KR101776018B1 - 기판 가열 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판을 가열하는 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 기판 가열 방법은 상부 챔버와 하부 챔버가 접촉되어 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버에 의해 정의된 처리 공간이 외부에 대해 닫혀진 상태에서 기판이 리프트 핀에 의해 지지되어 가열 플레이트의 상부로 이격되게 제공되는 공정 준비 단계와 상기 상부 챔버 또는 상기 하부 챔버의 상하 방향으로 이동에 의해 상기 처리 공간이 외부에 대해 설정시간 개방되게 제공되고 상기 리프트 핀이 하강하여 상기 기판이 상기 가열 플레이트에 놓여지는 제1공정 단계와 그리고 상기 기판이 상기 가열 플레이트에 놓인 상태가 유지되면서, 상기 상부 챔버 또는 상기 하부 챔버의 상하 방향으로 이동에 의해 상기 처리 공간이 외부에 대해 닫혀지는 제2공정 단계를 포함하는 기판 가열 방법을 포함한다.

Description

기판 가열 방법 및 기판 처리 장치{Method for heating a substrate and Apparatus for treating a substrate}
본 발명은 기판에 가열하는 방법 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위해서는 세정, 증착, 포토 리소그래피, 에칭, 그리고 이온주입 등과 같은 다양한 공정이 수행된다. 패턴을 형성하기 위해 수행되는 포토 리소그래피 공정은 반도체 소자의 고집적화를 이루는데 중요한 역할을 수행한다.
포토리소그래피 공정은 실리콘으로 이루어진 반도체 기판 상에 포토레지스트패턴을 형성하기 위해 수행된다. 포토리소그래피 공정은 기판 상에 포토레지스트 막을 형성하기 위한 코팅 및 소프트 베이크 공정, 포토레지스트 막으로부터 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 노광 및 현상 공정, 포토레지스트 막 또는 패턴의 에지 부위를 제거하기 위한 에지 비드 제거(edge bead removal; 이하 'EBR'라 한다) 공정 및 에지 노광(edgeexposure of wafer; 이하 'EEW'라 한다) 공정, 포토레지스트 패턴을 안정화 및 치밀화시키기 위한 하드 베이크 공정 등을 포함한다.
베이크 공정은 기판을 가열하는 공정이다. 다만, 베이크 공정 시 밀페된 챔버 내부에서 기판을 가열함과 동시에 챔버 내부를 배기하는 과정에서 기판 상에 도포된 액이 균일한 두께를 유지하지 못하는 경우가 발생하여 베이크 공정에 효율을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 베이크 공정에 효율을 향상시키기 위한 기판 가열 방법 및 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판 상에 도포액이 균일한 두께로 제공되기 위한 기판 가열 방법 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 가열하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 기판 가열 방법은 상부 챔버와 하부 챔버가 접촉되어 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버에 의해 정의된 처리 공간이 외부에 대해 닫혀진 상태에서 기판이 리프트 핀에 의해 지지되어 가열 플레이트의 상부로 이격되게 제공되는 공정 준비 단계와 상기 상부 챔버 또는 상기 하부 챔버의 상하 방향으로 이동에 의해 상기 처리 공간이 외부에 대해 설정시간 개방되게 제공되고 상기 리프트 핀이 하강하여 상기 기판이 상기 가열 플레이트에 놓여지는 제1공정 단계와 그리고 상기 기판이 상기 가열 플레이트에 놓인 상태가 유지되면서, 상기 상부 챔버 또는 상기 하부 챔버의 상하 방향으로 이동에 의해 상기 처리 공간이 외부에 대해 닫혀지는 제2공정 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제1공정 단계가 진행되는 동안 상기 처리 공간에 배기가 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제2공정 단계가 진행되는 동안 상기 처리 공간에 배기가 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 처리 공간에 배기는 상기 상부 챔버의 중앙 영역을 통해 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 가열 플레이트는 상기 하부 챔버에 제공될 수 있다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 상부 챔버와 하부 챔버가 접촉되어 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버에 의해 정의된 처리 공간을 가지는 공정 챔버와 상기 처리 공간에 위치하며 기판을 가열하는 가열 플레이트와 상기 가열 플레이트에 기판을 내려놓거나, 상기 가열 플레이트 상에 놓인 기판을 상기 가열 플레이트와 이격되도록 이동시키는 리프트 핀과 상기 상부 챔버 또는 상기 하부 챔버와 연결되어 상기 상부 챔버 또는 상기 하부 챔버를 상하로 구동하는 구동부재와 그리고 상기 구동부재와 상기 리프트 핀을 제어하는 제어기를 포함하되 상기 제어기는 상기 처리 공간이 외부에 대해 닫혀진 상태에서 기판이 리프트 핀에 의해 지지되어 가열 플레이트의 상부로 이격되게 제공되는 공정 준비 단계와 상기 상부 챔버 또는 상기 하부 챔버의 상하 방향으로 이동에 의해 상기 처리 공간이 외부에 대해 설정시간 개방되게 제공되고 상기 리프트 핀이 하강하여 상기 기판이 상기 가열 플레이트에 놓여지는 제1공정 단계와 상기 기판이 상기 가열 플레이트에 놓인 상태가 유지되면서, 상기 상부 챔버 또는 상기 하부 챔버의 상하 방향으로 이동에 의해 상기 처리 공간이 외부에 대해 닫혀지는 제2공정 단계를 수행하도록 상기 구동부재와 상기 리프트 핀을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 기판 처리 장치는 상기 상부 챔버의 중앙영역과 연결되어, 상기 처리 공간을 배기하는 배기 부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제어기는 상기 배기 부재를 더 제어하며 상기 제어기는 상기 제1공정 단계가 진행되는 동안 상기 처리 공간에 배기가 이루어지도록 상기 배기 부재를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제어기는 상기 제2공정 단계가 진행되는 동안 상기 처리 공간에 배기가 이루어지도록 상기 배기 부재를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 리프트 핀은 상기 가열 플레이트에 형성된 핀 홀 내에 상하로 이동가능하게 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 가열하는 공정 시 챔버를 개방하여 기판 가열 공정에 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 가열하는 공정 시 챔버를 개방하여 기판 상에 도포액의 두께를 기판의 영역별로 균일하게 할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치(1)를 A-A 방향에서 바라본 도면이이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치(1)를 B-B 방향에서 바라본 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이크 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 4의 베이크 유닛을 보여주는 평면도이다.
도 6은 도 4의 베이크 유닛의 단면도이다.
도 7은 도 4의 베이크 유닛에 일부를 보여주는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 가열 방법을 순차적으로 보여주는 플로우 차트이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가판 가열 방법을 순차적으로 보여주는 도면이다.
도 12는 일반적인 기판 가열 공정 시 기판의 영역별 처리액의 두께를 개략적으로 보여주는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 가열 방법 시 기판의 영역별 처리액의 두께를 개략적으로 보여주는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 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 사용된다. 특히 본 실시예의 설비는 기판에 대해 도포 공정, 현상 공정을 수행하는 데 사용된다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(1)를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1은 기판 처리 장치(1)를 상부에서 바라본 도면이고, 도 2는 도 1의 기판 처리 장치(1)를 A-A 방향에서 바라본 도면이고, 도 3은 도 1의 기판 처리 장치(1)를 B-B 방향에서 바라본 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 인터페이스 모듈(700), 그리고 퍼지 모듈(800)을 포함한다. 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400) 그리고 인터페이스 모듈(700)은 순차적으로 일 방향으로 일렬로 배치된다. 퍼지 모듈(800)은 인터페이스 모듈(700) 내에 제공될 수 있다. 이와 달리 퍼지 모듈(800)은 인터페이스 모듈(700) 후단의 노광 장치가 연결되는 위치 또는 인터페이스 모듈(700)의 측부 등 다양한 위치에 제공될 수 있다.
이하, 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 그리고 인터페이스 모듈(700)이 배치된 방향을 제1방향(12)이라 한다. 상부에서 바라볼 때 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하고, 제1방향(12) 및 제2방향(14)과 각각 수직한 방향을 제3방향(16)이라 한다.
기판(W)은 카세트(20) 내에 수납된 상태로 이동된다. 카세트(20)는 외부로부터 밀폐될 수 있는 구조를 가진다. 일 예로 카세트(20)로는 전방에 도어를 가지는 전면 개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod; FOUP)가 사용될 수 있다.
로드 포트(100)는 기판들(W)이 수납된 카세트(20)가 놓여지는 재치대(120)를 가진다. 재치대(120)는 복수개가 제공되며, 재치대들(120)은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 4개의 재치대(120)가 제공된다.
인덱스 모듈(200)은 로드 포트(100)의 재치대(120)에 놓인 카세트(20)와 버퍼 모듈(300) 간에 기판(W)을 이송한다. 인덱스 모듈(200)은 프레임(210), 인덱스 로봇(220), 그리고 가이드 레일(230)을 포함한다. 프레임(210)은 대체로 내부가 빈 직육면체의 형상으로 제공된다. 프레임(210)은 로드 포트(100)와 버퍼 모듈(300) 사이에 배치된다. 인덱스 모듈(200)의 프레임(210)은 후술하는 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 제1방향(12), 제2방향(14) 그리고 제3방향(16)으로 이동 가능하고 회전될 수 있도록 4축 구동이 가능한 구조이다. 인덱스 로봇(220)은 핸드(221), 아암(222), 지지대(223), 그리고 받침대(224)를 포함한다. 핸드(221)는 아암(222)에 고정설치된다. 아암(222)은 신축 가능한 구조 및 회전 가능한 구조로 제공된다. 지지대(223)는 그 길이 방향이 제3방향(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 제2방향(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.
버퍼 모듈(300)은 프레임(310), 제 1 버퍼(320), 제 2 버퍼(330), 냉각 챔버(350), 그리고 제 1 버퍼 로봇(360)을 포함한다. 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 제3방향(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 제공된다. 제 1 버퍼 로봇(360)은 제 2 버퍼(330), 냉각 챔버(350), 그리고 제 1 버퍼(320)와 제2방향(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 제3방향(16)을 따라 이격되게 제공된다. 각각의 지지대(332)에는 하나의 기판(W)이 놓인다. 하우징(331)은 인덱스 로봇(220)과 제 1 버퍼 로봇(360)이 하우징(331) 내 지지대(332)에 기판(W)을 반입 또는 반출할 수 있도록 인덱스 로봇(220)이 제공된 방향과 제 1 버퍼 로봇(360)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 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 포함한다. 핸드(361)는 아암(362)에 고정 설치된다. 아암(362)은 신축 가능한 구조로 제공되어, 핸드(361)가 제2방향(14)을 따라 이동 가능하도록 한다. 아암(362)은 지지대(363)를 따라 제3방향(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 상부 또는 하부 방향으로 더 길게 제공될 수 있다. 제 1 버퍼 로봇(360)은 핸드(361)가 제2방향(14) 및 제3방향(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 포함한다. 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 어셈블리가 제공될 수 있다. 하우징(351)은 인덱스 로봇(220) 및 현상 모듈(402)에 제공된 현상부 로봇이 냉각 플레이트(352)에 기판(W)을 반입 또는 반출할 수 있도록 인덱스 로봇(220)이 제공된 방향 및 현상부 로봇이 제공된 방향에 개구를 가진다. 또한, 냉각 챔버(350)에는 상술한 개구를 개폐하는 도어들이 제공될 수 있다.
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 액처리 챔버(410), 베이크 유닛(500), 그리고 이송 챔버(430)를 가진다. 액처리 챔버(410), 베이크 유닛(500), 그리고 이송 챔버(430)는 제2방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 액처리 챔버(410)는 기판(W)에 레지스트 도포 공정을 수행하는 레지스트 도포 챔버(410)로 제공될 수 있다. 레지스트 도포 챔버(410)는 복수 개가 제공되며, 제1방향(12) 및 제3방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 베이크 유닛(500)는 제1방향(12) 및 제3방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다.
이송 챔버(430)는 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 1 버퍼(320)와 제1방향(12)으로 나란하게 위치된다. 이송 챔버(430) 내에는 도포부 로봇(432)과 가이드 레일(433)이 위치된다. 이송 챔버(430)는 대체로 직사각의 형상을 가진다. 도포부 로봇(432)은 베이크 유닛들(420), 레지스트 도포 챔버들(410), 그리고 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 1 버퍼(320)간에 기판(W)을 이송한다. 가이드 레일(433)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 가이드 레일(433)은 도포부 로봇(432)이 제1방향(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 제공된다. 아암(435)는 핸드(434)가 수평 방향으로 이동 가능하게 한다. 지지대(436)는 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 배치된다. 아암(435)은 지지대(436)를 따라 제3방향(16)으로 직선 이동 가능하다. 아암(435)은 지지대(436)에 결합된다. 지지대(436)는 받침대(437)에 고정 결합된다. 받침대(437)는 가이드 레일(433)을 따라 이동 가능하다. 받침대(437)은 가이드 레일(433)에 결합된다.
레지스트 도포 챔버들(410)은 모두 동일한 구조를 가질 수 있다. 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 포함한다. 하우징(411)은 상부가 개방된 컵 형상으로 제공된다. 지지 플레이트(412)는 하우징(411) 내에 위치되며, 기판(W)를 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. 레지스트 도포 챔버(410)에는 세정액을 공급하는 노즐(414)이 더 제공될 수 있다. 세정액은 포토 레지스트가 도포된 기판(W) 표면을 세정한다. 일 예로 세정액은 탈이온수로 공급될 수 있다.
도 4 내지 도 7은 베이크 유닛을 보여주는 도면이다. 이하 도 4 내지 도 7을 참조하면, 베이크 유닛(500)은 기판(W)에 대해 가열하는 공정인 베이크 공정을 수행한다. 예컨대, 베이크 유닛들(500)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.
베이크 유닛(500)은 하우징(510), 이송 유닛(520), 가열 유닛(550), 냉각 유닛(570), 공정 챔버(580), 배기 부재(560)(560) 그리고 제어기(590)(590)를 포함한다.
하우징(510)은 내부 공간을 제공한다. 내부 공간에서는 베이크 공정과 냉각 공정이 수행된다. 하우징(510)은 직육면체 형상으로 제공될 수 있다. 하우징(510)는 제1측벽(511), 제2측벽(513), 제3측벽(514), 그리고 제4측벽(515)을 포함한다.
제1측벽(511)은 하우징(510)의 일측면에 제공된다. 제2측벽(513)은 제1측벽(511)과 맞은편에 제공된다. 하우징(510)의 측벽에는 기판(W)이 출입되는 출입구(512)가 형성된다. 일 예로 출입구(512)는 제1측벽(511)에 형성될 수 있다. 출입구(512)는 기판(W)이 이송 또는 반송 되도록 기판(W)의 이동하는 통로를 제공한다.
제3측벽(514)은 제1측벽(511)과 제2측벽(513) 사이에 위치한다. 제3측벽(514)은 제1측벽(511)과 제2측벽(513)에 수직하게 제공된다. 제3측벽(514)의 길이는 제1측벽(513)의 길이보다 길게 제공될 수 있다.
제4측벽(515)은 제3측벽(514)과 맞은편에 제공된다. 제4측벽(515)은 제1측벽(511)과 제2측벽(513) 사이에 위치한다. 제3측벽(514)과 제4측벽(515)은 서로 평행하게 제공된다. 제1측벽(511), 제2측벽(513), 제3측벽(514) 그리고 제4측벽(515)은 서로 동일한 높이로 제공될 수 있다.
이송 유닛(520)은 기판(W)을 이송한다. 일 예로 이송 유닛(520)은 기판(W)을 가열 유닛(550으로 이송하거나, 공정이 끝난 기판(W)을 외부로 반송하도록 기판(W)을 이송시킨다. 이송 유닛(520)은 지지판(521), 이송암(522), 지지링(523), 그리고 구동기(527)를 포함한다.
지지판(521)에는 기판(W)이 놓인다. 지지판(521)은 원형의 형상으로 제공된다. 지지판(521)은 원형의 플레이트로 제공될 수 있다. 지지판(521)은 기판(W)과 동일한 크기로 제공될 수 있다. 지지판(521)에는 가이드 홀(525)이 형성되어 있다. 가이드 홀(525)은 리프트 핀(553)을 수용하기 위한 공간이다. 가이드 홀(525)은 지지판(521)의 외측으로부터 그 내측으로 연장되어 제공된다. 가이드 홀(525)은 지지판(521)의 이동 시 리프트 핀(553)과 간섭 또는 충돌이 일어나지 않도록 한다.
이송암(522)은 지지판(521)과 고정결합된다. 이송암(522)은 지지판(521)과 구동기(527) 사이에 제공된다. 이송암(522)은 플레이트로 제공될 수 있다.
지지링(523)은 지지판(521) 주위를 감싸며 제공된다. 지지링(523)은 지지판(521)의 가장 자리를 지지한다. 지지링(523)은 기판(W)이 지지판(521)에 놓여진 후 기판(W)이 정위치에 놓이도록 기판(W)을 지지하는 역할을 한다.
구동기(527)는 지지판(521)를 이송 또는 반송할 수 있도록 한다. 구동기(527)는 지지판(521)를 직선 운동 또는 상하 구동할 수 있도록 제공된다. 구동기(527)는 지지판(521)를 출입구(512)와 가열 유닛(550) 사이로 이동시킬 수 있다.
냉각 유닛(570)은 가열 처리가 끝난 기판(W)을 냉각시키는 역할을 한다. 냉각 유닛(570)은 냉각 플레이트(571)를 포함한다.
냉각 플레이트(571)는 상부에서 바라 볼 때, 원형의 형상으로 제공된다. 냉각 플레이트(571)는 원통 형상으로 제공된다. 냉각 플레이트(571)의 상부에는 기판이 놓인다. 냉각 플레이트(571)의 내부에는 리프트 핀(553)이 제공되어 기판이 냉각 플레이트(571) 상에 놓이거나, 기판을 이송 유닛(520)으로 이송할 수 있다. 냉각 플레이트(571)의 내부에는 냉각 유체가 흐르는 냉각 유로가 제공될 수 있다. 냉각 유로에는 냉각수가 공급되어 기판(W)을 냉각 할 수 있다.
공정 챔버(580)는 내부에 처리 공간(589)을 가진다. 공정 챔버(580)는 상부에서 바라 볼 때, 원형의 형상으로 제공된다. 공정 챔버(580)의 처리 공간(589)에서는 기판을 가열할 수 있다. 공정 챔버(580)는 상부 챔버(581)와 하부 챔버(583)를 포함한다.
상부 챔버(581)는 원통형의 형상으로 제공된다. 하부 챔버(583)는 상부 챔버(581)와 접촉 가능하며, 상부 챔버(581)의 하부에 위치한다. 하부 챔버(583)는 원통형의 형상으로 제공된다. 처리 공간(589)은 상부 챔버(581)와 상부 챔버(581)가 접촉되어 형성된 내부의 공간이다.
구동부재(585)는 상부 챔버(581) 또는 하부 챔버(583)와 연결되어 상부 챔버(581) 또는 하부 챔버(583)를 상하로 구동한다. 본 실시 예에는 구동부재(585)는 상부 챔버(581)와 연결된 예로 설명한다.
구동부재(585)는 구동기(587)와 지지부(586)를 포함한다. 구동기(557)는 지지부(586)에 의해 상부 챔버(581)와 고정 결합된다. 구동기(587)는 기판(W)의 가열 유닛(550)으로 이송 또는 반송 되는 경우 상부 챔버(581)를 상하로 승하강시킨다. 구동기(587)는 기판 가열 공정 시 일정 시간 공정 챔버(580)를 개방 할 때, 상부 챔버(581)를 승강 시켜 공정 챔버(580)를 개방할 수 있다. 일 예로 구동기(587)는 실린더 구동기로 제공될 수 있다.
상술한 예에서는 구동부재(585)가 상부 챔버(581)와 연결되어 제공되는 예로 설명하였으나, 이와는 달리, 하부 챔버(583)와 연결될 수도 있다. 선택적으로 구동부재(585)는 상부 챔버(581) 및 하부 챔버(583)와 연결되어 상부 챔버(581) 또는 하부 챔버(583)를 상하로 구동 시킬 수도 있다.
가열 유닛(550)은 기판(W)을 설정 온도로 가열한다. 가열 유닛(550)은 가열 플레이트(551), 히터(552) 그리고 리프트 핀(553)을 포함한다.
가열 플레이트(551)의 내부에는 기판(W)을 가열하는 가열 수단이 제공된다. 가열 플레이트(551)에는 기판(W)이 놓인다. 가열 플레이트(551)는 원통의 형상으로 제공된다. 가열 플레이트(551)는 처리 공간(589) 내에 위치한다. 가열 플레이트(551)의 상부에는 리프트 핀(553)을 수용하는 핀 홀(554)이 형성되어 있다.
가열 플레이트(551) 내에는 히터(552)가 제공된다. 히터(552)는 가열 플레이트(551)를 가열하여 기판(W)을 가열한다. 이와는 달리 가열 수단으로 가열 플레이트(551)에 발열 패턴들이 제공될 수 있다.
핀 홀(554)은 리프트 핀(553)이 기판(W)을 상하로 이동시킬 때 리프트 핀(553)의 이동하는 경로를 위해 제공된다. 핀 홀(554)은 가열 플레이트(551)의 상부에 제공되며, 복수개가 제공될 수 있다.
리프트 핀(553)(554)은 승강 기구(미도시)에 의해 상하로 이동된다. 리프트 핀(553)(554)은 기판(W)을 가열 플레이트(551) 상에 안착시킬 수 있다. 리프트 핀(553)(554)은 기판(W)을 가열 플레이트(551)로부터 일정거리 이격된 위치로 기판(W)을 승강시킬 수 있다.
배기 부재(560)는 기판을 가열하는 공정 중 처리 공간(589)을 배기한다. 배기 부재(560)는 상부 챔버(581)의 중앙영역에 결합된다. 배기 부재(560)는 처리 공간(589)을 배기 압력을 제공하여 처리 공간(589)을 배기한다. 일 예로 배기 압력은 배기 부재(560)와 연결된 펌프(미도시) 등으로 제공될 수 있다.
제어기(590)는 구동부재(585)와 리프트 핀(553)을 제어한다. 제어기(590)는 기판이 외부에서 이송 된 후 처리 공간(589)을 밀폐시키도록 구동부재(585)를 제어한다. 제어기(590)는 처리 공간(589)이 외부에 대해 닫혀진 상태에서 기판이 리프트 핀(553)에 의해 지지되어 가열 플레이트(551)의 상부로 이격되게 제공되는 공정 준비 단계(S100)와 상부 챔버(581) 또는 하부 챔버(583)의 상하 방향으로 이동에 의해 처리 공간(589)이 외부에 대해 설정시간 개방되게 제공되고 리프트 핀(553)이 하강하여 기판이 가열 플레이트(551)에 놓여지는 제1공정 단계(S110)와 기판이 가열 플레이트(551)에 놓인 상태가 유지되면서, 상부 챔버(581) 또는 하부 챔버(583)의 상하 방향으로 이동에 의해 처리 공간(589)이 외부에 대해 닫혀지는 제2공정 단계(S120)를 수행하도록 구동부재(585)와 리프트 핀(553)을 제어한다.
현상 모듈(402)은 기판(W) 상에 패턴을 얻기 위해 현상액을 공급하여 포토 레지스트의 일부를 제거하는 현상 공정, 및 현상 공정 전후에 기판(W)에 대해 수행되는 가열 및 냉각과 같은 열처리 공정을 포함한다. 현상모듈(402)은 액처리 챔버(460), 베이크 유닛(470), 그리고 반송 챔버(480)를 가진다. 액처리 챔버(460), 베이크 유닛(500), 그리고 반송 챔버(480)는 제2방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 액처리 챔버(460)는 현상 챔버로 제공될 수 있다. 현상 챔버(460)와 베이크 유닛(500)는 반송 챔버(480)를 사이에 두고 제2방향(14)으로 서로 이격되게 위치된다. 현상 챔버(460)는 복수 개가 제공되며, 제1방향(12) 및 제3방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다.
반송 챔버(480)는 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 2 버퍼(330)와 제1방향(12)으로 나란하게 위치된다. 반송 챔버(480) 내에는 현상부 로봇(482)과 가이드 레일(483)이 위치된다. 반송 챔버(480)는 대체로 직사각의 형상을 가진다. 현상부 로봇(482)은 베이크 유닛들(470), 현상 챔버들(460), 그리고 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 2 버퍼(330)와 냉각 챔버(350) 간에 기판(W)를 이송한다. 가이드 레일(483)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 가이드 레일(483)은 현상부 로봇(482)이 제1방향(12)으로 직선 이동되도록 안내한다. 현상부 로봇(482)은 핸드(484), 아암(485), 지지대(486), 그리고 받침대(487)를 가진다. 핸드(484)는 아암(485)에 고정 설치된다. 아암(485)은 신축 가능한 구조로 제공되어 핸드(484)가 수평 방향으로 이동 가능하도록 한다. 지지대(486)는 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 배치되도록 제공된다. 아암(485)은 지지대(486)를 따라 제3방향(16)으로 직선 이동 가능하도록 지지대(486)에 결합된다. 지지대(486)는 받침대(487)에 고정 결합된다. 받침대(487)는 가이드 레일(483)을 따라 이동 가능하도록 가이드 레일(483)에 결합된다.
현상 챔버들(460)은 모두 동일한 구조를 가진다. 다만, 각각의 현상 챔버(460)에서 사용되는 현상액의 종류는 서로 상이할 수 있다. 현상 챔버(460)는 기판(W) 상의 포토 레지스트 중 광이 조사된 영역을 제거한다. 이때, 보호막 중 광이 조사된 영역도 같이 제거된다. 선택적으로 사용되는 포토 레지스트의 종류에 따라 포토 레지스트 및 보호막의 영역들 중 광이 조사되지 않은 영역만이 제거될 수 있다.
현상 챔버(460)는 하우징(461), 지지 플레이트(462), 그리고 노즐(463)을 가진다. 하우징(461)은 상부가 개방된 컵 형상을 가진다. 지지 플레이트(462)는 하우징(461) 내에 위치되며, 기판(W)를 지지한다. 지지 플레이트(462)는 회전 가능하게 제공된다. 노즐(463)은 지지 플레이트(462)에 놓인 기판(W) 상으로 현상액을 공급한다. 노즐(463)은 원형의 관 형상을 가지고, 기판(W)의 중심으로 현상액 공급할 수 있다. 선택적으로 노즐(463)은 기판(W)의 직경에 상응하는 길이를 가지고, 노즐(463)의 토출구는 슬릿으로 제공될 수 있다. 또한, 현상 챔버(460)에는 추가적으로 현상액이 공급된 기판(W) 표면을 세정하기 위해 탈이온수와 같은 세정액을 공급하는 노즐(464)이 더 제공될 수 있다.
현상 모듈(402)에 제공되는 베이크 유닛(500)은 전술한 베이크 유닛(500)과 대체로 동일하게 제공된다.
상술한 바와 같이 도포 및 현상 모듈(400)에서 도포 모듈(401)과 현상 모듈(402)은 서로 간에 분리되도록 제공된다. 또한, 상부에서 바라볼 때 도포 모듈(401)과 현상 모듈(402)은 동일한 챔버 배치를 가질 수 있다.
인터페이스 모듈(700)은 기판(W)을 이송한다. 인터페이스 모듈(700)은 프레임(710), 제 1 버퍼(720), 제 2 버퍼(730), 그리고 인터페이스 로봇(740)를 포함한다. 제 1 버퍼(720), 제 2 버퍼(730), 그리고 인터페이스 로봇(740)은 프레임(710) 내에 위치된다. 제 1 버퍼(720)와 제 2 버퍼(730)는 서로 간에 일정거리 이격되며, 서로 적층되게 배치된다. 제 1 버퍼(720)는 제 2 버퍼(730)보다 높게 배치된다.
인터페이스 로봇(740)은 제 1 버퍼(720) 및 제 2 버퍼(730)와 제2방향(14)으로 이격되게 위치된다. 인터페이스 로봇(740)은 제 1 버퍼(720), 제 2 버퍼(730), 그리고 노광 장치(900) 간에 기판(W)을 운반한다.
제 1 버퍼(720)는 공정이 수행된 기판(W)들이 노광 장치(900)로 이동되기 전에 이들을 일시적으로 보관한다. 그리고 제 2 버퍼(730)는 노광 장치(900)에서 공정이 완료된 기판(W)들이 이동되기 전에 이들을 일시적으로 보관한다. 제 1 버퍼(720)는 하우징(721)과 복수의 지지대들(722)을 가진다. 지지대들(722)은 하우징(721) 내에 배치되며, 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되게 제공된다. 각각의 지지대(722)에는 하나의 기판(W)이 놓인다. 하우징(721)은 인터페이스 로봇(740) 및 전처리 로봇(632)이 하우징(721) 내로 지지대(722)에 기판(W)를 반입 또는 반출할 수 있도록 인터페이스 로봇(740)이 제공된 방향 및 전처리 로봇(632)이 제공된 방향에 개구를 가진다. 제 2 버퍼(730)는 제 1 버퍼(720)와 유사한 구조를 가진다. 인터페이스 모듈에는 웨이퍼에 대해 소정의 공정을 수행하는 챔버의 제공 없이 상술한 바와 같이 버퍼들 및 로봇만 제공될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 가열 방법(S10)을 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 가열 방법을 순차적으로 보여주는 플로우 차트이고, 도 9 내지 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 가열 방법을 순차적으로 보여주는 도면이다. 도 8 내지 도 11을 참고하면, 기판 가열 방법(S10)은 공정 준비 단계(S100), 제1공정 단계(S110) 그리고 제2공정 단계(S120)를 포함한다.
공정 준비 단계(S100)는 기판을 가열하기 위한 공정을 준비하는 단계이다. 도 9와 같이 공정 준비 단계(S100)는 상부 챔버(581)와 하부 챔버(583)가 접촉되어 정의된 처리 공간(589)에 외부에 대해 닫혀진 상태을 유지한다. 공정 준비 단계(S100)는 처리 공간(589)이 밀폐된 상태에서 기판이 리프트 핀(553)에 의해 지지되어 가열 플레이트(551)의 상부로 이격되게 제공된다.
제1공정 단계(S110)에서는 기판을 가열하는 단계이다. 도 10과 같이 제1공정 단계(S110)에서는 상부 챔버(581) 또는 하부 챔버(583)에 상하 방향으로 이동에 의해 처리 공간(589)이 외부에 대해 설정시간 개방되게 제공되고, 리프프 핀의 하강하여 기판이 가열 플레이트(551)에 놓여지는 단계이다. 제1공전 진행 단계에서는 배기 부재(560)에 의해 처리 공간(589)에 배기가 이루어진다. 기판을 가열 플레이트(551)에서 가열이 이루어지며, 일정시간 동안 개방된 상태를 유지한다.
제2공정 단계(S120)는 기판이 가열 플레이트(551)에 놓인 상태가 유지된다. 제2공정 단계(S120)에서는 도 11과 같이 상부 챔버(581) 또는 하부 챔버(583)의 상하 방향으로 이동에 의해 처리 공간(589)이 외부에 대해 닫혀진다. 처리 공간(589)이 밀폐된 상태에서 기판의 가열을 계속해서 이루어지며 기판 가열 공정을 수행한다. 제2공정 단계(S120)에서는 배기 부재(560)에 의해 처리 공간(589)의 배기가 이루어진다.
기판 가열 공정이 끝난 후 처리 공간(589)이 개방되고 이송 유닛에 의해 기판은 냉각 공정을 겪거나 또는 외부로 반송된다.
도 12는 일반적인 기판 가열 공정 시 기판의 영역별 처리액의 두께를 개략적으로 보여주는 그래프이고, 도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 가열 방법 시 기판의 영역별 처리액의 두께를 개략적으로 보여주는 그래프이다.
도 12와 도 13을 참고하면, 기판을 가열 하는 공정 시 밀폐된 처리 공간(589)에 배기 과정을 함께 수행하여 공정이 이루어지는 경우 도 12와 같이 기판의 중앙영역(C)과 기판의 가장자리 영역(E)의 처리액의 두께가 다른 영역에 비해 일정치 않다. 기판의 영역별(C,E)로 처리액의 두께가 차이가 나면 베이크 공정에 효율이 떨어지게 된다.
이와는 달리, 본 발명의 기판 가열 방법의 경우 기판을 가열 시 처리 공간(589)을 일정시간 개방하여 수행되는 경우 도 13과 같이 기판의 전체 영역(C,E)에서 처리액의 두께가 균일하게 나타난다. 처리액의 두께가 기판의 영역별(C,E)로 균일하여 베이크 공정의 효율이 향상된다. 이러한, 처리액의 두께 차이는 일정 시간 처리 공간(589)을 개방하여 배기 시 중앙영역(C)으로 기류의 흐름이 몰려 기판의 가장 자리 영역(E)과 기판의 중앙 영역(C)에 처리액의 두께가 일정치 않는 현상이 해소된 것이다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
500: 베이크 유닛 510: 하우징
520: 이송 유닛 550; 가열 유닛
551: 가열 플레이트 580: 공정 챔버
581: 상부 챔버 583: 하부 챔버
585: 구동부재 560: 배기 부재
590: 제어기

Claims (10)

  1. 기판을 가열하는 방법에 있어서,
    상부 챔버와 하부 챔버가 접촉되어 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버에 의해 정의된 처리 공간이 외부에 대해 닫혀진 상태에서 기판이 리프트 핀에 의해 지지되어 가열 플레이트의 상부로 이격되게 제공되는 공정 준비 단계와;
    상기 기판의 전체 영역에서 처리액의 두께가 균일하게 유지되도록, 상기 상부 챔버 또는 상기 하부 챔버의 상하 방향으로 이동에 의해 상기 처리 공간이 외부에 대해 설정시간 개방되게 제공되고 상기 리프트 핀이 하강하여 상기 기판이 상기 가열 플레이트에 놓여져서 상기 기판이 가열되며, 상기 처리 공간에 배기가 이루어지는 제1공정 단계와; 그리고
    상기 기판이 상기 가열 플레이트에 놓인 상태가 유지되어 상기 기판이 가열되면서, 상기 상부 챔버 또는 상기 하부 챔버의 상하 방향으로 이동에 의해 상기 처리 공간이 외부에 대해 닫혀지며, 상기 처리 공간에 배기가 이루어지는 제2공정 단계를 포함하는 기판 가열 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 처리 공간에 배기는 상기 상부 챔버의 중앙 영역을 통해 이루어지는 기판 가열 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가열 플레이트는 상기 하부 챔버에 제공되는 기판 가열 방법.
  6. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    상부 챔버와 하부 챔버가 접촉되어 상기 상부 챔버와 상기 하부 챔버에 의해 정의된 처리 공간을 가지는 공정 챔버와;
    상기 처리 공간에 위치하며 기판을 가열하는 가열 플레이트와;
    상기 가열 플레이트에 기판을 내려놓거나, 상기 가열 플레이트 상에 놓인 기판을 상기 가열 플레이트와 이격되도록 이동시키는 리프트 핀과;
    상기 상부 챔버 또는 상기 하부 챔버와 연결되어 상기 상부 챔버 또는 상기 하부 챔버를 상하로 구동하는 구동부재와;
    상기 상부 챔버의 중앙영역과 연결되어, 상기 처리 공간을 배기하는 배기 부재와; 그리고
    상기 구동부재, 상기 리프트 핀 및 상기 배기 부재를 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 제어기는 상기 처리 공간이 외부에 대해 닫혀진 상태에서 기판이 리프트 핀에 의해 지지되어 가열 플레이트의 상부로 이격되게 제공되는 공정 준비 단계와 상기 기판의 전체 영역에서 처리액의 두께가 균일하게 유지되도록, 상기 상부 챔버 또는 상기 하부 챔버의 상하 방향으로 이동에 의해 상기 처리 공간이 외부에 대해 설정시간 개방되게 제공되고 상기 리프트 핀이 하강하여 상기 기판이 상기 가열 플레이트에 놓여져서 상기 기판이 가열되며, 상기 처리 공간에 배기가 이루어지는 제1공정 단계와 상기 기판이 상기 가열 플레이트에 놓인 상태가 유지되어 상기 기판이 가열되면서, 상기 상부 챔버 또는 상기 하부 챔버의 상하 방향으로 이동에 의해 상기 처리 공간이 외부에 대해 닫혀지며, 상기 처리 공간에 배기가 이루어지는 제2공정 단계를 수행하도록 상기 구동부재와 상기 리프트 핀을 제어하는 기판 처리 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서,
    상기 리프트 핀은 상기 가열 플레이트에 형성된 핀 홀 내에 상하로 이동가능하게 제공되는 기판 처리 장치.
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JP2001237155A (ja) * 2000-02-21 2001-08-31 Tokyo Electron Ltd 加熱処理方法及び加熱処理装置

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