KR20010071142A - 기판 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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시노자키히로유키
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마에다 시게루
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Abstract

기판 처리 방법 및 장치는 처리액의 물리적 특성에 영향을 미치지 않고 기판을 손상시키지 않으면서 현상 공정등의 기판 처리에서 기판 표면에 처리액을 균일하게 공급할 수 있다. 회전 블레이드는 기판에 대향하도록 수평방향으로 놓인 기판위에 배치된다. 처리액이 기판 표면에 공급되어 처리액과 접촉하지 않도록 유지되는 동안 회전 블레이드가 회전되고 가스 흐름이 유도된다. 가스 흐름은 회전 블레이드 아래의 기판 표면상에 내부 순환 흐름을 갖는 처리액 덩어리를 형성한다.

Description

기판 처리 방법 및 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND APPARATUS}
본 발명은 처리액으로 기판의 처리될 표면을 처리하는 기판 처리 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 기판위에 박막을 형성하는 코팅 처리 또는 반도체 제조 공정에서 기판의 표면을 얇게 제거하는 에칭 처리에 사용할 수 있는 기판 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 소자 제조 공정에서는, 처리액을 사용하는 다양한 처리 공정이 처리될 기판 표면상에 실시된다. 이러한 경우에는 기판의 처리 표면에 처리액을 균일하게 공급하는 것이 필요하다. 예를 들어, 레지스트로 기판 표면을 균일하게 코팅하고 노광후 균일하게 현상시키기 위해서, 레지스트 코팅 공정과 현상 공정에 사용되는 처리액을 기판 표면에 균일하게 공급하는 것이 필요하다. 특히, 현상 공정에서는, 노광 패턴에 따라 기판의 단위 면적당 현상 처리 면적이 장소마다 상당한 정도로 변화한다(즉, 현상 면적이 큰 영역에서는 현상 용액의 농도가 감소될 수 있는 반면 현상 면적이 작은 영역에서는 현상 용액의 농도가 증가될 수 있어 영역마다 큰 농도 차이를 나타낸다). 따라서, 현상 공정을 균일하게 수행하는 것은 어렵다.
상술된 문제를 고려하여 본 발명의 목적은 처리액의 물리적인 특성에 영향을 미치지 않고 기판을 손상시키지 않으면서도 현상 공정등의 기판 처리에서 기판 표면으로 균일한 농도를 갖는 처리액을 균일하게 공급할 수 있는 기판 처리 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구조예를 개략적으로 도시하는 다이어그램,
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 형성된 처리액 덩어리의 표면 흐름을 나타내는 다이어그램,
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 형성된 처리액 덩어리의 내부 순환 흐름을 나타내는 다이어그램,
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치에서 기판 크기와 동일한 크기의 처리액 덩어리의 형성을 나타내는 다이어그램,
도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 장치에서 사용되는 전동기의 구조예를 나타내는 다이어그램,
도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 또다른 구조예를 개략적으로 나타내는 다이어그램이다.
상술된 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 처리액으로 기판의 표면을 처리하는 기판 처리 방법 및 장치를 제공한다. 기판이 수평 방향으로 놓이고 회전 블레이드가 상기 기판과 대향하도록 기판위에 배치된다. 처리액이 기판의 표면에 공급되고, 회전 블레이드는 처리액과 접촉하지 않도록 유지되면서 회전되어 처리액위로 가스 흐름이 유도된다. 가스 흐름은 기판의 표면상에 표면 흐름과 내부 순환 흐름을 갖는 처리액 덩어리를 형성한다.
상술된 바와 같이 기판에 대향하도록 배치된 회전 블레이드가 처리액과 접촉하지 않도록 유지되면서 회전되어 처리액위로 가스 흐름을 유도한다. 이 가스 흐름은 회전 블레이드 아래의 기판 표면상에 표면 흐름을 갖는 처리액 덩어리를 형성한다. 표면 흐름은 처리액 덩어리내의 내부 순환 흐름을 유도한다. 그 결과, 내부 순환 흐름에 의해 기판 표면에 처리액이 균일하게 공급될 수 있다. 또한, 내부 순환 흐름에 의해 처리액이 뒤섞여지기 때문에, 처리 공정이 진행됨에 따라 발생하는 처리액의 농도 차이를 해소할 수 있어 농도를 균일하게 할 수 있다. 또한, 기판이 정지 상태에 놓여지고 회전 블레이드는 처리액과 접촉하지 않고 회전하기 때문에, 기판은 충격과 응력을 받지 않는다. 따라서, 기판이 손상될 가능성이 없다.
바람직하게는 회전 블레이드의 회전 샤프트와 회전 블레이드를 구동하는 전동기의 회전자가 자기 베어링에 의해 지지된다.
회전 블레이드의 회전 샤프트와 회전 블레이드를 구동하는 전동기의 회전자가자기 부상 방식으로 자기 베어링에 의해 지지되는 경우, 마찰에 의해 발생될 수 있는 입자 등에 의해 기판 또는 처리 공간이 오염될 가능성이 없다.
상기 기판 처리 방법 또는 장치는 기판에 평행하게 회전 블레이드를 이동시키는 단계 또는 장치를 포함할 수 있다.
회전 블레이드를 기판에 평행하게 이동시킴으로써, 회전 블레이드에 의해 유도된 가스 흐름이 회전 블레이드의 이동과 함께 이동하고, 따라서, 회전 블레이드 아래의 기판 표면상에서 가스 흐름에 의해 형성되는 처리액 덩어리도 회전 블레이드가 이동함에 따라 기판 표면상에서 이동한다. 따라서, 기판의 크기가 크더라도 기판의 전체 표면위에서 균일하게 처리될 수 있다.
바람직하게는 상기 회전 블레이드는 평면 디스크이다.
평면 디스크형상의 회전 블레이드는 회전 블레이드 아래의 기판 표면상에 내부 순환 흐름을 갖는 처리액 덩어리를 형성하는 것을 용이하게 한다. 즉, 평면 디스크형상인 회전 블레이드는 기판을 향하는 어떠한 아래 방향의 가스 흐름도 형성하지 않으며, 이는 기판으로부터 회전 블레이드를 향하는 가스 흐름을 형성하는 것을 용이하게 하므로, 따라서 처리액 덩어리의 형성도 용이해진다.
본 발명의 상술된 목적, 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예의 다음 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
(실시예)
본 발명의 실시예는 첨부된 도면을 참조로 다음에서 상세히 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구조예를 개략적으로 도시하는 다이어그램이다. 도 1에 있어서, 기판(1)(예를 들어, 반도체 웨이퍼)은 수평으로 놓여진다. 회전 블레이드(2)는 기판(1)에 대향하도록 배치된다. 회전 블레이드(2)는 전동기(4)의 회전 샤프트(3)에 고정된다. 따라서, 전동기(4)에 의해 회전 블레이드(2)가 회전된다.
상술된 배치를 갖는 기판 처리 장치에 있어서는, 회전 블레이드(2)가 회전될 때 도면에서 나타난 바와 같이 가스 흐름(6)이 유도된다. 즉, 가스 흐름(6)은 기판(1)의 외주로부터 기판(1)의 중심을 향해 흐르고, 기판(1)의 중심에서 상승하고, 회전 블레이드(2)의 외주를 향하여 흐른다. 즉, 회전 블레이드(2)가 회전될 때 회전 블레이드(2)의 하부 표면을 따른 방사상 바깥쪽으로의 가스 흐름(6-1)이 회전 블레이드의 표면과 가스 사이의 마찰력과 상기 가스위에 작용하는 원심력에 의해 발생된다. 회전 블레이드의 중심부를 채우기 위해서 회전 블레이드(2)의 중심에서 상승하는 가스 흐름(6-2)이 발생하여 기판(1)의 상부 표면을 따라 방사상 안쪽으로의 가스 흐름(6-3)을 발생시킨다. 이러한 상태에서 기판(1)의 상부 표면에 처리액이 공급되면, 가스 흐름(6)에 의해 처리액이 대략적으로 원뿔 모양의 처리액 덩어리(5)를 형성하도록 유도된다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 원뿔형 처리액 덩어리(5)는 가스 흐름(6)에 의해 처리액 덩어리(5)의 중심을 향해 흐르도록 유도된 소용돌이 표면 흐름(7)을 갖는다. 도 3에서 나타낸 바와 같이 표면 흐름(7)은 처리액 덩어리(5)내의 내부 순환 흐름(8)을 유도한다. 이러한 순환 흐름(8)은 외주로부터 처리액 덩어리(5)의 중심을 향해 흐르고, 중심에서 하강하고 또한 중심으로부터 외주를 향해 기판(1)의 상부 표면상에서 흐른다. 이러한 순환 흐름(8)은 처리액이 기판(1)의 상부 표면에 균일하게 공급되도록 한다. 또한, 순환 흐름(8)의 교반 작용(stirring action)에 의해 처리액이 뒤섞여진다. 따라서, 처리 공정이 진행함에 따라 발생하는 처리액의 농도 차이를 해소할 수 있다.
회전 블레이드(2)의 구성, 회전 블레이드(2)의 회전수 및 회전 블레이드(2)와 기판(1)사이의 거리에 의해서, 원뿔형 처리액 덩어리(5)의 직경을 자유롭게 제어할 수 있다. 따라서, 도 4에서 나타낸 바와 같이 처리액 덩어리(5)는 기판(1)의 직경과 동일한 직경으로 형성될 수 있다. 따라서, 균일한 농도를 갖는 처리액이 기판 (1)의 전체 표면에 균일하게 공급될 수 있고, 기판(1)의 전체 표면은 균일하게 처리될 수 있다.
회전 블레이드(2)는, 플레이트의 하부면상에 서로 나란한 관계로 날개 모양의 블레이드가 설치되는 일반적인 블레이드 구조를 가질 수 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 도 1 내지 도 3에서 나타낸 바와 같이 평면 디스크 형상인 회전 블레이드(2)는 처리액 덩어리(5)를 쉽게 유도한다.
도 5는 회전 블레이드(2)를 구동하는 전동기의 구조예를 나타내는 다이어그램이다. 도면에서 나타낸 바와 같이, 전동기(4)의 회전 샤프트(3)와 회전 블레이드 (2)의 회전 샤프트는 하나의 회전 샤프트로 일체화된다. 전동기(4)의 회전자(4-1)는 회전 샤프트(3)에 고정된다. 전동기(4)의 고정자(4-2)는 회전자(4-1)의 외주와 대향하도록 배치되고 케이싱(11)에 고정된다. 방사상 자기 베어링(12 및 13)의 회전자 (12-1 및 13-1)는 회전 샤프트(3)에 고정된다. 방사상의 자기 베어링 (12 및 13)의 고정자(12-2 및 13-2)는 각각 회전자(12-1 및 13-1)의 외주와 대향하도록 배치되고 케이싱(11)에 고정된다. 또한, 케이싱(11)위에 방사상 갭 센서 (14 및 15)가 장착된다. 방사상 갭 센서(14 및 15)의 타겟(14-1 및 15-1)이 회전 샤프트(3)에 고정된다.
축방향 자기 베어링(16)의 디스크형상의 회전자(16-1)는 회전 샤프트(3)의 상단부에 고정된다. 축방향 자기 베어링(16)의 고정자(16-2)는 케이싱(11)에 고정되어 회전자(16-1)와 대향한다. 축방향 갭 센서(17)는 케이싱(11)상에 장착되고 축방향 갭 센서(17)의 타겟(17-1)은 회전자(16-1)의 중심에서 고정된다.
회전 샤프트(3)는, 비접촉 자기 부상 방식으로 두 개의 방사상 자기 베어링 (12 및 13)(상부 및 하부)과 하나의 축방향 자기 베어링(16)에 의해 지지된다. 방사상 갭 센서(14 및 15)와 축방향 갭 센서(17)로부터 출력된 신호를 기초로하여, 제어 유닛(도시 생략)은 방사상 자기 베어링(12 및 13)의 고정자(12-2 및 13-2)와 축방향 자기 베어링(16)의 고정자(16-2)에 공급되는 여자 전류를 제어하여, 회전 샤프트 (3)가 소정의 적절한 위치에 있도록 한다.
상술한 바와 같이 회전 샤프트(3)는 방사상 자기 베어링(12 및 13)과 축방향 자기 베어링(16)에 의해 자기 부상 방식으로 지지된다. 따라서, 마찰에 의해 발생될 수 있는 입자 등으로 기판(1) 또는 처리 공간이 오염될 가능성이 없다. 도 5에 보인 회전 블레이드(2)를 구동하는 전동기(4)의 구조는 단지 예시일 뿐이고 본 발명은 반드시 그것에 제한되지 않는다. 자기 베어링과 접촉하지 않는 방식으로 회전 블레이드의 회전 샤프트와 전동기의 회전자를 지지한다는 것만이 필수적이다.
도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 또다른 구조예를 개략적으로 나타내는 다이어그램이다. 도시된 기판 처리 장치는 크기가 큰 기판(1)에 적용된다. 상기 기판 처리 장치는 회전 블레이드(2)와 전동기(4)를 기판(1)에 평행하게 이동시키는 장치 (도시 생략)를 갖는다. 즉, 이동 장치에 의해 화살표(A)방향으로기판(1)에 평행하게 회전 블레이드(2)와 전동기(4)를 이동할 수 있다. 화살표(A)방향으로 회전 블레이드가 이동되기 때문에, 회전 블레이드(2)에 의해 형성된 가스 흐름(6) 역시 회전 블레이드(2)와 함께 이동하고, 따라서 회전 블레이드(2) 아래 기판(1)의 상부 표면상의 가스 흐름(6)에 의해 형성된 원뿔형 처리액 덩어리(5)도 화살표(B)방향으로 이동한다. 따라서, 기판(1)의 크기가 크더라도 기판(1)의 전체 표면상에 균일한 농도를 갖는 처리액이 균일하게 공급될 수 있다. 따라서, 전체 기판 표면을 균일하게 처리할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 다음의 유용한 효과를 제공한다.
본 발명에 따르면 기판에 대향하도록 배치된 회전 블레이드가 처리액과 접촉하지 않으면서 회전되어 가스 흐름을 유도한다. 가스 흐름은 회전 블레이드 아래의 기판 표면상에 표면 흐름을 갖는 처리액 덩어리를 형성한다. 상기 표면 흐름은, 처리액 덩어리내의 순환 흐름을 유도한다. 그 결과, 처리액이 기판 표면에 균일하게 공급될 수 있다. 또한, 순환 흐름에 의해 처리액이 뒤섞여질 수 있기 때문에 처리 경과시 발생하는 처리액의 농도 차이를 해소할 수 있어 농도를 균일하게 할 수 있다. 또한, 기판이 안정된 상태에 놓여지고 또한 회전 블레이드는 처리액과 접촉하지 않고 회전하기 때문에 기판은 충격 또는 응력을 받지 않는다. 따라서, 기판이 손상될 가능성이 없다.
본 발명의 또다른 형태에 따르면, 회전 블레이드의 회전 샤프트와 회전 블레이드를 구동하는 전동기의 회전자가 자기 베어링에 의해 자기 부상 방식으로 지지될 수 있다. 따라서, 마찰에 의해 발생될 수 있는 입자 등에 의해, 기판 또는 처리 공간이 오염될 가능성이 없다.
본 발명의 또다른 형태에 따르면, 상기 기판 처리 장치는, 기판과 평행하게 회전 블레이드를 이동시키는 단계 또는 장치를 더욱 포함할 수 있다. 따라서, 기판에 평행한 회전 블레이드를 이동시킴으로써, 회전 블레이드 아래의 기판 표면상에 형성된 처리액 덩어리가, 회전 블레이드가 이동함에 따라 기판 표면상에서 이동한다. 따라서, 큰 크기의 기판도 전체 표면에 걸쳐서 균일하게 처리될 수 있다.
본 발명의 또다른 형태에 따르면 회전 블레이드가 평면 디스크일 수 있다. 따라서, 회전 블레이드 아래의 기판 표면상에 그 내부에 순환 흐름을 갖는 처리액 덩어리를 형성하는 것이 용이하다.
본 발명은 반드시 전술한 실시예에 제한되지 않고 다양한 방법으로 수정될 수 있다.

Claims (6)

  1. 처리액으로 기판의 표면을 처리하는 기판 처리 방법에 있어서,
    수평 방향으로 놓인 기판의 윗쪽에 상기 기판에 대향하도록 회전 블레이드를 배치하는 단계;
    상기 기판의 표면에 처리액을 공급하는 단계; 및
    가스 흐름이 상기 처리액으로부터 상기 기판의 표면위에 내부 순환 흐름을 갖는 처리액 덩어리를 형성하도록 상기 처리액위로 가스 흐름을 유도하기 위해, 상기 처리액과 접촉하지 않으면서 상기 회전 블레이드를 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기판에 평행하게 상기 회전 블레이드를 이동시켜 상기 회전 블레이드의 이동과 함께 상기 기판의 표면위로 상기 처리액 덩어리를 이동시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  3. 처리액으로 기판의 표면을 처리하는 기판 처리 장치에 있어서,
    수평 방향으로 놓인 기판의 윗쪽에 상기 기판에 대향하도록 배치되는 회전 블레이드;
    상기 기판 표면에 처리액을 공급하는 수단; 및
    상기 처리액과 접촉하지 않도록 유지하면서 상기 회전 블레이드를 회전시키는 수단을 포함하고,
    상기 회전 블레이드는 상기 기판의 표면으로부터 이격되고 상기 회전 수단에 의해 회전하여 상기 처리액위로 가스 흐름을 유도하도록 구성되고,
    상기 가스 흐름은, 상기 처리액으로부터 상기 기판의 표면상에 내부 순환 흐름을 갖는 처리액 덩어리를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 회전 블레이드를 회전시키는 상기 수단이 전동기이고, 상기 전동기의 회전자와 상기 회전 블레이드의 회전 샤프트가 자기 베어링에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 기판에 평행하게 상기 회전 블레이드를 이동시키는 수단을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 블레이드가 평면 디스크인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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