KR102000026B1 - 기판처리장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 약액이 도포된 기판을 베이크 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판처리장치는 내부 공간을 가지는 하우징, 상기 내부 공간에 위치되며, 내부에 처리공간을 가지는 챔버, 상기 챔버 내에 위치되며 기판을 지지하는 가열플레이트, 상기 지지유닛에 지지된 기판을 가열하는 가열부재, 그리고 상기 내부 공간 내에 분위기 기체를 공급하는 기체공급유닛을 포함하되, 상기 기체공급유닛은 상기 분위기 기체의 온도를 조절하는 온도조절부재를 포함한다. 이로 인해 기판 상에 도포된 약액이 영역에 따라 두께의 편차를 최소화할 수 있다.
Description
본 발명은 약액이 도포된 기판을 베이크 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 또는 액정 디스플레이를 제조하기 위해, 기판에는 다양한 패턴을 형성하기 위한 사진, 식각, 이온주입, 증착 그리고 세정 등의 공정들이 수행된다. 이러한 공정들은 서로 다른 패턴들이 적층되는 구조를 형성하며, 그 사이에는 금속막 또는 절연막과 같은 박막을 형성하는 공정이 수행된다.
박막을 형성하는 공정 중 에스오디(SOD, Spin On Dielectric) 공정은 기판 상에 약액을 도포하고, 도포된 약액을 베이크 처리하는 공정이 순차적으로 진행됨으로써 이루어진다. 이에 사용되는 약액으로는 폴리 실리잔(Poly silazane) 계열의 케미칼로서, 수증기(H2O) 및 산소(O2)와 화학 반응하여 실리콘 옥사이드(SiO2) 절연막을 형성한다.
일반적인 베이크유닛은 하우징 내에 챔버가 제공되는 구조를 가진다. 이로 인해 도포공정이 수행된 기판은 하우징을 거쳐 챔버로 이송된다. 그러나 기판은 이송되는 중에 수증기 및 산소에 노출되어 반응한다. 이 결과 약액의 두께는 기판의 영역별로 편차가 발생한다.
본 발명은 기판 상에 도포된 약액이 영역에 따라 두께의 편차가 발생하는 것을 최소화할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 이송 중의 기판이 원치 않는 대기 분위기에 노출되는 것을 최소화하고자 한다.
본 발명의 실시예는 약액이 도포된 기판을 베이크 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판처리장치는 내부 공간을 가지는 하우징, 상기 내부 공간에 위치되며, 내부에 처리공간을 가지는 챔버, 상기 챔버 내에 위치되며 기판을 지지하는 가열플레이트, 상기 지지유닛에 지지된 기판을 가열하는 가열부재, 그리고 상기 내부 공간 내에 분위기 기체를 공급하는 기체공급유닛을 포함하되, 상기 기체공급유닛은 상기 분위기 기체의 온도를 조절하는 온도조절부재를 포함한다.
상기 기체공급유닛은 상기 분위기 기체의 습도를 조절하는 습도조절부재를 더 포함할 수 있다. 상기 기체공급유닛은 상기 하우징에 연결되는 기체공급라인을 더 포함하며, 상기 분위기 기체를 상기 하우징과 상기 챔버의 사이 공간으로 공급할 수 있다. 상기 기체공급유닛은 상기 챔버에 연결되는 기체공급라인을 더 포함하며, 상기 분위기 기체를 상기 처리공간으로 공급할 수 있다. 상기 분위기 기체는 에어 또는 비활성 가스일 수 있다.
또한 기판 상에 약액을 도포하여 박막을 형성하는 방법은 도포유닛에서 상기 기판에 약액을 도포하는 도포단계, 약액이 도포된 상기 기판을 이송로봇이 챔버로 이송하는 이송단계, 그리고 상기 챔버의 처리공간에서 상기 기판을 가열하는 가열단계를 포함하되, 상기 이송단계 또는 상기 가열단계에는 상기 챔버를 감싸는 하우징의 내부공간을 온도가 조절된 분위기 기체로 채운다.
상기 분위기 기체는 추가적으로 습도가 조절된 기체로 제공될 수 있다. 상기 이송단계 및 상기 가열단계 모두에는 상기 내부공간을 상기 분위기 기체로 채울 수 있다. 상기 분위기 기체는 상기 처리공간부터 채워져 상기 내부공간 전체에 채워질 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기판 상에 도포된 약액이 영역에 따라 두께의 편차를 최소화할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 내부 공간에 온도 및 습도가 조절된 분위기 기체를 공급하여 기판이 원치 않는 분위기에 노출되는 것을 최소화할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 베이크 공정 전에 약액이 도포된 기판을 온도 및 습도가 조절된 분위기 기체에 노출시켜 약액의 두께 균일도를 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 내부 공간에 비활성 기체를 공급하여 기판이 원치 않는 분위기에 노출되는 것을 최소화할 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치를 보여주는 평면도이다.
도2는 도1의 베이크유닛을 보여주는 단면도이다.
도3은 도2의 기체공급유닛을 보여주는 도면이다.
도4는 기판을 분위기기체에 노출시킨 후, 공정을 진행한 실험 데이터이다.
도5는 도2의 베이크유닛의 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.
도6은 도4의 베이크유닛에 공급된 기체의 흐름을 보여주는 도면이다.
도2는 도1의 베이크유닛을 보여주는 단면도이다.
도3은 도2의 기체공급유닛을 보여주는 도면이다.
도4는 기판을 분위기기체에 노출시킨 후, 공정을 진행한 실험 데이터이다.
도5는 도2의 베이크유닛의 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.
도6은 도4의 베이크유닛에 공급된 기체의 흐름을 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도1 내지 도6을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 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 층간 절연막을 형성하는 공정을 수행하는데에 사용된다. 특히 본 실시예의 설비에서 기판은 웨이퍼가 사용된 경우를 예로 들어 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치를 보여주는 평면도이다. 도 1을 참조하면, 기판처리장치는 로드포트(100), 인덱스모듈(200), 공정모듈(300)을 가진다. 로드포트(100), 인덱스모듈(200), 그리고 처리모듈은 일 방향을 따라 순차적으로 배치된다.
이하, 로드포트(100), 인덱스모듈(200), 그리고 공정모듈(300)이 순차적으로 배치된 방향을 제1방향(12)으로 정의하고, 상부에서 바라볼 때 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)으로 정의하며, 제1방향(12) 및 제2방향(14)과 각각 수직한 방향을 제3방향(16)으로 정의한다.
기판(W)은 카세트 내에 수납된 상태로 이동된다. 이때 카세트의 내부는 이의 외부로부터 밀폐될 수 있는 구조를 가진다. 예컨대, 카세트로는 전방에 도어를 가지는 전면 개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod; FOUP)가 사용될 수 있다.
다음은 로드포트(100), 인덱스모듈(200), 그리고 공정모듈(300)에 대해 상세히 설명한다.
로드포트(100)는 기판(W)들이 수납된 카세트가 놓여지는 재치대(120)를 가진다. 재치대(120)는 복수개가 제공되며, 재치대(120)들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다.
인덱스모듈(200)은 로드포트(100)의 재치대(120)에 놓인 카세트와 버퍼(240) 간에 기판(W)을 이송한다. 인덱스모듈(200)은 인덱스프레임(222), 인덱스로봇(224), 그리고 가이드레일(226)을 가진다. 인덱스프레임(222)은 대체로 내부가 빈 직육면체의 형상으로 제공되며, 로드포트(100)와 버퍼(240) 사이에 배치된다. 인덱스로봇(224)과 가이드레일(226)은 인덱스프레임(222) 내에 배치된다. 인덱스로봇(224)은 기판(W)을 지지한 상태에서 기판(W)을 제1방향(12), 제2방향(14), 제3방향(16)으로 이동 가능한 구조를 가진다. 가이드레일(226)은 그 길이 방향이 제2방향(14)을 따라 배치되도록 제공된다. 또한, 도시되지는 않았지만, 인덱스프레임(222)에는 카세트의 도어를 개폐하는 도어 오프너가 더 제공된다.
공정모듈(300)은 이송유닛(340), 도포유닛(320), 그리고 베이크유닛(360)을 가진다. 도포유닛(320), 이송유닛(340), 그리고 베이크유닛(360)은 제2방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다.
이송유닛(340)은 가이드레일(344) 및 이송로봇(342)을 가진다. 가이드레일(344)은 그 길이방향이 제1방향(12)을 향하도록 제공된다. 이송로봇(342)은 가이드레일(344)의 길이방향을 따라 직선 이동할 수 있다. 이송로봇(342)은 도포유닛(320), 베이크유닛(360), 그리고 버퍼(240) 간에 기판(W)을 이송한다.
도포유닛(320)은 도포공정을 수행한다. 도포유닛(320)은 복수 개로 제공된다. 각각의 도포유닛(320)은 제1방향(12)을 따라 순차적으로 배치된다. 각각의 도포유닛(320)들은 모두 동일한 구조를 가진다. 도포유닛(320)은 도포챔버(320), 회전 플레이트(324), 그리고 노즐(326)을 포함한다. 도포챔버(320)는 그 내부에 도포공정이 수행되는 공간을 제공한다. 회전 플레이트(324)는 도포챔버(320) 내에서 기판(W)을 지지 및 회전시킨다. 노즐(326)은 회전 플레이트(324)에 의해 회전되는 기판(W)으로 약액을 도포한다. 일 예에 의하면, 도포공정은 절연막을 형성하는 약액을 기판(W) 상에 도포하는 에스오디(SOD)공정일 수 있다. 약액은 폴리폴리 실리잔 계열의 케미칼일 수 있다. 케미칼은 산소 및 수증기와 반응하여 절연막을 형성할 수 있다.
베이크유닛(360)은 기판(W) 상에 도포된 약액을 베이크 처리하는 공정을 수행한다. 도2는 도1의 베이크유닛을 보여주는 단면도이다. 도2를 참조하면, 베이크유닛(360)은 가열유닛(400) 및 냉각유닛(380)을 포함한다. 가열유닛(400)은 기판(W) 상에 도포된 약액을 열처리한다. 가열유닛(400)은 하우징(420), 챔버(440), 가열플레이트(442), 가열부재(444), 그리고 기체공급유닛(460)을 포함한다. 챔버(440), 가열플레이트(442), 그리고 가열부재(444)는 복수 개로 제공된다. 각각의 챔버(440), 가열플레이트(442), 그리고 가열부재(444)는 모두 동일 구조로 제공될 수 있다. 하우징(420)은 내부에 챔버(440)가 위치되는 내부공간을 제공한다. 하우징(420)은 대체로 직육면체 형상을 가지도록 제공된다. 하우징(420)은 이송유닛(340)과 마주보는 일면에 제1개구(422)가 형성된다. 제1개구(422)에는 도어(424)가 제공된다. 도어(424)는 제1개구(422)를 개폐할 수 있다. 챔버(440)들은 내부공간에서 제3방향(16)을 따라 적층되게 배치된다. 챔버(440)는 직육면체의 블록 형상으로 제공된다. 각각의 챔버(440)는 그 내부에 기판(W)을 가열처리하는 처리공간을 제공한다. 챔버(440)는 제1개구(422)와 마주보는 일면에 제2개구(446)가 제공된다. 제2개구(446)에는 셔터가 제공된다. 셔터는 제2개구(446)를 개폐할 수 있다. 챔버(440)는 그 타면에 배기구(450)가 제공된다. 배기구(450)는 배기라인(452)과 연결된다. 배기라인(452)은 배기구(450)와 외부의 배기부재(454)를 각각 연결한다. 배기부재(454)는 배기라인(452)을 통해 처리공간으로 음압을 제공할 수 있다. 음압은 처리공간에 발생된 공정부산물을 제거할 수 있다. 가열플레이트(442) 및 가열부재(444)는 각각의 처리공간에 위치된다. 가열플레이트(442)는 기판(W)을 지지하고, 가열부재(444)는 가열플레이트(442)에 지지된 기판(W)을 가열한다. 기판(W) 상에 도포된 약액은 가열부재(444)에 의해 열처리될 수 있다. 가열부재(444)는 가열플레이트(442) 내에 제공된 열선 또는 열전 소자와 같은 가열수단으로 제공될 수 있다.
기체공급유닛(460)은 하우징(420)의 내부공간으로 분위기 기체를 공급한다. 도3은 도2의 기체공급유닛을 보여주는 도면이다. 도3을 참조하면, 기체공급유닛(460)은 기체공급라인(462), 온도조절부재(466), 습도조절부재(468), 그리고 기체저장부(464)를 포함한다. 기체공급라인(462)은 기체저장부(464)와 가열유닛(400)의 하우징(420)에 각각 연결한다. 기체저장부(464)에 저장된 분위기 기체는 기체공급라인(462)을 통해 하우징(420)의 내부공간으로 공급된다. 온도조절부재(466) 및 습도조절부재(468)는 기체공급라인(462) 상에 설치된다. 온도조절부재(466)는 기체공급라인(462)을 통해 흐르는 분위기 기체의 온도를 조절한다. 온도조절부재(466)는 분위기 기체의 온도를 기설정된 온도로 조절할 수 있다. 습도조절부재(468)는 기체공급라인(462)을 통해 흐르는 분위기 기체의 습도를 조절한다. 습도조절부재(468)는 분위기 기체의 습도를 기설정된 습도로 조절할 수 있다. 일 예에 의하면, 분위기 기체는 산소 및 수증기를 포함하는 에어일 수 있다. 기설정된 온도 및 기설정된 습도로 조절된 분위기 기체는 약액과 반응하여 절연막을 형성할 수 있다. 기설정된 온도는 23℃ 내지 80℃이고, 기설정된 습도는 35% 내지 50%일 수 있다.
기체공급유닛(460)은 하우징(420)의 내부공간을 온도 및 습도가 조절된 분위기 기체로 채운다. 약액은 온도 및 습도에 민감하게 반응한다. 이로 인해 기판(W)은 이송되는 중에 그 도포된 약액과 에어가 서로 반응할지라도, 에어는 온도 및 습도가 조절된 기체이므로 절연막의 형성을 간접적으로 보조할 수 있다. 도4에 의하면, 베이크공정이 진행되기 전에 약액을 기설정된 분위기 기체에 노출시켰다. 이 결과 약액에 영역별 두께 차이는 기존의 1900Å에서 198Å로 감소되었다.
또한 도시되지 않았지만, 기체공급라인(462)은 기체저장부(464)를 도포유닛(320) 및 이송유닛(340)에 각각 연결할 수 있다. 이로 인해 분위기 기체는 기판(W)이 이송되는 경로에 채워질 수 있다.
선택적으로 분위기 기체는 산소 및 수증기가 제거된 비활성 기체일 수 있다. 이 경우, 기판(W)이 이송되는 중에 약액이 절연막을 형성하는 것을 늦출 수 있다.
냉각유닛(380)은 기판(W) 상에 약액을 냉각처리한다. 냉각유닛(380)은 열처리된 기판(W)을 냉각하는 냉각 공정을 수행한다. 냉각유닛(380)은 하우징, 챔버, 냉각플레이트. 그리고 냉각부재를 포함한다. 냉각유닛(380)의 하우징 및 챔버는 가열유닛의 하우징(420) 및 챔버(440)와 동일한 구조를 가지므로, 중복되는 설명은 생략한다. 냉각플레이트 및 냉각부재는 각각의 챔버 내에 위치된다. 냉각플레이트는 기판(W)을 지지하고, 냉각부재는 냉각플레이트에 지지된 기판(W)을 냉각한다. 냉각부재는 냉각플레이트 내에 제공된 냉각수 또는 열전 소자와 같은 냉각수단으로 제공될 수 있다.
다음은 상술한 기판처리장치를 이용하여 기판(W)을 처리하는 과정을 설명한다. 인덱스로봇(224)은 카세트로부터 기판(W)을 꺼내어 버퍼(240)로 이송한다. 이송로봇(342)은 버퍼(240)에 보관된 기판(W)을 꺼내 도포유닛(320)으로 이송한다. 도포유닛(320)에서는 기판(W) 상에 약액을 도포한다. 도포공정이 완료되면 이송로봇(342)은 기판(W)을 가열유닛(400)으로 이송한다. 기판(W)은 온도 및 습도가 조절된 분위기 기체로 채워진 하우징의 내부공간을 지나 챔버의 처리공간으로 이송된다. 기판(W)이 가열플레이트(442)에 안착되면, 가열부재(444)는 기판(W)을 가열한다. 가열공정이 완료되면, 이송로봇(342)은 기판(W)을 가열유닛(400)의 챔버로부터 꺼내 냉각유닛(380)의 챔버로 이송한다. 하우징의 내부공간은 다음 기판(W)을 위해 분위기 기체가 채워진다. 기판(W)이 냉각플레이트에 안착되면, 냉각부재는 기판(W)을 냉각한다. 냉각공정이 완료되면, 이송로봇(342)은 기판(W)을 버퍼(240)로 이송한다. 인덱스로봇(224)은 버퍼(240)에 보관된 기판(W)을 꺼내 카세트에 반입한다.
상술한 실시예에서는 기체공급유닛(460)이 하우징의 내부공간에 분위기 기체를 채우는 것으로 설명하였다. 그러나 도5 및 도6과 같이 기체공급유닛(460)은 가열유닛(400)의 챔버들 각각의 처리공간에 분위기 기체를 공급할 수 있다. 이 경우, 기체공급유닛(460)은 복수 개의 기체공급라인(462)을 포함할 수 있다. 기체공급라인(462)은 기체저장부(464)에 연결된 메인라인(462)과 이로부터 분기되어 각각의 챔버(440)에 연결되는 분기라인들(462a,462b)로 제공될 수 있다. 메인라인(462)에는 습도조절부재(468) 및 온도조절부재(466)가 설치될 수 있다. 기체공급유닛(460)은 챔버(440)의 처리공간을 온도 및 습도가 조절된 기체로 채울 수 있다. 챔버(440)의 처리공간에 채워진 기체는 챔버(440)의 제2개구(446)를 통해 하우징(420)의 내부공간을 더 채울 수 있다.
본 발명의 실시예에는 박막 형성을 위한 약액 도포 및 이를 베이크하는 공정을 예로 들어 설명하였다. 그러나 이는 박막 형성을 위한 약액뿐 아니라 사진공정에 사용되는 감광액을 베이크하는 공정 및 약액이 대기 분위기에 노출되어 오염될 우려가 있는 공정이라면 어디든지 적용 가능하다.
420: 하우징 440: 챔버
442: 가열플레이트 444: 가열부재
460: 기체공급유닛 466: 온도조절부재
468: 습도조절부재
442: 가열플레이트 444: 가열부재
460: 기체공급유닛 466: 온도조절부재
468: 습도조절부재
Claims (9)
- 기판을 가열 또는 냉각 처리하는 베이크 유닛과;
상기 베이크 유닛에 기판을 이송하는 이송 유닛을 포함하되,
상기 베이크 유닛은,
상기 이송 유닛과 인접하게 위치되며, 내부 공간을 가지는 하우징과;
상기 내부 공간에 위치되며, 내부에 처리공간을 가지는 챔버와;
상기 챔버 내에 위치되며 기판을 지지하는 가열플레이트와;
상기 가열플레이트에 지지된 기판을 가열하는 가열부재와;
상기 내부 공간 내에 분위기 기체를 공급하는 기체공급유닛을 포함하되,
상기 기체공급유닛은,
상기 분위기 기체의 온도를 조절하는 온도조절부재와;
상기 분위기 기체가 상기 하우징과 상기 챔버의 사이 공간으로 공급되도록 상기 하우징에 연결되는 기체공급라인을 포함하되,
상기 사이 공간은 상기 이송 유닛과 상기 처리 공간으로부터 구획된 공간으로 제공되는 기판처리장치. - 제1항에 있어서,
상기 기체공급유닛은,
상기 분위기 기체의 습도를 조절하는 습도조절부재를 더 포함하는 기판처리장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항 또는 2항에 있어서,
상기 분위기 기체는 에어 또는 비활성 가스인 기판처리장치. - 기판 상에 약액을 도포하여 박막을 형성하는 방법에 있어서,
도포유닛에서 상기 기판에 약액을 도포하는 도포단계와;
약액이 도포된 상기 기판을 이송로봇이 챔버로 이송하는 이송단계와;
상기 챔버의 처리공간에서 상기 기판을 가열하는 가열단계를 포함하되;
상기 이송단계 또는 상기 가열단계에는
상기 챔버를 감싸는 하우징의 내부공간을 온도가 조절된 분위기 기체로 채워지고,
상기 분위기 기체가 채워지는 영역은 상기 챔버의 내부와 상기 이송로봇이 위치되는 영역에 구획된 공간으로 제공되는 기판처리방법. - 제6항에 있어서,
상기 분위기 기체는 추가적으로 습도가 조절된 기체로 제공되는 기판처리방법. - 제7항에 있어서,
상기 이송단계 및 상기 가열단계 모두에는,
상기 내부공간을 상기 분위기 기체로 채우는 기판처리방법. - 삭제
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KR1020120095121A KR102000026B1 (ko) | 2012-08-29 | 2012-08-29 | 기판처리장치 및 방법 |
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KR1020120095121A KR102000026B1 (ko) | 2012-08-29 | 2012-08-29 | 기판처리장치 및 방법 |
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