KR20100054434A - 노즐 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 - Google Patents

노즐 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 Download PDF

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Abstract

내부관의 진동 및 충격이 완화되고, 외부관 내부의 부식이 방지된 노즐 및 이를 포함하는 기판 처리 장치가 제공된다. 노즐은 외부관, 외부관과 적어도 부분적으로 이격되도록 외부관 내에 삽입된 내부관, 및 외부관 및 내부관의 이격 공간을 적어도 부분적으로 충진하는 충격 흡수재를 포함한다.
노즐, 내부관, 외부관, 충격 흡수재

Description

노즐 및 이를 포함하는 기판 처리 장치{Nozzle and Substrate Treatment Apparatus Comprinsing the Same}
본 발명은 노즐 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자는 기판 상에 소정의 막을 형성하고, 그 막을 일정한 패턴으로 형성함으로써 제조된다.　상기 막 패턴은 화학 기상 증착 공정, 사진 공정, 확산 공정, 식각 공정, 세정 공정 등 여러 가지 단위 공정이 순차적 또는 반복적인 수행에 의해 형성된다.
상기 단위 공정 중, 식각 공정이나 세정 공정을 수행하는 다양한 방법 중 하나는 약액(Chemical)이나 순수(Deionized Water)를 노즐을 이용하여 기판 위로 분사시키고, 기판을 회전시킴으로써 약액 또는 순수가 기판 위에 고르게 퍼지게 하는 것이다.
식각 공정이나 세정 공정에 투입되는 약액은 식각 공정이나 세정 공정의 수 이상으로 그 종류가 다양하다. 막 형성을 위해 사용되는 물질이 변화하거나 다양화될수록 그 물질을 식각하는 데에 사용되는 약액과, 그 물질이나 식각 약액을 세정하는 데에 적용되는 약액의 종류도 더욱 다양해질 것이다. 또, 같은 노즐에서 서로 다른 약액이 분사될 경우 약액 오염이 발생할 수 있음을 감안하면, 약액 종류의 증가는 더욱 많은 수의 노즐이 설치될 필요성을 인식케 한다. 따라서, 기판 상부의 한정된 공간에 노즐을 고정 설치하겠다는 오래된 아이디어는 한계에 봉착한다.
이에 대한 새로운 대안은 기판의 상부보다 훨씬 더 넓은 공간을 확보할 수 있고, 활용이나 유지, 보수가 유리한 기판의 외측 영역을 주시한다. 즉, 기판의 외측에 노즐을 설치하고, 노즐이 회전하여 기판 상부로 배치될 수 있다면, 기판 상부로부터의 안정적인 약액 분사를 확보하면서도, 더욱 많은 수의 노즐 설치가 가능해진다.
한편, 노즐이 회전에 의해 기판 상부로 배치될 때, 정확히 원하는 위치에 배치되기 위해서는 회전에도 불구하고 노즐을 이루는 관의 진동이 최소화될 수 있는 강도가 높은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 금속관을 들 수 있는데, 그러나 금속관의 경우에는 약액에 의해 부식이 될 우려가 있다. 따라서, 위 두가지 조건을 만족하는 구조로서, 강도가 높은 물질로 이루어진 외부관과 약액에 부식되지 않는 내부관의 이중관 구조가 고려된다.
그러나, 서로 다른 물질의 관들로 이루어진 이중관 구조는 대부분 외부관과 내부관 사이의 이격 공간을 수반한다. 이러한 이격 공간 때문에, 약액 토출시 내부관이 떨리면 내부관과 외부관이 충돌 현상이 발생하게 된다. 내부관과 외부관이 충돌시, 비록 약액의 토출이 끝나다고 하더라도 그 충격에 의해 원하지 않은 약액이 추가로 토출될 수 있다. 또, 내부관과 외부관 사이에 약액이나 반응가스(fume)가 혼입되면 외부관 내부를 부식시킬 수 있다. 그 부식물은 낙하하여 공정 오염을 유발하는 원인이 될 수 있다. 더군다나, 외부관의 내측에 부식된 부분은 시각적으로 확인도 어렵고, 제거하기도 매우 곤란하기 때문에, 그 오염 위험은 더욱 크다고 할 것이다.
본 발명은 이러한 점들에 근거해 착안된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 내부관의 진동 및 충격이 완화되고, 외부관 내부의 부식이 방지된 노즐을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 내부관의 진동 및 충격이 완화되고, 외부관 내부의 부식이 방지된 노즐을 포함하는 기판 처리 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐은 외부관, 상 기 외부관과 적어도 부분적으로 이격되도록 상기 외부관 내에 삽입된 내부관, 및 상기 외부관 및 상기 내부관의 이격 공간을 적어도 부분적으로 충진하는 충격 흡수재를 포함한다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판을 지지하는 기판 지지대, 및 상기 기판 지지대의 상부에 배치된 노즐로서, 외부관, 상기 외부관과 적어도 부분적으로 이격되도록 상기 외부관 내에 삽입된 내부관, 및 상기 외부관 및 내부관의 이격 공간을 적어도 부분적으로 충진하는 충격 흡수재를 포함하는 노즐을 포함한다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 본 발명의 실시예들에 따른 노즐은 내부관과 외부관 이중관을 사용하면서도, 내부관과 외부관의 이격 공간에 충격 흡수재가 충진되어 있기 때문에, 이격 공간을 통한 약액 또는 반응 가스의 혼입이 방지되고, 내부관 진동에 따른 원치 않은 약액 분사가 방지될 수 있다.
또, 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리 장치는 상기한 바와 같은 노즐을 사용하기 때문에, 약액 또는 반응 가스에 의한 부식물 낙하나, 원치 않는 약액 토출에 따른 공정 오염이 방지될 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "접속된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 접속된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(600)는 공정 챔버(400), 기판 지지대(500), 및 노즐부(300)를 포함한다.
공정 챔버(400)는 기판(W)에 대한 처리 공정이 진행되는 공간이다. 예를 들어, 기판 처리 장치(600)가 식각 장치일 경우, 식각 처리 공정이 진행되고, 세정 장치일 경우, 세정 처리 공정이 진행된다. 몇몇 실시예에서, 공정 챔버(400)는 상부가 개방된 형태로 된 외벽(410), 외벽(410) 내측에 식각 공정 또는 세정 공정 진행시에 케미컬이 외부로 비산되는 것을 방지하기 위하여 배치된 비산 방지벽(420) 및 외벽(410)의 하부에 기판 처리 공정에 사용된 케미컬 또는 순수가 배출되도록 배치된 배출구(430)를 포함한다.
공정 챔버(400)의 내부 중앙에는 기판(W)이 안착되는 기판 지지대(500)가 배치된다. 기판 지지대(500)는 기판 처리 공정시 기판(W)을 고속으로 회전시키는 회전 테이블(510) 및 회전 테이블(510)의 외주연에 소정 간격으로 이격되어 배치되고, 기판(W)의 측면을 고정시키는 클램프(520)를 포함한다. 도 2에서는 기판(W)의 고정 수단을 클램프(520)로 도시하고 있으나, 기판(W)을 진공 또는 다른 기구적인 방법으로 고정시킬 수 있는 수단이 사용될 수도 있다.
노즐부(300)는 노즐(100) 및 회전축(200)을 포함한다. 회전축(200)은 노즐(100)에 연결 설치되어 노즐(100)을 회전 이동시킨다. 노즐(100)은 케미컬이나 순수 등과 같은 처리 용액 공급부(미도시)가 연결되어 있다. 노즐(100)은 처리 용액 공급부로부터 처리 용액을 제공받아 상기 용액을 노즐 분사구(101)를 통해 분사한다.
몇몇 실시예에서 회전축(200)은 공정 챔버(400)의 외측에 위치할 수 있다. 노즐(100)은 공정 챔버(400)의 외측에 위치하다가 공정 회전축(200)의 회전에 따라 공정 챔버(400)의 기판 지지대(500) 상부로 이동할 수 있다. 본 발명의 바람직한 몇몇 실시예는 회전축(200)의 회전으로 노즐(100)의 노즐 분사구(101)가 기판 지지대(500) 상에 배치된 기판(W)의 정중앙에 위치할 수 있으며, 그 위치에서 처리 용액의 분사가 이루어지고, 회전 테이블(510)의 회전으로 분사된 용액을 기판(W) 상면 전체에 고르게 퍼지게 할 수 있다.
한편, 도면에서는 회전축(200)에 하나의 노즐(100)만이 연결 설치된 경우가 예시되어 있지만, 본 발명의 몇몇 다른 실시예에 따르면, 회전축(200)에 2 이상의 노즐(100)이 연결 설치될 수도 있다. 또, 2 이상의 회전축(200)이 설치되어 기판 지지대(500) 상부로 이동 가능한 더욱 많은 수의 노즐(100)이 구비될 수 있다. 회전축(200)이 공정 챔버(400)의 외측에 위치하면, 공간적으로 많은 수의 회전축(200)을 설치하기 용이하다. 같은 관점에서 더 많은 노즐(100)을 쉽게 구비할 수 있는 장점이 있다.
이하, 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐에 대해 더욱 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 노즐(100)은 외부관(120), 외부관(120) 내에 삽입된 내부관(110) 및 외부관(120)과 내부관(110)의 이격 공간에 충진된 충격 흡수재(130)를 포함한다.
내부관(110)은 케미컬이나 순수 등과 같은 처리 용액이 통과할 수 있는 공간을 제공한다. 내부관(110)의 내벽은 케미컬 등에 접하게 되는데, 내부관(110)이 처리 용액 등에 의해 부식되는 것을 방지하기 위하여, 내부관(110)은 내부식성 재질로 이루어진다. 예를 들면, 내부관(110)은 플라스틱 수지 등으로 이루어질 수 있다. 본 발명의 바람직한 몇몇 실시예에서 PFA 배관이 내부관(110)으로 사용될 수 있다.
내부관(110)이 플라스틱 수지 등으로 이루어지면, 내부식 관점에서는 유리하지만, 외부의 충격에 취약하다. 또, PFA 배관 같은 경우는 그 강도가 약하여 회전 축(200)의 회전에 따라 정확하게 회전하지 못하고, 자체 진동 운동을 한다. 이러한 진동 운동은 PFA 배관을 정확한 위치로 이동시키는데 장애가 될 수 있다.
따라서, 내부관(110)의 외측에 강도가 높은 외부관(120)을 설치하여 외부 충격 및 자체 진동 문제를 보완한다.
외부관(120)은 내부관(110)보다 강도가 큰 물질 예를 들어 금속성 물질로 형성된다. 몇몇 실시예에서는 외부관(120)으로 SUS 배관이 사용된다. 결과적으로 내부관(110)이 외부관(120) 내에 삽입되는 형상이므로, 외부관(120)의 내경이 내부관(110)의 내경보다 큼을 물론이다.
한편, 외부관(120) 내에 내부관(110)을 삽입할 때, 외부관(120)의 내벽과 내부관(110)의 외벽이 완벽하게 접하게 하는 것은 기술적으로 매우 어렵다. 특히, 도 2에 도시된 것처럼, 노즐(100)은 회전축(200)으로부터 노즐 분사구(101)까지 적어도 1회의 절곡 또는 굴곡 영역을 수반하는데, 이처럼 노즐(100)이 휘어 있으면 외부관(120)과 내부관(110) 사이가 적어도 부분적으로 이격되는 것은 불가피하다.
그런데, 이와 같은 외부관(120)과 내부관(110)의 이격 공간은 내부관(110)과 외부관(120)의 충돌 가능성을 초래한다. 예를 들어, 노즐 분사구(101)를 통해 약액을 분사할 때, 내부관(110)이 부분적으로 떨리게 되는데, 이 경우 내부관(110)과 외부관(120)의 충돌 위험이 있다. 이처럼, 내부관(110)과 외부관(120)이 충돌하면, 비록 약액의 분사가 끝나다고 하더라도 그 충격에 의해 원하지 않은 약액이 추가로 분사될 수 있다.
더욱이, 내부관(110)과 외부관(120) 사이의 이격공간으로 약액이나 반응가 스(fume)가 혼입될 수 있는데, 혼입된 약액이나 반응가스 등은 외부관(120) 내부를 부식시킬 수 있다. 그 부식물은 낙하하여 공정 오염을 유발하는 원인이 될 수 있다. 더군다나, 외부관(120)의 내측에 부식된 부분은 시각적으로 확인도 어렵고, 제거하기도 매우 곤란하기 때문에, 그 오염 위험은 더욱 크다.
따라서, 위와 같은 현상들을 방지하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 외부관(120)과 내부관(110) 사이의 이격 공간을 적어도 부분적으로 충진하는 충격 흡수재(130)를 포함한다. 충격 흡수재(130)는 적어도 노즐 분사구(101) 측의 외부관(120)과 내부관(110) 사이 이격 공간을 충진한다. 그에 따라, 약액이나 반응가스(fume)의 혼입이 방지된다. 몇몇 실시예에서, 충격 흡수재(130)는 외부관(120)과 내부관(110) 사이의 전체 이격 공간을 모두 충진한다. 그에 따라, 내부관(110)과 외부관(120)의 충돌이 방지된다. 따라서, 원하지 않는 약액의 추가 분사가 방지될 수 있다.
충격 흡수재(130)는 예를 들면, 스폰지나 실리콘 등으로 이루어질 수 있지만 이에 제한되지 않음은 물론이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 흡수재를 형성하는 방법을 나타낸 사시도이다. 도 4에서는 충격 흡수재(130)로 실리콘을 사용한 예가 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 노즐 분사구(101)가 상부를 향하도록 외부관(120) 및 내부관(110)을 배치하고, 그 이격 공간 내로 액상의 실리콘을 분주한다. 내부관(110) 또는 외부관(120)의 끝단까지 액상 실리콘이 채워지면, 분주를 정지하고 액상의 실리콘을 고화한다. 고화된 실리콘은 외부관(120)과 내부관(110) 사이의 이격 공간을 모두 채운 충격 흡수재(130)로서 기능한다.
한편, 이상에서는 반도체 소자용 기판 처리 장치에 대한 도면을 위주로 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 액정 표시 장치용 기판 처리 장치나 기타 다른 장치들에도 동일하게 적용할 수 있음은 물론이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 충격 흡수재를 형성하는 방법을 나타낸 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 노즐 200: 회전축
300: 노즐부 400: 공정 챔버
500: 기판 지지대 600: 기판 처리 장치

Claims (5)

  1. 외부관;
    상기 외부관과 적어도 부분적으로 이격되도록 상기 외부관 내에 삽입된 내부관; 및
    상기 외부관 및 상기 내부관의 이격 공간을 적어도 부분적으로 충진하는 충격 흡수재를 포함하는 노즐.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 외부관은 상기 내부관보다 강도가 큰 물질로 이루어지는 노즐.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 외부관은 금속성 재질로 이루어지고, 상기 내부관은 플라스틱 수지로 이루어지는 노즐.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 충격 흡수재는 실리콘 또는 스펀지를 포함하는 노즐.
  5. 기판을 지지하는 기판 지지대; 및
    상기 기판 지지대의 상부에 배치된 노즐로서,
    외부관,
    상기 외부관과 적어도 부분적으로 이격되도록 상기 외부관 내에 삽입된 내부관, 및
    상기 외부관 및 내부관의 이격 공간을 적어도 부분적으로 충진하는 충격 흡수재를 포함하는 노즐을 포함하는 기판 처리 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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