KR102347146B1 - 광원을 이용한 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광원을 이용한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명은 기판을 지지하면서 회전하는 회전 척, 상기 회전 척에 내장되어 있으며 상기 회전 척에 의해 지지되어 회전하는 기판의 하면을 광복사 방식으로 균일하게 가열하는 하부 히팅 모듈, 상기 회전 척에 결합되어 있으며 상기 회전 척에 내장된 하부 히팅 모듈이 상기 기판을 향하여 발산하는 광을 통과시키는 광 투과 플레이트, 상기 기판의 가장자리 영역의 상부에 배치되어 상기 기판의 가장자리 영역을 상기 광복사 방식으로 균일하게 가열하는 상부 히팅 모듈 및 상기 하부 히팅 모듈이 상기 기판의 하면으로 복사하는 광량을 제어함으로써 상기 기판의 온도를 제어하는 제어 모듈을 포함한다.
본 발명에 따르면, 반도체 공정에서 처리 대상인 기판의 가장자리 영역을 포함하는 전체 영역의 온도를 정밀하고 균일하게 조절하고 유지할 수 있다.

Description

광원을 이용한 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS USING LIGHT SOURCE}
본 발명은 광원을 이용한 기판 처리 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 반도체 공정에서 처리 대상인 기판의 가장자리 영역을 포함하는 전체 영역의 온도를 정밀하고 균일하게 조절하고 유지할 수 있는 광원을 이용한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 기판을 처리하는 공정 중에, 특정 유체를 이용하여 실시하는 기판에 대한 세정, 식각, 건조 등의 과정에서 유체의 온도는 반도체 공정의 성능에 상당한 영향을 미친다.
유체 온도를 적정 범위로 조절하기 위한 종래 기술의 하나로 필요 온도로 가열된 유체를 디스펜서(dispenser)를 통해 회전 척에 배치되어 고속 회전하는 기판에 공급하는 기술이 알려져 있다.
그러나 종래 기술에 따르면, 기판의 표면온도와 디스펜서에 의해 공급되는 유체의 온도 간에 존재하는 온도 편차에 의해 기판의 표면에 공급되는 시점의 유체의 실제 온도와 공정 목표 온도 간에 편차가 발생하는 문제점이 발생한다.
또한, 회전 척에 배치된 기판이 회전하는 경우 고온의 유체가 기판의 중심에서 가장자리로 퍼져나가는 과정에서 온도가 저하되기 때문에, 기판의 전면에 대하여 유지되어야 하는 온도의 균일성이 깨진다는 문제점이 있다.
이와 같은 기판 표면에서의 유체의 온도 감소, 목표 온도와의 편차, 기판 전면에서의 온도 비균일성은 반도체 공정의 효율을 저하시키는 요인으로 작용한다.
한편, 기판의 온도 조절과 관련하여, 회전 척에 내장된 광원을 이용하여 기판의 하면을 가열하여 기판의 온도를 조절하는 기술적 수단이 적용 가능하다.
그러나 이러한 방식에 따르면, 회전 척에 내장되는 광원은 회전 척과 함께 회전하는 기판의 하부에 위치하며, 구조적으로 회전하는 기판의 면적보다 작은 면적을 갖기 때문에, 기판의 중심 영역에 비하여 기판의 가장자리 영역의 온도의 상승폭이 낮으며 온도상승속도가 느리다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2004-0070635호(공개일자: 2004년 08월 11일, 명칭: 로딩된 웨이퍼에 균일하게 열전달할 수 있는 급속 열처리장치의 공정 챔버) 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0014438호(공개일자: 2018년 02월 08일, 명칭: LED 가열부를 갖는 정전 척)
본 발명의 기술적 과제는 반도체 공정에서 처리 대상인 기판의 가장자리 영역을 포함하는 전체 영역의 온도를 정밀하고 균일하게 조절하고 유지할 수 있는 광원을 이용한 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 기술적 과제는 기판 가열을 위한 광원을 동심원으로 배열된 복수의 LED 그룹으로 구성하고, 이 복수의 LED 그룹의 동작 여부와 동작 강도를 전체 또는 개별적으로 제어함으로써, 기판의 온도를 반도체 공정 상의 목표 온도에 부합하는 수준으로 정밀하고 신속하게 조절할 수 있는 광원을 이용한 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 광원을 이용한 기판 처리 장치는 기판을 지지하면서 회전하는 회전 척, 상기 회전 척에 내장되어 있으며 상기 회전 척에 의해 지지되어 회전하는 기판의 하면을 광복사(luminous radiation) 방식으로 균일하게 가열하는 하부 히팅 모듈, 상기 회전 척에 결합되어 있으며 상기 회전 척에 내장된 하부 히팅 모듈이 상기 기판을 향하여 발산하는 광을 통과시키는 광 투과 플레이트, 상기 기판의 가장자리 영역의 상부에 배치되어 상기 기판의 가장자리 영역을 상기 광복사 방식으로 균일하게 가열하는 상부 히팅 모듈 및 상기 하부 히팅 모듈이 상기 기판의 하면으로 복사하는 광량(quantity of light)을 제어함으로써 상기 기판의 온도를 제어하는 제어 모듈을 포함한다.
본 발명에 따른 광원을 이용한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 상부 히팅 모듈은 상기 기판의 가장자리 영역의 상부로 진입 및 진출이 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광원을 이용한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 회전 척은 상기 기판을 지지하는 기판 지지부가 형성되어 있는 외측 몸체 및 상기 외곽 몸체보다 낮게 함몰되어 상기 하부 히팅 모듈이 내장되는 공간을 제공하며 중앙 영역에 중공이 형성되어 있는 내측 몸체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광원을 이용한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 하부 히팅 모듈은 상기 회전 척의 내측 몸체에 직접 접촉하지 않으면서 상기 외측 몸체와 상기 내측 몸체의 높이차에 의해 발생하는 내장 공간에 배치되는 하부 광원기판 및 상기 하부 광원기판의 양면 중에서 상기 기판을 향하는 상면에 동심원 형태로 배열되어 상호 독립적으로 구동되는 복수의 LED 그룹을 포함하는 하부 광원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광원을 이용한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 기판의 전체 영역 중에서 상기 하부 히팅 모듈에 의해 가열되는 영역과 상기 상부 히팅 모듈에 의해 가열되는 영역은 상호 중첩되지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광원을 이용한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 하부 히팅 모듈은 상기 하부 광원기판의 하면에 상면이 결합되어 있고 내부에 상기 하부 광원기판의 과열을 방지하는 냉각수가 흐르는 냉각유로가 형성되어 있는 냉각부 및 상기 냉각부의 하면에 결합된 상태로 상기 회전 척을 구성하는 내측 몸체에 형성된 중공을 통과하면서 상기 냉각부에 결합된 하부 광원기판을 지지하는 하부히팅모듈 지지부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광원을 이용한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 제어 모듈은 상기 하부 히팅 모듈과 상기 상부 히팅 모듈의 동작을 상호 연동시켜 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광원을 이용한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 제어 모듈은 상기 하부 광원부를 구성하는 복수의 LED 그룹 중에서 하나 이상의 동작 여부 및 동작중인 LED 그룹의 광 발산 세기를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광원을 이용한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 하부 히팅 모듈을 구성하는 하부 광원기판과 냉각부는 열전도성 재질을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광원을 이용한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 하부 히팅 모듈을 구성하는 하부 광원기판의 하면과 냉각부의 상면은 이격 공간없이 상호 접합되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 광원을 이용한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 하부 광원기판의 하면과 상기 냉각부의 상면의 면적은 동일한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 반도체 공정에서 처리 대상인 기판의 가장자리 영역을 포함하는 전체 영역의 온도를 정밀하고 균일하게 조절하고 유지할 수 있는 광원을 이용한 기판 처리 장치가 제공되는 효과가 있다.
또한, 기판 가열을 위한 광원을 동심원으로 배열된 복수의 LED 그룹으로 구성하고, 이 복수의 LED 그룹의 동작 여부와 동작 강도를 전체 또는 개별적으로 제어함으로써, 기판의 온도를 반도체 공정 상의 목표 온도에 부합하는 수준으로 정밀하고 신속하게 조절할 수 있는 광원을 이용한 기판 처리 장치가 제공되는 효과가 있다.
도 1은 기판의 하면에 광을 조사하는 방식에 있어서, 기판에 발생하는 조사영역과 비조사영역을 설명하기 위한 상면도이고,
도 2는 기판의 하면에 광을 조사하는 방식에 있어서, 기판에 발생하는 조사영역과 비조사영역을 설명하기 위한 주요부 단면도이고,
도 3은 기판의 하면에 광을 조사하는 방식에 있어서, 기판에 발생하는 조사영역과 비조사영역의 온도를 측정한 그래프이고,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원을 이용한 기판 처리 장치의 상면도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원을 이용한 기판 처리 장치의 단면도이고,
도 6은 도 5의 A 부분을 확대하여 나타낸 도면이고,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원을 이용한 기판 처리 장치의 결합 사시도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원을 이용한 기판 처리 장치의 분리 사시도이고,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 제어 모듈이 하부 히팅 모듈을 구성하는 하부 광원부와 상부 히팅 모듈을 구성하는 상부 광원부를 제어하는 예시적인 구성을 설명하기 위한 도면이고,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 하부 광원기판에 결합되는 냉각부의 예시적인 구성을 나타낸 도면이다.
본 명세서에 개시된 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접 연결되어 있거나 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에" 와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의된 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
먼저 도 1 내지 도 3을 참조하여, 기판(W)의 하면에 광을 조사하는 방식에 있어서, 기판(W)에 발생하는 조사영역(A)과 비조사영역(B)에 대하여 설명한다.
도 1은 기판(W)의 하면에 광을 조사하는 방식에 있어서, 기판(W)에 발생하는 조사영역(A)과 비조사영역(B)을 설명하기 위한 상면도이고, 도 2는 기판(W)에 발생하는 조사영역(A)과 비조사영역(B)을 설명하기 위한 주요부 단면도이고, 도 3은 기판(W)에 발생하는 조사영역(A)과 비조사영역(B)의 온도를 측정한 그래프이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 하부 히팅 모듈(30)은 회전 척(10)의 내측 몸체(120)에 직접 접촉하지 않으면서 회전 척(10)의 외측 몸체(110)와 내측 몸체(120)의 높이차에 의해 발생하는 내장 공간에 배치된다. 이러한 배치 구조에 따르면, 하부 히팅 모듈(30)은 기판(W)의 하면 전체에 광을 조사할 수 없다. 즉, 하부 히팅 모듈(30)은 기판(W)의 가장자리 영역에는 광을 조사할 수 없다. 기판(W)의 가장자리 영역은 회전 척(10)의 내측 몸체(120)와 외측 몸체(110)의 경계 지점이다.
도 1 내지 도 3에서, 비조사영역(B)은 기판(W)의 전체 영역 중에서 회전 척(10)의 내측 몸체(120)와 외측 몸체(110)의 경계 지점의 외측 영역에 대응하는 영역이다.
도 3에 예시된 바와 같이, 기판(W)의 전체 영역 중에서 광이 도달하는 조사영역(A)과 광이 도달하지 않는 비조사영역(B) 간에는 온도 편차가 크다는 것을 확인할 수 있다. 이러한 온도 편차는 기판(W)을 처리하기 위한 유체가 존재하는 경우(D)와 유체가 존재하지 않는 경우(C) 모두에 발생한다는 것을 확인할 수 있다.
이하에서는, 이러한 문제를 해결하는 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원을 이용한 기판 처리 장치의 상면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원을 이용한 기판 처리 장치의 단면도이고, 도 6은 도 5의 A 부분을 확대하여 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원을 이용한 기판 처리 장치의 결합 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원을 이용한 기판 처리 장치의 분리 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 제어 모듈이 하부 히팅 모듈을 구성하는 하부 광원부와 상부 히팅 모듈을 구성하는 상부 광원부를 제어하는 예시적인 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 하부 광원기판에 결합되는 냉각부의 예시적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 광원을 이용한 기판 처리 장치는 회전 척(10), 기판 지지부(20), 하부 히팅 모듈(30), 상부 히팅 모듈(35), 광 투과 플레이트(40) 및 제어 모듈(50)을 포함한다.
회전 척(10)은 반도체 공정이 수행되는 챔버 내부에 배치된 상태로 반도체 공정의 대상인 기판(W)을 지지하면서 도시하지 않은 구동수단이 제공하는 회전 구동력에 의해 고속으로 회전하는 구성요소이다. 도면에 도시하지는 않았으나, 예를 들어, 특정 반도체 공정을 수행하기 위한 약액(chemical)을 분사하는 디스펜서(dispenser)가 로봇암(robot arm) 등의 구동수단에 의해 회전 척(10)의 상부에 배치되고, 디스펜서(dispenser)가 기판(W)의 상면을 향하여 약액을 분사하는 상태에서 회전 척(10)에 배치된 기판(W)이 회전 척(10)의 회전에 의해 고속 회전하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 도 8에 예시된 바와 같이, 회전 척(10)은, 기판(W)을 지지하는 기판 지지부(20)가 형성되어 있는 외측 몸체(110) 및 외측 몸체(110)보다 낮게 함몰되어 하부 히팅 모듈(30)이 내장되는 공간을 제공하며 중앙 영역에 중공(H)이 형성되어 있는 내측 몸체(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
기판 지지부(20)는 회전 척(10)의 외측 몸체(110)의 가장자리를 따라 복수 개로 구비되어 있으며, 회전 척(10)의 회전에 의해 고속 회전하는 기판(W)이 이탈하지 않도록 지지하는 구성요소이다.
예를 들어, 이러한 기판 지지부(20)는 지지 핀(22)과 그립 핀(grip pin, 24)이 하나의 쌍을 이루고, 지지 핀(22)이 기판(W)을 1차적으로 지지하는 상태에서 그립 핀(24)이 회전하여 기판(W)을 2차적으로 지지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 지지 핀(22)에는 그 중심점에서 이격된 지점에 돌기가 형성되고, 지지 핀(22)이 그 중심점을 기준으로 회전하는 경우 이 돌기가 기판(W)의 측면을 밀어 가압함으로써 기판(W)이 그립 핀(24)에 의해 안정적으로 지지되며, 이에 따라 기판(W)의 고속 회전에도 불구하고 기판(W)이 회전 척(10)으로부터 이탈되지 않도록 구성될 수 있다.
하부 히팅 모듈(30)은 회전 척(10)에 내장되어 있으며, 회전 척(10)에 의해 지지되어 고속 회전하는 기판(W)의 하면을 광복사(luminous radiation) 방식으로 균일하게 가열하는 구성요소이다.
상부 히팅 모듈(35)은 기판(W)의 가장자리 영역의 상부에 배치되어 기판(W)의 가장자리 영역을 광복사 방식으로 균일하게 가열하는 구성요소이다.
예를 들어, 기판(W)의 전체 영역 중에서 하부 히팅 모듈(35)에 의해 가열되는 영역과 상부 히팅 모듈(35)에 의해 가열되는 영역은 상호 중첩되지 않도록 구성될 수 있다.
하부 히팅 모듈(30)과 상부 히팅 모듈(35)에 의해 기판(W)의 전체 영역이 균일하게 가열되는 원리를 설명하면 다음과 같다.
도 6 및 도 8에 예시된 바와 같이, 회전 척(10)에 내장된 하부 히팅 모듈(30)은 회전 척(10)에 의해 지지되어 고속 회전하는 기판(W)의 하면을 광복사 방식으로 가열한다.
후술하겠지만, 하부 히팅 모듈(30)은 회전 척(10)의 내측 몸체(120)에 직접 접촉하지 않으면서 회전 척(10)의 외측 몸체(110)와 내측 몸체(120)의 높이차에 의해 발생하는 내장 공간에 배치된다. 이러한 배치 구조에 따르면, 하부 히팅 모듈(30)은 기판(W)의 하면 전체에 광을 조사할 수 없다. 즉, 하부 히팅 모듈(30)은 기판(W)의 가장자리 영역에는 광을 조사할 수 없다. 기판(W)의 가장자리 영역은 회전 척(10)의 내측 몸체(120)와 외측 몸체(110)의 경계 지점이다.
상부 히팅 모듈(35)은 하부 히팅 모듈(30)의 광이 도달하지 않는 영역, 즉, 기판(W)의 가장자리 영역을 가열한다. 즉, 상부 히팅 모듈(35)은 기판(W)의 가장자리 영역의 상부에 배치되어 기판(W)의 상면의 가장자리 영역을 광복사 방식으로 가열한다.
이러한 하부 히팅 모듈(30)과 상부 히팅 모듈(35)의 결합 구성에 따르면, 기판(W)의 가장자리 영역을 포함한 전체 영역에 균일한 광이 조사되기 때문에, 기판(W)의 전체 영역의 온도를 균일하고 정확하게 조절할 수 있다.
예를 들어, 상부 히팅 모듈(35)은 기판(W)의 가장자리 영역의 상부로 진입 및 진출이 가능하도록 구비될 수 있다. 도면에 도시하지는 않았으나, 상부 히팅 모듈(35)을 기판(W)의 가장자리 영역의 상부로 진입 및 진출시키기 위한 구동수단으로는 주지의 로봇 암 등이 이용될 수 있다.
예를 들어, 도 8 및 도 9에 예시된 바와 같이, 하부 히팅 모듈(30)은 하부 광원기판(310), 하부 광원부(320), 냉각부(330) 및 히팅모듈 지지부(340)를 포함하여 구성될 수 있다.
하부 광원기판(310)은 회전 척(10)의 내측 몸체(120)에 직접 접촉하지 않으면서 외측 몸체(110)와 내측 몸체(120)의 높이차에 의해 발생하는 내장 공간에 배치된다. 이러한 하부 광원기판(310)은 하부 광원부(320)가 실장되는 구성요소로서, 인쇄회로기판일 수 있다.
하부 광원부(320)는 하부 광원기판(310)의 양면 중에서 회전 척(10)에 배치된 기판(W)을 향하는 상면에 동심원 형태로 배열되어 상호 독립적으로 구동되는 복수의 LED 그룹(CH1, CH2, ..., CHn)을 포함한다.
물론, 앞서 설명한 상부 히팅 모듈(35)도 상부 광원기판(351)과 상부 광원부(352)를 포함하여 구성될 수 있다.
냉각부(330)는 하부 광원기판(310)의 과열을 방지하는 기능을 수행한다.
예를 들어, 하부 광원기판(310)에 결합되는 냉각부(330)의 예시적인 구성을 나타낸 도 10을 추가로 참조하면, 냉각부(330)의 상면은 하부 광원기판(310)의 하면에 결합되어 있고, 냉각부(330)의 내부에는 하부 광원기판(310)의 과열을 방지하는 냉각수가 흐르는 냉각유로(332)가 형성되어 있으며, 냉각유로(332)의 양단에 냉각수가 유입되는 유입구(334)와 냉각수가 유출되는 유출구(336)가 구비될 수 있다.
예를 들어, 하부 히팅 모듈(30)을 구성하는 하부 광원기판(310)과 냉각부(330)는 열전도성 재질을 갖도록 구성될 수 있다.
구체적인 예로, 하부 광원기판(310)의 적어도 하면 및 냉각부(330)의 전체 또는 적어도 상면과 냉각유로(332)는 금속 등과 같은 열전도성이 우수한 재질을 갖도록 구성되고, 하부 광원기판(310)의 하면과 냉각부(330)의 상면은 이격 공간없이 상호 접합되도록 구성되고, 하부 광원기판(310)의 하면과 냉각부(330)의 상면의 면적은 동일하게 구성될 수 있다.
이러한 구성에 따르면, 하부 광원기판(310)과 냉각부(330) 간의 열전도율 높여 냉각유로(332)를 통해 유동하는 냉각수 또는 냉각가스를 이용하여 하부 광원기판(310)의 온도를 신속하게 저하시킬 수 있다.
히팅모듈 지지부(340)는 일단이 냉각부(330)의 하면에 결합된 상태로 회전 척(10)을 구성하는 내측 몸체(120)에 형성된 중공(H)을 통과하면서 냉각부(330)에 결합된 하부 광원기판(310)을 지지하는 구성요소이다. 이러한 히팅모듈 지지부(340)의 타단은 도시하지 않은 챔버 구조물에 결합되어 하부 히팅 모듈(30)을 안정적으로 지지할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 하부 광원기판(310) 및 하부 광원기판(310)에 접합된 냉각부(330)는 회전 척(10)의 내측 몸체(120)에 직접 접촉하지 않으면서 외측 몸체(110)와 내측 몸체(120)의 높이차에 의해 발생하는 내장 공간에 배치되기 때문에, 스핀 척의 고속 회전에도 불구하고 하부 히팅 모듈(30)은 움직이기 않고 챔버에 결합된 상태를 안정적으로 유지한다.
광 투과 플레이트(40)는 회전 척(10)에 결합되어 있으며 회전 척(10)에 내장된 하부 히팅 모듈(30)이 기판(W)을 향하여 발산하는 광을 통과시키는 동시에 챔버 내부의 약액 등을 포함한 제반 물질이 하부 히팅 모듈(30)이 유입되어 하부 히팅 모듈(30)을 구성하는 하부 광원기판(310) 및 하부 광원부(320)를 오염시키는 문제를 방지한다.
예를 들어, 광 투과 플레이트(40)는 회전 척(10)의 직경과 동일한 직경을 갖는 원형의 판상 부재일 수 있으며, 광 투과 플레이트(40)의 가장자리 영역에는 회전 척(10)의 외측 몸체(110)에 형성된 복수의 지지 핀(22)과 그립 핀(24)과 겹쳐지지 않도록 내측으로 만곡된 복수의 홈들이 형성될 수 있으며, 광 투과 플레이트(40)의 가장자리 영역 중에서 이 홈들을 제외한 영역이 회전 척(10)의 외측 몸체(110)의 상면에 결합되도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 광 투과 플레이트(40)의 재질로는 쿼츠(quartz)가 적용될 수 있으나, 광 투과 플레이트(40)의 재질이 이에 한정되지는 않으며, 광 투과성이 우수하고 내열성, 내식성이 우수한 임의의 물질이 광 투과 플레이트(40)에 적용될 수 있다.
제어 모듈(50)은 하부 히팅 모듈(30)을 구성하는 하부 광원부(320)가 기판(W)의 하면으로 복사하는 광량(quantity of light)을 제어함으로써 기판(W)의 온도를 제어하는 구성요소이다.
예를 들어, 제어 모듈(50)은 하부 히팅 모듈(30)과 상부 히팅 모듈(35)의 동작을 상호 연동시켜 제어할 수 있다. 구체적인 예로, 제어 모듈(50)은 하부 히팅 모듈(30)과 상부 히팅 모듈(35)의 동작의 시점과 종점을 일치시킬 수 있다.
예를 들어, 제어 모듈(50)은, 하부 광원부(320)를 구성하는 복수의 LED 그룹(CH1, CH2, ..., CHn) 중에서 하나 이상의 동작 여부 및 동작중인 LED 그룹의 광 발산 세기를 제어하도록 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 하부 광원부(320)는 하부 광원기판(310)의 상면의 중앙 영역에서부터 가장자리 영역까지 동심원 형태로 균일하게 배열되어 상호 독립적으로 구동되는 복수의 LED 그룹(CH1, CH2, ..., CHn)을 포함하며, 동심원 형태의 각각의 LED 그룹(CH1, CH2, ..., CHn)은 제어 모듈(50)과 전기적으로 독립적인 채널로 연결되도록 구성되며, 제어 모듈(50)은 LED 그룹(CH1, CH2, ..., CHn)의 전체를 동작시키거나 그 일부를 동작시킬 수 있다. 또한, 제어 모듈(50)은 LED 그룹(CH1, CH2, ..., CHn)의 전체의 광 발산 세기를 균일하게 제어하거나 채널별로 서로 상이하게 제어할 수도 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 반도체 공정에서 처리 대상인 기판의 가장자리 영역을 포함하는 전체 영역의 온도를 정밀하고 균일하게 조절하고 유지할 수 있는 광원을 이용한 기판 처리 장치가 제공되는 효과가 있다.
또한, 기판 가열을 위한 광원을 동심원으로 배열된 복수의 LED 그룹으로 구성하고, 이 복수의 LED 그룹의 동작 여부와 동작 강도를 전체 또는 개별적으로 제어함으로써, 기판의 온도를 반도체 공정 상의 목표 온도에 부합하는 수준으로 정밀하고 신속하게 조절할 수 있는 광원을 이용한 기판 처리 장치가 제공되는 효과가 있다.
10: 회전 척
20: 기판 지지부
22: 지지 핀
24: 그립 핀
30: 하부 히팅 모듈
35: 상부 히팅 모듈
40: 광 투과 플레이트
50: 제어 모듈
110: 외측 몸체
120: 내측 몸체
310: 하부 광원기판
320: 하부 광원부
330: 냉각부
332: 냉각유로
334: 유입구
336: 유출구
340: 하부히팅모듈 지지부
351: 상부 광원기판
352: 상부 광원부
W: 기판
H: 중공
CH1, CH2, ..., CHn: LED 그룹

Claims (11)

  1. 기판을 지지하면서 회전하는 회전 척;
    상기 회전 척에 내장되어 있으며 상기 회전 척에 의해 지지되어 회전하는 기판의 하면을 광복사(luminous radiation) 방식으로 균일하게 가열하는 하부 히팅 모듈;
    상기 회전 척에 결합되어 있으며 상기 회전 척에 내장된 하부 히팅 모듈이 상기 기판을 향하여 발산하는 광을 통과시키는 광 투과 플레이트;
    상기 기판의 가장자리 영역의 상부에 배치되어 상기 기판의 가장자리 영역을 상기 광복사 방식으로 균일하게 가열하는 상부 히팅 모듈; 및
    상기 하부 히팅 모듈이 상기 기판의 하면으로 복사하는 광량(quantity of light)을 제어함으로써 상기 기판의 온도를 제어하는 제어 모듈을 포함하고,
    상기 회전 척은, 상기 기판을 지지하는 기판 지지부가 형성되어 있는 외측 몸체 및 상기 외측 몸체보다 낮게 함몰되어 상기 하부 히팅 모듈이 내장되는 공간을 제공하며 중앙 영역에 중공이 형성되어 있는 내측 몸체를 포함하고,
    상기 하부 히팅 모듈은, 상기 회전 척의 내측 몸체에 직접 접촉하지 않으면서 상기 외측 몸체와 상기 내측 몸체의 높이차에 의해 발생하는 내장 공간에 배치되며 원판 형상을 갖는 하부 광원기판, 상기 하부 광원기판의 양면 중에서 상기 기판을 향하는 상면에 동심원 형태로 배열되어 상호 독립적으로 구동되는 복수의 LED 그룹을 포함하는 하부 광원부, 상기 하부 광원기판의 하면에 상면이 결합되어 있고 내부에 상기 하부 광원기판의 과열을 방지하는 냉각수가 흐르는 냉각유로가 형성되어 있는 냉각부 및 상기 냉각부의 하면에 결합된 상태로 상기 회전 척을 구성하는 내측 몸체에 형성된 중공을 통과하면서 상기 냉각부에 결합된 하부 광원기판을 지지하는 하부히팅모듈 지지부를 포함하고,
    상기 하부 히팅 모듈을 구성하는 하부 광원기판과 냉각부는 열전도성 재질을 갖고, 상기 하부 히팅 모듈을 구성하는 하부 광원기판의 하면과 냉각부의 상면은 이격 공간없이 상호 접합되어 있고, 상기 하부 광원기판의 하면과 상기 냉각부의 상면의 면적은 동일하고,
    상기 광 투과 플레이트는 상기 회전 척의 직경과 동일한 직경을 갖는 원형의 판상 부재이고, 상기 광 투과 플레이트의 가장자리 영역에는 상기 회전 척의 외측 몸체에 형성된 복수의 지지 핀 및 그립 핀과 겹쳐지지 않도록 내측으로 만곡된 복수의 홈들이 형성되어 있고, 상기 광 투과 플레이트의 가장자리 영역 중에서 상기 복수의 홈들을 제외한 영역이 상기 회전 척의 외측 몸체의 상면에 결합되어 있는, 회전 척에 내장된 광원을 이용한 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 히팅 모듈은 상기 기판의 가장자리 영역의 상부로 진입 및 진출이 가능하도록 구비되는 것을 특징으로 하는, 광원을 이용한 기판 처리 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 전체 영역 중에서 상기 하부 히팅 모듈에 의해 가열되는 영역과 상기 상부 히팅 모듈에 의해 가열되는 영역은 상호 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는, 광원을 이용한 기판 처리 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 하부 히팅 모듈과 상기 상부 히팅 모듈의 동작을 상호 연동시켜 제어하는 것을 특징으로 하는, 광원을 이용한 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어 모듈은,
    상기 하부 광원부를 구성하는 복수의 LED 그룹 중에서 하나 이상의 동작 여부 및 동작중인 LED 그룹의 광 발산 세기를 제어하는 것을 특징으로 하는, 광원을 이용한 기판 처리 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
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