KR100885241B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

Abstract

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법이 제공된다. 상기 기판 처리 장치는 제1 및 제2 챔버, 제1 및 제2 지지대를 포함한다. 상기 제1 챔버는 기판이 수용되며 상기 기판에 대한 제1 공정이 수행된다. 상기 제2 챔버는 상기 제1 챔버와 연결되며 상기 기판에 대한 제2 공정이 수행된다. 상기 제1 지지대는 상기 기판을 지지하고, 상기 제1 및 제2 챔버 사이에서 상기 기판과 함께 이송된다. 상기 제2 지지대는 상기 제2 챔버에서 상기 기판을 지지하며, 상기 기판을 지지한 상태로 회전 가능하다.

반도체, 웨이퍼, 세정, 건조

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Apparatus for treating a substrate and Method for treating a substrate}

본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 기판에 전체에 대해서 균일하게 공정이 수행되는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.

반도체 메모리 소자 또는 평판 표시 장치와 같은 전자 장치는 기판을 포함한다. 상기 기판은 실리콘 웨이퍼이거나 또는 글라스 기판이 될 수 있다. 상기 기판상에는 복수의 도전막 패턴들이 형성되며, 또한 서로 다른 복수의 도전막 패턴들 사이를 절연하는 절연막 패턴들이 형성된다. 상기 도전막 패턴들이나 절연막 패턴들은 노광, 현상 및 식각과 같은 일련의 공정들에 의하여 형성된다.

상기한 도전막 패턴들이나 절연막 패턴들은 수 마이크로미터 내지 수 나노미터 정도의 미세한 크기를 갖기 때문에 상기 공정들의 정밀도가 중요하다. 즉, 상기 기판 전체에 대해서 균일하게 공정이 진행되어야 한다. 만약, 공정이 불균일하게 진행된다면, 상기 패턴들에 오류가 발생하여 해당 전자 장치의 불량을 유발한다.

예컨대, 상기 공정이 기판에 대한 세정 공정인 경우, 대상 기판들은 챔버내 에서 처리액에 침지되며, 상기 대상 기판들은 상기 처리액과 반응하면서 세정 공정이 진행된다. 상기 세정 후 기판은 건조된다. 이와 같은 세정 공정이 기판에 대해 불균일하게 진행되면, 소정 영역에서 물 반점이 생겨서 불순물 파티클이 발생된다. 그 결과, 상기 파티클에 의하여 상기 기판을 사용하는 장치에 동작 불량을 유발한다.

본 발명의 목적은 반도체 기판에 전체에 대해서 균일하게 공정이 수행되는 기판 처리 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 반도체 기판에 전체에 대해서 균일하게 공정이 수행되는 기판 처리 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 제1 챔버, 제2 챔버, 제1 지지대 및 제2 지지대를 포함한다. 상기 제1 챔버는 기판이 수용되며 상기 기판에 대한 제1 공정이 수행된다. 상기 제2 챔버는 상기 제1 챔버와 연결되며 상기 기판에 대한 제2 공정이 수행된다. 상기 제1 지지대는 상기 기판을 지지하고, 상기 제1 및 제2 챔버 사이에서 상기 기판과 함께 이송된다. 상기 제2 지지대는 상기 제2 챔버에서 상기 기판을 지지하며, 상기 기판을 지지한 상태로 회전 가능하다.

상기한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 제1 지지대는 상기 제1 공정시 상기 기판을 지지하고, 상기 제2 지지대는 상기 제2 공정시 상기 기판을 지지한다. 여기서, 상기 제2 지지대는 상기 제2 공정이 진행되는 동안 회전하면서 상기 기판을 지지한다.

본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법은 제1 챔버에서 제1 지지대로 기판을 지지하고, 상기 기판에 대한 제1 공정을 수행하는 단계; 상기 기판이 지지된 제1 지지대를 상기 제1 챔버와 연결된 제2 챔버로 이송하는 단계; 상기 제1 지지대를 상기 기판으로부터 이격시키고, 제2 지지대로 상기 기판을 지지하는 단계; 및 상기 제2 지지대를 회전하면서, 상기 기판에 대한 제2 공정을 수행하는 단계를 포함한다.

상기한 기판 처리 방법에 있어서, 상기 제1 공정은 세정 공정이고, 상기 제2 공정은 건조 공정이 될 수 있다.

본 실시예들에 따르면, 기판의 전 영역에 대해 균일하게 공정이 진행되어 공정 효율이 향상된다.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 살펴보기로 한다. 다만 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다양한 형태로 응용되어 변형될 수도 있다. 오히려 아래의 실시예들은 본 발명에 의해 개시된 기술 사상을 보다 명확히 하고 나아가 본 발명이 속하는 분야에서 평균적인 지식을 가진 당업자에게 본 발명의 기술 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공되는 것이다. 따라서 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 기판 처리 장치에는 로드 포트(10), 트랜스퍼 유닛(20) 및 처리 유닛(30)이 구비된다. 로드 포트(10)에서는 웨이퍼가 로딩, 언로딩된다. 로드 포트(10)에서 웨이퍼는 카세트(11)를 이용하여 한꺼번에 복수개가 처리된다. 하나 의 카세트(11)는 최대 25매의 웨이퍼를 수용할 수 있다. 따라서, 두 개의 카세트(11)를 이용하여, 한 번에 최대 50매의 웨이퍼가 처리될 수 있다.

트랜스퍼 유닛(20)은 로드 포트(10)로부터 웨이퍼를 받아서 처리 유닛으로 이송한다. 트랜스퍼 유닛(20)은 하단부에 웨이퍼를 이송하는 이송 로봇(미도시됨)이 배치된다.

처리 유닛(30)은 트랜스퍼 유닛(20)으로부터 이송된 웨이퍼를 공정 처리한다. 처리 유닛(30)은 복수의 서브 처리 유닛들을 포함한다. 즉, 처리 유닛(30)은 제1 서브 처리 유닛(31), 제2 서브 처리 유닛(32) 및 제3 서브 처리 유닛(33)을 포함한다. 처리 유닛(30)은 필요에 따라 제1 내지 제3 서브 처리 유닛(31,32,33)외에 추가적인 서브 처리 유닛을 더 포함할 수 있다. 또는, 처리 유닛(30)은 필요에 따라 제1 내지 제3 서브 처리 유닛(31,32,33) 중 일부가 생략될 수 있다.

제1 내지 제3 서브 처리 유닛(31,32,33) 각각은 웨이퍼에 대한 다양한 공정을 수행하기 위한 공정 용액들이 담긴 처리조들을 포함한다. 예컨대, 상기 공정은 식각, 세정 및 건조가 될 수 있다. 상기 식각, 세정 및 건조시 공정 용액이나 가스로서 불산, 황산, 탈이온수, 이소프로필 알콜, 질소 등이 다양하게 사용될 수 있다.

제1 내지 제3 서브 처리 유닛(31,32,33) 각각의 처리조에 담긴 공정 용액은 동일한 공정을 수행하기 위한 동일한 공정 용액이 될 수 있다. 또는, 제1 내지 제3 서브 처리 유닛(31,32,33) 각각의 처리조에 담긴 공정 용액은 동일한 공정에 대한 서로 다른 성분을 갖는 공정 용액이 될 수 있다. 또는, 제1 내지 제3 서브 처리 유 닛(31,32,33) 각각의 처리조에 담긴 공정 용액은 상이한 공정을 수행하기 위한 서로 다른 공정 용액이 될 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 서브 처리 유닛의 단면도이다.

도 2를 참조하면, 상하로 연통되는 서로 다른 두 개의 챔버가 구비된다. 설명의 편의상, 도 2에서 하부에 위치하는 챔버를 제1 챔버(100)라 명명하고 상부에 위치하는 챔버를 제2 챔버(200)라 명명한다. 제1 및 제2 챔버(100,200)에서는 각각 서로 다른 공정이 진행된다. 예컨대, 제1 챔버(100)에서는 웨이퍼(W)에 대한 세정이 진행되고, 제2 챔버(200)에서는 웨이퍼(W)에 대한 건조 공정이 진행될 수 있다.

이 경우, 제1 챔버(100)에는 세정액이 분사되는 제1 분사기(140)가 설치되고, 제2 챔버(200)에는 건조 가스가 분사되는 제2 분사기(240)가 설치된다. 또한, 제1 챔버(100)에는 웨이퍼(W)의 하단부를 지지하는 제1 지지대(150)가 설치되고, 제2 챔버(200)에는 웨이퍼(W)의 양측단부를 지지하는 제2 지지대(250)가 설치된다. 제2 지지대(250)는 동력을 전달하는 구동축(400)에 연결된다. 제2 챔버(200)에는 관통홀(210)이 형성되며, 상기 구동축(400)은 관통홀(210)을 통하여 제2 챔버(200) 내부로 삽입된다.

제1 챔버(100)는 내조(110) 및 외조(120)를 포함한다. 내조(110)는 세정액이 분사되어 채워지고, 바닥에는 세정액이 배출되는 배출구(130)가 형성된다. 외조(120)는 내조(110)를 둘러싸고 있으며, 내조(110)에서 오버플로우된 세정액을 수용한다. 제1 챔버(100)에는 제2 챔버(200)와 제1 챔버(100)의 공정 영역을 구분하는 셔터(300)가 구비된다. 제1 챔버(100)의 측부에는 게이트(125)가 설치되며, 셔 터(300)는 게이트(125)를 통하여 제1 챔버(100)로 출입한다.

제1 지지대(150)는 상하로 이동 가능하며, 제1 챔버(100)와 제2 챔버(200) 사이에서 웨이퍼(W)를 이송한다. 도 2에 도시되지 않았지만, 제1 지지대(150)를 상하로 이송하는 이송 수단이 구비되고, 상기 이송 수단은 제1 지지대(150)의 일측에 연결되어 제2 챔버(200)의 상부를 관통하는 구동축 및 상기 구동축에 동력을 전달하는 모터를 포함할 수 있다. 제2 지지대(250)는 서로 마주보는 한 쌍이 구비된다. 제2 지지대(250)에는 동력을 전달받는 구동축(400)이 연결된다.

위와 같이, 제1 및 제2 챔버(100,200)가 상하로 적층되고 서로 연통된 경우에는, 웨이퍼(W)를 세정한 후 먼 거리를 이송하지 않더라도 곧바로 건조로 진행할 수 있는 장점이 있다.

도 3은 도 2에 도시된 제1 지지대의 사시도이다.

도 3을 참조하면, 제1 내지 제3 지지 부재(151,152,153), 베이스판(155), 제1 연결판(156) 및 제2 연결판(157)이 구비된다. 제1 내지 제3 지지 부재(151,152,153)은 상호간에 이격되며, 베이스판(155)으로부터 수직 방향으로 형성된다. 제1 연결판(156)은 상호 이격된 제1 내지 제3 지지 부재(151,152,153)를 앞쪽에서 서로 연결하고, 제2 연결판(157)은 상호 이격된 제1 내지 제3 지지 부재(151,152,153)를 뒷쪽에서 서로 연결한다.

제1 내지 제3 지지 부재(151,152,153)에는 홈 형태의 슬롯들(159h)이 형성된다. 상기 슬롯들(159h)은 제1 내지 제3 지지 부재(151,152,153)의 길이 방향을 따라 복수로 형성된다. 상기 슬롯들(159h)에는 웨이퍼(W)가 삽입되어 지지되고, 슬롯 들(159h)의 개수는 한 번에 지지될 수 있는 웨이퍼(W)의 개수에 대응된다. 예컨대, 제1 내지 제3 지지 부재(151,152,153) 각각에 50개의 슬롯들(159h)이 형성된 경우, 제1 지지대(150)에서 한 번에 50매의 웨이퍼(W)가 지지될 수 있다. 이 때, 웨이퍼(W) 1매가 제1 내지 제3 지지 부재(151,152,153)의 3곳에서 지지된다.

제1 및 제2 지지 부재(151,152)는 베이스판(155)의 가장 자리에 형성되며, 제3 지지 부재(153)는 제1 및 제2 지지 부재(151,152) 사이에 위치한다. 제1 및 제2 지지 부재(151,152)는 제3 지지 부재(153)에 비하여 높게 위치한다. 그 결과, 제3 지지 부재(153)는 웨이퍼(W)에서 가장 낮은 하면을 지지하고, 제1 및 제2 지지 부재(151,152)는 상기 하면으로부터 측면으로 이동된 부분을 지지한다.

상기한 제1 지지대(150)의 구조는 일 실시예에 불과하며, 웨이퍼(W)를 지지하는 여러가지 다른 구조가 적용될 수 있다. 한편, 제2 지지대(250)는 제1 지지대(150)와 동일하거나 유사한 다른 지지 구조를 가질 수 있다.

도 4a 내지 도 4d는 도 1의 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법을 각 단계별로 도시한 단면도들이다.

도 4a를 참조하면, 웨이퍼(W)가 이송되어 제1 챔버(100)에서 제1 지지대(150)에 안착된다. 제1 분사기(140)로부터 순수와 같은 세정액(F1)이 제공된다. 상기 세정액(F1)은 내조(110)를 채우고 외조(120)로 오버플로우된다. 웨이퍼(W)는 세정액(F1)에 담구어진 상태에서 린스된다.

도 4b를 참조하면, 상기 린스가 완료된 웨이퍼(W)가 제2 챔버(200)로 이송된다. 웨이퍼(W)는 제1 지지대(150)에 지지된 상태에서 제1 지지대(150)와 함께 이송 된다.

도 4c를 참조하면, 셔터(300)가 제1 챔버(100)로 삽입되어 제2 챔버(200)와 제1 챔버(100) 사이의 작업 공간이 서로 구분되게 차단한다. 또한, 제2 지지대(250)가 이동하여 웨이퍼(W)를 지지한다. 도면에서 제2 지지대(250)는 제2 챔버(200) 내부에 설치된 것으로 도시되었지만, 제2 지지대(250)가 반드시 제2 챔버(200) 내부에 설치되어야 하는 것은 아니다.

예컨대, 제2 지지대(250)는 제2 챔버(200) 외부에 설치되고, 제2 챔버(200)에는 제2 지지대(250)가 출입할 수 있는 개폐 도어가 형성될 수 있다. 이러한 구조하에서는 웨이퍼(W)가 제1 챔버(100)로부터 제2 챔버(200)로 이송된 이후, 상기 개폐 도어가 열리면서 제2 지지대(250)가 웨이퍼(W)를 지지하게 된다. 이 경우, 제2 지지부(250)가 제2 챔버(200) 내부에 설치되지 않기 때문에, 제2 지지부(250)가 차지하는 공간만큼 제2 챔버(200)의 공간을 줄일 수 있다.

제2 지지대(250)가 웨이퍼(W)를 지지하게 된 이후, 제1 지지대(150)는 아랫쪽으로 이동하여 웨이퍼(W)로부터 이격된다. 그 결과, 웨이퍼(W)는 제2 지지대(250)에 의해서만 지지된다.

도 4d를 참조하면, 제2 분사기(240)로부터 건조 가스(F2)가 분사되어 웨이퍼(W)에 제공된다. 상기 건조 가스(F2)로는 이소프로필알콜과 질소가 사용될 수 있다. 도 4d에 도시되지 않았지만, 상기 셔터(300)에는 복수의 배출홀이 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 배출홀을 통하여 상기 건조 가스(F2)가 제1 챔버(100)로 이동한 후, 제1 챔버(100)에서 외부로 배출될 수 있다.

상기 건조 가스(F2)가 제공되는 동안, 제2 지지대(250)는 구동축(400)으로부터 동력을 전달받아 회전하게 된다. 제2 지지대(250)가 회전하면서 여기에 장착된 웨이퍼(W)도 함께 회전하게 된다. 상기한 회전이 진행되는 동안 웨이퍼(W)의 전 영역에 걸쳐서 세정액(F1)이 아래로 흘러내리게 된다. 또한, 상기한 회전으로 건조 가스(F2)가 웨이퍼(W)의 전 영역에 균일하게 제공된다.

만약, 제2 지지대(250)가 설치되지 않고 웨이퍼(W)가 제1 지지대(150)에 지지된 상태에서 건조 가스(F2)가 제공된다면, 웨이퍼(W)에서 제1 지지대(150)가 지지하고 있는 부분에 세정액(F1)이 고여서 잔존하게 되며, 상기 잔존하는 세정액(F1)이 상기 건조 가스(F2)에 의하여 급작스럽게 건조되면, 웨이퍼(W)의 제1 지지대(150)에서 지지된 부분에서 물반점이 생겨서 불순물 파티클이 발생될 수 있다.

그러나, 본 실시예와 같이 공정이 진행되는 동안 제2 지지대(250)가 웨이퍼(W)와 함께 회전한다면, 웨이퍼(W)의 제1 지지부(150)에서 지지된 부분에 고여있던 세정액(F1)이 아랫쪽으로 흐르게되고, 이러한 상태에서 건조 가스(F2)가 제공된다면 웨이퍼(W) 전체가 균일하게 건조되면서 상기한 물반점이 발생하는 것이 예방될 수 있다.

이상에서 살핀 바와 같이, 상기 실시예들에 따르면 웨이퍼 전체에서 균일하게 공정이 진행되어 공정 효율이 향상된다. 또한, 세정 및 건조 공정을 진행하는 동안 웨이퍼의 소정 영역에서 물반점의 발생을 예방할 수 있다. 다만, 상기 실시예들은 예시적인 관점에서 설명된 것일 뿐으로, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 갖는 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 특히, 첨부 도면을 참조하여 웨이퍼가 회전하면서 공정이 진행되는 장치 및 방법을 설명함에 있어서, 예시적인 관점에서 세정 및 건조 공정을 예로서 살펴보았지만 상기 장치 및 방법은 세정 및 건조외의 다른 공정에도 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 서브 처리 유닛의 단면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 제1 지지대의 사시도이다.

도 4a 내지 도 4d는 도 1의 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법을 각 단계별로 도시한 단면도들이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10: 로드 포트 11: 카세트

20: 트랜스퍼 유닛 30: 처리 유닛

100: 제1 챔버 150: 제1 지지대

200: 제2 챔버 250: 제2 지지대

W: 웨이퍼

Claims (10)

1. 기판이 수용되며 상기 기판에 대한 제1 공정이 수행되는 제1 챔버;

   상기 제1 챔버와 연결되며 상기 기판에 대한 제2 공정이 수행되는 제2 챔버;

   상기 기판을 지지하고, 상기 제1 및 제2 챔버 사이에서 상기 기판과 함께 이송되는 제1 지지대; 및

   상기 제2 챔버에서 상기 기판을 지지하며, 상기 기판을 지지한 상태로 회전 가능한 제2 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 지지대는 상기 제1 공정시 상기 기판을 지지하고, 상기 제2 지지대는 상기 제2 공정시 상기 기판을 지지하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제2 지지대는 상기 제2 공정이 진행되는 동안 회전하면서 상기 기판을 지지하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1 공정은 세정 공정이고, 상기 제2 공정은 건조 공정인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 제1 챔버에 설치되며, 세정 유체를 제공하는 제1 분사기; 및

   상기 제2 챔버에 설치되며, 건조 유체를 제공하는 제2 분사기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 지지대 각각은,

   베이스판; 및

   상기 베이스판에 형성되며 상기 기판이 삽입되도록 슬롯이 형성된 지지 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 제2 지지대는 상기 기판을 사이에 두고 서로 마주보는 한 쌍이 구비된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
8. 제1 챔버에서 제1 지지대로 기판을 지지하고, 상기 기판에 대한 제1 공정을 수행하는 단계;

   상기 기판이 지지된 제1 지지대를 상기 제1 챔버와 연결된 제2 챔버로 이송하는 단계;

   상기 제1 지지대를 상기 기판으로부터 이격시키고, 제2 지지대로 상기 기판을 지지하는 단계; 및

   상기 제2 지지대를 회전하면서, 상기 기판에 대한 제2 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 제1 공정은 세정 공정이고, 상기 제2 공정은 건조 공정인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
10. 기판이 수용되며 상기 기판에 대한 제1 공정이 수행되는 제1 챔버;

    상기 제1 챔버의 상부에 위치하며, 상기 기판에 대한 제2 공정이 수행되는 제2 챔버;

    상기 기판을 지지하며, 상기 제1 챔버 및 제2 챔버간에 상하방향으로 이동가능한 제1 지지대;

    상기 제2 챔버 내부에 서로 마주하여 한 쌍이 구비되며, 상기 기판의 양측단부를 지지하는 제2 지지대; 및

    그 길이방향이 상기 제1 지지대의 이동방향에 수직하고, 상기 제2 지지대와 각각 결합하며, 상기 제2 지지대에 동력을 전달하는 구동축을 포함하되,

    상기 제2 지지대는 상기 구동축을 축으로 회전하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.

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