KR101543699B1

KR101543699B1 - 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR101543699B1
Application number: KR1020130164394A
Authority: KR
Inventors: 김유환; 최중봉; 황호종
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2015-08-11
Anticipated expiration: 2033-12-26
Also published as: KR20150015346A

Abstract

기판 처리 장치가 개시된다. 기판 처리 장치는 상부가 개방된 처리 용기; 상기 처리 용기 내에 위치된 기판을 지지하면서 기판을 가열하는 기판 가열 유닛; 상기 기판 가열 유닛에 놓인 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛을 포함하되, 상기 기판 가열 유닛은, 상부에 기판이 놓여지는 회전 가능한 척 스테이지; 중공형의 형상을 갖고, 상기 척 스테이지와 결합하여 상기 척 스테이지를 회전시키는 회전부; 및 상기 척 스테이지 내에 배치된 발열부를 포함한다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE TREATING APPARATUS}

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판을 가열하면서 기판 표면을 처리하는 기판 처리 장치에 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 황산이나 인산과 같은 고온에서 사용되는 케미칼 수용액을 이용하여 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막을 선택적으로 제거하는 식각 공정을 진행하고 있다.

고온의 케미칼 수용액을 이용한 기판처리장치에서는 식각률 및 유니포미티를 개선하기 위해 기판을 가열하는 기판 가열 장치가 적용되어 활용되고 있다.

그러나, 기존 기판 가열 장치는 히터를 센싱하는 온도센서가 스테인리스 스틸(stainless steel)로 제작되어 세팅(setting) 값을 낮게 가져가게 되면 기판 온도가 타겟(target) 온도(예를 들면 200도)까지 도달하지 못하게 된다. 또한, 온도센서가 제1공정진행 후 가열된 상태에서 충분히 쿨링되지 않은 채로 제2공정을 진행하면 온도센서의 가열로 인해 세팅값(설정된 측정 온도)에 빨리 도달하게 되어 기판이 타겟 온도에 도달하지 못하게 된다. 이와는 반대로, 온도센서의 세팅값을 더 높게 설정하여 진행하는 경우 센서 fail과 함께 오동작을 일으키는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예들은 기판을 균일하게 가열할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예들은 가열 유닛의 오염을 최소화할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예들은 가열 유닛의 효율을 높일 수 있는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예들은 온도센서의 과부하 없이 기판을 타겟 온도까지 가열시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예들은 온도센서가 발열체로부터 전달되는 열 이외에 주변 구조물로부터 전달되는 전도열을 차단할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예들은 온도센서의 온도를 빠르게 낮출 수 있는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 상부가 개방된 처리 용기; 상기 처리 용기 내에 위치된 기판을 지지하면서 기판을 가열하는 기판 가열 유닛; 상기 기판 가열 유닛에 놓인 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛을 포함하되, 상기 기판 가열 유닛은, 상부에 기판이 놓여지는 회전 가능한 척 스테이지; 중공형의 형상을 갖고, 상기 척 스테이지와 결합하여 상기 척 스테이지를 회전시키는 회전부; 및 상기 척 스테이지 내에 배치된 발열부를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.

또한, 상기 발열부는 상기 척 스테이지의 중심에 대해 상이한 반경 거리에서 동심적으로 배열되는 링 형상의 램프들을 포함할 수 있다.

또한, 상기 기판 가열 유닛은, 상기 발열부와 상기 척 스테이지 사이에 제공되고, 상기 발열부로부터 방사된 열 에너지를 기판을 향해 반사시키는 반사 플레이트를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 발열부는 상기 척 스테이지의 중심에 대해 상이한 반경 거리에서 동심적으로 배열되는 링 형상의 램프들을 포함하고, 상기 기판 가열 유닛은, 상기 램프들 각각의 온도를 측정하기 위해 상기 반사 플레이트에 설치되는 온도센서 어셈블리들을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 기판 가열 유닛은 상기 발열부 상부에 상기 램프들을 보호하기 위한 석영 윈도우를 더 포함하되; 상기 석영 윈도우는 가장자리가 상기 척 스테이지에 지지될 수 있다.

또한, 상기 석영 윈도우는 투명하며, 상기 척 스테이지와 함께 회전될 수 있다.

또한, 상기 온도센서 어셈블리는 상기 반사 플레이트에 고정하기 위해 볼트 체결공이 형성된 고정블록; 상기 고정부로부터 일측으로 연장되어 형성되고 상기 반사 플레이트로부터 이격되게 제공되는 박형(silm)의 지지판; 및 신호 인출용 리드선이 연결되고, 상기 지지판의 저면에 위치되는 온도 센서 소자를 포함할 수 있다.

또한, 상기 온도센서 어셈블리는 상기 온도 센서 소자를 둘러싸도록 제공되고, 가장자리는 상기 지지판의 저면에 용접으로 고정되는 박형의 덮개판을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 온도센서 어셈블리는 상기 반사 플레이트로부터 전달되는 열을 차단하기 위해 상기 고정블록과 상기 반사 플레이트 사이에 설치되는 단열 스페이서를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 온도센서 어셈블리는 상기 고정블록과 상기 지지판 그리고 상기 덮개판은 금도금층을 가질 수 있다.

또한, 상기 기판 처리 장치는 상기 회전부 내부를 관통하여 상기 척 스테이지 상부 중앙에 구비되고, 기판의 후면으로 처리액을 분사하는 백노즐부를 더 포함하고; 상기 백노즐부는 상기 회전부 내에 관통 축설되는 노즐 몸체를 포함하며, 상기 노즐 몸체에는 상기 온도센서 어셈블리들이 배치된 방향을 향해 상기 반사 플레이트 저면으로 쿨링 가스를 분사하는 분사 포트 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 기판을 균일하게 가열할 수 있다.

본 발명에 의하면, 가열 부재의 오염을 최소화할 수 있다.

본 발명에 의하면, 가열 부재의 효율을 높일 수 있다.

본 발명에 의하면, 온도센서 어셈블리는 반사 플레이트로부터 전달되는 열을 최소화하여 순수 IR 램프의 열만을 측정하게 함으로써 온도센서의 세팅값을 낮게 설정하여 과부하 없이 기판을 타겟 온도까지 가열하고, 각 공정의 온도센서 온도를 같게 하여 공정간 오차를 줄일 수 있다.

본 발명에 의하면, 온도센서 어셈블리의 고정블록과 지지판 그리고 덮개판이 금도금처리됨으로써 반사 플레이트로부터 전달되는 열을 필터링하여 온도 센서의 세팅값을 낮춤으로써 온도센서의 무리 없는 동작을 기대할 수 있다.

본 발명에 의하면, 온도 센서 소자가 장착된 지지판은 반사 플레이트에 형성된 관통홀에 인접하게 배치됨으로써 쿨링 가스에 의한 냉각이 가능하다. 따라서, 제1공정 후 가열된 온도센서를 단 시간에 낮추어 제2공정을 진행할 수 있어 공정 타임 및 기판 가열 시간 편차를 줄일 수 있는 각별한 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 설비를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 처리 장치의 구성을 보여주는 평면 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 처리 장치의 구성을 보여주는 측단면 구성도이다.
도 4는 기판 가열 유닛의 단면도이다.
도 5는 도 4의 요부를 보여주는 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 반사 플레이트에 설치되는 온도센서 어셈블리를 보여주는 도면들이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 기판 처리 시스템(1000)은 인덱스부(10), 버퍼부(20) 그리고 처리부(50)를 포함할 수 있다.

인덱스부(10), 버퍼부(20) 그리고 처리부는 일렬로 배치된다. 이하, 인덱스부(10), 버퍼부(20) 그리고 처리부(50)가 배열된 방향을 제 1 방향이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제 1 방향의 수직인 방향을 제 2 방향이라 하며, 제 1 방향과 제 2 방향을 포함한 평면에 수직인 방향을 제 3 방향이라 정의한다.

인덱스부(10)는 기판 처리 시스템(1000)의 제 1 방향의 전방에 배치된다. 인덱스부(10)는 4개의 로드 포트(12) 및 1개의 인덱스 로봇(13)을 포함한다.

4개의 로드 포트(12)는 제 1 방향으로 인덱스부(10)의 전방에 배치된다. 로드 포트(12)는 복수 개가 제공되며 이들은 제 2 방향을 따라 배치된다. 로드 포트(12)의 개수는 기판 처리 시스템(1000)의 공정 효율 및 풋 프린트 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 로드 포트(12)들에는 공정에 제공될 기판(W) 및 공정처리가 완료된 기판(W)이 수납된 캐리어(예컨대, 카세트, FOUP등)가 안착된다. 캐리어(16)에는 기판들을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯이 형성된다.

인덱스 로봇(13)은 로드 포트(12)와 이웃하여 제 1 방향으로 배치된다. 인덱스 로봇(13)은 로드 포트(12)와 버퍼부(20) 사이에 설치된다. 인덱스 로봇(13)은 버퍼부(20)의 상층에 대기하는 기판(W)을 캐리어(16)로 이송하거나, 캐리어(16)에서 대기하는 기판(W)을 버퍼부(20)의 하층으로 이송한다.

버퍼부(20)는 인덱스부(10)와 처리부 사이에 설치된다. 버퍼부(20)는 인덱스 로봇(13)에 의해 이송되기 전에 공정에 제공될 기판(W) 또는 메인 이송 로봇(30)에 의해 이송되기 전에 공정 처리가 완료된 기판(W)이 일시적으로 수납되어 대기하는 장소이다.

메인 이송 로봇(30)은 이동 통로(40)에 설치되며, 각 처리 장치(1)들 및 버퍼부(20) 간에 기판을 이송한다. 메인 이송 로봇(30)은 버퍼부(20)에서 대기하는 공정에 제공될 기판을 각 처리 장치(1)으로 이송하거나, 각 처리 장치(1)에서 공정 처리가 완료된 기판을 버퍼부(20)로 이송한다.

이동 통로(40)는 처리부 내의 제 1 방향을 따라 배치되며, 메인 이송 로봇(30)이 이동하는 통로를 제공한다. 이동 통로(40)의 양측에는 처리 장치(1)들이 서로 마주보며 제 1 방향을 따라 배치된다. 이동 통로(40)에는 메인 이송 로봇(30)이 제 1 방향을 따라 이동하며, 처리 장치(1)의 상하층, 그리고 버퍼부(20)의 상하층으로 승강할 수 있는 이동 레일이 설치된다.

처리 장치(1)은 메인 이송 로봇(30)이 설치되는 이동통로(40)의 양측에 서로 마주하게 배치된다. 기판 처리 시스템(1000)은 상하층으로 된 다수개의 처리 장치(1)을 구비하나, 처리 장치(1)의 개수는 기판 처리 시스템(1000)의 공정 효율 및 풋 프린트 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 각각의 처리 장치(1)은 독립적인 하우징으로 구성되며, 이에 각각의 처리 장치 내에서는 독립적인 형태로 기판을 처리하는 공정이 이루어질 수 있다.

아래의 실시예에서는 고온의 황산, 알카리성 약액(오존수 포함), 산성 약액, 린스액, 그리고 건조가스(IPA가 포함된 가스)와 같은 처리유체들을 사용하여 기판을 세정하는 장치를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 식각 공정 등과 같이 기판을 회전시키면서 공정을 수행하는 다양한 종류의 장치에 모두 적용될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성을 보여주는 평면 구성도이다. 도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성을 보여주는 측단면 구성도이다.

본 실시예에서는 기판 처리 장치(1)가 처리하는 기판으로 반도체 기판을 일례로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 액정표시장치용 기판, 플라즈마 디스플레이용 기판, FED(Field Emission Display)용 기판, 광디스크용 기판, 자기 디스크용 기판, 광학 자기 디스크용 기판, 포토마스크용 기판, 세라믹 기판, 태양 전지용 기판과 같은 다양한 종류의 기판에도 적용될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는 다양한 처리 유체들을 사용하여 가열된 기판 표면에 잔류하는 이물질 및 막질을 제거하는 장치로써, 챔버(800), 처리 용기(100), 기판 가열 유닛(200), 약액 공급 부재(300), 고정 노즐(900) 그리고 공정 배기부(500)를 포함한다.

챔버(800)는 밀폐된 내부 공간을 제공하며, 상부에는 팬필터유닛(810)이 설치된다. 팬필터유닛(810)은 챔버(800) 내부에 수직 기류를 발생시킨다.

팬필터유닛(810)은 필터와 공기공급팬이 하나의 유니트로 모듈화된 것으로, 고습도 외기를 필터링하여 챔버 내부로 공급해주는 장치이다. 고습도 외기는 팬 필터 유닛(810)을 통과하여 챔버 내부로 공급되어 수직기류를 형성하게 된다. 이러한 수직기류는 기판 상부에 균일한 기류를 제공하게 되며, 처리유체에 의해 기판 표면이 처리되는 과정에서 발생되는 오염물질(흄)들은 공기와 함께 처리 용기(100)의 흡입덕트들을 통해 공정 배기부(500)로 배출되어 제거됨으로써 처리 용기 내부의 고청정도를 유지하게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 챔버(800)는 수평 격벽(814)에 의해 공정 영역(816)과 유지보수 영역(818)으로 구획된다. 도면에는 일부만 도시하였지만, 유지보수 영역(818)에는 처리 용기(100)와 연결되는 배출라인(141,143,145), 배기라인(510) 이외에도 승강유닛의 구동부과, 약액 공급 부재(300)의 제1노즐(310)들과 연결되는 구동부, 공급라인 등이 위치되는 공간으로, 이러한 유지보수 영역(818)은 기판 처리가 이루어지는 공정 영역으로부터 격리되는 것이 바람직하다.

처리 용기(100)는 상부가 개구된 원통 형상을 갖고, 기판(w)을 처리하기 위한 공정 공간을 제공한다. 처리 용기(100)의 개구된 상면은 기판(w)의 반출 및 반입 통로로 제공된다. 공정 공간에는 기판 가열 유닛(200)이 위치된다. 기판 가열 유닛(200)은 공정 진행시 기판(W)을 지지한 상태에서 가열하고 기판을 회전시킨다.

처리 용기(100)는 강제 배기가 이루어지도록 하단부에 배기덕트(190)가 연결된 하부공간을 제공한다. 처리 용기(100)에는 회전되는 기판상에서 비산되는 약액과 기체를 유입 및 흡입하는 환형의 제1, 제2 및 제3 흡입덕트(110, 120, 130)가 다단으로 배치된다.

환형의 제1, 제2 및 제3 흡입덕트(110, 120, 130)는 하나의 공통된 환형공간(용기의 하부공간에 해당)과 통하는 배기구(H)들을 갖는다. 하부공간에는 배기부재(400)와 연결되는 배기덕트(190)가 제공된다.

구체적으로, 제1 내지 제3 흡입덕트(110, 120, 130)는 각각 환형의 링 형상을 갖는 바닥면 및 바닥면으로부터 연장되어 원통 형상을 갖는 측벽을 구비한다. 제2 흡입덕트(120)는 제1 흡입덕트(110)를 둘러싸고, 제1 흡입덕트(110)로부터 이격되어 위치한다. 제3 흡입덕트(130)는 제2 흡입덕트(120)를 둘러싸고, 제2 흡입덕트(120)로부터 이격되어 위치한다.

제1 내지 제3 흡입덕트(110, 120, 130)는 기판(w)으로부터 비산된 처리액 및 흄이 포함된 기류가 유입되는 제1 내지 제3 회수공간(RS1, RS2, RS3)을 제공한다. 제1 회수 공간(RS1)은 제1 흡입덕트(110)에 의해 정의되고, 제2 회수공간(RS2)은 제1 흡입덕트(110)와 제2 흡입덕트(120) 간의 이격 공간에 의해 정의되며, 제3 회수공간(RS3)은 제2 흡입덕트(120)와 제3 흡입덕트(130) 간의 이격 공간에 의해 정의된다.

제1 내지 제3 흡입덕트(110, 120, 130)의 각 상면은 중앙부가 개구되고, 연결된 측벽으로부터 개구부측으로 갈수록 대응하는 바닥면과의 거리가 점차 증가하는 경사면으로 이루어진다. 이에 따라, 기판(w)으로부터 비산된 처리액은 제1 내지 제3 흡입덕트(110, 120, 130)의 상면들을 따라 회수 공간들(RS1, RS2, RS3) 안으로 흘러간다.

제1 회수공간(RS1)에 유입된 제1 처리액은 제1 회수라인(141)을 통해 외부로 배출된다. 제2 회수공간(RS2)에 유입된 제2 처리액은 제2 회수라인(143)을 통해 외부로 배출된다. 제3 회수공간(RS3)에 유입된 제3 처리액은 제3 회수라인(145)을 통해 외부로 배출된다.

공정 배기부(500)는 처리 용기(100) 내부의 배기를 담당한다. 일 예로, 공정 배기부(500)는 공정시 제1 내지 제3 흡입덕트(110, 120, 130)중 처리액을 회수하는 흡입덕트에 배기압력(흡입압력)을 제공하기 위한 것이다. 공정 배기부(500)는 배기덕트(190)와 연결되는 배기라인(510), 댐퍼(520)를 포함한다. 배기라인(510)은 배기펌프(미도시됨)로부터 배기압을 제공받으며 반도체 생산라인(팹)의 바닥 공간에 매설된 메인 배기라인과 연결된다.

한편, 처리 용기(100)는 처리 용기(100)의 수직 위치를 변경시키는 승강 유닛(600)와 결합된다. 승강 유닛(600)은 처리 용기(100)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(100)가 상하로 이동됨에 따라 기판 가열 유닛(200)에 대한 처리 용기(100)의 상대 높이가 변경된다.

승강 유닛(600)은 브라켓(612), 이동 축(614), 그리고 구동기(616)를 가진다. 브라켓(612)은 처리 용기(100)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(612)에는 구동기(616)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동 축(614)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(210)에 로딩 또는 스핀 헤드(210)로부터 언로딩될 때 스핀 헤드(210)가 처리 용기(100)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(100)는 하강한다. 또한, 공정이 진행시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 흡입덕트(110, 120, 130)로 유입될 수 있도록 처리 용기(100)의 높이가 조절된다. 이에 따라, 처리 용기(100)와 기판(w) 간의 상대적인 수직 위치가 변경된다. 따라서, 처리 용기(100)는 상기 각 회수공간(RS1, RS2, RS3) 별로 회수되는 처리액과 오염 가스의 종류를 다르게 할 수 있다.

이 실시예에 있어서, 처리 장치(1)은 처리 용기(100)를 수직 이동시켜 처리 용기(100)와 기판 가열 유닛(200) 간의 상대적인 수직 위치를 변경시킨다. 그러나, 처리 장치(1)는 기판 가열 유닛(200)을 수직 이동시켜 처리 용기(100)와 기판 가열유닛(200) 간의 상대적인 수직 위치를 변경시킬 수도 있다.

고정 노즐(900)들은 처리 용기(100) 상단에 설치된다. 고정 노즐(900)은 스핀헤드(210)에 놓여진 기판(W)으로 처리 유체를 분사한다. 고정 노즐(900)은 기판의 처리 위치에 따라 분사 각도 조절이 가능하다.

약액 공급 부재(300)는 기판(W) 표면을 식각하기 위한 고온의 케미칼을 토출한다. 여기서, 케미컬은 황산, 인산, 또는 황산과 인산의 혼합액일 수 있다.

약액 노즐 부재(310)는 노즐(311), 노즐 암(313), 지지 로드(315), 노즐 구동기(317)를 포함한다. 노즐(311)은 공급부(320)를 통해 인산을 공급받는다. 노즐(311)은 인산을 기판 표면으로 토출한다. 노즐 암(313)은 일 방향으로 길이가 길게 제공되는 암으로, 선단에 노즐(311)이 장착된다. 노즐 암(313)은 노즐(311)을 지지한다. 노즐 암(313)의 후단에는 지지 로드(315)가 장착된다. 지지 로드(315)는 노즐 암(313)의 하부에 위치하며, 노즐 암(313)에 수직하게 배치된다. 노즐 구동기(317)는 지지 로드(315)의 하단에 제공된다. 노즐 구동기(317)는 지지 로드(315)의 길이 방향 축을 중심으로 지지 로드(315)를 회전시킨다. 지지 로드(315)의 회전으로 노즐 암(313)과 노즐(311)이 지지 로드(315)를 축으로 스윙 이동한다. 노즐(311)은 처리 용기(210)의 외측과 내측 사이를 스윙 이동할 수 있다. 그리고, 노즐(311)은 기판(W)의 중심과 가장 자리영역 사이 구간을 스윙 이동하며 인산을 토출할 수 있다.

도시하지 않았지만, 매엽식 처리 장치(1)는 약액 공급 부재(300) 이외에도 다양한 처리 유체들을 기판으로 분사하기 위한 공급 부재들을 포함할 수 있다.

도 4는 기판 가열 유닛을 보여주는 단면도이고, 도 5는 도 4의 요부를 보여주는 도면이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 기판 가열 유닛(200)은 처리 용기(100)의 내측에 설치된다. 기판 가열 유닛(200)은 공정 진행 중 기판을 가열한다. 또한, 기판 가열 유닛(200)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하며, 공정이 진행되는 동안 후술할 구동부(240)에 의해 회전될 수 있다.

기판 가열 유닛(200)은 척 스테이지(210), 석영 윈도우(220), 회전부(230), 백노즐부(240), 발열부(250), 반사 플레이트(260), 온도센서 어셈블리(270)를 포함한다.

척 스테이지(210)는 원형의 상부면을 갖으며, 회전부(230)에 결합되어 회전된다. 척 스테이지(210)의 가장자리에는 척킹 핀(212)들이 설치된다. 척킹 핀(212)들은 석영 윈도우(220)를 관통해서 석영 윈도우(220) 상측으로 돌출되도록 제공된다. 척킹 핀(212)들은 다수의 지지 핀(214)들에 의해 지지된 기판(W)이 정 위치에 놓이도록 기판(W)을 정렬한다. 또한, 공정 진행시 척킹 핀(212)들은 기판(W)의 측부와 접촉되어 기판(W)이 정 위치로부터 이탈되는 것을 방지한다.

회전부(230)는 중공형의 형상을 갖고, 척 스테이지(210)와 결합하여 척 스테이지(210)를 회전시킨다.

척 스테이지(210)의 상부에는 기판을 150-250℃로 가열하기 위한 발열부(250)가 설치된다. 발열부(250)는 서로 상이한 직경을 가지고 서로 이격되게 배치되며, 링 형상으로 제공되는 복수의 IR 램프(252)들을 포함한다. 각 IR 램프(252)에는 온도센서 어셈블리(270)가 구성되어 있어 각각 제어가 가능할 수 있다.

발열부(250)는 동심의 다수의 구역들로 세분될 수 있다. 각각의 구역에는 각각의 구역을 개별적으로 가열시킬 수 있는 IR 램프(252)들이 제공된다. IR 램프(252)들은 척 스테이지(210)의 중심에 대해 상이한 반경 거리에서 동심적으로 배열되는 링 형상으로 이루어진다. 본 실시예에서는 6개의 IR 램프(252)들이 도시되어 있지만, 이는 하나의 예에 불과하며 IR 램프들의 수는 원하는 온도 제어된 정도에 의존하여 가감될 수 있음을 이해할 것이다. 이처럼, 발열부(250)는 각각의 개별적인 구역의 온도를 제어함으로써, 공정 진행 동안 기판의 반경에 따라 온도를 단조적으로 (즉, 온도에서의 연속적인 증가 또는 감소) 제어할 수 있는 능력을 제공한다. 이를 위해 각 IR 램프(252)들의 온도를 개별적으로 체크하기 위한 온도센서 어셈블리(270)가 반사 플레이트(26)에 설치된다.

일 예로, IR 램프(252)들이 척 스테이지(210)와 함께 회전되는 구조에서는 발열부(250)로 전원을 공급하는 방식은 슬립링을 사용할 수 있다.

발열부(250)와 척 스테이지(210) 사이에는 IR 램프(252)들에서 발생되는 열을 상부(기판을 향하도록)로 전달되도록 반사 플레이트(260)이 제공될 수 있다. 반사 플레이트(260)는 회전부(230)의 중앙 공간에 관통하여 설치되는 노즐 몸체에 지지될 수 있다. 그리고, 반사 플레이트(260)은 안정적인 지지를 위해 내측단에 하측으로 연장되어 형성되고 회전부(230)에 베어링(232)을 통해 지지되는 지지단(268)을 포함한다. 반사 플레이트(260)는 척 스테이지(210)와 함께 회전되지 않는 고정식으로 제공된다.

도시하지 않았지만, 반사 플레이트(260)는 방열을 위한 목적으로 쿨링핀들이 설치될 수 있다. 그리고, 반사 플레이트(260)의 발열을 억제하기 위해 냉각 가스가 반사 플레이트 저면을 흐르도록 구성될 수 있다. 일 예로, 노즐 몸체(242)에는 온도센서 어셈블리들이 배치된 방향을 향해 반사 플레이트 저면으로 쿨링 가스를 분사하는 분사 포트(248)를 갖는다.

한편, 발열부(250)와 기판(W) 사이에는 IR 램프(252)들을 보호하기 위한 석영 윈도우(220)가 설치될 수 있다. 석영 윈도우(220)는 투명할 수 있으며 척 스테이지(210)와 함께 회전될 수 있다. 석영 윈도우(220)는 지지핀(224)들을 포함한다. 지지 핀(224)들은 석영 윈도우(220)의 상부 면 가장자리부에 소정 간격 이격되어 일정 배열로 배치되며, 석영 윈도우(220)로부터 상측으로 돌출되도록 구비된다. 지지 핀(224)들은 기판(W)의 하면을 지지하여 기판(W)이 석영 윈도우(220)로부터 상측 방향으로 이격된 상태에서 지지되도록 한다.

백노즐부(240)는 기판의 배면에 약액을 분사하기 위한 것으로, 노즐 몸체(242) 및 약액 분사부(244)를 가진다. 약액 분사부(244)는 척 스테이지(210)와 석영 윈도우(220)의 중앙 상부에 위치된다. 노즐 몸체(242)는 중공형의 회전부(200) 내에 관통 축설되며, 도시하지 않았지만 노즐 몸체(242)의 내부에는 약액 이동 라인, 가스 공급라인 및 퍼지 가스 공급 라인이 제공될 수 있다. 약액 이동 라인은 기판(W) 배면의 식각 처리를 위한 식각액을 약액 분사부(244)에 공급하고, 가스 공급 라인은 기판(W)의 배면에 식각 균일도 조절을 위한 질소 가스를 공급하고, 퍼지 가스 공급 라인은 석영 윈도우와 노즐 몸체 사이로 식각액이 침투되는 것을 방지하도록 질소 퍼지가스를 공급한다.

온도센서 어셈블리(270)들은 IR 램프(252)들 각각의 온도를 측정하기 위해 반사 플레이트(260)의 일직선 상에 일렬로 설치된다.

도 6a 및 도 6b는 반사 플레이트에 설치되는 온도센서 어셈블리를 보여주는 도면들이다.

온도센서 어셈블리(270)는 고정블록(271), 지지판(272), 온도 센서 소자(273), 덮개판(274), 단열 스페이서(278)를 포함한다. 상기의 구조로 이루어지는 온도센서 어셈블리는 IR 램프의 정확한 온도 측정을 위해 IR 램프의 근거리인 반사 플레이트(260)에 박형의 온도센서 어셈블리를 장착하여 측정 및 온도 제어를 할 수 있다. 즉, 상기의 온도센서 어셈블리는 협소한 공간에 매우 적합한 구조를 갖는다.

고정블록(271)은 반사 플레이트(260)에 고정하기 위해 볼트 체결공(271a)을 갖는다. 지지판(272)은 박형(silm) 형태로 고정블록(271)의 일측으로 연장되어 형성된다. 지지판(272)은 반사 플레이트(260)의 상면으로 이격되어 배치되고, 반사 플레이트(260)에는 지지판(272)과 대향하는 부분에 관통홀(269)이 형성된다. 따라서, 반사 플레이트(260) 저면을 흐르는 쿨링 가스가 관통홀(269)을 통해 온도 센서 어셈블리(270)를 냉각시킬 수 있다. 온도 센서 소자(273)는 신호 인출용 리드선(273a)이 연결되며, 지지판(272)의 저면에 위치된다. 온도 센서 소자(273)는 지지판(272)의 저면에 가장자리가 용접으로 고정되는 덮개판(274)에 의해 둘러싸여져 지지된다. 즉, 온도 센서 소자(273)는 지지판(272)에 직접 고정되는 것이 아니라 덮개판(274)에 의해 받쳐진 상태로 장착된다.

단열 스페이서(278)는 고정 블록(271) 저면에 설치된다, 즉, 단열 스페이서(278)는 고정블록(271)과 반사 플레이트(260) 사이에 삽입되어 반사 플레이트(260)로부터 온도센서 어셈블리(170)로 전달되는 전도열을 차단한다.

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.

1: 처리 장치 100: 처리 용기
200 : 기판 가열 유닛 250 : 발열부
252 ; IR 램프 260 : 반사 플레이트
270 : 온도센서 어셈블리

Claims

기판 처리 장치에 있어서:
상부가 개방된 처리 용기;
상기 처리 용기 내에 위치된 기판을 지지하면서 기판을 가열하는 기판 가열 유닛;
상기 기판 가열 유닛에 놓인 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛을 포함하되,
상기 기판 가열 유닛은,
상부에 기판이 놓여지는 회전 가능한 척 스테이지;
중공형의 형상을 갖고, 상기 척 스테이지와 결합하여 상기 척 스테이지를 회전시키는 회전부;
상기 척 스테이지 내에 배치된 발열부; 및
상기 발열부와 상기 척 스테이지 사이에 제공되고, 상기 발열부로부터 방사된 열 에너지를 기판을 향해 반사시키는 반사 플레이트를 포함하고,
상기 발열부는 상기 척 스테이지의 중심에 대해 상이한 반경 거리에서 동심적으로 배열되는 링 형상의 램프들을 포함하고,
상기 기판 가열 유닛은,
상기 램프들 각각의 온도를 측정하기 위해 상기 반사 플레이트에 설치되는 온도센서 어셈블리들을 더 포함하는 기판 처리 장치.
삭제
삭제
삭제
기판 처리 장치에 있어서:
상부가 개방된 처리 용기;
상기 처리 용기 내에 위치된 기판을 지지하면서 기판을 가열하는 기판 가열 유닛;
상기 기판 가열 유닛에 놓인 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛을 포함하되,
상기 기판 가열 유닛은,
상부에 기판이 놓여지는 회전 가능한 척 스테이지;
중공형의 형상을 갖고, 상기 척 스테이지와 결합하여 상기 척 스테이지를 회전시키는 회전부;
상기 척 스테이지 내에 배치된 발열부를 포함하고,
상기 발열부는
상기 척 스테이지의 중심에 대해 상이한 반경 거리에서 동심적으로 배열되는 링 형상의 램프들을 포함하며,
상기 기판 가열 유닛은
상기 발열부 상부에 상기 램프들을 보호하기 위한 석영 윈도우를 더 포함하되;
상기 석영 윈도우는 가장자리가 상기 척 스테이지에 지지되는 기판 처리 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 석영 윈도우는 투명하며, 상기 척 스테이지와 함께 회전되는 기판 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 온도센서 어셈블리는
상기 반사 플레이트에 고정하기 위해 볼트 체결공이 형성된 고정블록;
상기 고정블록으로부터 일측으로 연장되어 형성되고 상기 반사 플레이트로부터 이격되게 제공되는 박형(silm)의 지지판; 및
신호 인출용 리드선이 연결되고, 상기 지지판의 저면에 위치되는 온도 센서 소자를 포함하는 기판 처리 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 온도센서 어셈블리는
상기 온도 센서 소자를 둘러싸도록 제공되고, 가장자리는 상기 지지판의 저면에 용접으로 고정되는 박형의 덮개판을 더 포함하는 기판 처리 장치.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 온도센서 어셈블리는
상기 반사 플레이트로부터 전달되는 열을 차단하기 위해 상기 고정블록과 상기 반사 플레이트 사이에 설치되는 단열 스페이서를 더 포함하는 기판 처리 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 온도센서 어셈블리는
상기 고정블록과 상기 지지판 그리고 상기 덮개판은 금도금층을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기판 처리 장치는
상기 회전부 내부를 관통하여 상기 척 스테이지 상부 중앙에 구비되고, 기판의 후면으로 처리액을 분사하는 백노즐부를 더 포함하고;
상기 백노즐부는 상기 회전부 내에 관통 축설되는 노즐 몸체를 포함하며,
상기 노즐 몸체에는 상기 온도센서 어셈블리들이 배치된 방향을 향해 상기 반사 플레이트 저면으로 쿨링 가스를 분사하는 분사 포트 포함하는 기판 처리 장치.
기판 처리 장치에 있어서:
처리 용기;
상기 처리 용기 내에 위치된 기판을 지지하면서 기판을 가열하는 기판 가열 유닛;
상기 기판 가열 유닛에 놓인 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛을 포함하되,
상기 기판 가열 유닛은,
상부에 기판이 놓여지는 회전 가능한 척 스테이지;
상기 척 스테이지와 결합하여 상기 척 스테이지를 회전시키는 회전부;
상기 척 스테이지 내에 배치된 링 형상의 램프들을 가지는 발열부;
상기 발열부와 상기 척 스테이지 사이에 제공되고, 상기 발열부로부터 방사된 열 에너지를 기판을 향해 반사시키는 반사 플레이트; 및
상기 램프들 각각의 온도를 측정하는 온도센서 어셈블리들을 포함하는 기판 처리 장치.
제12항에 있어서,
상기 램프들은 상기 척 스테이지의 중심에 대해 상이한 반경 거리에서 동심적으로 배열되는 기판 처리 장치.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 온도센서 어셈블리들은 상기 반사 플레이트에 설치되는 기판 처리 장치.
기판 처리 장치에 있어서:
처리 용기;
상기 처리 용기 내에 위치된 기판을 지지하면서 기판을 가열하는 기판 가열 유닛;
상기 기판 가열 유닛에 놓인 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛을 포함하되,
상기 기판 가열 유닛은,
상부에 기판이 놓여지는 회전 가능한 척 스테이지;
상기 척 스테이지와 결합하여 상기 척 스테이지를 회전시키는 회전부;
상기 척 스테이지 내에 배치된 링 형상의 램프들을 가지는 발열부;
상기 발열부 상부에 상기 램프들을 보호하기 위한 석영 윈도우를 포함하는 기판 처리 장치.
제15항에 있어서,
상기 석영 윈도우는 가장자리가 상기 척 스테이지에 지지되는 기판 처리 장치.
제15항 또는 제16항에 있어서,
상기 램프들은 상기 척 스테이지의 중심에 대해 상이한 반경 거리에서 동심적으로 배열되는 기판 처리 장치.