KR20230083410A - 기판 처리 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판의 온도를 균일하게 제어하여 기판 상에 형성되는 패턴들의 임계 치수를 균일하게 형성할 수 있는 기판 처리 장치를 이용한 반도체 장치 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 반도체 장치 제조 방법은 기판 처리 장치에 제1 부분과 상기 제1 부분을 둘러싸는 제2 부분을 포함하는 기판을 로딩하고, 로딩된 기판을 가열하는 것을 포함하고, 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 포함하는 공정 챔버, 공정 챔버 내에, 기판을 지지하는 지지 플레이트, 지지 플레이트 내에 제공되어, 기판의 제1 부분을 가열하는 제1 유닛과 기판의 제2 부분을 가열하는 제2 유닛을 포함하는 가열 유닛, 및 가열 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함하고, 기판을 가열하는 것은 과도 구간과 정상 구간을 포함하고, 과도 구간은 기판의 온도가 정상 상태에 도달하기 전까지의 구간이고, 정상 구간은 기판의 온도가 정상 상태에 도달한 후의 구간이고, 과도 구간에서, 제1 유닛은 기판의 제1 부분을 제1 가열 온도로 가열하고, 제2 유닛은 기판의 제1 부분을 상기 제1 가열 온도와 다른 제2 가열 온도로 가열한다.

Description

기판 처리 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법{SUBSTRATE TREATING APPARATUS AND SEMICONDUCTOR DEVICE MANUFACTURING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 기판 처리 장치 및 이를 이용한 반도체 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 등이 점점 더 고집적화됨에 따라 각 소자를 구성하는 각종 패턴들의 크기는 더욱 미세화되고 있다. 이러한 반도체 소자 패턴의 미세화 추세와는 반대로 생산성의 향상이라는 측면에서 반도체 웨이퍼의 크기는 점점 대형화되어 가고 있다. 패턴의 미세화에도 불구하고 반도체 웨이퍼 및 포토마스크 등의 기판의 크기는 더욱 대형화되어 가고 있기 때문에, 대형화된 반도체 웨이퍼 또는 포토마스크의 내부에서 반복적으로 형성되는 소자 패턴들의 임계 치수(CD, Critical Dimension)를 기판의 전체 위치에서 균일하게 형성 및 관리하는 것의 중요성은 점차 증가하고 있다.
균일하고 미세한 패턴을 형성하기 위해서는 기판의 온도 등과 같은 요소에 대한 엄격한 관리가 요구되고 있다. 예를 들어, 공정의 각 단계에서 기판의 휨(warpage) 및 기판의 온도를 파악하고, 기판의 휨 및 기판의 온도에 대응하여 균일한 공정 조건을 구현하는 것은 반도체 제조 수율의 제고에 핵심적인 요소이다.
본 발명이 해결하려는 기술적 과제는, 기판의 온도를 균일하게 제어하여 기판 상에 형성되는 패턴들의 임계 치수를 균일하게 형성할 수 있는 기판 처리 장치를 이용한 반도체 장치 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 기술적 과제는 기판의 온도를 균일하게 제어하여 기판 상에 형성되는 패턴들의 임계 치수를 균일하게 형성할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 반도체 제조 방법은, 기판 처리 장치에 제1 부분과 상기 제1 부분을 둘러싸는 제2 부분을 포함하는 기판을 로딩하고, 로딩된 기판을 가열하는 것을 포함하고, 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 포함하는 공정 챔버, 공정 챔버 내에, 기판을 지지하는 지지 플레이트, 지지 플레이트 내에 제공되어, 기판의 제1 부분을 가열하는 제1 유닛과 기판의 제2 부분을 가열하는 제2 유닛을 포함하는 가열 유닛, 및 가열 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함하고, 기판을 가열하는 것은 과도 구간과 정상 구간을 포함하고, 과도 구간은 기판의 온도가 정상 상태에 도달하기 전까지의 구간이고, 정상 구간은 기판의 온도가 정상 상태에 도달한 후의 구간이고, 과도 구간에서, 제1 유닛은 기판의 제1 부분을 제1 가열 온도로 가열하고, 제2 유닛은 기판의 제1 부분을 상기 제1 가열 온도와 다른 제2 가열 온도로 가열한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 포함하는 공정 챔버, 공정 챔버 내에, 제1 부분과 제1 부분을 둘러싸는 제2 부분을 포함하는 기판을 지지하는 지지 플레이트, 지지 플레이트 내에 제공되어, 기판의 제1 부분을 가열하는 제1 유닛과 기판의 제2 부분을 가열하는 제2 유닛을 포함하는 가열 유닛, 및 가열 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함하고, 기판을 가열하는 것은 과도 구간과 정상 구간을 포함하고, 과도 구간은 기판의 온도가 정상 상태에 도달하기 전까지의 구간이고, 정상 구간은 기판의 온도가 정상 상태에 도달한 후의 구간이고, 과도 구간에서, 제1 유닛은 기판의 제1 부분을 제1 가열 온도로 가열하고, 제2 유닛은 기판의 제1 부분을 제1 가열 온도와 다른 제2 가열 온도로 가열한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 처리 공간을 포함하는 공정 챔버, 공정 챔버 내에, 제1 부분과, 제1 부분을 둘러싸는 제2 부분과, 제1 부분 및 상기 제2 부분 사이의 제3 부분을 포함하는 기판을 지지하는 지지 플레이트, 지지 플레이트 내에 제공되어, 기판의 제1 부분을 가열하는 제1 유닛과, 기판의 제2 부분을 가열하는 제2 유닛과, 기판의 제3 부분을 가열하는 제3 유닛을 포함하는 가열 유닛, 및 가열 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함하고, 기판을 가열하는 것은 과도 구간과 정상 구간을 포함하고, 과도 구간은 기판의 온도가 정상 상태에 도달하기 전까지의 구간이고, 정상 구간은 기판의 온도가 정상 상태에 도달한 후의 구간이고, 과도 구간에서, 제1 유닛은 기판의 제1 부분을 제1 가열 온도로 가열하고, 제2 유닛은 기판의 제2 부분을 제2 가열 온도로 가열하고, 제3 유닛은 기판의 제3 부분을 제3 가열 온도로 가열하고, 제3 가열 온도는 제1 가열 온도보다 낮고, 제3 가열 온도는 제2 가열 온도보다 높다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 발명의 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 예시적은 도면이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 도시한 평면도이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치를 도시한 측면도이다.
도 4는 도 1의 베이크 유닛을 설명하기 위한 예시적인 사시도이다.
도 5는 도 1의 베이크 유닛을 설명하기 위한 예시적인 단면도이다.
도 6은 도 5의 기판을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 1의 베이크 유닛을 이용하여 가열된 기판의 온도를 설명하기 위한 예시적인 그래프이다.
도 8은 도 4의 가열 유닛의 가열 온도를 설명하기 위한 예시적인 그래프이다.
도 9 및 도 10은 몇몇 실시예에 따른 가열 유닛의 가열 온도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 몇몇 실시예에 따른 베이크 유닛을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 12는 도 11의 기판을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 도 11의 가열 유닛의 가열 온도를 설명하기 위한 예시적인 그래프이다.
도 14 및 도 15는 몇몇 실시예에 따른 기판을 설명하기 위한 예시적인 도면들이다.
도 16은 몇몇 실시예에 따른 베이크 유닛을 설명하기 위한 예시적인 도면이다.
도 17은 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 반도체 장치 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 18은 도 17의 S300 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 예시적은 도면이다. 도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 도시한 평면도이다. 도 3은 도 1의 기판 처리 장치를 도시한 측면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 인덱스 유닛(100), 공정 처리부(미도시), 인터페이스 유닛(500), 노광 유닛(600), 습도 제어 유닛(700) 및 이송 속도 제어 유닛(800)을 포함한다. 공정 처리부(미도시)는 스핀 유닛(200), 베이크 유닛(300), 이송 유닛(400)을 포함한다.
인덱스 유닛(100)은 복수의 로드 포트(110), 인덱스 로봇(120) 및 제1 버퍼 모듈(130)을 포함할 수 있다.
로드 포트(110)는 기판이 수납된 카세트가 놓이는 재치대를 가진다. 로드 포트(110)는 복수의 재치대를 포함할 수 있고, 복수의 재치대는 제2 방향(Y)을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 도 2에서, 로드 포트(110)가 4개의 재치대를 포함하는 것으로 도시하였으나, 실시예는 이에 제한되지 않는다. 로드 포트(110)가 포함하는 재치대의 수량은 실시예에 따라 변경될 수 있다.
인덱스 로봇(120)은 로드 포트(110)와 제1 버퍼 모듈(130) 사이에서 기판(W)을 이송한다. 인덱스 로봇(120)은 프레임, 이송 로봇 및 가이드 레일을 포함할 수 있다. 프레임은 대체로 내부가 빈 직육면체의 형상으로 제공되며, 로드 포트(110)와 제1 버퍼 모듈(130) 사이에 배치된다. 이송 로봇과 가이드 레일은 프레임 내에 배치된다. 이송 로봇은 제1 방향(X), 제2 방향(Y) 및 제3 방향(Z)으로 이동 가능하고 회전될 수 있도록 4축 구동 이 가능한 구조를 포함할 수 있다.
제1 버퍼 모듈(130)은 복수의 기판(W)을 일시적으로 보관할 수 있는 내부가 빈 직육면체의 형상으로 제공될 수 있다. 제1 버퍼 모듈(130)은 인덱스 로봇(120)과 스핀 유닛(200), 베이크 유닛(300), 이송 유닛(400)을 포함하는 공정처리부와 인덱스 로봇(120) 사이에 배치될 수 있다.
스핀 유닛(200)은 노광 공정 전에 기판(W) 상에 포토 레지스트를 코팅하는 공정을 진행하는 코팅 유닛(210)과 및 노광 공정 후에 기판(W)을 현상하는 공정을 진행하는 현상 유닛(220)을 포함할 수 있다. 코팅 유닛(210)과 현상 유닛(220)은 서로 층으로 구획되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 코팅 유닛(210)은 현상 유닛(220)의 상부에 배치될 수 있다. 다른 예를 들어, 코팅 유닛(210)은 현상 유닛(220)의 하부에 배치될 수 있다.
코팅 유닛(210)은 기판(W)에 대해 포토 레지스트와 같은 감광액을 코팅하는 공정을 수행한다. 코팅 유닛(210)은 복수의 코팅 챔버(211)를 포함할 수 있다. 코팅 유닛(210)의 코팅 챔버(211)들은 제1 방향(X)을 따라 연속적으로 배치되고, 제3 방향(Z)따라 적층 되어 배치될 수 있다. 복수의 코팅 챔버(211)는 모두 동일한 구조를 가질 수 있다. 각각의 코팅 챔버(211)에서 사용되는 포토 레지스트의 종류는 서로 상이할 수 있다.
도 2 및 도 3에서는 코팅 챔버(211)가 제1 방향(X) 및 제3 방향(Z)을 따라 3개씩 배치되는 것으로 도시하였으나, 실시예는 이에 제한되지 않는다. 제1 방향(X) 및 제3 방향(Z)을 따라 배치되는 코팅 챔버(211)의 수는 실시예에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
현상 유닛(220)은 기판(W) 상에 패턴을 얻기 위해 현상액을 공급하여 포토 레지스트의 일부를 제거하는 현상 공정을 수행한다. 현상 유닛(220)은 기판(W) 상의 포토 레지스트 중 광이 조사된 영역을 제거할 수 있다. 선택적으로 사용되는 포토 레지스트의 종류에 따라 포토 레지스트 중 광이 조사되지 않은 영역만이 제거될 수 있다.
현상 유닛(220)은 복수의 현상 챔버(221)를 포함할 수 있다. 현상 유닛(220)의 현상 챔버(221)들은 제1 방향(X)을 따라 연속적으로 배치되고, 제3 방향(Z)따라 적층 되어 배치될 수 있다. 복수의 현상 챔버(221)는 모두 동일한 구조를 가질 수 있다. 각각의 현상 유닛(220)에서 사용되는 현상액의 종류는 서로 상이할 수 있다.
도 2 및 도 3에서는 현상 챔버(221)가 제1 방향(X) 및 제3 방향(Z)을 따라 3개씩 배치되는 것으로 도시하였으나, 실시예는 이에 제한되지 않는다. 제1 방향(X) 및 제3 방향(Z)을 따라 배치되는 현상 챔버(221)의 수는 실시예에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
베이크 유닛(300)은 기판(W)을 가열 또는 냉각하는 열처리 공정을 수행한다. 베이크 유닛(300)은 포토 레지스트를 코팅하기 전에 기판(W)을 소정의 온도로 가열하여 기판(W) 표면의 유기물이나 수분을 제거하는 프리 베이크(pre-bake) 공정, 포토 레지스트를 기판(W) 상에 코팅한 후에 행하는 소프트 베이크(soft bake) 공정, 현상 공정이 수행되기 전에 기판(W)을 가열하는 포스트 베이크(post-bake) 공정, 현상 공정이 수행된 후에 기판(W)을 가열하는 하드 베이크(hard bake) 공정 및 각각의 베이크 공정 이후에 가열된 웨이퍼를 냉각하는 냉각 공정 등을 수행할 수 있다.
베이크 유닛(300)은 복수의 베이킹 챔버를 포함할 수 있다. 베이크 유닛(300)의 베이킹 챔버들은 제1 방향(X)을 따라 연속적으로 배치되고, 제3 방향(Z)따라 적층 되어 배치될 수 있다. 도 2에서, 베이킹 챔버가 제1 방향(X)을 따라 3개씩 배치되고, 제3 방향(Z)을 따라 6개씩 적층 되는 것으로 도시하였으나, 실시예는 이에 제한되지 않는다. 제1 방향(X) 및 제3 방향(Z)을 따라 배치되는 베이킹 챔버의 수는 실시예에 따라 다양하게 변형될 수 있다.
베이킹 챔버는 냉각 플레이트 또는 가열 플레이트를 가진다. 냉각 플레이트에는 냉각수 또는 열전 소자와 같은 냉각 수단이 제공될 수 있다. 가열 플레이트에는 열선 또는 열전 소자와 같은 가열 수단이 제공될 수 있다. 복수의 베이킹 챔버 중 일부는 냉각 플레이트만을 구비하고, 다른 베이킹 챔버는 가열 플레이트만을 구비할 수 있다. 또한 하나의 베이킹 챔버가 냉각 플레이트와 가열 플레이트를 모두 구비할 수 있다.
베이크 유닛(300)에 대해서는 이하, 도 4 내지 도 16을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
이송 유닛(400)은 제1 버퍼 모듈(130) 및 제2 버퍼 모듈(510)과 제1 방향(X)으로 나란하게 배치된다. 이송 유닛(400) 내에는 공정 처리부 로봇과 가이드 레일이 위치된다. 이송 유닛(400)은 대체로 직사각의 형상을 가진다. 공정 처리부 로봇은 제1 버퍼 모듈(130), 코팅 유닛(210), 현상 유닛(220), 베이크 유닛(300) 및 제2 버퍼 모듈(510) 간에 기판(W)을 이송한다. 가이드 레일은 제1 방향(X)을 따라 연장된다. 가이드 레일은 공정 처리부 로봇이 제1 방향(X)으로 직선 이동되도록 가이드한다.
스핀 유닛(200), 이송 유닛(400) 및 베이크 유닛(300)은 제2 방향(Y)을 따라 배치된다. 즉, 코팅 유닛(210)과 현상 유닛(220)은 이송 유닛(400)을 사이에 두고 베이크 유닛(300)과 마주보게 위치된다.
인터페이스 유닛(500)은 스핀 유닛(200), 베이크 유닛(300) 및 이송 유닛(400)을 포함하는 공정 처리부(미도시)와 노광 유닛(600) 사이에서 기판(W)을 이송할 수 있다. 인터페이스 유닛(500)은 제2 버퍼 모듈(510)과 인터페이스 로봇(520)을 가질 수 있다.
제2 버퍼 모듈(510)은 기판(W)을 일시적으로 저장할 수 있다. 제2 버퍼 모듈(510)은 기판(W)을 수용하는 복수의 챔버("제1 버퍼 챔버" 및 "제2 버퍼 챔버"에 대응)를 포함할 수 있다. 제1 버퍼 챔버는 공정 처리부(예를 들어, 코팅 유닛)로부터 노광 유닛(600)으로 이송되는 기판(W)을 일시적으로 저장할 수 있다. 제2 버퍼 챔버는 노광 유닛(600)으로부터 공정 처리부(예를 들어, 베이크 유닛)로 이송되는 기판(W)을 일시적으로 저장할 수 있다.
제1 버퍼 챔버와 제2 버퍼 챔버가 제2 버퍼 모듈(510) 내에서 배치되는 형태는 실시예에 따라 변형될 수 있다. 예를 들어, 제1 버퍼 챔버와 제2 버퍼 챔버는 제2 버퍼 모듈(510) 내에서 제3 방향(Z)을 따라 적층될 수 있다.
다른 예를 들어, 제1 버퍼 챔버와 제2 버퍼 챔버는 제1 방향(X) 또는 제2 방향(Y)으로 나란히 배치될 수 있다. 이와 같은 경우, 복수의 제1 버퍼 챔버가 적층 되어 제1 버퍼 타워를 형성하고, 복수의 제2 버퍼 챔버가 적층 되어 제2 버퍼 타워를 형성할 수 있다. 즉, 제1 버퍼 타워와 제2 버퍼 타워가 제1 방향(X) 또는 제2 방향(Y)으로 나란히 배치될 수 있다.
제2 버퍼 모듈(510)은 기판(W)을 수용하지 않은 챔버를 포함할 수 있다. 또한, 제2 버퍼 모듈(510)에는 제1 습도 제어 유닛(700)이 배치될 수 있다. 이에 대해서는, 아래에서 상세히 설명한다.
인터페이스 로봇(520)은 제2 버퍼 모듈(510)과 노광 유닛(600) 사이에서 기판(W)을 이송할 수 있다.
노광 유닛(600)은 스텝퍼(stepper)를 사용하여 포토 레지스트 막이 형성된 기판(W)에 광을 조사하여, 기판(W) 상에 회로 패턴을 형성할 수 있다.
습도 제어 유닛(700)은 기판(W)의 성능이 감소되지 않도록 기판(W)이 습도 제어 유닛(700)을 통과하는 경우, 기판(W)이 노출되는 수분량을 제어할 수 있다. 습도 제어 유닛(700)은 증기를 공급하여, 기판(W)이 기판 처리 장치(1) 내에서 노출되는 총 수분량을 증가시킬 수 있다.
몇몇 실시예에서, 습도 제어 유닛(700)은 인터페이스 유닛(500)의 제2 버퍼 모듈(510)에 배치될 수 있다. 즉, 습도 제어 유닛(700)은 제2 버퍼 모듈(510)의 복수의 챔버 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, 습도 제어 유닛(700)은 제3 방향(Z)으로 제2 버퍼 모듈(510)의 제1 버퍼 챔버와 제2 버퍼 챔버와 적층 되어 배치될 수 있다. 다른 예를 들어, 습도 제어 유닛(700)은 제1 방향(X) 또는 제2 방향(Y)을 따라 제2 버퍼 모듈(510)의 제1 버퍼 챔버와 제2 버퍼 챔버의 사이에 배치될 수 있다.
이와 같은 경우, 습도 제어 유닛(700)은 스핀 유닛(200)으로부터 노광 유닛(600)으로 제공되는 기판(W)이 노출되는 총 수분량을 제어할 수 있다. 제1 습도 제어 유닛(700)을 통과하기 전과 비교하여, 기판(W)이 제1 습도 제어 유닛(700)을 통과할 때 기판(W)이 노출되는 수분량이 급격히 증가한다.
이송 속도 제어 유닛(800)은 기판 처리 장치(1) 내에서 인덱스 로봇(120), 이송 유닛(400) 및 인터페이스 로봇(520)이 기판(W)을 이송하는 속도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 이송 속도 제어 유닛(800)은 기판(W)이 이송 유닛(400)을 통해서 스핀 유닛(200)으로부터 베이크 유닛(300)으로 이송되는 경우, 기판(W)의 이송 속도를 제어할 수 있다.
이하에서, 도 4 내지 도 16을 참조하여, 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치에 포함된 베이크 유닛(300)을 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 도 1의 베이크 유닛을 설명하기 위한 예시적인 사시도이다. 도 5는 도 1의 베이크 유닛을 설명하기 위한 예시적인 단면도이다. 도 6은 도 5의 기판을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 베이크 유닛(300)은 공정 챔버(310), 지지 플레이트(320), 베이스 모듈(330), 및 반송 로봇(340)을 포함할 수 있다.
반송 로봇(340)은 기판(도 5의 W)을 베이크 유닛(300) 내부로 도입하거나, 처리가 완료된 기판(W)을 베이크 유닛(300)으로부터 반출할 수 있다. 공정 챔버(310)는 기판(W)이 가열되는 동안 발생하는 가스를 배기하기 위한 배기 구조를 포함할 수 있다. 공정 챔버(310)는 공정이 진행되는 동안 기판(W)을 외부로부터 격리시킬 수 있다. 공정 챔버(310)는 기판(W)을 처리하기 위한 열이 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 공정 챔버(310)는 공정 챔버(310) 외부의 입자에 의해 기판(W)이 오염되는 것을 방지할 수 있다. 공정 챔버(310)는 지지 플레이트(320), 및 기판(W)을 모두 커버할 수도 있고, 기판(W)만을 커버하도록 구성될 수 있다.
베이스 모듈(330)은 지지 플레이트(320), 및 공정 챔버(310) 등 베이크 유닛(300)에 포함된 다양한 구성요소들을 지지할 수 있다.
기판(W)이 반송 로봇(340)에 의해 전달되면, 공정 챔버(310)가 열릴 수 있다. 이어서, 반송 로봇(340)을 통해 지지 플레이트(320) 상에 기판(W)이 실장되고 공정 챔버(310)가 닫힐 수 있다. 이어서, 기판(W)이 충분히 가열되면, 공정 챔버(310)가 다시 열리고, 기판(W)은 반송 로봇(340)에 의해 반출될 수 있다.
도 5를 참조하면, 베이크 유닛(300)은 공정 챔버(310), 지지 플레이트(320), 지지 핀(315), 제1 제어 유닛(350), 및 제2 제어 유닛(360)을 포함할 수 있다.
공정 챔버(310)는 내부에 처리 공간을 제공할 수 있다. 상기 처리 공간 내에서, 기판(W)에 다양한 반도체 공정이 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 처리 공간 내에서, 기판(W)에 베이크 공정이 수행될 수 있다. 기판(W)은 지지 플레이트(320) 내에 제공된 가열 유닛(325)에 의해 가열될 수 있다. 도시되진 않았지만, 공정 챔버(310)는 개구를 포함할 수 있다. 상기 개구를 통해 기판(W)이 반출입될 수 있다.
도 6을 참조하면, 기판(W)이 제공될 수 있다. 기판(W)은 제1 부분(W1)과 제2 부분(W2)을 포함할 수 있다. 제1 부분(W1)은 기판(W)의 중앙 부분일 수 있고, 제2 부분(W2)은 기판(W)의 에지 부분일 수 있다. 제2 부분(W2)은 제1 부분(W1)을 둘러쌀 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
다시 도 5를 참조하면, 기판(W)은 지지 플레이트(320) 상에 놓일 수 있다. 기판(W)은 지지 플레이트(320)에 실장될 수 있다. 구체적으로, 지지 플레이트(320) 상의 지지 핀(315)은 기판(W)을 지지할 수 있다. 기판(W)이 지지 플레이트(320)로 로딩될 때 지지 핀(315)은 지지 플레이트(320) 내부에 위치할 수 있다. 기판(W)이 지지 플레이트(320)로 로딩된 후에, 지지 핀(315)은 상승하여 기판(W)을 지지 플레이트(320)와 이격시킬 수 있다.
지지 플레이트(320)는 공정 챔버(310)와 연결될 수 있다. 지지 플레이트(320)는 기판(W)을 지지할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 지지 플레이트(320)는 지지 핀(315)을 포함할 수 있다. 지지 핀(315)은 기판(W)이 로딩되기 전에 지지 플레이트(320) 내부에 위치할 수 있다. 지지 핀(315)은 기판(W)이 로딩된 후에 수직 방향으로 상승하여 기판(W)을 지지할 수 있다. 도 5에서, 지지 플레이트(320)의 폭이 기판(W)의 폭보다 큰 것으로 도시하였지만, 설명의 편의를 위한 것일뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 지지 플레이트(320)는 가열 유닛(325)을 포함할 수 있다. 지지 플레이트(320) 내에 가열 유닛(325)이 제공될 수 있다. 하지만, 이에 제한되는 것은 아니고, 가열 유닛(325)이 지지 플레이트(320) 상부에 제공될 수도 있다. 가열 유닛(325)은 기판(W)을 가열할 수 있다. 예를 들어, 가열 유닛(325)은 기판(W)을 설정된 온도로 가열할 수 있다. 가열 유닛(325)은 예를 들어, 전열 장치일 수 있고, 지지 플레이트(320)에 실장된 기판(W)에 균일한 열을 제공하기 위해 임의의 다양한 형상을 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 가열 유닛(325)은 적어도 하나 이상일 수 있다. 가열 유닛(325)은 기판(W)의 복수의 영역에 대응하여, 복수의 영역으로 구획될 수 있다. 예를 들어, 가열 유닛(325)은 제1 유닛(325a)과 제2 유닛(325b)을 포함할 수 있다. 제1 유닛(325a)은 기판(W)의 제1 부분(W1)을 가열하는 가열 유닛일 수 있다. 제2 유닛(325b)은 기판(W)의 제2 부분(W2)을 가열하는 가열 유닛일 수 있다. 제1 유닛(325a)과 제2 유닛(325b)은 서로 다른 열 출력을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 제1 유닛(325a)은 제1 가열 온도로 기판(W)의 제1 부분(W1)을 가열할 수 있고, 제2 유닛(325b)은 제1 가열 온도와 다른 제2 가열 온도로 기판(W)의 제2 부분(W2)을 가열할 수 있다. 제1 유닛(325a)의 제1 가열 온도와 제2 유닛(325b)의 제2 가열 온도가 다름에 따라, 기판(W)이 균일하게 가열될 수 있다. 이에 따라, 균일한 임계 치수를 갖는 패턴들이 기판(W) 상에 형성될 수 있다. 이와 관련해서는 도 7 내지 도 10을 이용하여 자세히 설명하도록 한다.
도시되진 않았지만, 지지 플레이트(320)는 외부로부터 진공압이 제공되는 다수의 진공 포트들이 배치될 수 있다. 다수의 진공 포트들은 지지 플레이트(320)를 관통하여 진공 압이 제공되는 경로 역할을 할 수 있다. 진공 포트들은 다양한 배치를 갖도록 지지 플레이트(320)에 형성될 수 있다. 진공 포트들은 기판(W)이 복수의 지지 핀(315) 상에 고정되도록 진공압을 통해 기판(W)을 흡입할 수 있다.
제1 제어 유닛(350)은 지지 플레이트(320)와 연결될 수 있다. 제1 제어 유닛(350)은 지지 플레이트(320) 내의 가열 유닛(325)을 제어할 수 있다. 구체적으로, 가열 유닛(325)의 가열 온도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 지지 플레이트(320) 내에 온도 센서가 내장될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니고, 온도 센서는 지지 플레이트(320)의 상부면 또는 하부면에 배치될 수도 있다. 온도 센서는 가열 유닛(325)의 기판(W)을 가열하는 가열 온도를 센싱하여 제1 제어 유닛(350)으로 송신할 수 있다. 제1 제어 유닛(350)은 수신된 가열 유닛(325)의 가열 온도에 따라 가열 유닛들(325a, 325b)의 가열 온도를 조절하고 제어할 수 있다.
제2 제어 유닛(360)은 기판(W)과 연결될 수 있다. 제2 제어 유닛(360)은 예를 들어 기판(W)의 온도를 센싱하는 온도 센서일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 제2 제어 유닛(360)은 기판(W)의 온도를 센싱하여 센싱한 정보를 제1 제어 유닛(350)으로 송신할 수 있다.
도 7은 도 1의 베이크 유닛을 이용하여 가열된 기판의 온도를 설명하기 위한 예시적인 그래프이다. 참고적으로 x축은 시간을 의미하고, y축은 기판의 온도를 의미할 수 있다.
도 7을 참조하면, 기판(W)은 기판 처리 장치에 로딩되고 시간이 지남에 따라 온도가 증가할 수 있다. 즉, 기판(W)은 가열 유닛(325)을 이용하여 가열될 수 있다. 기판(W)을 가열하는 것은 과도 구간과 정상 구간을 포함할 수 있다.
과도 구간은 기판(W)의 온도가 정상 상태에 도달하기 전까지의 구간일 수 있다. 정상 구간은 기판(W)의 온도가 정상 상태에 도달한 후의 구간일 수 있다. "정상 상태"란 기판(W)의 온도가 제1 기판 온도(ST1)를 갖는 상태를 의미할 수 있다. 제1 기판 온도(ST1)는 효율적인 공정이 가능한 기판(W)의 온도일 수 있다. 예를 들어, 제1 기판 온도(ST1)는 80°C 이상 120°C 이하일 수 있다. 바람직하게는, 제1 기판 온도(ST1)는 90°C 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 정상 구간은 제2 시간(t2)에서 제3 시간(t3) 사이의 구간일 수 있다. 과도 구간은 제1 시간(t1)에서 제2 시간(t2) 사이의 구간일 수 있다.
구체적으로, 기판(W)은 제1 시간(t1)에 기판 처리 장치로 로딩될 수 있다. 기판(W)은 제1 시간(t1)에서 제2 시간(t2)에 해당하는 구간에 온도가 상승할 수 있다. 예를 들어, 기판(W)은 제1 기판 온도(ST1) 까지 상승할 수 있다. 제2 시간(t2)이 지난 후에는 기판(W)은 제1 기판 온도(ST1)로 유지될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 과도 구간은 집중 구간을 포함할 수 있다. 집중 구간은 기판(W)을 가열하는 가열 온도를 조절하는 구간을 의미할 수 있다. 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치는 지지 플레이트(320) 내의 가열 유닛(325)을 이용하여 기판(W)의 가열 온도를 조절할 수 있다. 가열 유닛(325)은 집중 구간에 가열 온도를 조절할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 집중 구간은 제4 시간(t4)에서 제5 시간(t5) 사이의 구간일 수 있다. 집중 구간에서 기판(W)은 제2 기판 온도(ST2)를 가질 수 있다. 제2 기판 온도(ST2)는 제1 기판 온도(ST1) 보다 낮을 수 있다. 제1 기판 온도(ST1)와 제2 기판 온도(ST2)의 차이는 예를 들어, 5°C 내지 10°C 일 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치의 가열 유닛은 기판(W)의 정상 상태의 온도에서 약 5°C 내지 10°C 낮은 온도의 구간에서 가열 온도가 조절될 수 있다.
도 8은 도 4의 가열 유닛의 가열 온도를 설명하기 위한 예시적인 그래프이다. 참고적으로 x축은 시간을 의미하고, y축은 가열 유닛의 온도를 의미할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제1 그래프(370a)와 제2 그래프(370b)가 제공된다. 제1 그래프(370a)는 제1 유닛(325a)이 기판(W)의 제1 부분(W1)을 가열하는 제1 가열 온도를 나타내는 그래프이고, 제2 그래프(370b)는 제2 유닛(325b)이 기판(W)의 제2 부분(W2)을 가열하는 제2 가열 온도를 나타내는 그래프일 수 있다.
앞서 설명한 것과 같이, 제1 유닛(325a)은 기판(W)의 제1 부분(W1)을 가열할 수 있다. 제1 유닛(325a)은 기판(W)의 제1 부분(W1)을 제1 가열 온도로 가열할 수 있다. 제1 가열 온도는 제1 온도(TM1)와 제2 온도(TM2) 사이의 값을 가질 수 있다. 제2 유닛(325b)은 기판(W)의 제2 부분(W2)을 가열할 수 있다. 제2 유닛(325b)은 기판(W)의 제2 부분(W2)을 제2 가열 온도로 가열할 수 있다. 제2 가열 온도는 제1 온도(TM1)와 제3 온도(TM3) 사이의 값을 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제2 온도(TM2)는 제3 온도(TM3)보다 클 수 있다. 즉, 기판(W)의 제1 부분(W1)을 가열할 때의 제1 가열 온도는, 기판(W)의 제2 부분(W2)을 가열할 때의 제2 가열 온도보다 클 수 있다. 다시 말하면, 기판(W)의 중앙 부분이 기판(W)의 에지 부분보다 더 높은 온도로 가열될 수 있다.
기판(W)의 중앙 부분의 온도가 기판(W)의 에지 부분의 온도보다 낮을 수 있다. 또한, 기판(W)의 중앙 부분이 기판(W)의 에지 부분보다 느리게 가열될 수 있다. 기판(W)의 중앙 부분이 기판(W)의 에지 부분보다 더 높은 온도로 가열됨에 따라, 기판(W)이 균일한 온도로 가열될 수 있다. 이와 같이, 기판(W)의 영역에 따라 가열 유닛(325)의 가열 온도를 조절함에 따라 기판 처리 장치 내에서 기판(W)이 균일하게 가열될 수 있다. 이에 따라, 후속 공정에서 기판(W) 상에 형성되는 패턴들의 임계 치수(CD, Critical Dimension)가 균일하게 형성될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 가열 온도는 온도의 프로파일에 따라 제1 내지 제3 서브 구간(370a1, 370a2, 370a3)을 가질 수 있다. 제1 내지 제3 서브 구간(370a1, 370a2, 370a3)은 과도 구간의 집중 구간(제4 시간(t4)에서 제5 시간(t5)까지의 구간)에 포함될 수 있다. 제1 서브 구간(370a1)은 제4 시간(t4)에서 제6 시간(t6) 사이의 구간일 수 있다. 제2 서브 구간(370a2)은 제6 시간(t6)에서 제7 시간(t7) 사이의 구간일 수 있다. 제3 서브 구간(370a3)은 제7 시간(t7)에서 제5 시간(t5) 사이의 구간일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 서브 구간(370a1)에서 제1 가열 온도는 점진적으로 감소할 수 있다. 제2 서브 구간(370a2)에서 제1 가열 온도는 일정할 수 있다. 제3 서브 구간(370a3)에서 제1 가열 온도는 점진적으로 증가할 수 있다.
즉, 제1 서브 구간(370a1)에서 제1 유닛(325a)의 제1 가열 온도는 제1 온도(TM1)에서 제2 온도(TM2)로 점진적으로 낮아질 수 있다. 제4 시간(t4)에서 제6 시간(t6)을 향함에 따라 제1 유닛(325a)의 제1 가열 온도는 제1 온도(TM1)에서 제2 온도(TM2)로 점진적으로 낮아질 수 있다.
제2 서브 구간(370a2)에서 제1 유닛(325a)의 제1 가열 온도는 제2 온도(TM2)일 수 있다. 제6 시간(t6)에서 제7 시간(t7)을 향함에 따라 제1 유닛(325a)의 제1 가열 온도는 제2 온도(TM2)로 일정하게 유지될 수 있다.
제3 서브 구간(370a3)에서 제1 유닛(325a)의 제1 가열 온도는 제2 온도(TM2)에서 제1 온도(TM1)로 점진적으로 증가할 수 있다. 제7 시간(t7)에서 제5 시간(t5)을 향함에 따라 제1 유닛(325a)의 제1 가열 온도는 제2 온도(TM2)에서 제1 온도(TM1)로 점진적으로 증가할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제2 가열 온도는 온도의 프로파일에 따라 제4 내지 제6 서브 구간(370b1, 370b2, 370b3)을 가질 수 있다. 제4 내지 제6 서브 구간(370b1, 370b2, 370b3)은 과도 구간의 집중 구간(제4 시간(t4)에서 제5 시간(t5)까지의 구간)에 포함될 수 있다. 제4 서브 구간(370b1)에서 제2 가열 온도는 점진적으로 감소할 수 있다. 제5 서브 구간(370b2)에서 제2 가열 온도는 일정할 수 있다. 제6 서브 구간(370b3)에서 제2 가열 온도는 점진적으로 증가할 수 있다.
예를 들어, 제4 서브 구간(370b1)은 제4 시간(t4)에서 제6 시간(t6) 사이의 구간일 수 있다. 제5 서브 구간(370b2)은 제6 시간(t6)에서 제7 시간(t7) 사이의 구간일 수 있다. 제6 서브 구간(370b3)은 제7 시간(t7)에서 제5 시간(t5) 사이의 구간일 수 있다.
즉, 제4 서브 구간(370b1)에서 제2 유닛(325b)의 제2 가열 온도는 제1 온도(TM1)에서 제3 온도(TM3)로 점진적으로 낮아질 수 있다. 제4 시간(t4)에서 제6 시간(t6)을 향함에 따라 제2 유닛(325b)의 제2 가열 온도는 제1 온도(TM1)에서 제3 온도(TM3)로 점진적으로 낮아질 수 있다.
제5 서브 구간(370b2)에서 제2 유닛(325b)의 제2 가열 온도는 제3 온도(TM3)일 수 있다. 제6 시간(t6)에서 제7 시간(t7)을 향함에 따라 제2 유닛(325b)의 제2 가열 온도는 제3 온도(TM3)로 일정하게 유지될 수 있다.
제6 서브 구간(370b3)에서 제2 유닛(325b)의 제2 가열 온도는 제3 온도(TM3)에서 제1 온도(TM1)로 점진적으로 증가할 수 있다. 제7 시간(t7)에서 제5 시간(t5)을 향함에 따라 제2 유닛(325b)의 제2 가열 온도는 제3 온도(TM3)에서 제1 온도(TM1)로 점진적으로 증가할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제1 가열 온도의 제1 서브 구간(370a1)은 제2 가열 온도의 제4 서브 구간(370b1)과 완전히 오버랩될 수 있다. 제1 가열 온도의 제2 서브 구간(370a2)은 제2 가열 온도의 제5 서브 구간(370b2)과 완전히 오버랩될 수 있다. 제1 가열 온도의 제3 서브 구간(370a3)은 제2 가열 온도의 제6 서브 구간(370b3)과 완전히 오버랩될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 9 및 도 10은 몇몇 실시예에 따른 가열 유닛의 가열 온도를 설명하기 위한 그래프이다. 설명의 편의상 도 8을 이용하여 설명한 것과 중복되는 내용은 생략하도록 한다.
도 9를 참조하면, 제5 서브 구간(370b2)은 제2 서브 구간(370a2)과 오버랩되지 않는 부분을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 서브 구간(370a1)은 제4 서브 구간(370b1)과 오버랩되지 않는 부분을 포함할 수 있다. 제3 서브 구간(370a3)은 제6 서브 구간(370b3)과 완전히 오버랩될 수 있다.
예를 들어, 제4 서브 구간(370b1)은 제4 시간(t4)부터 제8 시간(t8) 사이의 구간일 수 있다. 제5 서브 구간(370b2)은 제8 시간(t8)부터 제7 시간(t7) 사이의 구간일 수 있다. 제8 시간(t8)은 제4 시간(t4)과 제6 시간(t6) 사이에 위치할 수 있다. 이에 따라, 제1 서브 구간(370a1)이 제4 서브 구간(370b1)보다 길다. 제2 서브 구간(370a2)이 제5 서브 구간(370b2)보다 짧다.
도 10을 참조하면, 제1 서브 구간(370a1)은 제4 서브 구간(370b1)과 오버랩되지 않는 부분을 포함할 수 있다. 제5 서브 구간(370b2)은 제2 서브 구간(370a2)과 오버랩되지 않는 부분을 포함할 수 있다. 제3 서브 구간(370a3)은 제6 서브 구간(370b3)과 오버랩되지 않는 부분을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제4 서브 구간(370b1)은 제4 시간(t4)부터 제8 시간(t8) 사이의 구간일 수 있다. 제5 서브 구간(370b2)은 제8 시간(t8)부터 제9 시간(t9) 사이의 구간일 수 있다. 제6 서브 구간(370b3)은 제9 시간(t9)부터 제5 시간(t5) 사이의 구간일 수 있다. 제8 시간(t8)은 제4 시간(t4)과 제6 시간(t6) 사이에 위치할 수 있다. 제9 시간(t9)은 제7 시간(t7)과 제5 시간(t5) 사이에 위치할 수 있다. 이에 따라, 제1 서브 구간(370a1)이 제4 서브 구간(370b1)보다 길다. 제2 서브 구간(370a2)이 제5 서브 구간(370b2)보다 짧다. 제3 서브 구간(370a3)이 제6 서브 구간(370b3)보다 길다.
도시되진 않았지만, 제1 서브 구간(370a1)이 제4 서브 구간(370b1)보다 짧을 수 있다. 제2 서브 구간(370a2)이 제5 서브 구간(370b2)보다 길 수 있다. 제3 서브 구간(370a3)이 제6 서브 구간(370b3)보다 짧을 수 있다. 기판(W)의 제1 부분(W1)을 가열하는 제1 가열 온도와 기판(W)의 제2 부분(W2)을 가열하는 제2 가열 온도는 공정 조건에 따라 얼마든지 변경될 수 있다.
도 11은 몇몇 실시예에 따른 베이크 유닛을 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 도 12는 도 11의 기판을 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의상 도 5 및 도 6을 이용하여 설명한 것과 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 기판(W)은 제1 부분(W1), 제2 부분(W2), 및 제3 부분(W3)을 포함할 수 있다. 제1 부분(W1)은 기판(W)의 중앙 부분일 수 있고, 제2 부분(W2), 및 제3 부분(W3)은 기판(W)의 에지 부분일 수 있다.
제2 부분(W2)은 제1 부분(W1)을 둘러쌀 수 있다. 제3 부분(W3)은 제2 부분(W2)을 둘러쌀 수 있다. 제2 부분(W2)은 제1 부분(W1)과 제3 부분(W3) 사이에 배치될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 가열 유닛(325)은 제1 유닛(325a)과 제2 유닛(325b)과 제3 유닛(325c)을 포함할 수 있다. 제1 유닛(325a)은 기판(W)의 제1 부분(W1)을 가열할 수 있다. 제2 유닛(325b)은 기판(W)의 제2 부분(W2)을 가열할 수 있다. 제3 유닛(325c)은 기판(W)의 제3 부분(W3)을 가열할 수 있다.
기판(W)이 제1 내지 제3 부분(W1, W2, W3)으로 나뉘고, 각각의 부분마다 별도로 가열 유닛을 배치함에 따라, 기판(W)이 보다 균일한 온도로 가열될 수 있다. 이에 따라, 후속 공정에서 기판(W) 상에 형성되는 패턴들의 임계 치수(CD, Critical Dimension)가 균일하게 형성될 수 있다.
도 13은 도 11의 가열 유닛의 가열 온도를 설명하기 위한 예시적인 그래프이다. 설명의 편의상 도 8을 이용하여 설명한 것과 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 13을 참조하면, 제1 그래프(370a)와, 제2 그래프(370b)와, 제3 그래프(370c)가 제공된다. 제1 그래프(370a)는 제1 유닛(325a)이 기판(W)의 제1 부분(W1)을 가열하는 제1 가열 온도를 나타내는 그래프이고, 제2 그래프(370b)는 제2 유닛(325b)이 기판(W)의 제2 부분(W2)을 가열하는 제2 가열 온도를 나타내는 그래프이고, 제3 그래프(370c)는 제3 유닛(325c)이 기판(W)의 제3 부분(W3)을 가열하는 제3 가열 온도를 나타내는 그래프일 수 있다.
제1 유닛(325a)은 기판(W)의 제1 부분(W1)을 가열할 수 있다. 제1 유닛(325a)은 기판(W)의 제1 부분(W1)을 제1 가열 온도로 가열할 수 있다. 제1 가열 온도는 제1 온도(TM1)와 제2 온도(TM2) 사이의 값을 가질 수 있다. 제2 유닛(325b)은 기판(W)의 제2 부분(W2)을 가열할 수 있다. 제2 유닛(325b)은 기판(W)의 제2 부분(W2)을 제2 가열 온도로 가열할 수 있다. 제2 가열 온도는 제1 온도(TM1)와 제3 온도(TM3) 사이의 값을 가질 수 있다. 제3 유닛(325c)은 기판(W)의 제3 부분(W3)을 제3 가열 온도로 가열할 수 있다. 제3 가열 온도는 제1 온도(TM1)와 제4 온도(TM4) 사이의 값을 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제4 온도(TM4)는 제3 온도(TM3)보다 낮을 수 있다. 제4 온도(TM4)는 제2 온도(TM2)보다 낮을 수 있다. 즉, 기판(W)의 제3 부분(W3)을 가열할 때의 가열 온도는, 기판(W)의 제2 부분(W2) 및 제1 부분(W1)을 가열할 때의 가열 온도보다 낮을 수 있다.
기판(W)의 중앙 부분이 기판(W)의 에지 부분보다 온도가 낮기 때문에, 기판(W)의 중앙 부분에 가까울수록 더 높은 온도로 가열될 수 있다. 이에 따라, 기판(W)이 균일하게 가열될 수 있다. 기판(W)이 균일하게 가열될 경우 기판(W) 상에 형성되는 패턴들의 임계 치수가 균일할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제3 가열 온도는 온도의 프로파일에 따라 제7 내지 제9 서브 구간(370c1, 370c2, 370c3)을 가질 수 있다. 제7 내지 제9 서브 구간(370c1, 370c2, 370c3)은 과도 구간의 집중 구간(제4 시간(t4)에서 제5 시간(t5)까지의 구간)에 포함될 수 있다. 제7 서브 구간(370c1)은 제4 시간(t4)에서 제6 시간(t6) 사이의 구간일 수 있다. 제8 서브 구간(370c2)은 제6 시간(t6)에서 제7 시간(t7) 사이의 구간일 수 있다. 제9 서브 구간(370c3)은 제7 시간(t7)에서 제5 시간(t5) 사이의 구간일 수 있다.
몇몇 실시예에서, 제7 서브 구간(370c1)에서 제3 가열 온도는 점진적으로 감소할 수 있다. 제8 서브 구간(370c2)에서 제3 가열 온도는 일정할 수 있다. 제9 서브 구간(370c3)에서 제3 가열 온도는 점진적으로 증가할 수 있다.
즉, 제7 서브 구간(370c1)에서 제3 유닛(325c)의 제3 가열 온도는 제1 온도(TM1)에서 제4 온도(TM4)로 점진적으로 낮아질 수 있다. 제8 서브 구간(370c2)에서 제3 유닛(325c)의 제3 가열 온도는 제4 온도(TM4)일 수 있다. 제9 서브 구간(370c3)에서 제3 유닛(325c)의 제3 가열 온도는 제4 온도(TM4)에서 제1 온도(TM1)로 점진적으로 증가할 수 있다.
도 13에서, 제1 서브 구간(370a1)과 제4 서브 구간(370b1)과 제7 서브 구간(370c1)은 완전히 중첩되고, 제2 서브 구간(370a2)과 제5 서브 구간(370b2)과 제8 서브 구간(370c2)은 완전히 중첩되고, 제3 서브 구간(370a3)과 제6 서브 구간(370b3)과 제9 서브 구간(370c3)은 완전히 중첩되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 공정 조건에 따라, 각 구간들의 길이는 얼마든지 변경될 수 있음은 물론이다.
도 14 및 도 15는 몇몇 실시예에 따른 기판을 설명하기 위한 예시적인 도면들이다.
도 14를 참조하면, 기판(W)의 제2 부분(W2)은 제1 영역(W2_1)과 제2 영역(W2_2)을 포함할 수 있다.
기판(W)의 제2 부분(W2)이 제1 영역(W2_1)과 제2 영역(W2_2)으로 나뉨에 따라, 제2 유닛(325b)도 제2 부분(W2)의 제1 영역(W2_1)을 가열하는 유닛과, 제2 부분(W2)의 제2 영역(W2_2)을 가열하는 유닛으로 나뉠 수 있다. 즉, 제2 부분(W2)의 제1 영역(W2_1)의 가열 온도와 제2 부분(W2)의 제2 영역(W2_2)의 가열 온도가 서로 다를 수 있다. 공정 조건에 따라, 제2 부분(W2)의 제1 영역(W2_1)의 가열 온도가 제2 부분(W2)의 제2 영역(W2_2)의 가열 온도보다 높을 수도 있고, 낮을 수도 있다. 기판(W)의 온도를 보다 더 균일하게 가열하기 위해 기판(W)의 영역을 나뉘고 상기 영역별로 가열 온도를 조절할 수 있다.
마찬가지로, 기판(W)의 제3 부분(W3)은 제1 영역(W3_1)과 제2 영역(W3_2)을 포함할 수 있다. 기판(W)의 제3 부분(W3)이 제1 영역(W3_1)과 제2 영역(W3_2)으로 나뉨에 따라, 제3 유닛(325c)도 제3 부분(W3)의 제1 영역(W3_1)을 가열하는 유닛과, 제3 부분(W3)의 제2 영역(W4_2)을 가열하는 유닛으로 나뉠 수 있다. 이에 따라, 기판(W)이 보다 더 균일하게 가열될 수 있다.
도 15를 참조하면, 바람직하게는 기판(W)은 제4 부분(W4)을 더 포함할 수 있다. 제4 부분(W4)은 제3 부분(W3)을 둘러쌀 수 있다.
기판(W)의 제2 부분(W2)은 제1 영역(W2_1)과 제2 영역(W2_2)으로 나뉠 수 있다. 기판(W)의 제3 부분(W3)은 제1 영역(W3_1)과, 제2 영역(W3_2)과, 제3 영역(W3_3)과 제4 영역(W3_4)으로 나뉠 수 있다. 즉, 제3 부분(W3)은 4개의 영역으로 나뉠 수 있다. 기판(W)의 제4 부분은 제1 영역(W4_1)과, 제2 영역(W4_2)과, 제3 영역(W4_3)과 제4 영역(W4_4)과, 제5 영역(W4_5)과, 제6 영역(W4_6)과, 제7 영역(W4_7)과 제8 영역(W4_8)으로 나뉠 수 있다. 즉, 제4 부분(W4)은 8개의 영역으로 나뉠 수 있다.
기판(W)은 총 15개의 영역으로 나뉠 수 있다. 이에 따라, 가열 유닛(325)도 총 15개의 영역으로 나뉠 수 있다. 상기 영역별로 기판(W)을 가열하는 가열 온도는 서로 다를 수 있다. 나뉘는 기판(W)의 영역이 많을수록 기판(W)은 보다 균일하게 가열될 수 있다. 이에 따라, 후속 공정에서 기판(W) 상에 형성되는 패턴들의 임계 치수(CD, Critical Dimension)가 보다 균일하게 형성될 수 있다.
도 16은 몇몇 실시예에 따른 베이크 유닛을 설명하기 위한 예시적인 도면이다. 설명의 편의상 도 5를 이용하여 설명한 것과 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 16을 참조하면, 기판(W)은 워피지(warpage)가 발생될 수 있다. 즉 기판(W)은 휘어있을 수 있다.
기판(W)이 휘어있을 경우, 기판(W)에 균일하게 열이 인가되지 않을 수 있다. 예를 들어, 도 16에서와 같이 기판(W)이 지지 플레이트(320)를 기준으로 볼록한 형상을 갖는 경우, 기판(W)의 제1 부분(W1)이 기판(W)의 제2 부분(W2)보다 열이 보다 더 효율적으로 인가될 수 있다. 이 경우, 기판(W)의 제2 부분(W2)을 가열하는 제2 유닛(325b)의 제2 가열 온도를 높일 수 있다. 예를 들어, 도 8에서, 제3 온도(TM3)가 올라갈 수 있다. 이 경우 제2 온도(TM2)와 제3 온도(TM3)의 차이는 작아질 수 있다.
제1 제어 유닛(350)은 기판(W)의 휨 정도에 따라 가열 유닛(325)의 가열 온도를 조절할 수 있다. 이에 따라, 균일한 온도를 갖는 기판(W)이 제공될 수 있다.
도 17은 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 반도체 장치 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 18은 도 17의 S300 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 17을 참조하면, 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 반도체 장치 제조 방법은 기판을 공정 챔버로 로딩하는 것(S100)과, 기판을 지지 플레이트 상에 로딩하는 것(S200)과, 기판을 가열하는 것(S300)을 포함할 수 있다.
도 4, 도 5 및 도 17을 참조하면, 반송 로봇(340)을 이용하여 기판(W)을 공정 챔버(310)로 로딩할 수 있다(S100). 구체적으로, 기판(W)이 기판 처리 장치(도 1의 1)로 로딩될 수 있다. 반송 로봇(340)이 로딩된 기판(W)을 파지하고, 기판(W)을 공정 챔버(310)로 이송시킬 수 있다. 기판(W)은 제1 부분(W1)과 제2 부분(W2)을 포함할 수 있다. 제1 부분(W1)은 기판(W)의 중앙 부분일 수 있고, 제2 부분(W2)은 기판(W)의 에지 부분일 수 있다. 제2 부분(W2)은 제1 부분(W1)을 둘러쌀 수 있다.
이어서, 기판(W)을 지지 플레이트(320) 상에 로딩할 수 있다(S200). 반송 로봇(340)은 기판(W)을 파지하고 기판(W)을 지지 플레이트(320) 상에 놓을 수 있다. 이어서, 지지 핀(315)이 상승하여 기판(W)과 지지 플레이트(320)를 이격시킬 수 있다.
도 5, 도 8, 및 도 18을 참조하면, 기판(W)을 가열할 수 있다(S300). 지지 플레이트(320) 내에 제공된 가열 유닛(325)을 이용하여 기판(W)을 가열할 수 있다. 가열 유닛(325)은 제1 유닛(325a)과 제2 유닛(325b)을 포함한다. 제1 유닛(325a)은 기판(W)의 제1 부분(W1)을 가열한다(S310). 제2 유닛(325b)은 기판(W)의 제2 부분(W2)을 가열한다(S320).
제1 유닛(325a)은 제1 부분(W1)을 제1 가열 온도로 가열한다. 제2 유닛(325b)은 제2 부분(W2)을 제2 가열 온도로 가열한다. 제1 가열 온도와 제2 가열 온도는 다를 수 있다. 제1 가열 온도는 제1 온도(TM1)와 제2 온도(TM2) 사이의 온도일 수 있다. 제2 가열 온도는 제1 온도(TM1)와 제3 온도(TM3) 사이의 온도일 수 있다. 제1 가열 온도는 제2 가열 온도보다 클 수 있다. 즉, 기판(W)의 제1 부분(W1)이 기판(W)의 제2 부분(W2)보다 더 높은 온도로 가열된다. 이에 따라, 균일한 온도를 갖는 기판(W)이 제공될 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.
300: 베이크 유닛 310: 공정 챔버
315: 지지 핀 320: 지지 플레이트
330: 베이스 모듈 340: 반송 로봇
350: 제1 제어 유닛 360: 제2 제어 유닛
W: 기판 W1: 제1 부분
W2: 제2 부분 ST1: 제1 기판 온도
ST2: 제2 기판 온도 TM1: 제1 온도
TM2: 제2 온도 TM3: 제3 온도

Claims (10)

  1. 기판 처리 장치에 제1 부분과 상기 제1 부분을 둘러싸는 제2 부분을 포함하는 기판을 로딩하고,
    로딩된 상기 기판을 가열하는 것을 포함하고,
    상기 기판 처리 장치는,
    내부에 처리 공간을 포함하는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내에, 상기 기판을 지지하는 지지 플레이트;
    상기 지지 플레이트 내에 제공되어, 상기 기판의 제1 부분을 가열하는 제1 유닛과 상기 기판의 제2 부분을 가열하는 제2 유닛을 포함하는 가열 유닛; 및
    상기 가열 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함하고,
    상기 기판을 가열하는 것은 과도 구간과 정상 구간을 포함하고,
    상기 과도 구간은 상기 기판의 온도가 정상 상태에 도달하기 전까지의 구간이고,
    상기 정상 구간은 상기 기판의 온도가 상기 정상 상태에 도달한 후의 구간이고,
    상기 과도 구간에서, 상기 제1 유닛은 상기 기판의 제1 부분을 제1 가열 온도로 가열하고,
    상기 제2 유닛은 상기 기판의 제1 부분을 상기 제1 가열 온도와 다른 제2 가열 온도로 가열하는, 반도체 장치 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 가열 온도는 온도의 프로파일에 따라 제1 내지 제3 서브 구간을 포함하고,
    상기 제2 가열 온도는 온도의 프로파일에 따라 제4 내지 제6 서브 구간을 포함하고,
    상기 제2 서브 구간에서 상기 제1 가열 온도는 일정하고,
    상기 제5 서브 구간에서 상기 제2 가열 온도는 일정한, 반도체 장치 제조 방법.
  3. 내부에 처리 공간을 포함하는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내에, 제1 부분과 상기 제1 부분을 둘러싸는 제2 부분을 포함하는 기판을 지지하는 지지 플레이트;
    상기 지지 플레이트 내에 제공되어, 상기 기판의 제1 부분을 가열하는 제1 유닛과 상기 기판의 제2 부분을 가열하는 제2 유닛을 포함하는 가열 유닛; 및
    상기 가열 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함하고,
    상기 기판을 가열하는 것은 과도 구간과 정상 구간을 포함하고,
    상기 과도 구간은 상기 기판의 온도가 정상 상태에 도달하기 전까지의 구간이고,
    상기 정상 구간은 상기 기판의 온도가 상기 정상 상태에 도달한 후의 구간이고,
    상기 과도 구간에서, 상기 제1 유닛은 상기 기판의 제1 부분을 제1 가열 온도로 가열하고,
    상기 제2 유닛은 상기 기판의 제1 부분을 상기 제1 가열 온도와 다른 제2 가열 온도로 가열하는, 기판 처리 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 가열 온도는 상기 제2 가열 온도보다 높은, 기판 처리 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 기판은 상기 제1 부분과 상기 제2 부분 사이의 제3 부분을 포함하고,
    상기 가열 유닛은 상기 기판의 제3 부분을 가열하는 제3 유닛을 포함하고,
    상기 과도 구간에서, 상기 제3 유닛은 상기 기판의 제3 부분을 제3 가열 온도로 가열하고,
    상기 제3 가열 온도는 상기 제1 가열 온도와 다른, 기판 처리 장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 정상 구간에서, 상기 기판은 제1 기판 온도를 갖고,
    상기 과도 구간에서, 상기 기판은 제2 기판 온도를 갖고,
    상기 제1 기판 온도와 상기 제2 기판 온도의 차이는 5°C 내지 10°C 인, 기판 처리 장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 가열 온도는 온도의 프로파일에 따라 제1 내지 제3 서브 구간을 포함하고,
    상기 제2 가열 온도는 온도의 프로파일에 따라 제4 내지 제6 서브 구간을 포함하고,
    상기 제2 서브 구간에서 상기 제1 가열 온도는 일정하고, 상기 제5 서브 구간에서 상기 제2 가열 온도는 일정한, 기판 처리 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제2 서브 구간과 상기 제5 서브 구간은 완전히 오버랩되는, 기판 처리 장치.
  9. 내부에 처리 공간을 포함하는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내에, 제1 부분과, 상기 제1 부분을 둘러싸는 제2 부분과, 상기 제1 부분 및 상기 제2 부분 사이의 제3 부분을 포함하는 기판을 지지하는 지지 플레이트;
    상기 지지 플레이트 내에 제공되어, 상기 기판의 제1 부분을 가열하는 제1 유닛과, 상기 기판의 제2 부분을 가열하는 제2 유닛과, 상기 기판의 제3 부분을 가열하는 제3 유닛을 포함하는 가열 유닛; 및
    상기 가열 유닛을 제어하는 제어 유닛을 포함하고,
    상기 기판을 가열하는 것은 과도 구간과 정상 구간을 포함하고, 상기 과도 구간은 상기 기판의 온도가 정상 상태에 도달하기 전까지의 구간이고, 상기 정상 구간은 상기 기판의 온도가 상기 정상 상태에 도달한 후의 구간이고,
    상기 과도 구간에서, 상기 제1 유닛은 상기 기판의 제1 부분을 제1 가열 온도로 가열하고, 상기 제2 유닛은 상기 기판의 제2 부분을 제2 가열 온도로 가열하고, 상기 제3 유닛은 상기 기판의 제3 부분을 제3 가열 온도로 가열하고,
    상기 제3 가열 온도는 상기 제1 가열 온도보다 낮고,
    상기 제3 가열 온도는 상기 제2 가열 온도보다 높은, 기판 처리 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제1 가열 온도는 온도의 프로파일에 따라 제1 내지 제3 서브 구간을 포함하고,
    상기 제2 가열 온도는 온도의 프로파일에 따라 제4 내지 제6 서브 구간을 포함하고,
    상기 제3 가열 온도는 온도의 프로파일에 따라 제7 내지 제9 서브 구간을 포함하고,
    상기 제2 서브 구간에서 상기 제1 가열 온도는 일정하고, 상기 제5 서브 구간에서 상기 제2 가열 온도는 일정하고,
    상기 제8 서브 구간에서 상기 제3 가열 온도는 일정한, 기판 처리 장치.
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