KR20240043474A - 열 처리 장치, 그 동작 방법, 및 포토 스피너 설비 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 낮은 진공압을 사용하여 기판의 변형을 최소화함으로써 기판의 전 영역으로 균일하게 열을 가할 수 있는 열 처리 장치, 그 동작 방법, 및 포토 스피너 설비를 제공하고자 한다. 본 발명에 따른 기판에 대한 열 처리를 수행하는 열 처리 장치는, 원판 형상으로 제공되는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 상부면에 형성된 지지 핀; 상기 베이스 플레이트를 관통하여 형성된 진공 홀; 및 상기 베이스 플레이트의 상부면에서 상기 지지 핀 보다 낮은 높이로 형성되는 돌출 부재;를 포함한다.

Description

열 처리 장치, 그 동작 방법, 및 포토 스피너 설비{THERMAL PROCESSING APPARATUS, OPERATION METHOD THEREOF, AND PHOTO SPINNER EQUIPMENT}
본 발명은 기판에 대한 열 처리를 수행하는 열 처리 장치, 열 처리 장치의 동작 방법, 및 열 처리 장치로서 베이크 유닛을 포함하는 포토 스피너 설비에 관한 것이다.
반도체 제조 공정은 기판(웨이퍼) 상에 수십 내지 수백 단계의 처리 공정을 통해 최종 제품을 제조하는 공정으로서, 각 공정 마다 해당 공정을 수행하는 제조 설비에 의해 수행될 수 있다. 반도체 제조 공정 중에서 기판 상에 패턴을 형성하기 위한 노광(lithography) 공정의 이전에 기판 상에 액막을 형성하는 도포 공정이 적용된다.
기판 상에 액막을 형성한 후, 그리고 노광 이후 기판에 열 에너지를 인가하는 열 처리 공정(또는 베이크 공정)이 수행된다. 열 처리 공정은 기판의 하부에서 열 에너지를 기판에 인가하는데, 이때 기판의 전 영역에 균일하게 열 에너지를 가하는 것이 중요하다. 그러나, 반도체 제조 공정이 수행되는 과정에서 기판이 휘어지는 워페이지(warpage)가 발생하고, 기판의 휘어짐으로 인해 하부의 열원에서 기판으로 가해지는 열 에너지가 기판의 영역별로 상이한 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1914483호에서, 휘어진 기판에 균일하게 열을 가하기 위하여 진공홀을 통해 진공압을 인가하여 기판을 지지 플레이트에 흡착시키는 방법이 제시되고 있다. 그러나, 기판의 밀착을 위해 큰 진공압이 요구되는데, 큰 진공압을 인가할 경우 기판의 휘어짐 정도에 따라 기판의 변형도 커지고, 이는 온도 분포에 악영향을 미친다.
대한민국 등록특허 제10-0467916호 대한민국 공개특허 제10-2001-0076522호 대한민국 등록특허 제10-1914483호 대한민국 등록특허 제10-2385650호
본 발명의 실시예는 낮은 진공압을 사용하여 기판의 변형을 최소화함으로써 기판의 전 영역으로 균일하게 열을 가할 수 있는 열 처리 장치, 그 동작 방법, 및 포토 스피너 설비를 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 기판에 대한 열 처리를 수행하는 열 처리 장치는, 원판 형상으로 제공되는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 상부면에 형성된 지지 핀; 상기 베이스 플레이트를 관통하여 형성된 진공 홀; 및 상기 베이스 플레이트의 상부면에서 상기 지지 핀 보다 낮은 높이로 형성되는 돌출 부재;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 베이스 플레이트의 하부면에 구비된 열선을 통해 상기 기판으로 열이 가해질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 지지 핀, 진공 홀, 돌출 부재는 서로 인접하게 위치할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 돌출 부재는 상기 베이스 플레이트의 중심으로부터 원주 방향을 따라 벽 모양으로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 돌출 부재는, 상기 베이스 플레이트의 중심으로부터 원주 방향을 따라 벽 모양으로 형성되는 내측 돌출 부재; 및 상기 베이스 플레이트의 중심에 대하여 상기 내측 돌출 부재의 외측에서 원주 방향을 따라 벽 모양으로 형성되는 외측 돌출 부재를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 지지 핀은, 상기 내측 돌출 부재의 주변을 따라 배열되는 내측 지지 핀; 및 상기 외측 돌출 부재의 주변을 따라 배열되는 외측 지지 핀;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 진공 홀은, 상기 내측 돌출 부재의 주변을 따라 배열되는 내측 진공 홀; 및 상기 외측 돌출 부재의 주변을 따라 배열되는 외측 진공 홀;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 외측 돌출 부재의 외측에 외측 진공 홀이 원주 방향을 따라 형성되고, 상기 외측 돌출 부재의 내측에 외측 지지 핀이 원주 방향을 따라 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 내측 돌출 부재의 외측에 내측 지지 핀이 원주 방향을 따라 형성되고, 상기 내측 지지 핀의 외측에 내측 진공 홀이 원주 방향을 따라 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 기판에 대한 열 처리를 수행하는 열 처리 장치의 동작 방법은, 상기 기판을 상기 지지 핀에 안착시키는 단계; 상기 기판을 상기 베이스 플레이트의 방향으로 밀착시키기 위하여 제1 진공압을 상기 진공 홀로 인가하는 단계; 상기 베이스 플레이트에 구비된 열선으로 전력을 공급하여 상기 기판에 대한 열 처리를 수행하는 열 처리 단계; 및 상기 열 처리가 수행되는 동안 제2 진공압을 상기 진공 홀로 인가하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2 진공압은 상기 제1 진공압 보다 크도록 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 포토 스피너 설비는, 기판이 수납된 용기로부터 상기 기판을 반송하는 인덱스 모듈; 상기 기판에 대해 도포 공정 및 현상 공정을 수행하며, 상기 기판에 대한 열 처리를 수행하는 베이크 유닛을 포함하는 처리 모듈; 및 상기 처리 모듈을 외부의 노광 설비와 연결하는 인터페이스 모듈을 포함한다. 상기 베이크 유닛은, 원판 형상으로 제공되는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트의 상부면에 형성된 지지 핀; 상기 베이스 플레이트를 관통하여 형성된 진공 홀; 및 상기 베이스 플레이트의 상부면에서 상기 지지 핀 보다 낮은 높이로 형성되는 돌출 부재;를 포함한다. 상기 기판을 상기 베이스 플레이트의 방향으로 밀착시키기 위하여 제1 진공압이 상기 진공 홀로 인가되고, 상기 기판에 대한 열 처리가 수행되는 동안 상기 제1 진공압보다 낮은 제2 진공압이 상기 진공 홀로 인가된다.
본 발명에 따르면, 베이스 플레이트의 상부면에 형성된 돌출 부재에 의해 공기 흐름의 저항이 증가하므로 낮은 진공압에 의하여도 기판이 베이스 플레이트를 향하여 밀착될 수 있어 기판의 변형을 최소화할 수 있다. 따라서, 낮은 진공압을 사용하여 기판을 흡착하므로 기판의 변형이 적어 기판의 전 영역으로 균일하게 열을 가할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 포토 스피너 설비의 외관을 개략적으로 도시한다.
도 2는 포토 스피너 설비의 개략적인 레이아웃을 도시한다.
도 3은 포토 스피너 설비의 도포 블록을 도시한다.
도 4는 상부에서 바라본 열 처리 장치를 개략적으로 도시한다.
도 5는 도 4에 도시된 열 처리 장치에서 A-B 선 부분을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 5의 열 처리 장치의 단면도에서 기류 흐름을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 열 처리 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
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(또는 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 결합)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 결합)"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 발명이 적용될 수 있는 포토 스피너 설비(1)의 외관을 개략적으로 도시한다. 도 2는 포토 스피너 설비(1)의 개략적인 레이아웃을 도시한다. 도 3은 포토 스피너 설비(1)의 도포 블럭(30a)을 도시한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 포토 스피너 설비(1)는 기판(W)이 수납된 용기(10)로부터 기판(W)을 반송하는 인덱스 모듈(20), 기판(W)에 대해 도포 공정 및 현상 공정을 수행하며, 기판(W)에 대한 열 처리를 수행하는 베이크 유닛(3200)을 포함하는 처리 모듈(30), 그리고 처리 모듈(30)을 외부의 노광 설비(50)와 연결하는 인터페이스 모듈(40)을 포함한다.
인덱스 모듈(20), 처리 모듈(30), 그리고 인터페이스 모듈(40)은 순차적으로 일렬로 배치될 수 있다. 이하, 인덱스 모듈(20), 처리 모듈(30), 그리고 인터페이스 모듈(40)이 배열된 방향을 제1 수평 방향(X)이라 하고, 상부에서 바라볼 때 제1 수평 방향(X)과 수직한 방향을 제2 수평 방향(Y)이라 하고, 제1 방향(X) 및 제2 수평 방향(Y)에 모두 수직한 방향을 수직 방향(Z)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 수평 방향(Y)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 반대측에 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 수평 방향(Y)을 따라 배치될 수 있다.
용기(10)로는 전면 개방 일체형 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 수평 방향(Y)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, 수직 방향(Z)을 축으로 한 회전, 그리고 수직 방향(Z)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) 및 현상 블럭(30b)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 블럭(30b)들은 서로 적층되게 제공된다.
도 1의 실시예에 의하면, 도포 블럭(30a)은 3개가 제공되고, 현상 블럭(30b)은 3개가 제공된다. 도포 블럭(30a)들은 현상 블럭(30b)들의 아래에 배치될 수 있다. 일 예에 의하면, 3개의 도포 블럭(30a)들은 서로 동일한 공정을 수행하며, 서로 동일한 구조로 제공될 수 있다. 또한, 3개의 현상 블럭(30b)들은 서로 동일한 공정을 수행하며, 서로 동일한 구조로 제공될 수 있다. 다만, 본 발명이 적용될 수 있는 포토 스피너 설비(1)에서 도포 블럭(30a)과 현상 블럭(30b)의 배치 및 구성은 도 1과 같은 구조에 제한되지 않으며, 다양한 변경이 적용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 도포 블럭(30a)은 베이크 유닛(3200), 반송부(3400), 그리고 액처리부(3600)를 포함한다.
반송부(3400)는 도포 블럭(30a) 내에서 베이크 유닛(3200)과 액처리부(3600) 간에 기판(W)을 반송한다. 반송부(3400)는 제1 이동 통로인 제1 반송 구간(3402)과, 제2 이동통로인 제2 반송 구간(3404)을 포함할 수 있다. 제1,2 반송 구간(3402, 3404)은 그 길이 방향이 제1 수평 방향(X)과 평행하게 제공되며 서로 연결된다. 제1,2 반송 구간(3402, 3404)에는 제1,2 반송 로봇(3422, 3424)이 각각 제공된다.
일 예에 의하면, 제1,2 반송 로봇(3422, 3424)은 기판(W)이 놓이는 로봇 핸드(3420)를 가지며, 로봇 핸드(3420)는 전진 및 후진 이동, 수직 방향(Z)을 축으로 한 회전, 그리고 수직 방향(Z)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 제1,2 반송 구간(3402, 3404) 내에는 그 길이 방향이 제1 수평 방향(X)과 평행하게 제공되는 가이드 레일(3300)이 제공되고, 반송 로봇(3422, 3424)은 가이드 레일(3300) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다.
도 2를 참조하면, 제1,2 반송 구간(3402, 3404)은 서로 동일한 구조로 제공될 수 있다. 제1 반송 구간(3402)은 인덱스 모듈(20)에 더 인접하게 위치되고, 제2 반송 구간(3404)은 인터페이스 모듈(40)에 더 인접하게 위치한다.
베이크 유닛(3200)은 기판(W)에 대해 열처리 공정을 수행한다. 베이크 유닛(3200)은 이후 설명할 열 처리 장치(100)의 일 예에 해당한다. 열처리 공정은 냉각 공정 및 가열 공정을 포함할 수 있다. 액처리부(3600)는 기판(W) 상에 액을 공급하여 액막을 형성한다. 액막은 포토레지스트막 및 반사방지막일 수 있다.
액처리부(3600)는 기판에 반사방지막을 도포하는 액처리 챔버들을 갖는 제1 액처리부(3600-1)와, 반사방지막이 도포된 기판에 포토레지스트막을 도포하는 액처리 챔버들을 갖는 제2 액처리부(3600-2)를 포함할 수 있다. 제1 액처리부(3600-1)는 제1 반송구간(3402)의 일측에 배치되고, 제2 액처리부(3600-2)는 제2 반송구간(3404)의 일측에 배치된다.
액처리부(3600)는 복수의 액처리 챔버(3602, 3604)를 가진다. 액처리 챔버(3602, 3604)는 반송부(3400)의 길이 방향을 따라 복수 개가 배치될 수 있다. 또한, 액처리 챔버(3602, 3604)들 중 일부는 서로 적층되도록 제공될 수 있다.
베이크 유닛(3200)은 반사방지막 도포와 관련하여 기판을 열처리하는 열처리 챔버(3202)들을 갖는 제1 베이크 유닛(3200-1)과 포토레지스트 도포와 관련하여 기판을 열처리하는 열처리 챔버(3204)들을 갖는 제1 베이크 유닛(3200-2)을 포함할 수 있다. 제1 베이크 유닛(3200-1)은 제1 반송 구간(3402)의 일측에 배치되고, 제2 베이크 유닛(3200-2)은 제2 반송 구간(3404)의 일측에 배치된다. 제1 반송 구간(3402)의 측부에 배치되는 열처리 챔버(3202)를 전단 열처리 챔버라 칭하고, 제2 반송 구간(3404)의 측부에 배치되는 열처리 챔버(3204)를 후단 열처리 챔버라 칭한다.
즉, 기판에 반사방지막을 형성하기 위한 제1 액처리부(3600-1), 제1 베이크 유닛(3200-1)은 제1 반송 구간(3402)에 배치되고, 기판에 포토레지스트막을 형성하기 위한 제2 액처리부(3600-2), 제2 베이크 유닛(3200-2)은 제2 반송 구간(3404)에 배치된다.
한편, 처리 모듈(30)은 복수의 버퍼 챔버(3802, 3804)를 포함한다. 버퍼 챔버(3802, 3804) 중에서 일부의 버퍼 챔버(3802)는 인덱스 모듈(20)과 반송부(3400)의 사이에 배치된다. 버퍼 챔버(3802)는 전단 버퍼로 지칭될 수 있다. 버퍼 챔버(3802)는 복수로 제공되어 수직 방향(Z)으로 서로 적층되도록 위치된다. 버퍼 챔버(3802, 3804) 중에서 다른 일부의 버퍼 챔버(3804)는 반송부(3400)와 인터페이스 모듈(40) 사이에 배치된다. 버퍼 챔버(3804)는 후단 버퍼 챔버로 지칭될 수 있다. 버퍼 챔버(3804)는 복수로 제공되어 수직 방향(Z)으로 서로 적층되도록 위치된다. 버퍼 챔버(3802, 3804)는 복수 기판(W)을 일시적으로 보관한다. 한편, 버퍼 챔버(3802, 3804)에는 기판을 반송하기 위한 버퍼 반송 로봇(3812, 3814)들이 제공될 수 있다.
인터페이스 버퍼(4100)는 도포 블럭(30a), 부가 공정챔버(4200), 노광 설비(50), 그리고 현상 블럭(30b) 간에 반송되는 기판(W)이 반송도중에 일시적으로 머무르는 공간을 제공한다. 인터페이스 버퍼(4100)는 복수 개가 제공되고, 복수의 인터페이스 버퍼들(4100)은 서로 적층되게 제공될 수 있다.
반송 부재(4600)는 도포 블럭(30a), 부가 공정챔버(4200), 노광 설비(50), 그리고 현상 블럭(30b) 간에 기판(W)을 반송한다. 반송 부재(4600)는 1개 또는 복수 개의 로봇으로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 반송 부재(4600)는 제1 인터페이스 로봇(4602) 그리고 제2 인터페이스 로봇(4606)을 포함할 수 있다.
제1 인터페이스 로봇(4602)은 도포 블럭(30a), 부가 공정 챔버(4200), 그리고 인터페이스 버퍼(4100) 간에 기판(W)을 반송하고, 제2 인터페이스 로봇(4606)은 인터페이스 버퍼(4100)와 노광 설비(50) 간에 기판(W)을 반송하도록 제공될 수 있다.
인덱스 로봇(2200), 제1 인터페이스 로봇(4602), 제2 인터페이스 로봇(4606)의 핸드는 모두 반송 로봇(3422, 3424)의 로봇 핸드(3420)와 동일한 형상으로 제공될 수 있다. 선택적으로 열처리 챔버의 반송 플레이트(3240)와 직접 기판(W)을 주고받는 로봇의 핸드는 반송 로봇(3422, 3424)의 로봇 핸드(3420)와 동일한 형상으로 제공되고, 나머지 로봇의 핸드는 이와 상이한 형상으로 제공될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 쿨링 반송 모듈(3900)은 제1 반송 로봇(3422)과 제2 반송 로봇(3424) 간의 기판 반송 및 기판 쿨링을 위해 제공된다. 쿨링 반송 모듈(3900)은 제1 반송 로봇(3422)의 제1 이동 통로와 제2 반송 로봇(3424)의 제2 이동 통로가 서로 맞닿는 경계에 인접한 베이크 유닛(3200)에 배치된다. 쿨링 반송 모듈(3900)은 열처리 챔버와 같이 다단으로 적층 배치될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 열 처리 장치(100)에 대해 설명한다. 본 발명의 열 처리 장치(100)는 포토 스피너 설비(1)의 베이크 유닛(3200)에 해당할 수 있다.
도 4는 상부에서 바라본 열 처리 장치(100)를 개략적으로 도시하며, 도 5는 도 4에 도시된 열 처리 장치(100)에서 A-B 선 부분을 나타내는 단면도이고, 도 6은 도 5의 열 처리 장치(100)의 단면도에서 기류 흐름을 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 기판(W)에 대한 열 처리를 수행하는 열 처리 장치(100)는, 원판 형상으로 제공되는 베이스 플레이트(110)와, 베이스 플레이트(110)의 상부면에 형성된 지지 핀(120)과, 베이스 플레이트(110)를 관통하여 형성된 진공 홀(130)과, 베이스 플레이트(110)의 상부면에서 지지 핀(120) 보다 낮은 높이로 형성되는 돌출 부재(140)를 포함한다.
본 발명에 따르면, 기판(W)이 지지 핀(120)에 안착되면 진공 홀(130)을 통해 진공압이 인가되어 기판(W)이 베이스 플레이트(110)를 향하여 지지 핀(120)에 밀착된다. 여기서, 진공 홀(130)에 인가되는 진공압으로 인해 기판(W)과 돌출 부재(140) 사이의 공간이 좁아지기 때문에 공기 흐름의 저항이 증가하고 상대적으로 큰 기압이 형성되기 때문에 진공 홀(130)로 낮은 진공압이 인가되어도 기판(W)이 베이스 플레이트를 향하여 밀착될 수 있다. 이후, 열선(105)으로부터 열 에너지가 기판(W)으로 전달되는데, 이때 기판(W)의 고정을 위해 낮은 진공압이 사용되므로 기판의 변형이 적어 기판의 전 영역으로 균일하게 열이 가해질 수 있다.
베이스 플레이트(110)는 기판(W)에 대응하는 원판 형상을 가지며, 질화 알루미늄(AlN) 소재로 구성될 수 있다. 도 5를 참고하면, 베이스 플레이트(110)의 상부면에는 기판(W)을 지지하기 위한 지지 핀(120) 및 기류 조절을 위한 돌출 부재(140)가 형성된다. 베이스 플레이트(110)의 하부면에는 열선(105)이 코팅층(107)에 의해 매립된 상태로 부착될 수 있다. 베이스 플레이트(110)의 하부면에 구비된 열선을 통해 상기 기판으로 열이 가해질 수 있다.
한편, 베이스 플레이트(110)의 상부면과 하부면을 관통하는 진공 홀(130)이 형성된다. 각 진공 홀(130)은 관을 통해 진공 펌프와 연결되며, 진공 펌프는 진공 홀(130)로 진공압을 인가함으로써 도 6에 도시된 것과 같이 기판(W)과 베이스 플레이트(110) 사이의 공간에 기류를 형성할 수 있다.
도 4를 참고하면, 기판(W)의 중심(CP)으로부터 원주 방향으로 지지 핀(120) 및 진공 홀(130)이 복수개 형성되며, 돌출 부재(140)는 기판(W)과 동일한 중심(CP)을 갖는 원형으로 구성될 수 있다. 본 발명에 따르면, 돌출 부재(140)는 베이스 플레이트(110)의 중심(CP)으로부터 원주 방향을 따라 벽 모양으로 형성될 수 있다. 도 4에 도시된 것과 같이, 돌출 부재(140)의 높이(H2)는 지지 핀(120)의 높이(H1) 보다 낮게 구성되는데, 그리하여 돌출 부재(140)가 기판(W)에 접촉하지 않고 돌출 부재(140)와 기판(W) 사이에 공간이 생길 수 있다. 돌출 부재(140)는 베이스 플레이트(110)와 동일한 소재로 구성될 수 있다. 돌출 부재(140)는 베이스 플레이트(110)와 일체로 형성될 수도 있고, 베이스 플레이트(110)의 상부면에 부착되거나 삽입될 수 있다.
본 발명에 따르면, 지지 핀(120), 진공 홀(130), 돌출 부재(140)는 서로 인접하게 위치할 수 있다. 진공 홀(130)이 지지 핀(120)의 주변에 위치하므로 진공 홀(130)의 주변에 보다 강한 기류가 형성되고, 강한 기류에 의해 기판(W)이 지지 핀(120)에 강하게 밀착할 수 있다. 또한, 돌출 부재(140)가 지지 핀(120) 및 진공 홀(130)의 주변에 위치함으로써 돌출 부재(140)에 의해 형성되는 높은 기압으로 인해 기판(W)이 지지 핀(120)에 보다 강하게 밀착할 수 있다.
본 발명에 따르면, 돌출 부재(140)는 베이스 플레이트(110)의 중심(CP)으로부터 원주 방향을 따라 벽 모양으로 형성되는 내측 돌출 부재(140A)와, 베이스 플레이트(110)의 중심(CP)에 대하여 내측 돌출 부재(140A)의 외측에서 원주 방향을 따라 벽 모양으로 형성되는 외측 돌출 부재(140B)를 포함한다. 지지 핀(120)은 내측 돌출 부재(140A)의 주변을 따라 배열되는 내측 지지 핀(120A)과, 외측 돌출 부재(140B)의 주변을 따라 배열되는 외측 지지 핀(120B)을 포함한다. 진공 홀(130)은 내측 돌출 부재(140A)의 주변을 따라 배열되는 내측 진공 홀(130A)과, 외측 돌출 부재(140B)의 주변을 따라 배열되는 외측 진공 홀(130B)을 포함한다. 본 문서에서, 내측 방향은 베이스 플레이트(110)의 중심(CP)을 향하는 방향을 지칭하고, 외측 방향은 내측 방향의 반대 방향으로서 베이스 플레이트(110)의 중심(CP)으로부터 외곽으로 향하는 방향을 지칭한다.
도 4를 참고하면, 베이스 플레이트(110)의 중심(CP) 주변에 내측 돌출 부재(140A), 내측 지지 핀(120A), 내측 진공 홀(130A)이 원주 방향을 따라 형성되고, 베이스 플레이트(110)의 외곽부에서 내측 진공 홀(130A)의 외측으로부터 외측 지지 핀(120B), 외측 돌출 부재(140B), 외측 진공 홀(130B)이 원주 방향을 따라 형성된다.
즉, 외측 돌출 부재(140B)의 외측에 외측 진공 홀(130B)이 원주 방향을 따라 형성되고, 외측 돌출 부재(140B)의 내측에 외측 지지 핀(120B)이 원주 방향을 따라 형성된다. 또한, 내측 돌출 부재(140A)의 외측에 내측 지지 핀(120A)이 원주 방향을 따라 형성되고, 내측 지지 핀(120A)의 외측에 내측 진공 홀(130A)이 원주 방향을 따라 형성된다.
다시 말해, 내측 진공 홀(130B)의 양 측에 내측 지지 핀(120A)과 외측 지지 핀(120B)이 각각 위치하고, 내측 지지 핀(120A)의 내측에 내측 돌출 부재(140A)가 위치하고 외측 지지 핀(120B)의 외측에 외측 돌출 부재(140B)가 형성된다. 내측 돌출 부재(140A)와 외측 돌출 부재(140B)에 의해 좁아진 공기 유동 공간에 강한 기압이 형성되므로, 상대적으로 낮은 진공압이 진공 홀(130)로 인가되어도 내측 진공 홀(130B)의 양 측에 위치한 내측 지지 핀(120A)과 외측 지지 핀(120B)에 기판(W)이 강하게 밀착될 수 있다.
한편, 진공 홀(130)로 인가되는 진공압의 크기는 기판(W)에 대한 공정 단계에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 초기에 기판(W)이 지지 핀(120)에 안착될 때 높은 진공압(예: -10 kpa)이 진공 홀(130)로 인가될 수 있고, 이후 기판(W)에 대한 열 처리 공정이 수행될 때 낮은 진공압(예: -2 kpa)이 진공 홀(130)로 인가될 수 있다. 기판(W)이 투입된 초기에는 상대적으로 높은 진공압을 인가하여 기판(W)의 하부에 강한 기류를 유도하여 기판(W)을 베이스 플레이트(110)의 방향으로 견인력을 발생시키고, 기판(W)이 지지 핀(120)에 밀착된 후에는 상대적으로 낮은 진공압을 인가하여 기판(W)의 고정 상태를 유지할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 열 처리 장치(100)의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 7은 도 4 내지 도 6을 참고하여 설명한 열 처리 장치(100)에 의해 수행되는 열 처리 공정을 설명하기 위한 흐름도이다. 여기서, 열 처리 장치(100)는, 원판 형상으로 제공되는 베이스 플레이트(110)와, 베이스 플레이트(110)의 상부면에 형성된 지지 핀(120)과, 베이스 플레이트(110)를 관통하여 형성된 진공 홀(130)과. 베이스 플레이트(110)의 상부면에서 지지 핀(120) 보다 낮은 높이로 형성되는 돌출 부재(140)를 포함한다.
본 발명에 따른 열 처리 장치(100)의 동작 방법은, 기판(W)을 상기 지지 핀에 안착시키는 단계(S710)와, 기판(W)을 베이스 플레이트(110)의 방향으로 밀착시키기 위하여 제1 진공압을 진공 홀(130)로 인가하는 단계(S720)와, 베이스 플레이트(110)에 구비된 열선으로 전력을 공급하여 기판(W)에 대한 열 처리를 수행하는 단계(S730)와, 열 처리가 수행되는 동안 제2 진공압을 진공 홀로 인가하는 단계(S740)를 포함한다.
본 발명에 따르면, 제1 진공압 인가 단계(S720) 및 제2 진공압 인가 단계(S740)에서 진공 홀(130)을 통해 진공압이 인가되어 기판(W)이 베이스 플레이트(110)를 향하여 지지 핀(120)에 밀착된다. 여기서, 진공 홀(130)에 인가되는 진공압으로 인해 기판(W)과 돌출 부재(140) 사이의 공간이 좁아지기 때문에 공기 흐름의 저항이 증가하고 상대적으로 큰 기압이 형성되기 때문에 진공 홀(130)로 낮은 진공압이 인가되어도 기판(W)이 베이스 플레이트를 향하여 밀착될 수 있다. 열 처리 단계(S730)에서 열 에너지가 기판(W)으로 전달되는데, 이때 기판(W)의 고정을 위해 낮은 진공압이 사용되므로 기판의 변형이 적어 기판의 전 영역으로 균일하게 열이 가해질 수 있다.
제1 진공압 인가 단계(S720)와 제2 진공압 인가 단계(S740)에서 적용되는 진공압의 크기가 상이할 수 있는데, 제2 진공압의 크기(절대값)이 제1 진공압의 크기(절대값) 보다 작도록 설정될 수 있다. 즉, 초기에 인가되는 제1 진공압의 절대값은 제2 진공압의 절대값보다 크게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 진공압 인가 단계(S720)에서 기판(W)이 지지 핀(120)에 안착될 때 높은 진공압(예: -10 kpa)이 진공 홀(130)로 인가될 수 있고, 이후 제2 진공압 인가 단계(S740)에서 낮은 진공압(예: -2 kpa)이 진공 홀(130)로 인가될 수 있다. 기판(W)이 투입된 초기에는 상대적으로 높은 진공압을 인가하여 기판(W)의 하부에 강한 기류를 유도하여 기판(W)을 베이스 플레이트(110)의 방향으로 견인력을 발생시키고, 기판(W)이 지지 핀(120)에 밀착된 후에는 상대적으로 낮은 진공압을 인가하여 기판(W)의 고정 상태를 유지할 수 있다.
상술한 열 처리 장치(100) 및 열 처리 장치(100)의 동작 방법이 앞서 도 1 내지 도 3을 참고하여 설명한 포토 스피너 설비(1)의 베이크 유닛(3200)에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 포토 스피너 설비(1)는 기판(W)이 수납된 용기로부터 상기 기판을 반송하는 인덱스 모듈(20)과, 기판(W)에 대해 도포 공정 및 현상 공정을 수행하며, 기판(W)에 대한 열 처리를 수행하는 베이크 유닛(3200)을 포함하는 처리 모듈(30)과, 처리 모듈(30)을 외부의 노광 설비와 연결하는 인터페이스 모듈(40)을 포함한다. 베이크 유닛(3200)은 원판 형상으로 제공되는 베이스 플레이트(110)와, 베이스 플레이트(110)의 상부면에 형성된 지지 핀(120)과, 베이스 플레이트(110)를 관통하여 형성된 진공 홀(130)과, 베이스 플레이트(110)의 상부면에서 지지 핀(120) 보다 낮은 높이로 형성되는 돌출 부재(140)를 포함한다. 여기서, 기판(W)을 베이스 플레이트(110)의 방향으로 밀착시키기 위하여 제1 진공압이 진공 홀(130)로 인가되고, 기판(W)에 대한 열 처리가 수행되는 동안 제1 진공압보다 낮은 제2 진공압이 진공 홀(130)로 인가된다.
본 발명에 따르면, 베이스 플레이트(110)의 하부면에 구비된 열선(105)을 통해 기판(W)으로 열이 가해질 수 있다.
본 발명에 따르면, 지지 핀(120), 진공 홀(130), 돌출 부재(140)는 서로 인접하게 위치할 수 있다.
본 발명에 따르면, 돌출 부재(140)는 베이스 플레이트(110)의 중심(CP)으로부터 원주 방향을 따라 벽 모양으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 돌출 부재(140)는, 베이스 플레이트(110)의 중심(CP)으로부터 원주 방향을 따라 벽 모양으로 형성되는 내측 돌출 부재(140A)와, 베이스 플레이트(110)의 중심(CP)에 대하여 내측 돌출 부재(140A)의 외측에서 원주 방향을 따라 벽 모양으로 형성되는 외측 돌출 부재(140B)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 지지 핀(120)은, 내측 돌출 부재(140A)의 주변을 따라 배열되는 내측 지지 핀(120A)과, 외측 돌출 부재(140B)의 주변을 따라 배열되는 외측 지지 핀(120B)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 진공 홀(130)은, 내측 돌출 부재(140A)의 주변을 따라 배열되는 내측 진공 홀(130A)과, 외측 돌출 부재(140B)의 주변을 따라 배열되는 외측 진공 홀(130B)을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 외측 돌출 부재(140B)의 외측에 외측 진공 홀(130B)이 원주 방향을 따라 배치되고, 외측 돌출 부재(140B)의 내측에 외측 지지 핀(120B)이 원주 방향을 따라 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 내측 돌출 부재(140A)의 외측에 내측 지지 핀(120A)이 원주 방향을 따라 형성되고, 내측 지지 핀(120A)의 외측에 내측 진공 홀(130A)이 원주 방향을 따라 형성될 수 있다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1: 포토 스피너 설비
20: 인덱스 모듈
30: 처리 모듈
30a: 도포 블럭
30b: 현상 블럭
40: 인터페이스 모듈
100: 열 처리 장치
110: 베이스 플레이트
120: 지지 핀
130: 진공 홀
140: 돌출 부재

Claims (20)

  1. 기판에 대한 열 처리를 수행하는 열 처리 장치에 있어서,
    원판 형상으로 제공되는 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트의 상부면에 형성된 지지 핀;
    상기 베이스 플레이트를 관통하여 형성된 진공 홀; 및
    상기 베이스 플레이트의 상부면에서 상기 지지 핀 보다 낮은 높이로 형성되는 돌출 부재;를 포함하는,
    열 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트의 하부면에 구비된 열선을 통해 상기 기판으로 열이 가해지는,
    열 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지 핀, 진공 홀, 돌출 부재는 서로 인접하게 위치하는,
    열 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 돌출 부재는 상기 베이스 플레이트의 중심으로부터 원주 방향을 따라 벽 모양으로 형성되는,
    열 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌출 부재는,
    상기 베이스 플레이트의 중심으로부터 원주 방향을 따라 벽 모양으로 형성되는 내측 돌출 부재; 및
    상기 베이스 플레이트의 중심에 대하여 상기 내측 돌출 부재의 외측에서 원주 방향을 따라 벽 모양으로 형성되는 외측 돌출 부재를 포함하는,
    열 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 지지 핀은,
    상기 내측 돌출 부재의 주변을 따라 배열되는 내측 지지 핀; 및
    상기 외측 돌출 부재의 주변을 따라 배열되는 외측 지지 핀;을 포함하는,
    열 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 진공 홀은,
    상기 내측 돌출 부재의 주변을 따라 배열되는 내측 진공 홀; 및
    상기 외측 돌출 부재의 주변을 따라 배열되는 외측 진공 홀;을 포함하는,
    열 처리 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 외측 돌출 부재의 외측에 외측 진공 홀이 원주 방향을 따라 형성되고,
    상기 외측 돌출 부재의 내측에 외측 지지 핀이 원주 방향을 따라 형성되는,
    열 처리 장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 내측 돌출 부재의 외측에 내측 지지 핀이 원주 방향을 따라 형성되고,
    상기 내측 지지 핀의 외측에 내측 진공 홀이 원주 방향을 따라 형성되는,
    열 처리 장치.
  10. 기판에 대한 열 처리를 수행하는 열 처리 장치의 동작 방법에 있어서,
    상기 열 처리 장치는,
    원판 형상으로 제공되는 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트의 상부면에 형성된 지지 핀;
    상기 베이스 플레이트를 관통하여 형성된 진공 홀; 및
    상기 베이스 플레이트의 상부면에서 상기 지지 핀 보다 낮은 높이로 형성되는 돌출 부재;를 포함하고,
    상기 열 처리 장치의 동작 방법은,
    상기 기판을 상기 지지 핀에 안착시키는 단계;
    상기 기판을 상기 베이스 플레이트의 방향으로 밀착시키기 위하여 제1 진공압을 상기 진공 홀로 인가하는 단계;
    상기 베이스 플레이트에 구비된 열선으로 전력을 공급하여 상기 기판에 대한 열 처리를 수행하는 열 처리 단계; 및
    상기 열 처리가 수행되는 동안 제2 진공압을 상기 진공 홀로 인가하는 단계;를 포함하는,
    열 처리 장치의 동작 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 진공압은 상기 제1 진공압 보다 크도록 설정되는,
    열 처리 장치의 동작 방법.
  12. 포토 스피너 설비에 있어서,
    기판이 수납된 용기로부터 상기 기판을 반송하는 인덱스 모듈;
    상기 기판에 대해 도포 공정 및 현상 공정을 수행하며, 상기 기판에 대한 열 처리를 수행하는 베이크 유닛을 포함하는 처리 모듈; 및
    상기 처리 모듈을 외부의 노광 설비와 연결하는 인터페이스 모듈을 포함하고,
    상기 베이크 유닛은,
    원판 형상으로 제공되는 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트의 상부면에 형성된 지지 핀;
    상기 베이스 플레이트를 관통하여 형성된 진공 홀; 및
    상기 베이스 플레이트의 상부면에서 상기 지지 핀 보다 낮은 높이로 형성되는 돌출 부재;를 포함하고,
    상기 기판을 상기 베이스 플레이트의 방향으로 밀착시키기 위하여 제1 진공압이 상기 진공 홀로 인가되고,
    상기 기판에 대한 열 처리가 수행되는 동안 상기 제1 진공압보다 낮은 제2 진공압이 상기 진공 홀로 인가되는,
    포토 스피너 설비.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트의 하부면에 구비된 열선을 통해 상기 기판으로 열이 가해지는,
    포토 스피너 설비.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 지지 핀, 진공 홀, 돌출 부재는 서로 인접하게 위치하는,
    포토 스피너 설비.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 돌출 부재는 상기 베이스 플레이트의 중심으로부터 원주 방향을 따라 벽 모양으로 형성되는,
    포토 스피너 설비.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 돌출 부재는,
    상기 베이스 플레이트의 중심으로부터 원주 방향을 따라 벽 모양으로 형성되는 내측 돌출 부재; 및
    상기 베이스 플레이트의 중심에 대하여 상기 내측 돌출 부재의 외측에서 원주 방향을 따라 벽 모양으로 형성되는 외측 돌출 부재를 포함하는,
    포토 스피너 설비.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 지지 핀은,
    상기 내측 돌출 부재의 주변을 따라 배열되는 내측 지지 핀; 및
    상기 외측 돌출 부재의 주변을 따라 배열되는 외측 지지 핀;을 포함하는,
    포토 스피너 설비.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 진공 홀은,
    상기 내측 돌출 부재의 주변을 따라 배열되는 내측 진공 홀; 및
    상기 외측 돌출 부재의 주변을 따라 배열되는 외측 진공 홀;을 포함하는,
    포토 스피너 설비.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 외측 돌출 부재의 외측에 외측 진공 홀이 원주 방향을 따라 배치되고,
    상기 외측 돌출 부재의 내측에 외측 지지 핀이 원주 방향을 따라 배치되는,
    포토 스피너 설비.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 내측 돌출 부재의 외측에 내측 지지 핀이 원주 방향을 따라 형성되고,
    상기 내측 지지 핀의 외측에 내측 진공 홀이 원주 방향을 따라 형성되는,
    포토 스피너 설비.
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