KR20240044165A - 가열 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 - Google Patents

가열 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 Download PDF

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KR20240044165A
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박민정
조영주
박재훈
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 가열 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 가열 유닛은, 서로 조합되어 내부에 처리 공간을 가지는 상부 바디와 하부 바디를 가지는 공정 챔버; 상기 처리 공간에 배치되며, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 처리 공간으로 가스를 공급하기 위한 분사홀 및 상기 처리 공간에 발생하는 가스를 배기하기 위한 배기홀을 포함하는 챔버 플레이트; 및 상기 챔버 플레이트의 동작을 제어하기 위한 제어부를 포함하고, 상기 분사홀 및 상기 배기홀은, 상기 챔버 플레이트에 교대로 형성될 수 있다.

Description

가열 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 {SUBSTRATE HEATING UNIT AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS INCLUDING SAME}
본 발명은 가열 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위해서는, 세정, 증착, 포토리소그래피, 식각 그리고 이온주입 등과 같은 다양한 공정이 수행된다. 패턴을 형성하기 위해 수행되는 포토리소그래피 공정은 반도체 소자의 고집적화를 이루는데 중요한 역할을 수행한다.
포토리소그래피 공정은 반도체 기판 상에 포토레지스트 패턴을 형성하기 위해서 수행된다. 포토리소그래피 공정은 기판 상에 포토레지스트 막을 형성하는 도포 공정, 포토레지스트 막으로부터 포토레지스트 패턴을 형성하는 노광 공정, 노광 공정에서 광이 조사된 영역 또는 그 반대 영역을 제거하는 현상 공정을 포함하고, 각각의 공정의 전후에는 기판을 가열 및 냉각하는 베이크 공정이 수행된다.
이러한 베이크 공정은 통상의 히터에 의해 가열되는 가열 플레이트(핫 플레이트)를 배치하여 이루어지는 가열 장치(핫 플레이트 유닛)에 의해 행해진다. 이러한 가열 장치에 있어서는, 기판을 가능한 균일하게 가열 처리하기 위해, 종래부터 가열 처리시에 가열 플레이트 상을 커버로 덮고, 그 내부에 가열 플레이트의 중앙으로부터 외주부로 향하는 기류를 형성하고, 커버의 중앙으로부터 상방으로 배기하도록 기류 제어를 행하는 방법이 일반적으로 이용되고 있다.
도 1은 종래의 가열 유닛 및 내부의 공기 흐름을 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 가열 유닛(1000)은 공정 챔버(1200), 핫 플레이트(1400), 챔버 플레이트(1600) 및 배기홀(1648)으로 구성되어있다.
공정 챔버(1200)는 내부에 처리 공간을 가지며, 처리 공간에 설치되어 소정의 온도로 가열하여 기판(W)의 도포막을 베이크하기 위한 핫 플레이트(1400)가 형성되어 있다. 상기 공정 챔버(1200)의 내부 처리 공간의 상부에는 챔버 플레이트(1600)가 형성되어 있으며, 챔버 플레이트(1600)에 내부 처리 공간으로 일정량의 가스를 주입하기 위한 분사홀(1628)이 형성되어 있다. 챔버 플레이트(1600)는 기판(W)과 동일한 크기로 형성되거나 기판(W)보다 큰 크기로 형성될 수 있다. 챔버 플레이트(1600)가 형성되어 있지 않은 공정 챔버(1200)의 상부 영역에는 배기홀(1648)이 형성되어 있다. 배기홀(1648)을 통해 공정 중에 발생하는 흄(Fume)을 외부로 배기한다.
상기와 같이 종래의 가열 유닛(1000)은 공정 챔버(1200) 처리 공간의 상부 영역에 형성된 배기홀(1648)을 통해 공정 챔버(1200) 내부의 공기가 배기된다. 이로 인해, 배기홀(1648)이 형성된 부분의 공기는 빠르게 배기되고, 배기홀(1648)이 형성되지 않은 부분에는 공기가 천천히 배기되어 공정 챔버(1200)의 공기가 균일하게 배기되지 않는다는 문제점이 있다. 그 결과, 기판 상에 도포막이 균일하게 도포되지 않으며, 패턴의 회로 선폭(CD; Critical Dimension)의 불량이 발생하는 등의 문제점이 발생하고 있다.
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공정 챔버 내부의 처리 공간에 형성되는 기류 및 온도의 균일성을 향상시키기 위한 가열 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 서로 조합되어 내부에 처리 공간을 가지는 상부 바디와 하부 바디를 가지는 공정 챔버; 상기 처리 공간에 배치되며, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 처리 공간으로 가스를 공급하기 위한 분사홀 및 상기 처리 공간에 발생하는 가스를 배기하기 위한 배기홀을 포함하는 챔버 플레이트; 및 상기 가스 공급 유닛 및 상기 배기 유닛의 동작을 제어하기 위한 제어부를 포함하고, 상기 분사홀 및 상기 배기홀은, 상기 챔버 플레이트에 교대로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 분사홀 및 상기 배기홀은, 슬릿 형태 또는 홀 형태로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 분사홀과 상기 배기홀은 동일한 개수로 형성될 수 있다.
일 실시예에서. 상기 상부 바디는, 상기 챔버 플레이트를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 챔버 플레이트는 상기 상부 바디의 상부벽과 일체형으로 제공되거나, 상기 상부벽의 하방에 상기 상부벽과 분리된 형태로 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 상부 바디를 상하로 움직이기 위한 승강 부재를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기판이 가열될 때, 상기 분사홀로 가스를 공급하거나 상기 배기홀로 가스를 배기할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 공정 챔버의 처리 공간으로 가스의 공급 및 배기를 동시에 수행하거나, 선택적으로 수행되도록 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 챔버 플레이트의 영역에 따라 상기 분사홀을 통해 공급되는 가스 공급량 및 상기 배기홀을 통해 배기되는 배기량을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판이 수납되는 캐리어를 포함하는 인덱스 블록; 상기 기판에 대한 처리 공정을 수행하는 처리 블록; 및 외부의 노광 장치와 상기 처리 블록을 연결하는 인터페이스 블록을 포함하고, 상기 처리 블록은, 상기 인덱스 블록으로부터 전달받은 기판을 반송하는 반송 모듈; 상기 기판에 액을 공급하여 도포막을 형성하는 액처리 모듈; 상기 도포막이 형성된 기판에 대해 처리 공정을 수행하는 열처리 모듈; 및 상기 기판을 일시적으로 보관하기 위한 버퍼 모듈을 포함하고, 상기 열처리 모듈은 냉각 유닛 및 가열 유닛으로 구성되며, 상기 가열 유닛은, 서로 조합되어 내부에 처리 공간을 가지는 상부 바디와 하부 바디를 가지는 공정 챔버; 상기 처리 공간에 배치되며, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 처리 공간으로 가스를 공급하기 위한 분사홀 및 상기 처리 공간에 발생하는 가스를 배기하기 위한 배기홀을 포함하는 챔버 플레이트; 및 상기 챔버 플레이트의 동작을 제어하기 위한 제어부를 포함하고, 상기 분사홀 및 상기 배기홀은, 상기 챔버 플레이트에 교대로 형성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 공정 챔버 내부의 처리 공간에 가스의 공급 및 배기를 위해서 공정 챔버 내부에 형성된 챔버 플레이트에 분사홀 및 배기홀을 교대로 동일한 개수로 형성함으로써, 공정 챔버 내부의 처리 공간에 형성되는 기류 및 온도의 균일성을 향상시킬 수 있으므로 제품의 수율을 증대할 수 있다.
또한, 챔버 플레이트를 구획하여, 구획된 영역에 따라 선택적으로 가스를 공급 및 배기 함으로써, 미세 패턴의 불량을 감소할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 위에 언급된 것으로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 가열 유닛 및 내부의 공기 흐름을 나타낸 개략적인 단면도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 3는 도 2를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 의한 열처리 모듈의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 가열 유닛의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 의한 분사홀 및 배기홀을 포함하는 챔버 플레이트의 개략적인 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가열 유닛의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 쉽게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있고 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시예를 설명하는 데 있어서, 관련된 공지 기능이나 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 구체적 설명을 생략하고, 유사 기능 및 작용을 하는 부분은 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용하기로 한다.
명세서에서 사용되는 용어들 중 적어도 일부는 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이기에 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 그 용어에 대해서는 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서, 어떤 구성 요소를 포함한다고 하는 때, 이것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
한편, 도면에서 구성 요소의 크기나 형상, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 평면도이고, 도 3은 도 2를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 인덱스 블록(10), 처리 블록(20), 그리고 인터페이스 블록(30)을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 인덱스 블록(10), 처리 블록(20), 그리고 인터페이스 블록(30)은 순차적으로 일렬로 배치될 수 있다.
인덱스 블록(10)은 기판(W)이 수납된 캐리어(C)로부터 기판을 처리 블록(20)으로 반송하고, 처리가 완료된 기판(W)을 캐리어(C)로 수납한다. 인덱스 블록(10)은 로드 포트(12)와 인덱스 프레임(14)을 가진다. 인덱스 프레임(14)을 기준으로 로드 포트(12)는 처리 블록(20)의 반대 측에 위치된다. 기판(W)들이 수납된 캐리어(C)는 로드 포트(12)에 놓이며, 복수 개가 제공될 수 있다.
캐리어(C)로는 전면 개방 일체식 포드(FOUP; Front Open Unified Pod)와 같은 밀폐용 캐리어(C)가 사용될 수 있다. 캐리어(C)는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 이송 수단이나 작업자에 의해 로드 포트(12)에 놓일 수 있다.
인덱스 프레임(14)의 내부에는 인덱스 로봇(142)이 제공될 수 있다. 인덱스 로봇(142)은 레일(144)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다.
처리 블록(20)은 기판(W)에 대해 도포 공정 및 현상 공정을 수행한다. 처리 블록(20)은 도포 블록(20a) 및 현상 블록(20b)을 가진다. 도포 블록(20a)은 기판(W)에 대해 도포 공정을 수행하고, 현상 블록(20b)은 기판(W)에 대해 현상 공정을 수행한다. 도포 블록(20a)은 복수 개가 제공되며, 이들은 서로 적층되게 제공될 수 있다. 현상 블록(20b)은 복수 개가 제공되며, 현상 블럭들은 서로 적층되게 제공될 수 있다. 도 3의 실시예에 의하면, 도포 블록(20a)은 2개가 제공되고, 현상 블록(20b) 역시 2개가 제공된다. 도포 블록(20a)들은 현상 블록(20b)들의 아래에 배치될 수 있다. 일 예로, 2개의 도포 블록(20a)들은 서로 동일한 공정을 수행하며, 서로 동일한 구조로 제공될 수 있다. 또한, 2개의 현상 블록(20b)들은 서로 동일한 공정을 수행하며, 서로 동일한 구조로 제공될 수 있다.
도포 블록(20a)은 열처리 모듈(220), 반송 모듈(240), 액처리 모듈(260), 그리고 버퍼 모듈(280)을 포함할 수 있다. 열처리 모듈(220)은 기판(W)에 대해 처리 공정을 수행한다. 처리 공정은 냉각 공정 및 가열 공정을 포함할 수 있다. 액처리 모듈(260)은 기판(W) 상에 액을 공급하여 도포막을 형성할 수 있다. 도포막은 포토레지스트 막 또는 반사 방지막일 수 있다. 반송 모듈(240)은 도포 블록(20a) 내에서 열처리 모듈(220)과 액처리 모듈(260) 간에 기판(W)을 반송할 수 있다. 열처리 모듈(220)은 복수 개로 제공될 수 있으며, 반송 모듈(240)의 일측에 위치될 수 있다. 열처리 모듈(220)은 추후에 자세히 설명하도록 한다.
버퍼 모듈(280)은 복수 개로 제공될 수 있다. 버퍼 모듈(280)들 중 일부는 인덱스 블록(10)과 반송 모듈(240) 사이에 배치될 수 있다. 이하, 이들 버퍼 모듈을 전단 버퍼(Front Buffer, 282)라 칭하고, 전단 버퍼(282)는 복수 개로 제공될 수 있으며, 상하 방향을 따라 서로 적층될 수 있다. 버퍼 모듈(280)들 중 다른 일부는 반송 모듈(240)과 인터페이스 블록(30) 사이에 배치될 수 있다. 이하, 이들 버퍼 모듈을 후단 버퍼(Rear Buffer, 284)라 칭하고, 후단 버퍼(284)는 복수 개로 제공될 수 있으며, 상하 방향을 따라 서로 적층될 수 있다. 전단 버퍼(282)들 및 후단 버퍼(284)들 각각은 복수의 기판(W)들을 일시적으로 보관한다. 전단 버퍼(282)에 보관된 기판(W)은 인덱스 로봇(142) 및 반송 모듈(240)에 형성된 반송 로봇(242)에 의해 반입 또는 반출된다. 후단 버퍼(284)에 보관된 기판(W)은 반송 로봇(242) 및 인터페이스 블록(30)에 형성된 제1 로봇(382)에 의해 반입 또는 반출된다.
인터페이스 블록(30)은 처리 블록(20)을 외부의 노광 장치(40)와 연결한다. 인터페이스 블록(30)은 인터페이스 프레임(320), 부가 공정 챔버(340), 인터페이스 버퍼(360), 그리고 반송 부재(380)를 가질 수 있다. 인터페이스 프레임(320)의 내부에는 부가 공정 챔버(340), 인터페이스 버퍼(360), 그리고 반송 부재(380)를 가질 수 있다. 부가 공정 챔버(340)는 도포 블록(20a)에서 공정이 완료된 기판(W)이 노광 장치(40)로 반입되기 전에 소정의 부가 공정을 수행할 수 있다. 선택적으로 부가 공정 챔버(340)는 노광 장치(40)에서 공정이 완료된 기판이 현상 블록(20b)으로 반입되기 전에 소정의 부가 공정을 수행할 수 있다. 일 예로, 부가 공정은 기판(W)의 에지 영역을 노광하는 에지 노광 공정, 기판(W)의 상면을 세정하는 상면 세정 공정, 또는 기판(W)의 하면을 세정하는 하면 세정 공정일 수 있다. 부가 공정 챔버(340)는 복수 개가 제공될 수 있으며, 이들은 서로 적층되게 제공될 수 있다. 부가 공정 챔버(340)는 모두 동일한 공정을 수행하도록 제공될 수 있다. 선택적으로 부가 공정 챔버(340)들 중 일부는 서로 다른 공정을 수행하도록 제공될 수 있다.
인터페이스 버퍼(360)는 도포 블록(20a), 부가 공정 챔버(340), 노광 장치(40), 그리고 현상 블록(20b) 간에 반송되는 기판(W)이 반송 도중에 일시적으로 머무르는 공간을 제공한다. 인터페이스 버퍼(360)는 복수 개가 제공될 수 있으며, 이들은 서로 적층되게 제공될 수 있다. 일 예로, 반송 모듈(240)의 길이 방향의 연장선을 기준으로 일측면에는 부가 공정 챔버(340)가 배치되고, 다른 측면에는 인터페이스 버퍼(360)가 배치될 수 있다.
반송 부재(380)는 도포 블록(20a), 부가 공정 챔버(340), 노광 장치(40), 그리고 현상 블록(20b) 간에 기판(W)을 반송할 수 있다. 반송 부재(380)는 1개 또는 복수 개의 로봇으로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 반송 부재(380)는 제1 로봇(382) 및 제2 로봇(384)을 가진다. 제1 로봇(382)은 도포 블록(20a), 부가 공정 챔버(340), 그리고 인터페이스 버퍼(360) 간에 기판(W)을 반송하고, 제2 로봇(384)은 인터페이스 버퍼(360)와 노광 장치(40) 간에 기판(W)을 반송하도록 제공될 수 있다.
상술한 기판 처리 장치(1)의 처리 블록(20)은 도포 공정과 현상 공정을 수행하는 것으로 설명하였으나 이와 달리 기판 처리 장치는 인터페이스 블록(30) 없이 인덱스 블록(10)과 처리 블록(20)만을 구비할 수 있다. 이 경우, 처리 블록(20)은 도포 공정만 수행하고, 기판 상에 도포되는 막은 스핀 온 하드마스크(SOH) 막일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 열처리 모듈은, 예를 들어 포토레지스트액이 표면에 도포된 기판을 가열 처리하고, 포토레지스트액을 건조시켜 포토레지스트 막을 형성하기 위한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 열처리 모듈의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 열처리 모듈(220)은 하우징(2220), 냉각 유닛(2240), 가열 유닛(2260), 그리고 반송 플레이트(2280)를 포함할 수 있다.
하우징(2220)은 대체로 직육면체의 형상으로 제공된다. 하우징(2220)의 측벽에는 기판이 출입되는 개구부(미도시)가 형성될 수 있다. 개구부(미도시)는 개방된 상태로 유지될 수 있다. 선택적으로, 개구부(미도시)를 개폐하도록 도어가 제공될 수 있다.
냉각 유닛(2240)은 냉각판(2242)을 가진다. 냉각판(2242)은 상부에서 바라볼 때 대체로 원형의 형상을 가질 수 있다. 냉각판(2242)에는 냉각 부재(2244)가 제공될 수 있다. 일 예로, 냉각 부재(2244)는 냉각판(2242)의 내부에 형성되며, 냉각 유체가 흐르는 유로로 제공될 수 있다. 냉각 유닛(2240)은 가열 유닛(2260)에 비해 반송 챔버(240)에 더 가깝게 위치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 가열 유닛의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 가열 유닛(2260)은, 기판(W)을 상온보다 높은 온도로 가열하는 장치(1000)로 제공된다. 가열 유닛(2260)은 상압 또는 이보다 낮은 감압 분위기에서 기판(W)을 가열처리 한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 가열 유닛(2260)은 공정 챔버(1200), 기판 지지 유닛(1400), 챔버 플레이트(1600) 및 제어부(1800)를 포함할 수 있다.
공정 챔버(1200)는 내부에 기판(W)을 가열 처리하는 처리 공간을 제공할 수 있다. 처리 공간은 외부와 차단된 공간으로 제공된다. 공정 챔버(1200)는 상부 바디(1220), 하부 바디(1240), 그리고 실링 부재(1260)를 포함할 수 있다. 일 예로, 상부 바디(1220)는 하부가 개방된 통 형상으로 제공될 수 있다. 일 예로, 하부 바디(1240)는 상부가 개방된 통 형상으로 제공될 수 있다. 하부 바디(1240)는 상부 바디(1220)의 아래에 위치된다. 상부 바디(1220) 및 하부 바디(1240)는 상하 방향으로 서로 마주보도록 위치될 수 있다. 상부 바디(1220) 및 하부 바디(1240)는 서로 조합되어 내부에 처리 공간을 형성한다. 상부 바디(1220) 및 하부 바디(1240)는 상하 방향에 대해 서로의 중심축이 일치되게 위치된다. 하부 바디(1240)는 상부 바디(1220)와 동일한 직경을 가질 수 있다. 즉, 하부 바디(1240)의 상단은 상부 바디(1220)의 하단과 대향되게 위치될 수 있다. 일 예로, 상부 바디(1220) 및 하부 바디(1240) 중 하나는 승강 부재(1280)에 의해 개방 위치와 차단 위치로 이동되고, 다른 하나는 그 위치가 고정된다. 본 발명의 일 실시예에서는 하부 바디(1240)의 위치가 고정되고, 상부 바디(1220)가 이동되는 것으로 설명하였다. 개방 위치는 상부 바디(1220)와 하부 바디(1240)가 서로 이격되어 처리 공간이 개방되는 위치이다. 차단 위치는 하부 바디(1240) 및 상부 바디(1220)에 의해 처리 공간이 서로 외부로부터 밀폐되는 위치이다.
실링 부재(1260)는 상부 바디(1220)와 하부 바디(1240) 사이에 위치된다. 실링 부재(1260)는 상부 바디(1220)와 하부 바디(1240)가 접촉될 때 처리 공간이 외부로부터 밀폐되도록 한다. 실링 부재(1260)는 환형의 링 형상으로 제공될 수 있다 실링 부재(1260)는 하부 바디(1240)의 상단에 고정 결합될 수 있다.
기판 지지 유닛(1400)은 처리 공간에서 기판(W)을 지지한다. 일 예로, 기판 지지 유닛(1400)은 하부 바디(1240)에 고정 결합된다. 기판 지지 유닛(1400)은 지지 플레이트(1420). 리프트 핀(1440) 그리고 가열 부재(1460)를 포함한다. 일 예로, 가열 부재(1460)는 지지 플레이트(1420) 내에 제공된다. 지지 플레이트(1420)는 가열 부재(1460)로부터 발생된 열을 기판(W)으로 전달한다. 지지 플레이트(1420)는 원형의 판 형상으로 제공되며, 그 상면은 기판(W)보다 큰 직경을 가질 수 있다. 지지 플레이트(1420)의 상면은 기판(W)이 놓이는 안착면으로 기능할 수 있다.
가열 부재(1460)는 지지 플레이트(1420)에 놓인 기판(W)을 가열할 수 있다. 가열 부재(1460)는 지지 플레이트(1420)에 놓인 기판(W)보다 아래에 위치된다. 일 예로, 가열 부재(1460)는 히팅 코일일 수 있다.
리프트 핀(1440)은 지지 플레이트(1420) 상에서 기판(W)을 승하강할 수 있다. 리프트 핀(1440)은 복수 개로 제공되며, 각각은 수직한 상하 방향을 향하는 핀 형상으로 제공된다. 구동 부재(미도시)는 각각의 리프트 핀(1440)들을 승강 위치와 하강 위치 간에 이동시킨다. 여기서, 승강 위치는 리프트 핀(1440)의 상단이 안착면보다 높은 위치이고, 하강 위치는 리프트 핀(1440)의 상단이 안착면과 동일하거나 이보다 낮은 위치로 정의한다. 구동 부재(미도시)는 공정 챔버(1200)의 외부에 위치될 수 있다. 일 예로, 구동 부재(미도시)는 실린더일 수 있다.
일 예에서, 지지 플레이트(1420)의 상면에는 기판(W)이 안착면에 직접적으로 접촉되는 것을 방지하는 지지핀(미도시)이 제공될 수 있다. 일 예로, 지지핀(미도시)은 복수 개로 제공되며, 각각은 안착면에 고정 설치된다. 지지핀(미도시)들은 안착면으로부터 위로 돌출되게 위치된다. 지지핀(미도시)의 상단은 기판의 저면에 직접 접촉되는 접촉면으로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 챔버 플레이트(1600)는 공정 챔버(1200)를 구성하는 상부 바디(1220)의 상부에 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상부 바디(1220)의의 상부벽에서 기판(W)에 대응되는 영역이 챔버 플레이트(1600)일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 상부 바디(1220)의 상부벽 전면에 챔버 플레이트(1600)가 제공될 수 있다. 또한, 상부 바디(1220)에는 공정 챔버(1200) 내부의 처리 공간으로 가스를 공급하기 위한 분사홀(1628) 및 공정 챔버(1200) 내부의 처리 공간에 발행하는 흄(fume)을 배기하기 위한 배기홀(1648)이 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 분사홀 및 배기홀을 포함하는 챔버 플레이트의 개략적인 도면이다.
도 6을 참조하면, 분사홀(1628) 및 배기홀(1648)은 챔버 플레이트(1600)에 교대로, 동일한 개수로 형성될 수 있다. 또한, 도 6에서는 배기홀(1648)을 사각형의 형태로 도시하였으나, 이는 분사홀(1628)과 구분하기 위해 도시한 것일 뿐, 다른 형태로 변형될 수 있다.
도 5 내지 도 6을 함께 참조하면, 챔버 플레이트(1600)의 상부에는 공정 챔버(1200)의 처리 공간으로 가스를 공급하기 위한 가스 공급 유닛(1620)이 형성될 수 있다. 가스 공급 유닛(1620)은 가스 공급원(1622), 가스 공급 라인(1624), 그리고 가스 공급 밸브(1626a, 1626b, 1626c)로 구성될 수 있다. 가스 공급 라인(1624)은 가스 공급원(1622)으로부터 가스를 공급받는다. 가스 공급 밸브(1626a, 1626b, 1626c)는 가스 공급 라인(1624)에 공급되는 가스의 공급 여부 및 공급량을 조절할 수 있다. 가스 공급원(1622)으로부터 공급되는 가스는 가스 공급 라인(1624)을 따라 챔버 플레이트(1600)에 형성되어 있는 분사홀(1628)을 통해 공정 챔버(1200)의 처리 공간으로 불활성 가스 예를 들어, N2 가스를 공급할 수 있다.
또한, 챔버 플레이트(1600)의 상부에는 처리 공간에 발생하는 흄(fume) 및 증발 가스를 배기하기 위한 배기 유닛(1640)이 형성될 수 있다. 배기 유닛(1640)은 배기관(1642), 배기 라인(1644), 그리고 배기 밸브(1646a, 1646b, 1646c)로 구성될 수 있다. 공정 챔버(1200)의 처리 공간에 발생하는 흄(fume) 및 증발 가스는 배기홀(1648)을 통해 흡입되고 배기관(1642)을 거쳐 배기 라인(1644)을 통해 배기될 수 있다. 배기 밸브(1646a, 1646b, 1646c)는 배기 라인(1644)에 형성되어, 배기 여부 및 배기량을 조절할 수 있다. 도시하지 않았지만, 배기 라인(1644)에는 배기를 원활하게 하기 위해서 펌프가 연결될 수 있다. 또한, 분사홀(1628) 및 배기홀(1648)은 슬릿 형태 및 홀 형태로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 7는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가열 유닛의 구성을 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 7의 가열 유닛은 도 5의 가열 유닛과 달리, 공정 챔버(1200)를 구성하는 상부 바디(1220)의 구성에서만 차이가 있다. 도 7을 참조하면, 상부 바디(1220)에 챔버 플레이트(1600)가 따로 형성될 수 있다. 즉, 챔버 플레이트(1600)는 공정 챔버(1200) 처리 공간의 상부 영역을 구획하도록 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 챔버 플레이트(1600)는 기판(W)과 동일한 사이즈이거나 혹은 기판(W)보다 조금 더 크게 형성될 수 있다. 챔버 플레이트(1600)에는 분사홀(1628) 및 배기홀(1648)이 형성될 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 제어부(1800)는 챔버 플레이트(1600)에 형성되어 있는 분사홀(1628)로 공급되는 가스의 공급량 및 배기홀(1648)로 흡입되어 배기되는 가스의 배기량을 제어할 수 있다. 일 예로, 가스 공급 밸브(1626a, 1626b, 1626c) 및 배기 밸브(1646a, 1646b, 1646c)의 온/오프 및 조절은 제어부(1800)를 통해 이루어질 수 있다. 또한, 챔버 플레이트(1600)의 영역에 따라 센터(1600a), 미들(1600b), 에지(1600c) 영역으로 구분할 수 있으며, 기판(W) 상에 형성된 막질의 특성, 패턴의 두께에 따라 제어부(1800)를 통해서 각각의 영역별(1600a, 1600b, 1600c)로 가스의 공급량 및 배기량을 제어할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 챔버 플레이트(1600)를 사각형의 형태로 영역(1600a, 1600b, 1600c)을 구분지었으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 챔버 플레이트(1600)에 분사홀(1628) 및 배기홀(1648)을 교대로, 동일한 개수로 형성하고, 챔버 플레이트(1600)의 각각의 영역(1600a, 1600b, 1600c)에 따라 가스의 공급량 및 배기량을 제어할 수 있다. 즉, 기판(W)의 영역에 상관없이 가스의 공급량 및 배기량을 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 기판(W) 상에 형성된 패턴에 따라 가스의 공급량 및 배기량을 일정하게 제어할 수 있다. 이로 인해, 공정 챔버(1200)의 처리 공간 예를 들어, 기판(W)의 상부에 형성되는 기류의 편차가 발생하지 않으며 기판(W)의 온도 편차 역시 발생하지 않는다. 그 결과, 기판(W) 상에 형성된 패턴의 불량을 줄일 수 있고, 제품의 수율을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 보다 구체적인 실시예에 대해 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명의 일부 실시 형태에 불과한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되지 않는다.
[표 1]은 본 발명의 열처리 모듈(220)을 이용한 실시예로, 열처리 모듈(220)에서 기판(W)의 위치에 따른 가스의 공급 및 배기에 관한 표이다.
[표 1]
[표 1]을 참조하면, 본 발명의 실시예는, 총 3단계의 step으로 진행된다. 기판에는 도포막이 형성되어 도포막을 가열하는 공정에 대해 설명한다.
1 step은, 가열 유닛(1000)에 기판(W)을 배치하는 단계이다. 가열 유닛(1000)에 기판(W)을 배치하기 위해서 공정 챔버(1200)의 상부 바디(1220)는 승강 부재(1280)에 의해 상승하여 개방 위치로 이동되고, 기판(W)은 기판 지지 유닛(1400)에 배치된다. 이때, 급격한 온도 변화에 따른 기판(W)의 뒤틀림(warpage)을 방지하기 위해서, 상부 바디(1220)는 개방 위치에서 30초간 대기한다. 이때, 기판 지지 유닛(1400)의 가열 부재(1460)에 의해서 기판(W)이 예열될 수 있다. 배기 유닛(1640)을 100% 가동하여, 공정 챔버(1200) 내부에 발생하는 흄(fume)을 배기할 수 있다.
2 step은, 배치된 기판(W) 상에 도포막을 단단하게 경화시키기 위하여 기판(W)을 가열 처리하는 단계이다. 공정 챔버(1200)의 상부 바디(1220)는 승강 부재(1280)에 의해 하강되어 차단 위치로 이동되고, 기판(W)은 기설정된 온도로 90초간 가열 처리된다. 이때, 가스 공급 유닛(1620)은 100% 가동되어, 공정 챔버(1200) 내부의 처리 공간으로 N2 가스를 공급할 수 있다. 배기 유닛(1640) 역시 100% 가동되어, 처리 공간에 발생하는 흄(fume)을 외부로 배기할 수 있다.
3 step은, 가열 공정이 끝난 기판(W)은 가열 유닛(2260)에서 냉각 유닛(2240)으로 이동하기 위해서, 공정 챔버(1200)의 상부 바디(1220)는 승강 부재(1280)에 의해 개방 위치로 다시 이동된다. 냉각 유닛(2240)의 온도는 25℃로, 기판(W)은 냉각 유닛(2240)에서 12초 동안 냉각될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 가스의 공급 유닛(1620) 및 배기 유닛(1640)의 가동을 100%로 표시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 공정에 따라 가스의 공급 및 배기는 선택적으로 수행될 수 있다. 일 예로, 기판(W)에 도포되는 약액의 종류 및 공정 챔버(1200) 처리 공간에 흄(fume)의 발생 정도에 따라 가스의 공급량 및 배기량은 달라질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 가열 유닛(2260)에서 이루어지는 공정 시간은 30초, 90초로 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 가열 유닛(2260)에서 10초 ~ 120초의 시간 동안 기판(W)을 가열 처리할 수 있다. 또한, 기판 지지 유닛(1400)의 가열 부재(1460)의 온도는 90 ~ 600℃로 공정에 필요한 온도를 기판(W)에 제공하여 가열 처리를 할 수 있다. 가열 유닛(2260)의 온도는 25℃ ~ 600℃로 기판(W) 처리 공정 시 필요한 온도로 공정을 수행할 수 있다. 일 예로, 기판 지지 유닛(1400)의 가열 부재(1460)로부터 기판(W)으로 온도를 제공하지 않는다면, 가열 유닛(2260)은 상온에서 기판(W) 처리 공정을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 냉각 유닛(2240)에 기판(W)이 배치되는 경우, 가스의 공급 및 배기가 이루어지지 않는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않으며, 다양한 변형이 가능하다. 상기 실시 형태에서는 냉각 유닛(2240)을 구비한 열처리 모듈(220)에 대해 설명하였으나, 냉각 유닛(2240)을 구비하지 않은 열처리 모듈(220)에도 적용이 가능하다.
또한, 본 발명은 일반적인 포토리소그래피 공정에 있어서 가열 공정에 적용 가능한 것은 물론이고, 액침 노광 공정의 가열 공정에도 적용할 수 있다. 상기 실시 형태에서는 본 발명을 반도체 기판에 도포막을 형성한 후 가열 공정을 적용하였으나 이에 한정되지 않으며, 액정 표시 장치(LCD)용 기판 등, 다른 기판의 가열 공정에도 적용할 수 있고, 도포막이 형성되어 있지 않은 기판의 가열 공정에도 적용할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 첨구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
W : 기판
1 : 기판 처리 장치
10 : 인덱스 블록
20 : 처리 블록
30 : 인터페이스 블록
220 : 열처리 모듈
2240 : 냉각 유닛
2260(1000) : 가열 유닛
1200 : 공정 챔버
1400 : 기판 지지 유닛
1600 : 챔버 플레이트
1800 : 제어부

Claims (10)

  1. 서로 조합되어 내부에 처리 공간을 형성하는 상부 바디와 하부 바디를 가지는 공정 챔버;
    상기 처리 공간에 배치되며, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛;
    상기 처리 공간으로 가스를 공급하기 위한 분사홀 및 상기 처리 공간에 발생하는 가스를 배기하기 위한 배기홀을 포함하는 챔버 플레이트;
    상기 분사홀을 통해 상기 처리 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
    상기 배기홀을 통해 상기 처리 공간으로부터 가스를 배기하는 배기 유닛; 및
    상기 가스 공급 유닛 및 상기 배기 유닛의 동작을 제어하기 위한 제어부;
    를 포함하고,
    상기 분사홀 및 상기 배기홀은,
    상기 챔버 플레이트에 교대로 형성되는 것을 특징으로 하는 가열 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분사홀 및 상기 배기홀은,
    슬릿 형태 또는 홀 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 가열 유닛.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분사홀과 상기 배기홀은 동일한 개수로 형성되는 것을 특징으로 하는 가열 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부 바디는 챔버 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 챔버 플레이트는 상기 상부 바디의 상부벽과 일체형으로 제공되거나, 상기 상부벽의 하방에 상기 상부벽과 분리된 형태로 제공되는 것을 특징으로 하는 가열 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상부 바디를 상하로 움직이기 위한 승강 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 가열 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판이 가열될 때,
    상기 분사홀로 가스를 공급하거나 상기 배기홀로 가스를 배기하는 것을 특징으로 하는 가열 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 공정 챔버의 처리 공간으로 가스의 공급 및 배기를 동시에 수행하거나,
    선택적으로 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 가열 유닛.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 챔버 플레이트의 영역에 따라 상기 분사홀을 통해 공급되는 가스 공급량 및 상기 배기홀을 통해 배기되는 배기량을 제어하는 것을 특징으로 하는 가열 유닛.
  10. 기판이 수납되는 캐리어를 포함하는 인덱스 블록;
    상기 기판에 대한 처리 공정을 수행하는 처리 블록; 및
    외부의 노광 장치와 상기 처리 블록을 연결하는 인터페이스 블록을 포함하고,
    상기 처리 블록은,
    상기 인덱스 블록으로부터 전달받은 기판을 반송하는 반송 모듈;
    상기 기판에 액을 공급하여 도포막을 형성하는 액처리 모듈;
    상기 도포막이 형성된 기판에 대해 처리 공정을 수행하는 열처리 모듈; 및
    상기 기판을 일시적으로 보관하기 위한 버퍼 모듈을 포함하고,
    상기 열처리 모듈은 냉각 유닛 및 가열 유닛으로 구성되며,
    상기 가열 유닛은,
    서로 조합되어 내부에 처리 공간을 형성하는 상부 바디와 하부 바디를 가지는 공정 챔버;
    상기 처리 공간에 배치되며, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛;
    상기 처리 공간으로 가스를 공급하기 위한 분사홀 및 상기 처리 공간에 발생하는 가스를 배기하기 위한 배기홀을 포함하는 챔버 플레이트;
    상기 분사홀을 통해 상기 처리 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
    상기 배기홀을 통해 상기 처리 공간으로부터 가스를 배기하는 배기 유닛; 및
    상기 가스 공급 유닛 및 상기 배기 유닛의 동작을 제어하기 위한 제어부;
    를 포함하고,
    상기 분사홀 및 상기 배기홀은,
    상기 챔버 플레이트에 교대로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.

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