KR101421547B1 - 수직형 기판 처리 장치와 방법 - Google Patents

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Abstract

수직형 기판 처리 장치와 방법에 관한 발명이 개시된다. 개시된 수직형 기판 처리 장치는 바닥면에 대하여 기판이 수직으로 수용되고, 기판이 높이 방향으로 이동 가능한 처리공간이 형성되는 처리챔버부와, 연통부를 매개로 처리공간과 연통되는 수용공간이 형성되는 노즐챔버부와, 연통부를 개폐하는 연통개폐부와, 처리공간에 구비되어 기판을 승강 가능하게 지지하는 승강부 및 수용공간에 구비되어 공정가스를 가스 클러스터 형태로 변환시켜 공급하는 클러스터발생부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수직형 기판 처리 장치와 방법{VERTICAL TYPE DEVICE AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 수직형 기판 처리 장치와 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바닥면에 대하여 수직으로 배치되어 높이 방향으로 승강되는 기판의 표면에 기체 상태의 공정가스가 변형된 가스 클러스터(gas cluster)를 분사하여 기판의 표면을 처리할 수 있는 수직형 기판 처리 장치와 방법에 관한 것이다.
OLED소자, TFT소자 등과 같은 반도체소자는 실리콘웨이퍼 등의 기판을 여러 단계의 공정으로 처리하여, 기판 상에 회로패턴을 형성하여 제조된다.
일예로, TFT소자는 기판 상에 얇은 산화막을 형성하는 산화공정(oxidation process), 감광액을 도포하는 도포공정(photoresist process), 기판 상에 회로패턴에 대응되는 광을 조사하는 노광공정(exposure process), 빛이 조사된 부분의 막을 현상하는 현상공정(development process), 필요없는 부분을 선택적으로 제거하여 회로패턴을 형성하는 식각공정(etching process), 회로패턴에 연결된 부분의 기판의 내부로 불순물을 주입하는 주입공정(implantation process), 가스 등의 화학물질을 기판 표면에 증착시켜 절연막이나 전도성막을 형성하는 화학기상증착공정(CVD: Chemical Vapor Deposition process), 기판 표면에 형성된 회로에 배선을 연결하는 금속배선공정(metallization process) 등을 거쳐 제조되는데, 이러한 공정들은 각각의 공정들을 수행하는 챔버에서 처리된다.
특히, 기판의 표면을 세정하는 공정에서는 제거한 파티클의 재부착되는 것을 방지할 수 있어야 한다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0133965호 (2012. 12. 11. 공개, 발명의 명칭 : 기판처리장치 및 기판처리방법 ) 가 있다.
본 발명의 목적은 바닥면에 대하여 수직으로 배치되어 높이 방향으로 승강되는 기판의 표면에 공정가스가 가스 클러스터(gas cluster) 형태로 변환되어 공급함으로써, 기판의 표면을 처리할 수 있는 수직형 기판 처리 장치와 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 수직형 기판 처리 장치는 바닥면에 대하여 기판이 수직으로 수용되고, 상기 기판이 높이 방향으로 이동 가능한 처리공간이 형성되는 처리챔버부; 연통부를 매개로 상기 처리공간과 연통되는 수용공간이 형성되는 노즐챔버부; 상기 연통부를 개폐하는 연통개폐부; 상기 처리공간에 구비되어 상기 기판을 승강 가능하게 지지하는 승강부; 및 상기 수용공간에 구비되어 공정가스를 가스 클러스터 형태로 변환시켜 공급하는 클러스터발생부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 처리챔버부에는, 상기 기판이 입출되는 처리개구부; 및 상기 처리개구부를 개폐하는 처리개폐부; 가 포함되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 연통개폐부는, 상기 처리챔버부와 상기 노즐챔버부 사이에서 슬라이드 이동되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 승강부는, 상기 바닥면에 대하여 상기 기판을 수직으로 파지하는 캐리어부; 상기 캐리어부에 결합되는 지지브라켓부; 및 상기 지지브라켓부를 승강시키는 승강구동부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 승강부는, 상기 지지브라켓부에 신축 가능하게 결합되는 승강벨로우즈부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 클러스터발생부는, 상기 공정가스를 공급하는 공정펌핑부; 상기 공정펌핑부에 연결되어 상기 공정가스의 이동 경로를 형성하는 공정라인부; 및 상기 공정라인부에 연결되어 상기 공정가스를 가스 클러스터 형태로 변환시켜 배출하는 노즐부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 클러스터발생부는, 상기 노즐부를 왕복 이동시키는 배출왕복부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 배출왕복부는, 상기 공정가스가 이동 가능하도록 상기 노즐부와 상기 공정라인부를 연결하는 연결라인부; 및 상기 연결라인부와 상기 노즐부 중 적어도 어느 하나를 왕복 이동시키는 배출구동부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 배출왕복부는, 상기 연결라인부에 신축 가능하게 결합되는 배출벨로우즈부; 와 상기 배출구동부를 상기 노즐챔버부에 고정시키는 배출브라켓부; 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 노즐부에서 배출되는 공정가스의 공정 압력은 0.01mTorr 보다 크고 50 Torr 이하로 설정하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 클러스터발생부는, 상기 수용공간과 상기 노즐부 중 적어도 어느 하나의 온도를 조절하는 열교환부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 열교환부에 의해 조절되는 온도는 영하 100도 이상 영상 25도 이하로 조절되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 노즐챔버부는, 상기 기판이 처리되는 면에 대응하여 상기 처리챔버부에 상호 마주보도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 처리공간과 상기 수용공간 중 적어도 어느 하나에 기류가스를 공급하는 기류발생부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 기류발생부는, 기류가스를 공급하는 기류펌핑부; 상기 기류펌핑부에 연결되어 상기 기류가스의 이동 경로를 형성하는 기류라인부; 및 상기 기류라인부에 연결되어 상기 기류가스를 상기 처리공간과 상기 수용공간 중 적어도 어느 하나로 배출하는 디퓨저부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 처리공간과 상기 수용공간 중 적어도 어느 하나를 감압시키는 감압부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 감압부는, 흡입력을 발생시키는 적어도 하나의 감압펌핑부; 상기 처리공간과 상기 수용공간 중 적어도 어느 하나를 상기 감압펌핌부와 연결하는 감압라인부; 및 상기 감압라인부을 개폐하는 감압개폐부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 기판을 상기 처리공간에 삽탈시키는 기판반송부; 와, 상기 기판이 적재되는 카세트부; 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 방법은 기판이 수용되는 리공간과 공정가스를 공급하는 클러스터발생부가 수용되는 수용공간을 초기화하는 준비단계; 상기 기판이 바닥면에 대하여 수직인 상태로 지지되도록 상기 처리공간에 상기 기판을 투입하는 기판투입단계; 및 상기 처리공간에서 상기 기판을 높이 방향으로 승강시키면서 상기 노즐부를 통해 상기 기판에 상기 공정가스를 공급하는 처리단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 준비단계 또는 상기 처리단계에는, 상기 공정가스가 상기 기판에 공급됨에 따라 발생되는 잔류물이 낙하되도록 상기 처리공간에 기류가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 처리공간에 수용된 상기 기판을 상기 처리공간에서 배출시키는 기판배출단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수직형 기판 처리 장치와 방법은 바닥면에 대하여 수직으로 배치되어 높이 방향으로 승강되는 기판의 표면에 공정가스가 가스 클러스터(gas cluster) 형태로 변환되어 공급함으로써, 기판의 표면을 처리할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판의 표면을 세정하는 공정에서 제거된 파티클이 재부착되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판의 표면을 세정하는 공정에서 제거된 파티클의 배출을 원활하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판의 표면을 세정하는 공정에서 기판 표면의 청결도를 향상시키고, 기판의 세정율을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 처리챔버부 또는 노즐챔버부의 기밀성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 기판을 안정되게 파지할 수 있고, 기판의 이송을 원활하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 공정가스에 의해 기판이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 수직형 기판 처리 장치와 방법을 콤팩트(compact)하게 제작할 수 있고, 주요 구성 부품의 수량을 감소시키며, 장치의 설치 공간을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 상술한 특징들을 통해 생산 원가를 절감시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치를 도시한 정면분해사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치를 도시한 배면분해사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치를 도시한 단면도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치에서 승강부의 결합 상태를 도시한 단면도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치에서 캐리어부의 구성을 도시한 단면도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치를 도시한 계통도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치에서 연통개폐부의 동작상태를 도시한 단면도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치에서 승강부의 동작 상태를 도시한 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 수직형 기판 처리 장치와 방법의 일 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치를 도시한 정면분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치를 도시한 배면분해사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치를 도시한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치에서 승강부의 결합 상태를 도시한 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치에서 캐리어부의 구성을 도시한 단면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치를 도시한 계통도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치에서 연통개폐부의 동작상태를 도시한 단면도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치에서 승강부의 동작 상태를 도시한 단면도이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치는 처리챔버부(10)와, 노즐챔버부(30)와, 연통개폐부(40)와, 승강부(50)와, 클러스터발생부(60)를 포함한다.
처리챔버부(10)는 기판(S)의 처리를 위한 처리공간(11)이 형성된다. 처리공간(11)은 바닥면에 대하여 기판(S)이 수직으로 수용된다. 또한, 처리공간(11)은 수용된 기판(S)이 높이 방향으로 이동 가능하다.
여기서, 처리챔버부(10)에는 처리개구부(12)와, 처리개폐부(13)가 포함될 수 있다.
처리개구부(12)는 기판(S)이 입출된다. 처리개구부(12)는 처리공간(11)과 연통되도록 한다.
여기서, 처리개구부(12)의 위치를 한정하는 것은 아니고, 처리개구부(12)는 처리챔버부(10)의 측면과 정면과 배면과 상면과 하면 중 적어도 어느 하나에서 처리공간(11)과 연통되도록 구비될 수 있다.
처리개폐부(13)는 처리개구부(12)를 개폐한다. 처리개폐부(13)에 의해 처리개구부(12)가 폐쇄되는 경우, 처리공간(11)을 밀폐할 수 있다.
처리개폐부(13)는 공지된 다양한 형태의 미닫이 방식 또는 여닫이 방식으로 처리개구부(12)를 개폐할 수 있다.
처리챔버부(10)에는 연통부(20)가 더 포함될 수 있다.
연통부(20)는 처리챔버부(10)에서 처리공간(11)과 연통되도록 구비되어 기판(S)을 처리하기 위한 공정가스의 이동 경로를 형성한다.
일예로, 연통부(20)는 노즐챔버부(30)의 위치에 대응하여 처리챔버부(10)의 정면과 배면 중 적어도 어느 하나에서 처리공간(11)과 연통되도록 구비될 수 있다.
노즐챔버부(30)는 연통부(20)를 매개로 처리공간(11)과 연통되는 수용공간(31)이 형성된다.
수용공간(31)은 클러스터발생부(60)의 노즐부(63)가 수용된다. 노즐챔버부(30)의 일측은 처리공간(11)과 수용공간이 연통되도록 개구될 수 있다.
일예로, 연통부(20)가 처리챔버부(10)의 정면과 배면에서 처리공간(11)과 연통되도록 구비되고, 연통부(20)에 모두 노즐챔버부(30)가 설치되는 경우, 처리공간(11)에 수용된 기판(S)이 승강 이동될 때, 기판(S)의 양면을 동시에 처리할 수 있다. 이에 따라 노즐챔버부는 기판이 처리되는 면에 대응하여 처리챔버부에 상호 마주보도록 설치될 수 있다.
연통개폐부(40)는 연통부(20)를 개폐한다. 연통개폐부(40)는 처리챔버부(10)와 노즐챔버부(30) 사이에서 연통부(20)를 개폐할 수 있다. 연통개폐부(40)의 폐쇄 동작에 따라 처리공간(11)과 수용공간(31)이 밀폐될 수 있다.
연통개폐부(40)는 승강부(50) 또는 클러스터발생부(60)의 동작과 연계하여 미닫이 방식으로 슬라이드 이동됨에 따라 연통부(20)를 개폐할 수 있다.
일예로, 연통개폐부(40)는 처리챔버부(10)와 노즐챔버부(30) 사이에서 슬라이드 이동될 수 있고, 연통개폐부(40)는 공지된 다양한 형태의 슬롯 밸브로 구성될 수 있다.
승강부(50)는 처리공간(11)에 구비되어 기판(S)을 승강 가능하게 지지한다.
승강부(50)는 캐리어부(51)와, 지지브라켓부(52)와, 승강구동부(53)를 포함할 수 있다.
캐리어부(51)는 바닥면에 대하여 기판(S)을 수직으로 파지한다. 도시되지 않았지만, 캐리어부(51)에는 바닥면에 대하여 수직으로 수용되는 기판(S)을 수평 이동시킬 수 있는 별도의 구동부(미도시)가 구비될 수 있다.
캐리어부(51)는 기판 흡착 방식, 기판 끼움 방식, 기판 클램핑 방식, 복합 방식을 통해 바닥면에 대하여 기판(S)을 수직으로 파지할 수 있다.
기판 흡착 방식에 따른 캐리어부(51)는 기판(S)에 대응되는 클램핑바디부(511)와, 클램핑바디부(511)에 구비되어 흡착력을 제공하는 흡착부(512)를 포함할 수 있다. 여기서 흡착부(512)는 기판(S)을 탄성 지지할 수 있다.
그러면, 기판(S)이 흡착부(512)에 흡착 지지됨으로써, 기판(S)을 클램핑바디부(511)에 안정되게 고정시킬 수 있다.
기판 끼움 방식에 따른 캐리어부(51)는 기판(S)에 대응되는 클램핑바디부(511)와, 클램핑바디부(511)에 구비되어 기판(S)의 가장자리가 끼움 결합되는 안착홈부(514)를 포함할 수 있다.
그러면, 기판(S)이 안착홈부(514)에 끼움 결합됨으로써, 기판(S)을 클램핑바디부(511)에 안정되게 고정시킬 수 있다.
기판 클램핑 방식에 따른 캐리어부(51)는 기판(S)에 대응되는 클램핑바디부(511)와, 클램핑바디부(511)에 구비되는 회전축(516)과, 회전축(516)에 회전 가능하게 구비되는 지지회동부(518)를 포함할 수 있다.
이때, 클램핑바디부(511)와 지지회동부(518) 중 적어도 어느 하나에는 기판(S)과의 접촉 면적을 줄일 수 있는 지지핀부(515)가 돌출 형성될 수 있다. 여기서, 지지핀부(515)는 기판(S)을 탄성 지지할 수 있다.
그러면, 기판(S)을 클램핑바디부(511) 측에 공급한 다음, 지지회동부(518)의 회전에 따라 기판(S)이 지지됨으로써, 기판(S)을 클램핑바디부(511)에 안정되게 고정시킬 수 있다.
복합 방식에 따른 캐리어부(51)는 기판(S)에 대응되는 클램핑바디부(511)에 흡착부(512)와, 안착홈부(514)와, 회전축(516)을 포함하는 지지회동부(518) 중 적어도 두 구성요소가 포함될 수 있다.
그러면, 복합 방식에 따라 기판(S)이 지지됨으로써, 기판(S)을 클램핑바디부(511)에 더욱 안정되게 고정시킬 수 있다.
지지브라켓부(52)는 캐리어부(51)에 결합된다. 지지브라켓부(52)는 처리챔버부(10)에 승강 가능하게 결합될 수 있다.
지지브라켓부(52)는 캐리어부(51)에 결합 고정되는 제1브라켓부(521)와, 제1브라켓부(521)와 연결되고 처리챔버부(10)를 관통하여 처리챔버부(10)에 승강 가능하게 결합되는 제2브라켓부(522)와, 제2브라켓부(522)와 승강구동부(53)를 연결하는 제3브라켓부(523)를 포함할 수 있다.
여기서, 제2브라켓부(522)는 승강됨에 따라 처리공간(11)의 밀폐 상태에 간섭되지 않도록 한다.
승강구동부(53)는 지지브라켓부(52)를 승강시킨다. 승강구동부(53)는 모터, 실린더, 공압 또는 유압 시스템 등과 같이 공지된 다양한 형태의 구동부를 통해 지지브라켓부(52)를 승강시킬 수 있다.
승강구동부(53)에는 지지브라켓부(52) 중 제3브라켓부(523)가 결합될 수 있다.
승강부(50)는 승강벨로우즈부(54)를 더 포함할 수 있다.
승강벨로우즈부(54)는 지지브라켓부(52)에 신축 가능하게 결합된다.
승강벨로우즈부(54)는 승강구동부(53)의 동작에 따라 지지브라켓부(52) 중 제2브라켓부(522)가 승강 이동될 때, 처리챔버부(10)와 제2브라켓부(522) 사이를 밀폐시킴으로써, 처리공간(11)의 밀폐력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 승강벨로우즈부(54)는 기판(S)을 처리하는 과정에서 처리공간(11)의 감압 상태를 안정되게 유지시킬 수 있다.
클러스터발생부(60)는 수용공간(31)에 구비되어 공정가스를 가스 클러스터 형태로 변환시켜 공급한다.
클러스터발생부(60)는 공정펌핑부(61)와, 공정라인부(62)와, 노즐부(63)를 포함할 수 있다.
공정펌핑부(61)는 기판(S)을 처리하기 위한 공정가스를 공급한다.
공정라인부(62)는 공정펌핑부(61)에 연결되어 공정가스의 이동 경로를 형성한다.
노즐부(63)는 공정라인부(62)에 연결되어 공정가스를 가스 클러스터 형태로 변환시켜 배출한다.
노즐부(63)에서 배출되는 공정가스의 공정 압력은 0.01mTorr 보다 크고 50 Torr 이하로 설정할 수 있다.
이에 따라, 노즐부(63)에서 배출되는 공정가스는 용이하게 가스 클러스터 형태로 변환되어 승강 이동되는 기판(S)에 공급할 수 있고, 기판(S)의 표면을 안정되게 처리할 수 있다.
다만, 공정 압력이 0.01mTorr 이하가 되는 경우, 공정 가스가 완전한 가스 클러스터 형태로 변환되기 어렵고, 공정가스의 속도가 증가해 기판의 처리 작업이 불량해 질 수 있다.
또한, 공정 압력이 50 torr 보다 커지는 경우, 공정가스가 완전하게 가스 클러스터 형태로 변환되기 어렵고, 과도한 공정 가스의 투입으로 펌핑부의 손상을 초래할 수 있으며, 기판 세정의 효과가 작아질 수 있다.
그러면, 공정가스는 공정펌핑부(61)의 동작에 따라 공정라인부(62)를 거쳐 노즐부(63)에 공급되고, 노즐부(63)에서는 가스 클러스터 형태로 변환되어 배출된다.
클러스터발생부(60)는 배출왕복부(64)와 열교환부(65) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
배출왕복부(64)는 노즐부(63)를 왕복 이동시킨다.
배출왕복부(64)는 연결라인부(641)와, 배출구동부(642)를 포함하고, 배출벨로우즈부(643)와, 배출브라켓부(644) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
연결라인부(641)는 공정가스가 이동 가능하도록 노즐부(63)와 공정라인부(62)를 연결한다.
연결라인부(641)는 노즐챔버부(30)에 관통 형성될 수 있다. 연결라인부(641)는 배출구동부(642)의 동작에 따라 노즐챔버부(30)에서 왕복 이동될 수 있다. 여기서, 연결라인부(641)는 왕복 이동됨에 따라 수용공간(31)의 밀폐 상태에 간섭되지 않도록 한다.
배출구동부(642)는 연결라인부(641)와 노즐부(63) 중 적어도 어느 하나를 왕복 이동시킨다.
그러면, 공정가스가 노즐부(63)에 안정적으로 공급됨과 더불어 배출구동부(642)를 통해 연결라인부(641)와 노즐부(63) 중 적어도 어느 하나를 왕복 이동시킴으로써, 노즐부(63)가 처리공간(11) 측으로 왕복 이동될 수 있다.
노즐부(63)의 왕복 이동에 따라 공정가스를 안정되게 기판에 공급할 수 있고, 공정가스의 누설을 방지할 수 있다.
배출벨로우즈부(643)는 연결라인부(641)에 신축 가능하게 결합된다.
배출벨로우즈부(643)는 배출구동부(642)의 동작에 따라 연결라인부(641)가 왕복 이동될 때, 노즐챔버부(30)와 연결라인부(641) 사이를 밀폐시킴으로써, 수용공간(31)의 밀폐력이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 배출벨로우즈부(643)는 기판(S)을 처리하는 과정에서 수용공간(31)의 감압 상태를 안정되게 유지시킬 수 있다.
배출브라켓부(644)는 배출구동부(642)를 노즐챔버부(30)에 고정시킨다. 배출브라켓부(644)는 배출구동부(642)를 고정시킴으로써, 배출구동부(642)의 동작을 안정화시킬 수 있다.
열교환부(65)는 수용공간(31)과 노즐부(63) 중 적어도 어느 하나의 온도를 조절한다.
특히, 열교환부(65)는 영하 100도 이상 영상 25도 이하의 온도 범위 내에서 수용공간(31)과 노즐부(63) 중 적어도 어느 하나의 온도를 조절할 수 있다.
또한, 열교환부(65)는 영하 75도 이상 영상 0도 이하의 온도 범위 내에서 수용공간(31)과 노즐부(63) 중 적어도 어느 하나의 온도를 조절할 수 있다.
이에 따라, 노즐부(63)에서는 안정되게 공정가스를 가스 클러스터 형태로 변환될 수 있고, 노즐부(63)와 승강 이동되는 기판(S) 사이의 거리를 용이하게 조절할 수 있다.
다만, 조절 온도 범위가 상한값보다 커지는 경우, 공정가스가 가스 클러스터 형태로 완전히 변환되기 어렵고, 공정가스의 팽창과 더불어 노즐부(63) 내에서 공정가스의 공정 압력이 상승되며, 노즐부(63)와 승강 이동되는 기판(S) 사이의 거리를 조절하기 어렵다.
또한, 조절 온도 범위가 하한값보다 작아지는 경우, 공정가스가 가스 클러스터 형태로 완전히 변환되기 어렵고, 공정가스의 응축과 더불어 공정가스의 공정 압력을 상승시켜야 하며, 노즐부(63)와 승강 이동되는 기판(S) 사이의 거리를 조절하기 어렵고, 수용공간(31) 내에서 노즐부(63)의 결빙이 나타날 수 있으며, 결빙에 의한 노즐부(63)의 막힘 또는 파손 위험이 있다.
일예로, 열교환부(65)는 저온칠러로 구성될 수 있다. 열교환부(65)는 수용공간(31)과 노즐부(63) 중 적어도 어느 하나의 온도를 조절함으로써, 노즐부(63)에서 가스 클러스터 형태의 공정가스가 안정되게 배출될 수 있도록 한다. 공정가스로 이산화탄소(CO2)를 사용하는 경우, 열교환부(65)는 수용공간(31)과 노즐부(63) 중 적어도 어느 하나를 영하 50도 정도로 유지시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치는 기류발생부(110)와, 감압부(120)와, 기판반송부(130)와, 카세트부(140)와, 처리바디부(150) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.
기류발생부(110)는 처리공간(11)과 수용공간(31) 중 적어도 어느 하나에 기류가스를 공급한다.
기류발생부(110)는 기류펌핑부(111)와, 기류라인부(112)와, 디퓨저부(113)를 포함할 수 있다.
기류펌핑부(111)는 처리공간(11)과 수용공간(31) 중 적어도 어느 하나에 기류가스를 공급한다.
기류라인부(112)는 기류펌핑부(111)에 연결되어 기류가스의 이동 경로를 형성한다.
기류라인부(112)는 처리챔버부(10)와 노즐챔버부(30) 중 적어도 어느 하나에 관통 형성될 수 있다.
디퓨저부(113)는 기류라인부(112)에 연결되어 기류가스를 처리공간(11)과 수용공간(31) 중 적어도 어느 하나에 배출한다.
그러면, 기류가스는 기류펌핑부(111)의 동작에 따라 기류라인부(112)를 거쳐 디퓨저부(113)에 공급되고, 디퓨저부(113)에서는 기류가스를 배출함에 따라 처리공간(11)과 수용공간(31) 중 적어도 어느 하나에서 기류를 형성할 수 있다.
이에 따라, 기류발생부(110)에 의해 처리공간(11)과 수용공간(31) 중 적어도 어느 하나에 기류를 형성함으로써, 처리공간(11)에서는 기판(S)의 처리에 따라 발생되는 잔류물이 용이하게 낙하되도록 함은 물론 잔류물이 기판(S)에 부착되는 것을 방지할 수 있고, 수용공간(31)에서는 처리공간(11)으로부터 유입되는 잔류물 또는 수용공간(31)에서 발생되는 이물질이 용이하게 낙하되도록 함은 물론 잔류물 또는 이물질이 노즐부(63)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
감압부(120)는 처리공간(11)과 수용공간(31) 중 적어도 어느 하나를 감압시킨다. 감압부(120)의 감압 동작에 따라 처리공간(11)과 수용공간(31) 중 적어도 어느 하나에서 클린룸을 형성하여 기판(S)의 처리 조건을 만족시킬 수 있다.
감압부(120)는 감압펌핑부(121)와, 감압라인부(122)와, 감압개폐부(123)를 포함할 수 있다.
감압펌핑부(121)는 적어도 하나가 흡입력을 발생시킨다.
감압라인부(122)는 처리공간(11)과 수용공간(31) 중 적어도 어느 하나를 감압펌핑부(121)와 연결한다. 감압라인부(122)는 흡입력에 의한 유체의 이동 경로를 형성할 수 있다.
감압개폐부(123)는 감압라인부(122)을 개폐한다.
그러면, 감압펌핑부(121)의 동작에 따른 흡입력으로 처리공간(11)과 수용공간(31) 중 적어도 어느 하나를 감압시킬 수 있고, 감압개폐부(123)의 개폐 동작을 통해 흡입력을 조절하거나 처리공간(11)과 수용공간(31) 중 적어도 어느 하나의 감압 상태를 조절할 수 있다.
일예로, 감압부(120)는 처리공간(11)을 감압시킴에 따라 처리공간(11)에서 공정가스를 통해 기판(S)을 처리할 수 있다. 또한, 감압부(120)는 수용공간(31)을 감압시킴에 따라 처리공간(11)에 대응되는 동일 또는 유사한 감압 상태로 조절할 수 있고, 수용공간(31)에 수용된 노즐부(63)에서 배출되는 공정가스에 이물질이 혼입되는 것을 방지할 수 있다.
더불어 감압부(120)의 감압 동작에 따라 처리공간(11)과 수용공간(31) 중 적어도 어느 하나에서 클린룸을 형성하여 기판(S)에 공정가스가 공급되는 과정에서 발생되는 잔류물 또는 이물질을 처리공간(11) 또는 수용공간(31)에서 제거할 수 있다.
또한, 기류발생부(110)와 감압부(120)의 연계 동작을 통해 처리공간(11)의 압력을 조절할 수 있고, 처리개구부(12)를 개방할 때, 압력 차에 의해 발생되는 문제점들을 예방할 수 있다.
기판반송부(130)는 기판(S)을 처리공간(11)에 삽탈시킨다.
기판반송부(130)는 기판(S)의 3차원 이동 및 회전이 가능한 공지된 다양한 형태의 로봇으로 구성되어 기판(S)을 파지한 상태에서 처리공간(11)에 기판(S)을 삽탈시킬 수 있다.
카세트부(140)는 기판(S)이 적재된다. 카세트부(140)에 적재되는 기판(S)은 바닥면에 대하여 수직 또는 수평 상태로 적재될 수 있고, 여기서 기판(S)의 적재 상태를 한정하는 것은 아니고, 공지된 다양한 형태의 카세트부(140)를 통해 기판(S)이 적재될 수 있다.
처리바디부(150)는 처리챔버부(10)와, 노즐챔버부(30)와, 연통개폐부(40)와, 승강부(50)와, 클러스터발생부(60)가 정위치에 배치될 수 있도록 한다.
일예로, 처리바디부(150)는 종횡으로 배열 결합되는 프레임으로 구성되어 각각의 구성요소들을 정위치에 안정되게 배치 고정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 공정가스는 기판(S)을 처리하기 위한 가스로써, 이산화탄소(CO2)로 구성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고, 기판(S)의 처리를 위해 노즐부(63)에서 가스 클러스터 형태로 변환되어 배출될 수 있다.
또한, 기류가스는 처리공간(11)과 수용공간(31) 중 적어도 어느 하나에 공급되는 가스로써, 기류를 형성하거나 잔류물 또는 이물질을 낙하시킬 수 있고, 질소(N2)와 같은 불활성가스로 구성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니고, 처리공간(11)과 수용공간(31) 중 적어도 어느 하나에 공급되고, 기류를 형성하거나 잔류물 또는 이물질을 낙하시킬 수 있다.
지금부터는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 장치의 동작에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수직형 기판 처리 방법은 준비단계와, 기판투입단계와, 처리단계를 포함하고, 기판배출단계를 더 포함할 수 있다.
준비단계는 기판(S)의 처리를 위해 처리공간(11)과 수용공간(31)을 초기화한다.
일예로, 준비단계는 처리챔버부(10)의 처리공간(11)과 노즐챔버부(30)의 수용공간(31)을 폐쇄하고, 노즐챔버부(30)의 수용공간(31)을 감압시킬 수 있다.
처리챔버부(10)의 처리공간(11)은 연통개폐부(40)와 처리개폐부(13)의 폐쇄 동작을 통해 폐쇄될 수 있다. 노즐챔버부(30)의 수용공간(31)은 연통개폐부(40)의 폐쇄 동작을 통해 폐쇄되고, 감압부(120)를 통해 감압시킬 수 있다. 이때, 열교환부(65)를 통해 수용공간(31)과 노즐부(63) 중 적어도 어느 하나의 온도를 기판(S)의 처리 조건에 대응하여 조절할 수 있다.
연통개폐부(40)의 폐쇄 동작에 따라 연통부(20)가 폐쇄됨으로써, 처리공간(11)과 수용공간(31)이 분리됨은 물론 수용공간(31)이 밀폐된 상태를 이룰 수 있다.
또한, 준비단계는 처리할 기판(S)이 적재된 카세트부(140)가 정위치될 수 있다. 더불어 준비단계는 처리 완료된 기판(S)이 적재될 수 있는 카세트부(140)가 정위치될 수 있다.
기판투입단계는 카세트부(140)에 적재된 기판(S)을 바닥면에 대하여 수직인 상태로 처리공간(11)에 투입한다.
일예로, 기판투입단계는 처리개폐부(13)의 개방 동작에 따라 처리개구부(12)를 개방시키고, 기판반송부(130)의 동작에 따라 카세트부(140)에 적재된 기판(S)을 파지한 다음, 바닥면에 대하여 수직인 상태로 기판(S)을 처리챔버부(10)의 처리공간(11)에 투입시킨다.
기판(S)을 처리공간(11)에 투입시키기에 앞서, 감압부(120)를 통해 처리공간(11)을 감압시킴으로써, 처리공간(11)에 잔류하는 잔류물 또는 이물질을 배출시킬 수 있다. 이때, 기류발생부(110)를 통해 처리챔버부(10)의 처리공간(11)에 기류가스를 공급할 수 있다.
또한, 처리개구부(12)의 개방시 감압부(120)와 기류발생부(110)의 동작으로 처리공간(11)의 압력을 조절함으로써, 처리공간(11)과 외부의 압력차를 동일 또는 유사하게 하고, 처리개구부(12)의 개방시 처리개폐부(13)의 동작을 원활하게 하며, 처리개폐부(13)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
처리공간(11)에 투입된 기판(S)은 캐리어부(51)의 동작에 따라 처리공간(11)에서 바닥면에 대하여 수직인 상태로 고정된다.
그리고 기판반송부(130)가 처리개구부(12)에서 이탈되면, 처리개폐부(13)의 폐쇄 동작에 따라 처리개구부(12)가 폐쇄됨으로써, 처리공간(11)을 밀폐시킬 수 있다.
다음으로, 감압부(120)의 감압 동작에 따라 기설정된 값으로 처리공간(11)을 감압시킬 수 있다.
처리단계는 처리공간(11)에 수용된 기판(S)에 공정가스를 공급한다.
일예로, 처리단계는 연통개폐부(40)의 개방 동작에 따라 연통부(20)를 개방하고, 클러스터발생부(60)의 동작에 따라 노즐부(63)를 통해 가스 클러스터 형태로 변환된 공정가스를 기판(S)에 공급할 수 있다.
여기서 노즐부(63)는 배출왕복부(64)를 통해 기판(S) 측으로 이동되어 공정가스가 기판(S)에 안정되게 공급되도록 할 수 있다.
또한, 승강부(50)에서 승강구동부(53)의 승강 동작에 따라 캐리어부(51)가 처리공간(11) 내에서 승강 이동됨에 따라 공정가스가 기판(S) 전체에 공급될 수 있도록 할 수 있다. 이때, 공정가스는 기판(S)의 상승 동작에서 기판(S)에 공급되고, 기판(S)의 하강 동작에서 정지될 수 있다.
일예로, 공정가스는 기판(S)의 처리 정도에 따라 기판(S)은 한 번 이상 승강되면서 기판(S)에 공정가스를 공급할 수 있다.
또한, 기판(S)이 처리공간(11)에서 승강되는 동안에는 기류발생부(110)의 동작에 따라 처리공간(11)에 기류가스가 공급되어 처리공간(11)에 기류를 형성할 수 있다.
기류가스에 의해 처리공간(11)에 형성되는 기류는 기판(S)의 처리 과정에서 발생되는 잔류물이 부유하는 것을 방지하고, 잔류물이 안정되게 낙하하도록 한다.
기판(S)의 처리가 완료되면, 연통개폐부(40)의 폐쇄 동작에 따라 연통부(20)를 폐쇄하고, 승강구동부(53)의 동작에 따라 캐리어부(51)를 처리개구부(12) 측으로 이동시킨다.
이때, 기판(S) 측으로 이동된 노즐부(63)는 배출왕복부(64)를 통해 원위치로 이동되고, 노즐부(63)가 원위치된 상태에서 연통부(20)를 폐쇄시킬 수 있다.
그러면, 연통부(20)의 폐쇄에 따라 처리공간(11)과 수용공간(31)이 밀폐된다. 이때, 수용공간(31)은 준비단계에서와 같이 감압 상태를 유지함은 물론 열교환부(65)를 통해 수용공간(31)과 노즐부(63) 중 적어도 어느 하나의 온도를 기판(S)의 처리 조건에 대응하여 조절할 수 있다.
기판배출단계는 처리가 완료된 기판(S)을 처리공간(11)에서 배출시킨다.
일예로, 기판배출단계는 처리개폐부(13)의 개방 동작에 따라 처리개구부(12)를 개방한 상태에서 기판반송부(130)의 동작에 따라 캐리어부(51)에 파지된 기판(S)을 배출시킬 수 있다. 기판(S)의 배출에 있어서는 캐리어부(51)의 파지 동작과 역순으로 진행되어 캐리어부(51)에 파지된 기판(S)을 기판반송부(130) 전달할 수 있다.
처리공간(11)에서 배출되는 기판(S)은 별도의 카세트부(140)에 적재될 수 있다.
처리개구부(12)를 개방하기에 앞서, 감압부(120)와 기류발생부(110)의 동작으로 처리공간(11)의 압력을 조절함으로써, 처리공간(11)과 외부의 압력차를 동일 또는 유사하게 하고, 처리개구부(12)의 개방시 처리개폐부(13)의 동작을 원활하게 하며, 처리개폐부(13)가 파손되는 것을 방지할 수 있다.
상술한 수직형 기판 처리 장치와 방법에 따르면, 바닥면에 대하여 수직으로 배치되어 높이 방향으로 승강되는 기판(S)의 표면에 공정가스가 가스 클러스터(gas cluster) 형태로 변환되어 공급함으로써, 기판(S)의 표면을 처리할 수 있고, 기판(S)의 표면을 세정하는 공정에서 제거된 잔류물이 재부착되는 것을 억제하거나 방지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 처리챔버부 11: 처리공간
12: 처리개구부 13: 처리개폐부
20: 연통부 30: 노즐챔버부
31: 수용공간 40: 연통개폐부
50: 승강부 51: 캐리어부
511: 클램핑바디부 512: 흡착부
514: 안착홈부 515: 지지핀부
516: 회전축 518: 지지회동부
52: 지지브라켓부 521: 제1브라켓부
522: 제2브라켓부 523: 제3브라켓부
53: 승강구동부 54: 승강벨로우즈부
60: 클러스터발생부 61: 공정펌핑부
62: 공정라인부 63: 노즐부
64: 배출왕복부 641: 연결라인부
642: 배출구동부 643: 배출벨로우즈부
644: 배출브라켓부 65: 열교환부
110: 기류발생부 111: 기류펌핑부
112: 기류라인부 113: 디퓨저부
120: 감압부 121: 감압펌핑부
122: 감압라인부 123: 감압개폐부
130: 기판반송부 140: 카세트부
150: 처리바디부 S: 기판

Claims (21)

  1. 바닥면에 대하여 기판이 수직으로 수용되고, 상기 기판이 높이 방향으로 이동 가능한 처리공간이 형성되는 처리챔버부;
    연통부를 매개로 상기 처리공간과 연통되는 수용공간이 형성되는 노즐챔버부;
    상기 연통부를 개폐하는 연통개폐부;
    상기 처리공간에 구비되어 상기 기판을 승강 가능하게 지지하는 승강부; 및
    상기 수용공간에 구비되어 공정가스를 가스 클러스터 형태로 변환시켜 공급하는 클러스터발생부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리챔버부에는,
    상기 기판이 입출되는 처리개구부; 및
    상기 처리개구부를 개폐하는 처리개폐부; 가 포함되는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연통개폐부는,
    상기 처리챔버부와 상기 노즐챔버부 사이에서 슬라이드 이동되는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 승강부는,
    상기 바닥면에 대하여 상기 기판을 수직으로 파지하는 캐리어부;
    상기 캐리어부에 결합되는 지지브라켓부; 및
    상기 지지브라켓부를 승강시키는 승강구동부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 승강부는,
    상기 지지브라켓부에 신축 가능하게 결합되는 승강벨로우즈부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 클러스터발생부는,
    상기 공정가스를 공급하는 공정펌핑부;
    상기 공정펌핑부에 연결되어 상기 공정가스의 이동 경로를 형성하는 공정라인부; 및
    상기 공정라인부에 연결되어 상기 공정가스를 가스 클러스터 형태로 변환시켜 배출하는 노즐부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 클러스터발생부는,
    상기 노즐부를 왕복 이동시키는 배출왕복부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 배출왕복부는,
    상기 공정가스가 이동 가능하도록 상기 노즐부와 상기 공정라인부를 연결하는 연결라인부; 및
    상기 연결라인부와 상기 노즐부 중 적어도 어느 하나를 왕복 이동시키는 배출구동부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 배출왕복부는,
    상기 연결라인부에 신축 가능하게 결합되는 배출벨로우즈부; 와
    상기 배출구동부를 상기 노즐챔버부에 고정시키는 배출브라켓부; 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 처리 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 노즐부에서 배출되는 공정가스의 공정 압력은 0.01mTorr 보다 크고 50 Torr 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 처리 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 클러스터발생부는,
    상기 수용공간과 상기 노즐부 중 적어도 어느 하나의 온도를 조절하는 열교환부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 열교환부에 의해 조절되는 온도는 영하 100도 이상 영상 25도 이하로 조절되는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 처리 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐챔버부는,
    상기 기판이 처리되는 면에 대응하여 상기 처리챔버부에 상호 마주보도록 설치되는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 처리 장치.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리공간과 상기 수용공간 중 적어도 어느 하나에 기류가스를 공급하는 기류발생부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기류발생부는,
    기류가스를 공급하는 기류펌핑부;
    상기 기류펌핑부에 연결되어 상기 기류가스의 이동 경로를 형성하는 기류라인부; 및
    상기 기류라인부에 연결되어 상기 기류가스를 상기 처리공간과 상기 수용공간 중 적어도 어느 하나로 배출하는 디퓨저부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 처리 장치.
  16. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리공간과 상기 수용공간 중 적어도 어느 하나를 감압시키는 감압부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 감압부는,
    흡입력을 발생시키는 적어도 하나의 감압펌핑부;
    상기 처리공간과 상기 수용공간 중 적어도 어느 하나를 상기 감압펌핑부와 연결하는 감압라인부; 및
    상기 감압라인부을 개폐하는 감압개폐부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 처리 장치.
  18. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판을 상기 처리공간에 삽탈시키는 기판반송부; 와,
    상기 기판이 적재되는 카세트부; 중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 처리 장치.
  19. 기판이 수용되는 처리공간과 공정가스를 공급하는 클러스터발생부가 수용되는 수용공간을 초기화하는 준비단계;
    상기 기판이 바닥면에 대하여 수직인 상태로 지지되도록 상기 처리공간에 상기 기판을 투입하는 기판투입단계; 및
    상기 처리공간에서 상기 기판을 높이 방향으로 승강시키면서 상기 기판에 상기 공정가스를 공급하는 처리단계; 를 포함하고,
    상기 준비단계 또는 상기 처리단계에는,
    상기 공정가스가 상기 기판에 공급됨에 따라 발생되는 잔류물이 낙하되도록 상기 처리공간에 기류가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 처리 방법.
  20. 삭제
  21. 제19항에 있어서,
    상기 처리공간에 수용된 상기 기판을 상기 처리공간에서 배출시키는 기판배출단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 기판 처리 방법.
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