KR20150025900A - 기판 처리 장치, 그리고 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치, 그리고 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는 하우징, 기판을 제 1 방향으로 반송시키는 반송 유닛 및 상기 기판 상으로 액을 공급하는 액 공급 유닛을 갖되, 상기 액 공급 유닛은, 상기 하우징 내에 상기 제 1 방향을 향하는 방향으로 하향 경사지게 제공되는 토출구를 갖고, 상기 기판 상으로 상기 액을 공급하는 제 1 노즐 및 상기 제 1 노즐의 후방에 위치되고 상기 제 1 노즐을 향하는 방향으로 하향 경사지게 제공되는 토출구를 갖고, 상기 기판 상으로 상기 액을 공급하는 제 2 노즐을 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치, 그리고 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법 {SUBSTRATE TREATING APPARATUS AND SUBSTRATE TREATING METHOD}
본 발명은 기판 처리 장치, 그리고 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 방법에 관한 것이다.
기판 표면에 잔류하는 파티클(Particle), 유기 오염물, 그리고 금속 오염물 등의 오염 물질은 반도체 소자의 특성과 생산 수율에 많은 영향을 미친다. 이 때문에 기판 표면에 부착된 각종 오염 물질을 제거하는 세정 공정이 반도체 제조 공정에서 매우 중요하며, 반도체를 제조하는 각 단위 공정의 전후 단계에서 기판을 세정 처리하는 공정이 실시되고 있다. 일반적으로 기판의 세정은 케미컬을 이용하여 기판 상에 잔류하는 금속 이물질, 유기 물질, 또는 파티클 등을 제거하는 케미컬 처리 공정, 순수를 이용하여 기판 상에 잔류하는 케미컬을 제거하는 세척 공정, 그리고 질소 가스 등을 이용하여 기판을 건조하는 건조 공정을 포함한다.
일반적으로, 세척 공정에서 케미컬을 제거하기 위해 순수를 공급하면, 기판 상에 잔류하는 케미컬과 순수가 혼합되어 기판 상에 두껍게 쌓이게 된다. 따라서 기판이 계속적으로 식각되고, 순수를 공급하는 노즐의 타력이 효과적으로 전달되지 않는 문제점이 발생한다.
본 발명은 기판의 세척 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 하우징, 기판을 제 1 방향으로 반송시키는 반송 유닛 및 상기 기판 상으로 액을 공급하는 액 공급 유닛을 갖되, 상기 액 공급 유닛은, 상기 하우징 내에 상기 제 1 방향을 향하는 방향으로 하향 경사지게 제공되는 토출구를 갖고, 상기 기판 상으로 상기 액을 공급하는 제 1 노즐 및 상기 제 1 노즐의 후방에 위치되고 상기 제 1 노즐을 향하는 방향으로 하향 경사지게 제공되는 토출구를 갖고, 상기 기판 상으로 상기 액을 공급하는 제 2 노즐을 포함할 수 있다.
상기 액 공급 유닛은, 상기 하우징 내에 상기 제 2 노즐의 후방에 배치되고, 상기 기판 상으로 상기 액을 공급하는 제 3 노즐을 더 포함할 수 있다.
상기 제 3 노즐은 그 길이 방향이 상기 제 1 방향으로 제공될 수 있다.
상기 제 3 노즐은 복수 개 제공될 수 있다.
상기 제 1 노즐은 상기 하우징 내 유입구에 인접하게 배치될 수 있다.
상기 하우징은, 상기 제 2 노즐과 상기 제 3 노즐 사이에 상기 하우징의 하면으로부터 수직하게 연장되며 상기 하우징 내에서 상기 반송 유닛보다 아래 영역을 제 1 영역과 제 2 영역으로 구획하는 격벽, 상기 제 1 영역과 연결된 제 1 배출관, 상기 제 2 영역과 연결된 제 2 배출관울 더 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치는, 상기 액을 저장하는 액 탱크, 상기 액 탱크와 상기 액 공급 유닛을 연결하는 공급라인을 더 포함하고, 상기 제 2 배출관은, 상기 제 2 영역과 상기 액 탱크를 연결하고, 상기 제 2 영역 내의 상기 액을 회수하여 재사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판을 처리하는 방법에 있어서, 하우징 내에 제 1 방향을 따라 기판이 반입되면, 상기 제 1 방향을 향하는 방향으로 하향 경사지게 제공되는 토출구를 갖는 제 1 노즐로 상기 기판 상에 액을 공급한 뒤에, 상기 제 1 노즐의 후방에 배치되고 상기 제 1 노즐을 향하는 방향으로 경사지게 제공되는 토출구를 갖는 제 2 노즐로 상기 기판 상에 상기 액을 공급할 수 있다.
상기 제 2 노즐로 상기 기판 상에 상기 액을 공급한 뒤에, 그 길이 방향이 상기 제 1 방향을 따라 배열된 제 3 노즐로 상기 액을 공급할 수 있다.
상기 하우징 내의 상기 제 2 노즐과 상기 제 3 노즐 사이에서 상기 반송 유닛보다 아래 영역을 격벽으로 제 1 영역과 제 2 영역으로 구획하고, 상기 제 1 영역의 상기 액은 상기 하우징의 외부로 배출시키고, 상기 제 2 영역의 상기 액은 회수하여 재사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 세척 효율이 향상된 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 처리 장치 단면도이다.
도 2는 도 1의 세척 챔버를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 반송 유닛을 상부에서 바라본 도면이다.
도 4는 도 2의 제 1 노즐과 제 2 노즐을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 도 2의 세척 챔버를 상부에서 바라본 도면이다.
도 6은 종래의 일반적인 세척 챔버에서 케미컬을 제거하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 7과 도 8은 도 2의 세척 챔버에서 케미컬을 제거하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 9는 다른 실시예에 따른 세척 챔버를 보여주는 도면이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 세척 챔버를 보여주는 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에서 기판(S)은 평판 표시 패널 제조에 사용되는 기판(S)을 예로 들어 설명한다. 그러나 이와 달리 기판(S)은 반도체 칩 제조에 사용되는 웨이퍼일 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(1000)를 보여주는 도면이다. 제 1 챔버(100)와 제 2 챔버(200)는 다양한 공정을 수행할 수 있으나, 이하에서는 에칭 공정으로 한정하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1000)는 제 1 챔버(100), 제 2 챔버(200), 그리고 세척 챔버(300)를 가진다. 여기서, 제 1 챔버(100), 제 2 챔버(200), 그리고 세척 챔버(300)가 배열된 방향을 제1방향(X)으로 칭한다. 또한, 상부에서 바라볼 때 제1방향(X)에 수직인 방향을 제2방향(Y)으로 칭하고, 제1방향(X)과 제2방향(Y)에 수직인 방향을 제3방향(Z)으로 칭하기로 한다. 각각의 챔버(100, 200, 300) 내에는 유입구(12)와 유출구(14)가 제공된다. 유입구(12)는 하우징(110, 210, 310)의 일측면에 형성된다. 기판(S)은 유입구(12)를 통해 하우징(110, 210, 310) 내로 유입된다. 이와 마주보는 타측면에는 유출구(14)가 제공된다. 기판(S)은 유출구(14)를 통해 하우징(110, 210, 310)으로부터 유출된다.
제 1 챔버(100)는 제 1 에칭 공정을 수행한다. 제 1 챔버(100)는 제 1 하우징(110), 제 1 노즐 유닛(120), 그리고 제 1 반송 유닛(150)을 가진다. 제 1 하우징(110)은 제 1 에칭 공정을 수행하는 공간을 제공한다. 제 1 노즐 유닛(120)은 기판(S) 상에 제 1 처리액을 공급한다. 제 1 노즐 유닛(120)은 각각 그 길이 방향이 제1방향(X)으로 제공된다. 제 1 노즐 유닛(120)은 샤프트들의 상부에 배치된다. 제 1 노즐 유닛(120)은 복수 개의 제 1 노즐(120a, 120b, 120c)로 제공될 수 있다. 일 예로, 제 1 처리액은 케미컬일 수 있다. 제 1 반송 유닛(150)은 후술할 제 3 반송 유닛(350)과 대체로 동일 또는 유사한 구조 및 기능을 가진다.
제 2 챔버(200)는 제 1 챔버(100)에 인접한 후방에 배치된다. 제 2 챔버(200)는 제 2 에칭 공정을 수행한다. 제 2 챔버(200)는 제 2 하우징(210), 제 2 반송 유닛(250), 그리고 제 2 노즐 유닛(220)을 가진다. 제 2 하우징(210)은 제 2 에칭 공정을 수행하는 공간을 제공한다. 제 2 노즐 유닛(220)은 상술한 제 1 노즐 유닛(120)과 대체로 동일 또는 유사한 구조 및 기능을 가진다. 이와 달리, 선택적으로 제 2 노즐 유닛(220)과 제 1 노즐 유닛(120)은 일직선상에서 서로 어긋나게 배치될 수 있다. 제 2 반송 유닛(250)은 후술할 제 3 반송 유닛(350)과 대체로 동일 또는 유사한 구조 및 기능을 가진다.
도 2는 도 1의 세척 챔버(300)의 내부를 바라본 평면도이다. 도 3은 도 2의 반송 유닛(350)을 보여주는 도면이다. 도 4는 제 1 노즐(320)와 제 2 노즐(330)를 보여주는 도면이다. 도 5는 도 2의 세척 챔버(300)를 상부에서 바라본 도면이다. 세척 챔버(300)는 제 2 챔버(200)에 인접한 후방에 배치된다. 세척 챔버(300)에서는 기판(S) 상에 잔류하는 케미컬을 세척한다.
세척 챔버(300)는 액 탱크(305), 하우징(310), 제 1 노즐(320), 제 1 공급라인(325), 제 2 노즐(330), 제 2 공급라인(335), 제 3 노즐(340), 제 3 공급라인(345), 그리고 제 3 반송 유닛(350)을 갖는다.
제 3 반송 유닛(350)은 기판(S)을 제 1 방향(X)으로 반송한다. 제 3 반송 유닛(350)은 공정 챔버들(100, 200, 300) 간에, 그리고 공정 챔버(100, 200, 300) 내에서 기판(S)을 제1방향(X)으로 이동시킨다. 도 3을 참조하면, 제 3 반송 유닛(350)은 복수의 샤프트들(360), 반송 롤러들(370), 그리고 구동부(380)를 가진다.
샤프트들(360)은 제1방향(X)을 따라 배열된다. 각각의 샤프트(360)는 그 길이 방향이 제2방향(Y)으로 제공된다. 샤프트들(360)은 서로 나란하게 배치된다. 샤프트들(360)은 유입구(12)와 인접한 위치에서부터 유출구(14)와 인접한 위치까지 제공된다. 각각의 샤프트(360)에는 그 길이방향을 따라 복수의 반송 롤러들(370)이 고정 결합된다. 샤프트들(360)은 그 중심축을 기준으로 구동부(380)에 의해 회전된다.
반송 롤러(370)는 각각의 샤프트(360)에 복수 개로 제공된다. 반송 롤러(370)는 기판(S)의 저면을 지지한다. 반송 롤러(370)는 그 중심축에 홀이 형성되고, 샤프트(360)는 홀에 끼워진다. 반송 롤러(370)는 샤프트(360)와 함께 회전된다.
구동부(380)는 풀리들(382), 벨트들(384), 그리고 모터(386)를 가진다. 풀리들(382)은 각각의 샤프트(360)의 양단에 각각 결합된다. 서로 다른 샤프트들(360)에 결합되며 서로 인접하게 배치된 풀리들(382)은 벨트(384)에 의해 서로 연결된다. 풀리들(382) 중 어느 하나에는 이를 회전시키는 모터(386)가 결합된다. 상술한, 풀리(382), 벨트(384), 그리고 모터(386)의 조립체에 의해 샤프트들(360)과 반송 롤러들(370)이 회전되고, 기판(S)은 그 하면이 반송 롤러(370)에 접촉된 상태로 샤프트들(360)을 따라 직선 이동된다. 각각의 샤프트(360)는 수평으로 배치되어 기판(S)은 수평 상태로 이송될 수 있다. 선택적으로 각각의 샤프트(360)의 일단과 타단이 상이한 높이로 제공되어, 기판(S)은 경사진 상태로 이송될 수 있다.
액 탱크(305)는 액을 저장한다. 하우징(310)은 격벽(312), 제 1 배출관(314), 그리고 제 2 배출관(316)을 갖는다. 격벽(312)은 제 2 노즐(330)와 제 3 노즐(340) 사이에서 하우징(310)의 하면으로부터 수직하게 연장된다. 격벽(312)은 하우징(310) 내의 반송 유닛(350)보다 아래 영역을 제 1 영역(D1)과 제 2 영역(D2)으로 구획한다. 제 1 영역(D1)은 제 1 노즐(320) 및 제 2 노즐(330)와 대응되는 영역이다. 제 1 영역(D1)에서는 공정 처리에 사용된 액을 하우징(310) 외부로 배출한다. 제 2 영역(D2)은 제 3 노즐(340)과 대응되는 영역이다. 제 2 영역(D2)은 공정 처리에 사용된 액을 회수하여 재사용한다. 제 1 배출관(314)은 제 1 영역(D1)과 연결된다. 제 1 배출관(314)은 제 1 영역(D1) 내의 액을 하우징(310)의 외부로 배출시킨다. 제 2 배출관(316)은 제 2 영역(D2)과 연결된다. 다시, 도 2를 참조하면, 제 2 배출관(316)은 제 2 영역(D2)과 액 탱크(305)를 연결할 수 있다. 제 2 배출관(316)을 통해, 제 2 영역(D2) 내의 액을 회수하여 재사용할 수 있다.
제 1 노즐(320)는 기판(S) 상으로 세척액을 분사한다. 일 예로, 세척액은 순수일 수 있다. 제 1 노즐(320)는 세척 챔버(300) 내에서 유입구(12)에 인접하게 배치될 수 있다. 도 5와 같이, 제 1 노즐(320)는 그 길이 방향이 제 2 방향(Y)을 따라 제공될 수 있다. 제 1 노즐(320)는 제 2 하우징(200)으로부터 멀어지는 방향으로 하향 경사지게 제공되는 토출구를 갖는다. 제 1 노즐(320)는 기판(S) 상에 순수를 공급하여, 기판(S) 상에 잔존하는 케미컬을 제 1 방향(X)으로 밀어낸다. 제 1 공급라인(325)는 액 탱크(305)와 제 1 노즐(320)을 연결한다.
제 2 노즐(330)는 제 1 노즐(320)보다 하류에 배치된다. 제 2 노즐(330)는 제 1 노즐(320)의 후방에 제 1 노즐(320)와 인접하게 배치될 수 있다. 제 2 노즐(330)는 그 길이 방향이 제 2 방향(Y)을 따라 제공될 수 있다. 제 2 노즐(330)는 기판(S) 상으로 세척액을 분사한다. 일 예로, 세척액은 순수일 수 있다. 제 2 노즐(330)는 유입구(12)를 향하는 방향으로 하향 경사지게 제공되는 토출구를 갖는다. 제 2 공급라인(335)는 액 탱크(305)와 제 2 노즐(330)을 연결한다.
제 3 노즐(340)은 제 3 하우징(300) 내 배치된다. 제 3 노즐(340)은 제 1 노즐(320)와 제 2 노즐(330)보다 하류에 배치된다. 제 3 노즐(340)은 기판(S) 상부로 세척액을 공급한다. 일 예로, 세척액은 순수일 수 있다. 제 3 노즐(340)은 그 길이 방향이 제 1 방향(X)을 따라 제공된다. 도 5를 참조하면, 제 3 노즐(340)은 복수 개 제공될 수 있다. 복수 개의 제 3 노즐(340)은 상부에서 바라볼 때 제 2 방향(Y)을 따라 배치된다. 복수 개의 제 3 노즐(340)은 서로 이격되게 배치될 수 있다. 제 3 공급라인(435)는 액 탱크(405)와 제 3 노즐(440)을 연결한다. 다시 도 2를 참조하면, 제 3 노즐(340)은 제 2 챔버(200)를 향해 하향 경사지게 제공되는 토출구를 갖는다. 기판(S) 상에 순수를 경사지게 공급함으로써, 기판(S) 상에서 순수를 밀어낼 수 있다. 따라서, 기판(S) 상에 순수가 잔류하는 것을 방지한다. 따라서, 기판(S) 상에 제 3 노즐(340)의 타력이 직접 전달될 수 있다. 따라서, 세척 과정이 효과적으로 진행될 수 있다.
도 6은 종래의 일반적인 기판 처리 장치에서 케미컬을 제거하는 과정을 보여주는 도면이다. 도 7과 도 9는 도 2의 세척 챔버(300)에서 제 1 노즐(320), 제 2 노즐(330), 그리고 제 3 노즐(340)로 케미컬을 제거하는 과정을 보여주는 도면이다. 도 6과 같이 제 1 노즐(320)와 제 3 노즐(340)만이 제공되는 경우, 제 1 노즐(320)로 인해 기판(S) 상의 케미컬이 제 1 방향(X)으로 밀려나게 된다. 따라서, 제 3 노즐(340)이 기판(S) 상에 세척액을 공급할 때, 두껍게 형성된 케미컬 층으로 인해 기판(S) 상에 전달되는 제 3 노즐(340)의 타력이 줄어들게 된다. 또한, 기판(S) 상에 잔류하는 케미컬과 기판(S) 상에 공급된 세척액이 혼합되어 잔류하여, 기판(S)의 식각이 진행된다. 이와 달리, 도 7을 참조하면, 제 1 노즐(320)에 의해 밀려난 케미컬은 제 2 노즐(330)에 의해, 제 1 방향(X)을 따라 흐를 수 없게 된다. 따라서, 기판 (S) 상의 케미컬 층은 얇아지게 되어, 제 3 노즐(340)은 기판(S) 상에 타력을 효과적으로 전달할 수 있다. . 또한, 기판(S) 상에 세척액과 혼합된 잔류 케미컬 양이 줄어들게 되어, 기판(S)이 식각되는 양을 줄일 수 있다. 도 8과 같이, 기판(S)은 제 1 방향(X)을 따라 계속적으로 반송되고, 케미컬은 기판(S) 상에서부터 분리되어 제거된다.
이와 달리, 선택적으로, 도 9와 같이, 제 1 노즐(420), 제 2 노즐(430), 그리고 제 3 노즐(440)은 인접한 복수 개의 챔버(400, 500) 내에 나누어 제공될 수 있다. 또한, 도 10과 같이, 세척 챔버(600) 내에는 제 1 노즐(420)과 제 2 노즐(430)만이 제공될 수 있다.
상술한 예들에서는 기판(S)에 대한 에칭 공정 후 세척 공정이 이루어지도록 설명하였다. 그러나 이와 달리 공정의 시기와 공정 챔버의 수는 상이할 수 있다. 또한, 상술한 예들에서는 노즐 유닛이 계속적으로 이루어지는 장치 내에 제공되는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 기판(S)에 대해 스팀 부재 또는 브러쉬 부재 등이 더 제공될 수 있다. 이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 수정, 치환 및 변형이 가능하므로 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 설명된 실시예들은 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100 : 제 1 챔버 200 : 제 2 챔버
300 : 세척 챔버 310 : 하우징
312 : 격벽 314 : 제 1 배출관
316 : 제 2 배출관 320 : 제 1 노즐
330 : 제 2 노즐 340 : 제 3 노즐
12 : 유입구 14 : 유출구

Claims (2)

  1. 기판 처리 장치에 있어서,
    하우징;
    기판을 제 1 방향으로 반송시키는 반송 유닛; 및
    상기 기판 상으로 액을 공급하는 액 공급 유닛;을 갖되,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 하우징 내에 상기 제 1 방향을 향하는 방향으로 하향 경사지게 제공되는 토출구를 갖고, 상기 기판 상으로 상기 액을 공급하는 제 1 노즐; 및
    상기 제 1 노즐의 후방에 위치되고 상기 제 1 노즐을 향하는 방향으로 하향 경사지게 제공되는 토출구를 갖고, 상기 기판 상으로 상기 액을 공급하는 제 2 노즐;을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 하우징 내에 상기 제 2 노즐의 후방에 배치되고, 상기 기판 상으로 상기 액을 공급하는 제 3 노즐을 더 포함하는, 기판 처리 장치.

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