KR20100050119A - 지지부재 및 상기 지지부재를 구비하는 기판 처리 장치 - Google Patents

지지부재 및 상기 지지부재를 구비하는 기판 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 매엽식 기판 처리 장치에서 기판을 지지하는 기판 지지부재에 관한 것으로, 본 발명의 기판 지지 부재는 기판이 놓여지는 스핀 헤드; 기판의 중심이 상기 스핀 헤드의 회전중심에 정위치되도록 상기 스핀 헤드에 놓여진 기판의 편심을 보정하는 편심 보정 부재를 포함한다.
베벨,식각,편심,보정

Description

지지부재 및 상기 지지부재를 구비하는 기판 처리 장치{SUPPORT MEMBER AND APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE WITH THE SAME}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판을 지지하는 지지부재 및 그것을 구비한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자의 제조공정에서 반도체 기판으로 사용되는 웨이퍼 (wafer)상에는 다결정막, 산화막, 질화막 및 금속막 등과 같은 복수의 막질이 형성된다. 상기한 막질 위에는 포토레지스트막이 코팅되고, 노광 공정에 의해 포토마스크에 그려진 패턴은 상기 포토레지스트막으로 전사된다. 이후, 식각공정에 의해서 웨이퍼상에는 원하는 패턴이 형성된다.
따라서 반도체 소자를 제조하기 위해서는 복수의 공정이 필요하므로 하나의 공정이 진행된 웨이퍼는 다른 공정으로 이송되어야 한다. 이 때 웨이퍼는 이송장치에 의해서 가장자리가 파지되어 다른 공정으로 이송된다. 그러나 웨이퍼의 가장자리가 파지되어 이송될 때, 웨이퍼 가장자리의 막질이 떨어져 비산하여, 웨이퍼 중앙부의 표면을 오염시키거나, 다른 웨이퍼의 표면을 오염시킨다. 결과적으로 수율(yield)이 저하되므로, 웨이퍼 가장자리의 막질은 모두 제거되어야 한다. 따라서 웨이퍼의 가장자리를 식각하여 막질을 제거하는 것이 필요하다.
종래에는 웨이퍼 가장자리를 식각하는 방법으로는 웨이퍼 가장자리의 식각되는 부분을 제외한 나머지 부분(즉, 패턴부가 포함되는 일정 면적)을 보호용액 또는 마스크, 보호커버로 보호한 후 회전하는 웨이퍼로 식각액을 분사하는 습식 식각 방법, 회전하는 웨이퍼 가장자리로 플라즈마를 분사하는 건식 식각 방법으로 구분된다.
이러한 방식을 이용한 웨이퍼 가장자리 식각 장치는 다음과 같은 문제점을 가지고 있다. 일반적으로 웨이퍼는 로봇 아암과 같은 이송장치에 의해 척에 장착된다. 그러나 도 1에서와 같이, 웨이퍼의 중심(X2)이 척의 회전중심(X1)에 정확히 위치하지 않으면(즉, 웨이퍼의 중심과 척의 회전 중심에 편심이 생기면), 웨이퍼의 가장자리가 과에칭되거나 부족에칭된다.
본 발명의 목적은 기판이 스핀헤드에 놓일때 기판의 중심이 회전중심에 정확하게 위치되도록 하는 지지부재 및 상기 지지부재를 구비하는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 기판 가장자리가 균일한 식각폭으로 식각될 수 있수 있는 지지부재 및 상기 지지부재를 구비하는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 지지 부재는, 기판이 놓여지는 스핀 헤드; 및 기판의 중심이 상기 스핀 헤드의 회전중심에 정위치되도록 상기 스핀 헤드에 놓여진 기판의 편심을 보정하는 편심 보정 부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 편심 보정 부재는 기판 가장자리와 접촉 또는 비접촉하는 정렬핀들; 및 상기 정렬핀들이 정위치된 기판의 가장자리와 접촉하는 위치까지 이동시키는 구동부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 정렬핀들은 상기 스핀헤드와 함께 회전되는 기판의 가장자리와 접촉한 상태에서 상기 기판의 회전에 의해 자전운동한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 구동부는 상기 정렬핀들을 상기 스핀 헤드의 중심 방향으로 이동시킨다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 정렬핀은 상기 구동부와 연결되어 슬라이드 이동되는 샤프트; 및 상기 샤프트에 결합되며, 기판 가장자리와 접하는 홀더를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 홀더는 상기 샤프트상에서 자유회전된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 지지 부재는 상기 스핀 헤드 아래에 배치되며 상기 편심 보정 부재가 설치되는 베이스를 더 포함한다.
상술한 과제를 달성하기 위한 기판 지지부재는 베이스; 상기 베이스를 관통하여 베이스 상부에 위치되는 스핀 헤드; 상기 베이스에 설치되고, 기판의 중심이 상기 스핀 헤드의 회전중심에 정위치되도록 상기 스핀 헤드에 놓여진 기판의 편심 을 보정하는 편심 보정 부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 편심 보정 부재는 상기 베이스의 가장자리에서 상기 스핀 헤드의 회전축 방향으로 이동 가능하게 설치되는 그리고 기판 가장자리와 접촉 또는 비접촉하는 정렬핀들; 및 상기 정렬핀들이 정위치된 기판의 가장자리와 접촉하는 위치까지 이동시키는 구동부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 정렬핀은 상기 구동부와 연결되어 슬라이드 이동되는 샤프트; 및 상기 샤프트에 회전 가능하게 결합되며, 기판 가장자리와 접하는 홀더를 포함한다.
상술한 과제를 달성하기 위한 기판 처리 장치는 기판이 놓이는 스핀 헤드를 갖는 기판 지지부재; 상기 스핀 헤드에 놓인 기판의 가장자리 영역을 식각하는 식각처리부를 포함하되; 상기 기판 지지부재는 상기 스핀 헤드의 아래에 위치되는 베이스; 상기 베이스에 설치되고, 기판의 중심이 상기 스핀 헤드의 회전중심에 정위치되도록 상기 스핀 헤드에 놓여진 기판의 편심을 보정하는 편심 보정 부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 편심 보정 부재는 기판 가장자리와 접촉 또는 비접촉하는 그리고 상기 스핀 헤드와 함께 회전되는 기판의 가장자리와 접촉한 상태에서 기판의 회전에 의해 자전운동하는 정렬핀들; 및 상기 정렬핀들이 정위치된 기판의 가장자리와 접촉하는 위치까지 이동시키는 구동부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 정렬핀은 상기 구동부와 연결되어 슬라이드 이동되는 샤프트; 및 상기 샤프트에 자유회전 가능하게 결합되며, 기판 가장자 리와 접하는 홀더를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 식각 처리부는 기판 가장자리 영역으로 플라즈마를 제공하는 식각을 수행하는 플라즈마 토치 또는 기판 가장자리 영역으로 식각액을 공급하여 식각을 수행하는 식각 노즐을 포함한다.
본 발명에 의하면, 기판의 중심이 스핀헤드의 회전중심에 정확하게 일치한 상태에 가장자리 식각이 이루어진다.
또한, 본 발명에 의하면 기판 가장자리가 균일한 식각폭으로 식각된다.
또한, 본 발명에 의하면 회전되는 기판의 이탈을 방지함과 동시에 기판 가장자리에 오염을 최소화할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 매엽식 기판 세정 장치를 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 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.
아래의 실시예에서는 식각액 또는 플라즈마를 이용하여 기판 가장자리 부분(베벨부분)을 식각하는 가장자리 식각 장치를 예를 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 기판을 회전시키면서 공정을 수행하는 다 양한 종류의 장치에도 적용될 수 있다.
( 실시 예 )
도 2은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성을 보여주는 측면 구성도이다.
본 실시예에서는 기판 처리 장치(1)가 처리하는 기판으로 반도체 기판를 일례로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 유리 기판과 같은 다양한 종류의 기판에도 적용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는 기판 가장자리를 식각하는 장치로써, 처리 용기(100), 기판 지지부재(200), 식각 처리부(300)를 포함한다. 도시하지 않았지만, 기판 가장자리 식각 공정후에 기판 표면을 세정하기 위해 세정액을 분사하는 노즐들은 생략하였다.
처리 용기(100)는 상부가 개구된 원통 형상을 갖고, 기판(w)을 처리하기 위한 공정 공간을 제공한다. 처리 용기(100)의 개구된 상면은 기판(w)의 반출 및 반입 통로로 제공된다. 처리 용기(100) 내측에는 기판 지지부재(200)가 위치된다. 기판 지지부재(200)는 공정 진행시 기판(W)을 지지하고, 기판을 회전시킨다.
기판 지지 부재(200)는 처리 용기(100)의 내측에 설치된다. 기판 지지 부재(200)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지하며, 공정이 진행되는 동안 후술할 구동부(240)에 의해 회전될 수 있다.
식각 처리부(300)는 기판의 비식각부로 식각에 사용되는 유체가 유입되는 것을 방지하는 보호부(310)와 기판의 가장자리부(식각부)로 플라즈마를 공급하여 이를 식각하는 플라즈마 토치(320)를 포함한다. 플라즈마 토치(320)는 보호부(310)의 보호커버(312) 일측에 설치된다. 보호부(310)의 보호커버(312)는 커버 이동부(314)에 의해 이동되어 공정 진행시 기판 상부면으로부터 소정거리 이격된 상태로 기판과 마주보도록 위치되며, 기판의 비식각부를 보호한다. 커버 이동부(314)는 보호커버(312)를 수직 및 수평 방향으로 이동시킨다. 식각 처리부(300)는 플라즈마를 이용한 건식 식각 방식을 적용하였으나, 식각액을 기판 가장자리로 분사하여 식각하는 습식 식각 방식이 적용될 수 도 있다. 습식 식각 방식을 사용하는 경우에는 플라즈마 토치가 아닌 식각액을 분사하는 식각액 분사 노즐이 적용된다.
도 3은 기판 지지부재의 평면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 기판 지지 부재(200)는 스핀헤드(210), 지지축(220), 구동부(230), 베이스(240) 그리고 편심 보정 부재(250)를 포함한다.
기판 지지부재(200)는 스핀 헤드(210)와 지지축(220) 그리고 구동부(230)를 포함하는 회전 타입의 제1척과, 베이스 그리고 편심 보정 부재(250)를 포함하는 고정타입의 제2척으로 구분될 수 있다. 제1척은 기판을 진공으로 고정한 상태에서 회전하는 기능을 갖고, 제2척은 제1척에 놓여진 기판의 편심을 보정하고, 기판이 회전될 때 이탈되는 것을 방지하는 기능을 갖는다. 물론, 기판의 가장자리 식각 공정은 제2척이 기판의 편심만 보정한 후 기판 가장자리로부터 이격된 상태에서 진행될 수 도 있다.
스핀 헤드(210)는 원형의 상부 면을 갖으며 기판을 진공 흡착하는 진공척으로 이루어진다. 스핀헤드(210)의 하부에는 스핀헤드(210)를 지지하는 지지축(220)이 연결되며, 지지축(220)은 그 하단에 연결된 구동부(230)에 의해 회전한다. 구동 부(230)는 모터 등으로 마련될 수 있다. 지지축(220)이 회전함에 따라 스핀헤드(210) 및 기판(W)이 회전한다.
베이스(240)는 기판 보다 큰 직경을 갖는 원통형의 몸체로 이루어지며, 설비 바닥면에 고정 설치된다. 베이스(240)의 상부 중앙에는 스핀 헤드(210)가 위치되며, 지지축(220)은 베이스(240)의 중앙에 형성된 관통공을 통해 스핀 헤드(210)와 연결된다. 베이스(240)는 스핀 헤드(210)가 회전될 때 회전되지 않는다.
편심 보정 부재(250)는 기판(w)의 중심(x2)이 스핀 헤드(210)의 회전중심(x1)에 정위치되도록 스핀 헤드(210)에 놓여진 기판의 편심을 보정하기 위한 것이다. 편심 보정 부재(250)는 기판 가장자리와 접촉 또는 비접촉하는 정렬핀(260)들 및 정렬핀(260)들이 정위치된 기판의 가장자리와 접촉하는 위치까지 이동시키는 구동부(270)를 포함한다.
정렬 핀(260)들은 베이스(240)의 가장자리부에 소정 간격 이격되어 일정 배열로 배치되며, 베이스(240)의 상측으로 돌출되도록 구비된다. 정렬 핀(260)들 각각은 구동부(270)와 연결되어 슬라이드 이동되는 샤프트와 샤프트(262)에 자전 운동이 가능하게 결합되며, 기판 가장자리와 접하는 홀더(264)를 포함한다. 홀더(264)는 기판 가장자리와 접촉되는 중앙부분이 오목하게 형성된 원통 형상으로 이루어진다. 홀더(264)는 샤프트(262)에 회전 가능하게 설치된다. 도시하지 않았지만, 홀더(264)와 샤프트 사이에는 홀더(264)의 자유회전을 위한 베어링이 설치된다. 정렬핀(260)들은 홀더(264)가 스핀헤드(210)와 함께 회전되는 기판의 가장자리와 접촉한 상태에서 기판의 회전에 의해 자전운동된다.
구동부(270)는 정렬핀(260)들을 스핀 헤드(210)의 중심 외측 방향(오픈방향) 및 스핀 헤드의 중심 내측 방향(기판의 편심 보정을 위한 동작방향;클로즈)으로 이동시킨다.
도 4는 스핀 헤드에 편심을 갖고 놓여진 기판을 보여주는 도면이고, 도 5는 편심 보정 부재에 의해 기판의 편심이 보정된 상태를 보여주는 도면이다.
본 발명의 기판 처리 장치(1)는 기판이 스핀 헤드(진공척)(210)에 놓여지면, 기판 가장자리 식각 공정(베벨 공정)을 진행하기 전 및 스핀 헤드(210)에서 기판을 척킹(진공으로 척킹)하기 전에 정렬핀(260)들의 오픈/클로즈 동작에 의해 기판의 편심을 보정한다. 즉, 도 4에서와 같이 기판의 중심이 스핀 헤드의 중심과 상이하게 놓여지는 경우, 도 5에서와 같이 정렬핀들이 클로즈 동작을 통해 기판의 위치를 보정하게 된다. 정렬핀들의 클로즈 동작 위치는 정위치된 기판의 가장자리와 접촉하는 위치에 해당된다. 이처럼, 본 발명의 기판 처리 장치는 스핀 헤드에 놓여진 기판을 정위치시킴으로써 기판 가장자리 식각 공정시 균일한 식각율을 얻을 수 있는 것이다. 도 4의 정렬핀 위치는 오픈 동작 상태이고, 도 5의 정렬핀 위치는 클로즈 동작 상태를 보여준다.
도 6 및 도 7은 기판의 회전에 의해 회전되는 정렬핀들을 보여주는 도면들이다. 도 6 및 도 7에서와 같이, 가장자리 식각 공정시에는 정렬핀(260)들이 기판의 회전과 연계되어 정렬핀의 홀더(264)가 반대 방향으로 회전하면서 기판의 이탈을 방지한다. 특히, 홀더는 제자리에서 회전하는 기판의 가장자리에 연계되어 자전운 동을 하기 때문에 기판과 홀더(264)의 접촉 위치는 계속 변경된다. 따라서, 기판과 홀더(264) 사이에 처리유체가 잔류하면서 기판을 오염시키는 문제점도 해결할 수 있다.
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.
도 1은 웨이퍼가 척에 정확히 위치하지 않은 상태은 경우 가장자리 식각상태를 보여주는 도면이다.
도 2은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성을 보여주는 측면 구성도이다.
도 3은 기판 지지부재의 평면도이다.
도 4는 스핀 헤드에 편심을 갖고 놓여진 기판을 보여주는 도면이다.
도 5는 편심 보정 부재에 의해 기판의 편심이 보정된 상태를 보여주는 도면이다.
도 6 및 도 7은 기판의 회전에 의해 회전되는 정렬핀들을 보여주는 도면들이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 처리용기
200 : 기판 지지부재
250 : 편심 보정 부재
300 : 식각 처리부

Claims (14)

  1. 기판 지지부재에 있어서:
    기판이 놓여지는 스핀 헤드;
    기판의 중심이 상기 스핀 헤드의 회전중심에 정위치되도록 상기 스핀 헤드에 놓여진 기판의 편심을 보정하는 편심 보정 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 편심 보정 부재는
    기판 가장자리와 접촉 또는 비접촉하는 정렬핀들; 및
    상기 정렬핀들이 정위치된 기판의 가장자리와 접촉하는 위치까지 이동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 정렬핀들은
    상기 스핀헤드와 함께 회전되는 기판의 가장자리와 접촉한 상태에서 상기 기판의 회전에 의해 자전운동하는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 구동부는
    상기 정렬핀들을 상기 스핀 헤드의 중심 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 정렬핀은
    상기 구동부와 연결되어 슬라이드 이동되는 샤프트; 및
    상기 샤프트에 결합되며, 기판 가장자리와 접하는 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 홀더는 상기 샤프트상에서 자유회전되는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 기판 지지 부재는
    상기 스핀 헤드 아래에 배치되며 상기 편심 보정 부재가 설치되는 베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  8. 기판 지지부재에 있어서:
    베이스;
    상기 베이스를 관통하여 베이스 상부에 위치되는 스핀 헤드;
    상기 베이스에 설치되고, 기판의 중심이 상기 스핀 헤드의 회전중심에 정위치되도록 상기 스핀 헤드에 놓여진 기판의 편심을 보정하는 편심 보정 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 편심 보정 부재는
    상기 베이스의 가장자리에서 상기 스핀 헤드의 회전축 방향으로 이동 가능하게 설치되는 그리고 기판 가장자리와 접촉 또는 비접촉하는 정렬핀들; 및
    상기 정렬핀들이 정위치된 기판의 가장자리와 접촉하는 위치까지 이동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 정렬핀은
    상기 구동부와 연결되어 슬라이드 이동되는 샤프트; 및
    상기 샤프트에 회전 가능하게 결합되며, 기판 가장자리와 접하는 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지부재.
  11. 기판 처리 장치에 있어서:
    기판이 놓이는 스핀 헤드를 갖는 기판 지지부재;
    상기 스핀 헤드에 놓인 기판의 가장자리 영역을 식각하는 식각처리부를 포함하되;
    상기 기판 지지부재는
    상기 스핀 헤드의 아래에 위치되는 베이스;
    상기 베이스에 설치되고, 기판의 중심이 상기 스핀 헤드의 회전중심에 정위치되도록 상기 스핀 헤드에 놓여진 기판의 편심을 보정하는 편심 보정 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 편심 보정 부재는
    기판 가장자리와 접촉 또는 비접촉하는 그리고 상기 스핀 헤드와 함께 회전되는 기판의 가장자리와 접촉한 상태에서 기판의 회전에 의해 자전운동하는 정렬핀들; 및
    상기 정렬핀들이 정위치된 기판의 가장자리와 접촉하는 위치까지 이동시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 정렬핀은
    상기 구동부와 연결되어 슬라이드 이동되는 샤프트; 및
    상기 샤프트에 자유회전 가능하게 결합되며, 기판 가장자리와 접하는 홀더를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 식각 처리부는
    기판 가장자리 영역으로 플라즈마를 제공하는 식각을 수행하는 플라즈마 토치 또는 기판 가장자리 영역으로 식각액을 공급하여 식각을 수행하는 식각 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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