KR101280099B1 - 매엽식 기판 세정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 매엽식 기판 세정 장치는, 기판에 대한 세정 공정이 진행되며, 내부에는 기판을 회전 가능하게 지지하는 스핀척이 승강 가능하게 구비되는 세정 챔버; 및 스핀척에서 일정 간격 이격되어 기판을 둘러싸도록 마련되며, 기판의 세정 공정 시 세정액을 종류별로 포집하는 복수 개의 회수컵을 구비하는 회수부;를 포함하며, 스핀척에는, 기판에 대한 세정 공정 시 세정액이 복수 개의 회수컵 중 해당 회수컵으로 회수될 수 있도록 회수컵과 스핀척의 사이를 커버하는 커버부가 이동 가능하게 구비될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 기판에 대한 세정 공정 시 세정액이 회수되는 회수컵과 스핀척 사이를 커버부가 커버함으로써 세정액이 해당 회수컵으로만 회수될 수 있으며, 따라서 다른 세정액끼리 혼합되는 것을 저지할 수 있어 세정액 회수의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

매엽식 기판 세정 장치{SINGLE TYPE CLEANING APPARATUS FOR SUBSTRATE}
매엽식 기판 세정 장치가 개시된다. 보다 상세하게는, 기판에 대한 세정 공정 시 세정액이 회수되는 회수컵과 스핀척 사이를 커버부가 커버함으로써 세정액이 해당 회수컵으로만 회수될 수 있도록 하는 매엽식 기판 세정 장치가 개시된다.
일반적으로 반도체 소자는 기판, 예를 들어, 실리콘 웨이퍼를 이용하여 증착, 사진 및 식각 공정 등을 반복 수행함으로써 제조될 수 있다. 공정들을 거치는 동안 기판 상에는 각종 파티클, 금속 불순물, 유기 불순물 등과 같은 오염 물질이 잔존할 수 있다. 오염 물질은 반도체 소자의 수율 및 신뢰성에 악영향을 미치기 때문에, 반도체 제조 시에는 기판에 잔존하는 오염 물질을 제거하는 세정 공정이 수행된다.
세정 공정을 위한 세정 방식은 크게 건식(dry) 세정 방식 및 습식(wet) 세정 방식으로 구분될 수 있으며, 이 중에서 습식 세정 방식은 여러 가지 약액을 이용한 세정 방식으로서, 복수의 기판을 동시에 세정하는 배치식(batch type) 기판 세정 장치와, 낱장 단위로 기판을 세정하는 매엽식(single wafer type) 기판 세정 장치로 구분된다.
배치식 기판 세정 장치는 세정액이 수용된 세정조에 복수의 기판을 한번에 침지시켜서 오염 물질을 제거한다. 그러나, 기존의 배치식 기판 세정 장치는 기판의 대형화 추세에 대한 대응이 용이하지 않고, 세정액 사용이 많다는 단점이 있다. 또한 배치식 기판 세정 장치에서 세정 공정 중에 기판이 파손될 경우, 세정조 내에 있는 기판 전체에 영향을 끼치므로 다량의 기판 불량이 발생할 수 있는 우려가 있다.
따라서, 최근에는 매엽식 기판 세정 장치가 선호되고 있는 추세이다.
매엽식 기판 세정 장치는 낱장의 기판 단위로 처리하는 방식으로서, 고속으로 회전시킨 기판 표면에 세정액을 분사함으로써 기판의 회전에 의한 원심력과 세정액의 분사에 따른 압력을 이용하여 오염 물질을 제거하는 스핀 방식으로 세정이 진행된다.
일반적으로 종래의 매엽식 기판 세정 장치는, 기판이 수용되어 세정 공정이 진행되는 챔버와, 기판을 고정시킨 상태로 회전하는 스핀척과, 기판에 약액과 린스액 및 건조가스 등을 포함하는 세정액을 공급하기 위한 노즐 어셈블리를 포함한다. 또한, 챔버 내부에는 기판에서 비산되는 세정액을 포집하는 회수부가 구비되며, 이러한 회수부는 높이 방향으로 마련되는 복수 개의 회수컵을 구비한다.
이러한 구성에 의해서, 복수의 회수컵에 대한 스핀척의 상대적인 높이를 조절하면서 세정 공정이 진행되기 기판에 대한 세정 공정을 원활하게 수행할 수 있다.
그런데, 종래의 매엽식 기판 세정 장치는, 도 1에 개략적으로 도시된 것처럼, 스핀척(20)과 회수컵(51) 사이에 갭(G)이 있어 소량의 세정액이 해당 회수컵(51)이 아닌 다른 회수컵(51)에 침투함으로써 다른 종류의 세정액끼리 혼합될 우려가 있다.
따라서, 각각의 세정액이 각각의 해당 회수컵에서만 회수될 수 있도록 하는 새로운 구조의 기판 세정 장치의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 실시예에 따른 목적은, 기판에 대한 세정 공정 시 세정액이 회수되는 회수컵과 스핀척 사이를 커버부가 커버함으로써 세정액이 해당 회수컵으로만 회수될 수 있으며, 따라서 다른 세정액끼리 혼합되는 것을 저지할 수 있어 세정액 회수의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 매엽식 기판 세정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 매엽식 기판 세정 장치는, 기판에 대한 세정 공정이 진행되며, 내부에는 상기 기판을 회전 가능하게 지지하는 스핀척이 승강 가능하게 구비되는 세정 챔버; 및 상기 스핀척에서 일정 간격 이격되어 상기 기판을 둘러싸도록 마련되며, 상기 기판의 세정 공정 시 상기 세정액을 종류별로 포집하는 복수 개의 회수컵을 구비하는 회수부;를 포함하며, 상기 스핀척에는, 상기 기판에 대한 세정 공정 시 상기 세정액이 상기 복수 개의 회수컵 중 해당 회수컵으로 회수될 수 있도록 상기 회수컵과 상기 스핀척의 사이를 커버하는 커버부가 이동 가능하게 구비될 수 있으며, 이러한 구성에 의해서, 기판에 대한 세정 공정 시 세정액이 회수되는 회수컵과 스핀척 사이를 커버부가 커버함으로써 세정액이 해당 회수컵으로만 회수될 수 있으며, 따라서 다른 세정액끼리 혼합되는 것을 저지할 수 있어 세정액 회수의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기 커버부는 상기 스핀척의 형상에 대응되는 링 형상으로 마련되며, 상기 스핀척의 중앙으로부터 테두리 방향으로 가압력을 제공하는 구동부에 의해 외측으로 팽창됨으로써 상기 회수컵과 상기 스핀척 사이를 커버할 수 있다.
상기 구동부는 상기 커버부에 공압(air pressure)을 제공하며, 상기 구동부로부터 상기 커버부에 공압 제공 시 상기 커버부는 팽창되어 상기 회수컵과 상기 스핀척 사이를 덮으며, 상기 구동부로부터 상기 커버부로 제공되는 공압 제공 해제 시 상기 커버부는 복원될 수 있다.
상기 커버부는, 상기 스핀척의 테두리 부분의 내측에서 팽창 및 복원 가능하게 배치되는 이동부재; 및 상기 이동부재의 상면으로부터 상기 회수컵을 향하는 외측 방향으로 연장 형성되며, 상기 기판에 대한 세정 공정 시 상기 회수컵과 상기 스핀척 사이를 커버하는 연장커버부재를 포함할 수 있다.
상기 이동부재는 상기 구동부로부터 제공되는 공압의 전달 효율을 향상시키기 위해 공압이 전달되는 방향이 개방된 'ㄷ'자 형상의 단면을 갖도록 마련될 수 있다.
상기 스핀척의 테두리 부분은 상기 이동부재의 이탈을 방지하도록 상방으로 돌출 형성될 수 있다.
상기 커버부에 가압력 제공 시 상기 커버부가 팽창하고 가압력 제공 해제 시 복원될 수 있도록 상기 커버부는 신축성 있는 재질로 마련될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판에 대한 세정 공정 시 세정액이 회수되는 회수컵과 스핀척 사이를 커버부가 커버함으로써 세정액이 해당 회수컵으로만 회수될 수 있으며, 따라서 다른 세정액끼리 혼합되는 것을 저지할 수 있어 세정액 회수의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 일 실시예에 따른 매엽식 기판 세정 장치에서 회수컵과 스핀척의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 매엽식 기판 세정 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 스핀척에 장착된 커버부를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 커버부가 팽창된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 도 2 및 도 3의 평면도로서 커버부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 매엽식 기판 세정 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 스핀척에 장착된 커버부를 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 커버부가 팽창된 상태를 도시한 도면이며, 도 5는 도 2 및 도 3의 평면도로서 커버부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 매엽식 기판 세정 장치(100)는, 스핀척(120)이 회전 및 승강 가능하게 구비되는 세정 챔버(110)와, 세정액(103)을 분사하는 노즐부(140)와, 복수 개의 회수컵(151)을 구비하는 회수부(150)과, 배출부(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 스핀척(120)에는 외측으로 팽창 가능한 커버부(130)가 마련되어 세정액(103)의 해당 회수컵(151)으로만 회수될 수 있도록 하는데, 이에 대해서는 자세히 후술하기로 한다.
각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 세정 챔버(110)는, 기판(W)을 수용하여 세정 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 예를 들면, 세정 챔버(110)는 기판(W)의 둘레를 둘러싸는 보울(bowl) 형태로 마련되며 따라서 기(W)판의 출입이 가능하도록 상부 또는 하부가 개방되게 형성된다.
여기서, 세정 대상물인 기판(W)은 반도체 기판이 되는 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 기판(W)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 유리와 같은 투명 기판일 수 있다. 또한, 기판(W)은 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 플레이트 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다. 기판(W)의 형상 및 크기에 따라 챔버 및 스핀척의 크기와 형상 역시 변경될 수 있다.
이러한 세정 챔버(110)의 내측벽에는 세정 공정 시 기판(W)으로부터 비산되는 세정액(103)을 포집하는 회수부(150)가 마련되고, 또한 도시하지는 않았지만 세정 챔버(110) 내에서 발생되는 배기가스를 배출시키기 위한 배출부가 구비될 수 있다.
한편, 본 실시예의 노즐부(140)는, 도 2에 도시된 것처럼, 기판(W)의 중앙 영역의 상부에서 기판(W)으로 세정액(103)을 분사하는 부분으로서, 세정될 기판(W)의 세정면과 마주하도록 세정 챔버(110)의 출입구를 통해 세정 챔버(110) 내부로 인입된다.
여기서, 세정액(103)은 기판(W)의 종류와 제거하고자 하는 물질의 종류에 따라 결정되는 약액과 순수 또는 순수와 약액들이 일정 비율로 혼합된 혼합액을 포함할 수 있다.
또한, 세정 챔버(110) 내에는 기판(W)을 직접적으로 지지하는 스핀척(120)이 구비되는데, 이러한 스핀척(120)은 세정 챔버(110) 내에서 높이 방향으로 승강할 수 있음은 물론 기판(W)을 지지한 상태로 회전할 수 있어 세정 공정을 수행할 수 있도록 한다. 자세히 후술하겠지만, 스핀척(120)은 세정 공정이 수행됨에 따라 기판(W)에 분사되는 세정액(103)의 종류에 따라 회수부(150)에 대한 높이를 달리 하며, 따라서 여러 종류로 마련되는 세정액(103)이 혼합되는 일 없이 원활하게 회수될 수 있도록 한다.
본 실시예의 배출부(미도시)는 회수부(150)에 연결되어 회수부(150)에 포집된 세정액(103)을 세정액 회수부(미도시)로 회수될 수 있도록 하며, 아울러 세정 공정 시 세정 챔버(110) 내에 발생될 수 있는 배기가스를 외부로 배출하는 역할을 한다.
한편, 본 실시예의 회수부(150)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 세정 챔버(110) 내에서 스핀척(120)을 둘러싸도록 마련되며, 높이 방향으로 적층되는 복수 개의 회수컵(151)을 구비한다. 복수 개의 회수컵(151)에는 각각 해당 세정액(103)만이 회수될 수 있으며, 이에 따라 기판(W) 세정 공정에 의한 세정액(103) 회수 시 서로 다른 종류의 세정액(103)이 서로 혼합되는 것을 방지할 수 있다.
부연 설명하면, 본 실시예의 회수부(150)는, 총 3개의 회수컵(151)을 구비하며, 이에 따라 예를 들면 제1 약액, 제2 약액 및 순수를 각각의 회수컵(151) 포집할 수 있다. 다만, 회수부(150)의 구성은 이에 한정되는 것은 아니며, 더 많은 수의 회수컵(151)이 적층 형성될 수 있음은 당연하다.
이러한 회수컵(151)들은 기판(W)으로부터 비산된 세정액(103)이 내측으로 원활하게 이동될 수 있도록, 내측 방향에서 외측 방향으로 갈수록 하방으로 경사진 형상을 가질 수 있다.
한편, 전술한 스핀척(120)이 회수부(150) 내측에서 승강할 수 있도록 스핀척(120)과 회수부(150)의 회수컵(151)들 사이에는 약간의 갭(G)이 형성된다. 그런데, 이러한 갭(G)으로 인해 기판(W)의 세정 공정 시 기판(W)으로부터 비산되는 세정액(103)이 해당 회수컵(151)으로 회수되지 않고 갭(G)을 통과한 후 세정 챔버(110)의 하부로 떨어지거나 또는 다른 회수컵(151)으로 회수됨으로써 세정액(103)의 혼합이 발생될 수 있다.
따라서, 이와 같은 세정액(103) 혼합 발생을 방지하기 위해, 본 실시예의 스핀척(120)에는 도 3 및 도 4에 도시된 것처럼 스핀척(120)과 회수컵(151)의 사이를 커버하는 커버부(130)가 마련될 수 있다.
이러한 커버부(130)는, 스핀척(120)의 승강 시와 같은 경우에는 스핀척(120)의 테두리로부터 측 방향으로 돌출되지 않아 스핀척(120)의 승강 동작 등이 원활하게 이루어지도록 하지만, 기판(W)에 대한 세정 공정 시에는 스핀척(120)으로부터 측 방향으로 돌출되어 스핀척(120)과 회수컵(151)의 사이를 커버할 수 있으며 따라서 세정액(103)이 갭(G)을 통해 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
본 실시예의 커버부(130)는, 도 5에 도시된 것처럼, 스핀척(120)의 외형에 대응되는 형상으로 마련되되 전체적인 형상이 링(ring) 형상을 갖는다. 이러한 커버부(130)는 스핀척(120)의 내측으로부터 테두리 방향으로 가압력을 제공하는 구동부(160)에 의해 외측으로 팽창할 수 있으며, 팽창 시 단부가 회수컵(151)과 스핀척(120) 사이의 갭(G)을 덮는 구조를 갖는다.
여기서, 커버부(130)에 가해지는 가압력은 공압(air pressure)일 수 있으며, 공압이 가해지는 경우 소정의 직경을 갖는 커버부(130)가 상대적으로 더 큰 직경을 갖도록 팽창될 수 있다. 반대로, 공압 제공이 해제되는 경우 커버부(130)는 원래의 상태로 복귀될 수 있다. 이와 같이, 커버부(130)가 가압력에 의해 팽창 또는 복원될 수 있도록 커버부(130)는 신축성 있는 재질로 마련될 수 있다.
다만, 커버부(130)의 구조는 이에 한정되는 것은 아니다, 예를 들면, 커버부(130)는 링 형상이 아니라 다수의 단위 유닛들이 스핀척(120)의 형상에 대응되게 원형으로 결합되어 구성될 수 있으며, 이러한 단위 유닛들을 구동부가 외측 및 내측으로 이동시킴으로써 스핀척(120)과 회수컵(151) 사이의 갭을 커버할 수 있음은 당연하다.
또한, 구동부(160)로부터 발생되는 가압력 역시 공압이 아닌 다른 압력일 수 있음은 당연하다. 예를 들면, 유압 등이 적용될 수 있다.
본 실시예의 커버부(130)의 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 본 실시예의 커버부(130)는, 도 3 및 도 4에 도시된 것처럼, 스핀척(120)의 테두리 부분의 내측에서 가압력에 의해 이동 가능(팽창 및 복원 가능)하게 배치되는 이동부재(131)와, 이동부재(131)의 상면으로부터 회수컵(151)을 향하는 외측 방향으로 연장 형성되어 기판(W)에 대한 세정 공정 시 이동부재(131)와 함께 외측으로 이동되어 회수컵(151)과 스핀척(120) 사이를 커버하는 연장커버부재(135)를 포함할 수 있다.
여기서, 이동부재(131)는 구동부(160)로부터 제공되는 공압의 전달 효율을 향상시키기 위해 공압이 제공되는 방향으로 개방된 'ㄷ'자 형상의 단면을 가질 수 있다. 즉, 구동부(160)로부터 도 4에 도시된 것처럼 화살표 방향으로 제공되는 공압이 이동부재(131)의 개구된 부분을 통과하여 내벽을 가압할 수 있으며 따라서 이동부재(131)는 팽창될 수 있다. 다만, 이동부재(131)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 연장커버부재(135)는 이동부재(131)의 상면과 동일 판면을 갖도록 이동부재(131)로부터 연장된다. 따라서 이동부재(131)가 팽창되는 경우 연장커버부재(135) 역시 이동부재의 팽창에 의해 외측으로 이동하게 되며 따라서 회수컵(151) 및 스핀척(120) 사이의 갭(G)을 덮을 수 있다.
다만, 가압력에 의해 이동부재(131)가 스핀척(120)으로부터 이탈될 수 있는데, 이를 방지하기 위해, 스핀척(120)의 테두리 부분(121)이 상방으로 돌출되어 이동부재가 스핀척(120)을 벗어나는 것을 방지할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판(W)에 대한 세정 공정 시 세정액(103)이 회수되는 회수컵(151)과 스핀척(120) 사이를 커버부(130)가 커버함으로써 세정액(103)이 해당 회수컵(151)으로만 회수될 수 있으며, 따라서 다른 세정액(103)끼리 혼합되는 것을 저지할 수 있어 세정액(103) 회수의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 매엽식 기판 세정 장치 103 : 세정액
110 : 세정 챔버 120 : 스핀척
130 : 커버부 131 : 이동부재
135 : 연장커버부재 140 : 노즐부
150 : 회수부 151 : 회수컵

Claims (7)

  1. 기판에 대한 세정 공정이 진행되며, 내부에는 상기 기판을 회전 가능하게 지지하는 스핀척이 승강 가능하게 구비되는 세정 챔버; 및
    상기 스핀척에서 일정 간격 이격되어 상기 기판을 둘러싸도록 마련되며, 상기 기판의 세정 공정 시 세정액을 종류별로 포집하는 복수 개의 회수컵을 구비하는 회수부;
    를 포함하며,
    상기 스핀척에는, 상기 기판에 대한 세정 공정 시 상기 세정액이 상기 복수 개의 회수컵 중 해당 회수컵으로 회수될 수 있도록 상기 회수컵과 상기 스핀척의 사이를 커버하는 커버부가 이동 가능하게 구비되며,
    상기 커버부는 상기 스핀척의 형상에 대응되는 링 형상으로 마련되며,
    상기 스핀척의 중앙으로부터 테두리 방향으로 가압력을 제공하는 구동부에 의해 외측으로 팽창됨으로써 상기 회수컵과 상기 스핀척 사이를 커버하는 매엽식 기판 세정 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동부는 상기 커버부에 공압(air pressure)을 제공하며,
    상기 구동부로부터 상기 커버부에 공압 제공 시 상기 커버부는 팽창되어 상기 회수컵과 상기 스핀척 사이를 덮으며, 상기 구동부로부터 상기 커버부로 제공되는 공압 제공 해제 시 상기 커버부는 복원되는 기판 세정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 커버부는,
    상기 스핀척의 테두리 부분의 내측에서 팽창 및 복원 가능하게 배치되는 이동부재; 및
    상기 이동부재의 상면으로부터 상기 회수컵을 향하는 외측 방향으로 연장 형성되며, 상기 기판에 대한 세정 공정 시 상기 회수컵과 상기 스핀척 사이를 커버하는 연장커버부재를 포함하는 매엽식 기판 세정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이동부재는 상기 구동부로부터 제공되는 공압의 전달 효율을 향상시키기 위해 공압이 전달되는 방향이 개방된 'ㄷ'자 형상의 단면을 갖도록 마련되는 매엽식 기판 세정 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 스핀척의 테두리 부분은 상기 이동부재의 이탈을 방지하도록 상방으로 돌출 형성되는 매엽식 기판 세정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 커버부에 가압력 제공 시 상기 커버부가 팽창하고 가압력 제공 해제 시 복원될 수 있도록 상기 커버부는 신축성 있는 재질로 마련되는 매엽식 기판 세정 장치.
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