KR101979606B1 - 액 공급 유닛, 기판 처리 장치, 그리고 버블 제거 방법 - Google Patents

액 공급 유닛, 기판 처리 장치, 그리고 버블 제거 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판을 액 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 기판을 지지하는 기판 지지 유닛 및 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 제1액 및 제2액이 혼합된 처리액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되, 상기 액 공급 유닛은 처리액을 토출하는 노즐, 상기 노즐에 제1액을 공급하는 제1액 공급 라인, 그리고 상기 노즐에 제2액을 공급하는 제2액 공급 라인을 포함하되, 상기 노즐은 내부에 제1액 및 제2액이 혼합되는 혼합 공간 및 상기 혼합 공간으로부터 연장되는 버퍼 공간을 가지는 바디 및 상기 버퍼 공간에 위치되며, 상기 버퍼 공간으로 공급되는 처리액의 유속을 감속시키는 충돌 부재를 포함한다. 이로 인해 처리액은 충돌되는 과정에서 버블이 터지며, 일시적으로 머무르는 과정에서 버블이 제거될 수 있는 시간을 가질 수 있다.

Description

액 공급 유닛, 기판 처리 장치, 그리고 버블 제거 방법{Unit for supplying chemical, Apparatus for treating substrate, and Method for removal bubble}
본 발명을 기판을 액 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액으로부터 버블을 제거하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하기 위해서, 기판에 사진, 식각, 애싱, 이온 주입, 그리고 박막 증착 등의 다양한 공정들을 통해 원하는 패턴을 기판에 형성된다. 각각의 공정은 시간이 지남에 따라 다양해지고 복잡해져 오염물 및 파티클이 생성된다. 이 때문에 각각의 공정들은 진행 전후단계에서 기판을 세정하는 세정 공정이 실시된다.
일반적으로 세정 공정은 서로 상이한 케미칼이 혼합된 혼합액을 기판으로 공급한다. 케미칼들은 노즐에 공급되기 전에 혼합되거나, 노즐의 내부에서 혼합된다.케미칼들은 서로 혼합되는 과정에서 다량의 버블이 발생된다.
이로 인해 기판 상에는 버블이 포함된 혼합액이 공급된다. 이러한 버블은 기판에 공급되는 중 또는 기판에서 확산되는 과정에서 터진다. 버블의 크기는 다양하게 제공되며, 이러한 버블이 터짐에 따라 혼합액은 전방향으로 비산된다. 비산된 버블은 기판의 주변에 위치된 설비들에 부착되며, 이는 주변 설비를 오염시킨다.
뿐만 아니라, 버블은 액과 달리, 신속하게 제거되지 않으며 기판 상에 잔류될 경우, 공정 불량을 야기한다.
한국 공개 특허 제10-2011-0039040호
본 발명은 2 이상의 케미칼이 혼합되는 과정에서 발생된 버블을 제거할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 버블 터짐에 의해 비산된 혼합액이 기판의 주변 장치를 오염시키는 것을 방지할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 기판을 액 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 기판을 지지하는 기판 지지 유닛 및 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 제1액 및 제2액이 혼합된 처리액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되, 상기 액 공급 유닛은 처리액을 토출하는 노즐, 상기 노즐에 제1액을 공급하는 제1액 공급 라인, 그리고 상기 노즐에 제2액을 공급하는 제2액 공급 라인을 포함하되, 상기 노즐은 내부에 제1액 및 제2액이 혼합되는 혼합 공간 및 상기 혼합 공간으로부터 연장되는 버퍼 공간을 가지는 바디 및 상기 버퍼 공간에 위치되며, 상기 버퍼 공간으로 공급되는 처리액의 유속을 감속시키는 충돌 부재를 포함한다.
상기 노즐은 상기 혼합 공간 및 상기 버퍼 공간을 분리시키며, 제1홀이 형성되는 분리 플레이트를 더 포함할 수 있다. 상부에서 바라볼 때 상기 충돌 부재는 상기 제1홀과 중첩되게 위치될 수 있다. 상기 충돌 부재는 상기 버퍼 공간을 상부 공간과 하부 공간으로 구획하며, 상부가 개방된 통 형상을 가지는 충돌 몸체를 포함하되, 상기 충돌 몸체에 수용되는 처리액은 오버 플로우되어 상기 하부 공간으로 공급될 수 있다. 상기 바디에는 상기 하부 공간으로부터 연장되며, 토출단을 포함하는 토출 공간이 더 형성되되, 상기 노즐은 상기 하부 공간과 상기 토출 공간을 분리시키며, 하부홀이 형성되는 하부 플레이트를 더 포함하고, 상부에서 바라볼 때 상기 하부홀은 상기 충돌 몸체에 중첩되게 위치될 수 있다. 상기 토출 공간은 하부 영역이 상부 영역에 비해 좁은 폭을 가지도록 제공될 수 있다.
제1액 및 제2액은 서로 혼합되는 중에 버블을 발생되는 액을 포함할 수 있다. 제1액은 황산을 포함하고, 제2액은 과산화수소를 포함할 수 있다.
상기 제1홀은 복수 개로 제공되고, 상기 분리 플레이트에는 제2홀이 더 형성되되, 상기 제2홀은 상기 분리 플레이트의 중앙 영역에 위치되고, 상기 제1홀은 상기 제2홀을 감싸도록 위치될 수 있다. 상기 제1홀은 상기 제2홀에 비해 큰 직경을 가질 수 있다. 상기 바디에는 상기 혼합 공간에 연장되며 제1액 공급 라인이 연결되는 제1유로 및 상기 혼합 공간에 연장되며 제2액 공급 라인이 연결되는 제2유로가 더 형성되되, 상기 제1유로는 상기 혼합부의 내측면과 인접한 위치에서 아래 방향을 향하도록 제공되고, 상기 제2유로는 상기 혼합부의 내측면과 인접한 위치에서 나선형 방향으로 제공될 수 있다.
제1액 및 제2액이 혼합된 처리액을 공급하는 액 공급 유닛은 처리액을 토출하는 노즐, 상기 노즐에 제1액을 공급하는 제1액 공급 라인, 그리고 상기 노즐에 제2액을 공급하는 제2액 공급 라인을 포함하되, 상기 노즐은 내부에 제1액 및 제2액이 혼합되는 혼합 공간 및 상기 혼합 공간으로부터 연장되는 버퍼 공간을 가지는 바디 및 상기 버퍼 공간에 위치되며, 상기 버퍼 공간으로 공급되는 처리액의 유속을 감속시키는 충돌 부재를 포함한다.
상기 노즐은 상기 혼합 공간 및 상기 버퍼 공간을 분리시키며, 제1홀이 형성되는 분리 플레이트를 더 포함하되, 상부에서 바라볼 때 상기 충돌 부재는 상기 제1홀과 중첩되게 위치될 수 있다. 상기 충돌 부재는 상기 버퍼 공간을 상부 공간과 하부 공간으로 구획하며, 상부가 개방된 통 형상을 가지는 충돌 몸체를 포함하되, 상기 충돌 몸체에 수용되는 처리액은 오버 플로우되어 상기 하부 공간으로 공급될 수 있다.
제1액은 황산을 포함하고, 제2액은 과산화수소를 포함할 수 있다.
제1액 및 제2액이 혼합된 처리액으로부터 버블을 제거하는 방법은 노즐 내에 형성된 혼합 공간에서 상기 제1액 및 제2액을 혼합하여 상기 처리액을 형성하고, 상기 처리액을 상기 혼합 공간과 연장된 버퍼 공간에 위치되는 충돌 부재에 충돌시켜 상기 버블을 제거한다.
상기 처리액은 상기 혼합 공간과 상기 버퍼 공간 사이에 위치되는 분리 플레이트에 의해 유속이 증가되고, 상기 충돌 부재에 충돌되어 유속이 감소될 수 있다. 상기 충돌 부재는 상기 처리액이 상기 버퍼 공간에 머무르는 시간이 늘어나도록 상기 처리액의 흐름 경로를 우회시킬 수 있다. 상기 충돌 부재는 상부가 개방된 통 형상을 가지는 충돌 몸체를 포함하되, 상기 충돌 몸체에 수용된 상기 처리액은 오버 플로우될 수 있다.
제1액은 황산을 포함하고, 제2액은 과산화수소를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 노즐 내에 버블이 생성된 처리액은 충돌 부재에 충돌되고 일시적으로 머무른다. 이로 인해 처리액은 충돌되는 과정에서 버블이 터지며, 일시적으로 머무르는 과정에서 버블이 제거될 수 있는 시간을 가질 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 처리액은 분리 플레이트를 통과 시 유속이 증가된 상태로 충돌 부재에 충돌된다. 이로 인해 처리액에 포함된 버블을 제거할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 제1액 및 제2액을 혼합 시 발생된 버블은 노즐 내에서 제거되므로, 기판 상에는 버블이 제거된 처리액이 공급되며, 기판 상에서 버블이 터져 주변 장치를 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 분리 플레이트에는 중앙 영역에 제2홀을 가진다. 제2홀을 통과하는 기류에 의해 제1액 및 제2액은 서로 혼합되는 중에 스크류를 형성하며, 이는 제1액 및 제2액의 혼합에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 노즐을 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3의 노즐을 수직 방향으로 절단한 사시도이다.
도 5는 도 3의 분리 플레이트 및 중간 바디를 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 4의 혼합 공간에서 제1액 및 제2액이 유입되는 방향을 보여주는 도면이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
본 발명은 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스 모듈(10)과 공정 처리 모듈(20)을 가지고, 인덱스 모듈(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(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(18)가 안착된다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드 포트(120)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드 포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(20)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(18)에는 기판의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)을 복수 개가 제공되고, 기판은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어 내에 위치된다. 캐리어(18)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified 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 제1방향(12)과 평행하게 배치된다. 제2방향(14)를 따라 이송 챔버(240)의 양측에는 공정 챔버들(260)이 배치된다. 공정 챔버들(260)은 이송 챔버(240)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공될 수 있다. 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 양측에는 공정 챔버들(260)이 A X B(A와 B는 각각 1 이상의 자연수)의 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 양측 각각에 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 타측에 단층으로 제공될 수 있다. 또한, 공정 챔버(260)는 상술한 바와 달리 다양한 배치로 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)은 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개 제공된다. 버퍼 유닛(220)에서 이송 프레임(140)과 마주보는 면과 이송 챔버(240)와 마주보는 면 각각이 개방된다.
이송 프레임(140)은 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(18)와 버퍼 유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 프레임(140)에는 인덱스레일(142)과 인덱스로봇(144)이 제공된다. 인덱스레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스로봇(144)은 인덱스레일(142) 상에 설치되며, 인덱스레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스레일(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. 인덱스암(144c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정 처리 모듈(20)에서 캐리어(18)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(18)에서 공정 처리 모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스로봇(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) 및 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.
공정 챔버(260)는 하나의 기판(W)에 대해 순차적으로 공정을 수행하도록 제공될 수 있다. 예컨대, 기판(W)은 공정 챔버(260)에서 케미칼 공정, 린스 공정, 그리고 건조 공정이 수행될 수 있다.
아래에서는 공정 챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)에 대해 설명한다. 도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 처리 용기(320), 스핀 헤드(340), 승강 유닛(360), 그리고 액 공급 유닛(380)을 포함한다. 처리 용기(320)는 내부에 기판(W)을 처리하는 공정이 수행되는 처리 공간을 제공한다. 처리 용기(320)는 상부가 개방된 컵 형상으로 제공된다. 처리 용기(320)는 내부 회수통(322) 및 외부 회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,326)은 공정에 사용된 처리액 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부 회수통(322)은 스핀 헤드(340)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부 회수통(326)은 내부 회수통(322)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부 회수통(322)의 내측공간(322a) 및 외부 회수통(326)과 내부 회수통(322)의 사이 공간(326a)은 각각 내부 회수통(322) 및 외부 회수통(326)으로 처리액이 유입되는 유입구로서 기능한다. 각각의 회수통(322,326)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수라인(322b,326b)이 연결된다. 각각의 회수라인(322b,326b)은 각각의 회수통(322,326)을 통해 유입된 처리액을 배출한다. 배출된 처리액은 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.
스핀 헤드(340)는 기판(W)을 지지 및 회전시키는 기판 지지 유닛(340)으로 제공된다. 스핀 헤드(340)는 처리 용기(320)의 처리 공간에 배치된다. 스핀 헤드(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 스핀 헤드(340)는 몸체(342), 지지핀(344), 척핀(346), 그리고 지지축(348)을 가진다. 몸체(342)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 몸체(342)의 저면에는 모터(349)에 의해 회전가능한 지지축(348)이 고정결합된다. 지지핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지핀(344)은 몸체(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 몸체(342)에서 상부로 돌출된다. 지지핀들(334)은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지핀(344)은 몸체(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판의 후면 가장자리를 지지한다. 척핀(346)은 복수 개 제공된다. 척핀(346)은 몸체(342)의 중심에서 지지핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척핀(346)은 몸체(342)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척핀(346)은 스핀 헤드(340)가 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척핀(346)은 몸체(342)의 반경 방향을 따라 대기위치와 지지위치 간에 직선 이동 가능하도록 제공된다. 대기위치는 지지위치에 비해 몸체(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 로딩 또는 언 로딩시에는 척핀(346)은 대기위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행시에는 척핀(346)은 지지위치에 위치된다. 지지위치에서 척핀(346)은 기판(W)의 측부와 접촉된다.
승강 유닛(360)은 처리 용기(320)와 스핀 헤드(340) 간에 상대 높이를 조절한다. 승강 유닛(360)은 처리 용기(320)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(320)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(340)에 대한 처리 용기(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다. 브라켓(362)은 처리 용기(320)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 놓이거나, 스핀 헤드(340)로부터 들어올려 질 때 스핀 헤드(340)가 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.
상술한 바와 달리 승강 유닛(360)은 처리 용기(320) 대신 스핀 헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
액 공급 유닛(380)은 기판(W) 상에 처리액을 공급한다. 액 공급 유닛(380)은 복수 개로 제공되며, 각각은 서로 상이한 종류의 액을 공급한다. 액 공급 유닛(380)은 각각은 구동 부재(381), 노즐(400), 제1액 공급 라인, 그리고 제2액 공급 라인을 포함한다. 구동 부재(381)는 노즐(400)을 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 여기서 공정 위치는 노즐(400)이 처리 용기(320)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐(400)이 처리 용기(320)의 수직 상부로부터 벗어난 위치로 정의한다. 일 예에 의하면, 공정 위치는 노즐(400)이 기판의 중심으로 처리액을 공급할 수 있는 위치일 수 있다. 구동 부재(381)는 아암(382), 지지축(386), 그리고 구동기(388)를 가진다. 지지축(386)은 처리 용기(320)의 일측에 위치된다. 지지축(386)은 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 제공되고, 지지축(386)의 하단에는 구동기(388)가 결합된다. 구동기(388)는 지지축(386)을 회전 및 승강 운동한다. 아암(382)은 지지축(386)의 상단에 고정 결합된다. 아암(382)은 지지축(386)과 수직한 길이 방향을 가진다.
제1액 공급 라인(412) 및 제2액 공급 라인(414)은 각각 노즐(400)에 연결된다. 제1액 공급 라인(412)은 노즐(400)에 제1액을 공급하고, 제2액 공급 라인(414)은 노즐(400)에 제2액을 공급한다. 제1액 및 제2액은 노즐(400) 내부에서 혼합 가능하다.
노즐(400)은 처리액을 토출 가능하다. 노즐(400)은 아암(382)의 끝단 저면에 설치된다. 노즐(400)은 지지축(386)의 회전에 의해 아암(382)과 함께 이동된다. 예컨대, 처리액은 제1액 및 제2액이 혼합된 혼합액을 포함한다. 제1액 및 제2액은 서로 혼합되는 중에 버블을 발생시키는 액을 포함할 수 있다. 제1액 및 제2액 중 어느 하나는 황산이고, 다른 하나는 과산화수소를 포함할 수 있다. 선택적으로 제1액은 강산의 성질을 가지고, 제2액은 강염기의 성질을 가질 수 있다.
이와 달리 린스액 및 건조 유체를 공급하는 액 공급 유닛이 더 제공될 수 있다. 린스액은 순수일 수 이고, 건조 유체는 이소프로필알코올(IPA)일 수 있다.
다음은 노즐(400)에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 3은 도 2의 노즐(400)을 보여주는 단면도이고, 도 4는 도 3의 노즐(400)을 수직 방향으로 절단한 사시도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 노즐(400)은 바디(405), 분리 플레이트(450), 충돌 부재(470), 하부 플레이트(490)를 포함한다. 노즐(400)은 유입부(420), 혼합부(440), 버퍼부(460), 그리고 토출부(480)를 가진다. 유입부(420), 혼합부(440), 버퍼부(460), 그리고 토출부(480)는 위에서 아래로 가는 방향을 따라 순차적으로 배치된다. 유입부(420), 혼합부(440), 버퍼부(460), 그리고 토출부(480)는 서로 연장된 공간으로 제공된다.
유입부(420)에는 제1액 공급 라인(412) 및 제2액 공급 라인(414)이 연결된다. 유입부(420)에는 제1유로(422) 및 제2유로(424)가 형성된다. 제1유로(422)는 제1액이 흐르는 유로로 기능하고, 제2유로(424)는 제2액이 흐르는 유로로 기능한다. 제1유로(422)에는 제1액 공급 라인(412)이 연결되고, 제2유로(424)에는 제2액 공급 라인(414)이 연결된다. 제1액 및 제2액은 각 유입 유로(422,424)를 통해 혼합부(440)로 공급된다. 일 예에 의하면, 제1유로(422)는 아래 방향을 향하도록 제공되고, 제2유로(424)는 나선형 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 제2유로(424)는 노즐(400)의 외측면에서 내측면까지 연장되도록 제공될 수 있다. 제1유로(422)의 하단 및 제2유로(424)의 하단 각각은 혼합부(440)의 내측면에 인접하게 위치될 수 있다. 이에 따라 제1액은 혼합부(440)에서 수직한 아래 방향으로 공급되는 반면, 제2액은 혼합부(440)에서 나선형 방향으로 공급될 수 있다. 제1액 및 제2액은 나선형 방향으로 흐르며 스크류를 형성할 수 있다.
혼합부(440)는 내부에 혼합 공간(442)을 가진다. 혼합 공간(442)은 제1액 및 제2액이 혼합되는 공간으로 기능한다. 혼합 공간(442)은 제1유로(422)의 끝단 및 제2유로(424)의 끝단 각각으로부터 아래로 연장된다. 혼합부(440)의 내측면은 환형의 링 형상을 가지도록 제공된다.
분리 플레이트(450)는 혼합부(440)와 버퍼부(460) 사이에 위치된다. 분리 플레이트(450)는 혼합부(440)와 버퍼부(460)를 분리시킨다. 분리 플레이트(450)는 제1홀(452) 및 제2홀(454)을 가지는 판 형상을 가진다. 예컨대, 분리 플레이트(450)는 원판 형상으로 제공될 수 있다. 분리 플레이트(450)는 혼합부(440)에 비해 작은 직경을 가진다. 제1홀(452) 및 제2홀(454)은 각각 분리 플레이트(450)의 상단에서 하단까지 연장된 홀로 제공된다. 제1홀(452)은 분리 플레이트(450)의 가장자리 영역에 위치되고, 제2홀(454)은 분리 플레이트(450)의 중앙 영역에 위치된다. 제1홀(452)은 복수 개로 제공되며, 제2홀(454)의 주변을 감싸도록 배열된다. 예컨대, 제1홀들(452)은 서로 조합되어 환형의 링 형상을 가지도록 배열될 수 있다. 제1홀들(452)은 동일 간격으로 이격되게 배열될 수 있다. 제1홀(452)은 제2홀(454)에 비해 큰 직경을 가진다. 제1홀(452)은 처리액이 혼합부(440)에서 버퍼부(460)로 공급되기 위한 통로로 기능한다. 처리액은 제1홀(452)을 통과하는 과정에서 유속이 증가될 수 있다. 제2홀(454)은 혼합 공간(442)의 중심축에 기류를 형성하기 위한 홀로 기능한다. 버퍼 공간(462)에 발생된 기체는 제2홀(454)을 통해 혼합 공간으로 배출될 수 있다.
버퍼부(460)에는 혼합 공간(442)으로부터 아래로 연장되는 버퍼 공간(462)이 형성된다. 버퍼 공간(462)에는 처리액이 일시적으로 머무를 수 있다.
충돌 부재(470)는 버퍼 공간(462)에 위치된다. 충돌 부재(470)는 처리액의 흐름 경로를 우회시킨다. 버퍼 공간(462)에 공급되는 처리액은 충돌 부재(470)에 충돌된다. 충돌 부재(470)는 충돌 몸체(472) 및 링 플레이트(474)를 포함한다. 도 5는 도 3의 분리 플레이트 및 충돌 부재를 보여주는 사시도이다. 도 3 내지 도 5를 참조하면, 버퍼 공간(462)은 충돌 몸체(472)에 의해 상부 공간(462a)과 하부 공간(462b)으로 구획된다. 충돌 몸체(472)는 상부가 개방된 통 형상을 가진다. 즉, 충돌 몸체(472)의 내부 공간은 상부 공간(462a)에 포함되는 영역으로 제공될 수 있다. 충돌 몸체(472)는 제1홀(452)과 마주하도록 위치된다. 즉 충돌 몸체(472)는 처리액의 공급 경로를 블로킹하도록 위치된다. 이에 따라 분리 플레이트(450)를 통과하는 처리액은 충돌 몸체(472) 내에 수용된다. 충돌 몸체(472)에 수용된 처리액은 오버 플로우되어 하부 공간(462b)으로 공급된다. 예컨대, 충돌 몸체(472)는 홀을 가지지 않는 블로킹 플레이트로 제공될 수 있다.
링 플레이트(474)는 충돌 몸체(472)를 감싸는 환형의 링 형상을 가진다. 링 플레이트(474)는 중간 바디(405)의 상단이 일치되는 높이에 위치된다. 링 플레이트(474)에는 복수의 링홀들(476)이 형성된다. 링홀들(476)은 링 플레이트(474)의 원주 방향을 따라 배열된다. 충돌 몸체(472)에서 오버 플로우되는 처리액은 링홀(476)을 통해 하부 공간(462b)으로 공급된다. 예컨대, 링홀들(476)은 원형 형상으로 제공될 수 있다. 이와 달리, 링홀들(476)은 슬릿 형상으로 제공될 수 있다.
선택적으로 충돌 부재(470)는 충돌 몸체(472)만을 포함할 수 있다. 충돌 몸체(472)의 상단은 분리 플레이트(450)의 저면에 결합될 수 있다. 이 경우 링홀들(476)은 충돌 몸체(472)의 측면에 형성될 수 있다.
토출부(480)는 내부에 토출단과 연통되는 토출 공간(482)을 가진다. 토출 공간(482)은 하부 공간(462b)에 비해 작은 너비를 가지는 공간으로 제공된다. 하부 공간(462b)과 토출 공간(482)은 하부 플레이트(490)에 의해 구획된다. 하부 플레이트(490)에는 복수 개의 하부홀들(492)이 형성된다. 처리액은 하부홀(492)을 통해 하부 공간(462b)에서 토출 공간(482)으로 공급된다. 상부에서 바라볼 때 하부 플레이트(490)는 분리 플레이트(450) 및 충돌 몸체(472)에 중첩되게 위치된다. 일 예에 의하면, 하부 플레이트(490)는 분리 플레이트(450) 및 충돌 몸체(472)에 비해 작은 직경을 가질 수 있다. 토출 공간(482)은 하부 영역이 상부 영역에 비해 작은 폭을 가지도록 제공될 수 있다. 이에 따라 처리액에 포함된 버블은 토출 공간(482)에서 공급되는 과정 중에 제거될 수 있다.
상술한 실시예에 의하면, 제1액 및 제2액은 혼합부(440)에서 스크류를 형성하도록 나선형 방향으로 이동되면서 혼합된다. 이는 도 6과 같이, 제2액의 흐름 경로가 나선형 방향을 향하는 동시에 분리 플레이트(450)의 제2홀(454)로부터 스크류와 같은 기류를 형성할 수 있기 때문이다. 이로 인해 제1액 및 제2액의 혼합 속도를 향상시킬 수 있다.
또한 분리 플레이트(450)는 유속이 증가된 처리액을 충돌 몸체(472)로 공급한다. 처리액이 충돌 몸체(472)에 부딪히는 과정에서 버블은 터지고, 처리액에 발생된 버블을 1차 제거할 수 있다.
또한 충돌 몸체(472)에 수용된 처리액은 오버 플로우되어 하부 공간(462b)으로 이동하고, 하부 공간(462b)을 형성하는 바닥면에 부딪친다. 이때 처리액은 하부 공간(462b)을 형성하는 바닥면에 부딪히는 과정에서 버플이 터지고, 처리액에 발생된 버블을 2차 제거할 수 있다.
또한 노즐(400)의 바디(405) 내에서 버블이 완전 제거되지 않을지라도, 상대적으로 큰 크기의 버블은 제거될 수 있다. 이로 인해 상대적으로 작은 크기의 버블이 기판 상에 공급되고 그 버블이 터질지라도, 주변 장치에 비산되지 못한다.
또한 충돌 몸체(472)에 수용된 처리액은 오버 플로우되어 하부 공간(462b)으로 이동된다. 처리액은 충돌 몸체(472)에서 일시적으로 머무르며, 버퍼부(460)에 제공된 처리액은 혼합부(440)에 제공된 처리액에 비해 그 유속이 감속된 상태를 가진다. 이는 처리액이 토출되기 전에 버블이 제거될 수 있는 시간을 제공한다.
또한 처리액은 하부 플레이트(490)를 통과하면서 하부 공간(462b)에서 토출 공간(482)으로 공급된다. 하부 플레이트(490) 및 토출 공간(482)은 하부 공간(462b)에 비해 작은 직경을 가진다. 이에 따라 처리액은 하부 플레이트(490)를 통과하는 과정에서 그 유속이 증가되고, 토출 유량을 설정된 공정 유량으로 조절할 수 있다.
400: 노즐 405: 바디
412: 제1액 공급 라인 414: 제2액 공급 라인
420: 유입부 440: 혼합부
442: 혼합 공간 450: 분리 플레이트
460: 버퍼부 462: 버퍼 공간
470: 충돌 부재 480; 토출부
490: 하부 플레이트

Claims (20)

  1. 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 제1액 및 제2액이 혼합된 처리액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되,
    상기 액 공급 유닛은,
    처리액을 토출하는 노즐과;
    상기 노즐에 제1액을 공급하는 제1액 공급 라인과;
    상기 노즐에 제2액을 공급하는 제2액 공급 라인을 포함하되,
    상기 노즐은,
    내부에 제1액 및 제2액이 혼합되는 혼합 공간 및 상기 혼합 공간으로부터 연장되는 버퍼 공간을 가지는 바디와;
    상기 버퍼 공간에 위치되며, 상기 버퍼 공간으로 공급되는 처리액의 유속을 감속시키는 충돌 부재와;
    상기 혼합 공간 및 상기 버퍼 공간을 분리시키며, 제1홀이 형성되는 분리 플레이트를 포함하되,
    상기 충돌 부재는,
    상기 버퍼 공간을 상부 공간과 하부 공간으로 구획하며, 상부가 개방된 통 형상을 가지는 충돌 몸체를 포함하되,
    상기 충돌 몸체는 상부에서 바라볼 때 상기 분리 플레이트의 상기 제1홀과 중첩되게 위치되고, 상기 충돌 몸체에 수용되는 처리액은 오버 플로우되어 상기 하부 공간으로 공급되는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 바디에는 상기 하부 공간으로부터 연장되며, 토출단을 포함하는 토출 공간이 더 형성되되,
    상기 노즐은,
    상기 하부 공간과 상기 토출 공간을 분리시키며, 하부홀이 형성되는 하부 플레이트를 더 포함하고,
    상기 하부홀은 상부에서 바라볼 때 상기 충돌 몸체에 중첩되게 위치되는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 토출 공간은 하부 영역이 상부 영역에 비해 좁은 폭을 가지도록 제공되는 기판 처리 장치.
  7. 제1항, 제5항 그리고 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1액 및 제2액은 서로 혼합되는 중에 버블을 발생되는 액을 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    제1액은 황산을 포함하고,
    제2액은 과산화수소를 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1홀은 복수 개로 제공되고,
    상기 분리 플레이트에는 제2홀이 더 형성되되,
    상기 제2홀은 상기 분리 플레이트의 중앙 영역에 위치되고,
    상기 제1홀은 상기 제2홀을 감싸도록 위치되는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1홀은 상기 제2홀에 비해 큰 직경을 가지는 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 바디에는 상기 혼합 공간에 연장되며 제1액 공급 라인이 연결되는 제1유로 및 상기 혼합 공간에 연장되며 제2액 공급 라인이 연결되는 제2유로가 더 형성되되,
    상기 제1유로는 상기 혼합 공간을 이루는 내측면과 인접한 위치에서 아래 방향을 향하도록 제공되고,
    상기 제2유로는 상기 혼합 공간을 이루는 내측면과 인접한 위치에서 나선형 방향으로 제공되는 기판 처리 장치.
  12. 제1액 및 제2액이 혼합된 처리액을 공급하는 액 공급 유닛에 있어서,
    처리액을 토출하는 노즐과;
    상기 노즐에 제1액을 공급하는 제1액 공급 라인과;
    상기 노즐에 제2액을 공급하는 제2액 공급 라인을 포함하되,
    상기 노즐은,
    내부에 제1액 및 제2액이 혼합되는 혼합 공간 및 상기 혼합 공간으로부터 연장되는 버퍼 공간을 가지는 바디와;
    상기 버퍼 공간에 위치되며, 상기 버퍼 공간으로 공급되는 처리액의 유속을 감속시키는 충돌 부재와;
    상기 혼합 공간 및 상기 버퍼 공간을 분리시키며, 제1홀이 형성되는 분리 플레이트를 포함하되,
    상기 충돌 부재는,
    상기 버퍼 공간을 상부 공간과 하부 공간으로 구획하며, 상부가 개방된 통 형상을 가지는 충돌 몸체를 포함하되,
    상기 충돌 몸체는 상부에서 바라볼 때 상기 제1홀과 중첩되게 위치되고,
    상기 충돌 몸체에 수용되는 처리액은 오버 플로우되어 상기 하부 공간으로 공급되는 액 공급 유닛.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제12항에 있어서,
    제1액은 황산을 포함하고,
    제2액은 과산화수소를 포함하는 액 공급 유닛.
  16. 제1액 및 제2액이 혼합된 처리액으로부터 버블을 제거하는 방법에 있어서,
    노즐 내에 형성된 혼합 공간에서 상기 제1액 및 제2액을 혼합하여 상기 처리액을 형성하고, 상기 처리액을 상기 혼합 공간과 연장된 버퍼 공간에 위치되는 충돌 부재에 충돌시켜 상기 버블을 제거하되,
    상기 충돌 부재는 상기 처리액이 상기 버퍼 공간에 머무르는 시간이 늘어나도록 상기 처리액의 흐름 경로를 우회시키고,
    상기 처리액은 상기 혼합 공간과 상기 버퍼 공간 사이에 위치되는 분리 플레이트에 의해 유속이 증가되고, 상기 충돌 부재에 충돌되어 유속이 감소되며,
    상기 처리액은 상기 충돌 부재에 수용되어 오버 플로우되는 버블 제거 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제16항에 있어서,
    상기 충돌 부재는 상부가 개방된 통 형상을 가지는 충돌 몸체를 포함하는 버블 제거 방법.
  20. 제16항 그리고 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1액은 황산을 포함하고,
    제2액은 과산화수소를 포함하는 버블 제거 방법.
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