KR20160136066A - 기판 세정 장치 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따른 기판 세정 장치는, 기판을 지지하여 회전하는 스핀척, 상 기 스핀척의 상부에서 노즐을 이동시키는 노즐 암, 상기 노즐 암에 부착되어 약액을 분사하는 노즐 및 상기 노즐의 노즐 팁에 부착되어, 상기 노즐 팁으로부터 분사되는 상기 약액을 가열하기 위한 히터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면 매엽식 기판 세정 과정에서 회전하는 기판 상에 근접하게 히터(Heater)를 설치하여, 초순수나 IPA등 약액을 기판 상에서 가열 함으로써 분사되는 상기 약액의 온도가 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 약액을 기판 상에서 가열 함으로써, 무너짐(leaning)에 의한 패턴(Pattern) 도괴 현상의 발생 없이 약액 치환 및 건조를 진행할 수 있는 기판 세정 장치를 제공할 수 있다.

Description

기판 세정 장치{APPARATUS TO CLEAN SUBSTRATE TO CLEAN SUBSTRATE}
기판 세정 장치에 관한 것이 개시 된다. 보다 구체적으로 아래의 실시예들은 매엽식 기판(Wafer) 세정 공정의 건조 과정에서 IPA와 같은 약액 등을 가열 함으로써 건조 공정을 개선하는 장치에 관한 것을 개시한다.
일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위해서는, 리소그래피(lithography), 증착 및 에칭(etching) 등의 여러 공정을 반복적으로 수행한다. 이러한 공정들을 거치는 동안 기판, 예를 들면 기판(Wafer) 상에는 파티클(particle), 금속 불순물, 유기물 등이 잔존하게 된다. 이와 같은 오염 물질은 제품의 수율 및 신뢰성에 악영향을 미치기 때문에 반도체 제조 공정에서는 기판에 잔존된 오염 물질을 제거하기 위한 세정 공정이 수행되고, 이어서 기판에 대한 건조 공정이 수행된다.
매엽식 기판 세정 장치는 기판 세정 후 건조를 위해 기판 상에 IPA(ISO Prophyl Alchhol)을 분사하여 기판 상의 수분을 IPA로 치환하고, 치환 후 기판 상에 남아있는 IPA를 기판의 표면상에서 패턴의 무너짐(Pattern Leaning) 현상이 발생하기 전에 빠른 시간 안에 건조시키는 구조를 사용하고 있다.
또한, 2010년 9월 30일에 출원된 한국 공개번호 2012??0033498호에는 기판 세정 장치의 건조 장치에 대하여 개시되어 있다.
일 실시예에 따른 목적은, 매엽식 기판 세정 과정에서 회전하는 기판 상에 근접하게 히터(Heater)를 설치하여, 초순수나 IPA 등 약액을 기판 상에서 가열 함으로써 분사 도중에 상기 약액의 온도가 떨어지는 것을 방지할 수 있는 기판 세정 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 상기 약액을 기판 상에서 가열 함으로써, 무너짐(leaning) 현상의 발생 없이 약액 치환 및 건조를 진행할 수 있는 기판 세정 장치를 제공하기 위한 것이다.
일 실시예에 따른, 기판 세정 장치는 기판을 지지하여 회전하는 스핀척,
상기 스핀척의 상부에서 노즐을 이동시키는 노즐 암, 상기 노즐 암에 부착되어 약액을 분사하는 노즐 및 상기 노즐의 노즐 팁에 부착되어, 노즐 팁으로부터 분사되는 약액을 가열하기 위한 히터를 포함할 수 있다.
상기 히터는, 노즐 팁 주위를 둘러싸도록 배치되어, 노즐 팁 내벽으로 열을 전달 함으로써 노즐 팁으로부터 분사되는 약액을 가열 할 수 있으며, 탈 부착 가능한 것으로, 복수 개의 히터가 구비될 수 있다. 또한 상기 히터는 기판으로부터 이격 되고, 기판 상에 분포되어 있는 상기 약액과 접촉할 수 있다.
또한, 상기 히터는 IPA를 분사하는 노즐의 팁에 부착될 수 있으며, 상기 IPA를 분사하는 노즐 팁 및 상기 히터가 기판의 바깥 쪽으로 이동하는 경우, IPA를 분사하는 노즐 팁 및 히터의 위치가 기판의 외측으로 이탈되지 않도록 IPA를 분사하는 노즐 팁 및 히터 전체가 회전할 수 있다.
일 실시예에 따른, 기판 세정 장치는 기판을 지지하여 회전하는 스핀척, 상기 스핀척의 상부에서 노즐을 이동시키는 노즐 암, 상기 노즐 암에 부착되어 약액을 분사하는 노즐 및 상기 노즐 또는 노즐 암에 부착되어, 기판으로부터 이격 되고, 기판 상에 분포되어 있는 약액과 접촉할 수 있는 히터를 포함할 수 있다.
상기 히터의 배치는, 히터의 하면이 노즐 팁의 하면과 동일 선상에 놓여지거나 그보다 아래에 놓여지도록 배치 될 수 있으며, 상기 히터는 기판 상에 분사된 IPA를 가열할 수 있다.
상기 기판 세정 장치는, 노즐 암의 움직임을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있으며 상기 제어부는 히터의 기판 상에 분포되어 있는 약액에 대한 접촉 여부를 감지 할 수 있고, 접촉이 감지된 경우 히터의 작동을 제어할 수 있다. 상기 히터는 히터가 상기 기판 상에 분포된 약액에 접촉 된 경우 작동하고(On), 히터가 기판 상에 분포된 약액에 접촉 되지 않거나 기판과 접촉된 경우 작동하지 않을(Off) 수 있다.
일 실시예에 따른 기판 세정 장치에 의하면, 매엽식 기판 세정 과정에서 회전하는 기판 상에 근접하게 히터(Heater)를 설치하여, 초순수나 IPA 등 약액을 기판 상에서 가열 함으로써 분사 도중에 상기 약액의 온도가 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 약액을 기판 상에서 가열 함으로써, 무너짐(leaning)에 의한 패턴(Pattern) 도괴 현상의 발생 없이 약액(C) 치환 및 건조가 진행될 수 있는 기판 세정 장치를 제공할 수 있다. 본 실시예에 의하면 450mm 이상의 대구경 기판의 세정에 적용이 가능할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 기판 세정 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 도1의 A부분을 확대한 도면이다.
도3은 다른 실시예에 따른 기판 세정 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 4은 일 실시예에 따른 기판의 중심 부근에서의 노즐 및 히터의 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 기판의 가장자리 부근에서의 노즐 및 히터의 상태를 도시한 도면이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 실시예들의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 실시예에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 일 실시예를 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 기판 세정 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 A부분을 확대한 것으로 히터를 이용한 기판 건조 과정을 도시한 도면이다. 도3은 다른 실시예에 따른 기판 세정 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 또한 도 4은 일 실시예에 따른 기판의 중심 부근에서의 노즐 및 히터의 상태를 도시한 도면이고, 도5는 일 실시예에 따른 기판의 가장자리 부근에서의 노즐 및 히터의 상태를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 발명의 실시예에 따른 기판 세정 장치(100)는, 기판(W)을 지지하여 회전하는 스핀척(Spinchuck; 110), 스핀척(110)의 상부에서 후술 할 노즐(Nozzle; 130)을 이동시키는 노즐 암(Nozzle Arm; 120), 노즐 암(120)에 부착되어 약액(C)을 분사하는 노즐(130) 및 노즐(130)의 노즐 팁(Nozzle Tip; 133)에 부착되어, 노즐 팁(133)으로부터 분사되는 약액(C)을 가열하기 위한 히터(Heater; 140)를 포함할 수 있다.
먼저, 스핀척(110)은 제자리에서 회전할 수 있다. 따라서, 스핀척(110)에 놓인 기판(W)의 반경 방향을 따라 후술할 노즐 암(120)이 이동할 때, 스핀척(110)의 회전에 의해 세정 작업이 기판(W)의 전면에서 이루어질 수 있다.
노즐 암(120)은 노즐 암을 구동시키는 구동부(미도시)를 포함할 수 있으며, 이러한 구성에 의해 노즐(130)은 기판(W)의 반경 방향을 따라 이동하며 기판(W)의 전면을 세정할 수 있다. 이때, 기판(W)은 전술한 스핀척(110)의 회전에 의해 제자리에서 회전 동작할 수 있다.
노즐(130)은 노즐 암(120)에 부착되며, 한 개 또는 복수 개 일 수 있다. 상기 노즐(130)은 IPA(ISO Prophyl Alchhol)노즐(131) 또는 질소(N2)노즐(132)을 포함할 수 있다. 또한 각 노즐(130)은 기판(W)의 전면에 약액(C)을 분사하는 노즐 팁(133)과 후술 할 약액(C)의 공급원(미도시)을 연결시키는 연결 호스(미도시)를 포함할 수 있다.
약액 공급원(미도시)으로부터 공급된 가스 및 액체는 노즐 팁(133)을 통하여 기판(W)에 분사되며, 약액 공급원은, 이소프로필 알코올 공급원(Alcohol Supply Source), 건조 가스 공급원(Dry Gas SupplySource), 질소(N2) 및 기타 약액의 공급원을 포함할 수 있다. 약액 공급원은 약액(C)을 저장하며, 공정시 약액 공급라인(미도시)을 통해 노즐(130) 및 노즐 팁(133)으로 약액(C)이 공급될 수 있다.
여기서, 상기 약액(C)은 기판(W)의 중심에서 일정한 속도로 기판(W)의 외주부연까지 분사되는 것을 특징으로 한다. 예를 들면, 약액(C)은 기판(W)의 중심에서부터 기판(W)의 외주연부까지 분사되며, 약액(C)이 중심에서 분사되는 속도가 기판(W)의 외주연부까지 일정하게 유지되며, 그로 인해, 기판(W)의 세정 효과를 향상 시킬 수 있다. 여기서, 약액(C)은 기판(W)의 종류와 제거하고자 하는 물질의 종류에 따라 결정되는 약액(C)과 순수 또는 순수와 약액들이 일정 비율로 혼합된 혼합액을 포함할 수 있다. 그리고, 액체 상태는 아니지만 상기 기판(W)의 세정 공정에서 사용되는 가스(gas)를 포함할 수 있다.
상기 기판(W)은 반도체 기판이 되는 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer)일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 기판(W)은 액정표시장치(liquid crystal display, LCD)와 플라즈마 표시 장치(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이(Display) 장치용 유리 기판일 수 있다. 또한, 상기 기판(W)은 형상 및 크기가 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 플레이트(Plate) 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다. 상기 기판(W)에 형상 및 크기에 따라 상기 스핀척(110)의 크기와 형상 역시 변경될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 의하면 450mm 이상의 대구경 기판의 세정에 적용이 가능할 수 있다.
히터(140)는 노즐(130)의 노즐 팁(133)에 부착되어, 노즐 팁(133)으로부터 분사되는 약액(C)을 가열할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 히터(140)는 노즐 팁(133) 주위를 둘러싸도록 배치되어, 상기 노즐 팁(133) 내벽으로 열을 전달 함으로써 상기 노즐 팁(133)으로부터 분사되는 상기 약액(C)을 가열 할 수 있다. 히터(140)는 노즐 팁(133)에 탈 부착 가능할 수 있다. 또한, 도1에서는 하나의 히터(140)가 노즐 팁(133)에 부착된 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 복수 개의 히터(140)가 노즐 팁(133)에 부착될 수 있다.
노즐 팁(133) 외 노즐(130)의 다른 위치에도 히터가 구비되어 노즐(130)을 통해 이동하는 약액(C)을 가열할 수 있다. 그러나, 이러한 노즐 팁(133) 외 다른 노즐(130)의 위치에 부착된 히터에 의해 약액(C)이 가열되어 온도가 상승하더라도 약액(C)이 노즐 팁(133)까지 이동하는 동안 약액(C)의 온도가 떨어질 수 있다. 본 실시예에 따른 히터(140)는 노즐 팁(133)에 부착됨으로써 노즐 팁(133) 으로부터 분사되는 약액(C)이 고온을 유지하도록 하여, 노즐 팁(133)까지 약액(C)이 이동하는 동안 온도가 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 그에 따라 약액(C)이 고온을 유지하도록 하여 무너짐(leaning)에 의한 패턴(Pattern) 도괴 현상의 발생 없이 약액(C) 치환 및 건조가 진행될 수 있게 한다. 이때 무너짐(leaning) 현상은 액체의 점성이 작을수록 방지하기 쉬우며, 액체의 온도가 높을수록 점성이 작아지므로, 약액(C)을 가열하여 공급하면 효과적으로 무너짐(leaning)에 의한 패턴(Pattern) 도괴 현상의 발생을 방지할 수 있다. 또한 기판 상에 약액(C)을 공급하기 전에 사용하는 초순수를 가열하여 사용하며, 기판의 온도를 상승시켜 가판 상에 분사된 약액(C)의 온도가 상승 시킬 수 있다.
도면 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 상기 기판 세정 장치(100)의 노즐 팁(133)에 부착된 히터(140)는 기판(W)으로부터 이격 되고, 기판(W) 상에 분포되어 있는 상기 약액(C)과 접촉할 수 있는 위치로 배치될 수 있다. 이와 같은 히터(140)는 히터(140)와 기판(W)의 좁은 공간 사이에서 기판(W)에 분포되어 있는 약액(C)을 직접 가열 함으로써, 분사된 약액(C)의 온도가 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
이 때, 히터(140)와 기판(W) 사이의 간극은 0~5mm이내를 유지 할 수 있다. 그에 따라, 약액(C)이 고온을 유지하도록 하여 무너짐(leaning)에 의한 패턴(Pattern) 도괴 현상의 발생 없이 약액(C) 치환 및 건조가 진행될 수 있게 한다.
도3을 참조하면, 다른 실시예에 따른 기판 세정 장치(100')는, 기판(W)을 지지하여 회전하는 스핀척(Spinchuck; 110), 스핀척(110)의 상부에서 후술 할 노즐(Nozzle; 130)을 이동시키는 노즐 암(Nozzle Arm; 120), 노즐 암(120)에 부착되어 약액(C)을 분사하는 노즐(130) 및 상기 노즐(130) 또는 노즐 암(120)에 부착되어, 기판(W)으로부터 이격 되고, 기판(W) 상에 분포되어 있는 약액(C)과 접촉할 수 있는 히터(140)를 포함할 수 있다.
상기 히터(140)의 배치는 히터(140)의 하면이 노즐 팁(133)의 하면과 동일 선상에 놓여지거나 그보다 아래에 놓여지도록 배치 될 수 있다. 그에 따라, 히터(140)에 의하여 기판(W) 상에 분포되어 있는 약액(C)을 가열할 수 있다. 특히 상기 히터(140)는 약액(C) 중 기판(W) 상에 분사된 IPA를 가열할 수 있다.
상기 기판 세정 장치(100')는, 노즐 암(120)의 움직임을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 히터(140)의 기판(W) 상에 분포되어 있는 약액(C)에 대한 접촉 여부를 감지할 수 있고, 접촉이 감지된 경우 히터(140)의 작동을 제어할 수 있다. 이와 같은 히터(140)의 제어는, 히터(140)가 기판(W) 상에 분포된 약액(C)에 접촉 된 경우 작동(On)할 수 있고, 히터(140)가 기판(W) 상에 분포된 약액(C)에 접촉 되지 않거나 기판(W)과 접촉된 경우 작동하지 않을(Off) 수 있다. 그리하여, 히터(140)와 기판(W)의 좁은 공간 사이에서 기판(W)에 분포되어 있는 약액(C)을 직접 가열 함으로써, 분사 도중에 약액(C)의 온도가 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 이 때, 히터(140)와 기판(W) 사이의 간극은 0~5mm이내를 유지 할 수 있다. 그에 따라, 약액(C)이 고온을 유지하도록 하여 무너짐(leaning)에 의한 패턴(Pattern) 도괴 현상의 발생 없이 약액(C) 치환 및 건조가 진행될 수 있게 한다. 본 실시예에 의하면 450mm 이상의 대구경 기판(W)의 세정에 적용이 가능할 수 있다.
도 4 및 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 상기 기판 세정 장치(100)는 약액(C)을 분사하는 노즐의 팁(133)에 부착될 수 있는 히터(140)를 포함한다. 이하에서는, 상기 분사되는 약액(C)으로 IPA를 사용하는 경우를 설명한다. 도 4에 따르면, 노즐의 팁(133)에 부착된 히터(140)와 기판(W)의 사이에서 가열된 IPA를 히터(140)에서 나오는 직후 질소(N2)로 드라이(DRY) 시킬 수 있다. 이 때 기판(W)의 중심 부근에서는 IPA노즐(131) 및 질소노즐(132)이 모두 기판(W)의 내부에 위치할 수 있고, 히터(140)도 기판(W)의 내부에 위치하여 기판(W)상에 분사된 약액(C)을 고르게 가열할 수 있다.
그러나 IPA노즐(131) 및 질소노즐(132)이 이동의 경로(D)상을 따라 기판(W)의 가장자리로 이동할 때, IPA노즐(131) 및 히터(140)는 기판(W) 밖으로 이탈할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 도5와 같이 기판(W)의 가장자리로 이동한 IPA노즐(131) 및 히터(140)는 질소노즐(132)을 중심으로 기판(W)의 중심을 향해 회전할 수 있다. 이에 의해, IPA노즐(131) 및 히터(140)는 기판의 외측으로 이탈되지 않을 수 있으며, 히터(140)는 지속적으로 기판(W) 상에 분사된 약액(C)을 가열할 수 있다. 이때 질소노즐(132)은 항상 이동의 경로(D)상에 위치하도록 설치할 수 있다. 그리고, IPA노즐(131) 보다 질소노즐(132)이 기판(W)의 중심과 가까이 위치하고 있으므로 IPA노즐(131)과 질소노즐(132)의 중심에 대한 거리차이가 짧아질 수 있다.
상기 일 실시예에 따른 기판 세정 장치(100)는 히터(140)와 기판(W)의 좁은 공간에서 약액(C)을 건조할 수 있으며, 히터(140)와 기판(W) 사이에서 온도가 떨어지지 않은 상태에서 질소를 사함으로써 쉽게 증발 및 건조할 수 있다. 또한, 본 실시예에 의하면 450mm 이상의 대구경 기판(W)의 세정에 적용이 가능할 수 있다.
이상과 같이 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 실시예가 설명되었으나 이는 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 기판 세정 장치
132 : 질소노즐
100' : 기판 세정 장치
133 : 노즐 팁
110 : 스핀척
140 : 히터
120 : 노즐 암
W : 기판
130 : 노즐
C : 약액
131 : IPA노즐
D : 이동의 경로

Claims (11)

  1. 기판을 세정하는 장치에 있어서,
    기판을 지지하여 회전하는 스핀척;
    상기 스핀척의 상부에서 노즐을 이동시키는 노즐 암;
    상기 노즐 암에 부착되어 약액을 분사하는 노즐; 및
    상기 노즐의 노즐 팁에 부착되어, 상기 노즐 팁으로부터 분사되는 상기 약액을 가열하기 위한 히터;
    를 포함하는 기판 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히터는 상기 노즐 팁 주위를 둘러싸도록 배치되어, 상기 노즐 팁 내벽으로 열을 전달 함으로써 상기 노즐 팁으로부터 분사되는 상기 약액을 가열 할 수 있는 기판 세정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 히터는 탈 부착 가능한 것으로, 복수 개의 히터가 구비될 수 있는 기판 세정 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 히터는 상기 기판으로부터 이격 되고, 상기 기판 상에 분포되어 있는 상기 약액과 접촉할 수 있는 기판 세정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 히터는 IPA를 분사하는 상기 노즐의 팁에 부착될 수 있는 기판 세정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 IPA를 분사하는 노즐 및 상기 히터가 상기 기판의 가장자리 쪽으로 이동하는 경우, 상기 IPA를 분사하는 노즐 및 상기 히터의 위치가 상기 기판의 외측으로 이탈되지 않도록 상기 IPA를 분사하는 노즐 및 상기 히터 전체가 회전할 수 있는 기판 세정 장치.
  7. 기판을 세정하는 장치에 있어서,
    기판을 지지하여 회전하는 스핀척;
    상기 스핀척의 상부에서 노즐을 이동시키는 노즐 암;
    상기 노즐 암에 부착되어 약액을 분사하는 노즐; 및
    상기 노즐 또는 상기 노즐 암에 부착되어, 상기 기판으로부터 이격 되고, 상기 기판 상에 분포되어 있는 상기 약액과 접촉할 수 있는 히터;
    를 포함하는 기판 세정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 히터의 배치는, 상기 히터의 하면이 상기 노즐 팁의 하면과 동일 선상에 놓여지거나 그보다 아래에 놓여지도록 배치 될 수 있는 기판 세정 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 히터는 상기 기판 상에 분사된 IPA를 가열할 수 있는 기판 세정 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 노즐 암의 움직임을 제어하는 제어부를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 히터의 상기 기판 상에 분포되어 있는 상기 약액에 대한 접촉 여부를 감지 할 수 있고, 접촉이 감지된 경우 상기 히터의 작동을 제어할 수 있는 기판 세정 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 히터는 상기 히터가 상기 기판 상에 분포된 상기 약액에 접촉 된 경우 작동하고(On), 상기 히터가 상기 기판 상에 분포된 상기 약액에 접촉 되지 않거나 상기 기판과 접촉 된 경우 작동하지 않는(Off) 기판 세정 장치.
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