KR20080085438A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20080085438A
KR20080085438A KR1020070026963A KR20070026963A KR20080085438A KR 20080085438 A KR20080085438 A KR 20080085438A KR 1020070026963 A KR1020070026963 A KR 1020070026963A KR 20070026963 A KR20070026963 A KR 20070026963A KR 20080085438 A KR20080085438 A KR 20080085438A
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chemical liquid
chemical
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KR1020070026963A
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권오진
송길훈
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치를 개시한 것으로서, 기판 지지 부재의 상면에 기판 지지 부재보다 내열성이 우수한 재질로 이루어진 약액 차단 판을 설치하는 것을 구성상의 특징으로 가진다.
이러한 특징에 의하면, 식각 또는 세정 공정 진행시 약액 공급 부재로부터 공급되는 고온의 약액에 의해 기판 지지 부재가 열 변형되는 것을 방지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
Figure P1020070026963
식각, 세정, 약액, 스핀 헤드, 열 변형, 약액 차단 판

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면,
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 개략적 평면도,
도 3은 도 2의 약액 차단 판의 개략적 사시도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 동작 상태를 개략적으로 보여주는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 기판 지지 부재 110 : 스핀 헤드
120 : 핀 부재 150 : 약액 차단 판
220 : 제 1 약액 공급 부재 240 : 제 2 약액 공급 부재
300 : 바울부
본 발명은 반도체 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판을 회전시키면서 식각 또는 세정 공정을 진행하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스는 기판상에 여러 가지 물질을 박막 형태로 증착하고 이를 패터닝하여 제조된다. 이를 위하여 증착 공정, 사진 공정, 식각 공정 및 세정 공정 등 여러 단계의 서로 다른 공정이 요구된다.
이들 공정 중 식각 공정은 기판상에 형성된 막질을 제거하는 공정이고, 세정 공정은 반도체 제조를 위한 각 단위 공정의 진행 후 기판 표면에 잔류하는 오염 물질을 제거하는 공정이다. 식각 공정 및 세정 공정은 공정 진행 방식에 따라 습식 방식과 건식 방식으로 분류되며, 습식 방식은 배치 타입의 방식과 스핀 타입의 방식으로 분류된다.
스핀 타입의 방식은 스핀 헤드의 상면에 기판을 지지하는 지지 핀들이 설치되고, 스핀 헤드가 회전함에 따라 지지 핀들에 지지된 기판이 회전하는 구성을 가지며, 기판 상부에 제공되는 프론트 싸이드 노즐(Front Side Nozzle)과 스핀 헤드에 설치된 백 싸이드 노즐(Back Side Nozzle)을 통해 기판의 상면 또는 하면으로 화학 약액(식각액 또는 세정액)을 공급하고, 이를 통해 기판을 처리한다.
식각 공정은 기판상에서 제거하고자 하는 막질의 종류에 따라 불산(HF)이나 황산(H2SO4)과 같은 식각액을 사용하고, 세정 공정은 암모니아 또는 염산과 이들에 과산화수소와 물을 혼합한 세정액을 사용하고 있으며, 통상적으로 기판의 식각 또는 세정 처리는 60 ~ 70 ℃ 이상의 고온에서 진행되고 있다.
그런데, 종래의 일반적인 스핀 헤드는 열에 취약한 재질로 이루어지기 때문에, 기판으로 공급되는 고온의 화학 약액에 의해 쉽게 열 변형되는 문제점이 있었 다.
또한, 스핀 헤드의 열 변형에 의해 그 상면에 설치된 지지 핀들이 초기 설정 상태에서 벗어나게 되고, 이에 의해 기판이 지지 핀들로부터 이탈하거나, 기판과 지지 핀들 간에 슬립(Slip)이 야기되어 공정 불량이 발생하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 스핀 타입의 기판 처리 장치가 가진 문제점을 감안하여 이를 해소하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 기판을 지지하고 회전시키는 스핀 헤드의 열 변형을 방지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 기판 처리 장치는, 기판을 처리하는 장치에 있어서, 기판을 지지하는 기판 지지 부재와; 상기 기판 지지 부재에 지지된 기판으로 고온의 약액을 공급하는 약액 공급 부재와; 상기 기판 지지 부재의 상면에 설치되어 상기 약액 공급 부재로부터 공급되는 고온의 약액이 상기 기판 지지 부재와 접촉하는 것을 차단하며, 그리고 상기 기판 지지 부재보다 내열성이 좋은 재질로 이루어지는 약액 차단 판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 약액 차단 판은 테프론 재질의 합성 수지로 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 약액 차단 판은 표면이 테프론 재질의 합성 수지로 코팅된 금속 판으로 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 약액 차단 판은 상기 기판 지지 부재의 상면에 착탈 가능하게 설치되는 것이 바람직하다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 기판 처리 장치는, 기판을 지지하는 다수의 지지 핀들이 설치된 기판 지지 부재와; 상기 기판 지지 부재에 지지된 기판의 상면으로 고온의 약액을 공급하는 제 1 약액 공급 부재와; 상기 기판 지지 부재에 지지된 기판의 하면으로 고온의 약액을 공급하는 제 2 약액 공급 부재와; 상기 기판 지지 부재의 상면에 설치되어 상기 제 1 및 제 2 약액 공급 부재로부터 공급되는 고온의 약액이 상기 기판 지지 부재와 접촉하는 것을 차단하며, 그리고 상기 기판 지지 부재보다 내열성이 좋은 재질로 이루어지는 약액 차단 판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 약액 차단 판은 상기 기판 지지 부재의 상면에 착탈 가능하게 설치되며, 그리고 상기 지지 핀들이 삽입되는 다수의 홀들이 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 약액 차단 판은 테프론 재질의 합성 수지로 마련되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 약액 차단 판은 표면이 테프론 재질의 합성 수지로 코팅된 금속 판으로 마련되는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가 능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
( 실시 예 )
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 개략적 평면도이며, 도 3은 도 2의 약액 차단 판의 개략적 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시 예에 따른 기판 처리 장치(10)는 기판(W)의 상면, 하면 또는 양면에 약액을 공급하여 기판을 처리하기 위한 것으로, 기판 지지 부재(100), 약액 공급 부재(200) 및 바울부(300)를 가진다.
기판 지지 부재(100)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지하며, 공정이 진행되는 동안 구동부(140)에 의해 회전된다. 기판 지지 부재(100)는 원형의 상부 면을 가지는 스핀 헤드(110)를 포함하며, 스핀 헤드(110)의 상부 면에는 기판(W)을 지지하는 핀 부재(120)가 설치된다. 핀 부재(120)는 지지 핀들(122)과 정렬 핀들(124)을 가진다. 지지 핀들(122)은 스핀 헤드(110)의 상부 면 가장자리부에 일정 배열을 이루며 소정 간격 이격되도록 배치되고, 스핀 헤드(110)로부터 상측으로 돌출되도록 구비된다. 지지 핀들(122)은 기판(W)의 하면을 지지하여 기판(W)이 스핀 헤드(110)로부터 상측 방향으로 이격된 상태에서 지지되도록 한다. 지지 핀들(122)의 외 측에는 정렬 핀들(124)이 각각 배치되며, 정렬 핀들(124)은 상측으로 돌출되도록 구비된다. 정렬 핀들(124)은 다수의 지지 핀들(122)에 의해 지지된 기판(W)이 스핀 헤 드(110) 상의 정 위치에 놓이도록 기판(W)을 정렬한다.
스핀 헤드(110)의 하부에는 그 내부가 비어 있는 중공형의 회전축(130)이 연결되며, 회전축(130)에는 스핀 헤드(110) 및 회전축(130)을 회전시키기 위한 구동부(140)가 연결된다. 구동부(140)의 구동원(142)으로는 모터와 같은 회전 구동 부재가 사용될 수 있다. 구동원(142)의 출력단에는 구동 풀리(144)가 설치되고, 벨트 부재(146)에 의해 구동 풀리(144)와 회전축(130) 간에 회전력이 전달된다.
약액 공급 부재(200)는 기판(W)의 상면에 약액을 공급하는 제 1 약액 공급 부재(220)와, 기판의 배면에 약액을 공급하는 제 2 약액 공급 부재(240)를 가진다. 여기서, 기판을 처리하기 위해 약액 공급 부재(200)로부터 공급되는 약액으로는 식각액 또는 세정액 등 기판 처리 공정에 따라 다양한 약액이 사용될 수 있다. 식각 공정에서는 제거하고자 하는 막질의 종류에 따라 불산(HF)이나 황산(H2SO4)과 같은 약액이 사용될 수 있으며, 세정 공정에서는 암모니아 또는 염산과 이들에 과산화수소와 물을 혼합한 혼합 약액이 사용될 수 있다.
제 1 약액 공급 부재(220)는 기판 지지 부재(100) 상에 놓인 기판(W)의 상면으로 약액을 공급한다. 제 1 약액 공급 부재(220)는 수직하게 배치되며 기판(W)으로 약액을 공급하는 노즐(222)을 가진다. 노즐(222)은 노즐 지지대(224)에 의해 지지되며, 노즐 지지대(224)는 수평 방향으로 배치되고 그 일단은 노즐(222)의 끝단에 결합된다. 노즐 지지대(224)의 타단에는 노즐 지지대(224)와 직각을 이루도록 수직 방향으로 배치된 이동 로드(226)가 결합되고, 이동 로드(226)에는 구동 부 재(228)가 연결된다. 구동 부재(228)는 공정 진행시 또는 공정 전후에 노즐(222)을 이동시킨다. 구동 부재(228)는 노즐(222)을 회전시키기 위한 모터일 수 있으며, 선택적으로 노즐(222)을 기판(W)의 반경 방향으로 직선 이동시키기 위한 어셈블리일 수 있다.
제 2 약액 공급 부재(240)는 기판 지지 부재(100) 상에 놓인 기판(W)의 하면으로 약액을 공급한다. 제 2 약액 공급 부재(240)는 약액 분사부(242) 및 노즐 몸체(244)를 가진다. 약액 분사부(242)는 후술할 약액 이동 라인(243)을 통해 공급된 약액을 기판(W)의 하면을 향해 분사하도록 스핀 헤드(110)의 상면 중앙부에 설치된다. 약액 분사부(242)의 하부에는 로드 형상의 축 부재로 마련된 노즐 몸체(242)가 결합되고, 노즐 몸체(242)는 스핀 헤드(110)의 하부에 연결된 중공형의 회전축(130) 내에 관통 축설된다. 공정 진행시 스핀 헤드(110) 및 회전축(130)은 회전을 하고, 회전축(130)에 관통 축설된 노즐 몸체(244)는 고정되어야 한다. 이를 위해 노즐 몸체(244)의 외주 면과 중공형의 회전축(130) 내주면 사이에는 베어링과 같은 회전 지지 부재(246)가 설치된다. 그리고, 노즐 몸체(242)의 내부에는 약액 이동 라인(243)이 형성되고, 약액 이동 라인(243)은 기판(W) 하면의 처리를 위한 약액을 약액 분사부(242)에 공급한다.
기판의 식각 또는 세정 공정 진행시 제 1 및 제 2 약액 공급 부재(220,240)로부터 기판(W)의 상면 및 하면으로 공급되는 약액(식각액 또는 세정액)은 60 ~ 70 ℃의 고온으로 유지된다. 그런데, 스핀 헤드(110)는 폴리염화비닐(PVC) 수지로 이루어지기 때문에, 기판으로 공급되는 고온의 약액에 의해 열 변형될 수 있다. 본 발명에서는 이를 방지하기 위해 스핀 헤드(110)의 상면에 약액 차단 판(150)을 제공한다.
약액 차단 판(150)은 스핀 헤드(110)의 상면에 상응하는 크기 및 형상을 가지며, 체결 나사(155)에 의해 스핀 헤드(110)의 상면에 착탈 가능하게 설치된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 약액 차단 판(150)에는 스핀 헤드(110) 상면에 배치된 지지 핀들(122)과 정렬 핀들(124) 및 약액 분사부(242)가 삽입되는 다수의 홀들(151,152,154)이 형성된다. 약액 분사부(242)는 홀(151)에 삽입되고, 지지 핀들(122)은 홀들(152)에 삽입되며, 정렬 핀들(124)은 홀들(154)에 삽입된다. 그리고, 홀들(156)에는 체결 나사들(155)이 삽입된다.
약액 차단 판(150)은 스핀 헤드(110)의 재질과 비교하여 보다 내열성이 우수한 재질로 이루어질 수 있으며, 예를 들어 테프론 재질의 합성 수지로 이루어질 수 있다. 또한, 약액 차단 판(150)은 표면이 테프론 재질의 합성 수지로 코팅된 금속 판으로 마련될 수도 있다.
이와 같이, 우수한 내열성의 테프론 재질로 이루어진 약액 차단 판(150)이 스핀 헤드(110)의 상면에 설치됨으로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 및 제 2 약액 공급 부재(220,240)로부터 기판(W)으로 공급된 후 스핀 헤드(110)의 상면으로 유입되는 고온의 약액은 약액 차단 판(150)에 의해 차단된다. 고온의 약액이 약액 차단 판(150)에 의해 차단되어 스핀 헤드(110)와 접촉하지 않기 때문에, 스핀 헤드(110)가 고온의 약액에 의해 열 변형되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 스핀 헤드(110)의 열 변형을 방지함으로써, 스핀 헤드(110) 상면에 배치된 핀 부재(120)가 기판(W)의 척킹 위치에서 벗어나는 것을 방지할 수 있다.
또한, 핀 부재(120)가 척킹 위치에서 벗어나는 것을 방지함으로써, 기판(W)이 핀 부재(120)로부터 이탈하거나 기판(W)과 핀 부재(120) 간에 슬립(Slip)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편, 기판 지지 부재(100)의 둘레에는 기판 지지 부재(100)를 둘러싸도록 바울(Bowl)부(300)가 배치된다. 바울부(300)는 대체로 원통 형상을 가진다. 구체적으로 바울부(300)는 원형의 하부 벽(302)과, 하부 벽(302) 상부로 연장되는 측벽(304)을 가진다. 하부 벽(302)에는 배기 홀(306)이 형성되고, 배기 홀(306)에는 배기관(310)이 연통 설치된다. 배기관(310) 상에는 펌프와 같은 배기 부재(320)가 배치되며, 배기 부재(320)는 기판(W)의 회전에 의해 비산된 약액을 포함하는 용기 내부의 공기를 배기시키도록 음압을 제공한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기판으로 공급되는 고온의 화학 약액에 의해 기판 지지 부재가 열 변형되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 기판 지지 부재의 열 변형을 방지함으로써, 기판의 이탈이나 슬립에 의해 야기되는 공정 불량을 예방할 수 있다.

Claims (8)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판을 지지하는 기판 지지 부재와;
    상기 기판 지지 부재에 지지된 기판으로 고온의 약액을 공급하는 약액 공급 부재와;
    상기 기판 지지 부재의 상면에 설치되어 상기 약액 공급 부재로부터 공급되는 고온의 약액이 상기 기판 지지 부재와 접촉하는 것을 차단하며, 그리고 상기 기판 지지 부재보다 내열성이 좋은 재질로 이루어지는 약액 차단 판;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 약액 차단 판은 테프론 재질의 합성 수지로 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 약액 차단 판은 표면이 테프론 재질의 합성 수지로 코팅된 금속 판으로 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 약액 차단 판은 상기 기판 지지 부재의 상면에 착탈 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 기판을 지지하는 다수의 지지 핀들이 설치된 기판 지지 부재와;
    상기 기판 지지 부재에 지지된 기판의 상면으로 고온의 약액을 공급하는 제 1 약액 공급 부재와;
    상기 기판 지지 부재에 지지된 기판의 하면으로 고온의 약액을 공급하는 제 2 약액 공급 부재와;
    상기 기판 지지 부재의 상면에 설치되어 상기 제 1 및 제 2 약액 공급 부재로부터 공급되는 고온의 약액이 상기 기판 지지 부재와 접촉하는 것을 차단하며, 그리고 상기 기판 지지 부재보다 내열성이 좋은 재질로 이루어지는 약액 차단 판;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 약액 차단 판은,
    상기 기판 지지 부재의 상면에 착탈 가능하게 설치되며, 그리고 상기 지지 핀들이 삽입되는 다수의 홀들이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 약액 차단 판은 테프론 재질의 합성 수지로 마련되는 것을 특징으로 하 는 기판 처리 장치.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 약액 차단 판은 표면이 테프론 재질의 합성 수지로 코팅된 금속 판으로 마련되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101015956B1 (ko) * 2008-10-28 2011-02-23 세메스 주식회사 스핀 헤드
WO2012067332A1 (ko) * 2010-11-15 2012-05-24 엠파워(주) 기판 이송 장치 및 이를 이용한 기판 이송 방법

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