KR100745482B1 - 기판 이면 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판의 이면을 세정할 수 있는 기판 이면 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 기판 이면 처리 장치는 기판을 지지하는 스핀헤드부; 상기 스핀헤드부에 설치되며, 공정시 상기 기판의 이면으로 유체를 분사하는 백노즐부; 및 상기 스핀헤드부에 놓여지는 기판 상부에 위치되며, 기판 상면의 오염 방지를 위해 기판의 상면을 진공으로 흡착하여 고정하는 진공척을 포함한다. 이러한 구성의 기판 이면 처리 장치는 기판의 이면 처리시 기판 상면의 오염을 방지할 수 있다.
세정, 이면, 회전

Description

기판 이면 처리 장치{APPARATUS FOR TREATING BACKSIDE OF SUBSTRATE}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 이면 처리 장치를 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 이면 처리 장치를 보여주는 측단면도이다.
도 3은 진공척의 저면을 보여주는 사시도이다.
도 4는 자체 회전되는 진공척을 갖는 기판 이면 처리 장치를 보여주는 측면도이다.
도 5 및 도 6은 기판 이면의 세정 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
110 : 스핀헤드부
140 : 백 노즐부
170 : 진공척
본 발명은 반도체 제조 장비에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판의 이면을 세정할 수 있는 기판 이면 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해선 반도체 기판 상에 다층의 박막을 형성하는데 박막 형성에는 에칭 및 세정 공정이 필수적으로 채택되는 것이 일반적이다. 에칭 및 세정 공정에 있어서 기판의 이면에 증착된 질화막 등의 박막과 파티클 등은 후속 공정에서 이물질로 작용하게 된다. 이러한 기판 이면의 불필요한 박막 등과 같은 이물질은 기판 이면 세정 장치를 이용하여 제거하게 된다.
기존의 기판 이면 세정 장치는 기판이 스핀 헤드 상에서 척 핀들에 의해 고정된다. 스핀 헤드는 스핀 모터에서 발생된 회전력이 스핀들로 전달되어 회전되고, 이에 따라, 스핀 헤드 상에 장착된 기판이 회전된다. 스핀들에 설치된 백 노즐이 기판의 이면으로 세정액을 분사하게 된다.
그런데, 기존의 기판 이면 세정 장치는 기판의 이면으로 분사되는 세정액이 척핀과 기판의 접촉 부분에서 액체의 점성 때문에 기판의 상면으로 타고 올라오게 되고, 이로 인해 척핀 주위가 오염되는 현상이 발생된다.
본 발명의 목적은 기판의 이면 세정시 기판의 상면 오염을 방지할 수 있는 기판 이면 처리 장치를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 기판 이면 처리 장치는 기판을 지지하는 스핀헤드부; 상기 스핀헤드부에 설치되며, 공정시 상기 기판의 이면으로 유체를 분사하는 백노즐부; 및 상기 스핀헤드부에 놓여지는 기판 상 부에 위치되며, 기판 상면의 오염 방지를 위해 기판의 상면을 진공으로 흡착하여 고정하는 진공척을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 이면 처리 장치는 상기 진공척을 상기 스핀헤드부로부터 지지하는 지지대들을 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 이면 처리 장치는 상기 진공척이 기판을 진공 흡착한 상태에서 상기 스핀헤드부로부터 지지되도록 상기 진공척과 상기 스핀헤드부를 연결하는 지지대들을 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 진공척은 상기 스핀헤드와 함께 회전된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 이면 처리 장치는 상기 진공척을 상기 스핀헤드부에 놓여진 기판의 상면으로 이동시키기 위한 이동부를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 진공척은 기판보다 큰 직경을 가지는 원판형의 몸체와; 상기 몸체에 위치되며 기판의 가장자리를 진공으로 흡착하는 진공흡착홀들 및; 기판의 이면으로 분사되는 유체가 기판의 상면으로 유입되지 않도록 상기 몸체의 가장자리로부터 돌출되어 기판의 측면을 감싸는 테두리부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 진공척은 기판을 회전시키기 위한 구동부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 백노즐부는 상기 기판의 중심부로부터 에지부를 향하는 반경방향으로 연장되며, 다수의 분사홀들을 갖는 약액 분사부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 스핀헤드부는 지지판; 상기 지지판의 상부 면으로부터 돌출 되어 기판을 상기 지지판의 상부면으로부터 이격되도록 지지하는 지지핀들을 포함한다.
본 발명의 일 특징에 의하면, 기판 이면 처리 장치는 기판을 지지하는 스핀헤드부; 상기 스핀헤드부를 회전시키는 구동부; 상기 구동부와 상기 스핀헤드부를 연결시키는 스핀들; 상기 스핀헤드부 상에 설치되며, 공정시 상기 기판의 이면으로 유체를 분사하는 백노즐부; 및 상기 스핀헤드부에 놓여지는 기판 상부에 위치되며, 기판 이면으로 분사된 유체가 기판 상면으로 유입되는 것을 방지하기 위해 기판의 상면을 진공으로 흡착하여 고정하는 진공척을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 이면 처리 장치는 상기 진공척이 기판을 진공 흡착한 상태에서 상기 스핀헤드부로부터 지지되도록 상기 진공척과 상기 스핀헤드부를 연결하는 지지대들을 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 진공척은 기판보다 큰 직경을 가지는 원판형의 몸체와; 상기 몸체에 위치되며 기판의 가장자리를 진공으로 흡착하는 진공흡착홀들 및; 기판의 이면으로 분사되는 유체가 기판의 상면으로 유입되지 않도록 상기 몸체의 가장자리로부터 돌출되어 기판의 측면을 감싸는 테두리부를 포함한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명 확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 6에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
본 발명은 기판 이면 세정시 기판 상면의 오염을 방지할 수 있는 기판 이면 처리장치를 제공한다. 이를 위해 본 발명은 기판의 상면을 진공으로 흡착 고정하는 진공척을 갖는데 그 특징이 있다.
본 실시예에서 사용되는 용어 중 기판의 상면은 기판의 양면중 패턴이 형성된 면을 칭하고, 기판의 이면은 그 반대면을 칭한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 이면 처리 장치를 보여주는 사시도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 이면 처리 장치를 보여주는 측단면도이다. 도 3은 진공척의 저면을 보여주는 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 이면 처리 장치(100) 반도체 웨이퍼와 같은 기판(10)의 이면(14)을 세정한다. 본 발명의 기판 이면 처리 장치(100)는 스핀헤드부(110), 백 노즐부(140), 진공척(170) 그리고 진공척(170)을 승강 및 이동시키기 위한 승강 장치(160)를 포함한다.
스핀헤드부(110)는 공정 진행 중 기판(10)을 지지하고, 백노즐부(140)는 세정용 약액을 사용하여 기판의 이면(14)을 세정하며, 진공척(170)은 기판(10)의 상면(12)으로 기판 이면 처리에 사용되는 약액이 유입되는 것을 방지한다.
스핀헤드부(110)는 대략 기판과 유사한 직경을 가지는 원형의 상부면을 가지 는 지지판(112)을 가진다. 지지판(112)의 상부면에는 복수의 지지핀(114)들이 위로 돌출되도록 설치되며, 그 지지핀들에는 기판(10)이 놓여진다. 상술한 구조에 의해 기판(10)의 이면(14)과 지지판(112) 사이에는 세정에 사용되는 유체가 흘러갈 수 있는 공간이 마련되며, 기판(10)의 이면(14)은 이들 유체에 의해 세정된다. 지지판(112)의 가장자리에 형성된 삽입홈(119)들에는 진공척(170)에 설치된 지지대(179)들이 끼워진다.
지지판(112)에는 이를 지지하는 스핀들(116)이 결합된다. 스핀들(116)은 그 내부가 비어있는 중공축(hollow shaft) 형태로써, 구동부(180)의 스핀 모터(182)의 회전력을 지지판(112)에 전달한다. 스핀모터와 같은 구동부(180)는 공정 진행 중 기판이 회전되도록 스핀들(116)에 연결된다.
백 노즐부(140)는 기판(10) 이면(14)의 복수 지점으로 세정용 약액을 분사하여 기판의 이면을 균일하게 세정 처리할 수 있는 구조적인 특징을 갖는다. 백 노즐부(140)는 약액 분사부(144), 약액 공급관(148)을 포함한다. 약액 분사부(144)는 다수의 약액 분사홀(144a)들을 갖는 바(bar) 형태로써 기판(10)의 중심부로부터 에지부를 향하는 반경방향으로 연장되도록 설치된다. 약액 분사부(144)는 지지판(112)에 설치된 지지핀(114)들과 충돌하지 않는 정도의 길이를 갖는다. 예컨대, 약액 분사홀(144a)의 개수, 배열 및 사이즈는 기판의 크기, 처리하고자 하는 막질의 종류 및 특성에 따라 변경될 수 있다. 이러한 구성을 갖는 백 노즐부(140)는 기판의 이면 전체에 균일한 약액 공급이 가능하기 때문에 기판 이면의 균일한 식각이 가능하다. 한편, 약액 공급관(148)은 스핀들(116)의 중공 부분(hollow section)을 지나는 약액의 이동 경로로써, 약액 공급관(148)은 소정의 배관으로 구성될 수 있고, 또는 스핀들(116)의 내부의 관 형태로 비어있는 공간으로 정의될 수 있다. 약액 공급관(148)을 통해 공급되는 약액은 약액 분사부(144)의 약액 분사홀(144a)들을 통해 기판 이면의 여러 지점으로 분사된다.
진공척(170)은 지지핀(114)들 상에 놓여진 기판(10)의 상면(12)을 보호하고, 공정 진행 중 기판(10)이 원심력에 의해 지지판(112)으로부터 이탈되는 것을 방지한다. 진공척(170)은 몸체(172)와 진공흡착홀(174)들 그리고 테두리부(176)를 포함한다.
몸체(172)는 기판보다 큰 직경을 가지는 원판형으로 이루어진다. 진공흡착홀(174)들은 기판의 상면(12)과 마주하는 몸체(172)의 저면에 형성된다. 테두리부(176)는 몸체(172)의 저면 가장자리로부터 돌출되며 기판의 이면(14)으로 분사되는 유체가 기판의 상면(12)으로 유입되지 않도록 기판(10)의 측면(16)을 감싸게 된다.
진공척(170)의 몸체(172)에는 4개의 지지대(179)들이 설치된다. 이 지지대(179)들은 진공척(170)이 스핀헤드부(110)에 놓인 기판(10)을 진공 흡착하였을 때 진공척(170)과 스핀헤드부(110)를 연결하기 위한 구조물이다. 지지대(179)들은 스핀헤드부(110)의 삽입홈(119)에 끼워지게 된다. 진공척(170)은 지지대(179)들을 통해 스핀헤드부(110)와 결합됨으로써, 스핀헤드부(110)의 회전에 의해 회전된다.
한편, 기판 이면 처리 장치(100)는 기판 표면의 일정한 막을 제거하기 위하여 산 용액(acid solution)인 약액을 사용하기 때문에 주변 장비 보호를 위하여 스핀헤드부(110) 주위로 상부가 개방된 원통형상의 용기(vessel)(190)가 위치된다.
도 4에는 진공척(170)이 자체 회전될 수 있는 구조를 갖는 기판 이면 처리 장치(100a)가 개략적으로 도시되어 있다. 도 4에서와 같이, 진공척(170)의 몸체(172)는 구동부(178)에 의해 자체 회전되기 때문에 진공척(170)과 스핀헤드부(110)를 연결하기 위한 지지대와, 스핀헤드부(110)를 회전시키기 위한 구동부가 불필요하다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 기판 이면 처리 장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
기판(10)은 통상의 기판 이송 로봇(미도시됨)에 의해 이송되어 스핀헤드부(110)의 지지판(112) 상부에 놓여진다. 지지판(112) 상부에 놓여진 기판(10)은 지지핀(114)들에 의해 지지판(112) 상부면으로부터 이격된 상태가 된다. 기판(10)의 로딩이 완료되면, 진공척(170)은 기판 척킹을 위한 위치(도 6에 도시됨)로 하강하여 기판의 상면(12) 가장자리를 진공으로 고정시킨다. 이때 기판의 상면(12)은 진공척(170)에 의해 외부로부터 보호된다. 진공척(170)이 기판 척킹을 위한 위치로 하강하게 되면, 지지대(179)들은 스핀헤드부(110)의 삽입홈(119)에 삽입되면서 진공척(170)이 스핀헤드부(110)에 도킹된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 척킹이 완료되면, 지지판(112)은 스핀들(116)을 통해 구동부(180)에서 발생된 동력을 전달받아 회전되고, 이에 따라 진공척(170)과 함께 기판이 회전하게 된다. 기판(10)의 이면 세정은 기판이 회전되는 상태에서 진행된다. 즉, 약액은 백 노즐부(140)의 약액 분사부(144)에 형성된 다수 의 약액 분사홀(144a)들로부터 기판 이면(14)으로 분사된다. 이 과정에서 기판의 상면(14)은 진공척(170)에 의해 외부와 차단된 상태를 유지함으로써 약액으로 인한 오염이 방지된다. 특히, 기판을 지지하는 부분이 전체적으로 실링되어 차단됨으로써 약액이 기판 측면을 타고 상면으로 유입되는 것을 사전에 차단할 수 있다.
이처럼, 기판(10)의 이면 세정이 완료되면, 기판(10)은 지지판(112)이 정지된 상태에서 그리고 진공척(170)이 상부로 이동된 후 기판 이송 로봇에 의해 언로딩된다.
본 발명은 기판의 표면을 유체로 처리하는 모든 설비에 적용 가능하다. 그러한 실시예 중에서 바람직한 실시예로 반도체 세정 공정에서 사용되는 매엽식 세정 장치를 예를 들어 설명한 것으로, 본 발명은 반도체 식각 공정에서 사용되는 매엽식 식각 장치 등에도 사용될 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 기판 이면 처리 장치의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 기판의 이면 세정시 기판의 상면 오염을 방지할 수 있다.

Claims (12)

  1. 기판 이면 처리 장치에 있어서:
    기판을 지지하는 스핀헤드부;
    상기 스핀헤드부에 설치되며, 공정시 상기 기판의 이면으로 유체를 분사하는 백노즐부; 및
    상기 스핀헤드부에 놓여지는 기판 상부에 위치되며, 기판 상면의 오염 방지를 위해 기판의 상면을 진공으로 흡착하여 고정하는 진공척을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이면 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 이면 처리 장치는
    상기 진공척을 상기 스핀헤드부로부터 지지하는 지지대들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이면 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판 이면 처리 장치는
    상기 진공척이 기판을 진공 흡착한 상태에서 상기 스핀헤드부로부터 지지되도록 상기 진공척과 상기 스핀헤드부를 연결하는 지지대들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이면 처리 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 진공척은 상기 스핀헤드와 함께 회전되는 것을 특징으로 하는 기판 이면 처리 장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 기판 이면 처리 장치는
    상기 진공척을 상기 스핀헤드부에 놓여진 기판의 상면으로 이동시키기 위한 이동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이면 처리 장치.
  6. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 진공척은
    기판보다 큰 직경을 가지는 원판형의 몸체와;
    상기 몸체에 위치되며 기판의 가장자리를 진공으로 흡착하는 진공흡착홀들 및;
    기판의 이면으로 분사되는 유체가 기판의 상면으로 유입되지 않도록 상기 몸체의 가장자리로부터 돌출되어 기판의 측면을 감싸는 테두리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이면 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 진공척은
    기판을 회전시키기 위한 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이면 처리 장치.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 백노즐부는
    상기 기판의 중심부로부터 에지부를 향하는 반경방향으로 연장되며, 다수의 분사홀들을 갖는 약액 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이면 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 스핀헤드부는
    지지판;
    상기 지지판의 상부면으로부터 돌출 되어 기판을 상기 지지판의 상부면으로부터 이격되도록 지지하는 지지핀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이면 처리 장치.
  10. 기판 이면 처리 장치에 있어서:
    기판을 지지하는 스핀헤드부;
    상기 스핀헤드부를 회전시키는 구동부;
    상기 구동부와 상기 스핀헤드부를 연결시키는 스핀들;
    상기 스핀헤드부 상에 설치되며, 공정시 상기 기판의 이면으로 유체를 분사하는 백노즐부; 및
    상기 스핀헤드부에 놓여지는 기판 상부에 위치되며, 기판 이면으로 분사된 유체가 기판 상면으로 유입되는 것을 방지하기 위해 기판의 상면을 진공으로 흡착하여 고정하는 진공척을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이면 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기판 이면 처리 장치는
    상기 진공척이 기판을 진공 흡착한 상태에서 상기 스핀헤드부로부터 지지되도록 상기 진공척과 상기 스핀헤드부를 연결하는 지지대들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이면 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 진공척은
    기판보다 큰 직경을 가지는 원판형의 몸체와;
    상기 몸체에 위치되며 기판의 가장자리를 진공으로 흡착하는 진공흡착홀들 및;
    기판의 이면으로 분사되는 유체가 기판의 상면으로 유입되지 않도록 상기 몸체의 가장자리로부터 돌출되어 기판의 측면을 감싸는 테두리부를 포함하는 것을 특 징으로 하는 기판 이면 처리 장치.
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