KR20200072634A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는 서로 조합되어 기판을 처리하는 처리 공간을 제공하는 상부 바디 및 하부 바디를 가지는 하우징; 상기 처리 공간 내에 위치되고 기판이 위치되는 가열 플레이트; 상기 처리 공간의 중앙 영역에 배기류를 형성하는 중앙 배기부재; 상기 처리 공간의 가장자리 영역에 배기류를 형성하는 가장자리 배기부재; 및 상기 중앙 영역과 상기 가장자리 영역의 기류 변화를 위해 상기 중앙 배기부재와 상기 가장자리 배기부재를 통한 배기류를 제어하는 제어 유닛을 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Method and Apparatus for treating substrate}

본 발명은 기판을 처리하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판을 가열 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하기 위해서는 사진, 식각, 증착, 이온주입, 그리고 세정 등과 같은 다양한 공정이 수행된다. 이 중 사진공정은 패턴을 형성하기 위해 공정으로 반도체 소자의 고집적화를 이루는데 중요한 역할을 수행한다.

사진공정은 크게 도포공정, 노광공정, 그리고 현상공정으로 이루어지며, 노광공정이 진행되기 전후 단계에는 베이크 공정을 수행한다. 베이크 공정은 기판을 열처리하는 과정으로, 가열플레이트에 기판이 놓이면, 가열 플레이트의 내부에 제공된 히터를 통해 그 기판을 열 처리한다.

도 1은 일반적인 베이크 유닛을 보여주는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 베이크 유닛은 내부에 베이크 공정을 수행하는 공간을 제공하는 상부 챔버와 하부 챔버(2,3)과, 하부 챔버(3) 내부에 설치되어 공정시기판(s)을 가열하는 히터(4), 그리고 배기라인(5)를 포함한다. 베이크 공정을 수행하는 과정에서 기판으로부터 발생되는 흄(fume)은 배기라인(5)을 통해 외부로 배출된다.

그러나 이러한 기판 베이크 공정에서는 기판 중앙 부분의 두께가 과도하게 상승되는 문제점이 있으며, 이러한 문제는 기판 상의 기류 영향이 주요 원인으로 주목되고 있다. 즉, 베이크 장치(1)는 상부 챔버의 중앙에 제공되는 배기라인을 통한 중앙 집중식 배기 방식으로 베이크 공정시 챔버 내부에 음압이 발생하게 되고 특히 기판 중앙에 형성되는 중앙 기류에 의해 기판 중앙 부분의 막이 상승기류에 의해 솟아오르는 현상으로 기판의 두께 불균일을 유발시킨다.

본 발명의 일 과제는 기판 상의 막 가교 반응 시점에서 기판 상부의 기류 영향을 최소화할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 과제는 기판의 막 균일성을 개선할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 과제는 배기를 위한 덕트 사용공간을 최소화할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 일 과제는 배기 구조를 단순화할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

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, 서로 조합되어 기판을 처리하는 처리 공간을 제공하는 상부 바디 및 하부 바디를 가지는 하우징; 상기 처리 공간 내에 위치되고 기판이 위치되는 가열 플레이트; 상기 처리 공간의 중앙 영역에 배기류를 형성하는 중앙 배기부재; 상기 처리 공간의 가장자리 영역에 배기류를 형성하는 가장자리 배기부재; 및 상기 중앙 영역과 상기 가장자리 영역의 기류 변화를 위해 상기 중앙 배기부재와 상기 가장자리 배기부재를 통한 배기류를 제어하는 제어 유닛을 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 중앙 배기부재는 상기 중앙 영역과 대향되도록 상기 상부 바디에 제공되는 중앙 배기홀; 및 상기 중앙 배기홀과 연결되는 제1덕트를 포함하고, 상기 가장자리 배기부재는 상기 가장자리 영역과 대향되도록 상기 상부 바디에 제공되는 가장자리 배기홀; 및 상기 가장자리 배기홀과 연결되는 제2덕트를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제2덕트는 상기 제1덕트를 감싸도록 제공될 수 있다.

또한, 상기 제어 유닛은 상기 가열 플레이트에서 기판의 열처리가 이루어지는 초기에는 상기 중앙 영역에서의 배기류 영향을 최소화하도록 상기 가장자리 배기부재를 통해서만 배기가 이루어지도록 제어하고, 그 이후에는 상기 중앙 배기부재와 상기 가장자리 배기부재 모두에서 배기가 이루어지도록 제어할 수 이TEk.

또한, 상기 중앙 배기부재는 상기 제1덕트와 배기압을 제공하는 메인 덕트를 연결하는 제1연결 덕트; 및 상기 제1연결 덕트와 상기 제1덕트를 상호 연결하는 제1벨로우즈 관을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 가장자리 배기부재는 상기 제2덕트와 상기 메인 덕트를 연결하는 제2연결 덕트; 및 상기 제2연결 덕트와 상기 제2덕트를 상호 연결하는 제2벨로우즈 관을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1연결덕트와 상기 제2연결덕트는 서로 포개진 2단 구조로 제공될 수 있다.

또한, 상기 제어 유닛은 상기 제1연결 덕트에 설치되는 제1개폐 밸브; 상기 제2연결 덕트에 설치되는 제2개폐 밸브; 및 상기 제1개폐 밸브 및 상기 제2개폐 밸브를 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어기는 상기 가열 플레이트에서 기판의 열처리가 이루어지는 초기에는 상기 제2개폐 밸브만 개방되도록 제어하고, 그 후에는 상기 제1밸브와 상기 제2밸브가 모두 개방되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 처리 공간으로 외부 기체를 공급하는 외부 기체 공급부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판을 처리하는 처리 공간을 제공하는 하우징; 상기 처리 공간 내에 위치되고 기판이 위치되는 가열 플레이트; 상기 처리 공간을 배기하는 배기 유닛; 상기 배기 유닛을 제어하는 제어 유닛을 구비하되, 상기 배기 유닛은, 상기 처리 공간의 중앙 영역과 대향되게 위치되는 중앙 배기부재; 및 상기 처리 공간의 가장자리 영역과 대향되게 위치되는 가장자리 배기부재를 구비하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제어 유닛은, 상기 처리 공간은 상기 중앙 배기부재와 상기 가장자리 배기부재 중 선택된 배기부재에 의해 배기되고, 상기 기판에 대해 가열 처리가 이루어지는 동안에 상기 선택된 배기부재는 변경되도록 상기 배기 유닛을 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어 유닛은 상기 기판이 상기 가열 플레이트에 안착된 상태에서 가열 처리가 이루어지는 시점에서는 상기 가장자리 영역에서만 배기가 이루어지도록 상기 배기 유닛을 제어하고, 그 이후 상기 중앙 영역과 상기 가장자리 영역에서 배기가 이루어지도록 상기 배기 유닛을 제어할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상부 챔버와 하부 챔버가 접촉되어 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버에 의해 정의된 처리 공간에서 기판을 처리하는 방법에 있어서, 상기 기판이 상기 처리 공간 내의 가열 플레이트 상면으로부터 이격된 핀업 상태에서 예열되는 단계; 상기 기판이 상기 가열 플레이트의 상면에 안착된 핀다운 상태에서 1차 베이킹되는 단계; 및 상기 기판이 상기 핀다운 상태에서 2차 베이킹되는 단계를 포함하되; 상기 1차 베이킹 단계과 상기 2차 베이킹 단계는 상기 처리 공간의 중앙 영역과 상기 처리 공간의 가장자리 영역에서의 배기 흐름이 상이하도록 제공되는 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.

또한, 상기 1차 베이킹 단계에서의 배기는 상기 처리 공간의 가장자리 영역을 통해 이루어질 수 있다.

또한, 상기 2차 베이킹 단계에서의 배기는 상기 처리 공간의 가장자리 영역과 상기 처리 공간의 중앙 영역을 통해 이루어질 수 있다.

또한, 상기 예열 단계에서의 배기는 상기 처리 공간의 가장자리 영역과 상기 처리 공간의 중앙 영역을 통해 이루어질 수 있다.

또한, 상기 1차 베이킹 단계는 상기 2차 베이킹 단계보다 상대적으로 짧은 시간동안 진행될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 기판 상의 막 가교 반응 시점에서 기판 상부의 기류 영향을 최소화하여 막 균일성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 배기를 위한 구성을 이중 구조로 제공함으로써, 사용 공간을 훨씬 적게 차지할 뿐만 아니라, 덕트의 연결구조도 단순하게 이루어질 수 있는 등의 효과가 있다.

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 유닛을 보여주는 단면도이다.
도 2는 기판 처리 설비를 상부에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 2의 설비를 A-A 방향에서 바라본 도면이다.
도 4는 도 2의 설비를 B-B 방향에서 바라본 도면이다.
도 5는 도 2의 설비를 C-C 방향에서 바라본 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 베이크 유닛을 보여주는 평면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 베이크 유닛을 보여주는 측면도이다.
도 8은 도 7의 가열 처리 공정을 수행하는 가열 처리 유닛을 보여주는 단면도이다.
도 9 내지 도 11은 배기 유닛을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12는 가열 처리 유닛에서의 기판 처리 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
도 13a ~ 도 13c는 각 단계별 배기 흐름을 보여주는 도면들이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 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 사용될 수 있다. 특히 본 실시예의 설비는 노광장치에 연결되어 기판에 대해 도포 공정 및 현상 공정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 아래에서는 기판으로 웨이퍼가 사용된 경우를 예로 들어 설명한다.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 도면들이다. 도 2는 기판 처리 설비를 상부에서 바라본 도면이고, 도 3은 도 2의 설비를 A-A 방향에서 바라본 도면이고, 도 4는 도 2의 설비를 B-B 방향에서 바라본 도면이고, 도 5는 도 2의 설비를 C-C 방향에서 바라본 도면이다.

도 2 내지 도 5를 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 1에서는 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 포토레지스트와 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 챔버(410), 베이크 유닛(420), 그리고 반송 챔버(430)를 가진다. 레지스트 도포 챔버(410), 베이크 유닛(420), 그리고 반송 챔버(430)는 제 2 방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 따라서 레지스트 도포 챔버(410)와 베이크 유닛(420)은 반송 챔버(430)를 사이에 두고 제 2 방향(14)으로 서로 이격되게 위치된다. 레지스트 도포 챔버(410)는 복수 개가 제공되며, 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 도면에서는 6개의 레지스트 도포 챔버(410)가 제공된 예가 도시되었다. 베이크 유닛(420)은 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 도면에서는 6개의 베이크 유닛(420)이 제공된 예가 도시되었다. 그러나 이와 달리 베이크 유닛(420)은 더 많은 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 챔버들(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 챔버들(410)은 모두 동일한 구조를 가진다. 다만, 각각의 레지스트 도포 챔버(410)에서 사용되는 포토 레지스트의 종류는 서로 상이할 수 있다. 일 예로서 포토 레지스트로는 화학 증폭형 레지스트(chemical amplification resist)가 사용될 수 있다. 레지스트 도포 챔버(410)는 기판(W) 상에 포토 레지스트를 도포한다. 레지스트 도포 챔버(410)는 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 포토 레지스트를 공급한다. 노즐(413)은 원형의 관 형상을 가지고, 기판(W)의 중심으로 포토 레지스트를 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 챔버(410)에는 포토 레지스트가 도포된 기판(W) 표면을 세정하기 위해 탈이온수와 같은 세정액을 공급하는 노즐(414)이 더 제공될 수 있다.

베이크 유닛(420)은 기판(W)을 열처리한다. 예컨대, 베이크 유닛들(420)은 포토 레지스트를 도포하기 전에 기판(W)을 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)을 냉각하는 냉각 공정 등을 수행한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 베이크 유닛을 보여주는 평면도이고, 도 7은 도 6에 도시된 베이크 유닛을 보여주는 측면도이며, 도 8은 도 7의 가열 처리 공정을 수행하는 가열 처리 유닛을 보여주는 단면도이고,

도 6 내지 도 8을 참조하면, 베이크 유닛(420)은 공정 챔버(423), 냉각 플레이트(422), 그리고 가열 처리 유닛(800)을 포함할 수 있다.

공정 챔버(423)는 내부에 열처리 공간(421)을 제공한다. 공정 챔버(423)는 직육면체 형상을 가지도록 제공될 수 있다. 공정 챔버(423)의 일측에는 기판 반입 및 반출을 위한 슬롯(424)이 제공되며, 슬롯(424)은 셔터(425)에 의해 개폐되고, 셔터(425)는 셔터 구동부(미도시됨)에 의해 구동된다.

냉각 플레이트(422)는 가열 처리 유닛(800)에 의해 가열 처리된 기판을 냉각 처리할 수 있다. 냉각 플레이트(422)는 열 처리 공간(421)에 위치될 수 있다. 냉각 플레이트(422)는 원형의 판 형상으로 제공될 수 있다. 냉각 플레이트(422)의 내부에는 냉각수 또는 열전 소자와 같은 냉각 수단이 제공된다. 예컨대, 냉각 플레이트(422)는 가열된 기판을 상온으로 냉각시킬 수 있다.

가열 처리 유닛(800)은 기판을 가열 처리한다. 가열 처리 유닛(800)은 하우징(860), 가열 플레이트(810), 가열부재(830), 외부 기체 공급부(850), 배기유닛(870)을 포함할 수 있다.

하우징(860)은 기판(W)의 가열 처리 공정이 진행되는 처리 공간(802)을 제공한다. 하우징(860)은 하부 바디(862), 상부 바디(864), 구동기(868)를 포함할 수 있다.

하부 바디(862)는 상측이 개방된 통 형상으로 제공될 수 있다. 하부 바디(862)에는 가열 플레이트(810)와 가열부재(830)가 위치될 수 있다. 하부 바디(862)는 가열 플레이트(810)의 주변에 위치한 장치들이 열 변형되는 것을 방지하기 위해 단열 커버들을 포함할 수 있다.

상부 바디(864)는 하부가 개방된 통 형상을 가진다. 상부 바디(864)는 하부 바디(862)와 조합되어 내부에 처리 공간(802)을 형성한다. 상부 바디(864)는 하부 바디(862)보다 큰 직경을 가진다. 상부 바디(864)는 하부 바디(862)의 상부에 위치된다.

상부 바디(864)는 구동기(868)에 의해 상하 방향으로 이동 가능하다. 상부 바디(864)는 상하 방향으로 이동되어 승강(UP) 위치 및 하강(Down) 위치로 이동 가능하다. 여기서 승강 위치되는 상부 바디(864)가 하부 바디(862)와 이격되는 위치이고, 하강 위치는 상부 바디(864)가 하부 바디(862)에 접촉되게 제공되는 위치이다. 구동기(868)는 제어부에 의해 제어된다.

가열 플레이트(810)는 처리 공간(802) 내에 위치된다. 가열 플레이트(810)는 냉각 플레이트(422)의 일측에 위치될 수 있다. 가열 플레이트(810)는 원형의 판 형상으로 제공될 수 있다. 가열 플레이트(810)의 상면은 기판(W)이 놓이는 지지 영역으로 제공된다.

가열 플레이트(810)의 상면에는 복수 개의 핀 홀들(812)이 형성된다. 예컨대, 핀 홀(812)들은 3개로 제공될 수 있다. 각각의 핀 홀(812)은 가열 플레이트(810)의 원주방향을 따라 이격되게 위치된다. 핀 홀(812)들은 서로 간에 동일 간격으로 이격되게 위치될 수 있다. 각각의 핀 홀(812)에는 리프트핀(842)이 제공된다. 리프트핀(842)은 핀구동부재(844)에 의해 상하방향으로 이동 가능한다.

가열 부재(830)는 가열 플레이트(810)에 놓인 기판(W)을 기설정 온도로 가열한다. 가열 부재(830)는 복수 개의 발열체를 포함할 수 있. 가열 부재(830)는 가열 플레이트(810)의 내부에 위치될 수 있다. 각각의 발열체는 가열 플레이트(810)의 서로 상이한 영역을 가열할 수 있다. 가열 플레이트(810)의 서로 상이한 영역은 각 발열체에 의해 가열되는 히팅존으로 제공된다. 각 히텅존은 발열체들과 일대일 대응되도록 제공된다. 예컨대, 가열 부재(830)는 열전 소자 또는 열선 또는 면상 발열체일 수 있다.

외부 기체 공급부(850)는 처리 공간으로 외부 기체를 공급한다. 외부 기체 공급부(850)는 상부 바디(864)의 저면에 형성된 복수의 분사공(852)들을 포함할 수 있다. 외부 기체는 상부 바디(864)의 상면에 형성된 공급 포트(854)를 통해 유입되어 상부 바디(864) 내에 제공되는 공급 유로를 통해 분사공(852)들로 공급될 수 있다. 외부 기체 공급부를 통해 처리 공간으로 유입된 외부 기체는 기판 상에서 발생되는 퓸과 함께 배기 유닛을 통해 배기될 수 있다. 참고로, 외부 기체는 공기 또는 불활성 기체일 수 있다.

도 9 내지 도 11은 배기 유닛을 설명하기 위한 도면들이다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 배기 유닛(870)은 중앙 배기부재(880), 가장자리 배기부재(890) 그리고 제어 유닛(872)을 포함할 수 있다.

중앙 배기부재(880)는 처리 공간(802)의 중앙 영역에 배기류를 제공한다. 일 예로, 중앙 배기부재(880)는 중앙 배기홀(881), 제1덕트(882), 제1연결 덕트(884) 그리고 제1벨로우즈 관(886)을 포함할 수 있다.

중앙 배기홀(881)은 처리 공간(802)의 중앙 영역과 대향되도록 상부 바디(864)에 제공될 수 있다. 제1덕트(882)는 상부 바디(864) 상부에 위치되며, 중앙 배기홀(881)과 제1연결덕트(884)를 연결하도록 제공될 수 있다. 제1연결덕트(884)는 배기압을 제공하는 설비의 메인 덕트(D)와 연결될 수 있다. 제1연결 덕트(884)와 제1덕트(882)는 제1벨로우즈 관(886)을 통해 상호 연결될 수 있다.

가장자리 배기부재(890)는 처리 공간(802)의 가장자리 영역에 배기류를 제공한다. 일 예로, 가장자리 배기부재(890)는 가장자리 배기홀(891), 제2덕트(892), 제2연결 덕트(894) 그리고 제2벨로우즈 관(896)을 포함할 수 있다.

가장자리 배기홀(891)은 처리 공간(802)의 가장자리 영역과 대향되도록 상부 바디(864)에 제공될 수 있다. 제2덕트(892)는 상부 바디(864) 상부에 위치되며, 가장자리 배기홀(891)과 제2연결덕트(894)를 연결하도록 제공될 수 있다. 제2연결덕트(894)는 배기압을 제공하는 설비의 메인 덕트(D)와 연결될 수 있다. 제2연결 덕트(894)와 제2덕트(892)는 제2벨로우즈 관(896)을 통해 상호 연결될 수 있다.

제2덕트(892)는 제1덕트(882)를 감싸는 2중 구조를 갖고, 제1연결덕트(884)와 제2연결덕트9894)는 서로 포개진 2단 구조를 가짐으로써, 제1덕트와 제2덕트를 한 번에 중앙 배기홀 및 가장자리 배기홀과 연결 시공할 수 있어 상대적으로 시공비도 적게 들 뿐만 아니라 베이크 유닛 내의 공간을 효율적으로 사용할 수 있다.

한편, 처리 공간(802)은 중앙 배기부재(880)와 가장자리 배기부재(890) 중 선택된 배기부재에 의해 배기되고, 제어 유닛(872)은 기판에 대해 가열 처리가 이루어지는 동안에 선택된 배기부재가 변경되도록 배기 유닛을 제어할 수 있다.

제어 유닛(872)은 중앙 영역과 가장자리 영역의 기류 변화를 위해 중앙 배기부재(880)와 가장자리 배기부재(890)를 통한 배기류를 제어한다. 일 예로, 제어 유닛(872)은 가열 플레이트(810)에서 기판의 열처리가 이루어지는 초기에는 중앙 영역에서의 배기류 영향을 최소화하도록 가장자리 배기부재(890)를 통해서만 배기가 이루어지도록 제어하고, 그 이후에는 중앙 배기부재(880)와 가장자리 배기부재(890) 모두에서 배기가 이루어지도록 제어할 수 있다.

제어 유닛(872)은 제1연결 덕트(884)에 설치되는 제1개폐 밸브(874)와 제2연결 덕트(894)에 설치되는 제2개폐 밸브(876) 그리고 제1개폐 밸브(874) 및 제2개폐 밸브(876)를 제어하는 제어기(878)를 포함할 수 있다.

도 12는 가열 처리 유닛에서의 기판 처리 방법을 설명하기 위한 플로우챠트이고, 도 13a ~ 도 13c는 각 단계별 배기 흐름을 보여주는 도면들이다.

도 12 내지 도 13c를 참조하면, 가열 처리 유닛에서의 기판 처리 방법은 크게 예열 단계(S100)와 베이킹 단계(S200)로 이루어질 수 있다. 베이킹 단계(S200)는 다시 1차 베이킹 단계(S210)와 2차 베이킹 단계(S220)를 포함할 수 있다.

예열 단계(S100)는 기판이 처리 공간 내의 가열 플레이트(810) 상면으로부터 이격된 핀업 상태에서 이루어진다. 즉, 기판은 업 포지션 상태의 리프트핀(842)들에 지지된 상태에서 가열 플레이트(810)로부터 발생되는 열에 의해 예열된다. 예열 단계에서의 배기는 중앙 배기부재(880)와 가장자리 배기부재(890)를 통해 이루어진다.

1차 베이킹 단계(S210)는 기판이 가열 플레이트(810)의 상면에 안착된 핀-다운 상태에서 이루어진다. 1차 베이킹 단계(S210)는 기판 상의 막 가교 반응 시점과 대응될 수 있다. 막 가교 반응 시점에서는 기판 상부의 기류 영향을 최소화하는 것이 중요하다. 1차 베이킹 단계(S210)는 처리 공간(802) 내의 음압 발생을 최소화하기 위해 가장자리 배기부재(890)를 통한 배기만 이루어지며, 외부 기체 공급부(850)를 통해 처리 공간(802)으로 외부 기체가 공급될 수 있다. 기판은 가열 플레이트(810)에 안착된 상태에서 가열 부재(830)로부터 발생되는 열에 의해 1차 베이킹된다. 일 예로, 1차 베이킹 단계는 대략 5-15초 가량 소요될 수 있다. 이와 같이, 1차 베이킹 단계에서는 처리 공간(802) 내부의 음압 발생을 최소화하여 기판 막 균일성을 개선할 수 있다.

2차 베이킹 단계(S220)는 기판이 가열 플레이트(810)의 상면에 안착된 핀다운 상태에서 이루어진다. 일 예로, 2차 베이킹 단계는 대략 75~85초 가량 소요될 수 있다.

도시하지 않았지만, 예열 단계 이전에는 기판이 반송 로봇에 의해 베이크 유닛의 리프트 핀에 안착되는 반인 단계 및 2차 베이킹 단계 이후에 기판을 냉각 플레이트로 이송시켜 쿨링하는 냉각 단계 및 반출 단계등을 포함할 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.

420 : 베이크 유닛 423 : 공정 챔버
422 : 냉각 플레이트 800 : 가열 처리 유닛

Claims (18)

1. 서로 조합되어 기판을 처리하는 처리 공간을 제공하는 상부 바디 및 하부 바디를 가지는 하우징;
   상기 처리 공간 내에 위치되고 기판이 위치되는 가열 플레이트;
   상기 처리 공간의 중앙 영역에 배기류를 형성하는 중앙 배기부재;
   상기 처리 공간의 가장자리 영역에 배기류를 형성하는 가장자리 배기부재; 및
   상기 중앙 영역과 상기 가장자리 영역의 기류 변화를 위해 상기 중앙 배기부재와 상기 가장자리 배기부재를 통한 배기류를 제어하는 제어 유닛을 포함하는 기판 처리 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 중앙 배기부재는
   상기 중앙 영역과 대향되도록 상기 상부 바디에 제공되는 중앙 배기홀; 및
   상기 중앙 배기홀과 연결되는 제1덕트를 포함하고,
   상기 가장자리 배기부재는
   상기 가장자리 영역과 대향되도록 상기 상부 바디에 제공되는 가장자리 배기홀; 및
   상기 가장자리 배기홀과 연결되는 제2덕트를 포함하는 기판 처리 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2덕트는 상기 제1덕트를 감싸도록 제공되는 기판 처리 장치.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제어 유닛은
   상기 가열 플레이트에서 기판의 열처리가 이루어지는 초기에는 상기 중앙 영역에서의 배기류 영향을 최소화하도록 상기 가장자리 배기부재를 통해서만 배기가 이루어지도록 제어하고, 그 이후에는 상기 중앙 배기부재와 상기 가장자리 배기부재 모두에서 배기가 이루어지도록 제어하는 기판 처리 장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 중앙 배기부재는
   상기 제1덕트와 배기압을 제공하는 메인 덕트를 연결하는 제1연결 덕트; 및
   상기 제1연결 덕트와 상기 제1덕트를 상호 연결하는 제1벨로우즈 관을 더 포함하는 기판 처리 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 가장자리 배기부재는
   상기 제2덕트와 상기 메인 덕트를 연결하는 제2연결 덕트; 및
   상기 제2연결 덕트와 상기 제2덕트를 상호 연결하는 제2벨로우즈 관을 더 포함하는 기판 처리 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1연결덕트와 상기 제2연결덕트는 서로 포개진 2단 구조로 제공되는 기판 처리 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제어 유닛은
   상기 제1연결 덕트에 설치되는 제1개폐 밸브;
   상기 제2연결 덕트에 설치되는 제2개폐 밸브; 및
   상기 제1개폐 밸브 및 상기 제2개폐 밸브를 제어하는 제어기를 포함하는 기판 처리 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제어기는
   상기 가열 플레이트에서 기판의 열처리가 이루어지는 초기에는 상기 제2개폐 밸브만 개방되도록 제어하고, 그 후에는 상기 제1밸브와 상기 제2밸브가 모두 개방되도록 제어하는 베이크 유닛.
10. 제1항에 있어서,
    상기 처리 공간으로 외부 기체를 공급하는 외부 기체 공급부를 더 포함하는 베이크 유닛.
11. 기판을 가열 처리하는 기판 처리 장치에 있어서:
    기판을 처리하는 처리 공간을 제공하는 하우징;
    상기 처리 공간 내에 위치되고 기판이 위치되는 가열 플레이트;
    상기 처리 공간을 배기하는 배기 유닛;
    상기 배기 유닛을 제어하는 제어 유닛을 구비하되,
    상기 배기 유닛은,
    상기 처리 공간의 중앙 영역과 대향되게 위치되는 중앙 배기부재; 및
    상기 처리 공간의 가장자리 영역과 대향되게 위치되는 가장자리 배기부재를 구비하는 기판 처리 장치.
12. 제11항에 있어서,
    상기 제어 유닛은,
    상기 처리 공간은 상기 중앙 배기부재와 상기 가장자리 배기부재 중 선택된 배기부재에 의해 배기되고, 상기 기판에 대해 가열 처리가 이루어지는 동안에 상기 선택된 배기부재는 변경되도록 상기 배기 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
13. 제11항에 있어서,
    상기 제어 유닛은
    상기 기판이 상기 가열 플레이트에 안착된 상태에서 가열 처리가 이루어지는 시점에서는 상기 가장자리 영역에서만 배기가 이루어지도록 상기 배기 유닛을 제어하고, 그 이후 상기 중앙 영역과 상기 가장자리 영역에서 배기가 이루어지도록 상기 배기 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
14. 상부 챔버와 하부 챔버가 접촉되어 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버에 의해 정의된 처리 공간에서 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    상기 기판이 상기 처리 공간 내의 가열 플레이트 상면으로부터 이격된 핀업 상태에서 예열되는 단계;
    상기 기판이 상기 가열 플레이트의 상면에 안착된 핀다운 상태에서 1차 베이킹되는 단계; 및
    상기 기판이 상기 핀다운 상태에서 2차 베이킹되는 단계를 포함하되;
    상기 1차 베이킹 단계과 상기 2차 베이킹 단계는 상기 처리 공간의 중앙 영역과 상기 처리 공간의 가장자리 영역에서의 배기 흐름이 상이하도록 제공되는 기판 처리 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 1차 베이킹 단계에서의 배기는
    상기 처리 공간의 가장자리 영역을 통해 이루어지는 기판 처리 방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 2차 베이킹 단계에서의 배기는
    상기 처리 공간의 가장자리 영역과 상기 처리 공간의 중앙 영역을 통해 이루어지는 기판 처리 방법.
17. 제15항에 있어서,
    상기 예열 단계에서의 배기는
    상기 처리 공간의 가장자리 영역과 상기 처리 공간의 중앙 영역을 통해 이루어지는 기판 처리 방법.
18. 제15항에 있어서,
    상기 1차 베이킹 단계는 상기 2차 베이킹 단계보다 상대적으로 짧은 시간동안 진행되는 기판 처리 방법.
    

Images