KR100864943B1 - 기판 세정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초임계 상태에서 기판을 세정하는 기판 세정 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치는, 세정 공정이 수행되는 공간을 제공하는 챔버, 상기 챔버 내에 위치하며, 기판을 지지하는 기판 지지부, 상기 기판 지지부에 승강 가능하게 설치되며, 상기 기판을 탄성적으로 척킹하는 기판 척킹부, 및 상기 챔버에 설치되며, 상기 기판을 세정하기 위한 유체를 분사하는 노즐부를 포함한다.

기판, 챔버, 세정, 척킹, 초임계

Description

기판 세정 장치{APPARATUS FOR CLEANING SUBSTRATE}

본 발명은 기판 세정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초임계 상태에서 기판을 세정하는 기판 세정 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조 공정 중 웨이퍼 가공 공정에는 감광액 도포 공정(Photoresist Coating), 현상 공정(Develop & Bake), 식각 공정(Etching), 화학기상증착 공정(Chemical Vapor Deposition), 애싱 공정(Ashing) 등이 있으며, 각각의 여러 단계의 공정을 수행하는 과정에서 기판에 부착된 PR, 각종 오염물 등을 제거하기 위한 공정으로 세정 공정(Wet Cleaning Process)이 있다.

이러한 세정 공정을 수행하는 기판 세정 장치는 밀폐형 챔버의 내부에 위치하는 기판 지지대에 기판을 로딩한 상태에서 노즐을 통해 약액 또는 순수를 기판에 분사시켜 기판에 부착된 PR, 각종 오염물 등을 제거한다. 일반적으로 기판 세정 공정에 사용되는 방법으로는 습식 세정 방법과 건식 세정 방법이 있으며, 최근에는 고압 펌프에서 압축된 초임계 유체를 공정 챔버 내로 공급하여 기판에 대해 친환경적으로 정밀 세정을 할 수 있는 초임계 기판 세정 장치가 개발되고 있다.

그러나, 일반적인 기판 세정 장치는 초임계 상태, 예컨대 고압(300bar), 고 온(80℃) 상태에서 포토레지스트(PR) 제거시 발생되는 다량의 PR 잔존물을 챔버 밖으로 완전히 배출하지 못하는데 한계가 있다.

또한, 고압의 챔버 내부에서 기판을 완전하게 파지하지 못한 상태로 기판 세정 공정을 수행하는 경우에는 PR 제거의 효과를 저해하는 문제가 있다.

또한, 최적의 초임계 상태를 유지하기 위해서는 챔버의 내부 공간 체적을 최소화할 필요가 있으며, 동시에 로봇의 기판 이송에 필요한 공간 확보가 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 초임계 세정 공정에서 PR 제거시 발생하는 PR 잔존물을 챔버 내부에서 완전히 배출할 수 있는 기판 세정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 초임계 상태의 세정 공정에서 기판을 안정적으로 파지하며 기판 진동을 억제할 수 있는 기판 세정 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 챔버의 내부 공간 체적을 최소화하여 최적의 초임계 상태를 유지함과 동시에 로봇의 기판 이송에 필요한 공간을 제공할 수 있는 기판 세정 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치는, 세정 공정이 수행되는 공간을 제공하는 챔버, 상기 챔버 내에 위치하며, 기판을 지지하는 기판 지지부, 상기 기판 지지부에 승강 가능하게 설치되며, 상기 기판을 탄성적으로 척킹하는 기판 척킹부, 및 상기 챔버에 설치되며, 상기 기판을 세정하기 위한 유체를 분사하는 노즐부를 포함한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있 다.

상기한 바와 같은 본 발명의 기판 세정 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.

첫째, 기판과 기판 척킹부의 접촉면적을 최소화함으로써, 초임계 세정 공정에서 PR 제거시 척킹핀의 주변에 일부 잔존해 있을 수 있는 PR을 완전히 제거하여 챔버 밖으로 완전히 배출할 수 있다.

둘째, 기판 지지부에 상하 이동 가능하게 설치된 척킹핀이 스프링에 의해 기판을 탄성 가압함으로써, 초임계 상태에서 기판을 안정적으로 파지하며 기판 진동을 억제할 수 있다.

셋째, 챔버의 내부 공간 체적을 최소화함으로써, 최적의 초임계 상태를 유지함과 동시에 로봇의 기판 이송에 필요한 공간을 제공할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

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 형태로 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 구성요소를 지칭한다

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 세정 장치를 상세히 설명하기로 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치를 나타낸 종단면도이고, 도 2는 도 1에 나타낸 기판 척킹부의 분해 사시도이며, 도 3은 도 2에 나타낸 척킹핀의 확대 사시도이다.

도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치는 챔버(100), 기판 지지부(200), 기판 척킹부(300) 및 노즐부(400) 등을 구비한다.

상기 챔버(100)는 반도체 소자의 소정 공정, 예컨대 애싱 공정, 세정 공정, 현상 공정 등을 수행하기 위한 공간을 제공한다. 본 실시예에서 챔버(100)는 초임계 상태에서 반도체 기판(S)의 세정 공정을 수행하기 위한 밀폐형 세정 챔버이다. 챔버(100)는 초임계 세정 공정을 수행할 기판(S)을 챔버(100)의 내부로 투입하기 위한 투입구(101)와, 세정 공정 수행 후 포토레지스트(PR) 잔존물, 각종 오염물 등을 챔버(100)의 외부로 배출하기 위한 배출구(미도시) 등을 포함한다.

상기 기판 지지부(200)는 챔버(100) 내에 위치하며, 기판(S)을 지지하는 역 할을 한다. 기판 지지부(200)는 소정 두께의 원반 형상을 가지며, 리프트 플레이트(500)에 의해 상하로 이동한다. 기판 지지부(200)는 상면 가장자리에 일정한 간격을 두고 적어도 3개 이상의 승강홈(210)이 형성된다.

상기 기판 척킹부(300)는 기판 지지부(200)에 승강 가능하게 설치되며, 기판(S)을 탄성적으로 척킹한다. 기판 척킹부(300)는 척킹핀(310) 및 탄성부재(320) 등을 구비한다.

상기 척킹핀(310)은 기판 지지부(200)의 승강홈(210) 각각에 대응되게 삽입되어 승강하도록 적어도 3개 이상 구비된다. 척킹핀(310)은 핀몸체(311), 핑거부재(313) 및 이탈방지용 돌기(315) 등을 구비한다. 상기 핀몸체(311)는 승강홈(210)에 삽입되어 승강하도록 승강홈(210)의 단면과 동일한 형상의 횡단면을 갖는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 핀몸체(311)는 대략 직육면체의 형상을 갖는 구성을 예시하였으나, 그 밖의 다양한 형상을 포함한다. 핀몸체(311)의 상면에는 기판(S)의 하면을 파지하는 삼각뿔 형상의 돌기부(311a)가 형성되고, 핀몸체(311)의 하면에는 후술하는 스프링(320)의 상단부가 삽입되는 홀(311b)이 형성된다. 상기 핑거부재(313)는 기판(S)의 외주면을 파지하도록 핀몸체(311)의 상면에 구비된다. 핑거부재(313)는 기판(S)의 외주면과의 접촉면적을 최소화하는 소정의 형상을 갖는다. 본 실시예에서 핑거부재(313)는 기판(S)의 외주면과 접촉하는 부위가 첨단인 대략 삼각형 형상을 갖는 구성을 예시하였으나, 기판(S)의 외주면과의 접촉면적을 최소화할 수 있는 그 밖의 다양한 형상을 포함한다. 상기 이탈방지용 돌기(315)는 핀몸체(311)가 승강홈(210)으로부터 이탈되지 않도록 핀몸체(311)의 양측면에 돌출 형 성된다. 이탈방지용 돌기(315)는 승강홈(210)에 삽입이 가능하도록 소정의 탄성을 갖는 것이 바람직하다. 도면에는 도시된 바 없지만, 이탈방지용 돌기(315)는 승강홈(210)의 내측벽에 형성된 가이드홈을 따라 상하로 이동 가능하면서 이탈방지되는 구조로도 구현할 수 있다.

상기 탄성부재(320)는 승강홈(210)에 개재되어 척킹핀(310)을 탄성 지지하는 역할을 한다. 본 실시예에서 탄성부재(320)는 코일 스프링(이하, 참조부호 '320'으로 설명함)을 예시하였으나, 탄성력을 제공할 수 있는 그 밖의 다양한 부재를 포함한다.

상기 노즐부(400)는 챔버(100)의 상부 커버(110)의 중앙에 설치되며, 초임계 상태에서 기판(S)을 세정하기 위한 유체를 분사한다.

미 설명된 참조번호 '111'는 척킹핀(310)의 상부에 위치하며, 기판(S)의 외주면 상부를 가압하여 파지하는 가압블록이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치의 기판 척킹 동작을 순차적으로 설명하기 위한 개략도이다.

도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이, 기판 세정 공정을 수행하기 위해 기판(S)이 밀폐형 챔버(100) 내부의 기판 지지부(200)에 로딩되고, 기판 지지부(200)에 놓여진 기판(S)은 상하 이동하는 리프트 플레이트(500)에 의해 상부로 이동하며, 기판 지지부(200)에 승강 가능한 척킹핀(310)이 가압블록(111)과 접촉하여 기판(S)을 탄성 지지하면서 승강홈(210)에서 상하 직선 운동을 시작한다. 리프트 플레이트(500)에 의해 기판 지지부(200)가 상부로 더 이동하여 스프링(320)이 최대로 압축되면 척킹핀(310)의 상하 직선 운동은 정지되고, 이때 기판(S)은 척킹핀(310)에 의해 탄성 가압되어 안정적으로 파지된다. 기판(S)이 척킹핀(310)에 의해 안정적으로 파지된 상태에서 노즐부(400)를 통해 유체를 분사하여 세정 공정을 수행한다. 챔버(100) 내의 초임계 상태, 예컨대 고압(300bar), 고온(80℃) 상태에서 노즐부(400)를 통해 유체를 분사하여 PR Strip 등 세정 공정시 PR을 일정 공용매와 함께 반응시켜 기판(S)으로부터 제거한다. 이때, 척킹핀(310)의 핑거부재(313)가 기판(S)의 외주면과의 접촉면적이 최소화되도록 대략 삼각형 형상을 갖도록 형성됨으로써, 척킹핀(310)의 주변에 일부 잔존해 있을 수 있는 PR을 원활하게 제거할 수 있다.

또한, 기판 지지부(200)에 상하 이동 가능하게 설치된 척킹핀(310)이 스프링(320)에 의해 기판(S)을 탄성 가압하므로, 초임계 상태에서 기판(S)을 안정적으로 파지하는 동시에, 밀폐형 챔버(100)의 내부 공간 체적을 최소화하여 최적의 초임계 상태를 유지할 수 있고, 세정 공정 완료시 로봇의 기판 이송에 필요한 공간을 제공할 수 있다.

한편, 초임계 기판 세정 기술은 세정 공정 이외에도, 일련의 공정을 통해 기판의 표면에 원하는 패턴을 형성시키고 난 후 잔류하는 감광액(포토레지스트)을 제거하기 위한 애싱 공정(Ashing) 또는 스트립 공정(Strip)에도 적용이 가능하다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치를 나타낸 종단면도.

도 2는 도 1에 나타낸 기판 척킹부의 분해 사시도.

도 3은 도 2에 나타낸 척킹핀의 확대 사시도.

도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치의 기판 척킹 동작을 설명하기 위한 개략도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 챔버 111 : 가압블록

200 : 기판 지지부 210 : 승강홈

300 : 기판 척킹부 310 : 척킹핀

311 : 핀몸체 313 : 핑거부재

315 : 이탈방지용 돌기 320 : 탄성부재, 스프링

400 : 노즐부 500 : 리프트 플레이트

Claims (6)

1. 세정 공정이 수행되는 공간을 제공하는 챔버;

   상기 챔버 내에 위치하며, 기판을 지지하는 기판 지지부;

   상기 기판 지지부의 상면에 형성된 승강홈에 승강 이동 가능하게 설치되며 상기 기판의 외주면을 파지하도록 핀몸체의 상면에 핑거부재가 구비되는 척킹핀과, 상기 승강홈에 구비되어 상기 척킹핀을 탄성 지지하는 탄성부재를 포함하는 기판 척킹부; 및

   상기 챔버에 설치되며, 상기 기판을 세정하기 위한 유체를 분사하는 노즐부를 포함하는 기판 세정 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 핑거부재는 상기 기판의 외주면과의 접촉면적을 최소화하는 소정의 형상을 갖는 기판 세정 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 핑거부재는 상기 기판과 접촉하는 부위가 첨단 형상을 갖는 기판 세정 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 핀몸체가 상기 승강홈으로부터 이탈되지 않도록 상기 핀몸체의 양측면에 돌출 형성된 이탈방지용 돌기를 더 포함하는 기판 세정 장치.

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