KR102666204B1 - 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 퍼지 가스의 역류에 의한 기판 및 처리 공간의 오염을 효율적으로 방지할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해 사진, 증착, 애싱, 식각, 이온 주입 등과 같은 다양한 공정이 수행된다. 이러한 공정들이 수행되기 전후에는 기판 상에 잔류하는 파티클을 세정 처리하는 세정 공정이 수행된다.
세정 공정은 스핀 헤드에 지지된 기판의 양면으로 세정액을 공급함으로써 이루어질 수 있다. 기판의 저면은 기판을 지지하는 지지 부재와 기판 사이에 제공된 저면 유체 공급 유닛이 공급하는 처리액에 의하여 세정된다.
저면 유체 공급 유닛은 기판을 지지하는 기판 지지 유닛에 고정되고 복수의 유체 공급 노즐을 포함할 수 있다. 복수의 유체 공급 노즐들은 저면 유체 공급 유닛의 바디에 결합되며 기판의 저면을 향해 위를 향하는 토출단을 갖는다. 각각의 공급 노즐들은 기판의 중심을 향해 액을 토출하기 위해 서로 인접하게 위치된다.
세정 공정 동안 저면 유체 공급 유닛은 고정된 상태로 유지되고 기판을 지지하는 지지 부재는 회전하여 기판을 회전시킬 수 있다. 일반적으로, 회전하는 지지 부재로부터 저면 유체 공급 유닛의 내부 배관을 회전 가능하게 고정하기 위하여 저면 유체 공급 유닛과 지지 부재 사이에 존재하는 이격 공간에 베어링과 같은 기계적 부재가 설치된다. 이와 같은 구성은 지지 부재가 회전함에 따라 기계적 부재와 지지 부재 및 저면 유체 공급 유닛의 마찰에 의하여 기계적 부재 자체에서 파티클이 발생하는 문제가 있다. 기계적 부재 자체에서 발생하는 파티클은 기판과 지지 부재의 사이 공간으로 유입됨으로써 공정 불량을 발생시킬 수 있다.
또한, 케미칼(chemical), 파티클(particle), 흄(fume) 등과 같은 오염물을 외부로 배출하기 위한 퍼지 가스의 흐름에 역류 현상이 발생하는 경우, 퍼지 가스에 함유된 오염물이 기판 또는 처리 공간에 재부착됨으로써 기판 또는 처리 공간을 오염시킬 수 있다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로 파티클 등에 의한 기판과 처리 공간 내부의 오염을 방지할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 처리 공간 하부의 파티클이 상부로 역류함으로써 기판 및 처리 공간에 재부착되는 것을 방지할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 기판 처리 장치에 배관을 고정하기 위하여 제공되는 기계적 부재에 의한 자체 파티클 발생 문제를 해결할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 퍼지 가스의 역류를 방지할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이에 제한되지 않고, 언급되지 않은 기타 과제는 통상의 기술자라면 이하의 기재로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판을 지지하는 지지 부재와 상기 지지 부재를 갖는 기판 지지 유닛; 상기 기판을 향해 처리 유체를 공급하는 처리 유체 공급 유닛; 및 상기 기판을 향해 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급 부재를 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다. 상기 퍼지 가스 공급 부재는, 상부 공간과 하부 공간으로 분리된 내부 공간을 가지고 상기 기판 지지 유닛에 삽입되는 바디; 상기 기판의 저면을 향하는 제1 방향으로 상기 퍼지 가스를 토출시키기 위한 제1 공급 수단, 그리고 상기 제1 방향의 역방향인 제2 방향으로 상기 퍼지 가스를 토출시키기 위한 제2 공급 수단을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 퍼지 가스 공급 부재는 상기 기판 지지 유닛과 상기 바디 간 사이 공간으로 퍼지 가스를 토출함으로써 상기 기판의 저면으로 퍼지 가스를 공급하고, 상기 바디의 측면에는 상기 기판 지지 유닛과 상기 바디 간 사이 공간으로 상기 퍼지 가스를 토출하기 위한 적어도 하나 이상의 토출공이 둘레를 따라 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 바디의 상부 공간은 상기 제1 공급 수단과 연통되고, 상기 바디의 하부 공간은 상기 제2 공급 수단과 연통될 수 있다. 이때, 상기 상부 공간과 상기 하부 공간은 서로 연통되지 않는다.
일 실시예에서, 상기 기판 처리 장치는 상기 퍼지 가스 공급 부재를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 방향으로의 퍼지 가스 토출과 상기 제2 방향으로의 퍼지 가스 토출이 동시에 수행되도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 처리액을 기판의 상면에 공급하는 액 공급 단계와 상기 기판을 건조하는 건조 단계 동안 상기 퍼지 가스가 공급되도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 공급 수단 및 상기 제2 공급 수단은 유량 조절 밸브를 각각 포함하고, 상기 제어부는 각 공급 수단에 포함된 유량 조절 밸브의 개방률을 제어함으로써 상기 각 공급 수단에 의한 상기 퍼지 가스의 단위 시간당 토출 유량을 조절할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는, 상기 제1 공급 수단에 의한 상기 퍼지 가스의 단위 시간당 토출 유량을 제1 유량으로 조절하고, 상기 제2 공급 수단에 의한 상기 퍼지 가스의 단위 시간당 토출 유량을 제2 유량으로 조절하되, 상기 제1 유량과 상기 제2 유량은 서로 상이할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 유량은 상기 제2 유량보다 클 수 있다.
일 실시예에서, 상기 바디는, 상기 바디의 외측면으로부터 상기 지지 부재의 내측면을 향해 돌출된 형태의 가이드 부재를 포함하고, 상기 가이드 부재는, 상기 바디의 측면에 형성된 토출공 중 상기 하부 공간에 대응하는 영역에 위치하는 토출공의 상부에 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 회전 구동 부재를 제어함으로써 상기 지지 부재의 회전 속도를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 처리 유체 공급 유닛은, 상기 기판을 건조하기 위하여 상기 기판을 향해 건조 가스를 공급하는 건조 가스 노즐을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판이 수납된 캐리어가 안착되는 로드 포트; 상기 로드 포트에 안착된 캐리어로부터 상기 기판을 반송하기 위한 인덱스 로봇이 내부에 제공되는 인덱스 프레임; 및 상기 기판에 대하여 액 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치를 포함하는 공정 처리 모듈을 포함하는 기판 처리 설비가 제공될 수 있다. 상기 기판 처리 장치는, 기판을 지지하는 지지 부재와 상기 지지 부재를 회전시키는 회전 구동 부재를 갖는 기판 지지 유닛; 상기 기판의 상면으로 처리 유체를 공급하는 상부 유체 공급 유닛; 및 상기 기판의 저면으로 처리 유체를 공급하는 저면 유체 공급 유닛을 포함하고, 상기 저면 유체 공급 유닛은, 상기 기판 지지 유닛에 삽입되는 바디; 상기 바디의 내부에 제공되고 상기 바디와 상기 지지 부재의 사이 공간을 통해 상기 기판과 상기 지지 부재의 사이 공간, 즉 상기 기판의 저면으로 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급 부재를 포함할 수 있다. 상기 퍼지 가스 공급 부재는, 상부 공간과 하부 공간으로 분리된 내부 공간을 가지고 상기 기판 지지 유닛에 삽입되는 바디; 상기 기판과 상기 지지 부재의 사이 공간을 향하는 제1 방향으로 상기 퍼지 가스를 토출시키기 위한 제1 공급 수단; 및 상기 제1 방향의 역방향인 제2 방향으로 상기 퍼지 가스를 토출시키기 위한 제2 공급 수단을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판에 처리액을 공급하는 액 공급 단계; 상기 기판을 건조하는 건조 단계; 및 상기 액 공급 단계와 상기 건조 단계 중 일부 또는 전체 구간에서 상기 기판으로 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 단계를 포함하는 기판 처리 방법이 제공될 수 있다. 상기 퍼지 단계는, 상기 퍼지 가스를 상기 기판의 저면을 향한 제1 방향으로 공급하는 제1 공급 단계와, 상기 퍼지 가스를 상기 제1 방향의 역방향인 제2 방향으로 공급하는 제2 공급 단계를 포함할 수 있다. 구체적으로 제2 공급 단계에서 공급되는 퍼지 가스의 최종 토출 방향이 제1 공급 단계에서 공급되는 퍼지 가스의 최종 토출 방향에 대하여 정역방향일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 공급 단계와 상기 제2 공급 단계는 동시에 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 공급 단계는 상기 퍼지 가스를 단위 시간당 제1 유량으로 토출하고, 상기 제2 공급 단계는 상기 퍼지 가스를 단위 시간당 제2 유량으로 토출하며, 상기 제1 유량과 상기 제2 유량은 서로 상이할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 유량은 상기 제2 유량보다 클 수 있다.
일 실시예에서, 상기 액 공급 단계는 상기 기판의 상면을 향해 처리액을 공급하는 단계와 상기 기판의 저면을 향해 처리액을 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기판 처리 방법은 상기 기판의 회전 속도를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 건조 단계는 상기 기판의 저면을 향해 건조 가스를 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 기판의 저면을 효율적으로 세정할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판 처리 장치의 파티클 소스를 제거함으로써 기판 및 처리 공간의 오염을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판의 저면으로 토출되는 퍼지 가스의 유량이 그 반대 방향으로 토출되는 퍼지 가스의 유량보다 크도록 제어함으로써 퍼지 가스의 역류를 방지하고 처리 공간 하부로 배출되는 파티클이 역류함으로써 기판 및 처리 공간에 재부착되는 것을 방지할 수 있다.
발명의 효과는 이에 한정되지 않고, 언급되지 않은 기타 효과는 통상의 기술자라면 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 설비를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 저면 유체 공급 유닛을 설명하기 위한 확대 단면도이다.
도 4는 도 3의 저면 유체 공급 유닛에서 퍼지 가스의 기류 흐름을 도시한 것이다.
도 5는 도 2의 기판 처리 장치에서 퍼지 가스의 기류 흐름을 도시한 것이다.
도 6은 도 3의 다른 실시예를 도시한 확대 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 쉽게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있고 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제작 방법 및/또는 허용 오차의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면으로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것이 아니라 형상에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 실시예를 설명하는 데 있어서, 관련된 공지 기능이나 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 구체적 설명을 생략하고, 유사 기능 및 작용을 하는 부분은 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용하기로 한다.
명세서에서 사용되는 용어들 중 적어도 일부는 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이기에 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 그 용어에 대해서는 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서, 어떤 구성 요소를 포함한다고 하는 때, 이것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 그리고, 어떤 부분이 다른 부분과 연결(또는, 결합)된다고 하는 때, 이것은, 직접적으로 연결(또는, 결합)되는 경우뿐만 아니라, 다른 부분을 사이에 두고 간접적으로 연결(또는, 결합)되는 경우도 포함한다.
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.
한편, 도면에서 구성 요소의 크기나 형상, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 기판 처리 설비의 일 예를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명이 적용되는 기판 처리 설비(1)는 인덱스 모듈(10)과 공정 처리 모듈(20)을 가진다. 인덱스 모듈(10)은 로드 포트(120) 및 인덱스 프레임(140)을 가진다. 로드 포트(120), 인덱스 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드 포트(120), 인덱스 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(130)가 안착될 수 있다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 로드 포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(20)의 공정 효율 및 풋 프린트 조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(130)에는 기판들(W)을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯(미도시)이 형성될 수 있다. 캐리어(130)로는 전면개방일체형포드(Front Opening Unifed Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(220), 이송 챔버(240), 그리고 공정 유닛(260)을 포함할 수 있다. 이송 챔버(240)는 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 평행하게 배치될 수 있다. 이송 챔버(240)의 양측에는 각각 공정 유닛들(260)이 배치될 수 있다. 일 예로, 이송 챔버(240)의 일측 및 타측에서 공정 유닛(260)들은 이송 챔버(240)를 기준으로 대칭되도록 제공될 수 있다. 이송 챔버(240)의 일측에는 복수 개의 공정 유닛(260)들이 제공될 수 있다. 공정 유닛들(260) 중 일부는 이송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정 유닛들(260) 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 일 예로, 이송 챔버(240)의 일측에는 공정 유닛들(260)이 A X B의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1 방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정 유닛(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정 유닛(260)의 수이다. 이송 챔버(240)의 일측에 공정 유닛(260)이 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정 유닛들(260)은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정 유닛(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정 유닛(260)은 이송 챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 공정 유닛(260)은 이송 챔버(240)의 일측 또는 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼 유닛(220)은 인덱스 프레임(140)과 이송 챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송 챔버(240)와 인덱스 프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(220)의 내부에는 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공될 수 있다. 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개가 제공될 수 있다. 버퍼 유닛(220)은 인덱스 프레임(140)과 마주보는 면 및 이송 챔버(240)와 마주보는 면이 개방될 수 있다.
인덱스 프레임(140)은 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(130)와 버퍼 유닛(220) 간에 기판(W)을 반송할 수 있다. 인덱스 프레임(140)에는 인덱스 레일(142)과 인덱스 로봇(144)이 제공될 수 있다. 인덱스 레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(144)은 인덱스 레일(142) 상에 설치되며, 인덱스 레일(142)을 따라 제2 방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스 암(144c)을 가질 수 있다. 베이스(144a)는 인덱스 레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합되고, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공될 수 있다. 또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공될 수 있다. 인덱스 암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공될 수 있다. 인덱스 암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공될 수 있다. 인덱스 암(144c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치될 수 있다. 인덱스 암(144c)들 중 일부는 공정 처리 모듈(20)에서 캐리어(130)로 기판(W)을 반송하는 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(130)에서 공정 처리 모듈(20)로 기판(W)을 반송하는 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스 로봇(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 방지하기 위함일 수 있다.
이송 챔버(240)는 버퍼 유닛(220)과 공정 유닛(260) 간에, 그리고 공정 유닛들(260) 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 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인 로봇(244)은 가이드 레일(242) 상에 설치되고, 가이드 레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인 로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 그리고 메인암(244c)을 가질 수 있다. 베이스(244a)는 가이드 레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 몸체(244b)는 베이스(244a)에 결합되고, 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공될 수 있다. 또한, 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 회전 가능하도록 제공될 수 있다. 메인 암(244c)은 몸체(244b)에 결합되고, 이는 몸체(244b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공될 수 있다. 메인 암(244c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공될 수 있다. 메인 암(244c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치될 수 있다.
공정 유닛(260)은 기판에 대한 처리 공정을 수행할 수 있다. 공정 유닛(260)은 기판(W)에 대하여 처리액을 공급함으로써 기판(W)을 액 처리하기 위한 기판 처리 장치(300)를 포함할 수 있다. 본 발명이 적용되는 실시예로서, 기판(W)에 대하여 세정액을 공급함으로써 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치를 예로 들어 설명한다. 공정 유닛(260)에 포함되는 기판 처리 장치(300)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 이와 달리 각각의 공정 유닛(260)에 포함되는 기판 처리 장치(300)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정 유닛들(260)은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정 유닛(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)들은 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 공정 유닛(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)의 구조는 서로 상이하게 제공될 수 있다.
도 2는 도 1의 공정 유닛(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)의 일 예를 개략적으로 도시한 단면도이다. 기판 처리 장치(300)는 기판(W)을 액 처리한다. 본 실시예에서는 기판의 액 처리 공정을 세정 공정으로 설명한다. 그러나 이는 본 발명이 적용되는 액 처리 공정을 세정 공정으로 한정하기 위함이 아니며, 본 발명은 사진, 애싱, 그리고 식각 등 다양한 액 처리 공정에 적용 가능하다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 처리 용기(320), 기판 지지 유닛(340), 승강 유닛(360), 상부 유체 공급 유닛(380)과 저면 유체 공급 유닛(400)을 포함하는 처리 유체 공급 유닛 그리고 제어부(600)를 포함한다.
처리 용기(320)는 내부에 기판이 처리되는 처리 공간을 제공할 수 있다. 처리 용기(320)는 상부가 개방된 통 형상을 가질 수 있다. 처리 용기(320)는 공정 중 기판(W)으로 공급되는 처리액이 주위로 비산하는 것을 방지할 수 있다. 일 예로, 처리 용기(320)는 내부 회수통(322) 및 외부 회수통(326)을 가질 수 있다. 각각의 회수통(322,326)은 공정에 사용된 처리액들 중 서로 상이한 처리액을 회수할 수 있다. 내부 회수통(322)은 기판 지지 유닛(340)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부 회수통(326)은 내부 회수통(326)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공될 수 있다. 내부 회수통(322)의 내측 공간(322a) 및 내부 회수통(322)은 내부 회수통(322)으로 처리액이 유입되는 제1유입구(322a)로서 기능한다. 내부 회수통(322)과 외부 회수통(326)의 사이 공간(326a)은 외부 회수통(326)으로 처리액이 유입되는 제2유입구(326a)로서 기능한다. 일 예에 의하면, 각각의 유입구(322a, 326a)는 서로 상이한 높이에 위치될 수 있다. 각각의 회수통(322, 326)의 저면에는 회수 라인(322b, 326b)이 연결될 수 있다. 각각의 회수통(322,326)에 유입된 처리액은 회수 라인(322b, 326b)을 통해 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)으로 제공되어 재사용될 수 있다.
기판 지지 유닛(340)은 처리 공간에서 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지 및 회전시킬 수 있다. 일 예로, 기판 지지 유닛(340)은 스핀 헤드를 포함할 수 있다. 기판 지지 유닛(340)은 지지 부재(342), 지지 핀(344), 척 핀(346), 그리고 회전 구동 부재를 가질 수 있다. 지지 부재(342)는 대체로 원형의 판 형상으로 제공되고, 상부면 및 하부면을 가진다. 하부면은 상부면에 비해 작은 직경을 가질 수 있다. 상부면 및 하부면은 그 중심축이 서로 일치하도록 위치된다.
지지 핀(344)은 복수 개 제공되어 지지 부재(342) 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치될 수 있다. 지지 핀(344)은 지지 부재(342)에서 상부로 돌출되도록 제공될 수 있다. 지지 핀(344)들은 서로 간의 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치될 수 있다. 지지 핀(344)은 지지 부재(342)의 상면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 후면 가장자리를 지지할 수 있다.
척 핀(346)은 복수 개 제공되고 지지 부재(342)의 중심에서 지지 핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치될 수 있다. 척 핀(346)은 지지 부재(342)의 상부면으로부터 상부로 돌출되도록 제공될 수 있다. 척 핀(346)은 지지 부재(342)이 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척 핀(346)은 지지 부재(342)의 반경 방향을 따라 외측 위치와 내측 위치 간에 직선 이동이 가능하도록 제공될 수 있다. 여기서 외측 위치란 내측 위치에 비해 지지 부재(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치를 말한다. 기판(W)이 기판 지지 유닛(340)에 로딩 또는 언로딩 시 척 핀(346)은 외측 위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행 시 척 핀(346)은 내측 위치에 위치될 수 있다. 이때, 내측 위치는 척 핀(346)과 기판(W)의 측부가 서로 접촉되는 위치이고, 외측 위치는 척 핀(346)과 기판(W)이 서로 이격되는 위치이다.
회전 구동 부재(348,349)는 지지 부재(342)를 회전시킨다. 지지 부재(342)는 회전 구동 부재(348,349)에 의해 자기 중심축을 중심으로 회전 가능하다. 회전 구동 부재(348,349)는 지지축(348) 및 구동부(349)를 포함할 수 있다. 지지축(348)은 제3방향(16)을 따라 높이를 갖는 통 형상을 가진다. 지지축(348)의 상단은 지지 부재(342)의 저면에 고정 결합될 수 있다. 일 예에 의하면, 지지축(348)은 지지 부재(342)의 저면 중심에 고정 결합될 수 있다. 구동부(349)는 지지축(348)이 회전되도록 구동력을 제공한다. 지지축(348)은 구동부(349)에 의해 회전되고, 지지 부재(342)는 지지축(348)과 함께 회전 가능하다.
승강 유닛(360)은 처리 용기(320)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(320)가 상하로 이동됨에 따라 지지 부재(342)에 대한 처리 용기(320)의 상대 높이가 변경될 수 있다. 승강 유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다. 브라켓(362)은 처리 용기(320)의 외벽에 고정 설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정 결합될 수 있다.
일 예로, 기판(W)이 기판 지지 유닛(340)에 놓이거나, 기판 지지 유닛(340)으로부터 들어올려 질 때 기판 지지 유닛(340)이 처리 용기(320)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(320)는 하강되고, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(322,326)으로 유입될 수 있도록 처리 용기(320)의 높이가 조절될 수 있다. 선택적으로, 승강 유닛(360)은 기판 지지 유닛(340)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
상부 유체 공급 유닛(380)은 기판(W) 상면으로 처리액을 포함하는 처리 유체를 공급한다. 기판의 상면은 패턴이 형성된 패턴면일 수 있다. 상부 유체 공급 유닛(380)은 이동 부재(381) 및 노즐(390)을 포함할 수 있다.
이동 부재(381)는 노즐(390)을 공정 위치 및 대기 위치로 이동시킬 수 있다. 여기서 공정 위치는 노즐(390)이 기판 지지 유닛(340)에 놓인 기판(W)과 대향되는 위치이고, 대기 위치는 노즐(390)이 공정 위치를 벗어난 위치로 정의할 수 있다.
일 예에 의하면, 공정 위치는 전처리 위치 및 후처리 위치를 포함할 수 있다. 전처리 위치는 노즐(390)이 제1 공급 위치에 처리액을 공급하는 위치이고, 후처리 위치는 노즐(390)이 제2 공급 위치에 처리액을 공급하는 위치로 제공될 수 있다. 제1공급 위치는 제2공급 위치보다 기판(W)의 중심에 더 가까운 위치이고, 제2공급 위치는 기판의 단부를 포함하는 위치일 수 있다. 선택적으로, 제2 공급 위치는 기판의 단부(Edge)에 인접한 영역일 수 있다.
이동 부재(381)는 지지 축(386), 아암(382), 그리고 구동기(388)를 포함할 수 있다. 지지 축(386)은 처리 용기(320)의 일측에 위치될 수 있다. 지지 축(386)은 그 길이 방향이 제3방향을 향하는 로드 형상을 가질 수 있다. 지지 축(386)은 구동기(388)에 의해 회전 가능하도록 제공될 수 있다. 또한, 지지 축(386)은 승강 이동이 가능하도록 제공될 수 있다. 아암(382)은 지지 축(386)의 상단에 결합되고 아암(382)은 지지 축(386)으로부터 수직하게 연장될 수 있다. 아암(382)의 끝단에는 노즐(390)이 고정 결합될 수 있다. 지지 축(386)이 회전됨에 따라 노즐(390)은 아암(382)과 함께 스윙 이동 가능하다. 노즐(390)은 스윙 이동되어 공정 위치 및 대기 위치로 이동될 수 있다. 선택적으로 아암(382)은 그 길이 방향을 향해 전진 및 후진 이동이 가능하도록 제공될 수 있다. 상부에서 바라볼 때 노즐(390)이 이동되는 경로는 공정 위치에서 기판(W)의 중심축과 일치될 수 있다. 일 예로, 처리액은 케미칼, 린스액, 그리고 유기 용제 중 하나일 수 있다. 또는, 처리액은 둘 이상의 처리액이 혼합된 혼합액일 수 있다. 케미칼은 산 또는 염기 성질을 가지는 액일 수 있다. 케미칼은 황산(H2SO4), 인산(P2O5), 불산(HF) 그리고 수산화 암모늄(NH4OH)을 포함할 수 있다. 린스액은 순수(H20)일 수 있다. 유기용제는 이소프로필알코올(IPA) 액일 수 있다. 한편, 도 2에 도시된 바와 달리 상부 유체 공급 유닛(380)은 복수 개로 제공될 수 있으며, 각각은 서로 상이한 종류의 처리액들을 공급할 수 있다.
저면 유체 공급 유닛(400)은 기판(W)의 저면을 세정 및 건조 처리할 수 있다. 저면 유체 공급 유닛(400)은 기판(W)의 저면으로 처리액을 포함하는 처리 유체를 공급한다. 기판(W)의 저면은 패턴이 형성되는 면과 반대되는 비패턴면일 수 있다. 저면 유체 공급 유닛(400)은 상부 유체 공급 유닛(380)과 동시에 처리 유체를 공급할 수 있다. 저면 유체 공급 유닛(400)은 회전되지 않게 고정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 저면 유체 공급 유닛의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 저면 유체 공급 유닛(400)과 지지 부재(342) 사이에는 베어링 등과 같은 기계적 부재가 제공되지 않는다. 베어링 등과 같은 기계적 부재는 지지 부재(342)가 회전 운동을 하는 때 저면 유체 공급 유닛(400)에 포함되는 내부 배관들을 고정하기 위한 일반적인 구성으로, 마찰에 의해 자체적으로 파티클을 발생시킴으로써 파티클 소스로 작용하는 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 파티클 소스가 될 수 있는 기계적 부재를 제거함으로써 기계적 부재 자체에서 발생하는 파티클에 의한 공정 불량을 방지하고자 한다. 또한, 기계적 부재에 의하여 차단되었던 하부 유로를 통한 퍼지 처리를 가능하게 함으로써 바디(410) 하부로부터 케미칼, 파티클, 흄(fume) 등이 바디(410)와 지지 부재(342) 사이의 이격 공간(510)을 통해 기판(W)과 지지 부재(342) 사이의 사이 공간(520)으로 역류하는 것을 방지하고자 한다.
저면 유체 공급 유닛(400)은 바디(410), 액 토출 노즐(430), 건조 가스 노즐(440), 그리고 퍼지 가스 공급 부재(480)를 포함할 수 있다.
바디(410)는 기판 지지 유닛(340)의 지지 부재(342)에 삽입된 형태로 제공되고 바디(410)의 상단부는 지지 부재(342)와 이에 지지되는 기판(W) 사이에 위치된다. 상부에서 바라볼 때 바디(410)는 지지 부재(342)의 중심과 일치하도록 위치될 수 있다. 바디(410)는 지지 부재(342)와 독립되게 위치될 수 있다. 바디(410)는 지지 부재(342)의 회전에 영향을 받지 않도록 위치된다. 바디(410)는 지지 부재(342)의 중앙 영역에서 지지 부재(342)와 일정 간격 이격되도록 지지 부재(342) 내에 삽입되게 위치될 수 있다. 바디(410)의 상단부는 상면(412) 및 저면을 가지는 원형의 판 형상으로 제공될 수 있다. 바디(410)의 상면(412)은 중심으로부터 멀어질수록 하향 경사지게 제공될 수 있다. 바디(410)의 상면(412)은 지지 부재(342)로부터 위로 돌출되게 위치될 수 있다.
바디(410)는 상부 공간(411a)과 하부 공간(411b)으로 분리된 내부 공간(411)을 가질 수 있다. 상부 공간(411a)과 하부 공간(411b)은 서로 연통되지 않는다. 일 예로, 바디(410)는 지지축(348) 내부에 제공될 수 있다. 바디(410)는 지지축(348)의 내면으로부터 일정 거리 이격되게 위치될 수 있다. 바디(410)의 측면, 구체적으로 상부 공간(411a) 및 하부 공간(411b)에 각각 대응하는 바디(410)의 측면에는 외부와 통하는 적어도 하나 이상의 토출공(h)이 형성될 수 있다. 토출공(h)은 바디(410)의 내부 공간에 제공되는 퍼지 가스 공급 부재(480)로부터 공급되는 퍼지 가스를 토출하기 위한 구성으로, 상부 공간(411a) 및 하부 공간(411b)에 각각 대응하는 바디(410)의 측면에 형성되되, 바디(410) 측면의 둘레를 따라 일정 간격을 갖고 이격되어 형성될 수 있다. 한편, 상부 공간(411a)에 대응하는 바디(410)의 측면에 형성되는 토출공의 크기가 하부 공간(411b) 에 대응하는 바디(410)의 측면에 형성되는 토출공(h)의 크기보다 크게 형성될 수 있다.
액 토출 노즐(430)은 기판(W)의 저면으로 처리액을 공급한다. 액 토출 노즐(430)로부터 토출된 처리액은 기판(W)의 저면을 세정 처리한다. 액 토출 노즐(430)은 위를 향하는 액 토출단을 가진다. 예컨대, 액 토출단은 수직 위를 향하도록 제공될 수 있다. 액 토출 노즐(430)은 바디(410)에 고정 결합된다. 액 토출 노즐(430)은 바디(410)의 중심에 위치될 수 있다. 처리액은 액 토출 라인(432)을 통해 액 토출 노즐(430)로 전달되어 기판(W)의 저면으로 공급될 수 있다.
한편, 액 토출 노즐(430)은 복수 개로 제공되고, 각각은 서로 상이한 종류의 액을 토출할 수 있다. 액 토출 노즐(430)이 복수 개로 제공되는 경우 액 토출 노즐들(430)은 바디(410)의 중심으로부터 이격되게 위치된다. 액 토출 노즐들(430)은 바디(410)의 중심을 감싸도록 배열될 수 있다. 각각의 액 토출 노즐(430)은 서로 조합되어 환형의 링 형상을 가지도록 배열될 수 있다. 액 토출 노즐들(430)로부터 토출되는 처리액은 케미칼 및 린스액을 포함할 수 있다. 케미칼은 산 또는 염기 성질을 가지는 액일 수 있다. 케미칼은 황산(H2SO4), 인산(P2O5), 불산(HF) 그리고 수산화 암모늄(NH4OH)을 포함할 수 있다. 린스액은 순수(H20)일 수 있다. 선택적으로 액 토출단은 위로 갈수록 기판(W)의 중심으로부터 멀어지게 상향 경사진 방향을 향하도록 제공될 수 있다.
건조 가스 노즐(440)은 기판(W)의 저면으로 건조 가스를 공급한다. 건조 가스 노즐(440)은 바디(410)의 상면(412)에 고정 결합될 수 있다. 예를 들어, 건조 가스 노즐(440)은 액 토출 노즐(430)의 일 측에 위치될 수 있다. 건조 가스 노즐(440)은 건조 가스 공급원으로부터 건조 가스를 제공받도록 구성될 수 있다.
건조 가스 노즐(440)은 상단에 형성된 상부 토출단을 포함한다. 상부 토출단은 수직 위를 향하도록 제공될 수 있다. 건조 가스 노즐(440)로부터 토출되는 가스는 기판(W)의 저면을 건조 처리할 수 있다. 일 예로, 건조 가스는 비활성 가스 또는 에어(Air)일 수 있다. 비활성 가스는 질소 가스(N2)일 수 있다.
퍼지 가스 공급 부재(480)는 퍼지 가스를 공급한다. 퍼지 가스는 기판 처리 장치(300)의 하부로부터 유입될 수 있는 케미칼, 파티클, 흄(fume) 등이 바디(410)와 지지 부재(342) 사이의 이격 공간(510)을 통해 기판(W)과 지지 부재(342) 사이의 사이 공간(520)으로 역류하는 것을 방지할 수 있다. 퍼지 가스 공급 부재(480)는 가스 공급부(481), 유량 조절부(482), 제1 공급 수단(483), 제2 공급 수단(484)을 포함할 수 있다.
가스 공급부(481)는 퍼지 가스를 저장한다. 예를 들어, 퍼지 가스는 비활성 가스 또는 에어일 수 있다. 비활성 가스는 질소 가스(N2)일 수 있다. 가스 공급부(481)는 제1 공급 수단(483)과 제2 공급 수단(484)으로 퍼지 가스를 공급한다.
유량 조절부(482)는 가스 공급부(481)와 연결된다. 유량 조절부(482)는 퍼지 가스의 단위 시간당 공급 유량을 조절한다. 일 예로, 유량 조절부(482)는 제어부(600)가 발생시킨 신호에 근거하여 제1 공급 수단(483)과 제2 공급 수단(484)으로 전달되는 퍼지 가스의 단위 시간당 공급 유량을 조절할 수 있다. 유량 조절부(482)는 유량 조절 밸브(485, 487)를 포함할 수 있다.
유량 조절 밸브(485, 487)는 제1 공급 수단(483)과 제2 공급 수단(484)에 각각 포함될 수 있다. 일 예로, 유량 조절 밸브(485, 487)는 제1 공급 수단(483)과 제2 공급 수단(484)에 포함되는 각 배관 상에 각각 설치될 수 있다. 제1 유량 조절 밸브(485)는 제1 공급 수단(483)에 포함되고, 제2 유량 조절 밸브(487)는 제2 공급 수단(484)에 포함될 수 있다. 제1 공급 수단(483)과 제2 공급 수단(484)에 의한 퍼지 가스의 단위 시간당 공급 유량은 유량 조절 밸브(485, 487)의 개방률에 따라 조절될 수 있다.
제1 공급 수단(483)은 기판(W)과 지지 부재(342) 사이 공간(520), 즉 기판(W)의 저면을 향하는 제1 방향으로 퍼지 가스를 토출시키기 위한 구성으로 상부 공간(411a)과 연통됨으로써 바디(410)의 상부를 향하는 제1 유로(f1)를 형성할 수 있다. 구체적으로, 제1 공급 수단(483)에 의하여 공급된 퍼지 가스는 상부 공간(411a)과 연통되는 토출공으로부터 바디(410)와 지지 부재(342) 사이의 이격 공간(510)으로 공급되어 기판(W)의 저면을 향해 토출될 수 있다.
제2 공급 수단(484)은 제1 방향의 역방향인 제2 방향으로 퍼지 가스를 토출시키기 위한 구성으로 하부 공간(411b)과 연통됨으로써 바디(410)의 하부를 향하는 제2 유로(f2)를 형성할 수 있다. 제2 공급 수단(484)에 의하여 공급된 퍼지 가스는 하부 공간(411b)과 연통되는 토출공으로부터 바디(410)와 지지 부재(342) 사이의 이격 공간(510)으로 공급되어 수직 하부를 향해 토출될 수 있다.
제1 방향으로의 퍼지 가스 토출과 제2 방향으로의 퍼지 가스 토출은 동시에 수행되고, 제1 공급 수단(483)과 제2 공급 수단(484)에 의한 퍼지 가스 공급은 기판(W)의 상면에 처리액을 공급하는 액 공급 단계와 기판(W)을 건조하는 건조 단계 중 일부 단계 또는 전체 단계 동안 수행될 수 있다. 예를 들어, 퍼지 가스 공급은 액 공급 단계와 건조 단계가 수행되는 동안 계속적으로 수행될 수 있다. 또는 퍼지 가스 공급은 액 공급 단계와 건조 단계가 수행되는 동안 주기적으로 수행될 수 있다.
일 예로, 제1 공급 수단(483)과 제2 공급 수단(484)은 원통의 관 형상을 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태의 수단으로 제공될 수 있다.
제어부(600)는 퍼지 가스 공급 부재(480)를 제어할 수 있다. 제어부(600)는 퍼지 가스 공급 부재(480)의 유량 조절부(482)와 연결되어 제1 공급 수단(483) 및 제2 공급 수단(484)에 의한 퍼지 가스의 단위 시간당 공급 유량을 각각 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어부(600)는 기판 처리 단계에 기초하여 제어 신호를 발생시키고, 이를 유량 조절부(482)에 전달할 수 있다. 또한, 제어부(600)는 제1 공급 수단(483)과 제2 공급 수단(484)에 의한 퍼지 가스 토출이 동시에 수행되도록 제어하고, 유량 조절부(482)는 제어부(600)가 전달한 제어 신호에 근거하여 제1 공급 수단(483) 및 제2 공급 수단(484) 각각에 제공된 유량 조절 밸브(485, 487)의 개방률을 제어함으로써 각 공급관에 의한 퍼지 가스의 단위 시간당 토출 유량을 조절할 수 있다. 한편, 제어부(600)가 발생시키는 제어 신호는 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방식으로 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
또한, 제어부(600)는 회전 구동 부재를 제어할 수 있다. 제어부(600)는 회전 구동 부재의 구동부(349)와 연결되어 지지 부재(342)의 회전 속도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어부(600)는 기판 처리 단계에 기초하여 제어 신호를 발생시키고, 이를 구동부(349)에 전달할 수 있다. 구동부(349)는 제어부(600)가 전달한 제어 신호에 근거하여 지지 부재(342)의 회전 속도를 제어할 수 있다. 제어부(600)가 발생시키는 제어 신호는 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방식으로 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
도 4는 도 3의 저면 유체 공급 유닛에서 퍼지 가스 기류 흐름을 보여주는 도면이고, 도 5는 도 2의 기판 처리 장치에서 퍼지 가스의 기류 흐름을 보여주는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제1 공급 수단(483)을 통해 공급되는 퍼지 가스는 '상부 공간(411a)과 연통되는 토출공→ 바디(410)와 지지 부재(342) 사이의 이격 공간(510)→기판(W)의 저면'을 유통하는 제1 유로(f1)를 따라 토출된다. 제1 유로(f1)를 따라 토출된 퍼지 가스는 기판(W)과 지지 부재(342)의 사이 공간(520)을 통해 외부로 배기될 수 있다.
제2 공급 수단(484)을 통해 공급되는 퍼지 가스는 '하부 공간(411b)과 연통되는 토출공→ 바디(410)와 지지 부재(342) 사이의 이격 공간(510)→챔버 하부'를 유통하는 제2 유로(f2)를 따라 토출되고, 바디(410)와 지지 부재(342) 사이의 이격 공간(510)으로 토출된다. 이격 공간(510)으로 토출된 퍼지 가스는 수직 하부 방향으로 토출된 후 외부로 배기될 수 있다.
제어부(600)는 제1 공급 수단(483)에 의한 퍼지 가스의 단위 시간당 토출 유량을 제1 유량으로 조절하고, 제2 공급 수단(484)에 의한 퍼지 가스의 단위 시간당 토출 유량을 제2 유량으로 조절할 수 있다. 이때, 제1 유량과 제2 유량은 상이하고, 제1 유량이 제2 유량보다 크도록 제어되는 것이 바람직하다. 수직 상부로 토출되는 제1 유량을 수직 하부로 토출되는 제2 유량보다 크게 제어함으로써 제2 방향으로 토출되는 퍼지 가스가 상부 공간(411a)의 측면에 형성된 토출공과 하부 공간(411b)의 측면에 형성된 토출공 사이 구간에 위치하는 이격 공간(510)을 통해 토출 방향의 역방향으로 역류하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제1 방향으로 토출되는 퍼지 가스가 상부 공간(411a)의 측면에 형성된 토출공과 하부 공간(411b)의 측면에 형성된 토출공 사이 구간에 위치하는 이격 공간(510)을 통해 토출 방향의 역방향으로 역류하는 것 또한 방지할 수 있다.
한편, 제1 공급 수단(483)에 의한 토출 유량과 제2 공급 수단(484)에 의한 토출 유량을 조절하는 방법은 유량 제어 밸브를 사용하는 방법 외에도 다양한 방법이 적용될 수 있다. 예를 들어, 제1 공급 수단(483)으로 공급되는 퍼지 가스의 압력을 제2 공급 수단(484)으로 공급되는 퍼지 가스의 압력보다 크게 조절하거나, 상부 공간(411a)의 측면에 형성된 토출공의 크기를 하부 공간(411b)의 측면에 형성된 토출공의 크기보다 현저하게 크게 형성하는 방법 등을 사용할 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 유로(f2)를 따라 제2 방향으로 토출되는 퍼지 가스가 역류하는 것을 방지하기 위하여 바디(410)는 가이드 부재(g)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하부 공간(411b)의 측면에 형성된 토출공의 상부에는 바디(410)의 외측벽으로부터 지지 부재(342)의 내측벽을 향해 돌출된 형태의 가이드 부재(g)가 제공되어 퍼지 가스의 흐름을 안내할 수 있다. 일 예로, 가이드 부재(g)는 제2 유로(f2)를 따라 토출되는 퍼지 가스의 역류를 차단할 수 있도록 반원 형태의 단면적을 갖도록 형성된 지붕(roof) 형태로 제공될 수도 있다. 한편, 가이드 부재(g)에 의하면, 제1 유로(f1)를 따라 토출되는 퍼지 가스의 역류 역시 차단될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은 기판에 처리액을 공급하는 액 공급 단계(S100)와 기판을 건조하는 건조 단계(S200) 그리고 퍼지 단계(S150)를 포함할 수 있다.
액 공급 단계(S100)에서는 기판에 처리액을 공급하여 기판을 처리한다. 액 공급 단계(S100)는 기판의 상면으로 처리액을 공급하는 단계와 기판의 저면으로 처리액을 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 선택적으로 기판의 상면으로 처리액을 공급하는 단계와 기판의 저면으로 처리액을 공급하는 단계는 동시에 수행되거나 별도로 수행될 수 있다. 기판에 공급되는 처리액은 케미칼, 린스액, 그리고 유기용제 일 수 있다.
케미칼은 산 또는 염기 성질을 가지는 액일 수 있다. 케미칼은 황산(H2SO4), 인산(P2O5), 불산(HF) 그리고 수산화 암모늄(NH4OH)을 포함할 수 있다. 린스액은 순수(H20)일 수 있다. 유기용제는 이소프로필알코올(IPA) 액일 수 있다.
건조 단계(S200)에서는 기판에 잔류하는 처리액을 건조한다. 건조 단계(S200)에서는 기판을 고속으로 회전시킬 수 있다. 기판의 고속 회전으로 발생된 원심력에 의해 기판의 상면 또는 저면에 잔류하는 처리액이 기판에서 탈리될 수 있다. 또한 건조 단계(S200)에서는 기판의 저면에 건조 가스를 공급할 수 있다. 건조 가스는 비활성 가스 또는 에어일 수 있다. 비활성 가스는 질소 가스 (N2) 일 수 있다. 기판의 저면에 건조 가스를 공급함으로써 기판 저면에 잔류하는 처리액을 효율적으로 건조할 수 있다. 한편, 건조 단계(S200)는 기판의 회전 속도에 따라 복수 단계로 구분될 수 있다.
퍼지 단계(S150)에서는 기판으로 퍼지 가스를 공급한다. 퍼지 단계(S150)는 액 공급 단계(S100)와 건조 단계(S200) 중 일부 또는 전체 구간에 포함될 수 있다. 퍼지 단계(S150)는 제1 공급 단계(S152)와 제2 공급 단계(S154)를 포함할 수 있다.
제1 공급 단계(S152)는 퍼지 가스를 제1 공급 수단(483)으로 공급함으로써 기판(W)의 저면을 향한 제1 방향으로 퍼지 가스를 토출하는 단계로, 제1 공급 단계(S152)에서 토출되는 퍼지 가스의 단위 시간당 토출 유량은 제1 유량으로 제어될 수 있다.
제2 공급 단계(S154)는 퍼지 가스를 제2 공급 수단(484)으로 공급함으로써 제1 방향의 역방향인 제2 방향으로 퍼지 가스를 토출하는 단계로, 제2 공급 단계(S154)에서 토출되는 퍼지 가스의 단위 시간당 토출 유량은 제2 유량으로 제어될 수 있다.
제1 공급 단계(S152)와 제2 공급 단계(S154)는 동시에 수행되고, 제1 방향으로 공급되는 제1 유량을 제2 방향으로 공급되는 제2 유량보다 크게 형성함으로써 제2 방향으로 공급되는 퍼지 가스의 역류를 방지할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은 기판(W)의 회전 속도를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 기판(W)의 회전 속도는 지지 부재(342)의 회전 속도를 조절함으로써 제어할 수 있고, 제어부(600)는 기판 처리 단계에 기초하여 지지 부재(342)의 회전 속도를 조절할 수 있다. 기판(W)의 회전 속도는 기판 처리 공정 조건에 따라 다양하게 조절될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 퍼지 가스를 기판(W)의 저면을 향한 제1 방향뿐만 아니라 그 역방향인 제2 방향으로도 동시에 토출하고, 파티클 소스로 작용할 수 있는 기계적 부재를 제거한 후 제1 방향으로 토출되는 퍼지 가스의 유량을 제2 방향으로 토출되는 퍼지 가스의 유량보다 크게 제어할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여 기계적 부재 자체의 파티클 발생을 방지하고, 기판 처리 장치(300)의 하부로부터 유입될 수 있는 케미칼, 파티클, 흄(fume) 등이 기판(W)과 지지 부재(342) 사이의 사이 공간(520)으로 유입되어 기판을 오염시키는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.
또한, 제1 방향으로 토출되는 퍼지 가스의 유량을 제2 방향으로 토출되는 퍼지 가스의 유량보다 크게 제어함으로써 제2 방향으로의 퍼지 가스 토출이 제1 방향으로 역류하는 것을 방지하고 메인 플로우인 제1 방향으로의 퍼지 가스 토출이 제2 방향으로 역류하는 것을 방지할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
342: 지지 부재
400: 저면 유체 공급 유닛
410: 바디
430: 액 토출 노즐
440: 건조 가스 노즐
480: 퍼지 가스 공급 부재
481: 가스 공급부
482: 유량 조절부
483: 제1 공급 수단
484: 제2 공급 수단
485: 제1 유량 제어 밸브
487: 제2 유량 제어 밸브
600: 제어부
f1: 제1 유로
f2: 제2 유로

Claims (20)

  1. 기판을 지지하는 지지 부재를 갖는 기판 지지 유닛;
    상기 기판을 향해 처리 유체를 공급하는 처리 유체 공급 유닛; 및
    상기 기판을 향해 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급 부재를 포함하고,
    상기 퍼지 가스 공급 부재는,
    상기 기판의 저면을 향하는 제1 방향으로 상기 퍼지 가스를 토출시키기 위한 제1 공급 수단; 및
    상기 제1 방향의 역방향인 제2 방향으로 상기 퍼지 가스를 토출시키기 위한 제2 공급 수단을 포함하고,
    상기 퍼지 가스 공급 부재는 상부 공간과 하부 공간으로 분리된 내부 공간을 가지고 상기 기판 지지 유닛에 삽입되는 바디 내부에 제공되고,
    상기 바디의 상부 공간은 상기 제1 공급 수단과 연통되고,
    상기 바디의 하부 공간은 상기 제2 공급 수단과 연통되며,
    상기 상부 공간과 하부 공간은 상기 바디 내부에서 서로 연통되지 않는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지 가스 공급 부재는 상기 기판 지지 유닛과 상기 바디 간 사이 공간으로 퍼지 가스를 토출함으로써 상기 기판의 저면으로 퍼지 가스를 공급하고,
    상기 바디의 측면에는 상기 기판 지지 유닛과 상기 바디 간 사이 공간으로 상기 퍼지 가스를 토출하기 위한 적어도 하나 이상의 토출공이 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 퍼지 가스 공급 부재를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 방향으로의 퍼지 가스 토출과 상기 제2 방향으로의 퍼지 가스 토출이 동시에 수행되도록 제어하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 공급 수단 및 상기 제2 공급 수단은 각각 유량 조절 밸브를 포함하고,
    상기 제어부는 각 공급 수단에 포함된 유량 조절 밸브의 개방률을 제어함으로써 상기 각 공급 수단에 의한 상기 퍼지 가스의 단위 시간당 토출 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 공급 수단에 의한 상기 퍼지 가스의 단위 시간당 토출 유량을 제1 유량으로 조절하고,
    상기 제2 공급 수단에 의한 상기 퍼지 가스의 단위 시간당 토출 유량을 제2 유량으로 조절하되,
    상기 제1 유량은 상기 제2 유량보다 큰 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 바디는,
    상기 바디의 외측면으로부터 상기 지지 부재의 내측면을 향해 돌출된 형태의 가이드 부재를 포함하고,
    상기 가이드 부재는,
    상기 바디의 측면에 형성된 토출공 중 상기 하부 공간에 대응하는 영역에 위치하는 토출공의 상부에 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 처리 유체 공급 유닛은,
    상기 기판을 건조하기 위하여 상기 기판을 향해 건조 가스를 공급하는 건조 가스 노즐을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 기판에 처리액을 공급하는 액 공급 단계;
    상기 기판을 건조하는 건조 단계; 및
    상기 액 공급 단계와 상기 건조 단계 중 일부 또는 전체 구간에서 상기 기판으로 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 단계를 포함하고,
    상기 퍼지 단계는,
    상기 퍼지 가스를 상기 기판의 저면을 향한 제1 방향으로 공급하는 제1 공급 단계와,
    상기 퍼지 가스를 상기 제1 방향의 역방향인 제2 방향으로 공급하는 제2 공급 단계를 포함하고,
    상기 제1 공급 단계는 상기 퍼지 가스를 단위 시간당 제1 유량으로 토출하고,
    상기 제2 공급 단계는 상기 퍼지 가스를 단위 시간당 제2 유량으로 토출하고,
    상기 제1 유량은 상기 제2 유량보다 큰 기판 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 공급 단계와 상기 제2 공급 단계는 동시에 수행되는 기판 처리 방법.
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서,
    상기 액 공급 단계는,
    상기 기판의 상면을 향해 처리액을 공급하는 단계와 상기 기판의 저면을 향해 처리액을 공급하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  13. 기판이 수납된 캐리어가 안착되는 로드 포트;
    상기 로드 포트에 안착된 캐리어로부터 상기 기판을 반송하기 위한 인덱스 로봇이 내부에 제공되는 인덱스 프레임; 및
    상기 기판에 대하여 액 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치를 포함하는 공정 처리 모듈을 포함하고,
    상기 기판 처리 장치는,
    기판을 지지하는 지지 부재와 상기 지지 부재를 회전시키는 회전 구동 부재를 갖는 기판 지지 유닛;
    상기 기판의 상면으로 처리 유체를 공급하는 상부 유체 공급 유닛; 및
    상기 기판의 저면으로 처리 유체를 공급하는 저면 유체 공급 유닛을 포함하고,
    상기 저면 유체 공급 유닛은,
    상부 공간과 하부 공간으로 분리된 내부 공간을 가지고 상기 기판 지지 유닛에 삽입되는 바디;
    상기 바디의 내부에 제공되고 상기 바디와 상기 지지 부재의 사이 공간을 통해 상기 기판의 저면으로 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급 부재를 포함하고,
    상기 퍼지 가스 공급 부재는,
    상기 기판의 저면을 향하는 제1 방향으로 상기 퍼지 가스를 토출시키기 위한 제1 공급 수단; 및
    상기 제1 방향의 역방향인 제2 방향으로 상기 퍼지 가스를 토출시키기 위한 제2 공급 수단를 포함하고,
    상기 바디의 상부 공간은 상기 제1 공급 수단과 연통되고,
    상기 바디의 하부 공간은 상기 제2 공급 수단과 연통되며,
    상기 상부 공간과 하부 공간은 상기 바디 내부에서 서로 연통되지 않는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 퍼지 가스 공급 부재는 상기 기판 지지 유닛과 상기 바디 간 사이 공간으로 퍼지 가스를 토출함으로써 상기 기판의 저면으로 퍼지 가스를 공급하고,
    상기 바디의 측면에는 상기 기판 지지 유닛과 상기 바디 간 사이 공간으로 상기 퍼지 가스를 토출하기 위한 적어도 하나 이상의 토출공이 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서,
    상기 퍼지 가스 공급 부재를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1 방향으로의 퍼지 가스 토출과 상기 제2 방향으로의 퍼지 가스 토출이 동시에 수행되도록 제어하는 기판 처리 설비.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 공급 수단 및 상기 제2 공급 수단은 각각 유량 조절 밸브를 포함하고,
    상기 제어부는 각 공급 수단에 포함된 유량 조절 밸브의 개방률을 제어함으로써 상기 각 공급 수단에 의한 상기 퍼지 가스의 단위 시간당 토출 유량을 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 공급 수단에 의한 단위 시간당 토출 유량을 제1 유량으로 조절하고,
    상기 제2 공급 수단에 의한 단위 시간당 토출 유량을 제2 유량으로 조절하되,
    상기 제1 유량은 상기 제2 유량보다 큰 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 바디는,
    상기 바디의 외측면으로부터 상기 지지 부재의 내측면을 향해 돌출된 형태의 가이드 부재를 포함하고,
    상기 가이드 부재는,
    상기 바디의 측면에 형성된 적어도 하나 이상의 토출공 중 상기 하부 공간에 대응하는 영역에 위치하는 토출공의 상부에 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 저면 유체 공급 유닛은,
    상기 기판의 저면을 건조하기 위하여 상기 기판의 저면을 향해 건조 가스를 공급하는 건조 가스 노즐을 더 포함하는 기판 처리 설비.
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