KR100427008B1 - Apparatus for treating a substrate - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 습식 공정 후에 기판 표면에 존재하는 오염물 및 파티클을 세정 공정을 통해 용이하게 제거하면서 세정 공정으로 기판의 표면에 존재하는 순수나 습기를 용이하게 제거하기 위하여, 습식 공정이 완료된 기판을 업-다운 유닛에 로딩한 후 액체반응용기에서 세정하고, 업-다운 유닛을 상승시켜 가스반응용기에서 기판을 건조시키고, 건조가 완료되면 가스반응용기에 구비된 회전축에 기판을 구속시키고, 기판이 구속된 가스반응용기를 이송로봇유닛에 의해 로딩/언로딩 스테이지로 이송시키는 기판 처리 장치에 관하여 기재된다. 본 발명은 업-다운 유닛에 의해 기판의 세정 및 건조 공정을 수행하고, 가스반응용기 내의 회전축에 의해 기판을 구속한 후, 이송로봇유닛에 의해 기판을 로딩/언로딩 스테이지로 이송시키므로, 공정 시간 단축 및 기판의 파손 위험을 줄인다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate processing apparatus, wherein a wet process is used to easily remove pure water or moisture present on a surface of a substrate by a cleaning process while easily removing contaminants and particles present on the surface of the substrate after the wet process through a cleaning process. After the process is completed, the substrate is loaded in the up-down unit and then cleaned in the liquid reaction vessel, the up-down unit is raised to dry the substrate in the gas reaction vessel, and upon completion of drying, the substrate is placed on a rotating shaft provided in the gas reaction vessel. A substrate processing apparatus for constraining and transferring a gas reaction vessel in which a substrate is constrained to a loading / unloading stage by a transfer robot unit is described. The present invention performs the cleaning and drying process of the substrate by the up-down unit, restraining the substrate by the rotating shaft in the gas reaction vessel, and then transfer the substrate to the loading / unloading stage by the transfer robot unit, process time Shorten and reduce the risk of breakage of the board.
Description
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 특히 습식 공정 후에 기판 표면에 존재하는 오염물 및 파티클을 세정 공정을 통해 용이하게 제거하면서 세정 공정으로 기판의 표면에 존재하는 순수나 습기를 용이하게 제거할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate processing apparatus, and in particular, it is possible to easily remove pure water or moisture present on the surface of a substrate by a cleaning process while easily removing contaminants and particles existing on the surface of the substrate after a wet process through a cleaning process. It relates to a substrate processing apparatus.
반도체 제조 공정, LCD 제조 공정, 웨이퍼 제조 공정에 있어서, 여러번의 습식 공정이 수행되는데, 습식 공정이 완료된 기판은 세정 및 건조 처리를 하여야 한다. 기판의 세정 및 건조는 다양한 장비를 이용하여 수행되고 있다. 반도체 제조 공정에서 기판을 건조시키기 위하여, 스핀 건조기(spin dryer)와 키몬 건조기(Kimmon dryer)가 주로 사용되어져 왔다. 스핀 건조기(spin dryer)는 원심력을 이용하여 기판을 건조시키기 때문에 기판이 파손될 염려가 있을 뿐만 아니라, 회전부에서 파티클이 발생하여 기판을 재오염시킬 문제가 있다. 키몬 건조기는 유기용제(organic solvent)인 이소프로필알콜(Isopropyl Alcohol; IPA)을 200℃ 이상가열하여 발생되는 증기를 이용하여 기판의 표면에 흡착되어져 있는 순수를 치환시키므로 기판을 건조시킨다. 그러나, 키몬 건조기는 인화성 물질인 이소프로필알콜을 고온으로 가열하여 기판을 건조시키기 때문에 화재의 위험이 있으며, 기판상에 포토레지스트(photoresist) 패턴이 존재할 경우 고온의 증기로 인한 포토레지스트패턴의 손상(attack)과 동시에 건조기를 오염시키는 문제가 있다.In the semiconductor manufacturing process, the LCD manufacturing process, and the wafer manufacturing process, several wet processes are performed, and the substrate on which the wet process is completed must be cleaned and dried. Cleaning and drying of the substrate are performed using a variety of equipment. In order to dry the substrate in the semiconductor manufacturing process, spin dryers and Kimmon dryers have been mainly used. Since the spin dryer dries the substrate using centrifugal force, not only the substrate may be damaged but also particles may be generated in the rotating part to recontaminate the substrate. The Chimon dryer dries the substrate by replacing the pure water adsorbed on the surface of the substrate by using the vapor generated by heating the organic solvent (Isopropyl Alcohol; IPA) 200 ℃ or more. However, since the Chimon dryer heats isopropyl alcohol, which is a flammable substance, to dry the substrate, there is a risk of fire, and if a photoresist pattern is present on the substrate, damage to the photoresist pattern due to high temperature vapor ( attack and contaminate the dryer at the same time.
최근 발표된 'Mattson'사의 건조기는 기판이 고정되는 캐리어(carrier)와, 기판을 건조시키기 위한 나이프 형(knife shape)의 상승 장치가 별도로 구성되어 있어 구조가 복잡하고, 장비의 유지 관리상 번거로움이 많다. 그리고 기판 건조시 에 기판을 지지하기 위한 후드(hood)는 그 내벽에 부가적인 가이드가 설치되어져 있다. 이것은 장비를 정렬할 때 부가적인 변수로 작용하며 반응 기체 흐름을 나쁘게 한다. 또한, 이 건조기는 기판을 건조시킨 후에 기판이 아래로 내려가고, 후드가 열린 다음 기판이 업-다운 유닛에 의하여 리프트 되는데, 이때 로봇 암이 기판을 언로딩하기 때문에 공정시간이 오래 걸리며 , 웨이퍼가 파손되는 등의 기구적인 위험과 장비 가격이 상승하는 문제점을 갖는다.Recently announced 'Mattson' dryer is composed of a carrier that is fixed to the substrate and a knife-shaped lifting device for drying the substrate is complicated structure and cumbersome for maintenance There are many. An additional guide is provided on the inner wall of the hood for supporting the substrate when the substrate is dried. This acts as an additional variable when aligning the equipment and worsens the reactant gas flow. The dryer also dries the substrate down after it is dried, the hood is opened and the substrate is then lifted by the up-down unit, which takes longer to process because the robot arm unloads the substrate. There are problems such as mechanical risks such as breakage and rising equipment prices.
따라서, 본 발명은 습식 공정 후에 기판 표면에 존재하는 오염물 및 파티클을 세정 공정을 통해 용이하게 제거하면서 세정 공정으로 기판의 표면에 존재하는 순수나 습기를 용이하게 제거할 수 있는 기판 처리 장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a substrate treating apparatus which can easily remove pure water or moisture present on the surface of a substrate by a cleaning process while easily removing contaminants and particles existing on the surface of the substrate after a wet process through a cleaning process. The purpose is.
본 발명의 다른 목적은 기판을 세정 및 건조함에 있어 그 공정 시간을 단축 시킬 수 있고, 기판의 파손 위험을 줄일 수 있는 기판 처리 장치을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of shortening the processing time in cleaning and drying a substrate and reducing the risk of breakage of the substrate.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치는 순수에 의해 기판을 세정하는 액체반응용기; 건조 가스 및 캐리어 가스에 의해 기판을 건조시키는 가스반응용기; 상기 액체반응용기에 채워진 순수의 수면 위에 위치시킨 후, 기판을 하강시켜 상기 액체반응용기 내에서 기판의 세정이 이루어지게하고, 기판을 상승시켜 상기 가스반응용기 내에서 기판의 건조가 이루어지게하는 업-다운 유닛; 및 상기 액체반응용기에서 기판의 세정이 진행되는 동안 로딩/언로딩 스테이지로부터 상기 가스반응용기를 상기 액체반응용기로 이송시켜 결합시키고, 기판의 건조가 완료되면 기판이 구속된 상기 가스반응용기를 상기 로딩/언로딩 스테이지로 이송시키는 이송로봇 유닛을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Substrate processing apparatus of the present invention for achieving this object is a liquid reaction vessel for cleaning the substrate by pure water; A gas reaction vessel for drying the substrate by a dry gas and a carrier gas; After placing on the surface of the pure water filled in the liquid reaction vessel, the substrate is lowered to clean the substrate in the liquid reaction vessel, the substrate is raised to allow the substrate to be dried in the gas reaction vessel A down unit; And transporting and combining the gas reaction vessel from the loading / unloading stage to the liquid reaction vessel while cleaning the substrate in the liquid reaction vessel, and when the substrate is completely dried, the gas reaction vessel in which the substrate is constrained. It is characterized in that it comprises a transfer robot unit for transferring to the loading / unloading stage.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 구성도.1 is a block diagram for explaining a substrate processing apparatus according to the present invention.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
10: 액체반응용기 11: 순수 공급/배출 유닛10: liquid reaction vessel 11: pure water supply / discharge unit
12: 원 웨이 스트림 유닛 13: 포켓12: one-way stream unit 13: pocket
14: 드레인 배관 15: 갭14: drain piping 15: gap
20: 가스반응용기 21: 가스공급 유닛20: gas reaction vessel 21: gas supply unit
22: 회전축 23: 콘넥터22: axis of rotation 23: connector
30: 업-다운 유닛 40: 이송로봇 유닛30: up-down unit 40: transfer robot unit
50: 로딩/언로딩 스테이지 100: 기판50: loading / unloading stage 100: substrate
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 구성도이다.1 is a configuration diagram illustrating a substrate processing apparatus according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 기판 처리 장치는 습식 공정 후에 기판(100) 표면에 존재하는 유기물 및 무기물과 같은 파티클을 제거하기 위한 액체반응용기(10)와; 액체반응용기(10)에서의 세정으로 기판(100)에 존재하는 순수나 습기를 제거하기 위한 가스반응용기(20)와; 습식 공정이 완료된 기판(100)을 로딩(loading)하여 액체반응용기(10)에서 세정 공정을 실시하고, 가스반응용기(20)에서 건조 공정을 실시할 수 있도록 하는 업-다운 유닛(30)과; 기판(100)의 건조가 완료되면 기판(100)을 로딩/언로딩 스테이지(50)로 이송하기 위한 이송로봇 유닛(40)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the apparatus for treating a substrate of the present invention includes a liquid reaction vessel 10 for removing particles such as organic and inorganic substances present on the surface of the substrate 100 after a wet process; A gas reaction vessel 20 for removing pure water or moisture present in the substrate 100 by cleaning in the liquid reaction vessel 10; An up-down unit 30 for loading the substrate 100 on which the wet process is completed to perform a cleaning process in the liquid reaction vessel 10 and a drying process in the gas reaction vessel 20; ; When the drying of the substrate 100 is completed, the substrate 100 is configured to include a transfer robot unit 40 for transferring the loading / unloading stage 50.
상기에서, 액체반응용기(10)는 기판(100)의 출입이 가능하도록 상부가 개방된다. 액체반응용기(10)의 저면에는 세정용 순수를 공급 및 배출하는 순수 공급/배출 유닛(11)이 구비된다. 액체반응용기(10)에 채워지는 순수를 일 방향으로 흐르게 하여 기판(100)의 세정 효과를 극대화시키기 위해, 액체반응용기(10)의 상부 일 측벽에 원 웨이 스트림 유닛(12)이 구비된다. 원 웨이 스트림 유닛(12)은 그 위치가 수면 바로 아래에 위치되는 것이 바람직하다. 액체반응용기(10)의 상부 다른 측벽, 즉 원 웨이 스트림 유닛(12)에 대향되는 측벽의 외곽부분에 포켓(13)이 구비된다. 포켓(13)은 액체반응용기(10)로부터 오버 플로우되는 순수를 저장하여 드레인 배관(14)을 통해 배출하는 기능을 한다.In the above, the liquid reaction vessel 10 is open at the top to allow the substrate 100 to enter and exit. The bottom of the liquid reaction vessel 10 is provided with a pure water supply / discharge unit 11 for supplying and discharging the pure water for cleaning. In order to maximize the cleaning effect of the substrate 100 by flowing the pure water filled in the liquid reaction vessel 10 in one direction, the one-way stream unit 12 is provided on one upper sidewall of the liquid reaction vessel 10. The one-way stream unit 12 is preferably located directly below the water surface. The pocket 13 is provided on the upper side of the upper side of the liquid reaction vessel 10, that is, the outer portion of the side wall opposite to the one-way stream unit 12. The pocket 13 functions to store the pure water overflowed from the liquid reaction vessel 10 and to discharge it through the drain pipe 14.
가스반응용기(20)는 기판(100)의 출입이 가능하도록 하부가 개방된다. 가스반응용기(20)의 개방부분은 액체반응용기(10)의 개방부분과 동일하다. 가스반응용기(20)는 기판(100)을 건조하기 위한 건조 가스 및 캐리어 가스를 내부에 공급하기 위한 다수의 가스공급 유닛(21)이 구비된다. 기판(100)을 건조시키기 위한 건조 가스는 상온의 이소프로필알콜(Isopropyl alcohol)을 주로 사용하며, 캐리어 가스는 질소를 주로 사용한다. 가스공급 유닛(21)은 가스반응용기(20)의 상부에 위치되는 것이 바람직하지만, 기판(100)에 가스를 균일하게 분사시킬 수 있는 위치라면 어느위치라도 무방하다. 가스반응용기(20)의 양측벽 각각에는 회전축(22)이 구비된다. 기판(100)을 용이하게 구속하기 위하여, 회전축(22)에는 다수의 슬릿(slit) 형성되어 있으며, 슬릿 하나의 공간은 웨이퍼의 두께보다 조금 넓다. 다수의 슬릿이 형성된 회전축(22)은 다양한 모양으로 만들 수 있으며, 기판(100)이 재오염 되는 것을 방지하기 위해 피크(PEEK)나 테프론(Teflon) 같은 재질로 만드는 것이 바람직하다. 회전축(22)은 시계 방향과 반시계 방향으로 회전 가능하며, 구동방법은 도시하지 않았지만 모터 또는 에어 실린더로 구동되어진다. 회전축(22)은 가스반응용기(20)의 내부에 기판(100)이 완전히 투입된 위치를 기준으로 기판(100)의 중심 바로 아래 부분에 위치한다.The gas reaction vessel 20 is open at the bottom to allow the substrate 100 to enter and exit. The open portion of the gas reaction vessel 20 is the same as the open portion of the liquid reaction vessel 10. The gas reaction vessel 20 is provided with a plurality of gas supply units 21 for supplying a dry gas and a carrier gas therein for drying the substrate 100. The drying gas for drying the substrate 100 mainly uses isopropyl alcohol at room temperature, and the carrier gas mainly uses nitrogen. Although the gas supply unit 21 is preferably positioned above the gas reaction vessel 20, any position may be used as long as the gas supply unit 21 can uniformly inject gas into the substrate 100. Rotating shafts 22 are provided on both side walls of the gas reaction vessel 20. In order to easily restrain the substrate 100, a plurality of slits are formed in the rotation shaft 22, and a space of one slit is slightly wider than the thickness of the wafer. Rotating shaft 22 having a plurality of slits may be formed in various shapes, and in order to prevent the substrate 100 from being recontaminated, it is preferable that the rotating shaft 22 is made of a material such as PEEK or Teflon. The rotating shaft 22 is rotatable clockwise and counterclockwise, and the driving method is driven by a motor or an air cylinder although not shown. The rotary shaft 22 is located directly below the center of the substrate 100 on the basis of the position where the substrate 100 is completely inserted into the gas reaction vessel 20.
업-다운 유닛(30)은 도면에 나타나 있지 않지만, 기판(100)을 지지하고 고정하기 위한 다수의 슬릿이 형성된 지지대와, 기판(100)을 액체반응용기(10) 및 가스반응용기(20)에 자유로이 이송하기 위한 이송 암과, 이 이송 암을 구동시키는 구동장치를 포함하여 이루어진다. 이송 암은 지지대에 로딩된 기판(100)을 액체반응용기(10)의 상면 중 개구 이외의 부분에 형성된 갭(15)을 통해 액체반응용기(10)내로 이송한 후, 하강 및 상승 운동으로 기판(100)이 세정 및 건조되도록 한다.Although not shown in the drawing, the up-down unit 30 includes a support on which a plurality of slits are formed to support and fix the substrate 100, and the substrate 100 may include a liquid reaction vessel 10 and a gas reaction vessel 20. It comprises a transfer arm for freely transporting, and a driving device for driving the transfer arm. The transfer arm transfers the substrate 100 loaded on the support into the liquid reaction vessel 10 through a gap 15 formed at a portion other than the opening of the upper surface of the liquid reaction vessel 10, and then moves the substrate 100 in a descending and upward motion. Allow 100 to be cleaned and dried.
이송로봇 유닛(40)은 상하좌우 운동을 할 수 있으며, 가스반응용기(20)에 설치된 다수의 콘넥터(23)에 결착하여 세정 공정 동안 가스반응용기(20)를 로딩/언로딩 스테이지(50)로부터 이송시켜 액체반응용기(10)와 결합시키고, 건조 공정이 완료되면 기판(100)이 구속된 상태로 가스반응용기(20)를 로딩/언로딩 스테이지(50)로 옮긴다.The transfer robot unit 40 may move up, down, left, and right, and bind to a plurality of connectors 23 installed in the gas reaction vessel 20 to load / unload the gas reaction vessel 20 during the cleaning process 50. Transfer from the liquid reaction vessel 10 is coupled, and when the drying process is completed, the gas reaction vessel 20 is transferred to the loading / unloading stage 50 with the substrate 100 constrained.
상기한 장치를 이용하여 기판을 세정 및 건조시키는 기판 처리 방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the substrate processing method for cleaning and drying the substrate using the above-described apparatus as follows.
액체반응용기(10)는 순수 공급/배출 유닛(11)을 통해 순수가 채워지고, 원 웨이 스트림 유닛(12)에 의해 순수의 수면은 일 방향으로 흐름이 진행되어 포켓(13)을 통해 순수가 배출된다. 업-다운 유닛(30)은 다수의 기판(100)을 로딩한상태로 순수의 수면 바로 위에 위치된다. 업-다운 유닛(30)의 이송 암의 하강 운동으로 기판(100)은 순수 수면 아래로 잠겨 세정 공정이 진행된다.The liquid reaction vessel 10 is filled with pure water through the pure water supply / discharge unit 11, the surface of the pure water flows in one direction by the one-way stream unit 12, and the pure water flows through the pocket 13. Discharged. The up-down unit 30 is located directly on the surface of pure water with a plurality of substrates 100 loaded thereon. The lowering movement of the transfer arm of the up-down unit 30 causes the substrate 100 to be locked under the pure water surface to perform a cleaning process.
세정 공정이 진행되는 동안 가스반응용기(20)는 이송로봇 유닛(40)에 의해 로딩/언로딩 스테이지(50)로부터 액체반응용기(10)로 이동되어 액체반응용기(10) 위로 정렬되며, 서로 마주보는 면이 일치하게 맞추어진다.During the cleaning process, the gas reaction vessel 20 is moved from the loading / unloading stage 50 to the liquid reaction vessel 10 by the transfer robot unit 40 to be aligned above the liquid reaction vessel 10 and to each other. The opposite faces are aligned equally.
액체반응용기(10)와 가스반응용기(20)가 정렬된 상태에서, 액체반응용기(10)에서는 세정 공정이 계속 진행되며, 가스반응용기(20)에서는 가스공급 유닛(21)을 통해 건조 가스 및 캐리어 가스가 공급된다. 건조 가스는 이소프로필알콜을 주로 사용하며, 캐리어 가스는 질소를 주로 사용한다.In the state where the liquid reaction vessel 10 and the gas reaction vessel 20 are aligned, the cleaning process continues in the liquid reaction vessel 10, and the dry gas is supplied through the gas supply unit 21 in the gas reaction vessel 20. And a carrier gas is supplied. Dry gas mainly uses isopropyl alcohol, and carrier gas mainly uses nitrogen.
일정 시간동안 세정 공정의 진행되면 업-다운 유닛(30)의 이송 암은 상승 운동을 시작하게 된다. 세정 공정 동안 가스반응용기(20) 내부는 건조 가스 및 캐리어 가스로 포화상태를 이루게된다.When the cleaning process is performed for a predetermined time, the transfer arm of the up-down unit 30 starts the upward motion. During the cleaning process, the gas reaction vessel 20 is saturated with a dry gas and a carrier gas.
업-다운 유닛(30)의 이송 암이 계속 상승하여 순수의 수면을 통과하게되는데, 이때 원 웨이 스트림 유닛(12)에 의한 순수의 흐름으로 기판(100)의 표면에 존재하는 오염물 및 파티클의 제거가 극대화되면서 기판(100)의 건조가 시작된다.The transfer arm of the up-down unit 30 continues to rise to pass through the surface of pure water, which removes contaminants and particles present on the surface of the substrate 100 by the flow of pure water by the one-way stream unit 12. Is maximized and drying of the substrate 100 begins.
순수의 수면을 통과한 기판(100)은 업-다운 유닛(30)의 이송 암에 의해 가스반응용기(20) 내부로 완전히 들어가게 되고, 업-다운 유닛(30)의 이송 암의 상승 운동은 멈추게된다. 이 상태에서 일정 시간동안 건조 공정이 진행된다. 건조 공정이 완료되면 업-다운 유닛(30)의 이송 암이 다시 상승하여 가스반응용기(20)의 내측벽에 설치된 회전축(22)에 의하여 기판(100)이 지지되고 구속되어진다.The substrate 100 passing through the surface of pure water is completely entered into the gas reaction vessel 20 by the transfer arm of the up-down unit 30, and the upward movement of the transfer arm of the up-down unit 30 is stopped. do. In this state, the drying process proceeds for a certain time. When the drying process is completed, the transfer arm of the up-down unit 30 is raised again, and the substrate 100 is supported and restrained by the rotation shaft 22 installed on the inner wall of the gas reaction vessel 20.
건조 가스 및 캐리어 가스의 공급은 중단되고, 가스반응용기(20)는 기판(100)을 구속한 상태로 이송로봇 유닛(40)에 의해 로딩/언로딩 스테이지로 이송된다.The supply of the dry gas and the carrier gas is stopped, and the gas reaction vessel 20 is transferred to the loading / unloading stage by the transfer robot unit 40 with the substrate 100 constrained.
상술한 바와 같이, 본 발명은 업-다운 유닛에 의해 기판의 세정 및 건조 공정을 수행하고, 가스반응용기 내의 회전축과 고정축에 의해 기판을 구속한 후, 이송로봇유닛에 의해 기판을 로딩/언로딩 스테이지로 이송시키므로, 세정 및 건조 공정을 용이하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 공정 시간 단축 및 기판의 파손 위험을 줄인다.As described above, the present invention performs the cleaning and drying process of the substrate by the up-down unit, restraining the substrate by the rotating shaft and the fixed shaft in the gas reaction vessel, and then loading / unloading the substrate by the transfer robot unit The transfer to the loading stage not only facilitates the cleaning and drying process but also reduces the process time and the risk of breakage of the substrate.
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2001
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