KR20070105162A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20070105162A
KR20070105162A KR1020060037266A KR20060037266A KR20070105162A KR 20070105162 A KR20070105162 A KR 20070105162A KR 1020060037266 A KR1020060037266 A KR 1020060037266A KR 20060037266 A KR20060037266 A KR 20060037266A KR 20070105162 A KR20070105162 A KR 20070105162A
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chemical liquid
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spray nozzle
slit nozzle
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KR1020060037266A
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유인철
오두영
이우석
남기선
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세메스 주식회사
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

본 발명은 기판상에 복수의 처리액이나 기체를 공급하여 기판을 처리하는 장치에 관한 것으로, 본 발명의 기판 처리 장치는 기판이 놓여지는 스핀 헤드를 포함하는 회전장치, 기판에 소정의 처리액들을 각각 공급하는 약액공급부재 및 스핀 헤드 주위를 감싸도록 설치되는 컵 조립체를 포함한다. 약액공급부재는 기판으로 약액을 토출(discharge)하기 위하여 슬릿형상의 약액 토출구를 갖는 슬릿 노즐과, 기판에 약액을 스프레이 방식으로 분사(spray)하기 위한 약액 분사구를 갖는 스프레이 노즐을 포함한다.
상술한 구성을 갖는 본 발명은 잔류 감광막 찌꺼기에 의한 공정 불량을 방지할 수 있다.
기판, 배기, 약액

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 현상 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 현상 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 기판 현상 장치에서 슬릿 노즐의 이동 경로를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 기판 현상 장치에서 스프레이 노즐의 이동 경로를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 기판 현상 장치에서의 기판 처리 과정을 설명하기 위한 플로우챠트이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
110: 회전장치
120 : 약액공급장치
121 : 슬릿 노즐
124 : 스프레이 노즐
130 : 컵 조립체
132 : 외측벽
134 : 수직 격벽
138 : 내측벽
140 : 수평 격벽
본 발명은 반도체 기판을 처리하는 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 기판상에 처리액이나 기체를 공급하여 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.
반도체 제조공정 중 포토리소그래피(Photo lithography) 공정은 기판 상에 원하는 패턴을 형성시키기 위한 공정으로서, 먼저 세척 및 건조를 마친 기판의 표면에 포토 레지스트(Photo resist)와 같은 감광막을 균일하게 도포시키고, 그 위에 소정의 레이아웃으로 형성된 포토 마스크 상의 특정 패턴에 따라 노광공정을 수행하며, 이렇게 노광된 감광막의 불필요한 부위를 현상액으로 제거함으로써 요구되는 패턴으로 형성하는 공정을 말한다.
상기와 같은 포토리소그래피 공정 중에서 현상 공정은 다음과 같은 과정으로 진행된다. 먼저, 감광막 도포 및 노광이 끝난 기판을 회전 척에 장착한 후, 척을 30∼5000rpm의 속도로 회전시킨 상태(또는 정지시킨 상태)에서 현상액을 기판 상으로 분사한다. 이 후, 척을 정지시킨 상태(또는 0∼30rpm으로 회전하는 상태)에서 소정의 시간동안 현상액이 기판 전면으로 고르게 분산되도록 방치한 다음, 척을 소정의 회전수로 회전시켜 초순수(Deionized water)로 기판 내에 잔존하는 감광막 찌 꺼기 및 현상액을 세척한다.
그런데, 종래의 현상 장치에서는 패드 영역의 중간 부분을 가로지르는 실오라기 형태의 파티클이 발생된다. 이러한 파티클은 현상액 토출 후 현상되는 과정에서 감광막이 현상액과 반응하지 않고 기판 표면에 잔류하게 되면서 발생되는데(잔류 감광액 찌꺼기에 의한 현상 불량), 이러한 파티클은 반도체 장치의 전기적 동작을 방해하여 결국 제품 불량을 유발시킨다.
또한, 종래의 현상 장치는 슬릿 형태의 긴 노즐을 사용하여 기판 표면에 현상액을 도포하는데, 슬릿 노즐의 구성상 노즐과 컵 조립체 간의 기구적인 간섭으로 인해 컵 조립체의 커버가 업 된 상태에서는 현상액 토출이 불가했다. 따라서, 종래의 현상 장치는 기판을 회전하면서 현상액을 토출하는 것이 불가능했다(외부 오염 발생). 따라서, 안료 감광막의 경우처럼 고속으로 기판을 회전시키면서 현상액을 분사하는 방식을 공정에 적용해야 하는 경우 유닛 내부 오염 등의 문제로 인해 공정 적용이 불가능하다는 문제점을 갖고 있다.
본 발명의 목적은 기판 표면에 도포된 감광막과의 화학 반응 속도를 가속화할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 잔류 감광막 찌꺼기에 의한 공정 불량을 방지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 사용되는 노즐에 따라 컵 조립체의 커버를 조절할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 기판 처리 장치는 기판이 놓여지는 스핀 헤드를 포함하는 회전장치; 상기 기판에 소정의 처리액들을 각각 공급하는 약액공급부재; 및 상기 스핀 헤드 주위를 감싸도록 설치되는 컵 조립체를 포함하되; 상기 약액공급부재는 기판으로 약액을 토출(discharge)하기 위하여 슬릿형상의 약액 토출구를 갖는 슬릿 노즐과; 기판에 약액을 스프레이 방식으로 분사(spray)하기 위한 약액 분사구를 갖는 스프레이 노즐을 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 약액 공급 부재는 상기 슬릿 노즐의 수평 이동 및 수직 이동을 위한 제1아암 유닛와, 상기 스프레이 노즐의 수평 이동 및 수직 이동을 위한 제2아암 유닛을 더 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 스프레이 노즐의 약액 분사구를 통해 분사되는 약액은 상기 슬릿 노즐의 약액 토출구로부터 토출되는 약액보다 빠른 속도로 기판에 공급된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 컵 조립체는 기판상에서 비산되는 유체가 외부로 이탈되는 것을 방지하기 위한 환형의 커버; 및 상기 커버를 기판 보다 높은 업 위치와, 기판보다 낮은 다운 위치로 승강시키기 위한 승강장치를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 상기 슬릿 노즐 또는 상기 스프레이 노즐의 사용 여부에 따라 상기 컵 조립체의 커버 위치를 제어하는 제어부를 더 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 기판 처리 방법은 회전장치에 기판이 로딩되면, 상기 슬릿 노즐과 상기 스프레이 노즐 중 어느 하나를 선택하여 상기 기판으로 약액을 공급하되, 상기 슬릿 노즐이 선택되면 컵 조립체의 커버가 다운된 상태에서 약액 공급이 진행되고, 상기 스프레이 노즐이 선택되면 상기 컵 조립체의 커버가 업된 상태에서 약액 공급이 진행된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 기판은 상기 스프레이 노즐을 통해 약액이 공급될 때 회전되며, 상기 슬릿 노즐은 상기 기판 상부에서 스캔 이동하면서 약액을 토출한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 5를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 위해 과장된 것이다.
본 실시예에서는 현상액 및 세정액과 같은 처리액을 사용하여 기판(W)과 같은 기판을 현상하는 현상 장치를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며 복수의 처리액을 기판(W) 상에 각각 공급하여 공정을 수행하는 다양한 장치에 적용 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 기판으로 기판(W)를 예로 들어 설명하나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 유리 기판과 같은 다양한 종류의 기판에도 적용될 수 있다.
본 발명의 기본적인 의도는 공정 조건에 따라 슬릿 노즐과 스프레이 노즐을 선택적으로 사용할 수 있으며, 사용되는 노즐 종류에 따라 컵 조립체의 업/다운을 제어하는데 그 특징이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 현상 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 기판 현상 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기판 현상 장치(100)는 기판(w)을 스피닝시키면서 현상 공정을 진행하는 것으로, 회전장치(110)와 약액공급부재(120) 그리고 컵 조립체(130)를 포함한다.
회전장치(110)는 공정 진행 중 기판을 지지하며, 공정이 진행되는 동안 필요에 따라 기판을 회전시킨다. 회전장치(110)는 기판(w)이 놓여지는 평평한 상부면을 가지는 스핀 헤드(112)를 가진다. 스핀 헤드(112)는 기판이 원심력에 의해 스핀 헤드(112)로부터 이탈되지 않도록 내부에 형성된 진공라인(미도시됨)을 통해 기판을 직접 진공 흡착할 수 있다. 상술한 구조와 달리 회전장치(110)는 스핀 헤드(112)에 설치되는 척킹핀들을 통해 기판의 측면으로부터 기판의 가장자리(edge)를 기계적으로 고정할 수 있다. 스핀헤드(112)의 하부면에는 스핀들(114)이 고정 결합되며, 스핀들(114)은 구동기(116)에 의해 회전 가능하게 제공된다. 도시하지 않았지만, 구동기(116)는 회전력을 제공하기 위한 모터, 벨트 및 풀리 등을 구비한다.
약액공급부재(120)는 스핀 헤드(112)상에 놓여진 기판으로 현상액들을 공급한다. 예컨대, 약액공급부재(120)는 현상액을 공급할 수 있는 슬릿 노즐(121)과 스프레이 노즐(124) 그리고 이들을 각각 수평 이동 및 수직 이동시키기 위한 제1,2아암 유닛(122,126)을 갖으며, 슬릿 노즐(121)과 스프레이 노즐(124)은 약액 공급부(미도시됨)를 통해 현상액을 공급받는다.
슬릿 노즐(121)은 기판(w)으로 현상액을 토출(discharge)하기 위하여 슬릿형상의 약액 토출구(미도시됨)를 갖는다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 슬릿 노즐(121)은 제1아암 유닛(122)에 의해 수직방향으로의 업/다운되거나 또는 제1방향(x)으로 수평이동된다. 제1아암 유닛(122)은 슬릿 노즐(121)이 설치되는 아암(122a)과, 아암(122a)을 업/다운 및 수평 이동시키기 위한 제1구동부(122b)를 포함한다. 슬릿 노즐(121)은 제1아암 유닛(122)에 의해 스캔 방식으로 이동하면서 기판(w)에 현상액을 공급하게 되며, 슬릿 노즐(121)의 이동 과정이 도 3에서 화살표로 자세히 도시되어 있다. 상술한 예에서는, 슬릿 노즐(121)이 슬릿 형상의 약액 토출구를 갖는다고 설명하였다. 그러나 이와 달리 슬릿 노즐은 복수의 분사구가 일방향으로 길게 배치되어 이루어지는 약액 토출구를 구비할 수도 있다.
스프레이 노즐(124)은 기판(w)에 현상액을 스프레이 방식으로 분사(spray)하기 위한 약액 분사구(미도시됨)를 갖는다. 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 스프레이 노즐(124)은 제2아암 유닛(126)에 의해 수직방향으로의 업/다운되거나 또는 회전축(z)을 중심으로 일정각도 회전된다. 제2아암유닛(126)은 일정각도 회전되는 아암(126a)과, 아암(126a)을 일정각도 수평 이동시키기 위한 제2구동부(126b)를 포 함한다. 도 4에서와 같이, 스프레이 노즐(124)은 기판(w) 상부로 이동된 후 회전하는 기판 상으로 현상액을 분사하게 되며, 현상액 분사는 컵 조립체의 커버(160)가 업 상태에서 진행된다. 스프레이 노즐(124)의 약액 분사구를 통해 분사되는 현상액은 슬릿 노즐(121)의 약액 토출구로부터 토출되는 현상액보다 빠른 속도로 기판에 공급된다. 스프레이 노즐(124)의 약액 분사구의 면적이 슬릿 노즐(121)의 약액 토출구에 비해 좁기 때문에 분사 속도가 빠르며, 빠른 속도로 분사되는 현상액은 기판(w) 표면의 감광막에 물리적인 충격(에너지)을 강하게(슬릿 노즐에 비해) 제공하게 됨으로써, 현상액과 감광막간의 화학적 반응 효율을 높일 수 있게 된다.
상술한 예에서는, 스프레이 노즐(124)이 제2아암 유닛(126)에 2개 설치된 것으로 도시하고 설명하였다., 그러나 이와 달리 스프레이 노즐(124)은 기판의 크기, 현상액의 공급량 등의 조건에 따라 1개 또는 2개 이상 설치될 수 있다. 스프레이 노즐(124)은 현상액 분사를 위한 높이가 제2아암 유닛(126)에 의해 조절될 수 있다.
컵 조립체(130)는 회전 장치(110) 주위를 둘러싸도록 설치된다. 컵 조립체(130)는 기판(w)의 현상 및 세정 그리고 건조 공정이 진행되는 동안 회전되는 기판(w)상에서 비산되는 유체(현상액, 세정액, 건조가스 등)를 유입 및 모으기 위한 것이다. 이것에 의해 외부의 다른 장치나 주위가 오염되는 것이 방지될 뿐만 아니라, 현상액 회수 및 기판 상부의 균일한 기류 흐름을 제공한다.
컵 조립체(130)는 외측 공간(a)과 내측 공간(b)을 갖는다. 외측 공간(a)은 기판(w)으로부터 비산되는 현상액과 기체가 1차 유입되는 공간으로 외측벽(132)과 수직격벽(134)에 의해 제공되며, 그 바닥면(136)에는 현상액을 드레인하기 위한 드레인 포트(150)가 형성된다.
컵 조립체(130)의 내측 공간(b)은 외측 공간(a)의 안쪽에 형성된다. 내측 공간(b)은 수직 격벽(134)과 내측벽(138) 사이 공간으로, 기체 배기를 위한 배기 포트(142)를 갖는다. 내측 공간(b)은 수평 격벽(140)에 의해 상부 공간(b1)과 하부 공간(b2)으로 나누어진다. 수직 격벽(134)은 외측 공간(a)과 내측 공간(b)을 구획하기 위한 것으로, 수직 격벽(134)에는 다수의 개구(134a)들이 형성된다. 이 개구(134a)들은 외측 공간(a)에서 내측 공간(b)의 상부공간(b1)으로 기체가 이동되는 통로다. 수평 격벽(140)에는 2개의 배기 포트(142)가 형성되는데, 배기 포트(142)는 개구(134a)보다 높게 위치되도록 돌출된 형태로 형성된다. 이는 개구(134a)를 통해 내측 공간(b)의 상부 공간(b1)으로 유입된 물방울성의 현상액이 배기 포트(142)로 유입되는 것을 방지하기 위함이다. 하부 공간(b2)은 배기 포트(142)를 통해 유입된 기체의 강제 배기가 이루어지도록 배기 라인(152)이 연결된다.
수직 격벽(134)에는 외측 공간(a)과 내측 공간의(b) 상부 공간(b1)이 통하는 작은 배출홀(134b)들이 형성될 수 있다. 이 배출홀(134b)들은 내측 공간의 상부 공간 바닥에 고이는 현상액을 외측 공간배출하기 위한 것이다.
한편, 컵 조립체(130)의 외측벽(132)에는 승강 가능한 환형의 커버(160)가 설치된다. 커버(160)는 기판(w)을 스핀 헤드(112) 상으로 반입하거나, 처리가 끝난 기판을 반출할 수 있도록 승강장치(162)에 의해 승강된다.
커버(160)는 승강장치(162)에 의해 기판보다 높은 업 위치와, 기판보다 낮은 다운 위치로 승강된다. 이러한 커버(160)의 승강은 제어부(164)에 의해 제어된다. 제어부(164)는 현상 공정을 위해 슬릿 노즐(121)이 사용되는지 또는 스프레이 노즐(124)이 사용되는지에 따라 커버(160)의 제어가 달라지게 된다. 즉, 슬릿 노즐(121)을 사용하여 공정을 진행하는 경우에는 커버(160)가 다운 상태에서 현상액 공급이 이루어진다(도 3참조). 즉, 슬릿 노즐(121)을 이용한 현상 공정은 슬릿 노즐(121)이 대기위치에서 공정위치로 이동- 슬릿 노즐로부터 현상액 토출-슬릿 노즐이 대기 위치로 이동- 일정시간 대기(현상액과 감광막과의 반응)-린스-건조 등의 순서로 진행되며, 이때 커버(160)는 슬릿 노즐(121)이 대기 위치로 이동된 직후에 업 위치로 이동되게 된다.
그리고, 스프레이 노즐(124)을 사용하여 공정을 진행하는 경우에는 커버(160)가 업 상태에서 현상액 공급이 이루어진다(도 4 참조). 즉, 스프레이 노즐(124)을 이용한 현상 공정은 스프레이 노즐(124)이 대기위치에서 공정위치로 이동(커버 업)- 스프레이 노즐(124)로부터 현상액 분사(기판 회전)-스프레이 노즐(124) 대기위치로 복귀-린스-건조 등의 순서로 진행된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 기판 현상 장치(100)는 회전장치(110)에 기판이 로딩되면(s110), 슬릿 노즐(121)과 스프레이 노즐(124) 중 어느 하나를 선택한 후(s120), 기판으로 현상액을 공급하게 된다. 이때, 슬릿 노즐(121)이 선택되면 컵 조립체의 커버(160)가 다운된 상태에서 현상액 공급이 진행되고(s130) 현상액 공급이 완료되면 슬릿 노즐(121)은 대기위치로 복귀한 후 커버가 업된다(s150). 스프레이 노즐(124)이 선택되면 컵 조립체의 커버(160)가 업된 상태에서 현상액 공급이 진행된다(s140). 현상액 공급이 완료되면 린스(s160)와 건조(s170) 등의 과정을 거치게 된다.
본 발명은 현상 장치에만 한정되는 것은 아니며 기판을 액상(또는 기체상태)의 가공유체로 처리하는 모든 설비(회전형 식각 장치, 회전형 세정 장치 등)에 적용 가능하다.
이상에서, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 감광막의 종류에 따라 슬릿 노즐과 스프레이 노즐을 선택적으로 사용함으로써 현상 균일도를 향상시킬 수 있다. 특히, 본 발명은 안료 형태의 감광막 제거를 위해 슬릿 노즐 대신 스프레이 노즐의 사용이 가능함으로써 현상 불량을 방지할 수 있다. 본 발명은 잔류 감광막 찌꺼기에 의한 공정 불량을 방지할 수 있다. 본 발명은 사용되는 노즐 종류에 따라 컵 조립체의 커버를 용이하게 조절할 수 있다.

Claims (8)

  1. 회전하는 기판에 소정의 액처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서:
    기판이 놓여지는 스핀 헤드를 포함하는 회전장치;
    상기 기판에 소정의 처리액들을 각각 공급하는 약액공급부재; 및
    상기 스핀 헤드 주위를 감싸도록 설치되는 컵 조립체를 포함하되;
    상기 약액공급부재는
    기판으로 약액을 토출(discharge)하기 위하여 슬릿형상의 약액 토출구를 갖는 슬릿 노즐과;
    기판에 약액을 스프레이 방식으로 분사(spray)하기 위한 약액 분사구를 갖는 스프레이 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 약액 공급 부재는
    상기 슬릿 노즐의 수평 이동 및 수직 이동을 위한 제1아암 유닛와,
    상기 스프레이 노즐의 수평 이동 및 수직 이동을 위한 제2아암 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스프레이 노즐의 약액 분사구를 통해 분사되는 약액은 상기 슬릿 노즐 의 약액 토출구로부터 토출되는 약액보다 빠른 속도로 기판에 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 컵 조립체는 기판상에서 비산되는 유체가 외부로 이탈되는 것을 방지하기 위한 환형의 커버; 및
    상기 커버를 기판 보다 높은 업 위치와, 기판보다 낮은 다운 위치로 승강시키기 위한 승강장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는
    상기 슬릿 노즐 또는 상기 스프레이 노즐의 사용 여부에 따라 상기 컵 조립체의 커버 위치를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 슬릿 노즐과 스프레이 노즐이 구비된 기판 처리 장치에서의 기판 처리 방법에 있어서:
    회전장치에 기판이 로딩되면, 상기 슬릿 노즐과 상기 스프레이 노즐 중 어느 하나를 선택하여 상기 기판으로 약액을 공급하되, 상기 슬릿 노즐이 선택되면 컵 조립체의 커버가 다운된 상태에서 약액 공급이 진행되고, 상기 스프레이 노즐이 선 택되면 상기 컵 조립체의 커버가 업된 상태에서 약액 공급이 진행되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기판은 상기 스프레이 노즐을 통해 약액이 공급될 때 회전되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 슬릿 노즐은 상기 기판 상부에서 스캔 이동하면서 약액을 토출하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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