KR102620707B1 - 액막 형성 장치 및 이를 포함하는 액 처리 장치 및 기판 처리 설비 - Google Patents

액막 형성 장치 및 이를 포함하는 액 처리 장치 및 기판 처리 설비 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 의도한 높이로 액막을 형성할 수 있는 액막 형성 장치, 그리고 이를 포함하는 액 처리 장치 및 기판 처리 설비를 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 기판 상에 액막을 형성하기 위한 액막 형성 장치는 상기 기판 상에 액막을 형성하기 위한 약액이 유입되는 약액 유입부와, 상기 약액 유입부를 통해 공급된 상기 약액을 상기 기판으로부터 소정 두께를 갖도록 형성하는 약액 유지부와, 상기 약액이 상기 약액 유지부로부터 흘러나가는 것을 차단하는 기체가 유입되는 기체 유입부를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 공급된 약액을 소정 두께로 형성하는 약액 유지부를 포함하는 액막 형성 장치를 적용하고 액막 형성 장치에 형성된 액막으로 기판 처리를 위한 약액을 공급함으로써 기판의 패턴 손상을 방지하면서 기판에 효과적인 액 처리를 수행할 수 있다.

Description

액막 형성 장치 및 이를 포함하는 액 처리 장치 및 기판 처리 설비{LIQUID MEMBRANE FORMING APPARATUS, AND LIQUID PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING EQUIPMENT INCLUDING THE SAME}
본 발명은 액막 형성 장치 및 이를 포함하는 액 처리 장치 및 기판 처리 설비에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기판 상에 액막을 형성할 수 있는 액막 형성 장치, 그리고 이를 포함하는 액 처리 장치 및 기판 처리 설비를 제공한다.
반도체(또는 디스플레이) 제조 공정은 기판(예: 웨이퍼) 상에 반도체 소자를 제조하기 위한 공정으로서, 예를 들어 노광, 증착, 식각, 이온 주입, 세정 등을 포함한다. 특히, 기판 상에는 다양한 유기 및 무기 이물질들이 존재한다. 따라서, 제조 수율 향상을 위해서는 기판 상의 이물질을 효과적으로 제거하는 것이 매우 중요하다.
이물질 제거를 위해 처리액(세정액)을 이용한 세정 공정이 주로 사용된다. 세정 공정은 기판을 지지한 스핀척을 회전시키면서 기판 상면 또는 후면에 처리액을 공급하여 수행될 수 있으며, 세정 처리 후에는 린스액을 이용한 린스 공정, 건조 기체를 이용한 건조 공정이 수행된다.
한편, 기판에 형성된 패턴에 손상이 발생하는 것을 방지하기 위하여 기판 상에 액막을 형성한 이후 처리액을 공급하는 방법이 사용될 수 있다. 다만, 액막을 형성하기 위하여 기판을 회전시키는 경우, 기판의 중심부보다 측부에 액이 몰려 액막이 균일하게 형성되지 못하는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예는 의도한 높이로 액막을 형성할 수 있는 액막 형성 장치, 그리고 이를 포함하는 액 처리 장치 및 기판 처리 설비를 제공한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에서 기판 상에 액막을 형성하기 위한 액막 형성 장치는 상기 기판 상에 액막을 형성하기 위한 약액이 유입되는 약액 유입부와, 상기 약액 유입부를 통해 공급된 상기 약액을 상기 기판으로부터 소정 두께를 갖도록 형성하는 약액 유지부와, 상기 약액이 상기 약액 유지부로부터 흘러나가는 것을 차단하는 기체가 유입되는 기체 유입부를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 액막 형성 장치는 상기 약액 유지부의 주변에 형성된 슬릿 홈을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 슬릿 홈은 중심부로부터 외주부로 갈수록 낮은 높이를 갖도록 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 슬릿 홈은 미로 구조로 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 액막 형성 장치는 상기 약액 유지부와 상기 약액 유입부 사이에서 상기 슬릿 홈의 상부에 형성된 벤트 홀을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 액 처리 장치는 기판을 지지하면서 회전시키는 기판 지지부와, 제1 약액을 공급하는 제1 노즐 및 제2 약액을 공급하는 제2 노즐을 포함하는 약액 공급부와, 상기 제1 노즐 및 제2 노즐의 하부에 설치되고, 상기 기판 상에 액막을 형성하는 액막 형성부를 포함한다. 상기 액막 형성부는 상기 제1 약액이 유입되는 약액 유입부와, 상기 약액 유입부를 통해 공급된 상기 약액을 상기 기판으로부터 소정 두께를 갖도록 형성하는 약액 유지부와, 상기 약액이 상기 약액 유지부로부터 흘러나가는 것을 차단하는 기체가 유입되는 기체 유입부를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 액 처리 장치는 상기 기체 유입부로 상기 기체를 공급하는 기체 공급부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 노즐은 상기 약액 유입부로 상기 제1 약액을 공급하고, 상기 제2 노즐은 상기 제1 약액에 의해 형성된 액막으로 상기 제2 약액을 공급할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 노즐은 상기 약액 유지부에 형성된 액막으로 상기 제2 약액을 분사할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비는, 기판이 수납된 캐리어가 안착되는 로드 포트와, 상기 로드 포트에 안착된 캐리어로부터 상기 기판을 반송하는 인덱스 로봇이 내부에 제공되는 인덱스 챔버와, 상기 기판에 대해 액 처리 공정을 수행하는 액 처리부가 내부에 제공되는 공정 처리부를 포함한다. 상기 액 처리부는 기판을 지지하면서 회전시키는 기판 지지부와, 제1 약액을 공급하는 제1 노즐 및 제2 약액을 공급하는 제2 노즐을 포함하는 약액 유입부와, 상기 기판의 상부에 일정 간격을 두고 상기 약액 유입부의 하부에 설치되고 상기 기판 상에 액막을 형성하는 액막 형성부와, 상기 액막 형성부로 기체를 공급하는 기체 공급부를 포함한다. 상기 액막 형성부는 상기 제1 약액이 유입되는 약액 유입부와, 상기 약액 유입부를 통해 공급된 상기 약액을 상기 기판으로부터 소정 두께를 갖도록 형성하는 약액 유지부와, 상기 약액이 상기 약액 유지부로부터 흘러나가는 것을 차단하는 기체가 유입되는 기체 유입부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 공급된 약액을 소정 두께로 형성하는 약액 유지부를 포함하는 액막 형성 장치를 적용하고 액막 형성 장치에 형성된 액막으로 기판 처리를 위한 약액을 공급함으로써 기판의 패턴 손상을 방지하면서 기판에 효과적인 액 처리를 수행할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비의 예를 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액 처리 장치의 예를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 약액 공급부의 예를 도시한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액막 형성 장치의 예를 도시한다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(또는 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 결합)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 결합)"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비의 예를 도시한다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(10)는 인덱스부(100)와 공정 처리부(200)를 포함한다.
인덱스부(100)는 로드 포트(120)와 인덱스 챔버(140)를 포함할 수 있다. 로드 포트(120), 인덱스 챔버(140), 및 공정 처리부(200)는 순차적으로 일렬로 배열될 수 있다. 이하, 로드 포트(120), 인덱스 챔버(140) 및 공정 처리부(200)가 배열된 방향을 제1 방향(12)이라 한다. 그리고 상부에서 바라볼 때 제1 방향(12)과 수직한 방향을 제2 방향(14)이라 하고, 제1 방향(12)과 제2 방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3 방향(16)이라 한다.
로드 포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(C)가 안착된다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2 방향(14)을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 도 1에서는 4개의 로드 포트(120)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드 포트(120)의 개수는 공정 처리부(200)의 공정 효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가되거나 감소될 수 있다. 캐리어(C)로는 전면 개방 일체형 포드(FOUP: Front Opening Unified Pod)가 사용될 수 있다.
인덱스 챔버(140)는 로드 포트(120)와 공정 처리부(200) 사이에 위치된다. 인덱스 챔버(140)는 전면 패널, 후면 패널 그리고 양측면 패널을 포함하는 직육면체의 형상을 가지며, 그 내부에는 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(C)와 로드락 챔버(220) 간에 기판(W)을 반송하기 위한 인덱스 로봇(144)이 제공된다. 도시하지는 않았지만, 인덱스 챔버(140)는 내부 공간으로 파티클이 유입되는 것을 방지하기 위하여, 벤트들(vents), 층류 시스템(laminar flow system)과 같은 제어된 공기 유동 시스템을 포함할 수 있다.
공정 처리부(200)는 로드락 챔버(220), 이송 챔버(240), 액 처리 챔버(260)를 포함할 수 있다. 이송 챔버(240)는 그 길이 방향이 제1 방향(12)과 평행하게 배치될 수 있다. 제2 방향(14)을 따라 이송 챔버(240)의 일측 및 타측에는 각각 액 처리 챔버(260)들이 배치될 수 있다.
액 처리 챔버(260)들 중 일부는 이송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치될 수 있다. 또한, 액 처리 챔버(260)들 중 일부는 서로 적층되게 배치될 수 있다.
즉, 이송 챔버(240)의 일측에는 액 처리 챔버(260)들이 A X B(A와 B는 각각 1 이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1 방향(12)을 따라 일렬로 제공된 액 처리 챔버(260)의 수이고, B는 제3 방향(16)을 따라 일렬로 제공된 액 처리 챔버(260)의 수이다.
로드락 챔버(220)는 인덱스 챔버(140)와 이송 챔버(240)사이에 배치된다. 로드락 챔버(220)는 이송 챔버(240)와 인덱스 챔버(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)을 임시 적재하는 공간을 제공한다. 로드락 챔버(220)는 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3 방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개 제공된다. 로드락 챔버(220)에서 인덱스 챔버(140)와 마주보는 면과 이송 챔버(240)와 마주보는 면 각각이 개방된 형태로 제공될 수 있다.
이송 챔버(240)는 로드락 챔버(220)와 액 처리 챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송할 수 있다. 이송 챔버(240)에는 가이드 레일(242)과 메인 로봇(244)이 제공될 수 있다. 가이드 레일(242)은 그 길이 방향이 제1 방향(12)과 평행하도록 배치된다. 메인 로봇(244)은 가이드 레일(242) 상에 설치되고, 가이드 레일(242) 상에서 제1 방향(12)을 따라 직선 이동될 수 있도록 구비된다.
이하에서는, 기판(W)을 반송하는 구성들을 이송 유닛으로 정의한다. 일 예로, 이송 유닛에는 이송 챔버(240) 및 인덱스 챔버(140)가 포함될 수 있다. 또한, 이송 유닛에는 이송 챔버(240)에 제공되는 메인 로봇(244) 및 인덱스 로봇(144)이 포함될 수 있다.
액 처리 챔버(260) 내에는 기판(W)에 대해 액 처리 공정, 예를 들어 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다. 예컨대, 상기 세정 공정은 알콜 성분이 포함된 처리 유체들을 사용하여 기판(W) 세정, 스트립, 유기 잔여물(organic residue)을 제거하는 공정일 수 있다. 각각의 액 처리 챔버(260) 내에 제공된 기판 처리 장치는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 각각의 액 처리 챔버(260) 내의 기판 처리 장치는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 액 처리 챔버(260)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 액 처리 챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치들은 서로 동일한 구조를 가지고, 상이한 그룹에 속하는 액 처리 챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치들은 서로 상이한 구조를 가질 수 있다. 이하에서는 액 처리 챔버(260)에 제공되는 액 처리 장치의 일 예에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 액 처리 장치의 예를 도시한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판을 처리하기 위한 액 처리 챔버(260)에 제공되는 액 처리 장치를 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 액 처리 챔버에 제공되는 액 처리 장치(2600)는 처리 용기(2620), 기판 지지 유닛(2640), 승강 유닛(2660), 그리고 처리액 공급 유닛(2680)을 포함한다. 액 처리 챔버(260)에 제공되는 액 처리 장치(2600)는 기판(W)으로 처리액을 공급할 수 있다. 예컨대, 처리액은 식각액, 세정액, 린스액, 그리고 유기용제일 수 있다. 식각액이나 세정액은 산 또는 염기 성질을 가지는 액일 수 있으며, 황산(H2SO4), 인산(P2O5), 불산(HF) 그리고 수산화 암모늄(NH4OH)을 포함할 수 있다. 또는 처리액은 DSP(Diluted Sulfuric acid Peroxide) 혼합액일 수 있다.
린스액은 순수(H2O)일 수 있다. 유기용제는 저표면장력 유체인 이소프로필알코올(IPA)일 수 있다.
처리 용기(2620)는 내부에 기판이 처리되는 처리 공간을 제공한다. 처리 용기(2620)는 상부가 개방된 통 형상을 가진다. 처리 용기(2620)는 외측 회수 용기(2626)(또는 제1 회수 용기) 및 내측 회수 용기(2622)(또는 제2 회수 용기)를 가질 수 있다. 각각의 회수 용기(2622, 2626)는 공정에 사용된 처리액들 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내측 회수 용기(2622)는 기판 지지 유닛(2640)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외측 회수 용기(2626)는 내측 회수 용기(2622)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내측 회수 용기(2622)의 내측 공간(2622a)은 내측 회수 용기(2622)로 처리액이 유입되는 내측 유입구(2622a)로서 기능한다. 내측 회수 용기(2622)와 외측 회수 용기(2626)의 사이 공간(2626a)은 외측 회수 용기(2626)로 처리액이 유입되는 외측 유입구(2626a)로서 기능한다. 각각의 유입구(2622a, 2626a)는 서로 상이한 높이에 위치될 수 있다. 각각의 회수 용기(2622, 2626)의 저면 아래에는 회수 라인(2622b, 2626b)이 연결된다. 각각의 회수 용기(2622, 2626)에 유입된 처리액들은 회수 라인(2622b, 2626b)을 통해 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)으로 제공되어 재사용될 수 있다.
기판 지지부(2640)는 처리 공간에서 기판(W)을 지지한다. 기판 지지부(2640)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지 및 회전시킨다. 기판 지지부(2640)는 지지판(2642), 지지핀(2644), 척핀(2646), 그리고 회전 구동 부재를 가진다. 지지판(2642)은 대체로 원형의 판 형상으로 제공된다.
지지핀(2644)은 지지판(2642)에서 상부로 돌출되어 기판(W)의 후면을 지지하도록 복수 개 제공된다.
척핀(2646)은 지지판(2642)으로부터 상부로 돌출되어 기판(W)의 측부를 지지하도록 복수 개 제공된다. 척핀(2646)은 지지판(2642)이 회전될 때 기판(W)이 정위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척핀(2646)은 지지판(2642)의 반경 방향을 따라 외측 위치와 내측 위치 간에 직선 이동이 가능하도록 제공된다. 기판(W)이 지지판(2642)에 로딩 또는 언로딩 시 척핀(2646)은 외측 위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행 시 척 핀(2646)은 내측 위치에 위치된다. 내측 위치는 척핀(2646)과 기판(W)의 측부가 서로 접촉되는 위치이고, 외측 위치는 척핀(2646)과 기판(W)이 서로 이격되는 위치이다.
회전 구동 부재(2648, 2649)는 지지판(2642)을 회전시킨다. 지지판(2642)은 회전 구동 부재(2648, 2649)에 의해 중심축을 중심으로 회전 가능하다. 회전 구동 부재(2648, 2649)는 지지축(2648) 및 구동부(2649)를 포함한다. 지지축(2648)은 제3 방향(16)을 향하는 통 형상을 가질 수 있다. 지지축(2648)의 상단은 지지판(2642)의 저면에 고정 결합될 수 있다. 구동부(2649)는 지지축(2648)이 회전되도록 구동력을 제공한다. 지지축(2648)은 구동부(2649)에 의해 회전되고, 지지판(2642)은 지지축(2648)과 함께 회전될 수 있다.
승강 유닛(2660)은 처리 용기(2620)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(2620)가 상하로 이동됨에 따라 지지판(2642)에 대한 처리 용기(2620)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(2660)은 기판(W)이 지지판(2642)에 로딩되거나, 언로딩될 때 지지판(2642)이 처리 용기(2620)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(2620)는 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수 용기(2622, 2626)으로 유입될 수 있도록 처리 용기(2620)의 높이가 조절된다. 승강 유닛(2660)은 브라켓(2662), 이동축(2664)(샤프트) 및 구동 유닛(2666)을 포함한다. 브라켓(2662)은 처리 용기(2620)의 외벽에 고정 설치되고, 브라켓(2662)에는 구동 유닛(2666)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(2664)이 고정 결합될 수 있다. 선택적으로, 승강 유닛(2660)은 지지판(2642)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
약액 공급부(2680)는 기판(W)으로 처리액을 공급한다. 약액 공급부(2680)는 복수 개로 제공되며, 각각은 서로 상이한 종류의 처리액들을 공급할 수 있다.
약액 공급부(2680)는 이동 부재(2681) 및 노즐(2671, 2672)을 포함할 수 있다.
이동 부재(2681)는 노즐(2671, 2672)을 공정 위치 및 대기 위치로 이동시킨다. 여기서 공정 위치는 노즐(2671, 2672)이 기판 지지 유닛(2640)에 지지된 기판(W)과 대향되는 위치이고, 대기 위치는 노즐(2671, 2672)이 공정 위치를 벗어난 위치일 수 있다.
이동 부재(2681)는 지지축(2686), 아암(2682) 및 구동기(2688)를 포함할 수 있다. 지지축(2686)은 처리 용기(2620)의 일측에 위치된다. 지지축(2686)은 제3 방향(16)으로 연장된 로드 형상일 수 있다. 지지축(2686)은 구동기(2688)에 의해 회전 가능하도록 제공된다. 지지축(2686)은 승강 이동이 가능하도록 제공될 수 있다. 아암(2682)은 지지축(2686)의 상단에 결합되어, 지지축(2686)으로부터 수직하게 연장될 수 있다. 아암(2682)의 끝단에는 노즐(2671, 2672)이 고정 결합된다. 지지축(2686)이 회전됨에 따라 노즐(2671, 2672)은 아암(2682)과 함께 스윙 이동 가능하다. 노즐(2671, 2672)은 스윙 이동되어 공정 위치 및 대기 위치로 이동될 수 있다. 선택적으로 아암(2682)은 그 길이 방향을 향해 전진 및 후진 이동이 가능하도록 제공될 수 있다. 상부에서 바라볼 때 노즐(2671, 2672)이 이동되는 경로는 공정 위치에서 기판(W)의 중심축과 일치될 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 약액 공급부의 예를 도시한다. 도 3a 및 도 3b는 도 2에서 도시된 노즐(2671, 2672)의 예를 도시한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판(W) 상에 처리액을 토출하는 노즐은 복수개로 제공될 수 있다. 기판(W)에 직접적으로 제2 약액을 토출하는 경우 기판(W)에 손상이 발생할 수 있다. 기판(W)에 발생하는 손상을 발생하기 위하여, 기판(W) 상에 액막을 형성한 후 약액을 토출하는 방법이 사용될 수 있다. 이 경우, 액막을 형성하기 위한 약액(제1 약액)을 공급하기 위한 노즐(제1 노즐(2671))과 기판(W)을 처리하기 위하여 액막에 공급되는 약액(제2 약액)을 공급하는 노즐(제2 노즐(2672))이 제공될 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 것과 같이 액 처리 장치는 제1 약액을 공급하는 제1 노즐(2671)과 제2 약액을 공급하는 제2 노즐(2672)을 포함할 수 있다. 제1 노즐(2671)은 기판(W) 상에 액막을 형성하기 위한 제1 약액을 기판(W)에 공급하고, 제2 노즐(2672)은 제1 약액에 의해 형성된 액막에 제2 약액을 공급할 수 있다. 여기서, 제1 노즐(2671)과 제2 노즐(2672)은 동일한 약액을 공급할 수도 있고 서로 다른 약액을 공급할 수도 있다.
도 3a를 참고하면, 제1 노즐(2671)을 통해 제1 약액을 토출함으로써 기판(W) 상에 액막을 형성한 후 제2 노즐(2672)을 통해 제2 약액을 토출할 수 있다. 여기서 제2 노즐(2672)은 스프레이 방식으로 제2 약액을 토출할 수 있다.
도 3b를 참고하면, 기판(W)을 일정한 속도로 회전시키면서 제1 노즐(2671)을 통해 액막을 형성하면서 제2 노즐을 통해 기판(W)의 처리(예: 세정)을 위한 제2 약액이 공급될 수 있다. 여기서, 액막의 두께와 속도는 제1 노즐(2671)의 위치와 기판(W)의 회전 속도에 의해 결정된다. 다만, 기판(W)의 회전 속도에 따라 액막이 불균일하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(W)이 저속으로 회전하는 경우 기판(W)의 중심 부분이 두껍게, 중간 부분은 얇게, 엣지 부분은 두껍게 형성될 수 있다. 또한, 기판(W)이 고속으로 회전하는 경우 기판(W)의 중심 부분이 얇게, 엣지 부분으로 갈수록 액막이 두껍게 형성될 수 있다. 경우에 따라 특정 부분의 액막이 너무 얇은 관계로 실질적으로 액막없이 약액이 토출되는 것과 동일한 문제점이 발생할 수 있다. 그리하여, 본 발명의 실시예는 기판(W) 상에 일정한 두께를 갖는 액막을 형성하기 위한 구조물(액막 형성 장치) 및 액막 형성 장치를 포함하는 액 처리 장치, 기판 처리 설비를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 액 처리 장치는 기판(W) 상에 액막을 형성하기 위한 액막 형성부(2690)를 포함한다. 액막 형성부(2690)는 제1 노즐(2671) 및 제2 노즐(2672)의 하부에 설치될 수 있다. 액막 형성부(2690)는 아암(2682)에 결합되어 제1 노즐(2671) 및 제2 노즐(2672)의 하부에 위치할 수 있다. 이하, 액막 형성부(2690)를 사용한 액막 형성 방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 액막 형성 장치의 예를 도시한다. 도 4는 액막 형성부(2690)의 단면도, 도 5는 액막 형성부(2690)의 단면을 표현하는 사시도이다. 본 발명의 실시예에 따른 액막 형성부(2690)는 기판(W) 상에 액막을 형성하기 위한 약액(제1 약액)이 유입되는 약액 유입부(2691)와, 약액 유입부(2691)를 통해 공급된 약액을 기판(W)으로부터 소정 두께를 갖도록 형성하는 약액 유지부(2692)와, 약액이 약액 유지부(2692)로부터 흘러나가는 것을 차단하는 기체가 유입되는 기체 유입부(2693)를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 액막 형성부(2690)는 기체 유입부(2693)로 기체를 공급하는 기체 공급부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 기체 공급부를 통해 공급되는 기체로서, 비활성 기체(예: N2 가스)가 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 제1 노즐(2671)은 약액 유입부(2691)를 통해 기판(W)의 상부에 제1 약액을 공급하고, 제2 노즐(2671)은 제1 약액에 의해 형성된 액막으로 상기 제2 약액을 공급할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 제2 노즐(2671)은 약액 유지부(2692)에 형성된 액막으로 제2 약액을 분사할 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 제1 약액이 유입되는 약액 유입부(2691)가 원형으로 형성되고, 약액 유지부(2692)가 약액 유입부(2691)보다 중심부에 형성되고, 기체 유입부(2693)가 약액 유입부(2691)보다 외측에 형성된다. 제1 노즐(2671)에 의해 토출되어 약액 유입부(2691)를 통해 유입된 제1 약액은 기체 유입부(2693)를 통해 유입된 기체에 의해 외부로 흐르는 것이 차단되므로, 약액 유지부(2692)에 고여서 일정한 두께를 갖는 액막을 형성하게 된다. 약액 유지부(2692)에 형성되는 액막의 두께는 제1 약액의 유량에 의해 조절될 수 있으며, 그리하여 의도한 두께의 액막이 기판(W) 상에 형성되고, 제2 노즐(2672)을 통해 토출된 제2 약액이 약액 유지부(2692)에 형성된 액막으로 공급될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 액막 형성부(2690)는 약액 유지부(2691)의 주변에 형성된 슬릿 홈(2694)을 더 포함할 수 있다. 여기서, 슬릿 홈(2694)은 중심부로부터 외주부로 갈수록 낮은 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 또한, 슬릿 홈(2694)은 미로 구조로 형성될 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 것과 같이, 약액 유지부(2691)로부터 외각으로 갈수록 슬릿 홈(2694)은 외주부로 갈수록 낮은 높이를 갖는 미로 구조로 형성될 수 있다. 그리하여, 외측으로 흘러가는 제1 약액의 압력 강하가 발생하도록 하여 제1 약액이 외부로 흐르는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 액막 형성부(2690)는 약액 유지부(2692)와 약액 유입부(2691) 사이에서 슬릿 홈(2694)의 상부에 형성된 벤트 홀(2695)을 더 포함할 수 있다. 기체 유입부(2693)를 사용하여 에어 커튼(air curtain) 방식으로 기체를 공급하면, 좁은 틈 사이로 대부분의 약액은 내부로 머물게 되는데, 이 때 같이 들어온 기체가 쌓여서 액막 제어에 어려움을 줄 수 있다. 예를 들어, 기체에 의해 약액 유지부(2692)에 버블(bubble)이 생성되어 문제가 발생할 수 있다. 그리하여, 약액 유지부(2692)와 약액 유입부(2691) 사이에서 슬릿 홈(2694)의 상부에 위치한 벤트 홀(2695)을 통해 기체가 빠져나가도록 유도할 수 있다.
상술한 액막 형성부(2690)는 도 1 및 도 2에서 설명한 기판 처리 설비 및 액 처리 장치에 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비(10)는 기판(W)이 수납된 캐리어(C)가 안착되는 로드 포트(120)와, 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(C)로부터 기판(W)을 반송하는 인덱스 로봇(144)이 내부에 제공되는 인덱스 챔버(140)와, 기판(W)에 대해 액 처리 공정을 수행하는 액 처리부(액 처리 장치)가 내부에 제공되는 공정 처리부(200)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 액 처리 장치는 기판(W)을 지지하면서 회전시키는 기판 지지부(2640)와, 제1 약액을 공급하는 제1 노즐(2671) 및 제2 약액을 공급하는 제2 노즐(2672)을 포함하는 약액 공급부(2680)과, 제1 노즐(2671) 및 제2 노즐(2672)의 하부에 설치되고 기판(W) 상에 액막을 형성하는 액막 형성부(2690)를 포함한다. 여기서 액막 형성부(2690)는 제1 약액이 유입되는 약액 유입부(2691)와, 약액 유입부(2691)를 통해 공급된 약액을 기판(W)으로부터 소정 두께를 갖도록 형성하는 약액 유지부(2692)와, 약액이 약액 유지부(2692)로부터 흘러나가는 것을 차단하는 기체가 유입되는 기체 유입부(2693)를 포함한다.
상술한 액막 형성부(2690)의 효과를 실험하기 위한 시뮬레이션을 실시하였으며, 시뮬레이션 결과 약액과 공급 기체의 유량을 적절히 조절함으로써 약액의 유출량, 두께, 속도 등을 제어할 수 있는 것으로 확인되었다.
본 실시예 및 본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 명확하게 나타내고 있는 것에 불과하며, 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것이 자명하다고 할 것이다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (20)

  1. 기판 처리 장치에서 기판 상에 액막을 형성하기 위한 액막 형성 장치에 있어서,
    원형으로 형성되어, 상기 기판 상에 액막을 형성하기 위한 약액이 유입되는 약액 유입부;
    상기 약액 유입부 보다 중심부에 형성되며, 상기 약액 유입부를 통해 공급된 상기 약액이 고여서 상기 기판으로부터 소정 두께를 갖는 액막을 형성하는 약액 유지부; 및
    상기 약액 유입부의 외측에 형성되며, 상기 약액이 상기 약액 유지부로부터 흘러나가는 것을 차단하는 기체가 유입되는 기체 유입부를 포함하는 액막 형성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 약액 유지부의 주변에 형성된 슬릿 홈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액막 형성 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슬릿 홈은 중심부로부터 외주부로 갈수록 낮은 높이를 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 액막 형성 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 슬릿 홈은 미로 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 액막 형성 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 약액 유지부와 상기 약액 유입부 사이에서 상기 슬릿 홈의 상부에 형성된 벤트 홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액막 형성 장치.
  6. 액 처리 장치에 있어서,
    기판을 지지하면서 회전시키는 기판 지지부;
    제1 약액을 공급하는 제1 노즐 및 제2 약액을 공급하는 제2 노즐을 포함하는 약액 공급부; 및
    상기 제1 노즐 및 제2 노즐의 하부에 설치되고, 상기 기판 상에 액막을 형성하는 액막 형성부를 포함하고,
    상기 액막 형성부는,
    원형으로 형성되어, 상기 제1 약액이 유입되는 약액 유입부;
    상기 약액 유입부 보다 중심부에 형성되며, 상기 약액 유입부를 통해 공급된 상기 약액이 고여서 상기 기판으로부터 소정 두께를 갖는 액막을 형성하는 약액 유지부; 및
    상기 약액 유입부의 외측에 형성되며, 상기 약액이 상기 약액 유지부로부터 흘러나가는 것을 차단하는 기체가 유입되는 기체 유입부를 포함하는 액 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기체 유입부로 상기 기체를 공급하는 기체 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 노즐은 상기 약액 유입부로 상기 제1 약액을 공급하고,
    상기 제2 노즐은 상기 제1 약액에 의해 형성된 액막으로 상기 제2 약액을 공급하는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 노즐은 상기 약액 유지부에 형성된 액막으로 상기 제2 약액을 분사하는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 액막 형성부는 상기 약액 유지부의 주변에 형성된 슬릿 홈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 슬릿 홈은 중심부로부터 외주부로 갈수록 낮은 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 슬릿 홈은 미로 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 액막 형성부는 상기 약액 유지부와 상기 약액 유입부 사이에서 상기 슬릿 홈의 상부에 형성된 벤트 홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액 처리 장치.
  14. 기판 처리 설비에 있어서,
    기판이 수납된 캐리어가 안착되는 로드 포트;
    상기 로드 포트에 안착된 캐리어로부터 상기 기판을 반송하는 인덱스 로봇이 내부에 제공되는 인덱스 챔버; 및
    상기 기판에 대해 액 처리 공정을 수행하는 액 처리부가 내부에 제공되는 공정 처리부를 포함하고,
    상기 액 처리부는,
    기판을 지지하면서 회전시키는 기판 지지부;
    제1 약액을 공급하는 제1 노즐 및 제2 약액을 공급하는 제2 노즐을 포함하는 약액 유입부;
    상기 기판의 상부에 일정 간격을 두고 상기 약액 유입부의 하부에 설치되고, 상기 기판 상에 액막을 형성하는 액막 형성부; 및
    상기 액막 형성부로 기체를 공급하는 기체 공급부를 포함하고,
    상기 액막 형성부는,
    원형으로 형성되어, 상기 제1 약액이 유입되는 약액 유입부;
    상기 약액 유입부 보다 중심부에 형성되며, 상기 약액 유입부를 통해 공급된 상기 약액이 고여서 상기 기판으로부터 소정 두께를 갖는 액막을 형성하는 약액 유지부; 및
    상기 약액 유입부의 외측에 형성되며, 상기 약액이 상기 약액 유지부로부터 흘러나가는 것을 차단하는 기체가 유입되는 기체 유입부를 포함하는 기판 처리 설비.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 노즐은 상기 약액 유입부로 상기 제1 약액을 공급하고,
    상기 제2 노즐은 상기 제1 약액에 의해 형성된 액막으로 상기 제2 약액을 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 노즐은 상기 약액 유지부에 형성된 액막으로 상기 제2 약액을 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 액막 형성부는 상기 약액 유지부의 주변에 형성된 슬릿 홈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 슬릿 홈은 중심부로부터 외주부로 갈수록 낮은 높이를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 슬릿 홈은 미로 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 액막 형성부는 상기 약액 유지부와 상기 약액 유입부 사이에서 상기 슬릿 홈의 상부에 형성된 벤트 홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
KR1020200129700A 2020-10-07 2020-10-07 액막 형성 장치 및 이를 포함하는 액 처리 장치 및 기판 처리 설비 KR102620707B1 (ko)

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