KR100715984B1 - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판상에 복수의 약액이나 기체를 공급하여 기판을 세정 건조하는 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 기판 처리 장치는 기판이 놓여지는 척과, 상기 척을 지지하는 스핀들을 갖는 기판 지지부재; 상기 척이 위치되는 밀폐 공간을 제공하며, 상기 스핀들이 관통되는 제1축공을 갖는 챔버를 포함하되; 상기 챔버는 상기 스핀들과 상기 제1축공 사이에 버퍼 공간을 형성하기 위하여 서로 다른 높이에 설치되는 제1,2 밀폐부재를 포함한다. 이러한 구성의 기판 처리 장치는 외부 공기가 기판이 처리되는 공간으로 유입되는 것을 사전에 차단할 수 있는 등의 효과를 얻을 수 있다.
기판, 세정, 건조, 커버

Description

기판 처리 장치 및 방법{A METHOD AND APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATES}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 하부 커버 어셈블리가 개방된 상태를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 하부 커버 어셈블리가 폐쇄된 상태를 보여주는 도면이다.
도 4는 상부 커버 어셈블리에서 노즐에 형성된 분사구들을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법을 도시한 순서도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
2110: 척 2120 : 하부 커버 부재
2130 : 상부 커버 부재
2140 : 제1노즐부재
2150 : 제2노즐부재
2160 : 제3노즐부재
2170a : 제1감압부재
2190 : 실링부재
본 발명은 반도체 기판을 처리하는 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 기판상에 복수의 약액이나 기체를 공급하여 기판을 세정 건조하는 기판 세정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조공정에서는 절연막 및 금속물질의 증착(Deposition), 식각(Etching), 감광제(Photo-resist)의 도포(Coating), 현상(Develop), 애셔(Asher) 제거 등이 수회 반복되어 미세한 패터닝(Patterning)의 배열을 만들어 나가게 되며, 각각의 공정에서 발생하는 이물질의 제거를 위한 공정으로는 순수(Deionized Water) 또는 약액(Chemical)을 이용한 세정공정(Wet Cleaning Process)이 있다.
일반적인 세정건조 장치는 한 장의 웨이퍼를 처리할 수 있는 웨이퍼 척(Wafer chuck)으로 웨이퍼를 고정시킨 후 모터에 의해 웨이퍼를 회전시키면서, 웨이퍼의 상부에서 분사노즐을 통해 약액 또는 순수를 흘려주어, 웨이퍼의 회전력에 의해 약액 또는 순수가 웨이퍼의 전면으로 퍼지게 하여 공정이 이루어지도록 하고 있다.
이와 같이, 매엽식 세정건조 장치에서는 순수를 이용한 린스 처리후에 N2 가스로 건조하는 방식으로 세정 건조 공정이 이루어지고 있다.
하지만, 웨이퍼가 대형과 되고, 웨이퍼 상에 형성된 패턴이 미세화되면서 세정 공정에서 사용된 순수가 완전히 제거되지 않고 미건조되는 현상이 발생되고 있다. 또한, 웨이퍼가 대기 중에 노출된 상태에서 세정 및 건조가 이루어지기 때문에 외부 환경에 많은 영향을 받아 건조 불량이 발생된다.
본 발명의 목적은 신속한 기판 건조가 가능한 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 외부 오염원으로 기판을 보호할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 기판 건조 과정에서 발생되는 물반점을 최소화할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 외부 환경으로부터 영향을 최소화 할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 기판이 처리되는 공간으로 외부 공기가 유입되는 것을 차단할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 특징에 의하면, 기판 처리 장치는 기판이 놓여지는 척과, 상기 척을 지지하는 스핀들을 갖는 기판 지지부재; 상기 척이 위치되는 밀폐 공간을 제공하며, 상기 스핀들이 관통되는 제1축공을 갖는 챔버를 포함하되; 상기 챔버는 상기 스핀들과 상기 제1축공 사이에 버퍼 공간을 형성 하기 위하여 서로 다른 높이에 설치되는 제1,2 밀폐부재를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 상기 밀폐 공간을 대기압 이하의 제1압력으로 감압하기 위한 제1감압부재와, 상기 제1밀폐부재와 상기 제2밀폐부재 사이에 형성된 버퍼 공간을 대기압 이하의 제2압력으로 감압하기 위한 제2감압부재를 더 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 외부 공기가 상기 밀폐 공간으로 유입되지 않도록 상기 버퍼 공간의 제2압력은 상기 밀폐 공간의 제1압력보다 낮다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 제1밀폐부재와 상기 제2밀폐부재는 베어링으로 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 챔버는 상부가 개방된 하부 커버와; 상기 기판에 대한 처리 공정이 외부와 격리된 상태에서 진행되도록 상기 하부 커버의 상부를 폐쇄하는 상부 커버로 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 상기 상부 커버가 상기 하부 커버의 상부를 개방 또는 폐쇄하도록 상기 상부 커버를 승강시키는 승강부재를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 상기 기판의 상면으로 건조를 위한 유체를 분사하는 분사구가 형성된 노즐을 갖는 제1노즐부를 더 포함하되, 상기 노즐은 상기 밀폐 공간의 기판 상부에 위치된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 상기 기판의 상면으로 건조를 위한 유체를 분사하는 분사구가 형성된 노즐과 상기 노즐을 지지하는 스 핀들을 갖는 제1노즐부를 더 포함하되, 상기 노즐은 상기 밀폐 공간의 기판 상부에 위치되며, 상기 챔버는 상기 제1노즐부의 스핀들이 관통되는 제2축공과; 상기 제1노즐부의 스핀들과 상기 제2축공 사이의 공간을 2중으로 밀폐하기 위하여 서로 다른 높이에 설치되는 제3,4 밀폐부재를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 기판 처리 장치는 기판이 놓여지는 척과 상기 척을 지지하는 스핀들을 갖는 기판 지지부; 상기 기판의 상면으로 건조를 위한 유체를 분사하는 노즐과 상기 노즐을 지지하는 스핀들을 갖는 제1노즐부재; 상부가 개방되고, 상기 척 주변을 감싸도록 형상지어진 하부 커버; 상기 기판에 대한 건조공정이 외부와 격리된 상태에서 진행되도록 상기 하부 커버의 상부를 개방 또는 폐쇄하는 상부 커버; 상기 하부 커버와 상기 상부 커버에 의해 형성되는 밀폐 공간을 감압하기 위한 감압부재를 포함하되; 상기 하부 커버는 상기 기판 지지부의 스핀들이 관통되는 제1축공과, 상기 기판 지지부의 스핀들과 상기 제1축공 사이의 공간을 2중으로 밀폐하기 위하여 서로 다른 높이에 설치되는 제1,2 밀폐부재를 갖고, 상기 상부 커버는 상기 제1노즐부재의 스핀들이 관통되는 제2축공과, 상기 제1노즐부재의 스핀들과 상기 제2축공 사이의 공간을 2중으로 밀폐하기 위하여 서로 다른 높이에 설치되는 제3,4 밀폐부재를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 상기 밀폐 공간을 대기압 이하의 제1압력으로 감압하기 위한 제1감압부재와, 상기 제1밀폐부재와 상기 제2밀폐부재 사이에 형성된 버퍼 공간과 상기 제3밀폐부재와 상기 제4밀폐부재 사이에 형성된 버퍼 공간을 대기압 이하의 제2압력으로 감압하기 위한 제2감압부재를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 외부 공기가 상기 밀폐 공간으로 유입되지 않도록 상기 버퍼 공간의 제2압력은 상기 밀폐 공간의 제1압력보다 낮다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 기판 처리 장치는 밀폐된 공간을 제공하며, 제1축공과 제2축공을 갖는 챔버; 상기 제1축공을 통해 상기 밀폐 공간의 상부에 회전 가능하게 설치되는 제1노즐부재; 상기 제2축공을 통해 상기 밀폐 공간의 하부에 회전 가능하게 설치되는 기판 지지부재; 상기 기판 지지부와 상기 제1축공 사이의 공간을 2중으로 밀폐하여 버퍼공간을 형성하는 제1,2 밀폐부재; 상기 제1노즐부재와 상기 제1축공 사이의 공간을 2중으로 밀폐하여 버퍼공간을 형성하는 제3,4 밀폐부재; 및 상기 밀폐 공간과 상기 버퍼 공간들의 압력을 상이하게 조절하여 외부 공기가 상기 밀폐 공간으로 유입되는 것을 차단하는 감압부재를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 척의 스핀들과 제1노즐부재의 스핀들이 관통되는 축공들과, 축공의 내부 공간을 2중으로 밀폐하는 밀폐 부재들을 갖는 기판 처리 장치에서의 기판 처리 방법은 하부커버의 내측에 위치한 척에 기판을 로딩하는 단계; 기판의 처리 공간을 밀폐한 상태에서 기판으로 건조용 유체를 공급하여 기판을 건조하는 단계를 포함하되; 상기 기판을 건조하는 단계는 상기 건조용 유체를 공급하기 전에 상기 밀폐 공간을 대기압 이하의 제1압력으로 만들고, 상기 밀폐 부재들 사이의 버퍼 공간을 상기 제1압력보다 낮은 제2압력으로 만든다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판을 건조하는 단계는 상기 척이 회전되는 상태에서 이루어지며, 상기 건조용 유체는 상기 밀폐 공간의 상부에 위치된 제1노즐부재의 노즐을 통해 기판으로 공급된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판을 건조하는 단계는 상기 척과 상기 노즐 중 적어도 하나는 회전되면서 공정을 진행하게 된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 5에 의거하여 상세히 설명한다. 또, 상기 도면들에서 동일한 기능을 수행하는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 병기한다.
본 발명은 건조 효율 증대 및 외부 오염 차단 그리고 산화막 방지 등의 효과를 기대할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다. 이를 위해 본 발명은 기판의 건조 공정이 대기압 이하에서 처리되도록 기판 처리 공간을 외부와 격리할 수 있는 상하 분리 구조의 챔버(상부커버와 하부커버로 이루어짐)와, 챔버의 내부 공간을 감압하기 위한 제1감압부재를 갖는데 그 특징이 있습니다. 또한 본 발명은 챔버의 내부 공간으로 외부공기가 유입되지 않도록 스핀들이 관통되는 축공에 2개의 베어링으로 버퍼 공간을 형성하고, 그 버퍼 공간을 챔버의 내부 공간의 압력보다 낮게 감압하는데 그 특징이 있습니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 하부 커버 어셈블리가 개방된 상태를 보여주는 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 하부 커버 어셈블리가 폐쇄된 상태를 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(2100)는 기판(w)을 스피닝시키면서 약액 세정, 린스, 그리고 건조 등의 처리 공정을 수행한다. 기판 처리 장치(2100)는 기판(W)이 놓여지는 척(2112)을 갖는 기판 지지부재(2110), 하부 커버 부재(low cover member)(2120), 상부 커버 부재(upper cover member)(2130)로 이루어지는 챔버, 제 1 노즐부재(2140), 제 2 노즐부재(2150) 그리고 제3노즐부재(2160) 그리고 제1,2감압부재(2170a,2170b)를 포함한다.
기판 지지부재(2110)는 처리 공정시 기판을 지지한다. 기판 지지부재(2110)는 척(2112), 스핀들(spindle)(2114) 그리고 제 2 회전부재(2116)를 갖는다.
척(2112)은 하부 커버 부재(2120)의 안쪽 공간에 배치된다. 척(2112)은 상부에 기판(W)이 로딩(loading)되는 상부면(2112a)과, 상부면(2112)으로부터 이격된 상태로 기판(W)을 지지하는 지지핀(2113a)들 그리고 기판(w)을 고정하는 척킹핀(2113b)들을 갖는다. 지지핀(2113a)들은 기판을 척(2112)의 상부면(2112a)으로부터 이격된 상태로 지지하며, 척킹핀(2113b)들은 공정 진행시 기판의 가장자리 일부를 척킹한다.
스핀들(2114)은 척(2112)의 중앙 하부와 결합된다. 스핀들(2114)은 하부 커버 부재(2120)의 삽입포트(124)의 제1축공(2124a)를 관통하여 설치되며, 제 2 회전 부재(2116)로부터 회전력을 전달받는다. 척(2112)은 스핀들(2114)의 회전에 의해 연동되어 회전된다.
제 2 회전부재(2116)는 회전력을 발생하는 모터와 같은 구동부(2116a)와, 구동부(2116a)로부터 발생된 회전력을 스핀들(2114)로 제공하는 벨트, 체인과 같은 동력전달부(2116b)를 포함할 수 있다.
하부 커버 부재(2120)는 상부가 개방된 그리고 척 주변을 감싸도록 형상지어진 하부 컵(2122)을 갖는다. 하부 컵(2122)은 바닥면(2123a)과 측면(2123b)을 갖는 보울(bowl) 형상으로, 하부 컵(2122)은 바닥면(2123a)에 하부로 돌출되고 제1축공(2124a)이 형성된 삽입포트(2124)와, 제1감압부재(2170a)의 진공라인(2174)과 연결되는 제1진공포트(2128a), 제2감압부재(2170b)의 진공라인(2174)과 연결되는 제2진공포트(2128b)를 갖는다.
삽입포트(2124)의 제1축공(2124a)에는 기판 지지부재(2110)의 스핀들(2114)이 통과되며, 제1축공(2124a)에는 스핀들(2114)을 회전 가능하게 지지하며 제1축공(124a)을 실링하는 밀폐부재인 제1,2베어링(2181,2182)이 설치된다. 제1축공(2124a)에는 제1,2베어링(2181,2182)에 의해 버퍼 공간(b)이 만들어지며, 제2진공포트(2128b)는 버퍼 공간(b)과 연결되도록 삽입포트(2124)에 설치된다. 버퍼 공간(b)은 기판이 처리되는 공간(s)과 외부 공간 사이에 위치된다. 버퍼 공간(b)은 제2감압부재(2170b)에 의해 감압되며, 기판이 처리되는 밀폐 공간(s)보다 낮은 압력을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 이 버퍼 공간(b)은 외부 공기가 기판이 처리되는 공간(밀폐 공간)으로 유입되는 것을 차단하는 기능을 수행한다.
도시하지 않았지만, 하부 커버 부재(120)는 약액 및 유체 배출을 위한 배출구가 설치될 수 있다.
상부 커버 부재(2130)는 하부 커버 부재(1120)의 상부를 개방하거나 또는 폐쇄할 수 있는 상부 컵(2132)과, 상부 컵(2132)이 하부 커버 부재(2120)의 상부를 개방 또는 폐쇄하도록 상부 컵(2132)을 승강시키는 승강부재(2136)를 갖는다. 상부 컵(2132)은 하부 컵(2122) 상부를 충분하게 커버할 수 있는 크기의 상면(2133a)과, 상면(2133a) 가장자리에 아래쪽으로 돌출되는 측면(2133b)을 갖는 보울(bowl) 형상을 갖는다. 상부 컵(2132)은 상면(2133a)에 상부로 돌출되고 제2축공(2134a)이 형성된 삽입포트(2134)와 삽입포트(2134)에 형성된 제3진공포트(2128c)를 갖는다. 상부 커버 부재(2130)의 상부 컵(2132) 측면(2134b)은 하부 커버 부재(2120)의 하부 컵(2122) 측면(2123b)과 접촉된다. 하부 커버 부재(2120)는 상부 컵(2132)과 접하는 하부 컵(2122)의 측면(2123b)에 기판이 처리되는 공간을 실링되도록 실링부재(190)가 설치된다.
삽입포트(2134)의 제2축공(2134a)에는 제 1 노즐부재(2140)의 스핀들(2146)이 통과되며, 제2축공(2134a)에는 스핀들(2146)을 회전 가능하게 지지하며 통로(2134a)를 실링하는 밀폐부재인 제3,4베어링(2183,2184)이 설치된다. 제2축공(2134a)에는 제3,4베어링(2183,2184)에 의해 버퍼 공간(b)이 만들어지며, 제3진공포트(2128c)는 버퍼 공간(b)과 연결되도록 삽입포트(2134)에 설치된다. 버퍼 공간(b)은 기판이 처리되는 공간(s)과 외부 공간 사이에 위치된다. 버퍼 공간(b)은 제2감압부재(2170b)에 의해 감압되며, 기판이 처리되는 밀폐 공간(s)보다 낮은 압 력을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 이 버퍼 공간(b)은 외부 공기가 기판이 처리되는 공간(밀폐 공간)으로 유입되는 것을 차단하는 기능을 수행한다.
일반적으로, 베어링은 밀폐성이 떨어지기 때문에 진공 리크가 발생될 수 있다. 하지만 본 발명에서는 베어링을 2중으로 설치하고, 그 사이의 버퍼 공간(b)을 밀폐 공간(s)의 압력보다 낮게 감압함으로써 외부 공기가 기판이 처리되는 공간(s)으로 유입되는 것을 사전에 차단할 수 있는 것이다.
제1감압 부재(2170a)는 하부 커버 부재(2120)와 상부 커버 부재(2130)의 결합에 의해 형성되는 밀폐 공간(s)을 감압하기 위한 것이다. 제1감압 부재(2170a)는 진공펌프(2172)와, 일단은 진공펌프(2172)와 연결되고 타단은 하부 커버 부재(2120)의 제1진공포트(2128a)와 연결되는 진공라인(2174)을 갖는다.
제2감압 부재(2170b)는 버퍼 공간(b)을 감압하기 위한 것이다. 제2감압 부재(2170b)는 진공펌프(2172)와, 일단은 진공펌프(2172)와 연결되고 타단은 제2진공포트(2128b)와 제3진공포트(2128c)에 각각 연결되는 진공라인(2174)들을 갖는다.
제2감압 부재(2170b)는 외부 공기가 밀폐 공간(s)으로 유입되지 않도록 버퍼 공간(b)의 압력을 밀폐 공간(s)의 제1압력보다 낮은 유지시키며, 버퍼 공간(b)의 감압은 상부 커버 부재(2130)에 의해 기판(w)의 처리 공간이 외부와 격리된 이후에 이루어지는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치(2100)는 상부 커버 부재(2130)에 의해 기판(w)의 처리 공간이 외부와 격리될 뿐만 아니라, 외부와 격리된 기판(w)의 처리 공간(밀폐공간)이 대기압 이하로 감압될 수 있는 구조적인 특징을 갖 는다. 이러한 구조적인 특징에 의하면, 기판의 건조 공정에서 외부 환경에 의한 영향을 최소화 할 수 있고, 신속한 기판 건조가 가능하다. 특히, 본 발명의 기판 처리 장치(2100)은 베어링들에 의해 제공되는 버퍼 공간(b)을 밀폐 공간(s)의 압력보다 낮게 감압함으로써 외부 공기가 기판이 처리되는 공간(s)으로 유입되는 것을 사전에 차단할 수 있다.
도시되지 않았지만, 하부 커버 부재(2120)와 기판 지지부재(2110)의 척(2112)은 상대적으로 또는 개별적으로 승강하도록 구성될 수 있으며, 이들을 승,하강시킨 상태에서 기판(w)을 기판 지지부재(2110)의 척(2112)으로 로딩하거나, 처리가 끝난 기판(W)을 언로딩할 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제 3 노즐부재(2160)는 기판(w)의 상면으로 세정을 위한 유체를 분사하기 위한 것으로, 제 3 노즐부재(2160)는 노즐 이동부재(2164)에 의해 상하방향으로 직선이동 되거나 웨이퍼(W)의 중심 상부에서 하부 커버 부재(2120)의 하부 컵(2132) 외측으로 회전 이동되는 노즐(2162)을 포함한다. 노즐 이동부재(2164)는 노즐(2162)이 결합되는 수평 지지대(2166)와 이에 결합되며 모터(미도시됨)에 의해 회전 가능한 수직 지지대(2168)를 가진다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 제 2 노즐부재(2150)는 기판(w)의 저면으로 세정 및 건조를 위한 유체를 선택적으로 분사하기 위한 것으로, 제 2 노즐부재(2150)는 척(2112)상에 배치되는 노즐(2152)과, 노즐(2152)로 유체가 공급되는 공급라인(2154)을 갖는다. 공급라인(2154)은 기판 지지부재(2110)의 스핀들(2114) 내부를 통해 노즐(2152)과 연결된다. 노즐(2152)은 중심으로부터 기판(W)의 반경 방향으로 연장 형성된 바아(Bar)를 갖으며, 상면에는 다수의 분사홀(2152a)들이 형성되어 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 제 1 노즐부재(2140)는 기판(w)의 상면으로 건조를 위한 유체를 분사하기 위한 것으로, 제 1 노즐부(2140)는 노즐(2142)과 스핀들(2146) 그리고 제 1 회전 부재(2148)를 포함한다.
노즐(2142)은 원형 플레이트 형상으로 내부에 유체 공급부로부터 건조용 유체를 공급받는 유체 통로(2142a)와, 유체 통로(2142a)와 연결되는 다수의 분사구(2142b)들을 포함한다. 건조용 유체는 스핀들(2146) 내부에 형성된 공급라인(미도시됨)을 통해 유체 통로(2142a)로 제공된다. 분사구(2142b)들은 기판의 중심으로부터 가장자리로 이어지는 수평 선상에 일정 간격으로 형성된다. 분사구(2142b)들은 기판의 중심으로부터 가장자리로 갈수록 개구 밀도가 높게 형성되는 것이 바람직하다.
개구 밀도를 높이는 방법으로는, 도 4에서와 같이 분사구(2142b)들의 개구 면적을 순차적으로 크게 형성하는 방법, 또는 분사구(2142b)들의 간격을 순차적으로 좁게 형성하는 방법이 선택적으로 사용될 수 있다. 참고로, 건조용 유체는 유기용제(IPA) 및 질소가스가 포함될 수 있으며, 유기용제 및 질소가스는 30도 이상 90도 미만의 온도로 가열된 것이 사용될 수 있다.
제 1 노즐부재(2140)의 스핀들(2146)은 노즐(2142)의 중앙 상부와 결합된다. 스핀들(2146)은 상부 커버 부재(2130)의 제2축공(2134a)를 관통하여 설치되며, 외부에 설치된 제 1 회전부재(2148)로부터 회전력을 전달받는다. 노즐(2142)은 스핀 들(2146)의 회전에 의해 연동되어 회전되면서 기판(w)의 상면으로 건조를 분사하게 된다.
제1회전부재(2148)는 노즐(2142)을 회전시킬 수 있도록 구성된다. 제 1 회전부재(2148)는 회전력을 발생하는 모터와 같은 구동부(2148a)와, 구동부(2148a)로부터 발생된 회전력을 스핀들(2146)로 제공하는 벨트와 같은 동력전달부(2148b)를 포함한다. 제 1 회전부재(2148)는 척(2112)의 회전속도와는 상이한 속도로 제 1 노즐부재(2140)의 노즐(2142)을 회전시킬 수 있다.
도 2에서와 같이, 건조 공정이 진행될 때 제 1 노즐부재(2140)의 노즐(2142)은 기판(W)의 상면으로부터 최소 0.1mm 그리고 최대 10mm 이격되게 위치되는 것이 바람직하다. 예컨대, 제 1 노즐부재(2140)의 노즐(2142)과 기판(W) 상면과의 간격(상부영역)은 좁을수록 모세관 현상에 의해 파티클 제거 효율 및 건조 효율이 좋아지지만 0.1mm 보다 작으면 기계적 공차 및 기판의 휨 현상에 의한 스크래치가 발생될 가능성이 있다. 반대로, 제 1 노즐부재(2140)의 노즐과 기판(W)의 상면 간격이 10mm 보다 크면 건조 효율 등이 떨어지게 된다.
이처럼, 기판 세정 장치(2100)는 제 1 노즐부재(2140)의 노즐(2142)에 의해 기판(W)의 상부에 제한된 상부영역(a)을 제공하게 된다. 이러한 상부 영역(a)은 가열된 건조용 유체가 기판 상면으로 공급되더라도 쉽게 온도가 떨어지지 않고 고온의 분위기로 유지될 수 있는 각별한 효과를 갖는다. 특히, 다수의 분사구(2142b)들을 통해 기판의 여러 지점으로 고온의 건조용 유체가 공급되기 때문에 기판의 건조 효율을 높이고 건조 시간을 단축할 수 있다. 한편, 기판(W)의 상부 영역(a)으로 유 기용제가 포함된 고온의 건조용 유체를 공급하는 경우, 적은 양을 공급하더라도 상부 영역(a)의 유기용제 농도 분포가 높게 그리고 고르게 형성됨으로써 충분한 건조 효율을 얻을 수 있다.
또한, 기판에 의해 상부 영역(a)으로 제공되는 건조용 유체의 이동속도는 제 1 노즐부재(2140)의 노즐(2142) 및 기판의 회전속도가 높아질수록 증가하게 되는데, 이때 건조용 유체는 유체의 이동 통로가 되는 상부 영역(a)이 좁기 때문에 더욱 빠르게 이동하게 된다. 따라서, 기판 표면에 잔류하는 파티클의 제거 효율 및 물기 제거 효율이 향상될 수 있는 것이다.
이와 같이, 본 발명의 장치(2100)는 기판의 세정 및 건조 방식에 따라 분사구들의 개수 또는 분사구들로 공급되는 유체의 종류를 변경할 수 있으며, 분사구들간의 간격 역시 변경될 수 있다. 예컨대, 세정을 위한 유체에는 탈이온수와 불산용액이 혼합된 혼합액, 탈이온수, 암모니아 용액과 과산화수용액이 혼합된 혼합액 등이 사용될 수 있으며, 건조를 위한 유체에는 이소프로필알콜 증기와 질소가스가 혼합된 가스, 질소 가스 등이 사용될 수 있다.
상기와 같은 기판 처리 장치를 사용하여 기판을 세정 건조하는 공정을 살펴보면 다음과 같다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법을 도시한 순서도이다.
도 2 및 도 3 그리고 도 5를 참조하면, 기판(w)은 하부 커버 부재(2120)의 개방된 상부를 통해 척(2122)에 로딩된다(s110,s120). 기판(w)은 지지핀(2113a)들에 지지된 상태에서 척킹핀(2113b)들에 의해 척킹된다, 기판(w)은 제2회전부 재(2116)의 동작에 의해 척(2112)과 함께 회전된다. 이후, 회전되는 기판은 제3노즐부재(2160)의 노즐(2162)을 통해 분사되는 유체에 의해 세정 및 린스 처리된다(도 2 참조)(s130).
기판의 세정 및 린스 처리가 완료되면, 기판(w)에 대한 건조 처리가 진행된다(s140). 기판의 건조 처리는 기판 표면에 물반점이 발생되지 않도록 신속하게 그리고 대기압 이하의 환경에서 진행된다.
건조 과정을 자세히 살펴보면, 먼저 상부 커버 부재(2130)의 상부 컵(2132)이 도 3에 도시된 위치까지 하강되면, 하부 커버 부재(2120)의 상부는 상부 컵(2132)에 의해 밀폐된다(s142). 그리고, 상부 커버 부재(2130)와 하부 커버 부재(2120)에 의해 제공된 밀폐 공간(s)은 제1감압 부재(2170a)에 의해 대기압 이하로 감압된다(s144). 그리고, 제1축공(2124a)과 제2축공(2134a)에 형성된 버퍼 공간(b)은 제2감압 부재(2170b)에 의해 밀폐 공간(s)보다 낮은 압력으로 감압된다(s145). 밀폐 공간(s)과 버퍼 공간(b)이 대기압 이하로 감압되면, 기판(w)은 제1노즐부재(2140)의 노즐(2142)을 통해 분사되는 건조를 위한 유체에 의해 건조 된다(s146). 건조를 위한 유체는 회전되는 노즐(2142)을 통해 기판(w) 상부의 상부 영역(a)으로 분사된다. 이때, 건조를 위한 유체는 제1회전부재(2148)에 의해 회전되는 노즐(2142)을 통해 기판 상부에 뿌려지고, 건조를 위한 유체는 회전되는 기판 표면의 원심력에 의해 빠르게 기판의 가장자리쪽으로 이동된다. 건조를 위한 유체가 공급될 때, 척(2112)과 제1노즐부재(2140)의 노즐(2142)은 서로 상이한 속도로 회전될 수 있다(또는 척만 회전되거나 또는 제1노즐부재의 노즐만 회전될 수 있다 .). 기판의 상부 영역(a)으로는 기판(W)의 중앙으로부터 가장자리로 갈수록 다량의 유체가 공급되게 된다. 건조를 위한 유체는 고온으로 가열된 상태에서 상부 영역(a)으로 공급되어 기판 상면을 신속하게 건조시킬 수 있다. 본 발명에서는 기판의 상면과 저면을 동시에 세정 및 건조할 수 있다. 기판(W)의 저면 세정 및 건조는 기판이 회전되는 상태에서, 제2노즐부재(2150)의 노즐(2152)을 통해 기판 상부로 제공되는 유체와 동일한 유체가 기판의 저면으로 공급되면서 이루어진다.
기판 건조 과정이 완료되면, 상부 커버 부재(2130)의 상부 컵(2132)이 도 2에 도시된 위치까지 상승되고, 하부 커버 부재(2120)의 상부가 개방된다(s150). 기판(w)은 척(2112)과 제1노즐부재(2140)의 노즐(2142)이 정지된 상태에서 척(2112)으로부터 언로딩된다(s160).
본 발명은 기판을 액상(또는 기체상태)의 유체로 처리하는 모든 설비에 적용 가능하다. 그러한 실시예 중에서 바람직한 실시예로 반도체 세정 공정에서 사용되는 회전형 세정 장치를 예를 들어 설명한 것으로, 본 발명은 회전형 식각 장치(rotary etching apparatus) 등에도 사용될 수 있다.
이상에서, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성 및 작용을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 신속한 기판 건조가 가능하다. 본 발명은 기판 건조시 외부 오염원으로 기판을 보호할 수 있다. 본 발명은 기판 건조 과정에서 발 생되는 물반점을 최소화할 수 있다. 본 발명은 기판 건조시 외부 환경으로부터 영향을 최소화 할 수 있다. 본 발명은 기판이 공기와 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 본 발명은 기판 건조를 위해 공급되는 유체의 농도 및 온도 변화를 최소할 수 있다. 본 발명은 기판이 처리되는 공간으로 외부 공기가 유입되지 않는다.

Claims (17)

  1. 기판 처리 장치에 있어서:
    기판이 놓여지는 척과, 상기 척을 지지하는 스핀들을 갖는 기판 지지부재;
    상기 척이 위치되는 밀폐 공간을 제공하며, 상기 스핀들이 관통되는 제1축공을 갖는 챔버를 포함하되;
    상기 챔버는 상기 스핀들과 상기 제1축공 사이에 버퍼 공간을 형성하기 위하여 서로 다른 높이에 설치되는 제1,2 밀폐부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는
    상기 밀폐 공간을 대기압 이하의 제1압력으로 감압하기 위한 제1감압부재와,
    상기 제1밀폐부재와 상기 제2밀폐부재 사이에 형성된 버퍼 공간을 대기압 이하의 제2압력으로 감압하기 위한 제2감압부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    외부 공기가 상기 밀폐 공간으로 유입되지 않도록 상기 버퍼 공간의 제2압력 은 상기 밀폐 공간의 제1압력보다 낮은 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1밀폐부재와 상기 제2밀폐부재는 베어링인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 챔버는
    상부가 개방된 하부 커버와;
    상기 기판에 대한 처리 공정이 외부와 격리된 상태에서 진행되도록 상기 하부 커버의 상부를 폐쇄하는 상부 커버로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는
    상기 상부 커버가 상기 하부 커버의 상부를 개방 또는 폐쇄하도록 상기 상부 커버를 승강시키는 승강부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는
    상기 기판의 상면으로 건조를 위한 유체를 분사하는 분사구가 형성된 노즐을 갖는 제1노즐부를 더 포함하되,
    상기 노즐은 상기 밀폐 공간의 기판 상부에 위치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는
    상기 기판의 상면으로 건조를 위한 유체를 분사하는 분사구가 형성된 노즐과 상기 노즐을 지지하는 스핀들을 갖는 제1노즐부를 더 포함하되,
    상기 노즐은 상기 밀폐 공간의 기판 상부에 위치되며,
    상기 챔버는
    상기 제1노즐부의 스핀들이 관통되는 제2축공과; 상기 제1노즐부의 스핀들과 상기 제2축공 사이의 공간을 2중으로 밀폐하기 위하여 서로 다른 높이에 설치되는 제3,4 밀폐부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 기판 처리 장치에 있어서:
    기판이 놓여지는 척과 상기 척을 지지하는 스핀들을 갖는 기판 지지부;
    상기 기판의 상면으로 건조를 위한 유체를 분사하는 노즐과 상기 노즐을 지지하는 스핀들을 갖는 제1노즐부재;
    상부가 개방되고, 상기 척 주변을 감싸도록 형상지어진 하부 커버;
    상기 기판에 대한 건조공정이 외부와 격리된 상태에서 진행되도록 상기 하부 커버의 상부를 개방 또는 폐쇄하는 상부 커버;
    상기 하부 커버와 상기 상부 커버에 의해 형성되는 밀폐 공간을 감압하기 위한 감압부재를 포함하되;
    상기 하부 커버는 상기 기판 지지부의 스핀들이 관통되는 제1축공과, 상기 기판 지지부의 스핀들과 상기 제1축공 사이의 공간을 2중으로 밀폐하기 위하여 서로 다른 높이에 설치되는 제1,2 밀폐부재를 갖고,
    상기 상부 커버는 상기 제1노즐부재의 스핀들이 관통되는 제2축공과, 상기 제1노즐부재의 스핀들과 상기 제2축공 사이의 공간을 2중으로 밀폐하기 위하여 서로 다른 높이에 설치되는 제3,4 밀폐부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는
    상기 밀폐 공간을 대기압 이하의 제1압력으로 감압하기 위한 제1감압부재와,
    상기 제1밀폐부재와 상기 제2밀폐부재 사이에 형성된 버퍼 공간과 상기 제3밀폐부재와 상기 제4밀폐부재 사이에 형성된 버퍼 공간을 대기압 이하의 제2압력으로 감압하기 위한 제2감압부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    외부 공기가 상기 밀폐 공간으로 유입되지 않도록 상기 버퍼 공간의 제2압력은 상기 밀폐 공간의 제1압력보다 낮은 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 기판 처리 장치에 있어서:
    밀폐된 공간을 제공하며, 제1축공과 제2축공을 갖는 챔버;
    상기 제1축공을 통해 상기 밀폐 공간의 상부에 회전 가능하게 설치되는 제1노즐부재;
    상기 제2축공을 통해 상기 밀폐 공간의 하부에 회전 가능하게 설치되는 기판 지지부재;
    상기 기판 지지부와 상기 제1축공 사이의 공간을 2중으로 밀폐하여 버퍼공간을 형성하는 제1,2 밀폐부재;
    상기 제1노즐부재와 상기 제1축공 사이의 공간을 2중으로 밀폐하여 버퍼공간을 형성하는 제3,4 밀폐부재; 및
    상기 밀폐 공간과 상기 버퍼 공간들의 압력을 상이하게 조절하여 외부 공기가 상기 밀폐 공간으로 유입되는 것을 차단하는 감압부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 버퍼 공간의 압력은 상기 밀폐 공간의 압력보다 낮은 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 척의 스핀들과 제1노즐부재의 스핀들이 관통되는 축공들과, 축공의 내부 공간을 2중으로 밀폐하는 밀폐 부재들을 갖는 기판 처리 장치에서의 기판 처리 방법에 있어서:
    하부커버의 내측에 위치한 척에 기판을 로딩하는 단계;
    기판의 처리 공간을 밀폐한 상태에서 기판으로 건조용 유체를 공급하여 기판을 건조하는 단계를 포함하되;
    상기 기판을 건조하는 단계는
    상기 건조용 유체를 공급하기 전에 상기 밀폐 공간을 대기압 이하의 제1압력으로 만들고, 상기 밀폐 부재들 사이의 버퍼 공간을 상기 제1압력보다 낮은 제2압력으로 만드는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기판을 건조하는 단계는
    상기 척이 회전되는 상태에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 건조용 유체는 상기 밀폐 공간의 상부에 위치된 제1노즐부재의 노즐을 통해 기판으로 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 기판을 건조하는 단계는
    상기 척과 상기 노즐 중 적어도 하나는 회전되면서 공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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