KR20100045802A - 매엽식 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판을 세정 처리하는 매엽식 기판 처리 장치에 관한 것으로, 본 발명의 기판 처리 장치는 기판이 놓여지는 스핀 헤드를 포함하는 기판지지부재; 상기 스핀 헤드 주위를 감싸도록 설치되어 기판상에서 비산되는 처리유체를 종류별로 회수하는 처리용기; 기판으로 알칼리성 처리유체를 분사하는 제1이동 노즐; 기판으로 산성 처리유체를 분사하는 제2이동 노즐; 및 상기 처리 용기에 설치되고 상기 스핀헤드에 놓여진 기판으로 중성 처리유체를 분사하는 그리고 분사 각도 조절이 가능한 고정 노즐을 포함한다.
고정노즐,세정,배기,덕트

Description

매엽식 기판 처리 장치 및 방법{SINGLE TYPE SUBSTRATE TREATING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판을 세정 처리하는 매엽식 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자가 고밀도, 고집적화, 고성능화됨에 따라 회로 패턴의 미세화가 급속히 진행됨으로써, 기판 표면에 잔류하는 파티클(Particle), 유기 오염물, 금속 오염물 등의 오염 물질은 소자의 특성과 생산 수율에 많은 영향을 미치게 된다. 이 때문에 기판 표면에 부착된 각종 오염 물질이나 불필요한 막을 제거하는 세정 공정이 반도체 제조 공정에서 매우 중요하게 대두되고 있으며, 반도체를 제조하는 각 단위 공정의 전후 단계에서 기판을 세정 처리하는 공정이 실시되고 있다.
현재 반도체 제조 공정에서 사용되는 세정 방법은 건식 세정(Dry Cleaning)과 습식 세정(Wet Cleaning)으로 크게 나누어지며, 습식 세정은 약액 중에 기판을 침적시켜 화학적 용해 등에 의해서 오염 물질을 제거하는 배스(Bath) 타입과, 스핀 척 위에 기판을 놓고 기판을 회전시키는 동안 기판의 표면에 약액을 공급하여 오염 물질을 제거하는 매엽 타입으로 나누어진다.
매엽 타입의 세정 장치는 기판 상에서 제거하고자 하는 오염물질 및 막질의 종류에 따라 다양한 종류의 세정액이 사용된다. 최근에는 사용된 세정액을 회수하여 재사용할 수 있는 새로운 매엽식 세정 장치가 선보이고 있으며, 이러한 설비가 반도체 제조 라인에 적용되고 있는 실정이다.
기존의 매엽식 세정 장치는 반도체 기판을 회전시키는 서포트(support)가 탱크(tank)의 내부에서 상하로 이동하여 사진 공정 특히 세정 공정을 수행하게 된다. 여기서, 탱크는 3개의 환형 덕트들이 적층된 구조로 이루어지며 각 환형 덕트(annular duct)에서 회수될 약액이 미리 정해져 있어 약액의 종류에 따라 그에 맞는 위치로 서포트를 수직으로 이송하도록 구성된다.
이러한 기존 매엽식 세정 장치는 스윙노즐들 이외에 고정 노즐이 탱크에 고정 설치되어 기판으로 처리액을 분사한다. 고정 노즐은 기판의 높이에 따라 처리액의 유량으로 토출 위치를 조절하고 있다. 그러나, 고정 노즐은 토출 위치를 처리액의 유량으로 조절하기 때문에 원하는 위치에 있는 기판 표면으로 처리액을 분사하기가 매우 어렵다.
본 발명의 목적은 흡입덕트들 각각에 대한 공정 대응이 가능하도록 고정 노즐의 분사 각도를 조절할 수 있는 매엽식 기판 처리 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 목적은 고정 노즐들이 병렬로 배치된 구조에서 고정 노즐들 의 분사 각도를 용이하게 조절할 수 있는 매엽식 기판 처리 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 목적은 고정 노즐의 셋팅에 따른 오차 및 작업 시간 로스를 방지하여 생산성을 향상시킬 수 있는 매엽식 기판 처리 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 목적은 처리유체의 리바운드 현상으로 알칼리성 처리유체와 산성 처리유체가 혼합되는 것을 방지할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 매엽식 기판 처리 장치는, 기판이 놓여지는 스핀 헤드를 포함하는 기판지지부재; 상기 스핀 헤드 주위를 감싸도록 설치되어 기판상에서 비산되는 처리유체를 회수하는 처리용기; 및 상기 처리 용기에 설치되고 상기 스핀헤드에 놓여진 기판으로 처리유체를 분사하는 그리고 분사 각도 조절이 가능한 고정노즐들을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 고정 노즐들 각각은 노즐 몸체; 상기 노즐 몸체에 힌지축 결합되는 그리고 정면에 노즐팁을 갖는 노즐헤드; 및 상기 노즐헤드에 연결되는 처리유체 공급관을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 고정 노즐들 각각은 상기 처리 용기에 고정 설치되는 브라켓; 상기 브라켓에 설치되는 노즐 몸체; 상기 노즐 몸체에 힌지축 결합되는 그리고 정면에 노즐팁을 갖는 노즐헤드; 및 상기 노즐헤드에 연결되는 처 리유체 공급관을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 노즐 몸체는 상기 브라켓에 높낮이 조절 및 회전 가능하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 고정 노즐은 상기 노즐 헤드의 후면으로부터 체결되어 상기 노즐 몸체의 힌지축상에 상기 노즐 헤드를 고정시키는 고정 볼트를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 고정 노즐은 상기 노즐헤드의 분사 각도를 조절하기 위한 구동부를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 처리 용기는 기판상으로부터 비산되는 처리유체를 종류별로 회수하기 위한 환형의 흡입덕트들이 다단으로 설치된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 고정 노즐은 상기 처리 용기 내에서 상기 흡입덕트들에 대한 상기 스핀헤드의 상대 높이에 따라 상기 노즐헤드의 분사 각도가 조절된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 흡입덕트들은 최상단의 제1흡입덕트와, 상기 제1흡입덕트 아래의 제2흡입덕트 그리고 최하단의 제3흡입덕트를 포함하고, 상기 제2흡입덕트는 중성 처리유체를 회수하고, 상기 제1흡입덕트는 산성 처리유체를 회수하며, 상기 제3흡입덕트는 알칼리성 처리유체를 회수한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 고정 노즐은 상기 제2흡입덕트에 해당되는 높이에 위치된 기판으로 기판세정을 위한 린스액과 같은 중성 처리유체를 분사한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 매엽식 기판 처리 장치는 기판이 놓여지는 스핀 헤드를 포함하는 기판지지부재; 상기 스핀 헤드 주위를 감싸도록 설치되어 기판상에서 비산되는 처리유체를 종류별로 회수하는 처리용기; 기판으로 알칼리성 처리유체를 분사하는 제1이동 노즐; 기판으로 산성 처리유체를 분사하는 제2이동 노즐; 및 상기 처리 용기에 설치되고 상기 스핀헤드에 놓여진 기판으로 중성 처리유체를 분사하는 그리고 분사 각도 조절이 가능한 고정 노즐을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 처리 용기는 제1흡입덕트와, 상기 제1흡입덕트 아래에 배치되는 제2흡입덕트 그리고 상기 제2흡입덕트 아래에 배치되는 제3흡입덕트를 포함하되; 상기 제2흡입덕트에서는 상기 고정 노즐로부터 기판으로 분사되는 중성 처리유체를 회수하고, 상기 제1흡입덕트와 상기 제3흡입덕트에서는 산성 처리유체와 알칼리성 처리유체를 각각 선택적으로 회수한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 고정 노즐은 상기 처리 용기에 고정 설치되는 브라켓; 상기 브라켓에 높낮이 조절 및 회전 가능하게 설치되는 노즐 몸체; 상기 노즐 몸체에 힌지축 결합되는 노즐헤드; 및 상기 노즐 몸체를 통해 상기 노즐헤드에 연결되는 처리유체 공급관을 포함한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 매엽식 기판 처리 장치에서의 기판 처리 방법은 기판으로 처리유체들을 순차적으로 분사하고, 사용된 처리유체들은 상기 흡입덕트들을 통해 분리 회수하되; 상기 처리유체들의 분리 회수는 최상단에 위치하는 흡입덕트와 최하단에 위치하는 흡입덕트 사이의 중간단 흡입덕트에서 중성 처리 유체를 회수한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 중성 처리 유체는 상기 고정 노즐을 통해 기판으로 분사된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판으로 처리유체들을 순차적으로 분사하는 단계에서, 상기 고정노즐은 상기 처리 용기 내에서 상기 흡입덕트들에 대한 상기 스핀헤드의 상대 높이에 따라 분사 각도가 조절된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 최상단에 위치하는 흡입덕트에서는 기판으로 분사되는 산성 처리유체와 알칼리성 처리유체중에서 어느 하나의 처리유체를 회수하고, 상기 최하단에 위치하는 흡입덕트에서는 기판으로 분사되는 산성 처리유체와 알칼리성 처리유체중에서 나머지 하나의 처리유체를 회수한다.
본 발명에 의하면, 고정 노즐의 분사 각도를 조절할 수 있기 때문에 흡입덕트들 각각에 대한 공정 대응이 가능하다.
또한, 본 발명에 의하면 고정 노즐의 분사 각도를 후방에서 조절할 수 있기 때문에 고정 노즐이 병렬로 인접하게 배치된 상태에서도 각도 조절이 용이하다.
또한, 본 발명은 고정 노즐의 셋팅에 따른 오차 및 작업 시간 로스를 방지하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 처리유체의 리바운드 현상으로 알칼리성 처리유체와 산성 처리유체가 혼합되는 것을 방지할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 매엽식 기 판 처리 장치를 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
아래의 실시예에서는 알카리성 약액(오존수 포함), 산성 약액, 린스액, 그리고 건조가스(IPA가 포함된 가스)와 같은 처리유체들을 사용하여 기판을 세정하는 장치를 예로 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않으며, 식각 공정 등과 같이 기판을 회전시키면서 공정을 수행하는 다양한 종류의 장치에 모두 적용될 수 있다.
( 실시 예 )
도 1은 본 발명에 따른 매엽식 기판 처리 장치의 구성을 보여주는 평면 구성도이다. 도 2는 본 발명에 따른 매엽식 기판 처리 장치의 구성을 보여주는 측단면 구성도이다. 도 2에서는 도면 편의상 이동 노즐 부재를 생략하였다.
본 실시예에서는 매엽식 기판 처리 장치(1)가 처리하는 기판으로 반도체 기판를 일례로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 유리 기판과 같은 다양한 종류의 기판에도 적용될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 매엽식 기판 처리 장치(1)는 다양한 처리유체들을 사용하여 기판 표면에 잔류하는 이물질 및 막질을 제거하는 장치로써, 챔버(10), 처리 용기(100), 기판 지지부재(200), 이동 노즐 부재(300), 고정 노즐(500)들 및 배기부재(400)를 포함한다.
챔버(10)는 밀폐된 내부 공간을 제공하며, 상부에는 팬필터유닛(12)이 설치된다. 팬필터유닛(12)은 챔버(10) 내부에 수직기류를 발생시킨다.
팬필터유닛(12)은 필터와 공기공급팬이 하나의 유니트로 모듈화된 것으로, 청정공기를 필터링하여 챔버 내부로 공급해주는 장치이다. 청정공기는 팬 필터 유닛(12)을 통과하여 챔버 내부로 공급되어 수직기류를 형성하게 된다. 이러한 공기의 수직기류는 기판 상부에 균일한 기류를 제공하게 되며, 처리유체에 의해 기판 표면이 처리되는 과정에서 발생되는 오염물질(흄)들은 공기와 함께 처리 용기(100)의 흡입덕트들을 통해 배기부재(400)로 배출되어 제거됨으로써 처리 용기 내부의 고청정도를 유지하게 된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 챔버(10)는 수평 격벽(14)에 의해 공정 영역(16)과 유지보수 영역(18)으로 구획된다. 도면에는 일부만 도시하였지만, 유지보수 영역(18)에는 처리 용기(100)와 연결되는 배출라인(141,143,145), 서브배기라인(410) 이외에도 승강유닛의 구동부과, 이동 노즐 부재(300)의 이동 노즐(310)들과 연결되는 구동부, 공급라인 등이 위치되는 공간으로, 이러한 유지보수 영역(18)은 기판 처리가 이루어지는 공정 영역으로부터 격리되는 것이 바람직하다.
처리 용기(100)는 상부가 개구된 원통 형상을 갖고, 기판(w)을 처리하기 위한 공정 공간을 제공한다. 처리 용기(100)의 개구된 상면은 기판(w)의 반출 및 반입 통로로 제공된다. 처리 용기(100) 내측에는 기판 지지부재(200)가 위치된다. 기판 지지부재(200)는 공정 진행시 기판(W)을 지지하고, 기판을 회전시킨다.
이하, 도면을 참조하여 상기 처리 용기(100)와 상기 기판 지지부재(200)에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 처리 용기와 기판 지지부재를 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 처리 용기(100)는 스핀헤드(210)가 위치되는 상부공간(132a)과, 상부공간(132a)과는 스핀헤드(210)에 의해 구분되며 강제 배기가 이루어지도록 하단부에 배기덕트(190)가 연결된 하부공간(132b)을 제공한다. 처리 용기(100)의 상부공간(132a)에는 회전되는 기판상에서 비산되는 처리유체와 기체, 흄을 유입 및 흡입하는 환형의 제1, 제2 및 제3 흡입덕트(110, 120, 130)가 다단으로 배치된다.
환형의 제1, 제2 및 제3 흡입덕트(110, 120, 130)는 하나의 공통된 환형공간(용기의 하부공간에 해당)과 통하는 배기구(H)들을 갖는다. 하부공간(132b)에는 배기부재(400)와 연결되는 배기덕트(190)가 제공된다.
구체적으로, 제1 내지 제3 흡입덕트(110, 120, 130)는 각각 환형의 링 형상을 갖는 바닥면 및 바닥면으로부터 연장되어 원통 형상을 갖는 측벽을 구비한다. 제2 흡입덕트(120)는 제1 흡입덕트(110)를 둘러싸고, 제1 흡입덕트(110)로부터 이격되어 위치한다. 제3 흡입덕트(130)는 제2 흡입덕트(120)를 둘러싸고, 제2 흡입덕트(120)로부터 이격되어 위치한다.
제1 내지 제3 흡입덕트(110, 120, 130)는 기판(w)으로부터 비산된 처리유체 및 흄이 포함된 기체가 유입되는 제1 내지 제3 회수공간(RS1, RS2, RS3)을 제공한다. 제1 회수 공간(RS1)은 제1 흡입덕트(110)에 의해 정의되고, 제2 회수공간(RS2) 은 제1 흡입덕트(110)와 제2 흡입덕트(120) 간의 이격 공간에 의해 정의되며, 제3 회수공간(RS3)은 제2 흡입덕트(120)와 제3 흡입덕트(130) 간의 이격 공간에 의해 정의된다.
제1 내지 제3 흡입덕트(110, 120, 130)의 각 상면은 중앙부가 개구되고, 연결된 측벽으로부터 개구부측으로 갈수록 대응하는 바닥면과의 거리가 점차 증가하는 경사면으로 이루어진다. 이에 따라, 기판(w)으로부터 비산된 처리유체는 제1 내지 제3 흡입덕트(110, 120, 130)의 상면들을 따라 회수 공간들(RS1, RS2, RS3) 안으로 흘러간다.
제1 회수공간(RS1)에 유입된 제1 처리액은 제1 회수라인(141)을 통해 외부로 배출된다. 제2 회수공간(RS2)에 유입된 제2 처리액은 제2 회수라인(143)을 통해 외부로 배출된다. 제3 회수공간(RS3)에 유입된 제3 처리액은 제3 회수라인(145)을 통해 외부로 배출된다.
한편, 처리 용기(100)는 처리 용기(100)의 수직 위치를 변경시키는 승강 유닛(600)와 결합된다. 승강 유닛(600)은 처리 용기(100)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(100)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(210)에 대한 처리 용기(100)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(600)은 브라켓(612), 이동 축(614), 그리고 구동기(616)를 가진다. 브라켓(612)은 처리 용기(100)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(612)에는 구동기(616)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동 축(614)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(210)에 로딩 또는 스핀 헤드(210)로부터 언로딩될 때 스핀 헤드(210)가 처리 용기(100)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(100)는 하강한다. 또한, 공정이 진행시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 흡입덕트(110, 120, 130)로 유입될 수 있도록 처리 용기(100)의 높이가 조절된다. 이에 따라, 처리 용기(100)와 기판(w) 간의 상대적인 수직 위치가 변경된다. 따라서, 처리 용기(100)는 상기 각 회수공간(RS1, RS2, RS3) 별로 회수되는 처리액과 오염 가스의 종류를 다르게 할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 기판 처리장치(1)는 처리 용기(100)를 수직 이동시켜 처리 용기(100)와 기판 지지부재(200) 간의 상대적인 수직 위치를 변경시킨다. 그러나, 기판 처리장치(1)는 기판 지지부재(200)를 수직 이동시켜 처리 용기(100)와 기판 지지부재(200) 간의 상대적인 수직 위치를 변경시킬 수도 있다.
기판 지지 부재(200)는 처리 용기(100)의 내측에 설치된다. 기판 지지 부재(200)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지하며, 공정이 진행되는 동안 후술할 구동부(240)에 의해 회전될 수 있다. 기판 지지 부재(200)는 원형의 상부 면을 갖는 스핀헤드(210)를 가지며, 스핀헤드(210)의 상부 면에는 기판(W)을 지지하는 지지 핀(212)들과 척킹 핀(214)들을 가진다. 지지 핀(212)들은 스핀헤드(210)의 상부 면 가장자리부에 소정 간격 이격되어 일정 배열로 배치되며, 스핀헤드(210)으로부터 상측으로 돌출되도록 구비된다. 지지 핀(212)들은 기판(W)의 하면을 지지하여 기판(W)이 스핀헤드(210)로부터 상측 방향으로 이격된 상태에서 지지되도록 한다. 지지 핀(212)들의 외 측에는 척킹 핀(214)들이 각각 배치되며, 척킹 핀(214)들은 상측으로 돌출되도록 구비된다. 척킹 핀(214)들은 다수의 지지 핀(212)들에 의해 지지된 기판(W)이 스핀헤드(210) 상의 정 위치에 놓이도록 기판(W)을 정렬한다. 공정 진행시 척킹 핀(214)들은 기판(W)의 측부와 접촉되어 기판(W)이 정 위치로부터 이탈되는 것을 방지한다.
스핀헤드(210)의 하부에는 스핀헤드(210)를 지지하는 지지축(220)이 연결되며, 지지축(220)은 그 하단에 연결된 구동부(230)에 의해 회전한다. 구동부(230)는 모터 등으로 마련될 수 있다. 지지축(220)이 회전함에 따라 스핀헤드(210) 및 기판(W)이 회전한다.
배기부재(400)는 공정시 제1 내지 제3 흡입덕트(110, 120, 130)에 배기압력(흡입압력)을 제공하기 위한 것이다. 배기부재(400)는 배기덕트(190)와 연결되는 서브배기라인(410), 댐퍼(420)를 포함한다. 서브배기라인(410)은 배기펌프(미도시됨)로부터 배기압을 제공받으며 반도체 생산라인(팹)의 바닥 공간에 매설된 메인배기라인과 연결된다.
이동 노즐 부재(300)는 처리 용기(100)의 외측에 위치되는 다수의 이동 노즐(310)들을 포함한다. 이동 노즐(310)들은 기판(w)을 세정 또는 식각하기 위한 처리유체(산성액, 알칼리성액, 중성액, 건조가스)를 기판 지지부재(200)에 고정된 기판(w)으로 공급한다.
고정 노즐(500)들은 처리 용기(100) 상단에 설치된다. 고정 노즐(500)은 스핀헤드(210)에 놓여진 기판(W)으로 처리유체를 분사한다. 고정 노즐(500)은 기판의 처리 위치에 따라 분사 각도 조절이 가능하다.
도 3은 고정 노즐의 사시도이고, 도 4은 고정 노즐의 측면도이며, 도 5는 고정 노즐의 측단면도이다. 도 6은 노즐 헤드에 결합되는 고정 볼트를 보여주는 단면 도이고, 도 7은 도 4에 표시된 a-a선 단면도이다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 고정 노즐(500)은 처리 용기(100)에 고정 설치되는 브라켓(510), 브라켓(510)에 설치되는 노즐 몸체(520), 노즐 몸체(520)의 일단에 회전 가능하게 설치되는 노즐헤드(530), 노즐 몸체(520)를 통해 노즐헤드(530)에 연결되는 처리유체 공급관(540)을 포함한다. 본 발명에서는 고정 노즐(500)들이 하나의 브라켓(510)에 병렬로 설치된다. 고정 노즐(500)들 각각은 기판으로 초순수, SC-1, 건조가스(N2)를 분사한다.
브라켓(510)은 처리 용기(100)의 최상단 흡입 덕트(130) 외측면에 고정 설치된다. 브라켓(510)에는 노즐 몸체(520)가 결합되는 중공형태의 샤프트(512)들을 갖는다. 처리유체 공급관(540)은 샤프트(512)의 중공을 통해 노즐 몸체(520)로 유입되어 노즐 헤드(530)에 결합된다.
노즐 몸체(520)는 브라켓(510)의 샤프트(512)에 높낮이 조절 및 샤프트(512)를 축으로 회전 가능하게 설치된다. 노즐 몸체(520)는 내부에 처리유체 공급관(540)이 지나갈 수 있도록 내부 통로(522)를 갖는다. 노즐 몸체(520)는 노즐 헤드(530)가 힌지 결합되도록 힌지축(525)과 샤프트(512)가 끼워지는 하단 장착부(526)를 갖는다. 노즐 몸체(520)는 하단 장착부(526)에 샤프트(512)를 끼우고, 높이와 방향을 조절한 상태에서 2개의 고정 볼트(527)를 하단 장착부(526)에 체결함으로써 샤프트(512)에 고정된다. 도 7에서는 고정 볼트(526)가 노즐 몸체(520)의 하단 장착부(526)에 체결된 상태를 보여준다. 도 7에서와 같이, 하단 장착부(526)는 중간에 제1절개부(526a)를 갖으며, 고정 볼트(527)가 제1절개부(526a)를 관통하 여 체결됨으로써 샤프트(512)에 고정 설치된다. 예컨대, 노즐 몸체(520)의 높낮이 또는 방향 조정은 고정볼트(527)를 약간 풀어서 느슨하게 만든 상태에서 노즐 몸체(520)의 높이 또는 방향을 맞추고 나서 다시 고정 볼트(527)를 견고하게 체결하면 된다.
노즐 헤드(530)는 노즐 몸체(520)의 힌지축(525)에 회전 가능하게 결합된다. 노즐 헤드(530)는 힌지축(525)이 삽입되는 힌지공(532)과, 힌지공(532)으로부터 수직한 방향으로 형성된 제2절개부(534), 그리고 고정 볼트(537)가 체결되는 나사홀(536)을 갖는다. 노즐 헤드(530)는 제2절개부(534)에 의해 전단부분(530a)과 후단부분(530b)으로 구분되며, 나사홀(536)은 후단부분(530b)을 관통해서 전단부분(530a) 일정깊이까지 형성된다. 고정 볼트(537)는 나사홀(536)에 체결됨으로써 후단부분(530b)과 전단부분(530a)이 체결되며, 후단부분(530b)과 전단부분(530a)이 체결에 의해 힌지공(532)이 좁혀지면서 노즐 헤드(530)가 힌지축(525)에 고정된다. 노즐 헤드(530)는 노즐 몸체(520)에서 메뉴얼로 분사 각도를 조절할 수 있다. 노즐 헤드(530)는 처리유체 공급관(540)이 삽입되는 삽입구(531)를 갖으며, 정면으로부터 처리유체 공급관(540)의 끝단에 해당되는 분사팁(542)이 돌출된다. 상술한 바와 같이, 노즐 헤드(530)는 후방에서 체결되는 고정 볼트(537)에 의해 노즐 몸체(520)의 힌지축(525)에 고정된다. 따라서, 본 발명에서와 같이 고정 노즐(500)들이 병렬로 배치되어 있어도 후방에서 고정 볼트(537)를 조이고 풀어서 노즐 헤드(530)의 분사 각도를 조절할 수 있다.
본 실시예에서는 노즐 헤드(530)가 노즐 몸체(520)에 메뉴얼로 분사 각도를 조절하는 것으로 설명하였으나, 노즐 헤드(530)는 별도의 구동부에 의해 자동으로 분사 각도를 조절할 수 도 있다.
도 8에는 노즐 헤드의 분사 각도를 조절하는 구동부를 갖는 고정 노즐을 보여주는 도면이다.
도 8에서와 같이, 구동부(550)는 힌지축에 결합되어 노즐 헤드(530)의 분사 각도를 자동으로 조절하게 된다. 이렇게 분사 각도의 자동 조절이 가능한 고정 노즐(500)은 처리 용기(100) 내에서 흡입덕트들에 대한 스핀헤드(210)의 상대 높이에 따라 노즐헤드(530)의 분사 각도를 자동으로 조절할 수 있다. 이와 같은 구동부를 갖는 고정 노즐은 병렬로 조밀하게 설치하기가 곤란하다는 단점이 있지만, 자동 조절이 가능하기 때문에 작업자가 공정 진행중에도 고정 노즐의 분사 각도를 조절할 수 있다는 장점을 갖는다.
기판 처리 공정에 사용되는 처리유체는 불산(HF), 황산(H3SO4), 질산(HNO3), 인산(H3PO4), 오존수, 그리고 SC-1 용액(수산화암모늄(NH4OH), 과산화수소(H2O2) 및 물(H2O)의 혼합액)으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 린스액으로는 초순수(DIW:Deionized Water)가 사용될 수 있고, 건조 가스로는 이소프로필 알코올 가스(IPA:Isopropyl alcohol gas)가 사용될 수 있다. 고정 노즐(500)들은 중성 처리유체(초순수, 질소가스,SC-1 용액)를 기판으로 분사할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 기판 처리 장치에 의하면, 제1 내지 제3 흡입덕트(110, 120, 130)는 기판(w)의 처리 공정시 기판(w)으로 공급되는 처리유체를 회수한다. 본 발명에서는 산성 처리유체와 알칼리성 처리유체 그리고 초순수와 같은 중성 처리유체를 사용하여 기판 세정 공정을 진행하게 된다. 기판으로 분사되는 각각의 처리유체들은 제1흡입덕트(110)와 제2흡입덕트(120) 그리고 제3흡입덕트(130)로 분리되어 회수되며, 이렇게 회수된 처리유체들 중 산성 처리유체와 알칼리성 처리유체는 재사용을 위한 리사이클 장치(미도시됨)로 보내진다. 본 발명에서는 제3흡입덕트(130)에서 산성 처리유체를 회수하고, 제1회수덕트(110)에서는 알칼리성 처리유체를 회수하며, 제2회수덕트(120)에서는 중성 처리유체들을 회수하거나, 또는 제3흡입덕트(130)에서 알카리성 처리유체를 회수하고, 제1흡입덕트(110)에서 산성 처리유체를 회수하는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 중성 처리유체가 제2회수덕트(120)에서 회수되도록 고정 노즐(500)의 분사 각도를 조절할 수 있다. 처리 유체의 회수 과정에서 기판으로부터 비산되는 처리유체의 일부는 그 해당 흡입덕트 아래에 위치하는 흡입덕트로 유입되는데, 산성 처리유체는 제3흡입덕트(130)에서 회수되기 때문에 산성 처리유체가 리바운드되더라도 제1흡입덕트(110)로 유입되지 않는다. 따라서 제1흡입덕트(130)를 통해 회수되는 알칼리성 처리유체의 오염을 방지할 수 있고, 알칼리성 처리유체의 재사용이 가능해진다. 물론, 제1흡입덕트(110)에는 제2흡입덕트(120)에서 회수되는 중성 처리유체가 유입될 수 있으나 중성 처리유체의 경우 알칼리성 처리유체의 농도 변화만을 유발시키기 때문에 재사용에는 큰 문제가 되지 않는다. 이처럼, 본 발명에서는 기판 표면의 원하는 위치로 처리유체가 분사되도록 고정 노즐의 분사각도를 조절할 수 있기 때문에 최적의 공정 조건을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 수시로 변경되는 공정 레시피에 용이하게 대응할 수 있다.
도 9는 기판이 제1흡입덕트에 대응되는 높이에서 공정 처리되는 과정을 보여주는 도면이다. 도 10은 기판이 제2흡입덕트에 대응되는 높이에서 공정 처리되는 과정을 보여주는 도면이다. 도 11은 기판이 제3흡입덕트에 대응되는 높이에서 공정 처리되는 과정을 보여주는 도면이다. 점선은 배기 흐름을 나타내며, 실선은 노즐로부터 기판 상부로 분사되는 처리액의 흐름을 나타낸다.
도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 고정 노즐(500)은 제1,2,3흡입덕트(110,120,130)에 각각 대응되는 분사 각도로 회전 가능함으로써 최적의 기판 분사 포인트로 처리유체를 분사할 수 있는 것이다. 특히, 본 발명에서는 고정 노즐이 노즐 헤드의 분사 각도를 조절한 후 후방에서 고정하는 구조이기 때문에 작업자의 편의성에도 큰 효과를 볼 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 발명에 따른 매엽식 기판 처리 장치의 구성을 보여주는 평면 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 매엽식 기판 처리 장치의 구성을 보여주는 측단면 구성도이다.
도 3은 고정 노즐의 사시도이다.
도 4은 고정 노즐의 측면도이다.
도 5는 고정 노즐의 측단면도이다.
도 6은 도 4에 표시된 a-a선 단면도이다.
도 7은 도 4에 표시된 b-b선 단면도이다.
도 8은 노즐 헤드의 분사 각도를 조절하는 구동부를 갖는 고정 노즐을 보여주는 도면이다.
도 9는 기판이 제1흡입덕트에 대응되는 높이에서 공정 처리되는 과정을 보여주는 도면이다.
도 10은 기판이 제2흡입덕트에 대응되는 높이에서 공정 처리되는 과정을 보여주는 도면이다.
도 11은 기판이 제3흡입덕트에 대응되는 높이에서 공정 처리되는 과정을 보여주는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 챔버 100 : 처리 용기
200 : 기판 지지 부재 400 : 배기부재
500 : 고정 노즐 520 : 노즐 몸체
530 : 노즐 헤드

Claims (17)

  1. 매엽식 기판 처리 장치에 있어서:
    기판이 놓여지는 스핀 헤드를 포함하는 기판지지부재;
    상기 스핀 헤드 주위를 감싸도록 설치되어 기판상에서 비산되는 처리유체를 회수하는 처리용기; 및
    상기 처리 용기에 설치되고 상기 스핀헤드에 놓여진 기판으로 처리유체를 분사하는 그리고 분사 각도 조절이 가능한 고정노즐들을 포함하는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 노즐들 각각은
    노즐 몸체;
    상기 노즐 몸체에 힌지축 결합되는 그리고 정면에 노즐팁을 갖는 노즐헤드; 및
    상기 노즐헤드에 연결되는 처리유체 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 노즐들 각각은
    상기 처리 용기에 고정 설치되는 브라켓;
    상기 브라켓에 설치되는 노즐 몸체;
    상기 노즐 몸체에 힌지축 결합되는 그리고 정면에 노즐팁을 갖는 노즐헤드; 및
    상기 노즐헤드에 연결되는 처리유체 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 노즐 몸체는
    상기 브라켓에 높낮이 조절 및 회전 가능한 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 처리 장치.
  5. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 고정 노즐은
    상기 노즐 헤드의 후면으로부터 체결되어 상기 노즐 몸체의 힌지축상에 상기 노즐 헤드를 고정시키는 고정 볼트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 처리 장치.
  6. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 고정 노즐은
    상기 노즐헤드의 분사 각도를 조절하기 위한 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 처리 장치.
  7. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 처리 용기는
    기판상으로부터 비산되는 처리유체를 종류별로 회수하기 위한 환형의 흡입덕트들이 다단으로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 고정 노즐은
    상기 처리 용기 내에서 상기 흡입덕트들에 대한 상기 스핀헤드의 상대 높이에 따라 상기 노즐헤드의 분사 각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 처리 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 흡입덕트들은
    최상단의 제1흡입덕트와, 상기 제1흡입덕트 아래의 제2흡입덕트 그리고 최하단의 제3흡입덕트를 포함하고,
    상기 제2흡입덕트는 중성 처리유체를 회수하고, 상기 제1흡입덕트는 산성 처리유체를 회수하며, 상기 제3흡입덕트는 알칼리성 처리유체를 회수하는 것을 특징 으로 하는 매엽식 기판 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 고정 노즐은
    상기 제2흡입덕트에 해당되는 높이에 위치된 기판으로 기판세정을 위한 린스액과 같은 중성 처리유체를 분사하는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 처리 장치.
  11. 매엽식 기판 처리 장치에 있어서:
    기판이 놓여지는 스핀 헤드를 포함하는 기판지지부재;
    상기 스핀 헤드 주위를 감싸도록 설치되어 기판상에서 비산되는 처리유체를 종류별로 회수하는 처리용기;
    기판으로 알칼리성 처리유체를 분사하는 제1이동 노즐;
    기판으로 산성 처리유체를 분사하는 제2이동 노즐; 및
    상기 처리 용기에 설치되고 상기 스핀헤드에 놓여진 기판으로 중성 처리유체를 분사하는 그리고 분사 각도 조절이 가능한 고정 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 처리 용기는
    제1흡입덕트와, 상기 제1흡입덕트 아래에 배치되는 제2흡입덕트 그리고 상기 제2흡입덕트 아래에 배치되는 제3흡입덕트를 포함하되;
    상기 제2흡입덕트에서는 상기 고정 노즐로부터 기판으로 분사되는 중성 처리유체를 회수하고, 상기 제1흡입덕트와 상기 제3흡입덕트에서는 산성 처리유체와 알칼리성 처리유체를 각각 선택적으로 회수하는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 처리 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 고정 노즐은
    상기 처리 용기에 고정 설치되는 브라켓;
    상기 브라켓에 높낮이 조절 및 회전 가능하게 설치되는 노즐 몸체;
    상기 노즐 몸체에 힌지축 결합되는 노즐헤드; 및
    상기 노즐 몸체를 통해 상기 노즐헤드에 연결되는 처리유체 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 처리 장치.
  14. 스핀 헤드 주위를 감싸도록 설치된 흡입덕트들이 다단 배치된 처리용기와, 상기 처리용기에 고정 설치된 고정노즐을 갖는 매엽식 기판 처리 장치에서의 기판 처리 방법에 있어서:
    기판으로 처리유체들을 순차적으로 분사하고, 사용된 처리유체들은 상기 흡입덕트들을 통해 분리 회수하되;
    상기 처리유체들의 분리 회수는
    최상단에 위치하는 흡입덕트와 최하단에 위치하는 흡입덕트 사이의 중간단 흡입덕트에서 중성 처리 유체를 회수하는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 처리 장치에서의 기판 처리 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 중성 처리 유체는 상기 고정 노즐을 통해 기판으로 분사되는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 처리 장치에서의 기판 처리 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 기판으로 처리유체들을 순차적으로 분사하는 단계에서,
    상기 고정노즐은 상기 처리 용기 내에서 상기 흡입덕트들에 대한 상기 스핀헤드의 상대 높이에 따라 분사 각도가 조절되는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 처리 장치에서의 기판 처리 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 최상단에 위치하는 흡입덕트에서는 기판으로 분사되는 산성 처리유체와 알칼리성 처리유체중에서 어느 하나의 처리유체를 회수하고,
    상기 최하단에 위치하는 흡입덕트에서는 기판으로 분사되는 산성 처리유체와 알칼리성 처리유체중에서 나머지 하나의 처리유체를 회수하는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 처리 장치에서의 기판 처리 방법.
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