KR20190037835A - 기판 가열 유닛 및 이를 갖는 기판 처리 장치 - Google Patents

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김종한
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이영일
유진택
송길훈
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Abstract

본 발명은 기판 가열 유닛에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 가열 유닛은 상부에 기판이 놓여지는 회전 가능한 척 스테이지; 중공형의 형상을 갖고, 상기 척 스테이지와 결합하여 상기 척 스테이지를 회전시키는 회전부; 상기 회전부 내부를 관통하여 상기 척 스테이지 상부 중앙에 구비되고, 기판의 후면으로 처리액을 분사하는 백노즐; 상기 척 스테이지의 상부로부터 이격되어 배치되고, 상기 척 스테이지의 중심에 대해 상이한 반경 거리에서 동심적으로 배열되는 링 형상의 램프들을 갖는 발열부; 및 기판의 중심부 온도 상승을 위해 상기 백노즐과 상기 발열부 사이에 위치되는 열전도 부재를 포함할 수 있다.

Description

기판 가열 유닛 및 이를 갖는 기판 처리 장치{SUBSTRATE HEATING UNIT AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 기판 처리 공정 중 기판을 가열하면서 공정을 수행하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 평판 표시 소자 제조나 반도체 제조 공정에서 유리 기판이나 웨이퍼를 처리하는 공정에는 감광액 도포 공정(photoresist coating process), 현상 공정(developing process), 식각 공정(etching process), 애싱 공정(ashing process) 등 다양한 공정이 수행된다.
각 공정에는 기판에 부착된 각종 오염물을 제거하기 위해, 약액(chemical) 또는 순수(deionized water)를 이용한 세정 공정(wet cleaning process)과 기판 표면에 잔류하는 약액 또는 순수를 건조시키기 위한 건조(drying process) 공정이 수행된다.
최근에는 황산이나 인산과 같은 고온에서 사용되는 케미칼 수용액을 이용하여 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막을 선택적으로 제거하는 식각 공정을 진행하고 있다.
고온의 케미칼 수용액을 이용한 기판 처리 장치에서는 식각률을 개선하기 위해 기판을 가열하는 기판 가열 장치가 적용되어 활용되고 있다.
그러나, 기존의 기판 가열 장치는 IR 램프에서 발생한 열이 전도 및 복사에 의해 기판으로 전달되는데, 기판 중심 부근에는 IR 램프가 구조적인 문제로 설치되지 않음으로써 도 1의 표에서와 같이 기판 중심 영역으로 가열이 충분히 이루어지지 않는 문제가 있다.
본 발명은 기판 처리 공정 시 기판을 균일하게 가열할 수 있는 기판 가열 유닛 및 이를 갖는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 기판 중심부의 온도를 상승시킬 수 있는 기판 가열 유닛 및 이를 갖는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상부에 기판이 놓여지는 회전 가능한 척 스테이지; 중공형의 형상을 갖고, 상기 척 스테이지와 결합하여 상기 척 스테이지를 회전시키는 회전부; 상기 회전부 내부를 관통하여 상기 척 스테이지 상부 중앙에 구비되고, 기판의 후면으로 처리액을 분사하는 백노즐; 상기 척 스테이지의 상부로부터 이격되어 배치되고, 상기 척 스테이지의 중심에 대해 상이한 반경 거리에서 동심적으로 배열되는 링 형상의 램프들을 갖는 발열부; 및 기판의 중심부 온도 상승을 위해 상기 백노즐과 상기 발열부 사이에 위치되는 열전도 부재를 포함하는 기판 가열 유닛이 제공될 수 있다.
또한, 상기 열전도 부재는 상기 램프로부터 방사된 열에너지를 흡수하여 기판 중심부에 해당되는 구역의 온도를 보상하도록 열전도율이 높은 금속 또는 복합체로 구성되는 링 형상의 블록으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 열전도 부재는 전도된 열을 복사하는 복사열 방출면을 포함할 수 있다.
또한, 상기 발열부를 보호하기 위해 상기 척 스테이지 상부에 제공되는 석영 윈도우를 더 포함하고, 상기 열전도 부재의 상기 복사열 방출면은 상기 석영 윈도우에 접할 수 있다.
또한, 상기 발열부와 상기 척 스테이지 사이에 제공되고, 상기 발열부로부터 방사된 열 에너지를 기판을 향해 반사시키는 반사 플레이트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상부가 개방된 처리 용기;와 상기 처리 용기 내에 위치되고 기판을 지지하는 기판 지지 유닛;과 상기 기판 지지 유닛에 놓인 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛;과 상기 기판 지지 유닛 내에 제공되어 기판을 가열하는 가열 유닛;을 포함하되, 상기 가열 유닛은, 열을 제공하는 가열부; 상기 가열부로부터 방사되는 열에너지를 흡수하여 기판 중심부에 해당되는 구역의 온도를 보상하는 열전도 블록; 및 상기 가열부의 열을 상부로 반사시키는 반사 부재를 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 기판 지지 유닛은, 상부에 기판이 놓여지는 회전 가능한 척 스테이지; 중공형의 형상을 갖고 상기 척 스테이지와 결합하여 상기 척 스테이지를 회전시키는 회전부; 및 상기 회전부 내부를 관통하여 상기 척 스테이지 상부 중앙에 구비되고, 기판의 후면으로 처리액을 분사하는 백노즐을 포함하며, 상기 가열부는 상기 척 스테이지 내부에 위치하며 상기 척 스테이지의 중심에 대해 상이한 반경 거리에서 동심적으로 배열되는 링 형상의 램프들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 열전도 블록은 전도된 열을 복사하는 복사열 방출면을 포함할 수 있다.
또한, 상기 열전도 블록은 상기 백노즐과 상기 램프 사이에 공간에 링 형상으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 열전도 블록의 상면은 상기 석영 윈도우에 접할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 척 스테이지의 중심부에 열전도성 블록을 배치함으로써 중심부 온도를 상승시켜 기판을 균일하게 가열할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 척 스테이지의 중심부에 램프를 배치하지 않고도 중심부의 온도를 상승시킬 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기판 가열 장치에서의 온도 불균형을 보여주는 표이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 기판 처리 장치가 제공된 기판 처리 설비의 일 예를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 4는 도 2의 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 5는 도 3의 기판 지지 유닛과 가열 유닛의 일 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 5의 가열 유닛의 일부분을 확대해서 보여주는 도면이다.
도 7은 열전도 블록을 보여주는 부분 단면도이다.
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 2는 본 발명의 기판 처리 설비(1)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스 모듈(1000)과 공정 처리 모듈(2000)을 포함한다. 인덱스 모듈(1000)은 로드포트(1200) 및 이송프레임(1400)을 포함한다. 로드포트(1200), 이송프레임(1400), 그리고 공정 처리 모듈(2000)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드포트(1200), 이송프레임(1400), 그리고 공정 처리 모듈(2000)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 한다. 그리고 상부에서 바라볼 때 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하고, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 한다.
로드포트(1200)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(1300)가 안착된다. 로드포트(1200)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드포트(1200)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드포트(1200)의 개수는 공정 처리 모듈(2000)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(1300)에는 기판(W)의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)으로 복수 개가 제공된다. 기판(W)은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어(1300)내에 위치된다. 캐리어(1300)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(2000)은 버퍼 유닛(2200), 이송챔버(2400), 그리고 공정챔버(2600)를 포함한다. 이송챔버(2400)는 그 길이 방향이 제1방향(12)과 평행하게 배치된다. 제2방향(14)를 따라 이송챔버(2400)의 일측 및 타측에는 각각 공정챔버들(2600)이 배치된다. 이송챔버(2400)의 일측에 위치한 공정챔버들(2600)과 이송챔버(2400)의 타측에 위치한 공정챔버들(2600)은 이송챔버(2400)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공된다. 공정챔버(2600)들 중 일부는 이송챔버(2400)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정챔버(2600)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송챔버(2400)의 일측에는 공정챔버(2600)들이 A X B(A와 B는 각각 1이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(2600)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(2600)의 수이다. 이송챔버(2400)의 일측에 공정 챔버(2600)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정챔버(2600)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정챔버(2600)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정챔버(2600)는 이송챔버(2400)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 공정챔버(2600)는 이송챔버(2400)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼 유닛(2200)은 이송프레임(1400)과 이송챔버(2400) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(2200)은 이송챔버(2400)와 이송프레임(1400) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(2200)은 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개 제공된다. 버퍼 유닛(2200)에서 이송프레임(1400)과 마주보는 면과 이송챔버(2400)와 마주보는 면 각각이 개방된다.
이송프레임(1400)은 로드포트(1200)에 안착된 캐리어(1300)와 버퍼 유닛(2200) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송프레임(1400)에는 인덱스 레일(1420)과 인덱스 로봇(1440)이 제공된다. 인덱스 레일(1420)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(1440)은 인덱스 레일(1420) 상에 설치되며, 인덱스 레일(1420)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(1440)은 베이스(1441), 몸체(1442), 그리고 인덱스암(1443)을 가진다. 베이스(1441)는 인덱스 레일(1420)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(1442)는 베이스(1441)에 결합된다. 몸체(1442)는 베이스(1441) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(1442)는 베이스(1441) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(1443)은 몸체(1442)에 결합되고, 몸체(1442)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(1443)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(1443)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(1443)들 중 일부는 공정 처리 모듈(2000)에서 캐리어(1300)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(1300)에서 공정 처리 모듈(2000)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스 로봇(1440)이 기판(W)을 반입 및 반출하는 과정에서 공정 처리 전의 기판(W)으로부터 발생된 파티클이 공정 처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이송챔버(2400)는 버퍼 유닛(2200)과 공정챔버(2600) 간에, 그리고 공정챔버(2600)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송챔버(2400)에는 가이드 레일(2420)과 메인로봇(2440)이 제공된다. 가이드 레일(2420)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인로봇(2440)은 가이드 레일(2420) 상에 설치되고, 가이드 레일(2420) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인로봇(2440)은 베이스(2441), 몸체(2442), 그리고 메인암(2443)을 가진다. 베이스(2441)는 가이드 레일(2420)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(2442)는 베이스(2441)에 결합된다. 몸체(2442)는 베이스(2441) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(2442)는 베이스(2441) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(2443)은 몸체(2442)에 결합되고, 이는 몸체(2442)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인암(2443)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인암(2443)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 버퍼 유닛(2200)에서 공정챔버(2600)로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(2443)과 공정챔버(2600)에서 버퍼 유닛(2200)으로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(2443)은 서로 상이할 수 있다.
공정챔버(2600) 내에는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치(10)가 제공된다. 각각의 공정챔버(2600) 내에 제공된 기판 처리 장치(10)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 각각의 공정챔버(2600) 내의 기판 처리 장치(10)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정챔버(2600)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정챔버(2600)에 제공된 기판 처리 장치(10)들은 서로 동일한 구조를 가지고, 상이한 그룹에 속하는 공정챔버(2600)에 제공된 기판 처리 장치(10)들은 서로 상이한 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 공정챔버(2600)가 2개의 그룹으로 나누어지는 경우, 이송챔버(2400)의 일측에는 제1그룹의 공정챔버들(2600)이 제공되고, 이송챔버(2400)의 타측에는 제2그룹의 공정챔버들(2600)이 제공될 수 있다. 선택적으로 이송챔버(2400)의 일측 및 타측 각각에서 하층에는 제1그룹의 공정챔버(2600)들이 제공되고, 상층에는 제2그룹의 공정챔버(2600)들이 제공될 수 있다. 제1그룹의 공정챔버(2600)와 제2그룹의 공정챔버(2600)는 각각 사용되는 케미컬의 종류나, 세정 방식의 종류에 따라 구분될 수 있다.
아래의 실시예에서는 고온의 황산, 알카리성 약액, 산성 약액, 린스액, 그리고 건조가스와 같은 처리유체들을 사용하여 기판(W)을 세정하는 장치를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 식각 공정 등과 같이 기판(W)을 회전시키면서 공정을 수행하는 다양한 종류의 장치에 모두 적용될 수 있다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치의 평면도이고, 도 4는 도 2의 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 3과 도 4를 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 챔버(800), 처리 용기(100), 기판 지지 유닛(200), 가열 유닛(280) 처리액 공급 유닛(300), 공정 배기부(500) 그리고 승강 유닛(600)을 포함한다.
챔버(800)는 밀폐된 내부 공간을 제공한다. 상부에는 기류 공급 유닛(810)이 설치된다. 기류 공급 유닛(810)은 챔버(800) 내부에 하강 기류를 형성한다.
기류 공급 유닛(810)은 고습도 외기를 필터링하여 챔버 내부로 공급한다. 고습도 외기는 기류 공급 유닛(810)을 통과하여 챔버 내부로 공급되며 하강 기류를 형성한다. 하강 기류는 기판(W)의 상부에 균일한 기류를 제공하며, 처리 유체에 의해 기판(W) 표면이 처리되는 과정에서 발생되는 오염물질들을 공기와 함께 처리 용기(100)의 회수통들(110,120,130)을 통해 공정 배기부(500)로 배출시킨다.
챔버(800)는 수평 격벽(814)에 의해 공정 영역(816)과 유지보수 영역(818)으로 나뉜다. 공정 영역(816)에는 처리 용기(100)와 기판 지지 유닛(200)이 위치한다. 유지보수 영역(818)에는 처리 용기(100)와 연결되는 배출라인(141,143,145), 배기라인(510) 이외에도 승강 유닛(600)의 구동부과, 처리액 공급 유닛(300)과 연결되는 구동부, 공급라인 등이 위치한다. 유지보수 영역(818)은 공정 영역(816)으로부터 격리된다.
처리 용기(100)는 상부가 개방된 원통 형상을 갖고, 기판(W)을 처리하기 위한 공정 공간을 제공한다. 처리 용기(100)의 개방된 상면은 기판(W)의 반출 및 반입 통로로 제공된다. 공정 공간에는 기판 지지 유닛(200)이 위치된다. 기판 지지 유닛(200)은 공정 진행시 기판(W)을 지지한 상태에서 기판(W)을 회전시킨다.
처리 용기(100)는 강제 배기가 이루어지도록 하단부에 배기덕트(190)가 연결된 하부공간을 제공한다. 처리 용기(100)에는 회전되는 기판(W)상에서 비산되는 처리액과 기체를 유입 및 흡입하는 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)이 다단으로 배치된다.
환형의 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)은 하나의 공통된 환형공간과 통하는 배기구(H)들을 갖는다.
구체적으로, 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)은 각각 환형의 링 형상을 갖는 바닥면 및 바닥면으로부터 연장되어 원통 형상을 갖는 측벽을 포함한다. 제2 회수통(120)은 제1회수통(110)를 둘러싸고, 제1회수통(110)로부터 이격되어 위치한다. 제3회수통(130)은 제2회수통(120)을 둘러싸고, 제2회수통(120)로부터 이격되어 위치한다.
제1 내지 제3 회수통 (110, 120, 130)은 기판(W)으로부터 비산된 처리액 및 흄이 포함된 기류가 유입되는 제1 내지 제3 회수공간(RS1, RS2, RS3)을 제공한다. 제1 회수공간(RS1)은 제1회수통(110)에 의해 정의되고, 제2 회수공간(RS2)은 제1 회수통(110)과 제2회수통(120) 간의 이격 공간에 의해 정의되며, 제3 회수공간(RS3)은 제2회수통(120)과 제3회수통(130) 간의 이격 공간에 의해 정의된다.
제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)의 각 상면은 중앙부가 개방된다. 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)은 연결된 측벽으로부터 개방부로 갈수록 대응하는 바닥면과의 거리가 점차 증가하는 경사면으로 이루어진다. 기판(W)으로부터 비산된 처리액은 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)의 상면들을 따라 회수 공간들(RS1, RS2, RS3) 안으로 흘러간다.
제1 회수공간(RS1)에 유입된 제1 처리액은 제1 회수라인(141)을 통해 외부로 배출된다. 제2 회수공간(RS2)에 유입된 제2 처리액은 제2 회수라인(143)을 통해 외부로 배출된다. 제3 회수공간(RS3)에 유입된 제3 처리액은 제3 회수라인(145)을 통해 외부로 배출된다.
처리액 공급 유닛(300)은 기판(W) 표면을 식각하기 위한 고온의 케미칼을 토출한다. 일 예로 처리액은 황산, 인산, 또는 황산과 인산의 혼합액일 수 있다.
처리액 노즐 부재(310)는 노즐(311), 노즐 암(313), 지지 로드(315), 노즐 구동기(317)를 포함한다. 노즐(311)은 공급부(320)를 통해 처리액을 공급받는다. 노즐(311)은 처리액을 기판(W) 표면으로 토출한다. 노즐 암(313)은 일 방향으로 길이가 길게 제공되는 암으로, 선단에 노즐(311)이 장착된다. 노즐 암(313)은 노즐(311)을 지지한다. 노즐 암(313)의 후단에는 지지 로드(315)가 장착된다. 지지 로드(315)는 노즐 암(313)의 하부에 위치한다. 지지 로드(315)는 노즐 암(313)에 수직하게 배치된다. 노즐 구동기(317)는 지지 로드(315)의 하단에 제공된다. 노즐 구동기(317)는 지지 로드(315)의 길이 방향 축을 중심으로 지지 로드(315)를 회전시킨다. 지지 로드(315)의 회전으로 노즐 암(313)과 노즐(311)이 지지 로드(315)를 축으로 스윙 이동한다. 노즐(311)은 처리 용기(100)의 외측과 내측 사이를 스윙 이동할 수 있다. 그리고, 노즐(311)은 기판(W)의 중심과 가장 자리영역 사이 구간을 스윙 이동하며 처리액을 토출할 수 있다.
공정 배기부(500)는 처리 용기(100) 내부의 배기를 담당한다. 일 예로, 공정 배기부(500)는 공정시 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)중 처리액을 회수하는 회수통에 배기압력(흡입압력)을 제공하기 위한 것이다. 공정 배기부(500)는 배기덕트(190)와 연결되는 배기라인(510), 댐퍼(520)를 포함한다. 배기라인(510)은 배기펌프(미도시됨)로부터 배기압을 제공받으며 반도체 생산라인의 바닥 공간에 매설된 메인 배기라인과 연결된다.
한편, 처리 용기(100)는 처리 용기(100)의 수직 위치를 변경시키는 승강 유닛(600)과 결합된다. 승강 유닛(600)은 처리 용기(100)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(100)가 상하로 이동됨에 따라 기판 지지 유닛(200)에 대한 처리 용기(100)의 상대 높이가 변경된다.
승강 유닛(600)은 브라켓(612), 이동 축(614), 그리고 구동기(616)를 포함한다. 브라켓(612)은 처리 용기(100)의 외벽에 고정설치된다. 브라켓(612)에는 구동기(616)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동 축(614)이 고정결합된다. 기판(W)이 척 스테이지(210)에 로딩 또는 척 스테이지(210)로부터 언로딩될 때 척 스테이지(210)가 처리 용기(100)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(100)는 하강한다. 또한, 공정이 진행시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통들(110, 120, 130)로 유입될 수 있도록 처리 용기(100)의 높이가 조절된다. 처리 용기(100)와 기판(W) 간의 상대적인 수직 위치가 변경된다. 처리 용기(100)는 상기 각 회수공간(RS1, RS2, RS3) 별로 회수되는 처리액과 오염 가스의 종류를 다르게 할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 승강 유닛(600)은 처리 용기(100)를 수직 이동시켜 처리 용기(100)와 기판 지지 유닛(200) 간의 상대적인 수직 위치를 변경시킨다.
도 5는 도 3의 기판 지지 유닛과 가열 유닛의 일 실시예를 보여주는 단면도이고, 도 6은 도 5의 가열 유닛의 일부분을 확대해서 보여주는 도면이며, 도 7은 열전도 블록을 보여주는 일부 단면 사시도이다.
이하 도 3 내지 도 7을 참조하면, 기판 지지 유닛(200)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하며, 공정이 진행되는 동안 구동부(240)에 의해 회전될 수 있다.
기판 지지 유닛(200)은 척 스테이지(210), 석영 윈도우(220), 회전부(230) 그리고 백노즐부(240)를 포함한다.
척 스테이지(210)는 원형의 상부면을 가진다. 척 스테이지(210)는 회전부(230)에 결합되어 회전된다. 척 스테이지(210)의 가장자리에는 척킹 핀(212)들이 설치된다. 척킹 핀(212)들은 석영 윈도우(220)를 관통해서 석영 윈도우(220) 상측으로 돌출되도록 제공된다. 척킹 핀(212)들은 다수의 지지 핀(224)들에 의해 지지된 기판(W)이 정 위치에 놓이도록 기판(W)을 정렬한다. 공정 진행시 척킹 핀(212)들은 기판(W)의 측부와 접촉되어 기판(W)이 정 위치로부터 이탈되는 것을 방지한다.
회전부(230)는 중공형의 형상을 갖고, 척 스테이지(210)와 결합하여 척 스테이지(210)를 회전시킨다.
석영 윈도우(220)는 기판(W)과 척 스테이지(210) 상부에 위치한다. 석영 윈도우(220)는 가열 부재(250)를 보호하기 위해 제공된다. 석영 윈도우(220)는 투명하게 제공될 수 있다. 석영 윈도우(220)는 척 스테이지(210)와 함께 회전될 수 있다. 석영 윈도우(220)는 지지 핀(224)들을 포함한다. 지지 핀(224)들은 석영 윈도우(220)의 상부 면 가장자리부에 소정 간격 이격되어 배치된다. 지지 핀(224)은 석영 윈도우(220)로부터 상측으로 돌출되도록 제공된다. 지지 핀(224)들은 기판(W)의 하면을 지지하여 기판(W)이 석영 윈도우(220)로부터 상측 방향으로 이격된 상태에서 지지되도록 한다.
백노즐부(240)는 기판(W)의 배면에 약액을 분사하기 위해 제공된다. 백노즐부(240)는 노즐 몸체(242) 및 약액 분사부(244)를 포함한다. 약액 분사부(244)는 척 스테이지(210)와 석영 윈도우(220)의 중앙 상부에 위치된다. 노즐 몸체(242)는 중공형의 회전부(230) 내에 관통 축설되며, 노즐 몸체(242)의 내부에는 약액 이동 라인, 가스 공급라인 및 퍼지 가스 공급 라인이 제공될 수 있다. 약액 이동 라인은 기판(W) 배면의 식각 처리를 위한 식각액을 약액 분사부(244)에 공급하고, 가스 공급 라인은 기판(W)의 배면에 식각 균일도 조절을 위한 질소 가스를 공급하고, 퍼지 가스 공급 라인은 석영 윈도우(220)와 노즐 몸체(242) 사이로 식각액이 침투되는 것을 방지하도록 질소 퍼지가스를 공급한다.
가열 유닛(280)은 기판 지지 유닛(200)의 내측에 설치된다. 가열 유닛(280)은 공정 진행 중 기판(W)을 가열한다. 가열 유닛(280)은 가열 부재(250), 반사부재(260), 온도 제어부(270) 그리고 열전도 부재(290)를 포함한다.
가열 부재(250)는 척 스테이지의 상부에 설치된다. 가열 부재(250)는 서로 상이한 직경으로 제공된다. 가열 부재(250)는 복수개 제공된다. 가열 부재(250)는 링형상으로 제공될 수 있다. 일 예로 가열 부재(250)는 링 형상으로 제공되는 복수의 램프(252)들로 제공될 수 있다. 각 램프(252)에는 온도 제어부(270)가 구성되어 있어 각각 제어가 가능할 수 있다.
가열 부재(250)는 동심의 다수의 구역들로 세분될 수 있다. 각각의 구역에는 각각의 구역을 개별적으로 가열시킬 수 있는 램프(252)들이 제공된다. 램프(252)들은 척 스테이지(210)의 중심에 대해 상이한 반경 거리에서 동심적으로 배열되는 링 형상으로 제공될 수 있다. 본 실시예에서는 6개의 램프(252)들이 도시되어 있지만, 이는 하나의 예에 불과하며 램프들의 수는 원하는 온도 제어된 정도에 의존하여 가감될 수 있다.
가열 부재(250)는 각각의 개별적인 구역의 온도를 제어함으로써, 공정 진행 동안 기판(W)의 반경에 따라 온도를 연속적으로 증가 또는 감소하게 제어할 수 있다. 이를 위해 각 램프(252)들의 온도를 개별적으로 체크하기 위한 온도 제어부(270)가 반사 부재(260)에 설치된다. 일 예로, 램프(252)들이 척 스테이지(210)와 함께 회전되는 구조에서는 가열 부재(250)로 전원을 공급하는 방식은 슬립링을 사용할 수 있다.
반사 부재(260)는 가열 부재(250)와 척 스테이지(210) 사이에 제공된다. 반사 부재(260)는 램프(252)들에서 발생되는 열을 상부 기판(W)으로 반사하여 전달한다. 반사 부재(260)는 회전부(230)의 중앙 공간에 관통하여 설치되는 노즐 몸체(242)에 지지될 수 있다. 반사 부재(260)는 내측단에 하측으로 연장되어 형성된다. 반사 부재(260)는 척 스테이지(210)와 함께 회전되지 않는 고정식으로 제공된다.
반사 부재(260)는 하측 반사판(261), 메인 반사판(265) 그리고 외측 반사판(267)을 포함한다.
하측 반사판(261)은 척 스테이지(210)의 상부와 램프(252)의 하부 사이에 위치한다.
메인 반사판(265)은 하측 반사판(261)과 돌출되어 복수개가 제공된다. 메인 반사판(265)은 내측 반사판(263)에서 척 스테이지(210)의 중심에서 외측 방향으로 위치한다. 메인 반사판(265)은 링 형상으로 제공된다. 메인 반사판(265)은 인접하는 램프(252)들 사이에 위치한다. 일 예로 메인 반사판(265)은 제1측벽(265a)과 제2측벽(265b)을 포함한다. 제1측벽(265a)은 상부로 갈수록 인접하는 램프(252)들로부터 멀어지도록 경사지게 제공된다. 제1측벽(265a)과 제2측벽(265b)은 메인 반사판(265)의 사이를 지나는 선을 기준으로 대칭되게 제공되며 경사각은 동일하게 제공된다. 이와는 달리, 메인 반사판(265)은 종단면이 위로 갈수록 폭이 좁아지는 형태로 제공될 수 있다. 메인 반사판(265)의 높이와 내측 반사판(261)의 높이는 상이하게 제공될 수 있다.
외측 반사판(267)은 램프(252)들의 외측에 위치한다. 외측 반사판(267)은 메인 반사판(265)으로부터 척 스테이지(210)의 중심에서 외측방향으로 위치한다. 외측 반사판(267)의 높이는 내측 반사판(261)과 메인 반사판(265)보다 낮게 제공된다.
반사 부재(260)는 금속재질의 표면으로 제공될 수 있다. 표면은 열반사율이 좋은 금속 재질로 제공된다. 일 예로 표면은 금, 은 또는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 이와는 달리, 금속 재질로 열 반사율이 좋은 다른 재질로도 제공될 수 있다.
반사 부재(260)는 가열 부재(250) 사이에 메인 반사판(265)을 제공하여 열이 반사되는 방향을 조절하여 더 많은 열을 기판(W)으로 제공할 수 있다. 또한, 메인 반사판(265)을 제공하여 하측 반사판(261)의 열변형량을 감소시키는 효과를 가져온다.
반사 부재(260)는 방열을 위해 냉각핀들(미도시)이 설치될 수 있다. 반사 부재(260)의 발열을 억제하기 위해 냉각 가스가 하측 반사판(261) 저면을 흐르도록 구성될 수 있다. 일 예로, 노즐 몸체(242)에는 온도 제어부(270)들이 배치된 방향을 향해 하측 반사판(261) 저면으로 냉각 가스를 분사하는 분사 포트(248)를 갖는다.
열전도 부재(290)는 기판 지지 유닛(200)의 중심부에 근접하여 위치될 수 있다. 열전도 부재(290)는 램프들(252) 내측에 위치한다. 일 예로, 열전도 부재(290)는 기판의 중심부 온도 상승을 위해 가장 안쪽 램프(252)와 백노즐부(240) 사이에 위치될 수 있다. 열전도 부재(290)는 링형상의 블록으로 제공될 수 있다. 열전도 부재(290)는 램프(252)로부터 방사된 열에너지를 흡수하여 기판 중심부에 해당되는 구역의 온도를 보상하도록 열전도율이 높은 금속 또는 복합체로 구성될 수 있다. 열전도 부재(290)는 전도된 열을 복사하는 복사열 방출면(294)을 포함하며, 복사열 방출면(294)은 열전도 부재9290)의 상면에 해당될 수 있다.
열전도 부재(290)의 복사열 방출면(294)은 석영 윈도우에 접할 수 있으며, 복사열 방출 면적으로 넓히기 위해 다수의 열방출 홈(295)들이 형성될 수 있다.
열전도 부재(290)의 외측면은 램프(252)로부터 방출되는 열에너지를 최대한 많이 받아들이기 위해 다수의 열흡수 홈(292)들이 형성될 수 있다.
열전도 부재(290)의 내측면에는 백노즐부(240)로 전달되는 열에너지를 차단하기 위해 단열재(299)가 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 가열 유닛(280)은 기판 지지 유닛(200)의 중심부에 열전도 부재(290)를 설치함으로써 중심부 온도를 상승시켜 온도 산포를 균일하게 할 수 있다.
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.
10 : 기판 처리 장치
100 : 처리 용기
200 : 기판 지지 유닛
260 : 반사 부재
280 : 가열 유닛
290 : 열전도 부재
300 : 처리액 공급 유닛
600 : 승강 유닛

Claims (10)

  1. 상부에 기판이 놓여지는 회전 가능한 척 스테이지;
    중공형의 형상을 갖고, 상기 척 스테이지와 결합하여 상기 척 스테이지를 회전시키는 회전부;
    상기 회전부 내부를 관통하여 상기 척 스테이지 상부 중앙에 구비되고, 기판의 후면으로 처리액을 분사하는 백노즐;
    상기 척 스테이지의 상부로부터 이격되어 배치되고, 상기 척 스테이지의 중심에 대해 상이한 반경 거리에서 동심적으로 배열되는 링 형상의 램프들을 갖는 발열부; 및
    기판의 중심부 온도 상승을 위해 상기 백노즐과 상기 발열부 사이에 위치되는 열전도 부재를 포함하는 기판 가열 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열전도 부재는
    상기 램프로부터 방사된 열에너지를 흡수하여 기판 중심부에 해당되는 구역의 온도를 보상하도록 열전도율이 높은 금속 또는 복합체로 구성되는 링 형상의 블록으로 이루어지는 기판 가열 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 열전도 부재는
    전도된 열을 복사하는 복사열 방출면을 포함하는 기판 가열 유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 발열부를 보호하기 위해 상기 척 스테이지 상부에 제공되는 석영 윈도우를 더 포함하고,
    상기 열전도 부재의 상기 복사열 방출면은 상기 석영 윈도우에 접하는 기판 가열 유닛.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 발열부와 상기 척 스테이지 사이에 제공되고, 상기 발열부로부터 방사된 열 에너지를 기판을 향해 반사시키는 반사 플레이트를 더 포함하는 기판 가열 유닛.
  6. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    상부가 개방된 처리 용기;와
    상기 처리 용기 내에 위치되고 기판을 지지하는 기판 지지 유닛;과
    상기 기판 지지 유닛에 놓인 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛;과
    상기 기판 지지 유닛 내에 제공되어 기판을 가열하는 가열 유닛;을 포함하되,
    상기 가열 유닛은,
    열을 제공하는 가열부;
    상기 가열부로부터 방사되는 열에너지를 흡수하여 기판 중심부에 해당되는 구역의 온도를 보상하는 열전도 블록; 및
    상기 가열부의 열을 상부로 반사시키는 반사 부재를 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛은,
    상부에 기판이 놓여지는 회전 가능한 척 스테이지;
    중공형의 형상을 갖고 상기 척 스테이지와 결합하여 상기 척 스테이지를 회전시키는 회전부; 및
    상기 회전부 내부를 관통하여 상기 척 스테이지 상부 중앙에 구비되고, 기판의 후면으로 처리액을 분사하는 백노즐을 포함하며,
    상기 가열부는 상기 척 스테이지 내부에 위치하며 상기 척 스테이지의 중심에 대해 상이한 반경 거리에서 동심적으로 배열되는 링 형상의 램프들을 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 열전도 블록은
    전도된 열을 복사하는 복사열 방출면을 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 열전도 블록은
    상기 백노즐과 상기 램프 사이에 공간에 링 형상으로 제공되는 기판 처리 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 열전도 블록의 상면은 상기 석영 윈도우에 접하는 기판 처리 장치.
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