KR102584570B1 - 기판 처리 장치 및 비산 저감 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 비산 저감 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 관점에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 지지하고 회전 가능하게 제공되는 기판 지지부, 상기 기판의 전면 및 후면에 공정 처리를 위한 액을 토출하는 액 토출부, 상기 기판 지지부를 둘러싸고, 상하 방향으로 형성되어 상기 액이 유입될 수 있는 적어도 하나의 유입 공간이 제공되는 처리 용기부, 및 상기 액이 상기 기판 지지부에 대향하는 상기 기판의 후면에 토출되는 공정에서, 상기 액이 상기 기판의 전면에 토출되는 공정보다 상기 기판으로부터 상기 유입 공간의 상단까지의 높이를 더 높게 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 비산 저감 방법 {Apparatus for treating a substrate and method for reducing scattering}
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 기판 처리 장치 및 비산 저감 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조를 위해서 기판에 포토리소그래피, 식각, 애싱, 이온주입, 증착, 세정 등의 다양한 공정들이 수행되며, 이를 위한 다양한 기판 처리 장치가 사용되고 있다. 반도체 소자가 고성능화 됨에 따라 회로 패턴은 더욱 미세화, 고밀도화 되며, 기판 표면에 잔류하는 미세 입자, 유기물, 금속물 등의 오염 물질들은 반도체 소자의 특성과 생산 수율에 중요한 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라, 기판 표면의 각종 공정 물질, 오염 물질을 제거하는 세정 공정이 필수이며, 반도체 제조 과정에서 각각의 단위 공정마다 기판의 세정 공정이 수행될 수 있다.
기판의 세정 공정에서 케미컬 처리 단계, 린스 처리 단계, 건조 처리 단계가 순차적으로 수행될 수 있다. 케미컬 처리 단계에서는 기판 상에 잔류하는 금속물, 유기물, 입자 등을 제거하고, 린스 처리 단계에서는 기판 상에 잔류하는 케미컬을 순수(DI water) 등의 린스액으로 제거하며, 건조 처리 단계에서는 IPA와 같은 유기 용제나 질소 가스 등을 사용하여 기판을 건조하게 된다.
세정 공정을 수행하는 과정에서 기판 처리 장치 내로 공급된 처리 액들은 대부분 회수되어 재사용될 수 있으나, 일부 회수되지 못하고 비산된 물질들이 챔버 내부에 부착되어 남을 수 있다. 이러한 이물질은 다음 기판 처리 공정 시 기판이나 다른 장비에 이동할 수 있어 공정 불량을 야기할 수 있다. 따라서, 처리 액이 비산되는 것을 저감하는 기술이 요구된다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기판 처리 액의 비산을 저감할 수 있는 기판 처리 장치 및 비산 저감 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판 처리 액의 비산을 저감하여 기판 처리 장치 내부의 오염을 방지하고, 공정 불량의 발생을 개선할 수 있는 기판 처리 장치 및 비산 저감 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 전면, 후면에 대한 세정 공정에서 비산 저감을 위한 최적의 공정 환경을 제공할 수 있는 기판 처리 장치 및 비산 저감 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 지지하고 회전 가능하게 제공되는 기판 지지부; 상기 기판의 전면 및 후면에 공정 처리를 위한 액을 토출하는 액 토출부; 상기 기판 지지부를 둘러싸고, 상하 방향으로 형성되어 상기 액이 유입될 수 있는 적어도 하나의 유입 공간이 제공되는 처리 용기부; 및 상기 액이 상기 기판 지지부에 대향하는 상기 기판의 후면에 토출되는 공정에서, 상기 액이 상기 기판의 전면에 토출되는 공정보다 상기 기판으로부터 상기 유입 공간의 상단까지의 높이를 더 높게 제어하는 제어부;를 포함한다.
상기 기판 처리 장치에 따르면, 상기 제어부는 상기 액이 상기 기판의 전면 또는 후면에 토출되는지 여부, 또는, 상기 액이 상기 기판의 전면 및 후면에 토출되는지 여부를 판단하고, 상기 액이 상기 기판의 전면에만 토출되는 공정보다, 적어도 상기 기판의 후면에 상기 액이 토출되는 공정에서 상기 기판으로부터 상기 유입 공간의 상단까지의 높이를 더 높게 제어할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에 따르면, 상기 기판 지지부는, 중앙 영역에 위치되고 상기 기판의 후면으로 액을 토출하는 후면 액 토출부가 설치된 고정 지지판; 및 상기 고정 지지판의 외측 영역에 위치되고 상기 기판을 지지하고 회전시키는 회전 지지판;을 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에 따르면, 상기 회전 지지판 상에 상기 기판의 후면의 적어도 일부를 지지하는 지지핀 및 상기 기판의 테두리 측면의 적어도 일부를 지지하는 척핀이 설치되고, 상기 기판과 상기 회전 지지판 사이에 이격 공간이 형성될 수 있다.
상기 기판 처리 장치에 따르면, 상기 처리 용기부는 상하 방향을 따라 배치되는 복수의 회수통을 포함하고, 상기 복수의 회수통 중 상호 이웃하는 두 개의 회수통의 이격된 공간이 상기 유입 공간으로 제공될 수 있다.
상기 기판 처리 장치에 따르면, 상기 제어부는 상기 기판 지지부에 지지되는 상기 기판의 수평면의 높이가 상기 유입 공간의 범위 내에 대응되도록 상기 복수의 회수통 중 적어도 하나의 회수통의 높이를 제어할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에 따르면, 상기 회수통은 측벽부 및 상기 측벽부의 상단으로부터 내측 방향으로 상향 경사지게 연장되는 상벽부를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에 따르면, 상기 제어부는, 상기 기판 지지부에 지지되는 상기 기판의 수평면의 높이가 상기 유입 공간의 범위 내에서 상기 유입 공간을 형성하는 두 개의 회수통 중 상부에 위치한 회수통의 상벽부에 대응하도록 상기 상부에 위치한 회수통의 높이를 제어할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에 따르면, 상기 제어부는, 상기 기판 지지부에 지지되는 상기 기판의 수평면의 높이가 상기 유입 공간을 형성하는 두 개의 회수통 중 상부에 위치한 회수통의 측벽부의 상단보다 아래에 위치하지 않도록 최대 상승 높이를 제어할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에 따르면, 상기 복수의 회수통에 각각 연결되어 상기 회수통을 승강시키는 승강부를 더 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에 따르면, 각각의 상기 회수통은 상기 승강부에 의해 독립적으로 승강하고, 상기 복수의 회수통 중 소정의 제1 회수통이 상승한 정도보다 상기 제1 회수통의 상부에 배치된 제2 회수통이 상승한 정도가 커지면 해당 상승 값의 차이만큼 상기 유입 공간의 높이가 더 커질 수 있다.
상기 기판 처리 장치에 따르면, 상기 복수의 회수통 중 소정의 제1 회수통에 연결된 제1 승강부가 구동하여 상기 제1 회수통이 상승하면, 상기 제1 회수통보다 상부에 배치된 제2 회수통은 상기 제1 회수통 상에 적층되며 같이 상승할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에 따르면, 상기 제어부는 상기 기판의 표면의 막질 상태를 판단하고, 상기 기판의 표면이 소수성인 경우에 상기 기판의 표면이 친수성인 경우보다 상기 기판으로부터 상기 유입 공간의 상단까지의 높이를 더 높게 제어할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에 따르면, 상기 기판 지지부를 승강시키는 지지 승강부를 더 포함하고, 상기 액이 상기 기판의 후면에 토출되는 공정에서, 상기 제어부는 상기 액이 상기 기판의 전면에 토출되는 공정보다 상기 기판 지지부의 높이를 더 낮게 제어하여 상대적으로 상기 기판으로부터 상기 유입 공간의 상단까지의 높이가 더 높아지도록 제어할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에 따르면, 상기 처리 용기부의 상부에 위치되며, 상기 액이 비산되는 양을 센싱하는 비산 센서부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 비산 센서부에서 전달받는 비산 데이터 신호에 따라 상기 기판으로부터 상기 유입 공간의 상단까지의 높이를 제어할 수 있다.
상기 기판 처리 장치에 따르면, 상기 제어부는 상기 기판 지지부가 회전하는 속도, 상기 액 토출부에서 액이 토출되는 양, 상기 액 토출부에서 액이 토출되는 속도 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 기판으로부터 상기 유입 공간의 상단까지의 높이를 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따른 비산 저감 방법은, 기판을 지지하고 회전 가능하게 제공되는 기판 지지부, 상기 기판의 전면 및 후면에 공정 처리를 위한 액을 토출하는 액 토출부, 상기 기판 지지부를 둘러싸고 상하 방향으로 형성되어 상기 액이 유입될 수 있는 적어도 하나의 유입 공간이 제공되는 처리 용기부를 포함하는 기판 처리 장치에서 처리 액의 비산을 저감하기 위한 방법으로서, 상기 기판의 후면에 상기 액이 토출되는 공정에서, 상기 기판의 전면에 상기 액이 토출되는 공정보다 상기 기판으로부터 상기 유입 공간의 상단까지의 높이를 더 높게 제어할 수 있다.
상기 비산 저감 방법에 따르면, 상기 기판 지지부에 지지되는 기판의 수평면의 높이가 상기 유입 공간을 형성하는 상기 처리 용기부의 측벽부의 상단보다 아래에 위치하지 않도록 상기 처리 용기부의 상승 높이를 제어할 수 있다.
상기 비산 저감 방법에 따르면, 상기 기판의 후면에 상기 액이 토출되는 공정 이전에, 상기 기판의 표면의 막질 상태를 판단하고, 상기 기판의 표면이 소수성인 경우에 상기 기판의 표면이 친수성인 경우보다 상기 기판으로부터 상기 유입 공간의 상단까지의 높이를 더 높게 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따른 기판 처리 장치는, 기판 후면의 액 토출 공정에서 상기 액의 비산을 저감하는 기판 처리 장치로서, 기판을 지지하고 회전 가능하게 제공되는 기판 지지부; 상기 기판의 전면 및 후면에 공정 처리를 위한 액을 토출하는 액 토출부; 상기 기판 지지부를 둘러싸고, 상하 방향으로 형성되어 상기 액이 유입될 수 있는 적어도 하나의 유입 공간이 제공되는 처리 용기부; 및 상기 액이 상기 기판 지지부에 대향하는 상기 기판의 후면에 토출되는 공정에서, 상기 액이 상기 기판의 전면에 토출되는 공정보다 상기 기판으로부터 상기 유입 공간의 상단까지의 높이를 더 높게 제어하는 제어부;를 포함하고, 상기 처리 용기부는 상하 방향을 따라 배치되는 복수의 회수통을 포함하며, 각각의 상기 회수통은 측벽부 및 상기 측벽부의 내측 방향으로 상향 경사지게 연장되는 상벽부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 기판 지지부에 지지되는 상기 기판의 수평면의 높이가 상기 유입 공간을 형성하는 두 개의 회수통 중 상부에 위치한 회수통의 측벽부의 상단보다 아래에 위치하지 않도록 최대 상승 높이를 제어할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 처리 액의 비산을 저감할 수 있는 기판 처리 장치 및 비산 저감 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 처리 액의 비산을 저감하여 기판 처리 장치 내부의 오염을 방지하고, 공정 불량의 발생을 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판의 전면, 후면에 대한 세정 공정에서 비산 저감을 위한 최적의 공정 환경을 제공할 수 있는 효과가 있다.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 처리 용기부의 승강 동작을 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 5는 기판 지지부를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 5의 기판 지지부를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 전면에 처리 액이 토출되는 모습을 보여주는 개략적인 도면이다.
도 8은 기판 후면에 처리 액이 토출되는 경우의 문제점을 보여주는 개략적인 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 후면에 처리 액이 토출되는 모습을 보여주는 개략적인 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 처리 용기부의 최대 상승 높이 제어를 위한 처리 액 토출 상태를 보여주는 개략적인 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 공정에서 처리 액의 비산 저감을 위한 제어부의 제어 과정을 보여주는 개략적인 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 설비(10)를 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(10)는 인덱스 모듈(100), 공정 처리 모듈(200)을 포함한다. 인덱스 모듈(100)은 로드 포트(120), 이송 프레임(140)을 포함한다. 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 및 공정 처리 모듈(200)은 순차적으로 배열될 수 있다. 본 명세서에서, 로드 포트(120), 이송 프레임(140) 및 공정 처리 모듈(200)이 배열된 방향을 제1 방향(12)(또는, x축 방향), 상부에서 볼 때 제1 방향(12)과 수직한 방향을 제2 방향(14)(또는, y축 방향), 제1, 2 방향(12, 14)을 포함한 평면(xy 평면)과 수직한 방향을 제3 방향(16)(또는, z축 방향)이라 지칭한다.
로드 포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(130)가 안착된다. 복수의 로드 포트(120)는 제2 방향(14)을 따라 배치될 수 있다. 로드 포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(200)의 공정 효율, 생산 효율 등에 따라 증감할 수 있다. 캐리어(130)는 FOUP(Front Opening Unified Pod)이 사용될 수 있고, 캐리어(130) 내부에는 복수의 기판(W)들을 수평하게 수납하기 위한 슬롯이 형성될 수 있다.
공정 처리 모듈(200)은 버퍼 유닛(220), 이송 챔버(240), 공정 챔버(260)를 포함한다. 이송 챔버(240)는 제1 방향(12)에 평행하게 연장 형성되고, 길이 방향의 양측에 공정 챔버(260)들이 배치될 수 있다. 또한, 공정 챔버(260)들 중 일부는 적층되게 배치될 수 있다. 한편, 공정 챔버(260)들은 이송 챔버(240)의 일측에만 배치될 수도 있다.
버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140)과 이송 챔버(240) 사이에 배치되고, 이송 프레임(140)과 이송 챔버(240) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(220) 내부에는 기판(W)이 배치되는 슬롯이 형성된다. 버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140) 및 이송 챔버(240)와 개방되거나, 개폐가 가능하도록 형성될 수 있다.
이송 프레임(140)은 캐리어(130)와 버퍼 유닛(220) 간에 기판(W)을 반송할 수 있다. 이송 프레임(140)에는 인덱스 레일(142) 및 인덱스 로봇(144)이 제공된다. 인덱스 레일(142)은 제2 방향(14)에 평행하게 연장 형성되고, 인덱스 로봇이(144)이 설치되어 제2 방향(14)을 따라 이동될 수 있다. 인덱스 로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 인덱스암(144c)을 포함한다. 베이스(144a)는 인덱스 레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합되고, 베이스(144a) 상에서 제3 방향(16)을 따라 이동가능하고 회전가능하게 설치된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수가 제공되어 각각 개별 구동될 수 있다. 각각의 인덱스암(144c)은 캐리어(130)에서 공정 처리 모듈(200), 또는 공정 처리 모듈(200)에서 캐리어(130)로 기판(W)을 반송시 사용될 수 있다.
이송 챔버(240)는 버퍼 유닛(220)과 공정 챔버(260) 간에, 또는 공정 챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 챔버(240)에는 가이드 레일(242)과 메인 로봇(244)이 제공된다. 가이드 레일(242)은 제1 방향(12)에 평행하게 연장 형성되고, 메인 로봇(244)이 설치되어 제1 방향(12)을 따라 이동될 수 있다. 메인 로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 메인암(244c)을 포함한다. 베이스(244a)는 가이드 레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(244b)는 베이스(244a)에 결합되고, 베이스(244a) 상에서 제3 방향(16)을 따라 이동가능하고 회전가능하게 설치된다. 메인암(244c)은 몸체(244b)에 결합되고, 몸체(244b)에 대해 전진 및 후진 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 복수가 제공되어 각각 개별 구동될 수 있다.
공정 챔버(260)에는 기판(W)에 대해 공정을 수행하는 기판 처리 장치(300)가 제공된다. 기판 처리 장치(300)는 수행하는 공정에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 한편, 각각의 공정 챔버(260) 내의 기판 처리 장치(300)는 동일한 구조를 가질 수 있고, 동일한 그룹에 속하는 공정 챔버(260) 내의 기판 처리 장치(300)는 동일한 구조를 가질 수도 있다.
기판 처리 장치(300)는 기판(W)을 액 처리한다. 본 명세서에서는 기판의 액 처리 공정을 세정 공정으로 상정하여 설명하지만, 이에 한정되지 않으며, 본 발명은 식각 공정, 포토리소그래피 공정 등에도 적용 가능함을 밝혀둔다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(300)를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 하우징(310), 처리 용기부(320), 승강부(330), 기판 지지부(340), 지지 구동부(350), 베이스부(360), 액 토출부(370), 기류 공급부(380), 제어부(390)를 포함한다.
하우징(310)은 내부 공간을 제공한다. 하우징(310)의 일측은 개구(미도시)가 형성되어 기판(W)이 반출입되는 통로로 사용될 수 있다. 개구에는 도어(미도시)가 설치되어 개구를 개폐할 수 있다. 기판 처리 공정시에 개구가 차단되어 하우징(310) 내부 공간이 밀폐된다. 하우징(310)의 일측에는 배기구(313, 314, 315)가 형성되어, 하우징(310) 내에 형성된 기류가 외부로 배기될 수 있다. 처리 용기부(320) 및 베이스부(360) 내에 형성된 기류는 배기구(313, 314)를 통해 배기되고, 외측에 형성된 기류는 배기부(315)를 통해 배기될 수 있다.
처리 용기부(320)는 기판 처리 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 처리 용기부(320)는 상부가 개방된다. 처리 용기부(320)는 복수의 회수통(322, 324, 326)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서는 3개의 제1, 2, 3 회수통(322, 324, 326)을 가지는 것을 상정하여 설명하지만, 회수통의 개수는 증감 가능하다. 회수통(322, 324, 326)은 상하 방향[또는, 제3 방향(16)]을 따라 이격 배치되게 제공된다. 또한, 회수통(322, 324, 326)은 상하로 적층될 수 있게 제공된다. 각각의 제1 회수통(322), 제2 회수통(324), 제3 회수통(326)은 공정에 사용된 처리 액 중 서로 상이한 처리 액을 회수할 수 있다. 처리 용기부(320)에는 상하 방향[또는, 제3 방향(16)]으로 형성되어 기판 처리를 마친 처리 액이 유입될 수 있는 적어도 하나의 유입 공간(R1, R2, R3)이 제공된다.
제1 회수통(322)은 기판 지지부(340)를 둘러싸고, 제2 회수통(324)은 제1 회수통(322)을 둘러싸며, 제3 회수통(326)은 제2 회수통(324)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 회수통(322, 324, 326)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 제1 회수통(322)의 내측 공간(R1), 제1 회수통(322)과 제2 회수통(324)의 사이 공간(R2), 제2 회수통(324)과 제3 회수통(326)의 사이 공간(R3)은 처리 액이 유입되는 유입 공간(R1, R2, R3)으로 기능한다. 각각의 회수통(322, 324, 326)은 저면부(322d, 324d, 326d) 아래로 각각의 회수관(323, 325, 327)이 연장되어, 유입 공간(R1, R2, R3)에 유입된 처리 액이 배출될 수 있다. 각각의 회수관(323, 325, 327)은 하우징(310)의 배기구(313) 및 베이스부(360)의 배기구(367)를 통해 외부로 연장된다. 배출된 처리 액은 외부의 처리 액 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.
각각의 회수통(322, 324, 326)은 측벽부(322a, 324a, 326a), 상벽부(322b, 324b, 326b), 돌기부(322c, 324c, 326c), 저면부(322d, 324d, 326d)를 포함한다. 측벽부(322a, 324a, 326a)는 환형의 링 형상으로 제공된다. 상벽부(322b, 324b, 326b)는 측벽부(322a, 324a, 326a)의 상단으로부터 내측 방향으로 연장되는 링 형상으로 제공되며, 상형 경사진 방향을 향하도록 제공된다. 돌기부(322c, 324c, 326c)는 상벽부(322b, 324b, 326b)의 상단으로부터 아래로 연장되는 링 형상으로 제공된다. 저면부(322d, 324d, 326d)는 측벽부(322a, 324a, 326a)의 하단으로부터 내측 방향으로 연장된다. 제1 회수통(322)은 상벽부(322b)의 하부에 이격되고, 저면부(322d)로부터 상부 방향 및 외측 방향으로 연장되도록 안내벽(322e)이 더 형성되어 내측 공간(R1)을 형성한다. 안내벽부(322e)에는 홀(AH)이 형성되어 내측 공간(R1)으로 유입된 기류가 배기구(314)를 통해 배기될 수 있게 경로를 제공한다.
승강부(330)는 회수통(322, 324, 326)에 결합되어 회수통(322, 324, 326)을 승강시킨다. 제1 승강부(332)는 제1 회수통(322), 제2 승강부(334)는 제2 회수통(324), 제3 승강부(336)는 제3 회수통(326)에 각각 연결된다.
제1 승강부(332)는 제1 승강 베이스(332a, 332b, 332c, 332d), 제1 구동 유닛(333)을 포함한다. 제1 승강 베이스는 회수통 지지부(332a), 구동 연결부(332b), 수직 연결부(332c), 플랜지부(332d)를 포함한다. 회수통 지지부(332a)는 제1 회수통(322)의 하부에서부터 대략 단면 형상이 U 형태가 되도록 베이스부(360)의 벽부(363)와 평행하도록 연장된다. 구동 연결부(332b)는 회수통 지지부(332a) 단부에서 외측 방향으로 수평하게 연장되고, 베이스부(360)의 벽부(363) 상에 지지될 수 있다. 수직 연결부(332c)는 상단이 구동 연결부(332b)에 연결되고 하단이 플랜지부(332d)에 연결되어, 제1 구동 유닛(333)으로부터 상하 이동에 대한 구동력을 전달받을 수 있다. 제1 구동 유닛(333)은 구동축(333a)과 구동기(333b)를 포함한다. 구동축(333a)은 구동기(333b)로부터 발생되는 상하 이동에 대한 구동력을 전달받고, 상하 방향으로 이동되거나 신축되어 플랜지부(332d)에 상하 이동에 대한 구동력을 전달한다.
제2 승강부(334)는 제2 승강 베이스(334a, 334b, 334c, 334d), 제2 구동 유닛(335)을 포함한다. 제2 승강 베이스는 회수통 지지부(334a), 구동 연결부(334b), 수직 연결부(334c), 플랜지부(334d)를 포함한다. 회수통 지지부(334a)는 제2 회수통(324)의 하부에서부터 대략 단면 형상이 U 형태가 되도록 베이스부(360)의 벽부(363)와 평행하도록 연장된다. 구동 연결부(334b)는 회수통 지지부(334a) 단부에서 외측 방향으로 수평하게 연장되고, 제1 승강부(332)의 구동 연결부(332b) 상에 지지될 수 있다. 수직 연결부(334c)는 상단이 구동 연결부(334b)에 연결되고 하단이 플랜지부(334d)에 연결되어, 제2 구동 유닛(335)으로부터 상하 이동에 대한 구동력을 전달받을 수 있다. 제2 구동 유닛(335)은 구동축(335a)과 구동기(335b)를 포함한다. 구동축(335a)은 구동기(335b)로부터 발생되는 상하 이동에 대한 구동력을 전달받고, 상하 방향으로 이동되거나 신축되어 플랜지부(334d)에 상하 이동에 대한 구동력을 전달한다.
제3 승강부(336)는 제3 승강 베이스(336a, 336b, 336c, 336d), 제3 구동 유닛(337)을 포함한다. 제3 승강 베이스는 회수통 지지부(336a), 구동 연결부(336b), 수직 연결부(336c), 플랜지부(336d)를 포함한다. 회수통 지지부(336a)는 제3 회수통(326)의 하부에서부터 대략 단면 형상이 U 형태가 되도록 베이스부(360)의 벽부(363)와 평행하도록 연장된다. 구동 연결부(336b)는 회수통 지지부(336a) 단부에서 외측 방향으로 수평하게 연장되고, 제2 승강부(334)의 구동 연결부(334b) 상에 지지될 수 있다. 수직 연결부(336c)는 상단이 구동 연결부(336b)에 연결되고 하단이 플랜지부(336d)에 연결되어, 제3 구동 유닛(337)으로부터 상하 이동에 대한 구동력을 전달받을 수 있다. 제3 구동 유닛(337)은 구동축(337a)과 구동기(337b)를 포함한다. 구동축(337a)은 구동기(337b)로부터 발생되는 상하 이동에 대한 구동력을 전달받고, 상하 방향으로 이동되거나 신축되어 플랜지부(336d)에 상하 이동에 대한 구동력을 전달한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 처리 용기부(320)의 승강 동작을 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 처리 용기부(320)는 유입 공간(R1)이 처리 액을 회수할 수 있도록 높이가 제어될 수 있다. 예를 들어, 케미컬 처리 액을 회수하기 위해 유입 공간(R1)을 기판(W)의 높이에 대응되도록 할 수 있다. 제1 승강부(332)의 제1 구동 유닛(333)을 구동하면 구동축(333a)의 상단이 높아진다. 구동축(333a)은 제1 승강 베이스(332a, 332b, 332c, 332d)에 상승 이동에 대한 구동력(F1)을 전달한다. 제1 승강 베이스(332a, 332b, 332c, 332d)에 연결된 제1 회수통(322)은 구동력(F1)에 대응하는 높이만큼 상승하여 유입 공간(R1)을 기판(W)의 높이에 대응시킨다.
제2 회수통(324) 및 제3 회수통(326)은 제1 회수통(322) 상에 적층되므로, 제2 승강부(334), 제3 승강부(336)로부터 별도로 구동력(F2, F3)을 제공받지 않아도 제1 회수통(322)이 상승할 때 같이 상승할 수 있다. 또는, 구동력(F1)보다 작은 세기의 소정의 구동력(F2, F3)만 제2 승강 베이스(334a, 334b, 334c, 334d) 및 제3 승강 베이스(336a, 336b, 336c, 336d)에 전달하면서 상승할 수도 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 달리, 제2 구동 유닛(335)은 제1 승강부(332)의 플랜지부(332d) 상에 배치되고, 제3 구동 유닛(337)은 제2 승강부(334)의 플랜지부(334d) 상에 배치될 수도 있다. 이 경우, 제1 승강부(332)의 구동축(333a)의 상단이 높아짐에 따라 플랜지부(332d)가 상승하고, 제2 승강부(334)도 같이 상승할 수 있다. 동시에, 제2 승강부(334)의 플랜지부(334d) 상에 배치된 제3 승강부(336)도 상승할 수 있다. 즉, 하부에 위치한 승강부의 구동에 따라 상부에 위치한 승강부가 같이 상승될 수 있고, 하부에 위치한 회수통의 높이가 상승하면 상부에 위치한 회수통도 같이 상승될 수 있다.
도 4를 참조하면, 다른 실시예에 따른 처리 용기부(320)는 유입 공간(R3')이 처리 액을 회수할 수 있도록 높이가 제어될 수 있다. 예를 들어, 순수(DI water) 처리 액을 회수하기 위해 유입 공간(R3')을 기판(W)의 높이에 대응되도록 할 수 있다. 유입 공간(R3')은 제2 회수통(324)과 제3 회수통(326) 사이 공간으로 제공되므로, 유입 공간(R3')의 형성을 위해 제2 승강부(334)와 제3 승강부(336)를 구동할 수 있다. 특히, 처리 액의 양, 토출 속도, 기판 회전 속도 등을 고려하여 유입 공간(R3')을 더 큰 공간으로 제공할 수 있다. 도 3의 유입 공간(R3)과 비교하여 더 큰 유입 공간(R3')을 제공하기 위해 제3 회수통(326)의 높이를 더 높게 이동할 수 있다. 제2 회수통(324)이 상승한 정도보다 제3 회수통(326)이 상승한 정도가 커지면 해당 상승한 값의 차이만큼 유입 공간(R3')의 높이가 더 커지게 된다.
제2 회수통(324)은 유입 공간(R3')의 하부를 정의하므로, 제2 회수통(324)의 상벽부(324b)의 상단이 기판 지지부(340)의 높이에 대응하도록 할 수 있다. 제2 승강부(334)는 소정의 구동력(F2)을 전달하여 제2 회수통(324)의 높이를 조절한다. 제3 회수통(326)은 유입 공간(R3')의 상부를 정의하므로, 더 큰 유입 공간(R3')을 제공하기 위해 제3 회수통(326)의 상벽부(326b)의 상단의 높이를 더 높게 조절한다. 제3 승강부(336)는 도 3의 구동력(F3)보다 센 구동력(F3)을 전달하여 제3 회수통(326)의 높이를 조절한다.
위와 같이, 각각의 승강부(330)는 각각의 회수통(322, 324, 326)의 높이를 개별적으로 조절할 수 있다. 따라서, 공정에 따라 기판(W)에 대응하는 유입 공간(R1, R2, R3)의 위치를 변경할 수 있고, 유입 공간(R1, R2, R3)의 크기도 변경할 수 있다.
도 5는 기판 지지부(340)를 보여주는 개략적인 사시도이다. 도 6은 도 5의 기판 지지부(340)를 보여주는 개략적인 단면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 기판 지지부(340)는 하우징(310)의 내부 공간에서 기판(W)을 지지하고 회전시킨다. 기판 지지부(340)는 처리 용기부(320) 내측 공간에 배치된다. 기판 지지부(340)는 회전 지지판(341), 고정 지지판(342)을 포함한다.
회전 지지판(341)은 상부에서 바라볼 때 대략 원형의 상부 테두리를 가진다. 회전 지지판(341)은 고정 지지판(342)의 외측 영역에 위치된다. 회전 지지판(341)은 지지 구동부(350)에 의해 회전된다. 회전 지지판(341) 상에는 지지핀(346), 척핀(347)이 제공된다.
지지핀(346)은 복수가 제공되고, 회전 지지판(341) 상부면 가장자리 영역에 소정 간격으로 이격되게 배치된다. 지지핀(346)은 회전 지지판(341) 상부면에서 상부로 돌출되어, 기판(W)의 후면을 지지한다. 기판(W)은 지지핀(346)에 의해 회전 지지판(341)의 상부면으로부터 이격되게 지지되고, 기판(W)의 노출된 후면에 처리 액이 분사될 수 있는 공간이 제공된다.
척핀(347)은 복수가 제공되고, 회전 지지판(341)의 중심 축으로부터 지지핀(346)보다 외측에 배치된다. 척핀(347)은 회전 지지판(341) 상부면에서 상부로 돌출된다. 척핀(347)은 회전 지지판(341)이 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척핀(347)은 회전 지지판(341)의 반경 방향을 따라 대기 위치와 지지 위치 간에 이동 가능하게 제공된다. 기판(W)이 기판 지지부(340)에 로딩/언로딩시, 척핀(347)은 지지 위치보다 외측의 대기 위치에 위치된다. 기판(W)에 대해 공정 수행시, 척핀(347)은 지지 위치에 위치된다.
고정 지지판(342)은 상부에서 바라볼 때 대략 원형의 상부 테두리를 가진다. 고정 지지판(342)은 기판 지지부(340)의 중앙 영역에 위치된다. 고정 지지판(342)에는 액 토출부(343)[또는, 후면 액 토출부(343)]가 설치된다.
액 토출부(343)[또는, 후면 액 토출부(343)]는 처리 액을 기판(W)의 후면으로 공급한다. 일 예로, 세정액인 순수가 액 토출부(343)에서 토출되어 기판(W) 후면을 세정할 수 있다. 액 토출부(343)의 노즐은 고정 지지판(342)을 관통하여 제공된다. 노즐은 복수가 제공될 수 있다. 후면 액 공급관(344)은 기판 지지부(340)의 하부에서 지지 구동부(350)를 통과하여 액 토출부(343)에 연결될 수 있다. 외부의 후면 액 공급 시스템(미도시)으로부터 처리 액이 후면 액 공급관(344)을 통과하여 액 토출부(343)로부터 토출될 수 있다.
지지 구동부(350)는 기판 지지부(340)를 회전시키거나 승강시킬 수 있다. 지지 구동부(350)는 기판 지지부(340) 회전 지지판(341)에 연결된다. 지지 구동부(350)는 구동축부(352) 및 구동기(354)를 포함한다. 구동축부(352)는 구동기(354)에 의해 회전되어 회전 지지판(341)이 회전되게 한다. 또한, 구동기(354)에 의해 구동축부(352)가 상하 방향으로 이동되거나 신축되어 기판 지지부(340)의 높이가 조절될 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 베이스부(360)는 처리 용기부(320)를 감싸며 상부가 개방된 원통 형상으로 제공된다. 베이스부(360)는 바닥부(361)와 벽부(363)를 포함한다. 베이스부(360)는 컵 형상으로 제공된다. 바닥부(361)는 원판 형상으로 제공되고 배기관(365)이 연결될 수 있다. 벽부(363)는 바닥부(361)의 측단으로부터 수직한 방향으로 연장된다. 베이스부(360)는 내산성이 높은 수지 소재로 제공될 수 있다. 베이스부(360)는 실질적으로 처리 용기부(320)의 전체의 외벽으로 기능한다. 바닥부(361)에는 기류들이 빠져나갈 수 있는 배기관(365), 배기구(367)가 제공된다.
액 토출부(370)[또는, 전면 액 토출부(370)]는 기판 처리 공정시 기판(W)으로 처리 액을 공급한다. 액 토출부(370)는 기판(W)의 전면으로 처리 액을 공급한다. 일 예로, IPA와 같은 유기 용제가 액 토출부(370)에서 토출되어 기판(W) 전면을 건조시킬 수 있다. 액 토출부(370)는 노즐 지지대(372), 노즐 지지축(374), 노즐 구동 부재(376), 노즐(378)을 포함한다. 노즐 지지축(374)이 제3 방향(16)을 따라 연장 형성되고, 노즐 지지축(374)의 하단에 노즐 구동 부재(376)가 결합된다. 노즐 구동 부재(376)는 노즐 지지축(374)을 회전 및 승강시킨다. 노즐 지지축(374) 상단에는 노즐 지지대(372)가 연결된다. 노즐 지지대(372)의 단부에는 노즐(378)이 설치된다. 노즐 구동 부재(376)의 구동에 의해 노즐(378)은 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐(378)이 기판(W)의 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐(372)이 처리 용기부(320)의 상부를 벗어난 위치이다. 노즐(378)은 기판(W)의 전면에 처리 액을 공급할 수 있다. 노즐(378)은 복수가 제공될 수 있다.
기류 공급부(380)는 하우징(310)의 내부 공간에 하강 기류를 형성한다. 기류 공급부(380)는 팬(382), 기류 공급 라인(384), 필터(386)을 포함한다. 팬(382)은 하우징(310) 상부에 설치되어 하우징(310) 내부 공간에 하강 기류를 형성한다. 기류 공급 라인(384)은 외부의 에어를 하우징(310)에 공급한다. 필터(386)는 에어에 포함된 불순물을 필터링한다.
제어부(390)는 구동부(330), 액 토출부(343)[또는, 후면 액 토출부(343)], 지지 구동부(350), 액 토출부(370)[또는, 전면 액 토출부(370)]를 제어한다. 제어부(390)의 구체적인 제어 과정에 대해서는 후술한다.
일 실시예에 따르면, 기판(W)에 처리 액을 공급하는 형태는, (1) 전면에만 공급, (2) 후면에만 공급, (3) 전면 및 후면을 같이 공급하는 형태가 있다. IPA와 같은 유기 용제를 사용하여 건조 공정을 수행할 때에는 기판(W)의 전면에만 처리 액을 공급한다. 이 외에, 기판(W)의 전면에 처리 액을 공급할 경우 기판(W)의 테두리 부분에 처리 액이 잔류하게 되는 경우가 발생할 수 있어, 기판(W)의 오염을 방지하기 위해 후면에도 처리 액을 같이 공급한다. 또는, 순수를 사용하여 세정을 수행할 때에는 기판(W)의 후면에만 처리 액을 공급할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판(W) 전면(Frontside)에 처리 액(L1)이 토출되는 모습을 보여주는 개략적인 도면이다.
도 7을 참조하면, 기판(W)의 수직 상부에 노즐(378)이 위치되고 처리 액(L1)이 토출될 수 있다. 토출된 처리 액(L1)은 기판(W)의 전면에 충돌한 후 비산된다. 비산된 액적(D1)은 처리 용기부(320)의 유입 공간(R3) 내로 유입되어(D1 -> D1') 회수된다. 제어부(390)는 기판(W)의 전면 세정시 승강부(330)를 제어하여 회수통(324, 326)의 높이를 조절하고, 유입 공간(R3)이 기판(W)의 높이에 대응되도록 할 수 있다.
도 8은 기판(W) 후면(Backside)에 처리 액(L2)이 토출되는 경우의 문제점을 보여주는 개략적인 도면이다.
도 8을 참조하면, 기판(W)의 후면에 이격되어 배치된 액 토출부(343)에서 처리 액(L2)이 토출될 수 있다. 토출된 처리 액(L2)은 기판(W)의 후면에 충돌 후 튕겨나와 비산된다. 비산된 액적(D2)은 처리 용기부(320)의 유입 공간(R3) 내로 유입되어(D2 -> D2') 회수된다. 제어부(390)는 기판(W)의 후면 세정시 승강부(330)를 제어하여 회수통(324, 326)의 높이를 조절하고, 유입 공간(R3)이 기판(W)의 높이에 대응되도록 할 수 있다.
다만, 기판(W)의 전면 세정과 다르게 후면 세정시에는, 제3 방향(16)[즉, 수직 방향]으로 비산되는 액적(D2")이 더욱 많이 발생할 수 있다. 이는, 기판(W) 후면의 중심에서 바깥쪽으로 이동하는 비산된 액적(D2)이, 회전하는 기판(W)에서 발생되는 상승 기류에 의해 수직 방향으로 비산되거나, 기판(W) 후면과 액 토출부(343) 사이의 상대적으로 좁은 공간 내에서 액적(D2)들이 충돌하여 미세한 비산되는 액적(D2")을 형성한 결과로 보인다.
일 실시예에 따라, 전면/후면 유량 조건별로 비산 정도를 테스트하였다. 상벽부(326b)의 단부에 감수지(Water Sensitive Paper)를 부착하였다. 감수지의 하단이 기판(W)의 수평면 상 높이보다 6mm 상부에 위치하도록 부착하였다. 기판(W)은 1000rpm으로 회전시키고, 10초동안 순수를 전면/후면에 공급하였다. 전면에 공급하는 유량은 800 sccm으로 고정하였다. 감수지에 충돌된 액적의 개수를 평가하였다.
전면 유량
(sccm)		 800 800 800 800 800
후면 유량(sccm) 800 600 400 200 0
감수지 액적 개수(ea) 165 68 78 81 65
표 1을 참조하면, 기판(W) 후면에 공급하는 유량이 증가할수록 수직 방향으로 비산되는 액적이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 결국, 기판(W)의 후면에 처리 액을 공급하는 공정에서 처리 용기부(320)에 회수되지 못한 상태로 수직 방향으로 비산된 액적(D2")에 의해 기판 처리 장치(300) 내부가 오염될 가능성이 높아진다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판(W) 후면에 처리 액(L2)이 토출되는 모습을 보여주는 개략적인 도면이다. 도 9는 기판(W) 후면에서만 처리 액(L2)이 토출되는 형태를 도시하나, 후면 토출과 동시에 기판(W) 전면에도 처리 액(L1)이 토출되는 공정에서도 본 발명이 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.
본 발명은 기판(W)의 후면에 처리 액(L2)이 토출되는 공정에서, 제어부(390)가 기판(W)의 전면에 처리 액(L1)이 토출되는 공정보다 기판(W)으로부터 유입 공간(R1, R2, R3)의 상단까지의 높이를 더 높게 제어하는 것을 특징으로 한다. 기판(W)의 전면에 처리 액(L1)이 토출되는 공정에서의 유입 공간(R1, R2, R3)의 크기는 기설정되거나, 공정에 따라 조절될 수 있다. 제어부(390)는 위의 기설정되거나, 공정에 따라 조절되는 기판(W) 전면 공정에서의 유입 공간(R1, R2, R3)보다, 기판(W) 후면 공정에서의 기판(W)으로부터 유입 공간(R1, R2, R3)의 상단까지의 높이를 더 높게 제어할 수 있다. 처리 용기부(320)에 유입되지 않고 제3 방향(16)으로 비산되는 액적(D2")을 포집하기 위한 것이므로, 유입 공간(R1, R2, R3)의 하단을 아래로 늘리는 것보다는 상단을 위로 늘리도록 제어할 수 있다. 또한, 기판(W)으로부터 유입 공간(R1, R2, R3)의 상단까지의 높이를 더 높게 제어하는 개념에는 기판(W)을 하강시켜 상대적으로 유입 공간(R1, R2, R3)의 상단까지의 높이가 더 높아지는 형태도 포함될 수 있다.
도 9를 참조하면, 제어부(390)는 공정의 형태를 판단한다. 먼저, 처리 액이 토출되는 공정인지 판단하고, 처리 액의 종류에 따라 여러 유입 공간(R1, R2, R3) 중 하나가 기판(W)의 수평면의 높이에 대응될 수 있도록 적어도 하나의 회수통(322, 324, 326)의 높이를 제어한다.
다음으로, 제어부(390)는 처리 액이 기판(W)의 전면에 토출되는 공정인지, 후면에 토출되는 공정인지, 전면 및 후면에 토출되는 공정인지의 여부를 판단한다. 그리고, 적어도 기판(W)의 후면에 처리 액이 토출되는 공정이 포함되는 경우에는, 기판(W)의 전면에만 처리 액이 토출되는 공정보다 기판(W)으로부터 유입 공간(R1, R2, R3)의 상단까지의 높이가 더 높게 위치하도록 제어한다.
일 실시예에 따르면, 제2 회수통(324)과 제3 회수통(326)의 사이에 제공되는 유입 공간(R3)에서 상단의 높이를 더 높여(H1 -> H2), 유입 공간(R3')을 크게 확보할 수 있다. 제어부(390)는 제3 승강부(336)를 제어하여 제3 구동 유닛(337)의 구동축(337a)이 제3 회수통(326)의 높이를 높이도록 할 수 있다. 높이가 높아진(H1 -> H2) 유입 공간(R3')에 의해 수직 방향으로 비산되는 액적(D2")이 유입 공간(R3') 내로 회수될 가능성이 높아진다. 따라서, 처리 용기부(320)의 외부로 비산되는 액적의 수는 저감되고, 기판 처리 장치(300)의 오염 가능성을 낮출 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 처리 용기부(320)의 최대 상승 높이 제어를 위한 처리 액 토출 상태를 보여주는 개략적인 도면이다. 도 10에서는 도 9의 실시예와 마찬가지로 제3 회수통(326)의 높이를 제어하는 실시예를 기준으로 설명한다.
유입 공간(R3') 상단의 높이가 높아질수록 비산되는 액적(D2")의 포집에 효과적일 수 있다. 다만, 제3 회수통(326)의 높이를 제한없이 상승시킬 수는 없다. 도 10은 도 9보다 제3 회수통(326)의 높이를 더 상승시켜 유입 공간(R3")의 높이를 더 높인(H2 -> H3) 상태가 도시된다. 이 경우, 수직 방향으로 비산되는 액적(D2")이 유입 공간(R3") 내로 회수될 가능성이 높아질 수 있다. 하지만, 제3 회수통(326)이 너무 많이 상승되면, 제3 회수통(326)의 기울어진 방향으로 형성된 상벽부(326b)보다 측벽부(326a)로 도달하는 액적(D2)들이 많아지게 된다. 이는 제3 회수통(326)이 더 상승한 결과, 측벽부(326a)가 기판(W)의 수평면(WH)의 높이에 대응될 정도로 이동되기 때문이다. 유입 공간(R3")으로 안정적으로 유입된 액적(D2') 및 상벽부(326b)에 도달한 액적(D2")들은 기울어진 상벽부(326b) 벽면을 따라 흘러내려가 회수될 수 있다. 반면, 측벽부(326a)로 이동하여 측벽부(326a)와 충돌하고 튕겨진 액적(D2'a)들은, 다시 상부로 비산(D2'b)되면서 유입 공간(R3") 밖으로 빠져나올 수 있다(화살표 방향 참조). 즉, 수직으로 형성된 측벽부(326a)의 더 많은 면적에서 액적(D2)이 튕겨나와 비산됨(D2'a -> D2'b)에 따라, 유입 공간(R3") 밖으로 더 많은 액적이 빠져나오는 것이다.
따라서, 제어부(390)는 유입 공간(R3')의 최대 상승 높이를 제한할 수 있다. 제어부(390)는 기판(W)의 수평면의 높이(WH)[도 10 참조]가 적어도 제3 회수통(326)의 상벽부(326b)에 대응되는 정도로 최대 상승 높이를 제어할 수 있다. 다시 말해, 기판(W)의 수평면의 높이(WH)가 유입 공간(R3')의 범위 내에서, 유입 공간(R3')을 형성하는 두 개의 제2, 3 회수통(324, 326) 중 상부에 위치한 제3 회수통(326)의 상벽부(326b)에 대응하도록 상승 높이를 제어할 수 있다. 다른 관점으로, 제어부(390)는 기판(W)의 수평면의 높이(WH)가 적어도 제3 회수통(326)의 측벽부(326a)의 상단(WT)보다 아래에 위치하지 않도록 최대 상승 높이를 제어할 수 있다. 일 예로, 300mm 웨이퍼를 기판(W)으로 사용하고, 상술한 [표 1]의 조건 하에서 공정이 수행되는 기판 처리 장치(300)에서, 상벽부(326b)의 높이가 약 20mm로 설정되는 것을 고려하면, 회수통(326)의 최대 상승 높이는 40mm 이내(0 초과)의 범위에서 설정될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(390)는 기판 지지부(340)가 회전하는 속도, 액 토출부(343, 370)에서 액이 토출되는 양, 토출되는 속도 등을 고려하여 기판(W)으로부터 유입 공간(R3)의 상단까지의 높이를 제어할 수 있다. 예를 들어, 기판 지지부(340)가 회전하는 속도가 빨라질수록, 처리 액이 토출되는 양이 많아질수록, 토출되는 속도가 빨라질수록 기판(W)으로부터 유입 공간(R3)의 상단까지의 높이를 더 높게 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제어부(390)는 기판(W)의 표면 막질 상태를 판단할 수 있다. 기판(W)의 표면은 친수성(Hydrophilic) 또는 소수성(Hydrophobic)일 수 있다. 기판(W)의 표면 막질 상태는 기판 처리 공정에 따라 미리 결정되어 제어부(390)에서 이를 참조할 수 있다. 일 예로, 처리 액이 순수이고 기판(W)의 표면이 친수성이면, 처리 액의 충돌에 의한 액적의 비산 정도가 적을 수 있다. 반대로, 처리 액이 순수이고 기판(W)의 표면이 소수성이면, 처리 액의 충돌에 의한 액적의 비산 정도가 클 수 있다. 액적의 비산 정도가 커질수록 기판(W)으로부터 유입 공간(R3')의 상단까지의 높이를 더 높게 제어하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제어부(390)는 기판(W)의 표면이 소수성인 경우에는, 친수성인 경우보다 기판(W)으로부터 유입 공간(R3')의 상단까지의 높이를 더 높게 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제어부(390)는 처리 액이 기판(W)의 후면에 토출되는 공정에서 기판 지지부(340)의 높이를 제어할 수 있다. 제어부(390)는 처리 액이 기판(W)의 전면에 토출되는 공정보다, 처리 액이 기판(W)의 후면에 토출되는 공정에서 기판 지지부(340)의 높이를 더 낮게 제어할 수 있다. 유입 공간(R3)의 높이는 그대로 유지될 수 있다. 기판 지지부(340)의 높이가 낮아짐에 따라, 상대적으로 기판(W)으로부터 유입 공간(R3)의 상단까지의 높이가 높아지므로, 수직 방향으로 비산된 액적(D2")에 대한 포집 가능성이 높아진다. 또한, 기판 지지부(340)의 높이를 낮아지도록 제어함과 동시에, 도 9와 같이 제3 회수통(326)을 상승시켜 유입 공간(R3') 상단의 높이를 더 높게 제어하는 것도 가능하다. 또한, 기판 지지부(340)의 높이를 낮아지게 하면서 동시에, 제2 회수통(324)을 하강시켜 유입 공간(R3')의 전체 높이가 커지게 제어하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 처리 용기부(320)에 비산 센서부(395)를 더 설치할 수 있다. 비산 센서부(395)는 처리 용기부(320)의 상부에 설치하여 처리 용기부(320)의 바깥으로 빠져나가는 비산된 액적을 센싱할 수 있다. 비산 센서부(395)는 비산된 액적의 양을 센싱할 수 있다. 비산 센서부(395)는 표면에 부착된 액적의 양을 직접적으로 센싱할 수 있고, 표면에 부착된 액적의 양, 개수 등을 카메라 등의 측정 기구(미도시)로 센싱할 수도 있다. 제어부(390)는 공정 중에 비산 센서부(395)에서 전달받는 비산 데이터 신호에 따라 유입 공간(R3)의 상단의 높이를 제어할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 공정에서 처리 액의 비산 저감을 위한 제어부(390)의 제어 과정을 보여주는 개략적인 도면이다.
먼저, 제어부(390)는 처리 액이 기판(W)의 후면에 토출되는 공정인지 여부를 판단한다(S10). 제어부(390)는 처리 액이 기판(W)의 (1) 전면에 토출되는 공정인지, (2) 후면에 토출되는 공정인지, (3) 전면 및 후면에 토출되는 공정인지의 여부를 판단한다. 기판(W)의 후면에 처리 액이 토출되는 공정은 (2), (3)처럼 후면에 처리 액이 토출되는 공정을 포함한 공정이 해당된다.
다음으로, 적어도 기판(W)의 후면에 처리 액이 토출되는 공정으로 판단되는 경우, 제어부(390)는 기판(W)으로부터 유입 공간(R1, R2, R3)의 상단까지의 높이가 더 높아지게 제어한다(S20). 제어부(390)는 처리 용기부(320)의 회수통(322, 324, 326)의 높이가 상승되도록 제어하여 기판(W)으로부터 유입 공간(R1, R2, R3)의 상단까지의 높이가 더 높아지게 제어한다.
선택적으로, 제어부(390)는 기판(W)의 표면 막질 상태를 판단할 수 있다(S15). 기판(W)의 표면이 친수성이면, 표면이 소수성인 경우보다 기판(W)으로부터 유입 공간(R1, R2, R3)의 상단까지의 높이가 더 높게 제어할 수 있다.
다음으로, 제어부(390)는 유입 공간(R1, R2, R3)의 상단의 최대 상승 높이를 제어한다(S30). 제어부(390)는 기판(W)의 수평면의 높이(WH)가 유입 공간(R1, R2, R3)의 범위 내에서 해당 유입 공간(R1, R2, R3)을 형성하는 두 개의 회수통(322, 324, 326) 중 상부에 위치한 회수통(324, 326)의 상벽부(324b, 326b)에 대응하도록 최대 상승 높이를 제어할 수 있다
선택적으로, 제어부(390)는 비산 데이터를 참조하여 처리 용기부(320)의 상승 정도를 제어할 수 있다(S25). 비산 센서부(395)로부터 전달받은 비산된 액적의 양, 개수 등의 비산 데이터에 따라 유입 공간(R1, R2, R3)의 상단의 높이 및 최대 상승 높이를 제어할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 기판 처리 설비
100: 인덱스 모듈
200: 공정 처리 모듈
300: 기판 처리 장치
310: 하우징
320: 처리 용기부
330: 승강부
340: 기판 지지부
350: 지지 구동부
360: 베이스부
370: 액 토출부
380: 기류 공급부
390: 제어부
D1, D2: 비산된 액적
L1, L2: 처리 액
R1, R2, R3: 유입 공간
W: 기판

Claims (20)

  1. 기판을 지지하고 회전 가능하게 제공되는 기판 지지부;
    상기 기판의 전면 및 후면에 공정 처리를 위한 액을 토출하는 액 토출부;
    상기 기판 지지부를 둘러싸고, 상하 방향으로 형성되어 상기 액이 유입될 수 있는 적어도 하나의 유입 공간이 제공되는 처리 용기부; 및
    상기 액이 상기 기판 지지부에 대향하는 상기 기판의 후면에 토출되는 공정에서, 상기 액이 상기 기판의 전면에 토출되는 공정보다 상기 기판으로부터 상기 유입 공간의 상단까지의 높이를 더 높게 제어하는 제어부;
    를 포함하는, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 액이 상기 기판의 전면 또는 후면에 토출되는지 여부, 또는, 상기 액이 상기 기판의 전면 및 후면에 토출되는지 여부를 판단하고,
    상기 액이 상기 기판의 전면에만 토출되는 공정보다, 적어도 상기 기판의 후면에 상기 액이 토출되는 공정에서 상기 기판으로부터 상기 유입 공간의 상단까지의 높이를 더 높게 제어하는, 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판 지지부는,
    중앙 영역에 위치되고 상기 기판의 후면으로 액을 토출하는 후면 액 토출부가 설치된 고정 지지판; 및
    상기 고정 지지판의 외측 영역에 위치되고 상기 기판을 지지하고 회전시키는 회전 지지판;
    을 포함하는, 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전 지지판 상에 상기 기판의 후면의 적어도 일부를 지지하는 지지핀 및 상기 기판의 테두리 측면의 적어도 일부를 지지하는 척핀이 설치되고,
    상기 기판과 상기 회전 지지판 사이에 이격 공간이 형성되는, 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 처리 용기부는 상하 방향을 따라 배치되는 복수의 회수통을 포함하고,
    상기 복수의 회수통 중 상호 이웃하는 두 개의 회수통의 이격된 공간이 상기 유입 공간으로 제공되는, 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 기판 지지부에 지지되는 상기 기판의 수평면의 높이가 상기 유입 공간의 범위 내에 대응되도록 상기 복수의 회수통 중 적어도 하나의 회수통의 높이를 제어하는, 기판 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 회수통은 측벽부 및 상기 측벽부의 상단으로부터 내측 방향으로 상향 경사지게 연장되는 상벽부를 포함하는, 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기판 지지부에 지지되는 상기 기판의 수평면의 높이가 상기 유입 공간의 범위 내에서 상기 유입 공간을 형성하는 두 개의 회수통 중 상부에 위치한 회수통의 상벽부에 대응하도록 상기 상부에 위치한 회수통의 높이를 제어하는, 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기판 지지부에 지지되는 상기 기판의 수평면의 높이가 상기 유입 공간을 형성하는 두 개의 회수통 중 상부에 위치한 회수통의 측벽부의 상단보다 아래에 위치하지 않도록 최대 상승 높이를 제어하는, 기판 처리 장치.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 회수통에 각각 연결되어 상기 회수통을 승강시키는 승강부를 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    각각의 상기 회수통은 상기 승강부에 의해 독립적으로 승강하고,
    상기 복수의 회수통 중 소정의 제1 회수통이 상승한 정도보다 상기 제1 회수통의 상부에 배치된 제2 회수통이 상승한 정도가 커지면 해당 상승 값의 차이만큼 상기 유입 공간의 높이가 더 커지는, 기판 처리 장치
  12. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 회수통 중 소정의 제1 회수통에 연결된 제1 승강부가 구동하여 상기 제1 회수통이 상승하면, 상기 제1 회수통보다 상부에 배치된 제2 회수통은 상기 제1 회수통 상에 적층되며 같이 상승하는, 기판 처리 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 기판의 표면의 막질 상태를 판단하고, 상기 기판의 표면이 소수성인 경우에 상기 기판의 표면이 친수성인 경우보다 상기 기판으로부터 상기 유입 공간의 상단까지의 높이를 더 높게 제어하는, 기판 처리 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 기판 지지부를 승강시키는 지지 승강부를 더 포함하고,
    상기 액이 상기 기판의 후면에 토출되는 공정에서, 상기 제어부는 상기 액이 상기 기판의 전면에 토출되는 공정보다 상기 기판의 높이를 더 낮게 제어하여 상대적으로 상기 기판으로부터 상기 유입 공간의 상단까지의 높이가 더 높아지도록 제어하는, 기판 처리 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 처리 용기부의 상부에 위치되며, 상기 액이 비산되는 양을 센싱하는 비산 센서부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 비산 센서부에서 전달받는 비산 데이터 신호에 따라 상기 기판으로부터 상기 유입 공간의 상단까지의 높이를 제어하는, 기판 처리 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 기판 지지부가 회전하는 속도, 상기 액 토출부에서 액이 토출되는 양, 상기 액 토출부에서 액이 토출되는 속도 중 적어도 어느 하나에 따라 상기 기판으로부터 상기 유입 공간의 상단까지의 높이를 제어하는, 기판 처리 장치.
  17. 기판을 지지하고 회전 가능하게 제공되는 기판 지지부, 상기 기판의 전면 및 후면에 공정 처리를 위한 액을 토출하는 액 토출부, 상기 기판 지지부를 둘러싸고 상하 방향으로 형성되어 상기 액이 유입될 수 있는 적어도 하나의 유입 공간이 제공되는 처리 용기부를 포함하는 기판 처리 장치에서 처리 액의 비산을 저감하기 위한 방법으로서,
    상기 기판의 후면에 상기 액이 토출되는 공정에서, 상기 기판의 전면에 상기 액이 토출되는 공정보다 상기 기판으로부터 상기 유입 공간의 상단까지의 높이를 더 높게 제어하는, 비산 저감 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 기판 지지부에 지지되는 기판의 수평면의 높이가 상기 유입 공간을 형성하는 상기 처리 용기부의 측벽부의 상단보다 아래에 위치하지 않도록 상기 처리 용기부의 상승 높이를 제어하는, 비산 저감 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 기판의 후면에 상기 액이 토출되는 공정 이전에, 상기 기판의 표면의 막질 상태를 판단하고, 상기 기판의 표면이 소수성인 경우에 상기 기판의 표면이 친수성인 경우보다 상기 기판으로부터 상기 유입 공간의 상단까지의 높이를 더 높게 제어하는, 비산 저감 방법.
  20. 기판 후면의 액 토출 공정에서 상기 액의 비산을 저감하는 기판 처리 장치로서,
    기판을 지지하고 회전 가능하게 제공되는 기판 지지부;
    상기 기판의 전면 및 후면에 공정 처리를 위한 액을 토출하는 액 토출부;
    상기 기판 지지부를 둘러싸고, 상하 방향으로 형성되어 상기 액이 유입될 수 있는 적어도 하나의 유입 공간이 제공되는 처리 용기부; 및
    상기 액이 상기 기판 지지부에 대향하는 상기 기판의 후면에 토출되는 공정에서, 상기 액이 상기 기판의 전면에 토출되는 공정보다 상기 기판으로부터 상기 유입 공간의 상단까지의 높이를 더 높게 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 처리 용기부는 상하 방향을 따라 배치되는 복수의 회수통을 포함하며, 각각의 상기 회수통은 측벽부 및 상기 측벽부의 상단으로부터 내측 방향으로 상향 경사지게 연장되는 상벽부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 기판 지지부에 지지되는 상기 기판의 수평면의 높이가 상기 유입 공간을 형성하는 두 개의 회수통 중 상부에 위치한 회수통의 측벽부의 상단보다 아래에 위치하지 않도록 최대 상승 높이를 제어하는, 기판 처리 장치.
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