KR102099884B1 - 기판 가열 유닛 및 이를 갖는 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 가열 유닛에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 가열 유닛은 베이스면과 측벽들에 의해 확정된 내부 공간을 갖는 척 스테이지; 상기 내부 공간에 제공되는 가열 유닛; 및 상기 내부 공간을 커버하는 그리고 상면에 기판이 안착되는 석영 윈도우를 포함하되; 상기 가열 유닛은 중앙에 개구부를 갖는 원판 형상으로 형성되는 히팅 플레이트; 상기 히팅 플레이트 상에 설치되고, 상면에는 가열용 빛을 방출하는 가열 광원들이 실장된 회로기판을 갖는 가열 모듈; 및 상기 히팅 플레이트에 설치되고, 기판의 온도를 비접촉식으로 측정하는 측정부재를 포함할 수 있다.

Description

기판 가열 유닛 및 이를 갖는 기판 처리 장치{SUBSTRATE HEATING UNIT AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 기판 처리 공정 중 기판을 가열하면서 공정을 수행하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 평판 표시 소자 제조나 반도체 제조 공정에서 유리 기판이나 웨이퍼를 처리하는 공정에는 감광액 도포 공정(photoresist coating process), 현상 공정(developing process), 식각 공정(etching process), 애싱 공정(ashing process) 등 다양한 공정이 수행된다.
각 공정에는 기판에 부착된 각종 오염물을 제거하기 위해, 약액(chemical) 또는 순수(deionized water)를 이용한 세정 공정(wet cleaning process)과 기판 표면에 잔류하는 약액 또는 순수를 건조시키기 위한 건조(drying process) 공정이 수행된다.
최근에는 황산이나 인산과 같은 고온에서 사용되는 케미칼 수용액을 이용하여 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막을 선택적으로 제거하는 식각 공정을 진행하고 있다.
고온의 케미칼 수용액을 이용한 기판 처리 장치에서는 식각률을 개선하기 위해 IR 램프를 이용하여 기판을 가열하는 기판 가열 장치가 적용되어 활용되고 있다.
그러나, 기존 기판 가열 장치는 IR 램프가 등간격으로 배치되는데 최외곽 램프의 크기는 기판보다 작고, 최내곽 램프는 가운데 노즐을 고려하여 정해진 크기를 갖는다. 따라서, 도 1의 표에서와 같이 기판에서의 빛 세기 분포가 가장자리와 센터 부근에서 급격하게 떨어지는 문제점이 발생한다.
또한, 기존의 기판 가열 장치는 기판의 온도를 측정하기 위하여 온도 측정장치를 이용하여 기판 상부에서 측정하다보니 공정 진행중 기판의 온도를 실시간으로 측정하는데 어려움이 있다.
본 발명은 기판 처리 공정시 기판의 온도를 실시간으로 측정할 수 있는 기판 가열 유닛 및 이를 갖는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 기판 처리 공정 시 기판을 균일하게 가열할 수 있는 기판 가열 유닛 및 이를 갖는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 베이스면과 측벽들에 의해 확정된 내부 공간을 갖는 척 스테이지; 상기 내부 공간에 제공되는 가열 유닛; 및 상기 내부 공간을 커버하는 그리고 상면에 기판이 안착되는 석영 윈도우를 포함하되; 상기 가열 유닛은 중앙에 개구부를 갖는 원판 형상으로 형성되는 히팅 플레이트; 상기 히팅 플레이트 상에 설치되고, 상면에는 가열용 빛을 방출하는 가열 광원들이 실장된 회로기판을 갖는 가열 모듈; 및 상기 히팅 플레이트에 설치되고, 기판의 온도를 비접촉식으로 측정하는 측정부재를 포함하는 기판 지지 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 측정부재로부터 측정값을 제공받아 상기 가열 모듈을 제어하는 온도 제어수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가열 모듈은 다수의 동심원적 가열 구역들로 구획되고, 상기 측정부재는 상기 구획된 가열 구역들 각각에 배치되며, 상기 가열 구역들은 상기 온도 제어수단에 의해 독립적으로 제어될 수 있다.
또한, 상기 측정부재는 상기 히팅 플레이트의 반경을 따라 어긋나게 배치되거나 등간격으로 일렬로 배치될 수 있다.
또한, 상기 측정부재는 파이로미터(pyrometer)일 수 있다.
또한, 상기 파이로미터는 상기 가열 광원과 동일 높이 또는 상기 가열 광원들보다 낮게 위치될 수 있다.
또한, 상기 히팅 플레이트 및 상기 가열 모듈는 상기 파이로미터가 위치되는 관통공 또는 오프닝을 제공할 수 있다.
또한, 상기 히팅 플레이트는 상기 파이로미터가 고정되는 고정편을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가열 구역들 중 적어도 하나는 상기 가열용 빛이 기판의 특정 영역으로 집중되도록 경사지거나 또는 곡면지게 제공될 수 있다.
또한, 상기 가열 구역들 중 적어도 하나는 상기 가열용 빛이 확산되도록 외측으로 하향 경사지거나 볼록하게 제공될 수 있다.
또한, 상기 가열 모듈은 상기 회로기판의 저면에 제공되는 방열부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가열 광원은 발광 다이오드를 포함할 수 있다.
또한, 중공형의 형상을 갖고, 상기 척 스테이지와 결합하여 상기 척 스테이지를 회전시키는 회전부를 더 포함하고, 상기 가열 유닛은 상기 척 스테이지 내에서 비회전될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상부가 개방된 처리 용기; 상기 처리 용기 내에 위치되고 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 기판 지지 유닛에 놓인 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛; 및 상기 기판 지지 유닛 내에 제공되고, 상면에는 기판을 가열하기 위한 가열용 빛을 방출하는 가열 광원들이 실장된 회로기판을 갖는 가열 모듈들이 설치된 히팅 플레이트; 및 상기 히팅 플레이트에 설치되고, 기판의 온도를 비접촉식으로 측정하는 측정부재를 갖는 가열 유닛을 포함하되, 상기 가열 모듈은 다수의 동심원적 가열 구역들로 구획되고, 상기 측정부재는 상기 구획된 가열 구역들 각각에 배치되며, 상기 가열 구역들은 온도 제어수단에 의해 독립적으로 제어될 수 있다.
또한, 상기 측정부재는 상기 히팅 플레이트의 반경을 따라 어긋나게 배치되거나 등간격으로 일렬로 배치될 수 있다.
또한, 상기 측정부재는 파이로미터(pyrometer)일 수 있다.
또한, 상기 파이로미터는 상기 가열 광원과 동일 높이 또는 상기 가열 광원들보다 낮게 위치될 수 있다.
또한, 상기 히팅 플레이트 및 상기 가열 모듈는 상기 파이로미터가 위치되는 관통공 또는 오프닝을 제공할 수 있다.
또한, 상기 히팅 플레이트는 상기 파이로미터가 고정되는 고정편을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판 지지 유닛은 베이스면과 측벽들에 의해 확정된 내부 공간을 갖는 척 스테이지; 상기 내부 공간을 커버하는 그리고 상면에 기판이 안착되는 석영 윈도우; 및 중공형의 형상을 갖고, 상기 척 스테이지와 결합하여 상기 척 스테이지를 회전시키는 회전부를 포함하고, 상기 가열 유닛은 상기 척 스테이지이 내부 공간에서 비회전될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판에 대한 공정 진행 중에도 기판의 온도를 실시간으로 측정할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판의 온도를 실시간으로 계측하여 기판의 온도 편차를 줄일 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기판 가열 장치에서의 빛 세기 분포도를 보여주는 표이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 기판 처리 장치가 제공된 기판 처리 설비의 일 예를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 4는 도 2의 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 5는 도 3의 기판 지지 유닛과 가열 유닛의 일 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 5의 가열 유닛의 일부분을 확대해서 보여주는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 가열 유닛의 단면 사시도이다.
도 8은 도 6에 도시된 가열 유닛에서 가열 구역들을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 파이로미터들의 다양한 배치상태를 보여주는 도면들이다.
도 11a 및 도 11b는 제1변형예에 따른 가열 유닛을 보여주는 도면들이다.
도 12은 제2변형예에 따른 가열 유닛을 보여주는 도면이다.
도 13 및 도 14는 가열 모듈의 다른 예를 보여주는 도면들이다.
도 15는 도 13 및 도 14에 도시된 가열 모듈이 적용된 제3변형예에 따른 가열 유닛을 보여주는 도면이다.
도 16는 도 13에 도시된 가열 모듈이 적용된 제4변형예에 따른 가열 유닛을 보여주는 도면이다.
도 17은 제5변형예에 따른 가열 유닛을 보여주는 도면이다.
도 18 및 도 19는 제6변형예에 따른 가열 유닛을 보여주는 도면이다.
도 20은 제7변형예에 따른 가열 유닛을 보여주는 도면이다.
도 21은 제8변형예에 따른 가열 유닛을 보여주는 도면이다.
도 22 및 도 23은 제9변형예에 따른 가열 유닛을 보여주는 도면들이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 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 2는 본 발명의 기판 처리 설비(1)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스 모듈(1000)과 공정 처리 모듈(2000)을 포함한다. 인덱스 모듈(1000)은 로드포트(1200) 및 이송프레임(1400)을 포함한다. 로드포트(1200), 이송프레임(1400), 그리고 공정 처리 모듈(2000)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드포트(1200), 이송프레임(1400), 그리고 공정 처리 모듈(2000)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 한다. 그리고 상부에서 바라볼 때 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하고, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 한다.
로드포트(1200)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(1300)가 안착된다. 로드포트(1200)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드포트(1200)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드포트(1200)의 개수는 공정 처리 모듈(2000)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(1300)에는 기판(W)의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)으로 복수 개가 제공된다. 기판(W)은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어(1300)내에 위치된다. 캐리어(1300)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(2000)은 버퍼 유닛(2200), 이송챔버(2400), 그리고 공정챔버(2600)를 포함한다. 이송챔버(2400)는 그 길이 방향이 제1방향(12)과 평행하게 배치된다. 제2방향(14)를 따라 이송챔버(2400)의 일측 및 타측에는 각각 공정챔버들(2600)이 배치된다. 이송챔버(2400)의 일측에 위치한 공정챔버들(2600)과 이송챔버(2400)의 타측에 위치한 공정챔버들(2600)은 이송챔버(2400)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공된다. 공정챔버(2600)들 중 일부는 이송챔버(2400)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정챔버(2600)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송챔버(2400)의 일측에는 공정챔버(2600)들이 A X B(A와 B는 각각 1이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(2600)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(2600)의 수이다. 이송챔버(2400)의 일측에 공정 챔버(2600)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정챔버(2600)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정챔버(2600)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정챔버(2600)는 이송챔버(2400)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 공정챔버(2600)는 이송챔버(2400)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼 유닛(2200)은 이송프레임(1400)과 이송챔버(2400) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(2200)은 이송챔버(2400)와 이송프레임(1400) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(2200)은 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개 제공된다. 버퍼 유닛(2200)에서 이송프레임(1400)과 마주보는 면과 이송챔버(2400)와 마주보는 면 각각이 개방된다.
이송프레임(1400)은 로드포트(1200)에 안착된 캐리어(1300)와 버퍼 유닛(2200) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송프레임(1400)에는 인덱스 레일(1420)과 인덱스 로봇(1440)이 제공된다. 인덱스 레일(1420)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(1440)은 인덱스 레일(1420) 상에 설치되며, 인덱스 레일(1420)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(1440)은 베이스(1441), 몸체(1442), 그리고 인덱스암(1443)을 가진다. 베이스(1441)는 인덱스 레일(1420)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(1442)는 베이스(1441)에 결합된다. 몸체(1442)는 베이스(1441) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(1442)는 베이스(1441) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(1443)은 몸체(1442)에 결합되고, 몸체(1442)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(1443)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(1443)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(1443)들 중 일부는 공정 처리 모듈(2000)에서 캐리어(1300)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(1300)에서 공정 처리 모듈(2000)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스 로봇(1440)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(2400)는 버퍼 유닛(2200)과 공정챔버(2600) 간에, 그리고 공정챔버(2600)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송챔버(2400)에는 가이드 레일(2420)과 메인로봇(2440)이 제공된다. 가이드 레일(2420)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인로봇(2440)은 가이드 레일(2420) 상에 설치되고, 가이드 레일(2420) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인로봇(2440)은 베이스(2441), 몸체(2442), 그리고 메인암(2443)을 가진다. 베이스(2441)는 가이드 레일(2420)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(2442)는 베이스(2441)에 결합된다. 몸체(2442)는 베이스(2441) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(2442)는 베이스(2441) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(2443)은 몸체(2442)에 결합되고, 이는 몸체(2442)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인암(2443)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인암(2443)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 버퍼 유닛(2200)에서 공정챔버(2600)로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(2443)과 공정챔버(2600)에서 버퍼 유닛(2200)으로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(2443)은 서로 상이할 수 있다.
공정챔버(2600) 내에는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치(10)가 제공된다. 각각의 공정챔버(2600) 내에 제공된 기판 처리 장치(10)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 각각의 공정챔버(2600) 내의 기판 처리 장치(10)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정챔버(2600)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정챔버(2600)에 제공된 기판 처리 장치(10)들은 서로 동일한 구조를 가지고, 상이한 그룹에 속하는 공정챔버(2600)에 제공된 기판 처리 장치(10)들은 서로 상이한 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 공정챔버(2600)가 2개의 그룹으로 나누어지는 경우, 이송챔버(2400)의 일측에는 제1그룹의 공정챔버들(2600)이 제공되고, 이송챔버(2400)의 타측에는 제2그룹의 공정챔버들(2600)이 제공될 수 있다. 선택적으로 이송챔버(2400)의 일측 및 타측 각각에서 하층에는 제1그룹의 공정챔버(2600)들이 제공되고, 상층에는 제2그룹의 공정챔버(2600)들이 제공될 수 있다. 제1그룹의 공정챔버(2600)와 제2그룹의 공정챔버(2600)는 각각 사용되는 케미컬의 종류나, 세정 방식의 종류에 따라 구분될 수 있다.
아래의 실시예에서는 고온의 황산, 알카리성 약액, 산성 약액, 린스액, 그리고 건조가스와 같은 처리유체들을 사용하여 기판(W)을 세정하는 장치를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 식각 공정 등과 같이 기판(W)을 회전시키면서 공정을 수행하는 다양한 종류의 장치에 모두 적용될 수 있다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치의 평면도이고, 도 4는 도 2의 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 3과 도 4를 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 챔버(800), 처리 용기(100), 기판 지지 유닛(200), 가열 유닛(도 5에 도시됨;280) 처리액 공급 유닛(300), 공정 배기부(500) 그리고 승강 유닛(600)을 포함한다.
챔버(800)는 밀폐된 내부 공간을 제공한다. 상부에는 기류 공급 유닛(810)이 설치된다. 기류 공급 유닛(810)은 챔버(800) 내부에 하강 기류를 형성한다.
기류 공급 유닛(810)은 고습도 외기를 필터링하여 챔버 내부로 공급한다. 고습도 외기는 기류 공급 유닛(810)을 통과하여 챔버 내부로 공급되며 하강 기류를 형성한다. 하강 기류는 기판(W)의 상부에 균일한 기류를 제공하며, 처리 유체에 의해 기판(W) 표면이 처리되는 과정에서 발생되는 오염물질들을 공기와 함께 처리 용기(100)의 회수통들(110,120,130)을 통해 공정 배기부(500)로 배출시킨다.
챔버(800)는 수평 격벽(814)에 의해 공정 영역(816)과 유지보수 영역(818)으로 나뉜다. 공정 영역(816)에는 처리 용기(100)와 기판 지지 유닛(200)이 위치한다. 유지보수 영역(818)에는 처리 용기(100)와 연결되는 배출라인(141,143,145), 배기라인(510) 이외에도 승강 유닛(600)의 구동부과, 처리액 공급 유닛(300)과 연결되는 구동부, 공급라인 등이 위치한다. 유지보수 영역(818)은 공정 영역(816)으로부터 격리된다.
처리 용기(100)는 상부가 개방된 원통 형상을 갖고, 기판(W)을 처리하기 위한 공정 공간을 제공한다. 처리 용기(100)의 개방된 상면은 기판(W)의 반출 및 반입 통로로 제공된다. 공정 공간에는 기판 지지 유닛(200)이 위치된다. 기판 지지 유닛(200)은 공정 진행시 기판(W)을 지지한 상태에서 기판(W)을 회전시킨다.
처리 용기(100)는 강제 배기가 이루어지도록 하단부에 배기덕트(190)가 연결된 하부공간을 제공한다. 처리 용기(100)에는 회전되는 기판(W)상에서 비산되는 처리액과 기체를 유입 및 흡입하는 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)이 다단으로 배치된다.
환형의 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)은 하나의 공통된 환형공간과 통하는 배기구(H)들을 갖는다.
구체적으로, 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)은 각각 환형의 링 형상을 갖는 바닥면 및 바닥면으로부터 연장되어 원통 형상을 갖는 측벽을 포함한다. 제2 회수통(120)은 제1회수통(110)를 둘러싸고, 제1회수통(110)로부터 이격되어 위치한다. 제3회수통(130)은 제2회수통(120)을 둘러싸고, 제2회수통(120)로부터 이격되어 위치한다.
제1 내지 제3 회수통 (110, 120, 130)은 기판(W)으로부터 비산된 처리액 및 흄이 포함된 기류가 유입되는 제1 내지 제3 회수공간(RS1, RS2, RS3)을 제공한다. 제1 회수공간(RS1)은 제1회수통(110)에 의해 정의되고, 제2 회수공간(RS2)은 제1 회수통(110)과 제2회수통(120) 간의 이격 공간에 의해 정의되며, 제3 회수공간(RS3)은 제2회수통(120)과 제3회수통(130) 간의 이격 공간에 의해 정의된다.
제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)의 각 상면은 중앙부가 개방된다. 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)은 연결된 측벽으로부터 개방부로 갈수록 대응하는 바닥면과의 거리가 점차 증가하는 경사면으로 이루어진다. 기판(W)으로부터 비산된 처리액은 제1 내지 제3 회수통(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.
처리액 공급 유닛(300)은 기판(W) 표면을 식각하기 위한 고온의 케미칼을 토출한다. 일 예로 처리액은 황산, 인산, 또는 황산과 인산의 혼합액일 수 있다.
처리액 노즐 부재(310)는 노즐(311), 노즐 암(313), 지지 로드(315), 노즐 구동기(317)를 포함한다. 노즐(311)은 공급부(320)를 통해 처리액을 공급받는다. 노즐(311)은 처리액을 기판(W) 표면으로 토출한다. 노즐 암(313)은 일 방향으로 길이가 길게 제공되는 암으로, 선단에 노즐(311)이 장착된다. 노즐 암(313)은 노즐(311)을 지지한다. 노즐 암(313)의 후단에는 지지 로드(315)가 장착된다. 지지 로드(315)는 노즐 암(313)의 하부에 위치한다. 지지 로드(315)는 노즐 암(313)에 수직하게 배치된다. 노즐 구동기(317)는 지지 로드(315)의 하단에 제공된다. 노즐 구동기(317)는 지지 로드(315)의 길이 방향 축을 중심으로 지지 로드(315)를 회전시킨다. 지지 로드(315)의 회전으로 노즐 암(313)과 노즐(311)이 지지 로드(315)를 축으로 스윙 이동한다. 노즐(311)은 처리 용기(100)의 외측과 내측 사이를 스윙 이동할 수 있다. 그리고, 노즐(311)은 기판(W)의 중심과 가장 자리영역 사이 구간을 스윙 이동하며 처리액을 토출할 수 있다.
공정 배기부(500)는 처리 용기(100) 내부의 배기를 담당한다. 일 예로, 공정 배기부(500)는 공정시 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)중 처리액을 회수하는 회수통에 배기압력(흡입압력)을 제공하기 위한 것이다. 공정 배기부(500)는 배기덕트(190)와 연결되는 배기라인(510), 댐퍼(520)를 포함한다. 배기라인(510)은 배기펌프(미도시됨)로부터 배기압을 제공받으며 반도체 생산라인의 바닥 공간에 매설된 메인 배기라인과 연결된다.
한편, 처리 용기(100)는 처리 용기(100)의 수직 위치를 변경시키는 승강 유닛(600)과 결합된다. 승강 유닛(600)은 처리 용기(100)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(100)가 상하로 이동됨에 따라 기판 지지 유닛(200)에 대한 처리 용기(100)의 상대 높이가 변경된다.
승강 유닛(600)은 브라켓(612), 이동 축(614), 그리고 구동기(616)를 포함한다. 브라켓(612)은 처리 용기(100)의 외벽에 고정설치된다. 브라켓(612)에는 구동기(616)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동 축(614)이 고정결합된다. 기판(W)이 척 스테이지(210)에 로딩 또는 척 스테이지(210)로부터 언로딩될 때 척 스테이지(210)가 처리 용기(100)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(100)는 하강한다. 또한, 공정이 진행시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통들(110, 120, 130)로 유입될 수 있도록 처리 용기(100)의 높이가 조절된다. 처리 용기(100)와 기판(W) 간의 상대적인 수직 위치가 변경된다. 처리 용기(100)는 상기 각 회수공간(RS1, RS2, RS3) 별로 회수되는 처리액과 오염 가스의 종류를 다르게 할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 승강 유닛(600)은 처리 용기(100)를 수직 이동시켜 처리 용기(100)와 기판 지지 유닛(200) 간의 상대적인 수직 위치를 변경시킨다.
도 5는 도 3의 기판 지지 유닛과 가열 유닛의 일 실시예를 보여주는 단면도이고, 도 6은 도 5의 가열 유닛의 일부분을 확대해서 보여주는 도면이다.
이하 도 3 내지 도 6을 참조하면, 기판 지지 유닛(200)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하며, 공정이 진행되는 동안 회전부(230)에 의해 회전될 수 있다.
기판 지지 유닛(200)은 척 스테이지(210), 석영 윈도우(220), 회전부(230), 백노즐부(240), 가열 유닛(900) 그리고 온도 제어수단(990)을 포함한다.
척 스테이지(210)는 원형의 상부면을 가진다. 척 스테이지(210)는 회전부(230)에 결합되어 회전된다. 척 스테이지(210)의 가장자리에는 척킹 핀(212)들이 설치된다. 척킹 핀(212)들은 석영 윈도우(220)를 관통해서 석영 윈도우(220) 상측으로 돌출되도록 제공된다. 척킹 핀(212)들은 다수의 지지 핀(224)들에 의해 지지된 기판(W)이 정 위치에 놓이도록 기판(W)을 정렬한다. 공정 진행시 척킹 핀(212)들은 기판(W)의 측부와 접촉되어 기판(W)이 정 위치로부터 이탈되는 것을 방지한다.
회전부(230)는 중공형의 형상을 갖고, 척 스테이지(210)와 결합하여 척 스테이지(210)를 회전시킨다.
석영 윈도우(220)는 기판(W)과 척 스테이지(210) 상부에 위치한다. 석영 윈도우(220)는 가열 부재(900)를 보호하기 위해 제공된다. 석영 윈도우(220)는 투명하게 제공될 수 있다. 석영 윈도우(220)는 척 스테이지(210)와 함께 회전될 수 있다. 석영 윈도우(220)는 지지 핀(224)들을 포함한다. 지지 핀(224)들은 석영 윈도우(220)의 상부 면 가장자리부에 소정 간격 이격되어 배치된다. 지지 핀(224)은 석영 윈도우(220)로부터 상측으로 돌출되도록 제공된다. 지지 핀(224)들은 기판(W)의 하면을 지지하여 기판(W)이 석영 윈도우(220)로부터 상측 방향으로 이격된 상태에서 지지되도록 한다.
백노즐부(240)는 기판(W)의 배면에 약액을 분사하기 위해 제공된다. 백노즐부(240)는 노즐 몸체(242) 및 약액 분사부(244)를 포함한다. 약액 분사부(244)는 척 스테이지(210)와 석영 윈도우(220)의 중앙 상부에 위치된다. 노즐 몸체(242)는 중공형의 회전부(230) 내에 관통 축설되며, 노즐 몸체(242)의 내부에는 약액 이동 라인, 가스 공급라인 및 퍼지 가스 공급 라인이 제공될 수 있다. 약액 이동 라인은 기판(W) 배면의 식각 처리를 위한 식각액을 약액 분사부(244)에 공급하고, 가스 공급 라인은 기판(W)의 배면에 식각 균일도 조절을 위한 질소 가스를 공급하고, 퍼지 가스 공급 라인은 석영 윈도우(220)와 노즐 몸체(242) 사이로 식각액이 침투되는 것을 방지하도록 질소 퍼지가스를 공급한다.
가열 유닛(900)은 기판 지지 유닛(200)의 내측에 설치된다. 가열 유닛(900)은 공정 진행 중 기판(W)을 가열한다. 가열 유닛(900)은 2차원 어레이로 배열된 발광 다이오드(light emitting diode; LED)들을 광소스로 이용하는 가열 장치이다. 본 발명의 가열 유닛에 사용되는 LED는 배열이 자유롭고, 다양한 파장의 선택이 가능하며 회로기판의 형태가 유연하며, 부착하는 렌즈(미도시됨)에 따라 발산하는 빛의 범위(형태) 및 방향을 변경할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 가열 유닛(900)은 히팅 플레이트(910), 가열 모듈(920)들 그리고 측정부재(980)를 포함한다.
가열 모듈(920)은 복수의 고파워 LED(932)들이 실장된 회로기판(930)을 포함할 수 있다. 이들은 기판(W)에 용이하게 흡수되는 파장 또는 복수의 파장들의 광을 방출한다. 회로기판(930) 상의 LED(932)들의 밀도는 본 실시예에 제한되지 않는다. LED들(932)은 복수의 동심원들로 배열될 수 있으며, 여기에서 각각의 원은 동일한 수의 LED들을 가질 수 있거나 또는 갖지 않을 수 있다. 특정 실시예들에 있어서, 각각의 동심원 내의 LED(932)들의 수는 특정 원의 반경과 관련될 수 있어서 외부 동심원들이 내부 동심원들보다 더 많은 LED들을 가질 수 있다. 물론, LED(932)들의 패턴은 본 실시예에 제한되지 않으며, 동심원들의 수는 이상에서 설명된 것과 상이할 수 있다. LED(932)들은 회로 기판(930)을 통해 전원부(미도시됨)에 전기적으로 연결될 수 있다.
회로기판(930)은 예컨대 나사들 또는 더 많은 체결수단(미도시)에 의해 히팅 플레이트(910)에 물리적으로 부착될 수 있다. 체결 수단은 열 전도를 보장하기 위하여 히팅 플레이트(910)의 상면과 회로 기판(930)의 저면 사이의 물리적 접촉을 보장할 수 있다.
히팅 플레이트(910)은 기판 지지 유닛(200)에 지지되는 기판의 직경과 동일하거나 또는 더 큰 직경을 갖는 원형일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 있어서, 기판은 300 mm의 직경을 가질 수 있으며, 히팅 플레이트에 장착된 가열 모듈들의 LED들의 어레이는 균일한 가열을 보장하기 위하여 300 mm보다 더 큰 직경을 가질 수 있다.
히팅 플레이트(910)는 회전부(230)의 중앙 공간에 관통하여 설치되는 노즐 몸체(242)에 지지될 수 있다. 히팅 플레이트(910)는 척 스테이지(210)와 함께 회전되지 않는 고정식으로 제공된다.
히팅 플레이트(910)는 중앙에 노즐 몸체가 관통하도록 개구부(912)를 갖는다.
측정부재(980)는 히팅 플레이트에 설치될 수 있다. 측정부재(980)는 기판의 온도를 비접촉식으로 측정하는 비접촉식 온도센서일 수 있다. 이러한 비접촉식 온도센서로는, 적외선 온도센서, 서모파일 온도센서, 초전형 온도센서 등과 같이 다양한 비접촉식 온도센서를 사용하는 것이 가능하지만, 본 실시예에서는 기판의 액처리시 고온상태의 기판의 가열온도를 비접촉상태로 측정하도록 비접촉식 적외선 방사 온도계로서 파이로미터(pyrometer;980)와 같은 적외선 온도센서를 사용하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서, 파이로미터들은 히팅 플레이트의 반경을 따라 배치됨으로써 기판의 처리시 회전되는 기판의 처리면을 원주방향을 따라 기판의 온도를 측정하여 회전되는 기판의 전체 처리면의 온도를 용이하게 측정할 수 있는 효과를 제공한다.
파이로미터(980)들은 히팅 플레이트(910)의 저면에 제공되는 고정편(919)에 의해 고정될 수 있다.
파이로미터(980)들은 온도 제어수단(990)에 접속될 수 있다. 온도 제어수단(990)은 폐쇄 루프 제어를 실현하기 위해 가열 모듈(920)에 전원을 공급하는 전원부(미도시됨)에 제어 신호를 제공할 수 있다. 즉, 파이로미터(980)들의 측정결과에 의해 가열 모듈(920)의 가열 구역별로 제어하도록 제공함으로써, 기판 처리면 전체를 균일하게 유지하도록 제어할 수 있다.
본 실시예에서는 5개의 파이로미터가 배치된 것을 예로 들었으나 그 설치 개수는 변경 가능하다.
온도제어수단(990)은 파이로미터(980)로부터 측정값을 제공받아 가열 모듈(920)을 제어한다.
도 7은 도 6에 도시된 가열 유닛의 단면 사시도이고, 도 8은 도 6에 도시된 가열 유닛에서 가열 구역들을 설명하기 위한 도면이다. 참고로 도 8에서 가열 모듈은 도면 편의상 생략하였고, 도 7에서는 파이로미터들을 도면 편의상 생략하였다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 가열 유닛(900)은 기판의 온도 분포 개선을 위하여 복수개의 가열 구역들로 구획될 수 있다. 가열 유닛에서 가열 구역들을 구획하는 기준은 이론상, 실험상 또는 확률상 온도 편차가 발생할 가능성이 높은 기판의 영역들을 중심으로 매우 다양하게 나눌 수 있다. 바람직하게는 가열 구역들은 온도 편차가 상대적으로 낮은 기판의 가장자리 영역과 기판의 중심 영역으로 LED(932)의 가열용 빛이 집중되도록 제공할 수 있다. 즉, 기판의 특정 영역(가장자리, 중심)을 가열하는 구역은 경사지거나 또는 커브지게 제공한다.
본 실시예에서, 가열 구역들은 히팅 플레이트(910)의 중심으로부터 거리를 기준으로 적어도 중심존(a1), 가장자리존(a2) 그리고 그 사이에 적어도 하나의 중간존(a3)으로 분할하는 것으로 열 균일성을 개선할 수 있다.
가열 유닛(900)은 서로 분리된 가열 모듈(920-1~920-3)들로 이루어지고, 각 가열 모듈(920-1~920-3)은 각각 대응하는 가열 구역들(중심존 중간존 그리고 가장자리존) 내에 설치될 수 있다. 도 7은 각각 가열 모듈(920-1~920-3)들이 배치되는 존에 따라 구획된 가열 구역(a1-a3)들을 나타내고 있다. 가열 구역들 중에서 기판의 특정 영역을 비추는 중심존(a1)과 가장자리존(a2)은 경사지게 형성되며, 상기 기판의 특정 영역을 제외한 노말 영역을 비추는 중간존(a3)은 기판과 수평하게 형성될 수 있다. 상기와 같이 중심존(a1)과 가장자리존(a2)은 상대적으로 온도 분포가 낮은 특정 영역으로 가열용 빛을 집중시킴으로써 온도를 보상할 수 있다.
히팅 플레이트(910) 및 가열 모듈(920)에는 일부가 절개된 오프닝(op)을 가지며, 오프닝 상에는 파이로미터(980)들을 설치될 수 있다.
본 실시예에서, 가장자리존을 제외한 나머지 중심존(a1) 및 중간존(a3)은 5개의 동심원적 가열 구역들(B1~B5)로 구획될 수 있으며, 파이로미터(980)들은 5개의 동심원적 가열 구역(B1~B5)들에 각각 배치되며, 가열 구역(B1~B5)들은 온도 제어수단(990;도 5에 표시됨)에 의해 독립적으로 제어될 수 있다. 파이로미터(980)들의 설치 개수가 증가되면 동심원적 가열 구역들도 증가됨으로써 보다 정밀한 온도 제어가 가능할 수 있다.
도 9 및 도 10은 파이로미터들의 다양한 배치상태를 보여주는 도면들이다.
도 9 및 도 10에서와 같이, 파이로미터(980)들은 히팅 플레이트(910)의 반경을 따라 각 가열 구역 내의 어긋나게 배치되거나 또는 지그재그 형태로 촘촘하게 배치될 수 있다. 도 10은 9개의 파이로미터(980)들이 설치됨으로 9개의 가열 구역(B1~B9)들에 대한 온도 계측이 가능하고, 이는 보다 조밀하게 기판의 온도를 구역별로 제어할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
도 11a 및 도 11b는 제1변형예에 따른 가열 유닛을 보여주는 도면들이다.
참고로 도 11a,11b에서 가열 모듈의 상세한 표면은 도면 편의상 생략하였다.
제1변형예에 따른 가열 유닛(900a)은 히팅 플레이트(910a), 가열 모듈(920-2, 920b-1~920b-4))들, 파이로미터(980)들을 포함하며, 이들은 도 6에 도시된 히팅 플레이트(910), 가열 모듈(920)들, 파이로미터(980)들과 대체로 유사한 구성과 기능으로 제공되므로, 이하에서는 본 실시예와의 차이점을 위주로 변형예를 설명하기로 한다.
본 변형예에서, 가열 유닛(900a)의 가열 구역들은 히팅 플레이트(910a)를 기준으로 소정 각도(90도)로 등각 분할되는 부채꼴 모양의 등각존(b1,~b4)들과, 등각존(b1~b4)들을 둘러싸는 가장자리존(a2)으로 분할하는 것으로 열 균일성을 개선할 수 있다.
특히, 4개의 등각존(b1~b4)들 중에서 서로 마주보는 2개의 등각존(b1,b3)은 가장자리 쪽으로 갈수록 높이나 높아지도록 경사지게 형성될 수 있으며, 나머지 2개의 등각존(b2,b4)은 수평하게 형성될 수 있다. 그리고 가장자리존(a2)은 기판의 가장자리 영역을 향하도록 경사지게 형성될 수 있다.
보 변형예에서는 가열 구역은 중심각이 각각 90°로 4 분할했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 3 또는 4 이상의 분할수로 분할될 수도 있다.
도 12은 제2변형예에 따른 가열 유닛을 보여주는 도면이다.
제2변형예에 따른 가열 유닛(900b)은 히팅 플레이트(910b), 가열 모듈(920b)들을 포함하며, 이들은 도 6에 도시된 히팅 플레이트(910), 가열 모듈(920)들과 대체로 유사한 구성과 기능으로 제공되므로, 이하에서는 본 실시예와의 차이점을 위주로 변형예를 설명하기로 한다.
본 변형예에서, 가열 유닛(900b)의 히팅 플레이트(910b)는 가열 모듈(920)에서 발생되는 열을 방열하기 위해 방열핀(914)들 사이에 유체가 유동될 수 있는 유체 유동로를 갖는 방열 구조를 갖는다는데 그 특징이 있다. 가열 모듈(920)에서 발생되는 열은 히팅 플레이트(910b)로 전도되어 히팅 플레이트(910b)의 저면에 형성된 방열 핀(914)들을 통해 방열된다.
도 13 및 도 14는 가열 모듈의 변형예를 보여주는 도면들이다.
변형예에 따른 가열 모듈(920c)은 복수의 고파워 LED(932)들이 실장된 회로기판(930)과, 회로기판(930)의 저면에 제공되는 방열부재(940)를 포함한다. 방열부재(940)는 방열핀(942)들과 방열핀(942)들 사이에 형성되는 유체 유동로(944)를 제공할 수 있다.
도 13에서와 같이, 방열부재(940)는 동일한 길이를 가질 수 있으며, 이때 LED(932)들은 수평하게 제공된다.
도 14의 가열 모듈(920d)은 방열부재(940a)가 일측에서 타측으로 갈수록 길이가 짧아지는 형태로 제공될 수 있으며, 이때 LED(932)들은 경사지게 제공된다.
도 15은 도 13에 도시된 가열 모듈이 적용된 제3변형예에 따른 가열 유닛을 보여주는 도면이다.
제3변형예에 따른 가열 유닛(900c)은 히팅 플레이트(910c), 가열 모듈(920c)들을 포함하며, 이들은 도 6에 도시된 히팅 플레이트(910), 가열 모듈(920)들과 대체로 유사한 구성과 기능으로 제공되므로, 이하에서는 본 실시예와의 차이점을 위주로 변형예를 설명하기로 한다.
본 변형예에서, 가열 모듈은 방열부재를 가지며, 방열 부재는 히팅 플레이트 상에 장착될 수 있다.
도 16은 도 13 및 도 14에 도시된 가열 모듈이 적용된 제4변형예에 따른 가열 유닛을 보여주는 도면이다.
제4변형예에 따른 가열 유닛(900d)은 히팅 플레이트(910d), 가열 모듈(920c,920d)들을 포함하며, 이들은 도 6에 도시된 히팅 플레이트(910), 가열 모듈(920)들과 대체로 유사한 구성과 기능으로 제공되므로, 이하에서는 본 실시예와의 차이점을 위주로 변형예를 설명하기로 한다.
본 변형예에서, 히팅 플레이트(910d)는 전체가 동일 평면을 갖는 플레이트 형태로 제공되며, 히팅 플레이트(910d)의 가장자리존(a2) 및 중심존(a1)에는 제12에 도시된 가열 모듈(920d)이 장착되고, 히팅 플레이트(910d)의 중간존(a3)에는 도 13에 도시된 가열 모듈(920c)이 장착될 수 있다.
상기와 같이, 본 변형예에서는 회로기판이 경사지도록 제작된 가열 모듈(920d)을 이용함으로써 기판의 특정 영역으로 가열용 빛을 집중시킬 수 있다.
도 17은 제5변형예에 따른 가열 유닛을 보여주는 도면이다.
제5변형예에 따른 가열 유닛(900e)은 히팅 플레이트(910e)의 가열 구열들 중에서 기판의 특정 영역을 비추는 중심존(a1)과 가장자리존(미도시됨)은 곡면지게 형성되며, 상기 기판의 특정 영역을 제외한 노말 영역을 비추는 중간존(a3)은 기판과 수평하게 형성될 수 있다.
상기와 같이 중심존과 가장자리존은 상대적으로 온도 분포가 낮은 특정 영역으로 가열용 빛을 집중시킴으로써 온도를 보상할 수 있다.
도 18 및 도 19는 제6변형예에 따른 가열 유닛을 보여주는 도면이다.
참고로 도 19에서 가열 모듈의 상세한 표면은 도면 편의상 생략하였다. 도 18은 도 19에 표시된 X-X선을 따라 절취한 단면도이다.
제6변형예에 따른 가열 유닛(900f)은 히팅 플레이트(910f), 가열 모듈(920-2, 920f-1~920f-4,920f-1a,920f-3a)들, 파이로미터(980)들을 포함하며, 이들은 도 6에 도시된 히팅 플레이트(910), 가열 모듈(920)들, 파이로미터(980)들과 대체로 유사한 구성과 기능으로 제공되므로, 이하에서는 본 실시예와의 차이점을 위주로 변형예를 설명하기로 한다.
본 변형예에서, 가열 유닛(900f)의 가열 구역들은 히팅 플레이트(910f)를 기준으로 소정 각도(90도)로 등각 분할되는 부채꼴 모양의 등각존(f1,~f4)들과, 등각존(f1~f4)들을 둘러싸는 가장자리존(a2)으로 분할하고, 4개의 등각존 중에서 서로 마주보는 2개의 등간존(f1,f3)은 중심존을 포함하며, 중심존에는 가열 모듈(920f-1a,920f-3a)이 설치되는 것으로 열 균일성을 개선할 수 있다.
도 20은 제7변형예에 따른 가열 유닛을 보여주는 도면들이다.
참고로 도 20에서 가열 모듈의 상세한 표면은 도면 편의상 생략하였다.
제7변형예에 따른 가열 유닛(900g)은 중심존(a1), 가장자리존(a2) 그리고 그 사이에 적어도 하나의 중간존(a3)을 갖는 히팅 플레이트(910g), 각각의 가열 구역에 설치되는 가열 모듈(920g-1 ~920g-3)들을 포함하며, 이들은 도 8에 도시된 히팅 플레이트(910), 가열 모듈(920)들과 대체로 유사한 구성과 기능으로 제공되므로, 이하에서는 본 실시예와의 차이점을 위주로 변형예를 설명하기로 한다.
본 변형예에서, 중심존(a1)과 가장자리존(a2)에 위치하는 가열 모듈(920g-1,920g-2)들의 LED(932)들 중 일부는 빛의 조사 방향이 서로 상이하도록 제공된다는데 그 특징이 있다. 일 예로, 도 20에서 검은색으로 표시된 LED(932)들은 기판을 향해 수직한 빛을 조사하고, 흰색으로 표시된 LED(932)들은 기판을 향해 45도 경사진 빛을 조사하는 것으로 열 균일성을 개선할 수 있다.(도면 편의상 중간존에 위치되는 가열 모듈의 LED들은 생략하였다.) 도면에서의 LED 배열은 도면 편의상 개략적으로 도시한 것으로 이에 한정되는 것은 아니다.
도 21는 제8변형예에 따른 가열 유닛을 보여주는 도면들이다.
제7변형예에 따른 가열 유닛(900h)은 가열 모듈(920-1~920-3)들의 제작 편의성을 위해 가장자리가 곡면이 아닌 면을 갖는 다각형상으로 형상지어진다는데 그 특징이 있다.
도 22 및 도 23은 제9변형예에 따른 가열 유닛을 보여주는 도면들이다. 도 23에서는 도면 편의상 파이로미터들을 생략하였습니다.
제9변형예에 따른 가열 유닛(900i)의 히팅 플레이트(910i)는 반원형으로 형상지어진 개구부(912i)를 갖는데 그 특징이 있다. 반원형의 개구부(912i)는 지름변(912i-1)이 히팅 플레이트(910i)의 중심을 지나도록 배치될 수 있다. 가열 유닛(900i)은 가열 모듈들의 LED 조절 채널수가 많을수록 가열 모듈들에 연결되는 케이블의 수량도 증가하게 되며, 이에 따라 케이블이 위치되는 개구부의 크기도 증가시킬 필요가 있다. 예컨대, 도 8에서와 같이 중앙에 형성된 개구부를 갖는 히팅 플레이트(910)의 경우, 개구부의 크기를 증가시키면 기판 중심의 열 균일성이 상대적으로 떨어지는 문제가 발생됨으로 개구부 크기를 증가시키는 데에는 한계가 있다.
그러나, 본 변형예에서와 같이 개구부(912i)가 반원형으로 히팅 플레이트(910i)의 중심에서 일측으로 편심되게 배치됨으로써, 개구부(912i)의 크기를 증가시키더라도 기판의 열 균일성을 유지시킬 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 기판 처리 장치
100 : 처리 용기
200 : 기판 지지 유닛
260 : 반사 부재
300 : 처리액 공급 유닛
600 : 승강 유닛
900 : 가열 유닛

Claims (20)

  1. 베이스면과 측벽들에 의해 확정된 내부 공간을 갖는 척 스테이지;
    상기 내부 공간에 제공되는 가열 유닛; 및
    상기 내부 공간을 커버하는 그리고 상면에 기판이 안착되는 석영 윈도우를 포함하되;
    상기 가열 유닛은
    중앙에 개구부를 갖는 원판 형상으로 형성되는 히팅 플레이트;
    상기 히팅 플레이트 상에 설치되고, 상면에는 가열용 빛을 방출하는 가열 광원들이 실장된 회로기판을 갖는 가열 모듈;
    상기 히팅 플레이트에 설치되고, 기판의 온도를 비접촉식으로 측정하는 측정부재;
    상기 측정부재로부터 측정값을 제공받아 상기 가열 모듈을 제어하는 온도 제어수단을 포함하며,
    상기 측정 부재는
    상기 히팅 플레이트의 반경을 따라 어긋나게 배치되거나 등간격으로 일렬로 배치되는 기판 지지 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가열 모듈은 다수의 동심원적 가열 구역들로 구획되고,
    상기 측정부재는 상기 구획된 가열 구역들 각각에 배치되며,
    상기 가열 구역들은 상기 온도 제어수단에 의해 독립적으로 제어되는 기판 지지 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 측정부재는 파이로미터(pyrometer)인 기판 지지 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 파이로미터는 상기 가열 광원과 동일 높이 또는 상기 가열 광원들보다 낮게 위치되는 기판 지지 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 히팅 플레이트 및 상기 가열 모듈은 상기 파이로미터가 위치되는 관통공 또는 오프닝을 제공하는 기판 지지 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 히팅 플레이트는 상기 파이로미터가 고정되는 고정편을 더 포함하는 기판 지지 장치.
  9. 베이스면과 측벽들에 의해 확정된 내부 공간을 갖는 척 스테이지;
    상기 내부 공간에 제공되는 가열 유닛; 및
    상기 내부 공간을 커버하는 그리고 상면에 기판이 안착되는 석영 윈도우를 포함하되;
    상기 가열 유닛은
    중앙에 개구부를 갖는 원판 형상으로 형성되는 히팅 플레이트;
    상기 히팅 플레이트 상에 설치되고, 상면에는 가열용 빛을 방출하는 가열 광원들이 실장된 회로기판을 갖는 가열 모듈; 및
    상기 히팅 플레이트에 설치되고, 기판의 온도를 비접촉식으로 측정하는 측정부재를 포함하며;
    상기 가열 모듈은 다수의 동심원적 가열 구역들로 구획되고,
    상기 측정부재는 상기 구획된 가열 구역들 각각에 배치되고,
    상기 가열 구역들 중 적어도 하나는
    상기 가열용 빛이 기판의 특정 영역으로 집중되도록 경사지거나 또는 곡면지게 제공되는 기판 지지 장치.
  10. 베이스면과 측벽들에 의해 확정된 내부 공간을 갖는 척 스테이지;
    상기 내부 공간에 제공되는 가열 유닛; 및
    상기 내부 공간을 커버하는 그리고 상면에 기판이 안착되는 석영 윈도우를 포함하되;
    상기 가열 유닛은
    중앙에 개구부를 갖는 원판 형상으로 형성되는 히팅 플레이트;
    상기 히팅 플레이트 상에 설치되고, 상면에는 가열용 빛을 방출하는 가열 광원들이 실장된 회로기판을 갖는 가열 모듈; 및
    상기 히팅 플레이트에 설치되고, 기판의 온도를 비접촉식으로 측정하는 측정부재를 포함하며;
    상기 가열 모듈은 다수의 동심원적 가열 구역들로 구획되고,
    상기 측정부재는 상기 구획된 가열 구역들 각각에 배치되고
    상기 가열 구역들 중 적어도 하나는
    상기 가열용 빛이 확산되도록 외측으로 하향 경사지거나 볼록하게 제공되는 기판 지지 장치.
  11. 제1항, 제9항 그리고 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 가열 모듈은
    상기 회로기판의 저면에 제공되는 방열부재를 더 포함하는 기판 지지 장치.
  12. 제1항, 제9항 그리고 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 가열 광원은 발광 다이오드를 포함하는 기판 지지 장치.
  13. 제1항, 제9항 그리고 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    중공형의 형상을 갖고, 상기 척 스테이지와 결합하여 상기 척 스테이지를 회전시키는 회전부를 더 포함하고,
    상기 가열 유닛은 상기 척 스테이지 내에서 비회전되는 기판 지지 장치.
  14. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    상부가 개방된 처리 용기;
    상기 처리 용기 내에 위치되고 기판을 지지하는 기판 지지 유닛;
    상기 기판 지지 유닛에 놓인 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛; 및
    상기 기판 지지 유닛 내에 제공되고, 상면에는 기판을 가열하기 위한 가열용 빛을 방출하는 가열 광원들이 실장된 회로기판을 갖는 가열 모듈들이 설치된 히팅 플레이트; 및 상기 히팅 플레이트에 설치되고, 기판의 온도를 비접촉식으로 측정하는 측정부재를 갖는 가열 유닛을 포함하되,
    상기 가열 모듈은 다수의 동심원적 가열 구역들로 구획되고,
    상기 측정부재는 상기 구획된 가열 구역들 각각에 배치되며,
    상기 가열 구역들은 온도 제어수단에 의해 독립적으로 제어되고,
    상기 측정부재는
    상기 히팅 플레이트의 반경을 따라 어긋나게 배치되거나 등간격으로 일렬로 배치되는 기판 처리 장치.
  15. 삭제
  16. 제14항에 있어서,
    상기 측정부재는 파이로미터(pyrometer)인 기판 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 파이로미터는 상기 가열 광원과 동일 높이 또는 상기 가열 광원들보다 낮게 위치되는 기판 처리 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 히팅 플레이트 및 상기 가열 모듈은 상기 파이로미터가 위치되는 관통공 또는 오프닝을 제공하는 기판 처리 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 히팅 플레이트는 상기 파이로미터가 고정되는 고정편을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛은
    베이스면과 측벽들에 의해 확정된 내부 공간을 갖는 척 스테이지;
    상기 내부 공간을 커버하는 그리고 상면에 기판이 안착되는 석영 윈도우; 및
    중공형의 형상을 갖고, 상기 척 스테이지와 결합하여 상기 척 스테이지를 회전시키는 회전부를 포함하고,
    상기 가열 유닛은 상기 척 스테이지의 내부 공간에서 비회전되는 기판 처리 장치.
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