KR20230099585A - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20230099585A
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이은정
강민옥
이영일
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세메스 주식회사
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Abstract

기판 처리 장치가 개시된다. 기판 처리 장치는 내부에 처리 공간을 가지는, 그리고 상기 처리 공간을 감싸며 처리액이 유입되는 개구가 상하 방향으로 적층되는 회수통들을 가지는 처리 용기; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 스핀 헤드를 가지는 기판 지지 유닛; 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상으로 처리액 및 세정액을 공급하는 액 공급 유닛; 상기 액 공급 유닛과 상기 기판 지지 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 상기 세정액에 의해 상기 처리 용기를 세정하는 회수통 세정 공정에서 세정액이 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 기판으로 토출되도록 상기 액 공급 유닛을 제어할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{Apparatus and Method for treating substrate}
본 발명은 기판을 액 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 평판 표시 소자 제조나 반도체 제조 공정에서 유리 기판이나 웨이퍼를 처리하는 공정에는 감광액 도포 공정(photoresist coating process), 현상 공정(developing process), 식각 공정(etching process), 애싱 공정(ashing process) 등 다양한 공정이 수행된다. 각 공정에는 기판에 부착된 각종 오염물을 제거하기 위해, 약액(chemical) 또는 순수(deionized water)를 이용한 세정 공정(wet cleaning process)과 기판 표면에 잔류하는 약액 또는 순수를 건조시키기 위한 건조(drying process) 공정이 수행된다.
최근에는 인산과 같은 고온에서 사용되는 케미칼을 이용하여 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막을 선택적으로 제거하는 식각 공정을 진행하고 있다. 고온의 케미칼을 이용한 기판 처리 공정은 케미칼 처리 단계, 린스 처리 단계, 그리고 건조 처리 단계가 순차적으로 수행된다. 케미칼 처리 단계에는 기판 상에 형성된 박막을 식각 처리하거나 기판 상의 이물을 제거하기 위한 케미칼을 기판으로 공급하고, 린스 처리 단계에는 기판 상에 순수와 같은 린스액이 공급된다.
이와 같이, 기판 처리 장치에서는 기판을 처리하는 과정에서 다량에 퓸(Fume)을 발생시킨다. 이러한 퓸은 케미칼이 회수되는 회수통(bowl)에 부착되고, 이로 인해 퓸 기인성 파티클의 역오염이 발생된다.
따라서, 공정 진행 중 건조 처리 전 린스 단계에서 회수통을 세정 처리하는 오토 바울 크리닝이 진행된다.
그러나, 기존의 오토 바울 크리닝에서도 간헐적인 파티클 역오염이 발생하며, 이는 오토 바울 크리닝 중에 발생되는 데드존이 원인이였다(도 10 참조).
본 발명은 바울 세정시 데드존 발생을 최소화할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 바울 세정 시간을 단축시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 처리 공간을 가지는, 그리고 상기 처리 공간을 감싸며 처리액이 유입되는 개구가 상하 방향으로 적층되는 회수통들을 가지는 처리 용기; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 스핀 헤드를 가지는 기판 지지 유닛; 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상으로 처리액 및 세정액을 공급하는 액 공급 유닛; 상기 액 공급 유닛과 상기 기판 지지 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 상기 세정액에 의해 상기 처리 용기를 세정하는 회수통 세정 공정에서 세정액이 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 기판으로 토출되도록 상기 액 공급 유닛을 제어하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다
또한, 상기 제어기는 상기 회수통 세정 공정에서 세정액이 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 소정 거리 스윙 이동되면서 기판으로 토출되도록 상기 액 공급 유닛을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 회수통 세정 공정에서 상기 스핀 헤드의 회전 속도를 100pm 이하로 조절할 수 있다.
또한, 상기 액 공급 유닛은 상기 회수통 세정 공정에서 기판의 회전방향과 반대되는 에지 방향으로 세정액을 토출할 수 있다.
또한, 상기 회수통들과 상기 기판 지지 유닛 간의 상대 높이를 조절하는 승강 유닛을 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판이 상기 최상단에 위치한 회수통보다 높게 위치된 상태에서 상기 회수통 세정 공정이 수행되도록 상기 승강 유닛 및 상기 액 공급 유닛을 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 스핀 헤드에 지지된 기판 상에 케미칼을 공급하여 기판을 처리하는 케미칼 처리 단계; 상기 케미칼 처리 단계 이후에 상기 기판 상에 세정액을 공급하는 기판 린스 단계; 상기 기판 린스 단계 이후에 상기 기판을 건조 처리하는 기판 건조 단계; 상기 기판 린스 단계와 상기 기판 건조 단계 사이에 상기 기판 상에 세정액을 토출하여, 상기 스핀 헤드를 감싸며 케미칼이 유입되는 개구가 상하 방향으로 적층되는 회수통들을 세정하는 회수통 세정 단계를 포함하되; 상기 회수통 세정 단계는 세정액이 상기 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 토출되는 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 회수통 세정 단계는 세정액이 상기 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 소정 거리 스윙 이동되면서 기판으로 토출될 수 있다.
또한, 상기 회수통 세정 단계는 상기 스핀 헤드의 회전 속도가 100pm 이하에서 진행될 수 있다.
또한, 상기 회수통 세정 단계에서 세정액은 상기 기판의 회전방향과 반대되는 에지 방향으로 토출될 수 있다.
또한, 상기 회수통 세정 단계에는 상기 최상단에 위치된 회수통의 상단이 상기 기판보다 낮게 위치될 수 있다.
또한, 상기 케미칼은 인산(H3PO4) 또는 황산(H2SO4)을 포함하고, 상기 세정액은 순수(H2O)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 바울 세정시 데드존 발생을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 바울 세정 시간을 단축시킬 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다.
도 4는 기판을 처리하는 과정을 보여주는 플로우 차트이다.
도 5 내지 도 9는 도 2의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 보여주는 도면들이다.
도 10은 종래 오토 바울 크리닝 중에 발생되는 데드존을 보여주는 도면이다.
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 실시예를 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 명세서 상에 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.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
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.
본 실시예에는 처리액을 이용하여 기판을 세정 처리하는 공정을 일 예로 설명한다. 그러나 본 실시예는 세정 공정에 한정되지 않고, 식각 공정, 애싱 공정 및 현상 공정 등과 같이, 액을 이용한 기판 처리 공정에서 다양하게 적용 가능하다.
이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리설비를 보여주는 평면도이다. 도 1을 참조하면, 기판처리설비(1)는 인덱스모듈(10)과 공정 처리 모듈(20)을 가진다. 인덱스모듈(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(140)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 공정 효율 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 전면 개방 일체형 포드(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 챔버들(260)이 배치된다. 이송 챔버(240)의 일측 및 타측에서 공정 챔버들(260)은 이송 챔버(240)를 기준으로 대칭되도록 제공된다. 이송 챔버(240)의 일측에는 복수 개의 공정 챔버들(260)이 제공된다. 공정 챔버들(260) 중 일부는 이송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정 챔버들(260) 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송 챔버(240)의 일측에는 공정 챔버들(260)이 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 챔버들(260)은 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 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 공정 챔버(260)는 이송 챔버(240)의 일측 및 양측에 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. 인덱스암들(144c)은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암들(144c) 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 챔버들(260) 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. 메인암들(244c)은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다.
공정 챔버(260)는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치(300)가 제공된다. 기판 처리 장치(300)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 이와 달리 각각의 공정 챔버(260) 내의 기판 처리 장치(300)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정 챔버들(260)은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정 챔버(260) 내에 기판 처리 장치들(300)은 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 공정 챔버(260) 내에 기판 처리 장치(300)의 구조는 서로 상이하게 제공될 수 있다.
아래의 실시예에서는 고온의 황산, 알카리성 약액, 산성 약액, 린스액, 그리고 건조 가스와 같은 처리 유체들을 사용하여 기판(W)을 세정하는 장치를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 식각 공정 등과 같이 기판(W)을 회전시키면서 공정을 수행하는 다양한 종류의 장치에 모두 적용될 수 있다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이고, 도 3은 도 2의 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 처리 용기(320;bowl), 기판 지지 유닛(340), 승강 유닛(360), 그리고 액 공급 유닛(380,400,420), 그리고 제어기(440)를 포함한다.
처리 용기(320)는 상부가 개방된 통 형상을 가진다. 처리 용기(320)은 내부에 처리 공간을 제공한다. 처리 용기(320)은 처리 공간을 감싸는 내부 회수통(322), 중간 회수통(324), 외부 회수통(326), 그리고 지지 회수통을 가진다. 각각의 회수통(322,324,326)은 서로 조합되어 공정에 사용된 처리액들 중 상이한 종류의 처리액들을 분리 회수한다. 내부 회수통(322), 중간 회수통(324), 그리고 외부회수통(326)은 서로 조합되어 처리액이 유입되는 개구가 상하 방향으로 적층되게 위치된다. 내부 회수통(322), 중간 회수통(324), 그리고 외부회수통(326) 각각은 기판 지지 유닛(340)을 감싸도록 제공된다. 외부 회수통(326)과 중간 회수통(344) 간에 사이 공간으로, 처리액이 유입되는 개구는 제1유입구(331)로서 기능한다. 중간 회수통(324)과 내부 회수통(342) 간에 사이 공간으로, 처리액이 유입되는 개구는 제2유입구(332)로서 기능한다. 각각의 회수통(322,324,326)은 제1유입구(331) 및 제2유입구(332)의 크기가 상이하도록 서로 간의 상대 높이를 조절할 수 있다. 각각의 유입구(331,332)를 통해 유입된 처리액은 각각의 회수라인(331a,332a)을 통해 분리 회수된다.
다음은 지지 회수통(328), 내부 회수통(322), 중간 회수통(324), 그리고 외부 회수통(326)에 대해 보다 상세히 설명한다. 지지 회수통(328)은 지지 측벽부(328a) 및 지지 저면부(328b)를 포함한다. 지지 측벽부(328a)는 환형의 링 형상으로 제공된다. 지지 측벽부(328a)에는 가이드 레일이 설치된다. 가이드 레일은 그 길이 방향이 상하 방향을 향하도록 제공된다. 지지 저면부(328b)는 중공을 가지는 원형의 판 형상으로 제공된다. 지지 저면부(328b)는 지지 측벽부(328a)의 하단으로부터 연장되게 제공된다. 지지 저면부(328b)의 중공에는 기판 지지 유닛이 관통되게 위치될 수 있다.
내부 회수통(322)은 내부 측벽부(322a), 내부 상벽부(322b), 내부 돌기부(322c), 그리고 내부 저면부(322d)를 포함한다. 내부 측벽부(322a)는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부 측벽부(322a)는 지지 측벽부(328a)에 비해 작은 내경을 가지도록 제공된다. 내부 상벽부(322b)는 내부 측벽부(322a)의 상단으로부터 내측 방향으로 연장되는 링 형상으로 제공된다. 내부 상벽부(322b)는 내부 측벽부(322a)로부터 상향 경사진 방향을 향하도록 제공된다. 내부 돌기부(322c)는 내부 상벽부(322b)의 끝단으로부터 아래로 연장되는 링 형상으로 제공된다. 측부에서 바라볼 때 내부 돌기부(322c)의 하단은 내부 상벽부(322b)의 하단보다 높게 위치될 수 있다. 내부 저면부(322d)는 내부 측벽부(322a)의 하단으로부터 외측 방향으로 연장되는 링 형상으로 제공된다. 내부 저면부(322d)는 내부 측벽부(322a)와 지지 측벽부(328a)를 서로 연결한다.
중간 회수통(324)은 중간 측벽부(324a), 브라켓(324e), 중간 상벽부(324b), 중간 돌기부(324c), 그리고 중간 저면부(324d)를 포함한다. 중간 측벽부(324a)는 환형의 링 형상으로 제공된다. 중간 측벽부(324a)는 내부 측벽부(322a) 및 지지 측벽부(328a) 사이에 위치된다. 브라켓(324e)은 중간 측벽부(324a) 및 지지 측벽부(328a)를 서로 연결한다. 브라켓(324e)은 중간 측벽부(324a)에 고정 결합된다. 브라켓(324e)은 가이드 레일의 길이 방향을 따라 이동 가능하다. 중간 상벽부(324b)는 중간 측벽부(324a)의 상단으로부터 내측 방향으로 연장되는 링 형상으로 제공된다. 중간 상벽부(324b)는 중간 측벽부(324a)로부터 상향 경사지게 제공된다. 중간 상벽부(324b)는 내부 상벽부(322b)와 동일한 내경을 가지도록 제공된다. 중간 돌기부(324c)는 중간 상벽부(324b)의 끝단으로부터 아래로 연장되는 링 형상으로 제공된다. 측부에서 바라볼 때 중간 돌기부(324c)의 하단은 중간 상벽부(324b)의 하단보다 높게 위치될 수 있다. 중간 저면부(324d)는 중간 측벽부(324a)의 하단으로부터 내측 방향으로 연장된다.
외부 회수통(326)은 외부 측벽부(326a), 외부 상벽부(326b), 외부 돌기부(326c)를 포함한다. 외부 측벽부(326a)는 환형의 링 형상으로 제공된다. 외부 측벽부(326a)는 중간 측벽부(324a)를 감싸도록 제공된다. 외부 측벽부(326a)는 가이드 레일에 설치된다. 외부 측벽부(326a)는 가이드 레일의 길이 방향을 따라 이동 가능하다. 외부 상벽부(326b)는 외부 측벽부(326a)의 내측면으로부터 내측방향으로 연장되는 링 형상으로 제공된다. 외부 상벽부(326b)는 외부 측벽부(326a)로부터 상향 경사지게 제공된다. 외부 상벽부(326b)는 중간 상벽부(324b)와 동일한 내경을 가지도록 제공된다. 외부 상벽부(326b)에는 복수 개의 배출홀들(미도시)이 형성된다. 배출홀들(미도시)은 외부 상벽부(326b)의 원주 방향을 따라 서로 이격되게 형성된다. 외부 돌기부(326c)는 외부 상벽부(326b)의 끝단으로부터 아래로 연장되는 링 형상으로 제공된다. 측부에서 바라볼 때 외부 돌기부(326c)의 하단은 외부 상벽부(326b)의 하단보다 높게 위치될 수 있다.
기판 지지 유닛(340)은 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 회전시킨다. 기판 지지 유닛(340)은 지지판(342;스핀헤드), 지지핀(344), 척핀(346), 그리고 회전 구동 부재를 포함한다. 지지판(342)은 원형의 판 형상으로 제공된다. 지지판(342)의 저면은 상면에 비해 작은 직경을 가진다. 지지판(342)의 측면은 상면으로부터 하향 경사진 방향을 향하도록 제공된다.
지지 핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지 핀(344)은 지지판(342)의 상면으로부터 위로 돌출되게 제공된다. 지지 핀(344)은 지지판(342)의 가장자리부에서 내측 방향으로 소정 간격 이격되게 배치된다. 지지 핀(344)들은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지 핀(344)은 지지판(342)의 상면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 저면을 지지한다.
척핀(346)은 복수 개 제공된다. 척핀(346)은 지지판(342)의 중심에서 지지핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척핀(346)은 지지판(342)의 상면으로부터 위로로 돌출되도록 제공된다. 척핀(346)은 기판(W)이 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척핀(346)은 지지판(342)의 반경 방향을 따라 대기 위치와 지지 위치 간에 직선 이동이 가능하도록 제공된다. 대기 위치는 지지 위치에 비해 지지판(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 기판 지지 유닛(340)에 로딩 또는 언로딩 시 척핀(346)은 대기위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행 시 척 핀(346)은 지지위치에 위치된다. 지지 위치에서 척핀(346)은 기판(W)의 측부와 접촉된다.
회전 구동 부재(350)는 지지판(342)의 중심축을 중심으로 지지판(342)을 회전시킨다. 회전 구동 부재(250)는 회전축(352) 및 구동기(354)를 포함한다. 회전축(352)은 그 길이 방향이 상하 방향을 향하는 통 형상으로 제공된다. 회전축(352)은 지지판(342)의 저면에 고정 결합된다. 구동기(354)는 회전축(352)이 회전되도록 회전축(352)에 구동력을 제공한다. 구동기(354)가 회전축(352)에 구동력을 제공하면, 지지판(342)과 회전축(352)은 함께 회전된다.
승강 유닛(360)은 처리 용기(320)과 기판 지지 유닛(340) 간에 상대 높이를 조절한다. 승강 유닛(360)은 처리 용기(320)를 상하 방향으로 직선이동시킨다. 일 예에 의하면, 승강 유닛(360)은 외부 회수통(326) 및 중간 회수통(324) 각각을 독립 구동한다. 승강 유닛(360)은 연결 부재(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 포함한다. 이동축(364)은 처리 용기(320)의 일측에 위치된다. 연결 부재(362)는 이동축(364) 및 외부 측벽부(326a)를 서로 연결한다. 구동기(366)에 의해 이동축(364)이 상하 방향으로 이동되면, 외부 회수통은 이동축(364)과 함께 이동 가능하다. 기판(W)이 기판 지지 유닛(340)에 놓이거나, 기판 지지 유닛(340)로부터 들어올려 질 때 기판 지지 유닛(340)이 처리 용기(320)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(320)는 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(360)으로 유입될 수 있도록 처리 용기(320)의 높이가 조절한다. 선택적으로, 승강 유닛(360)은 기판 지지 유닛(340)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
액 공급 유닛(380,400,420)은 기판(W) 상에 다양한 종류의 액들을 공급한다. 액 공급 유닛(380,400,420)은 복수 개의 액 토출 부재들(380,400,420)을 포함한다. 액 토출 부재들(380,400,420)은 토출하는 액의 종류에 대응되는 개수로 제공된다. 일 예에 의하면, 액 공급 유닛(380,400,420)은 처리액 토출 부재(380), 세정액 토출 부재(400), 그리고 유기용제 토출 부재(420)를 포함할 수 있다. 다음은 처리액 토출 부재(380)에 대해 설명한다.
처리액 토출 부재(380)는 기판(W) 상에 처리액을 공급한다. 처리액 토출 부재(380)는 노즐 이동 부재(381) 및 처리액 노즐(399)을 포함한다. 노즐 이동 부재(381)는 처리액 노즐(399)을 공정 위치 및 대기 위치로 이동시킨다. 여기서 공정 위치는 처리액 노즐(399)이 기판 지지 유닛(340)에 지지된 기판(W)과 대향되는 위치이고, 대기 위치는 처리액 노즐(399)이 공정 위치를 벗어난 위치이다. 노즐 이동 부재(381)는 회전축(386), 구동 부재(388), 그리고 지지 아암(382)을 포함한다. 회전축(386)은 처리 용기(320)의 일측에 위치된다. 회전축(386)은 그 길이방향이 제3방향(16)을 향하는 로드 형상을 가진다. 회전축(386)은 구동 부재(388)에 의해 회전 가능하다. 회전축(386)은 구동 부재(388)로부터 제공되는 구동력에 의해 그 중심축을 중심으로 회전 가능하다. 지지 아암(382)은 처리액 노즐(399)과 회전축(386)을 연결한다. 회전축(386)이 회전됨에 따라 지지 아암(382) 및 처리액 노즐(399)은 회전축(386)의 중심축을 중심으로 회전된다.
지지 아암(382)은 그 길이방향이 제3방향과 수직한 수평 방향을 향하는 로드 형상으로 제공된다. 지지 아암(382)의 일단은 회전축(386)의 상단에 고정 결합된다. 지지 아암(382)은 타단이 회전축(386)과 결합된 일단을 중심으로 회전 가능하다. 일 예에 의하면, 상부에서 바라볼 때 지지 아암(382)의 타단이 이동되는 경로는 기판(W)의 중앙 영역을 지나도록 제공될 수 있다. 지지 아암(382)의 타단에는 처리액 노즐(399)이 결합된다. 따라서 처리액 노즐(399)은 회전축(386) 및 지지 아암(382)이 회전됨에 따라 공정 위치와 대기 위치로 이동 가능하다. 예컨대, 처리액은 산 또는 염기 성질을 가지는 케미칼 일 수 있다. 케미칼은 인산(H3PO4) 또는 황산(H2SO4)을 포함할 수 있다.
세정액 토출 부재(400)는 기판(W) 상에 세정액을 공급한다. 세정액 토출 부재(400)는 노즐 이동 부재 및 세정액 노즐(409)을 포함한다. 세정액 토출 부재(400)는 처리액 토출 부재(380)와 동일한 구성을 가지므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 세정액은 순수(H2O)일 수 있다.
유기용제 토출 부재(420)는 기판(W) 상에 유기 용제를 공급한다. 유기용제 토출 부재(420)는 처리액 토출 부재(380)와 동일한 구성을 가지므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 유기용제는 이소프로필알코올(IPA) 액일 수 있다.
제어기(440)는 복수의 처리 단계가 순차적으로 수행되도록 액 공급 유닛(380,400,420) 및 기판 지지 유닛(340)을 제어한다. 도 4를 참조하면, 복수의 처리 단계는 케미컬 처리 공정(기판 처리 공정;S110), 1차 린스 공정(S120), 바울 세정 공정(S130), 2차 린스 단계(S140) 그리고 기판 건조 공정(S150)을 포함할 수 있다.
제어기(440)는 각 공정에 따라 기판(W)의 회전 속도가 상이하도록 조절할 수 있다. 제어기(440)는 기판 처리 공정(S110)에서 기판(W)을 처리 속도로 회전시키고, 1차 린스 공정(S120)에서 기판(W)을 린스 속도로 회전시키며, 바울 세정 공정(S130)에서 기판을 세정 속도로 회전시키고, 기판 건조 공정(S150)에서 기판(W)을 건조 속도로 회전시킬 수 있다. 처리 속도, 세정 속도, 린스 속도, 그리고 건조 속도 각각은 서로 상이한 속도로 제공될 수 있다. 특히 바울 세정시 속도는 린스 속도에 비해 느릴 수 있다.
제어기(440)는 바울 세정 공정에서 세정액이 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 기판으로 토출되도록 세정액 토출 부재(400)를 제어할 수 있다. 제어기(440)는 바울 세정 공정에서 세정액이 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 소정 거리 스윙 이동되면서 기판으로 토출되도록 세정액 토출 부재(400)를 제어할 수있다. 제어기(440)는 바울 세정 공정에서 스핀 헤드의 회전 속도를 100pm 이하가 되도록 회전구동부재(350)를 제어할 수 있다.
제어기(440)는 기판 처리 장치를 제어할 수 있다. 제어기(440)는 상술하는 바와 같이 기판을 설정 공정에 따라 처리되도록 공정 챔버의 구성 요소들을 제어할 수 있다. 또한, 제어기(440)는 기판 처리 장치의 제어를 실행하는 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 프로세스 컨트롤러와, 오퍼레이터가 기판 처리 장치를 관리하기 위해서 커맨드 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 기판 처리 장치의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 유저 인터페이스와, 기판 처리 장치에서 실행되는 처리를 프로세스 컨트롤러의 제어로 실행하기 위한 제어 프로그램이나, 각종 데이터 및 처리 조건에 따라 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉 처리 레시피가 저장된 기억부를 구비할 수 있다. 또한, 유저 인터페이스 및 기억부는 프로세스 컨트롤러에 접속되어 있을 수 있다. 처리 레시피는 기억 부 중 기억 매체에 기억되어 있을 수 있고, 기억 매체는, 하드 디스크이어도 되고, CD-ROM, DVD 등의 가반성 디스크나, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리 일 수도 있다.
다음은 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판(W)을 처리하는 방법에 대해 설명한다.
기판(W)을 처리하는 방법은 크게 기판 처리 단계(S110), 기판 린스 단계(S120,S140), 바울 세정 단계(S130), 그리고 기판 건조 단계(S150)를 포함한다. 기판 린스 단계는 1차 린스 단계(S120) 및 2차 린스 단계(S140)를 포함한다. 기판 처리 단계(S110), 1차 린스 단계(S120), 바울 세정 단계(S130), 2차 린스 단계(S140) 그리고 기판 건조 단계(S150)는 순차적으로 진행될 수 있다.
도 4는 기판을 처리하는 과정을 보여주는 플로우 차트이고, 도 5 내지 도 9는 도 2의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 보여주는 도면들이다.
도 4 내지 도 9를 참조하면, 기판 처리 단계(S110)가 진행되고, 기판(W)은 기판 지지 유닛(340)에 로딩되고, 처리액 노즐(399)은 공정 위치로 이동된다. 처리 용기(320)는 제1유입구(331)가 개방되어 기판(W)에 대응되는 높이에 위치되고, 제2유입구(332)는 차단되도록 중간 회수통(324) 및 외부 회수통(326)의 높이가 조절된다. 기판(W)은 처리 속도로 회전된다. 처리액 노즐(399)은 기판(W) 상에 처리액을 공급하여 기판(W)을 케미칼 처리한다. 기판(W) 상에 공급된 처리액은 제1유입구(331)를 통해 회수된다.
기판 처리 단계가 완료되면, 1차 린스 단계(S120)가 진행된다. 처리 용기(320)의 회수통들(322,324,326) 간의 상대 높이는 기판 처리 단계와 동일하게 진행된다. 처리액 노즐(399)은 대기 위치로 이동되고, 세정액 노즐(409)은 공정 위치로 이동된다. 기판(W)은 린스 속도로 회전된다. 세정액 노즐(409)은 기판(W) 상에 세정액을 공급하여 기판(W) 상에 잔류된 처리액이 제거되도록 1차 린스 처리한다. 기판(W)에 공급된 세정액은 세정 속도의 원심력에 의해 제1유입구(331)로 회수된다. 1차 린스 단계가 완료되면, 바울 세정 단계가 진행된다.
도 7a 내지 도 7c는 회수통 세정 단계를 설명하기 위한 도면들이다. 도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 바울 세정 단계(S130)에서, 처리 용기는 제1유입구(331) 및 제2유입구(332) 각각이 모두 차단되도록 외부 회수통이 하강 이동된다. 외부 상벽부(326b)의 상단은 기판(W)보다 낮도록 조절된다. 기판(W)은 세정 속도로 회전되고, 세정액 노즐(409)은 기판(W) 상에 세정액을 기판의 회전방향과 반대되는 에지 방향으로 토출한다. 세정액 노즐(409)은 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 소정 거리 스윙 이동되면서 기판으로 세정액을 토출한다. 바울 세정 단계는 세정액 노즐(409)이 스윙 상태에서 10 알피엠(RPM) 내지 100 알피엠(RPM)(바람직하게는 50rpm)의 저속으로 진행됨으로 RPM에 의한 후막 대 박막의 차이가 줄어들어 균일한 막이 형성되며, 데드 존이 최소화될 수 있다. 또한, 세정액 노즐(409)은 세정액의 토출 방향을 회전 진행 방향과 반대로 토출함으로써 데드존이 감소하고 세정 속도를 높일 수 있다.
기판(W)에 공급된 세정액은 세정 속도의 원심력에 의해 외부 상벽부(326b)의 상단으로 비산된다. 이로 인해 외부 상벽부(326b)에 부착된 퓸은 세정액에 의해 세정 처리된다. 외부 상벽부(326b)를 세정 처리한 세정액은 외부 상벽부(326b)에 형성된 배출홀(미도시)을 통해 회수된다.
바울 세정 단계가 완료되면, 2차 린스 단계(S140)가 진행된다. 외부 회수통(326)은 승강 이동되어 제1유입구(331)를 개방한다. 제1유입구(331)는 기판(W)에 대응되는 높이를 가지도록 위치된다. 기판(W)은 다시 린스 속도로 회전되고, 세정액 노즐(409)은 기판(W) 상에 세정액을 공급하여 기판(W)을 2차 린스 처리한다. 기판(W)에 공급된 세정액은 원심력에 의해 제1유입구(331)로 회수된다. 예컨대, 린스 속도는 1200 알피엠(RPM) 내지 1400 알피엠(RPM)일 수 있다. 또한 1차 린스 단계 및 2차 린스 단계 각각에서 소요되는 시간의 합은 바울 세정 단계에서 소요되는 시간과 동일하거나, 이보다 적게 제공될 수 있다. 기판 처리 단계에서 소요되는 처리 시간은 N 초이고, 바울 세정 단계에서 소요되는 세정 시간은 N/2 초 일 수 있다.
2차 린스 단계(S140)가 완료되면, 기판 건조 단계(S150)가 진행된다. 기판 건조 단계(S150)가 진행되면, 세정액 노즐(409)은 대기 위치로 이동되고, 건조 노즐(429)은 공정 위치로 이동된다. 건조 노즐(429)은 기판(W) 상에 유기 용제를 공급하여 기판(W)을 건조 처리한다. 예컨대 건조 속도는 1700 알피엠(RPM) 내지 1900 알피엠(RPM)일 수 있다.
상술한 실시예에는 바울 세정 단계에서 기판(W)을 세정 속도로 회전시키고, 세정 속도의 원심력에 의해 세정액은 외부 상벽부(326b)의 상단을 세정 처리하는 것으로 설명하였다.
그러나 바울 세정 단계는 제1세정 단계 및 제2세정 단계를 구분되어 진행될 수 있다. 제1세정 단계에는 세정액이 외부 상벽부(326b)의 상단으로 공급되도록 기판(W)을 제1세정 속도로 회전시킬 수 있다. 또한, 제2세정 단계에는 세정액이 제1유입구(331)로 공급되도록 할 수 있다.
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.
320: 처리 용기 326, 324, 326: 회수통들
326b, 324b, 326b:상벽부들 326c, 324c, 326c:돌기부들
340: 기판 지지 유닛 399: 처리액 노즐
440: 제어기 409: 세정액 노즐

Claims (11)

  1. 내부에 처리 공간을 가지는, 그리고 상기 처리 공간을 감싸며 처리액이 유입되는 개구가 상하 방향으로 적층되는 회수통들을 가지는 처리 용기;
    상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 스핀 헤드를 가지는 기판 지지 유닛;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상으로 처리액 및 세정액을 공급하는 액 공급 유닛;
    상기 액 공급 유닛과 상기 기판 지지 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 제어기는
    상기 세정액에 의해 상기 처리 용기를 세정하는 회수통 세정 공정에서 세정액이 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 기판으로 토출되도록 상기 액 공급 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 회수통 세정 공정에서 세정액이 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 소정 거리 스윙 이동되면서 기판으로 토출되도록 상기 액 공급 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 회수통 세정 공정에서 상기 스핀 헤드의 회전 속도를 100pm 이하로 조절하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은 상기 회수통 세정 공정에서 기판의 회전방향과 반대되는 에지 방향으로 세정액을 토출하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회수통들과 상기 기판 지지 유닛 간의 상대 높이를 조절하는 승강 유닛을 더 포함하고,
    상기 제어기는
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판이 상기 최상단에 위치한 회수통보다 높게 위치된 상태에서 상기 회수통 세정 공정이 수행되도록 상기 승강 유닛 및 상기 액 공급 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  6. 기판을 액 처리하는 방법에 있어서,
    스핀 헤드에 지지된 기판 상에 케미칼을 공급하여 기판을 처리하는 케미칼 처리 단계;
    상기 케미칼 처리 단계 이후에 상기 기판 상에 세정액을 공급하는 기판 린스 단계;
    상기 기판 린스 단계 이후에 상기 기판을 건조 처리하는 기판 건조 단계;
    상기 기판 린스 단계와 상기 기판 건조 단계 사이에 상기 기판 상에 세정액을 토출하여, 상기 스핀 헤드를 감싸며 케미칼이 유입되는 개구가 상하 방향으로 적층되는 회수통들을 세정하는 회수통 세정 단계를 포함하되;
    상기 회수통 세정 단계는
    세정액이 상기 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 토출되는 기판 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 회수통 세정 단계는
    세정액이 상기 기판의 중심에서 벗어난 위치에서 소정 거리 스윙 이동되면서 기판으로 토출되는 기판 처리 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 회수통 세정 단계는
    상기 스핀 헤드의 회전 속도가 100pm 이하에서 진행되는 기판 처리 방법.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 회수통 세정 단계에서
    세정액은 상기 기판의 회전방향과 반대되는 에지 방향으로 토출되는 기판 처리 방법.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 회수통 세정 단계에는
    상기 최상단에 위치된 회수통의 상단이 상기 기판보다 낮게 위치되는 기판 처리 방법.
  11. 제6항 내지 제7항에 있어서,
    상기 케미칼은 인산(H3PO4) 또는 황산(H2SO4)을 포함하고,
    상기 세정액은 순수(H2O)를 포함하는 기판 처리 방법.
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