KR20100053258A - 바울 내부에 복수개의 노즐을 가지는 기판처리장치 - Google Patents

바울 내부에 복수개의 노즐을 가지는 기판처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판(또는 웨이퍼) 상에 약액을 공급하여 기판을 처리하는 장치에 있어서 기판 상에 약액을 공급하는 복수개의 노즐이 바울(Bowl 또는 챔버) 내부에 구비되어 노즐의 이동 시간을 최소화할 수 있는 바울 내부에 복수개의 노즐을 가지는 기판처리장치에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리장치는, 바울의 내부에 구비되어 기판을 지지하며 회전가능한 기판지지부, 상기 기판지지부에 놓여진 기판 상으로 약액을 공급하는 노즐, 상기 노즐로 약액을 공급하는 약액공급부 및 공정 진행 중 기판 상에서 상기 노즐의 위치가 변화되도록 상기 노즐을 이동시키는 노즐이동부를 포함하며, 상기 노즐은 상기 바울의 내부에 구비되는 복수개의 약액회수챔버들의 링 형상의 플레이트 일측에 형성되는 절곡부위에 각각 위치된다.
챔버, 바울, 용기, 기판, 식각, 노즐, 스핀헤드, 웨이퍼

Description

바울 내부에 복수개의 노즐을 가지는 기판처리장치{Apparatus for treating substrate with nozzles inside of bowl}
본 발명은 기판처리장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판(또는 웨이퍼) 상에 약액을 공급하여 기판을 처리하는 장치에 있어서 기판 상에 약액을 공급하는 복수개의 노즐이 바울(Bowl 또는 챔버) 내부에 구비되어 노즐의 이동 시간을 최소화할 수 있는 바울 내부에 복수개의 노즐을 가지는 기판처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조 장치는 증착, 포토리소그래피, 식각, 화학적 기계적 연마, 세정, 건조 등과 같은 단위 공정들의 반복적인 수행을 통하여 반도체를 제조한다. 이러한 공정들 중 세정 공정은 각각의 단위 공정들을 수행하는 동안 반도체 기판 표면에 잔류하는 이물질 또는 불필요한 막을 제거하는 공정이다.
세정 공정을 수행하는 장치는 다수의 기판(또는 웨이퍼)을 동시에 세정하는 배치식 세정장치와 낱장 단위로 기판을 세정하는 매엽식 세정장치로 구분된다. 이 중 매엽식 세정장치는 낱장의 기판을 지지하며 회전하는 척(Chuck) 또는 지지대 등과 같은 스핀헤드와 기판 처리면에 공정 처리 약액들을 공급하는 적어도 하나의 노 즐을 포함한다. 매엽식 세정장치의 공정이 개시되면, 스핀헤드에 기판이 안착되고 노즐은 세정액, 린스액 및 건조 가스를 순차적으로 분사하여 기판을 세정 및 건조시킨다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 안출된 것으로서, 기판처리장치에 있어서 기판이 안착되는 스핀헤드가 구비되는 바울의 내부에 복수개의 노즐들이 일체로 구비되어 웨이퍼에 약액을 공급하기 위한 노즐의 이동을 최소화할 수 있는 바울 내부에 복수개의 노즐을 가지는 기판처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판처리장치는, 바울의 내부에 구비되어 기판을 지지하며 회전가능한 기판지지부, 상기 기판지지부에 놓여진 기판 상으로 약액을 공급하는 노즐, 상기 노즐로 약액을 공급하는 약액공급부 및 공정 진행 중 기판 상에서 상기 노즐의 위치가 변화되도록 상기 노즐을 이동시키는 노즐이동부를 포함하며, 상기 노즐은 상기 바울의 내부에 구비되는 복수개의 약액회수챔버들의 링 형상의 플레이트 일측에 형성되는 절곡부위에 각각 위치된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 노즐은 상기 절곡부위에 배치되는 노즐분사대와 상기 노즐분사대에 일정 각도를 가지며 상기 약액회수챔버의 약액 회수 공간으로 연장되어 상기 노즐이동부에 지지되고 상기 약액공급부로부터 약액 을 공급받는 노즐연결대를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 노즐분사대와 노즐연결대의 사이에는 상기 노즐분사대와 노즐연결대 사이의 각도를 제어할 수 있는 각도조절기가 구비된다.
본 발명에 의하면, 기판지지부의 웨이퍼에 약액을 공급하는 복수개의 노즐들이 각각 복수개의 약액회수챔버의 절곡 부위에 각각 구비됨으로써, 즉, 복수개의 노즐들이 바울의 내부에 구비됨으로써, 복수개의 노즐들을 구동하기 위한 구동 장치의 구성을 단순하게 할 수 있고 노즐들의 제어를 용이하게 할 수 있으며 이를 통하여 설비 제조 비용을 절약할 수 있다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 복수 노즐을 가지는 기판처리장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기판처리장치(10)는 매엽식 세정 설비로서, 세정 공정을 처리하는 바울(2; 또는 챔버) 내부에 하나의 웨이퍼가 로딩되는 스핀헤드(또는 척 플레이트)(4)와, 바울(2) 일측에 분리 구비되어 웨이퍼에 약액을 공급하는 복수개의 노즐(20,30)들을 포함한다. 그리고 기판처리장치(10)는 노즐(20,30)들을 구동시키는 각각의 구동부(22,32)와, 이들 구동부(22,32)를 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다.
노즐(20,30)들은 각각 적어도 하나의 토출구(26,36)들을 구비하며, 상하 이동 및 직선 이동하여 웨이퍼 전면으로 약액(예를 들어, 식각액, 세정액 등)을 분사하는 제1 노즐(20)과, 상하 이동 및 회전 이동하여 웨이퍼 전면으로 약액(예를 들어, 순수 등)을 분사하는 제2 노즐(30)을 포함한다. 또 각각의 노즐(20,30)들은 다수의 지지대(24,34)에 의해 구동부(22,32)와 각각 체결된다.
구동부(22,32)들은 제1 및 제2 노즐(20,30)을 각각 구동시키기 위하여, 예컨대, 리니어 액츄에이터, 실린더 등으로 지지대(24,34)를 상하 이동시키고, 가이드 레일 등을 이용하여 직선 이동시키거나, 탭핑 모터 등을 이용하여 회전시킨다.
상기와 같은 기판처리장치(10)는 예를 들어, 세정 공정을 처리하기 위하여 제어부(미도시)에 의해 하나의 공정 레시피에 대응하여 적어도 하나의 노즐(20, 또는 30)을 선택하고, 구동부(22,32)를 통해 선택된 노즐을 직선 이동 또는 회전 이동시켜서 스핀헤드(4)에 안착된 웨이퍼 전면에 다양한 약액들을 공급한다.
예컨대, 노즐(20,30)들은 대기 위치에서 공정 처리를 위한 공정 위치로 이동하기 위하여 지지대(24,34)에 의해 상하 이동되고, 스핀헤드(4)에 안착된 웨이퍼의 가장자리, 중앙 및 중간 부위로 직선 또는 수평 회전하여 약액을 분사한다. 따라서 노즐(20,30)들은 제어부로부터 하나의 노즐이 선택되면, 각각의 구동부(22,32)에 의해 개별적으로 상하 이동 및 직선 이동되거나 상하 이동 및 회전 이동되어야 하기 때문에 복수개의 구동장치(22,32)들의 구성에 따른 설비 구성이 복잡해지고 단가가 증가되며 웨이퍼 상에 노즐을 위치시키는 시간이 많이 걸리는 등 제어 절차가 복잡해져 수율이 감소할 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바울 내부에 복수개의 노즐을 가지는 기판처리장치의 구성을 나타낸 측단면도이고, 도 3은 도 2의 기판처리장치에 있어서 노즐을 발췌하여 나타낸 도면이다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바울 내부에 복수개의 노즐을 가지는 기판처리장치는, 바울(100), 기판지지부(200), 노즐(300), 노즐이동부(400) 및 약액공급부(500)를 포함하며, 바울(100)의 내부에 노즐(300)이 구비된다.
바울(100)은 내부에 상부가 개방된 공간을 가지는 원통 형상을 가지고, 바 울(100) 내측에는 서로간에 적층되도록 배치되는 복수의 약액회수챔버(120a,120b,120c)가 제공된다. 약액회수챔버(120a,120b,120c)들은 원형의 링 형상을 가지고 바울(100) 내측을 향해 개방된 입구를 가진다. 약액회수챔버(120a,120b,120c)들은 각각 제작되어 바울(100) 내에 적층되고 각각의 약액에 대한 회수공간을 가진다.
또한, 복수의 약액회수챔버(120a,120b,120c)는 바울(100)의 내측벽으로부터 일정거리 안쪽으로 돌출되도록 형성된 링 형상의 플레이트들에 의해 제공될 수 있으며, 복수의 약액회수챔버(120a,120b,120c)의 외측벽 또는 바닥벽에는 약액회수챔버(120a,120b,120c)로 유입된 약액을 회수하는 회수관(124a,124b,124c)이 연결되어 있으며, 각각의 회수관(124a,124b,124c)에는 개폐밸브(126a,126b,126c)가 설치된다. 바울(100)로부터 약액들이 상이한 회수관(124a,124b,124c)을 통해 분리 배출되므로 회수된 약액은 재사용될 수 있다. 상술한 예에서는 3개의 약액회수챔버(120a,120b,120c)가 바울(100)에 제공되는 것으로 설명하였으나, 약액회수챔버의 수는 다양하게 변화될 수 있다.
바울(100) 내에는 기판지지부(200)가 배치된다. 기판지지부(200)는 공정 진행 중 웨이퍼(W)를 지지하는 원판 형상의 스핀헤드(220)를 가지고 스핀헤드(220)의 상부면에는 웨이퍼(W)와 접촉되어 웨이퍼(W)를 지지하는 지지핀(224)들이 설치된다. 스핀헤드(220)의 상부면 가장자리에는 웨이퍼(W)가 기판지지부(200) 상의 정위치에 안착되도록 웨이퍼(W)를 정렬하는 정렬핀(222)들이 설치된다. 정렬핀(222)들은 일정간격으로 자신의 중심축을 기준으로 회전가능하게 배치된다. 공정 진행시 정렬핀(222)들은 웨이퍼(W)의 측부와 접촉되어 웨이퍼(W)가 정위치로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 상술한 구조와 달리 기판지지부(200)는 지지핀(224)들 없이 스핀헤드(220) 내에 제공된 진공라인을 통하여 웨이퍼(W)를 직접 흡착할 수 있다.
스핀헤드(220)의 저면에는 구동기(240)에 의해 구동되는 지지축(240)이 결합된다. 구동기(240)는 공정 진행 중 스핀헤드(220)를 회전시키고, 공정에 사용되고 있는 약액에 따라 바울(100) 내에서 스핀헤드(220)의 상대 높이가 변화되도록 스핀헤드(220)를 상하로 이동시킨다. 즉, 스핀헤드(220)는 사용되는 약액의 종류에 따라 특정 위치의 약액회수챔버(120a,120b,120c)의 높이에 대응되는 높이로 이동된다. 상술한 예에서는 바울(100)이 고정되고 약액의 종류에 따라 스핀헤드(220)가 상하로 이동되는 것을 설명하였으나, 이와 달리 스핀헤드(220)는 고정되고 바울(100) 또는 약액회수챔버(120a,120b,120c)들이 상하로 이동될 수 있다.
약액은 노즐(300)을 통해 기판지지부(200) 상에 놓여진 웨이퍼(W)로 공급된다. 약액은 웨이퍼(W) 상에 형성된 막을 제거하는 식각액일 수 있다.
노즐(300)은 복수개의 약액회수챔버(120a,120b,120c)들이 바울(100)의 내측벽으로부터 일정거리 안쪽으로 돌출되도록 형성된 링 형상의 플레이트 일측이 웨이퍼(W)를 향하는 각도를 가지며 절곡된 부위(S1,S2,S3)에 각각 위치되는 복수개의 노즐(300a,300b,300c)을 포함한다.
복수개의 노즐(300a,300b,300c)은 기판지지부(200)의 상부에 배치되는 즉, 상기 절곡부위(S1,S2,S3)에 배치되는 노즐분사대(310)와 노즐분사대(310)에 일정 각도를 가지며 약액회수챔버(120a,120b,120c)의 약액 회수 공간으로 연장되어 바 울(100)의 하부에 구비되는 노즐이동부(400)에 지지되고 약액공급부(500)로부터 약액을 공급받는 노즐연결대(330)를 포함한다.
노즐이동부(400)는 길이가 긴 원통 형상을 가지고 바울(100)의 하단부로 연장되는 노즐연결대(330)를 상하 방향으로 이동시키는 구동부(420)를 포함하며, 상기 구동부(420)를 통하여 바울(100) 내부에서 웨이퍼(W)의 높이가 변화될 때 웨이퍼(W)와 노즐(300)간의 거리가 설정간격으로 유지되도록 노즐(300)의 높이가 조절되는 것이 바람직하다. 상술한 예에서는 스핀헤드(220)가 고정되고 바울(100) 내부에 구비되는 약액회수챔버(120a,120b,120c)들과 상기 약액회수챔버(120a,120b,120c)들에 대응되도록 구비되는 노즐(300a,300b,300c)들이 상하 이동되도록 하고 있으나, 이와 달리 바울(100) 내부에 구비되는 약액회수챔버(120a,120b,120c)들과 상기 약액회수챔버(120a,120b,120c)들에 대응되도록 구비되는 노즐(300a,300b,300c)들이 고정되고 스핀헤드(220)가 상하로 이동될 수 있다.
여기서, 노즐분사대(310)는 기판지지부(200)의 상부에 대하여 일정 각도를 가지도록 구비되는데, 이는 복수개의 노즐(300a,300b,300c)들이 선택적으로 약액을 분사하는 경우 상단 또는 하단으로부터 분사되는 약액이 노즐분사대(310)에 유입되어 서로 다른 약액끼리 혼합되는 것을 방지하고, 노즐연결대(330)로부터 유입된 약액이 기판지지부(200)의 웨이퍼(W) 중심 영역으로부터 가장자리 영역에 효과적으로 흐름 분사되도록 하기 위함이다.
또한, 노즐분사대(310)와 노즐연결대(330)의 사이에는 노즐분사대(310)와 노즐연결대(330) 사이의 각도를 제어할 수 있는 각도조절기(350)가 더 구비되어 노즐 이동부(400)에 의한 노즐(300)의 상하 동작시 노즐분사대(310)가 노즐연결대(330)에 수직한 각도를 가지도록 하여 노즐분사대(310)가 복수개의 약액회수챔버(120a,120b,120c)들이 바울(100)의 내측벽으로부터 일정거리 안쪽으로 돌출되도록 형성된 링 형상의 플레이트 일측이 웨이퍼(W)를 향하는 각도를 가지며 절곡된 부위(S1,S2,S3)에 부딪혀 파손되는 것을 방지할 수 있다. 이때, 노즐(300)은 노즐이동부(400)에 의해 노즐연결대(330)가 회전되도록 제어되는 것이 바람직하다.
노즐(300)의 노즐연결대(330)는 약액공급부(500)로부터 약액을 공급받는다. 약액공급부(500)는 복수의 약액저장부(540a,540b,540c) 및 약액공급관(522,524a,524b,524c)을 포함한다. 약액공급관(522,524a,524b,524c)은 노즐(300)과 연결되는 주공급관(522)과 이로부터 분기되며 각각의 약액저장부(540a,540b,540c)들에 연결되는 분기관(524a,524b,524c)들을 가진다. 각각의 분기관(524a,524b,524c)에는 그 내부 통로를 개폐하는 개폐밸브(526a,526b,526c)가 설치된다.
따라서 상술한 실시예에서와 같이, 기판지지부(200)의 웨이퍼(W)에 약액을 공급하는 복수개의 노즐(300a,300b,300c)들이 각각 복수개의 약액회수챔버(220a,220b,220c)의 절곡 부위(S1,S2,S3)에 각각 구비됨으로써, 즉, 복수개의 노즐들이 바울(100)의 내부에 구비됨으로써, 복수개의 노즐들을 구동하기 위한 구동 장치의 구성을 단순하게 할 수 있고 노즐들의 제어를 용이하게 할 수 있으며 이를 통하여 설비 제조 비용을 절약할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 일반적인 복수 노즐을 가지는 기판처리장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 바울 내부에 복수개의 노즐을 가지는 기판처리장치의 구성을 나타낸 측단면도이다.
도 3은 도 2의 기판처리장치에 있어서 노즐을 발췌하여 나타낸 도면이다.
*도면 부호 설명*
100 : 바울 120a,120b,120c : 약액회수챔버
200 : 기판지지부 220 : 스핀헤드
300 : 노즐 400 : 노즐이동부
500 : 약액공급부

Claims (3)

  1. 바울의 내부에 구비되어 기판을 지지하며 회전가능한 기판지지부;
    상기 기판지지부에 놓여진 기판 상으로 약액을 공급하는 노즐;
    상기 노즐로 약액을 공급하는 약액공급부; 및
    공정 진행 중 기판 상에서 상기 노즐의 위치가 변화되도록 상기 노즐을 이동시키는 노즐이동부를 포함하며,
    상기 노즐은 상기 바울의 내부에 구비되는 복수개의 약액회수챔버들의 링 형상의 플레이트 일측에 형성되는 절곡부위에 각각 위치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 노즐은
    상기 절곡부위에 배치되는 노즐분사대와 상기 노즐분사대에 일정 각도를 가지며 상기 약액회수챔버의 약액 회수 공간으로 연장되어 상기 노즐이동부에 지지되고 상기 약액공급부로부터 약액을 공급받는 노즐연결대를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 노즐분사대와 노즐연결대의 사이에는
    상기 노즐분사대와 노즐연결대 사이의 각도를 제어할 수 있는 각도조절기가 구비되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
KR1020080112294A 2008-11-12 2008-11-12 바울 내부에 복수개의 노즐을 가지는 기판처리장치 KR20100053258A (ko)

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