KR102245294B1 - 기판 지지 유닛 및 이를 갖는 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 지지 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 지지 장치는 기판을 지지하며, 회전 가능한 스핀헤드; 상기 스핀헤드와 연결되어 상기 스핀헤드에 회전력을 전달하는 중공축; 상기 스핀 헤드의 내부공간 내에 비회전되도록 배치되어 상기 기판의 저면으로 처리액을 제공하는 노즐 어셈블리; 및 상기 스핀 헤드와 상기 노즐 어셈블리 사이의 틈새를 실링하도록 자성유체를 이용한 실링부재를 포함할 수 있다.

Description

기판 지지 유닛 및 이를 갖는 기판 처리 장치{SUBSTRATE SUPPORTING UNIT AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스를 제조하기 위해서는 반도체 기판 상에 박막을 형성한다. 박막의 형성에는 세정 공정이 필수적이다. 기판의 배면에 증착된 박막 등은 후속공정에서 이물질로 작용한다. 따라서, 매엽식 기판처리장치를 이용하여, 기판 배면의 박막 등과 같은 이물질을 제거하는 기판 배면의 세정 처리 공정은 대단히 중요하다.
일반적으로 기판처리장치는 기판이 안착되는 스핀 헤드를 구비한다. 이 스핀 헤드는 구동모터에서 발생된 회전력에 의해 스핀 헤드가 회전한다. 이에 따라, 스핀 헤드 상에 장착된 기판이 회전한다. 스핀 헤드의 중앙은 상하로 관통되고, 상기 관통된 중앙에 백 노즐이 설치된다. 백 노즐의 상단부에는 커버가 구비되어 상기 중앙과 상기 중앙의 가장자리를 덮는다. 이때, 상기 커버상에는 다수이 홀이 형성되고, 상기 홀을 통해 상기 기판의 배면으로 약액이 분사되어 세정 처리 공정이 진행된다.
이러한, 기판 처리 장치의 스핀 헤드는 백 노즐 유닛을 지지하기 위해 회전용 베어링이 적용된다. 그러나, 기판 회전시 기판 중심부 압력은 대기압 보다 낮은 음압이 형성되고, 이러한 음압 형성에 의해 베어링 회전시 발생되는 파티클 등이 백노즐 유닛과 스핀 헤드 사이의 틈새를 통해 역류하여 기판 이면을 오염시키게 된다.
또한, 이와는 반대로 스핀 헤드의 상면으로 흘러내린 약액이 스핀 헤드와 백노즐 사이의 틈새를 통해 유입되는 경우, 틈새로 유입된 약액에 의해 베어링이 부식 손상되는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명의 일 과제는, 스핀 헤드의 몸체와 백 노즐 사이의 틈새로의 약액 침투를 차단할 수 있는 기판 지지 유닛 및 이를 갖는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 과제는, 스핀 헤드의 몸체와 백 노즐 사이의 틈새를 통해 베어링에서 발생된 파티클이 역류되는 것을 차단할 수 있는 기판 지지 유닛 및 이를 갖는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 기판을 지지하며, 기판을 지지하며, 회전 가능한 스핀헤드; 상기 스핀헤드와 연결되어 상기 스핀헤드에 회전력을 전달하는 중공축; 상기 스핀 헤드의 내부공간 내에 비회전되도록 배치되어 상기 기판의 저면으로 처리액을 제공하는 노즐 어셈블리; 및 상기 스핀 헤드와 상기 노즐 어셈블리 사이의 틈새를 실링하도록 자성유체를 이용한 실링부재를 포함하는 기판 지지 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 실링 부재는 상기 노즐 어셈블리의 메인 바디의 외측면에 설치되고, 자장을 형성하기 위한 자성체; 상기 자성체 주변에 설치되고, 상기 자성체의 자속경로를 상기 스핀헤드 측으로 전달하는 폴피스; 및 상기 폴피스에 의해 전달되는 자력에 의해 상기 폴피스와 상기 스핀헤드 사이의 틈새를 실링하는 자성유체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스핀헤드는 상기 자성체의 자석경로(flux line)를 만들어 주도록 상기 폴피스와 대향되는 중공 내면으로부터 돌출되어 형성되는 내향측 돌기들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴피스는 상기 자성체의 자석경로(flux line)를 만들어 주도록 상기 내향측 돌기들과 대향되는 상기 자성체의 외측면으로부터 돌출되어 형성되는 외향측 돌기들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 돌기와 상기 폴피스 간의 간극은 상기 스핀 헤드와 상기 노즐 어셈블리 사이의 틈새보다 좁도록 제공될 수 있다.
또한, 상기 폴피스는 상기 중곡축의 길이방향을 따라 상기 자성체의 상단과 하단에 각각 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 내부에 처리공간을 가지는 컵; 상기 처리공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 지지 유닛에 지지된 기판으로 처리 유체를 공급하는 유체 공급 유닛을 포함하되, 상기 지지 유닛은 기판을 지지하며, 회전 가능한 스핀헤드; 상기 스핀헤드와 연결되어 상기 스핀헤드에 회전력을 전달하는 중공축; 상기 스핀 헤드의 내부공간 내에 비회전되도록 배치되어 상기 기판의 저면으로 처리액을 제공하는 백노즐 어셈블리; 및 상기 스핀 헤드와 상기 백노즐 어셈블리 사이의 틈새를 실링하도록 자성유체를 이용한 실링 부재를 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 실링 부재는 상기 백노즐 어셈블리의 메인 바디의 외측면에 형성된 홈에 설치되고, 자장을 형성하기 위한 자성체; 상기 자성체 주변에 설치되고, 상기 자성체의 자속경로를 상기 스핀헤드 측으로 전달하는 폴피스; 및 상기 폴피스에 의해 전달되는 자력에 의해 상기 폴피스와 상기 스핀헤드 사이의 틈새를 실링하는 자성유체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 스핀헤드는 상기 자성체의 자석경로(flux line)를 만들어 주도록 상기 폴피스와 대향되는 중공 내면으로부터 돌출되어 형성되는 내향측 돌기들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴피스는 상기 자성체의 자석경로(flux line)를 만들어 주도록 상기 내향측 돌기들과 대향되는 상기 자성체의 외측면으로부터 돌출되어 형성되는 외향측 돌기들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 돌기와 상기 폴피스 간의 간극은 상기 스핀 헤드와 상기 노즐 어셈블리 사이의 틈새보다 좁도록 제공되며, 상기 폴피스는 상기 중곡축의 길이방향을 따라 상기 자성체의 상단과 하단에 각각 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 스핀 헤드와 저면 노즐 어셈블리 사이의 틈새 공간으로의 약액 침투를 비접촉 방식으로 차단할 수 있어 베어링의 오염을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 스핀 헤드와 저면 노즐 어셈블리 사이의 틈새 공간이 자성유체에 의해 실링됨으로써 베어링에서 발생된 파티클이 기판을 향해 역류되는 것을 차단할 수 있어 기판 오염을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 기판 처리 설비를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 4는 도 3의 기판 지지 유닛과 저면 노즐 어셈블리를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4에 표시된 A 부분을 확대한 도면이다.
도 6은 저면 노즐 어셈블리의 요부 사시도이다.
도 7은 실링 부재를 보여주는 요부 확대도이다.
도 8은 실링 부재의 다른 예를 보여주는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 기판 처리 설비(1)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스 모듈(1000)과 공정 처리 모듈(2000)을 포함한다. 인덱스 모듈(1000)은 로드포트(1200) 및 이송프레임(1400)을 포함한다. 로드포트(1200), 이송프레임(1400), 그리고 공정 처리 모듈(2000)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드포트(1200), 이송프레임(1400), 그리고 공정 처리 모듈(2000)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 한다. 그리고 상부에서 바라볼 때 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하고, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 한다.
로드포트(1200)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(1300)가 안착된다. 로드포트(1200)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드포트(1200)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드포트(1200)의 개수는 공정 처리 모듈(2000)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(1300)에는 기판(W)의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)으로 복수 개가 제공된다. 기판(W)은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어(1300)내에 위치된다. 캐리어(1300)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(2000)은 버퍼 유닛(2200), 이송챔버(2400), 그리고 공정챔버(2600)를 포함한다. 이송챔버(2400)는 그 길이 방향이 제1방향(12)과 평행하게 배치된다. 제2방향(14)를 따라 이송챔버(2400)의 일측 및 타측에는 각각 공정챔버들(2600)이 배치된다. 이송챔버(2400)의 일측에 위치한 공정챔버들(2600)과 이송챔버(2400)의 타측에 위치한 공정챔버들(2600)은 이송챔버(2400)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공된다. 공정챔버(2600)들 중 일부는 이송챔버(2400)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정챔버(2600)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송챔버(2400)의 일측에는 공정챔버(2600)들이 A X B(A와 B는 각각 1이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(2600)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(2600)의 수이다. 이송챔버(2400)의 일측에 공정 챔버(2600)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정챔버(2600)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정챔버(2600)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정챔버(2600)는 이송챔버(2400)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 공정챔버(2600)는 이송챔버(2400)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼 유닛(2200)은 이송프레임(1400)과 이송챔버(2400) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(2200)은 이송챔버(2400)와 이송프레임(1400) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(2200)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(2200)에서 이송프레임(1400)과 마주보는 면과 이송챔버(2400)와 마주보는 면 각각이 개방된다.
이송프레임(1400)은 로드포트(1200)에 안착된 캐리어(1300)와 버퍼 유닛(2200) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송프레임(1400)에는 인덱스 레일(1420)과 인덱스 로봇(1440)이 제공된다. 인덱스 레일(1420)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(1440)은 인덱스 레일(1420) 상에 설치되며, 인덱스 레일(1420)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(1440)은 베이스(1441), 몸체(1442), 그리고 인덱스암(1443)을 가진다. 베이스(1441)는 인덱스 레일(1420)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(1442)는 베이스(1441)에 결합된다. 몸체(1442)는 베이스(1441) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(1442)는 베이스(1441) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(1443)은 몸체(1442)에 결합되고, 몸체(1442)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(1443)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(1443)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(1443)들 중 일부는 공정 처리 모듈(2000)에서 캐리어(1300)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(1300)에서 공정 처리 모듈(2000)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스 로봇(1440)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.
이송챔버(2400)는 버퍼 유닛(2200)과 공정챔버(2600) 간에, 그리고 공정챔버(2600)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송챔버(2400)에는 가이드 레일(2420)과 메인로봇(2440)이 제공된다. 가이드 레일(2420)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인로봇(2440)은 가이드 레일(2420) 상에 설치되고, 가이드 레일(2420) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인로봇(2440)은 베이스(2441), 몸체(2442), 그리고 메인암(2443)을 가진다. 베이스(2441)는 가이드 레일(2420)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(2442)는 베이스(2441)에 결합된다. 몸체(2442)는 베이스(2441) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(2442)는 베이스(2441) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(2443)은 몸체(2442)에 결합되고, 이는 몸체(2442)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인암(2443)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인암(2443)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 버퍼 유닛(2200)에서 공정챔버(2600)로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(2443)과 공정챔버(2600)에서 버퍼 유닛(2200)으로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(2443)은 서로 상이할 수 있다.
공정챔버(2600) 내에는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치(10)가 제공된다. 각각의 공정챔버(2600) 내에 제공된 기판 처리 장치(10)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 각각의 공정챔버(2600) 내의 기판 처리 장치(10)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정챔버(2600)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정챔버(2600)에 제공된 기판 처리 장치(10)들은 서로 동일한 구조를 가지고, 상이한 그룹에 속하는 공정챔버(2600)에 제공된 기판 처리 장치(10)들은 서로 상이한 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 공정챔버(2600)가 2개의 그룹으로 나누어지는 경우, 이송챔버(2400)의 일측에는 제1그룹의 공정챔버들(2600)이 제공되고, 이송챔버(2400)의 타측에는 제2그룹의 공정챔버들(2600)이 제공될 수 있다. 선택적으로 이송챔버(2400)의 일측 및 타측 각각에서 하층에는 제1그룹의 공정챔버(2600)들이 제공되고, 상층에는 제2그룹의 공정챔버(2600)들이 제공될 수 있다. 제1그룹의 공정챔버(2600)와 제2그룹의 공정챔버(2600)는 각각 사용되는 케미컬의 종류나, 세정 방식의 종류에 따라 구분될 수 있다.
아래의 실시예에서는 오존이 포함된 오존 처리 유체, 린스액, 그리고 건조가스와 같은 처리 유체들을 사용하여 기판(W) 세정, 스트립, 유기 잔여물(organic residue)을 제거하는 장치를 예를 들어 설명한다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 평면도이고, 도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 챔버(800), 처리 용기(100), 기판 지지 유닛(200), 가열 유닛(280) 처리 유체 공급 유닛(300), 공정 배기부(500), 승강 유닛(600)을 포함한다.
챔버(800)는 밀폐된 내부 공간을 제공한다. 상부에는 기류 공급 유닛(810)이 설치된다. 기류 공급 유닛(810)은 챔버(800) 내부에 하강 기류를 형성한다.
기류 공급 유닛(810)은 고습도 외기를 필터링하여 챔버 내부로 공급한다. 고습도 외기는 기류 공급 유닛(810)을 통과하여 챔버 내부로 공급되며 하강 기류를 형성한다. 하강 기류는 기판(W)의 상부에 균일한 기류를 제공하며, 처리 유체에 의해 기판(W) 표면이 처리되는 과정에서 발생되는 오염물질들을 공기와 함께 처리 용기(100)의 회수통들(110,120,130)을 통해 공정 배기부(500)로 배출시킨다.
챔버(800)는 수평 격벽(814)에 의해 공정 영역(816)과 유지보수 영역(818)으로 나뉜다. 공정 영역(816)에는 처리 용기(100)와 기판 지지 유닛(200)이 위치한다. 유지보수 영역(818)에는 처리 용기(100)와 연결되는 배출라인(141,143,145), 배기라인(510) 이외에도 승강 유닛(600)의 구동부과, 처리액 공급 유닛(300)과 연결되는 구동부, 공급라인 등이 위치한다. 유지보수 영역(818)은 공정 영역(816)으로부터 격리된다.
처리 용기(100)는 상부가 개방된 원통 형상을 갖고, 기판(W)을 처리하기 위한 공정 공간을 제공한다. 처리 용기(100)의 개방된 상면은 기판(W)의 반출 및 반입 통로로 제공된다. 공정 공간에는 기판 지지 유닛(200)이 위치된다. 기판 지지 유닛(200)은 공정 진행시 기판(W)을 지지한 상태에서 기판(W)을 회전시킨다.
처리 용기(100)는 강제 배기가 이루어지도록 하단부에 배기덕트(190)가 연결된 하부공간을 제공한다. 처리 용기(100)에는 회전되는 기판(W)상에서 비산되는 처리액과 기체를 유입 및 흡입하는 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)이 다단으로 배치된다.
환형의 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)은 하나의 공통된 환형공간과 통하는 배기구(H)들을 갖는다.
구체적으로, 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)은 각각 환형의 링 형상을 갖는 바닥면 및 바닥면으로부터 연장되어 원통 형상을 갖는 측벽을 포함한다. 제2 회수통(120)은 제1회수통(110)를 둘러싸고, 제1회수통(110)로부터 이격되어 위치한다. 제3회수통(130)은 제2회수통(120)을 둘러싸고, 제2회수통(120)로부터 이격되어 위치한다.
제1 내지 제3 회수통 (110, 120, 130)은 기판(W)으로부터 비산된 처리액 및 흄이 포함된 기류가 유입되는 제1 내지 제3 회수공간(RS1, RS2, RS3)을 제공한다. 제1 회수공간(RS1)은 제1회수통(110)에 의해 정의되고, 제2 회수공간(RS2)은 제1 회수통(110)과 제2회수통(120) 간의 이격 공간에 의해 정의되며, 제3 회수공간(RS3)은 제2회수통(120)과 제3회수통(130) 간의 이격 공간에 의해 정의된다.
제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)의 각 상면은 중앙부가 개방된다. 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)은 연결된 측벽으로부터 개방부로 갈수록 대응하는 바닥면과의 거리가 점차 증가하는 경사면으로 이루어진다. 기판(W)으로부터 비산된 처리액은 제1 내지 제3 회수통(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 회수통(110, 120, 130)중 처리액을 회수하는 회수통에 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 생산라인의 바닥 공간에 매설된 메인 배기라인과 연결된다.
한편, 처리 용기(100)는 처리 용기(100)의 수직 위치를 변경시키는 승강 유닛(600)과 결합된다. 승강 유닛(600)은 처리 용기(100)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(100)가 상하로 이동됨에 따라 기판 지지 유닛(200)에 대한 처리 용기(100)의 상대 높이가 변경된다.
승강 유닛(600)은 브라켓(612), 이동 축(614), 그리고 구동기(616)를 포함한다. 브라켓(612)은 처리 용기(100)의 외벽에 고정설치된다. 브라켓(612)에는 구동기(616)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동 축(614)이 고정결합된다. 기판(W)이 척 스테이지(210)에 로딩 또는 척 스테이지(210)로부터 언로딩될 때 척 스테이지(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 회수통들(110, 120, 130)로 유입될 수 있도록 처리 용기(100)의 높이가 조절된다. 처리 용기(100)와 기판(W) 간의 상대적인 수직 위치가 변경된다. 처리 용기(100)는 상기 각 회수공간(RS1, RS2, RS3) 별로 회수되는 처리액과 오염 가스의 종류를 다르게 할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 승강 유닛(600)은 처리 용기(100)를 수직 이동시켜 처리 용기(100)와 기판 지지 유닛(200) 간의 상대적인 수직 위치를 변경시킨다.
액 공급 유닛(360)은 노즐 지지대(362), 노즐(364), 지지축(366), 그리고 구동기(368)를 포함한다.
지지축(366)은 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 제공되고, 지지축(366)의 하단에는 구동기(368)가 결합된다. 구동기(368)는 지지축(366)을 회전 및 승강 운동한다. 노즐 지지대(362)는 구동기(368)와 결합된 지지축(366)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(364)은 노즐지지대(362)의 끝단 저면에 설치된다. 노즐(364)은 구동기(368)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐(364)이 처리용기(100)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐(364)이 처리용기(100)의 수직 상부로부터 벗어난 위치이다. 노즐(364)은 기판(W)상으로 액을 공급한다.
기판 지지 유닛(200)은 스핀헤드(210), 회전축(220), 구동부(230) 저면 노즐 어셈블리(240) 및 실링부재(250)를 포함한다.
스핀 헤드(210)에 연결된 회전축(220)은 구동부(230)에 의해 회전되며, 이에 따라 스핀 헤드(210) 상에 장착된 기판(W)이 회전된다. 그리고, 회전축(220)에 관통 축설된 저면 노즐 어셈블리(240)는 기판(W)의 배면에 약액을 분사한다. 스핀 헤드(210)는, 기판(W)이 상향 이격된 상태에서 지지되도록 설치된 지지부재를 갖는다. 지지부재는 스핀헤드(210)의 상면 가장자리부에 소정 간격 이격되어 돌출되도록 설치된 다수의 척킹 핀(211)과, 각각의 척킹 핀(211) 안쪽에 돌출되도록 설치된 다수의 지지핀(222)을 포함한다. 회전축(220)은, 스핀 헤드(210)에 연결되며, 그 내부가 비어있는 중공축(Hollow Shaft) 형태로써, 후술할 구동부(230)의 회전력을 스핀 헤드(210)에 전달한다.
가열 유닛(290)은 기판 지지 유닛(200)의 내측에 설치된다. 가열 유닛(290)은 도면 편의상 단면도에서는 생략하였다. 가열 유닛(290)은 세정 공정 진행 중 기판(W)을 가열할 수 있다. 가열 부재(290)는 스핀헤드(210) 내에 설치될 수 있다. 가열 부재(290)는 서로 상이한 직경으로 제공된다. 가열 부재(290)는 복수개가 제공될 수 있다. 가열 부재(290)는 링 형상으로 제공될 수 있다. 일 예로 가열 부재(290)는 링 형상으로 제공되는 복수의 램프들로 제공될 수 있다. 가열 부재(290)는 동심의 다수의 구역들로 세분될 수 있다. 각각의 구역에는 각각의 구역을 개별적으로 가열시킬 수 있는 램프들이 제공될 수 있다. 램프들은 스핀 헤드(210)의 중심에 대해 상이한 반경 거리에서 동심적으로 배열되는 링 형상으로 제공될 수 있다.
도 4는 도 3의 기판 지지 유닛과 저면 노즐 어셈블리를 보여주는 도면이고, 도 5는 도 4에 표시된 A부분을 확대한 도면이며, 도 6은 저면 노즐 어셈블리의 요부 사시도, 도 7은 실링 부재를 보여주는 요부 확대도이다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 저면 노즐 어셈블리(240)는 스핀 헤드(210)와 회전 축(220)의 중공 부분에 설치된다. 저면 노즐 어셈블리(240)는 회전 축(220)의 내부에 제공된 베어링에 의해 지지되므로, 공정 진행시 스핀 헤드(210)와 회전 축(220)은 구동부(230)에 의해 회전되지만, 저면 노즐 어셈블리(240)는 회전되지 않는다.
저면 노즐 어셈블리(240)는 메인 바디(242) 및 노즐 샤프트(241)를 포함할 수 있다.
메인 바디(242)는 스핀 헤드(210)의 중공 부분에 위치될 수 있다. 메인 바디(242)는 몸체부(244)와 노즐 헤드부(246)를 포함할 수 있다.
몸체부(244)의 하단에는 중공 형상의 노즐 샤프트(241)가 결합될 수 있다. 노즐 샤프트(241)의 중공부분은 몸체부(244)의 중공 부분과 연결될 수 있다. 노즐 샤프트(241)는 회전축(220)의 중공 부분에 삽입된다. 노즐 샤프트(241)와 회전축(220) 사이에는 베어링(222)이 설치된다. 베어링(222)의 외륜은 회전축(220)의 내주 면에 삽입 고정되고, 노즐 샤프트(241)는 베어링(222)의 내륜에 삽입 고정된다. 회전축(220)은 구동부(230)에 의해 회전될 수 있으나, 노즐 샤프트(241)는 베어링(222)의 내륜에 삽입고정되므로 회전되지 않는다.
노즐 헤드부(246)에는 노즐 캡(247)이 설치될 수 있다. 노즐 캡(247)은 우산 형태로 스핀 헤드(210)의 상면 일부를 커버한다.
처리액을 기판 저면으로 분사하는 저면 노즐(272)은 메인 바디(242)와 노즐 샤프트(241)의 중공 부분에 제공되며, 저면 노즐(272)의 상단이 노즐 헤드부(246)의 상부로 돌출되도록 메인 바디(242)에 삽입 설치된다.
상기와 같은 결합 관계에 의해, 스핀 헤드(210), 회전 축(220)은 회전되는 부분이고, 저면 노즐 어셈블리(240)는 회전되지 않는다.
실링 부재(250)는 메인 바디(242)와 스핀 헤드(210) 사이 틈새(유격) 공간(K)을 실링하도록 자성유체를 이용한 장치이다.
일 예로, 실링 부재(250)는 자속발생수단으로서의 자성체(252), 자속전달수단으로서의 폴피스(pole piecr)(254) 그리고 자성 유체(356)를 포함할 수 있다. 자성체(252)는 자성을 형성하기 위한 영구자석으로 이루어지며, 몸체부(244)의 외측면에 설치될 수 있다. 몸체부(244)는 외측면에 원주 방향으로 오목한 장착홈(245)을 제공하며, 장착홈(245)에는 자성체(252)와 한 쌍의 폴피스(254)가 장착되며, 이들은 링 형상으로 제공될 수 있다.
한 쌍의 폴피스(254)는 자성체(252)의 자속경로(magnetic flux line;MFL)를 스핀헤드(210) 측으로 전달하기 위해 자성체(252)의 상단과 하단에 각각 위치된다. 폴피스(254)는 자성재료로 이루어진다.
자성 유체(256)는 폴피스(252)에 의해 전달되는 자력에 의해 폴피스(254)와 스핀헤드(210) 사이의 틈새를 실링한다.
한 쌍의 폴피스(254)와 스핀 헤드(210)의 중공 내면(211) 사이에 형성되어 있는 틈새(K)에는 자성 유체(256)가 자성체(252)에 의해 발생된 자속에 의해 홀딩되어 있다. 자성유체(256)로서는 예를 들어 자성 초미립자를 계면활성제를 사용하여 용매나 오일 중에 분산시킨 공지의 것을 들 수 있으며, 자속을 따라 이동하여 자장에 트랩되는 특성을 갖는다. 자성유체(256)는 폴피스(254)와 스핀헤드(210) 중공 내면(211) 사이의 밀봉성을 확보할 수 있다.
한편, 스핀 헤드(210)는 폴피스(254)와 대향되는 중공 내면(211)에 링 형태의 내향측 돌기(258)들이 제공될 수 있다. 내향측 돌기(258)들이 자성체(252)의 자석경로(magnetic flux line;MFL)를 만들어 주도록 폴피스(254)와 대향되는 중공 내면(211)으로부터 돌출되어 형성됨으로써 틈새(K)에 자성유체(256)를 보다 안정적으로 홀딩할 수 있다. 참고로, 자성 유체(256)는 내향측 돌기(258)들과 폴피스(254) 사이에 홀딩된다. 내향측 돌기(258)와 폴피스(254) 간의 간극(K1)은 스핀 헤드(210)와 노즐 어셈블리 사이의 틈새(K)보다 좁기 때문에 보다 효과적인 실링이 가능하며, 자성유체(256)가 흘러내리는 현상을 최소화할 수 있다. 만약, 내향측 돌기가 없을 경우, 자성유체(256)는 폴피스(254) 전면에 넓게 홀딩됨으로써 밀봉성이 상대적으로 떨어질 수 있다.
본 실시예에서, 내향측 돌기(258)는 폴피스 각각에 3개씩 총 6개의 내향측 돌기들이 간극을 따라 형성됨으로써 6겹의 실링 구조를 제공할 수 있다는 각별한 효과를 갖는다. 즉, 내향측 돌기(258)의 개수가 증가할수록 다중 실링 구조를 구현할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 스핀 헤드와 저면 노즐 어셈블리 사이의 유격 공간에서 발생되는 오염 기류의 역류로 인한 기판의 오염 및 약액의 침투로 인한 베어링의 부식 및 오염을 효과적으로 차단할 수 있다.
도 8은 실링 부재의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 8에서와 같이, 폴피스(254)는 자성체의 자석경로(flux line)를 만들어 주도록 내향측 돌기(258)들과 대향되는 폴피스(254)의 외측면으로부터 돌출되어 형성되는 외향측 돌기(259)들을 포함한다는데 그 특징이 있다. 자성유체(256)는 내향측 돌기(258)와 외향측 돌기(259) 사이에 위치된다.
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.
200 : 기판 지지 유닛 210 : 스핀 헤드
220 : 회전축 230 : 구동부
240 : 저면 노즐 어셈블리 242 : 메인 바디
250 : 퍼지부 250 : 배기부

Claims (10)

  1. 기판을 지지하며, 회전 가능한 스핀헤드;
    상기 스핀헤드와 연결되어 상기 스핀헤드에 회전력을 전달하는 중공축;
    상기 스핀 헤드의 내부공간 내에 비회전되도록 배치되어 상기 기판의 저면으로 처리액을 제공하는 노즐 어셈블리; 및
    상기 스핀 헤드와 상기 노즐 어셈블리 사이의 틈새를 실링하도록 자성유체를 이용한 실링부재를 포함하되;
    상기 실링 부재는
    상기 노즐 어셈블리의 메인 바디와 상기 메인 바디를 둘러싸는 스핀헤드 중 어느 하나인 제1부재에 설치되는 자성체;
    상기 자성체 주변에 설치되고, 상기 자성체의 자력을 상기 노즐 어셈블리의 메인 바디와 상기 스핀헤드 중 다른 하나인 제2부재로 전달하는 폴피스;
    상기 제2부재와 상기 폴피스 사이에는 자성유체가 제공되고, 상기 자성유체는 상기 폴피스에 의해 전달되는 자력에 의해 상기 제2부재와 상기 폴피스 사이의 간격을 실링하는 기판 지지 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스핀헤드와 상기 노즐 어셈블리의 메인 바디 중 어느 하나는
    상기 자성체의 자석경로(magnetic flux line)를 만들어 주도록 상기 폴피스와 대향되는 중공의 일면으로부터 상기 폴피스를 향해 돌출되어 형성되는 제1 돌기들을 포함하는 기판 지지 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 폴피스는
    상기 자성체의 자석경로(flux line)를 만들어 주도록 상기 제1 돌기들과 대향되는 측면으로부터 돌출되어 형성되는 제2 돌기들을 포함하는 기판 지지 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1돌기와 상기 폴피스 간의 간극은 상기 스핀 헤드와 상기 노즐 어셈블리 사이의 틈새보다 좁도록 제공되는 기판 지지 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴피스는 상기 중공축의 길이방향을 따라 상기 자성체의 상단과 하단에 각각 제공되는 기판 지지 장치.
  6. 내부에 처리공간을 가지는 컵;
    상기 처리공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 지지 유닛에 지지된 기판으로 처리 유체를 공급하는 유체 공급 유닛을 포함하되,
    상기 지지 유닛은
    기판을 지지하며, 회전 가능한 스핀헤드;
    상기 스핀헤드와 연결되어 상기 스핀헤드에 회전력을 전달하는 중공축;
    상기 스핀 헤드의 내부공간 내에 비회전되도록 배치되어 상기 기판의 저면으로 처리액을 제공하는 백노즐 어셈블리; 및
    상기 스핀 헤드와 상기 백노즐 어셈블리 사이의 틈새를 실링하도록 자성유체를 이용한 실링 부재를 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 실링 부재는
    상기 백노즐 어셈블리의 메인 바디의 외측면에 형성된 홈에 설치되고, 자장을 형성하기 위한 자성체;
    상기 자성체 주변에 설치되고, 상기 자성체의 자속경로를 상기 스핀헤드 측으로 전달하는 폴피스; 및
    상기 폴피스에 의해 전달되는 자력에 의해 상기 폴피스와 상기 스핀헤드 사이의 틈새를 실링하는 자성유체를 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스핀헤드는
    상기 자성체의 자석경로(flux line)를 만들어 주도록 상기 폴피스와 대향되는 중공 내면으로부터 돌출되어 형성되는 내향측 돌기들을 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 폴피스는
    상기 자성체의 자석경로(flux line)를 만들어 주도록 상기 내향측 돌기들과 대향되는 상기 자성체의 외측면으로부터 돌출되어 형성되는 외향측 돌기들을 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 내향측 돌기와 상기 폴피스 간의 간극은 상기 스핀 헤드와 상기 노즐 어셈블리 사이의 틈새보다 좁도록 제공되며,
    상기 폴피스는 상기 중공축의 길이방향을 따라 상기 자성체의 상단과 하단에 각각 제공되는 기판 처리 장치.

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