JP7160872B2

JP7160872B2 - 基板処理装置およびその駆動方法

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Publication number: JP7160872B2
Application number: JP2020133899A
Authority: JP
Inventors: 明魯勳; 姜韓仙; 尹貞▲びん▼
Original assignee: Semes Co Ltd
Current assignee: Semes Co Ltd
Priority date: 2019-08-07
Filing date: 2020-08-06
Publication date: 2022-10-25
Anticipated expiration: 2040-08-06
Also published as: KR20210017131A; KR102300359B1; US20210039119A1; US11938493B2; JP2021027362A

Description

本発明は基板処理装置およびその駆動方法に関する。

半導体装置またはディスプレイ装置を製造する際には、写真、エッチング、アッシング、イオン注入、薄膜蒸着、洗浄など多様な工程が実施される。ここで、洗浄工程は基板表面に残留するパーティクル、有機汚染物、金属汚染物などの汚染物質などを除去する。このような洗浄工程は、乾式洗浄（ｄｒｙｃｌｅａｎｉｎｇ）と湿式洗浄（ｗｅｔｃｌｅａｎｉｎｇ）に区分される。湿式洗浄は、薬液中に基板を沈積させて化学的溶解などによって汚染物質を除去するバス（ｂａｔｈ）式と、スピンチャック上に基板を置いて、基板を回転させる間、ノズルを介して基板の表面に薬液を供給して汚染物質を除去する枚葉式に分けられる。

一方、枚葉式洗浄装置の場合、薬液を供給するノズルの振動によって、収率およびプロセスの最適化に困難がある。ノズルが振動すると、ノズル内の薬液が既に設定された値より多く基板上に噴射され得る。そのため、基板の一部パターンが崩れる問題が発生し得る。

本発明が解決しようとする課題は、ノズルの振動を最小化できるダンパを含む基板処理装置を提供することにある。

本発明が解決しようとする他の課題は、ノズルの振動を最小化できるダンパを含む基板処理装置の駆動方法を提供することにある。

本発明の課題は以上で言及した課題に制限されず、言及されていないまた他の課題は、以下の記載から当業者に明確に理解されるであろう。

前記課題を達成するための本発明の基板処理装置の一面（ａｓｐｅｃｔ）は、基板を支持し、基板を一方向に回転させ得る支持モジュールと、前記支持モジュールの一側に配置され、スウィング方式で移動して前記基板に薬液を噴射するスウィングノズルと、前記スウィングノズルの一側に配置され、前記スウィングノズルの動きをセンシングするセンサと、前記スウィングノズルの他側に、互いに相対的な間隔調整が可能なように設置される電磁石およびマグネットと、前記センサのセンシング結果の提供を受け、前記電磁石に電源を提供して前記電磁石と前記マグネットとの間に引力または斥力を発生させて前記スウィングノズルに対するダンピング動作を行うコントローラと、を含む。

前記電磁石は前記スウィングノズルの他側と第１ばねを介して連結され、前記マグネットは前記スウィングノズルの他側と第２ばねを介して連結される。

前記電磁石と前記マグネットとの間に引力が発生する場合、前記第１ばねまたは前記第２ばねが曲がることにより前記電磁石と前記マグネットとの間の距離が近くなり、前記電磁石と前記マグネットとの間に斥力が発生する場合、前記第１ばねまたは前記第２ばねが曲がることにより前記電磁石と前記マグネットとの間の距離が遠くなる。

前記センサは加速度センサであり、前記コントローラは前記加速度センサによってセンシングされた加速度に基づいて、前記電磁石に提供する電流の周波数と振幅のうち少なくとも一つを制御し得る。

前記加速度センサによってセンシングされた加速度の絶対値が大きくなることによって、前記電磁石と前記マグネットとの間の斥力を大きくし得る。

前記スウィングノズルが等速度運動するとき、前記スウィングノズルには第１大きさの振動が発生し、前記スウィングノズルが停止するとき、前記スウィングノズルには前記第１大きさより大きい第２大きさの振動が発生し得る。

前記スウィングノズルは、薬液を前記基板に噴射しながら第１位置から第２位置まで移動し、前記第１位置は前記基板のエッジに対応し、前記第２位置は前記基板のセンターに対応し、前記スウィングノズルは、前記第１位置と前記第２位置との間で少なくとも２回止まり得る。

前記スウィングノズルの前記一側にはノズルチップが配置され、前記スウィングノズルの前記他側はノズルシャフトと連結され、前記ノズルシャフトは第１プーリに連結され、モータは第２プーリに連結され、前記第１プーリと前記第２プーリはタイミングベルトによって連結され得る。

前記電磁石は、ボイスコイルモータを含み得る。

前記課題を達成するための本発明の基板処理装置の他の面は、基板に薬液を噴射するためのスウィングノズルと、前記スウィングノズルの一側に配置された加速度センサと、前記スウィングノズルの他側に配置され、前記加速度センサによってセンシングされた加速度によりダンピング動作を行うダンパを含み、前記ダンパは、前記スウィングノズルの他側と第１ばねを介して連結された電磁石と、前記スウィングノズルの他側と第２ばねを介して連結され、前記電磁石と対向するように配置されたマグネットと、を含む。

前記電磁石と前記マグネットとの間に引力が発生する場合、前記第１ばねまたは前記第２ばねが曲がることにより前記電磁石と前記マグネットとの間の距離が近くなり、前記ダンパのダンピング量が小さくなって、前記電磁石と前記マグネットとの間に斥力が発生する場合、前記第１ばねまたは前記第２ばねが曲がることにより前記電磁石と前記マグネットとの間の距離が遠くなり、前記ダンパのダンピング量が大きくなる。

前記スウィングノズルが等速度運動するとき、前記スウィングノズルには第１大きさの振動が発生し、前記スウィングノズルが停止するとき、前記スウィングノズルには前記第１大きさより大きい第２大きさの振動が発生する。

前記スウィングノズルは、前記薬液を前記基板に噴射しながら第１位置から第２位置まで移動し、前記第１位置は前記基板のエッジに対応し、前記第２位置は前記基板のセンターに対応し、前記スウィングノズルは、前記第１位置と前記第２位置との間で少なくとも２回止まる。

前記他の課題を達成するための本発明の基板処理装置の駆動方法の一面は、スウィングノズルと、前記スウィングノズルの一側に配置されて前記スウィングノズルの動きをセンシングする加速度センサと、前記スウィングノズルの他側と第１ばねを介して連結された電磁石と、前記スウィングノズルの他側と第２ばねを介して連結されて前記電磁石と対向するように配置されたマグネットと、を含む基板処理装置が提供され、前記加速度センサを介して前記スウィングノズルの振動をセンシングし、前記加速度センサのセンシング結果により、前記電磁石と前記マグネットとの間に斥力を発生させて前記電磁石と前記マグネットとの間の距離が遠くなるようにすることを含み得る。

前記スウィングノズルは、薬液を前記基板に噴射しながら第１位置から第２位置まで移動し、前記第１位置は前記基板のエッジに対応し、前記第２位置は前記基板のセンターに対応し、前記スウィングノズルは、前記第１位置と前記第２位置との間で少なくとも２回止まる。

その他実施形態の具体的な内容は、詳細な説明および図面に含まれている。

本発明の一実施形態による基板処理装置を説明するためのブロック図である。図１に示すダンパを説明するための拡大図である。図１に示すダンパの動作を説明するための図面である。図１に示すダンパの動作を説明するための図面である。図１に示すスウィングノズルの一側を説明するための拡大図である。スウィングノズルが等速度運動するときに発生する振動を説明するための図である。スウィングノズルが停止するときに発生する振動を説明するための図である。本発明の他の実施形態による基板処理装置を説明するための図である。本発明のさらに他の実施形態による基板処理装置を説明するための図面である。本発明のさらに他の実施形態による基板処理装置を説明するための図面である。本発明のいくつかの実施形態による基板処理システムを概略的に示す平面図である。図１１の枚葉式基板処理装置の構成を示す平面構成図である。図１２に示す基板処理装置で処理容器と支持モジュールを示す断面図である。

以下、添付する図面を参照して本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。本発明の利点および特徴、並びにこれらを達成する方法は添付する図面と共に詳細に後述する実施形態を参照することにより明確になる。しかし、本発明は以下に示す実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態を実現することができ、本実施形態は単に本発明の内容を詳細にし、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範囲を具体的に知らせるために提供するものであり、本発明は請求項の範囲によってのみ定義される。明細書全体にわたって同一参照符号は同一構成要素を称する。

素子（ｅｌｅｍｅｎｔｓ）または層が他の素子または層の「上（ｏｎ）」または「上（ｏｎ）」と称する場合、他の素子または層の真上だけでなく中間に他の層または他の素子を介在する場合をすべて含む。反面、素子が「直接上（ｄｉｒｅｃｔｌｙｏｎ）」または「真上」と称する場合、中間に他の素子または層を介在しない場合を示す。

空間的に相対的な用語である「下方（ｂｅｌｏｗ）」、「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「底部（ｌｏｗｅｒ）」、「上方（ａｂｏｖｅ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」等は図面に図示されているように一つの素子または構成要素と他の素子または構成要素との相関関係を容易に記述するために使われる。空間的に相対的な用語は図面に図示されている方向に加えて使用時または動作時において素子が互いに異なる方向を含む用語として理解しなければならない。例えば、図面に図示されている素子をひっくり返す場合、他の素子の「下方（ｂｅｌｏｗ）」または「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」と記述された素子は他の素子の「上方（ａｂｏｖｅ）」に置かれ得る。したがって、例示的な用語である「の下」は下と上の方向をすべて含み得る。素子は他の方向にも配向されることができ、そのため空間的に相対的な用語は配向によって解釈されることができる。

第１、第２等が多様な素子、構成要素および／またはセクションを詳述するために使われるが、これら素子、構成要素および／またはセクションは、これら用語によって制限されないことはもちろんである。これらの用語は単に一つの素子、構成要素またはセクションを他の素子、構成要素またはセクションと区別するために使用するものである。したがって、以下で言及される第１素子、第１構成要素または第１セクションは本発明の技術的思想内で第２素子、第２構成要素または第２セクションであり得ることはもちろんである。

本明細書で使われた用語は実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は文面で特記しない限り、複数形も含む。明細書で使われる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含み（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素、段階、動作および／または素子は、一つ以上の他の構成要素、段階、動作および／または素子の存在または追加を排除しない。

他に定義のない限り、本明細書で使われるすべての用語（技術的および科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に共通して理解することができる意味で使用される。また、一般に使われている辞典に定義されている用語は、明らかに特に定義されていない限り、理想的にまたは過度に解釈されない。

以下、添付する図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。添付図面を参照して説明するにあたり、図面符号に関係なく同一または対応する構成要素には同じ参照番号を付与し、これに係る重複する説明は省略する。

図１は本発明の一実施形態による基板処理装置を説明するためのブロック図である。図２は図１に示すダンパを説明するための拡大図である。図３および図４は図１に示すダンパの動作を説明するための図面である。

まず図１を参照すると、本発明の一実施形態による基板処理装置はスウィングノズルＮ、センサ９５０、ダンパ（ｄａｍｐｅｒ）９００、コントローラ１０００等を含む。

基板Ｗは支持モジュール上に位置し、支持モジュールは基板Ｗを一方向Ｃに回転させ得る。

スウィングノズルＮは、スウィング方向Ｓに移動し、基板Ｗに薬液を噴射する。すなわち、基板Ｗが回転する間、スウィングノズルＮは、薬液を基板Ｗに噴射しながら第１位置Ｐ１から第２位置ＰＣまで移動することができる。例えば、第１位置Ｐ１は基板Ｗのエッジに対応し、第２位置ＰＣは基板のセンターに対応し得る。

また、スウィングノズルＮの一側にはノズルチップ（ｎｏｚｚｌｅｔｉｐ）が配置され、スウィングノズルＮの他側はノズルシャフトと連結される。ノズルシャフトを基準としてスウィングノズルＮがスウィングする。

スウィングノズルＮは、薬液供給部１０１０と連結され、駆動部１０２０と連結される。スウィングノズルＮは駆動部１０２０によって電源の提供を受けてスウィング動作を行い、薬液供給部１０１０から薬液の提供を受けてノズルチップを介して薬液を噴射する。薬液は基板洗浄に使われる薬液（例えば、超純水、オゾン水、イソプロピルアルコールなど）であり得るが、これに限定されない。

センサ９５０はスウィングノズルＮの一側に配置され、スウィングノズルＮの動きをセンシングする。センサ９５０は、例えば、加速度センサであり得るが、これに限定されない。すなわち、スウィングノズルＮの動き（例えば、振動）をセンシングできるものであれば、いかなるセンサでも可能である。センサ９５０はセンシング結果（例えば、スウィングノズルＮの加速度）をコントローラ１０００に提供する。

また、スウィングノズルＮの他側には、ダンパ９００が設置される。

図２を参照すると、ダンパ９００は互いに相対的な間隔調整が可能なように設置される電磁石９１０とマグネット９２０を含み得る。互いに相対的な間隔調整が可能になるように、電磁石９１０は第１ばね９１２を介してスウィングノズルＮの他側に連結され、マグネット９２０は第２ばね９２２を介してスウィングノズルＮの他側に連結される。例えば、第１ばね９１２と第２ばね９２２は板ばねであり得るが、これに限定されない。すなわち、電磁石９１０とマグネット９２０が互いに対向するように配置され、第１ばね９１２と第２ばね９２２の相対的間隔を調整できるものであれば、いかなるものでも可能である。

電磁石９１０は、電源供給部１０３０から電源（例えば、電流）の提供を受ける。提供される電源の周波数／振幅などによって電磁石９１０で生成する磁力の形態は変更される。

電磁石９１０は、例えば、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ，ＶｏｉｃｅＣｏｉｌＭｏｔｏｒ）でありうる。ボイスコイルモータは、速やかな応答性と線形性、小型サイズに低電力駆動が可能であり、精密制御用途に使われる。ボイスコイルモータは、例えば、軟磁性体と永久磁石に磁気回路が形成され、磁気回路内のエアギャップ（ａｉｒｇａｐ）にコイルを位置させる構造でありうる。

マグネット９２０は電磁石であり得、永久磁石であり得る。マグネット９２０が電磁石であれば、電源供給部１０３０から電源の提供を受け得る。以下では説明の便宜上、マグネット９２０が永久磁石である場合を説明する。

コントローラ１０００は、センサ９５０のセンシング結果（例えば、スウィングノズルＮの加速度）の提供を受け、センシング結果に基づいて電源供給部１０３０が電磁石９１０に電源を提供するようにして電磁石９１０とマグネット９２０との間の引力または斥力を発生させてスウィングノズルＮに対するダンピング動作を遂行することができる。

ここで図３を参照すると、電磁石９１０とマグネット９２０との間に引力Ｆ１が発生する場合、第１ばね９１２または第２ばね９２２が曲がることにより電磁石９１０とマグネット９２０との間の距離が近くなる。電磁石９１０とマグネット９２０との間の距離が近くなると、ダンパ９００のダンピング量が小さくなる。

図４を参照すると、電磁石９１０とマグネット９２０との間に斥力Ｆ２が発生する場合、第１ばね９１２または第２ばね９２２が曲がることにより電磁石９１０とマグネット９２０との間の距離が遠くなる。電磁石９１０とマグネット９２０との間の距離が遠くなると、ダンパ９００のダンピング量が大きくなる。スウィングノズルＮが振動する場合、ダンピング量が大きくなるようにしてスウィングノズルＮの振動を低減させることができる。

ここで、第１ばね（板ばね）９１２と第２ばね（板ばね）９２２の強度を異なるようにすることができる。チャンバ内の他のモジュール（または構成部品）の配置を考慮し、第１ばね９１２／第２ばね９２２の強度を調整する。図３および図４に示すように、第１ばね９１２の強度が第２ばね９２２の強度より大きくてもよい。このようにすると、引力／斥力が発生したとき、第１ばね９１２より第２ばね９２２がより多く曲がる。逆に、図３および図４に示すものとは異なり、第２ばね９２２の強度が第１ばね９１２の強度より大きくてもよい。

図５ないし図７を参照してダンパ９００のダンピング動作を追加的に説明する。

図５は、図１に示すスウィングノズルの一側を説明するための拡大図である。図６は、スウィングノズルが等速度運動するとき発生する振動を説明するための図である。図７は、スウィングノズルが停止するとき発生する振動を説明するための図である。

まず、図５を参照すると、基板Ｗ上に薬液を一定に提供するために、コントローラ１０００はスウィングノズルＮが等速度で移動するように制御する。ところで、スウィングノズルＮはモータ７７０から提供される回転力が、タイミングベルトおよびプーリ等を介してスウィングノズルＮに提供され、そのためスウィングノズルＮが移動することができる。しかし、このような構造によってスウィングノズルＮは動作時振動が発生し得る。図５に示すように、スウィングノズルＮの一側が第１方向ａと第２方向ｂに振動し得る。

図６を参照すると、ｘ軸は時間であり、ｙ軸は変位を表す。スウィングノズルＮが等速度運動しても、スウィングノズルＮは図６に示すような同じ微細な振動（すなわち、第１大きさの振動）が発生する。図面符号９９１は等速度運動時にスウィングノズルＮの一側で発生する振動を表す。図６には、第２方向ｂへの振幅Ａｂと、第１方向ａへの振幅Ａａを図示している。ダンパ９００を利用することによって、振幅Ａａ、Ａｂを減らすことができる。

図７を参照すると、ｘ軸は時間であり、ｙ軸は変位を表す。スウィングノズルＮが停止するとき、スウィングノズルＮは相対的に大きい振動（すなわち、第２大きさの振動）が発生する。ここで、第２大きさは第１大きさより大きくてもよい。ここで、第２大きさは停止時に発生する最も大きい振幅であり、第１大きさは等速度運動時に発生する最も大きい振幅を表す。

図面符号９９２は、停止時にスウィングノズルＮの一側で発生する振動を表す。例えば、スウィングノズルＮが第２方向ｂに移動中に停止すると、第２方向ｂに慣性が発生する。したがって、コントローラ１０００がスウィングノズルＮを停止させようとしても、スウィングノズルＮは停止目標位置より第２方向ｂによりさらに少し動く。その後、スウィングノズルＮは停止目標位置に戻るが、この時も停止目標位置より第１方向ａにさらに少し動くことになる。図７に示すように、結果的にスウィングノズルＮは振動をしながら停止する。このような振動過程でスウィングノズルＮ内にある薬液が基板Ｗ上に吐出され得る。したがって、このような振動を最小化する必要がある。

反面、本願発明の一実施形態による基板処理装置では、スウィングノズルＮの一側に加速度センサ９５０が設置されているので、センシング結果によってダンパ９００のダンピング力を調整することができる。例えば、加速度センサ９５０によりセンシングされた加速度の絶対値が大きくなることによって、電磁石９１０とマグネット９２０との間の斥力を大きくする（すなわち、ダンピング力を大きくする。）。したがって、このようなスウィングノズルＮの振動を最小化することができる。

図７で、図面符号９９２はダンパ９００がない場合（または、ダンパ９００を動作させない場合）、停止時にスウィングノズルＮの一側で発生する振動を表す。例えば、スウィングノズルＮは接線９９２ａに沿って振動を減少させ得る。

反面、図面符号９９３はダンパ９００を動作させる場合、停止時にスウィングノズルＮの一側で発生する振動を表す。例えば、スウィングノズルＮは接線９９３ａに沿って振動を減少させ得る。接線９９３ａの傾きは、接線９９２ａの傾きに比べてより急であることがわかる。すなわち、ダンパ９００を動作させる場合、停止時にスウィングノズルＮの振動を最小化することができる。

本発明の一実施形態による基板処理装置によれば、加速度センサ９５０を介してリアルタイムでスウィングノズルＮの振動が分かり、振動を最小化するために（振動をなくすために）ダンパを動作させる。加速度センサ９５０のセンシング結果に基づいて、コントローラ１０００は、電磁石９１０に提供される電流の周波数および／または振幅をリアルタイムで調整することができる。

スウィングノズルＮの振動（すなわち、図面符号９９１，９９２参照）に正確にマッチングさせることにより、コントローラ１０００はダンパ９００のダンピング量を補完的に調整することができる。

または、スウィングノズルＮの振動にダンパ９００のダンピング量を正確に／補完的にマッチングさせず、加速度センサ９５０の加速度が既に設定された基準より大きいと、電磁石９１０とマグネット９２０との間に斥力を発生させて、電磁石９１０とマグネット９２０との間の距離が遠くなるようにすることもできる（すなわち、既に設定されたダンピング量以上を実現）。

図８は本発明の他の実施形態による基板処理装置を説明するための図である。説明の便宜上、図１ないし図７を利用して説明した内容と異なる点を中心に説明する。

図８を参照すると、スウィングノズルＮは、薬液を基板Ｗに噴射しながら第１位置Ｐ１から第２位置ＰＣまで移動し、スウィングノズルＮは第１位置Ｐ１と第２位置ＰＣとの間で少なくとも２回止まることができる。図８では例示的に、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４位置で止まることができる。このように止まる理由は次のとおりである。基板Ｗの上面に薬液を均一に塗布するためにスウィングノズルＮを用いるが、基板ＷとスウィングノズルＮの相対的な運動方向が異なって、等速度の駆動プロファイルを実現するためにスウィングノズルＮを途中に何度も停止させる。このようにスウィングノズルＮが停止する回数が多くなれば多くなるほど、本願発明の基板処理装置のダンピング動作は効果が最大化される。

図９および図１０は本発明のさらに他の実施形態による基板処理装置を説明するための図面である。図９は図１ないし図８を参照して説明した基板処理装置の実施形態で、図１０は図９のモータ、プーリ、タイミングベルトの間の関係を説明するための図である。

図９および図１０を参照すると、スウィングノズルＮの一側にはノズルチップ７２０が配置される。また、スウィングノズルＮの一側上面にはセンサ９５０が設置される。スウィングノズルＮの他側にはダンパ９００（すなわち、電磁石９１０、マグネット９２０、第１ばね９１２、第２ばね９２２等）が設置される。また、スウィングノズルＮの他側はノズルシャフトと連結される。ノズルシャフトは第１プーリ７８０に連結され、モータ７７０は第２プーリ７７１に連結され、第１プーリ７８０と第２プーリ７７１はタイミングベルト７９０によって連結される。スウィングノズルＮはモータ７７０から提供される回転力が、第２プーリ７７１、タイミングベルト７９０、第１プーリ７８０、ノズルシャフト等を介してスウィングノズルＮに提供される。しかし、このような構造によってスウィングノズルＮは動作時（すなわち、等速度運動時、停止時）振動が発生し得る。コントローラ１０００はセンサ９５０を利用してスウィングノズルＮの振動を感知し、振動を相殺させ得るようにダンパ９００を駆動させる。このようにすることで振動を最小化する。

図１１は本発明のいくつかの実施形態による基板処理システムを概略的に示す平面図である。図１ないし図１０を利用して説明した基板処理装置が実現されることができるシステムである。

図１１を参照すると、本発明の基板処理システムは、インデックス部１０と工程処理部２０を含み得る。インデックス部１０と工程処理部２０は一列に配置される。以下、インデックス部１０と工程処理部２０が配列された方向を第２方向２とし、上部から見るとき、第２方向２の垂直である方向を第１方向１とし、第１方向１と第２方向２を含む平面に垂直である方向を第３方向３と定義する。

インデックス部１０は基板処理システムの前方に配置される。インデックス部１０はロードポート１２および移送フレーム１４を含む。

ロードポート１２には基板Ｗが収納されたキャリア１１が安着する。ロードポート１２は複数が提供され、これらは第１方向１に沿って一列に配置される。ロードポート１２の個数は基板処理装置１０００の工程効率およびフットプリント条件などによって増加または減少させることもできる。キャリア１１としては前面開放一体型ポッド（ＦｒｏｎｔＯｐｅｎｉｎｇＵｎｉｆｉｅｄＰｏｄ；ＦＯＵＰ）が用いられ得る。キャリア１１には基板を地面に対して水平に配置した状態で収納するための多数のスロットが形成される。

移送フレーム１４はロードポート１２と隣り合って第２方向２に配置される。移送フレーム１４はロードポート１２と工程処理部２０のバッファ部３０との間に配置される。移送フレーム１４はインデックスレール１５およびインデックスロボット１７を含む。インデックスレール１５上にインデックスロボット１７が安着する。インデックスロボット１７はバッファ部３０とキャリア１１との間に基板Ｗを移送する。インデックスロボット１７はインデックスレール１５に沿って第２方向に直線移動したり、第３方向３を軸にして回転する。

工程処理部２０はインデックス部１０に隣り合って第２方向２に沿って基板処理システムの後方に配置される。工程処理部２０はバッファ部３０、移動通路４０、メイン移送ロボット５０そして基板処理装置６０を含む。

バッファ部３０は第２方向２に沿って工程処理部２０の前方に配置される。バッファ部３０は基板処理装置６０とキャリア１１との間に基板Ｗが搬送される前に、基板Ｗが一時的に収納されて待機する場所である。バッファ部３０には、その内部に基板Ｗが置かれるスロット（図示せず）が提供され、スロット（図示せず）は互いの間に第３方向３に沿って離隔するように複数提供される。

移動通路４０はバッファ部３０と対応するように配置される。移動通路４０はその長さ方向が第２方向２に沿って並ぶように配置される。移動通路４０はメイン移送ロボット５０が移動する通路を提供する。移動通路４０の両側には基板処理装置６０が互いに対向して第２方向２に沿って配置される。移動通路４０にはメイン移送ロボット５０が第２方向２に沿って移動し、基板処理装置６０の上下層、そしてバッファ部３０の上下層に昇降できる移動レールが設置される。

メイン移送ロボット５０は移動通路４０に設置され、基板処理装置６０およびバッファ部３０の間に、または各基板処理装置６０の間に、基板Ｗを移送する。メイン移送ロボット５０は移動通路４００に沿って第２方向２に直線移動したり、第３方向３を軸にして回転する。

基板処理装置６０は複数提供され、第２方向２に沿って移動通路３０を中心に両側に配置される。基板処理装置６０の一部は移動通路３０の長さ方向に沿って配置される。また、基板処理装置６０の一部は互いに積層するように配置される。すなわち、移動通路３０の一側には、基板処理装置６０をＡ×Ｂの配列に配置することができる。ここでＡは第１方向１に沿って一列に提供された基板処理装置６０の数であり、Ｂは第２方向２に沿って一列で提供された基板処理装置６０の数である。移動通路３０の一側に基板処理装置６０が４個または６個提供される場合、基板処理装置６０は２×２または３×２の配列に配置され得る。基板処理装置６０の個数は増加または減少させることもできる。上述した内容とは異なり、基板処理装置６０は移動通路３０の一側にのみ提供され得る。また、上述した内容とは異なり、基板処理装置６０は移動通路３０の一側および両側に単層で提供することができる。

基板処理装置６０は基板Ｗに対して洗浄工程を遂行することができる。基板処理装置６０が行う洗浄工程の種類によって相異する構造を有することができる。これとは異なり、それぞれの基板処理装置６０は同じ構造を有することができる。選択的に基板処理装置６０は複数のグループに区分され、同じグループに属する基板処理装置６０は互いに同一であり、互いに相異するグループに属する基板処理装置６０の構造は互いに相異するように提供することができる。移送チャンバ２４０の両側の下層には、選択的に、第１グループの基板処理装置６０を提供することができ、上層には第２グループの基板処理装置６０を提供することができる。第１グループの基板処理装置６０と第２グループの基板処理装置６０はそれぞれ使われるケミカルの種類や、洗浄方式の種類によって区分けすることができる。これとは異なり、第１グループの基板処理装置６０と第２グループの基板処理装置６０は、一つの基板Ｗに対して順次に工程を行うように提供され得る。

図１２は本発明による枚葉式基板処理装置の構成を示す平面構成図であり、図１３は図１２に示す基板処理装置で処理容器と支持モジュールを示す断面図である。

本実施形態では、枚葉式基板処理装置１が処理する基板として半導体基板を一例として図示して説明したが、本発明はこれに限定されず、液晶表示装置用ガラス基板のような多様な種類の基板にも適用することができる。

図１２ないし図１３を参照すると、本発明による基板処理装置１は多様な処理流体を使用して基板表面に残留する異物および膜質を除去する装置であって、チャンバ１０、処理容器１００、支持モジュール２００、第１スウィングノズルユニット３００、固定ノズル５００、第２スウィングノズルユニット７００、および排気部材４００を含む。

チャンバ１０は密閉された内部空間を提供し、上部にはファンフィルタユニット１２が設置される。ファンフィルタユニット１２はチャンバ１０の内部に垂直気流を発生させる。

ファンフィルタユニット１２はフィルタと空気供給ファンが一つのユニットにモジュール化されたものであり、清浄空気をフィルタリングしてチャンバの内部に供給する装置である。清浄空気はファンフィルタユニット１２を通過してチャンバの内部に供給されて垂直気流を形成することになる。このような空気の垂直気流は、基板の上部に均一な気流を提供し、処理流体によって基板表面が処理される過程で発生する汚染物質（ヒューム）が空気とともに処理容器１００の吸入ダクトを介して排気部材４００に排出されることによって除去され、処理容器内部の高清浄度を維持する。

チャンバ１０は、水平隔壁１４により工程領域１６とメンテナンス領域１８に区切られる。図面には一部のみ図示したが、メンテナンス領域１８には処理容器１００と連結される排出ライン１４１、１４３、１４５、およびサブ排気ライン４１０以外にも、昇降ユニットの駆動部と、第１スウィングノズルユニット３００の駆動部３００ｂ、供給ラインなどが位置される空間であり、このようなメンテナンス領域１８は基板処理が行われる工程領域から隔離することが好ましい。

処理容器１００は上部が開口された円筒形状を有し、基板Ｗを処理するための工程空間を提供する。処理容器１００の開口された上面は基板Ｗの搬出および搬入通路に提供される。処理容器１００の内側には支持モジュール２００が配置される。支持モジュール２００は、工程進行時に基板Ｗを支持して基板を回転させる。

図１３を参照すると、処理容器１００はスピンヘッド２１０が位置される上部空間１３２ａと、上部空間１３２ａとはスピンヘッド２１０により区分されて、強制排気がなされる下段部に排気ダクト１９０が連結された下部空間１３２ｂと、を提供する。処理容器１００の上部空間１３２ａには、回転する基板上で飛散される処理流体や気体、ヒューム等を流入および吸入する環状の第１、第２、および第３吸入ダクト１１０、１２０、１３０が多段に配置される。環状の第１、第２、および第３吸入ダクト１１０、１２０、１３０は、一つの共通した環状空間（容器の下部空間に該当）と通じる排気口Ｈを有する。下部空間１３２ｂには排気部材４００と連結される排気ダクト１９０が提供される。

具体的には、第１ないし第３吸入ダクト１１０、１２０、１３０は、それぞれ環状のリング形状を有する床面、および床面から延びて円筒形状を有する側壁を備える。第２吸入ダクト１２０は第１吸入ダクト１１０を囲み、第１吸入ダクト１１０から離隔して位置する。第３吸入ダクト１３０は第２吸入ダクト１２０を囲み、第２吸入ダクト１２０から離隔して位置する。

第１ないし第３吸入ダクト１１０、１２０、１３０は、基板Ｗから飛散された処理流体およびヒュームが含まれた気体が流入する第１ないし第３回収空間ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３を提供する。第１回収空間ＲＳ１は第１吸入ダクト１１０により定義され、第２回収空間ＲＳ２は第１吸入ダクト１１０と第２吸入ダクト１２０との間の離隔空間によって定義され、第３回収空間ＲＳ３は第２吸入ダクト１２０と第３吸入ダクト１３０との間の離隔空間によって定義される。

第１ないし第３吸入ダクト１１０、１２０、１３０の各上面は中央部が開口され、連結された側壁から開口部側に行くほど、対応する底面との距離が次第に増加する傾斜面からなる。そのため、基板Ｗから飛散された処理流体は、第１ないし第３吸入ダクト１１０、１２０、１３０の上面に沿って回収空間ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３内に流れる。

第１回収空間ＲＳ１に流入した第１処理液は、第１回収ライン１４１を介して外部に排出される。第２回収空間ＲＳ２に流入した第２処理液は、第２回収ライン１４３を介して外部に排出される。第３回収空間ＲＳ３に流入した第３処理液は、第３回収ライン１４５を介して外部に排出される。

一方、処理容器１００は、処理容器１００の垂直位置を変更させる昇降ユニット６００と結合される。昇降ユニット６００は、処理容器１００を上下方向に直線移動させる。処理容器１００が上下に移動することによって、スピンヘッド２１０に対する処理容器１００の相対的な高さが変更される。基板Ｗがスピンヘッド２１０にローディングされる時、またはスピンヘッド２１０からアンローディングされる時、スピンヘッド２１０が処理容器１００の上部に突出するように処理容器１００は下降する。

また、工程が進行している時には、基板Ｗに供給された処理液の種類によって既に設定された吸入ダクト１１０、１２０、１３０に処理液が流入されるように、処理容器１００の高さが調整される。そのため、処理容器１００と基板Ｗとの間の相対的な垂直位置が変更される。したがって、処理容器１００は、前記各回収空間ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３ごとに回収される処理液と汚染ガスの種類を異なるようにすることができる。

この実施形態において、基板処理装置１は、処理容器１００を垂直移動させて処理容器１００と支持モジュール２００との間の相対的な垂直位置を変更させる。しかし、基板処理装置１は、支持モジュール２００を垂直移動させて処理容器１００と支持モジュール２００との間の相対的な垂直位置を変更させることもできる。

支持モジュール２００は処理容器１００の内側に設置される。支持モジュール２００は工程進行中の基板Ｗを支持し、工程が進行される間、後述する駆動部２３０により回転することができる。支持モジュール２００は円形の上部面を有するスピンヘッド２１０を有し、スピンヘッド２１０の上部面には基板Ｗを支持する支持ピン２１２とチャッキングピン２１４を有する。支持ピン２１２はスピンヘッド２１０の上部面の縁部に所定間隔離隔して一定の配列に配置され、スピンヘッド２１０から上側に突出するように備えられる。支持ピン２１２は基板Ｗの下面を支持して、基板Ｗがスピンヘッド２１０から上側方向に離隔した状態で支持されるようにする。支持ピン２１２の他側には、チャッキングピン２１４がそれぞれ配置され、チャッキングピン２１４は上側に突出するように備えられる。チャッキングピン２１４は多数の支持ピン２１２によって支持された基板Ｗがスピンヘッド２１０上の定位置に置かれるように基板Ｗを整列させる。工程進行時に、チャッキングピン２１４は、基板Ｗの側部と接触して基板Ｗが定位置から離脱することを防止する。

スピンヘッド２１０の下部には、スピンヘッド２１０を支持する支持軸２２０が連結され、支持軸２２０はその下段に連結された駆動部２３０により回転する。駆動部２３０はモータなどで構成され得る。支持軸２２０が回転することにより、スピンヘッド２１０および基板Ｗが回転する。

排気部材４００は、工程時に、第１ないし第３吸入ダクト１１０、１２０、１３０に排気圧力（吸入圧力）を提供するためのものである。排気部材４００は、排気ダクト１９０と連結されるサブ排気ライン４１０、ダンパ４２０を含む。サブ排気ライン４１０は排気ポンプ（図示せず）から排気圧の提供を受けて、半導体生産ライン（ペプ）の床の空間に埋設されたメイン排気ラインと連結される。

固定ノズルユニット５００は、処理容器１００の上端に固定設置されて、基板の中央に超純水、オゾン水、窒素ガスなどをそれぞれ供給する。

本実施形態で第１スウィングノズルユニットと第２スウィングノズルユニットは処理液噴射ユニットでありうる。

第２スウィングノズルユニット７００はスウィング移動を介して基板の中心上部に移動して基板上に基板乾燥のための流体を供給する。乾燥のための流体はイソプロピルアルコールと高温の窒素ガスを含み得る。

第１スウィングノズルユニット３００は、処理容器１００の外側に位置される。第１スウィングノズルユニット３００のブームスイング方式により回転運動し、スピンヘッド２１０に置かれた基板で基板Ｗを洗浄またはエッチングするための処理流体（酸性液、アルカリ性液、中性液、乾燥ガス）が供給される。図面に示すように、第１スウィングノズルユニット３００は並んで配置され、それぞれの第１スウィングノズルユニット３００は処理容器１００との距離が相異するので、各自の回転半径によってその長さが互いに相異することが分かる。

図１ないし図１０を利用して説明したダンパ９００およびセンサ９５０が設置されたスウィングノズルＮは第１スウィングノズルユニット３００、第２スウィングノズルユニット７００に適用することができる。

以上、添付する図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せず他の具体的な形態で実施できることを理解することができる。したがって、上記実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならない。

９００ダンパ
９１０電磁石
９１２第１ばね
９２０マグネット
９２２第２ばね
９５０センサ
１０００コントローラ
１０１０薬液供給部
１０２０駆動部
１０３０電源供給部

Claims

基板を支持し、基板を一方向に回転させ得る支持モジュールと、
前記支持モジュールの一側に配置され、スウィング方式で移動して前記基板に薬液を噴射するスウィングノズルと、
前記スウィングノズルの一側に配置され、前記スウィングノズルの動きをセンシングするセンサと、
前記スウィングノズルの他側に、互いに相対的な間隔調整が可能なように設置される電磁石およびマグネットと、
前記センサのセンシング結果の提供を受け、前記電磁石に電源を提供して前記電磁石と前記マグネットとの間に引力または斥力を発生させて前記スウィングノズルに対するダンピング動作を行うコントローラと、を含む、基板処理装置。
前記電磁石は前記スウィングノズルの他側と第１ばねを介して連結され、
前記マグネットは前記スウィングノズルの他側と第２ばねを介して連結される、請求項１に記載の基板処理装置。
前記電磁石と前記マグネットとの間に引力が発生する場合、前記第１ばねまたは前記第２ばねが曲がることにより前記電磁石と前記マグネットとの間の距離が近くなり、
前記電磁石と前記マグネットとの間に斥力が発生する場合、前記第１ばねまたは前記第２ばねが曲がることにより前記電磁石と前記マグネットとの間の距離が遠くなる、請求項２に記載の基板処理装置。
前記センサは加速度センサであり、
前記コントローラは前記加速度センサによってセンシングされた加速度に基づいて、前記電磁石に提供する電流の周波数と振幅のうち少なくとも一つを制御する、請求項１に記載の基板処理装置。
前記加速度センサによってセンシングされた加速度の絶対値が大きくなることによって、前記電磁石と前記マグネットとの間の斥力を大きくする、請求項４に記載の基板処理装置。
前記スウィングノズルが等速度運動するとき、前記スウィングノズルには第１大きさの振動が発生し、
前記スウィングノズルが停止するとき、前記スウィングノズルには前記第１大きさより大きい第２大きさの振動が発生する、請求項１に記載の基板処理装置。
前記スウィングノズルは、薬液を前記基板に噴射しながら第１位置から第２位置まで移動し、前記第１位置は前記基板のエッジに対応し、前記第２位置は前記基板のセンターに対応し、前記スウィングノズルは、前記第１位置と前記第２位置との間で少なくとも２回止まる、請求項６に記載の基板処理装置。
前記スウィングノズルの前記一側にはノズルチップが配置され、
前記スウィングノズルの前記他側はノズルシャフトと連結され、
前記ノズルシャフトは第１プーリに連結され、モータは第２プーリに連結され、前記第１プーリと前記第２プーリはタイミングベルトによって連結される、請求項６に記載の基板処理装置。
前記電磁石は、ボイスコイルモータを含む、請求項１に記載の基板処理装置。
基板に薬液を噴射するためのスウィングノズルと、
前記スウィングノズルの一側に配置された加速度センサと、
前記スウィングノズルの他側に配置され、前記加速度センサによってセンシングされた加速度によりダンピング動作を行うダンパとを含み、
前記ダンパは、
前記スウィングノズルの他側と第１ばねを介して連結された電磁石と、
前記スウィングノズルの他側と第２ばねを介して連結され、前記電磁石と対向するように配置されたマグネットとを含む、基板処理装置。
前記電磁石と前記マグネットとの間に引力が発生する場合、前記第１ばねまたは前記第２ばねが曲がることにより前記電磁石と前記マグネットとの間の距離が近くなり、前記ダンパのダンピング量が小さくなる、請求項１０に記載の基板処理装置。
前記電磁石と前記マグネットとの間に斥力が発生する場合、前記第１ばねまたは前記第２ばねが曲がることにより前記電磁石と前記マグネットとの間の距離が遠くなり、前記ダンパのダンピング量が大きくなる、請求項１０に記載の基板処理装置。
前記スウィングノズルが等速度運動するとき、前記スウィングノズルには第１大きさの振動が発生し、
前記スウィングノズルが停止するとき、前記スウィングノズルには前記第１大きさより大きい第２大きさの振動が発生する、請求項１０に記載の基板処理装置。
前記スウィングノズルは、前記薬液を前記基板に噴射しながら第１位置から第２位置まで移動し、前記第１位置は前記基板のエッジに対応し、前記第２位置は前記基板のセンターに対応し、前記スウィングノズルは、前記第１位置と前記第２位置との間で少なくとも２回止まる、請求項１３に記載の基板処理装置。
スウィングノズルと、前記スウィングノズルの一側に配置されて前記スウィングノズルの動きをセンシングする加速度センサと、前記スウィングノズルの他側と第１ばねを介して連結された電磁石と、前記スウィングノズルの他側と第２ばねを介して連結されて、前記電磁石と対向するように配置されたマグネットと、を含む基板処理装置が提供され、
前記加速度センサを介して前記スウィングノズルの振動をセンシングし、
前記加速度センサのセンシング結果により、前記電磁石と前記マグネットとの間に斥力を発生させて前記電磁石と前記マグネットとの間の距離が遠くなるようにすることを含む、基板処理装置の駆動方法。
前記スウィングノズルが等速度運動するとき、前記スウィングノズルには第１大きさの振動が発生し、
前記スウィングノズルが停止するとき、前記スウィングノズルには前記第１大きさより大きい第２大きさの振動が発生する、請求項１５に記載の基板処理装置の駆動方法。
前記スウィングノズルは、薬液を前記基板に噴射しながら第１位置から第２位置まで移動し、前記第１位置は前記基板のエッジに対応し、前記第２位置は前記基板のセンターに対応し、前記スウィングノズルは、前記第１位置と前記第２位置との間で少なくとも２回止まる、請求項１６に記載の基板処理装置の駆動方法。