KR100637719B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR100637719B1
KR100637719B1 KR1020050093568A KR20050093568A KR100637719B1 KR 100637719 B1 KR100637719 B1 KR 100637719B1 KR 1020050093568 A KR1020050093568 A KR 1020050093568A KR 20050093568 A KR20050093568 A KR 20050093568A KR 100637719 B1 KR100637719 B1 KR 100637719B1
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권오진
배정용
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 에칭액들을 각각 회수하여 재사용이 가능하도록 하는 장치를 제공한다. 장치는 상기 기판을 지지하며 회전가능한 기판 지지부재와, 상기 기판 지지부재에 놓인 상기 기판상으로 복수의 약액들을 선택적으로 공급하는 약액 공급 부재와, 안쪽에 상기 기판 지지부재가 위치되는 내부공간을 제공하고, 상기 약액 공급 부재로부터 공급된 약액들을 회수하는 약액 회수 부재와, 상기 약액 회수 부재의 아래에 배치되며 상기 약액 회수 부재를 향하는 기류를 상기 내부공간 내에 균일하게 형성하도록 상기 약액 회수 부재와 통하는 배기부재와, 상기 약액 회수 부재 내에서 상기 약액 회수 부재에 대한 상기 기판 지지부재의 상대 높이를 변화하기 위해 상기 기판 지지부재와 상기 약액 회수 부재 중 적어도 어느 하나를 이동시키는 승강부재를 포함하되, 상기 약액 회수 부재는 상기 내부공간을 감싸는 하우징과, 상기 하우징 내에 상하로 적층되어 설치되며 상기 기판상으로 공급된 약액이 수렴되는 복수의 약액 회수통들과, 상기 하우징 내에 상하로 적층되어 설치되며 상기 내부공간 내 기류가 상기 회수통들을 향하도록 복수의 통로들을 형성하는 복수의 가이드부들을 포함하되, 상기 각 통로의 단면적은 상기 하우징의 하부로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 한다.
회수, 에칭, 배기부재, 약액 회수 부재, 기류, 웨이퍼

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 단면도;
도 2는 본 발명에 따른 약액 회수 부재를 개략적으로 보여주는 단면도;
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 작동 상태를 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 기판 처리 장치 100 : 기판 지지 부재
200 : 약액 공급 부재 300 : 약액 회수 부재
320 : 하우징 330a, 330b, 330c : 약액 회수통
340a, 340b, 340c : 가이드부 350 : 외측영역
400 : 배기 부재
본 발명은 반도체 기판을 처리하는 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 기판 상에 복수의 약액들을 공급하여 기판을 에칭하는 장치에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 증착, 포토, 에칭, 연마 등과 같은 다양한 공정이 요구된다. 이들 공정 중 에칭 공정은 웨이퍼 상으로 에칭액 또는 에칭 가스를 공급하여 웨이퍼 상에 형성된 특정막을 제거하는 공정이다.
에칭 공정 수행시 웨이퍼 상에서 제거하고자 하는 막질의 종류에 따라 다양한 종류의 에칭액이 사용된다. 일반적으로 사용되고 있는 에칭 장치는 측벽 또는 저면에 배출관이 연결되며 내부에 웨이퍼가 놓여지는 척이 제공된 하나의 용기를 가진다. 용기의 상부에는 척에 놓인 웨이퍼 상으로 에칭액 및 탈이온수를 공급하여 약액 공급관이 제공된다. 그러나 상술한 에칭 장치에서 복수의 에칭액들을 순차적으로 공급하여 공정을 수행하는 경우, 용기 또는 배출관 내에 잔류하는 에칭액 및 배출이 이루어지는 에칭액이 혼합되므로 배출된 에칭액을 회수하여 재사용할 수 없다. 이는 고가의 에칭액이 낭비되는 문제가 있다. 또한, 에칭액을 회수하기 위해서는 에칭액의 종류에 따라 상이한 에칭 장치에서 공정을 수행하는 경우, 장치간 웨이퍼의 이송에 많은 시간이 소요되고, 복수의 에칭 장치들의 설치로 인해 설비가 대형화된다.
따라서, 하나의 장치에서 복수의 약액들을 사용하여 공정을 수행하고, 사용된 약액들을 각각 회수할 수 있는 장치가 요구된다.
본 발명의 목적은 복수의 약액들을 사용하여 여러가지 에칭 공정을 수행할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 에칭 공정시 사용된 약액들을 원활하게 회수할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따르면, 기판 처리 장치는 상기 기판을 지지하며 회전가능한 기판 지지부재와, 상기 기판 지지부재에 놓인 상기 기판상으로 복수의 약액들을 선택적으로 공급하는 약액 공급 부재와, 안쪽에 상기 기판 지지부재가 위치되는 내부공간을 제공하고 상기 약액 공급 부재로부터 공급된 약액들을 회수하는 약액 회수 부재와, 상기 약액 회수 부재의 아래에 배치되며 상기 약액 회수 부재를 향하는 기류를 상기 내부공간 내에 균일하게 형성하도록 상기 약액 회수 부재와 통하는 배기부재와, 상기 약액 회수 부재 내에서 상기 약액 회수 부재에 대한 상기 기판 지지부재의 상대 높이를 변화하기 위해 상기 기판 지지부재와 상기 약액 회수 부재 중 적어도 어느 하나를 이동시키는 승강부재를 포함하되, 상기 약액 회수 부재는 상기 내부공간을 감싸는 하우징과, 상기 하우징 내에 상하로 적층되어 설치되며 상기 기판상으로 공급된 약액이 수렴되는 복수의 약액 회수통들과, 상기 하우징 내에 상하로 적층되어 설치되며 상기 내부공간 내 기류가 상기 회수통들을 향하도록 복수의 통로들을 형성하는 복수의 가이드부들을 포함하되, 상기 각 통로의 단면적은 상기 하우징의 하부로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 한다.
상기 하우징은 상기 기판 지지부재의 외측에 배치되는 외측벽과, 상기 외측벽의 상단으로부터 안쪽으로 연장되는 상부벽을 포함하되, 상기 상부벽은 상향 경사질 수 있다.
상기 약액 회수통은 상하방향으로 연장되는 내측벽과, 상기 내측벽의 하단으로부터 상향 경사지도록 연장되는 하부벽을 포함하되, 상기 약액 회수통 상에는 약 액을 회수할 수 있는 회수홀이 형성될 수 있다.
상기 약액 회수 부재는 상기 회수홀에 연결되며 상기 약액 회수통 내에 수렴된 약액을 회수하는 약액 회수 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 가이드부는 상기 내부공간 내의 기류가 상기 약액 회수통을 향하도록 개구를 형성하는 제1가이드부와, 상기 개구를 통하여 유입된 기류가 상기 약액 회수통을 거쳐 상기 하우징을 향하도록 상기 약액 회수통의 하부에 에어홈을 형성하는 제2가이드부를 포함할 수 있다.
상기 내측벽은 상기 외측벽과의 사이에 상기 에어홈을 통과한 기류가 수렴되는 외측영역이 형성되도록 상기 외측벽으로부터 일정 거리 이격될 수 있다.
상기 통로는 상기 에어홈일 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 3c를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.
본 실시예에서는 에칭액을 사용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치(10)를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며 복수의 약액을 웨이퍼(W) 상에 각각 공급하여 공정을 수행하는 다양한 장치에 적용 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 기판으로 웨이퍼(W)를 예로 들어 설명하나 본 발명 은 이에 한정되지 않고, 유리 기판과 같은 다양한 종류의 기판에도 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 기판 처리 장치(10)는 기판 지지부재(100), 약액 공급 부재(200), 약액 회수 부재(300), 배기 부재(400)를 포함한다.
기판 지지부재(100)는 공정 진행 중 웨이퍼(W)를 지지하며, 공정이 진행되는 동안 회전된다. 기판 지지부재(100)는 원형의 상부면을 가지는 지지판(120)을 포함한다. 지지판(120)의 상부면에는 웨이퍼(W)와 접촉되어 웨이퍼(W)를 지지하는 지지핀(124)들이 설치된다. 지지판(120)의 상부면 가장자리에는 웨이퍼(W)가 지지판(120) 상의 정위치에 놓여지도록 웨이퍼(W)를 정렬하는 정렬핀(122)들이 설치된다. 정렬핀(122)들은 대략 3 내지 6개가 일정간격으로 자신의 중심축을 기준으로 회전가능하게 설치된다. 공정진행시 정렬핀(122)들은 웨이퍼(W)의 측부와 접촉되어 웨이퍼(W)가 정위치로부터 이탈되는 것을 방지한다. 상술한 구조와 달리 기판 지지부재(100)는 지지핀(124)들 없이 지지판(120) 내에 제공된 진공라인을 통해 웨이퍼(W)를 직접 흡착할 수 있다.
지지판(120)의 저면에는 구동기(160)에 의해 구동되는 지지축(140)이 결합된다. 구동기(160)는 공정진행 중 지지판(120)을 회전시키고, 공정에 사용되고 있는 약액에 따라 후술하는 하우징(320) 내에서 지지판(120)의 상대높이가 변화되도록 지지판(120)을 상하로 이동시킨다. 즉, 지지판(120)은 사용되는 약액의 종류에 따 라 후술하는 약액 회수통(330a, 330b, 330c)에 대응되는 높이로 이동된다.
상술한 예에서는 하우징(320)이 고정되고, 약액의 종류에 따라 지지판(120)이 상하로 이동되는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 지지판(120)은 고정되고, 하우징(320) 또는 약액 회수통(330a, 330b, 330c)이 상하로 이동될 수 있다.
약액 공급 부재(200)는 기판 지지부재(100) 상에 놓여진 웨이퍼(W)로 약액들을 공급한다. 약액 공급 부재(200)는 수직하게 배치되며 웨이퍼(W)로 약액을 공급하는 노즐(220)을 가진다. 노즐(220)은 노즐 지지대(240)에 의해 지지되며, 노즐 지지대(240)는 노즐(220)과 직각을 유지하도록 수평방향으로 배치되며, 노즐 지지대(240)의 일단은 노즐(220)의 끝단에 결합된다. 노즐 지지대(240)의 타단에는 노즐 지지대(240)와 직각을 유지하도록 수직 방향으로 배치되며, 공정 진행시 또는 공정 전후에 노즐(220)을 이동시키는 이동 로드(260)가 결합된다. 노즐(220)은 이동 로드(260)에 의해 상하로 이동할 수 있다. 하우징(320) 내에서 웨이퍼(W)의 높이가 변화될 때, 웨이퍼(W)와 노즐(220) 간의 거리가 설정간격으로 유지되도록 노즐(220)의 높이가 조절되는 것이 바람직하다. 이동 로드(260)를 이동시키는 구동부재는 노즐(220)을 회전시키기 위한 모터(280)일 수 있으며, 선택적으로 노즐(220)을 웨이퍼(W)의 반경 방향으로 직선이동시키기 위한 어셈블리일 수 있다.
노즐(220)은 약액 공급부(250)로부터 약액을 공급받는다. 약액 공급부(250)는 주공급관(252), 복수의 약액 저장부들(253a, 253b, 253c), 약액 공급관(254a, 254b, 254c), 그리고 유량 조절기(257)를 가진다.
본 실시예에서, 약액 저장부들(253a, 253b, 253c)은 제1약액 저장부(253a), 제2약액 저장부(253b), 제3약액 저장부(253c)를 구비한다. 제1약액 저장부(253a), 제2약액 저장부(253b), 제3약액 저장부(253c)에는 각각 제1약액, 제2약액, 제3약액이 저장된다.
약액은 노즐(220)과 연결되는 주공급관(252)과, 이로부터 분기되며 각각의 약액 저장부들(253a, 253b, 253c)과 연결되는 약액 공급관(254a, 254b, 254c)들을 통하여 노즐(220)에 공급된다. 본 실시예에서, 약액 공급관(254a, 254b, 254c)은 제1약액 공급관(254a), 제2약액 공급관(254b), 제3약액 공급관(254c)을 구비하며, 각각은 제1약액, 제2약액, 제3약액을 공급한다.
각각의 분기관(254a, 254b, 254c)에는 그 내부 통로를 개폐하는 개폐밸브(256a, 256b, 256c)가 설치된다. 또한, 개폐밸브(256a, 256b, 256c)는 주공급관(252)에도 설치될 수 있다. 유량조절기(257)는 제어기(258)에 의해 제어되며, 유량조절기(257)로는 질량유량계 또는 유량 조절 밸브가 사용될 수 있다.
약액 공급부재(200)는 노즐(220)을 통하여 복수의 약액들을 각각 공급한다. 예컨대, 약액 공급부재(200)는 탈이온수와 같은 세정액과 하나 또는 복수의 에칭액을 공급할 수 있다. 하나의 노즐(220)이 제공되고, 노즐(220)은 그 내부에 복수의 통로들을 가져 약액들이 서로 다른 경로를 통해 웨이퍼(W)로 공급할 수 있다. 선택적으로 복수의 노즐들(220)이 제공되고, 각각의 노즐(220)은 하나의 약액을 웨이퍼(W)로 공급할 수 있다. 에칭액의 종류는 웨이퍼(W)에서 제거하고자 하는 막질의 종류에 따라 다양하게 제공될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 세 종류의 에칭액이 사용되는 경우를 예로 들어 장치의 구조를 설명한다.
약액 회수부재(300)는 노즐(220)로부터 공급되는 약액들을 각각 회수하여 약액(특히, 에칭액)의 재사용이 가능하도록 한다. 도 2는 본 발명에 따른 약액 회수 부재(300)를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
약액 회수 부재(300)는 기판 지지부재(100)가 위치되는 내부공간을 감싸는 하우징(320), 하우징(320) 내에 상하로 적층되어 설치되며 약액을 회수하는 복수의 약액 회수통(330a, 330b, 330c)들, 하우징(320) 내에 상하로 적층되어 설치되며 내부공간 내의 기류가 약액 회수통(330a, 330b, 330c)들을 향하도록 복수의 통로들을 형성하는 복수의 가이드부(340a, 340b, 340c)를 구비한다.
하우징(320)은 기판 지지부재(100)의 외측에 배치되는 외측벽(322), 외측벽(322)의 상단으로부터 안쪽으로 연장되는 상부벽(324)을 포함한다. 본 실시예와 달리, 하우징(320)은 여러가지 형상을 가질 수도 있으나, 내부에 형성된 기류가 후술하는 외측영역(350)을 통하여 원활하게 외부로 배기되기 위해서는 원통 형상을 갖는 것이 바람직하다.
외측벽(322)은 내부에 위치하는 기판 지지부재(100) 및 웨이퍼(W)를 외부로부터 보호하며, 내부공간에 형성된 기류를 하우징(320)의 하부로 유도하는 역할을 한다. 상부벽(324)은 상향 경사지도록 형성되며, 이는 내부공간에 형성된 기류가 후술하는 약액 회수통(330a, 330b, 330c)으로 쉽게 유입될 수 있도록 하기 위함이다.
약액 회수통(330a, 330b, 330c)들은 노즐(220)을 통하여 공급된 약액들을 각각 회수하기 위하여 제공된다. 약액 회수통(330a, 330b, 330c)들은 상하로 적층되 며, 에칭공정에 사용되는 복수의 약액들을 각각 회수하기 위한 것이다. 따라서, 약액 회수통(330a, 330b, 330c)들은 공정 수행시 약액 공급부재(200)로부터 공급되는 에칭액의 수와 동일하게 제공되어 각각의 회수통은 서로 다른 약액을 회수하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 노즐(220)로부터 공급되는 에칭액은 3종류이므로, 세개의 약액 회수통(330a, 330b, 330c)이 제공된다.
약액 회수통(330a, 330b, 330c)들은 하부로부터 제1약액 회수통(330a), 제2약액 회수통(330b), 제3약액 회수통(330c)으로 정의하며, 제1약액 회수통(330a), 제2약액 회수통(330b), 제3약액 회수통(330c)은 각각 제1약액, 제2약액, 제3약액을 회수한다.
제1약액 회수통(330a)을 살펴보면, 제1약액 회수통(330a)은 상하방향으로 연장되는 내측벽(332a), 내측벽(332a)의 하단으로부터 상향 경사지도록 연장되는 하부벽(334a)을 포함한다. 내측벽(332a)과 하부벽(334a)는 일체로 형성될 수 있다.
내측벽(332a)과 하부벽(334a)이 만나는 부분에는 홈이 형성되어 노즐(220)로부터 공급된 약액이 수렴된다. 따라서, 수렴된 약액을 회수하기 위하여 내측벽(332a)과 하부벽(334a)이 만나는 부분에는 회수홀(362a)이 형성된다.
회수홀(362a)은 수렴된 약액을 회수하기 위하여 형성된 통로이다. 회수홀(362a)에는 약액을 회수할 수 있는 제1회수관(364a)이 연결되며, 제1회수관(364a)에는 제1개폐밸브(366a)가 설치된다. 제1회수관(364a)에는 제1약액이 흐르며, 마찬가지로 제2회수관(364b), 제3회수관(364c)에는 제2약액, 제3약액이 각각 흐른다. 따라서 약액들이 상이한 회수관(364a, 364b, 364c)을 통하여 분리배출되므로 회수 된 약액은 재사용될 수 있다. 본 실시예에서는 3개의 약액 회수통(330a, 330b, 330c)이 사용되었으나, 약액 회수통(330a, 330b, 330c)의 수는 사용되는 약액의 수에 따라 다양하게 변화될 수 있다.
내측벽(332a)은 하우징(320)의 외측벽(322)으로부터 일정 거리 이격되도록 위치하며, 내측벽(332a)과 외측벽(322)의 사이에는 외측영역(350)이 형성된다. 외측영역(350)은 기판 지지부재(100)의 상부에서 형성된 기류가 외부로 배기되기 위하여 수렴되는 공간이다.
상기한 바와 같이, 내부에 형성된 기류를 외부로 원활하게 배기하기 위하여 하우징(320)은 원통 형상을 가질 수 있으며, 이때 하우징(320)의 외측벽(322)으로부터 일정 거리 이격된 내측벽(332a)과, 내측벽(332a)으로부터 연장되는 하부벽(334a)은 환형 형상을 가질 수 있다.
제2약액 회수통(330b)과 제3약액 회수통(330c)은 제1약액 회수통(330a)과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
가이드부(340a, 340b, 340c)는 내부공간 내의 기류가 약액 회수통(330a, 330b, 330c)을 각각 향하도록 개구(382a, 382b, 382c)를 형성하는 제1가이드부(342a, 342b, 342c)와, 개구(382a, 382b, 382c)를 통하여 유입된 기류가 각각 약액 회수통(330a, 330b, 330c)을 거쳐 하우징(320)을 향하도록 약액 회수통(330a, 330b, 330c)의 하부에 에어홈(384a, 384b, 384c)을 형성하는 제2가이드부(344a, 344b, 344c)를 포함한다.
제1가이드부(342a, 342b, 342c)는 기류 뿐만 아니라 노즐(220)을 통하여 분 사된 약액이 약액 회수통(330a, 330b, 330c)으로 유입되도록 약액을 안내하는 역할을 한다.
상기한 바와 같이, 하우징(320)이 원통 형상을 갖는 경우 가이드부(340a, 340b, 340c)는 환형 형상을 가질 수 있다.
개구(382a, 382b, 382c)는 제1개구(382a), 제2개구(382b), 제3개구(382c)를 포함하며, 각각은 제1약액, 제2약액, 제3약액을 회수하기 위한 것이다. 개구(382a, 382b, 382c)는 내부에 형성되는 기류와 노즐(220)로부터 분사된 약액이 약액 회수통(330a, 330b, 330c)을 향하여 유입되는 통로의 역할을 하며, 개구(382a, 382b, 382c)는 지지판(120)과의 상대적인 위치에 따라 개폐될 수 있다.
제1개구(382a)는 제1가이드부(342a)와 제2가이드부(344b)에 의하여 형성되며, 제2개구(382b)는 제1가이드부(342b)와 제2가이드부(344c)에 의하여 형성된다. 제3개구(382c)는 상부벽(324)과 제1가이드부(342c)에 의하여 형성된다.
에어홈(384a, 384b, 384c)은 각각의 약액 회수통(330a, 330b, 330c)을 통과한 기류가 내측벽(332a, 332b, 332c)과 외측벽(322) 사이에 형성된 외측영역(350)으로 수렴되기 위한 통로이다. 기류는 외측영역(350)에 수렴된 이후에 외부로 배기된다.
에어홈(384a, 384b, 384c)은 제1에어홈(384a), 제2에어홈(384b), 제3에어홈(384c)을 포함하며, 각각은 제1약액 회수통(330a), 제2약액 회수통(330b), 제3약액 회수통(330c)의 하부에 위치한다. 본 실시예에서 에어홈(384a, 384b, 384c)은 환형 형상을 갖도록 제공된다. 에어홈(384a, 384b, 384c)에 대한 상세한 설명은 후술하 기로 한다.
하우징(320)의 하부에는 배기부재(400)가 제공된다. 배기부재(400)는 분리벽(420), 하부벽(430), 배기관(440)을 포함한다. 분리벽(420)은 공정이 수행되는 공간과 기류가 배기되는 공간을 분리하며, 내부에 형성된 기류가 배기관(440)으로 직접 유입되지 않도록 하기 위함이다. 하부벽(430)은 분리벽(420)과 함께 배기관(440)을 형성하기 위한 것으로, 배기관(440)을 통하여 기판 처리 장치(10)의 내부에 형성된 기류가 외부로 배기된다. 배기관(440)의 일단에는 기류를 흡입하기 위한 펌프(442)가 설치된다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)의 작동 상태를 나타내는 도면이다. 점선은 웨이퍼(W) 상부에 형성된 기류를 나타내며, 실선은 노즐(220)로부터 웨이퍼(W) 상부를 향하여 분사된 약액의 흐름을 나타낸다.
이하, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)를 상세히 설명한다.
도 3a는 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)를 이용하여 제3약액을 회수하는 모습을 나타낸다.
제3약액을 통한 에칭 공정시, 지지판(120)은 제3약액을 회수하기 위한 제3위치에 위치한다. 상기한 바와 같이, 지지판(120)은 구동기(160)에 의하여 제3위치까지 상승할 수 있다.
지지판(120)이 제3위치에 도달하면, 구동기(160)에 의하여 지지판(120)은 회전하며, 노즐(220)은 제3약액을 분사하기 위한 준비를 한다.
제3약액 저장부(253c)에 저장된 제3약액은 제3약액 공급관(254c) 및 주공급관(252)을 통하여 노즐(220)에 도달하며, 노즐(220)은 웨이퍼(W)를 향하여 제3약액을 분사한다.
이때, 노즐(220)로부터 제3약액을 분사하기 전, 제3약액을 회수하기 위해서는 웨이퍼(W) 상부에 기류를 형성하여야 한다. 기류는 펌프(442)에 의한 흡입력으로 인하여 발생한다. 발생된 기류는 개구(382c), 약액 회수통(330c), 에어홈(384c), 외측영역(350)을 차례로 경유하여 배기관(440)으로 수렴되며, 수렴된 기류는 펌프(442)에 의하여 기판 처리 장치(10)의 외부로 배기된다.
기류를 형성한 이후에 노즐(220)을 통하여 제3약액을 분사하면, 분사된 제3약액은 웨이퍼(W)의 회전으로 인한 원심력 외에도 기류의 흐름에 의한 추력을 받는다. 따라서, 웨이퍼(W) 상부의 제3약액은 개구(382c)를 통하여 유입된다. 개구(382c)를 통하여 유입된 제3약액은 대기보다 밀도가 매우 크므로, 약액 회수통(330c)에 수렴된다.
제3약액 회수통(330c)에 수렴된 약액은 제3회수홀(362c) 및 제3회수관(364c)을 통하여 회수될 수 있다.
도 3b는 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)를 이용하여 제2약액을 회수하는 모습을 나타낸다. 제2약액을 회수하는 과정도 제3약액을 회수하는 과정과 유사하다.
제2약액을 통한 에칭 공정시, 지지판(120)은 제2약액을 회수하기 위한 제2위치에 위치한다. 상기한 바와 같이, 지지판(120)은 구동기(160)에 의하여 제2위치까 지 상승할 수 있다.
지지판(120)이 제2위치에 도달하면, 구동기(160)에 의하여 지지판(120)은 회전하며, 노즐(220)은 제2약액을 분사하기 위한 준비를 한다.
제2약액 저장부(253b)에 저장된 제2약액은 제2약액 공급관(254b) 및 주공급관(252)을 통하여 노즐(220)에 도달하며, 노즐(220)은 웨이퍼(W)를 향하여 제3약액을 분사한다.
이때, 노즐(220)로부터 제2약액을 분사하기 전, 제2약액을 회수하기 위해서는 웨이퍼(W) 상부에 기류를 형성하여야 한다. 기류는 펌프(442)에 의한 흡입력으로 인하여 발생한다. 발생된 기류는 개구(382b, 382c), 약액 회수통(330b, 330c), 에어홈(384b, 384c), 외측영역(350)을 차례로 경유하여 배기관(440)으로 수렴되며, 수렴된 기류는 펌프(442)에 의하여 기판 처리 장치(10)의 외부로 배기된다.
기류를 형성한 이후에 노즐(220)을 통하여 제2약액을 분사하면, 분사된 제2약액은 웨이퍼(W)의 회전으로 인한 원심력 외에도 기류의 흐름에 의한 추력을 받는다. 따라서, 웨이퍼(W) 상부의 제2약액은 개구(382b)를 통하여 유입된다. 개구(382b)를 통하여 유입된 제2약액은 대기보다 밀도가 매우 크므로, 약액 회수통(330b)에 수렴된다.
제2약액 회수통(330b)에 수렴된 약액은 제2회수홀(362b) 및 제2회수관(364b)을 통하여 회수될 수 있다.
도 3c는 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)를 이용하여 제1약액을 회수하는 모습을 나타낸다. 제1약액을 회수하는 과정은 제2약액을 회수하는 과정과 유사하므 로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이상에서 살펴본 약액을 회수하는 과정 중, 지지판(120)이 제3위치에 위치하여 제3약액을 회수하는 경우에는 약액을 원활하게 회수하는 데 문제가 없으나, 제1약액 또는 제2약액을 회수하기 위하여 지지판(120)이 각각 제1위치 또는 제2위치에 위치하는 경우 약액을 원활하게 회수하는 것이 곤란하다.
이에 관하여 제1약액 및 제2약액을 회수하는 과정을 비교하여 설명한다.
제1약액을 회수하는 경우, 도 3a에 도시한 바와 같이, 펌프(442)를 통하여 웨이퍼(W)의 상부에 기류를 형성하면, 형성된 기류는 제3개구(382c)를 통하여 유입되며, 제3에어홈(384c)을 통하여 외측영역(350)으로 수렴된다. 수렴된 기류는 배기관(440)을 통하여 외부로 배기된다. 이에 반해, 제2약액을 회수하는 경우, 도 3b에 도시한 바와 같이, 형성된 기류는 각각 제2개구(382b) 및 제3개구(382c)를 통하여 유입되며, 각각 제2에어홈(384b) 및 제3에어홈(384c)을 통하여 외측영역(350)으로 수렴된다.
관(pipe) 내를 흐르는 유체(fluid)에 대하여 유량(volume flow)과 유속(fluid velocity) 및 관의 단면적(cross section area) 간에는 다음과 같은 관계가 성립한다.
유량(Q) = 단면적(A) × 유속(V)
따라서, 펌프(442)에 의하여 외부로 배기되는 전체 유량(total volume flow)(Qt)은 배기관(440)의 단면적(At)과 배기관(440)을 흐르는 기류의 유속(Vt)의 곱으로 나타낼 수 있다.
Qt = At × Vt
따라서, 전체 유량(total volume flow)(Qt)은 회수하는 약액, 즉 지지판(120)의 위치에 따라 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Qt = Q3 = (A3 × V3) - (1)
Qt = Q2 + Q3 = (A2 × V2) + (A3 × V3) - (2)
(1)식은 제3약액을 회수하는 경우, 즉 지지판(120)이 제3위치에 위치하는 경우를 나타내며, (2)식은 제2약액을 회수하는 경우, 즉 지지판(120)이 제2위치에 위치하는 경우를 나타낸다.
제2유량(Q2)은 제2개구(382b)로 유입되어 제2에어홈(384b)으로 유출되는 유량을 의미하며, 제3유량(Q3)은 제3개구(382c)로 유입되어 제3에어홈(384c)으로 유출되는 유량을 의미한다. 제2단면적(A2)은 제2에어홈(384b)의 단면적을 의미하며, 제3 단면적(A3)은 제3에어홈(384c)의 단면적을 의미한다. 제2속도(V2)는 제2에어홈(384b)에서의 유출속도를 의미하며, 제3속도(V3)는 제3에어홈(384c)에서의 유출속도를 의미한다.
상술한 바와 같이, 노즐(220)을 통하여 분사된 약액은 웨이퍼(W)의 회전으로 인한 원심력 및 웨이퍼(W)의 상부면에 형성된 기류에 의한 추력으로 인하여 회수될 수 있다. 이때, 회수하고자 하는 약액, 즉 지지판(120)의 위치에 관계없이 지지판(120)은 일정한 속도로 회전하므로, 약액을 원활하게 회수하기 위해서는 충분한 추력이 제공되어야 하며, 추력은 웨이퍼(W) 상부면을 통과하여 개구(382a, 382b, 382c)로 유입되는 기류의 유량과 비례한다고 할 수 있다.
지지판(120)이 제3위치에 위치하는 (1)식의 경우, 웨이퍼(W)의 상부면을 통과하여 제3개구(382c)로 유입되는 제3유량(Q3)이 전체 유량(Qt)과 일치하며, 전체 유량(Qt)은 펌프(442)에 의하여 조절 가능하므로, 충분한 유량이 제공될 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W) 상부면에 존재하는 약액에 대하여 충분한 추력을 제공할 수 있다.
그러나, 지지판(120)이 제2위치에 위치하는 (2)식의 경우, 전체 유량(Qt)은 제2개구(382b)로 유입되는 제2유량(Q2)과 제3개구(382c)로 유입되는 제3유량(Q3)의 합으로 나타난다. 따라서, 약액을 회수하기 위하여 제공되는 유량, 즉 제2유량(Q2)은 전체 유량(Qt)으로부터 제3유량(Q3)을 뺀 값과 같으며, 제2속도(V2)와 제3속도 (V3)가 근사하다고 가정하면, 제2단면적(A2)과 제3단면적(A3)이 같을 때 제2유량(Q2)은 전체 유량(Qt)의 1/2에 불과하다.
따라서, 웨이퍼(W) 상부면에 존재하는 약액에 대하여 충분한 유량 및 충분한 추력을 제공하기 곤란하므로 약액을 원활히 회수할 수 없다. 또한, 펌프(442)의 출력을 증가시켜 전체 유량(Qt)을 증가시킨다고 하더라도, 제2유량(Q2)을 크게 증가시키기 곤란하며, 제3유량(Q3)이 손실(loss)로 작용한다.
원활한 약액 회수를 위하여 제2유량(Q2)을 증가시키기 위한 방법으로는 제2단면적(A2)을 제3단면적(A3)에 비하여 상대적으로 증가시키는 방법이 있다.
(2)식을 살펴보면, 제2단면적(A2)이 증가하면 제2유량(Q2)이 증가한다. 또한, 전체 유량(Qt)이 일정할 때, 제3유량(Q3)은 상대적으로 감소한다. 따라서, 제3유량(Q3)으로 인한 손실(loss)을 줄임과 동시에, 제2유량(Q2)을 증가시킴으로써 웨이퍼(W) 상부면에 존재하는 약액에 대하여 큰 추력을 제공할 수 있다.
제2단면적(A2)을 제3단면적(A3)에 비하여 상대적으로 증가시키기 위한 방법으로는 제1가이드부(342b, 342c)와 제2가이드부(344b, 344c)가 이루는 각도를 조절하는 방법이 있으며, 내측벽(332b, 332c)의 길이를 줄이는 방법이 있을 수 있다.
본 실시예에서는 제2유량(Q2)을 증가시키기 위하여 제2에어홈(384b)의 단면 적(A2) 및 제3에어홈(384c)의 단면적(A3)을 조절하는 방법을 제시하였으나, 이외에 제2개구(382b) 또는 제3개구(382c)의 단면적을 조절하거나, 제2개구(382b)로부터 제2에어홈(384b)에 이르는 통로의 단면적 또는 제3개구(382c)로부터 제3에어홈(384c)에 이르는 통로의 단면적을 조절함으로써 제2유량(Q2)이 제3유량(Q3)에 비하여 증가하도록 할 수 있다.
다음으로 제1약액을 회수하는 과정을 살펴보면, 지지판(120)이 제1위치에 위치하는 경우, 다음과 같은 관계가 성립한다.
Qt = Q1 + Q2 + Q3 = (A1 × V1) + (A2 × V2) + (A3 × V3) - (3)
제1유량(Q1)은 제1개구(382a)로 유입되어 제1에어홈(384a)으로 유출되는 유량을 의미하며, 제1단면적(A1)은 제1에어홈(384a)의 단면적을 의미하고, 제1속도(V1)는 제1에어홈(384a)에서의 유출속도를 의미한다.
그러나, 지지판(120)이 제1위치에 위치하는 (3)식의 경우, 전체 유량(Qt)은 제1개구(382a)로 유입되는 제1유량(Q1)과 제2개구(382b)로 유입되는 제2유량(Q2)과 제3개구(382c)로 유입되는 제3유량(Q3)의 합으로 나타난다. 따라서, 약액을 회수하기 위하여 제공되는 유량, 즉 제1유량(Q1)은 전체 유량(Qt)으로부터 제2유량(Q2) 및 제3유량(Q3)을 뺀 값과 같으며, 제1속도(V1)와 제2속도(V2), 제3속도(V3)가 근사하다고 가정하면, 제1단면적(A1)과 제2단면적(A2), 제3단면적(A3)이 같을 때 제1유량(Q1)은 전체 유량(Qt)의 1/3에 불과하다.
따라서, 웨이퍼(W) 상부면에 존재하는 약액에 대하여 충분한 유량 및 충분한 추력을 제공하기 곤란하므로 약액을 원활히 회수할 수 없다. 또한, 펌프(442)의 출력을 증가시켜 전체 유량(Qt)을 증가시킨다고 하더라도, 제1유량(Q1)을 크게 증가시키기 곤란하며, 제2유량(Q2) 및 제3유량(Q3)이 손실(loss)로 작용한다.
원활한 약액 회수를 위하여 제2유량(Q2)을 증가시키기 위한 방법으로는 제1단면적(A1)을 제2단면적(A2) 및 제3단면적(A3)에 비하여 상대적으로 증가시키는 방법이 있다.
(3)식을 살펴보면, 제1단면적(A1)이 증가하면 제1유량(Q1)이 증가한다. 또한, 전체 유량(Qt)이 일정할 때, 제2유량(Q2) 및 제3유량(Q3)은 상대적으로 감소한다. 따라서, 제2유량(Q2) 및 제3유량(Q3)으로 인한 손실(loss)을 줄임과 동시에, 제1유량(Q1)을 증가시킴으로써 웨이퍼(W) 상부면에 존재하는 약액에 대하여 큰 추력을 제공할 수 있다.
제1단면적(A1)을 제2단면적(A2) 및 제3단면적(A3)에 비하여 상대적으로 증가시키기 위한 방법으로는 제1가이드부(342a, 342b, 342c)와 제2가이드부(344a, 344b, 344c)가 이루는 각도를 조절하는 방법이 있으며, 내측벽(332a, 332b, 332c)의 길이를 줄이는 방법이 있을 수 있다.
본 실시예에서는 제1유량(Q1)을 증가시키기 위하여 제1에어홈(384a)의 단면적(A1) 및 제2에어홈(384b)의 단면적(A2), 제3에어홈(384c)의 단면적(A3)을 조절하는 방법을 제시하였으나, 이외에 제1개구(382a)와 제2개구(382b), 제3개구(382c)의 단면적을 선택적으로 조절하거나, 제1개구(382a)로부터 제1에어홈(384a)에 이르는 통로의 단면적, 제2개구(382b)로부터 제2에어홈(384b)에 이르는 통로의 단면적, 제3개구(382c)로부터 제3에어홈(384c)에 이르는 통로의 단면적을 선택적으로 조절함으로써 제1유량(Q1)이 제2유량(Q2) 및 제3유량(Q3)에 비하여 증가하도록 할 수 있다.
도 2를 다시 살펴보면, 상술한 바와 같이 약액 회수 부재(300) 내에는 하우징(320), 복수의 약액 회수통(330a, 330b, 330c)들, 복수의 가이드부(340a, 340b, 340c)들에 의하여 형성된 복수의 통로들이 형성된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 통로는 개구(382a, 382b, 382c)에 의하여 제공되는 유입부와, 에어홈(384a, 384b, 384c)에 의하여 제공되는 유출부와, 상기 유입부와 상기 유출부를 연결하는 중간부를 포함한다. 각각의 통로는 동일하므로 제1개구(382a) 및 제1에어홈(384a)를 통하 여 제공되는 통로에 대해서만 설명하기로 한다.
도 2에 도시한 바와 같이 내부공간에 형성된 기류는 제1개구(382a)를 통하여 유입되며, 유입된 기류는 제1약액 회수통(330a)으로 향한다. 즉, 제1개구(382a)에 의하여 유입부가 제공된다.
제1약액 회수통(330a)으로 유입된 기류는 제1에어홈(384a)을 통하여 외측영역(350)으로 수렴되며, 제1에어홈(384a)에 의하여 유출부가 제공된다.
상기 유입부와 상기 유출부를 연결하는 경로인 중간부는 제1약액 회수통(330a) 및 가이드부(340a)에 의하여 제공된다.
약액 회수 부재(300)의 내부공간에 형성된 기류는 상술한 유입부와 중간부, 유출부를 경유하여 외측영역(350)으로 수렴되며, 상술한 바와 같이 유출부의 단면적은 하우징(320)의 하부로 갈수록 증가할 수 있다. 또한, 유출부는 환형 형상으로 제공될 수 있다.
상술한 기판 처리 장치(10)에 의하면, 웨이퍼(W) 상부면에 존재하는 약액에 대하여 충분한 유량을 제공함으로써 약액을 원활하게 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 복수의 약액들을 사용하여 여러가지 에칭 공정을 수행할 수 있다.
본 발명에 의하면, 약액을 회수하기 위하여 약액에 제공되는 기류의 유량을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 회수하고자 하는 약액에 대하여 충분한 추력을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 약액을 회수하기 위하여 형성되는 기류의 손실을 최소화할 수 있다.
본 발명에 의하면, 에칭 공정시 사용되는 복수의 약액들을 선택적으로 원활하게 회수할 수 있다.

Claims (9)

  1. 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 기판을 지지하며 회전가능한 기판 지지부재와;
    상기 기판 지지부재에 놓인 상기 기판상으로 복수의 약액들을 선택적으로 공급하는 약액 공급 부재와;
    안쪽에 상기 기판 지지부재가 위치되는 내부공간을 제공하고, 상기 약액 공급 부재로부터 공급된 약액들을 회수하는 약액 회수 부재와;
    상기 약액 회수 부재의 아래에 배치되며, 상기 약액 회수 부재를 향하는 기류를 상기 내부공간 내에 균일하게 형성하도록 상기 약액 회수 부재와 통하는 배기부재와;
    상기 약액 회수 부재 내에서 상기 약액 회수 부재에 대한 상기 기판 지지부재의 상대 높이를 변화하기 위해 상기 기판 지지부재와 상기 약액 회수 부재 중 적어도 어느 하나를 이동시키는 승강부재를 포함하되,
    상기 약액 회수 부재는,
    상기 내부공간을 감싸는 하우징과;
    상기 하우징 내에 상하로 적층되어 설치되며, 상기 기판상으로 공급된 약액이 수렴되는 복수의 약액 회수통들과;
    상기 하우징 내에 상하로 적층되어 설치되며, 상기 내부공간 내 기류가 상기 회수통들을 향하도록 복수의 통로들을 형성하는 복수의 가이드부들을 포함하되,
    상기 각 통로의 단면적은 상기 하우징의 하부로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징과 상기 약액 회수통들 사이에는 외측영역이 형성되며,
    상기 통로는,
    상기 기류를 각각의 상기 약액 회수통으로 안내하는 유입부와;
    상기 유입부를 통하여 유입된 상기 기류를 상기 외측영역으로 수렴시키는 유출부와;
    상기 유입부와 상기 유출부를 연결하는 중간부를 포함하되,
    상기 유출부의 단면적은 상기 하우징의 하부로 갈수록 증가하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유출부는 환형인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 기판 지지부재의 외측에 배치되는 외측벽과;
    상기 외측벽의 상단으로부터 안쪽으로 연장되는 상부벽을 포함하되,
    상기 상부벽은 상향 경사지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 약액 회수통은,
    상하방향으로 연장되는 내측벽과;
    상기 내측벽의 하단으로부터 상향 경사지도록 연장되는 하부벽을 포함하되,
    상기 약액 회수통 상에는 약액을 회수할 수 있는 회수홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 약액 회수 부재는 상기 회수홀에 연결되며, 상기 약액 회수통 내에 수렴된 약액을 회수하는 약액 회수 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 가이드부는,
    상기 내부공간 내의 기류가 상기 약액 회수통을 향하도록 개구를 형성하는 제1가이드부와;
    상기 개구를 통하여 유입된 기류가 상기 약액 회수통을 거쳐 상기 하우징을 향하도록 상기 약액 회수통의 하부에 에어홈을 형성하는 제2가이드부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 내측벽은 상기 외측벽과의 사이에 상기 에어홈을 통과한 기류가 수렴되는 외측영역이 형성되도록 상기 외측벽으로부터 일정 거리 이격되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 통로는 상기 에어홈인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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