KR20200021818A - 가열 플레이트, 이를 구비하는 기판 열처리 장치 및 가열 플레이트의 제조 방법 - Google Patents

가열 플레이트, 이를 구비하는 기판 열처리 장치 및 가열 플레이트의 제조 방법 Download PDF

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신경식
강만규
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Abstract

근접 핀에 홀을 형성하고, 근접 핀의 홀과 진공 홀이 연결되도록 형성하여, 기판의 열처리시 기류의 발생을 억제할 수 있는 가열 플레이트, 이를 구비하는 기판 열처리 장치 및 가열 플레이트의 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 가열 플레이트는, 내부에 기판을 가열하기 위한 히터가 구비되는 몸체부; 몸체부의 상부로부터 하방으로 몸체부를 관통하여 형성되는 복수개의 제1 홀; 몸체부의 상부에 형성되고, 기판이 몸체부의 상부에 접촉되지 않게 기판을 지지하는 복수개의 근접 핀; 및 복수개의 근접 핀 중 적어도 일부의 근접 핀에 형성되고, 근접 핀의 표면으로부터 하방으로 근접 핀을 관통하여 형성되는 복수개의 제2 홀을 포함하며, 제1 홀과 제2 홀은 상호 연결되고, 제1 홀과 제2 홀의 내부를 진공 상태로 만들어서 기판을 고정한다.

Description

가열 플레이트, 이를 구비하는 기판 열처리 장치 및 가열 플레이트의 제조 방법 {Hot plate and apparatus for heat-treating substrate with the hot plate, and fabricating method of the hot plate}
본 발명은 반도체 소자를 제조할 때에 이용되는 가열 플레이트, 이를 구비하는 기판 열처리 장치 및 가열 플레이트의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 웨이퍼(wafer)와 같은 기판 상에 소정의 패턴을 형성해야 한다. 기판 상에 소정의 패턴을 형성할 때에는 증착 공정(depositing process), 사진 공정(lithography process), 식각 공정(etching process) 등이 연속적으로 수행될 수 있다.
한국공개특허 제10-2007-0046303호 (공개일: 2007.05.03.)
상기의 공정들 중에서 사진 공정을 수행할 때에, 베이크 챔버(bake chamber)에서 기판을 열처리할 수 있다. 베이크 챔버에서 기판을 열처리할 때에는, 리프트 핀(lift pin)이 기판을 가열 플레이트(hot plate) 상에서 위치시킨 후 기판을 열처리할 수 있다. 이때 기판의 튕김을 방지하기 위해 가열 플레이트의 상면에 근접 핀(proximity pin)이 형성될 수 있다.
그런데 기판을 열처리할 때에, 가열 플레이트에 형성된 진공 홀(vacuum hole)로 인해 근접 핀 사이의 공간에서 진공 홀 쪽으로 향하는 기류가 형성될 수 있다. 가열 플레이트는 이러한 기류로 인해 기판 상에 형성되는 막질의 균일도에 영향을 미쳐 막질에 결함을 발생시킬 수 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 근접 핀에 홀을 형성하고, 근접 핀의 홀과 진공 홀이 연결되도록 형성하여, 기판의 열처리시 기류의 발생을 억제할 수 있는 가열 플레이트, 이를 구비하는 기판 열처리 장치 및 가열 플레이트의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 가열 플레이트의 일 면(aspect)은, 내부에 기판을 가열하기 위한 히터가 구비되는 몸체부; 상기 몸체부의 상부로부터 하방으로 상기 몸체부를 관통하여 형성되는 복수개의 제1 홀; 상기 몸체부의 상부에 형성되고, 상기 기판이 상기 몸체부의 상부에 접촉되지 않게 상기 기판을 지지하는 복수개의 근접 핀(proximity pin); 및 복수개의 근접 핀 중 적어도 일부의 근접 핀에 형성되고, 상기 근접 핀의 표면으로부터 하방으로 상기 근접 핀을 관통하여 형성되는 복수개의 제2 홀을 포함하며, 상기 제1 홀과 상기 제2 홀은 상호 연결되고, 상기 제1 홀과 상기 제2 홀의 내부를 진공 상태로 만들어서 상기 기판을 고정한다.
상기 제2 홀은 상기 몸체부의 상부에서 바라볼 때 상기 제1 홀과 오버랩(overlap)되도록 상기 제1 홀과 연결될 수 있다.
상기 제2 홀이 형성된 근접 핀은 상기 제1 홀 상에 위치하며, 상기 제2 홀이 형성되지 않은 근접 핀은 상기 제1 홀 상에 위치하지 않을 수 있다.
상기 근접 핀은 상기 몸체부와 동일한 소재로 형성되며, 상기 몸체부와 일체형으로 형성될 수 있다.
상기 근접 핀은 상기 몸체부와 서로 다른 소재로 형성되며, C자형 링(C-ring) 또는 E자형 링(E-ring)을 이용하여 상기 몸체부에 형성된 홈에 삽입 후 고정될 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 열처리 장치의 일 면(aspect)은, 가열 플레이트를 이용하여 기판을 가열하는 가열 유닛; 가열된 상기 기판을 냉각시키는 냉각 유닛; 및 상기 기판을 상기 가열 유닛으로부터 상기 냉각 유닛으로 이송시키는 반송 로봇을 포함하며, 상기 가열 플레이트는, 내부에 상기 기판을 가열하기 위한 히터가 구비되는 몸체부; 상기 몸체부의 상부로부터 하방으로 상기 몸체부를 관통하여 형성되는 복수개의 제1 홀; 상기 몸체부의 상부에 형성되고, 상기 기판이 상기 몸체부의 상부에 접촉되지 않게 상기 기판을 지지하는 복수개의 근접 핀(proximity pin); 및 복수개의 근접 핀 중 적어도 일부의 근접 핀에 형성되고, 상기 근접 핀의 표면으로부터 하방으로 상기 근접 핀을 관통하여 형성되는 복수개의 제2 홀을 포함하며, 상기 제1 홀과 상기 제2 홀은 상호 연결되고, 상기 제1 홀과 상기 제2 홀의 내부를 진공 상태로 만들어서 상기 기판을 고정한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 가열 플레이트의 제조 방법의 일 면(aspect)은, 제1 소재로 이루어지는 몸체부와, 상기 몸체부의 상부에 기판을 지지하기 위해 형성되고 상기 제1 소재로 이루어진 복수개의 근접 핀을 제공하는 단계; 상기 몸체부의 상부에서 하방으로 상기 몸체부를 관통하는 제1 홀과, 상기 근접 핀의 표면에서 하방으로 상기 근접 핀을 관통하는 제2 홀을 형성하되, 상기 제1 홀과 상기 제2 홀은 한번의 가공으로 일체형으로 형성되는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가열 플레이트의 개략적인 구조를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가열 플레이트의 개략적인 구조를 보여주는 단면도이다.
도 3은 가열 플레이트에 제1 홀만 형성되는 경우를 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 가열 플레이트에 제1 홀과 제2 홀이 연결되도록 형성되는 경우를 설명하기 위한 참고도이다.
도 5는 근접 핀과 몸체부가 동일한 소재로 형성될 때 가열 플레이트의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 근접 핀과 몸체부가 서로 다른 소재로 형성될 때 가열 플레이트의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 가열 플레이트를 구비하는 기판 열처리 장치의 개략적인 구조를 보여주는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 가열 플레이트를 구비하는 기판 열처리 장치의 개략적인 구조를 보여주는 정면도이다.
도 9는 기판 열처리 장치에 기판을 전달하는 기판 전달 로봇의 핸드를 개략적으로 도시한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
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.
본 발명은 기판을 열처리할 때에 기판의 불량을 초래하는 기류를 억제하기 위한 가열 플레이트에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이러한 가열 플레이트를 구비하는 기판 열처리 장치에 관한 것이다. 이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가열 플레이트의 개략적인 구조를 보여주는 단면도이다.
가열 플레이트(hot plate; 100)는 기판을 열처리할 때에 기판에 열을 가하는 것이다. 도 1에 따르면, 이러한 가열 플레이트(100)는 몸체부(110), 근접 핀(proximity pin; 130) 및 히터(heater; 150)를 포함할 수 있다.
몸체부(110)는 가열 플레이트(100)의 몸체를 구성하는 것이다. 이러한 몸체부(110)는 원통형으로 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로 몸체부(110)는 다면체 형태의 것이나 타원체 형태의 것 등으로 형성되는 것도 가능하다.
몸체부(110)는 기판보다 더 큰 직경을 가지도록 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 몸체부(110)는 기판과 동일한 직경을 가지도록 형성되는 것도 가능하다.
몸체부(110)는 산화 알루미늄(Al2O3), 질화 알루미늄(AIN) 등 세라믹(ceramics)을 소재로 하여 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 몸체부(110)는 내열성(heat-resisting property)이나 내화성(refractoriness)이 우수한 금속 재료를 소재로 하여 형성되는 것도 가능하다.
몸체부(110)는 상하 방향으로 관통하여 형성되는 복수개의 제1 홀(first hole; 120)을 구비할 수 있다. 제1 홀(120)은 진공 홀(vacuum hole)로서, 진공 압력을 형성할 수 있으며, 기판을 열처리할 때에 기판을 고정시키는 역할을 할 수 있다.
제1 홀(120)은 그 단면이 원형인 형태로 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로 제1 홀(120)은 그 단면이 다각형인 형태로 형성되거나 그 단면이 타원형인 형태로 형성되는 것도 가능하다.
근접 핀(130)은 리프트 핀(lift pin; 미도시)이 기판(예를 들어, 웨이퍼(wafer))을 가열 플레이트(100) 상에 위치시킨 후 히터(150)를 이용하여 기판을 가열시킬 때에 기판의 튕김을 방지하기 위해 몸체부(110)의 상부에 형성되는 것이다. 즉, 근접 핀(130)은 기판이 몸체부(110)의 상부에 접촉되지 않게 기판을 지지할 수 있도록 몸체부(110)의 상부에 형성되는 것이다. 이러한 근접 핀(130)은 리프트 핀과 더불어 몸체부(110)의 상부에서 복수개 형성될 수 있다.
근접 핀(130)은 몸체부(110)의 상부에서 위쪽 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다. 이 경우 근접 핀(130)은 반구(hemisphere) 형태의 것으로 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로 근접 핀(130)은 각뿔 형태의 것, 다면체 형태의 것 등으로 형성되는 것도 가능하다.
근접 핀(130)은 몸체부(110)와 마찬가지로 산화 알루미늄, 질화 알루미늄 등 세라믹을 소재로 하여 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 근접 핀(130)도 내열성이나 내화성이 우수한 다른 재료를 소재로 하여 형성되는 것이 가능하다.
근접 핀(130)은 몸체부(110)와 동일한 소재로 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 근접 핀(130)은 몸체부(110)와 다른 소재로 형성되는 것도 가능하다.
제2 홀(second hole; 140)은 근접 핀(130)에 형성되는 것으로서, 근접 핀(130)을 상하 방향으로 관통하여 형성될 수 있다. 이러한 제2 홀(140)은 공기가 통할 수 있도록 제1 홀(120)과 연결될 수 있다. 즉, 제2 홀(140)은 몸체부(110)의 상부에서 바라볼 때 제1 홀(120)과 오버랩(overlap)되도록 형성될 수 있다.
제2 홀(140)이 제1 홀(120)과 연결되도록 형성되는 경우, 제2 홀(140)의 단면 전체가 제1 홀(120)과 연결되도록 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 홀(140)의 단면 일부만이 제1 홀(120)과 연결되도록 형성되는 것도 가능하다.
제2 홀(140)은 제1 홀(120)과 동일한 크기로 형성될 수 있다. 이 경우 도 1에 도시된 바와 같이 제2 홀(140)의 단면 전체가 동일한 크기의 제1 홀(120)과 연결되도록 형성될 수 있다.
제2 홀(140)은 제1 홀(120)과 서로 다른 크기로 형성될 수 있다. 제2 홀(140)이 제1 홀(120)보다 작은 크기로 형성되는 경우, 제2 홀(140)의 단면 전체가 제1 홀(120)과 연결되도록 형성될 수 있다. 반대로 제2 홀(140)이 제1 홀(120)보다 큰 크기로 형성되는 경우, 제1 홀(120)의 단면 전체가 제2 홀(140)과 연결되도록 형성되는 것도 가능하다.
제2 홀(140)은 그 단면이 원형인 형태로 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로 제2 홀(140)은 그 단면이 다각형인 형태로 형성되거나 그 단면이 타원형인 형태로 형성되는 것도 가능하다.
제2 홀(140)은 그 단면 형상이 제1 홀(120)과 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제2 홀(140)은 그 단면 형상이 제1 홀(120)과 다른 형상으로 형성되는 것도 가능하다.
제2 홀(140)은 가열 플레이트(100) 상에 구비되는 몇몇 근접 핀(130)에 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 홀(140)은 가열 플레이트(100) 상에 구비되는 모든 근접 핀(130)에 형성되거나, 가열 플레이트(100) 상에 구비되는 어느 하나의 근접 핀(130)에 형성되는 것도 가능하다.
제2 홀(140)이 가열 플레이트(100) 상에 구비되는 몇몇 근접 핀(130)에 형성되는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 제2 홀(140)이 형성된 근접 핀(130')은 제1 홀(120) 상에 위치할 수 있다. 반면, 제2 홀(140)이 형성되지 않은 근접 핀(130")은 제1 홀(120) 상에 위치하지 않을 수 있다. 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가열 플레이트의 개략적인 구조를 보여주는 단면도이다.
다시 도 1을 참조하여 설명한다.
히터(150)는 리프트 핀 상에 위치하는 기판에 열을 가하기 위한 것이다. 이러한 히터(150)는 몸체부(110)의 내부에 복수개 구비될 수 있다. 히터(150)는 전류가 인가되는 발열 저항체로 구현될 수 있으나, 본 실시예에서 히터(150)의 구현 형태가 이에 한정되는 것은 아니다.
사진 공정(lithography process)을 위해, 가열 플레이트(100)의 리프트 핀이 기판을 들어올린 후 기판을 열처리할 때에, 제1 홀(120)을 통해 진공 압력을 형성하여 기판을 고정시킬 수 있다. 이때 기판의 두께가 400㎛ 미만일 경우에는 약 -10kPa 이상의 압력이 필요할 수 있으며, 기판의 두께가 400㎛ ~ 500㎛일 경우에는 약 -25kPa 이상의 압력이 필요할 수 있다.
도 3 및 도 4는 가열 플레이트의 일부분을 절단하여 그 부분에 형성되어 있는 근접 핀(130), 제1 홀(120), 제2 홀(140) 등을 보여준다.
그런데 도 3에 도시된 바와 같이 근접 핀으로 인해 기판(210)과 몸체부(110)의 상부 사이에 공간(220)이 형성되어 있기 때문에, 몸체부(110)에 제1 홀(120)이 형성되어 있으면, 외부에서 공간(220) 쪽으로 향하는 제1 기류(231)와 공간(220)에서 제1 홀(120) 쪽으로 향하는 제2 기류(232)가 형성될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 제2 기류(232)는 기판(210)의 상부와 하부 사이에 온도 불균일 현상을 발생시키므로, 기판 상에 형성되는 막질의 균일도에 영향을 미칠 수 있다.
본 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이 몸체부(110)에 제1 홀(120)을 형성하고, 근접 핀(130)에 제2 홀(140)을 형성하며, 공기가 서로 통할 수 있도록 제1 홀(120)과 제2 홀(140)을 연결시킬 수 있다. 그러면 기판(210)과 몸체부(110)의 상부 사이에 공간(220)이 형성되어 있더라도, 제1 기류(231)만 형성될 수 있을 뿐, 제2 기류(232)는 거의 형성되지 않는다. 따라서 본 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같은 가열 플레이트(100)의 구조를 통해 기판(210)의 하부 각 측에 균일한 온도 전달이 용이해지며, 기판(210)의 상부와 하부 사이에 발생되는 온도 불균일 현상을 최소화하는 것이 가능해진다.
근접 핀(130)은 앞서 설명한 바와 같이 몸체부(110)와 동일한 소재로 형성될 수 있으며, 몸체부(110)와 다른 소재로 형성되는 것도 가능하다. 이하에서는 근접 핀(130)이 몸체부(110)와 동일한 소재로 형성될 때 가열 플레이트(100)의 제조 방법과 근접 핀(130)이 몸체부(110)와 서로 다른 소재로 형성될 때 가열 플레이트(100)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
먼저 전자의 경우에 대하여 설명한다. 도 5는 근접 핀과 몸체부가 동일한 소재로 형성될 때 가열 플레이트의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하 설명은 도 5를 참조한다.
먼저 몸체부(110)를 준비하고, 이 몸체부(110)의 상면에 다수의 근접 핀(130)을 형성하여, 근접 핀(130)이 구비된 몸체부(110)를 제조한다(S310). 이때 몸체부(110)는 세라믹을 소재로 하여 제조될 수 있으나, 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
이후 근접 핀(130)의 표면으로부터 몸체부(110)를 관통하는 홀을 형성하여, 제1 홀(120)과 제2 홀(140)이 형성된 가열 플레이트(100)를 제조한다(S320). 본 실시예에서는 몸체부(110)와 근접 핀(130)이 동일한 소재로 형성되는 경우 제1 홀(120)과 제2 홀(140)을 일체형 타입으로 한꺼번에 형성할 수 있다.
다음으로 후자의 경우에 대하여 설명한다. 도 6은 근접 핀과 몸체부가 서로 다른 소재로 형성될 때 가열 플레이트의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 이하 설명은 도 6을 참조한다.
먼저 몸체부(110)를 준비하고, 이 몸체부(110)에 다수의 제1 홀(120)을 형성하여, 제1 홀(120)이 구비된 몸체부(110)를 제조한다(S410).
본 실시예에서 근접 핀(130)은 세라믹을 소재로 하여 형성될 수 있다. 이 경우 몸체부(110)는 금속을 소재로 하여 형성될 수 있으며, 일례로 내열성이나 내화성이 우수한 금속을 소재로 하여 형성될 수 있다.
이후 근접 핀(130)을 준비하고, 이 근접 핀(130)에 제2 홀(140)을 형성하여, 제2 홀(140)이 형성된 근접 핀(130)을 제조한다(S420).
근접 핀(130)에 제2 홀(140)을 형성할 때, 제2 홀(140)의 반경이 근접 핀(130)의 반경의 1/2이 되도록 설정할 수 있으나, 본 실시예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시예에서는 가열 플레이트(100)가 기판(210)에 열을 가할 때 이용되는 가열 온도, 기판(210)의 특성 등에 따라 근접 핀(130)의 반경에 대한 제2 홀(140)의 반경의 비율을 선택적으로 조절할 수 있다.
한편 제2 홀(140)이 형성된 근접 핀(130)을 제조하는 단계(S420)는 제1 홀(120)이 구비된 몸체부(110)를 제조하는 단계(S410) 이후에 수행될 수 있으나, 본 실시예가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로 제2 홀(140)이 형성된 근접 핀(130)을 제조하는 단계(S420)는 제1 홀(120)이 구비된 몸체부(110)를 제조하는 단계(S410)와 동시에 수행되거나, 제1 홀(120)이 구비된 몸체부(110)를 제조하는 단계(S410)보다 먼저 수행되는 것도 가능하다.
제1 홀(120)이 구비된 몸체부(110)와 제2 홀(140)이 형성된 근접 핀(130)이 제조되면, 이후 제1 홀(120)과 제2 홀(140)이 오버랩되어 연결되도록 근접 핀(130)을 몸체부(110)의 상부에 체결시킨다(S430).
근접 핀(130)을 몸체부(110)의 상부에 체결시킬 때에는, 제1 홀(120)의 상부에 홈을 형성하고, 이 홈에 근접 핀(130)을 삽입하여 근접 핀(130)을 몸체부(110) 상에 체결시킬 수 있다. 이때 C자형 링(C-ring), E자형 링(E-ring) 등을 이용하여 근접 핀(130)을 홈에 고정시킴으로써, 근접 핀(130)이 몸체부(110)에 물리적으로 접합되도록 체결시킬 수 있다.
그러나 본 실시예에서 근접 핀(130)을 몸체부(110)의 상부에 체결시키는 방법이 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로 메탈라이즈법, 공정 접합법, 활성 금속법, 고압 주조 접합법(SQ 접합법), 고상 접합법 등 세라믹과 금속을 접합시키는 다양한 방법을 이용하여 근접 핀(130)을 몸체부(110)의 상부에 결합시키는 것도 가능하다.
이상 도 5 및 도 6을 참조하여 가열 플레이트의 제조 방법에 대하여 설명하였다. 가열 플레이트의 제조 방법을 요약하면 다음과 같다.
먼저, 제1 소재로 이루어지는 몸체부와, 이 몸체부의 상부에 기판을 지지하기 위해 형성되고 제1 소재로 이루어진 복수개의 근접 핀을 제공하는 단계가 수행된다.
이후, 몸체부의 상부에서 하방으로 몸체부를 관통하는 제1 홀과, 근접 핀의 표면에서 하방으로 근접 핀을 관통하는 제2 홀을 형성하되, 제1 홀과 제2 홀은 한번의 가공으로 일체형으로 형성되는 단계가 수행된다.
사진 공정(lithography process)은 도포 공정, 노광 공정, 현상 공정 등의 순서로 차례대로 진행될 수 있다. 도포 공정은 기판 상에 감광액(photoresist)을 도포하여 포토레지스트 층(photoresist layer)을 형성하는 공정을 말하며, 노광 공정은 패턴을 포토레지스트 층에 전사하여 회로를 형성하는 공정을 말한다. 또한 현상 공정은 현상액을 포토레지스트 층에 공급하여 노광된 영역 등을 선택적으로 제거하는 공정을 말한다.
도포 공정을 수행하기 전 또는 그 후(즉, 기판 상에 감광액을 도포하기 전 또는 그 후), 노광 공정을 수행하기 전 또는 그 후(즉, 기판 상에 현상액을 공급하기 전 또는 그 후) 등의 경우, 기판 열처리 장치(예를 들어, 베이크 챔버(bake chamber))에서 기판을 열처리할 수 있다.
이하에서는 가열 플레이트(100)를 이용하여 기판을 열처리하는 기판 열처리 장치에 대하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 가열 플레이트를 구비하는 기판 열처리 장치의 개략적인 구조를 보여주는 평면도이다. 그리고 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 가열 플레이트를 구비하는 기판 열처리 장치의 개략적인 구조를 보여주는 정면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 기판 열처리 장치(500)는 하우징(510), 냉각 유닛(520), 가열 유닛(530) 및 반송 로봇(540)을 포함할 수 있다.
하우징(510)은 기판에 대한 열처리가 가능하도록 그 내부에 냉각 유닛(520), 가열 유닛(530) 및 반송 로봇(540)을 구비할 수 있다. 이러한 하우징(510)은 그 측벽에 기판이 출입되는 반입구(미도시)가 형성될 수 있다.
반입구는 하우징(510)에 한 개 제공될 수 있으나, 두 개 이상 제공되는 것도 가능하다. 반입구는 개방된 상태로 유지될 수 있으며, 반입구가 개폐 가능해지도록 하우징(510)의 측벽에 도어(미도시)가 제공되는 것도 가능하다.
하우징(510)의 내부는 냉각 영역(610), 버퍼 영역(620) 및 가열 영역(630)으로 구분될 수 있다. 여기서 냉각 영역(610)은 냉각 유닛(520)이 배치되는 영역을 말하며, 가열 유닛(630)은 가열 유닛(530)이 배치되는 영역을 말한다. 냉각 영역(610)은 냉각 유닛(520)의 폭과 동일하게 제공될 수 있으나, 냉각 유닛(520)의 폭보다 더 넓게 제공되는 것도 가능하다. 마찬가지로 가열 영역(630)은 가열 유닛(530)의 폭과 동일하게 제공될 수 있으나, 가열 유닛(530)의 폭보다 더 넓게 제공되는 것도 가능하다.
버퍼 영역(620)은 반송 플레이트(541)가 원위치 상태일 때 배치되는 영역을 말한다. 이러한 버퍼 영역(620)은 반송 플레이트(541)의 폭보다 더 넓게 제공될 수 있다. 버퍼 영역(620)이 상기와 같이 제공되면, 냉각 유닛(520)과 가열 유닛(530)이 충분히 이격되어 상호 간에 열적 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그러나 냉각 영역(610)과 가열 영역(630)이 각각 냉각 유닛(520)과 가열 유닛(530)의 폭보다 더 넓게 제공되면, 버퍼 영역(620)은 반송 플레이트(541)의 폭과 동일하게 제공되는 것도 가능하다.
본 실시예에서는 하우징(510) 내부의 좌측에서 우측 방향으로 냉각 영역(610), 버퍼 영역(620) 및 가열 영역(630)이 순서대로 배치될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로 하우징(510) 내부의 좌측에서 우측 방향으로 가열 영역(630), 버퍼 영역(620) 및 냉각 영역(610)이 순서대로 배치되는 것도 가능하다.
냉각 유닛(520)은 가열 유닛(530)에 의해 가열된 기판을 냉각(cooling)시키는 것으로서, 냉각판(521) 및 냉각 부재(522)를 포함하여 구성될 수 있다.
가열 유닛(530)을 통해 기판에 고온의 열을 가하면, 기판이 휘어지는 워페이지(warpage)가 발생할 수 있다. 따라서 본 실시예에서는 냉각 유닛(520)을 통해 가열 유닛(530)에 의해 가열된 기판을 냉각시킴으로써, 기판을 원래 상태로 복구시킬 수 있다.
냉각판(521)은 상부에서 바라볼 때 원형의 형상으로 형성될 수 있다. 그러나 본 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 냉각판(521)은 타원형의 형상이나 다각형의 형상 등으로 형성되는 것도 가능하다.
냉각 부재(522)는 냉각판(521)의 내부에 형성될 수 있다. 이러한 냉각 부재(522)는 냉각판(521)의 내부에 냉각 유체가 흐르는 유로로 제공될 수 있다.
가열 유닛(530)은 기판을 가열시키기 위한 것으로서, 가열 플레이트(100), 커버(531) 및 구동기(532)를 포함하여 구성될 수 있다.
가열 플레이트(100)는 도 1 내지 도 6을 참조하여 전술하였는 바, 여기서는 그 자세한 설명을 생략한다.
커버(531)는 가열 플레이트(100)가 기판을 가열시킬 때에 가열 플레이트(100)의 상부를 덮을 수 있도록 형성되는 것이다. 이러한 커버(531)는 구동기(532)의 제어에 따라 상하 방향으로 이동되어 가열 플레이트(100)의 상부를 덮을 수 있도록 형성될 수 있다.
구동기(532)는 커버(531)를 상하 방향으로 이동시키는 것이다. 구동기(532)는 기판의 가열을 위해 기판이 가열 플레이트(100)의 상면에 안착되면, 커버(531)가 가열 플레이트(100)의 상부를 완전히 덮을 수 있도록 커버(531)를 하방으로 이동시킬 수 있다. 또한 구동기(532)는 기판의 가열이 종료되면, 반송 로봇(540)이 기판을 냉각 유닛(520)으로 이송시킬 수 있도록 커버(531)를 상방으로 이동시켜 가열 플레이트(100)의 상부를 외부로 노출시킬 수 있다.
가열 유닛(530)은 기판을 가열하는 도중에 가스를 공급하여 포토레지스트의 기판 부착률을 향상시킬 수 있다. 가열 유닛(530)은 이를 위해 가스로 헥사메틸디실란(hexamethyldisilane) 가스를 이용할 수 있다.
반송 로봇(540)은 기판을 가열시키기 위해 기판을 가열 유닛(530)으로 이송시키는 것이다. 또한 반송 로봇(540)은 가열된 기판을 냉각시키기 위해 기판을 가열 유닛(530)에서 냉각 유닛(520)으로 이송시키는 것이다.
반송 로봇(540)은 기판을 가열 유닛(530)과 냉각 유닛(520)으로 차례대로 이송시키기 위해 핸드에 반송 플레이트(541)가 결합될 수 있으며, 가이드 레일(542)을 따라 반송 플레이트(541)를 가열 유닛(530)과 냉각 유닛(520)으로 이동시킬 수 있다.
반송 플레이트(541)는 원판 형태의 것으로서, 기판에 대응하는 직경을 가지도록 형성될 수 있다. 이러한 반송 플레이트(541)는 그 가장자리에 노치(543)가 복수개 형성될 수 있으며, 일면에 슬릿 형상의 가이드 홈(544)이 복수개 형성될 수 있다.
반송 로봇(540)은 하우징(510)의 반입구를 통해 외부의 기판 전달 로봇(700)으로부터 기판을 전달받을 수 있다. 도 9는 기판 열처리 장치에 기판을 전달하는 기판 전달 로봇의 핸드를 개략적으로 도시한 예시도이다.
도 9를 참조하면, 기판 전달 로봇(700)의 핸드(710)에는 복수개의 돌기(711)가 형성되어 있다. 반송 플레이트(541)의 노치(543)는 이러한 돌기(711)와 대응하는 형상을 가질 수 있으며, 돌기(711)와 대응하는 위치에 형성될 수 있다. 또한 노치(543)는 돌기(711)와 대응하는 개수로 제공될 수 있다.
기판 전달 로봇(700)의 핸드(710)와 반송 플레이트(541)가 상하 방향으로 정렬된 상태에서 기판 전달 로봇(700)의 핸드(710)와 반송 플레이트(541)의 상하 위치가 변경되면, 기판 전달 로봇(700)의 핸드(710)와 반송 플레이트(541) 사이에 기판의 전달이 이루어질 수 있다.
가이드 홈(544)은 반송 플레이트(541)의 끝단에서 반송 플레이트(541)의 내부 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 이때 복수개의 가이드 홈(544)은 동일한 방향을 따라 서로 이격되게 형성될 수 있다. 가이드 홈(544)은 반송 플레이트(541)와 가열 유닛(530) 사이에 기판의 인수인계가 이루어질 때 반송 플레이트(541)와 리프트 핀이 서로 간섭되는 것을 방지할 수 있다.
기판의 가열은 기판이 가열 플레이트(100) 상에 직접 놓인 상태에서 이루어지고, 기판의 냉각은 기판이 놓인 반송 플레이트(541)가 냉각판(521)에 접촉된 상태에서 이루어진다. 냉각판(541)과 기판 사이에 열 전달이 잘 이루어지도록 반송 플레이트(541)는 열전달 효율이 우수한 재질로 형성될 수 있다. 일례로 반송 플레이트(541)는 금속 재질로 형성될 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 가열 플레이트 110: 몸체부
120: 제1 홀 130, 130', 130": 근접 핀
140: 제2 홀 150: 히터
210: 기판 500: 기판 열처리 장치
510: 하우징 520: 냉각 유닛
530: 가열 유닛 540: 반송 로봇
541: 반송 플레이트 610: 냉각 영역
620: 버퍼 영역 630: 가열 영역

Claims (7)

  1. 내부에 기판을 가열하기 위한 히터가 구비되는 몸체부;
    상기 몸체부의 상부로부터 하방으로 상기 몸체부를 관통하여 형성되는 복수개의 제1 홀;
    상기 몸체부의 상부에 형성되고, 상기 기판이 상기 몸체부의 상부에 접촉되지 않게 상기 기판을 지지하는 복수개의 근접 핀(proximity pin); 및
    복수개의 근접 핀 중 적어도 일부의 근접 핀에 형성되고, 상기 근접 핀의 표면으로부터 하방으로 상기 근접 핀을 관통하여 형성되는 복수개의 제2 홀을 포함하며,
    상기 제1 홀과 상기 제2 홀은 상호 연결되고, 상기 제1 홀과 상기 제2 홀의 내부를 진공 상태로 만들어서 상기 기판을 고정하는 가열 플레이트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 홀은 상기 몸체부의 상부에서 바라볼 때 상기 제1 홀과 오버랩(overlap)되도록 상기 제1 홀과 연결되는 가열 플레이트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 홀이 형성된 근접 핀은 상기 제1 홀 상에 위치하며, 상기 제2 홀이 형성되지 않은 근접 핀은 상기 제1 홀 상에 위치하지 않는 가열 플레이트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 근접 핀은 상기 몸체부와 동일한 소재로 형성되며, 상기 몸체부와 일체형으로 형성되는 가열 플레이트.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 근접 핀은 상기 몸체부와 서로 다른 소재로 형성되며, C자형 링(C-ring) 또는 E자형 링(E-ring)을 이용하여 상기 몸체부에 형성된 홈에 삽입 후 고정되는 가열 플레이트.
  6. 가열 플레이트를 이용하여 기판을 가열하는 가열 유닛;
    가열된 상기 기판을 냉각시키는 냉각 유닛; 및
    상기 기판을 상기 가열 유닛으로부터 상기 냉각 유닛으로 이송시키는 반송 로봇을 포함하며,
    상기 가열 플레이트는,
    내부에 상기 기판을 가열하기 위한 히터가 구비되는 몸체부;
    상기 몸체부의 상부로부터 하방으로 상기 몸체부를 관통하여 형성되는 복수개의 제1 홀;
    상기 몸체부의 상부에 형성되고, 상기 기판이 상기 몸체부의 상부에 접촉되지 않게 상기 기판을 지지하는 복수개의 근접 핀(proximity pin); 및
    복수개의 근접 핀 중 적어도 일부의 근접 핀에 형성되고, 상기 근접 핀의 표면으로부터 하방으로 상기 근접 핀을 관통하여 형성되는 복수개의 제2 홀을 포함하며,
    상기 제1 홀과 상기 제2 홀은 상호 연결되고, 상기 제1 홀과 상기 제2 홀의 내부를 진공 상태로 만들어서 상기 기판을 고정하는 기판 열처리 장치.
  7. 제1 소재로 이루어지는 몸체부와, 상기 몸체부의 상부에 기판을 지지하기 위해 형성되고 상기 제1 소재로 이루어진 복수개의 근접 핀을 제공하는 단계;
    상기 몸체부의 상부에서 하방으로 상기 몸체부를 관통하는 제1 홀과, 상기 근접 핀의 표면에서 하방으로 상기 근접 핀을 관통하는 제2 홀을 형성하되, 상기 제1 홀과 상기 제2 홀은 한번의 가공으로 일체형으로 형성되는 단계를 포함하는 가열 플레이트의 제조 방법.
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