KR20240002757A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20240002757A
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coolant
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coolant flow
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조아라
최병두
이성규
손영준
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세메스 주식회사
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Abstract

기판 처리 장치가 제공된다. 상기 기판 처리 장치는, 기판을 지지하는 제1 냉각 플레이트; 및 상기 제1 냉각 플레이트의 하부에 배치되는 제2 냉각 플레이트를 포함하고, 상기 제1 냉각 플레이트의 내부에는 제1 냉각수가 흐르는 제1 냉각수 유로가 구비되고, 상기 제2 냉각 플레이트의 내부에는 제2 냉각수가 흐르는 제2 냉각수 유로가 구비되고, 상기 제2 냉각수 유로는 상기 제2 냉각 플레이트의 가장자리 영역 내에 형성된다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 기판의 냉각 처리 공정을 수행하기 위한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 기판 상에 여러 가지 물질을 박막 형태로 증착하고 이를 패터닝하여 제조된다. 이를 위하여 증착, 식각 등 여러 단계의 서로 다른 기판 처리 공정이 요구된다. 각각의 처리 공정에서 기판은 해당 공정에 최적의 조건을 제공하는 챔버에 장착되어 처리될 수 있다.
공정 챔버에서 배출되는 기판은 후속 공정을 위해 설정 온도로 냉각될 필요가 있다. 기판의 냉각 처리는 각 공정 챔버에 포함되는 기판 처리 장치 또는 공정 챔버 간의 이동 과정 중에 존재하는 별도의 기판 처리 장치에 의해 수행될 수 있다. 이때, 전체적인 공정 속도를 향상시키기 위한 하나의 방법으로서, 기판 처리 장치에 의해 기판을 신속하게 냉각하기 위한 연구가 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기판의 냉각 처리 공정 시 기판의 냉각 처리 공정의 성능이 향상된 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 전술한 바에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따르면, 기판 처리 장치가 제공된다. 상기 기판 처리 장치는, 기판을 지지하는 제1 냉각 플레이트; 및 상기 제1 냉각 플레이트의 하부에 배치되는 제2 냉각 플레이트를 포함하고, 상기 제1 냉각 플레이트의 내부에는 제1 냉각수가 흐르는 제1 냉각수 유로가 구비되고, 상기 제2 냉각 플레이트의 내부에는 제2 냉각수가 흐르는 제2 냉각수 유로가 구비되고, 상기 제2 냉각수 유로는 상기 제2 냉각 플레이트의 가장자리 영역 내에 형성된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제1 냉각 플레이트의 상기 제2 냉각 플레이트를 향하는 일면에 배치되는 복수의 핀을 포함하고, 상기 복수의 핀은 적어도 일부가 상기 제2 냉각수에 침지될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 복수의 핀은 상기 제1 냉각 플레이트 및/또는 제2 냉각 플레이트와 동일한 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제2 냉각수 유로는 상기 제1 냉각수 유로의 상기 제1 냉각 플레이트의 가장자리 영역 내에 형성된 일부와 오버랩 될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제2 냉각수 유로는 상기 제1 냉각수 유로와 오버랩되지 않는 일부를 포함하고, 상기 제1 냉각수 유로와 오버랩되지 않는 상기 제2 냉각수 유로의 상기 일부는 상기 제1 냉각 플레이트에 의해 냉각되지 않는 상기 기판의 가장자리 영역을 냉각시키도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제1 냉각 플레이트 및 상기 제2 냉각 플레이트가 체결되는 연결 블록을 더 포함하고, 상기 제1 냉각 플레이트는 상기 연결 블록에 체결되는 제1 체결부를 더 포함하고, 상기 제1 체결부에는 상기 제1 냉각수 유로의 제1 입구 및 제1 출구가 형성되고, 상기 제2 냉각 플레이트는 상기 연결 블록에 체결되는 제2 체결부를 더 포함하고, 상기 제2 체결부에는 상기 제2 냉각수 유로의 제2 입구 및 제2 출구가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 연결 블록에는 상기 제1 냉각수 유로의 상기 제1 입구와 연결되는 제1 냉각수 공급 라인, 상기 제1 냉각수 유로의 상기 제1 출구와 연결되는 제1 냉각수 배출 라인, 상기 제2 냉각수 유로의 상기 제2 입구와 연결되는 제2 냉각수 공급 라인, 및 상기 제2 냉각수 유로의 상기 제2 출구와 연결되는 제2 냉각수 배출 라인이 구비될 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따르면, 기판 처리 장치가 제공된다. 상기 기판 처리 장치는 기판을 지지하는 제1 냉각 플레이트; 및 상기 제1 냉각 플레이트의 하부에 배치되는 제2 냉각 플레이트를 포함하고, 상기 제1 냉각 플레이트의 내부에는 제1 냉각수가 흐르는 제1 냉각수 유로가 구비되고, 상기 제2 냉각 플레이트의 내부에는 제2 냉각수가 흐르는 제2 냉각수 유로가 구비되고, 상기 제2 냉각수 유로는 상기 제2 냉각 플레이트의 가장자리 영역 내에 형성되고, 상기 제1 냉각 플레이트는 기판을 지지하는 복수의 지지핀볼을 더 포함하고, 상기 복수의 지지핀볼의 일부는 상기 제1 냉각 플레이트를 관통하고, 상기 제2 냉각 플레이트를 향해 연장되어 상기 제2 냉각수에 침지될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 지지핀볼은 열전도성을 가지는 소재로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제2 냉각수에 침지되는 상기 복수의 지지핀볼의 상기 일부는 상기 제1 냉각 플레이트의 가장자리 영역 내에 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의한 기판 처리 장치에 의하면, 기판의 가장자리 영역을 추가로 냉각시키기 위한 냉각수 유로가 형성된 냉각 플레이트를 포함하는 기판 처리 장치가 제공되어, 기판의 냉각 처리 공정의 성능이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의한 기판 처리 장치에 의하면, 기판의 가장자리 영역을 추가로 냉각시키기 위한 냉각수 유로를 흐르는 냉각수에 침지되는 복수의 핀이 제공되어, 기판의 냉각 처리 공정의 성능이 향상될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의한 기판 처리 장치에 의하면, 기판의 가장자리 영역을 추가로 냉각시키기 위한 냉각수 유로를 흐르는 냉각수에 침지되는 복수의 지지핀볼이 제공되어, 기판의 냉각 처리 공정의 성능이 향상될 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예들에 의한 기판의 열처리 장치에 의하면, 기판의 냉각 처리 공정의 성능이 향상된 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 도포 블록 또는 현상 블럭을 보여주는 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 제1 냉각 플레이트의 사시도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 장치의 제2 냉각 플레이트의 사시도들이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 제2 냉각 플레이트의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 냉각 플레이트의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 냉각 플레이트를 절단한 단면을 포함하는 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 제1 냉각 플레이트가 기판을 지지하는 모습의 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 냉각 플레이트를 절단한 단면을 포함하는 사시도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 도포 블럭 또는 현상 블럭을 보여주는 기판 처리 장치의 단면도이며, 도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 인덱스 모듈(20, index module), 처리 모듈(30, treating module), 그리고 인터페이스 모듈(40, interface module)을 포함한다. 일 실시예에 의하면, 인덱스 모듈(20), 처리 모듈(30), 그리고 인터페이스 모듈(40)은 순차적으로 일렬로 배치된다. 이하, 인덱스 모듈(20), 처리 모듈(30), 그리고 인터페이스 모듈(40)이 배열된 방향을 제1 방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때 제1 방향(12)과 수직한 방향을 제2 방향(14)이라 하고, 제1 방향(12) 및 제2 방향(14)에 모두 수직한 방향을 제3 방향(16)이라 한다.
인덱스 모듈(20)은 기판(W)이 수납된 용기(10)로부터 기판(W)을 처리 모듈(30)로 반송하고, 처리가 완료된 기판(W)을 용기(10)로 수납한다. 인덱스 모듈(20)의 길이 방향은 제2 방향(14)으로 제공된다. 인덱스 모듈(20)은 로드포트(22)와 인덱스 프레임(24)을 가진다. 인덱스 프레임(24)을 기준으로 로드포트(22)는 처리 모듈(30)의 반대 측에 위치된다. 기판(W)들이 수납된 용기(10)는 로드포트(22)에 놓인다. 로드포트(22)는 복수 개가 제공될 수 있으며, 복수의 로드포트(22)는 제2 방향(14)을 따라 배치될 수 있다.
용기(10)로는 전면 개방 일체 식 포드(Front Open Unified Pod: FOUP)와 같은 밀폐용 용기(10)가 사용될 수 있다. 용기(10)는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 이송 수단(도시되지 않음)이나 작업자에 의해 로드포트(22)에 놓일 수 있다.
인덱스 프레임(24)의 내부에는 인덱스 로봇(2200)이 제공된다. 인덱스 프레임(24) 내에는 길이 방향이 제2 방향(14)으로 제공된 가이드 레일(2300)이 제공되고, 인덱스 로봇(2200)은 가이드 레일(2300) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 인덱스 로봇(2200)은 기판(W)이 놓이는 핸드(2220)를 포함하며, 핸드(2220)는 전진 및 후진 이동, 제3 방향(16)을 축으로 한 회전, 그리고 제3 방향(16)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다.
처리 모듈(30)은 기판(W)에 대해 도포 공정 및 현상 공정을 수행한다. 처리 모듈(30)은 도포 블럭(30a, COT) 및 현상 블럭(30b, DEV)을 가진다. 도포 블럭(30a)은 기판(W)에 대해 도포 공정을 수행하고, 현상 블럭(30b)은 기판(W)에 대해 현상 공정을 수행한다. 도포 블럭(30a)은 복수 개가 제공되며, 이들은 서로 적층되게 제공된다. 현상 블럭(30b)은 복수 개가 제공되며, 현상 블럭들(30b)은 서로 적층되게 제공된다. 도 1의 실시예에 의하면, 도포 블럭(30a)은 2개가 제공되고, 현상 블럭(30b)은 2개가 제공된다. 도포 블럭들(30a)은 현상 블럭들(30b)의 아래에 배치될 수 있다. 일 실시예에 의하면, 2개의 도포 블럭들(30a)은 서로 동일한 공정을 수행하며, 서로 동일한 구조로 제공될 수 있다. 또한, 2개의 현상 블럭들(30b)은 서로 동일한 공정을 수행하며, 서로 동일한 구조로 제공될 수 있다.
도 3을 참조하면, 도포 블럭(30a)은 열처리 유닛(3200), 반송 챔버(3400), 액 처리 유닛(3600), 그리고 버퍼 챔버(3802, 3804)를 가진다. 열처리 유닛(3200)은 기판(W)에 대해 열처리 공정을 수행한다. 열처리 공정은 냉각 공정 및 가열 공정을 포함할 수 있다. 액 처리 유닛(3600)은 기판(W) 상에 액을 공급하여 액막을 형성한다. 액막은 포토레지스트막 또는 반사방지막일 수 있다. 반송 챔버(3400)는 도포 블럭(30a) 내에서 열처리 유닛(3200)과 액 처리 유닛(3600) 간에 기판(W)을 반송한다.
반송 챔버(3400)는 그 길이 방향이 제1 방향(12)과 평행하게 제공된다. 반송 챔버(3400)에는 반송 유닛(3420)이 제공된다. 반송 유닛(3420)은 열처리 유닛(3200), 액 처리 유닛(3600), 그리고 버퍼 챔버(3802, 3804) 간에 기판을 반송한다.
일 실시예에 의하면, 반송 유닛(3420)은 기판(W)이 놓이는 핸드(A)를 가지며, 핸드(A)는 전진 및 후진 이동, 제3 방향(16)을 축으로 한 회전, 그리고 제3 방향(16)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 반송 챔버(3400) 내에는 그 길이 방향이 제1 방향(12)과 평행하게 제공되는 가이드 레일(3300)이 제공되고, 반송 유닛(3420)은 가이드 레일(3300) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다.
도 2와 도 3을 참조하면, 열처리 유닛(3200)은 복수 개로 제공된다. 열처리 유닛들(3200)은 제1 방향(12)을 따라 배열된다. 열처리 유닛들(3200)은 반송 챔버(3400)의 일측에 위치된다.
도 2와 도 3을 참조하면, 액 처리 유닛(3600)은 복수 개로 제공된다. 액 처리 유닛들(3600) 중 일부는 서로 적층되도록 제공될 수 있다. 액 처리 유닛(3600)은 반송 챔버(3400) 또는 반송 유닛(3420)의 일측에 배치된다. 액 처리 유닛들(3600)은 제1 방향(12)을 따라 나란히 배열된다. 액 처리 유닛들(3600) 중 일부는 인덱스 모듈(20)과 인접한 위치에 제공된다. 이하, 이들 액 처리 유닛을 전단 액 처리 유닛(3602)(front liquid treating Unit)이라 칭한다. 액 처리 유닛들(3600)은 중 다른 일부는 인터페이스 모듈(40)과 인접한 위치에 제공된다. 이하, 이들 액 처리 유닛을 후단 액 처리 유닛(3604)(rear heat treating Unit)라 칭한다.
전단 액 처리 유닛(3602)은 기판(W) 상에 제1 액을 도포하고, 후단 액 처리 유닛(3604)은 기판(W) 상에 제2 액을 도포한다. 제1 액과 제2 액은 서로 상이한 종류의 액일 수 있다. 일 실시예에 의하면, 제1 액은 반사 방지막이고, 제2 액은 포토레지스트이다. 포토레지스트는 반사 방지막이 도포된 기판(W) 상에 도포될 수 있다. 선택적으로 제1 액은 포토레지스트이고, 제2 액은 반사방지막일 수 있다. 이 경우, 반사방지막은 포토레지스트가 도포된 기판(W) 상에 도포될 수 있다. 선택적으로 제1 액과 제2 액은 동일한 종류의 액이고, 이들은 모두 포토레지스트일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 사시도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 단면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 제1 냉각 플레이트의 사시도이다. 도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 장치의 제2 냉각 플레이트의 사시도들이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 제2 냉각 플레이트의 평면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 연결 블록(100), 및 연결 블록(100)에 적층 배치되는 복수의 냉각 플레이트(200)를 포함한다. 냉각 플레이트(200)는 기판(W)을 지지하며, 상기 기판(W)을 냉각시킬 수 있다. 냉각 플레이트(200)는 기판을 지지하는 제1 냉각 플레이트(210) 및 상기 제1 냉각 플레이트의 하부에 배치되는 제2 냉각 플레이트(220)를 포함할 수 있다. 냉각 플레이트(200)는 기판을 지지하는 복수의 지지핀볼(217)을 포함할 수 있다.
연결 블록(100)은 본 발명의 실시예에 의한 기판 처리 공정을 실시하기 위한 챔버(도시 생략) 내에 설치될 수 있다. 챔버의 일측에는 기판(W)이 반입 및 반출되도록 출입구가 형성될 수 있다.
연결 블록(100)에는 냉각 플레이트(200)의 체결부(201)가 삽입 결합되도록 체결홀(도시 생략)이 형성될 수 있다. 연결 블록(100) 내부에는 냉각수를 냉각 플레이트(200)로 공급할 수 있도록 냉각수 공급 라인 및 냉각 플레이트(200)로부터 냉각수가 배출되는 냉각수 배출 라인이 구비된다. 냉각수 공급 라인 및 냉각수 배출 라인은 도시하지 않은 냉각수 탱크와 연결될 수 있다. 구체적으로, 연결 블록(100) 내부에는 제1 냉각수(215)를 제1 냉각 플레이트(210)로 공급할 수 있도록 제1 냉각수 공급 라인(218) 및 제1 냉각 플레이트(210)로부터 제1 냉각수(215)가 배출되는 제1 냉각수 배출 라인(219)이 구비된다. 이에 더하여, 연결 블록(100) 내부에는 제2 냉각수(225)를 제2 냉각 플레이트(220)로 공급할 수 있도록 제2 냉각수 공급 라인(228) 및 제2 냉각 플레이트(220)로부터 제2 냉각수(225)가 배출되는 제2 냉각수 배출 라인(229)이 구비된다. 상기 제1 냉각수 공급 라인(218), 제1 냉각수 배출 라인(219), 제2 냉각수 공급 라인(228), 및 제2 냉각수 배출 라인(229)은 냉각수 탱크와 연결될 수 있다.
연결 블록(100)의 일측에는 냉각 플레이트(200)를 지지하는 지지부(110)가 돌출될 수 있다. 지지부(110)는 냉각 플레이트(200)의 일부분 예컨대, 냉각 플레이트(200)의 체결부(201)를 지지할 수 있다. 실시예들에서, 지지부(110)는 제1 냉각 플레이트(210)의 제1 체결부(211) 및 제2 냉각 플레이트(220)의 제2 체결부(221)를 지지할 수 있다. 특히, 지지부(110)는 제2 냉각 플레이트(220)의 제2 체결부(221)의 하부에서 제2 체결부(221)와 직접적으로 접촉하여 지지할 수 있다. 지지부(110)는 연결 블록(100)의 일측면에 수직 방향으로 일정 간격을 두고 복수 구비된다.
냉각 플레이트(200)는 연결 블록(100)에 상하 방향으로 이격되게 복수 배치된다. 냉각 플레이트(200)는 기판(W)과 대응되는 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 기판(W)이 원판 형의 반도체 웨이퍼인 경우 냉각 플레이트(200)는 대략 원판 형으로 형성될 수 있다. 실시예들에서, 냉각 플레이트(200)를 구성하는 제1 냉각 플레이트(210) 및 제2 냉각 플레이트(220)는 기판(W)과 대응되는 형태로 형성될 수 있다.
또한, 연결 블록(100)에 체결되는 상부 냉각 플레이트와 하부 냉각 플레이트 간에는 충분한 간격이 확보될 필요가 있다. 즉, 하부 냉각플레이트 상에 안착된 기판이 상부 냉각플레이트의 저면과 접촉되지 않을 정도의 간격이 요구된다. 예컨대, 하부 냉각플레이트 상의 고온의 기판이 상부 냉각플레이트의 저면과 직접 접촉될 경우 기판의 급격한 온도 변화를 유발하여 기판 또는 기판에 형성된 패턴에 변형 등이 발생할 수 있다.
도 4 내지 도 6을 함께 참조하면, 제1 냉각 플레이트(210)는 제1 서브 냉각 플레이트(210a) 및 제2 서브 냉각 플레이트(210b)를 포함할 수 있다. 실시예들에서, 제1 냉각 플레이트(210)는 제1 서브 냉각 플레이트(210a) 및 제2 서브 냉각 플레이트(210b)가 조립되어 형성될 수 있다. 실시예들에서, 제1 서브 냉각 플레이트(210a) 및 제2 서브 냉각 플레이트(210b)는 서로 접촉한 상태일 수 있다.
제1 냉각 플레이트(210)의 내부에는 제1 냉각수(215)가 순환하는 통로인 제1 냉각수 유로(212)가 구비될 수 있다. 제1 냉각수 유로(212)는 최대한 제1 냉각 플레이트(210)의 전체 면적에 걸쳐 형성될 수 있도록 지그재그 또는 수회 굴곡 형성될 수 있다.
실시예들에서, 제1 서브 냉각 플레이트(210a) 및 제2 서브 냉각 플레이트(210b)가 각각 리세스 되어 제1 서브 냉각수 유로(212a) 및 제2 서브 냉각수 유로(212b)가 형성될 수 있다. 리세스 된 제1 서브 냉각수 유로(212a) 및 제2 서브 냉각수 유로(212b)가 서로를 덮도록 조립되어 제1 냉각수 유로(212)를 형성할 수 있다.
실시예들에서, 도시된 것과 달리 제2 서브 냉각 플레이트(210b)가 리세스되어 제1 냉각수 유로(212)가 형성되고, 제1 서브 냉각 플레이트(210a)가 제2 서브 냉각 플레이트(210b) 및 제1 냉각수 유로(212)를 덮도록 조립되어 제1 냉각 플레이트(210)가 형성될 수 있다.
제1 냉각 플레이트(210)의 일측에는 연결 블록(100)에 체결되는 제1 체결부(211)가 구비된다. 실시예들에서, 제1 서브 냉각 플레이트(210a)의 일측에는 제1 서브 체결부(211a)가 구비되고, 제2 서브 냉각 플레이트(210b)의 일측에는 제2 서브 체결부(211b)가 구비되고, 제1 서브 체결부(211a)와 제2 서브 체결부(211b)는 제1 체결부(211)를 형성할 수 있다.
제1 냉각 플레이트(210)의 제1 체결부(211)에는 제1 냉각수 유로(212)의 입구(213) 및 출구(214)가 형성된다. 제1 냉각수 유로(212)의 입구(213) 및 출구(214)는 각각 연결 블록(100)의 제1 냉각수 공급 라인(218) 및 제1 냉각수 배출 라인(219)과 연결된다.
도 4, 도 5, 도 7 및 도 9를 함께 참조하면, 제2 냉각 플레이트(220)의 내부에는 제2 냉각수(225)가 순환하는 통로인 제2 냉각수 유로(222)가 구비될 수 있다. 제1 냉각수 유로(212)와 달리, 제2 냉각수 유로(222)는 제2 냉각 플레이트(220)의 가장자리 영역에 형성될 수 있다.
제2 냉각 플레이트(220)는 복수의 영역을 포함할 수 있다. 복수의 영역은 제2 냉각 플레이트(220)의 중심(226)까지의 거리를 기준으로 구별될 수 있고, 상기 가장자리 영역은 복수의 영역 중 중심(226)까지의 거리가 가장 먼 영역을 의미한다.
예를 들어, 도 9에 도시된 것과 같이 제2 냉각 플레이트(220)가 3개의 영역(220a 내지 220c)을 포함하는 경우에, 중심(226)까지의 거리가 0 이상 제1 거리(L1) 이하인 영역을 제1 영역(220a), 제1 거리(L1) 초과 제2 거리(L2) 이하인 영역을 제2 영역(220b), 제2 거리(L2) 초과 제3 거리(L3) 이하인 영역을 제3 영역(220c)이라 할 수 있다. 이 경우, 상기 가장자리 영역은 제3 영역(220c)을 의미할 수 있다.
본 명세서에는 제2 냉각 플레이트(220)가 3개의 영역을 포함하는 경우를 도시하였지만, 이에 국한되지 않고 2개 이상의 복수 개의 영역을 포함할 수 있다. 또한 본 명세서에서는 제2 냉각 플레이트(220)의 형상이 원판 형상인 경우를 예로 도시하였지만, 이에 국한되지 않고 제2 냉각 플레이트(220)가 다양한 형상을 갖는 경우에, 상기 복수 개의 영역을 각 경우의 중심과의 거리와 모서리(edge)까지의 거리의 비율이 일정 범위 내인 영역으로 각각 정의할 수도 있다. 상기 가장자리 영역은 상기 복수 개의 영역 중 중심에서부터의 거리가 가장 큰 영역을 의미할 수 있다.
실시예들에서, 도 7에 도시된 것과 같이 제2 냉각수 유로(222)는 제1 냉각수 유로(212)의 일부분과 오버랩될 수 있다. 구체적으로, 제2 냉각수 유로(222)는 제1 냉각수 유로(212)의 제1 냉각 플레이트(210)의 가장자리 영역 내에 형성된 일부분과 오버랩될 수 있다.
제2 냉각 플레이트(220)의 일측에는 연결 블록(100)에 체결되는 제2 체결부(221)가 구비된다. 제2 체결부(221)에는 제2 냉각수 유로(222)의 입구(223) 및 출구(224)가 형성된다. 냉각수 유로(230)의 입구(231) 및 출구(232)는 각각 연결 블록(100)의 제2 냉각수 공급 라인(228) 및 냉각수 배출 라인(229)과 연결된다.
도 8을 참조하면, 제2 냉각 플레이트(220)는 가장자리 영역에 형성되는 제2 냉각수 유로(222)를 포함할 수 있고, 제2 냉각수 유로(222)는 제1 냉각수 유로(212)와 오버랩되지 않는 일부분을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 제1 냉각수 유로(212)는 제1 냉각 플레이트(210)의 가장자리 영역에 형성되지 않을 수 있고, 제2 냉각수 유로(222)는 제2 냉각 플레이트(220)의 가장자리 영역에 형성될 수 있다. 이와 같이 제2 냉각 플레이트(220)의 가장자리 영역에 형성된 제2 냉각수 유로(222)의 일부분은 제1 냉각수 유로(212)와 오버랩되지 않을 수 있다. 즉, 제1 냉각수 유로(212)와 오버랩되지 않는 제2 냉각수 유로(222)의 일부분은 제1 냉각 플레이트(210)에 의해 냉각되지 않는 기판(W)의 가장자리 영역을 냉각시키도록 형성될 수 있다. 제1 냉각수 유로(212)와 오버랩되지 않는 제2 냉각수 유로(222)의 일부분은 제1 냉각수 유로(212)를 흐르는 제1 냉각수(215)에 의해 냉각되지 않는 기판(W)의 가장자리 영역을 냉각시키도록 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 냉각 플레이트(200)를 포함하는 기판 처리 장치에 의해 기판(W)의 냉각 처리 공정이 수행될 수 있고, 냉각 플레이트(200) 제1 냉각 플레이트(210) 및 제2 냉각 플레이트(220)를 포함할 수 있다. 제1 냉각 플레이트(210) 및 제2 냉각 플레이트(220)는 내부에 형성되는 제1 냉각수 유로(212) 및 제2 냉각수 유로(222)를 포함할 수 있고, 제1 냉각수 유로(212) 및 제2 냉각수 유로(222)는 제1 냉각수(215) 및 제2 냉각수(225)가 흐르는 통로이다. 제1 냉각수(215) 및 제2 냉각수(225)는 제1 냉각수 유로(212) 및 제2 냉각수 유로(222)를 흐르면서 제1 냉각 플레이트(210) 및 제2 냉각 플레이트(220) 상에 구비되는 기판(W)을 냉각시킬 수 있다. 즉, 제1 냉각 플레이트(210) 및 제2 냉각 플레이트(220)에 의해 기판(W)의 직접적인 냉각 처리 공정이 수행될 수 있다.
기판(W)의 냉각 처리 공정이 수행될 때, 제1 냉각 플레이트(210) 내부를 흐르는 제1 냉각수(215)는 기판(W)의 중심부를 냉각시킨 후, 제1 냉각수 유로(212)를 따라 흐르면서 점차 기판(W)의 가장자리 영역을 냉각시킬 수 있다. 이때 제2 냉각 플레이트(220)에 의하면 가장자리 영역의 냉각 성능을 보완할 수 있다.
전술한 바와 같이, 제2 냉각 플레이트(220)는 가장자리 영역에 형성되는 제2 냉각수 유로(222)를 포함할 수 있다. 기판(W)을 전체적으로 냉각시키기 위한 제1 냉각 플레이트(210)와 달리, 제2 냉각 플레이트(220)는 가장자리 영역을 냉각시키기 위해 구성될 수 있다. 제2 냉각 플레이트(220)의 가장자리 영역에 형성되는 제2 냉각수 유로(222)에 의해 기판(W)을 추가적으로 냉각시키는 공정이 수행될 수 있다. 특히, 기판(W)의 가장자리 영역을 추가적으로 냉각시키는 공정이 수행될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 따라서, 기판의 냉각 성능이 향상된 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 냉각 플레이트의 사시도이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 냉각 플레이트를 절단한 단면을 포함하는 사시도이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 제1 냉각 플레이트(210)의 일면에 배치되는 복수의 핀(216)을 포함할 수 있다. 복수의 핀(216)은 제1 냉각 플레이트(210)의 제2 냉각 플레이트(220)를 향하는 일면에 배치될 수 있다. 복수의 핀(216)은 제1 냉각 플레이트(210)의 가장자리 영역을 따라 일정한 간격을 두고 서로 이격되어 배치될 수 있다. 복수의 핀(216)은 제1 냉각 플레이트(210)의 가장자리 영역을 따라 일정하지 않은 간격을 두고 이격되어 배치될 수 있다. 복수의 핀(216)은 제1 냉각 플레이트(210)와 제2 냉각 플레이트(220)가 일체로 기판 처리 공정을 수행하게 하기 위한 조립핀의 역할을 할 수도 있다.
복수의 핀(216)은 적어도 일부가 제2 냉각 플레이트(220)의 제2 냉각수 유로(222)와 오버랩되게 배치될 수 있다. 복수의 핀(216)은 제2 냉각수 유로(222)를 따라 제1 냉각 플레이트(210)의 일면에 배치될 수 있다. 특히, 복수의 핀(216)은 적어도 일부가 제2 냉각수 유로(222)를 흐르는 제2 냉각수(225)에 침지되게 배치될 수 있다. 즉, 제2 냉각수 유로(222)를 흐르는 제2 냉각수(225)에 침지되는 복수의 핀(216) 중 적어도 일부는 제1 냉각 플레이트(210)의 가장자리 영역을 따라 배치될 수 있다.
실시예들에서, 복수의 핀(216)은 열 전도성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 복수의 핀(216)은 알루미늄으로 형성될 수 있다. 실시예들에서, 복수의 핀(216)은 냉각 플레이트(200)와 같은 재질로 형성될 수 있다. 복수의 핀(216)은 제1 냉각 플레이트(210) 및/또는 제2 냉각 플레이트(220)와 같은 재질로 형성될 수 있다. 즉, 제1 냉각 플레이트(210), 제2 냉각 플레이트(220) 및 제1 냉각 플레이트(210)의 일면에 배치되는 복수의 핀(216)은 모두 같은 재질로 형성될 수 있으며 이는 알루미늄으로 형성될 수 있다.
제2 냉각수(225)에 침지된 복수의 핀(216)은 제2 냉각수(225)에 의해 냉각되고, 열 전도성을 갖는 복수의 핀(216)에 의해 제1 냉각 플레이트(210)가 냉각되고, 결과적으로 기판(W)이 냉각될 수 있다. 즉, 열 전도성을 갖는 복수의 핀(216)에 의해 기판(W)의 냉각 처리 공정 성능이 향상될 수 있다.
도 12를 참조하면, 제1 냉각 플레이트(210)는 기판(W)을 지지하는 복수의 지지핀볼(217)을 더 포함할 수 있다. 복수의 지지핀볼(217)은 제1 냉각 플레이트(210)의 내부에 형성될 수 있다. 복수의 지지핀볼(217)은 제1 서브 냉각 플레이트(210a)를 관통하여 형성된 홈에 삽입되어 제2 서브 냉각 플레이트(210b)까지 연장되어 형성될 수 있다. 또는 복수의 지지핀볼(217)은 제1 서브 냉각 플레이트(210a) 내부에 형성될 수 있다.
공정 진행을 통해 가열된 기판(W)이 제1 냉각 플레이트(210)의 상면에 접촉될 경우, 내부에 제1 냉각수(215)가 흐르는 제1 냉각 플레이트(210)에 의해 급격한 온도 변화가 발생할 수 있으며, 이에 따라 기판(W)의 변형을 초래할 수 있다. 따라서, 기판(W)은 제1 냉각 플레이트(210)의 상면에 이격 배치되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 제1 냉각 플레이트(210)의 상면에는 복수의 지지핀볼(217)이 상측 방향으로 돌출된다. 지지핀볼(217)들은 제1 냉각 플레이트(210)의 상측에 놓이는 기판(W)을 지지해 준다. 기판(W)은 지지핀볼(217)들에 의해 제1 냉각 플레이트(210)의 상면과 소정 간격 이격되어 배치된다. 따라서, 각 제1 냉각 플레이트(210)의 지지핀볼(217)에 접촉 지지된 기판(W)은 제1 냉각수 유로(212)를 순환하는 제1 냉각수(215)와의 열전달을 통해서 냉각된다.
도시하진 않았지만, 복수의 지지핀볼(217)은 하강하여 기판(W)이 제1 냉각 플레이트(210)에 밀착하여 접촉될 수 있다. 복수의 지지핀볼(217)은 지지핀볼(217) 하부 공간(미도시)에 음의 압력이 인가됨에 따라 하강하여 기판(W)이 제1 냉각 플레이트(210)에 밀착하여 접촉될 수 있다. 복수의 지지핀볼(217)은 지지핀볼(217) 하부 공간(미도시)에 양의 압력이 인가됨에 따라 상승하여 기판(W)이 제1 냉각 플레이트(210)와의 밀착 접촉 상태가 해제될 수 있다. 기판(W)이 제1 냉각 플레이트(210)와 밀착하여 접촉됨에 따라 기판(W)의 냉각 처리 공정의 성능이 증가할 수 있다.
복수의 지지핀볼(217)은 제1 냉각 플레이트(210) 내부에 형성된 제1 냉각수 유로(212)와 겹치지 않게 형성될 수 있다. 즉, 복수의 지지핀볼(217)은 제1 냉각수 유로(212)에 침지되지 않을 수 있다.
복수의 지지핀볼(217)은 플라스틱과 열 전도성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 복수의 지지핀볼(217)은 PEEK(polyether ether ketone; 폴리에텔 에텔 케톤) 및 카본이 합성되어 형성될 수 있다. 카본은 열전도성을 가진 물질로, 본 발명의 기판 처리 장치에서 기판(W)을 냉각시키기 위한 열 전도를 수행할 수 있다.
도 13을 참조하면, 제1 냉각 플레이트(210) 내부에 형성된 복수의 지지핀볼(217) 중 적어도 일부(217a)는 제2 냉각 플레이트(220)의 제2 냉각수 유로(222)와 오버랩되게 배치될 수 있다. 복수의 지지핀볼(217) 중 적어도 일부(217a)는 제2 냉각수 유로(222)를 따라 제1 냉각 플레이트(210)의 내부에 배치될 수 있다. 복수의 지지핀볼(217) 중 적어도 일부(217a)는 제2 냉각 플레이트(220)를 향하는 방향으로 연장될 수 있다. 복수의 지지핀볼(217) 중 적어도 일부(217a)는 제2 냉각 플레이트(220)를 향하는 방향으로 연장되어 제2 냉각수 유로(222)를 흐르는 제2 냉각수(225)에 침지되게 배치될 수 있다. 즉, 복수의 지지핀볼(217) 중 일부(217a)는 제2 냉각 플레이트(220)를 향하는 방향으로 연장되어 제2 냉각수 유로(222)를 흐르는 제2 냉각수(225)에 침지되게 배치될 수 있고, 다른 일부(217b)는 제1 냉각 플레이트(210) 내부에 배치되어 기판(W)을 지지하는 역할을 수행할 수 있다. 즉, 제2 냉각수 유로(222)를 흐르는 제2 냉각수(225)에 침지되는 복수의 지지핀볼(217) 중 적어도 일부(217a)는 제1 냉각 플레이트(210)의 가장자리 영역을 따라 배치될 수 있다.
제2 냉각수(225)에 침지된 복수의 지지핀볼(217a)은 제2 냉각수(225)에 의해 냉각되고, 열 전도성을 갖는 복수의 지지핀볼(217a)은 제1 냉각 플레이트(210) 상에 배치된 기판(W)과 접촉하여 기판(W)을 지지하고 있기 때문에, 결과적으로 기판(W)이 냉각될 수 있다. 즉, 열 전도성을 갖는 복수의 지지핀볼(217a)에 의해 기판(W)의 냉각 처리 공정 성능이 향상될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
200: 냉각 플레이트, 210: 제1 냉각 플레이트, 212: 제1 냉각수 유로, 215: 제1 냉각수, 216: 핀, 217: 지지핀볼, 220: 제2 냉각 플레이트, 222: 제2 냉각수 유로, 225: 제2 냉각수

Claims (10)

  1. 기판을 지지하는 제1 냉각 플레이트; 및
    상기 제1 냉각 플레이트의 하부에 배치되는 제2 냉각 플레이트를 포함하고,
    상기 제1 냉각 플레이트의 내부에는 제1 냉각수가 흐르는 제1 냉각수 유로가 구비되고,
    상기 제2 냉각 플레이트의 내부에는 제2 냉각수가 흐르는 제2 냉각수 유로가 구비되고,
    상기 제2 냉각수 유로는 상기 제2 냉각 플레이트의 가장자리 영역 내에 형성되는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 냉각 플레이트의 상기 제2 냉각 플레이트를 향하는 일면에 배치되는 복수의 핀을 포함하고,
    상기 복수의 핀은 적어도 일부가 상기 제2 냉각수에 침지되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 핀은 상기 제1 냉각 플레이트 및/또는 제2 냉각 플레이트와 동일한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 냉각수 유로는 상기 제1 냉각수 유로의 상기 제1 냉각 플레이트의 가장자리 영역 내에 형성된 일부와 오버랩되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 냉각수 유로는 상기 제1 냉각수 유로와 오버랩되지 않는 일부를 포함하고,
    상기 제1 냉각수 유로와 오버랩되지 않는 상기 제2 냉각수 유로의 상기 일부는
    상기 제1 냉각 플레이트에 의해 냉각되지 않는 상기 기판의 가장자리 영역을 냉각시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 냉각 플레이트 및 상기 제2 냉각 플레이트가 체결되는 연결 블록을 더 포함하고,
    상기 제1 냉각 플레이트는 상기 연결 블록에 체결되는 제1 체결부를 더 포함하고,
    상기 제1 체결부에는 상기 제1 냉각수 유로의 제1 입구 및 제1 출구가 형성되고,
    상기 제2 냉각 플레이트는 상기 연결 블록에 체결되는 제2 체결부를 더 포함하고,
    상기 제2 체결부에는 상기 제2 냉각수 유로의 제2 입구 및 제2 출구가 형성되는 기판 처리 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 연결 블록에는 상기 제1 냉각수 유로의 상기 제1 입구와 연결되는 제1 냉각수 공급 라인, 상기 제1 냉각수 유로의 상기 제1 출구와 연결되는 제1 냉각수 배출 라인, 상기 제2 냉각수 유로의 상기 제2 입구와 연결되는 제2 냉각수 공급 라인, 및 상기 제2 냉각수 유로의 상기 제2 출구와 연결되는 제2 냉각수 배출 라인이 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 기판을 지지하는 제1 냉각 플레이트; 및
    상기 제1 냉각 플레이트의 하부에 배치되는 제2 냉각 플레이트를 포함하고,
    상기 제1 냉각 플레이트의 내부에는 제1 냉각수가 흐르는 제1 냉각수 유로가 구비되고,
    상기 제2 냉각 플레이트의 내부에는 제2 냉각수가 흐르는 제2 냉각수 유로가 구비되고,
    상기 제2 냉각수 유로는 상기 제2 냉각 플레이트의 가장자리 영역 내에 형성되고,
    상기 제1 냉각 플레이트는 기판을 지지하는 복수의 지지핀볼을 더 포함하고,
    상기 복수의 지지핀볼의 일부는 상기 제1 냉각 플레이트를 관통하고, 상기 제2 냉각 플레이트를 향해 연장되어 상기 제2 냉각수에 침지되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 지지핀볼은 열전도성을 가지는 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 제2 냉각수에 침지되는 상기 복수의 지지핀볼의 상기 일부는 상기 제1 냉각 플레이트의 가장자리 영역 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.

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