KR102102371B1 - 기판 가열 유닛, 그를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 가열 방법 - Google Patents

기판 가열 유닛, 그를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 가열 방법 Download PDF

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Abstract

기판 처리 장치가 개시된다. 기판 처리 장치는, 밀폐된 내부 공간을 제공하는 챔버, 챔버 내에 위치되고 기판을 지지하는 기판 지지 유닛, 기판 지지 유닛에 놓인 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛 및 기판을 가열하는 가열 유닛을 포함하되, 가열 유닛은, 전력 공급부, 전력 공급부로부터 공급되는 전력을 광으로 전환하는 발광 소자 및 발광 소자에서 조사되는 광을 기판으로 전달하는 연결 부재를 포함한다.

Description

기판 가열 유닛, 그를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 가열 방법{UNIT FOR HEATING SUBSTRATE, APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE INCLUDING THE UNIT AND METHOD FOR HEATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 가열 유닛, 그를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 가열 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 챔버 내에서 불필요한 열이 발생하는 것을 방지할 수 있는 기판 가열 유닛, 그를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 가열 방법에 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 기판을 가열하는 기판 가열 유닛이 적용되어 활용되고 있다. 다만, 종래의 기판 처리 장치는 광원 소자 자체적으로 발생하는 열에 의하여 기판 처리 장치 내부에 불필요한 열이 발생하여 주변 부품이 손상되는 등의 문제가 발생하였다.
본 발명의 목적은 발광 소자 및 발광 소자에서 조사된 광을 기판으로 전달하는 연결 부재를 포함하여 불필요한 열이 발생하는 것을 방지하는 기판 가열 유닛, 그를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 가열 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 처리하는 장치에 있어서, 밀폐된 내부 공간을 제공하는 챔버, 상기 챔버 내에 위치되고 기판을 지지하는 기판 지지 유닛, 상기 기판 지지 유닛에 놓인 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛 및 상기 기판을 가열하는 가열 유닛을 포함하되, 상기 가열 유닛은, 전력 공급부, 상기 전력 공급부로부터 공급되는 전력을 광으로 전환하는 발광 소자 및 상기 발광 소자에서 조사되는 광을 상기 기판으로 전달하는 연결 부재를 포함한다.
여기서, 상기 발광 소자는, 상기 챔버의 외부에 제공될 수 있다.
여기서, 상기 기판 지지 유닛은, 내부에 상기 연결 부재를 통하여 전달된 광을 상부로 반사시키는 반사 부재를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 발광 소자는, 복수 개 제공되며, 상기 연결 부재는, 복수의 상기 발광 소자에 각각 연결되는 복수의 제1 연결부 및 상기 복수의 제1 연결부를 하나의 묶음으로 결합한 전달부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전달부는, 상기 챔버 외부로부터 상기 챔버 내부로 상기 챔버를 관통하여 제공될 수 있다.
여기서, 상기 연결 부재는, 상기 전달부로부터 상기 반사 부재의 복수의 영역으로 분기되는 복수의 제2 연결부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 제2 연결부는, 상기 반사 부재의 복수의 영역에 형성되는 홀을 통과하도록 제공될 수 있다.
여기서, 상기 연결 부재는, 상기 발광 소자로부터 발광되는 광을 전반사하는 광 파이버(Optical Fiber)로 제공될 수 있다.
또한, 상기 발광 소자는, 발광 다이오드로 구성될 수 있다.
또한, 상기 가열 유닛은, 상기 기판의 영역별 온도를 측정하는 측정부 및 상기 기판의 영역별 온도에 기초하여 상기 발광 소자를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가열 유닛은, 상기 발광 소자를 감싸도록 제공되는 하우징 및 상기 하우징의 내측에 제공되어 상기 발광 소자를 냉각하는 냉각부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 연결 부재는, 상기 기판 지지 유닛을 회전시키는 회전부를 통과하도록 제공될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 가열 유닛은, 기판을 가열하는 유닛에 있어서, 전력을 공급하는 전력 공급부, 상기 전력 공급부로부터 공급되는 전력을 광으로 전환하는 발광 소자 및 상기 발광 소자에서 조사되는 광을 기판 지지 유닛에 지지된 기판으로 전달하는 연결 부재를 포함한다.
여기서, 상기 발광 소자는, 내부에서 기판을 처리하는 챔버의 외부에 제공될 수 있다.
여기서, 상기 기판 지지 유닛은, 내부에 상기 연결 부재를 통하여 전달된 광을 상부로 반사시키는 반사 부재를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 발광 소자는, 복수 개 제공되며, 상기 연결 부재는, 복수의 상기 발광 소자에 각각 연결되는 복수의 제1 연결부 및 상기 복수의 제1 연결부를 하나의 묶음으로 결합한 전달부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전달부는, 상기 챔버 외부로부터 상기 챔버 내부로 상기 챔버를 관통하여 제공될 수 있다.
여기서, 상기 연결 부재는, 상기 전달부로부터 상기 반사 부재의 복수의 영역으로 분기되는 복수의 제2 연결부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 제2 연결부는, 상기 반사 부재의 복수의 영역에 형성되는 홀을 통과하도록 제공될 수 있다.
여기서, 상기 연결 부재는, 상기 발광 소자로부터 발광되는 광을 전반사하는 광 파이버로 제공될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 가열 방법은, 밀폐된 내부 공간을 가지는 챔버 내의 기판을 가열하는 방법에 있어서, 상기 챔버의 외부에 제공되는 발광 소자 및 상기 발광 소자에서 조사되는 광을 상기 기판으로 전달하는 연결 부재를 이용하여 상기 기판을 가열하되, 상기 기판의 영역별 온도를 측정하는 단계 및 상기 기판의 영역별 온도에 기초하여 상기 발광 소자를 제어하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 기판을 지지하는 기판 지지 유닛 내에는 상기 연결 부재를 통하여 전달된 광을 상부로 반사시키는 반사 부재가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 발광 소자는, 복수 개 제공되며, 상기 연결 부재는, 복수의 상기 발광 소자에 각각 연결되는 복수의 제1 연결부, 상기 복수의 제1 연결부를 하나의 묶음으로 결합한 전달부 및 상기 전달부로부터 상기 반사 부재의 복수의 영역으로 분기되는 복수의 제2 연결부를 포함하고, 상기 전달부는, 상기 챔버 외부로부터 상기 챔버 내부로 상기 챔버를 관통하여 제공될 수 있다.
여기서, 상기 연결 부재는, 상기 발광 소자로부터 발광되는 광을 전반사하는 광 파이버로 제공될 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 발광 소자 및 발광 소자에서 조사되는 광을 기판으로 전달하는 연결 부재를 이용하여 기판을 가열하여, 챔버 내에 불필요한 열이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 챔버 내의 불필요한 열을 방지하여, 챔버 내의 부품 손상을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치가 제공되는 기판 처리 설비를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 지지 유닛 및 가열 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 가열 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 기판 처리 설비(1)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1을 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 1 이상의 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 실시 예에서는 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 2는 도 1의 기판 처리 장치의 평면도이고, 도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 단면도이다. 도 2와 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 챔버(800), 처리 용기(100), 기판 지지 유닛(200), 가열 유닛(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)을 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 실시 예에 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 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 지지 유닛 및 가열 유닛을 나타내는 단면도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 기판 지지 유닛(200)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하며, 공정이 진행되는 동안 구동부(240)에 의해 회전될 수 있다.
기판 지지 유닛(200)은 척 스테이지(210), 석영 윈도우(220), 회전부(230) 그리고 백노즐부(240)를 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(250)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 공정 진행 중 기판을 가열한다. 가열 유닛(900)은 발광 소자(910), 전력 공급부(920) 및 연결 부재(930)를 포함한다. 발광 소자(910)는 챔버(800)의 외부에 제공되며, 발광 소자(910)에서 조사된 광을 연결 부재(930)를 통해 기판으로 전달된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 가열 유닛(900)은 발광 소자(910)가 챔버(800)의 외부에 제공되므로, 발광 소자(910) 자체에서 발생하는 열에 의해 챔버(800) 내부의 부품이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
발광 소자(910)는 복수 개 제공될 수 있으며, 연결 부재(930)는 복수의 발광 소자(910)에 각각 연결되는 복수의 제1 연결부(931), 복수의 제1 연결부(931)를 하나의 묶음으로 결합한 전달부(932) 및 전달부(932)로부터 반사 부재(260)의 복수의 영역으로 분기되는 복수의 제2 연결부(933)를 포함할 수 있다. 발광 소자(910)에서 조사된 광은 연결 부재(930)의 제1 연결부(931)를 통하여 전달부(932)로 이동하며, 전달부(932)의 광은 다시 제2 연결부(933)를 통하여 반사 부재(260)의 각 영역으로 제공된다. 제2 연결부(933)에서 방출되는 광은 반사 부재(260)에 의하여 기판으로 제공되며, 이에 따라 기판이 가열된다. 여기서, 연결 부재(930)는 광을 전반사하는 광 파이버(Optical Fiber)로 제공될 수 있으며, 발광 소자(910)는 발광 다이오드로 제공될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 발광 소자(910)는 IR 램프, LED, LD, VCSEL 등 다양한 광을 발광하는 소자로 구현될 수 있고, 연결 부재(930)는 광이 이동할 수 있는 다양한 부재로 구현될 수 있다.
연결 부재(930)는 기판 지지 유닛(200)을 회전시키는 회전부(230)를 통과하도록 제공될 수 있다. 구체적으로, 챔버(800) 외부에 제공되는 복수의 발광 소자(910)에 각각 연결되는 복수의 제1 연결부(931)는 챔버(800) 외부에서 결합되어 전달부(932)를 구성하며, 전달부(932)는 챔버(800) 외부로부터 챔버(800) 내부로 챔버(800)를 관통하여 제공될 수 있다. 전달부(932)는 챔버(800) 내부에서 분기하여 제2 연결부(933)를 구성하며, 제2 연결부(933)는 반사 부재(260)의 서로 다른 영역으로 분기된다. 제2 연결부(933)는 반사 부재(260)의 복수의 영역에 형성되는 홀을 통과하도록 제공될 수 있다. 이러한 연결 부재(930)의 구조에 의하여, 발광 소자(910)에서 발광된 광을 최소한의 손실로 기판까지 전달할 수 있다.
반사 부재(260)는 석영 윈도우(220)와 척 스테이지(210) 사이에 제공될 수 있다. 반사 부재(260)는 복수의 제2 연결부(933)의 끝단에서 발광되는 광을 상부의 기판으로 반사시킬 수 있다. 반사 부재(260)는 회전부(230)의 중앙 공간에 관통하여 설치되는 노즐 몸체(242)에 지지될 수 있다. 반사 부재(260)는 척 스테이지(210)와 함께 회전되지 않는 고정식으로 제공될 수 있다. 반사 부재(260)는 복수의 영역에 홀이 형성될 수 있다.
또한, 반사 부재(260)는 하측 반사판(261), 내측 반사판(263) 및 외측 반사판(265)을 포함한다. 내측 반사판(263)은 기판 지지 유닛(200)의 중심부에 근접하여 위치한다. 내측 반사판(263)은 하측 반사판(261)으로부터 상부로 돌출되어 위치한다. 내측 반사판(263)은 링 형상으로 제공될 수 있다. 내측 반사판(263)은 하측 반사판(261)으로부터 수직하게 제공될 수 있다. 외측 반사판(265)은 내측 반사판(263)보다 척 스테이지(210)의 중심에서 외측 방향으로 위치한다. 외측 반사판(265)의 높이는 내측 반사판(263)의 높이와 상이하게 제공될 수 있다. 일 예로, 외측 반사판(265)의 높이는 내측 반사판(263)의 높이보다 낮게 제공될 수 있다.
또한, 반사 부재(260)는 금속 재질의 표면으로 제공될 수 있다. 표면은 열반사율이 좋은 금속 재질로 제공된다. 일 예로 표면은 금, 은 또는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 열 반사율이 좋은 다른 재질로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 지지 유닛(200)은 내부에 반사 부재(260)를 포함하여, 연결 부재(930)에 의해 전달된 광을 기판으로 더 많이 전달할 수 있다. 즉, 연결 부재(930)의 제2 연결부(933)를 통하여 조사되는 광 중 기판을 향하지 않는 광도 기판을 향하도록 광의 진행 방향을 변경시키거나, 기판에서 반사되는 광을 다시 기판으로 전달함으로써, 가열 유닛(900)의 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 가열 유닛(900)은 기판의 영역별 온도를 측정하는 측정부(미도시) 및 측정부에서 측정된 기판의 영역별 온도에 기초하여 발광 소자를 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 가열 유닛(900)은 기판의 영역별 온도에 따라 복수의 발광 소자 중 특정 발광 소자를 턴온하여 기판의 모든 영역에서 온도를 균일하게 제어할 수 있다.
또한, 가열 유닛(900)은 발광 소자(910)를 감싸도록 제공되는 하우징(미도시) 및 하우징의 내측에 제공되어 발광 소자(910)를 냉각하는 냉각부(미도시)를 포함할 수 있다. 하우징 및 냉각부는 발광 소자(910)를 냉각시켜 발광 소자(910)의 온도가 과도하게 높아지는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라, 발광 소자(910)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 가열 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 우선, 기판의 영역별 온도를 측정한다(S610). 이어서, 기판의 영역별 온도에 기초하여 발광 소자를 제어한다(S620). 이 경우, 챔버의 외부에 제공되는 발광 소자와 발광 소자에서 조사되는 광을 기판으로 전달하는 연결 부재를 이용하여 기판을 가열할 수 있다. 또한, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛 내에는 연결 부재를 통하여 전달된 광을 반사시키는 반사 부재가 제공될 수 있다. 여기서, 발광 소자는 복수 개 제공될 수 있으며, 연결 부재는 복수의 발광 소자에 각각 연결되는 복수의 제1 연결부, 복수의 연결부를 하나의 묶음으로 결합한 전달부 및 전달부로부터 반사 부재의 복수의 영역으로 분기되는 복수의 제2 연결부를 포함할 수 있다. 전달부는 챔버의 외부로부터 챔버의 내부로 챔버를 관통하여 제공될 수 있다. 연결 부재는 발광 소자로부터 발광되는 광을 전반사하는 광 파이버로 제공될 수 있다.
이와 같은 발광 소자 및 연결 부재를 포함하는 연결 부재의 구조에 의하여, 챔버 내에 발광 소자에 의한 열이 발생하는 것을 방지하여, 챔버 내의 부품 손상을 방지할 수 있다.
상술한 기판 가열 방법은 컴퓨터로 실행될 수 있는 프로그램으로 구현되어 어플리케이션 형태로 실행될 수 있고, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장될 수 있다. 여기서, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 SRAM(Static RAM), DRAM(Dynamic RAM), SDRAM(Synchronous DRAM) 등과 같은 휘발성 메모리, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Electrically Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), 플래시 메모리 장치, PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM), RRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferroelectric RAM) 등과 같은 불휘발성 메모리, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 광학적 판독 매체(예를 들어, 시디롬, 디브이디 등과 같은 형태의 저장매체)일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속할 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예에 도시된 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 반대로 여러 개로 분산된 구성 요소들은 결합되어 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
10: 기판 처리 장치 100: 처리 용기
200: 기판 지지 유닛 260: 반사 부재
300: 처리액 공급 유닛 800: 챔버
900: 가열 유닛 910: 발광 소자
920: 전력 공급부 930: 연결 부재

Claims (23)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    밀폐된 내부 공간을 제공하는 챔버;
    상기 챔버 내에 위치되고 기판을 지지하는 기판 지지 유닛;
    상기 기판 지지 유닛에 놓인 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛; 및
    상기 기판을 가열하는 가열 유닛;을 포함하되,
    상기 가열 유닛은,
    전력 공급부;
    상기 챔버의 외부에 제공되어, 상기 전력 공급부로부터 공급되는 전력을 광으로 전환하는 발광 소자; 및
    상기 발광 소자에서 조사되는 광을 상기 기판으로 전달하는 연결 부재;를 포함하고,
    상기 기판 지지 유닛은,
    상기 연결 부재를 통하여 전달된 광을 상부로 반사시키며, 복수의 홀이 형성되는 반사 부재; 및
    상기 기판 지지 유닛을 회전시키는 중공의 회전부;를 포함하고,
    상기 연결 부재는,
    상기 발광 소자로부터 상기 회전부를 통과하여 상기 복수의 홀에 연결되는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자는, 복수 개 제공되며,
    상기 연결 부재는,
    복수의 상기 발광 소자에 각각 연결되는 복수의 제1 연결부; 및
    상기 복수의 제1 연결부를 하나의 묶음으로 결합한 전달부;를 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전달부는,
    상기 챔버의 외부로부터 상기 챔버의 내부로 상기 챔버를 관통하여 제공되는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연결 부재는,
    상기 전달부로부터 상기 반사 부재의 상기 복수의 홀을 향해 분기되는 복수의 제2 연결부;를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 제2 연결부는,
    상기 복수의 홀을 통과하도록 제공되는 기판 처리 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 연결 부재는, 광 파이버(Optical Fiber)로 제공되는 기판 처리 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 발광 소자는, 발광 다이오드로 구성되는 기판 처리 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 가열 유닛은,
    상기 기판의 영역별 온도를 측정하는 측정부; 및
    상기 기판의 영역별 온도에 기초하여 상기 발광 소자를 제어하는 제어부;를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 가열 유닛은,
    상기 발광 소자를 감싸도록 제공되는 하우징; 및
    상기 하우징의 내측에 제공되어 상기 발광 소자를 냉각하는 냉각부;를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  12. 삭제
  13. 기판을 가열하는 유닛에 있어서,
    전력을 공급하는 전력 공급부;
    내부에서 기판을 처리하는 챔버의 외부에 제공되어, 상기 전력 공급부로부터 공급되는 전력을 광으로 전환하는 발광 소자; 및
    상기 발광 소자에서 조사되는 광을 상기 챔버의 내부에 위치되는 기판 지지 유닛에 지지된 기판으로 전달하는 연결 부재;를 포함하고,
    상기 기판 지지 유닛은,
    상기 연결 부재를 통하여 전달된 광을 상부로 반사시키며, 복수의 홀이 형성되는 반사 부재; 및
    상기 기판 지지 유닛을 회전시키는 중공의 회전부;를 포함하고,
    상기 연결 부재는,
    상기 발광 소자로부터 상기 회전부를 통과하여 상기 복수의 홀에 연결되는 기판 가열 유닛.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서,
    상기 발광 소자는, 복수 개 제공되며,
    상기 연결 부재는,
    복수의 상기 발광 소자에 각각 연결되는 복수의 제1 연결부; 및
    상기 복수의 제1 연결부를 하나의 묶음으로 결합한 전달부;를 포함하는 기판 가열 유닛.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전달부는,
    상기 챔버의 외부로부터 상기 챔버의 내부로 상기 챔버를 관통하여 제공되는 기판 가열 유닛.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 연결 부재는,
    상기 전달부로부터 상기 반사 부재의 상기 복수의 홀을 향해 분기되는 복수의 제2 연결부;를 더 포함하는 기판 가열 유닛.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 복수의 제2 연결부는,
    상기 복수의 홀을 통과하도록 제공되는 기판 가열 유닛.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 연결 부재는, 광 파이버로 제공되는 기판 가열 유닛.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
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