JP7269307B2 - 支持ユニット及び基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、支持ユニット及び基板処理装置に関するものである。
一般に、平板表示素子製造や半導体製造工程で硝子基板やウェーハを処理する工程には、感光液塗布工程(photoresist coating process)、現像工程(developing process)、蝕刻工程(etching process)、アッシング工程(ashing process)など多様な工程が遂行される。各工程には基板に付着された各種汚染物を除去するために、薬液(chemical)または純水(deionized water)を利用した洗浄工程(wet cleaning process)と基板表面に残留する薬液または純水を乾燥させるための乾燥(drying process)工程が遂行される。
最近には硫酸やリン酸のようなケミカルを利用してシリコン窒化膜及びシリコン酸化膜を選択的に除去する処理工程(例えば、蝕刻工程)を進行している。ケミカルを利用した基板処理装置では基板に対する処理効率を改善するために基板を加熱する基板処理装置が利用されている。アメリカ公開特許2016-0013079には上述した基板処理装置の一例が開示される。上の特許によれば、基板処理装置はスピンヘッド内に基板を加熱するランプとランプが輻射する熱を反射させる反射板を有する。ランプが輻射する熱が基板で伝達されれば、基板の温度は高くなって、これにケミカルによる基板処理効率は高くなる。
しかし、ランプが輻射する熱が基板を回転させるスピンヘッドの駆動機に伝達されれば、駆動機の温度は高くなる。駆動機の温度が高くなれば、駆動機は適切に駆動されないか、または駆動機に故障が発生される。
韓国特許公開第10-2015-0015346号公報
本発明は、基板を効率的に処理することができる支持ユニット及び基板処理装置を提供することを一目的とする。
また、本発明は加熱部材が発生させる熱がスピン駆動部に伝達されることを最小化できる支持ユニット及び基板処理装置を提供することを一目的とする。
また、本発明は冷却板の冷却流路に流れる冷却流体が沸く現象を最小化できる支持ユニット及び基板処理装置を提供することを一目的とする。
また、本発明はチャックの内部空間に処理液または不純物が流入されることを最小化できる支持ユニット及び基板処理装置を提供することを一目的とする。
また、本発明はランプに電力を伝達する電力供給端子の温度が過度に高くなることを最小化できる支持ユニット及び基板処理装置を提供することを一目的とする。
本発明の目的はこれに制限されないし、言及されなかったまた他の目的らは下の記載らから通常の技術者が明確に理解されることができるであろう。
本発明は、支持ユニットを提供する。基板を支持する支持ユニットは、支持された基板に熱エネルギーを伝達する加熱部材と、前記加熱部材の下部に配置され、前記加熱部材が発生させる熱エネルギーを基板に反射させる反射板と、前記反射板の下部に配置されて冷却流体が流れる冷却流路が形成された冷却板と、及び前記反射板、そして前記冷却板の間空間にガスを供給するガス供給ラインを含むことができる。
一実施例によれば、前記冷却板の上面は、前記反射板と接触される接触部と、及び前記反射板と離隔されて前記の間空間を形成する離隔部を含むことができる。
一実施例によれば、上部から眺める時、単位面積当たり前記離隔部に対比して前記接触部が占める割合は、前記冷却板の中央領域より前記冷却板の縁領域でさらに大きくなることができる。
一実施例によれば、前記ガス供給ラインは、前記の間空間に前記ガスを供給する第1ガス供給ラインと、及び前記冷却板の下部に前記ガスを供給する第2ガス供給ラインを含むことができる。
一実施例によれば、前記ユニットは、スピン駆動部と結合されて回転可能なチャックステージと、及び前記チャックステージの上部に配置され、前記チャックステージとお互いに組合されて前記加熱部材、前記反射板、そして前記冷却板が配置される内部空間を形成するウィンドウを含むことができる。
一実施例によれば、前記ウィンドウの側面には、前記ガス供給ラインが供給する前記ガスが流出される流出ホールが形成されることができる。
一実施例によれば、上部から眺める時、前記チャックステージの縁領域には外部の不純物が前記内部空間に流入されることを遮断する遮断突起が形成されることができる。
一実施例によれば、前記遮断突起は、上部から眺める時、前記冷却板を取り囲むように提供され、その上端が前記反射板から離隔されるように提供されることができる。
一実施例によれば、前記スピン駆動部は、中空空間を有する中空回転軸に提供され、前記ガス供給ライン、前記冷却流体を前記冷却流路に供給する流体供給ライン、前記冷却流路から前記冷却流体を排出する流体排出ラインのうちで少なくとも何れか一つは前記中空空間に提供されることができる。
一実施例によれば、前記チャックステージ及び前記ウィンドウはお互いに結合されて前記スピン駆動部の回転によって回転されるが、前記加熱部材、前記反射板、そして、前記冷却板は前記チャックステージ及び前記ウィンドウの回転から独立されるように位置することができる。
また、本発明は基板を処理する装置を提供する。基板処理装置は、基板を支持する支持ユニットと、及び前記支持ユニットに支持された基板に処理液を供給する液供給ユニットを含み、前記支持ユニットは、前記支持ユニットに支持された基板に熱エネルギーを伝達する加熱部材と、前記加熱部材の下部に配置され、前記加熱部材が発生させる熱エネルギーを基板に反射させる反射板と、及び前記反射板の下部に配置されて冷却流体が流れる冷却流路が形成された冷却板を含み、前記冷却板の上面は、前記反射板と接触される接触部と、及び前記反射板と離隔されて間空間を形成する離隔部を含むことができる。
一実施例によれば、前記支持ユニットは、前記の間空間に非活性ガスを供給するガス供給ラインをさらに含むことができる。
一実施例によれば、前記ガス供給ラインは、前記の間空間に前記非活性ガスを供給する第1ガス供給ラインと、及び前記冷却板の下部に前記非活性ガスを供給する第2ガス供給ラインを含むことができる。
一実施例によれば、上部から眺める時、単位面積当たり前記離隔部に対比して前記接触部が占める割合は、前記冷却板の中央領域より前記冷却板の縁領域でさらに大きくなることができる。
一実施例によれば、前記ユニットは、スピン駆動部と結合されて回転可能なチャックステージと、及び前記チャックステージの上部に配置され、前記チャックステージとお互いに組合されて前記加熱部材、前記反射板、そして前記冷却板が配置される内部空間を形成するウィンドウを含むことができる。
一実施例によれば、前記ウィンドウの側面には、前記ガス供給ラインが供給する前記非活性ガスが流出される流出ホールが形成されることができる。
一実施例によれば、上部から眺める時、前記チャックステージの縁領域には外部の不純物が前記内部空間に流入されることを遮断する遮断突起が形成されることができる。
また、本発明は基板を処理する装置を提供する。基板処理装置は、処理空間を有するチャンバと、前記処理空間で基板を支持、そして回転させる支持ユニットと、及び前記支持ユニットに支持された基板に処理液を供給する液供給ユニットを含み、前記支持ユニットは、スピン駆動部と結合されて回転可能なチャックステージと、前記チャックステージの上部に配置され、前記チャックステージとお互いに組合されて内部空間を形成する透明な石英ウィンドウと、前記内部空間に配置され、前記支持ユニットに支持された基板に熱エネルギーを伝達する加熱部材と、前記加熱部材の下部に配置され、前記加熱部材が発生させる熱エネルギーを前記支持ユニットに支持された基板に反射させる反射板と、前記反射板の下部に配置されて冷却流体が流れる冷却流路が形成された冷却板と、及び前記反射板、そして前記冷却板の間空間に非活性ガスを供給するガス供給ラインを含み、前記冷却板の上面は、前記反射板と接触される接触部と、及び前記反射板と離隔されて前記の間空間を形成する離隔部を含むことができる。
一実施例によれば、前記加熱部材は、複数で提供されるが、それぞれリング形状を有するように提供され、それぞれの前記加熱部材に電力を伝達する電力供給端子は、前記冷却板に設置されることができる。
一実施例によれば、前記ウィンドウの側面には、前記ガス供給ラインが供給する前記非活性ガスが流出される流出ホールが形成され、上部から眺める時、前記チャックステージの縁領域には、外部の不純物が前記内部空間に流入されることを遮断する遮断突起が形成されるが、前記遮断突起は、上部から眺める時、前記冷却板を取り囲むように提供され、その上端が前記反射板から離隔されるように提供されることができる。
本発明の一実施例によれば、基板を効率的に処理することができる。
また、本発明の一実施例によれば、加熱部材が発生させる熱がスピン駆動部に伝達されることを最小化できる。
また、本発明の一実施例によれば、冷却板の冷却流路に流れる冷却流体が沸く現象を最小化できる。
また、本発明の一実施例によれば、チャックの内部空間に処理液または不純物が流入されることを最小化できる。
また、本発明の一実施例によれば、ランプに電力を伝達する電力供給端子の温度が過度に高くなることを最小化できる。
本発明の効果が上述した効果らに限定されるものではなく、言及されない効果らは本明細書及び添付された図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者に明確に理解されることができるであろう。
本発明の一実施例による基板処理装置が提供された基板処理設備を概略的に示した平面図である。 図1の基板処理装置の平面図である。 図1の基板処理装置の断面図である。 図3の支持ユニットの一実施例を見せてくれる断面図である。 図4の支持ユニットの一部分を拡大して見せてくれる図面である。 図5の冷却板を上部から眺めた図面である。 図4の支持ユニットの他の部分を拡大して見せてくれる図面である。 図4の支持ユニットが基板を加熱する姿を見せてくれる図面である。
以下では添付した図面を参照にして本発明の実施例に対して本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者が容易に実施できるように詳しく説明する。しかし、本発明はいろいろ相異な形態で具現されることができるし、ここで説明する実施例で限定されない。また、本発明の望ましい実施例を詳細に説明するにおいて、関連される公知機能または構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要に曇ることがあると判断される場合にはその詳細な説明を略する。また、類似機能及び作用をする部分に対しては図面全体にかけて等しい符号を使用する。
ある構成要素を‘包含'するということは、特別に反対される記載がない限り他の構成要素を除くことではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。具体的に,“含む”または“有する”などの用語は明細書上に記載した特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとすることであって、一つまたはその以上の他の特徴らや数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性をあらかじめ排除しないものとして理解されなければならない。
単数の表現は文脈上明白に異なるように志さない限り、複数表現を含む。また、図面で要素らの形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
図1は、本発明の一実施例による基板処理装置が提供された基板処理設備を概略的に示した平面図である。図1を参照すれば、基板処理設備1はインデックスモジュール1000と工程処理モジュール2000を含む。インデックスモジュール1000はロードポート1200及び移送フレーム1400を含む。ロードポート1200、移送フレーム1400、そして、工程処理モジュール2000は順次に一列で配列される。以下、ロードポート1200、移送フレーム1400、そして工程処理モジュール2000が配列された方向を第1方向12と称する。そして、上部から眺める時第1方向12と垂直した方向を第2方向14といって、第1方向12と第2方向14を含んだ平面に垂直である方向を第3方向16と称する。
ロードポート1200には基板(W)が収納されたキャリア1300が安着される。ロードポート1200は複数個が提供されてこれらは第2方向14に沿って一列で配置される。図1では四つのロードポート1200が提供されたものとして図示した。しかし、ロードポート1200の個数は工程処理モジュール2000の工程効率及びフットプリントなどの条件によって増加するか、または減少することもできる。キャリア1300には基板(W)の縁を支持するように提供されたスロット(図示せず)が形成される。スロットは第3方向16に複数個が提供される。基板(W)は第3方向16に沿ってお互いに離隔された状態で積層されるようにキャリア1300内に位置される。キャリア1300では前面開放一体型ポッド(Front Opening Unified Pod:FOUP)が使用されることができる。
工程処理モジュール2000はバッファーユニット2200、移送チャンバ2400、そして工程チャンバ2600を含む。移送チャンバ2400はその長さ方向が第1方向12と平行に配置される。第2方向14に沿って移送チャンバ2400の一側及び他側にはそれぞれ工程チャンバら2600が配置される。移送チャンバ2400の一側に位置した工程チャンバら2600と移送チャンバ2400の他側に位置した工程チャンバら2600は移送チャンバ2400を基準でお互いに対称されるように提供される。工程チャンバ2600らのうちで一部は、移送チャンバ2400の長さ方向に沿って配置される。また、工程チャンバ2600らのうちで一部はお互いに積層されるように配置される。すなわち、移送チャンバ2400の一側には工程チャンバ2600らがAXB(AとBはそれぞれ1以上の自然数)の配列で配置されることができる。ここで、Aは第1方向12に沿って一列に提供された工程チャンバ2600の数であり、Bは第3方向16に沿って一列に提供された工程チャンバ2600の数である。移送チャンバ2400の一側に工程チャンバ2600が4個または6個提供される場合、工程チャンバ2600らは2X2または3X2の配列で配置されることができる。工程チャンバ2600の個数は増加するか、または減少することもある。前述したところとは異なり、工程チャンバ2600は移送チャンバ2400の一側だけに提供されることができる。また、前述したところとは異なり、工程チャンバ2600は移送チャンバ2400の一側及び両側に断層で提供されることができる。
バッファーユニット2200は移送フレーム1400と移送チャンバ2400との間に配置される。バッファーユニット2200は移送チャンバ2400と移送フレーム1400との間に基板(W)が返送される前に基板(W)がとどまる空間を提供する。バッファーユニット2200はその内部に基板(W)が置かれるスロット(図示せず)が提供され、スロット(図示せず)らはお互いの間に第3方向16に沿って離隔されるように複数個提供される。バッファーユニット2200で移送フレーム1400と見合わせる面と移送チャンバ2400と見合わせる面それぞれが開放される。
移送フレーム1400はロードポート1200に安着されたキャリア1300とバッファーユニット2200の間に基板(W)を返送する。移送フレーム1400にはインデックスレール1420とインデックスロボット1440が提供される。インデックスレール1420はその長さ方向が第2方向14と並んで提供される。インデックスロボット1440はインデックスレール1420上に設置され、インデックスレール1420に沿って第2方向14に直線移動される。インデックスロボット1440はベース1441、胴体1442、そしてインデックスアーム1443を有する。ベース1441はインデックスレール1420に沿って移動可能になるように設置される。胴体1442はベース1441に結合される。胴体1442はベース1441上で第3方向16に沿って移動可能になるように提供される。また、胴体1442はベース1441上で回転可能になるように提供される。インデックスアーム1443は胴体1442に結合され、胴体1442に対して前進及び後退移動可能になるように提供される。インデックスアーム1443は複数個提供されてそれぞれ個別駆動されるように提供される。インデックスアーム1443らは第3方向16に沿ってお互いに離隔された状態で積層されるように配置される。インデックスアーム1443らのうちで一部は工程処理モジュール2000からキャリア1300に基板(W)を返送する時に使用されて、他の一部はキャリア1300で工程処理モジュール2000に基板(W)を返送する時に使用されることができる。これはインデックスロボット1440が基板(W)を搬入及び搬出する過程で工程処理前の基板(W)から発生されたパーティクルが工程処理後の基板(W)に付着されることを防止することができる。
移送チャンバ2400はバッファーユニット2200と工程チャンバ2600との間に、そして工程チャンバ2600らの間に基板(W)を返送する。移送チャンバ2400にはガイドレール2420とメインロボット2440が提供される。ガイドレール2420はその長さ方向が第1方向12と並んでいるように配置される。メインロボット2440はガイドレール2420上に設置され、ガイドレール2420上で第1方向12に沿って直線移動される。メインロボット2440はベース2441、胴体2442、そしてメインアーム2443を有する。ベース2441はガイドレール2420に沿って移動可能になるように設置される。胴体2442はベース2441に結合される。胴体2442はベース2441上で第3方向16に沿って移動可能になるように提供される。また、胴体2442はベース2441上で回転可能になるように提供される。メインアーム2443は胴体2442に結合され、これは胴体2442に対して前進及び後退移動可能になるように提供される。メインアーム2443は複数個提供されてそれぞれ個別駆動されるように提供される。メインアーム2443らは第3方向16に沿ってお互いに離隔された状態で積層されるように配置される。バッファーユニット2200から工程チャンバ2600に基板(W)を返送する時に使用されるメインアーム2443と工程チャンバ2600でバッファーユニット2200に基板(W)を返送する時に使用されるメインアーム2443はお互いに相異であることがある。
工程チャンバ2600内には基板(W)に対して液処理工程(例えば、洗浄工程、蝕刻工程のような膜除去工程)を遂行する基板処理装置10が提供される。それぞれの工程チャンバ2600内に提供された基板処理装置10は遂行する洗浄工程の種類によって相異な構造を有することができる。選択的にそれぞれの工程チャンバ2600内の基板処理装置10は等しい構造を有することができる。選択的に工程チャンバ2600らは複数個のグループで区分され、同一なグループに属する工程チャンバ2600に提供された基板処理装置10らはお互いに等しい構造を有して、相異なグループに属する工程チャンバ2600に提供された基板処理装置10らはお互いに相異な構造を有することができる。例えば、工程チャンバ2600が2個のグループで分けられる場合、移送チャンバ2400の一側には第1グループの工程チャンバ2600が提供され、移送チャンバ2400の他側には第2グループの工程チャンバ2600が提供されることができる。選択的に移送チャンバ2400の一側及び他側それぞれで下層には第1グループの工程チャンバ2600らが提供され、上層には第2グループの工程チャンバ2600らが提供されることができる。第1グループの工程チャンバ2600と第2グループの工程チャンバ2600はそれぞれ使用されるケミカルの種類や、洗浄方式の種類によって区分されることができる。
以下の実施例では高温の硫酸、高温のリン酸、アルカリ性薬液、酸性薬液、リンス液、そして乾燥ガスのような処理流体らを使って基板(W)を液処理する装置を例に挙げて説明する。しかし、本発明の技術的思想はこれに限定されないし、回転する基板(W)に処理液を供給して液処理工程を遂行する多様な基板処理装置にすべて適用されることができる。
図2は、図1の基板処理装置の平面図であり、図3は図1の基板処理装置の断面図である。図2と図3を参照すれば、基板処理装置10はチャンバ100、ボウル200、支持ユニット300、液供給ユニット400、排気ユニット500、そして昇降ユニット600を含む。
チャンバ100は密閉された内部空間を提供する。上部には気流供給部材110が設置される。気流供給部材110はチャンバ100内部に下降気流を形成する。気流供給部材110は高湿度外気をフィルタリングしてチャンバ100内部に供給する。高湿度外気は気流供給部材110を通過してチャンバ100内部に供給されて下降気流を形成する。下降気流は基板(W)の上部に均一な気流を提供し、処理流体によって基板(W)表面が処理される過程で発生される汚染物質らを空気と共にボウル200の回収筒210、220、230らを通じて排気ユニット500に排出させる。
チャンバ100の内部空間は水平隔壁102によって工程領域(処理空間の一例) 120と維持補修領域130で分けられる。工程領域120にはボウル200と支持ユニット300が位置する。維持補修領域130にはボウル200と連結される回収ライン241、243、245、排気ライン510以外にも昇降ユニット600の駆動部と、液供給ユニット300の駆動部、供給ラインなどが位置する。維持補修領域130は工程領域120から隔離される。
ボウル200は上部が開放された円筒形状を有して、基板(W)を処理するための処理空間を有する。ボウル200の開放された上面は、基板(W)の搬出及び搬入通路に提供される。処理空間には支持ユニット300が位置される。支持ユニット300は工程が進行時基板(W)を支持した状態で基板(W)を回転させる。
ボウル200は強制排気がなされるように下端部に排気ダクト290が連結された下部空間を提供する。ボウル200には回転される基板(W)上で飛散される処理液と気体を流入及び吸入する第1回収筒210、第2回収筒220、そして第3回収筒230が多段で配置される。
環形の第1回収筒210、第2回収筒220、そして第3回収筒230は一つの共通された環形空間と通じる排気口(H)らを有するである。具体的に、第1乃至第3回収筒210、220、230はそれぞれ環形のリング形状を有する底面及びその底面から上の方向に延長されて円筒形状を有する側壁を含む。第2回収筒220は第1回収筒210を取り囲んで、第1回収筒210から離隔される。第3回収筒230は第2回収筒220を取り囲んで、第2回収筒220から離隔される。
第1回収筒210、第2回収筒220、そして第3回収筒230は基板(W)から飛散された処理液及びヒューム(Fume)が含まれた気流が流入される第1回収空間(RS1)、第2回収空間(RS2)、そして第3回収空間(RS3)を提供することができる。第1回収空間(RS1)は第1回収筒210によって定義され、第2回収空間(RS2)は第1回収筒210と第2回収筒220との間の離隔空間によって定義され、第3回収空間(RS3)は第2回収筒220と第3回収筒230との間の離隔空間によって定義される。
第1回収筒210、第2回収筒220、そして第3回収筒230の各上面は中央部が開放される。第1回収筒210、第2回収筒220、そして第3回収筒230は連結された側壁から開放部に行くほど対応する底面との距離が徐徐に遠くなる傾斜面でなされる。基板(W)から飛散された処理液は第1回収筒210、第2回収筒220、そして第3回収筒230の上面らに沿って第1回収空間(RS1)、第2回収空間(RS2)及び/または第3回収空間(RS3)内に流れる。
第1回収空間(RS1)に流入された第1処理液は、第1回収ライン241を通じて外部に排出される。第2回収空間(RS2)に流入された第2処理液は第2回収ライン143を通じて外部に排出される。第3回収空間(RS3)に流入された第3処理液は第3回収ライン145を通じて外部に排出される。
液供給ユニット400は基板(W)に処理液を供給して基板(W)を処理することができる。液供給ユニット400は基板(W)に加熱された処理液を供給することができる。処理液は基板(W)表面が処理することができる。処理液は基板(W)上の薄膜を除去することのように、基板(W)を蝕刻処理するための高温のケミカルであることがある。一例で、ケミカルは硫酸、リン酸、または硫酸とリン酸の混合液であることがある。液供給ユニット400は液ノズル部材410、そして供給部420を含むことができる。
液ノズル部材410はノズル411、ノズルアーム413、支持ロード415、ノズル駆動機417を含むことができる。ノズル411は供給部420から処理液の供給を受けることができる。ノズル411は処理液を基板(W)表面から吐出することができる。ノズルアーム413は一方向に長さが長く提供されるアームであり、先端にノズル411が装着される。ノズルアーム413はノズル411を支持する。ノズルアーム413の後段には支持ロード415が装着される。支持ロード415はノズルアーム413の下部に位置する。支持ロード415はノズルアーム413に垂直するように配置される。ノズル駆動機417は支持ロード415の下端に提供される。ノズル駆動機417は支持ロード415の長さ方向軸を中心に支持ロード415を回転させる。支持ロード415の回転でノズルアーム413とノズル411が支持ロード415を軸にスイング移動する。ノズル411はボウル200の外側と内側との間をスイング移動することができる。そして、ノズル411は基板(W)の中央領域と縁領域との間区間をスイング移動して処理液を吐出することができる。
排気ユニット500はボウル200の内部を排気することができる。一例で、排気ユニット500は工程時第1回収筒210、第2回収筒220、そして第3回収筒230のうちで処理液を回収する回収筒に排気圧力(吸入圧力)を提供することができる。排気ユニット500は排気ダクト290と連結される排気ライン510、 ダンパ520を含むことができる。排気ライン510は排気ポンプ(図示せず)から排気圧の提供を受けて半導体生産ラインの底空間に埋設されたメイン排気ラインと連結される。
一方、ボウル200はボウル200の垂直位置を変更させる昇降ユニット600と結合される。昇降ユニット600はボウル200を上下方向に直線移動させる。ボウル200が上下に移動されることによって支持ユニット300に対するボウル200の相対高さが変更される。
昇降ユニット600はブラケット612、移動軸614、そして駆動機616を含む。ブラケット612はボウル200の外壁に固定設置される。ブラケット612には駆動機616によって上下方向に移動される移動軸614が固定結合される。基板(W)が支持ユニット300にローディングまたはアンローディングされる時支持ユニット300がボウル200の上部に突き出されるようにボウル200は下降する。また、工程が進行時には基板(W)に供給された処理液の種類によって処理液が既設定された回収筒210、220、230に流入されることができるようにボウル200の高さが調節される。ボウル200は前記各回収空間(RS1、RS2、RS3)別に回収される処理液と汚染ガスの種類を異なるようにできる。
図4は、図3の支持ユニットの一実施例を見せてくれる断面図であり、図5は図4の支持ユニットの一部分を拡大して見せてくれる図面である。図4、そして図5を参照すれば、支持ユニット300は工程進行中に基板(W)を支持し、工程が進行されるうちに基板(W)を回転させることができる。
支持ユニット300はチャック310、スピン駆動部320、バックノズル部330、加熱部材340、反射板360、冷却板370、ガス供給ライン380、流体供給ライン391、そして流体排出ライン393を含むことができる。
チャック310はチャックステージ312、そして石英ウィンドウ314を含むことができる。石英ウィンドウ314はチャックステージ312の上部に配置されることができる。
石英ウィンドウ314は後述する加熱部材340を保護するために提供されることができる。チャックステージ312、そして石英ウィンドウ314はお互いに組合されて内部空間317を形成することができる。例えば、チャックステージ312はスピン駆動部320と結合されて回転可能な板形状を有することができる。また、石英ウィンドウ314はチャックステージ312を覆うカバー形状を有することができる。石英ウィンドウ314はチャックステージ312とお互いに結合されることができる。これに、石英ウィンドウ314はチャックステージ312と共に回転されることができる。
石英ウィンドウ314は後述するランプ342が発生させる光が透過することができるように、透明な素材で提供されることができる。また、上部から眺める時、チャックステージ312が有する直径は石英ウィンドウ314が有する直径より大きくなることがある。
また、石英ウィンドウ314は上面、そして側面を含むことができる。石英ウィンドウ314の上面は支持ユニット300に支持される基板(W)の下面と見合わせるように提供されることができる。すなわち、石英ウィンドウ314の上面は支持ユニット300に支持される基板(W)の下面とお互いに平行な面であることができる。また、石英ウィンドウ314の側面は石英ウィンドウ314の縁領域で上面から下の方向に延長されて形成されることができる。石英ウィンドウ314の側面には後述する非活性ガスが流出される少なくとも一つ以上の流出ホール314aが形成されることができる。例えば、流出ホール314aは後述するガス供給ライン380が供給するガス(G)が流出されるホールであることがある。流出ホール314aらは石英ウィンドウ314の側面に形成されるが、お互いに同一な間隔で離隔されて形成されることがある。
また、石英ウィンドウ314には支持ピン318らが提供されることがある。支持ピン318らは石英ウィンドウ314の上部面縁部に所定間隔離隔されて配置される。支持ピン318は石英ウィンドウ314から上側に突き出されるように提供される。支持ピン318らは基板(W)の下面を支持して基板(W)が石英ウィンドウ314から上側方向に離隔された状態で支持されるようにする。
チャックステージ312の縁にはチャッキングピン316らが設置されることができる。チャッキングピン316らは石英ウィンドウ314を貫通して石英ウィンドウ314上側に突き出されるように提供される。チャッキングピン316らは複数の支持ピン318らによって支持された基板(W)が正位置に置かれるように基板(W)を整列することができる。工程進行時チャッキングピン316らは基板(W)の側部と接触されて基板(W)が正位置から離脱されることを防止することができる。
また、チャックステージ312には遮断突起312aが形成されることができる。遮断突起312aは支持ユニット300の外部の不純物がチャック310の内部空間317に流入されることを遮断することができる。遮断突起312aは上部から眺める時リング形状を有することができる。遮断突起312aは上部から眺める時、後述する冷却板370を取り囲むように提供されることができる。また、遮断突起312aは上部から眺める時反射板360と重畳されるように提供されることができる。また、遮断突起312aはその上端が反射板360から離隔されるように提供されることができる。遮断突起312aの上端と反射板360との間の離隔された空間は後述する非活性ガスが流出される流出開口で機能することができる。
チャックステージ312はスピン駆動部320に結合されて回転されることができる。スピン駆動部320は中空モータと連結され、中空空間322を有する中空回転軸に提供されることができる。中空空間322には後述するガス供給ライン380、流体供給ライン391、流体排出ライン393のうちで少なくとも何れか一つが提供されることができる。例えば、中空空間322にはガス供給ライン380、流体供給ライン391、そして流体排出ライン393が提供されることができる。
前述したようにチャックステージ312が回転される場合、石英ウィンドウ314はチャックステージ312と共に回転されることができる。また、チャック310内に提供される構成らはチャック310の回転から独立するように位置されることができる。例えば、後述する加熱部材340、反射板360、冷却板370、ガス供給ライン380、流体供給ライン391、そして流体排出ライン393らはチャック310の回転から独立するように位置されることができる。
バックノズル部330は基板(W)の背面に薬液を噴射するために提供される。バックノズル部330は薬液噴射部332、そして薬液供給ライン336を含むことができる。薬液供給ライン336は薬液供給部334から薬液の伝達を受けて薬液噴射部332に伝達することができる。薬液噴射部332、そして薬液供給ライン336は上述したチャック310の回転から独立するように位置されることができる。薬液噴射部332の噴射する薬液は基板(W)の下面を蝕刻処理するための蝕刻液であることがある。
加熱部材340は工程進行中基板(W)を加熱することができる。加熱部材340はチャック310の内部空間317に配置されることができる。例えば、加熱部材340はチャックステージ312、そして石英ウィンドウ314が定義するチャック310の内部空間317に配置されることができる。加熱部材340はランプ342、そして温度制御部(図示せず)、そして電力供給端子344を含むことができる。
ランプ342はチャックステージ312の上部に設置される。ランプ342は支持ユニット300に支持された基板(W)を加熱する熱エネルギーを発生させることができる。ランプ342は支持ユニット300に支持された基板(W)に光を照射して基板(W)を加熱することができる。ランプ342は複数個で提供されることができる。ランプ342らのうちで少なくとも一部は、リング形状を有することができる。ランプ342は概してリング形状で提供されることができる。ランプ342らはお互いに相異である直径で提供されることができる。また、ランプ342らは回転中心が等しい同心円形状で提供されることができる。また、ランプ342らはチャックステージ312の中心に対してお互いに相異である半径を有するが、その中心がお互いに一致するように離隔されて配列されることができる。各ランプ342には温度制御部が構成されていてそれぞれの温度制御ができる。また、ランプ342は赤外線ランプ(IR Lamp)であることがある。これに、ランプ342赤外線光を照射して基板(W)を加熱することができる。
また、ランプ342が発生させる熱エネルギー(例えば、ランプ342が発生させる光の出力)は個別的に制御されることができる。例えば、それぞれのランプ342らは後述する複数の電力供給ライン345らを媒介に後述する電力供給端子344とお互いに連結されることができる。加熱部材340はそれぞれの個別的な区域の温度を制御することで、工程進行間に基板(W)の半径によって温度を連続的に増加または減少するように制御することができる。本実施例では6個のランプ342らが図示されているが、これは一つの例に過ぎなくてランプ342らの数は所望の温度で制御された程度に依存して加減されることができる。
反射板360は加熱部材340の下部に配置されることができる。反射板360はランプ342の下部に配置されることができる。反射板360はランプ342が発生させる熱エネルギーを基板(W)で反射させることができる。反射板360はランプ342が発生させる熱エネルギーを基板(W)の縁領域及び/または基板(W)の中央領域で反射させることができる。反射板360は加熱部材340が発生させる熱エネルギーに対する反射効率が高い材質で提供されることができる。反射板360はランプ342が照射する光に対する反射効率が高い材質で提供されることができる。例えば、反射板360は金、銀、銅、及び/またはアルミニウムを含む材質で提供されることができる。反射板360はクオーツに金、銀、銅、及び/またはアルミニウムでコーティングされた材質で提供されることができる。反射板360はクオーツに金、銀、銅及び/またはアルミニウムを物理的気相蒸着法(PVD)方式でコーティングした材質で提供されることができる。
冷却板370は反射板360の下部に配置されることができる。冷却板370には冷却流体が流れる冷却流路372が形成されてあり得る。冷却流路372は冷却流路372に冷却流体を供給する流体供給ライン391、そして冷却流路372から冷却流体を排出する流体排出ライン393と連結されることができる。流体供給ライン391は流体供給源392から冷却流体の伝達を受けて冷却流路372に冷却流体を供給することができる。冷却板370は熱伝導率が優秀な素材で提供されることができる。例えば、冷却板370はアルミニウムを含む素材で提供されることができる。
また、冷却板370は上部から眺める時、反射板360より小さな直径を有することができる。また、冷却板370は反射板360と接触されることができる。また、冷却板370の上面のうちで一部領域は反射板360と接触され、冷却板370の上面のうちで他の領域は反射板360と離隔されることができる。例えば、図6に示されたように冷却板370には開口373、接触部374、そして離隔部375が形成されることができる。冷却板370の上面のうちで接触部374は反射板360の下面と接触されることができる。冷却板370の上面のうちで離隔部374は反射板360の下面と離隔されて後述する非活性ガス(G)が流入される間空間を形成することができる。すなわち、接触部374は離隔部375と比べる時相対的にその高さが高いことがある。離隔部375は接触部374と比べる時相対的にその高さが低いことがある。また、上部から眺める時、単位面積当たり離隔部375に対比して接触部374が占める割合は、冷却板370の中央領域より冷却板370の縁領域でさらに大きくなることがある。すなわち、冷却板370の縁領域は反射板360とさらに多く接触され、冷却板370の中央領域は反射板360と少なく接触されることがある。これは、石英ウィンドウ314が有する側面を有するため、石英ウィンドウ314の縁領域ではランプ342が発生させる熱エネルギーをさらにたくさん含んでいるためである。これに、反射板360の縁領域の温度が反射板360の中央領域の温度よりさらに高くなる恐れが大きいため、冷却板370は、その縁領域で反射板360とさらにたくさん接触されることができる構造を有する。
また、接触部374は第1接触部374aと第2接触部374bを含むことができる。第1接触部374aは開口373から冷却板370の縁領域に至るように形成されることができるし、第2接触部374bは冷却板370の縁領域に形成されることができる。また、第2接触部374bは複数で提供されることができる。第2接触部374bらはお互いに離隔されて形成されることができる。隣接する第2接触部374bらの間、そして第2接触部374bと第1接触部374aとの間領域は後述する非活性ガスが流出される流出開口として機能することができる。
再び図4と図5を参照すれば、ガス供給ライン380はチャックステージ312と石英ウィンドウ314が形成する内部空間317にガス(G)を供給することができる。ガス供給ライン380が内部空間317に供給するガス(G)は冷却ガスであることがある。ガス供給ライン380が内部空間317に供給するガス(G)は非活性ガスであることがある。例えば、ガス(G)は窒素、アルゴンなどを含む非活性ガスであることがある。しかし、これに限定されるものではなくて、ガス(G)は公知された非活性ガスで多様に変形されることができる。
ガス供給ライン380は第1ガス供給ライン381、そして第2ガス供給ライン383を含むことができる。第1ガス供給ライン381、そして第2ガス供給ライン383はガス注入ポート(図示せず)に接触されることができる。第1ガス供給ライン381は第1ガス供給源382からガス(G)の伝達を受けて冷却板370と反射板360との間空間にガス(G)を供給することができる。第2ガス供給ライン383は第2ガス供給源384からガス(G)の伝達を受けて冷却板370の下部領域にガス(G)を供給することができる。
図7は、図4の支持ユニットの他の部分を拡大して見せてくれる図面である。図7を参照すれば、前述したようにランプ342は複数で提供されるが、それぞれリング形状を有するように提供されることができる。また、ランプ342らはお互いに同じ中心を有する同心円形状で提供されることができる。また、前述したランプ342らはお互いに熱エネルギーを独立的に発生させることができる。これに、それぞれのランプ342らはお互いに相異である電力供給ライン345らを通じてランプ342らそれぞれに電力を伝達する電力供給端子344と電気的に連結されることができる。電力供給端子344は相対的に熱に脆弱な構造を有するようになるが、このような電力供給端子344を本発明の一実施例のように冷却板370に設置(例えば、冷却板370の上面または下面に設置)する場合、電力供給端子344の温度が過度に高くなることを防止することができる。
図8は、図4の支持ユニットが基板を加熱する姿を見せてくれる図面である。図8を参照すれば、ランプ342が発生させる熱エネルギー(H)は基板(W)に直接的に伝達するか、または反射板360によって反射されて基板(W)に間接的に伝達することができる。この時、反射板360はランプ342が発生させる熱エネルギー(H)によって温度が高くなることができる。反射板360の温度が高くなれば、反射板360の熱はスピン駆動部320に伝達されることができるが、スピン駆動部320の温度が高くなれば、中空モータ連結されるスピン駆動部320の駆動は適切になされることができないか、または中空モータに故障を発生させることがある。これに、ランプ342によって加熱される反射板360の熱がスピン駆動部320に伝達されることを最小化することが非常に重要である。本発明の一実施例によれば、冷却板370の冷却流路372には冷却水が流れることができる。そして、冷却板370は反射板360と接触されることができる。すなわち、冷却板370は水冷式クーリング方式で反射板360の温度が過度に高くなることを防止することができる。
場合によっては、反射板360の熱によって冷却板370の冷却流路372に流れる冷却水に沸騰現象が発生されることがある。これに、本発明の一実施例による冷却板370は接触部374、そして離隔部375を含むことができる。すなわち、冷却板370の上面全体が反射板360の下面と接触されるものではなく、冷却板370の上面のうちで一部領域が反射板360と接触される。そして、冷却板370の上面のうちで反射板360と接触されない他の領域、そして反射板360の下面間の間空間にはガス供給ライン380が供給する非活性ガス(G)が流れることができる。ガス供給ライン380が供給する非活性ガス(G)はランプ342によって加熱された反射板360の熱のうちで一部が冷却板370に伝達されることを遮断することができる。また、反射板360の熱のうちで一部はガス(G)に伝達され、流出ホール314aを通じて外部に排出されることができる。すなわち、本発明の一実施例によれば、冷却板370の上面のうちで一部領域が反射板360と接触され、冷却板370と反射板360が離隔されて形成する間空間に非活性ガス(G)が供給され、冷却流路372に流れる冷却水の沸騰現象を最大限抑制することができる。すなわち、本発明の一実施例によれば、空冷式クーリング方式より相対的に冷却効率が良い(これは空冷式クーリング方式と比べる時水冷式クーリング方式で使用される冷却水の比熱が空冷式クーリング方式で使用される冷却ガスの比熱より大きいため)水冷式クーリング方式で反射板360を効果的に冷却させるか、または反射板360の熱がスピン駆動部320に伝達されることを防止するが、水冷式クーリング方式を借用する場合発生されることがある冷却水の沸騰現象を非活性ガス(G)を供給する空冷式クーリング方式で最大限抑制することができるようになる。すなわち、スピン駆動部320に熱が伝達されることを最大限抑制することができるので、基板(W)に対する処理工程をより長い時間の間安定的に遂行することができるようになる。また、反射板360と接触される接触面積が相異な複数の冷却板370らのうちで選択された冷却板370を内部空間317に配置し、反射板360に対する冷却効果を選択的に制御することができる。これは冷却板370と反射板360の接触面積によって熱伝導程度が変更されるためである。
また、前述したようにチャックステージ312に形成される遮断突起312aは、液供給ユニット400が供給する処理液がチャック310の内部空間317に流入されることを防止することができる。また、前述したガス供給ライン380が供給する非活性ガス(G)は流出ホール314aを通じてチャック310の内部空間317でチャック310の外部空間を向ける方向に流れることができる。また、ガス供給ライン380が供給する非活性ガス(G)はチャック310の内部空間317の圧力がチャック310の外部空間と比べる時、相対的に陽圧になるようにすることができる。これに、基板(W)が相対的に低い速度で回転されても、液供給ユニット400が供給する処理液がチャック310の内部空間に流入されることを最大限抑制することができる。
以上の詳細な説明は、本発明を例示するものである。また、前述した内容は本発明の望ましい実施形態を示して説明するものであり、本発明は多様な他の組合、変更及び環境で使用することができる。すなわち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、著わした開示内容と均等な範囲及び/または当業界の技術または知識の範囲内で変更または修正が可能である。著わした実施例は本発明の技術的思想を具現するための最善の状態を説明することであり、本発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。したがって、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態で本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付された請求範囲は他の実施状態も含むことに解釈されなければならない。
10 基板処理装置
100 チャンバ
300 支持ユニット
310 チャック
312 チャックステージ
312a 遮断突起
314 ウィンドウ
314a 流出ホール
317 内部空間
320 スピン駆動部
322 中空空間
330 バックノズル部
332 薬液噴射部
334 薬液供給部
336 薬液供給ライン
340 加熱部材
342 ランプ
344 電力供給端子
345 電力供給ライン
360 反射板
370 冷却板
372 冷却流路
373 開口
374 接触部
374a 第1接触部
374b 第2接触部
375 離隔部
380 ガス供給ライン
381 第1ガス供給ライン
382 第1ガス供給源
383 第2ガス供給ライン
384 第2ガス供給源
391 流体供給ライン
392 流体供給源
393 流体排出ライン
400 液供給ユニット

Claims (20)

  1. 基板を支持する支持ユニットにおいて、
    支持された基板に熱エネルギーを伝達する加熱部材と、
    前記加熱部材の下部に配置され、前記加熱部材が発生させる熱エネルギーを基板反射させる反射板と、
    前記反射板の下部に配置されて冷却流体が流れる冷却流路が形成された冷却板と、及び
    前記反射板、そして前記冷却板の間空間にガスを供給するガス供給ラインを含むことを特徴とする支持ユニット。
  2. 前記冷却板の上面は、
    前記反射板と接触される接触部と、及び
    前記反射板と離隔されて前記の間空間を形成する離隔部と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の支持ユニット。
  3. 上部から眺める時、単位面積当たり前記離隔部に対比して前記接触部が占める割合は、
    前記冷却板の中央領域より前記冷却板の縁領域でさらに大きいことを特徴とする請求項2に記載の支持ユニット。
  4. 前記ガス供給ラインは、
    前記の間空間に前記ガスを供給する第1ガス供給ラインと、及び
    前記冷却板の下部に前記ガスを供給する第2ガス供給ラインと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の支持ユニット。
  5. 前記支持ユニットは、
    スピン駆動部と結合されて回転可能なチャックステージと、及び
    前記チャックステージの上部に配置され、前記チャックステージとお互いに組合されて前記加熱部材、前記反射板、そして前記冷却板が配置される内部空間を形成するウィンドウと、を含むことを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちでいずれか一つに記載の支持ユニット。
  6. 前記ウィンドウの側面には、
    前記ガス供給ラインが供給する前記ガスが流出される流出ホールが形成されることを特徴とする請求項5に記載の支持ユニット。
  7. 上部から眺める時、前記チャックステージの縁領域には外部の不純物が前記内部空間に流入されることを遮断する遮断突起が形成されることを特徴とする請求項5に記載の支持ユニット。
  8. 前記遮断突起は、
    上部から眺める時、前記冷却板を取り囲むように提供され、
    その上端が前記反射板から離隔されるように提供されることを特徴とする請求項7に記載の支持ユニット。
  9. 前記スピン駆動部は、
    中空空間を有する中空回転軸に提供され、
    前記ガス供給ライン、前記冷却流体を前記冷却流路に供給する流体供給ライン、前記冷却流路から前記冷却流体を排出する流体排出ラインのうちで少なくとも何れか一つは前記中空空間に提供されることを特徴とする請求項5に記載の支持ユニット。
  10. 前記チャックステージ及び前記ウィンドウはお互いに結合されて前記スピン駆動部の回転によって回転されるが、
    前記加熱部材、前記反射板、そして前記冷却板は前記チャックステージ及び前記ウィンドウの回転から独立されるように位置することを特徴とする請求項5に記載の支持ユニット。
  11. 基板を処理する装置において、
    基板を支持する支持ユニットと、及び
    前記支持ユニットに支持された基板に処理液を供給する液供給ユニットを含み、
    前記支持ユニットは、
    前記支持ユニットに支持された基板に熱エネルギーを伝達する加熱部材と、
    前記加熱部材の下部に配置され、前記加熱部材が発生させる熱エネルギーを基板反射させる反射板と、及び
    前記反射板の下部に配置されて冷却流体が流れる冷却流路が形成された冷却板を含み、
    前記冷却板の上面は、
    前記反射板と接触される接触部と、及び
    前記反射板と離隔されて間空間を形成する離隔部と、を含むことを特徴とする基板処理装置。
  12. 前記支持ユニットは、
    前記の間空間に非活性ガスを供給するガス供給ラインをさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の基板処理装置。
  13. 前記ガス供給ラインは、
    前記の間空間に前記非活性ガスを供給する第1ガス供給ラインと、及び
    前記冷却板の下部に前記非活性ガスを供給する第2ガス供給ラインを含むことを特徴とする請求項12に記載の基板処理装置。
  14. 上部から眺める時、単位面積当たり前記離隔部に対比して前記接触部が占める割合は、
    前記冷却板の中央領域より前記冷却板の縁領域でさらに大きいことを特徴とする請求項11乃至請求項13のうちでいずれか一つに記載の基板処理装置。
  15. 前記支持ユニットは、
    スピン駆動部と結合されて回転可能なチャックステージと、及び
    前記チャックステージの上部に配置され、前記チャックステージとお互いに組合されて前記加熱部材、前記反射板、そして前記冷却板が配置される内部空間を形成するウィンドウを含むことを特徴とする請求項12乃至請求項13のうちでいずれか一つに記載の基板処理装置。
  16. 前記ウィンドウの側面には、
    前記ガス供給ラインが供給する前記非活性ガスが流出される流出ホールが形成されることを特徴とする請求項15に記載の基板処理装置。
  17. 上部から眺める時、前記チャックステージの縁領域には外部の不純物が前記内部空間に流入されることを遮断する遮断突起が形成されることを特徴とする請求項16に記載の基板処理装置。
  18. 基板を処理する装置において、
    処理空間を有するチャンバと、
    前記処理空間で基板を支持、そして回転させる支持ユニットと、及び
    前記支持ユニットに支持された基板に処理液を供給する液供給ユニットを含み、
    前記支持ユニットは、
    スピン駆動部と結合されて回転可能なチャックステージと、
    前記チャックステージの上部に配置され、前記チャックステージとお互いに組合されて内部空間を形成する透明な石英ウィンドウと、
    前記内部空間に配置され、前記支持ユニットに支持された基板に熱エネルギーを伝達する加熱部材と、
    前記加熱部材の下部に配置され、前記加熱部材が発生させる熱エネルギーを前記支持ユニットに支持された基板反射させる反射板と、
    前記反射板の下部に配置されて冷却流体が流れる冷却流路が形成された冷却板と、及び
    前記反射板、そして前記冷却板の間空間に非活性ガスを供給するガス供給ラインを含み、
    前記冷却板の上面は、
    前記反射板と接触される接触部と、及び
    前記反射板と離隔されて前記の間空間を形成する離隔部を含む基板処理装置。
  19. 前記加熱部材は、
    複数で提供されるが、それぞれリング形状を有するように提供され、
    それぞれの前記加熱部材に電力を伝達する電力供給端子は、
    前記冷却板に設置されることを特徴とする請求項18に記載の基板処理装置。
  20. 前記石英ウィンドウの側面には、
    前記ガス供給ラインが供給する前記非活性ガスが流出される流出ホールが形成され、
    上部から眺める時、前記チャックステージの縁領域には、
    外部の不純物が前記内部空間に流入されることを遮断する遮断突起が形成されるが、
    前記遮断突起は、
    上部から眺める時、前記冷却板を取り囲むように提供され、
    その上端が前記反射板から離隔されるように提供されることを特徴とする請求項18または請求項19に記載の基板処理装置。
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