KR20190056904A - 스핀 코터 및 이를 구비하는 기판처리 장치와 기판처리 시스템 - Google Patents

스핀 코터 및 이를 구비하는 기판처리 장치와 기판처리 시스템 Download PDF

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Abstract

스핀코터 및 이를 구비하는 기판처리장치가 제공된다. 스핀 코터는 상면에 가공대상 기판을 고정하여 회전시키는 회전척 구조물, 기판을 둘러싸도록 배치되어 기판 주변의 공기유동을 하방으로 유도하는 보울(bowl) 및 기판의 에지와 보울 사이에 배치되도록 보울에 착탈식으로 결합되고상기 공기유동을 선형 유동과 비선형 유동으로 분리하는 유동제어 구조물을 포함한다. 기판 에지영역에서 유동속도를 높이고 와류를 방지하여 코팅막의 두께 균일도를 높이고 와류에 의한 코팅막 오염을 방지할 수 있다.

Description

스핀 코터 및 이를 구비하는 기판처리 장치와 기판처리 시스템 {Spin coater and a substrate treat apparatus and system having the same}
본 발명은 스핀 코터 및 이를 구비하는 기판 처리장치 및 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 회전하는 기판의 표면을 감광액으로 코팅하는 포토레지스터 스핀 코터 및 이를 구비하는 기판 처리장치 및 시스템에 관한 것이다.
반도체 소자 및 평판 표시패널의 제조공정에서 다양한 형상과 구조의 패턴을 형성하기 위해 사진식각(photo lithography) 공정이 널리 이용되고 있다.
일반적인 사진식각 공정은 기판 표면에 레지스트와 같은 감광액을 도포하여 감광액을 형성하는 도포공정, 도포된 감광막을 요구되는 패턴 특성에 부합하는 광에 노출시키는 노광공정 및 노광된 감광막을 현상하여 회로패턴을 형성하는 현상공정으로 이루어진다.
일반적으로 상기 도포공정은 회전하는 기판 상에 고점성을 갖는 감광액을 공급하여 소정의 두께를 갖는 막질을 형성하는 스핀 코팅 공정에 의해 수행된다. 상기 스핀 코팅 공정은 기판의 회전 속도를 조정함으로써 상기 감광막의 두께를 용이하게 제어할 수 있다.
그러나, 종래의 스핀 코터에 의하면, 회전하는 기판의 상면을 따라 퍼지는 약액의 입자가 기판의 에지를 둘러싸는 보울(bowl)의 내측벽에 부딪혀 기판으로 떨어지거나 미세한 약액 입자가 기판 에지와 보울 내측면 사이의 와류에 의해 역류되어 코팅막을 오염시키는 문제점이 있다. 또한, 기판의 중앙부와 에지부에서의 공기 유동속도의 차이에 의해 에지부에 형성되는 막질의 두꺼워지는 에지비드 불량이 빈번하게 발생하고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 보울의 내측면과 기판의 에지 사이에 배치되고 보울에 착탈식으로 고정되는 기류제어 구조물을 구비하는 스핀 코터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상술한 바와 같은 스핀 코터를 구비하는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 스핀 코터는 상면에 가공대상 기판을 고정하여 회전시키는 회전척 구조물, 상기 기판을 둘러싸도록 배치되어 상기 기판 주변의 공기유동을 하방으로 유도하는 보울(bowl) 및 상기 기판의 에지와 상기 보울 사이에 배치되도록 상기 보울에 착탈식으로 결합되고, 상기 공기유동을 상대적으로 유동속도가 큰 선형 유동과 상대적으로 유동속도가 작은 비선형 유동으로 분리하는 유동제어 구조물을 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 기판 처리 장치는 기판 게이트를 구비하는 하우징, 상기 하우징의 천정에 배치되어 상기 하우징의 내부에 하강하는 공기유동을 생성하는 유동 생성부, 상기 기판으로 약액을 공급하는 약액 공급부 및 상기 하우징의 바닥부에 고정되어 상면에 가공대상 기판을 고정하여 회전시키는 회전척 구조물, 상기 기판을 둘러싸고 상기 기판 주변의 공기유동을 하방으로 유도하는 보울(bowl) 및 상기 보울과 착탈식으로 결합되어 상기 기판의 에지와 상기 보울 사이에 배치되어 상기 공기유동을 상대적으로 빠른 선형 유동과 상대적으로 느린 비선형 유동으로 분리하는 유동제어 구조물을 구비하는 스핀 코터를 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 의한 기판 처리 시스템은 수의 기판이 수납된 캐리어를 수용하고 상기 기판을 개별적으로 추출하거나 수납하는 캐리어 유닛, 회전 척에 로딩된 상기 기판 상으로 약액을 공급하여 상기 기판의 상면에 코팅막을 형성하는 스핀 코터를 구비하고 상기 코팅막을 인-라인 공정으로 처리할 수 있는 기판 처리장치, 및 상기 캐리어 유닛과 상기 기판 처리장치 사이에서 상기 기판을 이송시키는 이송부재를 포함하고, 상기 스핀 코터는 상기 기판을 둘러싸고 코팅공간을 제공하는 보울의 내측벽과 상기 기판 사이에 상기 보울의 하부로 흐르는 공기유동을 상대적으로 작은 유동속도를 갖는 선형유동과 상대적으로 큰 유동속도를 갖는 비선형 유동으로 분리하는 유동제어 구조물을 구비한다.
본 발명에 의한 스핀 코터 및 이를 구비하는 기판 처리장치 및 시스템에 의하면, 기판 에지와 보울 사이의 유동공간에 유동제어 구조물을 배치하여 공기유동을 상대적으로 빠른 유속을 갖는 선형 유동과 상대적으로 느린 유동을 갖는 비선형 유동으로 분리한다. 이에 따라, 기판 에지(E)에서의 유동손실을 방지하여 약액이 퇴적하는 에지 비드(edge bead)를 억제할 수 있다. 또한, 유선형 스트림 라인을 갖는 비선형 유동을 형성하여 보울의 내측면에서 공기유동의 급격한 유로변경에 의한 와류를 방지할 수 있다. 이에 따라, 와류를 따라 약액의 미세입자가 기판의 상면으로 역류하는 것을 방지함으로써 기판의 막질이 상기 미세입자에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.
특히, 상기 유동제어 구조물(300)은 특별한 고정장치 없이 사용자에 의해 보울(200)의 상부에 착탈식으로 결합되어 사용편의성을 높일 수 있다. 특히, 상기 보울의 형성시 사출공정에 의해 동시에 형성함으로써 제작 편의성과 사용 편의성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 스핀 코터를 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1의 A 부분을 상세하게 나타내는 확대도이다.
도 3은 도 2의 A 부분을 나타내는 사시도이다.
4는 도 3에 도시된 유동제어 구조물을 상세하게 나타내는 사시도이다.
도 5는 유동 제어판과 기판 사이의 상대적 위치에 따라 측정된 공기의 유속변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 1에 도시된 스핀 코터를 구비하는 기판 처리장치를 나타내는 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 도 6에 도시된 기판 처리장치를 구비하는 기판 처리 시스템을 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 스핀 코터를 나타내는 구성도이며, 도 2는 도 1의 A 부분을 상세하게 나타내는 확대도이다. 도 3은 도 2의 A 부분을 나타내는 사시도이며, 4는 도 3에 도시된 유동제어 구조물을 상세하게 나타내는 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 스핀 코터(500)는 상면에 가공대상 기판(W)을 고정하는 회전척 구조물(100), 상기 기판을 둘러싸도록 배치되어 상기 기판(W) 주변의 공기유동(AF)을 하방으로 유도하는 보울(bowl, 200) 및 상기 기판(W)의 에지(E)와 상기 보울(200) 사이에 배치되도록 상기 보울(200)에 착탈식으로 결합되고 상기 공기유동(AF)을 선형 유동(LF)과 비선형 유동(NLF)으로 분리하는 유동제어 구조물(300)을 포함한다.
예를 들면, 상기 회전 척(C)은 하방에 구비된 구동부(P)에 연결되어 일정한 회전속도로 회전할 수 있도록 구성되며, 상기 회전속도에 따라 상기 기판(W)에 형성되는 막질의 두께가 달라질 수 있다.
도시되지는 않았지만, 상기 구동부(P)는 별도의 승강부재에 의해 회전 척(C)을 수직방향을 따라 상승하거나 하강할 수 있다. 회전 척(C)에 기판(W)을 로딩하는 경우 상기 회전 척(C)은 로딩위치로 상승하여 회전 척(C) 상에 기판(W)을 고정한다. 회전 척(C)에 기판이 고정되면, 회전 척(C)은 코팅공정을 수행하기 위한 상기 보울(200)내의 공정위치로 하강한다.
상기 보울(200)은 일정한 크기의 내부공간을 구비하고 상부가 개방되며 하부에는 소정의 배출 라인(210)이 구비된 컵 형상을 갖는다. 이에 따라, 상기 보울(200)의 내부공간에 기판(W)이 고정된 회전 척(C)이 수용된다. 따라서, 상기 회전 척(100)과 기판(W)은 보울(200) 내부의 상기 공정위치에서 보울(200)의 내측벽에 의해 둘러싸이도록 배치된다.
보울의 하부에는 하강하는 공기유동(AF)을 강제하기 위한 가압수단(미도시)이 구비되고 기판(W) 상으로 공급된 약액은 공기유동(AF)을 따라 보울(200) 하부에 구비된 배출라인(210)을 따라 외부로 배출된다.
즉, 보울(200)의 상부에서 유입된 공기유동(AF)은 하부에 인가된 배출압력에 의해 하부로 유도되는 하강기류를 형성하게 되고, 회전하는 기판(W)의 상면으로 공급된 약액은 기판(W)의 상면을 따라 퍼지면서 상기 하강기류를 따라 배출라인(210)으로 유도되어 외부로 배출된다.
이때, 기판(W)의 중앙부 상면으로 공급된 약액은 기판(W)의 상면을 따라 퍼지면서 코팅막(미도시)을 형성하고 에지부(E)와 보울(200)의 내측면에 구비된 유동제어 구조물(200) 사이의 유동공간을 따라 공기유동(AF)과 함께 기판(W)을 벗어난다.
상기 유동제어 구조물(300)은 상기 보울(200)의 하부로 흐르는 상기 공기유동(AF)을 제1 유동속도를 갖는 선형 유동(LF)과 상기 제1 유동속도보다 작은 제2 유동속도를 갖는 비선형 유동(NLF)으로 분리하여 기판 에지부(E)에서의 유동속도 감소로 인한 막 두께 상승을 방지하고 기판 에지부(E) 주변의 유동공간에서 와류 발생을 억제함으로써 상기 공기유동(AF)의 와류(vortex)로 인한 파티클 불량을 방지할 수 있다.
즉, 상기 유동제어 구조물(300)은 보울(200)의 측부와 상기 기판 에지부(E) 사이에 형성되는 유동공간의 형상을 변형하여 상기 유동공간을 통하여 보울(200)의 하부로 이동하는 공기유동(AF)의 특성을 제어한다. 상기 공기유동(AF)과 함께 코팅막을 형성하고 난 잔류 액액이 외부로 배출되므로 공기유동의 특성에 따라 코팅막의 품질에 영향을 미치게 된다. 상기 유동 제어물(300)은 상기 공기유동(AF)의 특성을 제어함으로써 코팅막의 품질을 높이고 불량을 줄일 수 있다.
예를 들면, 상기 유동제어 구조물(300)은 상기 보울(200)의 상단부(UB)에 착탈 가능하게 결합하는 링 형상의 몸체(310), 제1 단부(311)는 상기 기판(W)의 상면보다 높게 위치하고 제2 단부(312)는 상기 기판의 상면보다 낮게 위치하도록 상기 기판(W)과 경사지게 대향하고 상기 제1 단부(311)는 상기 기판(W)의 에지로부터 일정한 거리만큼 이격되는 링 형상의 유동 제어판(320) 및 상기 유동 제어판(320)과 상기 몸체(310)를 연결하는 연결부재(330)를 구비한다.
상기 몸체(310)는 상기 공기유동(AF)을 선형유동(LF)과 비선형 유동(NLF)으로 분리하는 유동 제어판(320)을 보울(200)에 부착하기 위한 벌크형 구조물로서 벌크 상단부(UB)의 형상에 따라 다양하게 제공될 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 몸체(310)는 상기 보울(200)의 상면(UBS)과 동일한 평면을 구성하고 내측 단부에 돌출부(311a)를 구비하는 상면부(311), 상기 상면부(311)의 하부에 구비되어 상기 보울(200)과 결합하는 결합부(312) 및 상기 상면부(311)와 상기 결합부(312)에 걸쳐 구비되고 상기 기판(W)을 향하여 볼록한 제1 곡면을 갖는 몸체 유동 가이드부(313)를 구비한다.
보울(200)의 상면(UBS) 일부는 리세스되어 상기 몸체(310)를 수용하는 수용부(R)를 구비하고, 상기 수용부(R)에 결합부(312)가 수용되어 보울(200)과 몸체(310)가 서로 결합된다.
예를 들면, 상기 보울 상면(UBS)에는 제1 단턱을 갖는 수용부(R)가 제공되고 상기 결합부(312)는 상기 단턱과 상보적인 형상을 갖는 제2 단턱이 구비된다. 따라서, 서로 상보적인 형상을 갖는 제1 및 제2 단턱의 결합에 의해 상기 몸체(310)와 보울 상단부(UB)가 결합할 수 있다.
특히, 추가적인 고정수단 없이 상보적인 형상의 조합에 의해 보울(200)과 몸체(310)를 수작업에 의해 조립함으로써 조립 편의성을 높이고 보울(200)의 반경방향을 따라 자유롭게 결합할 수 있다.
상기 몸체(310)는 보울 상단부(UB)에 거치되어 보울(200)의 수직방향을 따른 운동만 구속될 뿐 반경방향으로는 실질적인 운동 구속인자가 없어, 상기 유동제어 구조물(300)을 따라 상방으로 와류가 생성되는 경우에도 와류에 대한 저항성분을 최소화함으로써 와류를 보울(200)의 외부로 원활하게 유도할 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 결합부(312)와 보울 상단부(UB)가 결합하면, 보울 상면(UBS)과 몸체의 상면(body surface, BS)은 동일한 평면을 구성하는 상면부(310)가 결합부(312)의 상부에 배치된다. 이에 따라, 몸체(310)에 의해 보울(200) 상부의 개구부 직경이 축소된다.
상기 상면부(311)의 내측 단부에는 돌출부(311a)가 구비되어 기판(W)의 상면이 노출되는 보울(200)의 상부 내부공간과 상기 보울 상면(UBS) 및 몸체 상면(BS)을 구분한다.
이때, 상기 돌출부(311a)는 외측부는 상기 몸체 상면(BS)으로부터 수직하게 연장하는 수직평면으로 구성되고 내측부는 후술하는 제1 곡면(C1)으로 구성된다. 상기 돌출부(311a)는 상기 제1 곡면(C1)을 보울 상면(UBS)보다 높게 연장하여 몸체 유동 가이드부(313)를 따라 흐르는 와류의 유동경로를 연장한다.
특히, 상기 돌출부(311a)의 내측부는 몸체 유동 가이드부(313)를 구성하는 제1 곡면(C1)이 상기 상면부(311)의 상부까지 연장되도록 구성된다. 이에 따라, 상기 돌출부(311a)의 내측단부을 한정하는 제1 곡면(C1)의 단부에 대한 정사영은 상기 상면부(311)의 일부와 중첩하여 위치한다.
이에 따라, 상기 몸체 유동 가이드부(313)를 따라 상기 보울(200)의 상방으로 유동하는 상기 공기유동의 와류는 상기 보울(200)의 외부로 배출된다. 이에 따라, 상기 와류가 기판 에지부(E)에서의 공기유동과 충돌하거나 와류에 포함된 약액의 미세입자가 기판 에지부(E)로 공급되어 불량소스로 기능하는 것을 방지할 수 있다.
상기 몸체 유동 가이드부(313)는 상기 상면부(311)와 상기 결합부(312)에 걸쳐 구비되고 상기 기판(W)을 향하여 볼록한 제1 곡면(C1)으로 구성된다. 따라서, 상기 몸체 유동 가이드부(313)를 따라 보울(200)의 하방으로 흐르는 공기유동(AF)은 제1 곡면(C1) 형상을 따라 비선형 유동(NFL)으로 형성된다.
특히, 상기 제1 곡면(C1)의 하단부는 상기 보울(200)의 내측면을 향하여 굽은 곡선형상을 가지므로 몸체 유동 가이드(313)를 따라 흐르는 공기유동은 보울(200)의 내측면으로 확산하는 유동이 된다. 이에 따라, 보울(200)의 내측면과 에지부(E) 사이에서 공기유동(AF)의 와류가 형성되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
일실시예로서, 상기 유동 제어판(330)은 기판 에지(E)로부터 일정한 거리만큼 이격되어 상기 기판(W)을 둘러싸고 내측면이 평면을 형성하는 링 타입의 구조물을 포함한다. 상기 유동 제어판(330)은 보울 상단부(UB)에 결합되는 몸체(310)와 기판 에지(E) 사이의 유동공간에 배치되어 유동공간을 통해 보울(200)의 하부로 배출되는 공기유동의 특성을 조절한다.
이때, 상기 유동 제어판(330)은 상기 기판(W)과 경사지게 대향하도록 배치된다. 예를 들면, 제1 단부(330a)는 상기 기판(W)의 상면보다 높게 위치하고 상기 제1 단부(330a)와 대칭적인 제2 단부(330b)는 상기 기판(W)의 상면보다 낮게 위치한다.
상기 제1 단부(330a)는 상기 기판 에지(E)로부터 일정한 거리만큼 이격되어 상기 유동 제어판(330)과 기판 에지(E) 사이에 공기 및 약액이 통과할 수 있는 제1 유동공간(FS1)을 형성한다.
또한, 상기 유동 제어판(330)은 상기 몸체(310)로부터 연결부재(320)만큼 이격되어 배치되므로 유동 제어판(330)과 몸체(310) 사이에도 공기 및 약액이 통과할 수 있는 제2 유동공간(FS2)이 형성된다.
본 실시예의 경우, 상기 유동 제어판(330)은 상기 몸체 유동 가이드부(313)를 향하여 볼록한 제2 곡면(C2)을 갖는 몸체 대향부(331) 및 상기 몸체 대향부(331)와 일체로 구비되고 상기 기판(W)을 향하도록 배치되는 기판 대향부(332)를 구비한다.
따라서, 상기 제1 유동공간(FS1)은 기판 에지(E)와 기판 대향부(332) 사이에 제공되고 상기 제2 유동공간(FS2)은 몸체 유동 가이드부(313)와 상기 몸체 대향부(331) 사이에 제공된다.
본 실시예의 경우, 상기 기판 대향부(332)는 평면 형상으로 제공된다. 이에 따라, 상기 제1 단부(330a)와 기판 에지(E) 사이로 유입된 공기는 균일한 표면을 따라 유동하게 된다. 이에 따라, 제1 유동 공간(FS1)은 균일한 유동공간으로 제공되고 상기 공기유동은 선형 스트림 라인을 구비하는 선형 유동(LF)을 이루게 된다.
특히, 보울(200) 내측면과 기판 에지(E) 사이의 공간에 상기 유동 제어판(330)을 배치함으로써 유동 제어판(330)과 기판 에지(E) 사이의 간격이 좁아지게 되어, 상기 제1 유동 공간(FS1)을 통과하는 공기유동의 유속은 증가하게 된다. 즉, 상기 제1 유동 공간(FS1)에서는 상대적으로 큰 제1 유동속도로 공기가 배출되어 기판 에지(E)에서의 유동속도 감소를 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 보울(200) 내부에서의 유동경로 및 단면적 변화로 인한 공기의 유동손실을 최소화함으로써 기판 에지(E)에서의 공기의 유동속도가 감소하여 약액이 퇴적되는 비드(bead) 불량을 방지할 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 기판 대향부(332)는 평면형상을 갖는 것을 개시하고 있지만, 상기 제1 단부(330a)부터 제2 단부(330b)까지의 형상변화가 완만하여 와류생성을 충분히 억제할 수 있다면, 곡면형상으로 구성하여 제1 유동 공간(FS1)을 상기 유동 제어판(330)의 내부로 확장할 수도 있음은 자명하다.
상기 몸체 대향부(331)를 구성하는 제2 곡면(C2)은 단일한 곡률을 갖고 상기 몸체 유동 가이드부(313)에 대하여 볼록하게 형성된다. 즉, 상기 제1 및 제2 곡면(C1,C2)은 서로 볼록한 형상으로 마주보도록 배치되어, 제2 유동 공간(FS2)은 중앙부로부터 양단부로 갈수록 폭이 증가한다.
따라서, 상기 기판 에지부(E)로부터 제2 유동 공간(FS2)의 상부로 유입되는 공기는 상기 중앙부까지 유속이 증가하고, 상기 제2 유동 공간(FS2)으로부터 배출되는 공기는 상기 중앙부로부터 하부까지 유속이 감소하게 된다. 이때, 상기 제2 유동공간(FS2)을 통하여 보울(200)의 하부로 배출되는 공기는 제1 및 제2 곡면(C1,C2)의 표면을 따라 비선형 유동하면서 비선형 유동을 형성하게 된다.
따라서, 제2 유동 공간(FS2)으로 유입되는 공기는 가장 좁은 폭을 갖는 중앙부를 향하여 빠른 속도로 유동하고 중앙부를 통과한 후 속도가 줄어들면서 확산하는 유동 특성을 갖게 된다. 이에 따라, 기판 에지부(E)를 통과하는 공기가 보울(200)의 측면과 충돌하여 생성되는 와류를 최소화할 수 있다.
즉, 상기 보울(200)의 상부로 유입된 공기는 기판 에지(E)를 경유하여 보울(200)의 하부로 배출되는 공기는 상기 유동 제어판(330)에 의해 제1 및 제2 유동 공간(FS1, FS2)을 경유하는 선형 유동 및 비선형 유동으로 분리된다. 상기 기판 에지(E)와 인접한 선형 유동은 유동경로의 단면적이 축소되어 유동속도가 증가함으로써 기판 에지(E)에서의 유동속도 감소를 방지하고 상기 몸체(310)와 인접한 비선형 유동은 제1 및 제2 곡면(CS1,CS2)에 유선형 스트림을 따라 배출되어 몸체(310) 표면에서의 와류생성을 최소화 할 수 있다.
이에 따라, 보울(200)의 하부로 배출되는 공기의 와류생성을 억제하고 유동속도 감소를 최소화함으로써 기판 상에 형성되는 막질의 두께 균일성을 높이고 파티클에 의한 막질오염을 방지할 수 있다.
특히, 공기가 상기 제2 유동 공간(FS2)으로 유입되는 경우 부분적으로 상기 제1 곡면(C1)을 따라 와류가 생성되는 경우에도, 제1 곡면(C1)이 상기 돌출부(310a)의 내측면까지 연장되므로 상기 와류는 제1 곡면(C1)을 따라 돌출부(310a)까지 유동하여 보울(200)의 중심으로부터 멀어지는 방향으로 배출된다. 이에 따라, 와류를 따라 유동하는 약액의 미세입자도 보울(200)의 외부로 배출되어 와류에 의한 파티클 불량을 방지할 수 있다.
상기 몸체(310)와 유동 제어판(330)은 상기 공기유동의 유로를 형성하도록 개방공간을 구비하는 연결부재(320)에 의해 서로 연결된다.
일실시예로서, 상기 연결부재(320)는 상기 몸체(310)와 상기 유동 제어판(330) 사이에서 일정한 간격으로 배치되는 다수의 연결로드(connecting rod)나 다수의 관통공을 구비하는 연결 그물망을 포함한다. 본 실시예이 경우, 상기 연결부재(320)는 링 형상을 갖는 몸체(310)와 유동 제어판(330)의 둘레를 따라 일정한 간격으로 정렬된 4개 내지 8개의 연결로드를 구비한다.
이때, 상기 연결로드(320)는 몸체 유동 가이드부(313)와 몸체 대향부(331)가 가장 근접한 위치에 배치되어 상기 몸체(310)와 유동 제어판(330)사이의 이격거리가 가장 짧은 영역에 배치된다. 따라서, 상기 비선형 공기유동은 연결로드(320) 사이의 제2 유동 공간(FS2)를 경유할 때 가장 빠른 유속을 갖게 된다.
상기 유동 제어 구조물(300)에 의한 배출공기의 유속증가는 상기 유동 제어판(330)과 기판 에지(E) 사이의 상대위치와 형상(configuration)에 따라 달라질 수 있다.
상기 유동제어판(330)과 기판 에지(E) 사이의 상대위치는 기판(W)의 상면에 대한 제1 단부(330a)와 높이(h)와 기판 예지(E)에 대한 제1 단부(330a)의 이격거리(d)로 특정되며, 상기 유동제어판(330)의 형상은 상기 기판 대향부(332)의 경사각(θ)에 의해 특정될 수 있다.
아래의 유동 제어판 특성 테이블에 나타난 바와 같은 높이(h), 이격거리(d) 및 경사각(θ)을 구비하는 9개의 유동 제어판 시편에 대하여 상기 기판 에지(E)에서의 공기의 유속을 측정하였다.
도 5는 유동 제어판과 기판 사이의 상대적 위치에 따라 측정된 공기의 유속변화를 나타내는 그래프이다.
유동 제어판 특성 테이블
Figure pat00001
도 5에 도시된 바와 같이, 기판 에지(E)에서 공기의 배출유속은 이격거리(d)나 경사각(θ) 보다는 높이(h)에 따라 민감하게 변화하는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 유동 제어판(330)의 최적 높이(h)를 특정하고 상기 최적 높이(h)에서 배출유속을 높일 수 있는 이격거리(d)와 경사각(θ)을 특정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 경우, 상기 유동 제어판(330)은 약 1mm 내지 2mm의 범위의 높이(h)를 갖고 약 3mm 내지 4mm의 이격거리(d)에 위치시키며 약 50° 내지 55°의 경사각을 갖도록 정렬한다.
상술한 바와 같은 스핀 코터에 의하면, 기판 에지(E)와 보울(200) 사이에 유동제어 구조물을 배치하여 공기유동을 상대적으로 빠른 유속을 갖는 선형 유동과 상대적으로 느린 유동을 갖는 비선형 유동으로 분리한다. 이에 따라, 기판 에지(E)에서의 유동손실을 방지하여 약액이 퇴적하는 에지 비드(edge bead)를 억제할 수 있다. 또한, 유선형 스트림 라인을 갖는 비선형 유동을 형성하여 보울(200)의 내측면에서 공기유동의 급격한 유로변경에 의한 와류를 방지할 수 있다. 이에 따라, 와류를 따라 약액의 미세입자가 기판의 상면으로 역류하는 것을 방지함으로써 기판의 막질이 상기 미세입자에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.
특히, 상기 유동제어 구조물(300)은 특별한 고정장치 없이 사용자에 의해 보울(200)의 상부에 착탈식으로 결합되어 사용편의성을 높일 수 있다. 특히, 상기 보울의 형성시 사출공정에 의해 동시에 형성함으로써 제작 편의성과 사용 편의성을 높일 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 1에 도시된 스핀 코터를 구비하는 기판 처리장치를 나타내는 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 기판 처리장치(1000)는 스핀코터(500), 하우징(600), 유동 생성부(700), 베벨 세정기(800) 및 약액 공급부(900)로 구성된다.
본 실시예의 경우, 상기 기판 처리장치(1000)는 포토레지스트 용액을 약액으로 이용하여 상기 기판(W) 상에 포토레지스트 막을 코팅하는 장치를 예시적으로 개시한다. 그러나, 포토레지스트 용액뿐만 아니라 회전하는 기판 상에 약액을 공급하여 기판을 처리하는 공정에는 다양하게 적용될 수 있음은 자명하다.
일실시예로서, 상기 하우징(600)은 일정한 크기의 내부공간을 가지는 원통이나 직사각 형상으로 제공된다. 하우징(600)의 일측에는 처리대상 기판을 상기 하우징(600)의 내부로 로딩하거나 처리가 완료된 기판을 하우징(600)으로부터 제거하기 위한 게이트(610)가 배치된다. 상기 게이트(610)에는 게이트 도어(미도시)가 구비되어 기판(W)이 로딩되면 하우징(600)의 내부공간을 외부로부터 차단시켜 하우징(600)의 내부에 밀폐공간(CS)을 형성한다.
상기 하우징(600)의 바닥면에는 외측 배기구(620) 및 내측 배기구(630)가 배치된다. 상기 하우징(810)의 내부의 밀폐 공간(CS)에 형성된 하강 기류는 외측 및 내측 배기구(620,630)를 통해 외부로 배출된다. 내측 및 외측 배기구(620,630)는 배출 펌프와 같은 외부 배출수단(미도시)과 연결되어 상기 하우징(600)의 내부에 하강기류를 강제로 형성한다.
상기 유동 생성부(700)는 상기 하우징(600)의 천정에 배치되어 바닥면을 향하여 청정공기를 분사한다. 유동 생성부(700)에 의해 하우징(600)의 천정에서 하방으로 분사되는 공기를 내측 및 외측 배기구(620,630)를 통하여 강제 배출됨으로써 상기 밀폐 공간(CS)의 내부에는 하우징(600)의 천정에서 바닥면으로 향하는 강제 하강기류가 생성된다.
예를 들면, 상기 유동 생성부(700)는 에어 필터(710), 에어 공급 라인(720) 및 에어 팬(730)으로 구성된다. 외부의 에어 소스(미도시)로부터 제공되는 공기는 에어 공급라인(720)을 따라 하우징(600)으로 공급된다. 상기 에어 필터(710)는 에어 공급라인(720) 상에 배치되어 하우징(600)으로 공급되기 전에 공기 내에 포함된 불순물을 제거한다. 이때, 상기 에어 필터(710)는 반도체 제조공정의 표준요건에 부합하는 청정도를 갖도록 공기를 필터링 할 수 있다.
불순물이 제거된 청정공기는 상기 에어 팬(730)을 통하여 하우징(600)의 내부로 강제 유입된다. 예를 들면, 상기 에어 팬(730)은 하우징(600)의 천정 중앙부에 배치되어 하방으로 청정공기를 공급하여 밀폐공간(CS)의 내부에 하강기류를 갖는 공기유동(AF)을 형성하게 된다.
상기 유동 생성부(700)와 대향하여 하우징(600)의 바닥부에 기판(W)에 포토레지스트 막을 형성하기 위한 스핀 코터(500)가 배치된다. 상기 스핀 코터(500)는 도 1에 도시된 스핀 코터(500)와 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용한다.
상기 스핀 코터(500)는 상면에 가공대상 기판(W)을 고정하여 회전시키는 회전척 구조물(100), 상기 기판(W)을 둘러싸도록 배치되어 상기 기판 주변의 공기유동을 하방으로 유도하는 보울(bowl, 200) 및 상기 기판의 에지(E)와 상기 보울(200) 사이에 배치되도록 상기 보울(200)에 착탈식으로 결합되고 상기 공기유동(AF)을 상대적으로 유동속도가 큰 선형 유동(LF)과 상대적으로 유동속도가 작은 비선형 유동(NLF)으로 분리하는 유동제어 구조물(300)을 구비한다.
상기 회전척 구조물(100)은 하우징(600)의 바닥에 고정되어 상부에 고정된 기판(W)을 회전시킨다.
예를 들면, 상기 회전척 구조물(100)은 상면에 기판(W)을 고정하고 정해진 회전속도로 회전하는 회전척(110), 상기 회전 척(110)과 연결되어 구동력을 전달하는 회전축(120) 및 상기 회전축(120)으로 구동파워를 인가하는 구동기(130)를 포함한다.
상기 회전척(110)은 상기 기판(W) 보다 작은 직경을 갖는 원판으로 제공되고 상면에 기판(W)이 고정된다. 예를 들면, 상기 회전척(110)은 기판(W)을 진공 흡입하여 기판(W)을 고정하는 진공 척이나 정전기를 이용하여 기판(W)을 고정하는 정전척으로 제공될 수 있다.
상기 회전축(120)은 회전척(110)의 아래에서 하방으로 연장하는 세형 부재(slender meber)로 구성되고 구동기(130)와 연결된다. 이에 따라 구동기(130)로부터 생성된 구동파워를 상기 회전척(110)으로 전달한다. 예를 들면, 상기 회전축(120)은 길이방향을 따른 승강운동과 중심축을 중심으로 한 회전운동을 회전척(110)으로 전달할 수 있다. 상기 구동기(130)는 모터로 구성될 수 있다.
상기 보울(200)은 내부에 수용공간을 갖는 컵 형상을 갖고 상기 회전척 구조물(100)을 상기 수용공간에 수용하도록 하우징(600)의 바닥에 배치된다. 이에 따라, 상기 회전척(110)에 고정된 기판(W)은 보울(200)의 내측면에 의해 둘러싸이게 된다.
예를 들면, 상기 보울(200)은 외측 보울(210)과 내측 보울(220)로 구성된다. 외측 보울(210)은 외측벽(212)과 바닥벽(214)을 구비하고 상기 회전척 구조물(100)을 둘러싸도록 배치되고 상기 내측 보울(220)은 상기 기판(W)의 하부에 배치되어 기판 에지(E)를 향하도록 상방으로 경사진 경사측벽(222) 구비한다.
상기 외측벽(212)은 회전척 구조물(100)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 상기 바닥벽(214)은 링 형상을 갖는 외측벽(212)과 연결되는 원판 형상으로 제공된다. 상기 바닥벽(214)은 외측벽(212)의 하단으로부터 보울(200)의 내측방향을 따라 연장되어 보울(200) 내부의 수용공간을 한정한다.
상기 바닥벽(214)에는 약액 배출라인(230) 및 내측 배기구(630)가 연결된다. 상기 약액 배출라인(230)은 기판(W) 상에 공급된 약액을 회수하여 외부의 약액 재생 시스템(미도시)으로 공급되어 재활용될 수 있다. 상기 외측 보울(210)로 유동하는 공기는 내측 배기구(630)를 통하여 외부로 배출된다.
상기 내측 보울(220)은 상기 외측벽(212)과 회전척 구조물(100) 사이에서 상기 회전축(120)과 회전척(110)을 감싸는 링 형상으로 제공된다. 이에 따라, 상기 내측 보울(220)은 외측보울(210)과 동일한 중심축을 공유하고 외측보울(210)보다 작은 직경을 갖는다. 이때, 상기 경사측벽(222)은 상기 기판(W) 하부의 바닥벽(214)으로부터 기판 에지(E)를 향하여 상방으로 경사지게 배치된다. 따라서, 상기 내측 보울(220)은 상기 바닥벽(214)과 상기 경사측벽(222)으로 구성되고 상부로 갈수록 단면이 확대되는 원뿔대의 형상을 갖게 된다.
상기 내측보울(220)은 기판 에지(E)와 인접한 경사측벽(222)의 단부와 연결되고 상기 배출라인(230)을 향하여 하방으로 경사지게 배치되는 유동 가이드 부재(224)를 더 구비한다. 예를 들면, 상기 불순물 가이드 부재(224)는 내측 보울(220)의 주변부를 따라 연장하는 링 형상을 갖고 평탄한 표면을 갖는 원판 형상으로 제공된다. 이에 따라, 상기 유동제어 구조물(300)과 상기 기판 에지(E) 사이로 유동하는 공기와 약액은 상기 유동 가이드 부재(224)를 따라 상기 배출라인((230)으로 공급된다.
이때, 상기 내측 배기구(630)는 상기 유동 가이드 부재(224)와 경사측벽(222)에 의해 커버되도록 구성되어 내측 배기구(630)를 통하여 약액이나 불순물이 배출되는 것을 방지한다.
상기 경사측벽(222)의 내측면 상에 상기 기판 에지(E)로 세정액을 분사하여 에지비드(edge bead)를 제거하는 베벨 세정기(800)가 배치될 수 있다. 이에 따라, 포토레지스트 도포 공정이 완료된 기판에지(E)로 세정액을 분사하여 에지 비드 제거(edge bead removal, EBR) 공정을 수행할 수 있다.
상기 베벨 세정기(800)는 상기 경사측벽(222)의 내측면에 수용되는 적어도 하나의 세정 노즐로 구성된다. 예를 들면, 상기 내측 보울(220)의 중심축에 대하여 서로 대칭적으로 배치되는 적어도 한 쌍의 세정 노즐이 상기 기판 에지(E)를 향하도록 배치될 수 있다.
세정 노즐에는 상기 회전축(120)과 인접한 바닥벽(214)을 관통하여 연장하는 세정라인을 통하여 세정액이 공급된다. 이에 따라, 기판 에지(E)에 형성된 약액 퇴적물(bead)을 용해하여 기판으로부터 제거한다. 예를 들면, 상기 세정액은 반 고화된 레지스트를 용해할 수 있는 유기용제를 이용할 수 있다. 베벨 세정에 의해 용해된 에지비드는 세정액과 함께 상기 유동 가이드부재(224)를 따라 배출라인(230)을 통하여 배출된다.
상기 내측보울(220)과 외측보울(210) 사이의 수용공간은 코팅공정에 사용된 약액을 회수하는 공간으로 제공된다.
기판(W)으로 약액이 공급되면 기판(W)의 회전에 따라 상면을 따라 약액이 퍼지고 기판 에지(E)에서 보울(200)을 통과하는 하강기류의 공기유동을 따라 보울 상부(UB)와 기판 에지(E) 사이의 유동공간을 통하여 보울(200)의 수용공간으로 유입된다. 수용공간으로 유입된 약액은 배출라인(230)을 통하여 수집되어 약액 재생 시스템으로 수집되고 수용공간으로 유입된 공기는 내측 배기구(630)를 통하여 외부로 배출된다.
특히, 상기 상부 보울(UB)과 기판 에지(E) 사이의 유동공간에는 상기 공기유동을 상대적으로 유속이 빠른 선형유동과 상대적으로 유속이 느린 비선형유동으로 분리할 수 있는 유동제어 구조물(300)이 배치된다.
상기 유동제어 구조물(300)은 상기 상부 보울(UB)에 착탈식으로 결합되는 몸체(310)와 상기 유동공간에 중간에 배치되어 상기 기판 에지(E)와의 사이에 상기 선형유동이 통과하는 제1 유동공간(FS1)을 형성하고 상기 몸체(310)와이 사이에 상기 비선형유동이 통과하는 제2 유동공간(FS2)을 형성하는 유동 제어판(330) 및 상기 유동 제어판(330)을 상기 몸체(310)에 연결하는 연결수단(320)을 구비한다.
상기 유동제어 구조물(300)은 도 1을 참조하여 설명한 유동제어 구조물(300)과 실질적으로 동일하므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
특히, 상기 유동 제어판(330)의 기판 대향부(332)는 상기 유동 가이드 부재(224)와 서로 평행한 평면으로 구성되어 상기 제1 유동공간(FS1)을 유동하는 공기는 균일한 선형 스트림 라인을 갖는 균일 선형유동으로 형성할 수 있다.
이에 따라, 기판 에지(E)와 인접한 제1 유동공간(FS1)의 유속은 상승하여 기판 에지(E)에서 약액의 퇴적에 발생하는 비드불량과 코팅막의 두께 불균일성을 방지하고 제2 유동공간(FS2)은 제1 및 제2 곡면(CS1, CS2)을 따라 흐르고 상기 수용공간에서 확산하는 비선형 유동으로 형성하여 외측 봉루(210)의 측벽을 따라 형성되는 와류를 최소화 할 수 있다. 이에 따라, 와류를 따라 약액의 미세입자의 기판으로의 재공급에 의한 불량을 최소화 할 수 있다.
상기 스핀 코터(500)의 상부에는 약액을 공급하기 위한 약액 공급기(900)가 배치된다. 예를 들면, 상기 약액 공급기(900)는 포토레지스트 용액을 공급하는 제1 노즐(910)과 상기 포토레지스트 용액을 희석하기 위한 희석액을 제공하는 제2 노즐(920)로 구성될 수 있다. 제1 및 제2 노즐(910,920)은 각각 외부에 구비된 약액 저장조로부터 포토레지스트 용액과 희석액을 공급받을 수 있다.
상술한 바와 같은 기판 처리장치를 이용하여 포토레지스트 막을 형성하는 것은 포토레지스트 용액 도포 단계와 에지비드 제거단계의 2단계를 통하여 수행된다.
우선 포토레지스트 용액이 제1 노즐(910)에 의해 기판(W)의 중앙 영역으로 공급된다. 포토레지스트 용액은 원심력에 의해 기판(W)의 상면 전체 영역으로 확산된다. 포토레지스트 용액 공급이 완료되면, 제1 노즐(910)은 대기 위치로 이동하고 제2 노즐(920)이 중앙 위치로 이동한다. 포토레지스트 용액을 희석하기 위한 희석액이 제2노즐(920)에 의해 기판(W)의 상면 전체 영역에 도포된다. 이에 따라, 기판(W) 상에 소정의 두께를 갖는 포토레지스트 막이 형성된다.
포토레지스트 막이 형성되면, 기판 에지(E)에 형성된 에지 비드 제거(EBR) 단계가 수행된다. 에지비드는 포토레지스트 약액의 유동속도 저하에 따라 기판 에지(E)의 상면과 하면에 약액이 퇴적하여 형성되는 두꺼운 막질 부분이다. EBR 공정이 수행되면, 제1 및 제2 노즐(910,920)은 대기위치로 이동하고 내측 보울(220)의 경사측벽(222)에 배치된 베벨 세정기(800)로부터 세정액을 기판 에지(E)로 분사한다. 이에 따라, 기판 에지(E)로부터 두껍게 퇴적된 비드불량을 제거함으로써 코팅막 형성을 완료하게 된다.
이때, 상기 포토레지스트 용액을 기판 상에 도포할 때 상기 유동제어 구조물(300)에 의해 기판 에지(E) 부근에서 유동속도를 높이고 의한 와류생성을 최소화 할 수 있다. 기판 에지(E)에서의 유동속도 증가는 기판 에지(E)에서의 용액 퇴적을 억제함으로써 기판 에지(E)에서의 막두께 상승을 막고 비드 생성을 억제할 수 있다. 이에 따라, EBR 공정의 효율도 높일 수 있다. 또한, 와류생성을 억제함으로써 포토레지스트 용액의 미세입자가 와류를 타고 기판으로 재공급되어 포토레지스트 막을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 도 6에 도시된 기판 처리장치를 구비하는 기판 처리 시스템을 나타내는 사시도이다. 본 실시예에서는 기판 상에 포토리소그래피 공정을 수행하는 포토 스피너 설비를 예시적으로 제공한다. 그러나, 도 1에 도시된 스핀 코터 또는 도 6에 도시된 기판 처리장치를 구비하는 기판 처리 시스템이라면 포토 스피너 설비 외에도 다양한 기판 표면처리 시스템에 적용될 수 있음은 자명하다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 기판 처리 시스템(2000)은 다수의 기판이 수납된 캐리어를 수용하고 상기 기판을 개별적으로 추출하거나 수납하는 캐리어 유닛(1100), 회전 척에 로딩된 상기 기판 상으로 약액을 공급하여 상기 기판의 상면에 코팅막을 형성하는 스핀 코터(500)를 구비하고 상기 코팅막을 인-라인 공정으로 처리할 수 있는 기판 처리장치(1200) 및 상기 캐리어 유닛(1100)과 상기 기판 처리장치(1200) 사이에서 상기 기판을 이송시키는 이송부재(1300)를 포함한다.
상기 캐리어 유닛(1100)은 다수의 캐리어를 동시에 수용하는 캐리어 포터(1110) 및 상기 캐리어 포터(1110)에 수용된 상기 다수의 캐리어로부터 다수의 기판을 순차적으로 추출하거나 수납시키는 인덱스(1120)를 포함한다.
포토리소그래피 공정을 수행할 형성할 웨이퍼가 다수 수납된 웨이퍼 캐리어(미도시)가 반도체 생산라인 내의 천장에 설치되는 OHT(Over-Head Transfer)와 같은 자동반송장치에 의해 상기 캐리어 포터(1110)에 수용된다. 또한, 상기 기판 처리 시스템(2000)으로부터 포토리소그래피 공정이 완료된 기판이 다수 수납된 웨이퍼 캐리어는 상기 자동 반송 장치에 의해 캐리어 포터(1110)로부터 제거된다.
예를 들면, 상기 캐리어 포터(1110)는 각 캐리어가 위치하는 개별 수납 사이트와 상기 수납 사이트를 서로 구분하여 수납된 캐리어들을 개별적으로 구별할 수 있는 가이드 바를 구비할 수 있다. 본 실시예의 경우, 상기 캐리어 포터(1110)는 4개의 수납 사이트를 구비하여 동시에 4개의 웨이퍼 캐리어가 수납될 수 있다. 상기 웨이퍼 캐리어는 약 25매 정도의 웨이퍼를 수용할 수 있으므로 상기 캐리어 포터(1110)는 약 100매의 웨이퍼를 대상으로 포토리소그래피 공정을 수행할 수 있다.
상기 인덱스(1120)는 캐리어 포터(1110)에 수납된 각 웨이퍼 캐리어를 개별적으로 인식하여 각 캐리어에 탑재된 웨이퍼를 개별적으로 추출하여 상기 이송부재(1300)로 전송한다. 또한, 상기 이송부재(1300)로부터 전달되는 공정완료 기판을 캐리어 포터(1110)에 수납된 웨이퍼 캐리어로 적절하게 분산시켜 탑재시킨다. 본 실시예의 경우, 인덱스(1120)는 캐리어 포터(1110)와 상기 이송부재(1300) 사이를 이동하는 인덱스 암을 통하여 웨이퍼를 이송할 수 있다.
상기 이송부재(1300)는 캐리어 유닛(1100)과 기판 처리장치(1200) 사이에서 공정대상 웨이퍼나 공정완료 기판을 이송하거나 상기 기판 처리장치(1200)를 구성하는 처리유닛 사이에서 기판을 이송할 수 있다. 예를 들면, 상기 이송부재(1300)는 상기 기판 처리장치(1200)의 처리유닛 사이를 연장하는 이송레일과 상기 이송레일을 따라 이동하면서 기판을 로딩/언로딩 시키는 로봇 암으로 구성될 수 있다.
상기 기판 처리장치(1200)는 포토리소그래피 공정을 수행하기 위한 일련의 공정챔버들이 상기 이송레일을 따라 일렬로 배치되어 작업대상 웨이퍼의 표면에 포토레지스트 막을 형성하고 상기 포토레지스트 막에 대하여 포토공정 및 리소그래피 공정을 인-라인으로 처리한다.
예를 들면, 상기 기판 처리장치(1200)는 로딩된 웨이퍼 상에 포토레지스트 용액을 도포하여 포토레지스트 막을 형성하는 스핀 코터(1210), 상기 포토레지스트 막을 경화시키는 베이크 장치(1220) 및 경화된 상기 포토레지스트 막을 노광시키는 노광기(1230)를 구비한다. 도시되지는 않았지만, 상기 노광기(1230)에 인접하여 설치되는 별도의 노광 설비에서 패턴 마스크막에 대응되도록 감광되는 포토레지스트를 현상하여 웨이퍼 상에 포토레지스트 패턴막을 형성하는 현상기(미도시)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
가공대상 웨이퍼가 상기 스핀 코터(1210)로 공급되면 포토레지스트 약액을 이용한 스핀 코팅 공정에 의해 포토레지스트 막이 형성된다. 이때, 상기 이송수단(130)을 통하여 베이크 장치(1220)와 웨이퍼를 교환하면서 포토레지스트 코팅공정을 위한 열처리 공정을 수행할 수 있다. 포토레지스트 막이 형성된 웨이퍼는 이송수단(1300)을 통하여 상기 노광기(1230)로 전송되어 일정한 패턴을 갖는 레티클을 이용하여 노광공정이 수행된다. 노광공정이 완료되면, 상기 이송수단(1300)을 이용하여 인접한 현상기로 전송하여 상기 레티클이 패턴이 전사된 포토레지스트 패턴이 기판 상에 형성된다.
이때, 상기 스핀 코터(1210)는 도1에 도시된 스핀 코터와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 즉, 상기 스핀 코터(1210)는 상기 기판(W)을 둘러싸고 코팅공간을 제공하는 보울(200)의 내측벽과 상기 기판(W) 사이에 상기 보울(200)의 하부로 흐르는 공기유동을 상대적으로 작은 유동속도를 갖는 선형유동(LF)과 상대적으로 큰 유동속도를 갖는 비선형 유동(NLF)으로 분리하는 유동제어 구조물(300)을 구비한다.
상기 유동제어 구조물(300)은 상기 보울(200)의 상단부에 착탈 가능하게 결합하는 링 형상의 몸체(310), 상단부(330a)는 상기 기판(W)의 상면보다 높게 위치하고 하단부(330b)는 상기 기판(W)의 상면보다 낮게 위치하도록 상기 기판(W)과 경사지게 대향하고 상기 상단부(330a)는 기판 에지(E)로부터 일정한 거리만큼 이격되는 링 형상의 유동 제어판(330) 및 상기 유동 제어판(330)과 상기 몸체(310)를 연결하는 연결부재(320)를 구비한다.
일실시예로서, 상기 몸체(310)는 상기 보울(200)의 상면(UBS)과 동일한 평면을 구성하고 내측 단부에 돌출부(311a)를 구비하는 상면부(311), 상기 상면부(311)의 하부에 구비되어 상기 보울(200)과 결합하는 결합부(312) 및 상기 상면부(311)와 상기 결합부(312)에 걸쳐 구비되고 상기 기판(W)을 향하여 볼록한 제1 곡면(C1)을 갖는 몸체 유동 가이드부(313)를 구비한다.
또한, 상기 유동 제어판(330)은 상기 몸체 유동 가이드부(313)를 향하여 볼록한 제2 곡면(C2)을 갖는 몸체 대향부(331) 및 상기 몸체 대향부(331)와 일체로 구비되고 상기 기판(W)을 향하도록 배치되는 기판 대향부(332)를 구비한다. 상기 연결부재(320)는 상기 몸체(310)와 상기 유동 제어판(330) 사이에서 일정한 간격으로 배치되는 다수의 연결로드(connecting rod)로 구성된다.
이에 따라, 상기 회전척 구조물(100)에 고정되어 회전하는 웨이퍼로 포토레지스트 용액을 공급하여 상기 포토레지스트 막을 형성하는 경우, 기판 에지(E)에서의 유동속도를 높이고 와류를 방지하여 포토레지스트 막의 두께 균일도를 높이고 불순물에 의한 코팅 불량을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같은 스핀 코터 및 이를 구비하는 기판 처리 시스템에 의하면, 기판 에지와 보울 사이의 유동공간에 유동제어 구조물을 배치하여 공기유동을 상대적으로 빠른 유속을 갖는 선형 유동과 상대적으로 느린 유동을 갖는 비선형 유동으로 분리한다. 이에 따라, 기판 에지(E)에서의 유동손실을 방지하여 약액이 퇴적하는 에지 비드(edge bead)를 억제할 수 있다. 또한, 유선형 스트림 라인을 갖는 비선형 유동을 형성하여 보울의 내측면에서 공기유동의 급격한 유로변경에 의한 와류를 방지할 수 있다. 이에 따라, 와류를 따라 약액의 미세입자가 기판의 상면으로 역류하는 것을 방지함으로써 기판의 막질이 상기 미세입자에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.
특히, 상기 유동제어 구조물(300)은 특별한 고정장치 없이 사용자에 의해 보울(200)의 상부에 착탈식으로 결합되어 사용편의성을 높일 수 있다. 특히, 상기 보울의 형성시 사출공정에 의해 동시에 형성함으로써 제작 편의성과 사용 편의성을 높일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 상면에 가공대상 기판을 고정하여 회전시키는 회전척 구조물;
    상기 기판을 둘러싸도록 배치되어 상기 기판 주변의 공기유동을 하방으로 유도하는 보울(bowl); 및
    상기 기판의 에지와 상기 보울 사이에 배치되도록 상기 보울에 착탈식으로 결합되고, 상기 공기유동을 상대적으로 유동속도가 큰 선형 유동과 상대적으로 유동속도가 작은 비선형 유동으로 분리하는 유동제어 구조물을 포함하는 스핀 코터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유동제어 구조물은 상기 보울의 상단부에 착탈 가능하게 결합하는 링 형상의 몸체, 제1 단부는 상기 기판의 상면보다 높게 위치하고 상기 제1 단부와 대칭적인 제2 단부는 상기 기판의 상면보다 낮게 위치하도록 상기 기판과 경사지게 대향하고 상기 제1단부는 상기 기판의 에지로부터 일정한 거리만큼 이격되는 링 형상의 유동 제어판 및 상기 유동 제어판과 상기 몸체를 연결하는 연결부재를 구비하는 스핀 코터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 몸체는 상기 보울의 상면과 동일한 평면을 구성하고 상기 내측 단부에 돌출부를 구비하는 상면부, 상기 상면부의 하부에 구비되어 상기 보울과 결합하는 결합부 및 상기 상면부와 상기 결합부에 걸쳐 구비되고 상기 기판을 향하여 볼록한 제1 곡면을 갖는 몸체 유동 가이드부를 구비하는 스핀 코터.
  4. 제3항 있어서, 상기 제1 곡면의 상단부에 대한 정사영이 상기 상면부의 일부와 중첩되도록 상기 돌출부의 내측면까지 연장되어 상기 몸체를 따라 상기 보울의 상방으로 유동하는 상기 공기유동의 와류는 상기 보울의 외부로 배출되는 스핀 코터.
  5. 제3항에 있어서, 상기 유동 제어판은 상기 몸체 유동 가이드부를 향하여 볼록한 제2 곡면을 갖는 몸체 대향부 및 상기 몸체 대향부와 일체로 구비되고 상기 기판을 향하도록 배치되는 기판 대향부를 구비하는 스핀 코터.
  6. 제5항에 있어서, 상기 몸체 대향부와 상기 몸체 유동 가이드부 사이의 이격거리는 상기 유동 제어판의 중앙부로부터 양 단부로 갈수록 증가하여 상기 비선형 유동이 통과하는 제2 유동공간을 제공하는 스핀 코터.
  7. 제5항에 있어서, 상기 기판 대향부는 평면 형상을 구비하여 상기 유동 제어판 주변부는 상기 선형 유동이 통과하는 제1 유동공간을 제공하는 스핀 코터.
  8. 제1항에 있어서, 상기 연결부재는 상기 몸체와 상기 유동 제어판 사이에서 일정한 간격으로 배치되는 다수의 연결로드(connecting rod)를 포함하는 스핀 코터.
  9. 기판 게이트를 구비하는 하우징;
    상기 하우징의 천정에 배치되어 상기 하우징의 내부에 하강하는 공기유동을 생성하는 유동 생성부;
    상기 기판으로 약액을 공급하는 약액 공급부; 및
    상기 하우징의 바닥부에 고정되어 상면에 가공대상 기판을 고정하여 회전시키는 회전척 구조물, 상기 기판을 둘러싸고 상기 기판 주변의 공기유동을 하방으로 유도하는 보울(bowl) 및 상기 보울과 착탈식으로 결합되어 상기 기판의 에지와 상기 보울 사이에 배치되어 상기 공기유동을 상대적으로 빠른 선형 유동과 상대적으로 느린 비선형 유동으로 분리하는 유동제어 구조물을 구비하는 스핀 코터를 포함하는 기판 처리장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 보울은 상기 기판의 하부에 배치되어 상기 기판의 배면 에지를 향하도록 상방으로 경사진 경사측벽을 구비하는 링 타입의 내측 보울 및 상기 내측 보울과 중심축을 공유하고 상기 기판 고정부 및 상기 기판의 주변부를 둘러싸도록 배치되는 외측 보울을 포함하는 기판 처리장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 내측 보울의 내측면에 배치되어 상기 기판의 배면으로 세정액을 공급하여 상기 기판 에지로부터 에지비드(edge bead)를 제거하는 적어도 하나의 베벨 세정기를 더 포함하는 기판 처리장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 내측 보울은 상기 기판 에지와 인접한 상단부로부터 외측 하방으로 경사지게 연장하여 상기 기판 에지로부터 제거된 에지비드 및 상기 약액을 상기 외측 보울의 배출라인으로 유도하는 유동 가이드 부재를 더 구비하는 기판 처리장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 유동제어 구조물은 상기 보울의 상단부에 착탈 가능하게 결합하는 링 형상의 몸체, 상단부는 상기 기판의 상면보다 높게 위치하고 하단부는 상기 기판의 상면보다 낮게 위치하도록 상기 기판과 경사지게 대향하고 상기 상단부는 상기 기판의 에지로부터 일정한 거리만큼 이격되는 링 형상의 유동 제어판 및 상기 유동 제어판과 상기 몸체를 연결하는 연결부재를 구비하는 기판 처리장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 몸체는 상기 보울의 상면과 동일한 평면을 구성하고 내측 단부에 돌출부를 구비하는 상면부, 상기 상면부의 하부에 구비되어 상기 보울과 결합하는 결합부 및 상기 상면부와 상기 결합부에 걸쳐 구비되고 상기 기판을 향하여 볼록한 제1 곡면을 갖는 몸체 유동 가이드부를 구비하고, 상기 유동 제어판은 상기 유동 가이드부를 향하여 볼록한 제2 곡면을 갖는 몸체 대향부 및 상기 몸체 대향부와 일체로 구비되고 상기 기판을 향하도록 배치되는 기판 대향부를 구비하며, 상기 연결부재는 상기 몸체와 상기 유동 제어판 사이에서 일정한 간격으로 배치되는 다수의 연결로드(connecting rod)를 구비하는 기판 처리장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 제1 곡면은 정사영이 상기 상면부의 일부와 중첩되도록 상기 돌출부의 내측면까지 연장되어 상기 몸체를 따라 상기 보울의 상방으로 유동하는 상기 공기유동의 와류는 상기 보울의 외부로 배출되는 기판 처리장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 몸체 대향부와 상기 몸체 유동 가이드부 사이의 이격거리는 상기 유동 제어판의 중앙부로부터 양 단부로 갈수록 증가하여 상기 비선형 유동이 통과하는 제2 유동공간을 제공하는 기판 처리장치.
  17. 제13항에 있어서, 상기 기판 대향부는 평면 형상을 구비하여 상기 유동 제어판 주변부는 상기 선형 유동이 통과하는 제1 유동공간을 제공하는 기판 처리장치.
  18. 다수의 기판이 수납된 캐리어를 수용하고 상기 기판을 개별적으로 추출하거나 수납하는 캐리어 유닛;
    회전 척에 로딩된 상기 기판 상으로 약액을 공급하여 상기 기판의 상면에 코팅막을 형성하는 스핀 코터를 구비하고 상기 코팅막을 인-라인 공정으로 처리할 수 있는 기판 처리장치; 및
    상기 캐리어 유닛과 상기 기판 처리장치 사이에서 상기 기판을 이송시키는 이송부재를 포함하고,
    상기 스핀 코터는 상기 기판을 둘러싸고 코팅공간을 제공하는 보울의 내측벽과 상기 기판 사이에 상기 보울의 하부로 흐르는 공기유동을 상대적으로 작은 유동속도를 갖는 선형유동과 상대적으로 큰 유동속도를 갖는 비선형 유동으로 분리하는 유동제어 구조물을 구비하는 기판 처리 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 유동제어 구조물은 상기 보울의 상단부에 착탈 가능하게 결합하는 링 형상의 몸체, 상단부는 상기 기판의 상면보다 높게 위치하고 하단부는 상기 기판의 상면보다 낮게 위치하도록 상기 기판과 경사지게 대향하고 상기 상단부는 상기 기판의 에지로부터 일정한 거리만큼 이격되는 링 형상의 유동 제어판 및 상기 유동 제어판과 상기 몸체를 연결하는 연결부재를 구비하는 기판 처리 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 몸체는 상기 보울의 상면과 동일한 평면을 구성하고 상기 내측 단부에 돌출부를 구비하는 상면부, 상기 상면부의 하부에 구비되어 상기 보울과 결합하는 결합부 및 상기 상면부와 상기 결합부에 걸쳐 구비되고 상기 기판을 향하여 볼록한 제1 곡면을 갖는 몸체 유동 가이드부를 구비하고, 상기 유동 제어판은 상기 몸체 유동 가이드부를 향하여 볼록한 제2 곡면을 갖는 몸체 대향부 및 상기 몸체 대향부와 일체로 구비되고 상기 기판을 향하도록 배치되는 기판 대향부를 구비하며, 상기 연결부재는 상기 몸체와 상기 유동 제어판 사이에서 일정한 간격으로 배치되는 다수의 연결로드(connecting rod)를 구비하는 기판 처리 시스템.
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