 1 방향(12)과 수직한 방향을 제 2 방향(14)이라 하고, 제 1 방향(12) 및 제 2 방향(14)과 각각 수직한 방향을 제 3 방향(16)이라 한다.
기판(W)은 카세트(20) 내에 수납된 상태로 이동된다. 카세트(20)는 외부로부터 밀폐될 수 있는 구조를 가진다. 일 예로 카세트(20)로는 전방에 도어를 가지는 전면 개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod; FOUP)가 사용될 수 있다.
이하에서는 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 인터페이스 모듈(700) 그리고 퍼지 모듈(800)에 대해 상세히 설명한다.
로드 포트(100)는 웨이퍼들(W)이 수납된 카세트(20)가 놓여지는 재치대(120)를 가진다. 재치대(120)는 복수개가 제공되며, 재치대들(120)은 제 2 방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 4개의 재치대(120)가 제공된 예가 도시되었다.
인덱스 모듈(200)은 로드 포트(100)의 재치대(120)에 놓인 카세트(20)와 버퍼 모듈(300) 간에 기판(W)를 이송한다. 인덱스 모듈(200)은 프레임(210), 인덱스 로봇(220), 그리고 가이드 레일(230)을 포함한다. 프레임(210)은 대체로 내부가 빈 직육면체의 형상으로 제공되며, 로드 포트(100)와 버퍼 모듈(300) 사이에 배치된다. 인덱스 모듈(200)의 프레임(210)은 후술하는 버퍼 모듈(300)의 프레임(310)보다 낮은 높이로 제공될 수 있다. 인덱스 로봇(220)과 가이드 레일(230)은 프레임(210) 내에 배치된다. 인덱스 로봇(220)은 기판(W)를 직접 핸들링하는 핸드(221)가 제 1 방향(12), 제 2 방향(14), 제 3 방향(16)으로 이동 가능하고 회전될 수 있도록 제공된다. 인덱스 로봇(220)은 핸드(221), 아암(222), 지지대(223), 그리고 받침대(224)를 포함한다. 핸드(221)는 아암(222)에 고정 설치된다. 아암(222)은 신축 가능한 구조 및 회전 가능한 구조로 제공된다. 지지대(223)는 그 길이 방향이 제 3 방향(16)을 따라 배치된다. 아암(222)은 지지대(223)를 따라 이동 가능하도록 지지대(223)에 결합된다. 지지대(223)는 받침대(224)에 고정결합된다. 가이드 레일(230)은 그 길이 방향이 제 2 방향(14)을 따라 배치되도록 제공된다. 받침대(224)는 가이드 레일(230)을 따라 직선 이동 가능하도록 가이드 레일(230)에 결합된다. 또한, 도시되지는 않았지만, 프레임(210)에는 카세트(20)의 도어를 개폐하는 도어 오프너가 더 제공된다.
버퍼 모듈(300)은 프레임(310), 제 1 버퍼(320), 제 2 버퍼(330), 냉각 챔버(350), 그리고 제 1 버퍼 로봇(360)을 포함한다. 프레임(310)은 내부가 빈 직육면체의 형상으로 제공되며, 인덱스 모듈(200)과 도포 및 현상 모듈(400) 사이에 배치된다. 제 1 버퍼(320), 제 2 버퍼(330), 냉각 챔버(350), 그리고 제 1 버퍼 로봇(360)은 프레임(310) 내에 위치된다. 냉각 챔버(350), 제 2 버퍼(330), 그리고 제 1 버퍼(320)는 순차적으로 아래에서부터 제 3 방향(16)을 따라 배치된다. 제 1 버퍼(320)는 후술하는 도포 및 현상 모듈(400)의 도포 모듈(401)과 대응되는 높이에 위치되고, 제 2 버퍼(330)와 냉각 챔버(350)는 후술하는 도포 및 현상 모듈(400)의 현상 모듈(402)과 대응되는 높이에 제공된다. 제 1 버퍼 로봇(360)은 제 2 버퍼(330), 냉각 챔버(350), 그리고 제 1 버퍼(320)와 제 2 방향(14)으로 일정 거리 이격되게 위치된다.
제 1 버퍼(320)와 제 2 버퍼(330)는 각각 복수의 웨이퍼들(W)을 일시적으로 보관한다. 제 2 버퍼(330)는 하우징(331)과 복수의 지지대들(332)을 가진다. 지지대들(332)은 하우징(331) 내에 배치되며, 서로 간에 제 3 방향(16)을 따라 이격되게 제공된다. 각각의 지지대(332)에는 하나의 기판(W)가 놓인다. 하우징(331)은 인덱스 로봇(220)과 제 1 버퍼 로봇(360)이 하우징(331) 내 지지대(332)에 기판(W)을 반입 또는 반출할 수 있도록 인덱스 로봇(220)이 제공된 방향과 제 1 버퍼 로봇(360)이 제공된 방향에 개구(도시되지 않음)를 가진다. 제 1 버퍼(320)는 제 2 버퍼(330)와 대체로 유사한 구조를 가진다. 다만, 제 1 버퍼(320)의 하우징(321)에는 제 1 버퍼 로봇(360)이 제공된 방향 및 도포 모듈(401)에 위치된 도포부 로봇(432)이 제공된 방향에 개구를 가진다. 제 1 버퍼(320)에 제공된 지지대(322)의 수와 제 2 버퍼(330)에 제공된 지지대(332)의 수는 동일하거나 상이할 수 있다. 일 예에 의하면, 제 2 버퍼(330)에 제공된 지지대(332)의 수는 제 1 버퍼(320)에 제공된 지지대(322)의 수보다 많을 수 있다.
제 1 버퍼 로봇(360)은 제 1 버퍼(320)와 제 2 버퍼(330) 간에 기판(W)를 이송시킨다. 제 1 버퍼 로봇(360)은 핸드(361), 아암(362), 그리고 지지대(363)를 포함한다. 핸드(361)는 아암(362)에 고정 설치된다. 아암(362)은 신축 가능한 구조로 제공되어, 핸드(361)가 제 2 방향(14)을 따라 이동 가능하도록 한다. 아암(362)은 지지대(363)를 따라 제 3 방향(16)으로 직선 이동 가능하도록 지지대(363)에 결합된다. 지지대(363)는 제 2 버퍼(330)에 대응되는 위치부터 제 1 버퍼(320)에 대응되는 위치까지 연장된 길이를 가진다. 지지대(363)는 이보다 상부 또는 하부 방향으로 더 길게 제공될 수 있다. 제 1 버퍼 로봇(360)은 핸드(361)가 제 2 방향(14) 및 제 3 방향(16)을 따른 2축 구동만 되도록 제공될 수 있다.
냉각 챔버(350)는 각각 기판(W)를 냉각한다. 냉각 챔버(350)는 하우징(351)과 냉각 플레이트(352)를 포함한다. 냉각 플레이트(352)는 기판(W)가 놓이는 상면 및 기판(W)를 냉각하는 냉각 수단(353)을 가진다. 냉각 수단(353)으로는 냉각수에 의한 냉각이나 열전 소자를 이용한 냉각 등 다양한 방식이 사용될 수 있다. 또한, 냉각 챔버(350)에는 기판(W)를 냉각 플레이트(352) 상에 위치시키는 리프트 핀 어셈블리가 제공될 수 있다. 하우징(351)은 인덱스 로봇(220) 및 현상 모듈(402)에 제공된 현상부 로봇이 냉각 플레이트(352)에 기판(W)를 반입 또는 반출할 수 있도록 인덱스 로봇(220)이 제공된 방향 및 현상부 로봇이 제공된 방향에 개구를 가진다. 또한, 냉각 챔버(350)에는 상술한 개구를 개폐하는 도어들이 제공될 수 있다.
도포 모듈(401)은 기판(W)에 대해 포토레지스트와 같은 감광액을 도포하는 공정 및 포토레지스트 도포 공정 전후에 기판(W)에 대해 가열 및 냉각과 같은 열처리 공정을 포함한다. 도포 모듈(401)은 공정 챔버(500), 베이크 챔버(420), 그리고 반송 챔버(430)를 가진다. 공정 챔버(500), 베이크 챔버(420), 그리고 반송 챔버(430)는 제 2 방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 공정 챔버(500)는 복수 개가 제공되며, 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 베이크 챔버(420)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다.
반송 챔버(430)는 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 1 버퍼(320)와 제 1 방향(12)으로 나란하게 위치된다. 반송 챔버(430) 내에는 도포부 로봇(432)과 가이드 레일(433)이 위치된다. 반송 챔버(430)는 대체로 직사각의 형상을 가진다. 도포부 로봇(432)은 베이크 챔버들(420), 공정 챔버들(500), 그리고 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 1 버퍼(320)간에 기판(W)를 이송한다. 가이드 레일(433)은 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 나란하도록 배치된다. 가이드 레일(433)은 도포부 로봇(432)이 제 1 방향(12)으로 직선 이동되도록 안내한다. 도포부 로봇(432)은 핸드(434), 아암(435), 지지대(436), 그리고 받침대(437)를 가진다. 핸드(434)는 아암(435)에 고정 설치된다. 아암(435)은 신축 가능한 구조로 제공되어 핸드(434)가 수평 방향으로 이동 가능하도록 한다. 지지대(436)는 그 길이 방향이 제 3 방향(16)을 따라 배치되도록 제공된다. 아암(435)은 지지대(436)를 따라 제 3 방향(16)으로 직선 이동 가능하도록 지지대(436)에 결합된다. 지지대(436)는 받침대(437)에 고정 결합되고, 받침대(437)는 가이드 레일(433)을 따라 이동 가능하도록 가이드 레일(433)에 결합된다.
공정 챔버들(500)은 모두 동일한 구조를 가진다. 공정 챔버(500)에서는 도포 공정을 수행하는 기판 처리 장치(500)가 제공될 수 있다. 이하 공정 챔버(500)에서 도포 공정을 수행하는 기판 처리 장치(500)가 제공된 예를 들어 설명한다.
도 4는 도 1의 공정 챔버에 제공된 기판 처리 장치의 일 실시 예를 보여주는 단면도이다. 이하, 도 4를 참조하면, 기판 처리 장치(500)는 처리액을 공급하여 기판에 도포 공정을 수행한다. 일 예로 처리액은 감광액일 수 있다. 이하에서는 감광액은 포토레지스트로 제공되는 것으로 설명한다.
다만, 각각의 기판 처리 장치(500)에서 사용되는 포토 레지스트의 종류는 서로 상이할 수 있다. 일 예로서 포토 레지스트로는 화학 증폭형 레지스트(chemical amplification resist)가 사용될 수 있다.
기판 처리 장치(500)는 챔버(510), 하우징(520), 지지 유닛(530), 액 공급 유닛(550), 가스 공급 유닛(570) 그리고 제어기(590)를 포함한다.
챔버(510)는 내부에 처리 공간을 제공한다.
하우징(520)은 상부가 개방된 형상으로 제공된다. 하우징(520)은 컵의 형상으로 제공된다. 하우징(520)은 지지 유닛(530)을 감싸며 제공된다. 하우징(530)의 내부에는 처리 공간을 제공한다.
지지 유닛(530)은 처리 공간에 위치한다. 지지 유닛(530)은 공정 진행 중 기판을 지지하고 기판을 회전시킨다. 지지 유닛(530)은 지지판(531), 지지 핀(533), 척 핀(535), 지지축(537) 그리고 회전 구동기(539)을 포함한다.
지지판(531)은 기판을 지지한다. 지지판(531)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 지지판(531)의 저면에는 회전 구동기(539)에 의해 회전가능한 지지축(537)이 고정결합된다. 지지 핀(533)은 복수 개 제공된다. 지지 핀(533)은 지지판(531)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 지지판(531)에서 상부로 돌출된다. 지지 핀들(533)은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지 핀(533)은 지지판(531)의 상부면으로부터 기판이 일정거리 이격되도록 기판의 후면 가장자리를 지지한다.
척 핀(535)은 복수 개 제공된다. 척 핀(535)은 지지판(531)의 중심에서 지지 핀(533)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척 핀(535)은 지지판(531)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척 핀(535)은 지지판(531)이 회전될 때 기판이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판의 측부를 지지한다. 척 핀(535)은 지지판(531)의 반경 방향을 따라 대기 위치와 지지 위치 간에 직선 이동 가능하도록 제공된다. 대기 위치는 지지 위치에 비해 지지판(531)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판이 지지 유닛(530)이 로딩 또는 언 로딩시에는 척 핀(535)은 대기 위치에 위치되고, 기판에 대해 공정 수행시에는 척 핀(535)은 지지 위치에 위치된다. 지지 위치에서 척 핀(535)은 기판의 측부와 접촉된다.
액 공급 유닛(550)은 기판 처리 공정 시 기판(W)으로 처리액을 공급한다. 처리액은 감광액으로 제공될 수 있다. 일 예로 감광액은 포토레지스트일 수 있다. 액 공급 유닛(550)은 액 노즐 지지대(551), 액 노즐(553), 지지축(555), 그리고 액 구동기(557)를 가진다. 지지축(555)은 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 제공되고, 지지축(555)의 하단에는 액 구동기(557)가 결합된다. 액 구동기(557)는 지지축(555)을 회전 및 승강 운동한다. 액 노즐 지지대(551)는 액 구동기(557)와 결합된 지지축(555)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 액 노즐(553)은 액 노즐 지지대(551)의 끝단 저면에 설치된다. 액 노즐(553)은 원형의 관 형상을 가지고, 기판(W)의 중심으로 처리액을 공급할 수 있다. 선택적으로 액 노즐(553)은 기판(W)의 직경에 상응하는 길이를 가질 수 있다. 액 노즐(553)의 토출구는 슬릿으로 제공될 수 있다. 액 노즐(553)은 액 구동기(557)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 액 노즐(553)이 하우징(520)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 액 노즐(553)이 하우징(520)의 수직 상부로부터 벗어난 위치이다. 액 노즐(553)은 처리액을 기판의 중앙영역에 공급한다.
가스 공급 유닛(570)은 기판 처리 공정 시 기판(W)으로 기체를 공급한다. 일 예로 기체는 불활성 가스로 제공될 수 있다. 일 예로 불활성 가스는 질소 가스 또는 아르곤 가스로 제공될 수 있다. 가스 공급 유닛(570)은 노즐 지지대(571), 가스 노즐(573), 지지축(575), 그리고 가스 구동기(577)를 가진다. 지지축(575)은 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 제공되고, 지지축(575)의 하단에는 가스 구동기(577)가 결합된다. 가스 구동기(577)는 지지축(575)을 회전 및 승강 운동한다. 노즐 지지대(571)는 가스 구동기(577)와 결합된 지지축(575)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 가스 노즐(573)은 노즐 지지대(571)의 끝단 저면에 설치된다. 가스 노즐(573)은 가스 구동기(577)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 가스 노즐(573)이 하우징(520)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 가스 노즐(573)이 하우징(520)의 수직 상부로부터 벗어난 위치이다. 가스 노즐(573)에서 공급되는 기체는 기판의 중심부에 공급된다. 가스 노즐은 가스 구동기(577)에 의해서 기체를 기판의 중심영역 내에서 이동하면서 공급 할 수 있다.
제어기(590)는 액 공급 유닛(550)과 가스 공급 유닛(570)을 제어한다. 제어기(590)는 액 노즐(553)에서 회전되는 지지판(531)에 놓인 기판 상으로 처리액을 공급하도록 액 공급 유닛(550)을 제어한다. 제어기(590)는 처리액의 공급이 끝난 후 기판의 중심부에 기체를 공급하도록 가스 공급 유닛(570)을 제어한다. 일 예로 제어기(590)는 가스 공급 유닛(550)에서 공급되는 가스를 기판의 중심에만 공급하도록 가스 공급 유닛(550)을 제어한다.
또한, 기판 처리 장치는(500)에는 포토레지스트가 도포된 기판(W) 표면을 세정하기 위해 탈이온수와 같은 세정액을 공급하는 노즐(미도시)이 더 제공될 수 있다.
이하에서는 액을 도포하는 방법을 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 액 도포 방법을 순차적으로 보여주는 순서도이고, 도 6 내지 도 8은 도 4의 기판 처리 장치를 이용해 기판 상에 처리액을 공급하여 막을 균일하게 하는 공정을 순차적으로 보여주는 도면이다.
이하, 도 5 내지 도 8을 참조하면, 액 도포 방법(S100)은 액 공급 단계(S110)와 건조 단계(S120)를 포함한다. 액 공급 단계(S110)와 건조 단계(S120)는 기판이 동일한 지지판(531)에 놓여진 상태에서 이루어진다.
액 공급 단계(S110)는 지지판(531)에 놓은 기판을 회전시키면서 기판의 중심부에 처리액을 공급하는 단계이다. 처리액은 감광액으로 제공될 수 있다. 처리액의 공급은 액 노즐(553)에서 이루어진다. 처리액은 기판의 중심부에 공급되어 회전되는 기판을 이용해 기판의 가장 자리 영역으로 퍼진다. 이러한 과정에서 막은 기판 상에 전체영역에 퍼진다. 다만, 도 6과 같이 기판의 중심부에서 막 두께가 두꺼운 현상이 나타난다. 이는 기판의 중심부에 처리액이 공급되어 나타나는 현상이다.
건조 단계(S120)는 기판의 중심부에 기체를 공급하는 단계이다. 기체는 가스 공급 유닛(570)에서 공급된다. 기체는 기판의 중심에만 공급될 수 있다. 도 7과 같이 기체는 기판의 중심부에 공급되어 막 두께가 두꺼운 처리액에 공급되어 도 8과 같이 기판 상에 처리액의 막의 두께를 균일하게 한다. 기체는 도 9와 같이 기판의 중심영역 내에서 이동되면서 공급될 수 있다. 공급되는 기체는 불활성 기체로 제공된다. 일 예로 불활성 기체는 질소 가스 일 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예로 액 도포 방법(S100)은 건조 단계(S120)에서 기판의 특정 영역(A)에 기체를 공급할 수 있다. 일 예로 특정영역(A)은 처리액의 휘발속도가 상대적으로 느린 영역일 수 있다. 다른 예로 특정영역(A)은 기판 상의 처리액의 막 두께가 상대적으로 두꺼운 영역 일 수 있다.
기체는 특정영역(A)을 도 9과 같이 이동하면서 공급될 수 있다. 여기서 특정 영역(A)은 처리액이 기판의 중심부에 공급되므로 기판의 중심영역일 수 있다.
상술한 액 도포 방법(S100)은 기판의 중심부에 액이 도포되어 기판의 중심부 또는 특정영역(A)에 막 두께가 두껍거나, 휘발속도가 다른 영역에 기체를 공급하여 기판 상에 처리액의 막 두께를 일정하게 유지하고 휘발속도를 균일하게 하여 도포 공정에 효율을 향상 시키는 효과가 있다.
이하, 다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 베이크 챔버(420)는 기판(W)를 열처리한다. 예컨대, 베이크 챔버들(420)은 포토 레지스트를 도포하기 전에 기판(W)를 소정의 온도로 가열하여 기판(W) 표면의 유기물이나 수분을 제거하는 프리 베이크(prebake) 공정이나 포토레지스트를 기판(W) 상에 도포한 후에 행하는 소프트 베이크(soft bake) 공정 등을 수행하고, 각각의 가열 공정 이후에 기판(W)를 냉각하는 냉각 공정 등을 수행한다. 베이크 챔버(420)는 냉각 플레이트(421) 또는 가열 플레이트(422)를 가진다. 냉각 플레이트(421)에는 냉각수 또는 열전 소자와 같은 냉각 수단(423)이 제공된다. 또한 가열 플레이트(422)에는 열선 또는 열전 소자와 같은 가열 수단(424)이 제공된다. 베이크 챔버(420)들 중 일부는 냉각 플레이트(421)만을 구비하고, 다른 일부는 가열 플레이트(422)만을 구비할 수 있다. 선택적으로 냉각 플레이트(421)와 가열 플레이트(422)는 하나의 베이크 챔버(420) 내에 각각 제공될 수 있다.
현상 모듈(402)은 기판(W) 상에 패턴을 얻기 위해 현상액을 공급하여 포토 레지스트의 일부를 제거하는 현상 공정, 및 현상 공정 전후에 기판(W)에 대해 수행되는 가열 및 냉각과 같은 열처리 공정을 포함한다. 현상모듈(402)은 현상 챔버(460), 베이크 챔버(470), 그리고 반송 챔버(480)를 가진다. 현상 챔버(460), 베이크 챔버(470), 그리고 반송 챔버(480)는 제 2 방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 따라서 현상 챔버(460)와 베이크 챔버(470)는 반송 챔버(480)를 사이에 두고 제 2 방향(14)으로 서로 이격되게 위치된다. 현상 챔버(460)는 복수 개가 제공되며, 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다.
반송 챔버(480)는 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 2 버퍼(330)와 제 1 방향(12)으로 나란하게 위치된다. 반송 챔버(480) 내에는 현상부 로봇(482)과 가이드 레일(483)이 위치된다. 반송 챔버(480)는 대체로 직사각의 형상을 가진다. 현상부 로봇(482)은 베이크 챔버들(470), 현상 챔버들(460), 그리고 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 2 버퍼(330)와 냉각 챔버(350) 간에 기판(W)를 이송한다. 가이드 레일(483)은 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 나란하도록 배치된다. 가이드 레일(483)은 현상부 로봇(482)이 제 1 방향(12)으로 직선 이동되도록 안내한다. 현상부 로봇(482)은 핸드(484), 아암(485), 지지대(486), 그리고 받침대(487)를 가진다. 핸드(484)는 아암(485)에 고정 설치된다. 아암(485)은 신축 가능한 구조로 제공되어 핸드(484)가 수평 방향으로 이동 가능하도록 한다. 지지대(486)는 그 길이 방향이 제 3 방향(16)을 따라 배치되도록 제공된다. 아암(485)은 지지대(486)를 따라 제 3 방향(16)으로 직선 이동 가능하도록 지지대(486)에 결합된다. 지지대(486)는 받침대(487)에 고정 결합된다. 받침대(487)는 가이드 레일(483)을 따라 이동 가능하도록 가이드 레일(483)에 결합된다.
현상 챔버들(460)은 모두 동일한 구조를 가진다. 다만, 각각의 현상 챔버(460)에서 사용되는 현상액의 종류는 서로 상이할 수 있다. 현상 챔버(460)는 기판(W) 상의 포토 레지스트 중 광이 조사된 영역을 제거한다. 이때, 보호막 중 광이 조사된 영역도 같이 제거된다. 선택적으로 사용되는 포토 레지스트의 종류에 따라 포토 레지스트 및 보호막의 영역들 중 광이 조사되지 않은 영역만이 제거될 수 있다.
현상 챔버(460)는 하우징(461), 지지 플레이트(462), 그리고 노즐(463)을 가진다. 하우징(461)은 상부가 개방된 컵 형상을 가진다. 지지 플레이트(462)는 하우징(461) 내에 위치되며, 기판(W)를 지지한다. 지지 플레이트(462)는 회전 가능하게 제공된다. 노즐(463)은 지지 플레이트(462)에 놓인 기판(W) 상으로 현상액을 공급한다. 노즐(463)은 원형의 관 형상을 가지고, 기판(W)의 중심으로 현상액 공급할 수 있다. 선택적으로 노즐(463)은 기판(W)의 직경에 상응하는 길이를 가지고, 노즐(463)의 토출구는 슬릿으로 제공될 수 있다. 또한, 현상 챔버(460)에는 추가적으로 현상액이 공급된 기판(W) 표면을 세정하기 위해 탈이온수와 같은 세정액을 공급하는 노즐(464)이 더 제공될 수 있다.
베이크 챔버(470)는 기판(W)를 열처리한다. 예컨대, 베이크 챔버들(470)은 현상 공정이 수행되기 전에 기판(W)를 가열하는 포스트 베이크 공정 및 현상 공정이 수행된 후에 기판(W)를 가열하는 하드 베이크 공정 및 각각의 베이크 공정 이후에 가열된 웨이퍼를 냉각하는 냉각 공정 등을 수행한다. 베이크 챔버(470)는 냉각 플레이트(471) 또는 가열 플레이트(472)를 가진다. 냉각 플레이트(471)에는 냉각수 또는 열전 소자와 같은 냉각 수단(473)이 제공된다. 또는 가열 플레이트(472)에는 열선 또는 열전 소자와 같은 가열 수단(474)이 제공된다. 베이크 챔버(470)들 중 일부는 냉각 플레이트(471)만을 구비하고, 다른 일부는 가열 플레이트(472)만을 구비할 수 있다. 선택적으로 냉각 플레이트(471)와 가열 플레이트(472)는 하나의 베이크 챔버(470) 내에 각각 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이 도포 및 현상 모듈(400)에서 도포 모듈(401)과 현상 모듈(402)은 서로 간에 분리되도록 제공된다. 또한, 상부에서 바라볼 때 도포 모듈(401)과 현상 모듈(402)은 동일한 챔버 배치를 가질 수 있다.
인터페이스 모듈(700)은 기판(W)를 이송한다. 인터페이스 모듈(700)은 프레임(710), 제 1 버퍼(720), 제 2 버퍼(730), 그리고 인터페이스 로봇(740)를 포함한다. 제 1 버퍼(720), 제 2 버퍼(730), 그리고 인터페이스 로봇(740)은 프레임(710) 내에 위치된다. 제 1 버퍼(720)와 제 2 버퍼(730)는 서로 간에 일정거리 이격되며, 서로 적층되게 배치된다. 제 1 버퍼(720)는 제 2 버퍼(730)보다 높게 배치된다.
인터페이스 로봇(740)은 제 1 버퍼(720) 및 제 2 버퍼(730)와 제 2 방향(14)으로 이격되게 위치된다. 인터페이스 로봇(740)은 제 1 버퍼(720), 제 2 버퍼(730), 그리고 노광 장치(900) 간에 기판(W)를 운반한다.
제 1 버퍼(720)는 공정이 수행된 기판(W)들이 노광 장치(900)로 이동되기 전에 이들을 일시적으로 보관한다. 그리고 제 2 버퍼(730)는 노광 장치(900)에서 공정이 완료된 기판(W)들이 이동되기 전에 이들을 일시적으로 보관한다. 제 1 버퍼(720)는 하우징(721)과 복수의 지지대들(722)을 가진다. 지지대들(722)은 하우징(721) 내에 배치되며, 서로 간에 제 3 방향(16)을 따라 이격되게 제공된다. 각각의 지지대(722)에는 하나의 기판(W)가 놓인다. 하우징(721)은 인터페이스 로봇(740) 및 전처리 로봇(632)이 하우징(721) 내로 지지대(722)에 기판(W)를 반입 또는 반출할 수 있도록 인터페이스 로봇(740)이 제공된 방향 및 전처리 로봇(632)이 제공된 방향에 개구를 가진다. 제 2 버퍼(730)는 제 1 버퍼(720)와 유사한 구조를 가진다. 인터페이스 모듈에는 웨이퍼에 대해 소정의 공정을 수행하는 챔버의 제공 없이 상술한 바와 같이 버퍼들 및 로봇만 제공될 수 있다.
퍼지 모듈(800)은 인터페이스 모듈(700) 내에 배치될 수 있다. 구체적으로, 퍼지 모듈(800)은 인터페이스 로봇(740)을 중심으로 제 1 버퍼(720)와 마주보는 위치에 배치될 수 있다. 이와 달리 퍼지 모듈(800)은 인터페이스 모듈(700) 후단의 노광 장치(900)가 연결되는 위치 또는 인터페이스 모듈(700)의 측부 등 다양한 위치에 제공될 수 있다. 퍼지 모듈(800)은 가스 퍼지 공정과 린스 공정을 수행한다.
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, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 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.
500: 기판 처리 장치 510: 챔버
520: 하우징 530: 지지 유닛
550: 액 공급 유닛 570: 가스 공급 유닛
590: 제어기

Claims (16)

  1. 기판 상에 처리액을 도포하는 방법에 있어서,
    기판을 회전시키면서 기판의 중심부에 상기 처리액을 공급하는 액 공급 단계와;
    상기 처리액의 공급이 완료되면 상기 기판의 중심부에 기체를 공급하는 건조 단계를; 포함하는 액 도포 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리액은 감광액인 액 도포 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 액 공급 단계와 상기 건조 단계는 상기 기판이 동일한 지지판에 놓여진 상태에서 이루어지는 액 도포 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 건조 단계에서 상기 기체의 공급은 상기 기판의 중심에만 공급되는 액 도포 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 건조 단계에서 상기 기체의 공급 위치는 상기 기판의 중심영역 내에서 이동되는 액 도포 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 기체는 불활성 가스인 액 도포 방법.
  7. 기판 상에 처리액을 도포하는 방법에 있어서,
    기판을 회전시키면서 기판의 중심부에 상기 처리액을 공급하는 액 공급 단계;와
    상기 처리액의 공급이 완료되면 상기 기판의 특정 영역에 기체를 공급하는 건조 단계를; 포함하는 액 도포 방법.
  8. 제7항에 있어서
    상기 특정영역은 상기 처리액의 휘발속도가 상대적으로 느린 영역인 액 도포 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 특정영역은 상기 처리액의 막 두께가 상대적으로 두꺼운 영역인 액 도포 방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리액은 감광액인 액 도포 방법.
  11. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건조 단계에서 상기 기체의 공급 위치는 상기 특정영역 내에서 이동되는 액 도포 방법.
  12. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체는 불활성 가스인 액 도포 방법.
  13. 기판 상에 처리액을 도포하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간을 가지는 챔버와;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지판과 상기 지지판을 회전시키는 회전구동기를 포함하는 지지 유닛과;
    기판에 처리액을 공급하는 액 공급 유닛과;
    기판에 기체를 공급하는 가스 공급 유닛과; 그리고
    상기 액 공급 유닛과 상기 가스 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 제어기는 회전되는 상기 지지판에 놓인 기판으로 상기 처리액을 공급하고, 상기 처리액 공급이 끝난 후 기판의 중심부에 기체를 공급하도록 상기 액 공급 유닛 및 상기 가스 공급 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 처리액은 감광액인 기판 처리 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 가스 공급 유닛에서 공급되는 가스를 기판의 중심에만 공급하도록 상기 가스 공급 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체는 불활성 가스인 기판 처리 장치.
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