KR20190089135A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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안은샘
정영헌
서경진
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세메스 주식회사
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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 처리될 기판을 지지하고, 상기 기판을 지지하는 상면이 상기 기판의 면적보다 작게 제공되는 기판 지지 유닛; 상기 기판에 박막 형성을 위한 처리액을 공급하는 도포 유닛; 내측에 상기 기판 지지 유닛을 수용하는 처리 용기; 및 상기 처리액에 의해 상기 기판에 형성되는 상기 박막의 두께를 조절하기 위해, 상기 기판 지지 유닛의 상기 상면에서 외측으로 노출된 상기 기판의 저면으로 가열 유체를 공급하고, 상기 기판 지지 유닛의 상하 방향 중심 축에 대해 반경 방향으로 이격된 거리가 변경되도록 이동 가능하게 제공되는 가열 노즐을 갖는 온도 조절 유닛을 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 위해서는 세정, 증착, 사진, 식각, 그리고 이온주입 등과 같은 다양한 공정이 수행된다. 이러한 공정들 중 기판 상에 막을 형성하는 공정이 포함될 수 있다. 일 예로, 기판에 막을 형성하는 공정은, 기판으로 처리액을 공급하여 수행되는 증착 공정, 스핀 온 하드 마스크(SOH: Spin-On hard mask, 이하 도포) 공정일 수 있다. 일반적으로 증착 공정은 기판 상에 공정 가스를 증착하여 기판 상에 막을 형성하는 공정이고, 도포 공정은 기판의 중심에 처리액을 공급하여 액막을 형성하는 공정이다.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판에 형성된 박막 두께의 편차가 감소되는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 처리될 기판을 지지하고, 상기 기판을 지지하는 상면이 상기 기판의 면적보다 작게 제공되는 기판 지지 유닛; 상기 기판에 박막 형성을 위한 처리액을 공급하는 도포 유닛; 내측에 상기 기판 지지 유닛을 수용하는 처리 용기; 및 상기 처리액에 의해 상기 기판에 형성되는 상기 박막의 두께를 조절하기 위해, 상기 기판 지지 유닛의 상기 상면에서 외측으로 노출된 상기 기판의 저면으로 가열 유체를 공급하고, 상기 기판 지지 유닛의 상하 방향 중심 축에 대해 반경 방향으로 이격된 거리가 변경되도록 이동 가능하게 제공되는 가열 노즐을 갖는 온도 조절 유닛을 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 가열 노즐은, 상기 기판 지지 유닛의 상기 상면 높이에서 아래쪽으로 설정 거리 이격 되어 위치되고, 상기 온도 조절 유닛은, 상기 가열 노즐을 이동 가능하게 지지하는 가이드부; 및 상기 가열 노즐과 배관으로 연결되어, 상기 가열 유체를 공급하는 유체 공급 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 배관에는 상기 가열 유체의 가열을 위한 히터 및 상기 가열 유체의 유량을 조절하기 위한 유량 제어부가 위치될 수 있다.
또한, 상기 기판 처리 장치는, 설정 체적을 갖는 통 형상으로 제공되어, 내측에 상기 기판 지지 유닛, 상기 도포 유닛, 상기 처리 용기 및 상기 가열 노즐을 수용하는 하우징을 더 포함하고, 상기 가이드부는 상기 하우징에 고정될 수 있다.
또한, 상기 가이드부는 상기 처리 용기의 내측벽에 고정될 수 있다.
또한, 상기 기판 지지 유닛은, 가로 방향 면적이 상기 기판 보다 작게 제공되고 상면에 상기 기판을 지지하는 스핀척; 상기 스핀척을 지지하는 회전축; 상기 회전축에 연결되어 상기 회전축에 동력을 제공하는 구동기; 및 내측에 상기 회전축을 수용하는 홀이 형성된 통 형상으로 제공되는 중공축을 포함하고, 상기 가이드부는 상기 중공축에 고정될 수 있다.
또한, 상기 온도 조절 유닛은, 상기 기판 지지 유닛의 상기 중심 축의 둘레를 따라 복수 개 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판 지지 유닛에 지지되고, 회전되는 상태의 기판에 박막 형성을 위한 처리액을 공급하여 기판을 처리하되, 상기 기판 지지 유닛의 상면은 상기 기판의 면적보다 작게 제공되어, 상기 기판의 저면 중 일부는 상기 기판 지지 유닛의 상기 상면에서 외측으로 노출되고, 상기 기판의 저면에서 아래쪽으로 설정거리 이격된 가열 노즐로 상기 기판의 저면으로 상기 박막의 두께 조절을 위한 가열 유체를 공급하되, 상기 가열 노즐은 상기 가열 유체를 분사하는 동안 상기 기판의 상하 방향 회전축에 대해 반경 방향으로 이격된 거리가 가변되는 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 가열 노즐의 이동 경로는 상기 회전축에 대한 상기 반경 방향으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 가열 노즐은 상기 회전축의 둘레에 복수가 제공되어, 복수의 지점에서 상기 기판의 저면으로 상기 가열 유체가 분사될 수 있다.
또한, 복수개의 상기 가열 노즐의 이동 경로는 상기 회전축을 중심으로 한 원주방향으로 동일한 간격을 두고 형성될 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 형성된 박막 두께의 편차가 감소되는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 A-A 방향에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 1의 액처리 챔버의 측면도이다.
도 4는 액처리 챔버의 평면도이다.
도 5는 온도 조절 유닛의 배관 연결관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 온도 조절 유닛의 제어 관계를 나타낸 도면이다.
도 7은 가열 유체의 공급 없이 처리된 기판의 박막 상태를 나타내는 그래프이다.
도 8은 기판의 회전 중심에서 반경 반향으로 설정 거리 이격된 지점에서 가열 유체가 공급된 상태로 처리된 기판의 박막 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 가열 노즐이 이동되면서 가열 유체를 공급하는 상태로 처리된 기판의 박막 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 다른 실시 예에 따른 온도 조절 유닛의 배관 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은 다른 실시 예에 따른 액처리 챔버의 일부 구성을 나타낸 도면이다.
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.
본 실시 예의 설비는 반도체 웨이퍼 또는 평판 표시 패널과 같은 기판(W)에 대해 처리액을 공급하여 박막을 형성하는 공정을 수행하는 데 사용된다. 특히 본 실시 예의 설비는 기판(W)을 회전시키고 기판(W)의 중심으로 처리액을 공급하여 액막을 형성한 후 경화 시켜 박막을 형성하는 공정을 수행하는데 사용된다. 아래에서는 기판(W)으로 웨이퍼가 사용된 경우를 예로 들어 설명한다. 그러나 기판(W)은 반도체 웨이퍼 이외에 평판 표시 패널, 포토 마스크 등 다양한 종류의 기판(W)일 수 있다. 또한, 이와 달리, 본 발명의 실시 예들에 따른 기판 처리 장치는 기판(W)에 액을 공급하여 기판(W)을 처리하는 다양한 설비에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이고, 도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 A-A 방향에서 바라본 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 인덱스 모듈(10), 공정 처리 모듈(20) 및 제어기(30)를 포함한다. 인덱스 모듈(10)은 로드 포트(120) 및 이송 프레임(140)을 가진다. 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하며, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 한다.
로드 포트(120)에는 기판(W)이 수납되는 용기로 제공되는 캐리어(18)가 안착된다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 로드 포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(20)의 공정 효율 및 풋 프린트조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(18)에는 기판(W)들을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯(미도시)이 형성된다. 캐리어(18)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unifed Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(220), 이송 챔버(240) 및 복수개의 공정 챔버(260, 280)를 가진다. 공정 챔버(260, 280)는 액처리 챔버(260) 및 베이크 챔버(280)를 포함한다. 이송 챔버(240)는 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 평행하게 배치된다. 이송 챔버(240)의 일측에는 액처리 챔버들(260)이 배치되고, 타측에는 베이크 챔버(280)들이 배치된다. 액처리 챔버들(260) 및 베이크 챔버(280)들은 이송 챔버(240)를 기준으로 대칭되도록 제공될 수 있다. 이송 챔버(240)의 일측에는 복수 개의 액처리 챔버들(260)이 제공된다. 액처리 챔버들(260) 중 일부는 이송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 액처리 챔버들(260) 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송 챔버(240)의 일측에는 액처리 챔버들(260)이 A X B의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 액처리 챔버(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 액처리 챔버(260)의 수이다. 이송 챔버(240)의 일측에 액처리 챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 액처리 챔버들(260)은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 액처리 챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 액처리 챔버(260)는 제 1 액처리 챔버(260a) 및 제 2 액처리 챔버(260b)를 포함할 수 있다.
제 1 액처리 챔버(260a) 및 제 2 액처리 챔버(260b)는 각각 복수개가 제 1 방향(12)으로 배열되게 제공된다. 제 1 액처리 챔버(260a) 및 제 2 액처리 챔버(260b)는 서로 적층되게 제공되고, 제 1 액처리 챔버(260a)는 제 2 액처리 챔버(260b)의 위에 제공될 수 있다. 이와 달리, 선택적으로 제 2 액처리 챔버(260b)는 제 1 액처리 챔버(260a)의 위에 제공될 수 있다. 제 1 액처리 챔버(260a)와 제 2 액처리 챔버(260b) 중 하나는 베이크 공정이 수행되기 전에 기판(W)에 처리액을 공급하고, 다른 하나는 베이크 공정이 수행된 후 기판(W)에 처리액을 공급할 수 있다.
상술한 바와 달리, 액처리 챔버(260)는 이송 챔버(240)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다. 이 경우, 제 1 액처리 챔버(260a) 및 제 2 액처리 챔버(260b)는 서로 동일한 높이에 제공될 수 있다.
이송 챔버(240)의 타측에는 복수 개의 베이크 챔버들(280)이 제공된다. 베이크 챔버(280)는 액처리 챔버(260)보다 많은 수로 제공될 수 있다. 베이크 챔버들(280) 중 일부는 이송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 베이크 챔버들(280) 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송 챔버(240)의 타측에는 베이크 챔버들(280)이 C X D의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 C는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 베이크 챔버(280)의 수이고, D는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 베이크 챔버(280)의 수이다. 이송 챔버(240)의 타측에 베이크 챔버(280)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 베이크 챔버들(280)은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 베이크 챔버(280)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 일 실시 예에 따르면, 제 1 액처리 챔버(260a) 및 제 2 액처리 챔버(260b)가 도 1 및 2와 같이 제공된 경우, 베이크 챔버(280)의 일부는 제 1 액처리 챔버(260a)로부터 제 2 방향에 위치되고 제 1 방향을 따라 배열된다. 베이크 챔버(280)의 다른 일부는 제 2 액처리 챔버(260b)로부터 제 2 방향에 위치되고 제 1 방향을 따라 배열된다. 따라서, 베이크 챔버의 일부와 제 1 액처리 챔버(260a)의 사이 및 베이크 챔버(280)의 다른 일부와 제 2 액처리 챔버(260b)의 사이에는 이송 챔버(240)가 위치된다. 상술한 바와 달리, 베이크 챔버들(280)은 단층으로 제공될 수 있다.
각각의 베이크 챔버(280)는 동일한 구조를 가진다. 다만, 베이크 챔버(280) 는 수행하는 막 형성 공정의 종류 또는 각 챔버(810)의 높이 차이로 인한 배기량의 차이에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로, 베이크 챔버(280)들은 복수개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 베이크 챔버(280)로 제공된 기판 처리 장치들은 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 베이크 챔버(280)로 제공된 기판 처리 장치들은 서로 상이하게 제공될 수 있다.
베이크 챔버(280)는 기판(W)을 소정의 온도로 가열하는 열처리 공정을 수행하고, 각각의 열처리 공정 이후에 기판(W)을 냉각하는 냉각 공정 등을 수행할 수 있다.
버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140)과 이송 챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송 챔버(240)와 이송 프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(220)의 내부에는 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공된다. 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개가 제공된다. 버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140)과 마주보는 면 및 이송 챔버(240)와 마주보는 면이 개방된다.
이송 프레임(140)에는 인덱스 레일(142)과 인덱스 로봇(144)이 제공된다. 인덱스 레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(144)은 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(18)와 공정 처리 모듈(20)의 버퍼 유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 인덱스 로봇(144)은 인덱스 레일(142) 상에 설치되며, 인덱스 레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스 레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(144c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정 처리 모듈(20)에서 캐리어(18)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 이의 다른 일부는 캐리어(18)에서 공정 처리 모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스 로봇(144)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.
이송 챔버(240)에는 가이드 레일(242)과 메인 로봇(244)이 제공된다. 메인 로봇(244)은 버퍼 유닛(220), 제 1 액처리 챔버(260a), 제 2 액처리 챔버(260b), 베이크 챔버(280) 간에 기판(W)을 반송한다. 가이드 레일(242)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인 로봇(244)은 가이드 레일(242) 상에 설치되고, 가이드 레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인 로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 그리고 메인암(244c)을 가진다. 베이스(244a)는 가이드 레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(244b)는 베이스(244a)에 결합된다. 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 몸체(244b)에 결합되고, 이는 몸체(244b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인암들(244c)은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다.
액처리 챔버(260)에서는 기판(W) 상에 막을 형성하는 막 형성 공정이 수행된다. 액처리 챔버(260) 중 일부는 서로 동일한 구조 및 구성을 가진다. 다만, 액처리 챔버(260)는 수행하는 막 형성 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 액처리 챔버들(260)은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 액처리 챔버(260)의 구성 및 구조는 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 액처리 챔버(260)의 구성 및 구조는 서로 상이하게 제공될 수 있다.
도 3은 도 1의 액처리 챔버의 측면도이고, 도 4는 액처리 챔버의 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 액처리 챔버(260)는 하우징(810), 기류 형성 유닛(820), 기판 지지 유닛(830), 처리 용기(850), 온도 조절 유닛(860) 및 도포 유닛(920)을 포함한다.
하우징(810)은 내부에 공간을 가지고 설정 체적을 갖는 통 형상으로 제공된다. 하우징(810)의 일측에는 개구(미도시)가 형성된다. 개구는 기판(W)이 반출입되는 경로로 기능한다. 개구에는 도어가 설치되며, 도어는 개구를 개폐한다. 도어는 기판(W) 처리 공정이 진행되면, 개구를 차단하여 하우징(810)의 내부 공간을 밀폐한다. 하우징(810)의 하부면에는 내측 배기구(814) 및 외측 배기구(816)가 형성된다. 하우징(810) 내에 형성된 기류는 내측 배기구(814) 및 외측 배기구(816)를 통해 외부로 배기된다. 일 예에 의하면, 처리 용기(850) 내에 형성된 기류는 내측 배기구(814)를 통해 배기되고, 처리 용기(850)의 외측에 제공된 기류는 외측 배기구(816)를 통해 배기될 수 있다.
기류 형성 유닛(820)은 하우징(810)의 내부 공간에 하강 기류를 형성한다. 기류 형성 유닛(820)은 기류 공급 라인(822), 팬(824), 그리고 필터(826)를 포함한다. 기류 공급 라인(822)은 하우징(810)에 연결된다. 기류 공급 라인(822)은 외부의 에어를 하우징(810)에 공급한다. 필터(826)는 기류 공급 라인(822)으로부터 제공되는 에어를 필터(826)링 한다. 필터(826)는 에어에 포함된 불순물을 제거한다. 팬(824)은 하우징(810)의 상부면에 설치된다. 팬(824)은 하우징(810)의 상부면에서 중앙 영역에 위치된다. 팬(824)은 하우징(810)의 내부 공간에 하강 기류를 형성한다. 기류 공급 라인(822)으로부터 팬(824)에 에어가 공급되면, 팬(824)은 아래 방향으로 에어를 공급한다.
기판 지지 유닛(830)은 하우징(810)의 내부 공간에서 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(830)은 기판(W)을 회전시킨다. 기판 지지 유닛(830)은 스핀척(832) 및 회전 구동 부재(834,836)를 포함한다. 스핀척(832)은 기판(W)을 지지하는 기판(W) 지지 부재(832)로 제공된다. 스핀척(832)은 원형의 판 형상을 가지도록 제공된다. 스핀척(832)의 상면에는 기판(W)이 접촉한다. 스핀척(832)은 가로 방향 면적이 기판(W)보다 작도록 제공된다. 일 예에 의하면, 스핀척(832)은 기판(W)을 진공 흡입하여 기판(W)을 척킹할 수 있다. 선택적으로, 스핀척(832)은 정전기를 이용하여 기판(W)을 척킹하는 정전척으로 제공될 수 있다. 또한 스핀척(832)은 기판(W)을 물리적 힘으로 척킹할 수 있다.
회전 구동 부재(834,836)는 구동축(834) 및 구동기(836)을 포함한다. 구동축(834)은 스핀척(832)의 아래에서 스핀척(832)을 지지한다. 구동축(834)은 그 길이방향이 상하방향을 향하도록 제공된다. 구동축(834)은 그 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 제공된다. 구동기(836)는 구동축(834)이 회전되도록 구동력을 제공한다. 예컨대, 구동기(836)는 회전축의 회전 속도를 가변 가능한 모터일 수 있다.
처리 용기(850)는 하우징(810)의 내부 공간(812)에 위치된다. 처리 용기(850)는 내부에 상기 기판 지지 유닛(830)이 위치되는 처리 공간을 제공한다. 처리 용기(850)는 상부가 개방된 컵 형상을 가지도록 제공된다. 처리 용기(850)는 내측 컵(852) 및 외측 컵(854)을 포함한다.
내측 컵(852)은 구동축(834)을 감싸는 원형의 판 형상으로 제공된다. 상부에서 바라볼 때 내측 컵(852)은 내측 배기구(814)와 중첩되도록 위치된다. 상부에서 바라볼 때 내측 컵(852)의 상면은 그 외측 영역과 내측 영역 각각이 서로 상이한 각도로 경사지도록 제공된다. 일 예에 의하면, 내측 컵(852)의 외측 영역은 기판 지지 유닛(830)으로부터 멀어질수록 하향 경사진 방향을 향하며, 내측 영역은 기판 지지 유닛(830)으로부터 멀어질수록 상향 경사진 방향을 향하도록 제공된다. 내측 컵(852)의 외측 영역과 내측 영역이 서로 만나는 지점은 기판(W)의 측단부와 상하 방향으로 대응되게 제공된다. 내측 컵(852)의 상면 외측 영역은 라운드지도록 제공된다. 내측 컵(852)의 상면 외측 영역은 아래로 오목하게 제공된다. 내측 컵(852)의 상면 외측 영역은 도포 유닛(920)으로부터 공급된 처리액 및 식각 유닛(940)으로부터 공급된 캐미칼 등의 처리액이 흐르는 영역으로 제공될 수 있다.
외측 컵(854)은 기판 지지 유닛(830) 및 내측 컵(852)을 감싸는 컵 형상을 가지도록 제공된다. 외측 컵(854)은 바닥벽(858), 측벽(856), 그리고 경사벽(855)을 가진다. 바닥벽(858)은 중공을 가지는 원형의 판 형상을 가지도록 제공된다. 바닥벽(858)에는 회수 라인(818)이 형성된다. 회수 라인(818)은 기판(W) 상에 공급된 처리액을 회수한다. 회수 라인(818)에 의해 회수된 처리액은 외부의 액 재생 시스템에 의해 재사용될 수 있다. 측벽(856)은 기판 지지 유닛(830)을 감싸는 원형의 통 형상을 가지도록 제공된다. 측벽(856)은 바닥벽(858)의 측단으로부터 수직한 방향으로 연장된다. 측벽(856)은 바닥벽(858)으로부터 위로 연장된다.
경사벽(855)은 측벽(856)의 상단으로부터 외측 컵(854)의 내측 방향으로 연장된다. 경사벽(855)은 위로 갈수록 기판 지지 유닛(830)에 가까워지도록 제공된다. 경사벽(855)은 링 형상을 가지도록 제공된다. 경사벽(855)의 상단은 기판 지지 유닛(830)에 지지된 기판(W)보다 높게 위치된다.
도포 유닛(920)은 박막을 형성하는 도포 공정을 수행한다. 도포 유닛(920)은 기판(W) 상에 처리액을 공급한다. 도포 유닛(920)은 가이드 부재(922), 아암(924), 도포 노즐(926)을 포함한다. 가이드 부재(922) 및 아암(924)은 도포 노즐(926)을 공정 위치와 대기 위치로 이동시킨다. 여기서 공정 위치는 도포 노즐(926)의 토출단이 기판(W)의 상면 또는 기판(W)의 회전 중심과 마주보는 위치이고, 대기 위치는 공정 위치를 벗어난 위치로 정의한다. 가이드 부재(922)는 아암(924)을 수평 방향으로 이동시키는 가이드 레일(922)을 포함한다. 가이드 레일(922)은 처리 용기(850)의 일측에 위치된다. 가이드 레일(922)은 그 길이 방향이 수평 방향을 향하도록 제공된다. 일 예에 의하면, 가이드 레일(922)의 길이 방향을 제1방향(12)과 평행한 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 가이드 레일(922)에는 아암(924)이 설치된다. 아암(924)은 가이드 레일(922)의 내부에 제공된 리니어 모터에 의해 이동될 수 있다. 아암(924)은 상부에서 바라볼 때 가이드 레일(922)과 수직한 길이 방향을 향하도록 제공된다. 아암(924)의 일단은 가이드 레일(922)에 장착된다. 아암(924)의 타단 저면에는 도포 노즐(926)이 설치된다. 도포 노즐(926)은 스핀척(832)에 놓인 기판(W)의 중심 또는 중심에 인접한 위치에서 연직 방향으로 위쪽에서 연직 방향으로 아래 방향으로 처리액을 공급한다. 선택적으로 아암(924)은 길이 방향이 제3방향(16)을 향하는 구동축(834)에 결합되어 회전될 수 있다.
도 5는 온도 조절 유닛의 배관(865) 연결관계를 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 온도 조절 유닛(860)은 가열 노즐(861), 가이드부(862) 및 유체 공급 부재(864)를 포함한다.
가열 노즐(861)은 기판(W)으로 온도 조절을 위한 가열 유체를 공급한다. 가열 유체는 설정 온도로 가열된 순수 일 수 있다. 가열 노즐(861)은 기판 지지 유닛(830)에 위치된 기판(W)의 저면에서 아래쪽으로 설정 거리 이격 되도록 위치된다. 가열 노즐(861)은 기판(W)의 상하 방향 회전축 둘레에 하나 이상이 제공될 수 있다. 일 예로, 도 4에 도시된 바와 같이 가열 노즐(861)은 3개가 기판 지지 유닛(830)의 외측 둘레에 설정 간격을 두고 제공될 수 있다.
가이드부(862)는 가열 노즐(861)을 지지한다. 가열 노즐(861)은, 기판(W)의 상하 방향 회전축에 대해 반경 방향으로 이격된 거리가 가변 되도록, 가이드부(862)에 이동 가능하게 연결된다. 일 예로, 가이드부(862)는 기판(W)의 상하 방향 회전축에 대해 반경 방향으로 제공되어, 가열 노즐(861)은 회전축에 대한 상기 반경 방향을 따라 이동될 수 있다. 또한, 가이드부(862)는 기판(W)의 상하 방향 회전축에 대해 반경 방향에 대해 경사진 방향으로 제공될 수 도 있다. 가이드부(862)는 하우징에 고정될 수 있다.
유체 공급 부재(864)는 배관(865)을 통해 가열 노즐(861)과 연결되어, 가열 노즐(861)로 가열 유체를 공급한다. 가열 노즐(861)이 복수 개 제공되면, 배관(865)은 유체 공급 부재(864)와 연결되는 메인 배관(865a), 메인 배관(865a)에서 분지되어 가열 노즐(861)에 연결되는 분지 배관(865b)을 포함할 수 있다. 유체 공급 부재(864)가 공급하는 가열 유체는 설정 온도로 가열된 상태일 수 있다.
도 6은 온도 조절 유닛의 제어 관계를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 제어기(30)는 온도 조절 유닛(860)을 제어한다.
제어기(30)는 가열 노즐(861)이 회전축과 가장 가까운 지점과 가장 먼 지점 사이를 1회 이상 이동 하면서 가열 유체를 분사하도록 온도 조절 유닛(860)을 제어한다. 또한, 온도 조절 유닛(860)이 복수개 제공될 때, 각각의 가열 노즐(861)의 이동은 개별적으로 제어될 수 있다.
제어기(30)는 기판(W)의 저면으로 가열 유체의 공급이 개시되는 시점, 가열 유체의 공급이 종료되는 시점을 제어할 수 있다. 일 예로, 가열 유체는 기판(W)으로 처리액이 공급되는 시점 보다 설정 시간 앞선 시점, 또는 처리액이 공급되는 시점과 동시에, 또는 처리액 공급이 개시되고 설정 시간이 경과된 시점에 공급이 개시될 수 있다. 또한, 가열 유체는 처리액의 공급이 종료되는 시점, 또는 처리액의 공급이 종료되고 설정 시간이 경과된 시점에 공급이 종료될 수 있다.
도 7은 가열 유체의 공급 없이 처리된 기판의 박막 상태를 나타내는 그래프이다.
도 7을 참조하면, 기판(W)의 영역별로 형성된 박막의 두께 차이가 발생한다. 회전되는 상태의 기판(W)에 처리액을 공급함에 따라, 기판(W)의 영역별로 처리액의 양, 처리액의 유동 속도 등에 차이가 발생하고, 이에 따라 기판(W)에 형성되는 박막의 두께 차이가 발생하는 것으로 확인 되었다. 또한, 박막의 두께는 기판(W)의 중심에서 외측으로 갈수록 전반적으로 얇아지는 것으로 확인되었다. 이는 기판(W)의 중심에서 외측으로 갈수록, 반경 방향으로 설정 폭을 갖는 링 형상 영역의 면적은 증가하는 반면, 해당 영역에 있는 처리액에 작용하는 원심력은 증가함에 따른 것으로 확인 되었다.
도 8은 기판의 회전 중심에서 반경 반향으로 설정 거리 이격된 지점에서 가열 유체가 공급된 상태로 처리된 기판의 박막 상태를 나타내는 도면이다.
도 8에서는 기판(W)은 반지름이 150mm이고, 기판(W)의 중심에서 반경 방향으로 75mm 정도 이격된 지점에서 가열 유체가 공급된 상태가 도시되었다. 도 6을 참조하면, 가열 유체를 공급함에 따라 기판(W)에 형성된 박막 두께의 영역별 편차가 일부 개선된다. 이는 가열 유체가 공급된 영역을 중심으로 기판(W)이 가열되고, 기판(W)의 온도가 올라감에 따라 기판(W)과 처리액의 반응성 향상, 기판(W)에 도포된 처리액의 경화 시간 단축에 따른 효과로 판단된다. 그러나, 가열 유체가 공급되는 영역과 이격된 영역에서는 도 7과 유사하게 박막의 두께 편차가 크게 발생한다.
도 9는 가열 노즐이 이동되면서 가열 유체를 공급하는 상태로 처리된 기판의 박막 상태를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 가열 노즐(861)이 회전축에 대해 반경 방향으로 이격된 거리가 변경되도록 이동하면서, 기판(W)의 저면으로 가열 유체를 공급함에 따라, 기판(W)의 영역별 박막 두께 편차가 크게 개선되었다. 이는, 기판(W)의 저면으로 반경 방향을 따라 넓은 영역에 거쳐 가열 유체가 공급됨에 따라, 가열 유체가 공급되는 영역과 가열 유체가 공급되지 않는 영역 사이의 박막 두께 편차가 개선된 것이다. 또한, 가열 유체는 기판(W)의 중심 영역에 비해 상대적으로 박막의 두께가 얇은 영역에 도포되어, 박막 두께 편차 개선 정도가 향상될 수 있다. 일 예로, 가열 노즐(861)은 기판(W) 반지름의 1/2에서 기판(W) 반지름의 1 영역 사이를 이동 하면서 가열 유체를 분사할 수 있다. 즉, 지름 300mm인 크기의 기판(W)을 처리할 때, 가열 노즐(861)은 기판(W)의 중심에서 반경 방향으로 75mm 내지 150mm 이격된 영역 사이를 이동 하면서 가열 유체를 분사할 수 있다.
도 10은 다른 실시 예에 따른 온도 조절 유닛의 배관 관계를 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 배관(867)에는 유량 제어부(869) 및 히터(868)가 제공될 수 있다. 가열 노즐(861b)이 복수개 제공되는 경우, 각각의 가열 노즐(861b)과 연결되는 각각의 분지 배관(867b)에 유량 제어부(869) 및 히터(868)가 제공될 수 있다. 따라서, 각각의 가열 노즐(861b)에서 분사되는 가열 유체는 온도, 유량, 또는 온도와 유량이 조절될 수 있다.
도 11은 다른 실시 예에 따른 액처리 챔버의 일부 구성을 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 기판 지지 유닛(830b)은 스핀척(832b), 구동축(834b), 중공축(835b) 및 구동기(836b)를 포함한다. 중공축(835b)은 내측에 상하 방향의 홀이 형성된 통 형상으로 제공되고, 구동축(834b)은 중공축(835b)의 내측에 위치될 수 있다. 그리고 온도 조절 유닛(870)의 가이드부(872)는 중공축(835b)에 고정될 수 있다. 가이드부(872)는 스핀척(832b)의 상면에 대해 상하 방향으로 설정 거리 이격되고, 단부가 반경 방향으로 설정 거리 이격된 지점에 위치되도록 설정 길이를 갖는다. 일 예로, 가이드부(872)는 중공축(835b)의 외면에서 반경방향으로 연장되고, 가이드부(872)의 단부는 기판 지지 유닛(830b)에 위치된 기판(W)의 외측 단부의 아래쪽에 위치되도록 제공될 수 있다. 따라서, 가이드부(872)의 상부에 위치된 가열 노즐(871)은 가이드부(872)를 따라 이동하면서, 중심에서 설정 거리 이격된 지점과 외측 단부 사이의 영역으로 가열 유체를 공급할 수 있다. 또한, 가이드부(872)는 회전축을 중심으로 한 반경 방향에 대해 설정 각도 경사진 방향으로 연장될 수 도 있다.
중공축(835b) 및 가이드부(872)의 고정 위치를 제외하고, 처리 용기(850b)등의 액처리 챔버(260b)의 구성은 도 5의 액처리 챔버(260)와 동일 또는 유사하므로 반복된 설명은 생략한다.
도 12는 또 다른 실시 예에 따른 액처리 챔버의 일부 구성을 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 온도 조절 유닛(880)의 가이드부(882)는 처리 용기(850c)에 고정될 수 있다. 일 예로, 가이드부(882)는, 기판 지지 유닛(830c) 의 상면에 대해 상하 방향으로 설정 거리 이격되고, 처리 용기(850c)의 내측에 형성된 공간에 위치되도록, 처리 용기(850c)의 내측벽에서 기판 지지 유닛(830c) 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 그리고 가열 노즐(881)은 기판(W)의 중심에 대해 반경 방향 이격 거리가 조절되도록, 이동 가능하게 가이드부(882)에 연결될 수 있다. 가이드부(882)의 고정 위치를 제외하고, 액처리 챔버(260c)의 구성은 도 5의 액처리 챔버(260)와 동일 또는 유사하므로 반복된 설명은 생략한다.
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: 인덱스 모듈 20: 공정 처리 모듈
120: 로드 포트 140: 이송 프레임
220: 버퍼 유닛 240: 이송 챔버
260: 액처리 챔버 810: 하우징
830: 기판 지지 유닛 850: 처리 용기

Claims (15)

  1. 처리될 기판을 지지하고, 상기 기판을 지지하는 상면이 상기 기판의 면적보다 작게 제공되는 기판 지지 유닛;
    상기 기판에 박막 형성을 위한 처리액을 공급하는 도포 유닛;
    내측에 상기 기판 지지 유닛을 수용하는 처리 용기; 및
    상기 처리액에 의해 상기 기판에 형성되는 상기 박막의 두께를 조절하기 위해, 상기 기판 지지 유닛의 상기 상면에서 외측으로 노출된 상기 기판의 저면으로 가열 유체를 공급하고, 상기 기판 지지 유닛의 상하 방향 중심 축에 대해 반경 방향으로 이격된 거리가 변경되도록 이동 가능하게 제공되는 가열 노즐을 갖는 온도 조절 유닛을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열 노즐은, 상기 기판 지지 유닛의 상기 상면 높이에서 아래쪽으로 설정 거리 이격 되어 위치되고,
    상기 온도 조절 유닛은,
    상기 가열 노즐을 이동 가능하게 지지하는 가이드부; 및
    상기 가열 노즐과 배관으로 연결되어, 상기 가열 유체를 공급하는 유체 공급 부재를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배관에는 상기 가열 유체의 가열을 위한 히터 및 상기 가열 유체의 유량을 조절하기 위한 유량 제어부가 위치되는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는,
    설정 체적을 갖는 통 형상으로 제공되어, 내측에 상기 기판 지지 유닛, 상기 도포 유닛, 상기 처리 용기 및 상기 가열 노즐을 수용하는 하우징을 더 포함하고,
    상기 가이드부는 상기 하우징에 고정되는 기판 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 가이드부는 상기 처리 용기의 내측벽에 고정되는 기판 처리 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛은,
    가로 방향 면적이 상기 기판 보다 작게 제공되고 상면에 상기 기판을 지지하는 스핀척;
    상기 스핀척을 지지하는 회전축;
    상기 회전축에 연결되어 상기 회전축에 동력을 제공하는 구동기; 및
    내측에 상기 회전축을 수용하는 홀이 형성된 통 형상으로 제공되는 중공축을 포함하고,
    상기 가이드부는 상기 중공축에 고정되는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 온도 조절 유닛은,
    상기 기판 지지 유닛의 상기 중심 축의 둘레를 따라 복수 개 제공되는 기판 처리 장치.
  8. 기판 지지 유닛에 지지되고, 회전되는 상태의 기판에 박막 형성을 위한 처리액을 공급하여 기판을 처리하되,
    상기 기판 지지 유닛의 상면은 상기 기판의 면적보다 작게 제공되어, 상기 기판의 저면 중 일부는 상기 기판 지지 유닛의 상기 상면에서 외측으로 노출되고,
    상기 기판의 저면에서 아래쪽으로 설정거리 이격된 가열 노즐로 상기 기판의 저면으로 상기 박막의 두께 조절을 위한 가열 유체를 공급하되, 상기 가열 노즐은 상기 가열 유체를 분사하는 동안 상기 기판의 상하 방향 회전축에 대해 반경 방향으로 이격된 거리가 가변되는 기판 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가열 노즐의 이동 경로는 상기 회전축에 대한 상기 반경 방향으로 제공되는 기판 처리 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 가열 노즐은 상기 회전축의 둘레에 복수가 제공되어, 복수의 지점에서 상기 기판의 저면으로 상기 가열 유체가 분사되는 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    복수개의 상기 가열 노즐의 이동 경로는 상기 회전축을 중심으로 한 원주방향으로 동일한 간격을 두고 형성되는 기판 처리 방법.
  12. 회전되는 기판 상으로 처리액을 공급하여 기판 상에 상기 처리액의 박막을 형성하되,
    상기 기판의 상면으로 상기 처리액이 공급되는 도중에 상기 기판의 저면으로 가열된 유체를 공급하며,
    상기 가열된 유체는 상기 기판의 회전축으로부터 이격된 위치로 공급되는 기판 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가열된 유체의 공급 지점은 상기 기판의 반지름의　1/2　지점인 기판 처리 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 가열된 유체의 공급 지점은 상기 기판의 반경 방향을 따라 변경되는 기판 처리 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 가열된 유체의 공급 지점은 상기 기판의 반지름의　1/2에서 상기 기판의 끝단 사이 간에 이동되는 기판 처리 방법.
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