KR100819157B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치를 개시한 것으로서, 스핀 타입의 기판 처리 장치에서 약액의 비산을 방지하기 위한 용기를 양단 지지하여 상하 이동시키고, 가이드 부재를 이용하여 용기의 상하 이동을 안내하는 것을 구성상의 특징으로 가진다.
이러한 구성에 의하면, 약액의 비산을 방지하는 용기를 안정적으로 상하 이동시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
스핀 타입 기판 처리 장치, 캐치컵, 구동부, 가이드 부재

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATES}
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치가 설치된 인라인 반도체 제조 설비의 일 예를 도시해 보인 개략적 구성도,
도 2 및 도 3은 각각 도 1에 도시된 현상 장치의 개략적 사시도 및 평면도,
도 4는 도 3의 A - A' 선에 따른 개략적 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 동작 상태를 설명하기 위해 도시해 보인 개략적 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 스피너 설비 2 : 인터페이스부
3 : 스캐너 설비 20 : 처리 유닛
100 : 도포 장치 200 : 현상 장치
210 : 처리실 220 : 기판 지지 부재
230 : 용기 242 : 제 1 구동부
244 : 제 2 구동부 246 : 가이드 부재
250 : 도어 부재 300 : 베이크 장치
320 : 반송 로봇
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전하는 기판상에 약액을 분사하여 기판을 처리하는 스핀 타입의 매엽식 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자는 이온 주입 공정, 박막 증착 공정, 확산 공정, 사진 공정 및 식각 공정 등과 같은 다수의 공정들을 거쳐 제조되며, 이러한 공정들 중에서 반도체 웨이퍼의 표면에 소정의 패턴을 형성하기 위한 사진 공정은 반도체 소자 제조에 필수적으로 요구되는 공정이다.
이와 같은 사진 공정은 크게 웨이퍼 상에 포토레지스트(Photoresist)를 도포하는 도포 공정과, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼와 정해진 마스크를 서로 정렬시킨 후 자외선과 같은 빛을 마스크로 통과시켜 웨이퍼 상의 포토레지스트에 조사되도록 하는 노광 공정과, 노광 공정이 완료된 웨이퍼의 포토레지스트를 현상하여 웨이퍼의 표면에 패턴을 형성하는 현상 공정으로 나누어진다.
그리고, 현상 공정은 현상액이 담긴 배스(Bath) 내부에 노광된 웨이퍼를 투입하여 소정 시간 동안 대기한 후 방출시키는 이머젼(Immersion) 방식, 일정량의 현상액을 정지된 웨이퍼 상에 짜서 기판 전면에 현상액을 웨팅(Wetting)시킨 다음 일정 반응 대기 시간을 거쳐 현상액을 세정하는 퍼들(Puddle) 방식, 노광 공정이 수행된 기판을 회전시키며 그 상부에 현상액을 분사하는 스프레이(Spray) 방식 등이 있다.
이중 스프레이 방식의 포토레지스트 현상 장치는, 현상 공정이 진행되는 처리실과, 처리실 내에 설치되며 웨이퍼가 놓이는 스핀 척과, 스핀 척의 둘레에 배치되어 현상액이나 현상액에 의해 식각된 포토레지스트 등의 폐액이 비산되는 것을 방지하기 위한 캐치 컵과, 캐치 컵을 상하 방향으로 이동시키는 구동부를 포함한다.
그런데, 캐치 컵은 캐치 컵을 상하 방향으로 이동시키는 구동부에 외팔보(Cantilever)의 형태로 연결되어 있기 때문에 자중에 의해 처짐 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 캐치 컵을 상하 방향으로 이동시키는 구동부가 처리실의 외부에 배치되어 있기 때문에, 웨이퍼 상에 분사되는 현상액이 캐치 컵과 구동부를 연결하는 연결 부재를 통해 처리실 외부로 유출되어 반도체 제조 설비를 오염시키는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 통상적인 포토레지스트 현상 장치가 가진 문제점을 감안하여 이를 해소하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 캐치 컵의 처짐 문제를 해소하고 현상액의 유출에 의한 설비의 오염을 방지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 기판 처리 장치는 회전하는 기판상에 약액을 분사하여 기판을 처리하는 스핀 타입의 매엽식 기판 처리 장치에 있어서, 기판 처리 공정이 진행되는 처리실과; 상기 처리실 내에 회전 가능하게 설치되며, 그리고 기판이 놓이는 기판 지지 부재와; 상기 기판 지지 부재의 둘레를 감싸도록 배치되며, 상기 기판 지지 부재에 놓인 기판상에 분사되는 약액이 비산되는 것을 방지하기 위한 용기와; 상기 용기의 자중에 의한 하중이 분산되도록 상기 용기를 양단 지지하여 상하 이동시키는 구동부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 장치는 상기 구동부에 의해 구동되는 상기 용기의 상하 방향 이동을 안내하는 가이드 부재;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 구동부는 상기 처리실 내의 비산된 약액이 상기 구동부를 통해 상기 처리실 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해 상기 처리실 내에 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 장치는 상기 용기의 일 측에 연결되며, 상기 용기의 상하 이동에 연동하여 상기 처리실의 측벽에 형성된 기판 반출입용 개구부를 개폐하는 도어 부재;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
( 실시 예 )
본 실시 예에서는 기판 처리 장치로 노광 공정이 수행된 기판의 상부 면에 현상액을 분사하여 감광 물질을 현상하는 현상 장치를 예로 들어 설명한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것이 아니라 회전하는 기판상에 감광액이나 세정액 등과 같은 약액을 분사하여 기판을 처리하는 다른 종류의 스핀 타입 기판 처리 장치에도 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치가 설치된 인라인 반도체 제조 설비의 일 예를 도시해 보인 개략적 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 반도체 제조 설비는, 반도체 사진 공정이 순차적으로 진행되는 인라인(In-line) 설비에 관한 것으로, 스피너(Spinner) 설비(1), 인터페이스부(2) 및 스캐너(Scanner) 설비(3)를 포함한다. 스피너 설비(1)와 스캐너 설비(3)는 순차적으로 나란하게 배치되며, 그 사이에는 설비(1,3)들 간에 기판을 이송하기 위한 인터페이스부(2)가 배치된다. 스피너 설비(1)에서 도포 공정이 완료된 기판은 스캐너 설비(3)로 이송되어 노광 공정이 진행되며, 스캐너 설비(3)에서 노광 공정이 완료된 기판은 다시 스피너 설비(1)로 이송되어 현상 공정이 진행된다.
스피너 설비(1)는 인덱스부(10) 및 처리 유닛(20)을 가진다. 인덱스부(10)는 다수의 기판들이 수납된 캐리어(미도시)가 놓여지는 캐리어 스테이션(11)과, 캐리어 스테이션(11)으로부터 처리 유닛(20)으로 또는 처리 유닛(20)으로부터 캐리어 스테이션(11)으로 기판을 이송하는 캐리어 스테이션 아암(12)을 포함한다.
처리 유닛(20)은 인덱스부(10)에 인접 설치되며, 도포 장치(100), 현상 장치(200) 및 베이크 장치(300)를 가진다. 각 장치(100,200,300)들은 공정의 흐름에 맞추어 중앙부의 통로(310)의 양측에 횡으로 배치될 수 있다. 그리고 통로(310)에는 각 장치(100,200,300)들 간 또는 각 장치(100,200,300)들과 인터페이스부(2) 간에 기판을 이송하는 반송 로봇(320)이 설치된다.
도 2 및 도 3은 각각 도 1에 도시된 현상 장치(200)의 개략적 사시도 및 평면도이고, 도 4는 도 3의 A - A' 선에 따른 개략적 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 동작 상태를 설명하기 위해 도시해 보인 개략적 단면도이다.
현상 장치(200)는 노광 공정이 완료된 기판의 상부 면에 현상액을 분사하여 노광된 부위 또는 노광되지 않은 부위의 감광 물질을 현상함으로써 패턴을 형성한다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 현상 장치(200)는 기판상의 감광 물질을 현상하는 현상 공정이 진행되는 처리실(210)을 가진다. 처리실(210)의 내측에는 기판이 놓이는 기판 지지 부재(220)가 설치되며, 기판 지지 부재(220)는 그 하부에 연결된 회전 구동부(222)에 의해 공정 진행 중 회전하게 된다. 기판 지지 부재(220)로는 정전력에 의해 기판을 흡착 지지하는 정전척(Electro Static Chuck, ESC)이 사용될 수 있다. 이와는 달리 기계적 클램핑 방식을 이용하여 기판을 기판 지지 부재(220)에 고정시킬 수 있으며, 또한 진공압에 의해 기판을 흡착 지지하는 방식의 진공 척(Vacuum Chuck)이 기판 지지 부재(130)로 사용될 수도 있다.
그리고, 기판 지지 부재(220)의 일 측에는 기판 지지 부재(220)에 놓인 기판(W)상에 현상액을 분사하기 위한 현상액 공급 노즐(미도시) 및 기판(W)상에 순수 등의 린스액을 분사하기 위한 린스액 공급 노즐(미도시)가 설치된다.
현상액 공급 노즐(미도시)로부터 기판(W)상에 현상액이 분사되면, 분사된 현상액은 기판 지지 부재(220)의 회전에 의한 원심력에 의해서 기판의 중앙부에서 가장자리 방향으로 이동하고, 이를 통해 선행된 노광 공정에 의해서 빛이 조사된 기판 영역 또는 빛이 조사되지 않은 기판 영역의 감광 물질을 선택적으로 식각한다.
그런데, 기판(W)상에 분사된 현상액은 기판 지지 부재(220)의 회전에 의해 비산된다. 이와 같이 약액이 비산되는 것을 방지하기 위하여 기판 지지 부재(220)의 주변에는 기판 지지 부재(220)의 둘레를 감싸도록 용기(230)가 배치된다.
용기(230)는 대체로 상부가 개방된 원통 형상을 가진다. 구체적으로 용기(230)는 원형의 하부 벽(232)과, 하부 벽(232) 상부로 연장되는 측벽(234)을 가지며, 측벽(234)의 상단에는 하부 벽(232)에 대응하는 형상의 개구부가 형성된 판 부재(236)가 결합된다. 그리고, 하부 벽(232)에 형성된 배기 홀(미도시)에는 펌프와 같은 배기 부재(미도시)가 연결될 수 있으며, 배기 부재(미도시)는 기판(W)의 회전에 의해 비산된 약액을 포함하는 용기 내부의 공기를 배기시키도록 음압을 제공할 수 있다.
기판 지지 부재(220)에 처리될 기판(W)을 로딩하거나 처리된 기판(W)을 기판 지지 부재(220)로부터 언로딩하기 위하여 용기(230)는 상하 방향으로 이동되어야 한다. 이를 위해 용기(230)에는 용기(230)를 상하 방향으로 이동시키는 구동 부(240)가 연결된다. 구동부(240)는 제 1 구동부(242) 및 제 2 구동부(244)를 가지며, 제 1 및 제 2 구동부(242,244)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 용기(230)의 상측 판 부재(236)에 대각선 방향으로 각각 배치되어 연결된다. 이와 같이 배치된 제 1 및 제 2 구동부(242,244)에 의해 용기(230)가 상하 방향으로 이동하면, 용기(230)는 제 1 및 제 2 구동부(242,244)에 의해 양단 지지되기 때문에 용기(230)의 자중에 의한 하중이 분산되는 효과가 있다. 여기서, 제 1 및 제 2 구동부(242,244)는 실린더 기구 또는 구동 모터 등과 같은 다양한 구동원으로 마련될 수 있다.
용기(230)에는 구동부(240)에 의해 구동되는 용기(230)의 상하 방향 이동을 안내하는 가이드 부재(246)가 구비된다. 가이드 부재(246)는 용기(230)의 상측 판 부재(236)에 연결되며, 판 부재(236) 상의 제 1 및 제 2 구동부(242,244)의 사이의 모서리 중 어느 일 측에 연결될 수 있다. 이와 같이 용기(230)가 제 1 및 제 2 구동부(242,244)에 의해 구동되면서, 가이드 부재(246)에 의해 안내되기 때문에, 용기(230)는 3점 지지의 안정한 상태로 상하 이동할 수 있게 된다.
한편, 기판 지지 부재(220)에 기판(W)을 로딩/언로딩하기 위해서는 처리실(210) 외부의 이송 로봇(미도시)이 이동할 수 있는 통로가 필요하며, 이를 위해 처리실(210)의 측벽에는 기판 반출입용 개구부(212)가 형성된다. 개구부(212)는 기판 지지 부재(220)의 높이에 대응하도록 처리실(210)의 측벽에 형성된다. 그리고, 개구부(212)는 현상 공정의 진행시 비산된 현상액이 처리실(210)의 외부로 유출되지 못하도록 밀폐되어야 한다. 이를 위해 처리실(210)의 개구부(212)를 밀폐시키는 도어 부재(250)가 용기(230)의 일 측에 구비된다. 도어 부재(250)는 용기(230)의 판 부재(236) 일 측에 판 부재(236)와 동일 평면상에서 결합되는 연결 부재(252)와 연결 부재(252)로부터 연직 아래 방향으로 연장되는 개폐 부재(254)를 가진다. 이와 같이 용기(230)에 구비된 도어 부재(250)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 용기(230)의 상하 이동에 연동하여 처리실(210)의 측벽에 형성된 기판 반출입용 개구부(212)를 개폐한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 현상 장치를 이용하여 기판상의 감광 물질을 현상하는 현상 공정에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 노광 처리된 기판을 기판 지지 부재 상에 안착시킨다. 노광 공정이 수행된 기판이 기판 지지 부재 상에 안착되면, 기판 지지 부재는 기판을 고정한 상태에서 회전 구동부의 구동에 의해 소정의 속도로 회전한다. 그리고, 현상액 공급 노즐은 기판상에 일정량의 현상액을 분사한다. 이때 기판상에 분사된 현상액은 기판 지지 부재의 회전에 의한 원심력에 의해서 기판의 중앙부에서 가장자리 방향으로 이동함으로써, 선행된 노광 공정에 의해서 빛을 받은 기판 영역 또는 빛을 받지않은 기판 영역의 감광 물질을 선택적으로 식각한다. 기판상의 감광 물질을 선택적으로 식각한 후에는 기판상에 순수 등의 린스액을 공급하면서 기판을 회전시켜서 기판을 린스 처리한다. 린스 처리가 완료되면 린스액의 공급을 중단하고, 기판을 고속으로 회전시키면서 스핀 건조한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따 라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 약액의 비산을 방지하는 용기를 안정적으로 상하 이동시킬 수 있다.
그리고, 본 발명에 의하면, 약액의 유출에 의한 반도체 제조 설비의 오염을 방지할 수 있다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 회전하는 기판상에 약액을 분사하여 기판을 처리하는 스핀 타입의 매엽식 기판 처리 장치에 있어서,
    기판 처리 공정이 진행되는 처리실과;
    상기 처리실 내에 회전 가능하게 설치되며, 그리고 기판이 놓이는 기판 지지 부재와;
    상기 기판 지지 부재의 둘레를 감싸도록 배치되며, 상기 기판 지지 부재에 놓인 기판상에 분사되는 약액이 비산되는 것을 방지하기 위한 용기와;
    상기 용기의 자중에 의한 하중이 분산되도록 상기 용기를 양단 지지하여 상하 이동시키는 구동부와; 그리고
    상기 구동부에 의해 구동되는 상기 용기의 상하 방향 이동을 안내하는 가이드 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 구동부는,
    상기 처리실 내의 비산된 약액이 상기 구동부를 통해 상기 처리실 외부로 유 출되는 것을 방지하기 위해 상기 처리실 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 용기의 일 측에 연결되며, 상기 용기의 상하 이동에 연동하여 상기 처리실의 측벽에 형성된 기판 반출입용 개구부를 개폐하는 도어 부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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