KR20090070602A - 처리액 공급 유닛과, 이를 이용한 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

처리액 공급 유닛과, 이를 이용한 기판 처리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 처리액 공급 유닛과, 이를 이용한 기판 처리 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명에 의하면, 두 개의 노즐 암이 제공되고, 각각의 노즐 암에 감광액 노즐들과 유기 용제 노즐이 장착된다. 감광액 노즐들과 유기 용제 노즐 내부를 흐르는 감광액 및 유기 용제는 동일한 유로를 통해 공급되는 온도 조절 유체에 의해 온도가 유지될 수 있다. 또한, 공정을 수행하고 있는 노즐 암이 일시적으로 대기하는 대기 포트가 제공되고, 공정에 사용되고 있지 않은 감광액 노즐에는 유기 용제가 제공되고, 공정에 사용 중인 감광액 노즐에는 유기 용제가 제공되지 않는다.
Figure P1020070138664
감광액, 유기 용제, 노즐, 대기 포트, 보관 포트

Description

처리액 공급 유닛과, 이를 이용한 기판 처리 장치 및 방법{UNIT FOR PROVIDING CHEMICAL LIQUID, APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE USING THE SAME}
본 발명은 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판상에 감광액을 공급하는 처리액 공급 유닛과, 이를 구비한 기판 처리 장치, 그리고 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 실리콘 웨이퍼 상에 소정의 회로 패턴을 형성하도록 박막을 순차적으로 적층하는 과정을 반복함으로써 제조되며, 박막의 형성 및 적층을 위해서는 증착 공정, 사진 공정, 식각 공정 등 다수의 단위 공정들을 반복 수행해야만 한다.
이러한 다수의 단위 공정들 중 사진 공정은 웨이퍼 상에 패턴을 형성하기 위한 공정으로서, 감광액 도포(Coating) 공정, 노광(Exposuring) 공정, 그리고 현상(Developing) 공정 등으로 이루어진다.
감광액 도포 공정은 빛에 민감한 물질인 감광액(Photoresist)을 웨이퍼 표면에 고르게 도포시키는 공정이고, 노광 공정은 스텝퍼(Stepper)를 사용하여 마스크 에 그려진 회로 패턴에 빛을 통과시켜 감광막이 형성된 웨이퍼 상에 회로 패턴을 노광하는 공정이며, 현상 공정은 디벨로퍼(Developer)를 사용하여 노광 공정을 통해 웨이퍼의 표면의 감광막에서 빛을 받은 부분 또는 빛을 받지 않는 부분을 선택적으로 현상시키는 공정이다.
도포 공정, 노광 공정 및 현상 공정 등에 의해 웨이퍼 상에는 패턴이 형성되고, 웨이퍼 상에 형성된 패턴을 이용하여 웨이퍼의 최상단층을 식각 처리함으로써 패턴에 따른 소자의 형성이 가능하게 된다.
일반적으로 공정에 따라 웨이퍼로 공급되는 감광액의 종류가 상이하다. 따라서 도포 장치에는 많은 수의 감광액 공급 노즐이 제공되고, 공정에 사용하고자 하는 감광액 공급 노즐을 선택적으로 홀딩하여 이송하는 이송 암이 제공된다. 그러나 이와 같은 일반적인 장치는 감광액 공급 노즐을 탈착하기 위한 구조를 가져야 하므로 장치 구성이 복잡하고, 탈착 및 이동 과정에서 감광액 공급 노즐의 위치가 변경된다.
본 발명은 감광액 도포 공정을 효율적으로 수행할 수 있는 처리액 공급 유닛과, 이를 이용한 기판 처리 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 감광액을 도포하는 유닛 및 장치의 구성을 간소화할 수 있는 처리액 공급 유닛과, 이를 이용한 기판 처리 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 처리액을 공급하는 유닛을 제공한다. 상기 처리액 공급 유닛은 처리액을 토출하는 복수 개의 노즐들, 상기 복수 개의 노즐들이 장착되고 상기 노즐들에 처리액을 공급하는 처리액 배관들이 내장된 노즐 암, 그리고 상기 노즐 암 내로 온도 조절 유체를 공급하여 상기 처리액 배관들을 통해 흐르는 처리액의 온도를 조절하는 온도 조절 부재를 포함한다.
일 예에 의하면, 상기 온도 조절 부재는 상기 노즐 암의 몸체의 내벽과 상기 처리액 배관들 사이의 공간과 통하도록 제공되는 온도 조절 유체 배출관, 상기 몸체의 내벽과 상기 처리액 배관들 사이의 공간으로 상기 온도 조절 유체를 공급하는 온도 조절 유체 공급 라인, 그리고 상기 온도 조절 유체 배출관과 연결되는 온도 조절 유체 배출 라인을 포함할 수 있다.
다른 예에 의하면, 상기 온도 조절 부재는 상기 노즐 암 내에 상기 처리액 배관들을 감싸도록 제공되는 온도 조절 유체 공급관, 상기 노즐 암 내에 상기 온도 조절 유체 공급관을 감싸고 이와 통하도록 제공되는 온도 조절 유체 배출관, 상기 온도 조절 유체 공급관과 연결되는 온도 조절 유체 공급 라인, 그리고 상기 온도 조절 유체 배출관과 연결되는 온도 조절 유체 배출 라인을 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 노즐들은 감광액을 토출하는 감광액 노즐들을 포함하고, 상기 처리액 배관들은 상기 감광액 노즐들로 감광액을 공급하는 감광액 배관들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 복수 개의 노즐들은 프리웨트(Pre-wet) 공정을 위한 유기 용제를 토출하는 유기 용제 노즐을 더 포함하고, 상기 처리액 배관들은 상기 유기 용제 노즐로 유기 용제를 공급하는 유기 용제 배관을 더 포함할 수 있다. 상기 처리액 공급 유닛은 유기 용제 공급원과 상기 유기 용제 배관을 연결하는 유기 용제 공급 라인과 상기 유기 용제 공급 라인 상에 설치되며 상기 유기 용제 노즐에 음압을 작용시키는 흡입 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 상기 기판 처리 장치는 기판을 지지하는 기판 지지 부재, 상기 기판에 감광액을 토출하는 복수 개의 감광액 노즐들이 장착된 노즐 암, 그리고 상기 기판 지지 부재의 측부에 배치되며 상기 노즐 암에 장착된 상기 복수 개의 노즐들이 공정 진행을 위해 대기하는 대기 포트를 포함하며, 상기 대기 포트는 상부가 개방되고, 상기 복수 개의 노즐들이 수용되는 공간을 제공하는 하우징과 상기 하우징에 수용된 상기 복수 개의 감광액 노즐들에 일 대 일로 대응하도록 제공되며, 대응하는 상기 감광액 노즐들 중 선택된 감광액 노즐의 선단으로 유기 용제를 제공하는 유기 용제 공급 부재들을 포함한다.
상기 하우징에는 상기 복수 개의 감광액 노즐들이 전부 수용되는 오목한 형상의 노즐 수용 공간이 형성되고, 상기 유기 용제 공급 부재들은 상기 감광액 노즐들의 선단으로 직접, 그리고 독립적으로 유기 용제를 공급하는 유기 용제 공급 유로들을 가질 수 있다.
일 예에 의하면, 상기 하우징에는 상기 복수 개의 감광액 노즐들이 개별적으로 수용되는 오목한 형상의 다수의 노즐 수용 공간들이 형성되고, 상기 유기 용제 공급 부재들은 상기 노즐 수용 공간들 각각으로 독립적으로 유기 용제를 공급하는 유기 용제 공급 유로들을 가질 수 있다. 상기 하우징에는 상기 노즐 수용 공간들 내에 저장된 유기 용제를 배출하는 배출 라인이 형성될 수 있다. 상기 기판 처리 장치는 상기 노즐 암에 착하며, 프리웨트(Pre-wet) 공정을 위한 유기 용제를 토출하는 유기 용제 노즐을 더 포함하고, 상기 하우징에는 상기 복수 개의 감광액 노즐들 및 상기 유기 용제 노즐이 개별적으로 수용되는 오목한 형상의 다수의 노즐 수용 공간들이 형성되고, 상기 유기 용제 공급 부재들은 상기 복수 개의 감광액 노즐들이 수용되는 상기 노즐 수용 공간들 각각으로 독립적으로 유기 용제를 공급하는 유기 용제 공급 유로들을 가질 수 있다.
상기 대기 포트의 일 측에 각각 배치되며 상기 노즐 암들에 장착된 상기 노즐들이 보관되는 공간을 제공하는 보관 포트가 더 제공될 수 있다. 상기 노즐 암은 복수 개가 제공되고, 상기 대기 포트, 그리고 상기 보관 포트는 각각의 상기 노즐 암에 대응되도록 복수 개가 제공될 수 있다.
상기 보관 포트는 상부가 개방되고, 상기 노즐들이 수용되는 오목한 형상의 노즐 수용 공간이 형성된 하우징과 상기 노즐 수용 공간으로 유기 용제를 공급하는 유기 용제 공급 부재를 포함할 수 있다.
상기 대기 포트와 상기 보관 포트는 쌍을 이루며, 상기 기판 지지 부재의 양측에 각각 한 쌍의 상기 대기 포트와 상기 보관 포트가 일렬로 나란하게 배열되고,상기 노즐 암들은 상기 대기 포트들 및 상기 보관 포트들의 배열 방향에 수직하게 상기 기판 지지 부재의 양측에 각각 제공될 수 있다.
상기 노즐 암들에 제공된 노즐들이 상기 기판 지지 부재 상의 공정 위치, 상기 대기 포트에 제공된 공정 대기 위치, 또는 상기 보관 포트에 제공된 보관 위치에 위치하도록 상기 노즐 암들을 이동시키는 구동 부재가 더 제공되고, 상기 구동 부재는 상기 노즐 암들을 각각 지지하는 노즐 암 지지 부재들, 상기 노즐 암 지지 부재들을 상기 대기 포트들과 상기 보관 포트들의 배열 방향에 평행한 방향으로 직선 왕복 운동시키는 구동기들, 상기 노즐 암 지지 부재들의 직선 운동을 안내하는 가이드 부재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 본 발명의 방법에 의하면, 복수 개의 감광액 노즐들이 장착된 노즐 암을 이용하여 기판에 감광액을 공급하기 위한 위치와 대기 포트 사이를 반복 이동하면서 감광액을 공급하되, 상기 대기 포트에서 상기 복수 개의 감광액 노즐들 중 공정에 사용되지 않는 감광액 노즐에는 유기용제가 공급되고, 공정에 사용되고 있는 감광액 노즐에는 유기용제가 공급되지 않는 상태에서 상기 복수 개의 감광액 노즐들이 대기한다.
상기 대기 포트에서 상기 감광액 노즐들의 대기는 상기 대기 포트에 복수의 수용 공간을 제공하고, 상기 공정에 사용되고 있는 감광액 노즐은 유기용제가 저장되지 않은 수용 공간에서 대기하고, 상기 공정에 사용되고 있지 않은 감광액 노즐은 유기용제가 저장된 수용 공간 내에서 대기함으로써 이루어질 수 있다.
상기 대기 포트에서 상기 감광액 노즐들의 대기는 상기 대기 포트에서 상기 감광액 노즐들 중 상기 공정에 사용되고 있지 않은 감광액 노즐로 유기용제를 분사하고, 상기 공정에 사용되고 있는 감광액 노즐로는 유기용제의 분사가 이루어지지 않은 상태에서 이루어질 수 있다.
상기 노즐 암을 복수 개 제공하고, 공정에 사용되고 있지 않는 노즐 암은 유기용제 분위기로 유지되고 있는 보관 포트에서 보관될 수 있다.
상기 노즐 암에는 상기 감광액 노즐로 감광액을 공급하는 복수의 감광액 배관들을 제공하고, 상기 감광액 배관을 흐르는 감광액의 온도를 설정 온도로 유지하는 온도 조절 유체를 상기 노즐 암으로 공급하되, 동일한 유로를 흐르는 상기 온도 조절 유체에 의해 상기 감광액 배관들 내 감광액의 온도 조절이 가능하도록 제공될 수 있다.
상기 온도 조절 유체는 상기 노즐 암의 몸체의 내벽과 상기 감광액 배관들 사이의 공간을 통해 공급된 후 상기 노즐 암 내부에 제공된 온도 조절 유체 배출관을 통해 배출될 수 있다.
상기 노즐 암에는 프리웨트(Pre-wet) 공정을 위한 유기 용제를 토출하는 유기 용제 노즐이 더 장착되고, 상기 노즐 암 내에는 상기 유기 용제 노즐로 유기 용제를 공급하는 유기 용제 배관이 더 제공되며, 상기 유기 용제 배관을 흐르는 유기 용제는 상기 동일한 유로를 통해 흐르는 온도 조절 유체에 의해 설정 온도로 유지될 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판 상으로 감광액을 효율적으로 공급할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 감광액을 공급하는 처리액 토출 노즐들의 일체화를 통해 노즐의 선택 동작에 따른 프로세스 타임을 단축시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 처리액 토출 노즐들의 온도 조절을 위한 설비를 간소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 프리웨트(Pre-wet) 공정에 사용되는 유기 용제의 온도를 조절할 수 있다.
이하 첨부된 도면 도 1 내지 도 18을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치가 구비된 반도체 제조 설비의 평면도이고, 도 2는 도 1의 반도체 제조 설비의 측면도이며, 도 3은 도 1의 반도체 제조 설비의 공정 처리부를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 반도체 제조 설비(10)는 인덱스(20), 공정 처리부(30) 그리고 인터페이스(50)를 포함한다. 인덱스(20), 공정 처리부(30) 및 인터페이스(50)는 제 1 방향(12)으로 나란하게 배치된다. 인덱스(20)는 제 1 방향(12)을 따라 공정 처리부(30)의 전단부에 인접하게 배치되고, 인터페이스(50)는 제 1 방향(12)을 따라 공정 처리부(30)의 후단부에 인접하게 배치된다. 인덱스(20) 및 인터페이스(50)는 길이 방향이 제 1 방향(12)에 수직한 제 2 방향(14)을 향하도록 배치된다. 공정 처리부(30)는 상하 방향으로 적층 배치된 복층 구조를 가진다. 하층에는 제 1 처리부(32a)가 배치되고, 상층에는 제 2 처리부(32b)가 배치된다. 인덱스(20)와 인터페이스(50)는 공정 처리부(30)로 기판을 반출입한다.
제 1 처리부(32a)는 제 1 이송로(34a), 제 1 메인 로봇(36a), 그리고 처리 모듈(40)들을 포함한다. 제 1 이송로(34a)는 인덱스(20)와 인접한 위치에서 인터페이스(50)와 인접한 위치까지 제 1 방향(12)으로 길게 제공된다. 제 1 이송로(34a)의 길이 방향을 따라 제 1 이송로(34a)의 양측에는 처리 모듈(40)들이 배치되고, 제 1 이송로(34a)에는 제 1 메인 로봇(36a)이 설치된다. 제 1 메인 로봇(36a)은 인덱스(20), 처리 모듈(40)들, 그리고 인터페이스(50) 간에 기판을 이송한다.
제 2 처리부(32b)는 제 2 이송로(34b), 제 2 메인 로봇(36b), 그리고 처리 모듈(40)들을 포함한다. 제 2 이송로(34b)는 인덱스(20)와 인접한 위치에서 인터페이스(50)와 인접한 위치까지 제 1 방향(12)으로 길게 제공된다. 제 2 이송로(34b)의 길이 방향을 따라 제 2 이송로(34b)의 양측에는 처리 모듈(40)들이 배치되고, 제 2 이송로(34b)에는 제 2 메인 로봇(36b)이 설치된다. 제 2 메인 로봇(36b)은 인덱스(20), 처리 모듈(40)들, 그리고 인터페이스(50) 간에 기판을 이송한다.
제 1 처리부(32a)는 도포 공정을 진행하는 모듈들을 가지고, 제 2 처리부(32b)는 현상 공정을 진행하는 모듈들을 가질 수 있다. 이와 반대로 제 1 처리부(32a)가 현상 공정을 진행하는 모듈들을 가지고, 제 2 처리부(32b)가 도포 공정을 진행하는 모듈들을 가질 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 처리부(32a, 32b)가 도포 공정을 수행하는 모듈들과 현상 공정을 수행하는 모듈들을 모두 가질 수도 있다.
도포 공정을 진행하는 모듈로는, 어드히젼(Adhesion) 공정을 진행하는 모듈, 기판의 냉각 공정을 진행하는 모듈, 감광액 도포 공정을 진행하는 모듈, 그리고 소프트 베이크(Soft Bake) 공정을 진행하는 모듈 등을 예로 들 수 있다. 현상 공정을 진행하는 모듈로는, 노광된 기판을 소정 온도로 가열하는 모듈, 기판을 냉각하는 모듈, 기판상에 현상액을 공급하여 노광된 영역 또는 그 반대 영역을 제거하는 모듈, 하드 베이크(Hard Bake) 공정을 수행하는 모듈 등을 예로 들 수 있다.
인덱스(20)는 공정 처리부(30)의 전단부에 설치된다. 인덱스(20)는 기판들이 수용된 카세트(C)가 놓이는 로드 포트들(22a,22b,22c,22d)과, 인덱스 로봇(100a)을 가진다. 로드 포트들(22a,22b,22c,22d)은 제 2 방향(14)을 따라 일 방향으로 나란하게 배치되고, 인덱스 로봇(100a)은 로드 포트들(22a,22b,22c,22d)과 공정 처리부(30)의 사이에 위치한다. 기판들을 수용하는 용기(C)는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 이송 수단(미도시)에 의해 로드 포 트(22a,22b,22c,22d) 상에 놓인다. 용기(C)는 전면 개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다. 인덱스 로봇(100a)은 로드 포트(22a,22b,22c,22d)에 놓인 용기(C)와 공정 처리부(30) 간에 기판을 이송한다.
인터페이스(50)는 공정 처리부(30)를 기준으로 인덱스(20)와 대칭을 이루도록 공정 처리부(30)의 후단부에 설치된다. 인터페이스(50)는 인터페이스 로봇(100b)을 가진다. 인터페이스 로봇(100b)은 인터페이스(50)의 후단에 연결되는 노광 처리부(50)와 공정 처리부(30) 간에 기판을 이송한다.
인덱스 로봇(100a)은 수평 가이드(110), 수직 가이드(120), 그리고 로봇 아암(130)을 가진다. 로봇 아암(130)은 제 1 방향(12)으로 직선 이동 가능하며, Z 축을 중심축으로 하여 회전할 수 있다. 수평 가이드(110)는 로봇 아암(130)의 제 2 방향(14)을 따른 직선 이동을 안내하고, 수직 가이드(120)는 로봇 아암(130)의 제 3 방향(16)을 따른 직선 이동을 안내한다. 로봇 아암(130)은 수평 가이드(110)를 따라 제 2 방향(14)으로 직선 이동하고, Z 축을 중심축으로 회전하고 제 3 방향(16)으로 이동 가능한 구조를 가진다. 인터페이스 로봇(100b)는 인덱스 로봇(100a)과 동일한 구조를 가진다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 반도체 제조 설비(10)의 동작을 설명하면 다음과 같다. 기판들이 수용된 카세트(C)가 오퍼레이터 또는 이송 수단(미도시)에 의해 인덱스(20)의 로드 포트(22a)에 놓인다. 인덱스 로봇(100a)은 로드 포트(22a) 에 놓인 카세트(C)로부터 기판을 인출하여 제 1 처리부(32a)의 제 1 메인 로봇(36a)으로 기판을 인계한다. 제 1 메인 로봇(36a)은 제 1 이송로(34a)를 따라 이동하면서 각각의 처리 모듈들(40)로 기판을 로딩하여 도포 공정을 수행한다. 처리 모듈들(40)에서 기판에 대한 처리 공정이 완료되면, 처리된 기판은 처리 모듈들(40)로부터 언로딩된다. 언로딩된 기판은 제 1 메인 로봇(36a)에 의해 인터페이스 로봇(100b)로 전달되고, 인터페이스 로봇(100b)는 이를 노광 처리부(50)으로 이송한다. 노광 공정이 완료된 기판은 인터페이스 로봇(100b)에 의해 제 2 처리부(32b)로 전달된다. 기판은 제 2 메인 로봇(36b)에 의해 처리 모듈들(40)로 이송되면서 현상 공정이 수행된다. 현상 공정이 완료된 기판은 인덱스(20)로 전달된다.
도 4는 처리 모듈들(40) 중 도포 공정을 수행하는 처리 모듈(40a)의 일 예를 보여주는 평면도이고, 도 5는 도 4의 처리 모듈(40a)의 측단면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 처리 모듈(40)은 처리실(400)과, 기판 지지 부재(410), 처리액 공급 유닛(430), 대기 포트(480,480'), 그리고 보관 포트(490,490')를 포함한다. 처리실(400)은 기판 처리 공정이 진행되는 공간을 제공한다. 처리실(400)의 측벽(402)에는 처리실(400)로 기판을 반출입하기 위한 개구(402a)가 형성된다.
기판 지지 부재(410)는 처리실(400)의 중앙부에 배치된다. 기판 지지 부재(410)의 일 측에는 대기 포트(480)와 보관 포트(490)가 배치되고, 기판 지지 부재(410)의 타 측에는 대기 포트(480')와 보관 포트(490')가 배치된다. 대기 포트들(480,480')과 보관 포트들(490,490')은 일렬로 서로 나란하게 배치될 수 있다.
기판 지지 부재(410)는 기판을 지지하고, 회전 가능하게 제공된다. 처리액 공급 유닛(430)은 기판 지지 부재(410)에 놓인 기판 상으로 처리액을 공급하여 기판을 처리한다. 그리고, 대기 포트(480)는 제 1 및 제 2 노즐 암(440,440')의 노즐들(442)이 공정 진행을 위해 대기하는 장소를 제공하고, 보관 포트(490)는 제 1 및 제 2 노즐 암(440,440')의 노즐들(442)이 공정 진행에 사용되지 않는 동안 보관되는 장소를 제공한다.
기판 지지 부재(410)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지하며, 공정이 진행되는 동안 모터 등의 회전 구동 부재(412)에 의해 회전된다. 기판 지지 부재(410)는 원형의 상부 면을 가지는 지지판(414)을 가지며, 지지판(414)의 상부 면에는 기판(W)을 지지하는 핀 부재(416)들이 설치된다.
기판 지지 부재(410)의 둘레에는 용기(420)가 배치된다. 용기(420)는 대체로 원통 형상을 가지며, 하부 벽(422)에는 배기 홀(424)이 형성되고, 배기 홀(424)에는 배기관(426)이 연통 설치된다. 배기관(426)에는 펌프와 같은 배기 부재(428)가 연결되며, 배기 부재(428)는 기판(W)의 회전에 의해 비산된 처리액을 포함하는 용기(420) 내부의 공기를 배기시키도록 음압을 제공한다.
처리액 공급 유닛(430)은 기판 지지 부재(410) 상에 놓인 기판(W)의 상면으로 처리액을 공급한다. 처리액 공급 유닛(430)은 기판 지지 부재(410)의 양측에 각각 제공되는 제 1 노즐 암(440)과 제 2 노즐 암(440')을 포함한다. 제 1 노즐 암(440)과 제 2 노즐 암(440')은 후술할 대기 포트들(480,480')과 보관 포트들(490,490')의 배열 방향에 수직하게 배치된다. 제 1 노즐 암(440)과 제 2 노즐 암(440')은 구동 부재(470)에 의해 대기 포트들(480,480')과 보관 포트들(490,490')의 배열 방향에 평행한 방향으로 직선 이동된다.
구동 부재(470)는 노즐 암 지지 부재들(472a,472b)과, 가이드 부재(474), 그리고 구동기들(476a,476b)을 포함한다. 제 1 노즐 암(440)의 일단에는 제 1 노즐 암 지지 부재(472a)가 결합되고, 제 2 노즐 암(440')의 일단에는 제 2 노즐 암 지지 부재(472b)가 결합된다. 제 1 노즐 암 지지 부재(472a)는 제 1 노즐 암(440)과 직각을 유지하도록 수직 방향으로 배치된 이동 로드 형상으로 제공될 수 있다. 제 2 노즐 암 지지 부재(472b)는 제 2 노즐 암(440')과 직각을 유지하도록 수직 방향으로 배치된 이동 로드 형상으로 제공될 수 있다. 제 1 및 제 2 노즐 암 지지 부재들(472a,472b)의 하단부는 가이드 부재(474)에 각각 연결된다. 가이드 부재(474)는 대기 포트들(480,480') 및 보관 포트들(490,490')의 배열 방향과 평행을 이루도록 기판 지지 부재(410)의 일 측에 배치된다. 가이드 부재(474)는 가이드 레일 형상으로 제공될 수 있으며, 제 1 및 제 2 노즐 암 지지 부재들(472a,472b)의 직선 이동을 안내한다. 그리고, 제 1 노즐 암 지지 부재(472a)에는 제 1 노즐 암 지지 부재(472a)를 직선 운동시키는 제 1 구동기(476a)가 연결되고, 제 2 노즐 암 지지 부재(472b)에는 제 2 노즐 암 지지 부재(472b)를 직선 운동시키는 제 2 구동기(476b)가 연결된다. 제 1 및 제 2 구동기(476a, 476b)로는 실린더와 같은 직선 왕복 운동 기구가 사용될 수 있으며, 이외에도 모터와 기어의 조합으로 이루어진 어셈블리 등 이 사용될 수도 있다.
제 1 및 제 2 구동기(476a,476b)는 가이드 부재(474)를 따라 제 1 및 제 2 노즐 암 지지 부재들(472a,472b)을 직선 이동시키고, 이에 따라 제 1 및 제 2 노즐 암들(440,440')이 직선 이동된다. 이때, 제 1 구동기(476a)와 제 2 구동기(476b)가 독립적으로 설치되어 있기 때문에, 제 1 및 제 2 노즐 암들(440,440')은 각각 독립적으로 직선 이동될 수 있다. 그리고, 제 1 및 제 2 노즐 암 지지 부재들(472a,472b)은 도시되지 않은 구동 부재에 의해 상하 방향으로 직선 운동할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성들에 의해 제 1 및 제 2 노즐 암들(440,440')은 직선 이동되면서, 기판 지지 부재(410) 상의 공정 위치, 대기 포트(480,480')에 제공된 공정 대기 위치, 또는 보관 포트(490,490')에 제공된 보관 위치 간에 이동할 수 있다.
도 6은 도 4의 제 1 노즐 암(440)의 " A " 부분을 확대하여 보여주는 도면이고, 도 7은 도 4의 B - B' 선을 따른 단면도이며, 그리고 도 8은 도 4의 " C " 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
제 1 노즐 암(440)과 제 2 노즐 암(440')은 동일한 구성을 가질 수 있으며, 이하에서는 제 1 노즐 암(440)에 대해서 상세하게 설명하고, 제 2 노즐 암(440')에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 제 1 노즐 암(440)은 일 방향으로 긴 로드 형상 을 가지고 속이 빈 몸체(441)를 가진다. 몸체(441)의 일단은 제 1 노즐 암 지지 부재(472a)에 결합되고, 몸체(441)의 타단에는 기판 상으로 처리액을 토출하는 복수 개의 노즐들(442)이 수직하게 장착된다. 노즐들(442)은 기판 상으로 감광액을 토출하는 감광액 노즐들(442a,442b)과, 기판상으로 유기 용제를 토출하는 유기 용제 노즐(442c)로 구성될 수 있다. 유기 용제 노즐(442c)은 몸체(441) 타단의 중앙에 배치될 수 있으며, 감광액 노즐들(442a,442b)은 유기 용제 노즐(442c)의 좌우 양측에 각각 배치될 수 있다. 도 6에는 2 개의 감광액 노즐들(442a,442b)이 제공되는 것으로 예시되어 있으나, 감광액 노즐은 둘 이상의 복수 개가 제공될 수 있다. 또한, 유기 용제 노즐(442c)은 제 1 노즐 암(440)에 제공되지 않고 감광액 노즐들(442a,442b)과는 별개의 독립적인 구성으로 이루어지도록 제공될 수 있다.
유기 용제 노즐(442c)은 감광액 노즐들(442a,442b)을 이용한 감광액의 도포 공정이 진행되기 전에 프리웨트(Pre-wet) 공정을 진행하기 위한 것이다. 프리웨트 공정은 기판상에 감광액을 토출하기 전에 신나 등의 유기 용제를 기판에 도포하여 기판에 대한 감광액의 젖음성을 좋게 하기 위한 공정이다. 도포 공정 이전에 프리웨트 공정이 진행되면, 감광액이 기판상에 균일하게 퍼지게 되어 기판상에 균일한 감광막이 형성될 수 있다.
몸체(441)의 내측에는 처리액 배관들(444)이 내장된다. 처리액 배관들(444)은 감광액 배관들(444a,444b)과 유기 용제 배관(444c)을 포함한다. 감광액 배관들(444a,444b)과 유기 용제 배관(444c)은 몸체(441)의 내측에 몸체(441)의 길이 방향을 따라 배치된다. 감광액 배관(444a)의 일단은 감광액 노즐(442a)에 연결되고, 감광액 배관(444a)의 타단은 후술할 감광액 유입 포트(445a)에 연결된다. 감광액 배관(444b)의 일단은 감광액 노즐(442b)에 연결되고, 감광액 배관(444b)의 타단은 후술할 감광액 유입 포트(445b)에 연결된다. 유기 용제 배관(444c)의 일단은 유기 용제 노즐(442c)에 연결되고, 유기 용제 배관(444c)의 타단은 후술할 유기 용제 유입 포트(445c)에 연결된다.
제 1 노즐 암 지지 부재(472a)에 결합된 몸체(441)의 일단에는, 도 8에 도시된 바와 같이, 감광액 유입 포트들(445a,445b)과 유기 용제 유입 포트(445c)가 제공된다. 감광액 유입 포트들(445a,445b)은 감광액이 감광액 배관들(444a,44b)로 유입되는 통로를 제공하고, 유기 용제 유입 포트(445c)는 유기 용제가 유기 용제 배관(444c)으로 유입되는 통로를 제공한다.
감광액 유입 포트들(445a,445b)에는 몸체(441)에 내장된 감광액 배관들(444a,444b)의 타단과, 감광액 공급 라인들(450a,450b)의 일단이 각각 연결된다. 그리고, 감광액 공급 라인들(450a,450b)의 타단은 감광액 공급원들(451a,451b)에 연결된다. 감광액 공급 라인들(450a,450b) 상에는 제 1 흡입 부재(453a,453b), 공기 조작 밸브(455a,455b), 필터(457a,457b) 및 펌프(459a,459b)가 순서대로 설치된다.
제 1 흡입 부재(453a,453b)는 감광액 노즐들(442a,422b)을 통해 감광액을 기판상에 토출한 후, 감광액 노즐들(442a,422b)에 음압을 작용시켜 감광액을 토출 방향의 반대 방향으로 이동시키기 위한 것으로, 석백 밸브(Suckback Valve)가 사용될 수 있다. 석백 밸브로는 연속적인 다단계의 흡입 작용이 가능한 모터 구동 방식의 석백 밸브가 사용될 수 있다. 또한, 석백 밸브로는 공기 구동 방식의 석백 밸브가 사용될 수도 있다. 공기 구동 방식의 석백 밸브는 1 회의 흡입 작용만을 할 수 있기 때문에, 다단계의 흡입 작용을 하기 위해서는 도 9에 도시된 바와 같이 공기 구동 방식의 석백 밸브(453a-1,453a-2,453b-1,453b-2)가 감광액 공급 라인들(450a,450b) 상의 2 개소에 설치되어야 한다.
공기 조작 밸브(455a,455b)는 감광액이 흐르는 감광액 공급 라인들(450a,450b)을 개폐하는 밸브이다. 필터(457a,457b)는 감광액 공급 라인들(450a,450b)을 통해 흐르는 감광액을 필터링한다. 펌프(459a,459b)로는 신축가능한 벨로즈를 가진 벨로즈 펌프나, 액체의 압력으로 수축하여 감광액을 송출하는 튜브프램(Tubephragm)을 가진 튜브프램 펌프가 사용될 수 있다.
유기 용제 유입 포트(445c)에는 몸체(441)에 내장된 유기 용제 배관(444c)의 타단과, 유기 용제 공급 라인(450c)의 일단이 각각 연결된다. 그리고, 유기 용제 공급 라인(450c)의 타단은 유기 용제 공급원(451c)에 연결된다. 유기 용제 공급 라인(450c) 상에는 제 2 흡입 부재(453c), 공기 조작 밸브(455c), 필터(457c) 및 펌프(459a)가 순서대로 설치된다. 제 2 흡입 부재(453c)는 유기 용제 노즐(442c)을 통해 신나 등의 유기 용제를 기판상에 토출한 후, 유기 용제 노즐(442c)에 음압을 작용시켜 유기 용제를 토출 방향의 반대 방향으로 이동시키기 위한 것으로, 석백 밸브(Suckback Valve)가 사용될 수 있다.
한편, 감광액 노즐들(442a,442b)을 통해 기판상에 토출되는 감광액과, 유기 용제 노즐(442c)을 통해 기판상에 토출되는 유기 용제는 적절한 공정 온도로 유지되어야 한다. 이를 위해 본 발명의 노즐 암들(440,440')에는 온도 조절 부재(460)가 제공된다. 온도 조절 부재(460)는 노즐 암들(440,440')의 몸체(441) 내측으로 온도 조절 유체를 공급하여, 감광액 배관들(444a,444b)을 통해 흐르는 감광액과 유기 용제 배관(444c)을 통해 흐르는 유기 용제의 온도를 조절한다. 감광액 배관들(444a,444b)과 유기 용제 배관(444c) 내의 감광액과 유기 용제는 동일한 유로를 흐르는 온도 조절 유체에 의해 온도가 조절된다. 온도 조절 유체로는 항온수가 사용될 수 있다.
온도 조절 부재(460)는 노즐 암들(440,440')의 몸체(441)에 제공되는 유입 포트(461)와 유출 포트(462)를 가진다. 몸체(441) 내에는 온도 조절 유체 배출관(468b)이 삽입된다. 온도 조절 유체 배출관(468b)은 몸체(441)와 처리액 배관들 (444a,444b,444c)사이의 공간(445)과 통하도록 제공된다. 온도 조절 유체 배출관(468b)은 유출 포트(462)와 연결되고, 몸체(441)와 처리액 배관들(444a,444b,444c) 사이의 공간(445)은 유입 포트(461)과 통하게 제공된다.
유입 포트(461)는 노즐 암들(440,440')의 몸체(441) 내로 온도 조절 유체가 유입되는 통로를 제공하고, 유출 포트(462)는 노즐 암들(440,440')의 몸체(441) 내로 공급된 온도 조절 유체가 배출되는 통로를 제공한다.
유입 포트(461)에는 온도 조절 유체 공급 라인(463)의 일단이 연결되고, 온도 조절 유체 공급 라인(463)의 타단은 온도 조절 유체 공급원(464)에 연결된다. 온도 조절 유체 공급 라인(463) 상에는 히터(465)와, 펌프(466) 등이 설치될 수 있 다. 히터(465)는 온도 조절 유체 공급원(464)으로부터 공급되는 온도 조절 유체를 기설정된 온도로 가열하고, 펌프(466)는 가열된 온도 조절 유체를 펌핑하여 유입 포트(461)로 공급한다.
유입 포트(461)를 통해 노즐 암들(440,440')의 몸체(441)에 공급된 온도 조절 유체는, 도 7에 도시된 바와 같이, 감광액 배관들(444a,444b)과 유기 용제 배관(444c) 사이의 공간을 통해 흐르면서 감광액 배관들(444a,444b) 내의 감광액과 유기 용제 배관(444c) 내의 유기 용제로 열을 전달한다. 이러한 방식으로 감광액 배관들(444a,444b) 내의 감광액과 유기 용제 배관(444c) 내의 유기 용제가 기설정된 온도로 유지될 수 있다.
유출 포트(462)에는 온도 조절 유체 배출관(467)이 연결되며, 노즐 암들(440,440')의 몸체(441) 내로 공급된 온도 조절 유체는 유출 포트(462)와 온도 조절 유체 배출관(467)을 통해 외부로 배출된다.
또한, 노즐 암들(440,440')의 몸체(441) 내측에는, 도 10에 도시된 바와 같이, 온도 조절 유체가 흐르는 유로를 제공하도록 순환 배관(468)이 제공될 수 있다. 순환 배관(468)은 온도 조절 유체 공급관(468a)과 온도 조절 유체 배출관(468b)을 포함한다. 온도 조절 유체 공급관(468a)의 일단은 유입 포트(461)에 연결되고, 온도 조절 유체 공급관(468a)의 타단은 온도 조절 유체 배출관(468b)의 일단에 연결된다. 그리고, 온도 조절 유체 배출관(468b)의 타단은 유출 포트(462)에 연결된다. 온도 조절 유체 공급관(468a)은 처리액 배관들(444a,444b,444c)을 감싸 도록 링 형상으로 제공되고, 온도 조절 유체 배출관(468b)은 온도 조절 유체 공급관(468a)을 감싸도록 링 형상으로 제공될 수 있다. 유입 포트(461)를 통해 유입된 온도 조절 유체는 온도 조절 유체 공급관(468a)과 온도 조절 유체 배출관(468b)을 경유하여 흐르면서 처리액 배관들(444a,444b,444c) 내의 감광액과 유기 용제로 열을 전달한다.
그리고, 본 발명에 따른 처리액 공급 유닛과 이를 구비한 기판 처리 장치는 감광액 노즐들과 유기 용제 노즐을 하나의 노즐 암에 일체화시켜 구성하고, 노즐 암에 온도 조절 유체를 공급하여 감광액과 유기 용제의 온도를 조절함으로써, 노즐들의 온도 조절을 위한 설비를 간소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 처리액 공급 유닛과 이를 구비한 기판 처리 장치는 감광액의 온도를 조절하면서, 동시에 프리웨트(Pre-wet) 공정에 사용되는 유기 용제의 온도를 조절할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 상술한 바와 같은 구성을 가지는 노즐 암들(440,440')은 대기 포트(480,480')에 제공된 대기 위치와 기판 지지 부재(410) 상의 공정 위치 간을 이동하면서 공정 진행에 사용되고, 공정 진행에 사용되지 않을 때에는 보관 포트(490,490')에 제공된 보관 위치에 위치한다. 노즐 암들(440,440') 중 제 1 노즐 암(440)이 공정 진행에 사용되는 경우, 제 2 노즐 암(440')은 보관 위치에 위치하고, 제 2 노즐 암(440')에 장착된 노즐들(442)은 보관 포트(490')에 보관된다. 그리고, 제 2 노즐 암(440')이 공정 진행에 사용되는 경우, 제 1 노즐 암(440)은 보관 위치에 위치하고, 제 1 노즐 암(440)에 장착된 노즐들(442)은 보관 포트(490)에 보관된다.
도 11는 도 4의 대기 포트들(480,480')의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 11를 참조하면, 대기 포트들(480,480')은 하우징(481)과 유기 용제 공급 부재들(484,486)을 가진다. 하우징(481)은 상부가 개방되고, 노즐들(422a,422b,422c)이 수용되는 공간을 제공한다. 하우징(481)의 내부 공간에는 복수 개의 노즐들(422a,422b,422c)이 개별적으로 수용되도록 오목한 형상의 다수의 노즐 수용 공간들(482a,482b,482c)이 형성된다. 노즐 수용 공간(482a)에는 감광액 노즐(442a)이 수용되고, 노즐 수용 공간(482b)에는 감광액 노즐(442b)이 수용되며, 노즐 수용 공간(482c)에는 유기 용제 노즐(442c)이 수용된다.
유기 용제 공급 부재들(484,486)은 유기 용제 공급 유로들(484a,486a)을 가진다. 유기 용제 공급 유로들(484a,486a)은 감광액 노즐들(442a,442b)이 수용된 노즐 수용 공간들(482a,482b)과 접하는 하우징(481)의 측벽에 형성된다. 유기 용제 공급 유로들(484a,486a)에는 유기 용제 공급원(484b,486b)에 접속된 유기 용제 공급 라인(484c,486c)이 연결된다. 그리고, 노즐 수용 공간들(482a,482b)과 접하는 하우징(481)의 하부 벽에는 배출 유로들(483,485)이 형성된다. 배출 유로들(483,485)에는 배출 라인(483a,485a)이 연결된다. 배출 유로들(483,485)은 유기 용제 공급 유로들(484a,486a)으로부터 노즐 수용 공간들(482a,482b)로 공급된 유기 용제를 배출한다. 또한 배출 라인(483,485)은 감광액 노즐들(442a,442b)로부터 배 출되는 감광액 등을 외부로 배출한다.
유기 용제 공급 유로들(484a,486a)은 노즐 수용 공간들(482a,482b)에 일정 액면 높이로 유기 용제가 채워지도록 각각 독립적으로 유기 용제를 공급한다. 이때, 감광액 노즐들(442a,442b)의 선단이 유기 용제에 잠기도록 충분한 양의 유기 용제가 노즐 수용 공간들(482a,482b)로 공급된다. 이와 같이 감광액 노즐들(442a,442b)의 선단이 유기 용제와 접촉하도록 하는 이유는 감광액 노즐들(442a,442b) 내의 감광액이 공기 중에 노출될 경우 경화될 수 있기 때문이다.
한편, 감광액 노즐(442a)가 공정에 사용되고 있는 경우, 유기 용제 공급 유로(484a)는 노즐 수용 공간(482a)에 유기 용제를 공급하지 않고, 유기 용제 공급 유로(486b)는 노즐 수용 공간(482b)에 유기 용제를 공급한다. 이는 공정 진행에 사용되지 않는 감광액 노즐(442b) 내의 감광액의 경화를 방지하기 위함이며, 공정 진행에 사용되는 감광액 노즐(442a)은 공정 위치와 대기 위치를 번갈아 이동하면서 주기적으로 감광액을 분사하기 때문에 경화될 염려가 없기 때문이다.
도 12는 도 4의 대기 포트들(480,480')의 다른 예를 보여주는 단면도이다.
도 12를 참조하면, 대기 포트들(480,480')의 하우징(481) 내에 형성되는 노즐 수용 공간(482)은 도 11에 예시된 경우와 달리 복수 개의 노즐들(422a,422b,422c)이 전부 수용될 수 있는 오목한 형상의 하나의 공간을 이루도록 형성될 수 있다. 이 경우, 유기 용제 공급 유로들(484a,486a)들은 감광액 노즐들(442a,442b)의 선단부로 직접, 그리고 독립적으로 유기 용제를 공급할 수 있도록 하우징(481)의 측벽에 형성된다. 그리고, 하우징(481)의 하부 벽에는 하나의 배출 유로(483)가 형성된다.
도 13은 도 4의 보관 포트들(490,490')의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 13을 참조하면, 보관 포트들(490,490')은 하우징(491)과 유기 용제 공급 부재(494)를 가진다. 하우징(492)은 상부가 개방되고, 하우징(492)의 내부에는 노즐들(422a,422b,422c)이 수용되는 노즐 수용 공간(493)이 제공된다. 노즐 수용 공간(493)은 복수 개의 노즐들(422a,422b,422c)이 전부 수용될 수 있는 오목한 형상의 하나의 공간을 이루도록 형성될 수 있다. 하우징(492)의 하부 벽은 노즐 수용 공간(493)의 하부 공간이 아래로 볼록한 원추 형상을 이루도록 제공될 수 있다.
유기 용제 공급 부재(494)는 유기 용제 공급 유로(494a)를 가진다. 유기 용제 공급 유로(494a)는 노즐들(442a,442b,442c)이 수용된 노즐 수용 공간(493)과 접하는 하우징(491)의 측벽에 형성된다. 하우징(492)의 하부 벽이 원추 형상을 가질 경우, 유기 용제 공급 유로(494a)는 원추 형상 하부 벽의 경사 벽에 형성될 수 있다. 유기 용제 공급 유로(494a)는 보관 포트(490,490')에 수용된 노즐들(422a,422b,422c)의 아래에 위치하는 노즐 수용 공간(493) 하부 영역으로 유기 용제를 공급할 수 있도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는 노즐들(422a,422b,422c)로 직접 유기 용제를 공급하지 않고, 노즐 수용 공간(493)의 하부 영역으로 유기 용제를 공급한 상태에서 노즐들(422a,422b,422c)을 유기 용제 분위기 속에 놓이도록 하기 위함이다. 노즐들(422a,422b,422c)이 유기 용제 분위기 속에 놓이면, 감광 액 노즐들(442a,442b) 내의 감광액이 공기 중에 노출되지 않기 때문에, 감광액이 경화되는 것을 방지할 수 있다.
유기 용제 공급 유로(494a)에는 유기 용제 공급원(494b)에 접속된 유기 용제 공급 라인(494c)이 연결된다. 그리고, 노즐 수용 공간(493)과 접하는 하우징(491)의 하부 벽에는 배출 유로(496)가 형성된다. 배출 유로(496)에는 배출 라인(496a)이 연결된다. 배출 유로(496)는 유기 용제 공급 유로(494a)로부터 노즐 수용 공간(493)로 공급된 유기 용제를 배출한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 14는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 동작 상태의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 14를 참조하면, 먼저 처리실(400)의 개구(402a)를 통해 기판(W)이 처리실(400)로 반입되고, 반입된 기판(W)은 기판 지지 부재(410) 상에 놓인다. 이후, 제 1 노즐 암(440)이 결합된 노즐 암 지지 부재(472a)가 가이드 부재(474)에 의해 안내되어 직선 이동함에 따라 제 1 노즐 암(440)이 기판 상부 공간으로 이동한다. 도시되지 않은 구동 부재에 의해 노즐 암 지지 부재(472a)가 상하 방향으로 이동하고, 이에 따라 제 1 노즐 암(440)이 상하 방향으로 이동하여 제 1 노즐 암(440)에 장착된 노즐들(442)이 기판 지지 부재(410)에 놓인 기판과 일정 간격을 유지한다.
유기 용제 노즐(442c)은 프리웨트(Pre-wet) 공정을 위한 유기 용제를 기판상 으로 토출하고, 회전 구동 부재(도 5의 도면 참조 번호 412)는 기판 지지 부재(410)를 회전시켜 기판(W)을 회전시킨다. 기판(W)상으로 유기 용제가 공급되는 동안 기판(W)의 회전에 의해 비산되는 유기 용제는 용기(420)의 배기관(426)을 통해 외부로 배출된다. 기판(W)상으로 유기 용제를 공급하는 프리웨트 공정이 완료되면, 유기 용제 노즐(442c) 내의 유기 용제는 석백 밸브(도 8의 도면 참조 번호 453c)의 흡입 작용에 의해 토출 방향의 반대 방향으로 후퇴한다.
이후, 제 1 노즐 암(440)에 장착된 감광액 노즐들(442a,442b) 중 어느 하나의 감광액 노즐(442a)을 이용하여 기판(W)상에 감광액을 토출한다. 이때, 기판(W)은 회전하고 있다. 감광액 노즐(442a)을 통한 감광액의 토출이 완료되면, 제 1 노즐 암(440)은 대기 포트(480)의 대기 위치로 이동한다. 감광액 노즐들(442a,442b)과 유기 용제 노즐(442c)은, 도 15에 도시된 바와 같이, 대기 포트(480)에 제공된 노즐 수용 공간들(482a,482b,482c)에 수용된다. 노즐 수용 공간(482a, 482c)에는 감광액이 채워지지 않고, 노즐 수용 공간(482b)에는 감광액이 채워진다. 감광액을 토출한 감광액 노즐(442a) 내의 감광액은 제 1 흡입 부재(도 8의 도면 참조 번호453a)의 흡입 작용에 의해 토출 방향의 반대 방향으로 후퇴한다. 노즐 수용 공간들(482a,482b,482c)에 수용된 노즐들(442a,442b,442c) 중 감광액을 토출하는 도포 공정에 사용된 감광액 노즐(442a)과 유기 용제 노즐(442c)은 공기 중에 노출된 상태로 유지된다. 그리고 감광액 도포 공정에 사용되지 않은 감광액 노즐(442b)의 선단은 유기 용제 내에 잠긴다. 이는 일정 시간 동안 사용되지 않은 감광액 노즐(442c) 내의 감광액이 공기와 접촉하여 경화되는 것을 방지하기 위함이다.
대기 포트(480)에서 대기하고 있는 제 1 노즐 암(440)은 다시 기판 지지 부재(410) 상의 공정 위치로 이동하고, 제 1 노즐 암(440)의 감광액 노즐(442a)을 이용하여 기판상에 감광액을 도포하는 공정을 수행한다. 감광액의 도포 공정이 완료되면, 제 1 노즐 암(440)은 다시 대기 포트(480)로 이동하여 대기한다. 이때, 도포 공정에 사용된 감광액 노즐(442a)은 공기 중에 노출된 상태에서 유지되며, 감광액 노즐(442a) 내의 감광액은 제 1 흡입 부재(453a)의 흡입 작용에 의해 토출 방향의 반대 방향으로 후퇴한다. 그리고, 도포 공정에 사용되지 않은 감광액 노즐(442b)의 선단은 유기용제에 잠긴다.
이러한 동작들이 반복 진행된 후, 제 1 노즐 암(440)의 감광액 노즐들(442a,442b) 중 감광액 노즐(442a)은 더 이상 사용되지 않고, 다른 감광액 노즐(442b)을 이용하여 도포 공정을 진행한다. 감광액 노즐(442b)을 이용하여 도포 공정을 진행하기 위해서는, 도 16에 도시된 바와 같이, 감광액 노즐(442b) 내의 감광액 층(P), 공기층(AIR) 및 유기 용제 층(O)이 배출되어야 한다. 감광액 노즐(442b)로부터 배출된 감광액, 공기 및 유기 용제는 노즐 수용 공간(482b)에 연결된 배출 유로(485)를 통해 외부로 배출된다. 그리고, 노즐 수용 공간(482a)에는 유기 용제가 채워지고, 더 이상 사용되지 않는 감광액 노즐(442a)의 선단부는 유기용제에 잠긴다. 이때 제 1 흡입 부재(453a)의 흡입 작용에 의해 감광액 노즐(442a) 내의 감광액 층(P)과 공기층(AIR)은 토출 방향의 반대 방향으로 후퇴하고, 감광액 노즐(442a)의 선단으로는 유기 용제가 유입되어 공기층(AIR) 아래에 유기 용제 층(O)이 형성된다.
이와 같이, 감광액 노즐(442a)은 내부에 감광액 층(P), 공기층(AIR), 및 유기 용제 층(O)이 형성된 상태로 유지되며, 감광액 노즐(442b)은 기판상에 감광액을 토출하고 제 1 흡입 부재(453a)의 흡입 작용에 의해 내부의 감광액이 토출 방향의 반대 방향으로 후퇴하는 일련의 과정을 반복한다. 감광액 노즐(442b) 또한 더 이상 공정 진행에 사용되지 않게 되면, 앞서 설명한 바와 같은 과정에 의해 감광액 노즐(442a)과 마찬가지로 내부에 감광액 층(P), 공기층(AIR), 및 유기 용제 층(O)이 형성된 상태로 유지된다.
제 1 노즐 암(440)의 감광액 노즐들(442a,442b)이 더 이상 공정 진행에 사용되지 않게 되면, 도 17에 도시된 바와 같이, 제 1 노즐 암(440)은 보관 포트(490)의 보관 위치로 이동한다. 제 1 노즐 암(440)에 장착된 감광액 노즐들(442a,442b)과 유기 용제 노즐(442c)은, 도 18에 도시된 바와 같이, 보관 포트(490)에 제공된 노즐 수용 공간(493)에 수용된다. 노즐 수용 공간(493)의 하부 영역으로는 유기 용제 공급 유로(494a)를 통해 유기 용제가 공급되고, 노즐 수용 공간(493) 내부에는 유기 용제 분위기가 형성된다. 이때, 감광액 노즐들(442a,442b)과 유기 용제 노즐(442c)은 노즐 수용 공간(493)에 공급된 유기 용제로부터 일정 거리 이격된 상태로 유지된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 처리액 공급 유닛과 이를 구비한 기판 처리 장치는 감광액 노즐들과 유기 용제 노즐을 하나의 노즐 암에 일체화시켜 구성함으로써, 공정 진행시 노즐의 선택 동작에 따른 프로세스 타임을 단축시 킬 수 있는 이점을 가진다.
상술한 예에서는 노즐 암에 복수 개의 감광액 노즐들과 하나의 유기 용제 노즐이 제공되고, 이들 내부를 흐르는 유체는 동일한 유로를 통해 공급되는 온도 조절 유체에 의해 온도 유지가 가능한 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 노즐 암에 하나의 감광액 노즐과 하나의 유기 용제 노즐이 제공되고, 이들 내부를 흐르는 유체는 동일한 유로를 통해 공급되는 온도 조절 유체에 의해 온도 유지가 될 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 기판 처리 장치가 구비된 반도체 제조 설비(10)의 일 예로 도포 공정과 현상 공정만을 진행할 수 있는 로컬 스피너(Local Spinner) 설비, 즉 노광 시스템이 연결되지 않은 설비에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명에 따른 기판 처리 장치가 구비되는 반도체 제조 설비는 이에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 노광 시스템이 연결되어 도포 공정, 노광 공정 및 현상 공정을 순차적으로 연속 처리할 수 있는 인라인 스피너(Inline Spinner) 설비에도 적용될 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 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치가 구비된 반도체 제조 설비의 평면도,
도 2는 도 1의 반도체 제조 설비의 측면도,
도 3은 도 1의 반도체 제조 설비의 공정 처리부를 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 예를 보여주는 평면도,
도 5는 도 4의 기판 처리 장치의 측단면도,
도 6은 도 4의 제 1 노즐 암의 " A " 부분을 확대하여 보여주는 도면,
도 7은 도 4의 B - B' 선을 따른 단면도,
도 8은 도 4의 " C " 부분을 확대하여 보여주는 도면,
도 9는 도 8에 도시된 구성의 변형 예를 보여주는 도면,
도 10은 도 8의 온도 조절 부재의 다른 예를 보여주는 사시도,
도 11는 도 4의 대기 포트의 일 예를 보여주는 단면도,
도 12은 도 4의 대기 포트의 다른 예를 보여주는 단면도,
도 13는 도 4의 보관 포트의 일 예를 보여주는 단면도,
도 14는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 동작 상태의 일 예를 보여주는 도면,
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 대기 포트에서의 노즐들의 대기 상태를 보여주는 도면,
도 17은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 동작 상태의 다른 예를 보여주는 도면,
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 보관 포트에서의 노즐들의 보관 상태를 보여주는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 반도체 제조 설비 40 : 처리 모듈
410 : 기판 지지 부재 442 : 노즐
430 : 처리액 공급 유닛 440, 440' : 노즐 암
460 : 온도 조절 부재 470 : 구동 부재
480,480' : 대기 포트 490,490' : 보관 포트

Claims (29)

  1. 처리액을 토출하는 복수 개의 노즐들과;
    상기 복수 개의 노즐들이 장착되고, 상기 노즐들에 처리액을 공급하는 처리액 배관들이 내장된 노즐 암과;
    상기 노즐 암 내로 온도 조절 유체를 공급하여 상기 처리액 배관들을 통해 흐르는 처리액의 온도를 조절하는 온도 조절 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 조절 부재는,
    상기 노즐 암의 몸체의 내벽과 상기 처리액 배관들 사이의 공간과 통하도록 제공되는 온도 조절 유체 배출관과;
    상기 몸체의 내벽과 상기 처리액 배관들 사이의 공간으로 상기 온도 조절 유체를 공급하는 온도 조절 유체 공급 라인과;
    상기 온도 조절 유체 배출관과 연결되는 온도 조절 유체 배출 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 조절 부재는,
    상기 노즐 암 내에 상기 처리액 배관들을 감싸도록 제공되는 온도 조절 유체 공급관과;
    상기 노즐 암 내에 상기 온도 조절 유체 공급관을 감싸고 이와 통하도록 제공되는 온도 조절 유체 배출관과;
    상기 온도 조절 유체 공급관과 연결되는 온도 조절 유체 공급 라인과;
    상기 온도 조절 유체 배출관과 연결되는 온도 조절 유체 배출 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급 유닛.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수 개의 노즐들은 감광액을 토출하는 감광액 노즐들을 포함하고,
    상기 처리액 배관들은 상기 감광액 노즐들로 감광액을 공급하는 감광액 배관들을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 복수 개의 노즐들은 프리웨트(Pre-wet) 공정을 위한 유기 용제를 토출하는 유기 용제 노즐을 더 포함하고,
    상기 처리액 배관들은 상기 유기 용제 노즐로 유기 용제를 공급하는 유기 용제 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 처리액 공급 유닛은,
    유기 용제 공급원과 상기 유기 용제 배관을 연결하는 유기 용제 공급 라인과;
    상기 유기 용제 공급 라인 상에 설치되며, 상기 유기 용제 노즐에 음압을 작용시키는 흡입 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급 유닛.
  7. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 복수 개의 노즐들은,
    감광액을 토출하는 감광액 노즐들과;
    프리웨트(Pre-wet) 공정을 위한 유기 용제를 토출하는 유기 용제 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리액 공급 유닛.
  8. 기판을 지지하는 기판 지지 부재와;
    상기 기판에 감광액을 토출하는 복수 개의 감광액 노즐들이 장착된 노즐 암과; 그리고
    상기 기판 지지 부재의 측부에 배치되며, 상기 노즐 암에 장착된 상기 복수 개의 노즐들이 공정 진행을 위해 대기하는 대기 포트를 포함하되,
    상기 대기 포트는,
    상부가 개방되고, 상기 복수 개의 노즐들이 수용되는 공간을 제공하는 하우징과; 그리고
    상기 하우징에 수용된 상기 복수 개의 감광액 노즐들에 일 대 일로 대응하도록 제공되며, 대응하는 상기 감광액 노즐들 중 선택된 감광액 노즐의 선단으로 유기 용제를 제공하는 유기 용제 공급 부재들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 온도 조절 부재는,
    상기 노즐 암의 몸체의 내벽과 상기 처리액 배관들 사이의 공간과 통하도록 제공되는 온도 조절 유체 배출관과;
    상기 몸체의 내벽과 상기 처리액 배관들 사이의 공간으로 상기 온도 조절 유체를 공급하는 온도 조절 유체 공급 라인과;
    상기 온도 조절 유체 배출관과 연결되는 온도 조절 유체 배출 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수 개의 노즐들은 감광액을 토출하는 감광액 노즐들을 포함하고,
    상기 처리액 배관들은 상기 감광액 노즐들로 감광액을 공급하는 감광액 배관들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수 개의 노즐들은 프리웨트(Pre-wet) 공정을 위한 유기 용제를 토출하는 유기 용제 노즐을 더 포함하고,
    상기 처리액 배관들은 상기 유기 용제 노즐로 유기 용제를 공급하는 유기 용제 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는,
    유기 용제 공급원과 상기 유기 용제 배관을 연결하는 유기 용제 공급 라인과;
    상기 유기 용제 공급 라인 상에 설치되며, 상기 유기 용제 노즐에 음압을 작용시키는 흡입 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수 개의 노즐들은,
    감광액을 토출하는 감광액 노즐들과;
    프리웨트(Pre-wet) 공정을 위한 유기 용제를 토출하는 유기 용제 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 하우징에는 상기 복수 개의 감광액 노즐들이 전부 수용되는 오목한 형 상의 노즐 수용 공간이 형성되고,
    상기 유기 용제 공급 부재들은 상기 감광액 노즐들의 선단으로 직접, 그리고 독립적으로 유기 용제를 공급하는 유기 용제 공급 유로들을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 하우징에는 상기 복수 개의 감광액 노즐들이 개별적으로 수용되는 오목한 형상의 다수의 노즐 수용 공간들이 형성되고,
    상기 유기 용제 공급 부재들은 상기 노즐 수용 공간들 각각으로 독립적으로 유기 용제를 공급하는 유기 용제 공급 유로들을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 하우징에는 상기 노즐 수용 공간들 내에 저장된 유기 용제를 배출하는 배출 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는 상기 노즐 암에 착하며, 프리웨트(Pre-wet) 공정을 위한 유기 용제를 토출하는 유기 용제 노즐을 더 포함하고,
    상기 하우징에는 상기 복수 개의 감광액 노즐들 및 상기 유기 용제 노즐이 개별적으로 수용되는 오목한 형상의 다수의 노즐 수용 공간들이 형성되고,
    상기 유기 용제 공급 부재들은 상기 복수 개의 감광액 노즐들이 수용되는 상기 노즐 수용 공간들 각각으로 독립적으로 유기 용제를 공급하는 유기 용제 공급 유로들을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 대기 포트의 일 측에 각각 배치되며, 그리고 상기 노즐 암들에 장착된 상기 노즐들이 보관되는 공간을 제공하는 보관 포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 노즐 암은 복수 개가 제공되고,
    상기 대기 포트, 그리고 상기 보관 포트는 각각의 상기 노즐 암에 대응되도록 복수 개가 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 보관 포트는,
    상부가 개방되고, 상기 노즐들이 수용되는 오목한 형상의 노즐 수용 공간이 형성된 하우징과;
    상기 노즐 수용 공간으로 유기 용제를 공급하는 유기 용제 공급 부재;를 포 함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 대기 포트와 상기 보관 포트는 쌍을 이루며, 상기 기판 지지 부재의 양측에 각각 한 쌍의 상기 대기 포트와 상기 보관 포트가 일렬로 나란하게 배열되고,
    상기 노즐 암들은 상기 대기 포트들 및 상기 보관 포트들의 배열 방향에 수직하게 상기 기판 지지 부재의 양측에 각각 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 노즐 암들에 제공된 노즐들이 상기 기판 지지 부재 상의 공정 위치, 상기 대기 포트에 제공된 공정 대기 위치, 또는 상기 보관 포트에 제공된 보관 위치에 위치하도록 상기 노즐 암들을 이동시키는 구동 부재를 더 포함하되,
    상기 구동 부재는,
    상기 노즐 암들을 각각 지지하는 노즐 암 지지 부재들과;
    상기 노즐 암 지지 부재들을 상기 대기 포트들과 상기 보관 포트들의 배열 방향에 평행한 방향으로 직선 왕복 운동시키는 구동기들과;
    상기 노즐 암 지지 부재들의 직선 운동을 안내하는 가이드 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  23. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    복수 개의 감광액 노즐들이 장착된 노즐 암을 이용하여 기판에 감광액을 공급하기 위한 위치와 대기 포트 사이를 반복 이동하면서 감광액을 공급하되, 상기 대기 포트에서 상기 복수 개의 감광액 노즐들 중 공정에 사용되지 않는 감광액 노즐에는 유기용제가 공급되고, 공정에 사용되고 있는 감광액 노즐에는 유기용제가 공급되지 않는 상태에서 상기 복수 개의 감광액 노즐들이 대기하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 대기 포트에서 상기 감광액 노즐들의 대기는,
    상기 대기 포트에 복수의 수용 공간을 제공하고, 상기 공정에 사용되고 있는 감광액 노즐은 유기용제가 저장되지 않은 수용 공간에서 대기하고, 상기 공정에 사용되고 있지 않은 감광액 노즐은 유기용제가 저장된 수용 공간 내에서 대기함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 대기 포트에서 상기 감광액 노즐들의 대기는,
    상기 대기 포트에서 상기 감광액 노즐들 중 상기 공정에 사용되고 있지 않은 감광액 노즐로 유기용제를 분사하고, 상기 공정에 사용되고 있는 감광액 노즐로는 유기용제의 분사가 이루어지지 않은 상태에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  26. 제 23 항에 있어서,
    상기 노즐 암을 복수 개 제공하고, 공정에 사용되고 있지 않는 노즐 암은 유기용제 분위기로 유지되고 있는 보관 포트에서 보관되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 노즐 암에는 상기 감광액 노즐로 감광액을 공급하는 복수의 감광액 배관들을 제공하고, 상기 감광액 배관을 흐르는 감광액의 온도를 설정 온도로 유지하는 온도 조절 유체를 상기 노즐 암으로 공급하되, 동일한 유로를 흐르는 상기 온도 조절 유체에 의해 상기 감광액 배관들 내 감광액의 온도 조절이 가능하도록 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 온도 조절 유체는,
    상기 노즐 암의 몸체의 내벽과 상기 감광액 배관들 사이의 공간을 통해 공급된 후 상기 노즐 암 내부에 제공된 온도 조절 유체 배출관을 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 노즐 암에는 프리웨트(Pre-wet) 공정을 위한 유기 용제를 토출하는 유기 용제 노즐이 더 장착되고, 상기 노즐 암 내에는 상기 유기 용제 노즐로 유기 용제를 공급하는 유기 용제 배관이 더 제공되며, 상기 유기 용제 배관을 흐르는 유기 용제는 상기 동일한 유로를 통해 흐르는 온도 조절 유체에 의해 설정 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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