KR102028417B1 - 기판 액처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체용 기판의 식각 및 세정 장치에 관한 것으로, 고온에서 진행되는 기판 액처리 과정에서 기판을 지지하는 테이블을 냉각하기 위한 기판 액처리 장치에 관한 것이다. 기판 액처리 장치는 테이블 상부에 기판을 이격하여 지지하는 기판 지지부; 상기 테이블을 회전시키는 회전축을 구동하는 회전 구동부; 상기 테이블 둘레에 설치되어 기판으로부터 배출되는 처리액을 회수하는 처리액 회수부; 및 냉각유체를 분사하여 상기 테이블에 공급하는 냉각노즐부; 를 포함한다. 이에 의해 테이블에 냉각유체를 공급함으로써 테이블의 열변형을 방지하고, 이에 따라 기판을 신속하게 액처리할 수 있음은 물론 장치의 열화를 방지할 수 있다. 또한 본 발명은 기판의 하부면과 컵 세정의 효과를 부수적으로 얻을 수 있다.

Description

기판 액처리 장치{SUBSTRATE LIQUID PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 반도체용 기판의 식각 및 세정 장치에 관한 것으로, 고온에서 진행되는 기판 액처리 과정에서 기판을 지지하는 테이블을 냉각하기 위한 기판 액처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자 제조를 위해서는 기판 상에 다층의 박막을 형성하는데 있어 식각 및 세정 공정은 필수적이다.
일반적으로 습식 식각 및 세정 장치는 기판을 지지하는 척이 설치된 테이블을 회전시키면서, 처리액을 기판에 공급하여 식각, 세정 및 건조 공정을 수행하고, 테이블 둘레에 컵 구조를 갖는 처리액 회수부를 이용하여 처리액을 회수한다.
한편, 기판에 증착된 질화막, 산화막, 금속막 등의 박막이나 포토레지스트 등을 기판으로부터 제거함에 있어 처리 효율을 향상시키기 위한 목적으로, 기판의 상부 또는 테이블의 하부에 히터를 설치하거나, 처리액의 온도를 고온으로 가열하여 분사하거나, 가열 후 분사 직전 처리액 혼합으로 발생하는 반응열을 이용하는 방법으로 고온에서 액처리 하였다.
그러나 고온 액처리를 장시간 진행하면 기판 이외에 테이블의 온도가 상승하여 열변형이 발생하며, 이로 인해 기판의 식각 및 세정이 균일하게 이루어질 수 없고, 테이블의 열화에 의해 장치의 수명이 단축된다는 문제점이 있었다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 고온에서의 기판 액처리 공정 시 테이블을 신속하게 냉각할 수 있는 기판 액처리 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기판 액처리 장치는, 테이블 상부에 기판을 이격하여 지지하는 기판 지지부; 상기 테이블을 회전시키는 회전축을 구동하는 회전 구동부; 상기 테이블 둘레에 설치되어 기판으로부터 배출되는 처리액을 회수하는 처리액 회수부; 및 냉각유체를 분사하여 상기 테이블에 공급하는 냉각노즐부; 를 포함한다.
바람직하게, 상기 냉각노즐부는, 상기 기판의 하부면을 향하여 분사된다.
바람직하게, 상기 처리액 회수부는, 내측이 돌출된 1 이상의 컵을 구비하고, 상기 냉각노즐부는, 상기 컵에 설치되는 1 이상의 노즐로 이루어진 제1 노즐부을 구비한다.
바람직하게, 상기 노즐은, 상기 냉각유체가 상기 기판의 하부면에 충돌하여 상기 테이블의 상부로 낙하되도록 분사한다.
바람직하게, 적어도 2개의 상기 노즐은, 상기 냉각유체가 상기 기판의 하부면에서 상호 충돌하도록 분사한다.
바람직하게, 상기 노즐은, 상기 기판의 하부면 중 상기 노즐과 인접한 반원 영역 내에 상기 냉각유체를 분사한다.
바람직하게, 상기 기판은 회전하고, 상기 노즐은, 상기 반원 영역 중 상기 기판의 회전방향에 따라 접근하는 영역 내에 상기 냉각유체를 분사한다.
바람직하게, 상기 냉각노즐부는, 상기 테이블의 상부 중앙 부분에 설치되는 1 이상의 노즐로 이루어진 제2 노즐부를 구비한다.
바람직하게, 상기 노즐은, 상기 냉각유체가 상기 기판의 하부면에 충돌하여 상기 테이블의 상부로 낙하되도록 분사한다.
바람직하게, 상기 처리액 회수부는, 내측이 돌출된 1 이상의 컵을 구비하고, 상기 냉각노즐부는, 상기 컵에 설치되는 1 이상의 노즐로 이루어진 제1 노즐부 및 상기 테이블의 상부 중앙 부분에 설치되는 1 이상의 노즐로 이루어진 제2 노즐부를 구비한다.
바람직하게, 상기 제1 노즐부의 노즐에서 분사되는 냉각유체와 상기 제2 노즐부의 노즐에서 분사되는 냉각유체의 적어도 일부가 상기 기판 하부면에서 상호 충돌하여 상기 테이블의 상부면으로 낙하된다.
바람직하게, 상기 냉각노즐부의 냉각유체를 분사하는 분사구는 1 이상의 홀 또는 슬릿 형태로 형성된다.
본 발명의 기판 액처리 장치에 의하면, 기판 액처리 효율을 향상시키기 위해 기판 또는 처리액을 가열함에 따라 승온된 테이블에 냉각유체를 공급함으로써 테이블의 열변형을 방지하고, 장치의 열화를 방지할 수 있다. 또한 액처리 공정 중 테이블 냉각에 소요되는 시간을 단축하여 전체 액처리 공정 시간을 단축할 수 있다.
또한 본 발명은 노즐이 냉각유체를 기판의 하부면으로 분사함으로써 기판의 하부면을 세정하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 노즐에서 분사되는 냉각유체가 처리액 회수부를 구성하는 컵 내부로 배출됨에 따라 별도의 컵 세정을 위한 장치를 설치할 필요 없이 컵 세정의 효과를 부수적으로 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 의해 제1 노즐이 작동하는 상태를 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명을 구성하는 제1 노즐이 냉각유체를 분사하는 영역을 나타낸 기판의 저면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 의해 제2 노즐이 작동하는 상태를 나타낸 구성도.
도 5는 본 발명의 실시예에 의해 제1, 제2 노즐이 동시에 작동하는 상태를 나타낸 구성도.
이하에서는 본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 구체적으로 설명한다. 본 발명의 실시예에 의한 기판 액처리 장치는 도 1에 도시한 바와 같이 크게 기판 지지부(10), 회전 구동부(20), 처리액 회수부(30), 냉각 노즐부(40), 가열부(50) 및 처리액 공급부(60)로 이루어진다.
기판 지지부(10)는 테이블(11) 상부에 기판(W)을 이격하여 지지한다. 테이블(11)은 공급된 처리액 또는 냉각유체가 컵으로 배출되기 용이하도록 테이블(11)의 외곽이 중앙에 비해 하향 경사지게 형성한다. 테이블(11) 상부의 외곽에는 복수개의 척핀(12)이 설치되어 기판(W)을 내측으로 지지하며, 이때 액처리하기 위한 기판 뿐 아니라 더미 기판의 사용도 가능하다.
회전 구동부(20)는 테이블(11)을 회전시키는 회전축(21)을 구동하고, 회전축(21) 내부에는 기판(W)을 액처리하기 위한 처리액이나 냉각유체, 불활성 가스 등을 공급하기 위한 중공부(22)가 형성되어 있다. 테이블(11)에 공급된 처리액 또는 냉각유체는 테이블(11)의 회전에 의한 원심력으로 인해 테이블(11) 전체 영역에 공급된다.
처리액 회수부(30)는 테이블(11) 둘레에 설치되어 기판(W)으로부터 배출되는 처리액을 회수할 수 있도록 상부가 내측으로 돌출된 1 이상의 컵(31, 32)을 구비한다. 도면에 도시하지는 않았지만 기판의 적재나, 처리액의 분리 회수를 위하여 회전축(21) 또는 컵(31, 32)은 상대적으로 승강되도록 설치될 수 있다.
냉각노즐부(40)는 컵에 설치되는 제1 노즐부와 테이블(11)에 설치되는 제2 노즐부로 구성되고, 기판(W)의 하부면을 향하여 냉각유체를 분사함으로써 테이블(11)에 냉각유체를 공급하여 테이블(11)을 냉각시킨다. 냉각노즐부(40)의 냉각유체를 분사하는 분사구는 1 이상의 홀 또는 슬릿 형태로 형성되어 냉각유체의 분사 효율을 높일 수 있다.
가열부(50)는 기판(W)의 액처리 효율을 향상시키기 위하여 기판(W)의 상부에 히터를 설치할 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만 기판의 상부면을 액처리하기 위해 테이블(11) 하부에 히터를 설치하거나, 기판에 처리액을 공급하기 전 처리액의 혼합에 의한 발열반응을 이용하여 고온의 처리액을 기판에 직접 공급하는 방식을 단독 또는 복합적으로 채용할 수도 있다.
처리액 공급부(60)는 기판(W)의 하부면을 식각, 세정 또는 건조를 위한 처리액을 공급하는 노즐을 구비한다. 노즐은 테이블(11)의 상부 중앙 부분에 설치되어 기판(W)의 하부면에 처리액을 공급할 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만 노즐을 기판(W)의 상부면에 설치하여 기판(W)의 상부면에 처리액을 공급할 수도 있다.
이하에서는 본 발명의 냉각노즐부(40)를 구성하는 제1, 제2 노즐부가 각각 작동하는 상태와 동시에 작동하는 상태에 대하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 제1 노즐부는 도 2에 도시한 바와 같이 내측으로 돌출된 컵(31)의 상부에 설치되는 제1 노즐(41)로 이루어진다. 제1 노즐(41)로부터 분사된 냉각유체는 기판(W)과 테이블(11) 사이 공간을 통해 기판(W)의 하부면에 충돌하여 테이블(11)의 상부로 낙하되고, 낙하된 냉각유체는 회전하는 테이블(11)의 원심력에 의해 테이블(11) 외측의 컵(31, 32)으로 배출된다. 제1 노즐(41)은 복수개가 구비될 수 있고, 도 3에 도시한 바와 같이 적어도 2개의 제1 노즐(41)에서 분사된 냉각유체가 기판(W)의 하부면에서 상호 충돌하도록 냉각유체를 분사시킬 수 있다.
다음으로, 제2 노즐부는 도 4에 도시한 바와 같이 테이블(11)의 상부 중앙 부분에 설치되는 제2 노즐(42)로 이루어진다. 제2 노즐(42)은 냉각유체를 기판(W)의 하부면을 향해 비스듬하게 분사하고, 분사된 냉각유체는 기판(W)과 충돌하여 테이블(11)의 상부로 낙하된 뒤, 회전하는 테이블(11)의 원심력에 의해 테이블(11) 외측의 컵(31, 32)으로 배출된다.
마지막으로, 제1, 제2 노즐(41, 42)로부터 동시에 분사되는 냉각유체는 도 5에 도시한 바와 같이 기판(W)의 하부면에 충돌하여 일부는 테이블(11) 상부로 낙하되고, 일부는 비산된다. 각각의 노즐(41, 42)로부터 분사되어 비산된 냉각유체는 기판(W)의 하부면에서 상호 충돌하여 테이블(11)의 상부면으로 낙하될 수 있다.
이와 같이 제1, 제2 노즐(41, 42)을 통해 냉각유체를 분사하면, 기판 액처리 효율을 향상시키기 위해 기판(W) 또는 처리액을 가열함에 따라 승온된 테이블(11)을 신속히 냉각하여 테이블(11)의 열변형을 방지하고, 장치의 열화를 방지할 수 있다. 또한, 액처리 공정 중 테이블 냉각에 소요되는 시간을 단축하여 전체 액처리 공정 시간을 단축할 수 있다.
또한, 냉각유체로 DIW(탈이온수)를 사용함으로써, 냉각유체를 기판(W)의 하부면에 분사시키고, 테이블(11) 외곽으로 배출되는 냉각유체가 복수의 컵(31, 32) 내부로 비산됨에 따라 기판(W)의 하부면과 컵(31, 32)의 세정 효과를 부수적으로 얻을 수 있다. 즉, 어느 하나의 컵(31, 32)을 선택적으로 세정하기 위해서, 세정이 필요한 컵 내측으로 테이블(11)이 위치하도록 테이블(11) 또는 처리액 회수부(30)를 승하강시킨 상태에서, 냉각유체를 분사함으로써 테이블(11)의 냉각과 동시에 해당 컵에 대한 세정을 동시에 수행할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상을 중심으로 그 변형물 또는 균등물에까지 미침은 자명하다 할 것이다.
10 : 기판 지지부
11 : 테이블
20 : 회전 구동부
30 : 처리액 회수부
31, 32 : 컵
40 : 냉각노즐부
50 : 가열부
60 : 처리액 공급부

Claims (10)

  1. 테이블 상부에 기판을 이격하여 지지하는 기판 지지부;
    상기 테이블을 회전시키는 회전축을 구동하는 회전 구동부;
    상기 테이블 둘레에 설치되어 기판으로부터 배출되는 처리액을 회수하도록, 상부가 내측으로 돌출된 1 이상의 컵을 구비하는 처리액 회수부; 및
    냉각유체를 분사하여 상기 테이블에 공급하도록, 상기 컵 또는 상기 테이블 상부 중앙 부분에 설치되는 2 이상의 노즐로 이루어진 냉각노즐부; 를 포함하고,
    상기 노즐 중 적어도 2개의 노즐은, 상기 냉각유체가 상기 기판의 하부면에서 상호 충돌하도록 분사하고,
    상호 충돌된 상기 냉각유체의 일부가 상기 테이블의 상부로 낙하되어 상기 테이블을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각노즐부는, 상기 컵에 설치되는 2 이상의 제1 노즐로 이루어진 제1 노즐부를 포함하고,
    상기 제1 노즐 중 적어도 2개의 제1 노즐은, 상기 냉각유체가 상기 기판의 하부면에서 상호 충돌하여 상기 테이블 상부로 낙하되도록 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각노즐부는, 상기 컵에 설치되는 1 이상의 제1 노즐로 이루어진 제1 노즐부 및 상기 테이블의 상부 중앙 부분에 설치되는 1 이상의 제2 노즐로 이루어진 제2 노즐부를 포함하고,
    상기 제1 노즐 중 어느 하나와 상기 제2 노즐 중 어느 하나는, 상기 냉각유체가 상기 기판의 하부면에서 상호 충돌하여 상기 테이블 상부로 낙하되도록 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각노즐부의 냉각유체를 분사하는 분사구는 1 이상의 홀 또는 슬릿 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
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