KR20210039753A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는 내부에 처리 공간을 가지는 하우징, 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛, 그리고 상기 처리 공간에 기판을 처리하는 처리 유체를 공급하는 유체 공급 유닛을 포함하되, 상기 기판 지지 유닛은 기판을 지지하는 스테이지 및 상기 스테이지의 중심축을 기준으로 상기 스테이지를 회전시키는 회전 구동기를 포함한다.

Description

기판 처리 장치{Apparatus for treating substrate}
본 발명은 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하기 위해서, 기판에 사진, 식각, 애싱, 이온주입, 그리고 박막 증착등의 다양한 공정들을 통해 원하는 패턴을 기판에 형성한다. 각각의 공정에는 다양한 처리액들이 사용되며, 공정 진행 중에는 오염물 및 파티클이 생성된다. 이를 해결하기 위해 각각의 공정 전후에는 오염물 및 파티클을 세정 처리하기 위한 세정 공정이 필수적으로 수행된다.
일반적으로 세정 공정은 기판을 케미칼 및 린스액으로 처리한 후에 건조 처리한다. 건조 처리 단계에는 기판 상에 잔류된 린스액을 건조하기 위한 공정으로, 이소프로필알코올(IPA)과 같은 유기 용제로 기판을 건조 처리한다. 그러나 기판에 형성된 패턴과 패턴과의 거리(CD:Critical Dimension)가 미세화됨에 따라, 그 패턴들의 사이 공간에 유기 용제가 잔류된다.
최근에는 기판 상에 잔류되는 유기 용제를 제거하기 위해, 초임계 처리 공정을 수행한다. 초임계 처리 공정은 초임계 상태의 유체를 이용하는 공정으로, 초임계 상태의 유체를 형성하기 위해서는 밀폐된 고온 고압 분위기가 필요하다.
이러한 밀폐 공간에는 초임계 유체가 공급되어 기판을 건조 처리하나, 밀폐 공간의 비대칭성, 유체 공급구(422)의 비대칭적 위치 등으로 인해 기판(W)에는 초임계 유체가 균일하게 공급되지 못하며, 초임계 유체를 균일하게 확산시킬만한 장치가 없다.
또한 초임계 챔버는 그 내부가 고온 고압의 공간으로 제공되므로, 모터와 같은 구동 부재를 설치하는 것이 어렵다
본 발명의 실시예는 고온 고압의 공간 내에서 유체를 균일하게 공급할 수 있는 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 실시예는 기판을 처리하는 장치를 제공한다.
기판을 처리하는 장치는 내부에 처리 공간을 가지는 하우징, 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛, 그리고 상기 처리 공간에 기판을 처리하는 처리 유체를 공급하는 유체 공급 유닛을 포함하되, 상기 기판 지지 유닛은 기판을 지지하는 스테이지 및 상기 스테이지의 중심축을 기준으로 상기 스테이지를 회전시키는 회전 구동기를 포함한다.
상기 회전 구동기는 상기 스테이지에 제공되는 제1회전 자성체 및 상기 하우징의 외부에 제공되고, 상기 제1회전 자성체와 마주하게 위치되는 제2회전 자성체를 포함할 수 있다.
상기 제2회전 자성체는 복수 개가 상기 중심축을 감싸도록 배열되고, 상기 제1회전 자성체는 상기 제2회전 자성체와 대향되도록 복수 개가 제공될 수 있다.
상기 스테이지는, 기판이 놓이는 상체 및 상기 상체와 동축을 가지고, 상기 상체로부터 아래로 연장되는 하체를 가지고, 상부에서 바라볼 때 상기 하체는 상기 상체보다 작은 직경을 가질 수 있다.
상기 스테이지는 상기 하체의 저면으로부터 아래로 연장되며, 상기 하우징에 접촉되는 지지축을 더 가질 수 있다. 상기 지지축은 하단을 포함하는 하부 영역이 아래로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 가질 수 있다.
상기 지지축은 하단이 뾰족한 원뿔 형상을 가지고, 상기 기판 지지 유닛은 상기 스테이지를 자력에 의해 지지하는 수평 유지 부재를 더 포함하되, 상기 수평 유지 부재는 상기 스테이지에 제공되는 제1지지 자성체와 상기 하우징의 외부에 위치되며, 상기 제1지지 자성체와 상하 방향으로 마주하게 위치되는 제2지지 자성체를 포함할 수 있다. 상기 제1지지 자성체와 상기 제2지지 자성체는 서로 마주하는 극이 동일한 영구 자석으로 제공될 수 있다. 상기 제1회전 자성체는 상기 하체에 배치되고, 상기 제1지지 자성체는 상기 상체에 배치될 수 있다.
상기 스테이지는, 상기 상체의 상면으로부터 위로 돌출되어 기판을 지지하는 지지핀을 더 포함하되, 상기 지지핀은 복수 개로 제공되며, 서로 조합되어 환형의 링 형상을 가지도록 배열되고, 상기 지지핀들 각각은 내측면이 위로 갈수록 상기 중심축과 멀어지는 형상을 가질 수 있다.
상기 기판 지지 유닛은, 상기 스테이지가 회전되는 중에 기류를 형성하는 기류 형성체를 더 포함할 수 있다. 상기 기류 형성체는 상기 스테이지의 측면으로부터 돌출되는 돌기를 포함할 수 있다. 상기 돌기는 오목한 측부를 가지는 중앙 영역이 상단과 하단보다 큰 폭으로 제공될 수 있다.
또한 상기 돌기는 상기 스테이지가 회전되는 방향을 향하는 홈이 형성될 수 있다.
상기 유체는 초임계 상태의 유체일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 스테이지는 하우징의 외부에 위치된 자성체에 의해 회전된다. 이로 인해 고온 고압의 공간 내에서 유체를 균일하게 공급할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 기류 형성체는 스테이지로부터 돌출되는 돌기를 포함한다. 이로 인해 하우징 내에 기류를 쉽게 형성할 수 있다.
도 1은 일반적인 고압 챔버 내에서 유체의 흐름을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 제1공정 챔버에서 기판을 세정 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 2의 제2공정 챔버에서 기판을 건조 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 4의 기판 지지 유닛을 확대해 보여주는 도면이다.
도 6은 도 4의 지지핀을 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 4의 제2회전 자성체를 보여주는 사시도이다.
도 8은 도 4의 제2지지 자성체를 보여주는 사시도이다.
도 9는 도 4의 기류 형성체를 보여주는 사시도이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
본 발명은 도 2 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스 모듈(10)과 공정 처리 모듈(20)을 가지고, 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 칭한다.
로드 포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(18)가 안착된다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드 포트(120)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드 포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(20)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(18)에는 기판의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)을 복수 개가 제공되고, 기판은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어 내에 위치된다. 캐리어(18)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(220), 이송 챔버(240), 제1공정 챔버(260), 그리고 제2공정 챔버(280)를 가진다. 이송 챔버(240)는 그 길이 방향이 제1방향(12)과 평행하게 배치된다. 제2방향(14)를 따라 이송 챔버(240)의 일측에는 제1공정 챔버들(260)이 배치되고, 이송 챔버(240)의 타측에는 제2공정 챔버들(280)이 배치된다. 제1공정 챔버들(260)과 제2공정 챔버들(280)은 이송 챔버(240)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공될 수 있다. 제1공정 챔버들(260) 중 일부는 이송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 제1공정 챔버들(260) 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송 챔버(240)의 일측에는 제1공정 챔버들(260)이 A X B(A와 B는 각각 1이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 제1공정 챔버(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 제2공정 챔버(260)의 수이다. 이송 챔버(240)의 일측에 제1공정 챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 제1공정 챔버들(260)은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 제1공정 챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 제2공정 챔버들(280)도 제1공정 챔버들(260)과 유사하게 M X N(M과 N은 각각 1 이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기에서 M, N은 각각 A, B와 동일한 수일 수 있다. 상술한 바와 달리, 제1공정 챔버(260)와 제2공정 챔버(280)은 모두 이송 챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 제1공정 챔버(260)와 제2공정 챔버(280)은 각각 이송 챔버(240)의 일측 및 타측에 단층으로 제공될 수 있다. 또한, 제1공정 챔버(260)와 제2공정 챔버(280)는 상술한 바와 달리 다양한 배치로 제공될 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)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(220)에서 이송 프레임(140)과 마주보는 면과 이송 챔버(240)와 마주보는 면 각각이 개방된다.
이송 프레임(140)은 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(18)와 버퍼 유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 프레임(140)에는 인덱스레일(142)과 인덱스로봇(144)이 제공된다. 인덱스레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스로봇(144)은 인덱스레일(142) 상에 설치되며, 인덱스레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스레일(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, 다른 일부는 캐리어(18)에서 공정 처리 모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스로봇(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)는 버퍼 유닛(220), 제1공정 챔버(260), 그리고 제2공정 챔버(280) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 챔버(240)에는 가이드 레일(242)과 메인 로봇(244)이 제공된다. 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.
제1공정 챔버(260)와 제2공정 챔버(280)는 하나의 기판(W)에 대해 순차적으로 공정을 수행하도록 제공될 수 있다. 예컨대, 기판(W)은 제1공정 챔버(260)에서 케미칼 공정, 린스 공정, 그리고 1차 건조 공정이 수행되고, 제2공정 챔버(260)에서 2차 건조 공정이 수행될 수 있다. 이 경우, 1차 건조 공정은 유기 용제에 의해 이루어지고, 2차 건조 공정은 초임계 유체에 의해 이루어질 수 있다. 유기 용제로는 이소프로필 알코올(IPA) 액이 사용되고, 초임계 유체로는 이산화탄소(CO2)가 사용될 수 있다. 이와 달리 제1공정 챔버(260)에서 1차 건조 공정은 생략될 수 있다.
아래에서는 제1공정 챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)에 대해 설명한다. 도 3은 도 2의 제1공정 챔버에서 기판을 세정 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 처리 용기(320), 스핀 헤드(340), 승강 유닛(360), 그리고 액 공급 유닛(380)를 가진다. 처리 용기(320)는 기판처리공정이 수행되는 공간을 제공하며, 그 상부는 개방된다. 처리 용기(320)는 내부 회수통(322) 및 외부 회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,326)은 공정에 사용된 처리액 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부 회수통(322)은 스핀 헤드(340)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부 회수통(326)은 내부 회수통(322)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부 회수통(322)의 내측공간(322a) 및 외부 회수통(326)과 내부 회수통(322)의 사이 공간(326a)은 각각 내부 회수통(322) 및 외부 회수통(326)으로 처리액이 유입되는 유입구로서 기능한다. 각각의 회수통(322,326)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수라인(322b,326b)이 연결된다. 각각의 회수라인(322b,326b)은 각각의 회수통(322,326)을 통해 유입된 처리액을 배출한다. 배출된 처리액은 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.
스핀 헤드(340)는 처리 용기(320) 내에 배치된다. 스핀 헤드(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 스핀 헤드(340)는 몸체(342), 지지핀(334), 척핀(346), 그리고 지지축(348)을 가진다. 몸체(342)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 몸체(342)의 저면에는 모터(349)에 의해 회전가능한 지지축(348)이 고정결합된다. 지지핀(334)은 복수 개 제공된다. 지지핀(334)은 몸체(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 몸체(342)에서 상부로 돌출된다. 지지핀들(334)은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지핀(334)은 몸체(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판의 후면 가장자리를 지지한다. 척핀(346)은 복수 개 제공된다. 척핀(346)은 몸체(342)의 중심에서 지지핀(334)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척핀(346)은 몸체(342)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척핀(346)은 스핀 헤드(340)가 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척핀(346)은 몸체(342)의 반경 방향을 따라 대기위치와 지지위치 간에 직선 이동 가능하도록 제공된다. 대기위치는 지지위치에 비해 몸체(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 로딩 또는 언 로딩시에는 척핀(346)은 대기위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행시에는 척핀(346)은 지지위치에 위치된다. 지지위치에서 척핀(346)은 기판(W)의 측부와 접촉된다.
승강 유닛(360)은 처리 용기(320)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(320)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(340)에 대한 처리 용기(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다. 브라켓(362)은 처리 용기(320)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 놓이거나, 스핀 헤드(340)로부터 들어올려 질 때 스핀 헤드(340)가 처리 용기(320)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(320)는 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(360)으로 유입될 수 있도록 처리 용기(320)의 높이가 조절한다.
상술한 바와 달리 승강 유닛(360)은 처리 용기(320) 대신 스핀 헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
액 공급 유닛(380)은 기판(W) 상에 처리액을 공급한다. 액 공급 유닛(380)은 노즐 지지대(382), 노즐(384), 지지축(386), 그리고 구동기(388)를 가진다. 지지축(386)은 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 제공되고, 지지축(386)의 하단에는 구동기(388)가 결합된다. 구동기(388)는 지지축(386)을 회전 및 승강 운동한다. 노즐지지대(382)는 구동기(388)와 결합된 지지축(386)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(384)은 노즐지지대(382)의 끝단 저면에 설치된다. 노즐(384)은 구동기(388)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐(384)이 처리 용기(320)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐(384)이 처리 용기(320)의 수직 상부로부터 벗어난 위치로 정의한다. 액 공급 유닛(380)은 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 액 공급 유닛(380)이 복수 개 제공되는 경우, 케미칼, 린스액, 그리고 유기 용제 각각은 서로 상이한 액 공급 유닛(380)을 통해 제공될 수 있다. 케미칼은 강산 또는 강염기의 성질을 가지는 액일 수 있다. 린스액은 순수일 수 있다. 유기 용제는 이소프로필 알코올 증기와 비활성 가스의 혼합물이거나 이소프로필 알코올 액일 수 있다.
제2공정 챔버에는 기판의 2차 건조 공정이 수행하는 기판 처리 장치(400)가 제공된다. 기판 처리 장치(400)는 제1공정 챔버에서 1차 건조 처리된 기판(W)을 2차 건조 처리한다. 기판 처리 장치(400)는 유기 용제가 잔류된 기판(W)을 건조 처리한다. 기판 처리 장치(400)는 초임계 유체를 이용하여 기판(W)을 건조 처리할 수 있다. 도 4는 도 2의 제2공정 챔버에서 기판을 건조 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다. 도 4를 참조하면, 기판 처리 장치(400)는 고압 챔버(410), 기판 지지 유닛(500), 바디 승강 부재(450), 가열 부재(460), 배기 유닛(470), 그리고 유체 공급 유닛을 포함한다.
고압 챔버(410)는 내부에 기판(W)을 처리하는 처리 공간(412)을 형성한다. 고압 챔버(410)는 처리 공간(412)을 외부로부터 밀폐시키는 하우징으로 제공된다. 고압 챔버(410)는 기판(W)을 처리하는 동안에 그 처리 공간(412)을 외부로부터 밀폐한다. 고압 챔버(410)는 하부 바디(420) 및 상부 바디(430)를 포함한다.
상부 바디(430)는 하부 바디(420)와 조합되어 내부에 처리 공간(412)을 형성한다. 상부 바디(430)는 하부 바디(420)의 위에 위치된다. 상부 바디(430)는 사각의 판 형상으로 제공되고, 하부 바디(420)는 상부가 개방된 사각의 컵 형상을 가질 수 있다. 하부 바디(420)는 저면의 중앙 부분이 가장자리 부분에 비해 낮게 위치되는 형상을 가질 수 있다. 일 예에 의하면, 하부 바디(420)는 스테이지(520)에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 하부 바디(420)의 저면 중앙 부분에는 바닥면에 홈이 형성된다. 홈은 스테이지의 지지축이 삽입 가능한 영역으로 제공된다.
상부 바디(430)는 하부 바디(420)와 중심축이 서로 일치하는 위치에서, 그 하단이 하부 바디(420)의 상단과 마주보도록 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 상부 바디(430) 및 하부 바디(420) 각각은 금속 재질로 제공될 수 있다.
공급 포트(432)는 처리 공간(412)에 초임계 유체가 공급되는 유로로 기능한다. 일 예로, 공급 포트(432)는 상부 바디(430)와 하부 바디(420) 각각에 형성될 수 있고, 나아가 상부 바디(430)에는 중앙에 위치할 수 있다.
보다 구체적으로, 공급 포트(432)는 상부 바디(430)에 형성되는 상부 공급 포트(432)와 하부 바디(420)에 형성되는 하부 공급 포트(422)를 포함할 수 있다. 후술할 유체 공급 라인(490)은 도중에 분기되어 상부 공급 포트(432)와 하부 공급 포트(422)에 연통될 수 있다. 그리고 상부 공급 포트(432)로 분기되는 공급 라인(492)과 하부 공급 포트(422)로 분기되는 공급 라인(494)에는 각각 밸브(493,495)가 설치될 수 있다.
배기 포트(426)는 처리 공간(412) 내의 초임계 유체가 배기되는 유로로 기능한다. 일 예로, 배기 포트(426)는 하부 바디(420)에 형성될 수 있다.
그리고 하부 바디(420)에 하부 공급 포트(422)가 형성되는 경우, 하부 공급 포트(422)는 배기 포트(426)와 간섭되지 않는 위치에 제공될 수 있다. 예컨대, 측부에서 바라볼 때, 하부 공급 포트(422)와 배기 포트(426)는 고압 챔버(410)의 중심축을 사이에 두고, 서로 마주하게 위치될 수 있다.
기판 지지 유닛(500)은 하부 바디(420)에 설치되어 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(500)은 스테이지(520), 회전 구동기(640), 수평 유지 부재(620), 그리고 기류 형성 유닛(700)을 포함한다.
도 5는 도 4의 기판 지지 유닛을 확대해 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 스테이지(520)는 기판(W)이 놓여지는 몸체로 제공된다. 스테이지(520)는 상부 영역이 하부 영역에 비해 큰 직경을 가지는 몸체로 제공된다. 스테이지(520)는 상체(522), 하체(526), 지지축(560), 그리고 지지핀(540)을 가진다. 상체(522)는 하부 바디(420)보다 작은 직경의 판 형상을 가진다. 하체(526)는 상체(522)의 저면으로부터 아래로 연장되게 제공된다. 하체(526)는 상체(522)보다 작은 직경을 가지도록 제공된다. 하체(526)는 상체(522)와 동축을 가지도록 위치된다. 따라서 스테이지(520)의 측부는 아래로 갈수록 직경이 작아지는 단차진 형상을 가질 수 있다. 이와 유사하게 하부 바디(420)는 측부가 단차진 형상을 가진다.
지지축(560)은 하체(526)의 저면으로부터 아래로 연장되게 제공된다. 지지축(560)은 하부 바디(420)의 바닥면에 형성된 홈에 삽입되게 위치된다. 지지축(560)은 하단을 포함하는 하부 영역이 아래로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 가진다. 예컨대, 지지축(560)은 하단이 뾰족한 원뿔 형상으로 제공될 수 있다. 따라서 스테이지(520)는 그 자체만으로 수평을 유지하기 어렵다.
지지핀(540)은 기판(W)을 직접 지지한다. 도 6은 도 4의 지지핀을 보여주는 사시도이다. 도 6을 참조하면, 지지핀(540)은 상체(522)의 상면으로부터 위로 돌출되는 핀 형상을 가진다. 지지핀(540)은 복수 개로 제공되며, 서로 조합되어 환형의 링 형상을 가지도록 배열된다. 지지핀(540)은 서로 다른 형상을 가지는 제1부분(542)과 제2부분(544)을 가진다. 제1부분(542)은 상단을 포함하는 상부 영역이고, 제2부분(544)은 하단을 포함하는 하부 영역으로 제공된다. 제1부분(542)은 기판(W)을 직접 지지하는 영역이다. 제1부분(542)은 내측면이 아래로 갈수록 중심축과 가까워지는 형상을 가진다. 이러한 내측면은 기판(W)을 정위치로 안내한다. 제2부분(544)은 제1부분(542)으로부터 아래로 연장되는 통 형상을 가진다.
회전 구동기(640)는 스테이지(520)의 중심축을 기준으로 스테이지(520)를 회전시킨다. 회전 구동기(640)는 제1회전 자성체(642)와 제2회전 자성체(644)를 포함한다. 도 7은 도 4의 제2회전 자성체를 보여주는 사시도이다. 도 5 및 도 7을 참조하면, 제1회전 자성체(642)는 스테이지(520)에 제공되고, 제2회전 자성체(644)는 하우징(410)의 외부에 위치된다. 제1회전 자성체(642)와 제2회전 자성체(644)는 서로 마주하게 위치된다. 제1회전 자성체(642)는 하체(526)에 고정 설치될 수 있다. 제1회전 자성체(642)와 제2회전 자성체(644)는 스테이지(520)의 회전축과 수직한 방향으로 마주하게 위치될 수 있다. 즉, 제1회전 자성체(642)와 제2회전 자성체(644)는 수평 방향으로 마주할 수 있다. 제1회전 자성체(642)와 제2회전 자성체(644) 각각은 복수 개로 제공될 수 있다. 제1회전 자성체(642)는 링 형상을 가지도록 배열되고, 제2회전 자성체(644)는 제1회전 자성체(642)를 감싸는 링 형상으로 배열될 수 있다. 제1회전 자성체(642)는 영구 자석으로 제공되고, 제2회전 자성체(644)는 전자석으로 제공될 수 있다. 제2회전 자성체(644)가 자력을 온(On)/오프(Off)함으로써, 제1회전 자성체(642)는 스테이지(520)와 함께 지지축(560)을 중심으로 회전될 수 있다.
수평 유지 부재(620)는 스테이지(520)가 수평을 유지하도록 스테이지(520)를 지지한다. 수평 유지 부재(620)는 자력으로 스테이지(520)를 지지한다. 수평 유지 부재(620)는 제1지지 자성체(622) 및 제2지지 자성체(624)를 포함한다. 도 8은 도 4의 제2지지 자성체를 보여주는 사시도이다. 도 5 및 도 8을 참조하면, 제1지지 자성체(622)는 스테이지(520)에 제공되고, 제2지지 자성체(624)는 하우징(410)의 외부에 위치된다. 제1지지 자성체(622)와 제2지지 자성체(624)는 서로 마주하게 위치된다. 제1지지 자성체(622)는 상체(522)에 고정 설치될 수 있다. 제2지지 자성체(624)는 제1지지 자성체(622)의 아래에 위치된다. 상부에서 바라볼 때 제1지지 자성체(622)와 제2지지 자성체(624)는 서로 중첩되게 위치될 수 있다. 제1지지 자성체(622)와 제2지지 자성체(624) 각각은 복수 개로 제공될 수 있다. 제1지지 자성체(622)와 제2지지 자성체(624) 각각은 스테이지(520)의 중심축을 감싸는 링 형상으로 배열된다. 제1지지 자성체(622)와 제2지지 자성체(624) 각각은 영구 자석으로 제공된다. 제1지지 자성체(622)와 제2지지 자성체(624)는 서로 마주하는 극이 동일하게 제공될 수 있다. 이에 따라 상체(522)는 원뿔 형상의 지지축(560)에 의해 지지된 상태에서 수평 유지 부재(620)의 자력에 의해 수평을 유지할 수 있다.
기류 형성 유닛(700)은 스테이지(520)가 회전되는 중에 기류를 형성한다. 기류 형성 유닛(700)은 스테이지(520)와 함께 회전되는 중에, 저항력이 큰 형상으로 제공된다. 기류 형성 유닛(700)은 복수의 기류 형성체(700)를 포함한다. 도 9는 도 4의 기류 형성체를 보여주는 사시도이다. 도 4 및 도 9를 참조하면, 기류 형성체(700)는 스테이지(520)로부터 돌출되는 돌기(700)로 제공된다. 돌기(700)는 스테이지(520)에 고정 결합된다. 돌기(700)는 상체(522)의 측면으로부터 돌출되게 제공된다. 돌기(700)는 중앙 영역이 오목한 측부를 가진다. 돌기(700)의 중앙 영역은 원주 방향을 향하는 폭이 상단과 하단에 비해 크게 제공된다. 오목한 부분에는 홈(720)이 형성된다. 홈(720)은 스테이지(520)의 회전 방향을 향해 개방되게 제공된다. 이러한 돌기(700) 형상은 스테이지(520)가 회전되는 중에 저항력을 높이며, 큰 기류를 형성할 수 있으며, 기류는 유체 공급을 보다 균일하게 제공한다.
다시 도 4를 참조하면, 바디 승강 부재(450)는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420) 간에 상대 위치를 조절한다. 바디 승강 부재(450)는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420) 중 하나를 상하 바향으로 이동시킨다. 본 실시예에는 상부 바디(430)의 위치가 고정되고, 하부 바디(420)을 이동시켜 상부 바디(430)와 하부 바디(420) 간에 거리를 조절하는 것으로 설명한다. 선택적으로, 고정된 하부 바디(420)에 기판 지지 유닛(500)이 설치되고, 상부 바디(430)가 이동될 수 있다. 바디 승강 부재(450)는 바디 승강 부재(450)는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420) 간에 상대 위치가 개방 위치 및 밀폐 위치로 이동되도록 하부 바디(420)를 이동시킨다. 여기서 개방 위치는 처리 공간(412)이 외부와 서로 통하도록 상부 바디(430) 및 하부 바디(420)가 서로 이격되는 위치이고, 밀폐 위치는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420)가 서로 접촉되어 이들에 의해 처리 공간(412)을 외부로부터 밀폐하는 위치로 정의한다. 바디 승강 부재(450)는 하부 바디(420)를 승하강시켜 처리 공간(412)을 개방 또는 밀폐시킨다. 바디 승강 부재(450)는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420)를 서로 연결하는 복수 개의 승강 축들(452)을 포함한다. 승강 축들(452)은 하부 바디(420)의 상단과 상부 바디(430) 사이에 위치된다. 승강 축들(452)은 하부 바디(420)의 상단의 가장 자리를 따라 배열되게 위치된다. 각각의 승강 축(452)은 상부 바디(430)를 관통하여 하부 바디(420)의 상단에 고정 결합될 수 있다. 승강 축들(452)이 승강 또는 하강 이동함에 따라 하부 바디(420)의 높이가 변경되고, 상부 바디(430)와 하부 바디(420) 간에 거리를 조절할 수 있다.
가열 부재(460)는 처리 공간(412)을 가열한다. 가열 부재(460)는 처리 공간(412)에 공급된 초임계 유체를 임계온도 이상으로 가열하여 초임계 유체 상으로 유지한다. 가열 부재(460)는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420) 중 적어도 하나의 벽 내에 매설되어 설치될 수 있다. 예를 들어, 가열 부재(460)는 외부로부터 전원을 받아 열을 발생시키는 히터(460)로 제공될 수 있다.
배기 유닛(470)은 처리 공간(412)의 분위기를 자연 배기한다. 처리 공간(412)에 발생된 공정 부산물은 배기 유닛(470)을 통해 배기된다. 또한 배기 유닛(470)은 공정 부산물을 배기하는 동시에, 처리 공간(412)의 압력을 조절 가능하다. 배기 유닛(470)은 배기 라인(472) 및 압력 측정 부재(474)를 포함한다. 배기 라인(472)은 배기 포트(426)에 연결된다. 배기 라인(472)에 설치된 배기 밸브(476)는 처리 공간(412)의 배기량을 조절 가능하다. 압력 측정 부재(474)는 배기 라인(472)에 설치되며, 배기 라인(472)의 압력을 측정한다. 압력 측정 부재(474)는 배기 방향에 대해 배기 밸브(476)보다 상류에 위치된다.
유체 공급 유닛은 처리 공간(412)에 처리 유체를 공급한다. 처리 유체는 임계 온도 및 임계 압력에 의해 초임계 상태로 공급된다. 유체 공급 유닛은 유체 공급 라인(490)을 포함한다. 유체 공급 라인(490)은 고압 챔버(410)에 처리 유체를 공급한다. 유체 공급 라인(490)은 일부가 분기되어 상부 공급 포트(432) 및 하부 공급 포트(422) 각각에 연결된다. 유체 공급 라인(490)에는 가열기(미도시)가 설치되며, 가열기(미도시)는 유체 공급 라인(490)에 흐르는 처리 유체를 직접 가열한다. 가열기(미도시)는 처리 유체를 임계 온도보다 높은 가열 온도로 가열할 수 있다. 유체 공급 라인(490)은 하부 공급 포트(422)로부터 처리 유체를 공급한 후에, 상부 공급 포트(432)로 처리 유체가 공급되도록 처리 유체를 공급할 수 있다. 이는 처리 유체의 공급 초기에 처리 유체가 초임계 상태에 도달하지 못한 채로 기판 상에 공급되는 것을 방지하기 위함이다.
500: 기판 지지 유닛 520: 스테이지
522: 상체 526: 하체
560: 지지축 540: 지지핀

Claims (15)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간을 가지는 하우징과;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 처리 공간에 기판을 처리하는 처리 유체를 공급하는 유체 공급 유닛을 포함하되,
    상기 기판 지지 유닛은,
    기판을 지지하는 스테이지와;
    상기 스테이지의 중심축을 기준으로 상기 스테이지를 회전시키는 회전 구동기를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전 구동기는,
    상기 스테이지에 제공되는 제1회전 자성체와;
    상기 하우징의 외부에 제공되고, 상기 제1회전 자성체와 마주하게 위치되는 제2회전 자성체를 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2회전 자성체는 복수 개가 상기 중심축을 감싸도록 배열되고,
    상기 제1회전 자성체는 상기 제2회전 자성체와 대향되도록 복수 개가 제공되는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스테이지는,
    기판이 놓이는 상체와;
    상기 상체와 동축을 가지고, 상기 상체로부터 아래로 연장되는 하체를 가지고,
    상부에서 바라볼 때 상기 하체는 상기 상체보다 작은 직경을 가지는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스테이지는,
    상기 하체의 저면으로부터 아래로 연장되며, 상기 하우징에 접촉되는 지지축을 더 가지는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 지지축은 하단을 포함하는 하부 영역이 아래로 갈수록 폭이 좁아지는 형상을 가지는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 지지축은 하단이 뾰족한 원뿔 형상을 가지고,
    상기 기판 지지 유닛은,
    상기 스테이지를 자력에 의해 지지하는 수평 유지 부재를 더 포함하되,
    상기 수평 유지 부재는,
    상기 스테이지에 제공되는 제1지지 자성체와;
    상기 하우징의 외부에 위치되며, 상기 제1지지 자성체와 상하 방향으로 마주하게 위치되는 제2지지 자성체를 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1지지 자성체와 상기 제2지지 자성체는 서로 마주하는 극이 동일한 영구 자석으로 제공되는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1회전 자성체는 상기 하체에 배치되고,
    상기 제1지지 자성체는 상기 상체에 배치되는 기판 처리 장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 스테이지는,
    상기 상체의 상면으로부터 위로 돌출되어 기판을 지지하는 지지핀을 더 포함하되,
    상기 지지핀은 복수 개로 제공되며, 서로 조합되어 환형의 링 형상을 가지도록 배열되고,
    상기 지지핀들 각각은 내측면이 위로 갈수록 상기 중심축과 멀어지는 형상을 가지는 기판 처리 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛은,
    상기 스테이지가 회전되는 중에 기류를 형성하는 기류 형성체를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기류 형성체는 상기 스테이지의 측면으로부터 돌출되는 돌기를 포함하는 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 돌기는 오목한 측부를 가지는 중앙 영역이 상단과 하단보다 큰 폭으로 제공되는 기판 처리 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 스테이지가 회전되는 방향을 향하는 홈이 형성되는 기판 처리 장치.
  15. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 유체는 초임계 상태의 유체인 기판 처리 장치.
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KR20020090673A (ko) * 2001-05-29 2002-12-05 코닉 시스템 주식회사 급속열처리 장치

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