KR20160127539A - 기판 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 기판을 고정시킨 상태로 스핀 회전시키는 기판 거치대와; 상기 기판의 가장자리 둘레를 감싸되, 기판의 가장자리로부터 연장된 영역에 관통 구멍이 형성된 커버를; 포함하여 구성되어, 스핀 회전하고 있는 기판으로부터 반경 바깥 방향으로 튀는 액적이 관통 구멍을 통해 외부로 배출시킴으로써, 커버의 내면에 되튀겨 다시 기판에 재부착되는 것을 최소화함으로써, 보다 짧은 시간에 분리되어 기판의 세정, 헹굼, 건조 등의 처리 공정을 마칠 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.

Description

기판 처리 장치 {SUBSTRATE TREATING APPARTUS}

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판을 고속으로 스핀 회전시키면서의 세정 공정, 헹굼 공정 및 건조 공정 중에 기판으로부터 튀어 나간 액체가 다시 기판에 들러붙는 것을 최소화하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.

반도체 디바이스를 제조하는 공정 중에는 CMP 공정 등과 같이 이물질이 표면에 잔류하게 하는 공정을 포함한다. 이에 따라, 웨이퍼의 표면에 부착된 입자, 유기 오염물, 금속 불순물 등을 제거하고 세정하는 처리 장치가 사용된다. 또한, 디스플레이 장치를 제조하는 공정에 있어서도 얇은 유리 기판의 표면에 묻은 이물질을 제거한 깨끗한 유리 기판에 액상표시소자를 입히는 것이 필요하다.

이렇듯, 반도체 디바이스를 제조하는 데 사용되는 웨이퍼나 디스플레이 장치를 제조하는 데 사용되는 유리 기판 등의 기판(이하, '웨이퍼', '유리 기판' 등을 '기판'이라고 함)의 처리 공정에는 기판의 세정 공정이 반드시 수반된다.

기판의 세정 공정은 다양한 형태로 이루어지지만, 그 중 한 가지는 유체 노즐을 이용하여 세정액과 고압 기체를 혼합하여 웨이퍼 표면에 분사하는 방식이 알려져 있다. 도1은 종래의 기판 처리 장치를 도시한 것이다.

도1에 도시된 기판 처리 장치(1)는 기판(w)을 고정한 상태로 거치시키는 거치대(10)와, 구동 모터(21)에 의한 구동력으로 벨트(22)를 매개로 거치대(10)의 회전축(15)을 회전(10r)시키는 구동부(20)와, 기판(w)의 처리 공정 중에 기판(W)으로부터 튀는 액적이 주변으로 튀는것을 방지하기 위한 커버(30)와, 기판(W)의 처리 공정이 행해지는 케이싱(40)과, 기판(W)의 표면에 세정액이나 헹굼액 등의 액체(50a)를 분사하는 세정액 분사구(50)로 구성된다.

기판(W)의 표면에 분사된 액체(50a)는 자전(10r)하는 기판(W)의 표면에 부딪힌 이후에, 회전하는 기판(w)의 원심력에 의하여 반경 바깥 방향으로 액적 형태로 이동하게 된다. 그런데, 공간의 제약에 의하여 커버(30)와 기판(W) 사이의 간극을 무한정 크게 할 수 없으므로, 기판(W)의 반경 바깥 방향으로 빠른 속도로 튀는 액적(51)은 일부가 커버(30)의 내측면을 따라 하측으로 이동(53)하지만, 액적(51)의 다른 일부는 커버(30)의 내측면에 닿은 후에 다시 기판(W)으로 되튀어 이동(52)하는 현상이 발생된다.

이로 인하여, 기판(W)의 세정 공정과 헹굼 공정 중에는 오염된 액적이 다시 기판(W)의 표면에 들러붙어 세정 효율 및 헹굼 효율이 저하되고, 기판(W)의 건조 공정 중에는 기판(W)으로부터 떨어져 나간 액적이 다시 기판(W)의 표면에 재부착되어 건조 효율이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기판의 처리 공정 중에 기판으로부터 분리된 액적이 다시 기판에 재부착되는 것을 최소화하면서 외부로 튀는 액적의 양을 최소화하여 기판의 처리 효율을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

이를 통해, 본 발명은 기판에 잔류하는 액체가 보다 짧은 시간에 분리되어 기판의 세정 및 헹굼 시간을 단축하는 것을 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 기판을 고정시킨 상태로 스핀 회전시키는 기판 거치대와; 상기 기판의 가장자리 둘레를 감싸되, 기판의 가장자리로부터 연장된 영역에 관통 구멍이 형성된 커버를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공한다.

이는, 기판의 가장자리 둘레를 감싸는 커버에 관통 구멍이 형성됨으로써, 스핀 회전하고 있는 기판으로부터 반경 바깥 방향으로 튀는 액적이 관통 구멍을 통해 외부로 배출시킴으로써, 커버의 내면에 되튀겨 다시 기판에 재부착되는 것을 방지하기 위함이다.

이를 통해, 스핀 회전하는 기판으로부터 분리된 액체가 다시 기판에 재부착되는 것을 방지하여, 보다 짧은 시간에 분리되어 기판의 세정, 헹굼, 건조 공정을 마칠 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

상기 관통 구멍은 상기 커버의 원주 방향을 따라 다수 형성되어, 300rpm 내지 2500rpm의 고속으로 스핀 회전하는 기판으로부터 반경 바깥으로 튀는 액적이 관통 구멍을 통해 커버 바깥으로 배출되어 흘러내리도록 한다.

이와 동시에, 상기 커버는 상측과 하측이 개방된 형태이고, 상기 기판의 가장자리 부근과 상측에서 절곡부가 형성되지 않고 상측으로 뻗은 형태로 기판의 둘레를 감싸는 형태로 형성됨에 따라, 기판 표면의 유체 유동에 커버 벽면에 의한 영향을 최소화하여 기판의 모서리 부분에서의 와류의 발생을 줄여, 약액이나 탈염수가 외부로 부유하여 상측으로 튀는 것을 방지함으로써, 액적이 기판에 재부착되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 관통 구멍은 상기 기판의 판면에 수평 방향으로 이격된 제1높이에 분포된 것이 효과적이다. 이에 의하여, 기판의 건조 공정 중에 기판에 잔류하다가 고속 회전하는 기판의 원심력에 의하여 기판의 반경 방향으로 튀어 이동하는 액적이 제1높이에 분포된 제1관통 구멍을 통해 커버의 바깥으로 배출시킬 수 있다.

그리고, 상기 관통 구멍은 상기 기판의 판면에 수평 방향으로 이격된 제1높이에 비하여 보다 높은 제2높이에도 분포되어, 2열 이상으로 형성될 수 있다. 이에 의하여 기판의 헹굼 공정이나 세정 공정 중에 기판을 타격하고 기판의 스핀 회전에 의한 원심력으로 주변 상측으로 튀는 액적이 보다 높은 제2높이의 제2관통구멍을 통해 외부로 배출될 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 상기 기판을 향하여 세정액과 헹굼액 중 어느 하나를 분사하는 액체 공급부를; 더 포함하여 구성된 기판 세정 공정이나 기판 헹굼 공정에 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 기판을 고정시킨 상태로 스핀 회전시키는 기판 거치대와; 상기 기판의 가장자리 둘레를 감싸되, 기판의 가장자리로부터 연장된 영역에 관통 구멍이 형성된 커버를; 포함하여 구성되어, 기판의 가장자리 둘레를 감싸는 커버에 형성된 관통 구멍을 통하여, 스핀 회전하고 있는 기판으로부터 반경 바깥 방향으로 튀는 액적을 커버 바깥으로 곧바로 배출시킴으로써, 커버의 내면에 되튀겨 다시 기판에 재부착되는 것을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

이를 통해, 본 발명은 스핀 회전하는 기판으로부터 분리된 액적이 기판에 재부착되는 것을 방지하여 처리 속도를 보다 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

무엇보다도, 본 발명은 기판의 가장자리 둘레를 감싸는 커버에 각각 기판의 판면 높이로 제1관통 구멍이 형성되고, 제1관통구멍에 비하여 보다 상측에 제2관통구멍이 형성됨으로써, 기판에 잔류하다가 원심력에 의하여 반경 바깥의 수평 방향으로 튀는 액적을 제1관통 구멍을 통해 곧바로 배출시킬 수 있고, 기판에 고압 분사하는 세정액이나 헹굼액이 기판을 타격한 후 원심력에 의하여 반경 바깥의 상측 방향으로 튀는 액적을 제2관통 구멍을 통해 곧바로 배출시킴으로써, 기판으로부터 분리된 액적이 기판에 재부착되는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

도1은 일반적인 기판 처리 장치의 구성을 도시한 도면
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 도면
도3은 도2의 커버를 도시한 사시도,
도4는 도2의 'A'부분의 확대도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)에 대하여 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해서는 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하며, 동일하거나 유사한 기능 혹은 구성에 대해서는 동일하거나 유사한 도면 부호를 부여하기로 한다.

도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는, 기판을 거치시킨 상태로 회전하는 기판 거치대(110)와, 기판 거치대(110)를 회전 구동하는 회전 구동부(20)와, 기판 거치대(110)에 거치된 기판(W)의 표면에 액체(50a)을 공급하는 액체 공급부(50)와, 기판 거치대(110)에 거치된 기판(W)의 판면보다 높은 높이로 기판 거치대(110)의 반경 방향의 둘레를 감싸는 커버(130)와, 이들(110-130)을 수용하는 케이싱(40)을 포함하여 구성된다.

상기 기판 거치대(110)는 기판(W)을 안착시킨 상태로 회전 구동된다. 도면에 도시된 기판 거치대(110)는 기판(W)의 공정면의 저면을 흡입하여 고정된 상태로 회전 구동하게 구성되었지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 기판(W)의 가장자리를 걸어 고정하는 등 다양한 공지된 방법으로 구성될 수 있다.

여기서, 기판(W)은 원반 형태, 사각 형태 등 다양한 형태의 기판이 적용될 수 있다. 예컨대, 화학 기계식 연마 공정을 행한 원반 형태의 웨이퍼가 기판(W)으로 적용될 수 있다.

상기 회전 구동부(20)는 구동 모터(21)로부터 발생된 회전 구동력을 동력전달벨트(22)를 통해 기판 거치대(110)에 전달되어, 기판 거치대(110)를 회전 구동시킨다. 회전 구동부(20)에 의하여 기판(W)을 스핀 회전 구동하는 회전 속도는 다양하게 정해질 수 있으며, 예를 들어, 건조 공정의 경우에는 300rpm 내지 2500rpm의 고속으로 회전하고, 세정 공정이나 헹굼 공정의 경우에는 100rpm 내지 1500rpm의 고속으로 회전 구동될 수 있다.

이와 같이, 회전 구동부(20)에 의하여 스핀 회전 구동되는 기판(W)은 제자리에서 스핀 회전하면서, 기판(W)의 표면에 잔류하는 방울 등의 액적이 원심력에 의하여 반경 바깥 방향으로 튀게 된다.

상기 액체 분사부(150)는 기판(W)의 표면에 잔류하는 슬러리 찌꺼기, 연마 입자, 변색 액체 등의 오염 물질을 기판(W)의 표면으로부터 떼어내기 위하여 액체(50a)을 분사한다. 오염 물질에 의해 기판(W)의 표면이 손상될 우려가 있는 경우에는 액체(50a)을 낮은 압력으로 공급하다가, 어느정도 오염 물질이 제거된 이후에 액체(50a)을 고압으로 분사할 수도 있다.

도면에는 액체 분사부(150)가 기판(W)의 중앙부에 세정액이나 헹굼액 등의 액체(50a)를 제자리에서 수직으로 분사하는 것으로 도시되어 있지만, 액체 분사부(150)는 회전하는 기판(W)의 표면에 경사지게 분사할 수도 있고, 반경 방향으로 이동하면서 회전하는 기판(W)의 표면에 분사하여 기판 표면의 전체에 액체(50a)가 직접 도달하도록 할 수도 있다.

이에 따라, 기판(W)의 세정 공정이나 헹굼 공정 중에 회전 구동되는 기판(W)의 판면을 타격한 액체(50a)는, 액체(50a)의 분사 방향과 기판(W)의 스핀 회전에 따른 원심력에 의하여 반경 바깥의 상측 방향으로 튀어 이동하게 된다. 이 때, 기판(W)으로부터 반경 바깥의 상측으로 튀어 이동하는 액체(50a)에는 기판(W) 상에 잔류하는 이물질 등의 오염 물질과 혼합된 오염된 상태로 배출되면서 기판(W)의 표면을 세정하게 된다.

상기 커버(130)는 기판 거치대(110)에 안착된 기판(W)의 높이보다 높게 상방 연장되고, 기판(W)의 둘레를 감싸는 원형 형태로 형성된다. 그리고, 커버(130)는 도면에 도시된 바와 같이 상측과 하측이 모두 개방된 상태로 형성되어, 주변의 공기 유동이 상하 방향으로 막히는 것에 의하여 와류가 발생되는 것을 억제한다.

또한, 커버(130)는 기판(W)의 위치로부터 상측으로 절곡부를 형성하지 않고 수직으로 뻗게 형성되어, 기판 표면의 유체 유동이 커버(130)로 둘러싸인 단면이 상측에서 점점 줄어들어감에 따라 와류가 발생되는 것을 억제한다.

이에 따라, 기판(W)의 주변과 상측에서 와류의 생성이 억제되므로, 와류에 의해 액적이 부유하면서 기판(W)에 재부착되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 기판(W)의 위치에 비하여 낮은 영역의 커버(130)에는 절곡된 경사면(136)이 형성되지만, 경사면(136)은 커버(130)의 내측면을 타고 흘러내리는 액체 및 이물질을 배출시키기 위한 것이며, 회전하는 기판(W)의 하측에 위치하므로 기판(W)과 동일한 높이이거나 그 상측 공간에서의 유동에 와류를 유발하지 않는다. 이를 위하여, 수직으로 뻗은 측면(131)과 경사면(136)의 경계인 절곡지점(136a)은 기판(W)의 판면으로부터 30mm 이상만큼 떨어지게 배치된다.

무엇보다도, 커버(130)에는 기판(W)의 판면과 동일하거나 이보다 약간 높은 높이에 관통 구멍(132)이 형성된다. 이와 같이, 커버(130)에 다수의 관통 구멍(132)이 형성됨에 따라, 기판(W)으로부터 반경 바깥 방향으로 튀는 액적(51)이 곧바로 관통 구멍(132)을 통해 커버(130)의 바깥으로 배출될 수 있게 유도한다.

또한, 커버(130)의 관통 구멍(132)은 기판(W)의 판면과 동일하거나 유사한 제1높이(e)에 제1관통구멍(132b)이 형성되고, 기판(W)의 판면에 비하여 보다 높은 제2높이(h)에 제2관통구멍(132a)이 형성된다.

여기서, 제1높이(e)는 기판(W)의 판면에 비하여 하측에 위치할 수도 있고 상측에 위치할 수도 있지만, 기판(W)의 판면(Sw)과 동일한 높이에 제1관통 구멍(132b)이 관통 형성된 것이 좋다. 그리고, 제2높이(h)는 기판(W)의 판면을 타격한 후 타격압력에 의하여 상측으로 튀는 방향을 고려하여 정해진다. 예를 들어, 3mm 내지 20mm로 정해질 수 있다.

이에 따라, 기판(W)의 표면에 잔류하던 방울 입자들은 기판(W)의 고속 스핀 회전에 의하여 반경 바깥 방향으로 평행하게 튀어 나가 제1관통구멍(132b)을 통해 커버(130)의 바깥으로 배출(54)된다. 예를 들어, 건조 공정은 기판(W)의 표면에 잔류하는 액적을 제거하므로, 건조 공정 중에는 주로 제1관통구멍(132b)을 통해 곧바로 커버(130)의 바깥으로 배출된다.

그리고, 기판(W)의 표면에 세정액이나 헹굼액 등의 액체(50a)를 고압 분사하는 세정 공정이나 헹굼 공정의 경우에는, 기판(W)을 타격한 액체가 되튀어 상측으로 이동하면서 기판(W)의 고속 회전과 액체의 분사 방향에 의하여 반경 바깥의 상측 방향으로 이동하므로, 제2관통구멍(132a)을 통해 커버(130)의 바깥으로 일부가 배출(54)되고 나머지 일부는 커버(130)의 내측면을 타고 이동(53)하여 배출구를 통해 외부로 배출된다.

더욱이, 도4에 도시된 바와 같이, 관통 구멍(132)의 경계에 액적 방울(88)이 맺혀 있게 되어, 도면부호 51로 표시된 경로로 튀는 액적이 관통 구멍(132)을 곧바로 통과하지 않더라도, 기판(W)을 향하여 되튀지 않고 액적 방울(88)과 함께 흘러내리거나 관통 구멍(132)을 통해 외부로 배출되는 것에 기여하게 된다.

이와 같이, 커버(130)가 기판(W) 높이 및 그 상측 영역에서 절곡없이 수직한 형태로 연장 형성되고, 상하측이 모두 관통 형성되어 커버(130)로 둘러싸인 기판(W)의 상측 공간에서 와류의 형성을 억제하고, 동시에 건조 공정이나 헹굼, 세정 공정 중에 기판(W)으로부터 반경 바깥 방향으로 이동하는 액적의 대부분을 관통 구멍(132)을 통해 커버(132)의 바깥으로 배출시킴으로써, 기판(W)으로부터 떨어져나간 액적 및 기판(W)의 오염물질과 결합된 액적이 다시 주변을 부유하다가 기판(W)에 재부착되는 것을 최소화하고 케이싱(40)의 배출구를 통해 원활히 배출되게 하여, 처리 공정에 소요되는 시간을 단축하고 보다 높은 처리 성능을 얻을 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 상기와 같은 특정 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

100: 기판 처리 장치 110: 기판 거치대
130: 커버 132: 관통 구멍
132b: 제1관통구멍 132a: 제2관통구멍
40: 케이싱 50: 액체 공급부
W: 기판

Claims (8)

1. 기판을 고정시킨 상태로 스핀 회전시키는 기판 거치대와;
   상기 기판의 가장자리 둘레를 감싸되, 기판의 가장자리로부터 연장된 영역에 관통 구멍이 형성된 커버를;
   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 관통 구멍은 상기 커버의 원주 방향을 따라 다수 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 기판 거치대는 상기 기판을 300rpm 내지 2500rpm의 속도로 고속 회전시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 커버는 상측과 하측이 개방된 형태인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 커버는 상기 기판의 가장자리 부근과 상측에서 절곡부가 형성되지 않고 수직으로 뻗어 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
   
6. 제 1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 관통 구멍은 상기 기판의 판면에 수평 방향으로 이격된 제1높이에 분포된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 관통 구멍은 상기 기판의 판면에 수평 방향으로 이격된 제1높이에 비하여 보다 높은 제2높이에 분포되어, 2열 이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
   
8. 제 1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기판을 향하여 세정액과 헹굼액 중 어느 하나를 분사하는 액체 공급부를;
   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
   

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