KR20230034487A - 지지 유닛, 그리고 기판 처리 장치 - Google Patents

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이강석
홍용훈
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Abstract

본 발명은 지지 유닛을 제공한다. 지지 유닛은, 회전 축과 결합되고, 접지되는 지지 판; 및 상기 지지 판에 설치되며 기판의 측부를 척킹하는 척 핀을 포함하고, 상기 척 핀의 단위 면적 당 저항의 크기는, 상기 지지 판의 단위 면적 당 저항의 크기보다 작을 수 있다.

Description

지지 유닛, 그리고 기판 처리 장치{SUPPORTING UNIT AND APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 지지 유닛, 그리고 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자를 제조하기 위해서 웨이퍼 등의 기판 상에 처리 액을 공급하는 액 처리 공정이 널리 이용되고 있다. 이러한 액 처리 공정의 예로 기판으로 감광 액을 공급하여 기판 상에 액 막을 형성하는 도포 공정, 기판으로 세정 액을 공급하여 기판 표면에 잔류하는 파티클(Particle), 유기 오염물, 그리고 금속 오염물 등의 오염 물질을 제거하는 세정 공정, 기판을 식각하는 식각 공정을 들 수 있다.
도 1은 높은 저항을 가지는 소재로 제조된 척에 지지된 기판이 차징(Charging)되는 모습을 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 상술한 액 처리 공정은 일반적으로 척(C)에 기판(W)을 지지 및 회전시키고, 액을 공급하는 노즐이 회전하는 기판(W)으로 처리 액을 공급함으로써 수행된다. 이때 처리 액은 기판(W)과 마찰되고, 이러한 마찰에 의한 마찰 대전에 의해 척(C)의 상부에는 전하(Charge)가 쌓일 수 있다. 또한, 기판은 액 처리하는 장치 내 다양한 구성들과 기판(W)과 직/간접적으로 마찰하여 마찰 대전을 일으키고, 마찰 대전에 의해 전하가 척(C)에 쌓일 수 있다.
이때, 척(C)이 높은 저항을 가지는 소재로 제공되는 경우, 척(C)에 쌓인 전하들은 접지 경로를 통해 적절히 제거되지 못한다. 그 결과 척(C)에는 유도 대전이 생긴다. 척(C)의 유도 대전으로 기판(W)에도 척(C)의 전하와 반대되는 극의 전하가 쌓인다. 이에, 기판(W)으로 파티클이 유도되어 기판(W)을 오염시킬 수 있다. 또한, 기판(W)에 일정 수치 이상의 전하가 쌓이는 경우, 방전이 되면서 기판(W) 상의 패턴에 손상을 가져올 수 있다.
도 2 내지 도 4는 언 스트립(Unstrip) 이슈가 발생되는 메커니즘을 설명하기 위한 도면들이다. 도 2를 참조하면, 기판(W)이 암모니아 수를 포함하는 처리 액(L)에 의해 식각되는 동안 기판(W)은 척 핀(P)에 의해 그 측부가 지지될 수 있다. 이때, 접지된 척 핀(P)이 낮은 저항을 가지는 소재로 제공되는 경우, 척 핀(P)에는 전류가 쉽게 흐르게 된다. 전류가 쉽게 흐르는 것은 전하의 이동이 쉬운 것이고, 이에 기판(W) 상에 공급된 처리 액(L)으로 정공(h+)이 전달될 수 있다. 전달된 정공(h+)은 도 3에 도시된 바와 같이 처리 액(L)의 OH- 와 반응하여 물(H2O)을 발생시킬 수 있다. 물(H2O)은 폴리 실리콘(Poly-Si)으로 구성되는 기판(W)과 반응하여 산화 불순물인 SiO2를 발생시킬 수 있다. 암모니아 수를 포함하는 처리 액(L)은 기판(W)과는 반응하고, 산화 불순물과는 잘 반응하지 못하는데, 이에 산화 불순물이 발생된 영역은 처리 액(L)에 의해 적절히 식각되지 못하는 언 스트립 이슈가 발생할 수 있다. 이러한 언 스트립 이슈는 척 핀(P)과 인접한 기판(W)의 가장자리 영역에서 주로 발생하며, 이에 기판(W)의 영역별 식각 량이 서로 상이해지는 문제를 가져온다.
본 발명은 상술한 기판(W)에 파티클이 유도되는 문제, 그리고 기판(W)의 영역 별 식각 량이 서로 상이해지는 문제를 해소할 수 있는 지지 유닛 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재들로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 지지 유닛을 제공한다. 지지 유닛은, 회전 축과 결합되고, 접지되는 지지 판; 및 상기 지지 판에 설치되며 기판의 측부를 척킹하는 척 핀을 포함하고, 상기 척 핀의 단위 면적 당 저항의 크기는, 상기 지지 판의 단위 면적 당 저항의 크기보다 작을 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 지지 판은 접지될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 지지 판의 단위 면적 당 저항의 크기는, 108 Ω/sq 이하이고, 상기 척 핀의 단위 면적 당 저항의 크기는, 108 Ω/sq 보다 클 수 있다.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는, 기판을 지지 및 회전시키는 지지 유닛; 및 상기 지지 유닛에 지지된 상기 기판으로 처리 액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하고, 상기 지지 유닛은, 회전 축과 결합되고, 접지되는 지지 판; 및 상기 지지 판에 설치되며 상기 기판의 측부를 척킹하는 척 핀을 포함하고, 상기 척 핀의 단위 면적 당 저항의 크기는, 상기 지지 판의 단위 면적 당 저항의 크기보다 작을 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 지지 유닛은, 상기 지지 핀은 상기 지지 판에 설치되며 상기 기판의 하부를 지지하는 지지 핀을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 지지 판의 단위 면적 당 저항의 크기는, 108 Ω/sq 이하이고, 상기 척 핀의 단위 면적 당 저항의 크기는, 108 Ω/sq 보다 클 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 액 공급 유닛이 상기 기판으로 공급하는 상기 처리 액은, 상기 기판을 식각하는 식각 액일 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 액 공급 유닛이 상기 기판으로 공급하는 상기 처리 액은, 암모니아 수를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 지지 유닛에 지지된 상기 기판은 규소(Si)를 포함하는 웨이퍼일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판에 파티클이 유도되는 문제, 그리고 기판의 영역 별 식각 량이 서로 상이해지는 문제를 해소할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 높은 저항을 가지는 소재로 제조되는 척에 지지된 기판이 차징(Charging)되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 2 내지 도 4는 언 스트립(Unstrip) 이슈가 발생되는 메커니즘을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 공정 챔버에 제공되는 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 6의 지지 판이 낮은 저항을 가지는 소재로 제조되어, 기판이 차징(Charging)되지 않는 모습을 보여주는 도면이다.
도 8은 도 6의 척 핀이 높은 저항을 가지는 소재로 제조되어, 기판을 액 처리시 언 스트립(Unstrip) 이슈가 발생되지 않는 모습을 보여주는 도면이다.
도 9는 척 핀의 저항에 따른 기판의 식각 량의 변화를 나타낸 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "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.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다.
도 5를 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 기판(W)을 처리할 수 있다. 기판(W)은 규소(Si)를 포함하는 웨이퍼일 수 있따. 기판(W)은 폴리 실리콘(Poly-Si)을 포함하는 웨이퍼일 수 있다. 인덱스 모듈(10)과 공정 처리 모듈(20)을 가진다. 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(130)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 공정효율 및 풋 프린트조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(130)에는 기판(W)들을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯(미도시)이 형성된다. 캐리어(130)로는 전면개방일체형포드(Front Opening Unifed Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(220), 이송 챔버(240), 그리고 공정 챔버(260)를 가진다. 이송 챔버(240)는 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 평행하게 배치된다. 이송 챔버(240)의 양측에는 각각 공정 챔버(260)들이 배치된다. 이송 챔버(240)의 일측 및 타측에서 공정 챔버(260)들은 이송 챔버(240)를 기준으로 대칭되도록 제공된다. 이송 챔버(240)의 일측에는 복수 개의 공정챔버(260)들이 제공된다. 공정 챔버(260)들 중 일부는 이송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정 챔버(260)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송 챔버(240)의 일측에는 공정 챔버(260)들이 A X B의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260)의 수이다. 이송 챔버(240)의 일측에 공정 챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정 챔버(260)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정 챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정 챔버(260)는 이송 챔버(240)의 일 측에만 제공될 수 있다. 또한, 공정 챔버(260)는 이송 챔버(240)의 일 측 및 양 측에 단층으로 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)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)은 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(130)와 버퍼 유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 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 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(130)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 이의 다른 일부는 캐리어(130)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)는 버퍼 유닛(220)과 공정 챔버(260) 간에, 그리고 공정 챔버(260)들 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. 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. 메인암(244c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다.
공정 챔버(260)는 기판(W)에 처리 액(L)을 공급하여 액 처리 공정을 수행하는 챔버일 수 있다. 예컨대, 공정 챔버(260)에는 기판(W)에 대해 액 처리하는 공정을 수행하는 기판 처리 장치(300)가 제공될 수 있다. 기판 처리 장치(300)는 수행하는 액 처리 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 기판 처리 장치(300)는 기판(W)에 공급되는 처리 액(L)의 종류에 따라 서로 상이한 구조를 가질 수 있다. 이와 달리 각각의 공정 챔버(260) 내의 기판 처리 장치(300)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정 챔버(260)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정 챔버(260) 내에 기판 처리 장치(300)들은 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 공정 챔버(260) 내에 제공된 기판 처리 장치(300)의 구조는 서로 상이하게 제공될 수 있다.
기판 처리 장치(300)는 처리 액(L)을 공급하여 기판(W)을 액 처리할 수 있다. 본 실시 예에는 기판(W)에 대한 액 처리 공정을 세정 공정으로 설명한다. 이러한 액 처리 공정은 세정 공정에 한정되지 않으며, 도포 공정 등 처리 액(L)을 공급하여 기판(W)을 처리하는 공지된 공정 등에 다양하게 적용 가능하다.
도 6은 도 5의 공정 챔버에 제공되는 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 처리 용기(320), 지지 유닛(340), 승강 유닛(360), 하부 유체 공급 유닛(370), 상부 유체 공급 유닛(380), 그리고 제어기(390)를 포함한다.
처리 용기(320)는 공정 챔버(260)에 제공될 수 있다. 처리 용기(320)는 내부에 기판이 처리되는 처리 공간을 제공할 수 있다. 처리 용기(320)는 상부가 개방된 통 형상을 가질 수 있다. 처리 용기(320)는 바울(Bowl)일 수 있다.
처리 용기(320)는 내부 회수통(322) 및 외부 회수통(326)을 가질 수 있다. 내부 회수통(322), 그리고 외부 회수통(326)은 공정에 사용된 처리 액(L)들 중 서로 상이한 처리 액을 회수할 수 있다. 내부 회수통(322)은 상부에서 바라볼 때, 지지 유닛(340)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부 회수통(326)은 내부 회수통(322)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공될 수 있다.
내부 회수통(322)은 제1경사 부(322a), 제1측벽 부(322b), 그리고 제1바닥 부(322c)를 가질 수 있다. 제1측벽 부(322b)는 제1바닥 부(322c)로부터 수직한 방향으로 연장될 수 있다. 예컨대, 제1측벽 부(322b)는 제1바닥 부(322c)로부터 위 방향으로 연장될 수 있다. 또한, 제1경사 부(322a)는 제1측벽 부(322b)로부터 후술하는 지지 판(342)을 향하는 방향으로 상향 경사지게 연장될 수 있다.
외부 회수통(326)은 제2경사 부(326a), 제2측벽 부(326b), 그리고 제2바닥 부(326c)를 가질 수 있다. 제2측벽 부(326b)는 제2바닥 부(326c)로부터 수직한 방향으로 연장될 수 있다. 예컨대, 제2측벽 부(326b)는 제2바닥 부(326c)로부터 위 방향으로 연장될 수 있다. 또한, 제2경사 부(326a)는 제2측벽 부(326b)로부터 후술하는 지지 판(342)을 향하는 방향으로 상향 경사지게 연장될 수 있다.
내부 회수통(322)의 내측 공간 및 제1경사 부(322a)는 내부 회수통(322)으로 처리 액(L)이 유입되는 제1유입구(323)를 형성할 수 있다. 제1경사 부(322a)와 제2경사 부(326a)는 외부 회수통(326)으로 처리 액(L)이 유입되는 제2유입구(327)를 형성할 수 있다. 일 예에 의하면, 각각의 유입구(323, 327)는 서로 상이한 높이에 위치될 수 있다. 또한, 각각의 회수통(322,326)의 저면 아래에는 회수 라인(324, 328)이 연결된다. 각각의 회수통(322, 326)에 유입된 처리 액(L)들은 회수 라인(324, 328)을 통해 외부의 처리 액 재생 시스템(미도시)으로 제공되어 재사용될 수 있다.
지지 유닛(340)은 처리 공간에서 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지 및 회전시킨다. 지지 유닛(340)은 지지 판(342), 지지핀(344), 척 핀(346), 그리고 회전 구동 부재(347, 348)를 가진다.
지지 판(342)은 대체로 원형의 판 형상으로 제공되며, 상면 및 저면을 가진다. 하부면은 상부면에 비해 작은 직경을 가진다. 상면 및 저면은 그 중심축이 서로 일치하도록 위치된다. 지지 판(342)에는 지지 핀(344), 그리고 척 핀(346)이 설치될 수 있다. 지지 핀(344), 그리고 척 핀(346)은 각각 기판(W)의 측부와 후면을 지지할 수 있다. 즉, 지지 판(342)은 지지 핀(344), 그리고 척 핀(346)을 매개로 기판(W)을 지지할 수 있다.
또한, 지지 판(342)은 상대적으로 저항의 크기가 작은 소재로 제조될 수 있다. 예컨대, 지지 판(342)은 CNT-PTFE를 포함하는 소재로 제공될 수 있다. 예컨대, 지지 판(342)의 단위 면적 당 저항의 크기는 후술하는 척 핀(346)의 단위 면적 당 저항의 크기보다 작을 수 있다. 예컨대, 지지 판(342)의 단위 면적 당 저항의 크기는 전하(Charge)의 이동이 실질적으로 이루어지지 않는 저항 값보다 작을 수 있다. 예컨대, 지지 판(342)의 108 Ω/sq 이하일 수 있다. 또한, 지지 판(342)은 접지될 수 있다.
지지 핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지 핀(344)은 지지 판(342)에 설치될 수 있다. 지지 핀(344)은 지지 판(342)의 상면의 가장 자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 지지 판(342)에서 상부로 돌출된다. 지지 핀(344)들은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지 핀(344)은 기판(W)의 하부를 지지할 수 있다. 지지 핀(344)은 지지 판(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 후면 가장자리를 지지한다.
척 핀(346)은 지지 판(342)에 설치될 수 있다. 척 핀(346)은 기판(W)의 측 부를 척킹할 수 있다. 척 핀(346)은 복수 개 제공된다. 척 핀(346)은 지지 판(342)의 중심에서 지지 핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척 핀(346)은 지지 판(342)의 상면으로부터 위 방향으로 돌출되도록 제공된다. 척 핀(346)은 지지 판(342)이 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측 부를 지지한다. 척 핀(346)은 지지 판(342)의 반경 방향을 따라 외측 위치와 내측 위치 간에 직선 이동이 가능하도록 제공된다. 외측 위치는 내측 위치에 비해 지지 판(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 지지 판(342)에 로딩 또는 언로딩 시 척 핀(346)은 외측 위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행 시 척 핀(346)은 내측 위치에 위치된다. 내측 위치는 척 핀(346)과 기판(W)의 측 부가 서로 접촉되는 위치이고, 외측 위치는 척 핀(346)과 기판(W)이 서로 이격되는 위치이다.
또한, 척 핀(346)은 상대적으로 저항의 크기가 큰 소재로 제조될 수 있다. 예컨대, 척 핀(346)은 C-PEEK를 포함하는 소재로 제공될 수 있다. 예컨대, 척 핀(346)의 단위 면적 당 저항의 크기는 상술한 지지 판(342)의 단위 면적 당 저항의 크기보다 작을 수 있다. 예컨대, 척 핀(346)의 단위 면적 당 저항의 크기는 전하(Charge)의 이동이 실질적으로 이루어지지 않는 저항 값보다 클 수 있다 수 있다. 예컨대, 척 핀(346)의 108 Ω/sq 보다 클 수 있다.
또한, 척 핀(346)은 지지 판(342)과 전기적으로 연결될 수 있다. 척 핀(346)은 지지 판(342)을 매개로 간접적으로 접지될 수 있다.
회전 구동 부재(347, 348)는 지지판(342)을 회전시킨다. 지지판(342)은 회전 구동 부재(347, 348)에 의해 자기 중심축을 중심으로 회전 가능하다. 회전 구동 부재(347, 348)는 중공 축(347) 및 구동기(348)를 포함한다. 중공 축(347)은 제3방향(16)을 향하는 통 형상을 가진다. 회전 축인 중공 축(347)의 상단은 지지 판(342)의 저면에 고정 결합된다. 구동기(348)는 중공 축(347)이 회전되도록 구동력을 제공한다. 구동기(348)는 모터일 수 있다. 구동기(348)는 중심이 개방된 중공 모터일 수 있다. 중공축(347)은 구동기(348)에 의해 회전되고, 지지판(342)은 중공축(347)과 함께 회전 가능하다.
승강 유닛(360)은 처리 용기(320)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(320)가 상하로 이동됨에 따라 지지 판(342)에 대한 처리 용기(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(360)은 기판(W)이 지지 판(342)에 로딩되거나, 언로딩될 때 지지 판(342)이 처리 용기(320)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(320)는 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리 액(L)의 종류에 따라 처리 액(L)이 기설정된 회수통(322,326)으로 유입될 수 있도록 처리 용기(320)의 높이가 조절한다. 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 고정 결합된다. 또한, 승강 유닛(360)은 내부 회수 통(322), 그리고 외부 회수 통(326)의 높이를 서로 독립적으로 조절할 수도 있다. 또한, 선택적으로 승강 유닛(360)은 지지 판(342)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
또한, 승강 유닛(360)은 접지될 수 있다. 또한, 승강 유닛(360)은 처리 용기(320)와 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 이에, 처리 액(L)이 처리 용기(320)와 마찰되어 발생될 수 있는 정전기는 승강 유닛(360)이 형성하는 접지 경로를 따라 제거될 수 있다.
상부 유체 공급 유닛(380)은 기판(W)으로 처리 액(L)을 공급하는 액 공급 유닛일 수 있다. 상부 유체 공급 유닛(380)은 기판(W)의 상면으로 처리 액(L)을 공급한다. 기판의 상면은 패턴이 형성된 패턴면일 수 있다. 상부 액 공급 유닛(380)은 복수 개로 제공되며, 각각은 서로 상이한 종류의 처리 액(L)들을 공급할 수 있다. 상부 액 공급 유닛(380)은 이동 부재(381) 및 노즐(389)을 포함한다.
이동 부재(381)는 노즐(389)을 공정 위치 및 대기 위치로 이동시킨다. 여기서 공정 위치는 노즐(389)이 기판 지지 유닛(340)에 지지된 기판(W)과 대향되는 위치이고, 대기 위치는 노즐(389)이 공정 위치를 벗어난 위치로 정의한다. 일 예에 의하면, 공정 위치는 전처리 위치 및 후처리 위치를 포함한다. 전처리 위치는 노즐(389)이 제1공급 위치에 처리액을 공급하는 위치이고, 후처리 위치는 노즐(389)이 제2공급 위치에 처리액을 공급하는 위치로 제공된다. 제1공급 위치는 제2공급 위치보다 기판(W)의 중심에 더 가까운 위치이고, 제2공급 위치는 기판의 단부를 포함하는 위치일 수 있다. 선택적으로 제2공급 위치는 기판의 단부에 인접한 영역일 수 있다.
이동 부재(381)는 지지축(386), 아암(382), 그리고 구동 부재(388)를 포함한다. 지지축(386)은 처리 용기(320)의 일측에 위치된다. 지지축(386)은 그 길이 방향이 제3방향을 향하는 로드 형상을 가진다. 지지축(386)은 구동 부재(388)에 의해 회전 가능하도록 제공된다. 지지축(386)은 승강 이동이 가능하도록 제공된다. 아암(382)은 지지축(386)의 상단에 결합된다. 아암(382)은 지지축(386)으로부터 수직하게 연장된다. 아암(382)의 끝단에는 노즐(389)이 고정 결합된다. 지지축(386)이 회전됨에 따라 노즐(389)은 아암(382)과 함께 스윙 이동 가능하다. 노즐(389)은 스윙 이동되어 공정 위치 및 대기 위치로 이동될 수 있다. 선택적으로 아암(382)은 그 길이방향을 향해 전진 및 후진 이동이 가능하도록 제공될 수 있다. 상부에서 바라볼 때 노즐(389)이 이동되는 경로는 공정 위치에서 기판(W)의 중심축과 일치될 수 있다.
예컨대, 처리액은 케미칼, 린스액, 그리고 유기 용제일 수 있다. 케미칼은 산 또는 염기 성질을 가지는 액일 수 있다. 케미칼은 황산(H2SO4), 인산(P2O5), 불산(HF) 그리고 수산화암모늄(NH4OH, 암모니아 수) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 린스액은 순수(H20)일 수 있다. 유기 용제는 이소프로필알코올(IPA) 액일 수 있다.
하부 유체 공급 유닛(370)은 기판(W)의 하면을 세정 및 건조 처리할 수 있다. 하부 유체 공급 유닛(370)은 기판(W)의 하면으로 유체를 공급할 수 있다. 기판(W)의 하면은 패턴이 형성되는 면과 반대되는 비패턴면일 수 있다. 하부 유체 공급 유닛(370)은 상부 유체 공급 유닛(380)과 동시에 액을 공급할 수 있다. 하부 유체 공급 유닛(370)은 회전되지 않게 고정될 수 있다.
제어기(390)는 기판 처리 장치(300)를 제어할 수 있다. 제어기(390)는 기판 처리 장치(300)가 기판(W)에 대하여 액 처리 공정을 수행하도록 기판 처리 장치(300)를 제어할 수 있다.
도 7은 도 6의 지지 판이 낮은 저항을 가지는 소재로 제조되어, 기판이 차징(Charging)되지 않는 모습을 보여주는 도면이다. 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 지지 판(342)은 접지되고, 그 저항의 크기가 낮은 소재로 제공된다. 이에, 상술한 바와 같이 마찰 대전에 의해 발생하는 전하(Charge)들은 지지 판(342), 그리고 지지 판(342)과 연결되는 접지 경로를 통해 제거된다. 즉 마찰 대전에 의해 지지 판(342)의 상부에 전하가 곧바로 제거되므로, 기판(W)으로 파티클이 유도되는 것을 방지할 수 있고, 기판(W)에 전하가 쌓일 가능성을 낮춰 기판(W) 상에서 방전이 발생하여 기판(W) 상에 형성된 패턴이 손상되는 것을 최소화 할 수 있다.
도 8은 도 6의 척 핀이 높은 저항을 가지는 소재로 제조되어, 기판을 액 처리시 언 스트립(Unstrip) 이슈가 발생되지 않는 모습을 보여주는 도면이다. 기판(W)에 공급되는 처리 액(L)을 암모니아 수(NH4OH)와 같은 기판(W)을 식각하는 처리 액인 것을 예로 들어 설명한다.
상술한 바와 같이 척 핀(346)의 저항의 크기가 작은 경우, 척 핀(346)을 통해 처리 액(L)에 정공(h+)이 전달될 수 있다. 이러한 정공(h+)은 OH- 이온과 반응하여 활성 종인 OH 라디칼들을 발생시킬 수 있다. OH 라디칼들은 서로 반응하여 물(H2O)를 생성할 수 있는데, 생성된 물(H2O)은 규소(Si)를 포함하는 기판(W)과 반응하여 산화 부산물인 SiO2를 발생시킬 수 있다. 암모니아 수(NH4OH)와 같은 처리 액(L)은 규소(Si)와 반응하여 규소(Si) 성분을 식각하나, 산화 부산물인 SiO2는 적절히 제거하지 못한다. 다시 말해, 산화 부산물이 발생된 영역에는 처리 액(L)에 의한 식각이 적절히 이루어지지 못한다.
그러나, 본 발명의 일 실시 예와 같이 척 핀(346)의 저항의 크기가 크게 제공되는 경우, 척 핀(346)에는 전류가 잘 흐르지 못한다(다시 말해, 전하의 이동이 어렵다). 이에, 척 핀(346)을 통해 처리 액(L)에 정공(h+)이 거의 전달되지 않는다. 이에, 정공(h+)에 의해 OH - 이온이 활성 종인 OH 라디칼로 변화되는 수는 줄어들고, OH 라디칼의 수가 줄어듬에 따라 OH 라디칼끼리의 반응으로 발생하는 물(H2O)의 양을 최소화 할 수 있다. 이에, 산화 부산물이 발생하는 양을 최소화 할 수 있고, 기판(W)의 가장자리 영역에서 언 스트립 이슈가 발생하는 문제를 최소화 할 수 있다. 따라서, 기판(W)의 영역별 식각 량이 상이해지는 문제를 최소화 할 수 있다.
도 9는 척 핀의 저항에 따른 기판의 식각 량의 변화를 나타낸 그래프이다. 구체적으로, 도 9는 척 핀(346)의 저항에 따라 기판(W)의 가장자리 영역에서의 식각 량의 변화를 나타낸 그래프이다. R1은 척 핀(346)이 Low-resistance SiC 소재로 제공되었을 때, 척 핀(346)의 단위 면적 당 저항의 크기를 의미하며 저항의 크기는 10-2 Ω일 수 있다. R2는 척 핀(346)이 C-PEEK 소재로 제공되었을 때, 척 핀(346)의 단위 면적 당 저항의 크기를 의미하며 저항의 크기는 103 ~ 105Ω일 수 있다. R3는 척 핀(346)이 High-resistance SiC 소재로 제공되었을 때, 척 핀(346)의 단위 면적 당 저항의 크기를 의미하며 저항의 크기는 106 ~ 107Ω일 수 있다. R4는 척 핀(346)이 PEEK 소재로 제공되었을 때, 척 핀(346)의 단위 면적 당 저항의 크기를 의미하며 저항의 크기는 1012 일 수 있다. 도 9를 참조하면 알 수 있듯이, 척 핀(346)의 저항의 크기가 높아질수록 식각 량이 증가하는 것을 보여준다. 즉, 척 핀(346)의 저항은 높게 하고, 지지 판(342)의 저항은 작게 하여 공정 효과를 극대화 할 수 있게 된다.
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.
처리 용기 : 320
지지 유닛 : 340
지지 판 : 342
지지 핀 : 344
척 핀 : 346
승강 유닛 : 360
하부 유체 공급 유닛 : 370
상부 유체 공급 유닛 : 380
제어기 : 390

Claims (9)

  1. 지지 유닛에 있어서,
    회전 축과 결합되고, 접지되는 지지 판; 및
    상기 지지 판에 설치되며 기판의 측부를 척킹하는 척 핀을 포함하고,
    상기 척 핀의 단위 면적 당 저항의 크기는,
    상기 지지 판의 단위 면적 당 저항의 크기보다 작은, 지지 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지 판은 접지되는, 지지 유닛.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 지지 판의 단위 면적 당 저항의 크기는,
    108 Ω/sq 이하이고,
    상기 척 핀의 단위 면적 당 저항의 크기는,
    108 Ω/sq 보다 큰, 지지 유닛.
  4. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판을 지지 및 회전시키는 지지 유닛; 및
    상기 지지 유닛에 지지된 상기 기판으로 처리 액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하고,
    상기 지지 유닛은,
    회전 축과 결합되고, 접지되는 지지 판; 및
    상기 지지 판에 설치되며 상기 기판의 측부를 척킹하는 척 핀을 포함하고,
    상기 척 핀의 단위 면적 당 저항의 크기는,
    상기 지지 판의 단위 면적 당 저항의 크기보다 작은, 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지지 유닛은,
    상기 지지 핀은 상기 지지 판에 설치되며 상기 기판의 하부를 지지하는 지지 핀을 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 지지 판의 단위 면적 당 저항의 크기는,
    108 Ω/sq 이하이고,
    상기 척 핀의 단위 면적 당 저항의 크기는,
    108 Ω/sq 보다 큰, 기판 처리 장치.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛이 상기 기판으로 공급하는 상기 처리 액은,
    상기 기판을 식각하는 식각 액인, 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛이 상기 기판으로 공급하는 상기 처리 액은,
    암모니아 수를 포함하는, 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지지 유닛에 지지된 상기 기판은 규소(Si)를 포함하는 웨이퍼인, 기판 처리 장치.
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