KR20150072200A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치에 있어서, 하우징, 기판을 지지하고 상기 기판을 회전시키는 지지 유닛, 그리고 그 원주면이 상기 기판과 접촉되어 상기 기판을 세정하고, 그 중심축을 기준으로 회전되는 롤 브러쉬를 갖는 세정 유닛을 포함하되, 상기 롤 브러쉬는 그 길이 방향을 따라 선속도가 상이하도록 형상지어질 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 {SUBSTRATE TREATING APPARATUS AND SUBSTRATE TREATING METHOD}

본 발명은 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로 웨이퍼의 화학적 기계적 평탄화 공정 이후에는 웨이퍼를 세정 장치에 투입함으로써, 상기 웨이퍼의 표면에 묻어 있는 각종 슬러리성 컴파운드(slurry compound)를 제거한다. 이러한 세정 장치는 크게 1차 세정 공정과 2차 세정 공정을 수행하는데, 1차 세정 공정에서는 웨이퍼를 회전시키면서 상면과 하면을 세정하고, 2차 세정 공정에서는 웨이퍼를 린스 및 건조시킨다. 1차 세정 공정은 주로 롤 브러쉬, 세정용 케미컬 및 회전 부재에 의해 수행되는데, 이 때에는 롤 브러쉬와 웨이퍼가 회전되며 공정을 수행한다. 이 때, 롤 브러쉬는 웨이퍼의 지름에 대향되게 제공되는데, 롤 브러쉬는 일정하게 회전되나, 웨이퍼는 가장자리 영역에 비해 중앙 영역의 선속도가 작게 된다. 따라서, 가장자리 영역에 비해 중앙 영역의 세정의 효율이 낮다. 따라서, 세정 공정 수행 후에 웨이퍼의 가장자리 영역에 비해 중앙 영역에 파티클 등의 이물질들이 잔류하게 된다.

본 발명은 전 영역을 균일하게 세정할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 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 지지하고 상기 기판을 회전시키는 지지 유닛, 그리고 그 원주면이 상기 기판과 접촉되어 상기 기판을 세정하고, 그 중심축을 기준으로 회전되는 롤 브러쉬를 갖는 세정 유닛을 포함하되, 상기 롤 브러쉬는 그 길이 방향을 따라 선속도가 상이하도록 형상지어질 수 있다.

상기 롤 브러쉬는 상기 지지 유닛에 지지된 상기 기판의 반경에 대응하는 길이를 가질 수 있다.

상기 롤 브러쉬는 세정 공정 진행시, 상기 롤 브러쉬의 일단은 상기 기판의 중심 영역에 대응되게 배치되고, 상기 롤 브러쉬의 타단은 상기 기판의 가장자리 영역에 대응되게 배치될 수 있다.

상기 롤 브러쉬는 상기 기판의 상기 중앙 영역에 접촉되는 선속도가 상기 기판의 상기 가장자리 영역에 접촉되는 상기 선속도보다 클 수 있다.

상기 롤 브러쉬는 원뿔대 형상으로 제공되되, 상기 중앙 영역에 접촉되는 상기 롤 브러쉬의 상기 원주면은 상기 가장자리 영역에 접촉되는 상기 롤 브러쉬의 상기 원주면보다 클 수 있다.

상기 롤 브러쉬는 상기 기판의 상기 중앙 영역에서 상기 기판의 상기 가장자리 영역으로 갈수록 점진적으로 상기 선속도가 작아질 수 있다.

상기 롤 브러쉬는 탄성이 있는 재질로 제공될 수 있다.

본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다.

기판을 처리하는 방법에 있어서, 기판을 회전시키면서 상기 기판 상에 그 중심축을 기준으로 회전되는 롤 브러쉬로 상기 기판을 세정하되, 상기 기판의 중앙 영역에서 상기 롤 브러쉬의 선속도와 상기 기판의 가장자리 영역에서 상기 롤 브러쉬의 상기 선속도가 상이할 수 있다.

상기 중앙 영역에 대응되는 상기 롤 브러쉬의 상기 선속도가 상기 가장자리 영역에 대응되는 상기 롤 브러쉬의 상기 선속도보다 클 수 있다.

상기 롤 브러쉬는 원뿔대 형상으로 제공되고, 상기 중앙 영역에 접촉되는 상기 롤 브러쉬의 원주면은 상기 가장자리 영역에 접촉되는 상기 롤 브러쉬의 상기 원주면보다 클 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판의 전 영역을 균일하게 세정할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 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 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 세정 유닛을 상부에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 2의 롤 브러쉬를 보여주는 도면이다.
도 4와 도 5는 도 2의 세정 유닛을 측면에서 바라본 도면이다.
도 5는 롤 브러쉬 부재와 기판이 회전하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 6은 기판이 회전할 때의 선속도를 보여주는 도면이다.
도 7은 롤 브러쉬가 회전할 때의 선속도를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 3의 롤 브러쉬를 이용하여 세정하는 모습을 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.

본 실시예에서 기판(S)은 반도체 칩 제조에 사용되는 웨이퍼(W)를 예로 들어 설명한다. 그러나 이와 달리, 대체로 원판 형상으로 제공된 다양한 종류의 기판일 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 처리 설비(10)를 개략적으로 보여주는 도면이다. 기판 처리 설비(10)는 인덱스 모듈(100), 반송 로봇(200), 처리 모듈(300), 그리고 세정 모듈(400)을 가진다.

인덱스 모듈(100)은 복수의 웨이퍼(W)들이 수납된 카세트와 세정 모듈(400) 간에 웨이퍼(W)를 반송한다. 인덱스 모듈(100)은 로드 포트(110)와 인터페이스 로봇(120)을 가진다. 로드 포트(110)에는 웨이퍼(W)가 수납된 카세트가 안착된다. 로드 포트(110)는 복수 개 제공될 수 있다. 도 1을 참조하면, 로드 포트(112, 114, 116, 118)는 4개가 일렬로 배치된다. 로드 포트(110)의 개수는 공정 효율 및 풋 프린트 조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수 있다. 인터페이스 로봇(120)은 로드 포트(110)에 놓인 카세트로부터 웨이퍼(W)를 꺼내 버퍼부(460)에 안착시킨다.

반송 로봇(200)은 처리 모듈(300)과 세정 모듈(400) 사이에 제공된다. 반송 로봇(200)은 처리 모듈(300) 과 세정 모듈(400) 간에 웨이퍼(W)를 반송시킨다.

처리 모듈(300)은 웨이퍼(W)를 처리한다. 이하에서는, 처리 모듈(300)이 연마 공정을 수행하는 연마 모듈(300)인 것을 예로 들어 설명한다. 연마 모듈(300)은 웨이퍼(W)를 화학적, 기계적 연마한다. 연마 모듈(300)은 익스체인져(Exchanger, 310), 로딩 컵(320), 연마 스테이션(330), 아암(340), 연마 헤드(350)를 포함한다. 익스체인져(310)는 반송 로봇(200)과 인접하게 제공된다. 익스체인져(310)는 반송 로봇(200)으로부터 받은 웨이퍼(W)를 로딩 컵(320)에 제공한다. 로딩 컵(320)에 놓인 웨이퍼(W)는 연마 헤드(350)에 장착된다. 연마 스테이션(330)은 웨이퍼(W) 연마 공정을 수행한다. 연마 스테이션(330)은 연마 패드가 부착된 플래튼을 가진다. 연마 스테이션(330)은 복수 개 제공될 수 있다. 일 예로, 도 1과 같이, 연마 스테이션(330)은 3개가 제공된다. 복수 개의 연마 스테이션(332, 334, 336)들은 순차적으로 연마 공정을 수행할 수 있다. 연마 공정은 각각의 연마 스테이션(332, 334, 336)에서 하나의 웨이퍼(W)에 대해 부분적으로 진행될 수 있다. 아암(340)은 연마 스테이션(330) 상부에 제공된다. 도 1을 참조하면, 아암(340)의 단부에 각각 연마 헤드(350)가 고정 결합되어 제공된다. 아암(340)은 그 중심축을 기준으로, 연마 헤드(350)를 회전시킨다. 연마 헤드(350)는 웨이퍼(W)를 연마 스테이션(330)으로 이동시킨다. 연마 헤드(350)는 진공을 이용하여 웨이퍼(W)를 흡착한다. 연마 공정이 끝나면, 연마 헤드(350)는 웨이퍼(W)를 로딩 컵(320)에 언로딩한다. 언로딩된 웨이퍼(W)는 익스체인져(310)로부터 다시 반송 로봇(200)으로 제공된다. 또한, 도면에서는 도시되지 않았지만, 연마 모듈(300)은 슬러리 공급부 등을 포함할 수 있다.

세정 모듈(400)은 인덱스 모듈(100)와 연마 모듈(300) 사이에 제공된다. 도 1을 참조하면, 세정 모듈(400)는 인덱스 모듈(100)에 인접하게 제공된다. 세정 모듈(400)는 복수 개의 세정 장치(410, 420, 430, 440), 이송 유닛(450), 그리고 버퍼부(460)를 포함한다. 도 1과 같이, 세정 모듈(400)은 4개의 세정 장치(410, 420, 430, 440)를 포함할 수 있다. 복수 개의 세정 장치(410, 420, 430, 440)는 각각 순차적으로 세정 공정을 수행할 수 있다. 일 예로, 복수 개의 세정 장치(410, 420, 430, 440)는 서로 동일한 세정 공정 또는 상이한 세정 공정을 수행할 수 있다. 버퍼부(460)에는 웨이퍼(W)가 수직한 상태로 재치된다. 이 경우, 인터페이스 로봇(120)과 반송 로봇(200)은 웨이퍼(W)를 지지하는 핸드가 수평 상태와 수직 상태 간에 변환이 가능하다. 따라서, 인터페이스 로봇(120)은 로드 포트(110)에서 웨이퍼(W)를 수평 상태로 꺼낸 후, 버퍼부(460)에 수직 상태로 제공한다. 반송 로봇(400)은 버퍼부(460)에서 웨이퍼(W)를 수직 상태로 꺼낸 후, 로딩 컵(320)에 수평 상태로 제공한다. 버퍼부(460)에 웨이퍼(W)가 수직 상태로 재치됨에 따라, 세정 모듈(400)의 점유 면적(foot print)를 줄일 수 있다. 따라서, 기판 처리 장치(10)는 한정된 공간 내에서 공간 효율성이 높아진다.

이하, 위 세정 장치들 중 브러쉬를 이용하여 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치(410)에 대해 설명한다. 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(4100)를 보여주는 도면이다. 기판 처리 장치(4100)는 하우징(4110), 지지 유닛(4120), 그리고 세정 유닛(4130)을 포함한다. 하우징(4110)은 기판 처리 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 지지 유닛(4120)은 기판을 지지한다. 지지 유닛(4120)은 웨이퍼(W)를 회전시킨다.

도 2는 도 1의 세정 유닛(4130)을 상부에서 바라본 도면이다. 도 3은 도 2의 롤 브러쉬(4140)를 보여주는 도면이다. 도 4 및 도 5는 도 2의 세정 유닛(4130)을 측면에서 바라본 도면이다. 세정 유닛(4130)은 지지 유닛(4120)에 지지된 웨이퍼(W)를 세정한다. 세정 유닛(4130)은 롤 브러쉬(4140)를 포함한다. 연마 공정 후에는, 웨이퍼(W) 상에 케미컬 또는 슬러리 등이 잔존한다. 따라서, 웨이퍼(W)는 기판 처리 장치(4100)에서 세정 유닛(4130)에 의해 세정된다.

도 2와 같이, 롤 브러쉬(4140)는 웨이퍼(W)에 접촉되어 웨이퍼(W)를 세정한다. 롤 브러쉬(4140)는 그 중심축을 기준으로 회전된다. 롤 브러쉬(4140)는 지지 유닛(4120)에 지지된 웨이퍼(W)의 반경에 대응되는 길이를 가질 수 있다. 도 2를 참조하면, 롤 브러쉬(4140)는 일단이 웨이퍼(W)의 중앙 영역에 대응되게 배치될 수 있다. 또한, 롤 브러쉬(4140)는 타단이 웨이퍼(W)의 가장자리 영역에 대응되게 배치될 수 있다. 롤 브러쉬(4140)는 탄성이 있는 재질로 제공될 수 있다. 일 예로, 롤 브러쉬(4140)는 고무 재질일 수 있다. 롤 브러쉬(4140)는 그 길이 방향을 따라 선속도가 상이하도록 형상지어진다. 롤 브러쉬(4140)는 웨이퍼(W)의 중앙 영역에 접촉되는 선속도가 가장자리 영역에 접촉되는 선속도보다 크게 제공된다. 선택적으로, 롤 브러쉬(4140)는 웨이퍼(W)의 중앙 영역에서 웨이퍼(W)의 가장자리 영역으로 갈수록 선속도가 점진적으로 작아지도록 제공될 수 있다.

일 예로, 도 3을 참조하면, 롤 브러쉬(4140)는 원뿔대 형상으로 제공될 수 있다. 이 때, 롤 브러쉬(4140)는 상면(4142), 하면(4144), 그리고 원주면(4146)을 가진다. 선속도가 상이하게 제공되기 위해, 웨이퍼(W)의 중앙 영역에 접촉되는 롤 브러쉬(4140)의 원주면은 웨이퍼(W)의 가장자리 영역에 접촉되는 롤 브러쉬(4140)의 원주면보다 크게 제공될 수 있다. 도 4와 같이, 롤 브러쉬(4140)는 그 외측면이 웨이퍼(W)에 접촉되게 제공될 수 있다. 이와 달리, 도 5와 같이, 롤 브러쉬(4140)는 그 중심축이 웨이퍼(W)와 평행하게 제공되어, 웨이퍼(W)의 가장자리 영역에 대응되는 부분이 웨이퍼(W)에 눌리도록 제공될 수 있다. 롤 브러쉬(4140)는 탄성이 있는 재질로 제공되어, 웨이퍼(W)에 눌린 상태로 쓸리면서 회전될 수 있다. 이와 달리, 롤 브러쉬(4140)는 상부에서 바라볼 때, 그 길이 방향을 따라 마름모 형상으로 제공될 수 있다. 선택적으로, 롤 브러쉬(4140)의 그 길이 방향을 롤 브러쉬(4140)의 중심 부분이 오목하게 파인 장구형으로 제공될 수 있다.

도 6은 웨이퍼(W)가 회전될 때의 선속도들을 보여주는 도면이다. 도 7은 롤 브러쉬(4140)가 회전될 때의 선속도들을 보여주는 도면이다. 도 8은 롤 브러쉬(4140)를 이용하여 웨이퍼(W)를 세정하는 모습을 보여주는 도면이다. 화살표의 길이는 선속도의 크기를 나타낸다. 도 6과 도 7을 참조하면, 일정 시간 동안 웨이퍼(W) 및 롤 브러쉬(4140)는 각각 중앙 영역의 선속도(v₁, V₁)와 가장자리 영역의 선속도(v₂, V₂)가 상이하다. 웨이퍼(W)가 회전될 때는, 중앙 영역의 선속도(v₁)는 가장자리 영역의 선속도(v₂)보다 작다. 반면에, 롤 브러쉬(4140)가 회전될 때는, 웨이퍼(W)의 중앙 영역의 선속도(V₁)가 웨이퍼(W)의 가장자리 영역의 선속도(V₂)보다 크다. 따라서, 도 8과 같이, 웨이퍼(W)와 롤 브러쉬(4140)가 동시에 회전되는 경우, 웨이퍼(W)의 영역에 따른 선속도의 차이가 상쇄된다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 전 영역이 균일하게 세정될 수 있다.

이상에서는 웨이퍼(W)의 상면에 원뿔대 형상의 롤 브러쉬가 제공되는 것으로 설명하였으나, 선택적으로 웨이퍼(W)의 하면에도 롤 브러쉬가 제공될 수 있다. 이 때, 웨이퍼(W)의 하면에 제공되는 롤 브러쉬는 원통 형상일 수 있다. 선택적으로, 원뿔대 형상일 수 있다. 이상에서는 처리 모듈(300)이 웨이퍼(W)에 대해 화학적, 기계적 연마하는 공정을 수행하는 모듈인 것으로 설명하였으나, 이와 달리 다른 공정을 수행하는 모듈일 수 있다. 또한, 세정 모듈(400)이 처리 모듈(300)과 하나의 장치로 제공되는 것으로 설명하였으나, 선택적으로, 세정 모듈(400)은 처리 모듈(300)과 독립적으로 제공될 수 있다. 이 때, 세정 모듈(400)은 별도의 장치로 제공되고, 세정 모듈(400)과 처리 모듈(300)간에 웨이퍼(W)를 반송하는 반송 로봇 및 웨이퍼(W)를 재치하는 용기 등이 제공될 수 있다.

상술한 예들에서는 웨이퍼(W)에 대한 세정 공정이 이루어지도록 설명하였으나, 이와 달리 공정의 종류와 공정 챔버의 수는 상이할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)에 대해 스팀 부재 또는 노즐 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 : 인덱스 모듈 200 : 반송 로봇
300 : 연마 모듈 400 : 세정 모듈
4120 : 지지 유닛 4130 : 세정 유닛
4140 : 롤 브러쉬

Claims (2)

1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
   하우징;
   상기 하우징 내 위치되고 기판을 지지하며 상기 기판을 회전시키는 지지 유닛; 그리고
   그 원주면이 상기 기판과 접촉되어 상기 기판을 세정하고, 그 중심축을 기준으로 회전되는 롤 브러쉬를 갖는 세정 유닛을 포함하되,
   상기 롤 브러쉬는 그 길이 방향을 따라 선속도가 상이하도록 형상지어진 기판 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 롤 브러쉬는 상기 지지 유닛에 지지된 상기 기판의 반경에 대응하는 길이를 가지는 기판 처리 방치.

Images