KR102615845B1 - 지지 유닛 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지지 유닛을 제공한다. 기판을 지지하는 지지 유닛은, 지지된 기판으로 열 에너지를 전달하는 가열 부재; 상기 가열 부재의 하부에 배치되며, 상기 가열 부재가 발생시키는 열 에너지를 기판으로 반사시키는 반사 판; 상기 반사 판의 하부에 배치되며 냉각 유체가 흐르는 냉각 유로가 형성된 냉각 판; 및 상기 반사 판, 그리고 상기 냉각 판의 사이 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 라인을 포함할 수 있다.

Description

지지 유닛 및 기판 처리 장치{SUPPORT UNIT AND APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 지지 유닛 및 기판 처리 장치에 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 케미칼을 이용하여 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막을 선택적으로 제거하는 처리 공정(예컨대, 식각 공정)을 진행하고 있다. 케미칼을 이용한 기판 처리 장치에서는 기판에 대한 처리 효율을 개선하기 위해 기판을 가열하는 기판 처리 장치가 이용되고 있다. 미국공개특허 2016-0013079에는 상술한 기판 처리 장치의 일 예가 개시된다. 위 특허에 의하면, 기판 처리 장치는 스핀 헤드 내에 기판을 가열하는 램프와 램프가 복사하는 열을 반사시키는 반사 판을 가진다. 램프가 복사하는 열이 기판으로 전달되면, 기판의 온도는 높아지고, 이에 케미칼에 의한 기판 처리 효율은 높아진다.
그러나, 램프가 복사하는 열이 기판을 회전시키는 스핀 헤드의 구동기로 전달되면, 구동기의 온도는 높아진다. 구동기의 온도가 높아지면, 구동기는 적절히 구동되지 않거나, 구동기에 고장이 발생된다.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 지지 유닛 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 가열 부재가 발생시키는 열이 스핀 구동부로 전달되는 것을 최소화 할 수 있는 지지 유닛 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 냉각 판의 냉각 유로에 흐르는 냉각 유체가 끓는 현상을 최소화 할 수 있는 지지 유닛 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 척의 내부 공간으로 처리 액 또는 불순물이 유입되는 것을 최소화 할 수 있는 지지 유닛 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 램프에 전력을 전달하는 전력 공급 단자의 온도가 과도하게 높아지는 것을 최소화 할 수 있는 지지 유닛 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재들로부터 통상의 기술자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 지지 유닛을 제공한다. 기판을 지지하는 지지 유닛은, 지지된 기판으로 열 에너지를 전달하는 가열 부재; 상기 가열 부재의 하부에 배치되며, 상기 가열 부재가 발생시키는 열 에너지를 기판으로 반사시키는 반사 판; 상기 반사 판의 하부에 배치되며 냉각 유체가 흐르는 냉각 유로가 형성된 냉각 판; 및 상기 반사 판, 그리고 상기 냉각 판의 사이 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 라인을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 냉각 판의 상면은, 상기 반사 판과 접촉되는 접촉 부; 및 상기 반사 판과 이격되어 상기 사이 공간을 형성하는 이격 부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상부에서 바라볼 때, 단위 면적당 상기 이격 부에 대비하여 상기 접촉 부가 차지하는 비율은, 상기 냉각 판의 중앙 영역보다 상기 냉각 판의 가장자리 영역에서 더 클 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 가스 공급 라인은, 상기 사이 공간으로 상기 가스를 공급하는 제1가스 공급 라인; 및 상기 냉각 판의 하부로 상기 가스를 공급하는 제2가스 공급 라인을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 유닛은, 스핀 구동부와 결합되어 회전 가능한 척 스테이지; 및 상기 척 스테이지의 상부에 배치되고, 상기 척 스테이지와 서로 조합되어 상기 가열 부재, 상기 반사 판, 그리고 상기 냉각 판이 배치되는 내부 공간을 형성하는 윈도우를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 윈도우의 측면에는, 상기 가스 공급 라인이 공급하는 상기 가스가 유출되는 유출 홀이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상부에서 바라볼 때, 상기 척 스테이지의 가장자리 영역에는 외부의 불순물이 상기 내부 공간으로 유입되는 것을 차단하는 차단 돌기가 형성될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 차단 돌기는, 상부에서 바라볼 때, 상기 냉각 판을 둘러싸도록 제공되고, 그 상단이 상기 반사 판으로부터 이격되도록 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 스핀 구동부는, 중공 공간을 가지는 중공 회전 축으로 제공되고, 상기 가스 공급 라인, 상기 냉각 유체를 상기 냉각 유로에 공급하는 유체 공급 라인, 상기 냉각 유로로부터 상기 냉각 유체를 배출하는 유체 배출 라인 중 적어도 어느 하나는 상기 중공 공간에 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 척 스테이지 및 상기 윈도우는 서로 결합되어 상기 스핀 구동부의 회전에 의해 회전되되, 상기 가열 부재, 상기 반사 판, 그리고 상기 냉각 판은 상기 척 스테이지 및 상기 윈도우의 회전으로부터 독립되게 위치할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는, 기판을 지지하는 지지 유닛; 및 상기 지지 유닛에 지지된 기판으로 처리 액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하고, 상기 지지 유닛은, 상기 지지 유닛에 지지된 기판으로 열 에너지를 전달하는 가열 부재; 상기 가열 부재의 하부에 배치되며, 상기 가열 부재가 발생시키는 열 에너지를 기판으로 반사시키는 반사 판; 및 상기 반사 판의 하부에 배치되고 냉각 유체가 흐르는 냉각 유로가 형성된 냉각 판을 포함하고, 상기 냉각 판의 상면은, 상기 반사 판과 접촉되는 접촉 부; 및 상기 반사 판과 이격되어 사이 공간을 형성하는 이격 부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 지지 유닛은, 상기 사이 공간으로 비활성 가스를 공급하는 가스 공급 라인을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 가스 공급 라인은, 상기 사이 공간으로 상기 비활성 가스를 공급하는 제1가스 공급 라인; 및 상기 냉각 판의 하부로 상기 비활성 가스를 공급하는 제2가스 공급 라인을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상부에서 바라볼 때, 단위 면적당 상기 이격 부에 대비하여 상기 접촉 부가 차지하는 비율은, 상기 냉각 판의 중앙 영역보다 상기 냉각 판의 가장자리 영역에서 더 클 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 유닛은, 스핀 구동부와 결합되어 회전 가능한 척 스테이지; 및 상기 척 스테이지의 상부에 배치되고, 상기 척 스테이지와 서로 조합되어 상기 가열 부재, 상기 반사 판, 그리고 상기 냉각 판이 배치되는 내부 공간을 형성하는 윈도우를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 윈도우의 측면에는, 상기 가스 공급 라인이 공급하는 상기 비활성 가스가 유출되는 유출 홀이 형성될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상부에서 바라볼 때, 상기 척 스테이지의 가장자리 영역에는 외부의 불순물이 상기 내부 공간으로 유입되는 것을 차단하는 차단 돌기가 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는, 처리 공간을 가지는 챔버; 상기 처리 공간에서 기판을 지지, 그리고 회전시키는 지지 유닛; 및 상기 지지 유닛에 지지된 기판으로 처리 액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하고, 상기 지지 유닛은, 스핀 구동부와 결합되어 회전 가능한 척 스테이지; 상기 척 스테이지의 상부에 배치되고, 상기 척 스테이지와 서로 조합되어 내부 공간을 형성하는 투명한 석영 윈도우; 상기 내부 공간에 배치되며, 상기 지지 유닛에 지지된 기판으로 열 에너지를 전달하는 가열 부재; 상기 가열 부재의 하부에 배치되며, 상기 가열 부재가 발생시키는 열 에너지를 상기 지지 유닛에 지지된 기판으로 반사시키는 반사 판; 상기 반사 판의 하부에 배치되며 냉각 유체가 흐르는 냉각 유로가 형성된 냉각 판; 및 상기 반사 판, 그리고 상기 냉각 판의 사이 공간으로 비활성 가스를 공급하는 가스 공급 라인을 포함하고, 상기 냉각 판의 상면은, 상기 반사 판과 접촉되는 접촉 부; 및 상기 반사 판과 이격되어 상기 사이 공간을 형성하는 이격 부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 가열 부재는, 복수로 제공되되, 각각 링 형상을 가지도록 제공되고, 각각의 상기 가열 부재로 전력을 전달하는 전력 공급 단자는, 상기 냉각 판에 설치될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 윈도우의 측면에는, 상기 가스 공급 라인이 공급하는 상기 비활성 가스가 유출되는 유출 홀이 형성되고, 상부에서 바라볼 때, 상기 척 스테이지의 가장자리 영역에는, 외부의 불순물이 상기 내부 공간으로 유입되는 것을 차단하는 차단 돌기가 형성되되, 상기 차단 돌기는, 상부에서 바라볼 때, 상기 냉각 판을 둘러싸도록 제공되고, 그 상단이 상기 반사 판으로부터 이격되도록 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 가열 부재가 발생시키는 열이 스핀 구동부로 전달되는 것을 최소화 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 냉각 판의 냉각 유로에 흐르는 냉각 유체가 끓는 현상을 최소화 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 척의 내부 공간으로 처리 액 또는 불순물이 유입되는 것을 최소화 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 램프에 전력을 전달하는 전력 공급 단자의 온도가 과도하게 높아지는 것을 최소화 할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치가 제공된 기판 처리 설비를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 4는 도 3의 지지 유닛의 일 실시 예를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 4의 지지 유닛의 일 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 냉각 판을 상부에서 바라본 도면이다.
도 7은 도 4의 지지 유닛의 다른 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 8은 도 4의 지지 유닛이 기판을 가열하는 모습을 보여주는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치가 제공된 기판 처리 설비를 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)을 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 1이상의 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 나란 하도록 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 구동 되도록 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 액 처리 공정(예컨대, 세정 공정, 식각 공정과 같은 막 제거 공정)을 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 케미칼의 종류나, 세정 방식의 종류에 따라 구분될 수 있다.
아래의 실시예에서는 고온의 황산, 고온의 인산, 알카리성 약액, 산성 약액, 린스액, 그리고 건조 가스와 같은 처리 유체들을 사용하여 기판(W)을 액 처리하는 장치를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 회전하는 기판(W)으로 처리 액을 공급하여 액 처리 공정을 수행하는 다양한 기판 처리 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(100), 바울(200), 지지 유닛(300), 액 공급 유닛(400), 배기 유닛(500), 그리고 승강 유닛(600)을 포함한다.
챔버(100)는 밀폐된 내부 공간을 제공한다. 상부에는 기류 공급 부재(110)가 설치된다. 기류 공급 부재(110)는 챔버(100) 내부에 하강 기류를 형성한다. 기류 공급 부재(110)는 고습도 외기를 필터링하여 챔버(100) 내부로 공급한다. 고습도 외기는 기류 공급 부재(110)를 통과하여 챔버(100) 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 바울(200)의 회수통(210, 220, 230)들을 통해 배기 유닛(500)으로 배출시킨다.
챔버(100)의 내부 공간은 수평 격벽(102)에 의해 공정 영역(120, 처리 공간의 일 예)과 유지보수 영역(130)으로 나뉜다. 공정 영역(120)에는 바울(200)과 지지 유닛(300)이 위치한다. 유지보수 영역(130)에는 바울(200)과 연결되는 회수 라인(241, 243, 245), 배기 라인(510) 이외에도 승강 유닛(600)의 구동부와, 액 공급 유닛(300)의 구동부, 공급 라인 등이 위치한다. 유지보수 영역(130)은 공정 영역(120)으로부터 격리된다.
바울(200)은 상부가 개방된 원통 형상을 갖고, 기판(W)을 처리하기 위한 처리 공간을 가진다. 바울(200)의 개방된 상면은 기판(W)의 반출 및 반입 통로로 제공된다. 처리 공간에는 지지 유닛(300)이 위치된다. 지지 유닛(300)은 공정 진행시 기판(W)을 지지한 상태에서 기판(W)을 회전시킨다.
바울(200)은 강제 배기가 이루어지도록 하단부에 배기 덕트(290)가 연결된 하부 공간을 제공한다. 바울(200)에는 회전되는 기판(W)상에서 비산되는 처리액과 기체를 유입 및 흡입하는 제1회수 통(210), 제2회수 통(220), 그리고 제3 회수 통(230)이 다단으로 배치된다.
환형의 제1회수 통(210), 제2회수 통(220), 그리고 제3회수 통(230)은 하나의 공통된 환형 공간과 통하는 배기구(H)들을 갖는다. 구체적으로, 제1 내지 제3 회수통(210, 220, 230)은 각각 환형의 링 형상을 갖는 바닥면 및 그 바닥면으로부터 위 방향으로 연장되어 원통 형상을 가지는 측벽을 포함한다. 제2 회수통(220)은 제1회수통(210)을 둘러싸고, 제1회수통(210)로부터 이격된다. 제3회수통(230)은 제2회수통(220)을 둘러싸고, 제2회수통(220)로부터 이격된다.
제1회수 통(210), 제2회수 통(220), 그리고 제3회수 통(230)은 기판(W)으로부터 비산된 처리 액 및 흄(Fume)이 포함된 기류가 유입되는 제1회수 공간(RS1), 제2회수 공간(RS2), 그리고 제3회수 공간(RS3)을 제공할 수 있다. 제1회수 공간(RS1)은 제1회수통(210)에 의해 정의되고, 제2회수 공간(RS2)은 제1회수통(210)과 제2회수통(220) 간의 이격 공간에 의해 정의되며, 제3회수 공간(RS3)은 제2회수통(220)과 제3회수통(230) 간의 이격 공간에 의해 정의된다.
제1회수 통(210), 제2회수 통(220), 그리고 제3회수 통(230)의 각 상면은 중앙부가 개방된다. 제1회수 통(210), 제2회수 통(220), 그리고 제3회수 통(230)은 연결된 측 벽으로부터 개방 부로 갈수록 대응하는 바닥면과의 거리가 점차 멀어지는 경사면으로 이루어진다. 기판(W)으로부터 비산된 처리 액은 제1회수 통(210), 제2회수 통(220), 그리고 제3회수 통(230)의 상면들을 따라 제1회수 공간(RS1), 제2회수 공간(RS2) 및/또는 제3회수 공간(RS3) 안으로 흘러간다.
제1회수 공간(RS1)에 유입된 제1처리 액은 제1회수 라인(241)을 통해 외부로 배출된다. 제2회수 공간(RS2)에 유입된 제2처리 액은 제2회수 라인(143)을 통해 외부로 배출된다. 제3회수 공간(RS3)에 유입된 제3처리 액은 제3 회수라인(145)을 통해 외부로 배출된다.
액 공급 유닛(400)은 기판(W)에 처리 액을 공급하여 기판(W)을 처리할 수 있다. 액 공급 유닛(400)은 기판(W)에 가열된 처리 액을 공급할 수 있다. 처리 액은 기판(W) 표면을 처리할 수 있다. 처리 액은 기판(W) 상의 박막을 제거하는 것과 같이, 기판(W)을 식각 처리하기 위한 고온의 케미칼일 수 있다. 일 예로 케미칼은 황산, 인산, 또는 황산과 인산의 혼합액일 수 있다. 액 공급 유닛(400)은 액 노즐 부재(410), 그리고 공급부(420)를 포함할 수 있다.
액 노즐 부재(410)는 노즐(411), 노즐 암(413), 지지 로드(415), 노즐 구동기(417)를 포함할 수 있다. 노즐(411)은 공급부(420)로부터 처리 액을 공급받을 수 있다. 노즐(411)은 처리 액을 기판(W) 표면으로 토출할 수 있다. 노즐 암(413)은 일 방향으로 길이가 길게 제공되는 암으로, 선단에 노즐(411)이 장착된다. 노즐 암(413)은 노즐(411)을 지지한다. 노즐 암(413)의 후단에는 지지 로드(415)가 장착된다. 지지 로드(415)는 노즐 암(413)의 하부에 위치한다. 지지 로드(415)는 노즐 암(413)에 수직하게 배치된다. 노즐 구동기(417)는 지지 로드(415)의 하단에 제공된다. 노즐 구동기(417)는 지지 로드(415)의 길이 방향 축을 중심으로 지지 로드(415)를 회전시킨다. 지지 로드(415)의 회전으로 노즐 암(413)과 노즐(411)이 지지 로드(415)를 축으로 스윙 이동한다. 노즐(411)은 바울(200)의 외측과 내측 사이를 스윙 이동할 수 있다. 그리고, 노즐(411)은 기판(W)의 중앙 영역과 가장자리 영역 사이 구간을 스윙 이동하며 처리 액을 토출할 수 있다.
배기 유닛(500)은 바울(200)의 내부를 배기할 수 있다. 일 예로, 배기 유닛(500)은 공정시 제1회수 통(210), 제2회수 통(220), 그리고 제3회수 통(230) 중 처리 액을 회수하는 회수 통에 배기 압력(흡입 압력)을 제공할 수 있다. 배기 유닛(500)은 배기 덕트(290)와 연결되는 배기 라인(510), 댐퍼(520)를 포함할 수 있다. 배기 라인(510)은 배기 펌프(미도시됨)로부터 배기압을 제공받으며 반도체 생산라인의 바닥 공간에 매설된 메인 배기 라인과 연결된다.
한편, 바울(200)은 바울(200)의 수직 위치를 변경시키는 승강 유닛(600)과 결합된다. 승강 유닛(600)은 바울(200)을 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 바울(200)이 상하로 이동됨에 따라 지지 유닛(300)에 대한 바울(200)의 상대 높이가 변경된다.
승강 유닛(600)은 브라켓(612), 이동 축(614), 그리고 구동기(616)를 포함한다. 브라켓(612)은 바울(200)의 외벽에 고정 설치 된다. 브라켓(612)에는 구동기(616)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동 축(614)이 고정 결합된다. 기판(W)이 지지 유닛(300)에 로딩 또는 언로딩될 때 지지 유닛(300)이 바울(200)의 상부로 돌출되도록 바울(200)은 하강한다. 또한, 공정이 진행 시에는 기판(W)에 공급된 처리 액의 종류에 따라 처리 액이 기 설정된 회수통(210, 220, 230)으로 유입될 수 있도록 바울(200)의 높이가 조절된다. 바울(200)은 상기 각 회수공간(RS1, RS2, RS3) 별로 회수되는 처리 액과 오염 가스의 종류를 다르게 할 수 있다.
도 4는 도 3의 지지 유닛의 일 실시 예를 보여주는 단면도이고, 도 5는 도 4의 지지 유닛의 일 부분을 확대하여 보여주는 도면이다. 도 4, 그리고 도 5를 참조하면, 지지 유닛(300)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하며, 공정이 진행되는 동안 기판(W)을 회전시킬 수 있다.
지지 유닛(300)은 척(310), 스핀 구동부(320), 백 노즐부(330), 가열 부재(340), 반사 판(360), 냉각 판(370, 가스 공급 라인(380), 유체 공급 라인(391), 그리고 유체 배출 라인(393)을 포함할 수 있다.
척(310)은 척 스테이지(312), 그리고 석영 윈도우(314)를 포함할 수 있다. 석영 윈도우(314)는 척 스테이지(312)의 상부에 배치될 수 있다.
석영 윈도우(314)는 후술하는 가열 부재(340)를 보호하기 위하여 제공될 수 있다. 척 스테이지(312), 그리고 석영 윈도우(314)는 서로 조합되어 내부 공간(317)을 형성할 수 있다. 예컨대, 척 스테이지(312)는 스핀 구동부(320)와 결합되어 회전 가능한 판 형상을 가질 수 있다. 또한, 석영 윈도우(314)는 척 스테이지(312)를 덮는 커버 형상을 가질 수 있다. 석영 윈도우(314)는 척 스테이지(312)와 서로 결합될 수 있다. 이에, 석영 윈도우(314)는 척 스테이지(312)와 함께 회전될 수 있다.
석영 윈도우(314)는 후술하는 램프(342)가 발생시키는 광이 투과할 수 있도록, 투명한 소재로 제공될 수 있다. 또한, 상부에서 바라볼 때, 척 스테이지(312)가 가지는 직경은 석영 윈도우(314)가 가지는 직경보다 클 수 있다.
또한, 석영 윈도우(314)는 상면, 그리고 측면을 포함할 수 있다. 석영 윈도우(314)의 상면은 지지 유닛(300)에 지지되는 기판(W)의 하면과 마주보도록 제공될 수 있다. 즉, 석영 윈도우(314)의 상면은 지지 유닛(300)에 지지되는 기판(W)의 하면과 서로 평행한 면일 수 있다. 또한, 석영 윈도우(314)의 측면은 석영 윈도우(314)의 가장자리 영역에서 상면으로부터 아래 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 석영 윈도우(314)의 측면에는 후술하는 비활성 가스가 유출되는 적어도 하나 이상의 유출 홀(314a)이 형성될 수 있다. 예컨대, 유출 홀(314a)은 후술하는 가스 공급 라인(380)이 공급하는 가스(G)가 유출되는 홀 일 수 있다. 유출 홀(314a)들은 석영 윈도우(314)의 측면에 형성되되, 서로 동일한 간격으로 이격되어 형성될 수 있다.
또한, 석영 윈도우(314)에는 지지 핀(318)들이 제공될 수 있다. 지지 핀(318)들은 석영 윈도우(314)의 상부 면 가장자리부에 소정 간격 이격되어 배치된다. 지지 핀(318)은 석영 윈도우(314)로부터 상 측으로 돌출되도록 제공된다. 지지 핀(318)들은 기판(W)의 하면을 지지하여 기판(W)이 석영 윈도우(314)로부터 상측 방향으로 이격된 상태에서 지지되도록 한다.
척 스테이지(312)의 가장자리에는 척킹 핀(316)들이 설치될 수 있다. 척킹 핀(316)들은 석영 윈도우(314)를 관통해서 석영 윈도우(314) 상측으로 돌출되도록 제공된다. 척킹 핀(316)들은 다수의 지지 핀(318)들에 의해 지지된 기판(W)이 정 위치에 놓이도록 기판(W)을 정렬할 수 있다. 공정 진행시 척킹 핀(316)들은 기판(W)의 측부와 접촉되어 기판(W)이 정 위치로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 척 스테이지(312)에는 차단 돌기(312a)가 형성될 수 있다. 차단 돌기(312a)는 지지 유닛(300)의 외부의 불순물이 척(310)의 내부 공간(317)으로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 차단 돌기(312a)는 상부에서 바라볼 때 링 형상을 가질 수 있다. 차단 돌기(312a)는 상부에서 바라볼 때, 후술하는 냉각 판(370)을 둘러싸도록 제공될 수 있다. 또한, 차단 돌기(312a)는 상부에서 바라볼 때 반사 판(360)과 중첩되도록 제공될 수 있다. 또한, 차단 돌기(312a)는 그 상단이 반사 판(360)으로부터 이격되도록 제공될 수 있다. 차단 돌기(312a)의 상단과 반사 판(360)의 사이의 이격된 공간은 후술하는 비활성 가스가 유출되는 유출 개구로 기능할 수 있다.
척 스테이지(312)는 스핀 구동부(320)에 결합되어 회전될 수 있다. 스핀 구동부(320)는 중공 모터와 연결되고, 중공 공간(322)을 가지는 중공 회전 축으로 제공될 수 있다. 중공 공간(322)에는 후술하는 가스 공급 라인(380), 유체 공급 라인(391), 유체 배출 라인(393) 중 적어도 어느 하나가 제공될 수 있다. 예컨대, 중공 공간(322)에는 가스 공급 라인(380), 유체 공급 라인(391), 그리고 유체 배출 라인(393)이 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이 척 스테이지(312)가 회전되는 경우, 석영 윈도우(314)는 척 스테이지(312)와 함께 회전될 수 있다. 또한, 척(310) 내에 제공되는 구성들은 척(310)의 회전으로부터 독립하게 위치될 수 있다. 예컨대, 후술하는 가열 부재(340), 반사 판(360), 냉각 판(370), 가스 공급 라인(380), 유체 공급 라인(391), 그리고 유체 배출 라인(393)들은 척(310)의 회전으로부터 독립하게 위치될 수 있다.
백 노즐부(330)는 기판(W)의 배면에 약액을 분사하기 위해 제공된다. 백 노즐부(330)는 약액 분사부(332), 그리고 약액 공급 라인(336)을 포함할 수 있다. 약액 공급 라인(336)은 약액 공급부(334)로부터 약액을 전달받아 약액 분사부(332)로 전달할 수 있다. 약액 분사부(332), 그리고 약액 공급 라인(336)은 상술한 척(310)의 회전으로부터 독립하게 위치될 수 있다. 약액 분사부(332)가 분사하는 약액은 기판(W)의 하면을 식각 처리하기 위한 식각액일 수 있다.
가열 부재(340)는 공정 진행 중 기판(W)을 가열할 수 있다. 가열 부재(340)는 척(310)의 내부 공간(317)에 배치될 수 있다. 예컨대, 가열 부재(340)는 척 스테이지(312), 그리고 석영 윈도우(314)가 정의하는 척(310)의 내부 공간(317)에 배치될 수 있다. 가열 부재(340)는 램프(342), 그리고 온도 제어부(미도시), 그리고 전력 공급 단자(344)를 포함할 수 있다.
램프(342)는 척 스테이지(312)의 상부에 설치된다. 램프(342)는 지지 유닛(300)에 지지된 기판(W)을 가열하는 열 에너지를 발생시킬 수 있다. 램프(342)는 지지 유닛(300)에 지지된 기판(W)으로 광을 조사하여 기판(W)을 가열할 수 있다. 램프(342)는 복수 개로 제공될 수 있다. 램프(342)들 중 적어도 일부는, 링 형상을 가질 수 있다. 램프(342)는 대체로 링 형상으로 제공될 수 있다. 램프(342)들은 서로 상이한 직경으로 제공될 수 있다. 또한, 램프(342)들은 회전 중심이 동일한 동심원 형상으로 제공될 수 있다. 또한, 램프(342)들은 척 스테이지(312)의 중심에 대해 서로 상이한 반경을 가지되 그 중심이 서로 일치하도록 이격되어 배열될 수 있다. 각 램프(342)에는 온도 제어부가 구성되어 있어 각각의 온도 제어가 가능할 수 있다. 또한, 램프(342)는 적외선 램프(IR Lamp)일 수 있다. 이에, 램프(342) 적외선 광을 조사하여 기판(W)을 가열할 수 있다.
또한, 램프(342)가 발생시키는 열 에너지(예컨대, 램프(342)가 발생시키는 광의 출력)은 개별적으로 제어될 수 있다. 예컨대, 각각의 램프(342)들은 후술하는 복수의 전력 공급 라인(345)들을 매개로 후술하는 전력 공급 단자(344)와 서로 연결될 수 있다. 가열 부재(340)는 각각의 개별적인 구역의 온도를 제어함으로써, 공정 진행 동안 기판(W)의 반경에 따라 온도를 연속적으로 증가 또는 감소하게 제어할 수 있다. 본 실시예에서는 6개의 램프(342)들이 도시되어 있지만, 이는 하나의 예에 불과하며 램프(342)들의 수는 원하는 온도 제어된 정도에 의존하여 가감될 수 있다.
반사 판(360)은 가열 부재(340)의 하부에 배치될 수 있다. 반사 판(360)은 램프(342)의 하부에 배치될 수 있다. 반사 판(360)은 램프(342)가 발생시키는 열 에너지를 기판(W)으로 반사시킬 수 있다. 반사 판(360)은 램프(342)가 발생시키는 열 에너지를 기판(W)의 가장자리 영역 및/또는 기판(W)의 중앙 영역으로 반사시킬 수 있다. 반사 판(360)은 가열 부재(340)가 발생시키는 열 에너지에 대한 반사 효율이 높은 재질로 제공될 수 있다. 반사 판(360)은 램프(342)가 조사하는 광에 대한 반사 효율이 높은 재질로 제공될 수 있다. 예컨대, 반사 판(360)은 금, 은, 구리, 및/또는 알루미늄을 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 반사 판(360)은 쿼츠에 금, 은, 구리, 및/또는 알루미늄으로 코팅된 재질로 제공될 수 있다. 반사 판(360)은 쿼츠에 금, 은, 구리 및/또는 알루미늄을 물리적 기상 증착법(PVD) 방식으로 코팅한 재질로 제공될 수 있다.
냉각 판(370)은 반사 판(360)의 하부에 배치될 수 있다. 냉각 판(370)에는 냉각 유체가 흐르는 냉각 유로(372)가 형성되어 있을 수 있다. 냉각 유로(372)는 냉각 유로(372)에 냉각 유체를 공급하는 유체 공급 라인(391), 그리고 냉각 유로(372)로부터 냉각 유체를 배출하는 유체 배출 라인(393)과 연결될 수 있다. 유체 공급 라인(391)은 유체 공급원(392)으로부터 냉각 유체를 전달 받아 냉각 유로(372)로 냉각 유체를 공급할 수 있다. 냉각 판(370)은 열 전도율이 우수한 소재로 제공될 수 있다. 예컨대, 냉각 판(370)은 알루미늄을 포함하는 소재로 제공될 수 있다.
또한, 냉각 판(370)은 상부에서 바라볼 때, 반사 판(360)보다 작은 직경을 가질 수 있다. 또한, 냉각 판(370)은 반사 판(360)과 접촉될 수 있다. 또한, 냉각 판(370)의 상면 중 일부 영역은 반사 판(360)과 접촉되고, 냉각 판(370)의 상면 중 다른 영역은 반사 판(360)과 이격될 수 있다. 예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이 냉각 판(370)에는 개구(373), 접촉 부(374), 그리고 이격 부(375)가 형성될 수 있다. 냉각 판(370)의 상면 중 접촉 부(374)는 반사 판(360)의 하면과 접촉될 수 있다. 냉각 판(370)의 상면 중 이격 부(374)는 반사 판(360)의 하면과 이격되어 후술하는 비활성 가스(G)가 유입되는 사이 공간을 형성할 수 있다. 즉, 접촉 부(374)는 이격 부(375)와 비교할 때 상대적으로 그 높이가 높을 수 있다. 이격 부(375)는 접촉 부(374)와 비교할 때 상대적으로 그 높이가 낮을 수 있다. 또한, 상부에서 바라볼 때, 단위 면적 당 이격 부(375)에 대비하여 접촉 부(374)가 차지하는 비율은, 냉각 판(370)의 중앙 영역보다 냉각 판(370)의 가장자리 영역에서 더 클 수 있다. 즉, 냉각 판(370)의 가장자리 영역은 반사 판(360)과 더 많이 접촉되고, 냉각 판(370)의 중앙 영역은 반사 판(360)과 덜 접촉될 수 있다. 이는, 석영 윈도우(314)가 가지는 측면을 가지기에, 석영 윈도우(314)의 가장자리 영역에서는 램프(342)가 발생시키는 열 에너지를 더 많이 머금고 있기 때문이다. 이에, 반사 판(360)의 가장자리 영역의 온도가 반사 판(360)의 중앙 영역의 온도보다 더 높아질 우려가 크기 때문에, 냉각 판(370)은, 그 가장자리 영역에서 반사 판(360)과 더 많이 접촉될 수 있는 구조를 가진다.
또한, 접촉 부(374)는 제1접촉 부(374a)와 제2접촉 부(374b)를 포함할 수 있다. 제1접촉 부(374a)는 개구(373)로부터 냉각 판(370)의 가장자리 영역에 이르도록 형성될 수 있고, 제2접촉 부(374b)는 냉각 판(370)의 가장자리 영역에 형성될 수 있다. 또한, 제2접촉 부(374b)는 복수로 제공될 수 있다. 제2접촉 부(374b)들은 서로 이격되어 형성될 수 있다. 인접하는 제2접촉 부(374b)들 사이, 그리고 제2접촉 부(374b)와 제1접촉 부(374a)의 사이 영역은 후술하는 비활성 가스가 유출되는 유출 개구로서 기능할 수 있다.
다시 도 4와 도 5를 참조하면, 가스 공급 라인(380)은 척 스테이지(312)와 석영 윈도우(314)가 형성하는 내부 공간(317)으로 가스(G)를 공급할 수 있다. 가스 공급 라인(380)이 내부 공간(317)으로 공급하는 가스(G)는 냉각 가스일 수 있다. 가스 공급 라인(380)이 내부 공간(317)으로 공급하는 가스(G)는 비활성 가스일 수 있다. 예컨대, 가스(G)는 질소, 아르곤 등을 포함하는 비활성 가스 일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 가스(G)는 공지된 비활성 가스로 다양하게 변형될 수 있다.
가스 공급 라인(380)은 제1가스 공급 라인(381), 그리고 제2가스 공급 라인(383)을 포함할 수 있다. 제1가스 공급 라인(381), 그리고 제2가스 공급 라인(383)은 가스 주입 포트(미도시)에 접촉될 수 있다. 제1가스 공급 라인(381)은 제1가스 공급원(382)으로부터 가스(G)를 전달 받아 냉각 판(370)과 반사 판(360)의 사이 공간으로 가스(G)를 공급할 수 있다. 제2가스 공급 라인(383)은 제2가스 공급원(384)으로부터 가스(G)를 전달받아 냉각 판(370)의 하부 영역으로 가스(G)를 공급할 수 있다.
도 7은 도 4의 지지 유닛의 다른 부분을 확대하여 보여주는 도면이다. 도 7을 참조하면, 상술한 바와 같이 램프(342)는 복수로 제공되되, 각각 링 형상을 가지도록 제공될 수 있다. 또한, 램프(342)들은 서로 같은 중심을 가지는 동심원 형상으로 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 램프(342)들은 서로 열 에너지를 독립적으로 발생시킬 수 있다. 이에, 각각의 램프(342)들은 서로 상이한 전력 공급 라인(345)들을 통해 램프(342)들 각각으로 전력을 전달하는 전력 공급 단자(344)와 전기적으로 연결될 수 있다. 전력 공급 단자(344)는 상대적으로 열에 취약한 구조를 가지게 되는데, 이러한 전력 공급 단자(344)를 본 발명의 일 실시 예와 같이 냉각 판(370)에 설치(예컨대, 냉각 판(370)의 상면 또는 하면에 설치)하는 경우, 전력 공급 단자(344)의 온도가 과도하게 높아지는 것을 방지할 수 있다.
도 8은 도 4의 지지 유닛이 기판을 가열하는 모습을 보여주는 도면이다. 도 8을 참조하면, 램프(342)가 발생시키는 열 에너지(H)는 기판(W)으로 직접적으로 전달되거나, 반사 판(360)에 의해 반사되어 기판(W)으로 간접적으로 전달될 수 있다. 이때, 반사 판(360)은 램프(342)가 발생시키는 열 에너지(H)에 의해 온도가 높아질 수 있다. 반사 판(360)의 온도가 높아지면, 반사 판(360)의 열은 스핀 구동부(320)로 전달될 수 있는데, 스핀 구동부(320)의 온도가 높아지면, 중공 모터와 연결되는 스핀 구동부(320)의 구동은 적절히 이루어지지 못하거나, 중공 모터에 고장을 발생시킬 수 있다. 이에, 램프(342)에 의해 가열되는 반사 판(360)의 열이 스핀 구동부(320)로 전달되는 것을 최소화하는 것이 매우 중요하다. 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 냉각 판(370)의 냉각 유로(372)에는 냉각 수가 흐를 수 있다. 그리고, 냉각 판(370)은 반사 판(360)과 접촉될 수 있다. 즉, 냉각 판(370)은 수냉식 쿨링 방식으로 반사 판(360)의 온도가 과도하게 높아지는 것을 방지할 수 있다.
경우에 따라서는, 반사 판(360)의 열에 의해 냉각 판(370)의 냉각 유로(372)에 흐르는 냉각 수에 끓음 현상이 발생될 수 있다. 이에, 본 발명의 일 실시 예에 따른 냉각 판(370)은 접촉 부(374), 그리고 이격 부(375)를 포함할 수 있다. 즉, 냉각 판(370)의 상면 전체가 반사 판(360)의 하면과 접촉되는 것이 아니라, 냉각 판(370)의 상면 중 일부 영역이 반사 판(360)과 접촉된다. 그리고, 냉각 판(370)의 상면 중 반사 판(360)과 접촉되지 않는 다른 영역, 그리고 반사 판(360)의 하면 사이의 사이 공간에는 가스 공급 라인(380)이 공급하는 비활성 가스(G)가 흐를 수 있다. 가스 공급 라인(380)이 공급하는 비활성 가스(G)는 램프(342)에 의해 가열된 반사 판(360)의 열 중 일부가 냉각 판(370)으로 전달되는 것을 차단할 수 있다. 또한, 반사 판(360)의 열 중 일부는 가스(G)로 전달되어, 유출 홀(314a)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 냉각 판(370)의 상면 중 일부 영역이 반사 판(360)과 접촉되고, 냉각 판(370)과 반사 판(360)이 이격되어 형성하는 사이 공간에 비활성 가스(G)가 공급되어, 냉각 유로(372)에 흐르는 냉각 수의 끓음 현상을 최대한 억제할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 공랭식 쿨링 방식보다 상대적으로 냉각 효율이 좋은(이는 공랭식 쿨링 방식과 비교할 때 수냉식 쿨링 방식에서 사용되는 냉각 수의 비열이 공랭식 쿨링 방식에서 사용되는 냉각 가스의 비열보다 크기 때문) 수냉식 쿨링 방식으로 반사 판(360)을 효과적으로 냉각시키거나, 반사 판(360)의 열이 스핀 구동부(320)로 전달되는 것을 방지하되, 수냉식 쿨링 방식을 차용하는 경우 발생될 수 있는 냉각 수의 끓음 현상을 비활성 가스(G)를 공급하는 공랭식 쿨링 방식으로 최대한 억제할 수 있게 된다. 즉, 스핀 구동부(320)에 열이 전달되는 것을 최대한 억제할 수 있으므로, 기판(W)에 대한 처리 공정을 보다 긴 시간 동안 안정적으로 수행할 수 있게 된다. 또한, 반사 판(360)과 접촉되는 접촉 면적이 상이한 복수의 냉각 판(370)들 중 선택된 냉각 판(370)을 내부 공간(317)에 배치하여, 반사 판(360)에 대한 냉각 효과를 선택적으로 제어할 수 있다. 이는 냉각 판(370)과 반사 판(360)의 접촉 면적에 따라 열 전도 정도가 변경되기 때문이다.
또한, 상술한 바와 같이 척 스테이지(312)에 형성되는 차단 돌기(312a)는 액 공급 유닛(400)이 공급하는 처리 액이 척(310)의 내부 공간(317)으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상술한 가스 공급 라인(380)이 공급하는 비활성 가스(G)는 유출 홀(314a)을 통해 척(310)의 내부 공간(317)에서 척(310)의 외부 공간을 향하는 방향으로 흐를 수 있다. 또한, 가스 공급 라인(380)이 공급하는 비활성 가스(G)는 척(310)의 내부 공간(317)의 압력이 척(310)의 외부 공간과 비교할 때, 상대적으로 양압이 되도록 할 수 있다. 이에, 기판(W)이 상대적으로 낮은 속도로 회전되더라도, 액 공급 유닛(400)이 공급하는 처리 액이 척(310)의 내부 공간으로 유입되는 것을 최대한 억제할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
기판 처리 장치 : 10
챔버 : 100
지지 유닛 : 300
척 : 310
척 스테이지 : 312
차단 돌기 : 312a
윈도우 : 314
유출 홀 : 314a
내부 공간 : 317
스핀 구동부 : 320
중공 공간 : 322
백 노즐부 : 330
약액 분사부 : 332
약액 공급부 : 334
약액 공급 라인 : 336
가열 부재 : 340
램프 : 342
전력 공급 단자 : 344
전력 공급 라인 : 345
반사 판 : 360
냉각 판 : 370
냉각 유로 : 372
개구 : 373
접촉 부 : 374
제1접촉 부 : 374a
제2접촉 부 : 374b
이격 부 : 375
가스 공급 라인 : 380
제1가스 공급 라인 : 381
제1가스 공급원 : 382
제2가스 공급 라인 : 383
제2가스 공급원 : 384
유체 공급 라인 : 391
유체 공급원 : 392
유체 배출 라인 : 393
액 공급 유닛 : 400

Claims (20)

  1. 기판을 지지하는 지지 유닛에 있어서,
    지지된 기판으로 열 에너지를 전달하는 가열 부재;
    상기 가열 부재의 하부에 배치되며, 상기 가열 부재가 발생시키는 열 에너지를 기판에 반사시키는 반사 판;
    상기 반사 판의 하부에 배치되며 액체 상태의 냉각 유체가 흐르는 냉각 유로가 형성된 냉각 판; 및
    상기 반사 판, 그리고 상기 냉각 판의 사이 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 라인을 포함하고,
    상기 냉각 판의 상면은,
    상기 반사 판과 접촉되는 접촉 부; 및
    상기 반사 판과 이격되어 상기 사이 공간을 형성하는 이격 부를 포함하는 지지 유닛.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상부에서 바라볼 때, 단위 면적당 상기 이격 부에 대비하여 상기 접촉 부가 차지하는 비율은,
    상기 냉각 판의 중앙 영역보다 상기 냉각 판의 가장자리 영역에서 더 큰 지지 유닛.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가스 공급 라인은,
    상기 사이 공간으로 상기 가스를 공급하는 제1가스 공급 라인; 및
    상기 냉각 판의 하부로 상기 가스를 공급하는 제2가스 공급 라인을 포함하는 지지 유닛.
  5. 제1항, 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 유닛은,
    스핀 구동부와 결합되어 회전 가능한 척 스테이지; 및
    상기 척 스테이지의 상부에 배치되고, 상기 척 스테이지와 서로 조합되어 상기 가열 부재, 상기 반사 판, 그리고 상기 냉각 판이 배치되는 내부 공간을 형성하는 윈도우를 포함하는 지지 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 윈도우의 측면에는,
    상기 가스 공급 라인이 공급하는 상기 가스가 유출되는 유출 홀이 형성되는 지지 유닛.
  7. 제5항에 있어서,
    상부에서 바라볼 때, 상기 척 스테이지의 가장자리 영역에는 외부의 불순물이 상기 내부 공간으로 유입되는 것을 차단하는 차단 돌기가 형성되는 지지 유닛.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 차단 돌기는,
    상부에서 바라볼 때, 상기 냉각 판을 둘러싸도록 제공되고,
    그 상단이 상기 반사 판으로부터 이격되도록 제공되는 지지 유닛.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 스핀 구동부는,
    중공 공간을 가지는 중공 회전 축으로 제공되고,
    상기 가스 공급 라인, 상기 냉각 유체를 상기 냉각 유로에 공급하는 유체 공급 라인, 상기 냉각 유로로부터 상기 냉각 유체를 배출하는 유체 배출 라인 중 적어도 어느 하나는 상기 중공 공간에 제공되는 지지 유닛.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 척 스테이지 및 상기 윈도우는 서로 결합되어 상기 스핀 구동부의 회전에 의해 회전되되,
    상기 가열 부재, 상기 반사 판, 그리고 상기 냉각 판은 상기 척 스테이지 및 상기 윈도우의 회전으로부터 독립되게 위치하는 지지 유닛.
  11. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판을 지지하는 지지 유닛; 및
    상기 지지 유닛에 지지된 기판으로 처리 액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하고,
    상기 지지 유닛은,
    상기 지지 유닛에 지지된 기판으로 열 에너지를 전달하는 가열 부재;
    상기 가열 부재의 하부에 배치되며, 상기 가열 부재가 발생시키는 열 에너지를 기판에 반사시키는 반사 판; 및
    상기 반사 판의 하부에 배치되고 액체 상태의 냉각 유체가 흐르는 냉각 유로가 형성된 냉각 판을 포함하고,
    상기 냉각 판의 상면은,
    상기 반사 판과 접촉되는 접촉 부; 및
    상기 반사 판과 이격되어 사이 공간을 형성하는 이격 부를 포함하며,
    상기 지지 유닛은,
    상기 사이 공간으로 비활성 가스를 공급하는 가스 공급 라인을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 가스 공급 라인은,
    상기 사이 공간으로 상기 비활성 가스를 공급하는 제1가스 공급 라인; 및
    상기 냉각 판의 하부로 상기 비활성 가스를 공급하는 제2가스 공급 라인을 포함하는 기판 처리 장치.
  14. 제11항 및 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상부에서 바라볼 때, 단위 면적당 상기 이격 부에 대비하여 상기 접촉 부가 차지하는 비율은,
    상기 냉각 판의 중앙 영역보다 상기 냉각 판의 가장자리 영역에서 더 큰 기판 처리 장치.
  15. 제11항 및 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 유닛은,
    스핀 구동부와 결합되어 회전 가능한 척 스테이지; 및
    상기 척 스테이지의 상부에 배치되고, 상기 척 스테이지와 서로 조합되어 상기 가열 부재, 상기 반사 판, 그리고 상기 냉각 판이 배치되는 내부 공간을 형성하는 윈도우를 포함하는 기판 처리 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 윈도우의 측면에는,
    상기 가스 공급 라인이 공급하는 상기 비활성 가스가 유출되는 유출 홀이 형성되는 기판 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상부에서 바라볼 때, 상기 척 스테이지의 가장자리 영역에는 외부의 불순물이 상기 내부 공간으로 유입되는 것을 차단하는 차단 돌기가 형성되는 기판 처리 장치.
  18. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    처리 공간을 가지는 챔버;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지, 그리고 회전시키는 지지 유닛; 및
    상기 지지 유닛에 지지된 기판으로 처리 액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하고,
    상기 지지 유닛은,
    스핀 구동부와 결합되어 회전 가능한 척 스테이지;
    상기 척 스테이지의 상부에 배치되고, 상기 척 스테이지와 서로 조합되어 내부 공간을 형성하는 투명한 석영 윈도우;
    상기 내부 공간에 배치되며, 상기 지지 유닛에 지지된 기판으로 열 에너지를 전달하는 가열 부재;
    상기 가열 부재의 하부에 배치되며, 상기 가열 부재가 발생시키는 열 에너지를 상기 지지 유닛에 지지된 기판에 반사시키는 반사 판;
    상기 반사 판의 하부에 배치되며 액체 상태의 냉각 유체가 흐르는 냉각 유로가 형성된 냉각 판; 및
    상기 반사 판, 그리고 상기 냉각 판 사이 공간으로 비활성 가스를 공급하는 가스 공급 라인을 포함하고,
    상기 냉각 판의 상면은,
    상기 반사 판과 접촉되는 접촉 부; 및
    상기 반사 판과 이격되어 상기 사이 공간을 형성하는 이격 부를 포함하는 기판 처리 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 가열 부재는,
    복수로 제공되되, 각각 링 형상을 가지도록 제공되고,
    각각의 상기 가열 부재로 전력을 전달하는 전력 공급 단자는,
    상기 냉각 판에 설치되는 기판 처리 장치.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 석영 윈도우의 측면에는,
    상기 가스 공급 라인이 공급하는 상기 비활성 가스가 유출되는 유출 홀이 형성되고,
    상부에서 바라볼 때, 상기 척 스테이지의 가장자리 영역에는,
    외부의 불순물이 상기 내부 공간으로 유입되는 것을 차단하는 차단 돌기가 형성되되,
    상기 차단 돌기는,
    상부에서 바라볼 때, 상기 냉각 판을 둘러싸도록 제공되고,
    그 상단이 상기 반사 판으로부터 이격되도록 제공되는 기판 처리 장치.
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