KR101940744B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR101940744B1
KR101940744B1 KR1020170107674A KR20170107674A KR101940744B1 KR 101940744 B1 KR101940744 B1 KR 101940744B1 KR 1020170107674 A KR1020170107674 A KR 1020170107674A KR 20170107674 A KR20170107674 A KR 20170107674A KR 101940744 B1 KR101940744 B1 KR 101940744B1
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김도연
김진규
주윤종
한민성
원준호
현용탁
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세메스 주식회사
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Abstract

처리유체의 비산을 방지하고, 기판의 후면을 세정할 수 있는 기판 처리 장치를 제공된다. 상기 기판 처리 장치는 스핀 헤드; 상기 스핀 헤드 상에 설치되고, 기판과 접촉하는 다수의 핀; 상기 스핀 헤드 상에 설치되는 다수의 익형 팬(airfoil fan)를 포함하되, 상기 다수의 익형 팬 각각은 제1 종단점(terminal point), 제2 종단점 및 제1 종단점과 제2 종단점을 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 제1 종단점은 상기 제2 종단점보다 상기 스핀 헤드의 중심부에 가깝게 배치되고, 이웃하는 제1 종단점 사이의 제1 간격은 이웃하는 제2 종단점 사이의 제2 간격보다 좁다.

Description

기판 처리 장치{Apparatus for treating substrate}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자는 박막 증착 공정, 사진 공정, 식각 공정, 세정 공정 및 연마 공정 등과 같은 다양한 단위 공정들이 반복적으로 수행되어 제조된다. 특히, 세정 공정은 이들 단위 공정들을 수행할 때 반도체 기판의 표면에 잔류하는 작은 파티클(small particles) 이나 오염물(contaminants) 및 불필요한 막을 제거한다.
반도체 기판에 형성되는 패턴이 미세화됨에 따라, 세정 공정의 중요성은 더욱 커지고 있다. 이러한 세정 공정은, 반도체 기판 상의 오염물질을 화학적 반응에 의해 식각 또는 박리시키는 화학 용액 처리 공정, 반도체 기판을 초순수로 세척하는 린스 공정, 및 린스 처리된 반도체 기판을 건조하는 건조 공정 등을 포함할 수 있다.
한편, 기판 처리 장치 내에서 웨이퍼를 지지하기 위한 기판 지지 부재는, 물리적으로 웨이퍼를 고정시키기 위한 다수의 처킹 핀을 사용하는 핀 타입 척 또는, 기판의 후면을 진공 판을 이용하여 웨이퍼를 고정하는 진공 척 등이 있다.
그런데, 세정 공정에서, 핀 타입 척을 이용하여 웨이퍼를 고정하면, 처리유체(또는 세정액)이 처킹 핀의 헤드 부분까지 따라 올라가서 균일성(uniformity)을 저하시킬 수 있다. 또한, 처킹 핀의 헤드 부분 때문에, 챔버의 벽면이나 천장까지 처리유체가 비산될 수 있다.
또한, 세정 공정에서, 진공 척을 이용하여 웨이퍼를 고정하면, 기판의 후면이 진공 척에 의해서 가려져 있기 때문에, 기판의 상면과 후면을 동시에 세정할 수 없다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 처리유체의 비산을 방지하고, 기판의 후면을 세정할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치의 일 면(aspect)은, 스핀 헤드; 상기 스핀 헤드 상에 설치되고, 기판과 접촉하는 다수의 핀; 상기 스핀 헤드 상에 설치되는 다수의 익형 팬(airfoil fan)를 포함하되, 상기 다수의 익형 팬 각각은 제1 종단점(terminal point), 제2 종단점 및 제1 종단점과 제2 종단점을 연결하는 연결부를 포함하고, 상기 제1 종단점은 상기 제2 종단점보다 상기 스핀 헤드의 중심부에 가깝게 배치되고, 이웃하는 제1 종단점 사이의 제1 간격은 이웃하는 제2 종단점 사이의 제2 간격보다 좁다.
상기 익형 팬은, 상기 스핀 헤드의 회전방향과 반대 방향으로 휘어진다.
상기 스핀 헤드의 중심부와 상기 기판 사이의 공간은 제1 압력이고, 상기 스핀 헤드의 외측은 제2 압력이고, 상기 스핀 헤드가 회전하는 동안 상기 제1 압력은 상기 제2 압력보다 낮아진다.
상기 스핀 헤드의 중심부에는, 세정액을 공급하기 위한 적어도 하나의 노즐을 포함하여, 상기 기판의 상면이 세정되는 동안 상기 기판의 후면도 동시에 세정된다.
상기 다수의 핀은 상기 기판의 하부에서 상기 기판을 지지하는 지지핀을 포함하고, 상기 익형 팬의 높이는, 상기 지지핀의 높이보다 낮다.
상기 제1 종단점의 높이와, 상기 제2 종단점의 높이는 서로 다르다.
상기 다수의 익형 팬 중 적어도 하나의 익형 팬의 상면에는 그루브(groove)가 형성되고, 상기 그루브는 상기 기판을 이동시키는 로봇 암을 위한 이동공간이다.
상기 다수의 핀은 상기 기판을 처킹하는 처킹핀을 포함하고, 상기 처킹핀이 상기 기판의 측벽을 초빙할 때, 상기 처킹핀의 상면은 상기 기판의 상면과 같거나 상기 기판의 상면보다 아래에 위치한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치의 다른 면(aspect)은, 스핀 헤드; 상기 스핀 헤드 상에 설치되고, 기판과 접촉하는 다수의 핀; 상기 스핀 헤드 상에 설치되는 다수의 익형 팬(airfoil fan)를 포함하되, 상기 스핀 헤드는 제1 방향으로 회전하고, 상기 익형 팬은 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 휘어지는 형상이고, 상기 스핀 헤드가 회전하는 동안, 상기 스핀 헤드의 중심부와 상기 기판 사이의 공간은 진공 상태가 되어, 상기 기판의 이탈을 방지한다.
상기 스핀 헤드의 중심부에는, 세정액을 공급하기 위한 적어도 하나의 노즐을 포함하여, 상기 기판의 상면이 세정되는 동안 상기 기판의 후면도 동시에 세정된다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치가 적용되는 기판 처리 시스템의 예시 적 평면도이다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 사용되는 기판 지지 부재를 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 도 4의 기판 지지 부재의 익형 팬을 설명하기 위한 평면도이다.
도 6은 도 4의 기판 지지 부재의 익형 팬을 설명하기 위한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 사용되는 기판 지지 부재의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 스핀 헤드의 중심부와 기판 사이의 공간의 압력을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 사용되는 익형 팬의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 사용되는 익형 팬의 또 다른 예를 설명하기 위한 측면도이다.
도 11은 로봇 암의 동작을 설명하기 위한 평면도이다.
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 사용되는 처킹 핀의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 사용되는 처킹 핀의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 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.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 다수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치가 적용되는 기판 처리 시스템의 예시적 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 기판 처리 시스템(1000)은 인덱스부(10), 버퍼부(20), 처리부(50) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인덱스부(10), 버퍼부(20), 처리부(50)는 일렬로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이하, 인덱스부(10), 버퍼부(20), 처리부(50)가 배열된 방향을 제1 방향이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1 방향의 수직인 방향을 제2 방향이라 하며, 제1 방향과 제2 방향을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3 방향이라 정의한다.
인덱스부(10)는 기판 처리 시스템(1000)의 제1 방향의 전방에 배치된다. 인덱스부(10)는 다수(예를 들어, 4개)의 로드 포트(12) 및 1개의 인덱스 로봇(13)을 포함한다.
다수의 로드 포트(12)는 제1 방향으로 인덱스부(10)의 전방에 배치된다. 로드 포트(12)는 다수 개가 제공되며 이들은 제2 방향을 따라 배치된다. 로드 포트(12)의 개수는 기판 처리 시스템(1000)의 공정 효율 및 풋 프린트 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 로드 포트(12)들에는 공정에 제공될 기판(W) 및 공정처리가 완료된 기판(W)이 수납된 캐리어(예컨대, 카세트, FOUP등)가 안착된다. 캐리어(16)에는 기판들을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯이 형성된다.
인덱스 로봇(13)은 로드 포트(12)와 이웃하여 제1 방향으로 배치된다. 인덱스 로봇(13)은 로드 포트(12)와 버퍼부(20) 사이에 설치된다. 인덱스 로봇(13)은 버퍼부(20)의 상층에 대기하는 기판(W)을 캐리어(16)로 이송하거나, 캐리어(16)에서 대기하는 기판(W)을 버퍼부(20)의 하층으로 이송한다.
버퍼부(20)는 인덱스부(10)와 처리부 사이에 설치된다. 버퍼부(20)는 인덱스 로봇(13)에 의해 이송되기 전에 공정에 제공될 기판(W) 또는 메인 이송 로봇(30)에 의해 이송되기 전에 공정 처리가 완료된 기판(W)이 일시적으로 수납되어 대기하는 장소이다.
메인 이송 로봇(30)은 이동 통로(40)에 설치되며, 각 기판 처리 장치(1)들 및 버퍼부(20) 간에 기판을 이송한다. 메인 이송 로봇(30)은 버퍼부(20)에서 대기하는 공정에 제공될 기판을 각 기판 처리 장치(1)로 이송하거나, 각 기판 처리 장치(1)에서 공정 처리가 완료된 기판을 버퍼부(20)로 이송한다.
이동 통로(40)는 처리부 내의 제1 방향을 따라 배치되며, 메인 이송 로봇(30)이 이동하는 통로를 제공한다. 이동 통로(40)의 양측에는 기판 처리 장치(1)들이 서로 마주보며 제1 방향을 따라 배치된다. 이동 통로(40)에는 메인 이송 로봇(30)이 제1 방향을 따라 이동하며, 기판 처리 장치(1)의 상하층, 그리고 버퍼부(20)의 상하층으로 승강할 수 있는 이동 레일이 설치된다.
기판 처리 장치(1)는 메인 이송 로봇(30)이 설치되는 이동통로(40)의 양측에 서로 마주하게 배치될 수 있다. 기판 처리 시스템(1000)은 상하층으로 된 다수개의 기판 처리 장치(1)를 구비하나, 기판 처리 장치(1)의 개수는 기판 처리 시스템(1000)의 공정 효율 및 풋 프린트 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 각각의 기판 처리 장치(1)는 독립적인 하우징으로 구성되며, 이에 각각의 기판 처리 장치 내에서는 독립적인 형태로 기판을 처리하는 공정이 이루어질 수 있다.
아래의 실시예에서는 고온의 황산, 알카리성 약액(오존수 포함), 산성 약액, 린스액, 그리고 건조가스(IPA가 포함된 가스)와 같은 처리유체들을 사용하여 기판을 세정하는 장치를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 식각 공정 등과 같이 기판을 회전시키면서 공정을 수행하는 다양한 종류의 장치에 모두 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 단면도이다. 편의상, 도 2에서는 고정 노즐 부재를 생략하였다. 또한, 본 실시예에서는 매엽식 기판 처리 장치가 처리하는 기판으로 반도체 기판을 일례로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 유리 기판과 같은 다양한 종류의 기판에도 적용될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)는 다양한 처리유체를 사용하여 기판 표면에 잔류하는 이물질 및 막질을 제거한다. 이러한 기판 처리 장치(1)는 챔버(700), 처리 용기(100), 기판 지지 부재(200), 이동 노즐 부재(300), 고정 노즐(500) 및 배기부재(400)를 포함한다.
챔버(700)는 밀폐된 내부 공간을 제공하며, 상부에는 팬필터유닛(710)이 설치된다. 팬필터유닛(710)은 챔버(700) 내부에 수직기류를 발생시킨다.
팬필터유닛(710)은 필터와 공기공급팬이 하나의 유니트로 모듈화된 것으로, 청정공기를 필터링하여 챔버 내부로 공급해주는 장치이다. 청정공기는 팬 필터 유닛(710)을 통과하여 챔버 내부로 공급되어 수직기류를 형성하게 된다. 이러한 공기의 수직기류는 기판 상부에 균일한 기류를 제공하게 되며, 처리유체에 의해 기판 표면이 처리되는 과정에서 발생되는 오염물질(흄)들은 공기와 함께 처리 용기(100)의 흡입덕트들을 통해 배기부재(400)로 배출되어 제거됨으로써 처리 용기 내부의 고청정도를 유지하게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 챔버(700)는 수평 격벽(714)에 의해 공정 영역(716)과 유지보수 영역(718)으로 구획된다. 도면에는 일부만 도시하였지만, 유지보수 영역(718)에는 처리 용기(100)와 연결되는 배출라인(141,143,145), 서브배기라인(410) 이외에도 승강유닛의 구동부과, 이동 노즐 부재(300)의 노즐유닛(310)들과 연결되는 구동부, 공급라인 등이 위치되는 공간으로, 이러한 유지보수 영역(718)은 기판 처리가 이루어지는 공정 영역으로부터 격리되는 것이 바람직하다.
처리 용기(100)는 상부가 개구된 원통 형상을 갖고, 기판(W)을 처리하기 위한 공정 공간을 제공한다. 처리 용기(100)의 개구된 상면은 기판(W)의 반출 및 반입 통로로 제공된다. 공정 공간에는 기판 지지 부재(200)가 위치된다. 기판 지지 부재(200)는 공정 진행시 기판(W)을 지지하고, 기판을 회전시킨다.
처리 용기(100)는 스핀헤드(210)가 위치되는 상부공간과, 상부공간과는 스핀헤드(210)에 의해 구분되며 강제 배기가 이루어지도록 하단부에 배기덕트(190)가 연결된 하부공간을 제공한다. 처리 용기(100)의 상부공간에는 회전되는 기판상에서 비산되는 처리유체와 기체를 유입 및 흡입하는 환형의 제1 내지 제3 흡입덕트(110, 120, 130)가 다단으로 배치된다.
환형의 제1 내지 제3 흡입덕트(110, 120, 130)는 하나의 공통된 환형공간(용기의 하부공간에 해당)과 통하는 배기구(H)들을 갖는다. 하부공간에는 배기부재(400)와 연결되는 배기덕트(190)가 제공된다.
구체적으로, 제1 내지 제3 흡입덕트(110, 120, 130)는 각각 환형의 링 형상을 갖는 바닥면 및 바닥면으로부터 연장되어 원통 형상을 갖는 측벽을 구비한다. 제2 흡입덕트(120)는 제1 흡입덕트(110)를 둘러싸고, 제1 흡입덕트(110)로부터 이격되어 위치한다. 제3 흡입덕트(130)는 제2 흡입덕트(120)를 둘러싸고, 제2 흡입덕트(120)로부터 이격되어 위치한다.
제1 내지 제3 흡입덕트(110, 120, 130)는 기판(W)으로부터 비산된 처리액 및 흄이 포함된 기류가 유입되는 제1 내지 제3 회수공간(RS1, RS2, RS3)을 제공한다. 제1 회수 공간(RS1)은 제1 흡입덕트(110)에 의해 정의되고, 제2 회수공간(RS2)은 제1 흡입덕트(110)와 제2 흡입덕트(120) 간의 이격 공간에 의해 정의되며, 제3 회수공간(RS3)은 제2 흡입덕트(120)와 제3 흡입덕트(130) 간의 이격 공간에 의해 정의된다.
제3 흡입덕트(130)의 상면에는 제3 회수공간(RS3)으로 통하는 적어도 하나의 배수홀(132)이 형성된다. 배수홀(132)은 PM시 스핀 헤드(210) 및 처리 용기(100)를 세정하는 세정 작업에서 최상단인 제3흡입덕트(130)의 상면 세정에 사용된 세정액을 제3 회수공간(RS3)으로 배수시키기 위한 것이다. 참고로, 제3 흡입덕트(130)의 상면 가장자리에는 상방향으로 돌출된 세정액 넘침 방지턱(134)이 형성되어 있어서 처리 용기(100) 외측으로 세정액이 흘러내리는 것을 방지할 수 있다.
제1 내지 제3 흡입덕트(110, 120, 130)의 각 상면은 중앙부가 개구되고, 연결된 측벽으로부터 개구부측으로 갈수록 대응하는 바닥면과의 거리가 점차 증가하는 경사면으로 이루어진다. 이에 따라, 기판(W)으로부터 비산된 처리액은 제1 내지 제3 흡입덕트(110, 120, 130)의 상면들을 따라 회수 공간들(RS1, RS2, RS3) 안으로 흘러간다.
제1 회수공간(RS1)에 유입된 제1 처리액은 제1 회수라인(141)을 통해 외부로 배출된다. 제2 회수공간(RS2)에 유입된 제2 처리액은 제2 회수라인(143)을 통해 외부로 배출된다. 제3 회수공간(RS3)에 유입된 제3 처리액은 제3 회수라인(145)을 통해 외부로 배출된다.
한편, 처리 용기(100)는 처리 용기(100)의 수직 위치를 변경시키는 승강 유닛(600)와 결합된다. 승강 유닛(600)은 처리 용기(100)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(100)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(210)에 대한 처리 용기(100)의 상대 높이가 변경된다.
승강 유닛(600)은 브라켓(612), 이동 축(614), 그리고 구동기(616)를 가진다. 브라켓(612)은 처리 용기(100)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(612)에는 구동기(616)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동 축(614)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(210)에 로딩 또는 스핀 헤드(210)로부터 언로딩될 때 스핀 헤드(210)가 처리 용기(100)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(100)는 하강한다(이 위치를 0단 높이라고 함). 또한, 공정이 진행시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 흡입덕트(110, 120, 130)로 유입될 수 있도록 처리 용기(100)는 1단부터 3단까지 높이가 조절된다. 처리액이 제3흡입덕트(130)로 유입될 수 있는 처리 용기(100)의 높이를 1단 높이라고 하고, 처리액이 제2흡입덕트(120)로 유입될 수 있는 처리 용기(100)의 높이를 2단 높이라고 하며, 처리액이 제1흡입덕트(110)로 유입될 수 있는 처리 용기(100)의 높이를 3단 높이라고 한다. 이에 따라, 처리 용기(100)와 기판(W) 간의 상대적인 수직 위치가 변경된다. 따라서, 처리 용기(100)는 상기 각 회수공간(RS1, RS2, RS3) 별로 회수되는 처리액과 오염 가스의 종류를 다르게 할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 기판 처리장치(1)는 처리 용기(100)를 수직 이동시켜 처리 용기(100)와 기판 지지 부재(200) 간의 상대적인 수직 위치를 변경시킨다. 그러나, 기판 처리장치(1)는 기판 지지 부재(200)를 수직 이동시켜 처리 용기(100)와 기판 지지 부재(200) 간의 상대적인 수직 위치를 변경시킬 수도 있다.
기판 지지 부재(200)는 처리 용기(100)의 내측에 설치된다. 기판 지지 부재(200)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지하며, 공정이 진행되는 동안 구동부(240)에 의해 회전될 수 있다. 기판 지지 부재(200)는 원형의 상부 면을 갖는 스핀헤드(210)를 가지며, 스핀헤드(210)의 상부 면에는 기판(W)을 지지하는 지지 핀(212)과 척킹 핀(214)을 가진다. 기판 지지 부재(200)에 대해서는 도 4 내지 도 13을 이용하여 자세히 후술한다.
도 4는 도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 사용되는 기판 지지 부재를 설명하기 위한 평면도이다. 도 5 및 도 6은 각각 도 4의 기판 지지 부재의 익형 팬을 설명하기 위한 평면도 및 측면도이다. 도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 사용되는 기판 지지 부재의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 스핀 헤드의 중심부와 기판 사이의 공간의 압력을 설명하기 위한 도면이다.
우선, 도 4를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)에서 사용되는 기판 지지 부재(200)는, 스핀 헤드(210), 다수의 핀(212, 214), 다수의 익형 팬(airfoil fan)(290) 등을 포함할 수 있다.
스핀 헤드(210)는 상면에 기판(W)이 안착되는 안착면을 포함하고, 안착면에 다수의 핀(212, 214)과 다수의 익형 팬(290)이 형성될 수 있다.
다수의 핀(212, 214)은 스핀 헤드(210) 상에 설치되고, 기판(W)과 접촉하고 기판(W)을 고정한다. 다수의 핀(212, 214)은 기판(W)을 지지/고정하기 위한 형태이면 어떤 형태라도 무방하다.
예를 들어, 다수의 핀(212, 214)은 기판(W)의 하면과 접촉하며, 기판(W)의 하면을 지지하기 위한 지지핀(supporting pin)(212)을 포함할 수 있다. 지지핀(212)의 기판(W)과의 접촉을 줄이고 기판(W)의 후면에 자국이 남는 것을 방지하기 위해, 지지핀(212)의 종단은 뾰족한 첨단 형태일 수 있다.
또한, 다수의 핀(212, 214)은 기판(W)을 처킹하기 위한 처킹핀(chucking pin)(214)을 포함할 수 있다. 처킹핀(214)은 예를 들어, 기판(W)의 측벽을 처킹할 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서 따른 기판 처리 장치(1)에서 사용되는 처킹핀(214)은, 약액 분사 등을 방지하기 위해서, 처킹핀(214)의 헤드(head)가 없는 구조(headless structure)일 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 12 및 도 13을 이용하여 후술한다.
또한, 도 4에 도시된 것처럼, 지지핀(212)과 처킹핀(214)는, 서로 일정한 간격을 가지고 이격되도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 지지핀(212)과 처킹핀(214)이 교대로 배치될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 지지핀(212)이 6개, 처킹핀(214)이 6개인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 기판(W)을 안정적으로 지지하고 공정을 효율적으로 수행하기 위해서, 지지핀(212)과 처킹핀(214)의 개수 및 배치는 변경가능하다.
한편, 스핀 헤드(210) 상에는 다수의 익형 팬(290)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 도 5를 참조하면, 다수의 익형 팬(290a, 290b) 각각은, 제1 종단점(terminal point)(T11, T21)과 제2 종단점(T12, T22), 제1 종단점(T11, T21)과 제2 종단점(T12, T22)을 연결하는 연결부(291a, 291b)를 포함한다.
제1 종단점(T11, T21)은 제2 종단점(T12, T22)보다 스핀 헤드(210)의 중심부에 더 가깝게 배치된다. 또한, 서로 이웃하는 제1 종단점(T11, T21) 사이의 제1 간격(W1)은, 서로 이웃하는 제2 종단점(T12, T22) 사이의 제2 간격(W2)보다 좁을 수 있다.
또한, 다수의 익형 팬(290)은 스핀 헤드(210)의 회전 방향(R1)과 반대 방향으로 휘어질 수 있다. 예를 들어, 익형 팬(290)의 출구각(θ1)은 30도 내지 50도 일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 도시된 것과 같이, 출구각(θ1)은 스핀 헤드(210)의 측벽의 접선(C1)과 익형 팬(290)의 출구선(C2)이 이루는 각을 의미한다. 다수의 익형 팬(290)은 스핀 헤드(210)의 회전 방향(R1)과 반대 방향으로 휘어져 있기 때문에, 출구각은 90도 미만일 수 있다.
특히, 예를 들어, 익형 팬(290a)의 연결부(291a)에서, 제1 종단점(T11)과 제2 종단점(T12)을 연결하는 2개의 연결면(L11, L12)의 길이는 서로 다르다. 즉, 내측에 위치하는 제1 연결면(L11)의 길이는, 외측에 위치하는 제2 연결면(L12)의 길이보다 짧을 수 있다. 마찬가지로, 익형 팬(290b)의 연결부(291b)에서, 제1 종단점(T21)과 제2 종단점(T22)을 연결하는 2개의 연결면(L21, L22)의 길이는 서로 다르다. 이와 같이 제1 연결면(L11, L21)과 제2 연결면(L12, L22)의 길이가 다른 익형 팬(290)이 설치되어 있기 때문에, 스핀 헤드(210)가 회전하는 동안 스핀 헤드(210)의 중심부와 기판(W) 사이의 공간(도 7의 CA1 참조)의 압력이 점점 낮아지게 된다.
구체적으로, 도 8에서, x축은 시간이고, y축은 스핀 헤드(210)의 중심부와 기판(W) 사이의 공간(도 7의 CA1 참조)의 압력을 나타낸다. 스핀 헤드(210)가 회전하는 시간이 지남에 따라, 압력이 계속적으로 낮아짐을 알 수 있다. 스핀 헤드(210)의 회전 시간이 충분히 지나면, 스핀 헤드(210)의 중심부와 기판(W) 사이의 공간(CA1)은 진공이 된다. 예를 들어, 스핀 헤드(210)가 회전함에 따라, 배출 압력은 10kPa 내지 100kPa 가 형성될 수 있다. 이러한 배출 압력에 따라서, 스핀 헤드(210)의 중심부와 기판(W) 사이의 공간(CA1)의 압력이 낮아지게 된다. 배출 압력의 값은 익형 팬(290)의 형상이나, 개수 등에 따라 달라질 수 있다.
또한, 도 6 및 도 7에 도시된 것과 같이, 익형 팬(290)의 높이(H1)는, 지지핀(212)의 높이(H2)보다 낮다. 익형 팬(290)의 높이(H1)는 일정할 수 있다. 익형 팬(290)의 제1 종단점(T11, T21)의 높이(H1)와 제2 종단점(T12, T22)의 높이(H2)는 서로 동일할 수 있다. 이러한 익형 팬(290)의 높이(H1)은 기판(W)을 이동시키기 위한 로봇암(도 11의 RA 참조)의 경로를 고려하여 로봇암(RA)과 부딪치지 않도록 결정될 수 있다.
한편, 도 4에서 다수의 익형 팬(290)은 12개인 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 스핀 헤드(210)가 회전하는 동안, 다수의 익형 팬(290)은 진공을 형성하여 기판(W)을 안정적으로 홀드할 수 있는 정도의 개수이면 충분하다. 예를 들어, 익형 팬(290)은 12개 내지 24개일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
또한, 도 4에서는 예시적으로, 익형 팬(290)과 핀(212, 214)이 서로 교대로 배치된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 익형 팬(290)이 24개, 핀(212, 214)이 12개인 경우, 익형 팬(290) 2개와, 핀(212 또는 214) 1개가 교대로 배치되는 형태일 수도 있다.
여기서, 도 7을 참조하여 기판 지지 부재(200)의 동작을 정리한다.
기판(W)은 적어도 하나의 지지핀(212)에 의해서 지지되고, 적어도 하나의 처킹핀(214)에 의해서 처킹된다. 스핀 헤드(210)의 중심부에는 세정액을 공급하기 위한 적어도 하나의 노즐(280)을 포함할 수 있다. 여기서, 세정액은 예를 들어, DIW(Deionized Water), SC1 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
전술한 것과 같이, 스핀 헤드(210)가 회전하기 시작하면, 스핀 헤드(210)의 중심부의 압력이 낮아지기 시작한다(도 8 참조). 즉, 스핀 헤드(210)의 중심부와 기판(W) 사이의 공간(CA1)은 제1 압력이고, 스핀 헤드(210)의 외측(CA2)은 제2 압력이고, 스핀 헤드(210)가 회전하는 동안 제1 압력은 제2 압력보다 낮아지게 된다. 스핀 헤드(210)의 중심부와 기판(W) 사이의 공간(CA1)은 진공 상태가 될 수 있다. 따라서, 스핀 헤드(210)가 회전하는 동안, 진공으로 인해서 기판(W)이 스핀 헤드(210)로부터 이탈되지 않는다. 즉, 스핀 헤드(210)가 안정적으로 기판(W)을 홀드할 수 있다.
한편, 세정 장치에서 종래의 진공 척을 사용할 경우 기판(W)의 상면과 후면을 동시에 세정할 수 없다. 기판의 후면이 진공 척에 의해서 가려져 있기 때문이다. 그런데, 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)에서, 진공 방식을 이용하여 기판(W)을 홀드함에도 불구하고, 기판(W)의 상면이 세정되는 동안 기판(W)의 후면도 동시에 세정할 수 있다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 사용되는 익형 팬의 다른 예를 설명하기 위한 측면도이다. 도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 사용되는 익형 팬의 또 다른 예를 설명하기 위한 측면도이다. 도 11은 로봇 암의 동작을 설명하기 위한 평면도이다. 이하에서, 설명의 편의상, 도 1 내지 도 8을 이용하여 설명한 것은 생략한다.
우선, 도 9를 참조하면, 다수의 익형 팬(290) 중 적어도 하나의 익형 팬(290)의 경우, 제1 종단점(T11)의 높이(H3)와, 제2 종단점(T12)의 높이(H4)는 서로 다를 수 있다. 다시 설명하면, 익형 팬(290)의 상면에 그루브(groove)(G1)가 형성될 수 있다. 이러한 그루브(G1)는 기판(W)을 이동시키는 로봇 암(도 11의 RA 참조)을 위한 이동공간일 수 있다.
이와 같이 그루브(G1)를 형성하면, 제1 종단점(T11)의 높이(H3)를, 도 6의 익형 팬(290)의 제1 종단점(T11)의 높이(H1)보다 높게 만들 수 있다. 이와 같이 함으로써, 스핀 헤드(210)의 중심부와 기판(W) 사이의 공간(CA1)의 압력 변화(예를 들어, 진공 상태에 이르는 속도)를 조절할 수 있다.
도 10을 참조하면, 다수의 익형 팬(290) 중 적어도 하나의 익형 팬(290)의 경우, 제1 종단점(T11)의 높이(H1)와, 제2 종단점(T12)의 높이(H1)는 서로 같을 수 있다. 익형 팬(290)의 상면에 로봇 암(도 11의 RA 참조)을 이동시키기 위한 그루브(G2)가 형성될 수 있다.
도 12는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 사용되는 처킹 핀의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 13은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 사용되는 처킹 핀의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 도 13은 도 7의 A를 확대하여 도시한 것이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 사용되는 처킹핀(214)은 약액 분사 등을 방지하기 위해서, 처킹핀(214)의 헤드(head)가 없는 구조(headless structure)일 수 있다. 즉, 처킹핀(214)이 기판(W)의 측벽을 처킹할 때, 처킹핀(214)의 상면(S2)은 기판(W)의 상면(S1)과 같거나 기판(W)의 상면(S1)보다 아래에 위치할 수 있다.
스핀 헤드가 회전하는 동안 기판이 이탈되지 않도록, 종래의 처킹핀은 기판의 상면보다 돌출되도록 형성된 헤드를 포함할 수 있다. 그런데, 세정 공정에서, 세정액이 처킹 핀의 헤드 부분까지 따라 올라가서 균일성을 저하시킬 수 있다. 또한, 처킹 핀의 헤드 부분 때문에, 챔버의 벽면이나 천장까지 세정액이 비산될 수 있다.
그런데, 본원 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치에서, 진공을 이용하여 기판(W)을 충분히 홀드할 수 있기 때문에, 처킹핀(214)이 헤드를 가지지 않아도 무방하다. 따라서, 처킹핀(214)의 헤드에 의해 발생되는 균일성 저하 및 세정액 비산을 방지할 수 있다.
도 12에 도시된 것과 같이, 처킹핀(214)은 바디(214a)와, 바디(214a) 상에 위치하고 기판(W)의 측벽과 접촉하는 넥(neck)(214b)으로 구성될 수 있다.
또는, 도 13에 도시된 것과 같이, 처킹핀(214)은 제1 바디(214a)와, 위로 올라갈수록 폭이 좁아지는 제2 바디(214c)와, 제2 바디(214c) 상에 위치하고 기판(W)의 측벽과 접촉하는 넥(214b)으로 구성될 수 있다.
처킹핀(214)의 형상은 도 12 및 도 13에 한정되지 않고, 헤드가 없는 구조라면 어떤 형상이든 가능하다.
이상과 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.
200: 기판 지지 부재 210: 스핀 헤드
212: 지지핀 214: 처킹핀
290: 익형 팬 T11, T21 : 제1 종단점
T12, T22 : 제2 종단점 291a, 291b : 연결부

Claims (10)

  1. 스핀 헤드;
    상기 스핀 헤드 상에 설치되고, 기판과 접촉하는 다수의 핀;
    상기 스핀 헤드 상에 설치되는 다수의 익형 팬(airfoil fan)를 포함하되,
    상기 다수의 익형 팬 각각은 제1 종단점(terminal point), 제2 종단점 및 제1 종단점과 제2 종단점을 연결하는 제1 연결면과 제2 연결면을 포함하고, 상기 제1 종단점은 상기 제2 종단점보다 상기 스핀 헤드의 중심부에 가깝게 배치되고, 이웃하는 제1 종단점 사이의 제1 간격은 이웃하는 제2 종단점 사이의 제2 간격보다 좁고, 상기 익형 팬 중 가장 두꺼운 부분이 제2 종단점보다 제1 종단점에 가깝게 배치되고, 내측 방향으로 위치하는 상기 제1 연결면의 길이는 외측 방향으로 위치하는 제2 연결면의 길이보다 짧고,
    상기 다수의 익형 팬은 상기 스핀 헤드의 상면에 직접 연결되어 상기 스핀 헤드가 회전됨에 따라 상기 다수의 익형 팬은 상기 스핀 헤드와 같이 회전하고, 상기 기판과 직접 마주보도록 형성되는, 기판 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 익형 팬은, 상기 스핀 헤드의 회전방향과 반대 방향으로 휘어진 기판 처리 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스핀 헤드의 중심부와 상기 기판 사이의 공간은 제1 압력이고, 상기 스핀 헤드의 외측은 제2 압력이고, 상기 스핀 헤드가 회전하는 동안 상기 제1 압력은 상기 제2 압력보다 낮아지는 기판 처리 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 스핀 헤드의 중심부에는, 세정액을 공급하기 위한 적어도 하나의 노즐을 포함하여, 상기 기판의 상면이 세정되는 동안 상기 기판의 후면도 동시에 세정되는 기판 처리 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 핀은 상기 기판의 하부에서 상기 기판을 지지하는 지지핀을 포함하고, 상기 익형 팬의 높이는, 상기 지지핀의 높이보다 낮은 기판 처리 장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 종단점의 높이와, 상기 제2 종단점의 높이는 서로 다른 기판 처리 장치.
  7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 익형 팬 중 적어도 하나의 익형 팬의 상면에는 그루브(groove)가 형성되고, 상기 그루브는 상기 기판을 이동시키는 로봇 암을 위한 이동공간인 기판 처리 장치.
  8. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다수의 핀은 상기 기판을 처킹하는 처킹핀을 포함하고,
    상기 처킹핀이 상기 기판의 측벽을 처킹할 때, 상기 처킹핀의 상면은 상기 기판의 상면과 같거나 상기 기판의 상면보다 아래에 위치하는 기판 처리 장치.
  9. 스핀 헤드;
    상기 스핀 헤드 상에 설치되고, 기판과 접촉하는 다수의 핀;
    상기 스핀 헤드 상에 설치되는 다수의 익형 팬(airfoil fan)를 포함하되,
    상기 스핀 헤드는 제1 방향으로 회전하고, 상기 익형 팬은 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 휘어지는 형상이고,
    상기 스핀 헤드가 회전하는 동안, 상기 스핀 헤드의 중심부와 상기 기판 사이의 공간은 진공 상태가 되어, 상기 기판의 이탈을 방지하고,
    상기 다수의 익형 팬 각각은 제1 종단점, 제2 종단점 및 제1 종단점과 제2 종단점을 연결하는 제1 연결면과 제2 연결면을 포함하고, 상기 제1 종단점은 상기 제2 종단점보다 상기 스핀 헤드의 중심부에 가깝게 배치되고,
    상기 익형 팬 중 가장 두꺼운 부분이 제2 종단점보다 제1 종단점에 가깝게 배치되고, 상기 제1 종단점과 상기 제2 종단점을 연결하는 제1 연결면 및 제2 연결면의 길이는 서로 다르고, 내측 방향으로 위치하는 상기 제1 연결면의 길이는 외측 방향으로 위치하는 제2 연결면의 길이보다 짧고,
    상기 다수의 익형 팬은 상기 스핀 헤드의 상면에 직접 연결되어 상기 스핀 헤드가 회전됨에 따라 상기 다수의 익형 팬은 상기 스핀 헤드와 같이 회전하고, 상기 기판과 직접 마주보도록 형성되는, 기판 처리 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 스핀 헤드의 중심부에는, 세정액을 공급하기 위한 적어도 하나의 노즐을 포함하여, 상기 기판의 상면이 세정되는 동안 상기 기판의 후면도 동시에 세정되는 기판 처리 장치.
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JPH08257469A (ja) * 1995-01-24 1996-10-08 Canon Inc 基板回転装置および基板処理装置
KR100187014B1 (ko) * 1996-01-15 1999-04-15 구자홍 기판 세정 장치
KR100809594B1 (ko) * 2006-09-12 2008-03-04 세메스 주식회사 척킹부재 및 이를 포함하는 스핀헤드
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Patent Citations (4)

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