KR101757821B1 - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 기판을 액 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 기판을 지지하는 기판 지지 유닛 및 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 처리액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되, 상기 기판 지지 유닛은 몸체, 상기 몸체를 회전시키는 회전축, 그리고 상기 몸체로부터 위로 돌출되어 기판의 측부를 지지하는 척핀을 포함하고, 상기 액 공급 유닛은 처리액을 토출하는 노즐 및 상기 척핀과 접촉된 기판의 영역을 열 처리하는 열 처리 부재를 포함한다. 이로 인해 척핀과 접촉되는 기판의 영역 및 이와 다른 영역 간에는 처리액에 의한 반응성을 균일하게 제공할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{Apparatus and Metod for treating substrate}
본 발명은 기판을 액 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 또는 액정 디스플레이를 제조하기 위해서, 기판에 포토리소그라피, 애싱, 식각, 이온주입, 박막 증착, 그리고 세정 등의 다양한 공정들이 수행된다. 여기서 애싱, 식각, 그리고 세정 공정은 기판 상에 케미칼을 공급하는 액 처리 공정에 해당된다.
액 처리 공정에는 기판 상에 케미칼을 공급하며, 케미칼과 기판 간에 반응성은 케미칼의 온도에 따라 상이해진다. 일반적으로 케미칼의 온도가 높을수록 그 반응성은 향상된다. 특히 케미칼이 식각액으로 제공되는 경우에는 식각액의 온도가 10℃ 씩 높아질수록 그 식각량이 17% 씩 향상될 수 있다. 따라서 케미칼은 히터에 의해 기설정된 온도로 가열된 상태에서 노즐로 공급된다.
그러나 도 1과 같이, 히터(2)는 기판(W)을 처리하는 공정 챔버(4)의 외부에 위치된다. 이로 인해 히터(2)에 의해 가열된 케미칼은 노즐(6)로 공급되는 중에 온도가 떨어지고, 기판(W)의 액 처리 효율은 낮아진다.
또한 히터(2)에 의한 케미칼 가열 방식으로는 케미칼의 온도를 실시간으로 측정하고, 그 측정된 온도를 근거로 하여 히터(2)의 온도를 조절하는 피아이디(PID) 제어 방식이다. 이러한 피아이디 제어 방식은 히터를 온/오프(On/Off)하는 방식으로, 측정 온도가 기설정 온도에 비해 높으면 히터(2)를 온(On)하고, 측정 온도가 기설정 온도에 비해 낮으면 히터(2)를 오프(Off)하는 방식이다.
그러나 이러한 케미칼 가열 방식은 도 2와 같이, 케미칼의 온도를 기설정 온도에 정확히 도달하는 것이 어려우며, 일정 시간이 흐른 후에야 케미칼의 온도를 기설정 온도(t1)로 안정화시킬 수 있다.
또한 기판(W)을 액 처리하는 장치에서 기판(W)은 지지핀에 의해 그 저면이 지지되고, 척핀(8)에 의해 그 측부가 지지된다. 그러나 척핀(8)의 온도 및 척핀(8)의 형상으로 인해 척핀(8)과 기판(W)이 접촉되는 영역은 이와 다른 영역에 비해 온도가 낮다. 이로 인해 도 3과 같이 케미칼의 반응성이 상기 접촉되는 영역이 다른 영역에 비해 낮다
한국 공개 특허 번호 2012-0041723
본 발명은 기판의 전체 영역이 처리액에 의해 균일한 반응성을 가질 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 처리액이 노즐로 공급되는 과정에서 그 온도를 보상할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 처리액의 온도를 기설정 온도로 신속하게 안정화시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 기판을 액 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 기판을 지지하는 기판 지지 유닛 및 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 처리액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되, 상기 기판 지지 유닛은 몸체, 상기 몸체를 회전시키는 회전축, 그리고 상기 몸체로부터 위로 돌출되어 기판의 측부를 지지하는 척핀을 포함하고, 상기 액 공급 유닛은 처리액을 토출하는 노즐 및 상기 척핀과 접촉된 기판의 영역을 열 처리하는 열 처리 부재를 포함한다.
상기 액 공급 유닛은 상기 노즐 및 상기 열 처리 부재를 이동시키는 이동 부재 및 상기 노즐을 전처리 위치로, 그리고 상기 열 처리 부재가 후처리 위치로 이동되도록 상기 이동 부재를 제어하는 제어기를 더 포함하되, 상기 전처리 위치는 상기 노즐이 기판의 중심과 대향되는 위치이고 상기 후처리 위치는 상기 열 처리 부재가 상기 척핀이 회전되는 경로에 대향되는 위치일 수 있다. 상기 열 처리 부재는 상기 노즐의 외측면에 고정 결합되는 하우징 및 상기 하우징의 내부에 위치되는 램프를 포함할 수 있다. 상기 하우징의 내측면은 도금 처리되고, 상기 램프는 적외선을 조사할 수 있다. 상기 열 처리 부재는 상기 하우징의 내부 공간을 냉각시키는 쿨링 부재를 더 포함하되, 상기 쿨링 부재는 상기 내부 공간에 냉각 가스를 공급하도록 상기 하우징의 상면에 형성된 냉각홀에 연결되는 가스 공급 라인을 포함할 수 있다. 상기 액 공급 유닛은 상기 노즐 내에 제공되는 처리액을 가열하는 가열 부재를 더 포함할 수 있다. 상기 노즐은 링 형상의 몸통부 및 상기 몸통부로부터 아래로 연장되며, 토출구를 가지는 토출부를 포함하고, 상기 가열 부재는 상기 몸통부 내에 위치되는 히터 및 상기 히터와 전기적으로 연결되며, 전력에 따라 상기 히터의 온도를 조절하는 전원부를 포함할 수 있다. 상기 가열 부재는 상기 몸통부 내에서 처리액의 온도를 측정하는 센서를 더 포함하되, 상기 제어기는 처리액의 측정 온도와 기설정 온도 간 차이가 클수록 상기 히터의 온도를 높히고 상기 차이가 적을수록 상기 히터의 온도를 낮춰 처리액을 승온시키는 승온 단계 및 상기 온도 정보를 근거로 상기 히터를 온/오프(On/Off)하여 처리액을 상기 기설정 온도로 안정화시키는 안정화 단계를 순차적으로 진행하도록 상기 센서로부터 측정된 온도 정보를 근거로 상기 전원부를 제어할 수 있다.
노즐로부터 공급되는 처리액을 이용하여 기판을 액 처리하는 방법으로는, 기판 지지 유닛에 의해 회전되고 척핀에 의해 측부가 지지되는 상기 기판에 상기 처리액을 공급하는 액 공급 단계 및 상기 액 공급 단계 이후에 상기 척핀과 인접한 상기 기판의 영역을 열 처리하는 열 처리 단계를 포함한다.
상기 열 처리 단계에는 상기 척핀을 열 처리하여 상기 영역을 열처리할 수 있다. 상기 열 처리 단계에는 상기 노즐의 외측면에 고정 결합된 램프가 상기 척핀에 적외선을 조사하여 상기 영역을 열 처리할 수 있다. 상기 액 공급 단계에는 상기 노즐 내에 위치되는 히터에 의해 상기 처리액이 기설정 온도로 가열될 수 있다. 상기 처리액을 상기 기설정 온도로 가열하는 것은, 상기 처리액의 온도와 기설정 온도 간 차이가 클수록 상기 히터의 온도를 높히고, 상기 차이가 적을수록 상기 히터의 온도를 낮춰 상기 처리액을 승온시키는 승온 단계 및 상기 승온 단계 이후에 상기 처리액의 측정 온도를 근거로 상기 히터를 온/오프(On/Off)하여 처리액을 상기 기설정 온도로 안정화시키는 안정화 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 척핀과 기판이 접촉되는 영역은 램프에 의해 열 처리된다. 이로 인해 그 접촉되는 영역 및 이와 다른 영역 간에는 처리액에 의한 반응성을 균일하게 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 노즐 내에 히터가 위치되고, 히터는 처리액을 가열한다. 이로 인해 처리액은 기설정 온도 상태에서 노즐로부터 토출될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 히터의 온도는 처리액의 온도가 기설정 온도에 가까워질수록 낮아지고, 이후에는 처리액의 온도에 따라 히터가 온/오프(On/Off)된다. 이로 인해 처리액의 온도를 신속하게 안정화시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 노즐 및 히터를 보여주는 단면도이다.
도 2는 일반적인 처리액의 승온 과정을 보여주는 그래프이다.
도 3은 일반적으로 기판을 액 처리 시 기판의 영역 별 온도를 보여주는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리설비를 보여주는 평면도이다.
도 5는 도 4의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 5의 열 처리 부재 및 가열 부재를 보여주는 단면도이다.
도 7은 도 6의 가열 부재를 이용하여 처리액의 승온 과정을 보여주는 그래프이다.
도 8 및 도 9는 도 5의 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 보여주는 단면도들이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
이하, 도 4 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리설비를 보여주는 평면도이다. 도 4를 참조하면, 기판처리설비(1)는 인덱스모듈(10)과 공정처리모듈(20)을 가진다. 인덱스모듈(10)은 로드포트(120) 및 이송프레임(140)을 가진다. 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정처리모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정처리모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하며, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 칭한다.
로드 포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(130)가 안착된다. 로드포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 로드포트(120)의 개수는 공정처리모듈(20)의 공정효율 및 풋 프린트조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(130)에는 기판들(W)을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯(미도시)이 형성된다. 캐리어(130)로는 전면개방일체형포드(Front Opening Unifed Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정처리모듈(20)은 버퍼유닛(220), 이송챔버(240), 그리고 공정 챔버(260)를 가진다. 이송챔버(240)는 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 평행하게 배치된다. 이송챔버(240)의 양측에는 각각 공정 챔버들(260)이 배치된다. 이송챔버(240)의 일측 및 타측에서 공정 챔버들(260)은 이송챔버(240)를 기준으로 대칭되도록 제공된다. 이송챔버(240)의 일측에는 복수 개의 기판처리부(260)들이 제공된다. 공정 챔버들(260) 중 일부는 이송챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정 챔버들(260) 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송챔버(240)의 일측에는 공정 챔버들(260)이 A X B의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260)의 수이다. 이송챔버(240)의 일측에 공정 챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정 챔버(260)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정 챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정 챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 공정 챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼유닛(220)은 이송프레임(140)과 이송챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송챔버(240)와 이송프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼유닛(220)의 내부에는 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공된다. 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개가 제공된다. 버퍼유닛(220)은 이송프레임(140)과 마주보는 면 및 이송챔버(240)와 마주보는 면이 개방된다.
이송프레임(140)은 로드포트(120)에 안착된 캐리어(130)와 버퍼유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송프레임(140)에는 인덱스레일(142)과 인덱스로봇(144)이 제공된다. 인덱스레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스로봇(144)은 인덱스레일(142) 상에 설치되며, 인덱스레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(144c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정처리모듈(20)에서 캐리어(130)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 이의 다른 일부는 캐리어(130)에서 공정처리모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스로봇(144)이 기판(W)을 반입 및 반출하는 과정에서 공정 처리 전의 기판(W)으로부터 발생된 파티클이 공정 처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이송챔버(240)는 버퍼유닛(220)과 공정 챔버(260) 간에, 그리고 공정 챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송챔버(240)에는 가이드레일(242)과 메인로봇(244)이 제공된다. 가이드레일(242)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인로봇(244)은 가이드레일(242) 상에 설치되고, 가이드레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 그리고 메인암(244c)을 가진다. 베이스(244a)는 가이드레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(244b)는 베이스(244a)에 결합된다. 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 몸체(244b)에 결합되고, 이는 몸체(244b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인암(244c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다.
공정 챔버(260)에는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치(300)가 제공된다. 기판 처리 장치(300)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 이와 달리 각각의 공정 챔버(260) 내의 기판 처리 장치(300)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정 챔버들(260)은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정 챔버(260) 내에 기판 처리 장치(300)들은 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 공정 챔버(260) 내에 기판 처리 장치(300)의 구조는 서로 상이하게 제공될 수 있다.
기판 처리 장치(300)는 도 5는 도 4의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 5를 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 처리 용기(320), 스핀 헤드(340), 승강 유닛(360), 그리고 액 공급 유닛(380)을 포함한다.
처리 용기(320)는 상부가 개방된 통 형상을 가진다. 처리 용기(320)는 내부회수통(322) 및 외부회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,326)은 공정에 사용된 처리액들 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부회수통(322)은 스핀 헤드(340)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부회수통(326)은 내부회수통(326)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부회수통(322)의 내측공간(322a) 및 내부회수통(322)은 내부 회수통(322)으로 처리액이 유입되는 제1유입구(322a)로서 기능한다. 내부 회수통(322)과 외부회수통(326)의 사이공간(326a)은 외부회수통(326)으로 처리액이 유입되는 제2유입구(326a)로서 기능한다. 일 예에 의하면, 각각의 유입구(322a,326a)는 서로 상이한 높이에 위치될 수 있다. 각각의 회수통(322,326)의 저면 아래에는 회수라인(322b,326b)이 연결된다. 각각의 회수통(322,326)에 유입된 처리액들은 회수라인(322b,326b)을 통해 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)으로 제공되어 재사용될 수 있다.
스핀 헤드(340)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지 및 회전시키는 기판 지지 유닛(340)으로 제공된다. 스핀 헤드(340)는 몸체(342), 지지핀(344), 척핀(346), 그리고 지지축(348)을 가진다. 몸체(342)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 몸체(342)의 저면에는 구동부(349)에 의해 회전가능한 지지축(348)이 고정결합된다.
지지핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지핀(344)은 몸체(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 몸체(342)에서 상부로 돌출된다. 지지 핀(344)들은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지핀(344)은 몸체(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 후면 가장자리를 지지한다.
척핀(346)은 복수 개 제공된다. 척핀(346)은 몸체(342)의 중심에서 지지핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척핀(346)은 몸체(342)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척핀(346)은 스핀 헤드(340)가 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척핀(346)은 몸체(342)의 반경 방향을 따라 외측 위치와 내측 위치 간에 직선 이동이 가능하도록 제공된다. 외측 위치는 내측 위치에 비해 몸체(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 로딩 또는 언로딩 시 척핀(346)은 외측 위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행 시 척 핀(346)은 내측 위치에 위치된다. 내측 위치는 척핀(346)과 기판(W)의 측부가 서로 접촉되는 위치이고, 외측 위치는 척핀(346)과 기판(W)이 서로 이격되는 위치이다.
승강 유닛(360)은 처리 용기(320)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(320)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(340)에 대한 처리 용기(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다. 브라켓(362)은 처리 용기(320)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 놓이거나, 스핀 헤드(340)로부터 들어올려 질 때 스핀 헤드(340)가 처리 용기(320)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(320)는 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(360)으로 유입될 수 있도록 처리 용기(320)의 높이가 조절한다. 선택적으로, 승강 유닛(360)은 스핀 헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
액 공급 유닛(380)은 기판(W) 상으로 처리액을 공급한다. 액 공급 유닛(380)은 복수 개로 제공되며, 각각은 서로 상이한 종류의 처리액들을 공급할 수 있다. 액 공급 유닛(380)은 이동 부재(381), 노즐(390), 열 처리 부재(400), 가열 부재(500), 그리고 제어기(600)를 포함한다.
이동 부재(381)는 노즐(390)을 공정 위치 및 대기 위치로 이동시킨다. 여기서 공정 위치는 노즐(390)이 기판 지지 유닛(340)에 지지된 기판(W)과 대향되는 위치이고, 대기 위치는 노즐(390)이 공정 위치를 벗어난 위치로 정의한다. 일 예에 의하면, 공정 위치는 전처리 위치 및 후처리 위치를 포함한다. 전처리 위치는 노즐(390)이 기판(W)의 중심과 대향되는 위치이고, 후처리 위치는 열 처리 부재(400)가 기판(W)의 측부를 포함하는 가장자리 영역을 열 처리할 수 있는 위치이다.
이동 부재(381)는 지지축(386), 아암(382), 그리고 구동기(388)를 포함한다. 지지축(386)은 처리 용기(320)의 일측에 위치된다. 지지축(386)은 그 길이방향이 제3방향을 향하는 로드 형상을 가진다. 지지축(386)은 구동기(388)에 의해 회전 가능하도록 제공된다. 지지축(386)은 승강 이동이 가능하도록 제공된다. 아암(382)은 지지축(386)의 상단에 결합된다. 아암(382)은 지지축(386)으로부터 수직하게 연장된다. 아암(382)의 끝단에는 노즐(390)이 고정 결합된다. 지지축(386)이 회전됨에 따라 노즐(390)은 아암(382)과 함께 스윙 이동 가능하다. 노즐(390)은 스윙 이동되어 공정 위치 및 대기 위치로 이동될 수 있다. 상부에서 바라볼 때 노즐(390)은 공정 위치에서 기판(W)의 중심축과 일치되도록 위치될 수 있다. 예컨대, 처리액은 케미칼일 수 있다. 케미칼은 산 또는 염기 성질을 가지는 식각액일 수 있다. 케미칼은 황산(H2SO4), 인산(P2O5), 그리고 수산화 암모늄(NH4OH)을 포함할 수 있다. 선택적으로 아암(382)은 그 길이방향을 향해 전진 및 후진 이동이 가능하도록 제공될 수 있다.
노즐(390)은 처리액을 토출한다. 노즐(390)은 몸통부(392) 및 토출부(396)를 가진다. 몸통부(392)는 내부에 공간을 가지는 통 형상으로 제공된다. 예컨대, 몸통부(392)는 원형의 통 형상일 수 있다. 몸통부(392)는 아암에 고정 결합된다. 토출부(396)는 몸통부(392)의 하단으로부터 아래로 연장된다. 토출부(396)는 토출구(398)를 가지는 통 형상으로 제공된다. 예컨대, 토출부(396)는 원형의 통 형상일 수 있다. 토출구(398)를 수직한 아래 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 토출부(396)의 횡단면적은 아래로 갈수록 작아질 수 있다.
열 처리 부재(400)는 기판(W)의 일부 영역을 열 처리한다. 도 6은 도 5의 열 처리 부재 및 가열 부재를 보여주는 단면도이다. 도 6을 참조하면, 열 처리 부재(400)는 하우징(410), 램프(420), 그리고 쿨링 부재(430)를 포함한다. 하우징(410)은 몸통부(392)의 일측에 위치된다. 하우징(410)은 몸통부(392)의 외측면에 고정 결합된다. 따라서 열 처리 부재(400) 및 노즐(390)은 이동 부재에 의해 그 위치가 이동 가능하다. 하우징(410)은 하부가 개방된 통 형상으로 제공된다. 하우징(410)의 상면에는 냉각홀(412)이 형성된다. 예컨대, 하우징(410)은 원형의 통 형상일 수 있다. 하우징(410)의 개방된 하부는 수직한 아래 방향을 향할 수 있다. 하우징(410)의 내면은 도금 처리될 수 있다. 선택적으로 하우징(410)은 외부로부터 차단된 통 형상일 수 있다.
램프(420)는 하우징(410)의 내부에 위치된다. 기판(W)은 램프(420)에 의해 열 처리된다. 일 예에 의하면, 램프(420)는 적외선을 조사하는 적외선 램프일 수 있다. 선택적으로 램프(420)는 할로겐 램프일 수 있다. 본 실시예에는 적외선 램프와 할로겐 램프 중 기판(W) 상의 패턴에 영향을 최소화할 수 있는 적외선 램프를 일 예로 설명한다. 램프(420)로부터 조사되는 적외선은 아래 방향으로 조사된다. 적외선의 일부는 아래 방향으로 조사되고, 다른 일부는 하우징(410)의 내면으로부터 반사되어 아래 방향으로 조사된다. 노즐(390)의 후처리 위치에서 램프(420)는 척핀(346)이 회전되는 경로에 대향되게 위치될 수 있다.
쿨링 부재(430)는 하우징(410)의 내부 공간을 냉각시킨다. 쿨링 부재(430)는 가스 공급 라인을 포함한다. 가스 공급 라인은 냉각홀(412)에 연결된다. 가스 공급 라인은 냉각홀(412)에 냉각 가스를 공급한다. 냉각 가스는 가스 공급 라인 및 냉각홀(412)을 통해 하우징(410)의 내부에 유입된다. 예컨대, 냉각 가스는 에어 또는 질소 가스(N2)일 수 있다.
가열 부재(500)는 노즐(390) 내에 제공되는 처리액을 가열한다. 가열 부재(500)는 히터(510), 전원부(520), 그리고 센서(530)를 포함한다. 히터(510)는 몸통부(392) 내에 위치된다. 히터(510)는 발열되어 몸통부(392) 내에 처리액을 가열할 수 있다. 히터(510)는 전원부(520)와 전기적으로 연결된다. 히터(510)는 전원부(520)로부터 제공되는 전력에 따라 발열량이 조절될 수 있다. 이에 따라 몸통부(392) 내에 처리액은 온도가 조절될 수 있다. 센서(530)는 몸통부(392) 내에 처리액의 온도를 측정한다. 센서(530)는 몸통부(392)에 제공된다.
제어기(600)는 전원부(520) 및 이동 부재를 제어한다. 센서(530)로부터 측정된 온도 정보를 근거로 히터(510)의 온도를 기설정 온도로 제어한다. 제어기(600)는 승온 단계 및 안정화 단계를 순차적으로 진행하여 처리액의 온도를 제어한다. 여기서 승온 단계는 처리액을 가열하여 처리액의 온도를 기설정 온도로 상승시키는 단계이고, 안정화 단계는 처리액의 온도를 기설정 온도로 유지시키는 단계이다. 도 7은 도 6의 가열 부재(500)를 이용하여 처리액의 승온 과정을 보여주는 그래프이다. 도 7을 참조하면, 승온 단계에는 기설정 온도(t1)와 처리액의 온도 간에 차이가 클수록 히터(510)의 온도를 높히고, 기설정 온도(t1)와 처리액의 온도 간에 차이가 적을수록 히터(510)의 온도를 낮춘다. 따라서 승온 단계의 초반부에서 후반부로 갈수록 히터(510)의 온도는 점진적으로 낮아진다. 승온 단계에서 처리액의 온도가 단계 전환 온도(t2)에 도달하면, 안정화 단계를 진행한다. 예컨대, 단계 전환 온도(t2)는 기설정 온도(t1)보다 낮은 온도일 수 있다. 안정화 단계에는 처리액의 온도가 기설정 온도(t1)보다 높으면 히터(510)를 온(On)하고, 처리액의 온도가 기설정 온도(t1)보다 낮으면 히터(510)를 오프(Off)한다. 여기서 온(On) 상태의 히터(510) 온도는 기설정 온도(t1)와 동일하거나 이보다 높을 수 있다.
다음은 상술한 기판 처리 장치(300)를 이용하여 기판(W)을 처리하는 과정을 설명한다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 기판을 처리하는 방법으로는 액 공급 단계 및 열 처리 단계를 포함한다. 액 공급 단계 및 열 처리 단계는 순차적으로 진행된다. 액 공급 단계가 진행되면, 처리액은 승강 단계 및 안정화 단계를 거쳐 기설정 온도(t1)로 유지된다. 노즐(390)은 전처리 위치로 이동되어 기판(W)의 중심에 처리액을 공급한다. 처리액은 원심력에 의해 기판(W)의 중심으로부터 가장자리 영역으로 확산된다. 액 공급 단계가 완료되면, 처리액의 공급을 중지하고 열 처리 단계가 진행된다.
열 처리 단계에는 노즐(390)이 후처리 위치로 이동된다. 램프(420)는 척핀(346)이 회전되는 경로에 대향되게 위치된다. 램프(420)는 적외선을 조사하고, 적외선은 척핀(346)을 열 처리한다. 이에 따라 척핀(346)의 온도는 상승되고, 이와 접촉된 기판(W)의 영역은 그 온도가 상승된다. 이에 따라 척핀(346)과 인접한 기판(W)의 영역은 처리액의 반응성이 향상된다.
상술한 실시예에 의하면, 처리액은 노즐(390)에서 가열 부재(500)에 의해 가열 처리된다. 이로 인해 처리액이 노즐(390)로 공급되는 과정에서 그 온도가 낮아진만큼 보상될 수 있다.
또한 처리액은 기판(W)의 중심에서 가장자리 영역으로 확산되는 과정 중에 온도가 하락된다. 이와 함께 척핀(346)과 접촉되는 기판(W)의 영역은 척핀(346)의 열 전도로 인해 그 온도가 중심에 비해 더 하락된다. 이에 따라 척핀(346)과 인접한 기판(W)의 영역과 처리액 간에 반응성은 중심과 처리액 간에 반응성에 비해 떨어진다. 이때 척핀(346)과 인접한 기판(W)의 영역은 열 처리 부재(400)에 의해 그 온도를 상승되고, 처리액과 기판(W)의 영역 간에 반응성을 향상된다. 이로 인해 기판(W)의 영역 별 반응성을 균일화할 수 있다.
400: 열 처리 부재 410: 하우징
420: 램프 500: 가열 부재
510: 히터 520; 전원부
600: 제어기

Claims (13)

  1. 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 처리액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되,
    상기 기판 지지 유닛은,
    몸체와;
    상기 몸체를 회전시키는 회전축과;
    상기 몸체로부터 위로 돌출되어 기판의 측부를 지지하는 척핀을 포함하고,
    상기 액 공급 유닛은,
    처리액을 토출하는 노즐과;
    상기 척핀과 접촉된 기판의 영역을 열 처리하는 열 처리 부재를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 노즐 및 상기 열 처리 부재를 이동시키는 이동 부재와;
    상기 노즐을 전처리 위치로, 그리고 상기 열 처리 부재가 후처리 위치로 이동되도록 상기 이동 부재를 제어하는 제어기를 더 포함하되,
    상기 전처리 위치는 상기 노즐이 기판의 중심과 대향되는 위치이고,
    상기 후처리 위치는 상기 열 처리 부재가 상기 척핀과 대향되는 위치인 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열 처리 부재는,
    상기 노즐의 외측면에 고정 결합되는 하우징과;
    상기 하우징의 내부에 위치되는 램프를 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하우징의 내측면은 도금 처리되고,
    상기 램프는 적외선을 조사하는 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 열 처리 부재는,
    상기 하우징의 내부 공간을 냉각시키는 쿨링 부재를 더 포함하되,
    상기 쿨링 부재는,
    상기 내부 공간에 냉각 가스를 공급하도록 상기 하우징의 상면에 형성된 냉각홀에 연결되는 가스 공급 라인을 포함하는 기판 처리 장치.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 노즐 내에 제공되는 처리액을 가열하는 가열 부재를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 노즐은,
    링 형상의 몸통부와;
    상기 몸통부로부터 아래로 연장되며, 토출구를 가지는 토출부를 포함하고,
    상기 가열 부재는
    상기 몸통부 내에 위치되는 히터와;
    상기 히터와 전기적으로 연결되며, 전력에 따라 상기 히터의 온도를 조절하는 전원부를 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 가열 부재는,
    상기 몸통부 내에서 처리액의 온도를 측정하는 센서를 더 포함하되,
    상기 제어기는 처리액의 측정 온도와 기설정 온도 간 차이가 클수록 상기 히터의 온도를 높히고 상기 차이가 적을수록 상기 히터의 온도를 낮춰 처리액을 승온시키는 승온 단계 및 상기 센서로부터 측정된 온도 정보를 근거로 상기 히터를 온/오프(On/Off)하여 처리액을 상기 기설정 온도로 안정화시키는 안정화 단계를 순차적으로 진행하도록 상기 전원부를 제어하는 기판 처리 장치.
  9. 노즐로부터 공급되는 처리액을 이용하여 기판을 액 처리하는 방법에 있어서,
    기판 지지 유닛에 의해 회전되고 척핀에 의해 측부가 지지되는 상기 기판에 상기 처리액을 공급하는 액 공급 단계와;
    상기 액 공급 단계 이후에 상기 척핀과 인접한 상기 기판의 영역을 열 처리하는 열 처리 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 열 처리 단계에는 상기 척핀을 열 처리하여 상기 영역을 열처리하는 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 열 처리 단계에는 상기 노즐의 외측면에 고정 결합된 램프가 상기 척핀에 적외선을 조사하여 상기 영역을 열 처리하는 기판 처리 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액 공급 단계에는 상기 노즐 내에 위치되는 히터에 의해 상기 처리액이 기설정 온도로 가열되는 기판 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 처리액을 상기 기설정 온도로 가열하는 것은,
    상기 처리액의 온도와 기설정 온도 간 차이가 클수록 상기 히터의 온도를 높히고, 상기 차이가 적을수록 상기 히터의 온도를 낮춰 상기 처리액을 승온시키는 승온 단계와;
    상기 승온 단계 이후에 상기 처리액의 측정 온도를 근거로 상기 히터를 온/오프(On/Off)하여 처리액을 상기 기설정 온도로 안정화시키는 안정화 단계를 포함하는 기판 처리 방법.



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