KR100858709B1 - 매엽식 반도체 제조장비 - Google Patents

매엽식 반도체 제조장비 Download PDF

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Abstract

매엽식 반도체 제조장비가 제공된다. 본 발명의 일실시예에 따른 매엽식 반도체 제조장비는, 기판을 지지하는 3개 이상의 스핀헤드, 스핀헤드회전구동부, 스핀헤드회전구동부의 회전을 스핀헤드에 전달하는 동력전달부재, 스핀헤드를 이동시키는 스핀헤드이동구동부, 기판에 약액을 분사하는 분사노즐을 포함한다.
매엽식, 반도체, 에칭, 세정.

Description

매엽식 반도체 제조장비 {Single wafer type apparatus for fabricating a semiconductor device}
도 1은 종래의 매엽식 반도체 제조장비를 나타낸 횡단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 매엽식 반도체 제조장비를 나타낸 횡단면도이다.
도 3은 도 2의 반도체 제조장비에서 노즐구동부가 노즐을 앞뒤로 구동할 때의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 반도체 제조장비에서 노즐구동부가 노즐을 좌우로 구동할 때의 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a, 도5b 및 도5c는 각각 도 2의 반도체 제조장비에서 기판각도조절부가 기판지지부의 각도를 조절하여 구동되는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101: 기판 102: 기판척
103: 스핀들 104: 보울
105: 노즐
201: 기판 202: 스핀헤드
203: 스핀축 204: 드레인
205: 프론트노즐 206: 백노즐
207: 스핀헤드회전구동부 208: 스핀헤드이동구동부
209: 분사노즐 210: 노즐구동부
211: 기판지지부 212: 기판각도조절부
213: 드레인관 214: 동력전달벨트
본 발명은 매엽식 반도체 제조장비에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정 중 웨이퍼 기판(이하, 기판이라 함) 가공 공정에는 감광액 도포 공정(Photoresist Coating), 현상 공정(Develop & Bake), 에칭 공정(Etching), 화학기상증착 공정 (Chemical Vapor Deposition), 애싱 공정(Ashing) 등이 있으며, 각각의 여러 단계의 공정을 수행하는 과정에서 기판에 부착된 각종 오염물을 제거하기 위한 공정으로 약액(Chemical) 또는 순수(Deionized Water)를 이용한 세정 공정(Wet Cleaning Process)이 있다.
이러한 공정을 수행하는 방식에는 기판을 한장씩 처리하는 방법을 사용하는 매엽식 장비와, 여러 장의 기판을 한 챔버 안에서 처리하는 방법을 사용하는 배치식 장비가 있다. 이 중에서 배치식 장비는 한 번 돌아가는 데 시간이 너무 오래 걸릴 뿐 아니라 장비 오류가 생길 경우 챔버 내의 기판 전체에 영향을 끼칠 우려가 있는 단점이 있어 매엽식 장비가 널리 사용되고 있다.
종래의 매엽식 반도체 제조장비의 공정방식을 첨부된 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
매엽식 반도체 제조장비에서는 감광액의 도포, 현상, 에칭 공정 등을 진행할 때, 액체 상태의 약액을 기판 위로 분사시켜 공정이 이루어진다. 일반적인 에칭 장비는 한 장의 기판(101)을 처리할 수 있는 기판척(102)으로 기판을 고정시킨 후 모터에 의해 스핀들(103)로 연결된 기판(101)을 회전시키면서, 기판(101)의 상부에서 분사 노즐(105)을 통해 약액을 분사하여, 기판의 회전력에 의해 약액이 기판(101)의 전면으로 퍼지게 하여 공정이 이루어지도록 하고 있다.
반도체 소자를 제조하기 위해선 반도체 기판 상에 수 차례에 걸쳐 다층의 박막을 형성하므로 박막 형성에는 이러한 에칭 공정이 필수적으로 채택되는 것이 일반적이다. 그러나, 에칭 공정에 있어서 기판의 배면에 증착된 박막 등은 후속 공정에서 이물질로 작용하므로 기판의 전면 뿐만 아니라 배면의 이러한 불필요한 박막 등과 같은 이물질을 제거할 필요가 있다.
그러나, 종래의 매엽식 반도체 제조장비는 기판의 전면에만 약액을 분사할 수 있는 구조이거나, 배면에 분사하더라도 기판을 고정하여 회전하는 기판척 등이 있어 배면에 약액을 분사하는 노즐의 이동이 자유롭지 못해 선택적 에칭이 곤란하다는 단점이 있다. 선택적 에칭이 곤란하다는 것은 기판 배면의 중심부가 아닌 다른 곳에 이물질이 많은 경우에 특히 문제가 될 소지가 많다.
또한, 이러한 공정을 수행하기 위한 장비가 늘어남으로 해서 풋프린트가 커져 공간적 효율성을 저해하는 요소가 되고 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 고안된 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 매엽식 반도체 제조장비에 있어서, 수개의 스핀헤드로써 기판을 회전하고 기판의 배면에 약액을 분사하는 백노즐을 제공하여 배면공정을 자유롭게 할 수 있도록 하며, 기판의 각도를 조절할 수 있는 기판각도조절부를 제공하여 풋프린트를 줄일 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 매엽식 반도체 제조장비는 기판을 지지하는 3개 이상의 스핀헤드와, 상기 스핀헤드들 중 하나 이상을 회전시키는 스핀헤드회전구동부와, 상기 스핀헤드회전구동부의 회전을 상기 스핀헤드에 전달하는 동력전달부재와, 상기 스핀헤드를 이동시키는 스핀헤드이동구동부와, 상기 기판에 약액을 분사하는 분사노즐을 을 포함를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태 로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 매엽식 반도체 제조장비를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 매엽식 반도체 제조장비를 나타낸 횡단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 매엽식 반도체 제조장비는, 기판(201)을 지지하는 3개 이상의 스핀헤드(202), 상기 스핀헤드(202)들 중 하나 이상을 회전시키는 스핀헤드회전구동부(207), 상기 스핀헤드회전구동부(207)의 회전을 상기 스핀헤드(202)에 전달하는 동력전달부재(214), 상기 스핀헤드(202)를 이동시키는 스핀헤드이동구동부(208), 상기 기판(201)에 약액을 분사하는 분사노즐(209)을 포함한다.
스핀헤드(202)는 원기둥 형태의 기판(201) 지지부재로서 수개가 제공되며, 기판(201)의 가장자리에 둘러서 접하고 수핀축(203)을 중심으로 하여 수평 회전한다. 이 때, 스핀헤드(202)가 기판(201)을 안정적으로 고정하기 위해서는 적어도 세 개 이상이 구비되어야 하고, 기판(201)의 어느 반원 내에도 적어도 하나 이상의 스핀헤드(202)가 존재해야 한다. 그리고, 스핀헤드(202)가 회전할 때 기판(201)이 스핀헤드(202)의 측면에서 이탈하지 않기 위해서는 도 2에 도시된 바와 같이 스핀헤드(202)의 측면이 오목하게 형성되어 절구와 같은 형상을 하는 것이 바람직하다. 또한, 스핀헤드(202)는 공정시 사용되는 약액에 노출되므로 화학적 내구성을 갖는 테프론, 피크, PVDF 등의 불소수지로써 구성되는 것이 좋다.
스핀헤드회전구동부(207)는 기판지지부(211)에 고정되고, 동력전달부재인 동력전달벨트(214)를 통해 스핀축(203)에 회전력을 전달하여 스핀헤드(202)를 회전시킬 수 있는 회전모터와 같은 회전동력 발생장치이다. 이 때, 스핀헤드회전구동부(207)의 회전력이 모든 스핀헤드(202)에 전달될 필요는 없고 적어도 하나 이상의 스핀헤드(202)만 구동할 수 있어도 기판(201)을 회전할 수 있다. 그러나, 모든 스핀헤드(202)에 같은 회전력을 전달하여 기판(201)을 회전시키는 것이 안정적이고 바람직하다.
스핀헤드이동구동부(208)는 스핀헤드(202)에 연결된 스핀축(203)에 접해 있으며, 유압실린더와 같은 수평동력발생장치로써 구성된다. 기판(201)을 분리할 때에는 스핀헤드(202)를 기판(201)의 중심으로부터 멀리 이동시키고, 기판(201)을 장착할 때에는 스핀헤드(202)를 기판(201)의 중심에 가까이 이동시켜 기판(201)의 분리ㆍ장착을 돕는다.
분사노즐(209)은 기판(201)의 상부에 기판(201)과의 일정한 유격을 두고 위치하는 프론트노즐(205)과, 기판(201)의 하부에 기판(201)과의 일정한 유격을 두고 위치하는 백노즐(206)이 있으며, 기판(201)에 특정의 약액 또는 건조기체를 분사하게 된다.
이 때, 상기 프론트노즐(205)과 백노즐(206)을 구동하기 위해 노즐구동부(210)가 구성될 수 있다. 노즐구동부(210)는 도 3에 도시된 바와 같이 분사노 즐(209)을 앞뒤로 구동하기 위해 유압실린더로써 구비되거나, 도 4에 도시된 바와 같이 분사노즐(209)을 좌우로 구동하기 위해 회전모터로써 구비된다.
기판지지부(211)는 상기 스핀헤드(202), 스핀헤드회전구동부(207), 스핀헤드이동구동부(208), 분사노즐(209)이 일체로 고정될 수 있는 지지대이다.
기판각도조절부(212)는 기판지지부(211)에 연결되어 이를 회전시킬 수 있는 회전모터와 같은 동력장치로써 구성된다. 회전의 범위는 기판지지부(211)가 지면에 대하여 0˚에서 90˚의 각도를 이룰 수 있도록 구성하는 것으로 충분하다.
드레인(204)은 내부 중앙에 기판(201)이 삽입되는 공간을 제공하기 위해 기판(201)을 둘러싸는 스핀헤드(202)들을 감싸는 형태로서 기판지지부(211)에 고정되어 배치되어 있고, 내부의 좌우가 오목한 환형의 통 형상을 갖는다. 드레인(204)은 기판(201) 주위를 충분히 감쌀 수 있는 높이와 둘레를 가져, 기판(201)에 분사된 약액이 외부의 다른 장치나 주위로 튀어 나가는 것을 차단하게 하고, 공정 수행시 사용된 약액을 포집하여 외부로 배출하는 역할을 한다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 기판(201)이 지면과 평행하게 놓여진 상태에서는 기판(201)에서 튄 약액이 드레인(204)의 하단에 모일 것이므로, 드레인(204)의 하단에 천공을 내고 포집된 약액이 외부로 배출될 수 있는 드레인관(213)을 구성한다. 이 경우, 도 2와 같이 드레인(204)의 하단이 경사를 이루도록 구성한다면 약액이 경사를 따라 드레인(204) 하단의 한 곳으로 모이게 되므로 한 곳에만 드레인관(213)을 구성할 수 있다. 또, 도 5c에 도시된 바와 같이 기판각도조절부(212)에 의해 기판(201)이 지면과 90˚에 가까운 각도를 이루고 있는 상태에서는 지면과 가까운 드레인(204)의 아래쪽에 약액 이 포집될 것이므로, 기판(201)을 가파르게 세웠을 경우 지면을 향하게 되는 쪽의 드레인(204)측면에 천공을 내고 드레인관(213)을 연결하여 약액이 외부로 배출될 수 있도록 구성한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 매엽식 반도체 제조장비의 작용을 설명하면 다음과 같다.
스핀헤드(202)는 기판(201)이 장착되기 전에는 기판(201)의 둘레 크기보다 넓게 물러나서 배치되어 있다. 장치 외부의 로봇이 스핀헤드(202) 사이로 기판을 이송하여 오면, 스핀헤드이동구동부(208)가 각 스핀헤드(202)를 기판(201)의 중심부로 이동시켜 기판(201)이 장착된다. 이로써 기판(201)의 구경이 100mm, 200mm 또는 300mm인 경우이거나 그 이상의 구경을 갖는 기판(201)에 대해서도 적합하게 작동할 수 있는 장점을 갖게 된다.
도 3은 도 2의 반도체 제조장비에서 노즐구동부(210)가 분사노즐(209)을 앞뒤로 구동할 때의 상태를 설명하기 위한 도면이다. 이 때, 분사노즐(209)의 위치가 기판(201)의 중심부로부터 기판(201)의 가장자리까지 이동할 수 있을 만큼만 움직일 수 있으면 충분하다.
도 4는 도 2의 반도체 제조장비에서 노즐구동부(210)가 분사노즐(209)을 좌우로 구동할 때의 상태를 설명하기 위한 도면이다. 이 때, 회전의 각도는 분사노즐(209)의 위치가 기판(201)의 중심으로부터 기판(201)의 가장자리까지 이동할 수 있을 만큼만 회전할 수 있으면 충분하다.
이로써, 기판(201)내의 어느 위치라도 선택적으로 에칭 또는 세정 등의 공정 을 가능하게 할 수 있는 장점을 갖게 된다.
도 5a, 도5b 및 도5c는 도 2의 반도체 제조장비에서 기판각도조절부(212)가 기판지지부(211)의 각도를 조절하여 구동되는 상태를 설명하기 위한 도면이다. 이 때, 기판(201)의 면적을 S라 하고, 기판(201)이 지면에 대해 이루는 각도를 θ라 한다면, 기판(201)이 차지하는 공간의 바닥면적은 Sㆍcosθ ( ≤ S ) 가 된다. 따라서, 대구경의 기판을 사용하여 공정하는 경우에는 도 5c의 경우와 같이 기판(201)이 지면에 대해 이루는 각도 θ를 90˚에 가깝게 하면 기판이 차지하는 공간의 바닥면적이 작아지므로 풋프린트를 줄일 수 있게 되어, 결과적으로 대구경의 기판(201)을 사용하는 공정에서도 좋은 효율을 가질 수 있는 장점을 갖게 된다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 매엽식 반도체 제조장비에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 기판의 배면에도 분사노즐을 두고 이를 앞뒤좌우로 움직일 수 있게 됨 으로써 기판 전면뿐 아니라 배면에 대한 선택적 에칭 및 세정 등의 공정을 수월하게 할 수 있다.
둘째, 여러 개의 스핀헤드로써 기판을 장착ㆍ회전하게 되므로 기판의 크기에 대한 적응성이 뛰어나다.
셋째, 기판의 각도를 조절할 수 있어서 풋프린트를 줄일 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 기판을 지지하는 3개 이상의 스핀헤드;
    상기 스핀헤드들 중 하나 이상을 회전시키는 스핀헤드회전구동부;
    상기 스핀헤드회전구동부의 회전을 상기 스핀헤드에 전달하는 동력전달부재;
    상기 스핀헤드를 이동시키는 스핀헤드이동구동부;
    상기 기판에 약액을 분사하는 분사노즐;
    상기 스핀헤드, 상기 스핀헤드회전구동부, 상기 스핀헤드이동구동부 및 분사노즐을 장착하는 기판지지부; 및
    상기 기판지지부의 각도를 조절할 수 있는 기판각도조절부를 포함하는 매엽식 반도체 제조장비.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분사노즐은 상기 기판의 윗면에 약액을 분사하는 프론트노즐; 및
    상기 기판의 아랫면에 약액을 분사하는 백노즐을 포함하는 매엽식 반도체 제조장비.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분사노즐은 상기 프론트노즐과 백노즐을 이동시키는 노즐이동구동부를 더 포함하는 매엽식 반도체 제조장비.
  4. 삭제
  5. 제1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 가장자리에 형성되어 떨어지는 약액을 외부로 배출시키는 드레인을 더 포함하는 매엽식 반도체 제조장비.
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