KR20160145866A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 상부에 기판을 지지한 상태로 회전될 수 있는 스핀 헤드가 제공되는 지지부재; 상기 지지부재에 위치된 상기 기판으로 액을 공급하는 액 공급 노즐을 갖는 노즐부재; 및 상기 지지부재와 상기 노즐부재를 제어하는 제어부재를 포함하되, 상기 제어부재는 상기 액 공급 노즐에서 상기 기판의 상면으로 액이 공급되는 과정에서, 상기 액 공급 노즐이 상기 기판의 회전 중심축에서 반경방향으로 설정 거리 이격된 지점에 위치된 상태로 액을 공급하는 동작을 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Substrate treating apparatus and substrate treating method}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서, 기판에 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막 증착, 그리고 세정 등의 다양한 공정들이 수행된다. 이와 같은 각각의 공정은 기판의 상면에 액을 도포하는 공정을 1회 이상 포함할 수 있다.
기판의 상면에 액을 도포하는 공정은, 기판의 상면으로 액을 공급하면서 기판을 회전시킴으로 수행될 수 있다. 기판의 상면으로 공급된 액은 회전에 의한 원심력으로 인해 기판의 상면 전체로 퍼져 나간다. 이때, 액이 퍼져 나가면서 기판의 상면 전체에 도포되기 까지는 설정 시간이 소요된다.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판에 액을 도포하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상부에 기판을 지지한 상태로 회전될 수 있는 스핀 헤드가 제공되는 지지부재; 상기 지지부재에 위치된 상기 기판으로 액을 공급하는 액 공급 노즐을 갖는 노즐부재; 및 상기 지지부재와 상기 노즐부재를 제어하는 제어부재를 포함하되, 상기 제어부재는 상기 액 공급 노즐에서 상기 기판의 상면으로 액이 공급되는 과정에서, 상기 액 공급 노즐이 상기 기판의 회전 중심축에서 반경방향으로 설정 거리 이격된 지점에 위치된 상태로 액을 공급하는 동작을 동작을 포함하도록 상기 노즐부재를 제어하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 설정 거리는 5mm 내지 30mm일 수 있다.
또한, 상기 제어부재는 상기 액 공급 노즐이 상기 기판의 회전 중심축에서 액의 공급을 개시한 후 상기 기판의 외측 방향으로 이동되도록 상기 노즐부재를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부재는 상기 액 공급 노즐이 상기 액을 공급하는 동안, 상기 액 공급 노즐이 상기 기판의 회전 중심축과 상기 설정 거리 이격 된 지점 사이를 1회 이상 왕복하도록 상기 노즐부재를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부재는 상기 액 공급 노즐이 상기 회전 중심축에서 상기 설정 거리만큼 이격된 지점에 위치된 상태로 기판으로 액을 공급하도록 상기 노즐부재를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판에 액을 도포하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 측면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 블록도이다.
도 3 및 도 4는 노즐부재에서 액이 공급되는 상태를 나타내는 측면도이다.
도 5는 액 공급 노즐이 이동하는 경로의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 액 공급 노즐이 이동하는 경로의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 기판의 회전 중심에 액이 공급된 직후의 기판의 평면도이다.
도 8은 액 공급 노즐이 액을 공급한 후 설정 시간이 경과 후의 기판의 평면도이다.
도 9는 다른 실시 예에 따라 액이 기판의 상면에 공급되는 상태를 나타내는 측면도이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 측면도이고, 도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 지지부재(100), 노즐부재(200) 및 제어부재(300)를 포함한다.
지지부재(100)는 공정 처리시 기판(S)을 지지한다. 지지부재(100)는 스핀 헤드(111), 지지축(114) 및 구동부(115)를 포함한다.
스핀 헤드(111)는 기판(S)을 지지한다. 스핀 헤드(111)의 상면은 대체로 원형으로 제공될 수 있다. 스핀 헤드(111)의 상면은 기판(S)보다 큰 직경을 가지고, 스핀 헤드(111)의 하면은 상면보다 작은 직경을 가질 수 있다. 그리고, 스핀 헤드(111)의 측면은 상면에서 하면으로 갈수록 점점 직경이 작아지도록 경사지게 제공될 수 있다.
스핀헤드(111)의 상면에는 지지핀(112)과 척킹핀(113)이 제공될 수 있다. 지지핀(112)은 스핀헤드(111)의 상면으로부터 상부로 돌출되며, 그 상단에 기판(S)이 놓인다. 지지핀(112)은 스핀헤드(111)의 상면에 서로 이격 되어 복수 개 제공될 수 있다. 일 예로, 지지핀(112)은 적어도 3개 이상 제공되고, 링 형상으로 배치될 수 있다.
척킹핀(113)은 스핀 헤드(111)의 상면으로부터 상부로 돌출되며, 기판(S)의 측부을 지지한다. 척킹핀(113)들은 스핀 헤드(111)가 회전될 때, 원심력에 의해 기판(S)이 스핀 헤드(111)로부터 측 방향으로 이탈되는 것을 방지한다. 척킹핀(113)은 스핀 헤드(111)의 상면 가장자리영역을 따라 서로 이격 되어 복수 개 제공될 수 있다. 예를 들어, 척킹핀(113)들은 적어도 3개 이상 제공되며, 서로 조합되어 링 형상으로 배치될 수 있다. 척킹핀(113)들은 스핀 헤드(111)의 중심을 기준으로 지지핀(112)들보다 직경이 큰 링 형상을 이루도록 배치된다. 척킹핀(113)들은 스핀 헤드(111)의 반경 방향을 따라 직선 이동되도록 제공될 수 있다. 척킹핀(113)들은 기판(S)의 로딩 또는 언로딩시 기판(S)의 측면과 이격 또는 접촉되도록 반경방향을 따라 직선 이동한다.
지지축(114)은 스핀 헤드(111)의 하부에 위치하며 스핀 헤드(111)를 지지한다. 지지축(114)은 중공 축(hollow shaft) 형상으로 제공될 수 있다. 지지축(114)의 하단에는 구동부(115)가 제공된다. 구동부(115)는 지지축(114)을 회전시킬 수 있는 회전력을 발생시킨다.
노즐부재(200)는 기판(S)의 상면으로 액을 공급한다.
노즐부재(200)는 액 공급 노즐(210) 및 노즐 이동부(220)를 포함한다.
액 공급 노즐(210)은 기판(S)의 상면으로 액을 공급한다. 액 공급 노즐(210)에서 공급되는 액은 기판의 처리에 사용되는 약액(chemical)일 수 있다. 일 예로, 약액은 불산(hydrofluoric acid)과 같은 식각액 이나, 세정액 일 수 있다. 또한, 액 공급 노즐(210)에서 공급되는 액은 유기 용제일 수 있다. 일 예로, 유기 용제는 이소프로필알콜(IPA)일 수 있다. 또한, 액 공급 노즐(210)에서 공급되는 액은 순수(delonized water)일 수 있다.
노즐 이동부(220)는 액 공급 노즐(210)을 이동시킨다. 노즐 이동부(220)는 아암(221), 지지축(222) 그리고 구동부(223)를 포함한다. 아암(221)은 그 일단에 액 공급 노즐(210)이 위치된다. 아암(221)의 타단에는 지지축(222)이 연결된다. 지지축(222)은 구동부(223)로부터 동력을 전달받으며, 동력을 이용하여 아암(221)에 연결된 분사헤드(310)를 이동시킨다.
제어부재(300)는 노즐부재(200)의 동작을 제어한다. 제어부재(300)는 액 공급 노즐(210)에서의 액 공급 개시 및 액 공급 종료를 제어한다. 또한, 제어부재(300)는 노즐부재(200)에서 공급되는 액의 양을 제어한다. 또한, 제어부재(300)는 구동부(223)를 통해 노즐부재(200)의 위치 및 이동을 제어한다.
도 3 및 도 4는 노즐부재에서 액이 공급되는 상태를 나타내는 측면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 노즐부재(200)는 회전 되는 기판(S)의 상면으로 액을 공급한다. 노즐부재(200)는 기판(S)의 회전 중심의 위쪽에 위치되도록 액 공급 노즐(210)이 기판(S)의 회전 중심축(C)에 위치된 상태에서 액의 공급을 개시할 수 있다. 기판(S)의 상면으로 공급된 액은 기판(S)의 회전 중심을 기준으로 일정 영역에 도포된 상태로 위치된다.
액의 공급을 개시한 후 액 공급 노즐(210)은 기판(S)의 회전 중심축(C)에서 반경 반향 외측으로 설정 거리(D) 이동한다. 액 공급 노즐(210)은 이동 과정에서 액을 계속 공급하는 상태로 제공된다. 액 공급 노즐(210)은 기판(S)의 회전 중심축(C)을 기준으로 설정 거리(D) 이동한 후, 다시 기판(S)의 회전 중심축(C)으로 이동한다. 액 공급 노즐(210)은 액을 공급하는 동안 위의 이동을 1회 이상 반복 수행할 수 있다. 이 후, 액 공급 노즐(210)은 기판(S)의 회전 중심축(C)에 위치된 상태에서 액의 공급을 종료한다. 액 공급 노즐(210)이 이동하는 설정 거리(D)는 5mm 내지 30mm일 수 있다.
도 5는 액 공급 노즐이 이동하는 경로의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 구동부(223)는 지지축(222)을 회전 시키도록 제공될 수 있다. 지지축(222)의 회전에 따라, 액 공급 노즐(210)은 원주상을 이동한다. 따라서, 액 공급 노즐(210)은 기판(S)의 회전 중심에서 액의 공급을 개시한 후, 액이 공급되는 동안 기판의 회전 중심 축을 지나는 원호 상을 1회 이상 왕복 이동한다.
도 6은 액 공급 노즐이 이동하는 경로의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 구동부(223)는 지지축(222)을 선형이동 시키도록 제공될 수 있다. 일 예로, 구동부(223)는 지지축(222)의 이동을 가이드 하는 레일 및 지지축(222)이 이동되는 동력을 제공하는 구동장치를 포함할 수 있다. 지지축(222)의 이동에 따라, 액 공급 노즐(210)은 직선 이동한다. 따라서, 액 공급 노즐(210)은 기판(S)의 회전 중심에서 액의 공급을 개시한 후, 액이 공급되는 동안 기판(S)의 회전 중심축(C)을 지나는 직선 상을 1회 이상 왕복 이동한다.
도 7은 기판의 회전 중심에 액이 공급된 직후의 기판의 평면도이다.
도 7을 참조하면, 기판(S)의 상면으로 공급된 액(L)은 기판(S)의 중심 영역 주위에 도포된 상태로 제공된다. 기판(S)에 공급된 액(L)의 표면에는 표면장력이 작용한다. 또한, 액(L)과 기판(S)의 경계에는 계면장력이 작용한다. 이와 같은 힘들은 액(L)이 원심력에 의해 기판(S)의 외측으로 이동되는 것을 방해한다.
도 8은 액 공급 노즐이 액을 공급한 후 설정 시간이 경과 후의 기판의 평면도이다.
도 8을 참조하면, 액 공급 노즐(210)의 이동에 의해 기판(S)의 상면으로 공급된 액(L)의 외측 영역에는 돌출부(P)가 형성된다. 구체적으로, 액 공급 노즐(210)이 회전 중심축(C)에서 외측으로 이동함에 따라, 액(L)이 공급되는 지점이 이동하게 된다. 기판(S)의 상면으로 공급되는 액(L)은 이미 기판(S)의 상면에 도포된 액(L)에 힘을 작용하게 된다. 위 힘이 기판(S)의 회전 중심에서 벗어난 위치에 작용하는 경우, 위 힘은 기판(S)에 도포된 액과 기판의 경계 사이에 작용하는 힘의 균형을 깨뜨리게 된다. 그에 따라, 액(L)의 외측영역에는 돌출부(P)가 형성된다. 그리고, 돌출부(P)는 원심력에 의해 액(L)이 기판의 외측으로 이동하는 것을 원활하게 한다. 따라서, 액(L)이 기판(S)의 상면에 공급된 후, 기판(S)의 상면 전체에 도포되는데 소요되는 시간을 경감될 수 있다.
도 9는 다른 실시 예에 따라 액이 기판의 상면에 공급되는 상태를 나타내는 측면도이다.
도 9를 참조하면, 액 공급 노즐(210)은 회전 되는 기판(S)의 상면으로 액을 공급한다. 액 공급 노즐(210)은 기판(S)의 회전 중심축(C)에서 외측으로 설정 거리(D1) 이격 된 위치에서 액을 공급한다. 설정 거리(D1)는 5mm 내지 30mm일 수 있다. 기판(S)의 회전에 따라, 액이 공급되는 영역을 링 형상 또는 원을 이루게 된다. 따라서, 회전에 의한 원심력으로 인해, 기판(S)의 상면에 공급된 액은 기판(S)의 회전 중심을 포함한 중심 영역에서 외측으로 퍼져 나간다. 이 때, 액이 공급되는 위치가 기판(S)의 회전 중심에서 편심 됨에 따라, 도 8과 유사하게 기판(S)의 상면으로 공급되는 액은 기판(S)에 도포된 액과 기판의 경계 사이에 작용하는 힘의 균형을 깨뜨리는 힘을 작용한다. 따라서, 기판(S)에 도포된 액의 외측영역에는 돌출부가 형성되어, 액이 기판(S)의 외측으로 확산되어 기판 전체에 도포되는데 소요되는 시간을 감소시킨다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100: 지지부재 111: 스핀 헤드
114: 지지축 115: 구동부
200: 노즐부재 300: 제어부재

Claims (9)

  1. 상부에 기판을 지지한 상태로 회전될 수 있는 스핀 헤드가 제공되는 지지부재;
    상기 지지부재에 위치된 상기 기판으로 액을 공급하는 액 공급 노즐을 갖는 노즐부재; 및
    상기 지지부재와 상기 노즐부재를 제어하는 제어부재를 포함하되,
    상기 제어부재는 상기 액 공급 노즐에서 상기 기판의 상면으로 액이 공급되는 과정에서, 상기 액 공급 노즐이 상기 기판의 회전 중심축에서 반경방향으로 설정 거리 이격된 지점에 위치된 상태로 액을 공급하는 동작을 포함하도록 상기 노즐부재를 제어하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 설정 거리는 5mm 내지 30mm인 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부재는 상기 액 공급 노즐이 상기 기판의 회전 중심축에서 액의 공급을 개시한 후 상기 기판의 외측 방향으로 이동되도록 상기 노즐부재를 제어하는 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부재는 상기 액 공급 노즐이 상기 액을 공급하는 동안, 상기 액 공급 노즐이 상기 기판의 회전 중심축과 상기 설정 거리 이격 된 지점 사이를 1회 이상 왕복하도록 상기 노즐부재를 제어하는 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부재는 상기 액 공급 노즐이 상기 회전 중심축에서 상기 설정 거리만큼 이격된 지점에 위치된 상태로 기판으로 액을 공급하도록 상기 노즐부재를 제어하는 기판 처리 장치.
  6. 회전 되는 기판의 상면으로 액 공급 노즐에서 액을 공급하여 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    상기 액 공급 노즐이 상기 기판의 회전 중심축에서 반경방향으로 설정 거리 이격된 지점에 위치된 상태로 액을 공급하는 동작을 포함하는 기판 처리 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 설정 거리는 5mm 내지 30mm인 기판 처리 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 액 공급 노즐은 상기 기판의 회전 중심축에서 액의 공급을 개시한 후 상기 기판의 외측 방향으로 이동하는 기판 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 액 공급 노즐은 상기 액을 공급하는 동안, 상기 기판의 회전 중심축과 상기 설정 거리 이격 된 지점 사이를 1회 이상 왕복하는 기판 처리 방법.
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