KR20080044417A - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20080044417A
KR20080044417A KR1020060113254A KR20060113254A KR20080044417A KR 20080044417 A KR20080044417 A KR 20080044417A KR 1020060113254 A KR1020060113254 A KR 1020060113254A KR 20060113254 A KR20060113254 A KR 20060113254A KR 20080044417 A KR20080044417 A KR 20080044417A
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이내일
이선우
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 반도체 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 방법은 기판을 척과 같은 지지부재에 안착시킬 때, 기판의 저면과 지지부재의 상부면 사이 공간의 가스를 지지부재에 형성된 관통라인들을 통해 배출시킨다. 이때, 가스의 배출은 상기 관통라인들과 연결되는 배출라인을 공정챔버 내부를 배기하는 배기라인상에 연결시켜, 상기 배기라인상에 설치되는 감압부재에 의한 강제배출방식으로 이루어진다. 따라서, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 방법은 기판의 로딩시 기판이 설정된 위치로부터 벗어나는 것을 방지한다.
반도체, 기판, 웨이퍼, 슬라이딩, 고정, 배출, 강제배출

Description

기판 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 지지부재의 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 순서도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 기판 처리 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
10 : 기판 처리 장치
100 : 공정챔버
200 : 지지부재
300 : 배기부재
400 : 냉각가스 공급부재
본 발명은 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정시 반도체 기판을 지지하는 지지부재에 기판을 로딩 및 언로딩할 때, 기판의 슬라이딩을 방지하는 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정은 반도체 기판(wafer) 상에 식각, 증착, 이온주입, 현상, 노광, 그리고 세정 등의 일련의 단위 공정들을 순차적 또는 선택적으로 수행하여 집적회로 칩을 생산하는 공정이다. 상술한 공정들을 수행하는 장치들은 공정시 웨이퍼를 지지하는 척(chuck)과 같은 지지부재에 기판을 로딩(loading)시킨 후 공정을 진행한다. 지지부재는 기판의 저면을 안착시키는 상부면을 가진다. 또한, 지지부재에는 지지부재를 상하로 관통하도록 리프트핀들이 설치되며, 승강 및 하강 동작하여 지지부재의 상부면으로부터/으로 기판을 이격 및 안착시킨다. 공정시 기판은 지지부재의 상부면보다 높은 위치로 승강되는 리프트핀들 상에 놓여진 후 리프트핀들의 하강에 의해 지지부재에 안착된다.
그러나, 상술한 구조의 지지부재의 사용시에는 기판의 로딩 및 언로딩시 기판이 지지부재로부터 슬라이딩(sliding)되어 지지부재의 기설정된 위치로부터 벗어나는 현상이 발생된다. 특히, 반도체 기판을 처리하는 공정에서는 공정시 리프트 핀 상에 로딩된 기판의 저면과 지지부재의 상부면 사이 공간에 처리가스가 유입되므로, 리프트 핀의 하강에 의해 기판이 상부면에 안착될 때, 처리가스에 의해 기판이 상기 상부면으로부터 슬라이딩되는 현상이 발생된다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 기판의 로딩 및 언로딩시에 기판이 기설정된 위치로부터 이탈되는 것을 방지하는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하 는 것을 목적으로 한다. 특히, 본 발명은 기판이 리프트 핀에 의해 지지부재의 상부면에 안착될 때, 기판이 상기 상부면으로부터 슬라이딩되는 것을 방지하는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 기판 처리 공정을 수행하는 공정실, 공정시 상기 공정실 내부에서 기판이 안착되는 상부면을 가지는, 그리고 내부에 상기 상부면까지 관통되는 적어도 하나의 관통라인이 형성되는 지지부재, 상기 지지부재를 상하로 수직하게 관통하도록 설치되어, 상기 상부면으로/으로부터 기판을 안착 및 이격시키는 리프트 핀들, 그리고 상기 리프트 핀들에 안착된 기판의 저면과 상기 상부면 사이 공간의 가스를 상기 관통라인을 통해 배출시키는 배출라인을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 상기 공정실 내 유체를 외부로 배기시키는 배기라인 및 상기 배기라인 상에 설치되어, 상기 공정실 내 유체를 강제배출시키는 감압부재를 더 포함하고, 상기 배출라인은 상기 배기라인에 연결된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 배출라인의 일단은 상기 관통라인에 연결되고, 상기 배출라인의 타단은 상기 감압부재와 상기 공정실 사이의 위치에서 상기 배기라인에 연결된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 배기 부재는 상기 관통라인과 연결되며, 상기 관통라인을 통해 기판이 상기 상부면에 놓여질 때, 상기 기판의 저면으로 냉 각가스를 공급하는 냉각가스 공급라인을 더 포함한다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 기판을 지지부재에 안착시키기 위해 기판이 하강될 때, 상기 기판이 상기 지지부재로부터 이탈되지 않도록 기판의 저면과 상기 지지부재 사이의 가스를 상기 지지부재에 형성된 적어도 하나의 관통라인을 통해 배출시킨다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 관통라인을 통한 가스의 배출은 상기 관통라인을 내부에 상기 지지부재가 설치되는 공정챔버를 배기하는 배기라인에 연결시켜 이루어진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 관통라인을 통한 가스의 배출은 감압부재에 의해 강제배출방식으로 이루어진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 관통라인은 상기 기판의 저면으로 냉각가스를 공급하는 냉각가스 공급라인과 연결된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 일 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해지도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달되도록 하기 위해 제공되는 것이다. 또한, 본 실시예에서는 반도체 기판 표면에 불필요한 레지스트막을 제거하는 애싱 공정 장치(ashing process apparatus)를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 평판 디스플레이 제조용 유리기판을 처리하는 장치에 적용이 가능할 수 있다.
(실시예)
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 지지부재의 평면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(apparatus for treating sbstrate)(10)는 공정챔버(process room)(100) 및 지지부재(support member)(200), 배기부재(exhaust member)(300), 그리고 냉각가스 공급부재(cooling-gas supply member)(400)를 포함한다.
공정챔버(100)는 반도체 기판(W)을 처리하는 공정을 수행한다. 공정챔버(100)는 하우징(housing)(110)를 포함한다. 하우징(110)은 내부에 기판 처리 공정을 수행하는 공간을 제공한다. 여기서, 기판 처리 공정으로는 반도체 집적회로 칩을 제조하기 위한 공정 중 하나일 수 있다. 특히, 상기 기판 처리 공정은 처리가스를 사용하여 기판을 처리하는 공정, 예컨대, 기판(W)상에 박막을 형성시키는 공정(증착 공정) 및 기판(W)상에 형성된 박막 중 불필요한 박막을 제거하는 공정(식각 공정 및 애싱 공정)일 수 있다.
하우징(110)의 측벽에는 공정시 기판(W)의 출입이 이루어지는 기판 출입구(112)가 형성된다. 그리고, 하우징(110)은 적어도 하나의 가스 공급부재(gas suppply member)(114)를 구비한다. 가스 공급부재(114)는 공정시 하우징(110) 내부로 처리가스를 공급한다. 처리가스는 활성 및 불활성가스를 포함한다. 또는, 가스 공급부재(114)는 공정시 플라즈마를 공급할 수 있다. 가스 공급부재(114)로는 샤워 헤드(shower head)가 사용될 수 있다.
지지부재(200)는 공정시 공정챔버(100) 내부에서 기판(W)을 지지한다. 지지부재(200)는 지지몸체(support body)(210) 및 리프트핀 부재(lift pin member)(220)를 포함한다. 지지몸체(210)는 기판 처리 공정시 기판(W)을 지지한다. 지지몸체(210)는 공정챔버(110) 내부 하측에 설치된다. 지지몸체(210)는 대체로 원통형상을 가지며, 공정시 기판(W)의 저면이 안착되는 상부면(212)을 가진다. 지지몸체(210)에는 복수의 관통라인들(214)이 형성된다. 관통라인들(214)은 공정시 기판(W)의 저면과 상부면(212) 사이 공간(a)의 가스를 배출시킨다. 관통라인들(214)은 지지몸체(210)를 상하로 관통한다. 관통라인들(214)은 공간(a)의 가스를 효과적으로 배출시키도록 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개가 상부면(212)의 중심을 기준으로 균등한 간격으로 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 관통라인들의 배치가 상부면(212)의 중심을 기준으로 균등한 간격으로 형성되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 관통라인들의 형상 및 배치, 그리고 개수 등은 다양하게 변경 및 변경이 가능하다.
리프트핀 부재(220)는 공정시 기판(W)을 지지몸체(210)의 상부면(212)으로/으로부터 안착 및 이격시킨다. 리프트핀 부재(220)는 리프트 핀들(lift pin)(222), 지지대(supporter)(224), 그리고, 구동기(driving part)(226)를 포함한다. 리프트 핀들(222)은 지지몸체(210)를 상하로 수직하게 관통하도록 설치된다. 리프트 핀들(222)은 적어도 세 개가 설치된다. 지지대(224)는 각각의 리프트 핀들(222)을 지지한다. 구동기(226)는 지지대(224)를 상하로 구동시킨다. 구동기(226)의 구동에 의해 리프트 핀들(222)은 상하로 동작된다.
배기부재(300)는 공정시 공정챔버(110)의 배기(exhaust)를 수행한다. 또한, 배기부재(300)는 공간(a) 내 가스를 공정챔버(110) 외부로 배출시킨다. 배기부재(300)는 배출라인(discharge line)(310), 배기라인(exhaust line)(320), 그리고 감압부재(decompression member)(330)을 포함한다. 배출라인(310)은 공간(a) 내 가스를 공정챔버(110) 외부로 배출시킨다. 배출라인(310)의 일단은 각각의 관통라인들(214)과 연결되고, 타단은 배기라인(320)에 연결된다. 이때, 배출라인(310)이 배기라인(320)에 연결되는 부분(x)과 감압부재(330) 상호간의 거리(d1)는 최대한 짧은 것이 바람직하다. 거리(d1)가 길수록 공간(a) 내 압력(P1)과 배기라인(320) 내 압력(P2)의 차이가 증가하므로 효과적으로 공간(a) 내 가스를 배출시킬 수 있다.
감압부재(330)는 공정시 공정챔버(110) 내부 가스를 강제적으로 배출시켜 공정챔버(110) 내부 압력을 조절한다. 감압부재(330)는 터보분자펌프(TMP:Turbo Molecular Pump)(332) 및 드라이 펌프(DP:Dry Pump)(334)를 포함한다. 터보분자펌프(332)는 드라이 펌프(334)보다 큰 배기량으로 공정챔버(110) 내 가스를 배기시킨다. 드라인 펌프(334)는 터보분자펌프(332)를 보조해주기 위한 것으로, 작은 배기량으로 공정챔버(110) 내 가스를 배기시켜, 공정압력의 미세 조절을 수행한다. 여기서, 배출라인(310)의 타단은 터보분자펌프(332)의 전단에 설치된다. 이는 터보분자펌프(332)의 배기압력이 드라이 펌프(334)보다 크므로, 배출라인(310)에 보다 큰 배출압력이 제공되도록 하기 위함이다. 그러나, 선택적으로 배출라인(310)의 타단은 터보분자펌프(332)와 드라이 펌프(334) 사이의 배기라인(320) 상에 연결될 수 있다.
본 실시예에서는 배출라인(310)이 감압부재(330)가 설치된 배기라인(320)에 연결되어 감압부재(330)에 의한 강제배출방식으로 공간(a) 내 가스를 배출시키는 것을 예로 들어 설명하였으나, 배출라인(310)은 다양한 방식으로 공간(a) 내 가스를 배출시킬 수 있다. 예컨대, 본 발명의 다른 실시예로서, 배출라인은 배기라인(320)에 연결되지 않고, 배출라인 상에 별도의 감압부재를 설치하여 공간(a) 내 가스를 강제배출시킬 수 있다. 그러나, 설비의 제작비용의 절감 및 설비 구조의 단순화를 위해서 배출라인(310)은 배기라인(320)에 연결되어 배기라인(320)에 설치되는 감압부재(330)에 의해 공간(a) 내 가스를 배출시키는 것이 바람직하다.
냉각가스 공급부재(400)는 기판 처리 공정시 기판(W)을 기설정된 공정온도로 냉각시킨다. 냉각가스 공급부재(400)는 적어도 하나의 냉각가스 공급라인(cooling-gas supply line)(410)을 구비한다. 냉각가스 공급라인(410)은 공정시 기판(W)으로 냉각가스를 공급한다. 냉각가스 공급라인(410)은 배출라인(310)에 연결된다. 따라서, 공정시 냉각가스 공급라인(410)에 의해 배출라인(310)으로 공급된 냉각가스는 관통라인(214)을 통해 기판(W)의 저면으로 공급된다. 냉각가스는 기판(W)의 온도를 기설정된 공정온도로 냉각시킨다. 상기 냉각가스로는 헬륨(He) 가스가 사용될 수 있다.
본 실시예에서는 냉각가스 공급라인(410)이 배출라인(310)에 연결되어 관통라인(214)을 통해 냉각가스를 기판(W)으로 공급하는 방식을 예로 들어 설명하였으나, 냉각가스 공급라인(410)은 배출라인(310)에 연결되지 않고, 지지부재(200)에 형성되어 냉각가스를 공급하는 별도의 라인(미도시됨)으로 냉각가스를 공급할 수도 있다.
이하, 상술한 구성을 가지는 기판 처리 장치(10)의 공정 과정을 상세히 설명한다. 여기서, 상술한 구성들과 동일한 구성들에 대한 참조번호는 동일하게 병기하고, 그 구성들에 대한 상세한 설명은 생략하겠다.
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 순서도이고, 도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 기판 처리 과정을 설명하기 위한 도면들이다. 도 3을 참조하면, 기판 처리 공정이 개시되면, 기판(W)을 리프트핀들(222) 상에 안착시킨다(S110). 즉, 기판(W)은 기판 출입구(112)를 통해 공정챔버(110) 내부로 이동되어 지지부재(200)의 상부면(212)보다 높게 상승된 리프트 핀들(222) 상에 안착된다.
기판(W)이 리프트 핀들(222) 상에 안착된 후 리프트 핀들(222)이 하강되면, 기판(W)의 저면과 지지몸체(210)의 상부면(212) 사이 공간(a)의 가스를 관통라인들(214)을 통해 배출시킨다(S120). 즉, 도 4a를 참조하면, 감압부재(330)가 가동되고 밸브(V2)가 오픈됨으로써, 배출라인(310)은 감압부재(330)의 흡입압력에 의해 공간(a) 내 가스를 관통라인들(214)을 통해 배기라인(320)으로 배출시킨다.
배출라인(310)의 공간(a) 내 가스의 배출이 이루어지는 과정에서, 기판(W)을 지지몸체(210)의 상부면(212)에 로딩(loading)시킨다(130). 즉, 도 4b를 참조하면, 리프트핀 부재(220)의 구동기(226)는 지지대(224)를 하강시켜, 기판(W)을 지지몸체(210)의 상부면(212)에 안착시킨다. 이때, 기판(W)은 배출라인(310)에 의한 공간(a) 내 가스의 배출로 인한 흡입압력에 의해 상부면(212)에 고정된다. 기판(W)이 상부면(212)에 고정흡착되면, 밸브(V2)가 클로우즈되고, 밸브(V1)가 오픈된다. 따 라서, 냉각가스 공급라인(340)은 배출라인(310)으로 냉각가스를 공급하고, 공급된 냉각가스는 관통라인(214)을 통해 기판(W)의 하부면으로 공급된다. 공급된 냉각가스는 기판(W)의 온도를 기설정된 공정온도로 냉각한다.
기판(W)이 지지부재(210)에 로딩된 후 기설정된 공정온도로 냉각되면, 기판 처리 공정이 수행된다(S140). 즉, 도 4c를 참조하면, 밸브(V1)은 클로우즈되고, 밸브(V3)이 오픈되며, 감압부재(330)는 공정챔버(110) 내 압력을 공정압력으로 감압한다. 그리고, 가스 공급부재(120)는 기판(W)의 처리면을 향해 공정가스를 공급한다. 분사된 공정가스는 기판(W) 표면의 불필요한 레지스트막을 제거한 후 감압부재(330)의 흡입압력에 의해 배기라인(320)을 통해 외부로 배기된다.
기판 처리 공정이 완료되면, 기판(W)은 지지부재(210)로부터 언로딩(unloading)된다(S150). 즉, 도 4d를 참조하면, 기판(W) 표면에 레지스트가 제거되면, 가스공급부재(120)의 공정가스 공급이 중단되고, 공정챔버(110) 내부는 일정압력으로 상승된다. 공정챔버(110) 내부 압력이 일정압력으로 상승되면, 기판(W)은 리프트핀 부재(120)의 구동기(126)에 의해 리프트핀들(122)이 상승된 후 기판출입구(112)를 통해 공정챔버(110)로부터 반출된다(S160).
상술한 기판 처리 장치 및 방법은 기판 처리 공정시 기판(W)이 지지부재(210)에 안착될 때, 기판(W)의 저면과 지지부재(210)의 상부면(212) 사이 공간(a)의 가스를 관통라인들(214)을 통해 강제배출시켜 기판(W)을 고정시켜 기판(W)의 슬라이딩 현상을 방지한다. 이때, 가스의 강제배출은 관통라인들(214)과 연결되는 배출라인(310)을 배기라인(320)의 전단과 연결시켜 감압부재(332)의 흡입압력을 이용함으로써 이루어진다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 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 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 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.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 방법은 공정시 기판이 지지부재의 상부면으로부터 이탈되는 것을 방지한다. 특히, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 방법은 공정시 리프트 핀들이 하강되어 기판을 지지부재의 상부면에 안착시킬 때, 기판의 저면과 지지부재의 상부면 사이 공간의 가스를 강제적으로 배출시킴으로써, 기판의 안착시 기판이 지지부재의 상부면으로부터 슬라이딩되는 현상을 방지한다.

Claims (8)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판 처리 공정을 수행하는 공정실과,
    공정시 상기 공정실 내부에서 기판이 안착되는 상부면을 가지는, 그리고 내부에 상기 상부면까지 관통되는 적어도 하나의 관통라인이 형성되는 지지부재와,
    상기 지지부재를 상하로 수직하게 관통하도록 설치되어, 상기 상부면으로/으로부터 기판을 안착 및 이격시키는 리프트 핀들과,
    상기 리프트 핀들에 안착된 기판의 저면과 상기 상부면 사이 공간의 가스를 상기 관통라인을 통해 배출시키는 배출라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는,
    상기 공정실 내 유체를 외부로 배기시키는 배기라인과,
    상기 배기라인 상에 설치되어, 상기 공정실 내 유체를 강제배출시키는 감압부재를 더 포함하고,
    상기 배출라인은,
    상기 배기라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 배출라인의 일단은 상기 관통라인에 연결되고,
    상기 배출라인의 타단은 상기 감압부재와 상기 공정실 사이의 위치에서 상기 배기라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기 부재는,
    상기 관통라인과 연결되며, 상기 관통라인을 통해 기판이 상기 상부면에 놓여질 때, 상기 기판의 저면으로 냉각가스를 공급하는 냉각가스 공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 기판을 지지부재에 안착시키기 위해 기판이 하강될 때, 상기 기판이 상기 지지부재로부터 이탈되지 않도록 기판의 저면과 상기 지지부재 사이의 가스를 상기 지지부재에 형성된 적어도 하나의 관통라인을 통해 배출시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 관통라인을 통한 가스의 배출은,
    상기 관통라인을 내부에 상기 지지부재가 설치되는 공정챔버를 배기하는 배기라인에 연결시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 관통라인을 통한 가스의 배출은,
    감압부재에 의해 강제배출방식으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통라인은,
    상기 기판의 저면으로 냉각가스를 공급하는 냉각가스 공급라인과 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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