KR100872870B1 - 순환 노즐 및 그를 포함하는 약액 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

항상 일정한 온도의 약액을 분사하기 위한 순환 노즐 및 그를 포함하는 약액 공급 장치가 제공된다. 순환 노즐은 약액이 유입되는 제1 배관과, 약액이 유출되는 제2 배관과, 제1 배관 및 제2 배관을 관통하여 형성된 순환구와, 제1 배관에 형성되며 약액이 배출되는 토출구와, 순환구 및 토출구를 교대로 여닫는 밸브를 포함한다.
순환 노즐, 약액 공급 장치, 포핏 밸브

Description

순환 노즐 및 그를 포함하는 약액 공급 장치{Circulation nozzle and chemicals supplying apparatus having the same}
본 발명은 순환 노즐 및 그를 포함하는 약액 공급 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 항상 일정한 온도의 약액을 분사하기 위한 순환 노즐 및 그를 포함하는 약액 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정 중 웨이퍼 가공 공정에는 감광액 도포 공정(Photoresist Coating), 현상 공정(Develop), 식각 공정(Etching), 화학기상증착 공정(Chemical Vapor Deposition), 애싱 공정(Ashing) 등이 있으며, 각각의 여러 단계의 공정을 수행하는 과정에서 기판에 부착된 각종 오염물을 제거하기 위한 공정으로 약액(Chemical) 또는 순수(Deionized Water)를 이용한 세정 공정(Wet Cleaning)이 있다.
이러한 감광액의 도포, 현상, 세정 공정 등에서는 액체 상태의 약액을 기판 위로 분사시켜 공정이 이루어진다. 예를 들어, 일반적인 매엽식 세정 장치의 경우, 한 장의 기판을 처리할 수 있는 기판척(Wafer chuck)에 기판을 고정시킨 후 모터에 의해 기판을 회전시키면서, 기판의 상부에서 분사 노즐을 통해 약액을 분사하고, 기판의 회전력에 의해 약액이 기판의 전면으로 퍼지게 된다.
일반적으로 기판을 처리하는 공정에 있어서 단일의 약액만을 사용하는 것이 아니라 하나의 약액을 사용한 후 다른 약액을 사용한 공정이 연속적으로 이어지게 된다.
이때, 약액이 관로에 머무는 동안 온도가 낮아지게 되어 노즐로 분사시 온도가 항상 일정하기 유지되지 않아 공정의 불안정으로 인해 기판의 품질을 저하시킬 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 과제는 항상 일정한 온도의 약액을 분사하기 위한 순환 노즐을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 과제는 항상 일정한 온도의 약액을 분사하기 위한 순환 노즐을 포함하는 약액 공급 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 노즐은 약액이 유입되는 제1 배관과, 상기 약액이 유출되는 제2 배관과, 상기 제1 배관 및 상기 제2 배관을 관통하여 형성된 순환구와, 상기 제1 배관에 형성되며 상기 약액이 배출되는 토출구와, 상기 순환구 및 상기 토출구를 교대로 여닫는 밸브를 포함한다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 노즐을 포함하는 약액 공급 장치는 약액이 공급되는 약액 공급관과, 상기 약액이 회수되는 약액 회수관과, 상기 약액 공급관 및 상기 약액 회수관에 연결된 순환 노즐을 포함하되, 상기 순환 노즐은 상기 약액 공급관에 연결되어 상기 약액이 유입되는 제1 배관, 상기 약액 회수관에 연결되어 상기 약액이 유출되는 제2 배관, 상기 제1 배관 및 상기 제2 배관을 관통하여 형성된 순환구, 상기 제1 배관에 형성되며 상기 약액이 배출되는 토출구, 및 상기 순환구 및 상기 토출구를 교대로 여닫는 밸브를 포함한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 실시예들에 따른 순환 노즐 및 그를 포함하는 약액 공급 장치는 항상 일정한 온도의 약액을 기판에 분사할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 도 1 을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 공급 장치에 관하여 상세히 설명한다. 여기서, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 공급 장치의 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 약액 공급 장치(10)는 제1 약액 유입관(110) 및 제2 약액 유입관(120)을 통하여 각각 약액을 공급받아 탱크(200)에 저장한 후, 약액 공급관(310, 315)을 통하여 순환 노즐(500)로 공급한다.
구체적으로, 제1 약액 유입관(110) 및 제2 약액 유입관(120)은 각각 서로 다 른 약액을 탱크(200)로 공급하는 역할을 하며, 탱크(200)에 각각 연결되어 있다. 이러한 제1 약액 유입관(110) 및 제2 약액 유입관(120)에는 각각 제1 유입 밸브(115) 및 제2 유입 밸브(125)가 연결되어 있다. 제1 유입 밸브(115) 및 제2 유입 밸브(125)는 제1 약액 유입관(110) 및 제2 약액 유입관(120)의 유량을 조절하여, 약액의 농도를 조절하게 된다.
탱크(200)는 유입된 약액을 저장하는 기능을 하며, 제1 약액 유입관(110) 및 제2 약액 유입관(120)을 통하여 유입된 두 약액이 서로 혼합되는 공간이 된다.
탱크(200)에는 제2 약액 공급관(315) 및 약액 회수관(320)이 연결된다. 제2 약액 공급관(315)은 탱크(200)에 저장된 약액이 배출되는 통로가 되며, 제2 약액 공급관(315)을 통하여 배출된 약액은 히터(400), 제1 약액 공급관(310), 순환 노즐(500) 및 약액 회수관(320)을 경유하여 다시 탱크(200)로 유입된다.
제2 약액 공급관(315)은 탱크(200)의 하부에 연결되며, 약액을 강제 순환시킬 수 있는 순환 펌프(300)가 연결된다. 제1 약액 공급관(310) 및 제2 약액 공급관(315) 사이에는 히터(400)가 연결된다. 히터(400)는 약액의 온도를 조절하는 역할을 하며, 탱크(200) 및 순환 노즐(500) 사이를 순환하는 약액의 온도를 항상 일정하게 유지시킬 수 있다.
제1 약액 공급관(310)을 일단이 히터(400)와 연결되며 타단은 순환 노즐(500)과 연결된다. 제1 약액 공급관(310)에는 순환 노즐(500)로 공급되는 약액의 유량을 조절하는 약액 공급 밸브(330)와 관내의 유량을 측정할 수 있는 유량계(340)가 연결된다.
한편, 약액 회수관(320)은 일단이 탱크(200)에 연결되고 타단이 순환 노즐(500)에 연결되어, 순환 노즐(500)로부터 유출되는 약액을 탱크(200)로 회수하는 역할을 한다. 여기서, 순환 노즐(500)은 제1 약액 공급관(310)으로부터 약액을 공급 받아, 약액을 기판에 분사하거나 내부를 경유하여 약액 회수관(320)을 통하여 배출한다. 순환 노즐(500)의 구성 및 작동에 관해 구체적으로 후술한다.
순환 노즐(500)은 기판(S)의 상부에 위치하여, 기판(S)에 약액을 분사하는 역할을 한다. 순환 노즐(500)을 통하여 분사된 약액은 기판(S)의 회전에 의해 원심력을 받게 되어, 기판(S)을 처리한 후 기판을 이탈하게 된다. 이러한 기판(S)은 보울(700) 내부의 회전하는 스핀 헤드(710)에 안착되어 회전하게 된다.
보울(700)은 다중의 벽을 포함하는 용기로서, 내부에 기판(S)이 안착되어 기판을 회전시키는 스핀 헤드(710)를 포함한다. 보울(700)의 다중 벽에는 다수의 배수구를 포함하여, 약액의 종류에 따라 서로 다른 약액을 배출하는 통로로 사용된다.
이하, 도 1 내지 도 2b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 노즐에 관하여 상세히 설명한다. 여기서, 도 2a는 도 1의 약액 공급 장치에 포함되는 노즐의 약액 순환 과정을 도시한 단면도이고, 도 2b는 도 1의 약액 공급 장치에 포함되는 노즐의 약액 분사 과정을 도시한 단면도이다.
순환 노즐(500)은 탱크(200)와 제1 약액 공급관(310), 제2 약액 공급관(315) 및 약액 회수관(320)으로 연결되어, 순환 노즐(500) 내에 항상 일정한 온도의 약액을 순환시키며, 필요시에 약액을 토출구(530)로 분사하게 된다. 이러한 순환 노 즐(500)은 약액 유입구(510), 약액 유출구(520), 제1 노즐 배관(515), 제2 노즐 배관(525), 토출구(530), 순환구(540), 플러그(610), 밸브 로드(620), 및 작동기(600)를 포함한다.
약액 유입구(510)는 제1 약액 공급관(310)과 연결되고, 순환 노즐(500) 내로 약액이 유입되는 통로가 된다. 약액 유입구(510)를 통해 유입된 약액은 제1 노즐 배관(515)을 통해 이동한다. 이러한 제1 노즐 배관(515)의 단부에는 토출구(530)와 순환구(540)가 형성되어 있다.
토출구(530)는 약액이 순환 노즐(500) 밖으로 분사되는 통로가 되며, 약액은 토출구(530)를 통하여 기판(S)으로 분사된다. 이러한 토출구(530)은 순환 노즐(500)의 일단부에 돌출되어 형성될 수 있다.
한편, 순환구(540)는 약액이 순환 노즐(500) 밖으로 분사되지 않고 다시 탱크(200)로 순환하는 통로가 된다. 이러한 순환구(540)는 제2 노즐 배관(525)으로 연결된다. 즉, 약액이 순환하는 경우에는 제1 노즐 배관(515)으로 유입된 약액이 순환구(540)를 통하여 제2 노즐 배관(525)으로 이동한 후, 제2 노즐 배관(525)의 일단부에 위치하는 약액 유출구(520)를 통하여 약액을 노즐 밖으로 유출시킨다. 약액 유출구(520)는 약액 회수관(320)과 연결되어 노즐 밖으로 유출된 약액은 탱크(200)로 다시 회수된다.
순환구(540) 및 토출구(530)의 개폐는 플러그(610)에 의해 제어된다. 플러그(610)는 순환구(540) 및 토출구(530)를 막아 약액이 순환구(540) 또는 토출구(530)를 통하여 이동하는 것을 방지한다. 이와 같은 플러그(610)는 볼(ball) 형 상으로 형성될 수 있으며, 토출구(530) 및 순환구(540)는 원형의 개구부로 형성될 수 있다. 플러그(610)는 토출구(530) 및 순환구(540) 사이를 이동하면서 교대로 개폐할 수 있다.
플러그(610)는 일단에 밸브 로드(620)와 연결되며, 밸브 로드(620)는 작동기(600)에 의해 상하로 이동하게 된다. 여기서, 작동기(600)는 솔레노이드를 이용할 수 있으며, 모터, 유압, 또는 공압을 이용할 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하여 순환 노즐(500)의 작동에 관하여 설명한다.
먼저 도 2a를 참조하면, 작동기(600)가 플러그(610)를 아래로 이동시켜 순환구(540)를 개방하고 토출구(530)를 폐쇄한다. 제1 노즐 배관(515)으로 유입된 약액은 토출구(530)로 이동하지 못하고 순환구(540)를 통하여 제2 노즐 배관(525)으로 이동한다. 제2 노즐 배관(525)으로 이동한 약액은 약액 유출구(520)를 통하여 순환 노즐(500) 밖으로 유출되어 탱크(200)로 되돌아 간다. 이와 같이 약액이 순환 노즐(500) 내부를 계속하여 순환하면, 순환 노즐(500)이 약액을 분사할 때 뿐만 아니라 항상 동일한 온도의 약액을 순환 노즐(500) 내부에 포함하고 있을 수 있다.
다음으로 도 2b를 참조하면, 순환 노즐(500) 내부에서 동일한 온도로 순환하고 있는 약액은 플러그(610)가 토출구(530)를 개방하고, 순환구(540)를 폐쇄함으로써, 순환 노즐(500) 밖으로 분사된다.
이하, 도 1, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 순환 노즐에 관하여 상세히 설명한다. 여기서, 도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐의 약액 순환 과정을 도시한 단면도이고, 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따 른 노즐의 약액 분사 과정을 도시한 단면도이다. 설명의 편의상 상기 일 실시예의 도면에 나타낸 각 부재와 동일 기능을 갖는 동일 부재는 동일 부호로 나타내고, 따라서 그 설명은 생략한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 약액 공급 장치는 실린더 형상의 플러그(610')를 포함하는 순환 노즐(500')을 포함한다. 상술한 바와 같이, 순환 노즐(500') 내부의 플러그(610')는 토출구(530)와 순환구(540)를 교대로 개폐하여, 순환 노즐(500') 내의 약액의 이동 경로를 조절하게 된다. 여기서, 플러그(610')는 제1 오목부(611)와 제2 오목부(612)를 포함하는 실린더 형상의 플러그로 형성할 수 있다.
구체적으로 설명하면, 플러그(610') 외부면의 일단부에는 제1 노즐 배관(515)와 토출구(530)를 연결하는 통로가 되는 제1 오목부(611)가 형성되며, 제1 오목부(611)의 반대면에는 제1 노즐 배관(515)과 제2 노즐 배관(525)을 연결하는 제2 오목부(612)가 형성되어 있다. 이러한 플러그(610')는 작동기(600)에 의해 회전하여, 토출구(530)를 개폐하거나 제1 노즐 배관(515) 및 제2 노즐 배관(525)을 연결하는 통로를 개폐하게 된다.
먼저 도 3a를 참조하면, 도 3a는 약액이 순환 노즐(500') 내에서 순환하는 모습을 나타낸다. 플러그(610')의 제2 오목부(612)가 제1 노즐 배관(515) 및 제2 노즐 배관(525)을 향하여 회전하면 약액은 제1 노즐 배관(515)을 통하여 공급되어 제2 오목부(612)를 통하여 제2 노즐 배관으로 이동하게 된다.
다음으로 도 3b를 참조하면, 도 3b는 약액이 토출구(530)를 통하여 분사되는 모습을 나타낸다. 플러그(610')의 제1 오목부(611)가 제1 노즐 배관(515)을 향하여 회전하면 약액은 제1 노즐 배관(515)을 통하여 공급되어 제1 오목부(611)를 통하여 토출구(530)로 배출된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 공급 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 약액 공급 장치에 포함되는 마이크로 웨이브 히터의 절개 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 약액 공급 장치에 포함되는 마이크로 웨이브 히터의 절개 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 약액 공급 장치 110: 제1 약액 유입관
115: 제1 유입 밸브 117: 제1 유량계
120: 제2 약액 유입관 125: 제2 유입 밸브
127: 제2 유량계 200: 혼합기
310: 제1 공급관 320: 제2 공급관
330: 제3 공급관 340: 약액 공급 밸브
350: 제3 유량계 360: 제1 노즐 밸브
365: 제2 노즐 밸브 400, 400': 마이크로 웨이브 히터
410: 챔버 420: 마이크로 웨이브 조사구
430, 430': 가열관 440: 순환관
450: 순환 460: 온도 센서
510: 제1 보울 515: 제1 스핀 헤드
520: 제2 보울 525: 제2 스핀 헤드
610: 제1 노즐 620: 제2 노즐

Claims (6)

  1. 약액이 유입되는 제1 배관;
    상기 약액이 유출되는 제2 배관;
    상기 제1 배관 및 상기 제2 배관을 관통하여 형성된 순환구;
    상기 제1 배관에 형성되며 상기 약액이 배출되는 토출구; 및
    상기 순환구 및 상기 토출구를 교대로 여닫는 밸브를 포함하는 순환 노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브는 상기 순환구 또는 상기 토출구를 개폐하는 플러그 및 상기 플러그에 연결된 밸브 로드를 포함하되, 상기 플러그가 상기 순환구를 막으면 상기 토출구는 열리고, 상기 플러그사 상기 토출구를 막으면 상기 순환구가 열리는 순환 노즐.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 밸브 로드에 연결되어 상기 플러그를 제어하는 작동기를 더 포함하는 순환 노즐.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 작동기는 솔레노이드인 순환 노즐.
  5. 약액이 공급되는 약액 공급관;
    상기 약액이 회수되는 약액 회수관; 및
    상기 약액 공급관 및 상기 약액 회수관에 연결된 순환 노즐을 포함하되,
    상기 순환 노즐은 상기 약액 공급관에 연결되어 상기 약액이 유입되는 제1 배관, 상기 약액 회수관에 연결되어 상기 약액이 유출되는 제2 배관, 상기 제1 배관 및 상기 제2 배관을 관통하여 형성된 순환구, 상기 제1 배관에 형성되며 상기 약액이 배출되는 토출구, 및 상기 순환구 및 상기 토출구를 교대로 여닫는 밸브를 포함하는 약액 공급 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 밸브는 상기 순환구 또는 상기 토출구를 개폐하는 플러그 및 상기 플러그에 연결된 밸브 로드를 포함하되, 상기 플러그가 상기 순환구를 막으면 상기 토출구는 열리고, 상기 플러그사 상기 토출구를 막으면 상기 순환구가 열리는 약액 공급 장치.
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