KR20200034855A - 기판의 열처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 적어도 하나 이상의 핀홀이 형성된 핫플레이트; 상기 핀홀에 승강 가능하게 삽입되는 승강핀; 상기 승강핀의 상측에 구비되며, 기판을 지지하는 지지볼(Proximity Ball);을 포함하며, 상기 핀홀의 상측에는 상기 지지볼이 안착되도록 안착홈이 구비되는 기판의 열처리 장치를 제공한다.

Description

기판의 열처리 장치{BAKE APPARATUS OF SUBSTRATE}
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 기판을 가열하기 위한 열처리 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정의 포토리소그래피 공정에서, 기판 상에 레지스트막을 도포한 후 레지스트막을 경화시키거나 세척된 기판을 건조시키는 등의 목적으로 열처리 장치(베이크 장치)에 의한 가열 처리가 진행된다.
열처리 장치는 가열원으로서 기능하는 히터를 구비하며, 히터 상에 기판 재치대가 마련된다. 따라서, 기판 재치대 상에 가열 처리의 대상이 되는 기판을 탑재해 히터로부터의 열을 기판에 부여하도록 하고 있다.
그러나 상기한 방식의 열처리 장치는 기판 재치대 상면에 기판이 밀착된 상태에서 공정을 진행하게 되므로 레지스트막에 기판 재치대의 흔적이 남는 문제나 열처리 후에 기판을 기판 재치대에서 반출할 때 박리 대전이 발생하는 등의 문제가 있었다.
이러한 문제를 해소하기 위해, 프록시미티(Proximity) 방식의 열처리 장치가 제안되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 프록시미티 방식의 열처리 장치는 기판 재치대의 상면에 복수의 핀홀(12)이 형성되어 있고, 핀홀(12)에는 기판의 승강을 위한 승강핀이 승강 가능하도록 구비되어 있다. 또한, 승강핀과 간섭되지 않는 위치에 복수의 프록시미티 볼(13)이 배치되어 있다.
따라서, 승강핀에 의해 하강된 기판은 프록시미티 볼(13)에 안착되고, 승강핀은 핫플레이트의 하측으로 하강하게 된다. 이때, 프록시미티 볼(13)은 기판 재치대의 상면에서 상방으로 일부분이 돌출된 상태로 구성되며, 이에 따라 기판은 기판 재치대에서 소정 간격만큼 상측에 위치하게 된다.
이 상태에서 히터가 발열하면 그 열이 기판 재치대를 가열하고, 기판 재치대와 기판 사이의 공간을 통해 기판으로 제공됨으로써 기판은 간접적으로 가열 처리된다.
이때, 핀홀을 통해 열 손실이 발생하여 핀홀 부분과 그 외 부분의 기판 온도에 차이가 발생하고, 이는 기판의 가공 균일도를 저해하는 원인이 된다.
한국공개특허 10-2003-0055903
본 발명은 열처리 공정 시 기판의 가공 균일도를 향상시킬 수 있는 기판의 열처리 장치를 제공한다.
본 발명의 목적은 전술한 바에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 기판의 열처리 장치는, 적어도 하나 이상의 핀홀이 형성된 핫플레이트; 상기 핀홀에 승강 가능하게 삽입되는 승강핀; 상기 승강핀의 상측에 구비되며, 기판을 지지하는 지지볼(Proximity Ball);을 포함하며, 상기 핀홀의 상측에는 상기 지지볼이 안착되도록 안착홈이 구비될 수 있다. 상기 안착홈의 직경은 상기 핀홀의 직경보다 크게 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 지지볼은, 상기 핀홀에 삽입되는 몸체부; 상기 몸체부의 상측에 구비되어 기판을 지지하며, 상기 안착홈에 안착되는 머리부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지볼은, 상기 안착홈에 안착되는 몸체부; 상기 몸체부의 상측에 구비되어 기판을 지지하는 머리부;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 머리부는 기판과 접촉하는 방향으로 갈수록 직경이 감소할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 머리부와 상기 몸체부의 경계 부분을 기준으로, 상기 머리부와 상기 몸체부의 직경이 동일하게 형성될 수 있다.
또한, 상기 머리부와 상기 몸체부의 경계 부분을 기준으로, 상기 머리부의 직경은 몸체부의 직경보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 상기 머리부와 상기 몸체부의 경계 부분을 기준으로, 상기 머리부의 직경은 몸체부의 직경보다 크게 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 승강핀과 상기 지지볼은 일체화하여 상승 및 하강할 수 있다.
또는 상기 승강핀과 상기 지지볼은 별개로 구성되며, 상기 승강핀은 상승 동작 시 상기 지지볼을 지지한 상태로 상승하고 하강 동작 시 상기 지지볼과 분리될 수 있다. 이때, 상기 승강핀과 상기 지지볼의 대향면에는 서로 삽입되는 가이드부 및 돌출부 중 어느 하나가 형성될 수 있고, 상기 가이드부 및 돌출부 중 적어도 어느 하나는 테이퍼부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 지지볼의 하측에 승강핀이 배치되며, 지지볼과 승강핀의 기능을 일체화할 수 있다. 이에 따라, 승강핀의 승강을 안내하는 핀홀을 통해 열 손실이 발생하는 것을 방지하여 기판의 가공 균일도를 높일 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 종래 기술에 의한 기판의 열처리 장치를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 기판의 열처리 장치를 도시한 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 “A-A”선을 절취한 단면도로서, 본 발명의 제1실시예에 의한 기판의 열처리 장치를 도시한 것이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제2실시예에 의한 기판의 열처리 장치를 도시한 단면도이다.
도 5의 (a) 내지 (f)는 본 발명의 실시예에 의한 지지볼의 다양한 형상을 도시한 개략도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명의 본질과 관계없는 부분은 그에 대한 상세한 설명을 생략할 수 있으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여할 수 있다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하도록 의도되지 않으며, 본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되는 개념으로 해석될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 기판의 열처리 장치를 도시한 것이다.
도 2를 참고하면, 포토리소그래피 등의 공정을 위한 핫플레이트(110)의 상면에서 상측 방향으로 지지볼(130)이 돌출된다. 따라서, 지지볼(130) 상에 기판을 탑재하면, 기판은 핫플레이트(110)에서 소정 간격만큼 상측에 위치 결정된다. 이 상태에서 히터 등의 가열수단(도시 생략)을 작동시키면, 그 열이 핫플레이트(110)와 기판 사이의 공간을 통해 기판에 제공되어 기판은 간접적으로 가열 처리될 수 있다.
이때, 본 발명의 실시예에서는, 지지볼(130)의 하측에 승강핀(120, 도 3a 참고)이 배치되며, 지지볼(130)과 승강핀(120)의 기능을 일체화할 수 있다.
이에 따라, 포토리소그래피 공정 시 승강핀(120)이 상승 및 하강하도록 안내하는 핀홀(111)을 통해 열 손실이 발생하는 것을 방지하여 기판의 가공 균일도를 높일 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1실시예에 의한 기판의 열처리 장치를 도시한 것이다.
도 3a 및 도 3b를 참고하면, 제1실시예에 의한 기판의 열처리 장치(100)는 핫플레이트(Hot Plate, 110), 승강핀(120), 지지볼(Proximity Ball, 130)을 포함한다.
핫플레이트(110)는 기판(W)의 형상에 대응되는 평판 형태로 형성되며, 기판(W)에 열을 제공한다. 핫플레이트(110)는 상면(110a)과 이에 대향하는 하면(110b)을 갖는다. 핫플레이트(110)의 상면(110a)에는 지지볼(130)에 의해 기판(W)이 이격 배치될 수 있다.
핫플레이트(110)에는 적어도 하나 이상의 핀홀(111)이 형성된다. 핀홀(111)은 핫플레이트(110)의 상면(110a)과 하면(110b)을 관통하여 형성된다. 핀홀(111)이 형성된 위치의 핫플레이트(110) 상면(110a)에는 지지볼(130)이 안착되도록 안착홈(112)이 하측으로 함몰 형성된다. 안착홈(112)의 직경은 핀홀(111)의 직경보다 크게 형성된다.
승강핀(120)은 핀홀(111)에 승강 가능하게 삽입된다. 승강핀(120)의 직경은 핀홀(111)의 직경에 대응되거나 그보다 작게 형성될 수 있다.
지지볼(130)은 승강핀(120)의 상측에 구비된다. 지지볼(130)은 핫플레이트(110)의 상면(110a)보다 상측으로 소정 높이 돌출되어 기판(W)을 지지한다.
지지볼(130)은 핀홀(111)에 삽입되는 몸체부(131), 안착홈(112)에 안착되는 머리부(132)를 포함할 수 있다.
몸체부(131)는 핀홀(111)에 삽입되도록 핀홀(111)의 직경과 대응되는 직경을 가질 수 있다.
머리부(132)는 몸체부(131)의 상측에 구비되어 기판(W)을 지지한다. 머리부(132)는 안착홈(112)의 직경과 대응되는 직경을 가질 수 있다. 머리부(132)는 기판(W)과 접촉하는 방향으로 갈수록 직경이 감소하도록 형성될 수 있다. 이에 따라 머리부(132)와 기판(W)과의 접촉 면적을 최소화할 수 있다. 지지볼(130)과 기판(W)과의 접촉 면적이 최소화 됨으로써 열처리 공정 진행 시 지지볼(130)과 기판(W) 사이의 열전도가 최소화될 수 있다.
제1실시예에서, 승강핀(120)과 지지볼(130)은 일체화하여 승강하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 승강핀(120)과 지지볼(130)의 몸체부(131)는 일체로 형성될 수 있다. 승강핀(120)과 지지볼(130)이 일체로 형성될 경우 제조가 용이한 장점이 있다.
또는, 승강핀(120)과 지지볼(130)은 별개로 제작된 후 상호 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 예컨대, 승강핀(120)과 지지볼(130) 중 어느 하나에는 나사돌기가 돌출되고 다른 하나에는 탭 가공을 함으로써 상호 나사 결합되도록 구성될 수 있다. 승강핀(120)과 지지볼(130)을 착탈 가능하게 구성할 경우 지지볼(130)의 교체 작업이 용이한 장점이 있다. 즉, 지지볼(130)의 교체가 필요할 때 승강핀(120)과 지지볼(130) 전체를 교체할 필요 없이 지지볼(130)을 승강핀(120)으로부터 분리한 후 교체하는 것이 가능하다.
이와 같이 승강핀(120)과 지지볼(130)이 일체화하여 승강하도록 구성된 상태에서 공정을 진행하게 되면, 도 3a와 같이 승강핀(120)은 승강수단(도시 생략)에 의해 핀홀(111) 내에서 상승하고, 승강핀(120)의 상측에 구비된 지지볼(130) 역시 상승하여 공정을 진행하기 위한 기판(W)의 저면에 접촉하게 된다.
그 후, 도 3b와 같이 승강핀(120) 및 지지볼(130)은 승강수단에 의해 하강하게 되고, 지지볼(130)은 안착홈(112)에 안착되며, 기판(W)은 지지볼(130)의 상면에 지지된 상태로 핫플레이트(110)의 상면과 소정의 간격을 두고 이격 배치될 수 있다.
이후, 기판(W)에 열을 제공하는 열처리 공정이 진행된다. 이때, 지지볼(130)의 몸체부(131)는 핀홀(111)에 삽입되고 머리부(132)는 안착홈(112)에 안착되어 핀홀(111)을 폐쇄하게 된다. 이에 따라, 공정 진행 시 핀홀(111)을 통해 열이 손실되는 것을 방지할 수 있다.
도 3a 및 도 3b에서는 지지볼(130)의 몸체부(131) 및 머리부(132)가 각각 핀홀(111) 및 안착홈(112)에 대응되는 직경을 가지는 것으로 도시하였으나, 원활한 승강 동작을 위해서 어느 정도의 공차를 두고 더 작은 직경으로 형성되어도 무방하다. 이 경우에도 머리부(132)의 저면이 안착홈(112)에 밀착되어 핀홀(111)을 폐색하므로, 핀홀(111)을 통한 열손실을 방지할 수 있다.
또한, 지지볼(130)이 몸체부(131)없이 머리부(132)로만 구성될 수도 있다. 이 경우 승강핀(120)이 지지볼(130)의 머리부(132)에 직접 연결되고, 승강핀(120) 하강 동작 시 지지볼(130)의 머리부(132)가 안착홈(112)에 안착되어 핀홀(111)을 폐색할 수 있다.
지지볼(130) 재질이 ?은 두께에서도 충분한 강도를 가지는 재질인 경우에는 안착홈(112)을 함몰 형성하지 않고 지지볼(130)이 핀홀(111)이 형성된 위치의 핫플레이트(110) 상면(110a)에 바로 안착되도록 구성할 수도 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제2실시예에 의한 기판의 열처리 장치를 도시한 것이다.
도 4a 및 도 4b를 참고하면, 제2실시예에 의한 기판의 열처리 장치(100)는 핫플레이트(110), 승강핀(120), 지지볼(130)을 포함하며, 승강핀(120)과 지지볼(130)은 별개로 구성될 수 있다.
도 4a와 같이 승강핀(120)은 승강수단(도시 생략)에 의해 핀홀(111) 내에서 상승하고, 승강핀(120)의 상측에 구비된 지지볼(130) 역시 상승하여 공정을 진행하기 위한 기판(W)의 저면에 접촉하게 된다.
그 후, 도 4b와 같이 승강핀(120) 및 지지볼(130)은 승강수단에 의해 하강하게 되고, 지지볼(130)은 안착홈(112)에 안착된 상태에서 기판(W)을 지지하게 되며, 승강핀(120)은 지지볼(130) 및 핫플레이트(110)로부터 분리될 수 있다.
승강핀(120)이 지지볼(130) 및 핫플레이트(110)로부터 분리된 상태로 열처리 공정을 진행하게 되면, 핫플레이트(110)에 제공된 열이 승강핀(120)을 통해 외부로 전달되는 것을 방지하여 기판의 가공 균일도 향상에 보다 기여할 수 있다.
도 4a 및 도 4b에는 도시하지 않았으나, 지지볼(130)의 몸체부(131) 하면에 내부로 함몰 형성되는 가이드부를 형성하여 승강핀(120)의 단부가 가이드부에 삽입될 수 있도록 함으로써, 승강핀(120)의 승강 동작 시 승강핀(120)이 지지볼(130)을 안정적으로 지지하여 승강시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이때 승강핀(120)의 단부에는 가이드부의 형상에 대응되는 돌출부를 형성할 수 있다. 또한, 승강핀(120)에 가이드부가 형성되고 지지볼(130)의 몸체부(131)에 돌출부를 형성할 수도 있다. 또한, 승강핀(120)과 지지볼(130)이 정확히 중심 맞춤되어 승하강 동작이 이루어질 수 있도록, 가이드부와 돌출부는 서로 대응되는 테이퍼 형상으로 형성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 의한 기판의 열처리 장치를 도시한 것이다.
도 5를 참고하면, 제3실시예에 의한 기판의 열처리 장치(100)는 제1실시예 및 제2실시예에 의한 기판의 열처리 장치의 구성과 유사하다.
다만, 제3실시예에 의한 지지볼은 안착홈(112)에 안착되는 몸체부(131a~131f), 몸체부(131a~131f)의 상측에 구비된 머리부(132a~132f)를 포함할 수 있다.
몸체부(131a~131f)는 안착홈(112)의 직경과 대응되는 직경을 가질 수 있다. 머리부(132a~132f)는 핫플레이트(110)의 상면보다 상측으로 돌출되어 기판(W)을 지지하며, 기판(W)과 접촉하는 방향으로 갈수록 직경이 감소하도록 형성될 수 있다.
한편, 지지볼은 필요에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
예컨대, 도 5의 (a) 및 (b)와 같이, 머리부(132a)(132b)와 몸체부(131a)(131b)의 경계 부분을 기준으로 머리부(132a)(132b)의 직경과 몸체부(131a)(131b)의 직경은 동일하게 형성될 수 있다.
또한, 도 5의 (c) 및 (d)와 같이, 머리부(132c)(132d)와 몸체부(131c)(131d)의 경계 부분을 기준으로 머리부(132c)(132d)의 직경은 몸체부(131c)(131d)의 직경보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 도 5의 (e) 및 (f)와 같이, 머리부(132e)(132f)와 몸체부(131e)(131f)의 경계 부분을 기준으로 머리부(132e)(132f)의 직경은 몸체부(131e)(131f)의 직경보다 크게 형성될 수 있다. 이 경우, 몸체부(131e)(131f)는 핀홀(111)의 상측에 위치되어 핀홀(111)을 폐쇄하고 안착홈(112)보다 큰 직경을 갖는 머리부(132e)(132f)의 저면은 핫플레이트(110)의 상면에 위치되어 안착홈(112)을 폐쇄할 수 있다. 즉, 핀홀(111)과 안착홈(112)을 이중으로 폐쇄함으로써 열 손실을 보다 확실하게 감소시킬 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110; 핫플레이트 111; 핀홀
112; 안착홈 120; 승강핀
130; 지지볼 131; 몸체부
132; 머리부

Claims (14)

  1. 적어도 하나 이상의 핀홀이 형성된 핫플레이트;
    상기 핀홀에 승강 가능하게 삽입되는 승강핀;
    상기 승강핀의 상측에 구비되며, 기판을 지지하는 지지볼(Proximity Ball);을 포함하는 기판의 열처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 핀홀의 상측에는 상기 지지볼이 안착되도록 안착홈이 구비되는 기판의 열처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 안착홈의 직경은 상기 핀홀의 직경보다 큰 기판의 열처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지지볼은,
    상기 핀홀에 삽입되는 몸체부;
    상기 몸체부의 상측에 구비되어 기판을 지지하며, 상기 안착홈에 안착되는 머리부;
    를 포함하는 기판의 열처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 머리부는 기판과 접촉하는 방향으로 갈수록 직경이 감소하는 기판의 열처리 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 지지볼은,
    상기 안착홈에 안착되는 몸체부;
    상기 몸체부의 상측에 구비되어 기판을 지지하는 머리부;
    를 포함하는 기판의 열처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 머리부는 기판과 접촉하는 방향으로 갈수록 직경이 감소하는 기판의 열처리 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 머리부와 상기 몸체부의 경계 부분을 기준으로, 상기 머리부와 상기 몸체부의 직경이 동일한 기판의 열처리 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 머리부와 상기 몸체부의 경계 부분을 기준으로, 상기 머리부의 직경은 몸체부의 직경보다 작은 기판의 열처리 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 머리부와 상기 몸체부의 경계 부분을 기준으로, 상기 머리부의 직경은 몸체부의 직경보다 큰 기판의 열처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 승강핀과 상기 지지볼은 일체화하여 상승 및 하강하는 기판의 열처리 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 승강핀과 상기 지지볼은 별개로 구성되며, 상기 승강핀은 상승 동작 시 상기 지지볼을 지지한 상태로 상승하고, 하강 동작 시 상기 지지볼과 분리되는 기판의 열처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 승강핀과 상기 지지볼의 대향면에는 서로 삽입되는 가이드부 및 돌출부 중 어느 하나가 형성되는 기판의 열처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 가이드부와 돌출부 중 적어도 어느 하나는 테이퍼부를 포함하는 기판의 열처리 장치.
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