KR102176464B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판을 처리하는 장치는, 기판을 액처리하는 제1 처리 유닛과; 기판을 액처리하는 제2 처리 유닛을 포함하되, 상기 제1 처리 유닛과 상기 제2 처리유닛은 각각, 내부에 처리공간을 가지는 컵과; 상기 처리공간 내에서 기판을 지지하며, 회전 가능한 지지판을 포함하는 지지 유닛과; 상기 지지 유닛에 지지된 기판으로 처리액을 토출하는 액 토출 유닛과; 그리고 상기 기판 상에 공급된 처리액 또는 상기 기판 중 하나 이상과 직접 접촉하는 도전성 부재를 포함하고; 상기 도전성 부재는 접지되도록 제공되고, 상기 제1 처리 유닛에서 접지된 상기 도전성 부재와 상기 제2 처리 유닛에서 접지된 상기 도전성 부재는 전기 전도도가 서로 상이하게 제공된다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스는 기판상에 여러 가지 물질을 박막 형태로 증착하고 이를 패터닝하여 제조된다. 이를 위하여 증착 공정, 사진 공정, 식각 공정 및 세정 공정 등 여러 단계의 서로 다른 공정들이 요구된다.
이들 공정 중 식각 공정은 기판상에 형성된 막질을 제거하는 공정이고, 세정 공정은 반도체 제조를 위한 각 단위 공정의 진행 후 기판 표면에 잔류하는 오염 물질을 제거하는 공정이다. 식각 공정 및 세정 공정은 공정 진행 방식에 따라 습식 방식과 건식 방식으로 분류되며, 습식 방식은 배치 타입의 방식과 스핀 타입의 방식으로 분류된다.
스핀 타입의 방식은 한 장의 기판을 처리할 수 있는 지지 유닛에 기판을 고정한 후, 기판을 회전시키면서 액 공급 노즐을 통해 기판에 처리액 또는 탈이온수를 공급하여, 원심력에 의해 처리액 또는 탈이온수를 기판의 전면으로 퍼지게 함으로써 기판을 세정 처리하며, 기판의 세정 처리 후에는 건조 가스로 기판을 건조한다.
스핀 타입의 습식 처리 공정에서, 기판의 에칭률을 조절하기 위하여, 처리액의 온도, 처리액의 농도, 처리액의 토출 유량, 또는 기판의 회전 속도를 에칭률 조절 인자로써 조절한다. 처리액을 조절하여 에칭률을 조절함에 따라, 단일 설비 내에 적용되는 챔버들은 에칭률이 동일하게 제공된다.
본 발명은 기판 처리 효율을 증대시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 단일 설비 내의 복수의 챔버들이 각각 상이한 에칭률을 제공할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 설비 제조 단가를 감소시키고 풋프린트를 줄일 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 에칭률을 조절하는 새로운 인자를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판을 처리하는 장치는, 기판을 액처리하는 제1 처리 유닛과; 기판을 액처리하는 제2 처리 유닛을 포함하되, 상기 제1 처리 유닛과 상기 제2 처리유닛은 각각, 내부에 처리공간을 가지는 컵과; 상기 처리공간 내에서 기판을 지지하며, 회전 가능한 지지판을 포함하는 지지 유닛과; 상기 지지 유닛에 지지된 기판으로 처리액을 토출하는 액 토출 유닛과; 그리고 상기 기판 상에 공급된 처리액 또는 상기 기판 중 하나 이상과 직접 접촉하는 도전성 부재를 포함하고; 상기 도전성 부재는 접지되도록 제공되고, 상기 제1 처리 유닛에서 접지된 상기 도전성 부재와 상기 제2 처리 유닛에서 접지된 상기 도전성 부재는 전기 전도도가 서로 상이하게 제공된다.
일 실시 예에 있어서, 상기 지지 유닛은, 상기 지지판에 제공되어 상기 지지판 상면에 위치된 기판을 지지하는 복수개의 핀 부재를 포함하고, 상기 도전성 부재는 상기 핀 부재 중 하나 이상으로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 처리 유닛에서 접지된 상기 도전성 부재와 상기 제2 처리 유닛에서 접지된 상기 도전성 부재는 기판의 측면을 지지하는 척 핀일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 처리 유닛 및 상기 제2 처리 유닛은 동일 공정을 수행하도록 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 처리 유닛과 상기 제2 처리 유닛 각각에 제공되는 상기 액 토출 유닛에 의해 공급되는 처리액은 이온화되어 기판과 반응하는 케미칼일 수 있다.
본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판을 처리하는 방법은, 처리 챔버 내에 위치되어 회전되는 기판에 대하여 처리액을 공급하여 기판을 에칭 처리하되, 상기 기판으로 상기 처리액이 공급되는 도중에 상기 기판 상에 공급된 처리액 또는 상기 기판은 접지된 핀 부재와 접촉되고, 상기 기판의 에칭률의 조절 인자는 상기 핀 부재의 전기 전도도를 포함한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 핀 부재는 기판을 지지하는 복수개의 핀 부재 중 하나 이상일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 접지된 핀 부재의 전기 전도도를 높여 에칭률을 감소시킬 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 기판의 에칭률을 제1에칭률로 하고자 하는 경우에는 제1 크기의 전기 전도도를 가지는 핀 부재가 사용되고, 기판의 에칭률을 제2 에칭률로 하고자 하는 경우에는 제2 크기의 전기 전도도를 가지는 핀 부재를 사용하되, 상기 제1 에칭률은 상기 제2 에칭률보다 크고, 상기 제1크기는 상기 제2크기보다 작을 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 처리 챔버는 둘 이상 제공되고, 상기 처리 챔버 중 하나에 제공되는 도전성 부재는 상기 처리 챔버 중 다른 하나에 제공되는 도전성 부재보다 전기 전도도가 높거나 낮게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 액 토출 유닛에 의해 공급되는 처리액은 이온화되어 기판과 반응하는 케미칼일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 처리액은 불산을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 액처리하는 액 처리 유닛을 포함하되, 상기 액 처리 유닛은, 내부에 처리공간을 가지는 컵과; 상기 처리공간 내에서 기판을 지지하며, 회전 가능한 지지판을 포함하는 지지 유닛과; 상기 지지 유닛에 지지된 기판으로 처리액을 토출하는 액 토출 유닛과;
상기 기판 상에 공급된 처리액 또는 상기 기판 중 하나 이상과 직접 접촉하는 도전성 부재를 포함하고,
상기 도전성 부재는 접지되도록 제공되고, 상기 접지된 도전성 부재와 상기 접지 사이에 제공되는 접지경로에는 가변 임피던스가 설치된다.
일 실시 예에 있어서, 상기 가변 임피던스는 가변 저항, 가변 커패서터 또는 가변 인덕터 중 하나 이상으로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 가변 임피던스를 제어하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 에칭률을 증가시키고자 하는 경우에 임피던스를 증가시킬 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 가변 임피던스를 제어하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 공정에 따라 상기 가변 임피던스의 임피던스를 조절할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 지지 유닛은, 상기 지지판에 제공되어 상기 지지판 상면에 위치된 기판을 지지하는 복수개의 핀 부재를 포함하고, 상기 도전성 부재는 상기 핀 부재 중 하나 이상으로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 액 토출 유닛에 의해 공급되는 처리액은 이온화되어 기판과 반응하는 케미칼일 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판 처리 효율을 증대시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 단일 설비 내의 복수의 챔버들이 각각 상이한 에칭률을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 설비 제조 단가를 감소시키고 풋프린트를 줄일 수 있다.
본 발명에 의하면, 에칭률을 조절하는 새로운 인자로부터 에칭률을 미세하게 조정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 설비를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 제1 실시 예에 따른 제1 기판 처리 장치(3100)와 제2 기판 처리 장치(3200)의 단면도와 이들의 관계를 간략하게 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 제1 기판 처리 장치(3100)와 제2 기판 처리 장치(3200)의 지지 유닛을 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 2의 제1 기판 처리 장치(3100)와 제2 기판 처리 장치(3200)의 지지 유닛의 내부를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 2의 제1 기판 처리 장치(3100)에서 처리액이 공급되는 상태를 도시한 도면이다.
도 6은 도 2의 제2 기판 처리 장치(3200)에서 처리액이 공급되는 상태를 도시한 도면이다.
도 7은 소재A와 소재B를 적용한 척 핀을 이용하였을 때, 에칭률 차이를 도시한 그래프이다.
도 8은 제2 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9 및 도 10 제2 실시 예에 따른 기판 처리 장치에서 처리액이 공급되는 상태를 도시한 도면이다.
본 발명의 실시 예는 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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
첨부된 도 1 내지 도 10를 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 본 명세서가 개시하는 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 설비(1)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스 모듈(10)과 공정 처리 모듈(20)을 가지고, 인덱스 모듈(10)은 로드 포트(120) 및 이송 프레임(140)을 가진다. 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정처리모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)이 배열된 방향을 제1 방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1 방향(12)과 수직한 방향을 제2 방향(14)이라 하며, 제1 방향(12)과 제2 방향(14)을 포함한 평면에 수직하여 상승하는 방향을 제3 방향(16)이라 칭한다.
로드 포트(140)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(130)가 안착된다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2 방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 로드 포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(20)의 공정 효율 및 풋 프린트 조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(130)에는 기판(W)들을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯(미도시)이 형성된다. 캐리어(130)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unifed Pod; FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(220), 이송 챔버(240), 그리고 공정 챔버(260)를 가진다. 이송 챔버(240)는 그 길이 방향이 제1 방향(12)과 평행하게 배치된다. 이송 챔버(240)의 양측에는 각각 공정 챔버(260)들이 배치된다. 이송 챔버(240)의 일측 및 타측에서 공정 챔버(260)들은 이송 챔버(240)를 기준으로 대칭이 되도록 제공된다. 이송 챔버(240)의 일측에는 복수 개의 공정 챔버(260)들이 제공된다. 공정 챔버(260)들 중 일부는 이송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정 챔버(260)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송 챔버(240)의 일측에는 공정 챔버(260)들이 A X B의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1 방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260)의 수이고, B는 제3 방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260)의 수이다. 이송 챔버(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 이송 챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 공정 챔버(260)는 이송 챔버(240)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140)과 이송 챔버(240)의 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송 챔버(240)와 이송 프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(220)은 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3 방향(16)을 따라 이격되도록 복수개 제공된다. 버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140)과 마주보는 면 및 이송 챔버(240)와 마주보는 면이 개방된다.
이송 프레임(140)은 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(130)와 버퍼 유닛(220)간에 기판(W)을 반송한다. 이송 프레임(140)에는 인덱스 레일(142)과 인덱스 로봇(144)이 제공된다. 인덱스 레일(142)은 그 길이 방향이 제2 방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(144)은 인덱스 레일(142) 상에 설치되며, 인덱스 레일(142)을 따라 제2 방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스 아암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스 레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3 방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스 아암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스 아암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스 아암(144c)들은 제3 방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스 아암(144c)들 중 일부는 공정 처리 모듈(20)에서 캐리어(130)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 이의 다른 일부는 캐리어(130)에서 공정 처리 모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스 로봇(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.
이송 챔버(240)는 버퍼 유닛(220)과 공정 챔버(260) 간에, 그리고 공정챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 챔버(240)에는 가이드 레일(242)과 메인 로봇(244)이 제공된다. 가이드 레일(242)은 그 길이 방향이 제1 방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인 로봇(244)은 가이드 레일(242) 상에 설치되고, 가이드 레일(242) 상에서 제1 방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인 로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 그리고 메인 아암(244c)을 가진다. 베이스(244a)는 가이드 레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(244b)는 베이스(244a)에 결합된다. 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 제3 방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인 아암(244c)은 몸체(244b)에 결합되고, 이는 몸체(244b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인 아암(244c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인 아암(244c)들은 제3 방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다.
공정 챔버(260) 내에는 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 챔버(260)들은 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. 예컨대, 공정 챔버(260)가 2개의 그룹으로 나누어지는 경우, 이송 챔버(240)의 일측에는 제1 그룹의 공정 챔버(260)들이 제공되고, 이송 챔버(240)의 타측에는 제2 그룹의 공정 챔버(260)들이 제공될 수 있다. 선택적으로 이송챔버(240)의 양측에서 하층에는 제1 그룹의 공정 챔버(260)들이 제공되고, 상층에는 제2 그룹의 공정 챔버(260)들이 제공될 수 있다. 제1 그룹의 공정챔버(260)와 제2 그룹의 공정 챔버(260)는 각각 사용되는 케미컬의 종류나, `방식의 종류에 따라 구분될 수 있다. 이와 달리, 제1 그룹의 공정 챔버(260)와 제2 그룹의 공정 챔버(260)는 하나의 기판(W)에 대해 순차적으로 공정을 수행하도록 제공될 수 있다. 예컨대, 기판(W)은 제1 그룹의 공정 챔버(260)에서 케미컬 처리 공정 또는 린스 공정이 수행되고, 제2 그룹의 공정 챔버(260)에서 린스 공정 또는 건조 공정이 수행될 수 있다.
아래에서는 처리액을 이용하여 기판(W)을 세정하는 기판 처리 장치(300)의 일 실시예로서 제1 기판 처리 장치(3100)와 제2 기판 처리 장치(3200)를 설명한다. 제1 기판 처리 장치(3100)와 제2 기판 처리 장치(3200)는 액 처리 유닛으로 제공된다.
도 2는 제1 기판 처리 장치(3100)와 제2 기판 처리 장치(3200)의 단면도와 이들의 관계를 간략하게 도시한 도면이다.
제1 기판 처리 장치(3100)와 제2 기판 처리 장치(3200)는 각각의 공정 챔버(260)에 제공된다. 제1 기판 처리 장치(3100)와 제2 기판 처리 장치(3200)는 하나의 그룹에 속할 수 있다.
제1 기판 처리 장치(3100)와 제2 기판 처리 장치(3200)는 공통적으로 컵(320), 지지 유닛(340), 승강 유닛(360), 그리고 액 토출 유닛(380)을 가진다.
컵(320)은 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간을 가지며, 그 상부는 개방된다. 컵(320)은 내부 회수통(322), 중간 회수통(324), 그리고 외부 회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322, 324, 326)은 공정에 사용된 처리액 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부 회수통(322)은 지지 유닛(340)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 중간 회수통(324)은 내부회수통(322)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부 회수통(326)은 중간 회수통(324)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다.
내부 회수통(322)의 내측 공간(322a), 내부 회수통(322)과 중간회수통(324)의 사이 공간(324a) 그리고 중간 회수통(324)과 외부 회수통(326)의 사이 공간(326a)은 각각 내부 회수통(322), 중간 회수통(324), 그리고 외부 회수통(326)으로 처리액이 유입되는 유입구로서 기능한다. 각각의 회수통(322, 324, 326)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수 라인(322b, 324b, 326b)이 연결된다. 각각의 회수 라인(322b, 324b, 326b)은 각각의 회수통(322, 324, 326)을 통해 유입된 처리액을 배출한다. 배출된 처리액은 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.
승강 유닛(360)은 컵(320)을 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 컵(320) 이 상하로 이동됨에 따라 지지 유닛(340)에 대한 컵(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(360)은 브라켓(362), 이동 축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다. 브라켓(362)은 컵(320)의 외벽에 고정 설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정 결합된다. 기판(W)이 지지 유닛(340)에 놓이거나, 지지 유닛(340)로부터 들어 올려 질 때 지지 유닛(340)이 컵(320)의 상부로 돌출되도록 컵(320)은 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기 설정된 회수통(360)으로 유입될 수 있도록 컵(320)의 높이가 조절한다. 선택적으로, 승강 유닛(360)은 지지 유닛(340)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
액 토출 유닛(380)은 기판 처리 공정 시 기판(W)으로 처리액을 공급한다. 액 토출 유닛(380)는 지지축(386), 구동기(388), 노즐 지지대(382), 그리고 노즐(384)을 가진다. 지지축(386)은 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 제공되고, 지지축(386)의 하단에는 구동기(388)가 결합된다. 구동기(388)는 지지축(386)을 회전 및 승강 운동한다. 노즐 지지대(382)는 구동기(388)와 결합된 지지축(386)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(384)은 노즐 지지대(382)의 끝단 저면에 설치된다. 노즐(384)은 구동기(388)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐(384)이 컵(320)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐(384)이 컵(320)의 수직 상부로부터 벗어난 위치이다.
제1 기판 처리 장치(3100)와 제2 기판 처리 장치(3200)의 각각의 액 토출 유닛(380)은 하나의 액 저장 탱크(400)으로부터 액을 공급받을 수 있다. 액 저장 탱크(400)은 제1 기판 처리 장치(3100)의 액 토출 유닛(380)에 연결되는 제1 공급 라인(410)과 제2 기판 처리 장치(3200)의 액 토출 유닛(380)에 연결되는 제2 공급 라인(420)에 연결된다.
제1 공급 라인(410)과 제2 공급 라인(420)의 각각에는 개폐 밸브가 제공될 수 있다. 제1 기판 처리 장치(3100)와 제2 기판 처리 장치(3200)에는 동일한 처리액이 제공된다. 처리액은 동일한 상태로 제공된다. 일 예로 제1 기판 처리 장치(3100)와 제2 기판 처리 장치(3200)에 공급되는 처리액은 온도, 농도 및 유량이 동일하게 제공될 수 있다.
도 3은 도 2의 제1 기판 처리 장치(3100)와 제2 기판 처리 장치(3200)의 지지 유닛(340)을 개략적으로 보여주는 평면도이고, 도 4는 도 2의 제1 기판 처리 장치(3100)와 제2 기판 처리 장치(3200)의 지지 유닛(340)의 내부를 개략적으로 보여주는 단면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하여 제1 기판 처리 장치(3100)와 제2 기판 처리 장치(3200)의 지지 유닛(340)을 동시에 설명한다.
도 3과 도 4를 참조하면, 지지 유닛(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 지지 유닛(340)은 지지판(342), 지지 핀(344), 척 핀(346), 척 핀 이동 유닛(347), 그리고 회전축(348)을 가진다.
지지판(342)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 지지핀(344)은 지지판(342)의 가장자리 영역에서 지지판(342)의 상부면으로부터 위로 돌출된다. 지지핀(344)은 지지판(342)의 원주를 따라 일정 거리 이격되어 기판(W)의 저면 가장자리를 지지한다. 지지핀(344)들은 모두 동일한 형상 및 크기를 가진다. 지지핀(344)은 아래로 갈수록 점진적으로 지름이 증가하는 상부(344a)와 이로부터 아래로 연장되어 동일한 지름을 가지는 하부(344b)를 가진다. 지지핀(344)의 하부(344b) 저면에는 지지핀(344)의 길이 방향으로 연장되는 원통 형상의 돌출부(344c)가 제공된다. 돌출부(344c)의 지름은 지지핀(344)의 하부(344b) 지름보다 작게 제공된다. 지지핀(344)의 외부면은 전도성 재질로 코팅된다. 예컨대, 전도성 재질은 도전성을 갖는 세라믹류일 수 있다.
척 핀(346)은 지지판(342)의 가장자리 영역에서 지지판(342)의 상부면으로부터 위로 돌출된다. 척 핀(346)은 지지판(342)의 원주를 따라 일정거리 이격되게 위치한다. 또한, 척 핀(346)은 지지판(342)의 중심으로부터 지지핀(344) 보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척 핀(346)은 기판(W)이 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척 핀(346)들은 모두 동일한 형상 및 크기를 가진다. 척 핀(346)은 지지부(346a), 중앙부(346c), 체결부(346e), 그리고 걸림부(346d)를 가진다. 지지부(346a)는 평평한 상면으로부터 아래로 갈수록 지름이 점진적으로 감소된 후 다시 아래로 갈수록 지름이 점직적으로 증가하는 형상을 가진다. 따라서 지지부(346a)는 정면에서 바라볼 때 안쪽으로 오목한 오목부(346b)를 가진다. 오목부(346b)에는 지지핀(344)에 놓인 기판(W)의 측부가 접촉된다. 중앙부(346c)는 지지부(346a)의 하단으로부터 이와 동일한 지름으로 아래 방향으로 연장된다. 체결부(346e)는 중앙부(346c)로부터 아래 방향으로 연장된다. 체결부(346e)에는 후술할 척 핀 이동 유닛(347)과의 체결을 위한 나사홀이 형성된다. 걸림부(346d)는 중앙부(346c)로부터 외측으로 연장되며, 링 형상으로 제공된다. 걸림부(346d)는 지지판(342)의 상부면과 밀착되며, 척핀(346)들이 모두 동일한 높이로 돌출되도록 한다.
제1 기판 처리 장치(3100)의 척 핀(346)은 제1 척 핀(1346)으로 제공되고, 제2 기판 처리 장치(3200)의 척 핀(346)은 제2 척 핀(2346)으로 제공된다. 제1 척 핀(1346)과 제2 척 핀(2346)은 재질이 상이하게 제공된다. 제1 척 핀(1346)과 제2 척 핀(2346)의 구조는 동일하게 제공된다. 제1 척 핀(1346)은 소재A로 제공되고, 제2 척 핀(2346)은 소재B로 제공된다. 일 실시 예에 있어서, 소재A는 소재B보다 전기 전도도가 낮은 소재이다. 제1 척 핀(1346) 및 제2 척 핀(2346)의 소재는 SIC세라믹, 카본 피에프에이(CARBON PFA), 카본 피크(CARBON PEEK) 등 내식성, 내화성, 내열성을 갖춘 소재일 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 카본을 포함하는 소재의 전기 전도도는 카본 함량에 따라 상이하게 제공될 수 있다.
척 핀 이동 유닛(347)은 척 핀(346)을 지지 위치와 대기 위치로 이동시킨다. 지지 위치는 공정 진행 시 척 핀(346)들이 기판(W)의 측부와 접촉되는 위치이고, 대기 위치는 기판(W)이 지지 유닛(340)에 놓일 수 있도록 기판(W)보다 넓은 공간을 제공하는 위치이다. 따라서 지지 위치는 대기 위치에 비해 지지판(342)의 중앙에 더 가까운 위치이다. 척 핀 이동 유닛(347)은 하나의 척 핀(346)과 결합되는 이동 로드(347a)를 포함하며, 이동 로드(347a)는 지지판(342)의 반경 방향과 동일한 방향으로 지지판(342) 내에 배치된다. 척 핀(346)과 이동 로드(347a)는 나사 결합될 수 있다.
회전축(348)은 지지판(342)의 저면과 고정 결합되어 지지판(342)를 지지하고 지지판(342)을 회전시킨다. 회전축(348)은 중공의 원통 형상으로 제공된다. 회전축(348)은 컵(320)의 바닥면에 형성된 개구를 통해 컵(320)의 외부까지 돌출된다. 외부로 돌출된 회전축(348)의 하단은 모터(349)와 고정 결합된다. 모터(349)는 회전축(348)에 회전력을 제공하고, 이에 의해 회전축(348)은 회전 가능하다.
접지선(345)은 척 핀(346)에 연결된다. 척 핀(346)은 접지선(345)을 통해 기판(W) 또는 처리액(L)에 대전된 전하를 외부로 방출시킨다. 접지선(345)은 도전성 재질로 제공된다. 접지선(345)은 이동 로드(347a)의 내부에 제공될 수 있다. 접지선(345)은 모터 전원 커넥터 접지핀(349a)에 연결될 수 있다. 이로 인해 기판(W)에 대전된 전하는 척 핀(346), 접지선(345), 모터 전원 커넥터 접지핀(349a)을 통해 외부로 방출된다.
지지핀 접지 부재(350)는 지지핀(344)을 통해 기판(W)에 대전된 전하를 외부로 방출시킨다. 지지핀 접지 부재(350)는 스프링(350a) 및 로드(350b)를 포함한다. 스프링(350a) 및 로드(350b)는 금속재질로 이루어진다. 로드(350b)는 지지판(342)의 반경방향으로 제공된다. 스프링(350a)의 일단은 지지핀(344)과 연결되고, 이의 타단은 로드(350b)와 연결된다. 로드(350b)는 케이블을 통해 모터전원커넥터접지핀(349a)이 연결될 수 있다. 이로 인해 기판(W)에 대전된 전하는 지지핀(344), 스프링(350a), 로드(350b), 그리고 모터전원커넥터접지핀(349a)을 통해 외부로 방출된다. 상술한 바와 달리 스프링(350a)은 지지핀(344)을 감싸는 중공의 원통 형상일 수 있다. 이로 인해 스프링(350a)은 지지핀(344)과 접촉되는 면을 최대화시켜 기판(W)에 대전된 전하를 좀 더 효율적으로 방출할 수 있다. 또한, 로드(350b)는 스프링(350a) 없이 지지핀(344)과 직접 연결되어 기판(W)에 대전된 전하를 외부로 방출할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 지지핀(344) 및 지지핀 접지 부재(350)의 소재를 변경하여 전기 전도도를 상이하게 제공함에 따라, 에치레이트를 가변할 수 도 있다.
일 실시 예에 있어서, 척 핀(346)은 접지되고 지지핀(344)는 접지가 제공되지 않을 수 있다.
도 5는 제1 기판 처리 장치(3100)에서 처리액이 공급되는 상태를 도시한 도면이다. 도 6은 제2 기판 처리 장치(3200)에서 처리액이 공급되는 상태를 도시한 도면이다. 도시된 제1 기판 처리 장치(3100)와 제2 기판 처리 장치(3200)에 공급되는 처리액의 온도, 농도 및 유량은 동일하다. 또한, 제1 기판 처리 장치(3100)와 제2 기판 처리 장치(3200)의 지지판(342)의 회전 속도도 동일하다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 척 핀(346)에 지지된 기판(W)의 위에 처리액(L)이 도포된다. 척 핀(346)은 기판 위에 도포된 처리액(L)과 직접 접촉한다. 기판(W)에 도포된 처리액(L)은 기판의 표면을 처리한다. 처리액(L)은 SC-1, APM , DHF(Dilute HF), BOE 등일 수 있다. 상술한 예 외에도 처리액(L)은 기판을 회전시키면서, 바람직하게는 고속으로 회전시키면서, 처리액(L)을 기판(W)의 표면에 공급시, 기판(W)과 처리액(L)의 마찰이 발생하여 분극 현상이 발생하는 모든 종류의 케미칼일 수 있다. 일 실시 예에 있어서, DHF는 이온화되어 H+와 F-를 발생시켜 기판 표면의 SiO2를 식각한다.
처리액(L)은 기판(W)과 접촉하여 마찰이 발생하고, 분극 현상이 발생한다. 이때 기판(W)과 처리액(L)사이의 전자의 이동은 처리액(L)의 이온화를 촉진한다.
척 핀(346)에 소재A가 적용된 제1 기판 처리 장치(3100)는 척 핀(1346)의 전기 전도도가 낮기 때문에, 척 핀(346)에 소재B가 적용된 제2 기판 처리 장치(3200)에서의 척 핀(2346)보다 접지된 척 핀(1346)을 통해서 이동하는 전자의 수가 적다. 즉, 소재B가 적용된 척 핀(2346)이 적용된 제2 기판 처리 장치(3200)보다 소재A가 적용된 척 핀(1346)이 적용된 제1 기판 처리 장치(3100)에서 처리액(L)의 식각 소스가 증가한다. 따라서, 처리액(L)과 관련된 조건(온도, 농도, 유량, 및 기판의 회전 속도)이 동일할 때, 제1 기판 처리 장치(3100)에서의 에칭률(Etch Rate) 가 더 높다. 다시 말해 척 핀(346)의 전기 전도도를 조절하여 에칭률을 조절하는 것이 가능하다. 척 핀(346)과 접지까지의 전기 전도도가 높으면 에칭률이 감소하고, 척 핀(346)과 접지까지의 전기 전도도가 낮으면 에칭률이 증가한다. 실시 예를 참고하면, 핀 부재의 접지 정도를 선택하여 고정된 처리액 조건에서 목표 에칭률을 달성할 수 있다.
도 7은 소재A와 소재B를 적용한 척 핀(346)을 이용하였을 때, 에칭률 차이를 도시한 그래프이다. X축(가로방향)은 기판의 센터에서 기판의 에지까지의 영역을 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 도시한 것이고, Y축(세로방향)은 에칭량(Etch Amount )이다. 소재A와 소재B를 적용했을 때 1Å(A)의 에칭량(Etch Amount) 차이를 발생시켰다. 척 핀(346)과 접지까지의 전기 전도도를 상이하게 함으로써 옹스트롱(Ångstrom) 단위의 식각량 조절이 가능하다.
실시 예에 의하면 하나의 설비에서 둘 이상의 상이한 에칭률을 제공하는 챔버를 제공할 수 있다. 에칭률을 조절하기 위하여 처리액의 온도, 농도, 유량 또는 기판의 회전 속도를 조절하기 위한 일부 구성이 생략될 수 있으므로, 설비의 제조 단가 감소 및 풋프린트 감소에 따른 설비 효율 증대를 기대할 수 있다. 또한, 동일한 약액을 공급 받는 단위 설비 내에서 챔버 별로 옹스트롱 단위로 미세하게 변환된 에칭률을 제공할 수 있따.
도 8은 제2 실시 예에 따른 기판 처리 장치(3300)의 구조를 개략적으로 도시한 단면도이다. 도 8의 실시 예에서 후술하는 부분을 제외한 컵(320), 지지 유닛(340), 승강 유닛(360), 그리고 액 토출 유닛(380)은 도 4 내지 도 6에서 설명한 제1 기판 처리 장치(3100) 및 제2 기판 처리 장치(3200) 구성과 동일하다.
척 핀(3346)과 접지 사이의 접지 경로에는 커패시턴스, 인덕턴스 또는 저항이 가변될 수 있는 가변 임피던스(500)가 연결된다. 가변 임피던스(500)는 공정에 따라 상이한 전기적 특성을 가지도록 설정된다. 일 예로 기판 세정에 있어서 에칭률을 증가시키기 위해서는 가변 임피던스(500)가 낮은 전기 전도도를 갖도록 설정된다. 또는 기판 세정에 있어서 에칭률을 감소시키기 위해서는 가변 임피던스(500)가 높은 전기 전도도를 갖도록 설정된다. 즉, 기판 세정에 있어서 에칭률을 증가시키기 위해서는 가변 임피던스(500)가 높은 임피던스를 갖도록 설정되고, 에칭률을 감소시키기 위해서는 가변 임피던스(500)가 낮은 임피던스를 갖도록 설정된다.
가변 임피던스(500)는 제어기(600)와 연결될 수 있다. 제어기(600)는 공정에 따라 가변 임피던스(500)의 임피던스를 조절한다.
도 9 및 도 10 기판 처리 장치(3300)에서 처리액이 공급되는 상태를 도시한 도면이다. 도 9 및 도 10에서 공급되는 처리액의 온도, 농도 및 유량은 동일하다. 또한, 도 9 및 도 10에서 지지판(342)의 회전 속도도 동일하다. 도 9는 가변 임피던스(500)의 전기 전도도가 도 10 보다 상대적으로 낮도록 설정된 것이다. 도 10은 가변 임피던스(500)의 도 9 보다 전기 전도도가 상대적으로 높도록 설정된 것이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 척 핀(3346)에 지지된 기판(W)의 위에 처리액(L)이 도포된다. 척 핀(3346)은 기판 위에 도포된 처리액(L)과 직접 접촉한다. 기판(W)에 도포된 처리액(L)은 기판의 표면을 처리한다. 처리액(L)은 SC-1, APM , DHF(Dilute HF), BOE 등일 수 있다. 상술한 예 외에도 처리액(L)은 기판을 회전시키면서, 바람직하게는 고속으로 회전시키면서, 처리액(L)을 기판(W)의 표면에 공급시, 기판(W)과 처리액(L)의 마찰이 발생하여 분극 현상이 발생하는 모든 종류의 케미칼일 수 있다. 일 실시 예에 있어서, DHF는 이온화되어 H+와 F-를 발생시켜 기판 표면의 SiO2를 식각한다.
처리액(L)은 기판(W)과 접촉하여 마찰이 발생하고, 분극 현상이 발생한다. 이때 기판(W)과 처리액(L)사이의 전자의 이동은 처리액(L)의 이온화를 촉진한다.
도 9에서 도시된 실시예에 의하면 전기 전도도가 낮기 때문에, 도 10에서 도시된 실시예보다 접지된 척 핀(3346)을 통해서 이동하는 전자의 수가 적다. 즉, 가변 임피던스(500)의 전기 전도도가 낮을수록 처리액(L)의 식각 소스가 증가한다. 따라서, 처리액(L)과 관련된 조건(온도, 농도, 유량, 및 기판의 회전 속도)이 동일할 때, 가변 임피던스(500)의 전기 전도도가 낮은 경우 에칭률(Etch Rate) 가 더 높다. 다시 말해 가변 임피던스(500)의 전기 전도도를 조절하여 에칭률을 조절하는 것이 가능하다. 척 핀(3346)과 접지까지의 전기 전도도가 높으면 에칭률이 감소하고, 척 핀(3346)과 접지까지의 전기 전도도가 낮으면 에칭률이 증가한다.
도시하지 않았으나, 척 핀(346)과 함께 처리액(L)의 온도, 농도 및 유량과, 기판(W)의 회전속도를 함께 조절하여 세밀하게 조정된 에칭률을 달성할 수 있다.
실시예로 처리액(L)이 상대적으로 음전하로 대전되어 처리액(L)에서 접지로 전자가 이동되는 사항을 도시하였으나, 기판(W)이 상대적으로 음전하로 대전되고, 기판(W)에서 접지로 전자가 이동될 수 있다.
도시되지 않았으나, 척 핀을 대신하여 처리액과 접촉하는 도전성 부재가 제공되고, 도전성 부재는 접지되고, 기판 처리 장치가 설정 에칭률을 제공하도록 도전성 부재의 전기 전도도를 설정 조절함으로써 본 발명의 목적을 달성할 수도 있다.
1 : 기판 처리 설비, 10 : 인덱스 모듈,
20 : 공정 처리 모듈, 120 : 로드 포트,
140 : 이송프레임, 220 : 버퍼유닛,
240 : 이송챔버, 260 :공정챔버,
3100, 3200, 3300 : 기판처리장치,
320 : 컵, 340 : 지지 유닛,
346, 1346, 2346, 3346 : 척 핀, 380 : 분사부재.

Claims (18)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판을 액처리하는 제1 처리 유닛과;
    기판을 액처리하는 제2 처리 유닛을 포함하되,
    상기 제1 처리 유닛과 상기 제2 처리유닛은 각각,
    내부에 처리공간을 가지는 컵과;
    상기 처리공간 내에서 기판을 지지하며, 회전 가능한 지지판을 포함하는 지지 유닛과;
    상기 지지 유닛에 지지된 기판으로 처리액을 토출하는 액 토출 유닛과; 그리고
    상기 기판 상에 공급된 처리액 또는 상기 기판 중 하나 이상과 직접 접촉하는 도전성 부재를 포함하고;
    상기 도전성 부재는 접지되도록 제공되고,
    상기 제1 처리 유닛에서 접지된 상기 도전성 부재와 상기 제2 처리 유닛에서 접지된 상기 도전성 부재는 전기 전도도가 서로 상이하게 제공되는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 지지 유닛은,
    상기 지지판에 제공되어 상기 지지판 상면에 위치된 기판을 지지하는 복수개의 핀 부재를 포함하고,
    상기 도전성 부재는 상기 핀 부재 중 하나 이상으로 제공되는 기판 처리 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 처리 유닛에서 접지된 상기 도전성 부재와 상기 제2 처리 유닛에서 접지된 상기 도전성 부재는 기판의 측면을 지지하는 척 핀인 기판 처리 장치.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 처리 유닛 및 상기 제2 처리 유닛은 동일 공정을 수행하도록 제공되는 기판 처리 장치.
  5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 처리 유닛과 상기 제2 처리 유닛 각각에 제공되는 상기 액 토출 유닛에 의해 공급되는 처리액은 이온화되어 기판과 반응하는 케미칼인 기판 처리 장치.
  6. 처리 챔버 내에 위치되어 회전되는 기판에 대하여 처리액을 공급하여 기판을 에칭 처리하되,
    상기 기판으로 상기 처리액이 공급되는 도중에 상기 기판 상에 공급된 처리액 또는 상기 기판은 접지된 핀 부재와 접촉되고,
    상기 기판의 에칭률의 조절 인자는 상기 핀 부재의 전기 전도도를 포함하고,
    상기 핀 부재는 기판을 지지하는 복수개의 핀 부재 중 하나 이상이고,
    상기 처리 챔버는 둘 이상 제공되고,
    상기 처리 챔버 중 하나에 제공되는 도전성 부재는 상기 처리 챔버 중 다른 하나에 제공되는 도전성 부재보다 전기 전도도가 높거나 낮게 제공되는 기판 처리 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    기판의 에칭률을 제1에칭률로 하고자 하는 경우에는 제1 크기의 전기 전도도를 가지는 핀 부재가 사용되고, 기판의 에칭률을 제2 에칭률로 하고자 하는 경우에는 제2 크기의 전기 전도도를 가지는 핀 부재를 사용하되,
    상기 제1 에칭률은 상기 제2 에칭률보다 크고, 상기 제1 크기는 상기 제2 크기보다 작은 기판 처리 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제6 항 및 제7 항 중 어느 하나에 있어서,
    액 토출 유닛에 의해 공급되는 처리액은 이온화되어 기판과 반응하는 케미칼인 기판 처리 방법.
  12. 제6 항 및 제7 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 처리액은 불산을 포함하는 기판 처리 방법.
  13. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판을 액처리하는 액 처리 유닛을 포함하되,
    상기 액 처리 유닛은,
    내부에 처리공간을 가지는 컵과;
    상기 처리공간 내에서 기판을 지지하며, 회전 가능한 지지판을 포함하는 지지 유닛과;
    상기 지지 유닛에 지지된 기판으로 처리액을 토출하는 액 토출 유닛과;
    상기 기판 상에 공급된 처리액 또는 상기 기판 중 하나 이상과 직접 접촉하는 도전성 부재를 포함하고,
    상기 도전성 부재는 접지되도록 제공되고,
    상기 접지된 도전성 부재와 상기 접지 사이에 제공되는 접지경로에는 가변 임피던스가 설치되는 기판 처리 장치.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 가변 임피던스는 가변 저항, 가변 커패서터 또는 가변 인덕터 중 하나 이상으로 제공되는 기판 처리 장치.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 가변 임피던스를 제어하는 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는 에칭률을 증가시키고자 하는 경우에 임피던스를 증가시키는 기판 처리 장치.
  16. 제13 항에 있어서,
    상기 가변 임피던스를 제어하는 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는 공정에 따라 상기 가변 임피던스의 임피던스를 조절하는 기판 처리 장치.
  17. 제13 내지 제16 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 지지 유닛은,
    상기 지지판에 제공되어 상기 지지판 상면에 위치된 기판을 지지하는 복수개의 핀 부재를 포함하고,
    상기 도전성 부재는 상기 핀 부재 중 하나 이상으로 제공되는 기판 처리 장치.
  18. 제13 내지 제16 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 액 토출 유닛에 의해 공급되는 처리액은 이온화되어 기판과 반응하는 케미칼인 기판 처리 장치.
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