KR102385267B1 - 기판처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 기판 처리 장치는 기판을 지지하는 척; 상기 척을 수용하며, 기판으로부터 비산되는 처리 유체가 흐르는 통로를 제공하는 보울; 및 공정시 상기 척에 의해 지지된 기판의 처리면으로 처리액을 분사하는 분사노즐을 포함하되; 상기 보울은 상기 통로 상에 흄(Fume)이 부착되도록 흄 트랩을 포함할 수 있다.

Description

기판처리장치{Apparatus for treating substrate}

본 발명은 기판에 처리액을 공급하여 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하는 공정 중에는 사진 공정이 있다. 사진 공정은 웨이퍼(wafer) 상에 포토레지스트(photo resist)막을 형성한 후 이를 노광 및 현상하는 공정으로 알려져 있다. 이러한 사진 공정에서 웨이퍼 상에 포토레지스트막을 형성할 때 도포 장비가 이용된다. 또한, 이러한 도포 장비의 다른 종류는 포토레지스트막을 현상하기 위한 현상액을 포토레지스트막 상에 도포할 때 이용될 수 있다. 또한, 이러한 도포 장비의 다른 종류는 웨이퍼 상에 절연 물질을 도포할 때 이용될 수 있다. 이와 같이 도포 장비는 웨이퍼 상에 다양한 물질막을 도포하는 기능으로 이용되며, 그 기본적인 작동은 웨이퍼를 회전시키고 회전하는 웨이퍼 상에 액상의 물질을 도포하는 것이다.

이러한 도포 장비는 보울(bowl) 형태로 된 하우징과 이 하우징의 내부에 설치되며 외부로부터 이송된 웨이퍼가 진공 흡입되어 안착되는 웨이퍼척과 이 웨이퍼척을 회전시키는 회전축과 모터를 구비하고, 웨이퍼척의 상측으로는 포토레지스트를 주사하기 위한 포토레지스트 노즐이 설치된다.

이와 같은 도포 장비에서는 웨이퍼의 도포에 사용되는 포토레지스트는 고체상태의 포토레지스트를 유기용제(solvent)에 용해하여 액체 상태로 공급하도록 되어 있기 때문에 포토레지스트 도포공정이 진행됨에 따라 함유된 솔벤트와 포토레지스트가 일부 기화되어 보울 바닥에 형성된 배기관을 통하여 외부로 배기되게 된다.

그런데, 계속된 공정을 진행하면서 기체 상태의 오염물질들은 배기 덕트를 통하여 배기될 때 그 일부가 잔류하여 달라붙게 된다. 이와 같이 미처 배기되지 못한 오염물질(Fume)은 계속적인 공정 진행으로 그 양이 누적되게 되며 궁극적으로는 배기 덕트를 막아 적절한 배기 기능을 원활히 유지하지 못하게 되는 문제점을 유발한다.

본 발명의 실시예들은 배기 덕트에 포토레지스트 흄이 고착되지 않도록 하여 배기 덕트의 막힘을 방지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판을 지지하는 척; 상기 척을 수용하며, 기판으로부터 비산되는 처리 유체가 흐르는 통로를 제공하는 보울; 및 공정시 상기 척에 의해 지지된 기판의 처리면으로 처리액을 분사하는 분사노즐을 포함하되; 상기 보울은 상기 통로 상에 흄(Fume)이 부착되도록 흄 트랩을 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 통로는 처리 유체가 유입되는 통로부; 상기 통로부로부터 유입된 처리 유체가 수용되는 그리고 배수 라인이 연결되는 수용부; 및 상기 수용부와 연결되며 처리 유체 중 기체를 배기시키기 위한 배기부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 흄 트랩은 상기 수용부와 상기 배기부를 구획하는 격벽에 제공될 수 있다.

또한, 상기 흄 트랩은 처리 유체의 흐름 방향과 직교하는 방향으로 돌출된 융기부를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 보울 내부에 기류를 제어함으로써 흄에 대한 배기덕트의 압력 저하 및 페일(fail) 문제를 최소화할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 기판처리설비를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판처리장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 보울의 단면 사시도이다.
도 4는 보울에서의 처리 유체 흐름을 보여주는 도면이다.

본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.

도 1은 본 발명의 기판처리설비를 개략적으로 나타낸 평면도이다.

도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스모듈(10)과 공정처리모듈(20)을 가진다. 인덱스모듈(10)은 로드포트(120) 및 이송프레임(140)을 가진다. 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정처리모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정처리모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하며, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 칭한다.

로드포트(140)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(130)가 안착된다. 로드포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 로드포트(120)의 개수는 공정처리모듈(20)의 공정효율 및 풋 프린트조건 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 전면개방일체형포드(Front Opening Unifed Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.

공정처리모듈(20)은 버퍼유닛(220), 이송챔버(240), 그리고 공정챔버(260)를 가진다. 이송챔버(240)는 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 평행하게 배치된다. 이송챔버(240)의 양측에는 각각 공정챔버(260)들이 배치된다. 이송챔버(240)의 일측 및 타측에서 공정챔버(260)들은 이송챔버(240)를 기준으로 대칭되도록 제공된다. 이송챔버(240)의 일측에는 복수 개의 공정챔버(260)들이 제공된다. 공정챔버(260)들 중 일부는 이송챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정챔버(260)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송챔버(240)의 일측에는 공정챔버(260)들이 A X B의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(260)의 수이다. 이송챔버(240)의 일측에 공정챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정챔버(260)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 공정챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.

버퍼유닛(220)은 이송프레임(140)과 이송챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송챔버(240)와 이송프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼유닛(220)의 내부에는 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공된다. 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개가 제공된다. 버퍼유닛(220)은 이송프레임(140)과 마주보는 면 및 이송챔버(240)와 마주보는 면이 개방된다.

이송프레임(140)은 로드포트(120)에 안착된 캐리어(130)와 버퍼유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송프레임(140)에는 인덱스레일(142)과 인덱스로봇(144)이 제공된다. 인덱스레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스로봇(144)은 인덱스레일(142) 상에 설치되며, 인덱스레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(144c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정처리모듈(20)에서 캐리어(130)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 이의 다른 일부는 캐리어(130)에서 공정처리모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스로봇(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.

이송챔버(240)는 버퍼유닛(220)과 공정챔버(260) 간에, 그리고 공정챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송챔버(240)에는 가이드레일(242)과 메인로봇(244)이 제공된다. 가이드레일(242)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인로봇(244)은 가이드레일(242) 상에 설치되고, 가이드레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 그리고 메인암(244c)을 가진다. 베이스(244a)는 가이드레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(244b)는 베이스(244a)에 결합된다. 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 몸체(244b)에 결합되고, 이는 몸체(244b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인암(244c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다.

공정챔버(260) 내에는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행하는 기판처리장치(100)가 제공된다. 기판처리장치(100)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 이와 달리 각각의 공정챔버(260) 내의 기판 처리 장치(100)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정챔버(260)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정챔버(260) 내에 기판처리장치(100)들은 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 공정챔버(260) 내에 기판처리장치(100)의 구조는 서로 상이하게 제공될 수 있다.

아래의 실시예에서는 고온의 황산, 알카리성 약액(오존수 포함), 산성 약액, 린스액, 그리고 건조가스(IPA가 포함된 가스)와 같은 처리유체들을 사용하여 기판을 세정하는 장치를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 식각 공정, 현상 공정 등과 같이 기판을 회전시키면서 공정을 수행하는 다양한 종류의 장치에 모두 적용될 수 있다.

도 2는 도 1의 기판처리장치를 개략적으로 보여주는 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 보울의 단면 사시도이며, 도 4는 보울에서의 처리 유체 흐름을 보여주는 도면이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(100)는 보울(110), 척(chuck)(120), 구동기(driving part)(130), 그리고 노즐부(nozzle member)(140)를 포함한다.

보울(110)은 내부에 기판(W)을 처리하는 공정을 수행하는 공간을 제공한다. 보울(110)은 대체로 원통형상을 가진다. 보울(110)의 상부는 개방되며, 개방된 상부는 공정시 기판(W)이 상기 공간으로 이동되기 위한 출입구로 사용된다. 보울(110)은 바닥벽(110-1), 외측벽(110-2), 내측벽(110-3), 그리고 외측벽(110-2)과 내측벽(110-3) 사이에 제1격벽(110-4)과 제2격벽(110-5)을 포함할 수 있다. 이들 벽들은 환형으로 제공된다. 이러한 벽체 구조물에 의해 보울(100) 내부에는 기판으로부터 비산되는 처리 유체가 흐르는 통로가 제공된다. 통로는 처리 유체가 유입되는 통로부(passageway member)(112), 통로부(112)로부터 유입된 처리 유체가 수용되는 그리고 배수 라인이 연결되는 수용부(accommodation member)(114) 및 수용부(114)와 연결되며 처리 유체 중 기체를 배기시키기 위한 배기부(exhaust member)(116)를 포함할 수 있다.

통로부(112)는 공정시 기판(W)으로부터 비산되는 처리액이 수용부(114)로 이동되도록 제공된다. 통로부(112)는 외측벽(110-2)과 제2격벽(110-5)을 따라 환형으로 제공된다. 수용부(114)는 통로부(112)로부터 유입되는 처리액을 수용한다. 수용부(114)는 배수라인(118)과 연결된다. 따라서, 수용부(114)에 수용된 처리액은 배수라인(118)을 통해 보울(110)으로부터 배출된다. 그리고, 배기부(116)는 보울(110) 내 기체를 외부로 배기시킨다. 배기부(116)는 수용부(114)와 통하도록 설치된다. 배기부(116)에는 배기라인(119)이 연결되며, 배기라인(119)에는 배기덕트(미도시됨)가 연결된다. 배기라인(119)은 보울의 바닥벽(110-1)에 설치된다. 배기라인(119)들은 포토레지스트 물질의 도포 과정에서 발생되는 기체 상태의 오염물질(이하 흄이라고 함)을 보울(110)) 외부로 배기시키는 통로로 이용된다.

배기부(116)와 수용부(114)는 제1격벽(110-4)에 의해 구획된다. 따라서, 수용부(114)로 유입된 처리액은 수용부(114)에 저장되고, 수용부(114)에 수용된 처리액으로부터 발생되는 흄(fume)은 배기부(116)로 이동된다. 배기부(116)로 이동된 흄(fume)은 배기라인(119)을 통해 보울(110)으로부터 배기된다.

제1격벽(110-4)은 바닥벽(110-1)으로부터 상방향으로 돌출되어 형성된다. 제1격벽(110-4)은 수용부(114)와 배기부(116)를 구획한다. 제2격벽(110-5)은 내측벽(110-3)으로부터 외측으로 연장되어 제1격벽(110-4)와 외측벽(110-2) 사이에 위치된다. 제2격벽(110-5)은 통로부(112)와 수용부(114)를 구획한다.

한편, 보울(110)은 통로 상에 흄(Fume)이 부착되도록 흄 트랩(200)을 포함할 수 있다. 흄 트랩(200)은 수용부와 배기부를 구획하는 제1격벽(110-4)의 상단에 제공될 수 있다. 일 예로, 흄 트랩(200)은 처리 유체의 흐름 방향과 직교하는 방향으로 돌출된 융기부(210)를 포함할 수 있다. 도 4에서와 같이, 처리유체가 보울(110)의 통로를 통과하면서 흄 트랩(200)의 융기부(210)에서 와류가 발생됨으로 그 부분에 흄이 융착되게 됨으로써 배기 덕트의 배기 압력 저하, 막힘 등의 문제를 해소할 수 있다.

척(120)은 공정시 보울(110) 내부에서 기판(W)을 지지한다. 척(120)은 척 플레이트(chuck plate)(122) 및 회전축(rotating shaft)(124)를 포함한다. 척 플레이트(122)는 대체로 원판형상을 가진다. 척 플레이트(122)는 공정시 기판(W)을 안착시키는 상부면을 가진다. 회전축(124)은 일단이 척 플레이트(122)의 중앙 하부에 결합되고, 타단은 구동기(130)에 결합된다. 회전축(124)은 구동기(130)의 회전력을 척 플레이트(122)로 전달한다.

구동기(130)는 공정시 척(120)을 구동한다. 즉, 구동기(130)는 회전축(124)을 회전시켜 척 플레이트(122)에 의해 지지된 기판(W)을 기설정된 공정속도로 회전시킨다. 또한, 구동기(130)는 공정시 회전축(124)을 상하로 승강시켜, 척 플레이트(122)에 안착된 기판(W)의 높이를 조절한다.

노즐부(140)는 공정시 척(120)에 의해 지지된 기판(W)의 처리면으로 처리유체를 분사한다. 노즐부(140)는 분사노즐(injection nozzle)(142) 및 이송부재(transfer member)(144)를 포함한다. 분사노즐(142)은 적어도 하나가 구비된다. 분사노즐(142)이 복수개가 구비되는 경우에는 각각의 분사노즐(142)은 서로 다른 처리유체를 분사한다. 이송부재(144)는 분사노즐(142)을 이송시킨다. 여기서, 처리유체로는 포토레지스트액, 처리액, 처리가스를 포함한다. 처리액으로는 다양한 종류의 약액(chemical)가 사용될 수 있고, 상기 처리가스로는 건조가스가 사용될 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110 : 보울 120 : 척
130 : 구동기 140 : 노즐부
200 : 흄 트랩

Claims (4)

1. 기판을 지지하는 척;
   상기 척을 수용하며, 기판으로부터 비산되는 처리 유체가 흐르는 통로를 제공하는 보울; 및
   공정시 상기 척에 의해 지지된 기판의 처리면으로 처리액을 분사하는 분사노즐을 포함하되;
   상기 보울은,
   바닥벽,
   외측벽,
   상기 외측벽의 내측에 위치하는 내측벽,
   상기 외측벽과 상기 내측벽 사이에 위치되며 상기 바닥벽으로부터 상부로 연장되게 제공되는 제1격벽, 그리고
   상기 외측벽과 상기 제1격벽 사이에 위치되며, 상기 바닥벽으로부터 이격되게 위치되는 제2격벽을 포함하며,
   상기 제1격벽의 상단은 상기 제2격벽의 하단보다 높게 위치되고,
   상기 제1격벽은 상기 보울 내에서 처리액을 배출하는 배출 라인이 연결된 수용부와 기체를 배기하는 배기 라인이 연결된 배기부를 구획하며,
   상기 보울은 상기 제1격벽의 상단에 형성된 흄 트랩을 더 포함하고,
   상기 흄 트랩은,
   상기 제1격벽에서 상기 제2격벽을 향하는 방향으로 돌출된 제1부분과;
   상기 제1부분으로부터 아래 방향으로 연장된 제2부분을 가지고,
   상기 제1격벽, 상기 제1부분, 그리고 상기 제2부분에 의해 둘러싸여진 공간이 상기 통로를 흐르는 흄을 부착시키는 공간으로 제공되고,
   상기 제2부분의 하단은 상기 제1격벽을 향하는 방향으로 상향 경사지게 제공되는 기판 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1격벽 및 상기 제2격벽은 상기 바닥벽에 수직하게 제공되고,
   상기 제1부분은 상기 제1격벽에 수직하게 제공되는 기판 처리 장치.
   
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