KR20190143667A - 기판 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로서, 공급라인과 벤트라인을 하나의 라인으로 일원화하여 구조를 간소화한 기판 처리 장치를 제공한다.
이를 구현하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치는, 기판을 수용하여 기판 처리를 수행하는 챔버가 구비되고, 상기 챔버에 공정유체를 공급하는 공급라인과 상기 챔버 내부의 공정유체를 배출하는 벤트라인이 공통라인으로 연결되어 이루어진다.

Description

기판 처리 장치{Apparatus for Treating Substrate}

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공급라인과 벤트라인을 하나의 공통라인으로 일원화하여 구조를 간소화한 기판 처리 장치에 관한 것이다.

최근 정보 통신 분야의 급속한 발달과, 컴퓨터와 같은 정보 매체의 대중화에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 또한, 그 기능적인 면에 있어서 반도체 장치의 소자 고집적화 경향에 따라 기판에 형성되는 개별 소자의 크기를 줄이면서 한편으로 소자 성능을 극대화시키기 위해 여러 가지 방법이 연구 개발되고 있다.

일반적으로 반도체 소자는 리소그래피(lithography), 증착(Deposition) 및 식각(etching), 감광제(Photoresist)의 도포(Coating), 현상(Develop), 세정 및 건조공정 등의 복수의 기판 처리를 반복적으로 진행하여 제조된다.

각 공정은 각각의 목적에 적합한 공정유체를 이용하여 이루어지며, 각 공정마다 적합한 공정 환경이 요구된다.

각 공정은 해당하는 공정 환경이 조성되는 챔버 또는 배스에 기판을 수용하여 이루어지는 것이 일반적이며, 외부 파티클의 유입을 방지하기 위해 밀폐된 챔버 내부에 기판을 수용하여 이루어질 수 있다.

각 공정을 수행하는 기판상에는 금속 불순물, 유기물 등의 파티클이 잔존하게 되는데, 이와 같은 오염물질은 기판의 공정 불량을 일으키고 제품의 수율 및 신뢰성에 악영향을 미치게 된다.

따라서 파티클을 제거하기 위해 각 공정의 완료시마다 반복적으로 수행되는 세정 및 건조공정이 매우 중요하게 다뤄지고 있다.

세정은 습식세정과 건식세정으로 분류될 수 있으며, 그 중에서도 습식세정이 반도체 제조분야에서 널리 이용되고 있다.

습식세정은 각각의 단계마다 오염물질에 맞는 화학물질을 사용하여 연속적으로 오염물질을 제거하는 방식으로서, 산과 알칼리 용액을 다량 사용하여 기판에 잔류하는 오염물질을 제거하게 된다.

도 1을 참조하여 종래 기술에 의한 기판 처리 장치에 대해 설명한다.

종래 기술에 의한 기판 처리 장치는, 기판(W)을 수용하여 처리하는 챔버(10)와, 상기 챔버(10)에 유체를 공급하는 공급라인(31)과, 상기 챔버(10) 내부의 유체를 배출하는 벤트라인(32)을 포함한다.

상기 공급라인(31)은, 일측과 타측이 상기 유체를 공급하는 유체공급부(20)와 상기 챔버(10)를 관통하는 공급포트(11)에 각각 연결되고, 상기 공급라인(31) 상에 구비되는 공급라인밸브(41)에 의해 개폐된다.

상기 공급라인밸브(41)가 열리면 상기 유체가 상기 유체공급부(20)로부터 상기 공급라인(31)을 유동하여 상기 공급포트(11)를 통해 상기 챔버(10) 내부에 유입된다.

상기 기판(W)은 상기 챔버(10) 내부에 수용되어 상기 유체에 의해 처리된다.

상기 벤트라인(32)은, 일측이 상기 챔버(10)를 관통하는 벤트포트(12)에 연결되고 타측이 기판 처리 장치의 외부로 연결되고, 상기 벤트라인(32) 상에 구비되는 벤트라인밸브(42)에 의해 개폐된다.

상기 벤트라인밸브(42)가 열리면 상기 챔버(10) 내에서 기판 처리 공정을 마친 유체가 상기 벤트포트(12)를 통해 상기 벤트라인밸브(42)를 유동하여 외부로 배출된다. 상기 벤트라인(32)에는 상기 챔버(10) 내부의 유체를 흡입하여 배출시키기 위한 펌프(50)가 구비될 수 있다.

상기한 바와 같은 기판 처리 장치에 대한 선행기술의 일례로 대한민국 공개특허 제10-2015-0064494호가 있다. 상기 공개특허에 개시된 선행기술을 포함하여 종래의 기판 처리 장치는 공급라인(31)과 벤트라인(32)이 별도로 마련되어 있고, 이에 따라 공급 및 벤트 포트(11,12) 또한 각각 구비해야 하므로 장치의 구조가 복잡한 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 기존 기술을 보완하기 위하여 안출된 것으로서, 공급라인과 벤트라인을 하나의 라인으로 일원화하여 구조를 간소화한 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치는, 기판을 수용하여 기판 처리를 수행하는 챔버와, 상기 챔버를 관통하는 출입포트에 연결되는 공통라인을 포함하되, 상기 공통라인은 상기 챔버에 공정유체를 공급하는 공급라인과 상기 챔버 내부의 유체를 배출하는 벤트라인으로 분기되도록 이루어질 수 있다.

상기 공급라인과 상기 벤트라인에는 각각 상기 공급라인을 개폐하는 공급라인밸브와 상기 벤트라인을 개폐하는 벤트라인밸브가 구비될 수 있다.

또는, 상기 공급라인과 상기 벤트라인이 상기 공통라인으로부터 분기되는 분기부에 상기 공급라인과 상기 벤트라인을 선택적으로 개폐하는 삼방밸브가 구비될 수 있다.

제어부는 상기 공급라인밸브와 상기 벤트라인밸브 또는 상기 삼방밸브를 제어하여, 기판처리가 시작되면 상기 공급라인을 열고 상기 벤트라인을 닫으며, 기판처리가 완료되면 상기 공급라인을 닫고 상기 벤트라인을 열도록 제어할 수 있다.

상기 벤트라인에는 상기 챔버 내부의 유체를 흡입하여 유동시키는 펌프 및 진공발생부가 구비될 수 있다.

상기 출입포트는 상기 챔버의 상부에 구비될 수 있으며, 상기 챔버의 하부 또는 상기 챔버의 중앙부에 구비될 수도 있다.

본 발명에 의하면, 공급라인과 벤트라인을 하나의 공통라인으로 일원화하여 기판 처리 장치를 간소화할 수 있다.

또한, 공급라인과 벤트라인을 하나의 공통라인으로 일원화하고 챔버의 내부와 외부를 연결하는 공급포트와 벤트포트를 하나의 출입포트로 일원화하여 포트의 설치수를 줄이고 기판 처리 장치의 구조를 간소화 할 수 있고, 포트의 불량에 의해 상기 챔버의 기밀성이 저하될 확률을 낮출 수 있다.

또한, 벤트라인상에 진공발생부를 구비하여 챔버 내부 유체의 배출 속도를 높이고 기판 처리 공정의 소요시간을 단축할 수 있다.

또한, 진공발생부는 강한 흡입력을 제공하여 챔버 내부의 밀도가 높은 유체뿐 아니라 기판으로부터 분리된 오염물질을 벤트라인을 통해 원활하게 배출시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 의한 공통라인이 챔버의 상부에 연결되는 기판 처리 장치의 구성을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 의한 공통라인이 챔버의 하부에 연결되는 기판 처리 장치의 구성을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 의한 공통라인이 챔버의 중앙부에 연결되는 기판 처리 장치의 구성을 보여주는 도면.
도 5는 본 발명에 의해 공정라인과 벤트라인과 공통라인의 연결부에 삼방밸브가 구비되는 기판 처리 장치의 구성을 보여주는 도면.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 기판 처리 장치의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 기판 처리 장치에 대해 서술한다.

본 발명에 의한 기판 처리 장치는, 기판(W)을 수용하여 기판 처리를 수행하는 챔버(100)가 구비되고, 상기 챔버(100)에 공정유체를 공급하는 공급라인(310)과 상기 챔버(100) 내부의 공정유체를 배출하는 벤트라인(320)이 공통라인(300)으로 연결되어 이루어진다.

상기 공통라인(300)의 일측은 상기 챔버(100)의 출입포트(110)에 연결되며, 상기 공통라인(300)의 타측은 상기 공급라인(310)과 상기 벤트라인(320)으로 분기된다.

상기 기판(W)은 반도체 기판이 되는 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 기판(W)은 LCD(liquid crystal display), PDP(plasma display panel)와 같은 평판 디스플레이 장치용으로 사용하는 유리 등의 투명 기판일 수 있다. 상기 기판(W)의 형상 및 크기는 본 발명의 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 원형 및 사각형 플레이트 등 실질적으로 다양한 형상과 크기를 가질 수 있다.

상기 챔버(100)는, 상기 기판(W)의 처리에 요구되는 환경이 조성되는 밀폐된 공간을 제공한다. 상기 챔버(100)는 기판 처리 환경을 견딜 수 있도록 소정의 두께를 갖는 높은 강성을 가진 재질로 구성되며, 온도와 압력의 변화를 견디기 위한 높은 내열성 및 내압성과, 유체에 반응하여 변질되거나 부식이 일어나 기판 처리 공정에 영향을 끼치지 않도록 내화학성 및 내식성을 가지는 재질로 구성된다.

상기 조건들을 만족하는 재질로는 스테인리스강(SUS)이 있다. 스테인리스강은 강성이 높고 내열성, 내식성, 내화학성이 우수하며 접근성이 좋고 경제적인 장점이 있어 상기 챔버(100)를 구성하는 데 가장 많이 이용되고 있는 재질 중 하나이다.

상기 기판(W)에는, 상기 기판(W) 상의 오염물질을 제거하기 위한 액체 또는 기체 상태의 세정제가 공급된다. 세정제는 처리 대상이 되는 종류에 따라 복수의 세정제가 사용될 수 있다. 예를 들면, 레지스트를 제거하기 위해서는 유기용제, 질소(N2) 가스가 사용될 수 있다. 또한, 산화 실리콘(SiO)를 제거하기 위해서는 물, 불화수소(HF), 이소프로필 알코올(IPA) 및 질소(N2) 가스 등이 사용될 수 있다. 또한, 금속을 제거하기 위해서는 염산(HCl), 오존(O3), 질소(N2) 가스가 사용될 수 있다. 또한, 레지스트 이외의 유기물을 제거하기 위해서는 오존(O3), 질소(N2) 가스 가스를 사용할 수 있다. 이외에도, 그 밖의 파티클을 제거하기 위해서는 암모니아 가수(加水)(APM), 질소(N2) 가스, 또는 질소(N2) 가스 혹은 아르곤(Ar)을 사용할 수 있다. 또한, 불소(F), 염소(Cl), 암모니아(NH4)의 이온을 제거하기 위해서는 물, 이소프로필 알코올(IPA) 및 질소(N2) 가스를 사용할 수 있다.

상기 세정제가 공급된 상기 기판(W)에는 건조를 위한 건조제가 공급될 수 있다. 건조제는 상기 기판(W)상에 공급된 세정제의 종류에 대응하여 구비되며, 이산화탄소(CO2), 물(H2O), 메탄(CH4), 에탄(C2H6), 프로판(C3H8), 에틸렌(C2H4), 프로필렌(C2H2), 메탄올(C2H3OH), 에탄올(C2H5OH), 육불화황(SF6), 아세톤(C3H8O) 등의 초임계유체가 이용될 수 있다.

이하, 이러한 세정제 및 건조제를 통틀어 공정유체라 칭하기로 한다.

상기 공정유체는 상기 공급라인(310)에 연결되는 유체공급부(200)로부터 공급되며, 상기 공급라인(310) 상에는 상기 공급라인(310)을 개폐하는 공급라인밸브(410)가 구비된다.

상기 공정유체는 상기 유체공급부(200)로부터 공급되어 상기 공급라인(310)을 따라 상기 공통라인(300)으로 유동하며, 상기 출입포트(110)를 통해 상기 챔버(100)에 유입된다. 상기 챔버(100) 내부로 유입되는 상기 공정유체에 의해 상기 기판(W) 처리 공정이 수행된다.

기판 처리 공정이 완료되면, 상기 챔버(100) 내부의 공정유체가 상기 출입포트(110)를 통해 상기 공통라인(300)으로 유동하며, 상기 벤트라인(320)을 통해 기판 처리 장치의 외부로 배출된다.

상기 벤트라인(320)상에는 상기 챔버(100) 내부의 공정유체를 흡입하여 상기 벤트라인(320)으로 유동시키는 펌프(500)가 구비될 수 있다.

상기 벤트라인(320)상에는 진공발생부(600)가 더 구비될 수 있다. 상기 진공발생부(600)는 상기 챔버(100) 내부의 공정유체를 빠른 속도로 흡입하여 상기 벤트라인(320)으로 유동시켜 공정유체의 배출 속도를 높이고 기판 처리 공정의 소요시간을 단축할 수 있다.

또한, 상기 진공발생부(600)는 강한 흡입력을 제공하여 상기 챔버(100) 내부의 밀도가 높은 공정유체뿐 아니라 상기 기판(W)으로부터 분리된 오염물질이 상기 벤트라인(320)을 통해 원활하게 배출되도록 하는 기능을 한다.

상기 벤트라인(320) 상에는 상기 벤트라인(320)을 개폐하는 벤트라인밸브(420)가 구비된다.

상기 공급라인밸브(410)와 상기 벤트라인밸브(420)는 제어부에 의해 제어될 수 있다.

기판 처리 공정이 시작되면, 상기 제어부는 상기 공급라인밸브(410)를 제어하여 상기 공급라인(310)을 열고, 상기 벤트라인밸브(420)를 제어하여 상기 벤트라인(320)을 닫도록 제어할 수 있다.

기판 처리 공정이 완료되면, 상기 제어부는 상기 공급라인밸브(410)를 제어하여 상기 공급라인(310)을 닫고, 상기 벤트라인밸브(420)를 제어하여 상기 벤트라인(320)을 열도록 제어할 수 있다.

즉, 상기 챔버(100)의 출입포트(110)는 종래 기술의 공급포트와 벤트포트(도 1 참조)의 역할을 모두 수행하도록 이루어져, 상기 챔버(100)에 구비되는 포트의 개수를 두 개에서 한 개로 줄임으로써 기판 처리 장치의 구성을 간소화하는 효과가 있다.

또한, 상기 챔버(100)를 관통하여 내부와 외부를 연결하도록 이루어지는 포트의 개수를 두 개에서 한 개로 줄임으로써 포트의 불량에 의해 상기 챔버(100)의 기밀성이 저하될 확률을 낮출 수 있다.

상기 출입포트(110)는, 도 2에 나타난 바와 같이, 상기 챔버(100)의 상부(a)에 구비될 수 있다.

본 실시예에 의하면, 상기 공정유체가 상기 챔버(100)의 상부(a)로부터 하부(c)를 향해 공급되며 자유낙하 에너지가 더해져 상기 기판(W) 상의 오염물질을 더욱 효과적으로 제거할 수 있다.

또한, 상기 출입포트(110)는, 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 챔버(100)의 하부(c)에 구비될 수 있다.

본 실시예에 의하면, 상기 챔버(100) 내부의 밀도가 높은 공정유체뿐 아니라 상기 기판(W)으로부터 분리된 상기 오염물질이 상기 챔버(100) 하부(C)의 상기 출입포트(110)를 통해 더욱 효과적으로 배출되도록 할 수 있다.

또한, 상기 출입포트(110)는, 도 4에 나타난 바와 같이, 상기 챔버(100)의 중앙부(b)에 구비될 수 있다.

일반적으로 상기 기판(W)은 상기 챔버(100)의 중앙부(b)에 수용되므로, 본 실시예에 의해 상기 챔버(100)의 중앙부(b)에 구비되는 상기 출입포트(110)는, 상기 공정유체를 상기 기판(W)의 상측면과 하측면에 골고루 공급하여 챔버(100) 내부의 전체 영역에 걸쳐서 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있도록 한다. 즉, 상기 챔버(100)의 상부(a)와 하부(c)에 분포하는 공정유체와 오염물질을 고르게 흡입하여 배출되도록 할 수 있다.

또한, 도 5를 참조하면, 상기 공급라인(310)과 상기 벤트라인(320)이 상기 공통라인(300)으로부터 분기되는 분기부(330)에는 삼방밸브(430)가 구비될 수 있다.

상기 삼방밸브(430)는, 상기 공급라인(310)과 공통라인(300)을 연결하는 유로와, 상기 벤트라인(320)과 공통라인(300)을 연결하는 유로 중 어느 하나의 유로를 선택적으로 형성하는 기능을 한다. 즉, 상기 삼방밸브(430)는 상기 공급라인(310)과 상기 벤트라인(320)을 선택적으로 개폐하도록 이루어진다.

일실시예로, 상기 삼방밸브(430)는 실린더의 양측에 유체 또는 공기를 번갈아 주입하며 압력을 가해 양방향으로 선택적으로 구동하는 더블 액팅 액츄에이터(double acting actuator, 미도시)의 구동을 이용하도록 이루어질 수 있다.

상기 삼방밸브(430)는 상기 제어부에 의해 제어될 수 있다.

기판 처리 공정이 시작되면, 상기 제어부는 상기 삼방밸브(430)를 제어하여 상기 공급라인(310)을 열고 상기 벤트라인(320)을 닫아, 상기 공정유체가 상기 유체공급부(200)로부터 상기 공급라인(310)과 상기 공통라인(300)을 순차로 유동하여 상기 출입포트(110)를 통해 상기 챔버(100)에 유입되도록 제어한다.

기판 처리 공정이 완료되면, 상기 제어부는 상기 삼방밸브(430)를 제어하여 상기 공급라인(310)을 닫고 상기 벤트라인(320)을 열어, 상기 챔버(100) 내부의 유체가 상기 출입포트(110)를 통해 상기 벤트라인(320)으로 유동하여 기판 처리 장치의 외부로 배출되도록 제어한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치에 의하면, 공급라인(310)과 벤트라인(320)을 하나의 공통라인(300)으로 일원화하여 기판 처리 장치의 구조를 간소화 할 수 있다.

또한, 상기 공급라인(310)과 상기 벤트라인(320)을 하나의 상기 공통라인(300)으로 일원화하고, 상기 챔버(100)의 내부와 외부를 연결하는 공급포트와 벤트포트를 하나의 출입포트(110)로 일원화하여 포트의 불량에 의해 상기 챔버(100)의 기밀성이 저하되는 확률을 낮출 수 있다.

또한, 상기 벤트라인(320) 상에 진공발생부(600)를 구비하여 상기 챔버(100) 내부 유체의 배출 속도를 높이고 기판 처리 공정의 소요시간을 단축할 수 있다.

또한, 상기 진공발생부(600)는 강한 흡입력을 제공하여 상기 챔버(100) 내부의 밀도가 높은 공정유체뿐 아니라 상기 기판(W)으로부터 분리된 오염물질이 상기 벤트라인(320)을 통해 원활하게 배출되도록 할 수 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하고, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.

W : 기판 100 : 챔버
110 : 출입포트 200 : 유체공급부
300 : 공통라인 310 : 공급라인
320 : 벤트라인 410 : 공급라인밸브
420 : 벤트라인밸브 430 : 삼방밸브
500 : 펌프 600 : 진공발생부

Claims (13)

1. 기판을 수용하여 기판 처리를 수행하는 챔버가 구비되고,
   상기 챔버에 공정유체를 공급하는 공급라인과 상기 챔버 내부의 공정유체를 배출하는 벤트라인이 공통라인으로 연결된 기판 처리 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 공통라인의 일측은 상기 챔버의 출입포트에 연결되고;
   상기 공통라인의 타측은 상기 공급라인과 상기 벤트라인으로 분기되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 공급라인에는 상기 공급라인을 개폐하는 공급라인밸브가 구비되고;
   상기 벤트라인에는 상기 벤트라인을 개폐하는 벤트라인밸브가 구비되는;
   것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 공급라인밸브와 상기 벤트라인밸브의 개폐를 제어하는 제어부를 더 포함하고,
   상기 제어부는, 기판 처리가 시작되면 상기 공급라인이 열리고 상기 벤트라인이 닫히도록 제어하고, 기판 처리가 완료되면 상기 공급라인이 닫히고 상기 벤트라인이 열리도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 공급라인과 상기 벤트라인이 상기 공통라인으로부터 분기되는 분기부에는 상기 공급라인과 상기 벤트라인을 선택적으로 개폐하는 삼방밸브가 구비된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 삼방밸브의 개폐 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
   상기 제어부는, 기판 처리가 시작되면 상기 공급라인이 열리고 상기 벤트라인이 닫히도록 제어하고, 기판 처리가 완료되면 상기 공급라인이 닫히고 상기 벤트라인이 닫히도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 삼방밸브는 더블 액팅 액츄에이터의 구동에 의해 상기 공급라인과 상기 벤트라인을 선택적으로 개폐하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
8. 제2항에 있어서,
   상기 벤트라인 상에는 상기 챔버 내부의 공정유체를 흡입하여 유동시키는 펌프가 구비된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
9. 제2항에 있어서,
   상기 벤트라인 상에는 상기 챔버 내부의 공정유체를 흡입하여 유동시키는 진공발생부가 구비된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
10. 제2항에 있어서,
    상기 출입포트는 상기 챔버의 상부에 구비된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
11. 제2항에 있어서,
    상기 출입포트는 상기 챔버의 하부에 구비된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
12. 제2항에 있어서,
    상기 출입포트는 상기 챔버의 중앙부에 구비된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
13. 제1항에 있어서,
    상기 공정유체는 초임계유체인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
    

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