KR20190132740A

KR20190132740A - 기판 지지 유닛 및 이를 갖는 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR20190132740A
Application number: KR1020180057634A
Authority: KR
Inventors: 오승훈; 김대훈; 이영일; 최예진; 이무현; 최중봉; 방병선; 박귀수
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2018-05-21
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2019-11-29

Abstract

본 발명은 기판 지지 유닛에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 지지 유닛은 베이스면과 측벽들에 의해 확정된 내부 공간을 갖는 척 스테이지; 상기 내부 공간에 제공되는 가열 유닛; 및 상기 내부 공간을 커버하는 그리고 상면에 기판이 안착되는 석영 윈도우를 포함하되; 상기 가열 유닛은 중앙에 개구부를 갖는 원판 형상으로 형성되는 단열 부재; 및 상기 단열 부재 상에 설치되고, 열과 빛 에너지를 방출하는 가열 광원들을 갖는 발열부를 포함할 수 있다.

Description

기판 지지 유닛 및 이를 갖는 기판 처리 장치{SUBSTRATE SUPPORTING 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 IR 램프를 이용하여 기판을 가열하는 기판 가열 장치가 적용되어 활용되고 있다.

그러나, 기존 기판 가열 장치는 IR 램프가 등간격으로 배치되는데 최외곽 램프의 크기는 기판보다 작고, 최내곽 램프는 가운데 노즐을 고려하여 정해진 크기를 갖는다. 따라서, 도 1의 표에서와 같이 기판에서의 빛 세기 분포가 가장자리와 센터 부근에서 급격하게 떨어지는 문제점이 발생한다.

특히, 기존 기판 가열 장치는 불투명한 백노즐이 빛과 열 전달을 방해하는 구조물로 작용하고, 반사 플레이트의 열변형 방지를 위해 공급되는 질소 가스가 램프도 함께 냉각시키면서 열전도에 의한 기판 가열 효과를 떨어뜨리며, 기판 지지핀들이 열전도성이 높은 Sic소재로 이루어져 있어 기판 지지핀과 접촉된 기판 부위가 다른 부위에 비해 현저하게 온도가 낮아지는 등의 문제점이 발생되고 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 가열에 의한 E/R 균일도를 개선할 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, 베이스면과 측벽들에 의해 확정된 내부 공간을 갖는 척 스테이지; 상기 내부 공간에 제공되는 가열 유닛; 및 상기 내부 공간을 커버하는 그리고 상면에 기판이 안착되는 석영 윈도우를 포함하되; 상기 가열 유닛은

중앙에 개구부를 갖는 원판 형상으로 형성되는 단열 부재; 및 상기 단열 부재 상에 설치되고, 열과 빛 에너지를 방출하는 가열 광원들을 갖는 발열부를 포함하는 기판 지지 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 석영 윈도우는 상기 빛 에너지를 반사 및 굴절시킬 수 있는 불투명한 측면을 포함할 수 있다.

또한, 상기 불투명한 측면은 스크래치(scratch) 표면을 가질 수 있다.

또한, 상기 석영 윈도우 상부에 위치하는 기판 지지핀들은 열전도도가 낮은 소재로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 기판 지지핀은 석영으로 이루어질 수 있다.

또한, 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 백노즐를 더 포함하되; 상기 백노즐은 상기 열과 빛 에너지가 투과될 수 있다.

또한, 상기 가열 광원들은 상기 단열 부재의 중심에 대해 상이한 반경 거리에서 동심적으로 배열되는 링 형상의 램프들로 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상부가 개방된 처리 용기; 상기 처리 용기 내에 위치되고 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 기판 지지 유닛에 놓인 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛; 상기 기판 지지 유닛 내에 제공되고, 기판 가열을 위한 빛 에너지를 방출하는 가열 유닛;을 포함하되, 상기 기판 지지 유닛은 베이스면과 측벽들에 의해 확정된 내부 공간을 갖는 척 스테이지를 포함하고, 상기 가열 유닛은 열과 빛 에너지를 방출하는 가열 광원들을 갖는 발열부; 및 상기 발열부와 상기 베이스면 사이에 위치되는 단열 부재를 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 기판 지지 유닛은 상기 내부 공간을 커버하는 그리고 상면에 기판이 안착되는 석영 윈도우를 더 포함하되; 상기 석영 윈도우는 상기 빛 에너지를 반사 및 굴절시킬 수 있는 불투명한 측면을 포함할 수 있다.

또한, 상기 석영 윈도우 상부에 위치하는 기판 지지핀들은 열전도도가 낮은 석영으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 기판 지지 장치는 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 백노즐를 더 포함하되; 상기 백노즐은 상기 열과 빛 에너지가 투과될 수 있는 투명할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 램프로부터 방사되는 빛 에너지 중에서 램프 아래 방향으로 향하는 빛 에너지가 단열 부재에 의해 차단됨으로써, 척 스테이지를 열로부터 보호하고, 기판의 가열 효율을 향상시킬 수 있는 각별한 효과를 갖는다.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 석영 윈도우의 불투명한 측면이 빛 에너지를 반사 및 굴절시킴으로써 석영 윈도우의 외측에 위치한 처리 용기가 가열 부재에 의해 열변형되는 것을 방지할 수 있고, 측방향으로 손실되는 빛 에너지가 기판을 향하도록 작용하게 되어 온도 균일성을 향상시킬 수 있는 각별한 효과를 갖는다.

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 빛 세기 분포도를 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.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

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 도면이다.

이하 도 3 내지 도 6을 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), 백노즐부(240), 가열 유닛(280)을 포함한다.

척 스테이지(210)는 원형의 상부면을 가진다. 척 스테이지(210)는 회전부(230)에 결합되어 회전된다.

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 척 스테이지(210)와 함께 회전될 수 있다.

석영 윈도우(220)는 투명하게 그리고 일부는 불투명하게 제공될 수 있다. 일 예로, 석영 윈도우(220)의 상면(222)은 램프(252)들로부터 방출되는 빛 에너지 및 열 에너지가 통과할 수 있도록 투명하게 제공되고, 석영 윈도우(220)의 측면(223)은 빛 에너지를 반사 및 굴절시킬 수 있도록 불투명하게 제공될 수 있다. 석영 윈도우(220)의 불투명한 측면(223)은 스크래치(scratch) 표면을 갖는 것으로 빛 에너지를 반사 및 굴절시킬 수 있다. 따라서, 석영 윈도우(220)의 외측에 위치한 처리 용기(100)가 가열 부재(250)에 의해 열변형되는 것을 방지할 수 있고, 측방향으로 손실되는 빛 에너지가 기판을 향하도록 작용하게 된다. 따라서, 기판 가장자리의 광 집중도가 높아져 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.

다. 일 예로, 스크래치 표면은 석영 윈도우의 측면 내측과 외측에 각각 형성될 수 있다.

일반적으로, 빛 에너지를 반사 및 굴절시키기 위해 반사 필름 같은 별도 반사 부재를 석영 윈도우의 측면에 부착 시공하는 방법도 있을 수 있으나, 이 경우 반사 부재와 석영 윈도우의 서로 다른 열팽창율 차이로 반사 부재 또는 석영 윈도우가 손상될 수 있는 문제점을 갖는다. 그러나, 석영 윈도우의 측면의 표면 가공을 통해 스크래치 표면을 형성하게 되면 앞서 언급한 온도 변화에 따른 문제점을 해소할 수 있다.

참고로, 석영 윈도우는 석영 소재에 한정되는 것은 아니며, Diamond, Polyethylene Terephthalate(PET), Polycarbonate 등의 다양한 소재로 구성될 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. 지지 핀(224)들은 열전도도가 낮은 소재로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 석영 소재일 수 있다.

지지 핀(224)들은 기판과 직접 접촉되며, 이를 통해 열전달 현상이 발생하게 된다. 이에 따라 지지핀(224) 각각에 접촉되거나 이에 인접한 기판(W)의 영역(이하 접촉 영역)은 각 핀들(224)의 온도에 영향을 받는다. 이는 지지핀(224)이 기판에 대해 히트 싱크(Heat Sink) 역할을 하게된다. 그러나, 지지핀(224)들이 열전도가 낮은 석영 소재로 이루어짐에 따라 기존에 비해 지지핀들에 의한 온도 불균형을 최소화할 수 있다.

석영 윈도우(220)에는 척킹 핀(212)들이 위치된다. 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.

백노즐부(240)는 기판(W)의 배면에 약액을 분사하기 위해 제공된다. 백노즐부(240)는 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.

한편, 백노즐부(240)의 약액 분사부(244)는 열과 빛 에너지가 투과될 수 있는 투명한 소재로 이루어질 수 있다. 일 예로, 백노즐부(240)의 약액 분사부(244)는 투명성을 갖고 내열 성능이 뛰어난 석영 소재로 이루어질 수 있다. 백노즐(240)의 반경은 30mm이하일 수 있다. 백노즐부(240)에 의해 빛 또는 복사(Heat transferred by the flow of electromagnetic radiation)가 의도하지 않은 방향으로 반사/굴절되지 않을 수 있도록 백노즐부는 다각(多角, 여러 개의 각) 형상이 아닌 원형으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 백노즐부(240)는 기판 배면에 구비된 가열 요소(예: IR Lamp)에서 발생하는 빛과 열, 가열 요소 하부에 구비된 단열 부재로부터 발생하는 복사열(Stefan-Boltzmann Law)의 플럭스(Flux)가 기판으로 향하는 것을 방해하지 않는 구조를 가짐으로써 기판 중심의 광 집중도가 높아져 온도 균일성을 향상시킬 수 있다.

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), 단열 부재(260)를 포함한다.

가열 부재(250)는 척 스테이지(210)의 상부에 설치된다. 가열 부재(250)는 서로 상이한 직경으로 제공된다. 가열 부재(250)는 복수개가 제공될 수 있다. 가열 부재(250)는 링 형상으로 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(미도시됨)가 구성되어 있어 각각 제어가 가능할 수 있다. 다른 예로, 가열 부재(250)는 IR Lamp 이외에도 Carbon Heater, MoSi2 Heater 등으로 구성될 수 있다. 가열 부재(250)는 기판의 직경보다 작거나 클 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. 한편, 기판 가장자리 부분에서의 온도 상승을 위해 6개의 램프(252)들 중에서 최외곽에 위치한 램프의 지름은 기판의 지름과 동일하게 제공될 수 있다. 한편, 가열 부재는 평면상에 배열될 수 있으나, 가열량이 충분하지 못한 부분에 한해 기판에 가깝게 위치시킴으로써 입체적으로 배열될 수도 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. 램프(252)들이 척 스테이지(210)와 함께 회전되는 구조에서는 가열 부재(250)로 전원을 공급하는 방식은 슬립링을 사용할 수 있다.

단열 부재(260)는 중앙에 개구부를 갖는 원판 형상으로 가열 부재(250)와 척 스테이지(210) 사이에 제공된다. 단열 부재(260)는 램프(252)들에서 발생되는 열(빛 에너지)이 척 스테이지로 향하는것을 차단한다.

단열 부재(260)는 회전부(230)의 중앙 공간에 관통하여 설치되는 노즐 몸체(242)에 지지될 수 있다. 단열 부재(260)는 척 스테이지(210)와 함께 회전되지 않는 고정식으로 제공될 수 있다. 단열 부재(260)는 알루미나, 마세라이트, 지르코니아 등으로 구성될 수 있다.

램프(252)로부터 방사되는 빛 에너지 중에서 램프(252) 아래 방향으로 향하는 빛 에너지는 단열 부재(260)에 의해 차단된다. 이와 같이, 램프들 하부에 냉각이 불필요한 단열 부재를 구비함으로써, 척 스테이지를 열로부터 보호하고, 기판의 가열 효율을 향상시킬 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 : 단열 부재
280 : 가열 유닛
300 : 처리액 공급 유닛
600 : 승강 유닛

Claims

베이스면과 측벽들에 의해 확정된 내부 공간을 갖는 척 스테이지;
상기 내부 공간에 제공되는 가열 유닛; 및
상기 내부 공간을 커버하는 그리고 상면에 기판이 안착되는 윈도우를 포함하되;
상기 가열 유닛은
중앙에 개구부를 갖는 원판 형상으로 형성되는 단열 부재; 및
상기 단열 부재 상에 설치되고, 열과 빛 에너지를 방출하는 가열 요소들을 갖는 발열부를 포함하는 기판 지지 장치.
제1항에 있어서,
상기 윈도우는
상기 빛 에너지를 반사 및 굴절시킬 수 있는 불투명한 측면을 포함하는 기판 지지 장치.
제2항에 있어서,
상기 불투명한 측면은
스크래치(scratch) 표면을 갖는 기판 지지 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 윈도우 상부에 위치하는 기판 지지핀들은 열전도도가 낮은 소재로 이루어지는 기판 지지 장치.
제4항에 있어서,
상기 윈도우 및 상기 기판 지지핀은 석영으로 이루어지는 기판 지지 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
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 백노즐를 더 포함하되;
상기 백노즐은 상기 열과 빛 에너지가 투과될 수 있는 투명한 기판 지지 장치.
제1항에 있어서,
상기 가열 요소들은
IR 램프(IR Lamp), 카본 히터(Carbon Heater), MoSi2 히터 중 어느 하나인 기판 지지 장치.
제1항에 있어서,
상기 단열 부재는
알루미나, 마세라이트, 지르코니아 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 기판 지지 장치.
기판을 처리하는 장치에 있어서,
상부가 개방된 처리 용기;
상기 처리 용기 내에 위치되고 기판을 지지하는 기판 지지 유닛;
상기 기판 지지 유닛에 놓인 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛;
상기 기판 지지 유닛 내에 제공되고, 기판 가열을 위한 빛 에너지를 방출하는 가열 유닛;을 포함하되,
상기 기판 지지 유닛은
베이스면과 측벽들에 의해 확정된 내부 공간을 갖는 척 스테이지를 포함하고,
상기 가열 유닛은
열과 빛 에너지를 방출하는 가열 광원들을 갖는 발열부; 및
상기 발열부와 상기 베이스면 사이에 위치되는 단열 부재를 포함하는 기판 처리 장치.
제9항에 있어서,
상기 기판 지지 유닛은
상기 내부 공간을 커버하는 그리고 상면에 기판이 안착되는 윈도우를 더 포함하되;
상기 윈도우는
상기 빛 에너지를 반사 및 굴절시킬 수 있는 불투명한 측면을 포함하는 기판 처리 장치.
제10항에 있어서,
상기 불투명한 측면은
스크래치(scratch) 표면을 갖는 기판 처리 장치.
제10항에 있어서,
상기 윈도우 상부에 위치하는 기판 지지핀들은 열전도도가 낮은 석영으로 이루어지는 기판 처리 장치.
제10항에 있어서,
상기 기판 지지 장치는
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 백노즐를 더 포함하되;
상기 백노즐은 상기 열과 빛 에너지가 투과될 수 있도록 투명하게 이루어지는 기판 처리 장치.
제10항에 있어서,
상기 가열 광원들은
IR 램프(IR Lamp), 카본 히터(Carbon Heater), MoSi2 히터 중 어느 하나인 기판 처리 장치.
제9항에 있어서,
상기 단열 부재는
알루미나, 마세라이트, 지르코니아 중에서 적어도 어느 하나를 포함하는 기판 처리 장치.