KR100797080B1

KR100797080B1 - 기판 처리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100797080B1
Application number: KR1020060075689A
Authority: KR
Inventors: 성보람찬
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2008-01-22

Abstract

본 발명은 기판상에 복수의 약액이나 기체를 공급하여 기판을 세정 건조하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 기판 처리 장치는 기판이 놓여지는 척을 갖는 기판 지지부재; 상부가 개방되고, 상기 척 주변을 감싸도록 형상지어진 하부 챔버; 및 기판에 대한 건조 공정이 외부와 격리된 상태에서 진행되도록 상기 하부 챔버의 상부를 개방 또는 폐쇄하는 상부 챔버; 상기 상부 챔버의 가장자리에 설치되며 건조 유체가 기판에 간접 분사되도록 상기 상부 챔버의 중앙을 향하여 건조 유체를 분사하는 간접분사노즐; 및 상기 상부 챔버에 설치되며 건조 유체를 기판에 직접 분사하는 직접분사노즐을 포함한다.

이러한 구성의 기판 처리 장치는 기판 중앙 부분의 건조 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 기판 전체의 건조 효율 증대 및 외부 오염 차단 그리고 산화막 방지 등의 효과를 얻을 수 있다.

기판, 세정, 건조, 커버

Description

기판 처리 장치 및 방법{A METHOD AND APPARATUS FOR CLEANING SUBSTRATES}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 하부 챔버가 부분적으로 개방된 상태를 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 하부 챔버가 전체적으로 개방된 상태를 보여주는 도면이다.

도 4a는 이중관 형태의 직접분사노즐이 설치된 상부 챔버를 보여주는 도면이다.

도 4b는 단일관 형태의 직접분사노즐이 설치된 상부 챔버를 보여주는 도면이다.

도 5a 내지 도 5d는 기판 건조 과정을 단계적으로 보여주는 도면들이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

110: 기판 지지부재

120 : 하부 챔버

130 : 상부 챔버

140 : 간접분사노즐

160 : 약액 노즐 부재

170 : 감압 부재

180 : 직접분사노즐

본 발명은 반도체 기판을 처리하는 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 기판상에 약액이나 기체를 공급하여 기판을 세정 건조하는 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조공정에서는 절연막 및 금속물질의 증착(Deposition), 식각(Etching), 감광제(Photo-resist)의 도포(Coating), 현상(Develop), 애셔(Asher) 제거 등이 수회 반복되어 미세한 패터닝(Patterning)의 배열을 만들어 나가게 되며, 각각의 공정에서 발생하는 이물질의 제거를 위한 공정으로는 순수(Deionized Water) 또는 약액(Chemical)을 이용한 세정공정(Wet Cleaning Process)이 있다.

일반적인 세정건조 장치는 한 장의 웨이퍼를 처리할 수 있는 웨이퍼 척(Wafer chuck)으로 웨이퍼를 고정시킨 후 모터에 의해 웨이퍼를 회전시키면서, 웨이퍼의 상부에서 분사노즐을 통해 약액 또는 순수를 흘려주어, 웨이퍼의 회전력에 의해 약액 또는 순수가 웨이퍼의 전면으로 퍼지게 하여 공정이 이루어지도록 하고 있다.

이와 같이, 매엽식 세정건조 장치에서는 순수를 이용한 린스 처리후에 N2 가스로 건조하는 방식으로 세정 건조 공정이 이루어지고 있다.

하지만, 웨이퍼가 대형과 되고, 웨이퍼 상에 형성된 패턴이 미세화되면서 세정 공정에서 사용된 순수가 완전히 제거되지 않고 미건조되는 현상이 발생되고 있다. 또한, 웨이퍼가 대기 중에 노출된 상태에서 세정 및 건조가 이루어지기 때문에 외부 환경에 많은 영향을 받아 건조 불량이 발생된다.

본 발명의 목적은 신속한 기판 건조가 가능한 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은 외부 오염원으로 기판을 보호할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은 기판 건조 과정에서 발생되는 물반점을 최소화할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은 외부 환경으로부터 영향을 최소화 할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은 기판 중앙의 건조 불량을 방지할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 기판 처리 장치는 기판이 놓여지는 척을 갖는 기판 지지부재; 상부가 개방되고, 상기 척 주변을 감싸도록 형상지어진 하부 챔버; 및 기판에 대한 건조 공정이 외부와 격리된 상태에서 진행되도록 상기 하부 챔버의 상부를 개방 또는 폐쇄하는 상부 챔버; 상기 상부 챔버의 가장자리에 설치되며 건조 유체가 기판에 간접 분사되도록 상기 상부 챔버의 중앙을 향하여 건조 유체를 분사하는 간접분사노즐; 및 상기 상부 챔버에 설치되며 건조 유체를 기판에 직접 분사하는 직접분사노즐을 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 상기 직접분사노즐의 분사 높이를 변경하기 위해 상기 직접분사노즐을 상하 이동시키는 위치조절부를 더 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 직접분사노즐은 기판의 중앙으로 건조가스를 분사하는 중앙의 내부관과, 상기 내부관의 외측에 설치되는 외부관으로 이루어지는 이중관 구조로 이루어진다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 내부관은 기판의 중앙으로 건조가스를 분사하는 제1분사구를 갖고, 상기 외부관은 기판의 외측으로 경사지게 건조가스를 분사하는 제2분사구를 갖는다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 직접분사노즐은 기판의 중앙으로 건조가스를 분사하는 제1분사구와, 기판의 외측으로 경사지게 건조가스를 분사하는 제2분사구를 갖는다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 직접분사노즐은 건조가스가 기판 가장자리로 퍼지도록 경사진 분사구를 포함한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 기판 처리 방법 은 (a) 하부 챔버의 내측에 위치한 척에 기판을 로딩하는 단계; (b) 기판에 대한 건조 공정이 외부와 격리된 상태에서 진행되도록 상기 하부 챔버의 상부를 상부 챔버로 밀폐하면서 기판 주변을 건조 유체 분위기로 만드는 단계; (c)상기 하부 챔버가 상기 상부 챔버에 의해 밀폐된 상태에서 상기 상부 챔버에 설치된 직접분사노즐이 건조 유체를 기판으로 직접분사하면서 기판을 건조하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 (C) 단계는 상기 직접분사노즐이 기판 중앙에 가깝게 위치된 상태에서 시작하여 단계적으로 상승하면서 건조 유체를 분사한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 (C) 단계는 상기 직접분사노즐은 기판의 중앙으로 건조가스를 분사함과 동시에 기판의 외측으로 경사지게 건조가스를 분사한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 (C)단계는 건조 유체가 기판의 중앙으로부터 분사되기 시작하여 기판의 가장자리로 퍼지면서 분사되도록 상기 직접분사노즐이 기판 중앙에 가깝게 위치된 상태에서 시작하여 단계적으로 상승하면서 건조 유체를 분사한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 (b)단계에서 상기 상부 챔버가 상기 하부 챔버를 밀폐하기 전에 상기 상부 챔버의 내부는 상기 상부 챔버에 설치된 간접분사노즐로부터 분사되는 건조 유체에 의해 건조 유체 분위기가 조성된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, (c) 단계에서 상기 간접분사노즐로부터 분사되는 건조 유체가 상기 상부 챔버의 가장자리에서 중앙을 향해 분사되고, 상기 상 부 챔버의 중앙으로 모아진 건조 유체는 중앙에 형성된 중앙 개구를 통해 기판을 향해 빠져나오며, 상기 중앙 개구를 통해 빠져나가는 건조 유체는 기판의 중심으로부터 가장자리로 점차 확산되면서 기판 표면을 건조한다.

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 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.

본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 5d에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.

본 발명은 기판의 건조 효율 증대 및 외부 오염 차단 그리고 산화막 방지 등의 효과를 얻을 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다. 이를 위해 본 발명은 기판의 건조 공정이 대기압 이하에서 처리되도록 기판 처리 공간을 외부와 격리할 수 있는 상하 분리 구조의 챔버(상부챔버와 하부챔버로 이루어짐)와, 기판으로 건조 유체를 간접 분사할 수 있는 상부챔버, 챔버의 처리 공간을 감압하기 위한 감압부재를 갖는데 그 특징이 있습니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 하부 챔버가 부분적 으로 개방된 상태를 보여주는 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 하부 챔버가 전체적으로 개방된 상태를 보여주는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 기판(w)을 스피닝하면서 약액 세정, 린스, 그리고 건조 등의 처리 공정을 수행한다.

기판 처리 장치(100)는 기판(W)이 놓여지는 척(112)을 갖는 기판 지지부재(110), 하부 챔버(low chamber)(120), 상부 챔버(upper chamber)(130), 약액 노즐부재(160) 그리고 감압 부재(170)를 포함한다.

기판 지지부재(110)는 처리 공정시 기판(w)을 지지한다. 기판 지지부재(110)는 척(112), 스핀들(spindle)(114), 회전 부재(116), 승강 부재(117) 그리고 백 노즐부(118)를 갖는다.

척(112)은 하부 챔버(120)의 안쪽 공간에 배치된다. 척(112)은 상부에 기판(W)이 로딩(loading)되는 상부면(112a)과, 상부면(112)으로부터 이격된 상태로 기판(W)을 지지하는 지지핀(113a)들 그리고 기판(w)을 고정하는 척킹핀(113b)들을 갖는다. 지지핀(113a)들은 기판을 척(112)의 상부면(112a)으로부터 이격된 상태로 지지하며, 척킹핀(113b)들은 공정 진행시 기판의 가장자리 일부를 척킹한다.

스핀들(114)은 척(112)의 중앙 하부와 결합된다. 스핀들(130)은 그 내부가 비어 있는 중공축(hollow shaft) 형태로써, 회전 부재(116)의 회전력을 척(112)에 전달한다. 상세하게 도시하지는 않았지만, 회전 부재(116)는 회전력을 발생하는 모터와 같은 구동부와, 구동부로부터 발생된 회전력을 스핀들로 전달하는 벨트, 체인과 같은 동력 전달부 등의 통상적인 구성으로 이루어질 수 있다.

승강 부재(117)는 공정에 사용되는 유체 종류에 따라(또는 처리 공정에 따라) 하부 챔버(120) 내에서 척(112)의 상대높이가 변화되도록 척(112)을 상하로 이동시키기 위한 것이다. 승강 부재(117)에 의해 척(112)은 사용되는 유체의 종류(또는 처리 공정)에 따라 후술하는 제1,2,3 흡입덕트(122a,122b,122c)에 대응되는 높이로 이동된다. 상술한 예에서는 하부 챔버(120)가 고정되고, 세정 및 린스 그리고 건조 등의 과정(또는 사용되는 유체 종류)에 따라 척(112)이 상하로 이동되는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 반대로 척(112)이 고정된 상태에서 하부 챔버(120)가 상하로 이동될 수도 있다.

백 노즐부(118)는 기판(w)의 저면으로 세정 및 건조를 위한 유체를 선택적으로 분사하기 위한 것으로, 백 노즐부(118)는 스핀들(114)의 중공 부분(hollow section)을 지나는 유체의 이동경로인 공급관(118a)과 척(112)의 상면 중앙에 설치된 노즐(nozzle)(118b)을 포함한다. 노즐(118b)은 공급관(118a)과 연결되어 척(112)의 중앙부에 노출되어 기판 배면에 세정 및 건조를 위한 유체를 분사하여 기판의 배면 세정 및 건조를 수행한다. 공급관(118a)은 소정의 배관으로 구성될 수 있고, 또는 스핀들(114)의 내부의 관 형태로 비어있는 공간으로 정의될 수 있다. 노즐(118b)을 통해 기판의 배면 중앙부로 분사되는 유체는 기판의 회전에 의해 기판의 가장자리로 쉽게 분산된다.

하부 챔버(120)는 상부가 개방된 그리고 척(112) 주변을 감싸도록 형상 지어지며, 회전되는 기판상에서 비산되는 유체(또는 기판의 약액 처리 과정에서 발생되는 흄)를 유입 및 흡입하는 환형의 제1,2,3흡입덕트(122a,122b,122c)가 다단으로 배치되며, 강제 배기가 이루어지도록 진공 라인(174)과 연결되는 배기 포트(124)를 갖는다. 도시하지 않았지만, 하부 챔버(120)에는 약액 회수를 위한 배출라인들이 연결된다.

도 1 및 도 4a 그리고 도 5a를 참조하면, 상부 챔버(130)는 하부 챔버(120)의 상부를 개방하거나 또는 폐쇄하는 상부 컵(132)과, 상부 컵(132)에 설치되어 건조를 위한 유체를 기판으로 간접 분사하는 간접분사노즐(140)과, 상부 컵(132)이 하부 챔버(120)의 상부를 개방 또는 폐쇄하도록 상부 컵(132)을 구동시키는 개폐 구동부(138) 그리고 상부 컵(132)에 설치되어 건조를 위한 유체를 기판으로 직접분사하는 직접분사노즐(180)을 포함한다.

상부 컵(132)은 하부 챔버(120) 상부를 충분하게 커버할 수 있는 크기로, 환형 공간(134), 안내돌기(139), 중앙 개구(135), 안내면(136) 그리고 돌출벽(137)을 갖는다.

환형 공간(134)은 간접분사노즐(140)이 설치되는 가장자리부(134a)와, 가장자리부(134a) 보다 높은 중앙부(134b)로 이루어지는 우산 모양의 공간으로, 간접분사노즐(140)로부터 분사되는 건조 유체를 중앙으로 안내하기 위하여 경사진 통로(134c)를 갖는다.

간접분사노즐(140)은 환형 공간(134)의 가장자리부(134a)에 설치되는 링 형태로 이루어질 수 있으며, 간접분사노즐(140)은 일정 간격마다 분사구(142)들이 형성되는데, 분사구(142)들은 상 방향으로 건조 유체를 분사하도록 형성된다. 건조 유체는 간접분사노즐(140)의 분사구(142)들을 통해 분사된 후 환형 공간(134)을 따 라 환형 공간의 중앙부(134b)를 향하게 된다.

환형 공간(134)의 중앙부(134b)에서 모인 건조 유체는 중앙의 개구(135)를 통해 처리 공간(a)으로 빠져나가서 기판 중앙부로 향하게 된다. 돌출벽(137)은 간접분사노즐(140)로부터 분사되는 건조 유체가 흐르는 환형 공간(134)과, 기판의 처리 공간(a) 사이에 위치하는 돌출 부분으로 이 돌출벽(137)은 간접분사노즐(140)로부터 떨어지는 이물질로부터 기판을 보호하게 된다.

참고로, 건조 유체는 유기용제(IPA) 및 질소가스가 포함될 수 있으며, 유기용제 및 질소가스는 30도 이상 90도 미만의 온도로 가열된 것이 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 건조 유체가 기판으로 간접 분사됨으로써 층류 기류를 전면적으로 유지할 수 있고, 기판 표면으로 직접 분사하는 종래 스윙 노즐 방식에 비해 건조 유체의 농도 분포를 균일하게 유지할 수 있다. 특히, 간접분사노즐(140)이 환형 공간(134) 가장자리부(안쪽으로 움푹 들어간 공간)(134a)에 위치됨으로써 간접분사노즐(140)의 분사구(142)들로부터 떨어지는 이물질이 기판으로 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 특히, 건조 유체는 상부 커버(132) 중앙부에서 모인 후 기판(w)의 중앙부로 흐르는 안정적인 기류 흐름을 갖기 때문에 건조가 균일하게 이루어진다.

한편, 상부 컵(132)의 안내면(136)은 중앙에서 가장자리 방향으로 갈수록 높이가 낮아지도록 하향 경사지는 구조로 이루어진다. 안내면(136)은 중앙 개구(135)를 통해 빠져나가는 건조 유체가 기판의 중심으로부터 가장자리로 점차 확산되면서(퍼져나가면서) 흘러가도록 건조 유체를 안내하게 된다. 이러한 구조의 안내 면(136)은 기판의 중심에 비해 가장자리로 갈수록 건조 유체의 밀도를 낮아지는 것을 방지하기 위한 것으로, 상부 컵(132)의 안내면(136)은 기판의 중심보다 가장자리로 갈수록 좁아지는 처리 공간(a)을 제공하게 된다.

이처럼 기판 상부의 처리 공간(a)은 중앙으로부터 가장자리로 갈수록 줄어들기 때문에 기판의 중앙에서 가장자리로 흐르는 건조 유체의 밀도는 가장자리로 갈수록 높아지게 된다. 또한, 건조 유체는 기판의 중심으로부터 가장자리로 점차 확산되면서(퍼져나가면서) 흘러가기 때문에 기판 전면에 균일하게 제공된다.

특히, 유체의 이동 통로가 되는 기판 상부의 처리 공간(a)은 가장자리로 갈수록 좁아지기 때문에, 건조 유체는 기판 중심보다 기판 가장자리로 갈수록 빠르게 이동하게 된다. 따라서, 기판 표면에 잔류하는 파티클의 제거 효율 및 물기 제거 효율이 향상될 수 있는 것이다.

도 1 및 도 4a를 참조하면, 직접분사노즐(180)은 기판 중앙으로부터 시작하여 기판 가장자리 방향으로 건조 유체를 분사하는 노즐이다. 직접분사노즐(180)은 간접분사노즐(140)로부터 분사되는 건조 유체의 흐름이 최초 기판의 중앙부 쪽으로 도달이 원활하지 않은 것을 보완하기 위한 것으로, 직접분사노즐(180)은 기판 중앙에서 외각 방향으로 밀어내는 직접 건조 방식으로 기판 표면을 건조시킨다. 직접분사노즐(180)은 상부 컵(132)의 상부 중앙을 관통하여 기판의 중심으로 향해 수직하게 설치된다. 직접분사노즐(180)은 위치조절부(188)에 의해 상하 이동된다. 직접분사노즐(180)은 기판의 중앙으로 건조 유체를 분사하는 내부관(182)과, 기판의 가장자리로 건조 유체를 분사하는 외부관(184)으로 이루어지는 이중관 구조다. 내부 관(182)은 기판의 중앙으로 건조 유체를 분사하는 제1분사구(182a)를 갖으며, 외부관(184)은 기판의 외측방향(가장자리 방향)으로 건조 유체를 분사하는 제2분사구(184a)들을 갖는다.

도 4b에는 단일관 형태의 직접분사노즐(180')이 도시되어 있다. 도 4b에서와 같이, 직접분사노즐(180')은 노즐 끝단부에 제1분사구(182a)와 제2분사구(182b)를 갖으며, 단일관 형태의 직접분사노즐(180')은 이중관 구조의 직접분사노즐(180)에 비해 제작이 용이할 뿐만 아니라 관의 사이즈를 줄일 수 있어 간접분사노즐(140)로부터 분사되는 건조 유체의 흐름에 영향을 최소화시킬 수 있다.

도 5b 내지 도 5d에 도시된 바와 같이, 직접분사노즐(180)은 기판과 인접한 위치에서 건조 유체를 분사하기 시작해서, 건조가 진행될수록 상승하면서 기판 외측으로 건조 유체를 분사하게 된다. 즉, 직접분사노즐(180)은 상승할수록 제2분사구(184a)를 통해 분사되는 건조 유체의 분사범위가 외측으로 넓어지게 되고, 따라서 기판 중앙에서 시작하여 외측으로 그 분사 범위를 점차 넓혀나가게 된다. 이를 위해, 직접분사노즐(180)은 위치조절부(188)에 의해 그 높낮이가 조절된다. 따라서, 직접분사노즐(180)은 단계적으로 그 높이를 높이거나 낮추면서 건조 유체의 분사 범위를 조절할 수 있기 때문에 건조 효율을 향상시킬 수 있다. 직접분사노즐(180)에는 건조용 유체 공급부(또는 식각용 유체 공급부)가 연결된다.

상부 챔버(130)는 하부 챔버(120)와 접하는 상부 컵(132)의 측면에 기판이 처리되는 공간을 실링하도록 실링부재(133)가 설치된다.

감압 부재(170)는 하부 챔버(120)와 상부 챔버(130)의 결합에 의해 형성되는 밀폐된 처리 공간(a)을 감압하기 위한 것이다. 감압 부재(170)는 진공펌프(172)와, 일단은 진공펌프(172)와 연결되고 타단은 하부 챔버(120)의 배기포트(124)와 연결되는 진공라인(174)을 갖는다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치(100)는 상부 챔버(130)에 의해 기판(w)의 처리 공간(a)이 외부와 격리될 뿐만 아니라, 외부와 격리된 기판(w)의 처리 공간(밀폐 공간;a)이 대기압 이하로 감압될 수 있는 구조적인 특징을 갖는다. 이러한 구조적인 특징에 의하면, 기판의 건조 공정에서 외부 환경에 의한 영향을 최소화 할 수 있고, 신속한 기판 건조가 가능하다.

도시되지 않았지만, 하부 챔버(120)와 기판 지지부재(110)의 척(112)은 상대적으로 또는 개별적으로 승강하도록 구성될 수 있으며, 이들을 승,하강시킨 상태에서 기판(w)을 기판 지지부재(110)의 척(112)으로 로딩하거나, 처리가 끝난 기판(W)을 언로딩할 수 있다.

도 1 및 도 3를 참조하면, 약액 노즐 부재(160)는 기판(w)의 상면으로 세정을 위한 유체 및 린스를 위한 유체를 분사하기 위한 것으로, 약액 노즐 부재(160)는 노즐 이동부재(164)에 의해 상하방향으로 직선이동 되거나 웨이퍼(W)의 중심 상부에서 하부 챔버(120)의 외측으로 회전 이동되는 노즐(162)을 포함한다. 노즐 이동부재(164)는 노즐(162)이 결합되는 수평 지지대(166)와 이에 결합되며 모터(미도시됨)에 의해 회전 가능한 수직 지지대(168)를 가진다.

이와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치(100)는 기판의 세정 및 건조 방식에 따라 분사구들의 개수 또는 분사구들로 공급되는 유체의 종류를 변경할 수 있으며, 분사구들간의 간격 역시 변경될 수 있다. 예컨대, 세정을 위한 유체에는 탈이온수와 불산 용액이 혼합된 혼합액, 탈이온수, 암모니아 용액과 과산화수용액이 혼합된 혼합액 등이 사용될 수 있으며, 건조를 위한 유체에는 이소프로필알콜 증기와 질소가스가 혼합된 가스, 질소 가스 등이 사용될 수 있다.

도 5b에서와 같이, 건조 공정이 진행될 때 상부 컵(132)의 가장자리와 기판과의 간격은 기판으로부터 비산되는 물 입자 및 건조 유체가 하부 챔버의 벽을 맞고 리바운드 되는 것을 방지하기 위해 최소 0.5cm 그리고 최대 2cm 이격되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 기판 처리 장치를 사용하여 기판을 세정 건조하는 공정을 살펴보면 다음과 같다.

도 1 내지 도 5a를 참조하면, 기판(w)은 하부 챔버(120)의 개방된 상부를 통해 척(122)에 로딩된다. 기판(w)은 지지핀(113a)들에 지지된 상태에서 척킹핀(113b)들에 의해 척킹된다, 기판(w)은 회전부재(116)의 동작에 의해 척(112)과 함께 회전된다. 이후, 회전되는 기판은 약액노즐부재(160)의 노즐(162)을 통해 분사되는 유체에 의해 세정 및 린스 처리된다(도 3 참조).

기판의 세정 및 린스 처리가 완료되면, 기판(w)에 대한 건조 처리가 진행된다. 기판의 건조 처리는 기판 표면에 물반점이 발생되지 않도록 신속하게 그리고 대기압 이하의 환경에서 진행된다.

건조 과정을 자세히 살펴보면, 먼저 상부 컵은 내부가 건조 유체 분위기로 만들어 진 후 하부 챔버를 밀폐시킨다. 즉, 상부 챔버는 하부 챔버를 밀폐하기 위 해 이동하는 과정에서 간접분사노즐을 통해 건조 유체를 분사하여 상부 챔버 내부 분위기를 건조 유체 분위기로 만든다(도 5a 참조). 도 5b에서와 같이, 하부 챔버의 상부가 상부 컵에 의해 밀폐된 처리 공간(a)은 감압 부재(170)에 의해 대기압 이하로 감압된다. 처리 공간(a)이 대기압 이하로 감압되면, 기판(w)은 간접분사노즐(140)을 통해 간접 분사되는 건조 유체와 직접분사노즐(180)을 통해 기판으로 직접 분사되는 건조 유체에 의해 건조된다. 여기서, 건조 유체는 처리 공간(a)이 감압되기 이전(상부 챔버가 하부 챔버를 밀폐시키기 위해 이동하는 순간)부터 간접분사노즐(140)을 통해 제공된다. 한편, 간접분사노즐(140)은 돌출벽(137)에 의해 차단된 환형 공간(134)의 가장자리부(134a)에 위치되고, 분사구(142)가 상방향을 향하기 때문에 분사구(142)로부터 떨어지는 이물질로 인한 기판 오염을 방지할 수 있다.

건조 유체는 간접분사노즐(140)의 분사구(142)들을 통해 분사된 후 환형 공간(134)을 따라 환형 공간의 중앙부(134b)(상부 컵의 중앙)로 모이게 된다. 환형 공간(134)의 중앙부(134b)에서 모인 건조 유체는 중앙 개구(135)를 통해 처리 공간(a)의 기판 중앙부분으로 향하게 된다. 중앙 개구(135)를 통해 기판의 중앙부분으로 향한 건조 유체는 회전하는 기판(w)의 중심으로부터 가장자리로 점차 확산되면서(퍼져나가면서) 기판 표면을 신속하게 그리고 균일하게 건조시킨다.

도 5b 내지 도 5d에 도시된 바와 같이, 직접분사노즐(180)은 간접분사노즐(140)로부터 분사되는 건조 유체의 흐름이 최초 기판 중앙 쪽으로 원활하지 않은 것을 보완하기 위한 것으로, 직접분사노즐(180)은 기판 중앙에서 외각 방향으로 밀 어내는 직접 건조 방식으로 기판 표면을 건조시키게 된다. 직접분사노즐(180)은 건조 유체가 기판의 중앙으로부터 분사되기 시작하여 기판의 외곽으로 퍼지면서 분사되도록 단계적으로 상승하면서 건조 유체를 분사하게 된다. 직접분사노즐(180)의 제1분사구(182a)를 통해 분사되는 건조 유체는 기판의 중앙으로 제공되고, 제2분사구(184a)를 통해 분사되는 건조 유체는 기판 중앙 부분에서 외측으로 단계적으로 분사 범위가 넓어지게 된다. 건조 유체가 기판의 외측으로 퍼지는 것이 가능한 것은 제2분사구(184a)의 각도가 외측으로 경사지게 형성되었기 때문이고 또한 직접분사노즐(180)이 단계적으로 상승 이동하기 때문에 가능하다.

본 발명에서는 기판의 상면과 저면을 동시에 세정 및 건조할 수 있다. 기판(w)의 저면 세정 및 건조는 기판이 회전되는 상태에서, 백 노즐부(150)의 노즐(152)을 통해 기판(w) 상부로 제공되는 유체와 동일한 유체가 기판의 저면으로 공급되면서 이루어진다.

기판 건조 과정이 완료되면, 하부 챔버(120)의 상부 개방을 위해 상부 챔버(130)의 상부 컵(132)은 도 2에 도시된 위치까지 상승된 후, 도 3에 도시된 위치로 이동된다. 기판(w)은 척(112)이 정지된 상태에서 척(112)으로부터 언로딩된다.

본 발명은 기판을 액상(또는 기체상태)의 유체로 처리하는 모든 설비에 적용 가능하다. 그러한 실시예 중에서 바람직한 실시예로 반도체 세정 공정에서 사용되는 회전형 세정 장치를 예를 들어 설명한 것으로, 본 발명은 회전형 식각 장치(rotary etching apparatus) 등에도 사용될 수 있다.

이상에서, 본 발명에 따른 기판 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 신속한 기판 건조가 가능하다.

또한, 본 발명은 건조 유체를 기판에 간접 분사하여 층류기류를 전면적으로 유지 가능하고, 건조 유체의 농도 분포를 균일하게 유지할 수 있다.

또한, 본 발명은 간접분사노즐이 상부를 향하고 있어 이물질이 기판으로 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 기판 건조시 외부 오염원으로 기판을 보호할 수 있다.

또한, 본 발명은 기판 건조 과정에서 발생되는 물반점을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명은 기판 건조시 외부 환경으로부터 영향을 최소화 할 수 있다.

또한, 본 발명은 기판이 공기와 접촉하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 기판 건조를 위해 공급되는 유체의 농도 및 온도 변화를 최소할 수 있다.

또한, 본 발명은 기판 중앙부분의 건조 효율을 높일 수 있다.

Claims

기판 처리 장치에 있어서:

기판이 놓여지는 척을 갖는 기판 지지부재;

상부가 개방되고, 상기 척 주변을 감싸도록 형상지어진 하부 챔버; 및

기판에 대한 건조 공정이 외부와 격리된 상태에서 진행되도록 상기 하부 챔버의 상부를 개방 또는 폐쇄하는 상부 챔버;

상기 상부 챔버의 가장자리에 설치되며 건조 유체가 기판에 간접 분사되도록 상기 상부 챔버의 중앙을 향하여 건조 유체를 분사하는 간접분사노즐; 및

상기 상부 챔버에 설치되며 건조 유체를 기판에 직접 분사하는 직접분사노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제1항에 있어서,

상기 기판 처리 장치는

상기 직접분사노즐의 분사 높이를 변경하기 위해 상기 직접분사노즐을 상하 이동시키는 위치조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 직접분사노즐은 기판의 중앙으로 건조가스를 분사하는 중앙의 내부관과, 상기 내부관의 외측에 설치되는 외부관으로 이루어지는 이중관 구조로 이루어 지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제3항에 있어서,

상기 내부관은 기판의 중앙으로 건조가스를 분사하는 제1분사구를 갖고,

상기 외부관은 기판의 외측으로 경사지게 건조가스를 분사하는 제2분사구를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 직접분사노즐은 기판의 중앙으로 건조가스를 분사하는 제1분사구와, 기판의 외측으로 경사지게 건조가스를 분사하는 제2분사구를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제1항에 있어서,

상기 직접분사노즐은 건조가스가 기판 가장자리로 퍼지도록 경사진 분사구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
삭제
기판 처리 방법에 있어서:

(a) 하부 챔버의 내측에 위치한 척에 기판을 로딩하는 단계;

(b) 기판에 대한 건조 공정이 외부와 격리된 상태에서 진행되도록 상기 하부 챔버의 상부를 상부 챔버로 밀폐하면서 기판 주변을 건조 유체 분위기로 만드는 단계;

(c)상기 하부 챔버가 상기 상부 챔버에 의해 밀폐된 상태에서 상기 상부 챔버에 설치된 직접분사노즐이 건조 유체를 기판으로 직접분사하면서 기판을 건조하는 단계를 포함하되;

상기 (C) 단계는 상기 직접분사노즐이 기판 중앙에 가깝게 위치된 상태에서 시작하여 단계적으로 상승하면서 건조 유체를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
기판 처리 방법에 있어서:

(a) 하부 챔버의 내측에 위치한 척에 기판을 로딩하는 단계;

(b) 기판에 대한 건조 공정이 외부와 격리된 상태에서 진행되도록 상기 하부 챔버의 상부를 상부 챔버로 밀폐하면서 기판 주변을 건조 유체 분위기로 만드는 단계;

(c)상기 하부 챔버가 상기 상부 챔버에 의해 밀폐된 상태에서 상기 상부 챔버에 설치된 직접분사노즐이 건조 유체를 기판으로 직접분사하면서 기판을 건조하는 단계를 포함하되;

상기 (C) 단계는 상기 직접분사노즐은 기판의 중앙으로 건조가스를 분사함과 동시에 기판의 외측으로 경사지게 건조가스를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
제9항에 있어서,

상기 (C)단계는 건조 유체가 기판의 중앙으로부터 분사되기 시작하여 기판의 가장자리로 퍼지면서 분사되도록 상기 직접분사노즐이 기판 중앙에 가깝게 위치된 상태에서 시작하여 단계적으로 상승하면서 건조 유체를 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
기판 처리 방법에 있어서:

(a) 하부 챔버의 내측에 위치한 척에 기판을 로딩하는 단계;

(b) 기판에 대한 건조 공정이 외부와 격리된 상태에서 진행되도록 상기 하부 챔버의 상부를 상부 챔버로 밀폐하면서 기판 주변을 건조 유체 분위기로 만드는 단계;

(c)상기 하부 챔버가 상기 상부 챔버에 의해 밀폐된 상태에서 상기 상부 챔버에 설치된 직접분사노즐이 건조 유체를 기판으로 직접분사하면서 기판을 건조하는 단계를 포함하되;

상기 (b)단계에서 상기 상부 챔버가 상기 하부 챔버를 밀폐하기 전에 상기 상부 챔버의 내부는 상기 상부 챔버에 설치된 간접분사노즐로부터 분사되는 건조 유체에 의해 건조 유체 분위기가 조성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
기판 처리 방법에 있어서:

(a) 하부 챔버의 내측에 위치한 척에 기판을 로딩하는 단계;

(b) 기판에 대한 건조 공정이 외부와 격리된 상태에서 진행되도록 상기 하부 챔버의 상부를 상부 챔버로 밀폐하면서 기판 주변을 건조 유체 분위기로 만드는 단계;

(c)상기 하부 챔버가 상기 상부 챔버에 의해 밀폐된 상태에서 상기 상부 챔버에 설치된 직접분사노즐이 건조 유체를 기판으로 직접분사하면서 기판을 건조하는 단계를 포함하되;

상기 (c) 단계에서 상기 상부 챔버에 설치된 간접분사노즐로부터 건조 유체를 분사하되, 상기 건조 유체는 상기 상부 챔버의 가장자리에서 중앙을 향해 분사되고, 상기 상부 챔버의 중앙으로 모아진 건조 유체는 중앙에 형성된 중앙 개구를 통해 기판을 향해 빠져나오며, 상기 중앙 개구를 통해 빠져나가는 건조 유체는 기판의 중심으로부터 가장자리로 점차 확산되면서 기판 표면을 건조하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.