KR20180079592A - 기판 지지 장치 및 이를 가지는 기판 처리 설비, 그리고 기판 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 지지장치를 제공한다. 본 발명의 기판 지지장치는 상면에 기판이 위치되며, 기판에 열을 분배하기 위한 복수의 영역을 갖는 지지판을 포함하는 기판 지지부재; 상기 기판 지지부재에 제공되어 기판을 가열하는 가열 부재; 상기 기판 지지부재 및 상기 가열 부재를 감싸는 히터 하우징; 및 상기 복수의 영역들 간의 열전도를 최소화하기 위해 상기 복수개의 영역들의 경계부분에 제공되어 상기 복수의 영역들간에 전달되는 열을 상기 히터 하우징으로 전달되도록 하는 열전달 부재를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 기판을 지지하는 장치 및 이를 처리하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 웨이퍼는 이온주입공정, 막 증착 공정, 확산 공정, 사진식각공정 등과 같은 다수의 공정들을 통해 제조되는데, 이러한 공정들 중에서 웨이퍼에 원하는 패턴을 형성하기 위한 사진식각공정은 식각이나 이온이 주입될 부위와 보호될 부위를 선택적으로 정의하기 위하여 소정의 패턴을 웨이퍼 위에 형성하는 것으로, 웨이퍼 상에 포토레지스트를 떨어뜨린 후 고속으로 회전시켜 웨이퍼 위에 소정 두께로 포토레지스트 층이 형성되도록 하는 도포공정과, 포토레지스트 층이 형성된 웨이퍼와 마스크를 정렬시킨 후 자외선과 같은 빛이 마스트를 통해 웨이퍼 상의 포토레지스트 층에 조사되도록 하여 마스크 또는 레티클의 패턴이 웨이퍼에 옮겨지도록 하는 노광공정과, 노광공정이 완료된 포토레지스트 층을 현상하여 원하는 포토레지스트 패턴을 형성하는 현상공정으로 이루어진다.
또한, 사진식각공정에는 웨이퍼를 소정 온도하에서 굽는 베이킹 공정이 포함된다. 베이킹 공정으로는 도포공정이 이루어지기 전에 웨이퍼에 흡착된 수분을 제거하기 위한 프리 베이킹 공정과, 포토레지스트를 도포한 후 포토레지스트 층을 건조시켜 포토레지스트 층이 웨이퍼의 표면에 고착되게 하는 소프트 베이킹 공정과, 노광공정 후에 포토레지스트 층을 가열하는 노광 후 베이팅 단계와, 현상공정에 의해 형성된 패턴이 웨이퍼 상에 견고하게 부착되도록 하는 하드 베이킹 공정을 포함한다.
앞서 언급한 베이킹 공정을 수행하기 위한 베이크 장치는 한국공개특허 10-2005-0121913호에 개시되어 있는 바와 같이 웨이퍼가 얹혀져 웨이퍼를 가열하는 원판 형상의 히팅 플레이트와, 히팅 플레이트의 하측에 설치되며 열을 발생시켜 히팅 플레이트를 가열하는 히터를 포함한다.
이때, 히터는 히팅 플레이트가 전체적으로 고르게 가열될 수 있도록 하기 위하여 다수개가 원주방향으로 나란하게 배치되어, 각 히터들이 원주방향으로 소정 각도로 분할된 히팅 플레이트의 각 영역들을 개별적으로 가열할 수 있도록 되어 있다.
한편, 최근에는 기판의 센터/미들 영역과 에지 영역(edge zone)의 온도차를 극대화(약 ± 20℃) 시키면서 이 극대화 영역이 에지 영역에서 발생할 수 있는 튜너블 컨셉(tunable concept)의 히터 개발이 요구되고 있다.
그러나, 도 1 및 도 2에서와 같이 센터/미들 영역(P1)과 에지 영역(P2)을 서로 다른 온도로 제어하고자 할 때 히팅 플레이트의 열전도에 의해 각 영역의 경계구간에서 열간섭이 발생하게 되면서 각 영역에서의 온도가 목표한 온도로 제어되지 않는 문제점이 발생하고 있다.
본 발명의 일 과제는, 각 영역별 온도 간섭을 최소화할 수 있는 기판 지지체 및 이를 갖는 베이크 유닛을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 과제는 프로세싱 중에 기판을 원하는 온도로 가열할 수 있는 기판 지지체 및 이를 갖는 베이크 유닛을 제공하고자 한다.
본 발명은 기판 상에 형성된 액막의 내측 두께 및 외측 두께를 서로 상이하게 조절하되, 균일한 내측 두께를 형성할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상면에 기판이 위치되며, 기판에 열을 분배하기 위한 복수의 영역을 갖는 지지판을 포함하는 기판 지지부재; 상기 기판 지지부재에 제공되어 기판을 가열하는 가열 부재; 상기 기판 지지부재 및 상기 가열 부재를 감싸는 히터 하우징; 및 상기 복수의 영역들 간의 열전도를 최소화하기 위해 상기 복수개의 영역들의 경계부분에 제공되어 상기 복수의 영역들간에 전달되는 열을 상기 히터 하우징으로 전달되도록 하는 열전달 부재를 포함하는 기판 지지장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 가열 부재는 상기 지지판의 복수의 영역들을 상이한 온도로 가열하되, 상부에서 바라볼 때 상기 열전달 부재와 상기 가열 부재는 서로 중첩되지 않도록 위치될 수 있다.
또한, 상기 가열 부재는 상기 지지판의 제1영역을 제1온도로 가열하는 제1히터를 포함하되, 상기 지지판의 제2영역을 상기 제1온도와 상이한 제2온도로 가열하는 제2히터를 포함하되, 상부에서 바라볼 때 상기 열전달 부재는 상기 제1영역과 상기 제2영역 사이일 수 있다.
또한, 상기 제1영역은 상기 지지판의 중앙 영역을 포함하고, 상기 제2영역은 상기 지지판의 가장자리 영역을 포함하되, 상부에서 바라볼 때 상기 열전달 부재는 상기 제1영역의 둘레를 감싸도록 제공될 수 있다.
또한, 상기 열전달 부재는 상단이 상기 지지판의 저면과 접촉되고, 하단이 상기 히터 하우징에 접촉될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 기판을 지지판에 안착시키고, 상기 지지판에 설치된 가열 부재가 상기 지지판을 통한 전도열로 상기 기판을 가열하되, 상기 지지판에는 기판의 복수 영역들 간에 온도 구배가 발생되도록 상기 전도열을 히터 하우징으로 제공하는 열전달 부재를 가지는 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 가열 부재는 상기 기판의 중앙 영역을 제1온도로 가열하고, 상기 기판의 가장자리 영역을 상기 제1온도와 상이한 제2온도로 가열할 수 있다.
또한, 상기 기판은 상기 중앙 영역 및 상기 가장자리 영역 사이에 위치되며, 상기 중앙 영역을 감싸도록 제공되는 온도 구배 영역을 가지고, 상부에서 바라볼 때 상기 열전달 부재는 상기 온도 구배 영역과 중첩되게 위치될 수 있다.
또한, 상기 기판은 감광액에 의한 액막이 형성된 기판이고, 상기 제2온도는 상기 제1온도보다 높은 온도일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판 상에 감광액막을 형성하는 도포 장치와; 기판 상에 형성된 감광액막을 가열 처리하는 가열 장치를 포함하되, 상기 가열 장치는, 내부에 기판을 처리하는 처리 공간을 가지는 챔버와; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 장치를 포함하되, 상기 기판 지지 장치는, 상면을 가지는 지지판을 포함하는 기판 지지 부재; 상기 지지판에 제공되어 기판을 가열하는 가열 부재; 상기 기판 지지부재 및 상기 가열 부재를 감싸는 히터 하우징; 및 상기 지지판의 일부 영역에서 상기 가열 부재로부터 상기 상면으로 제공되는 열의 전달량을 상기 히터 하우징으로 전달하는 열전달 부재를 가지는 기판 처리 설비가 제공될 수 있다.
또한, 상기 가열 부재는 상기 지지판의 제1영역을 제1온도로 가열하는 제1히터; 및 상기 지지판의 제2영역을 상기 제1온도와 상이한 제2온도로 가열하는 제2히터를 포함하되, 상부에서 바라볼 때 상기 열전달 부재는 상기 제1영역과 상기 제2영역 사이일 수 있다.
또한, 상기 제1영역은 상기 지지판의 중앙 영역을 포함하고, 상기 제2영역은 상기 지지판의 가장자리 영역을 포함하되, 상부에서 바라볼 때 상기 열전달 부재는 상기 제1영역의 둘레를 감싸도록 제공될 수 있다.
또한, 상기 제2온도는 상기 제1온도보다 높은 온도일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 제1온도로 가열되는 지지판의 중앙 영역과 제2온도로 가열되는 가장자리 영역 사이에는 열전달 부재가 제공된다. 열전달 부재는 중앙 영역과 가장자리 영역의 경계구간에서의 온도 간섭을 최소화하여 각 영역별 온도 제어를 보다 정밀하게 제공할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 베이크 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 기판의 영역 별 온도를 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 3의 설비를 A-A 방향에서 바라본 도면이다.
도 5는 도 3의 설비를 B-B 방향에서 바라본 도면이다.
도 6은 도 3의 설비를 C-C 방향에서 바라본 도면이다
도 7은 도 3의 가열 장치를 보여주는 단면도이다.
도 8은 도 7의 지지판 및 가열 부재를 보여주는 평면도이다.
도 9는 도 7의 지지판 및 가열 부재의 제1실시예를 보여주는 단면도이다.
도 10은 도 9의 지지판 및 가열 부재에 의해 가열된 기판의 영역 별 온도를 보여주는 그래프이다.
도 11은 도 9의 지지판의 다른 변형예를 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1의 기판의 영역 별 온도를 보여주는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 3의 설비를 A-A 방향에서 바라본 도면이다.
도 5는 도 3의 설비를 B-B 방향에서 바라본 도면이다.
도 6은 도 3의 설비를 C-C 방향에서 바라본 도면이다
도 7은 도 3의 가열 장치를 보여주는 단면도이다.
도 8은 도 7의 지지판 및 가열 부재를 보여주는 평면도이다.
도 9는 도 7의 지지판 및 가열 부재의 제1실시예를 보여주는 단면도이다.
도 10은 도 9의 지지판 및 가열 부재에 의해 가열된 기판의 영역 별 온도를 보여주는 그래프이다.
도 11은 도 9의 지지판의 다른 변형예를 보여주는 단면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 제 1 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 제 2 버퍼 모듈(500), 노광 전후 처리 모듈(600), 그리고 인터페이스 모듈(700)을 포함한다. 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 제 1 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 제 2 버퍼 모듈(500), 노광 전후 처리 모듈(600), 그리고 인터페이스 모듈(700)은 순차적으로 일 방향으로 일렬로 배치된다.
이하, 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 제 1 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 제 2 버퍼 모듈(500), 노광 전후 처리 모듈(600), 그리고 인터페이스 모듈(700)이 배치된 방향을 제 1 방향(12)이라 칭하고, 상부에서 바라볼 때 제 1 방향(12)과 수직한 방향을 제 2 방향(14)이라 칭하고, 제 1 방향(12) 및 제 2 방향(14)과 각각 수직한 방향을 제 3 방향(16)이라 칭한다.
기판(W)은 카세트(20) 내에 수납된 상태로 이동된다. 이때 카세트(20)는 외부로부터 밀폐될 수 있는 구조를 가진다. 예컨대, 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), 제 1 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 제 2 버퍼 모듈(500), 노광 전후 처리 모듈(600), 그리고 인터페이스 모듈(700)에 대해 상세히 설명한다.
로드 포트(100)는 기판들(W)이 수납된 카세트(20)가 놓여지는 재치대(120)를 가진다. 재치대(120)는 복수개가 제공되며, 재치대들(200)은 제 2 방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 2에서는 4개의 재치대(120)가 제공되었다.
인덱스 모듈(200)은 로드 포트(100)의 재치대(120)에 놓인 카세트(20)와 제 1 버퍼 모듈(300) 간에 기판(W)을 이송한다. 인덱스 모듈(200)은 프레임(210), 인덱스 로봇(220), 그리고 가이드 레일(230)을 가진다. 프레임(210)은 대체로 내부가 빈 직육면체의 형상으로 제공되며, 로드 포트(100)와 제 1 버퍼 모듈(300) 사이에 배치된다. 인덱스 모듈(200)의 프레임(210)은 후술하는 제 1 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)을 직접 핸들링하는 핸드(221)가 제 1 방향(12), 제 2 방향(14), 제 3 방향(16)으로 이동 가능하고 회전될 수 있도록 4축 구동이 가능한 구조를 가진다. 인덱스 로봇(220)은 핸드(221), 아암(222), 지지대(223), 그리고 받침대(224)를 가진다. 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.
제 1 버퍼 모듈(300)은 프레임(310), 제 1 버퍼(320), 제 2 버퍼(330), 냉각 챔버(350), 그리고 제 1 버퍼 로봇(360)을 가진다. 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 위치된다. 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 기판들(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)이 놓인다. 하우징(331)은 인덱스 로봇(220), 제 1 버퍼 로봇(360), 그리고 후술하는 현상 모듈(402)의 현상부 로봇(482)이 하우징(331) 내 지지대(332)에 기판(W)을 반입 또는 반출할 수 있도록 인덱스 로봇(220)이 제공된 방향, 제 1 버퍼 로봇(360)이 제공된 방향, 그리고 현상부 로봇(482)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 후술하는 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)을 이송시킨다. 제 1 버퍼 로봇(360)은 핸드(361), 아암(362), 그리고 지지대(363)를 가진다. 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 위 또는 아래 방향으로 더 길게 제공될 수 있다. 제 1 버퍼 로봇(360)은 단순히 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)을 냉각한다. 냉각 챔버(350)는 하우징(351)과 냉각 플레이트(352)를 가진다. 냉각 플레이트(352)는 기판(W)이 놓이는 상면 및 기판(W)을 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)을 냉각 플레이트(352) 상에 위치시키는 리프트 핀 어셈블리(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 하우징(351)은 인덱스 로봇(220) 및 후술하는 현상 모듈(402)에 제공된 현상부 로봇(482)이 냉각 플레이트(352)에 기판(W)을 반입 또는 반출할 수 있도록 인덱스 로봇(220)이 제공된 방향 및 현상부 로봇(482)이 제공된 방향에 개구(도시되지 않음)를 가진다. 또한, 냉각 챔버(350)에는 상술한 개구를 개폐하는 도어들(도시되지 않음)이 제공될 수 있다.
도포 및 현상 모듈(400)은 노광 공정 전에 기판(W) 상에 포토 레지스트를 도포하는 공정 및 노광 공정 후에 기판(W)을 현상하는 공정을 수행한다. 도포 및 현상 모듈(400)은 대체로 직육면체의 형상을 가진다. 도포 및 현상 모듈(400)은 도포 모듈(401)과 현상 모듈(402)을 가진다. 도포 모듈(401)과 현상 모듈(402)은 서로 간에 층으로 구획되도록 배치된다. 일 예에 의하면, 도포 모듈(401)은 현상 모듈(402)의 상부에 위치된다.
도포 모듈(401)은 기판(W)에 대해 포토 레지스트와 같은 감광액을 도포하는 공정 및 레지스트 도포 공정 전후에 기판(W)에 대해 가열 및 냉각과 같은 열처리 공정을 포함한다. 도포 모듈(401)은 레지스트 도포 유닛(410), 베이크 유닛(420), 그리고 반송 챔버(430)를 가진다. 레지스트 도포 유닛(410), 베이크 유닛(420), 그리고 반송 챔버(430)는 제 2 방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 따라서 레지스트 도포 유닛(410)과 베이크 유닛(420)는 반송 챔버(430)를 사이에 두고 제 2 방향(14)으로 서로 이격되게 위치된다. 레지스트 도포 유닛(410)은 복수 개가 제공되며, 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 도면에서는 6개의 레지스트 도포 유닛(410)이 제공된 예가 도시되었다. 베이크 유닛(420)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 도면에서는 6개의 베이크 유닛(420)가 제공된 예가 도시되었다. 그러나 이와 달리 베이크 유닛(420)는 더 많거나 더 적은 수로 제공될 수 있다.
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 유닛들(420), 레지스트 도포 유닛들(400), 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 1 버퍼(320), 그리고 후술하는 제 2 버퍼 모듈(500)의 제 1 냉각 챔버(520) 간에 기판(W)을 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.
레지스트 도포 유닛들(410)은 모두 동일한 구조를 가진다. 다만, 각각의 레지스트 도포 유닛(410)에서 사용되는 감광액의 종류는 서로 상이할 수 있다. 일 예로서 감광액으로는 화학 증폭형 레지스트(chemical amplification resist)가 사용될 수 있다. 레지스트 도포 유닛(410)은 기판(W) 상에 감광액을 도포한다. 레지스트 도포 유닛(410)은 하우징(411), 지지 플레이트(412), 그리고 노즐(413)을 가진다. 하우징(411)은 상부가 개방된 컵 형상을 가진다. 지지 플레이트(412)는 하우징(411) 내에 위치되며, 기판(W)을 지지한다. 지지 플레이트(412)는 회전 가능하게 제공된다. 노즐(413)은 지지 플레이트(412)에 놓인 기판(W) 상으로 감광액을 공급한다. 노즐(413)은 원형의 관 형상을 가지고, 기판(W)의 중심으로 감광액을 공급할 수 있다. 선택적으로 노즐(413)은 기판(W)의 직경에 상응하는 길이를 가지고, 노즐(413)의 토출구는 슬릿으로 제공될 수 있다. 또한, 추가적으로 레지스트 도포 유닛(410)에는 감광액이 도포된 기판(W) 표면을 세정하기 위해 탈이온수와 같은 세정액을 공급하는 노즐(414)이 더 제공될 수 있다.
베이크 유닛(800)은 기판(W)을 열처리한다. 베이크 유닛(800)는 감광액을 도포하기 전후 각각에 기판(W)을 열 처리한다. 베이크 유닛(800)은 감광액을 도포하기 전의 기판(W)의 표면 성질이 변화시키도록 기판(W)을 소정의 온도로 가열하고, 그 기판(W) 상에 점착제와 같은 처리액막을 형성할 수 있다. 베이크 유닛(800)은 감광액이 도포된 기판(W)을 감압 분위기에서 감광액막을 열 처리할 수 있다. 감광액막에 포함된 휘발성 물질을 휘발시킬 수 있다. 본 실시예에는 베이크 유닛(800)이 감광액막을 열 처리하는 유닛으로 설명한다.
베이크 유닛(800)은 냉각 플레이트(820) 및 가열 유닛(1000)을 포함한다. 냉각 플레이트(820)는 가열 유닛(1000)에 의해 가열 처리된 기판(W)을 냉각 처리한다. 냉각 플레이트(820)는 원형의 판 형상으로 제공된다. 냉각 플레이트(820)의 내부에는 냉각수 또는 열전 소자와 같은 냉각 수단이 제공된다. 예컨대, 냉각 플레이트(820)에 놓여진 기판(W)은 상온과 동일하거나 이와 인접한 온도로 냉각 처리될 수 있다.
가열 유닛(1000)은 상압 또는 이보다 낮은 감압 분위기에서 기판(W)을 가열 처리한다. 가열 유닛(1000)은 기판(W)을 가열 처리하는 기판 가열 장치(1000)로 제공된다.
도 7은 도 3의 가열 유닛을 보여주는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 가열 유닛(1000)는 챔버(1100), 배기 유닛(1500), 그리고 기판 지지 장치(1200)를 포함할 수 있다.
챔버(1100)은 내부에 기판(W)을 가열 처리하는 처리 공간(1110)을 제공한다. 처리 공간(1110)은 외부와 차단된 공간으로 제공된다. 챔버(1100)은 상부 바디(1120), 하부 바디(1140), 그리고 실링 부재(1160)를 포함한다.
상부 바디(1120)는 하부가 개방된 통 형상으로 제공된다. 상부 바디(1120)의 상면에는 중심홀(1122) 및 주변홀(1124)이 형성된다. 중심홀(1122)은 상부 바디(1120)의 중심에 형성된다. 중심홀(1122)은 처리 공간(1110)의 분위기가 배기되는 배기홀(1122)로 기능한다. 주변홀(1124)은 복수 개로 제공되며, 상부 바디(1120)의 중심을 벗어난 위치에 형성된다. 주변홀들(1124)은 처리 공간(1110)에 외부의 기류가 유입되는 유입홀(1124)로 기능한다. 주변홀들(1124)은 중심홀(1122)을 감싸도록 위치된다. 주변홀들(1124)은 원주 방향을 따라 서로 이격되게 위치된다. 일 예에 의하면, 주변홀(1124)은 4 개일 수 있다. 외부의 기류는 에어일 수 있다.
선택적으로, 주변홀들(1124)은 3 개 또는 5 개 이상으로 제공될 수 있다. 또한 외부의 기류는 비활성 가스일 수 있다.
하부 바디(1140)는 상부가 개방된 통 형상으로 제공된다. 하부 바디(1140)는 상부 바디(1120)의 아래에 위치된다. 상부 바디(1120) 및 하부 바디(1140)는 상하 방향으로 서로 마주보도록 위치된다. 상부 바디(1120) 및 하부 바디(1140)는 서로 조합되어 내부에 처리 공간(1110)을 형성한다. 상부 바디(1120) 및 하부 바디(1140)는 상하 방향에 대해 서로의 중심축이 일치되게 위치된다. 하부 바디(1140)는 상부 바디(1120)와 동일한 직경을 가질 수 있다. 즉, 하부 바디(1140)의 상단은 상부 바디(1120)의 하단과 대향되게 위치될 수 있다.
상부 바디(1120) 및 하부 바디(1140) 중 하나는 승강 부재(미도시됨)에 의해 개방 위치와 차단 위치로 이동되고, 다른 하나는 그 위치가 고정된다. 일 예에 의하면, 하부 바디(1140)는 그 위치가 고정되고, 상부 바디(1120)는 승강 부재(미도시됨)에 의해 개방 위치 및 차단 위치 간에 이동될 수 있다. 여기서 개방 위치는 상부 바디(1120)와 하부 바디(1140)가 서로 이격되어 처리 공간(1110)이 개방되는 위치이다. 차단 위치는 하부 바디(1140) 및 상부 바디(1120)에 의해 처리 공간(1110)이 외부로부터 밀폐되는 위치이다.
실링 부재(1160)는 상부 바디(1120)와 하부 바디(1140) 사이에 위치된다. 실링 부재(1160)는 상부 바디(1120)와 하부 바디(1140) 간에 틈을 실링한다. 실링 부재(1160)는 환형의 링 형상을 가지는 오링 부재(1160)일 수 있다. 실링 부재(1160)는 하부 바디(1140)의 상단에 고정 결합될 수 있다.
배기 유닛(1500)은 처리 공간(1110)을 배기한다. 배기 유닛(1500)은 배기관(1520) 감압 부재(1540), 그리고 대향판(1560)을 포함한다. 배기관(1520)은 양단이 개방된 관 형상으로 제공된다. 배기관(1520)은 길이 방향이 상하 방향을 향하도록 제공된다. 배기관(1520)은 상부 바디(1120)에 고정 결합된다. 배기관(1520)은 상부 바디(1120)의 중심홀(1122)에 관통되게 위치된다. 배기관(1520)은 하단을 포함하는 하부 영역이 처리 공간(1110)에 위치되고, 상단을 포함하는 상부 영역이 처리 공간(1110)의 외부에 위치된다. 즉 배기관(1520)의 상단은 상부 바디(1120)보다 높게 위치된다. 배기관(1520)에는 감압 부재(1540)가 연결된다. 감압 부재(1540)는 배기관(1520)을 감압한다. 이에 따라 처리 공간(1110)은 배기관(1520)을 통해 배기될 수 있다.
대향판(1560)은 처리 공간(1110)에 유입되는 기류의 흐름 방향을 안내한다. 대향판(1560)은 처리 공간(1110)에서 기류의 흐름 방향을 안내한다. 대향판(1560)은 처리 공간(1110)에서 지지판(1320)의 상부에 위치된다. 대향판(1560)은 지지판(1320)와 마주보도록 위치된다.
도 8은 도 7의 지지판 및 가열 부재를 보여주는 평면도이다. 도 9는 도 7의 지지판 및 가열 부재의 제1실시예를 보여주는 단면도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 기판 지지 장치(1200)는 기판 지지 부재(1300) 및 가열 부재(1400)를 포함한다. 기판 지지 부재(1300)는 처리 공간(1110)에서 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 부재(1300)는 히터 하우징(1202)에 고정 결합된다.
기판 지지 부재(1300)는 지지판(1320) 및 리프트 핀(1340)을 포함한다. 지지판(1320)은 처리 공간(1110)에서 기판(W)을 지지한다. 지지판(1320)은 원형의 판 형상으로 제공된다. 지지판(1320)의 상면에는 기판(W)이 안착 가능하다. 지지판(1320)의 상면 중 중심을 포함하는 중앙 영역은 기판(W)이 안착되는 안착면으로 기능한다. 즉 지지판(1320)의 상면은 기판(W)보다 큰 직경을 가진다. 지지판(1320)의 안착면에는 복수 개의 핀 홀들(1322)이 형성된다. 상부에서 바라볼 때 핀 홀들(1322)은 안착면의 중심을 감싸도록 배열된다. 각각의 핀 홀(1322)은 원주 방향을 따라 서로 이격되게 배열된다. 핀 홀들(1322)은 서로 간에 동일 간격으로 이격되게 위치된다. 각각의 핀 홀(1322)에는 리프트 핀(1340)이 제공된다. 리프트 핀(1340)은 상하 방향으로 이동하도록 제공된다. 리프트 핀(1340)은 지지판(1320)로부터 기판(W)을 들어올리거나 기판(W)을 지지판(1320)에 안착시킨다. 예컨대, 핀 홀들(1322)은 3 개로 제공될 수 있다.
또한 지지판(1320)에는 제1영역(A), 제2영역(B), 그리고 온도 간섭 방지 영역(C)을 가진다. 상부에서 바라볼 때 제1영역(A), 온도 간섭 방지 영역(C), 그리고 제2영역(B)은 서로 상이한 영역으로 제공된다. 상부에서 바라볼 때 지지판(1320)은 중심으로 멀어지는 방향으로 갈수록 순차적으로 배열되는 제1영역(A), 온도 간섭 방지 영역(C), 그리고 제2영역(B)을 가진다. 즉 온도 간섭 방지 영역(C)은 제1영역(A)을 감싸는 환형의 링 형상을 가지고, 제2영역(B)은 온도 간섭 방지 영역(C)을 감싸는 환형의 링 형상을 가질 수 있다. 일 예에 의하면, 제1영역(A)은 지지판(1320)의 중앙 영역이고, 제2영역(B)은 지지판(1320)의 가장자리 영역일 수 있다. 온도 간섭 방지 영역(C)은 가열 부재(1400)로부터 안착면에 제공되는 열의 전달량을 제한할 수 있다. 온도 간섭 방지 영역(C)에는 열전달 부재(1360)가 제공될 수 있다.
열전달 부재(1360)은 제1영역(A)과 제2영역(B) 간의 열전도를 최소화하기 위해 제1영역(A)에서 제2영역(B)으로 전달되는 열을 히터 하우징(1202)으로 전달되도록 한다. 열전달 부재(1360)의 수직 단면을 정면에서 바라볼 때 열전달 부재(1360)는 사각의 형상을 가질 수 있다. 열전달 부재(1360)는 열전도성이 우수한 재질로 이루어질 수 있다. 열전달 부재(1360)의 상단은 지지판의 저면과 접촉되고, 하단은 히터 하우징과 접촉된다. 열전달부재(1360))와 지지판(1320) 및 히터 하우징(1202)과의 접촉은 선,면,점 접촉을 모두 포함할 수 있다.
가열 부재(1400)는 지지판(1320)에 놓여진 기판(W)을 가열 처리한다. 가열 부재(1400)는 지지판(1320)에 제공된다. 가열 부재(1400)는 제1히터(1420) 및 제2히터(1440)를 포함한다.
도 8을 참조하면, 제1히터(1420) 및 제2히터(1440)는 지지판(1320)의 저면에 설치된다. 제1히터(1420) 및 제2히터(1440)는 동일 평면 상에 위치된다. 제1히터(1420) 및 제2히터(1440)는 지지판(1320)의 서로 상이한 영역을 가열한다. 상부에서 바라볼 때 각 히터(1400)에 대응되는 지지판(1320)의 영역은 히팅존들로 제공될 수 있다. 각각의 히터는 온도가 독립 조절 가능하다. 예컨대, 히팅존은 15 개일 수 있다. 각 히팅존은 센서(미도시)에 의해 온도가 측정된다. 히터(1400)는 열전 소자 또는 열선일 수 있다. 선택적으로 히터들(1400)은 지지판(1320)의 저면에 장착될 수 있다.
도 10은 도 9의 지지판 및 가열 부재에 의해 가열된 기판의 영역 별 온도를 보여주는 그래프이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 제1히터(1420)는 지지판(1320)의 제1영역(A)에 설치되고, 제2히터(1440)는 지지판(1320)의 제2영역(B)에 설치된다. 제1히터(1420)는 제1영역(A)을 제1온도(T1)로 가열하고, 제2히터(1440)는 제2영역(B)을 제2온도(T2)로 가열한다. 일 예에 의하면, 제2온도(T2)는 제1온도(T1)보다 높은 온도일 수 있다.
다음은 상술한 지지판(1320)의 영역들과 가열 부재(1400) 간에 위치 관계를 보다 자세히 설명한다.
상부에서 바라볼 때 온도 간섭 방지 영역(C)은 제1영역(A)과 제2영역(B) 사이에 위치된다. 온도 간섭 방지 영역(C)은 환형의 링 형상으로 제공될 수 있다. 즉, 온도 간섭 방지 영역(C)은 제1영역(A)을 감싸는 링 형상으로 제공되고, 제2영역(B)은 온도 간섭 방지 영역(C)을 감싸는 영역으로 제공될 수 있다. 온도 간섭 방지 영역(C)에 형성되는 열전달 부재(1360)는 히터(1420,1440)로부터 지지판(1320)에 전도되는 전도열을 히터 하우징(1202)로 전달하는 기능을 한다.
지지판(1320)에 안착되는 기판(W)은 중앙 영역, 온도 구배 영역, 그리고 가장자리 영역을 가지도록 구분된다. 기판(W)의 중앙 영역은 지지판(1320)의 제1영역(A)과 마주한다. 기판(W)의 온도 구배 영역은 온도 간섭 방지 영역(C)과 마주한다. 기판(W)의 가장자리 영역은 제2영역(B)과 마주한다. 기판(W)은 제1히터(1420) 및 제2히터(1440)에 의해 각 영역이 가열되고, 온도 구배 영역에는 중앙 영역과 가장자리 영역에 온도 구배가 발생될 수 있다.
다음은 상술한 기판 가열 장치를 이용하여 기판(W)을 가열 처리하는 방법에 대해 설명한다.
도 11을 참조하면, 지지판(1320)의 상면에 감광액막이 형성된 기판(W)이 안착되면, 처리 공간(1110)은 밀폐된다. 가열 부재(1400)는 지지판(1320)을 가열하고, 지지판(1320)을 통한 전도열에 의해 기판(W)을 가열 처리된다. 제1히터(1420)는 제1영역(A)은 제1온도(T1)로 가열하고, 제2히터(1440)는 제2영역(B)은 제1온도(T1)보다 높은 제2온도(T2)로 가열된다. 제1히터(1420)에 의한 제1온도(T1)는 지지판(1320)의 제1영역(A) 저면에서 제1영역(A) 상면으로 전도된다. 제2히터(1440)에 의한 제2온도(T2)는 지지판(1320)의 제2영역(B) 저면에서 제2영역(B) 상면으로 전도된다. 온도 간섭 방지 영역(C)은 제1온도(T1)가 제2영역(B) 상면으로 전도되는 것을 간섭하고, 제2온도(T2)가 제1영역(A) 상면으로 전도되는 것을 간섭한다. 다시 말해 열전달 부재(1360)에 의해 열손실을 발생되면서 급격한 온도 구배가 발생하게 되면서 종래 기술에 비해 온도 간섭 방지 영역(C)의 온도가 낮은 형태로 나타나게 된다.
이에 따라 기판(W)의 중앙 영역은 제1온도(T1)로 균일하게 가열되고, 기판(W)의 가장자리 영역은 제2온도(T2)로 균일하게 가열된다. 기판(W)의 온도 구배 영역은 기판(W)의 가장자리 영역에 가까워질수록 제1온도(T1)에서 제2온도(T2)에 가까워지게 가열된다. 예컨대, 제1온도(T1)는 400 ℃이고 제2온도(T2)는 420 ℃ 일 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 열전달 부재(1360)가 온도 간섭 방지 영역(C)에서 각 영역들간의 열 간섭을 최소화하고 열을 히터 하우징으로 전달함으로써 특정 영역의 온도가 이웃하는 영역의 온도에 영향을 미치는 것을 최소화할 수 있다.
도 11은 도 9의 지지판의 다른 변형예를 보여주는 단면도이다.
도 11에서와 같이, 열전달 부재(1360a)는 히터 하우징(1202)으로의 열전달 효율을 높이기 위해 2개가 설치될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
11100: 하우징
1120 : 기판 지지체
1122 : 지지 플레이트 1124 : 발열체
1130 : 온도 간섭 방지 부재
1122 : 지지 플레이트 1124 : 발열체
1130 : 온도 간섭 방지 부재
Claims (13)
- 상면에 기판이 위치되며, 기판에 열을 분배하기 위한 복수의 영역을 갖는 지지판을 포함하는 기판 지지부재;
상기 기판 지지부재에 제공되어 기판을 가열하는 가열 부재;
상기 기판 지지부재 및 상기 가열 부재를 감싸는 히터 하우징; 및
상기 복수의 영역들 간의 열전도를 최소화하기 위해 상기 복수개의 영역들의 경계부분에 제공되어 상기 복수의 영역들간에 전달되는 열을 상기 히터 하우징으로 전달되도록 하는 열전달 부재를 포함하는 기판 지지장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 가열 부재는 상기 지지판의 복수의 영역들을 상이한 온도로 가열하되,
상부에서 바라볼 때 상기 열전달 부재와 상기 가열 부재는 서로 중첩되지 않도록 위치되는 기판 지지 장치. - 제2항에 있어서,
상기 가열 부재는
상기 지지판의 제1영역을 제1온도로 가열하는 제1히터를 포함하되,
상기 지지판의 제2영역을 상기 제1온도와 상이한 제2온도로 가열하는 제2히터를 포함하되,
상부에서 바라볼 때 상기 열전달 부재는 상기 제1영역과 상기 제2영역 사이인 기판 지지 장치. - 제3항에 있어서,
상기 제1영역은 상기 지지판의 중앙 영역을 포함하고,
상기 제2영역은 상기 지지판의 가장자리 영역을 포함하되,
상부에서 바라볼 때 상기 열전달 부재는 상기 제1영역의 둘레를 감싸도록 제공되는 기판 지지 장치. - 제3항에 있어서,
상기 열전달 부재는
상단이 상기 지지판의 저면과 접촉되고, 하단이 상기 히터 하우징에 접촉되는 기판 지지 장치. - 기판을 처리하는 방법에 있어서,
상기 기판을 지지판에 안착시키고, 상기 지지판에 설치된 가열 부재가 상기 지지판을 통한 전도열로 상기 기판을 가열하되,
상기 지지판에는 기판의 복수 영역들 간에 온도 구배가 발생되도록 상기 전도열을 히터 하우징으로 제공하는 열전달 부재를 가지는 기판 처리 방법. - 제6항에 있어서
상기 가열 부재는 상기 기판의 중앙 영역을 제1온도로 가열하고, 상기 기판의 가장자리 영역을 상기 제1온도와 상이한 제2온도로 가열하는 기판 처리 방법. - 제7항에 있어서,
상기 기판은 상기 중앙 영역 및 상기 가장자리 영역 사이에 위치되며, 상기 중앙 영역을 감싸도록 제공되는 온도 구배 영역을 가지고,
상부에서 바라볼 때 상기 열전달 부재는 상기 온도 구배 영역과 중첩되게 위치되는 기판 처리 방법. - 제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 기판은 감광액에 의한 액막이 형성된 기판이고,
상기 제2온도는 상기 제1온도보다 높은 온도인 기판 처리 방법. - 기판 상에 감광액막을 형성하는 도포 장치와;
기판 상에 형성된 감광액막을 가열 처리하는 가열 장치를 포함하되,
상기 가열 장치는,
내부에 기판을 처리하는 처리 공간을 가지는 챔버와;
상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 장치를 포함하되,
상기 기판 지지 장치는,
상면을 가지는 지지판을 포함하는 기판 지지 부재;
상기 지지판에 제공되어 기판을 가열하는 가열 부재;
상기 기판 지지부재 및 상기 가열 부재를 감싸는 히터 하우징; 및
상기 지지판의 일부 영역에서 상기 가열 부재로부터 상기 상면으로 제공되는 열의 전달량을 상기 히터 하우징으로 전달하는 열전달 부재를 가지는 기판 처리 설비. - 제10항에 있어서,
상기 가열 부재는
상기 지지판의 제1영역을 제1온도로 가열하는 제1히터; 및
상기 지지판의 제2영역을 상기 제1온도와 상이한 제2온도로 가열하는 제2히터를 포함하되,
상부에서 바라볼 때 상기 열전달 부재는 상기 제1영역과 상기 제2영역 사이인 기판 처리 설비. - 제11항에 있어서,
상기 제1영역은 상기 지지판의 중앙 영역을 포함하고,
상기 제2영역은 상기 지지판의 가장자리 영역을 포함하되,
상부에서 바라볼 때 상기 열전달 부재는 상기 제1영역의 둘레를 감싸도록 제공되는 기판 처리 설비. - 제11항에 있어서,
상기 제2온도는 상기 제1온도보다 높은 온도인 기판 처리 설비.
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