KR101993788B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 지지하는 지지 유닛, 상기 기판에 처리액을 공급하기 위한 처리액 공급 유닛, 상기 기판에 레이저 빔을 조사하기 위한 레이저 조사 유닛을 포함하고, 상기 레이저 조사 유닛은 상기 기판 상에 링(ring) 형상의 레이저 빔 패턴을 형성하도록 구성된다. 본 발명에 의하면, 기판에 링(ring) 형상의 레이저 빔 패턴을 조사함으로써 기판의 원주 방향 및/또는 반경 방향 온도 편차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 {SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 레이저 빔을 기판에 조사하면서 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 또는 디스플레이 제조 공정에 있어서, 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 피처리 기판에 처리액을 공급하여 액 처리를 수행하는 장치가 사용된다. 이러한 장치의 예로는, 노광, 식각, 애싱, 이온주입, 증착 등 다양한 공정 전후에 기판을 세정하기 위한 세정 장치 등이 있다.
일반적으로 세정 장치에서 세정액, 린스액 등의 처리액은 노즐을 이용하여 기판 상면 중앙 영역에 공급되며, 기판 에지 영역까지 고르게 처리되도록 기판을 소정 속도로 회전시킨다. 이때 처리액은 기설정된 공정 온도로 가열된 상태로 공급되는데, 기판 회전에 의해 중앙 영역에서 에지 영역까지 퍼져나가는 과정에서 온도 저하가 발생한다. 이로 인해 기판 반경 방향으로 큰 온도차가 발생하고, 이는 영역별 처리 불균일의 원인이 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 기판 에지 영역에 레이저 빔을 조사하는 기술이 제시된 바 있으나, 레이저 빔은 점 패턴(point pattern)을 형성하므로 기판 에지 영역 전체를 커버하지 못 하고 이로 인해 기판 원주 방향으로도 온도 불균일을 발생시키는 문제가 있다. 또한 레이저 빔 패턴은 그 면적이 기판 면적에 비해 작으므로, 기판 반경 방향 온도차를 해소하는 데에도 한계가 있다.
본 발명은 기판의 원주 방향 및/또는 반경 방향 온도 편차를 최소화할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 레이저 빔을 이용하여 기판을 균일하게 가열할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 기판처리장치는, 기판을 지지하는 지지 유닛, 상기 기판에 처리액을 공급하기 위한 처리액 공급 유닛, 상기 기판에 레이저 빔을 조사하기 위한 레이저 조사 유닛을 포함하고, 상기 레이저 조사 유닛은 상기 기판 상에 링(ring) 형상의 레이저 빔 패턴을 형성하도록 구성된다.
일 실시예에 따르면, 상기 레이저 조사 유닛은, 레이저 빔을 발생시키는 레이저 소스 및 상기 레이저 소스로부터 전달된 레이저 빔을 링(ring) 형상의 레이저 빔 패턴으로 변환하기 위한 엑시콘 렌즈를 포함하는 레이저 헤드를 포함할 수 있고, 이때 상기 엑시콘 렌즈와 상기 기판은 서로 중심이 일치되도록 정렬될 수 있다.
또한, 상기 레이저 헤드와 상기 기판 사이의 이격 거리에 따라 상기 링(ring)의 크기가 변화될 수 있으며, 이를 위한 이격 거리 조절 수단이 구비될 수 있다.
또한, 상기 처리액 공급 유닛은 처리액을 토출하기 위한 노즐을 포함하고, 상기 노즐은 상기 레이저 헤드와 간섭하지 않도록 상기 기판의 중앙 영역 수직 상방에서 기판 반경 방향으로 벗어난 위치에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 노즐에서 토출된 처리액이 기판의 중앙 영역에 제공될 수 있도록 상기 노즐은 소정 각도 기울어진 형태로 구비될 수 있다.
또한, 상기 노즐에서 토출되는 처리액의 토출각을 조절하기 위한 처리액 토출각 조절수단을 포함할 수 있다.
상기 처리액 공급 유닛은 상기 레이저 조사 유닛에 설치될 수 있고, 또는 기판 처리 공간을 제공하고 사용된 처리액을 회수하기 위한 컵 유닛에 설치될 수 있다.
또한, 상기 레이저 소스로부터 발생되는 레이저 파워를 조절하기 위한 레이저 파워 제어수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 레이저를 조사하면서 기판을 처리하는 장치로서, 상기 레이저는 상기 기판 상에서 링(ring) 형상의 패턴을 형성하고, 상기 링(ring) 형상의 패턴은 레이저가 엑시콘 렌즈를 통과함으로 인해 형성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 엑시콘 렌즈와 상기 기판 사이의 이격 거리를 변화시킴으로써 상기 링(ring) 형상의 패턴의 크기를 변화시키는 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 기판 처리 방법은, 처리액으로 기판을 처리하는 기판 처리 방법으로서, 기판에 링(ring) 형상의 레이저 빔 패턴을 형성한 상태에서 처리액으로 기판을 처리하는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 링(ring) 형상의 레이저 빔 패턴은 엑시콘 렌즈를 이용하여 형성되는 것일 수 있다.
또한 상기 링(ring) 형상의 레이저 빔 패턴은 상기 기판의 에지 영역에 형성되는 것일 수 있으며, 기판 처리 중 그 크기가 변화될 수 있다. 이때 상기 레이저 빔 패턴의 크기는 상기 기판과 상기 엑시콘 렌즈 사이의 이격 거리를 조절하여 변화시킬 수 있다.
또한, 노즐을 통해 상기 기판에 처리액을 토출하는 단계를 포함하고, 상기 노즐을 통한 처리액의 토출 각도는 상기 기판과 상기 노즐 사이의 거리에 연동하여 조절될 수 있다.
또한, 상기 링(ring) 형상의 레이저 빔 패턴의 크기 변화에 따라 레이저 빔 패턴의 면적도 변화되고, 상기 레이저 빔 패턴의 면적에 연동하여 레이저 파워가 조절될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기판에 링(ring) 형상의 레이저 빔 패턴을 조사함으로써 기판의 원주 방향 및/또는 반경 방향 온도 편차를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 레이저 빔을 이용하여 기판을 균일하게 가열할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 헤드 주요 구성의 부분 단면도이다.
도 3은 기판과 엑시콘 렌즈 사이 이격 거리에 따른 레이저 빔 패턴 변화를 나타내는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 작동예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 다른 작동예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6, 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 제어부 구성을 나타내는 블록도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이하의 설명은 구체적인 실시예를 포함하지만, 본 발명이 설명된 실시예에 의해 한정되거나 제한되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다. 본 발명의 기판 처리 장치는 액 처리 장치로 한정되는 것은 아니나, 도 1에서는 액 처리 장치를 예로 들어 본 발명을 설명한다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 챔버(10), 컵 유닛(20), 지지 유닛(40), 승강 유닛(60), 처리액 공급 유닛(80) 및 레이저 조사 유닛(100)를 포함한다.
챔버(10)는 기판(W)에 대한 액 처리 공정이 이루어지는 내부 공간을 제공한다. 액 처리 공정은 상압 또는 진공에서 이루어질 수 있으며, 따라서 챔버(10)에는 진공 형성을 위한 진공 펌프(미도시)가 연결될 수 있다.
컵 유닛(20)은 챔버(10) 내 공간에 위치하며, 제1 컵 부재(22), 제2 컵 부재(24) 및 제3 컵 부재(26)를 포함할 수 있다. 컵 유닛(20)은 기판 처리 공간을 제공하고 사용된 처리액을 회수하기 위한 것으로, 각 컵 부재(22, 24, 26)는 기판(W) 주위를 둘러싸는 환형의 평면 형상을 가질 수 있다. 이때 제1 컵 부재(22)는 내측에 구비되고, 제2 컵 부재(24)는 제1 컵 부재(22)를 감싸는 형태로 구비되며, 제3 컵 부재(26)는 제2 컵 부재(24)를 감싸는 형태로 가장 외측에 구비될 수 있다. 각 컵 부재(22, 24, 26)에 의해 형성되는 제1 내지 3 개구부(22a, 24a, 26a)는 회전하는 기판(W)으로부터 방사된 처리액을 회수하기 위한 유입구로 기능하며, 각각 서로 다른 처리액을 회수할 수 있다. 각 컵 부재(22, 24, 26)의 저면에는 하측으로 연장되는 회수관(22b, 24b, 26b)이 연결된다. 각각의 회수관(22b, 24b, 26b)은 각 개구부(22a, 24a, 26a)를 통해 유입된 처리액을 배출한다. 배출된 처리액은 외부의 처리액 재생 장치(미도시)를 통해 재생된 후 재사용될 수 있다.
지지 유닛(40)은 공정 진행 중 기판을 지지하고 기판을 회전시킨다. 지지 유닛(40)은 스핀 헤드(42), 지지핀(44), 척핀(46), 구동축(48) 그리고 지지유닛 구동부(49)를 포함한다. 스핀 헤드(42)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 스핀 헤드(42)의 저면에는 지지유닛 구동부(49)에 의해 회전 가능한 구동축(48)이 결합된다. 구동축(48)이 회전하면 스핀 헤드(42)가 회전하면서 기판(W)이 함께 회전된다. 스핀 헤드(42)는 기판을 지지할 수 있도록, 지지핀(44)과 척핀(46)을 포함한다. 지지핀(44)은 스핀 헤드(42)의 상부면에서 복수 개가 돌출되어 기판(W)의 배면을 지지하도록 구비된다. 척핀(46)은 스핀 헤드(42)의 중심에서 지지핀(44)보다 멀리 떨어진 위치에 복수 개 배치된다. 척핀(46)은 스핀 헤드(42) 및 기판(W)이 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 이탈되지 않도록 기판(W)의 측면을 지지하도록 구비된다. 척핀(46)은 스핀 헤드(42)의 반경 방향을 따라 대기 위치와 지지 위치 간에 직선 이동 가능하도록 제공될 수 있다. 대기 위치는 지지 위치에 비해 스핀 헤드(42)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판이 지지 유닛(40)에 로딩 또는 언로딩될 때 척핀(46)은 대기 위치에 위치되고, 기판에 대해 공정 수행 시에는 척핀(46)은 지지 위치에 위치될 수 있다. 지지 위치에서 척핀(46)은 기판의 측부와 접촉된다.
승강 유닛(60)은 컵 유닛(20)을 승강 구동하기 위해 구비될 수 있다. 승강 유닛(60)은 컵 유닛(20)의 각 컵 부재(22, 24, 26)를 동시에 또는 개별적으로 이동시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 컵 유닛(20)이 상하로 이동됨에 따라 지지 유닛(40)에 대한 컵 유닛(20)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(60)은 브라켓(62), 승강축(64), 그리고 승강 구동부(66)를 가진다. 브라켓(62)은 컵 유닛(20)의 외벽에 고정 설치되고, 승강축(64)과 결합되어 승강 구동부(66)에 의해 상하 방향으로 이동된다. 기판(W)이 지지 유닛(40)에 놓이거나 지지 유닛(40)으로부터 들어올려 질 때 기판 이송 로봇(미도시)이 컵 유닛(40)에 의해 간섭받지 않도록 컵 유닛(20)은 하강 구동될 수 있다. 또한, 기판 처리 공정이 진행될 때에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기 설정된 개구부(22a, 24a, 26a)로 유입될 수 있도록 컵 유닛(20)의 높이가 조절될 수 있다. 상술한 바와 달리 컵 유닛(20) 대신 스핀 헤드(42)가 상하 방향으로 이동되도록 구성될 수도 있으며, 이 경우 컵 유닛(20)을 승강 구동하기 위한 승강 유닛(60)은 구비되지 않을 수 있다.
처리액 공급 유닛(80)은 기판(W)에 처리액을 공급하기 위한 것으로, 노즐암(82), 노즐(84), 지지대(86) 및 구동부(88)를 포함할 수 있다. 지지대(86)는 수직 방향으로 제공되고, 지지대(86)의 하단에는 구동부(88)가 결합된다. 구동부(88)는 지지대(86)를 회전 및/또는 승강 구동할 수 있다. 노즐암(82)은 지지대(86)의 상단에 결합되어 수평 방향으로 연장될 수 있다. 노즐(84)은 노즐암(82)의 끝단에 설치되어, 처리액을 기판에 토출한다. 노즐(84)은 구동부(88)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동될 수 있다. 공정 위치는 노즐(84)이 처리액을 기판(W) 상면에 공급할 수 있도록 컵 유닛(20)의 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐(84)이 컵 유닛(20)의 상부로부터 벗어난 위치이다. 구동부(88)는 지지대(86)를 회전 구동함으로써, 지지대(86)에 결합된 노즐암(82) 및 노즐(84)이 공정 위치와 대기 위치 사이에서 회동되도록 할 수 있다. 처리액 공급 유닛(80)은 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 복수 개가 제공되는 경우, 각 처리액 공급 유닛(80)은 서로 다른 처리액을 공급할 수 있다.
후술하는 레이저 조사 유닛(100)의 레이저 헤드(110)와 간섭하지 않도록 노즐(84)은 기판(W) 중앙 영역의 수직 상방에서 반경 방향으로 벗어난 위치에 배치될 수 있다. 이때 노즐(84)에서 토출된 처리액이 기판(W) 중앙 영역에 제공될 수 있도록 노즐(84)은 소정 각도로 기울어진 형태로 구비될 수 있다. 처리액 토출각 조절수단(85)은 노즐(84)에서 토출되는 처리액의 토출각을 조절하기 위한 것으로, 노즐암(82)과 노즐(84)의 결합 각도를 조절 가능한 구성일 수 있고, 구체적으로는 회전축을 포함하여 구성될 수 있다. 기판(W) 중앙 영역에 대한 노즐(84)의 상대 거리, 상대 높이, 처리액의 토출 압력 등에 따라 노즐(84)의 결합 각도를 조절함으로써 토출된 처리액이 기판(W) 중앙 영역에 제공되도록 할 수 있다. 노즐(84)의 결합 각도는 액 처리 공정 진행 중 일정하게 유지될 수도 있으나, 컵 유닛(20) 대신 스핀 헤드(42)가 상하 방향으로 이동되도록 구성되는 등 기판(W)과 노즐(84) 사이의 위치 관계가 변경되는 경우 그에 맞게 노즐(84)의 결합 각도도 조절될 수 있다.
처리액은 황산, 인산 등의 세정액 또는 탈이온수 등의 린스액을 포함할 수 있으며, 소정 온도로 가열된 상태로 노즐부(84)를 통해 제공될 수 있다.
레이저 조사 유닛(100)은 기판(W)에 레이저 빔을 조사하기 위한 구성으로, 레이저 헤드(110), 지지암(120), 지지로드(130), 구동부재(140) 및 레이저 소스(150)를 포함하여 구성될 수 있다. 레이저 헤드(110)는 지지암(120) 일단에 배치되어 레이저 소스(150)에서 발생된 광을 전달받아 기판(W)에 조사하기 위한 구성이다. 지지암(120)의 타단은 지지로드(130)에 결합될 수 있다. 구동부재(140)는 지지로드(130)를 통해 구동력을 전달하여, 지지암(120)을 대기 위치와 공정 위치 사이에서 회동시키거나 기판(W)에 대해 승강되도록 구동할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 헤드(110) 주요 구성의 부분 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 헤드(110)는 하우징(112) 및 엑시콘 렌즈(Axicon Lens)(114)를 포함하여 구성된다. 하우징(112)은 엑시콘 렌즈(114)를 고정 지지하면서 레이저 소스(150)에서 발생된 레이저 빔을 엑시콘 렌즈(114)로 전달하는 광 경로를 형성하기 위한 구성이다. 엑시콘 렌즈(114)는 원뿔 모양의 면을 갖는 렌즈로, 레이저 빔이 엑시콘 렌즈(114)를 통과하면 링(Ring) 형태의 패턴으로 변환된다. 본 발명의 일 실시예에 있어서 엑시콘 렌즈(114)와 기판(W)은 서로 중심이 일치되도록 정렬된다.
도 3은 기판(W)과 엑시콘 렌즈(114) 사이의 이격 거리에 따른 레이저 빔 패턴 변화를 나타내는 개념도이다. 이해를 돕기 위해 기판(W) 표면에 형성되는 레이저 빔 패턴의 평면 형상을 하단에 함께 도시하였다.
도 3을 참조하면, 기판(W)과 엑시콘 렌즈(114) 사이의 이격 거리가 L1으로 근접한 경우에는 기판(W) 표면에 형성되는 레이저 빔 패턴이 지름 D1의 점 패턴으로 형성된다. 기판(W)과 엑시콘 렌즈(114) 사이의 이격 거리가 증가하면 기판(W) 표면에 형성되는 레이저 빔 패턴은 링 패턴(Ring Pattern)으로 형성되며, 이때 링 패턴의 크기는 이격 거리가 증가함에 따라 함께 증가한다. 즉, 도 3에 도시된 것처럼 기판(W)과 엑시콘 렌즈(114) 사이의 이격 거리가 L2로 증가하면 기판(W) 표면에 형성되는 링 패턴의 지름도 D2로 증가하고, 이격 거리가 L3로 더 증가하면 기판(W) 표면에 형성되는 링 패턴의 지름도 D3로 더 증가한다. 이때 기판(W)에 형성되는 링 패턴의 크기가 증가하더라도, 링 패턴의 두께(T)는 실질적으로 동일하게 유지될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 작동예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 노즐(84)에서 처리액(F)이 토출되어 기판(W) 중앙 영역에 공급되고, 기판(W) 회전에 따라 처리액(F)이 기판(W) 에지 영역으로 퍼져 나간다. 이때 처리액(F)이 기설정된 공정 온도로 가열된 상태로 공급되는 경우, 기판(W) 회전에 의해 중앙 영역에서 에지 영역까지 퍼져나가는 과정에서 온도 저하가 발생한다. 이로 인해 기판(W) 반경 방향으로 큰 온도차가 발생하고, 이는 영역별 처리 불균일의 원인이 될 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 레이저 빔을 기판(W)의 에지 영역에 조사할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치는 레이저 조사 유닛(100)의 레이저 헤드(110)에 엑시콘 렌즈(114)가 구비되므로, 기판(W)과의 이격 거리를 적절히 조절함으로써 기판(W)에 조사되는 레이저 빔 패턴이 기판(W) 에지 영역을 커버하는 링 패턴으로 형성되도록 할 수 있다(도 4b 참조). 이를 통해 기판(W) 에지 영역의 온도 저하를 방지함으로써 중앙 영역과 에지 영역의 온도 차이로 인해 기판(W) 반경 방향으로 처리 불균일이 발생하는 현상을 억제할 수 있다.
또한, 기판(W)에 형성되는 레이저 패턴이 점 패턴인 경우 기판(W) 중심에서동일 반경에 위치하는 영역이라도 레이저가 조사되는 점과 그렇지 않은 점 사이에는 온도 차이가 발생할 수 있으나, 본 발명의 경우 레이저 패턴이 링 패턴으로 형성되므로 기판(W) 외주 방향으로 발생할 수 있는 처리 불균일 문제를 해결할 수 있다.
한편 레이저 조사 유닛(100) 외에 별도의 가열 유닛(미도시)이 구비될 수도 있다. 예를 들어, 스핀 헤드(42) 상부 또는 내부에 기판(W)의 후면을 가열하기 위한 램프들이 구비될 수 있다. 특히 도 4와 같이 레이저 빔을 기판(W) 에지 영역에 조사하면서 액 처리 공정을 진행하는 경우, 별도의 가열 유닛을 구비하여 처리액(F)이 기판(W) 중앙 영역으로부터 레이저 빔이 조사되는 에지 영역까지 퍼져 나가는 과정에서 온도 저하가 발생되지 않도록 구성하는 것이 바람직하다. 이처럼 별도의 가열 유닛이 구비되더라도, 기판(W)의 에지 영역까지 고르게 가열되도록 구성하는 것은 쉽지 않고, 기판(W) 에지 영역은 중앙 영역에 비해 회전 선속도가 크므로 기판(W) 반경 방향 온도 불균일은 해소되기 어렵다. 따라서 별도의 가열 유닛이 구비되는 경우에도, 본 발명에 따른 레이저 조사 유닛(100)을 사용할 경우 처리 불균일 문제를 개선할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 다른 작동예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5의 작동예는 레이저 조사 유닛(100)의 레이저 헤드(110)와 기판(W) 사이의 이격 거리를 변화시키면서 공정을 진행한다는 점에서 도 4의 작동예와 차이가 있다. 레이저 헤드(110)와 기판(W) 사이의 이격 거리는 구동부재(140)를 이용해 지지암(120)을 승강 이동시킴으로써 변화시킬 수 있다(도 1 참조).
레이저 조사 유닛(100)의 레이저 헤드(110)와 기판(W) 사이의 이격 거리를 변화시키면서 공정을 진행하면, 기판(W) 반경 방향으로의 온도 편차를 감소시킬 수 있다. 예를 들어 도 5에 도시된 것처럼 레이저 헤드(110)를 점차 하강시켜 기판(W)과의 이격 거리를 감소시키게 되면, 기판(W)에 형성되는 레이저 빔 패턴은 기판(W) 에지 영역에서 중앙 영역 쪽으로 이동하게 된다. 즉 레이저 빔을 기판(W)의 반경 방향 특정 위치에만 계속 조사하는 것이 아니라 기판(W) 반경 방향으로 이동시키면서 전 영역에 순차적으로 조사할 수 있다.
이때 레이저 빔 패턴이 기판(W) 중앙 영역에서부터 에지 영역으로 이동되도록 할 수도 있고, 반대로 에지 영역에서부터 중앙 영역으로 이동되도록 할 수도 있다. 또한, 에지 영역과 중앙 영역 사이에서 일정 시간 주기로 계속 왕복 이동되도록 할 수도 있다. 이외에도 다양한 이동 방식이 사용될 수 있다.
도 5와 같이 레이저 빔 패턴이 기판(W) 반경 방향으로 이동되도록 작동하는 경우에는 별도의 가열 유닛을 구비하지 않아도 반경 방향 온도 편차가 최소화되는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치는 처리액 공급 유닛(80)이 컵 유닛(20)에 고정 설치된다는 점에서 도 1의 기판처리장치와 차이가 있다. 처리액 공급 유닛(80)은 제3 컵 부재(26)의 외주면에 고정될 수 있다.
기판 처리 공정이 진행될 때에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기 설정된 개구부(22a, 24a, 26a)로 유입될 수 있도록 컵 유닛(20)과 기판(W)의 상대적인 높이가 조절될 수 있고, 도 6의 구조에서는 처리액 공급 유닛(80)이 컵 유닛(20)에 고정되어 있으므로 처리액 공급 유닛(80)과 기판(W)의 상대적인 높이가 함께 변경된다. 따라서 처리액이 기판(W)의 중앙 영역에 제공되도록 하기 위해, 노즐(84)의 처리액 토출각이 처리액 토출각 조절수단(85)를 통해 조절될 필요가 있다. 예를 들어, 노즐(84)의 처리액 토출각은 처리액 공급 유닛(80)과 기판(W)의 상대적인 높이에 연동하여 조절될 수 있다. 처리액 토출각 조절수단(85)은 노즐(84)의 결합 각도를 조절하기 위한 회전축(85)을 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치의 단면도이다.
도 7의 기판처리장치는 처리액 공급 유닛(80)이 레이저 조사 유닛(100)에 설치된다는 점에서 다른 실시예들과 차이가 있다. 처리액 공급 유닛(80)은 예를 들어 레이저 조사 유닛(100)의 지지암(120)에 고정 설치될 수 있다.
도 7의 구조에서는 레이저 헤드(110)와 기판(W) 사이의 이격 거리를 변화시키면서 공정을 진행하는 경우, 노즐(84)과 기판(W) 사이의 이격 거리도 함께 변할 수 있다. 따라서 노즐(84)에서 토출된 처리액이 기판(W)의 중앙 영역에 제공되도록 하기 위해서는, 노즐(84)의 처리액 토출각이 처리액 토출각 조절수단(85)를 통해 조절될 필요가 있다. 예를 들어, 노즐(84)의 처리액 토출각은 레이저 헤드(110)와 기판(W) 사이의 이격 거리에 연동하여 조절될 수 있다. 처리액 토출각 조절수단(85)은 노즐(84)의 결합 각도를 조절하기 위한 회전축(85)을 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 제어부 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 제어부는, 이격거리 조절수단, 토출각도 조절수단, 레이저 파워 제어수단, 컨트롤러를 포함할 수 있다.
이격거리 조절수단은 레이저 헤드(110)와 기판(W) 사이의 이격거리를 공정 조건에 의해 결정되는 거리로 조절하기 위한 구성으로, 레이저 조사 유닛(100)의 구동부재(140) 또는 지지유닛(40)의 지지유닛 구동부(49)에 구동 신호를 전송함으로써 이격거리를 조절할 수 있다. 단, 도 4와 같이 레이저 빔을 기판(W) 상의 특정 위치에만 조사하도록 작동하는 경우에는, 이격거리 조절수단은 생략될 수 있다.
토출각도 조절수단은 노즐(84)로부터 토출되는 처리액이 공정 조건에 의해 결정되는 기판(W) 상의 위치로 토출되도록 하기 위한 구성으로, 처리액 토출각 조절수단(85)에 각도 조절 구동 신호를 전송함으로써 토출각도를 조절할 수 있다. 단, 노즐(84)과 기판(W)의 상대적인 높이가 고정된 상태에서 작동하는 경우에는, 토출각도 조절수단은 생략될 수 있다.
레이저 파워 제어수단은 레이저 소스(150)로부터 발생되는 레이저 파워를 조절하기 위한 수단으로, 레이저 소스(150)에 전력 인가 신호를 전송하는 수단일 수 있다. 본 발명에 있어서 기판 처리 공정 중 레이저 파워는 일정하게 유지될 수도 있으나 가변될 수도 있다. 동일한 레이저 파워에서 기판(W)에 더 넓은 면적의 레이저 빔 패턴이 형성될 경우 가열 성능은 저하될 수 있으므로, 레이저 빔 패턴 면적에 따라 레이저 파워도 변화시키는 것이 바람직하다. 따라서 도 5에 예시한 것처럼 레이저 헤드(110)와 기판(W) 사이의 이격 거리를 변화시키는 경우, 그 이격 거리에 연동하여 레이저 파워도 함께 조절하도록 제어할 수 있다.
컨트롤러는 이격거리 조절수단, 토출각도 조절수단, 레이저 파워 제어수단을 통합 제어하기 위한 구성이다.
이상 한정된 실시예 및 도면을 참조하여 설명하였으나, 이는 실시예일뿐이며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다는 점은 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 액 처리 장치에 한정되는 것이 아니라 레이저를 기판에 조사하는 다양한 장치에 적용될 수 있으며, 각 실시예들은 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 특허청구범위의 기재 및 그 균등 범위에 의해 정해져야 한다.
1: 기판 처리 장치 10: 챔버
20: 컵 유닛 40: 지지 유닛
60: 승강 유닛 80: 처리액 공급 유닛
82: 노즐암 84: 노즐
86: 지지대 88: 구동부
100: 레이저 조사유닛 110: 레이저 헤드
112: 하우징 114: 엑시콘 렌즈
150: 레이저 소스

Claims (20)

  1. 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 기판에 소정 온도로 가열된 상태의 처리액을 공급하기 위한 처리액 공급 유닛;
    상기 기판에 레이저 빔을 조사하기 위한 레이저 조사 유닛;
    을 포함하고,
    상기 레이저 조사 유닛은 상기 기판 상에 링(ring) 형상의 레이저 빔 패턴을 형성하도록 구성되며,
    상기 처리액 공급 유닛은 처리액을 토출하기 위한 노즐을 포함하고, 상기 노즐은 상기 기판의 중앙 영역 수직 상방에서 기판 반경 방향으로 벗어난 위치에 배치되며,
    상기 노즐에서 토출된 처리액이 기판의 중앙 영역에 제공될 수 있도록 상기 노즐은 소정 각도 기울어진 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 레이저 조사 유닛은,
    레이저 빔을 발생시키는 레이저 소스; 및
    상기 레이저 소스로부터 전달된 레이저 빔을 링(ring) 형상의 레이저 빔 패턴으로 변환하기 위한 엑시콘 렌즈를 포함하는 레이저 헤드;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 엑시콘 렌즈와 상기 기판은 서로 중심이 일치되도록 정렬되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 레이저 헤드와 상기 기판 사이의 이격 거리에 따라 상기 링(ring)의 크기가 변화되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 레이저 헤드와 상기 기판 사이의 이격 거리를 변화시킬 수 있는 이격 거리 조절 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 노즐에서 토출되는 처리액의 토출각을 조절하기 위한 처리액 토출각 조절수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    기판 처리 공간을 제공하고 사용된 처리액을 회수하기 위한 컵 유닛을 더 포함하고,
    상기 처리액 공급 유닛은 상기 컵 유닛에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 처리액 공급 유닛은 상기 레이저 조사 유닛에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 레이저 소스로부터 발생되는 레이저 파워를 조절하기 위한 레이저 파워 제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 소정 온도로 가열된 상태로 기판에 공급되는 처리액으로 기판을 처리하는 기판 처리 방법으로서,
    기판에 링(ring) 형상의 레이저 빔 패턴을 형성한 상태에서 처리액으로 기판을 처리하고,
    상기 처리액은 상기 기판의 중앙 영역 수직 상방에서 기판 반경 방향으로 벗어난 위치에 소정 각도 기울어진 형태로 배치된 노즐로부터 토출되어 기판의 중앙 영역에 제공되는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 링(ring) 형상의 레이저 빔 패턴은 엑시콘 렌즈를 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 링(ring) 형상의 레이저 빔 패턴은 상기 기판의 에지 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 링(ring) 형상의 레이저 빔 패턴은 기판 처리 중 그 크기가 변화되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 레이저 빔 패턴의 크기는 상기 기판과 상기 엑시콘 렌즈 사이의 이격 거리를 조절하여 변화시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 노즐을 통한 처리액의 토출 각도는 상기 기판과 상기 노즐 사이의 거리에 연동하여 조절되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 링(ring) 형상의 레이저 빔 패턴의 크기 변화에 따라 레이저 빔 패턴의 면적도 변화되고,
    상기 레이저 빔 패턴의 면적에 연동하여 레이저 파워가 조절되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
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