KR101598140B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는, 하우징, 상기 하우징 내에서 기판을 제 1 방향을 따라 반송하는 반송 유닛, 상기 반송 유닛에 지지된 기판 상으로 처리액을 공급하는 제 1 노즐 및 제 2 노즐을 포함하는 노즐 유닛 그리고 상기 노즐 유닛으로 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛을 포함하되, 상기 처리액 공급 유닛은, 처리액 공급원, 상기 제 1 노즐과 상기 처리액 공급원을 연결하는 제 1 공급라인, 상기 제 2 노즐에 공급되는 상기 처리액을 저장하는 저장탱크, 상기 제 1 공급라인에서 분기되고 제 2 밸브가 설치되며, 그리고 상기 처리액 공급원의 상기 처리액을 상기 저장탱크로 공급하는 제 2 공급라인 그리고 상기 제 2 공급라인에서 분기되며, 회수 밸브가 설치된 회수 라인을 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE TREATING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 기판에 처리액을 공급하는 기판 처리 장치, 그리고 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 웨이퍼 또는 평판 표시 소자 제조에 사용되는 기판 등을 세정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근에는 기술의 급속한 발전에 따라 가볍고 공간을 작게 차지하는 액정 디스플레이(LCD)와 같은 평판 표시 패널의 사용이 급격히 증대하고 있다. 이러한 평판 표시 패널의 제조를 위해 수반되는 세정 공정에는, 세정액으로써 순수(deionized water) 또는 케미컬(chemical)이 사용된다. 도 1은 일반적인 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치 중 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛의 일 예를 보여준다. 도 1을 참조하면, 처리액을 공급하는 직수 타입의 노즐로 공급하는 제 1 공급라인(372)에서, 저장탱크로 처리액을 공급하는 제 2 공급라인(376)이 분기되어 있어, 제 2 공급라인(372) 상의 밸브가 개폐될 때마다 제 1 공급라인(372) 상의 유량에 영향을 주게 된다. 따라서, 제 1 공급라인(372) 상의 유량 헌팅이 발생하여, 처리액의 균일한 공급이 어렵다.
본 발명은 처리액을 균일하게 공급할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 하우징, 상기 하우징 내에서 기판을 제 1 방향을 따라 반송하는 반송 유닛, 상기 반송 유닛에 지지된 기판 상으로 처리액을 공급하는 제 1 노즐 및 제 2 노즐을 포함하는 노즐 유닛 그리고 상기 노즐 유닛으로 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛을 포함하되, 상기 처리액 공급 유닛은, 처리액 공급원, 상기 제 1 노즐과 상기 처리액 공급원을 연결하는 제 1 공급라인, 상기 제 2 노즐에 공급되는 상기 처리액을 저장하는 저장탱크, 상기 제 1 공급라인에서 분기되고 제 2 밸브가 설치되며, 그리고 상기 처리액 공급원의 상기 처리액을 상기 저장탱크로 공급하는 제 2 공급라인 그리고 상기 제 2 공급라인에서 분기되며, 회수 밸브가 설치된 회수 라인을 포함할 수 있다.
상기 처리액 공급 유닛은 상기 제 2 밸브 및 상기 회수 밸브를 제어하는 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 처리액이 상기 제 1 공급라인을 통해 상기 제 1 노즐로 공급되는 동안, 상기 제 2 밸브가 닫혀 있는 때는 상기 회수 밸브가 열리도록 하고, 상기 제 2 밸브가 열려 있는 때는 상기 회수 밸브가 닫히도록 상기 제 2 밸브 및 상기 회수 밸브를 제어할 수 있다.
상기 하우징은, 상기 제 1 방향을 따라 상기 기판이 반입되는 유입구 및 상기 기판이 반출되는 유출구를 포함하되, 상기 제 1 노즐은 상기 유입구에 인접하게 배치되고, 상기 제 2 노즐은 상기 유출구에 인접하게 배치될 수 있다.
상기 제 2 노즐은 바 타입의 노즐일 수 있다.
상기 제 1 노즐은 인샤워 나이프일 수 있다.
상기 처리액은 세정액일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 처리액을 균일하게 공급할 수 있는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 단면도이다.
도 3는 도 2의 세정 챔버를 보여준다.
도 4은 처리액 공급 유닛을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 3의 반송유닛을 보여주는 사시도이다.
도 6 및 도 7은 도 3의 기판 처리 장치에 처리액을 공급하는 것을 보여주는 도면이다.
도 8을 참조하면, 도 1의 기판 처리 장치로 처리액을 공급할 때의 제 1 공급라인 상의 유량을 보여주는 그래프이다.
도 9은 도 3의 기판 처리 장치로 처리액을 공급할 때 제 1 노즐의 유량을 보여주는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 실시예에서 기판(S)은 평판 표시 패널 제조에 사용되는 기판(S)을 예로 들어 설명한다. 그러나 이와 달리 기판(S)은 반도체 칩 제조에 사용되는 웨이퍼일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 단면도이다. 도 3는 도 2의 세정 챔버(300)를 보여준다. 기판 처리 설비(1000)는 제 1 에칭 챔버(100), 제 2 에칭 챔버(200), 그리고 세정 챔버(300)를 가진다. 여기서, 제 1 에칭챔버(100), 제 2 에칭 챔버(200), 그리고 세정 챔버(300)가 배열된 방향을 제1방향(X)으로 칭한다. 또한, 상부에서 바라볼 때 제1방향(X)에 수직인 방향을 제2방향(Y)으로 칭하고, 제1방향(X)과 제2방향(Y)에 수직인 방향을 제3방향(Z)으로 칭하기로 한다.
제 1 에칭 챔버(100)는 제 1 에칭 공정을 수행한다. 제 1 에칭챔버(100)는 하우징(110), 액 공급 유닛, 유입구(12), 유출구(14), 그리고 반송유닛(400)을 가진다. 하우징(110)은 제 1 에칭 공정을 수행하는 공간을 제공한다. 액 공급 유닛은 제 1 노즐(120)로 제공될 수 있다. 제 1 노즐(120)은 그 길이 방향이 제1방향(X)으로 제공된다. 제 1 노즐(120)은 샤프트들의 상부에 배치된다. 제 1 노즐(120)은 기판(S)의 상부로 제 1 처리액을 분사한다. 유입구(12)는 제 1 에칭챔버(100)의 일측면에 형성된다. 기판(S)은 유입구(12)를 통해 하우징(110)내로 유입된다. 이와 마주보는 타측면에는 유출구(14)가 제공된다. 기판(S)은 유출구(14)를 통해 하우징(110)으로부터 유출된다.
제 2 에칭챔버(200)는 제 1 에칭챔버(100)에 인접한 후방에 배치된다. 제 2 에칭챔버(200)는 제 2 에칭 공정을 수행한다. 제 2 에칭챔버(200)는 하우징(210), 액 공급 유닛, 유입구(12), 유출구(14), 그리고 반송유닛(400)을 가진다. 하우징(210)은 제 2 에칭 공정을 수행하는 공간을 제공한다. 액 공급 유닛은 제 2 노즐(220)로 제공될 수 있다. 제 2 노즐(220)은 샤프트들의 상부에 배치된다. 제 2 노즐(220)은 후술할 제 1 지점의 상류에서 기판(S)의 상부로 제 2 처리액을 분사한다. 제 2 노즐(220)은 그 길이 방향이 제1방향(X)으로 제공된다. 제 2 처리액은 제 1 처리액과 동일하게 제공될 수 있다. 일 예로, 제 2 처리액은 케미컬일 수 있다. 유입구(12)는 제 2 에칭챔버(200)의 일측면에 형성된다. 기판(S)은 유입구(12)를 통해 하우징(110)내로 유입된다. 이와 마주보는 타측면에는 유출구(14)가 제공된다. 기판(S)은 유출구(14)를 통해 하우징(110)으로부터 유출된다.
세정 챔버(300)는 제 2 에칭챔버(200)에 인접한 후방에 배치된다. 세정 챔버(300)에는 기판(S) 상에 잔류하는 케미컬을 세정한다. 도 3를 참조하면, 세정 챔버(300)는 하우징(310), 노즐 유닛(320), 유입구(12), 유출구(14), 처리액 공급 유닛(340), 그리고 반송유닛(400)을 가진다. 하우징(310)은 세정 공정을 수행하는 공간을 제공한다. 유입구(12)는 제 2 에칭챔버(200)의 일측면에 형성된다. 기판(S)은 유입구(12)를 통해 하우징(110)내로 유입된다. 이와 마주보는 타측면에는 유출구(14)가 제공된다. 기판(S)은 유출구(14)를 통해 하우징(110)으로부터 유출된다.
노즐 유닛(320)은 제 1 노즐(322)과 제 2 노즐(324)을 가진다. 제 1 노즐(322)은 바 타입으로 제공된다. 일 예로, 제 1 노즐(322)은 그 길이 방향이 제 1 방향(X)을 따라 제공될 수 있다. 제 1 노즐(322)은 제 2 노즐(324)보다 후방에 위치된다. 일 예로, 제 1 노즐(322)은 유출구(14)에 인접하게 제공된다. 선택적으로, 제 1 노즐(322)은 스프레이 타입으로 제공될 수 있다. 제 2 노즐(324)은 유입구(12)에 인접하게 배치된다. 상부에서 바라볼 때, 제 2 노즐(324)은 제 2 방향(Y)을 따라 제공된다. 일 예로, 제 2 노즐(324)은 인샤워 나이프로 제공될 수 있다. 제 1 노즐(320) 및 제 2 노즐(330)은 반송 유닛()에 지지된 기판(S) 상으로 처리액을 공급한다. 노즐 유닛(320)는 기판(S) 상에 처리액을 공급하여, 기판(S) 상에 잔존하는 케미컬을 제 1 방향(X)으로 밀어낸다. 처리액은 세정액으로 제공된다. 일 예로, 처리액은 순수일 수 있다. 이와 달리, 순수가 아닌 다른 세정액을 제공할 수 있다.
도 4은 처리액 공급 유닛(340)을 보여주는 도면이다. 처리액 공급 유닛(340)은 처리액 공급원(350), 제 1 공급라인(372), 저장탱크(360), 제 2 공급라인(374), 회수 라인(376), 제 3 공급라인(378), 회수 부재(380), 그리고 제어기(390)를 포함한다. 제 1 공급라인(372)은 처리액 공급원(350)과 제 1 노즐(322)을 연결한다. 제 1 공급라인(372)은 제 1 노즐(322)로 처리액을 직수 타입으로 공급한다. 제 1 공급라인(372)은 제 1 밸브(372a)를 포함한다. 저장탱크(360)는 제 2 노즐(324)로 공급되는 처리액을 저장한다. 제 2 공급라인(374)은 제 1 공급라인(372)에서 분기되어, 저장탱크(360)와 제 2 노즐(324)을 연결한다. 제 2 공급라인(374)은 처리액 공급원(350)의 처리액을 저장탱크(360)로 공급한다. 이를 통해, 저장탱크(360)는 일정 레벨의 처리액을 저장할 수 있다. 제 2 공급라인(374)은 제 2 밸브(374a)를 포함한다. 회수 라인(376)은 제 2 공급라인(374)에서 분기된다. 회수 라인(376)은 사용된 처리액을 회수 부재(380)로 회수한다. 회수 라인(376) 상에는 회수 밸브(376a)가 설치된다. 제 3 공급라인(378)은 저장탱크(360) 내 처리액을 제 2 노즐(324)로 공급한다. 제 3 공급라인(378) 상에는 제 3 밸브(378a)가 설치된다. 제 1 밸브(372a), 제 2 밸브(374a), 회수 밸브(376a), 그리고 제 3 밸브(378a)는 각각 개폐 밸브로 제공될 수 있다. 제어기(390)는 제 1 밸브(372a), 제 2 밸브(374a), 회수 밸브(376a), 그리고 제 3 밸브(378a)를 제어한다. 제어기(390)는 제 1 공급라인(372)을 통해 제 1 노즐(322)로 처리액을 공급하는 동안, 제 2 밸브(374a)와 회수 밸브(376a)를 선택적으로 제어할 수 있다. 일 예로, 제 2 밸브(374a)를 닫을 때는 회수 밸브(376a)를 열고, 제 2 밸브(374a)를 열 때는 회수 밸브(376a)를 닫을 수 있다.
도 5는 도 3의 반송유닛(400)을 보여주는 사시도이다. 반송유닛(400)은 기판(S)을 제 1 방향(12)으로 반송한다. 반송유닛(400)은 공정 챔버(100, 200, 300) 내에 연속적으로 배치된다. 반송 유닛(200)은 공정 챔버들(100, 200, 300) 간에, 그리고 챔버(100, 200, 300) 내에서 기판(S)을 제1방향(X)으로 이동시킨다. 도 4를 참조하면, 반송 유닛(400)은 복수의 샤프트들(410), 그리고 롤러들(420)을 가진다.
샤프트들(410)은 제1방향(X)을 따라 배열된다. 각각의 샤프트(410)는 그 길이 방향이 제2방향(Y)으로 제공된다. 샤프트들(410)은 서로 나란하게 배치된다. 샤프트들(410)은 유입구(12)와 인접한 위치에서부터 유출구(14)와 인접한 위치까지 제공된다. 각각의 샤프트(410)에는 그 길이방향을 따라 복수의 롤러들(240)이 고정 결합된다. 샤프트들(410)은 그 중심축을 기준으로 구동부(430)에 의해 회전된다.
롤러(420)는 각각의 샤프트(410)에 복수 개로 제공된다. 반송 롤러(420)는 기판(S)의 저면을 지지한다. 반송 롤러(420)는 그 중심축에 홀이 형성되고, 샤프트(410)는 홀에 끼워진다. 반송 롤러(420)는 샤프트(410)와 함께 회전된다.
구동부(430)는 풀리들(432), 벨트들(264), 그리고 모터(436)를 가진다. 풀리들(432)은 각각의 샤프트(410)의 양단에 각각 결합된다. 서로 다른 샤프트들(410)에 결합되며 서로 인접하게 배치된 풀리들(432)은 벨트(434)에 의해 서로 연결된다. 풀리들(432) 중 어느 하나에는 이를 회전시키는 모터(436)가 결합된다. 상술한, 풀리(432), 벨트(434), 그리고 모터(436)의 조립체에 의해 샤프트들(410)과 롤러들(240)이 회전되고, 기판(S)은 그 하면이 롤러에 접촉된 상태로 샤프트들(410)을 따라 직선 이동된다. 각각의 샤프트(410)는 수평으로 배치되어 기판(S)은 수평 상태로 이송될 수 있다. 선택적으로 각각의 샤프트(410)의 일단과 타단이 상이한 높이로 제공되어, 기판(S)은 경사진 상태로 이송될 수 있다.
도 6 및 도 7은 도 3의 기판 처리 장치에 처리액을 공급하는 것을 보여주는 도면들이다. 밸브의 내부가 채워진 것은 밸브가 닫혀있는 것이고, 밸브의 내부가 비워있는 것은 밸브가 개방되어 있는 것을 의미한다. 화살표는 유체의 흐름을 나타낸다.
제 2 에칭 챔버(200)에서 식각된 기판(S)이 반송되어, 세정 챔버(300)로 진입된다. 세정 챔버(300)에서는 기판(S) 상으로 세정액을 공급하여 기판(S)을 세정한다. 기판(S)이 진입되면, 제 2 노즐(324) 및 제 1 노즐(322)로 세정액을 공급한다. 이 때, 제어기(390)는 제 2 밸브(374a)를 열고 회수 밸브(376a)를 닫는다. 이 후, 기판(S)이 제 1 방향(X)을 따라 반송되면서 제 2 노즐(324)의 하부 영역을 지나면, 제어기(390)는 제 2 밸브(374a)를 닫고 회수 밸브(376a)를 연다. 제 2 밸브(374a)와 회수 밸브(376a)를 택일적으로 개폐함에 따라, 제 1 공급라인(372)의 유량 변동을 줄일 수 있다.
도 8을 참조하면, 도 1의 기판 처리 장치로 처리액을 공급할 때의 제 1 공급라인(372) 상의 유량을 보여주는 그래프이다. 제 1 공급라인(372) 상에 평균적으로 130(l/min)의 유량이 흐를 경우, 제 2 밸브(374a)의 개폐 여부에 따라 최대유량은 180(l/min), 최소유량은 100(l/min)으로 유량의 편차가 대략 80(l/min)발생한다.
도 9은 도 3의 기판 처리 장치로 처리액을 공급할 때 제 1 노즐(322)의 유량을 보여주는 그래프이다. 본 기판 처리 장치로 처리액을 공급할 때, 제 1 공급라인(372) 상에 평균 110(l/min)의 유량이 흐를 경우, 제 2 밸브(374a)의 개폐 여부에 따라 최대유량은 118(l/min), 최소유량은 95(l/min)으로 유량의 편차가 대략 23(l/min)발생한다. 따라서, 유량값의 헌팅을 줄일 수 있다. 따라서, 제 1 노즐(322)로 공급되는 처리액의 유량을 균일하게 하여, 세정 효율을 균일하게 할 수 있다.
상술한 예들에서는 기판(S)에 대한 에칭 공정 후에 세정 공정이 이루어지도록 설명하였다. 그러나 이와 달리 공정의 종류와 공정 챔버의 수는 상이할 수 있다. 예컨대, 에칭 공정에도 적용될 수 있고. 이 때, 처리액은 케미컬로 제공될 수 있다. 이와 달리, 한 개의 공급라인에서 복수 개의 공급라인이 분기되어 동일한 처리액을 공급하는 구조의 다양한 기판 처리 장치에도 적용될 수 있다. 또한, 기판(S)에 대해 스팀 부재 또는 브러쉬 부재 등이 더 제공될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 수정, 치환 및 변형이 가능하므로 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 설명된 실시예들은 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100 : 제 1 에칭 챔버 200 : 제 2 에칭 챔버
300 : 세정 챔버 310 : 하우징
322 : 제 1 노즐 324 : 제 2 노즐
340 : 처리액 공급 유닛 350 : 처리액 공급원
360 : 저장 탱크 372 : 제 1 공급라인
374 : 제 2 공급라인 376 : 회수라인
390 : 제어기 400 : 반송 유닛

Claims (8)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징 내에서 기판을 제 1 방향을 따라 반송하는 반송 유닛;
    상기 반송 유닛에 지지된 기판 상으로 처리액을 공급하는 제 1 노즐 및 제 2 노즐을 포함하는 노즐 유닛; 그리고
    상기 노즐 유닛으로 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛을 포함하되,
    상기 처리액 공급 유닛은,
    처리액 공급원;
    상기 처리액 공급원과 상기 제 1 노즐을 연결하는 제 1 공급라인;
    상기 제 2 노즐에 공급되는 상기 처리액을 저장하는 저장탱크;
    상기 제 1 공급라인에서 분기되고 제 2 밸브가 설치되며, 그리고 상기 처리액 공급원의 상기 처리액을 상기 저장탱크로 공급하는 제 2 공급라인; 그리고
    상기 제 2 공급라인에서 분기되며, 회수 밸브가 설치된 회수 라인을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 처리액 공급 유닛은 상기 제 2 밸브 및 상기 회수 밸브를 제어하는 제어기를 더 포함하되,
    상기 제어기는 상기 처리액이 상기 제 1 공급라인을 통해 상기 제 1 노즐로 공급되는 동안, 상기 제 2 밸브가 닫혀 있는 때는 상기 회수 밸브가 열리도록 하고, 상기 제 2 밸브가 열려 있는 때는 상기 회수 밸브가 닫히도록 상기 제 2 밸브 및 상기 회수 밸브를 제어하는 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 제 1 방향을 따라 상기 기판이 반입되는 유입구 및 상기 기판이 반출되는 유출구를 포함하되,
    상기 제 2 노즐은 상기 유입구에 인접하게 배치된 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 노즐은 바 타입의 노즐인 기판 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 노즐은 인샤워 나이프인 기판 처리 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리액은 세정액인 기판 처리 장치.
  7. 제 1 항의 기판 처리 장치를 이용하여 기판 상으로 처리액을 공급하는 기판 처리 방법에 있어서, 상기 처리액을 상기 제 1 노즐로 공급할 동안, 상기 제 2 밸브를 닫을 때는 상기 회수 밸브를 열고, 상기 제 2 밸브가 열릴 때는 상기 회수 밸브를 닫는 기판 처리 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 처리액은 세정액인 기판 처리 방법
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