KR102411769B1 - 냉각척 및 이를 구비하는 세정장치 - Google Patents

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Abstract

냉각척 및 이를 구비하는 세정장치가 개시된다. 기판을 회전시키면서 세정하는 기판 세정장치에서 기판이 안착되는 냉각척에 있어서, 상면을 형성하는 지지부재, 상면에 오목한 형태의 수용부가 형성되고, 상부에 지지부재가 결합된 베이스 부재, 수용부에 수용되는 유로블록, 유로블록의 하부에 결합되고, 중앙에 유로블록에 냉각수를 제공하는 공급유로가 형성되고, 공급유로의 외측에 유로블록에서 냉각수를 회수하는 회수유로가 형성되어 이중관 형태를 갖는 회전축을 포함하고, 수용부의 내측면과 유로블록의 외측면 둘레 사이에 일정 간격이 형성되고, 간격을 통해 냉각수가 유동하는 냉각 유로가 형성될 수 있다.
이는, 지지부재 및 냉각척이 차가운 상태로 유지하게 됨으로써, 과열 및 열에 의하여 장치가 변형되는 것을 방지할 수 있다.

Description

냉각척 및 이를 구비하는 세정장치{COOLING CHUCK AND CLEANING APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 고온의 약액을 냉각시켜 모듈의 변형을 방지할 수 있는 냉각척 및 이를 구비하는 세정장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위해서는, 리소그래피(lithography), 증착 및 에칭(etching) 등의 여러 공정을 반복적으로 수행한다. 이러한 공정들을 거치는 동안 기판, 예를 들면 실리콘 재질의 웨이퍼 상에는 파티클(particle), 금속 불순물, 유기물 등이 잔존하게 된다.
건조 방식으로는 스핀 건조 방식, 이소프로필 알코올(IPA, Iso-propyl Alcohol)에 의한 마란고니 효과(Marangoni effect)을 이용한 건조 방식 등이 있다.
그 중 이소프로필 알코올을 이용한 건조 방식은 기판을 순수(DIW, de-ionized water) 안에서 수직 방향으로 끌어올림과 동시에 이소프로필 알코올 및 질소 가스(N2)를 기판 표면의 기액 계면 부근에 불어 놓는 것에 의해 마란고니 효과를 발생시켜 기판을 건조한다.
그런데 분사노즐에서 고온의 약액을 분사할 시 고온으로 인해 약액이 직접 닿는 기판이나 주변 온도가 높아져 열로 인해 기판에 변형이 발생하여 공정상 및 안전상 문제가 발생하였다. 따라서, 고온의 약액을 냉각시켜 모듈의 변형을 방지하고 안전 및 화재 위험을 방지할 수 있는 장치개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 열에 의하여 장치가 변형되는 것을 방지할 수 있는 냉각척 및 이를 구비하는 세정장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 냉각척에 대하여 설명한다. 냉각척은 기판을 회전시키면서 세정하는 기판 세정장치에서 기판이 안착되는 냉각척에 있어서, 상면을 형성하는 지지부재 개구된 상부에는 지지부재가 결합되고, 상면에 오목한 형태의 수용부가 형성되고, 상부에 지지부재가 결합된 베이스 부재, 수용부에 수용되는 유로블록, 유로블록의 하부에 결합되고, 중앙에 유로블록에 냉각수를 제공하는 공급유로가 형성되고, 공급유로의 외측에 유로블록에서 냉각수를 회수하는 회수유로가 형성되어 이중관 형태를 갖는 회전축을 포함하고, 수용부의 내측면과 유로블록의 외측면 둘레 사이에 일정 간격이 형성되고, 간격을 통해 냉각수가 유동하는 냉각 유로가 형성되도록 구성이 가능하다.
일측에 따르면, 회전축은 공급유로가 형성된 내부관, 내부관을 둘러싸는 외부관, 내부관의 외주면과 외부관의 내주면 사이를 직경 방향을 따라 연결하여 복수의 영역으로 분할한 지지부를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 회전축은 지지부는 회전축의 방사방향을 따라 동일 간격으로 복수개가 구비될 수 있다.
일측에 따르면, 내부관, 외부관, 지지부 중의 적어도 하나 이상은 회전축의 길이 방향을 따라 연장 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 유로블럭의 일측에 중공홀이 형성되며, 중공홀과 회전축의 공급유로가 일직선되도록 연결될 수 있다.
일측에 따르면, 베이스 부재의 일측에는 회전축 둘레에 대응되도록 유로홀이 형성되며, 회전축은 유로홀을 관통하도록 구성될 수 있다.
일측에 따르면, 유로홀과 회전축의 결합부분에는 씰링부재가 구비될 수 있으며, 냉각수는 DI이며, 지지부재는 내열성 혹은 내한성 재질일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 세정장치에 대하여 설명한다. 세정장치는 기판이 세정되는 공간을 제공하는 챔버, 기판을 안착한 냉각척, 냉각척을 회전시키는 구동부, 냉각척에 냉각수를 공급하는 공급부, 상면을 형성하는 지지부재, 상면에 오목한 형태의 수용부가 형성되고, 상부에 지지부재가 결합된 베이스 부재, 수용부에 수용되며, 일측에 중공홀이 형성된 유로블록, 유로블록의 하부에 결합되어 공급부로부터 유로블록에 냉각수를 제공하는 공급유로가 형성되고, 공급유로의 외측에 유로블록에서 냉각수를 회수하는 회수유로가 형성되어 이중관 형태를 갖는 회전축을 포함하고, 수용부의 내측면과 유로블록의 외측면 둘레 사이에 일정 간격이 형성되고, 간격을 통해 냉각수가 유동하는 냉각 유로가 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 회전축은 공급유로가 형성된 내부관, 내부관을 둘러싸는 외부관, 내부관의 외주면과 외부관의 내주면 사이를 직경 방향을 따라 연결하여 복수의 영역으로 분할한 지지부를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 유로블럭의 일측에 중공홀이 형성되며, 중공홀과 회전축의 공급유로가 일직선되도록 연결될 수 있다.
일측에 따르면, 유로홀과 회전축의 결합부분에는 씰링부재가 구비될 수 있으며, 지지부재는 플라스틱 재질일 수 있다.
본 발명에 따르면, 순환하는 냉각수에 의하여, 지지부재 및 냉각척이 차가운 상태로 유지하게 됨으로써, 과열에 의하여 장치가 변형되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 차가운 DI는 지속적으로 냉각척을 순환함으로써 지지부재를 차갑게 냉각시켜 약액을 빠르게 냉각시킴으로써 흄(fume)이 발생되는 것을 줄여줄 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 세정장치의 도면이다.
도2는 도 1의 냉각척의 분해도이다.
도 3은 도 2의 냉각척의 단면도이다.
도 4는 도 3에서 A-A' 선에 따른 회전축의 단면도이다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면 상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 세정장치의 도면이며, 도2는 도 1의 냉각척의 분해도이며, 도 3은 도 1의 냉각척의 단면도이며, 도 4는 도 3에서 A-A' 선에 따른 회전축의 단면도이다. 이를 참조하여 설명한다.
세정장치(200)는, 기판(W)이 안착되는 냉각척(100)과, 기판(W)에 대한 세정 및 건조 작업이 진행되는 세정챔버(210)와, 세정챔버(210) 내에서 냉각척(100)의 상부에 장착되어, 세정물질을 기판 측으로 분사시키는 노즐유닛(220)을 포함할 수 있다.
세정챔버(210) 내부에는 기판(W)이 안착되는 냉각척(100)이 회전 가능하게 구비되며, 냉각척(100)은 상면에 기판(W)을 안착된 상태로 회전 가능하도록 구성이 가능하다.
노즐유닛(220)이 고온의 약액을 기판(W) 측으로 분사시킬 경우, 고온으로 인해 기판 및 장치의 온도가 높아 열이 오르게 되는데 이를 방지하기 위하여, 냉각척(100) 내부, 지지부재(110)의 하부는 냉각수가 순환하도록 구성이 가능하다.
냉각수는 공급부(230)로부터 공급되어, 냉각척(100) 내부에 형성된 공급유로(141)로 유동되어 고온의 약액과 접촉한 지지부재(110)의 하부에 닿아, 냉각수가 순환하여 회전축(160)에 형성된 회수유로(150)로 회수되도록 구성이 가능하다.
순환하는 냉각수에 의하여, 지지부재(110)가 차가운 상태로 유지하게 됨으로써, 열에 의하여 기판(W) 및 냉각척(100)이 변형되는 것을 방지할 수 있으며, 차가운 DI는 지속적으로 순환함으로써 지지부재(110)를 차갑게 냉각시켜 약액을 빠르게 시킴으로써 흄(fume)이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
냉각척(100)은 지지부재(110), 베이스 부재(120), 유로블록(130), 회전축(160)을 포함할 수 있으며, 베이스 부재(120)는 상면이 오목한 형태의 수용부(122)가 형성될 수 있으며, 수용부(122)의 중앙에는 유로홀(121)이 형성될 수 있다.
베이스 부재(120)의 개구된 상단은 지지부재(110)와 결합될 수 있으며, 지지부재(110)의 상면에는 지지핀(111)이 형성되어 복수개의 기판을 안착시키도록 구성이 가능하다. 지지부재(110)는 내열성, 냉각에 강한 재질일 수 있으며, 플라스틱 재질일 수 있으며, 베이스 부재(120)의 내측면 보다 작게 형성된 유로블록(130)은 베이스 부재(120)의 내측면에 안착될 수 있다.
유로블록(130)과 결합되어, 유로블록(130) 및 베이스 부재(120)를 회전시키는 회전축(160)은 이중관 형태로 형성될 수 있으며, 회전축(160)은 내부관(147), 내부관(147), 외면을 감싸는 외부관(148), 지지부(155)로 형성될 수 있다.
유로블록의 중앙에 형성된 중공홀(131)에 대응되게 회전축(160)의 중앙에 내부관(147)형태로 구성된 공급유로(141)가 형성될 수 있으며, 공급유로(141)의 외주부에 회수유로(150)가 복수개 형성될 수 있다.
지지부(155)는 내부관(147)의 외주면과 외부관(148)의 내주면 사이를 직경 방향을 따라 연결하도록 형성될 수 있으며, 내부관(147)은 공급유로(141)가, 내부관(147)과 외부관(148) 사이에 복수의 영역으로 분할한 회수유로(150)가 형성될 수 있다.
지지부(155)는 회전축(160)의 길이 방향을 따라 연장 형성될 수 있으며, 회전축(160)의 방사 방향을 따라 동일 간격으로 회수유로(150)가 복수개 형성되도록 구성이 가능하다.
지지부(155)는 내부관(147)과 분할된 회수유로(150)의 내측면을 감싸는 공급부재(142), 공급부재(142)를 제외하고, 공급부재(142)의 외면에서 외부관(148)을 감싸며, 회수유로(150)가 복수개 형성된 회수부재(151)를 포함할 수 있다.
공급부재(142)와 회수부재(151)의 길이방향은 같거나, 다르게 형성될 수 있으며, 공급부재(142)의 길이는 회수부재(151)의 길이보다 길게 형성될 수 있다. 공급부재(142)는 유로블록(130)과 결합될 수 있으며, 회수부재(151)의 외면은 유로홀(121)의 내측면에 대응되게 형성될 수 있으며, 유로홀(121)의 상단의 높이와, 공급부재(142)의 상단의 높이가 수평방향으로 일직선되게 결합될 수 있다.
공급부재(142)가 회수부재(151)보다 더 높게 형성됨으로써, 유로블록(130)을 베이스 부재(120)에 형성된 수용부(122)로부터 일정간격 이격되게 안착하도록 구성이 가능하다.
공급부(230)로부터 공급된 냉각수는 공급유로(141)로 유동된 이후에 지지부재(110)의 하부에 냉각수가 분사되면서, 냉각수는 타방향으로 퍼지게 되어, 유로블록(130)의 가장자리를 타고 수용부(122)로 유동된 후, 회수유로(150)로 유동되어, 냉각수를 순환시키도록 구성이 가능하다.
공급유로(141)와 회수유로(150)는 연통되지 않도록 구성이 가능하며, 지지부(155)는 공급유로(141), 복수개의 회수유로(150)를 서로 이격되게 지지하도록 구성이 가능하다.
회전축(160)은 유로블록(130)의 하단과 연결되도록 구성이 가능하며, 유로블록(130), 회전축(160)의 결합체는 베이스 부재(120)의 내측에 유로블록(130)이 안착될 수 있으며, 회전축(160)은 유로홀(121)로 관통되며, 베이스 부재(120)의 상면에는 지지부재(110)가 결합될 수 있다. 유로블록(130)의 중앙에 형성된 중공홀(131)과 회전축(160)의 중앙에 형성된 공급유로(141)는 축방향이 같게 결합되도록 구성이 가능하다.
공급부(230)는 냉각수를 공급유로(141)로 제공하도록 구성될 수 있으며, 공급유로(141)로 유동된 냉각수는 중공홀(131)로 유동되어, 분사되도록 구성이 가능하다. 분사된 냉각수는DI일 수 있으며, 지지부재(110)의 하부에 닿아 냉각수가 접촉되면서, 냉각수는 타방향으로 퍼지게 되어, 수용부(122)로 유동되도록 구성될 수 있다.
수용부(122)의 내측면과 유로블록(130)의 외측면 둘레 사이에 일정 간격이 형성되어 간격을 통해 냉각수가 유동하도록 구성이 가능하다.
이후에, 냉각수는 회수유로(150)로 유동되어, 베이스 부재(120)에 냉각수를 배기시키도록 구성이 가능하다.
이는, 고온의 약액과 접촉한 지지부재(110)의 하부에서 순환하는 DI에 의하여, 지지부재(110)가 차가운 상태로 유지하게 됨으로써, 열에 의하여 기판(W) 및 냉각척(100)이 변형되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 차가운 DI는 지속적으로 순환함으로써 지지부재(110)를 차갑게 냉각시켜 약액을 빠르게 증발시킴으로써 흄(fume)이 발생되는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같이 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 냉각척 110: 지지부재
120: 베이스 부재 130: 유로블록
141: 공급유로 147: 내부관
148: 외부관 150: 회수유로
155: 지지부 160: 회전축
200: 세정장치 210: 세정챔버
220: 노즐유닛 230: 공급부

Claims (16)

  1. 기판을 회전시키면서 세정하는 기판 세정장치에서 상기 기판이 안착되는 냉각척에 있어서,
    상면을 형성하는 지지부재;
    상면에 오목한 형태의 수용부가 형성되고, 상부에 상기 지지부재가 결합된 베이스 부재;
    상기 수용부에 수용되는 유로블록; 및
    상기 유로블록의 하부에 결합되고, 중앙에 상기 유로블록에 냉각수를 제공하는 공급유로가 형성된 내부관, 상기 내부관을 둘러싸는 외부관, 및 상기 내부관의 외주면과 상기 외부관의 내주면 사이를 직경 방향을 따라 연결하여 복수의 영역으로 분할하는 지지부로 이루어지는 이중관 형태를 갖고, 상기 내부관과 상기 외부관 사이에 형성되어 상기 유로블록에서 냉각수를 회수하는 회수유로가 상기 지지부에 의해서 복수의 영역으로 분할되는 회전축;
    을 포함하고, 상기 수용부의 내측면과 상기 유로블록의 외측면 둘레 사이에 일정 간격이 형성되고, 상기 간격을 통해 상기 냉각수가 유동하는 냉각 유로가 형성되는 냉각척.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전축은
    상기 지지부는 상기 회전축의 방사방향을 따라 동일 간격으로 복수개가 구비되는 냉각척.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는 상기 회전축의 길이 방향을 따라 연장 형성된 냉각척.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유로블록의 중앙에 상기 회전축의 공급유로와 연결되는 중공홀이 형성되고, 상기 중공홀과 상기 공급유로는 일직선으로 연결된 냉각척.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 부재의 일측에는 상기 회전축 둘레에 대응되도록 유로홀이 형성되며, 상기 회전축은 상기 유로홀을 관통하도록 구성된 냉각척.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유로홀과 상기 회전축의 결합부분에는 씰링부재가 구비된 냉각척.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 냉각수는 DI인 냉각척.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 지지부재는 내열성 혹은 내한성 재질인 냉각척.
  10. 기판이 세정되는 공간을 제공하는 챔버;
    상기 기판을 안착한 냉각척;
    상기 냉각척을 회전시키는 구동부; 및
    상기 냉각척에 냉각수를 공급하는 공급부;
    를 포함하며
    상기 냉각척은
    상면을 형성하는 지지부재;
    상면에 오목한 형태의 수용부가 형성되고, 상부에 상기 지지부재가 결합된 베이스 부재;
    상기 수용부에 수용되며, 일측에 중공홀이 형성된 유로블록; 및
    상기 유로블록의 하부에 결합되고, 중앙에 상기 유로블록에 냉각수를 제공하는 공급유로가 형성된 내부관, 상기 내부관을 둘러싸는 외부관, 및 상기 내부관의 외주면과 상기 외부관의 내주면 사이를 직경 방향을 따라 연결하여 복수의 영역으로 분할하는 지지부로 이루어지는 이중관 형태를 갖고, 상기 내부관과 상기 외부관 사이에 형성되어 상기 유로블록에서 냉각수를 회수하는 회수유로가 상기 지지부에 의해서 복수의 영역으로 분할되는 회전축;
    을 포함하고, 상기 수용부의 내측면과 상기 유로블록의 외측면 둘레 사이에 일정 간격이 형성되고, 상기 간격을 통해 상기 냉각수가 유동하는 냉각 유로가 형성되는 세정장치.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 내부관, 상기 외부관, 상기 지지부 중의 적어도 하나 이상은 상기 회전축의 길이 방향을 따라 연장 형성된 세정장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 중공홀과 상기 공급유로가 일직선 되도록 연결된 세정장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 베이스 부재의 일측에는 상기 회전축 둘레에 대응되도록 유로홀이 형성되며, 상기 회전축은 상기 유로홀을 관통하며, 상기 유로홀과 상기 회전축의 결합부분에는 씰링부재가 구비된 세정장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 냉각수는 DI인 세정장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 지지부재는 플라스틱 재질인 세정장치.
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