KR20100059437A - 노즐 및 이를 갖는 기판 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 사용되는 노즐 유닛에 관한 것으로, 본 발명의 노즐 유닛은 기판으로 현상액을 토출하는 제1노즐; 상기 제1노즐의 토출 위치와 동일한 토출 위치를 갖으며, 기판으로 린스액을 토출하는 제2노즐; 상기 제1노즐과 상기 제2노즐이 설치되는 아암; 및 상기 아암을 이동시키는 노즐 구동부를 포함하되; 상기 제1노즐은 단면 형상이 슬릿 형태로 이루어지는 토출구가 일면에 형성된 토출 몸체를 포함하고; 상기 토출 몸체의 상기 일면은 현상액이 사선으로 토출되도록 기판의 회전방향으로 경사지게 형성된다.

패들,현상,회전,노즐,슬릿

Description

노즐 및 이를 갖는 기판 처리 장치{Nozzle and Apparatus for Processing A Substrate The Same}

본 발명은 레지스트가 도포되고, 노광처리된 기판 표면에 현상액을 공급하여 현상처리를 하는 노즐 및 이를 갖는 기판 처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 디바이스의 제조에 있어서, 피처리 기판으로서의 반도체 웨이퍼에 포토레지스트를 도포하고, 노광처리에 의해 마스크 패턴을 포토 레지스트에 전사하여 이것을 현상처리하는 것에 의해 회로 패턴을 형성한다.

여기에서, 현상처리공정에 있어서는, 현상액을 노즐로부터 기판에 연속적으로 공급하고, 패턴 형성면에 현상액을 소정시간만 액고임을 실시하여 접촉시키는 것에 의해 포토 레지스트막의 패턴을 현상하는 소위 패들(Puddle) 방식이 일반적으로 적용되고 있다.

패들 방식으로는, 기판의 지름보다 긴 토출구가 형성된 소위 슬릿 노즐을 이용하는 것이 현재의 주류이다, 이러한 슬릿 노즐을 이용하는 현상 방식으로는, 슬릿 노즐로부터 현상액을 토출하면서 기판을 180도 회전시키는 회전 방식, 기판을 회전시키지 않고 슬릿 노즐을 기판에 대해 한 방향으로 평행하게 이동시키는 스캔 방식으로 크게 나누어 진다.

전자의 회전 방식은 노즐을 고정한 상태에서 기판을 180도 회전시키는 것으로, 기판의 중심 부근에는 항상 신선한 현상액이 공급되기 때문에 가장자리 부근과 비교하여 중심 부근만 과도하게 현상되는 문제점이 있다.

후자의 스캔 방식은 기판의 지름보다 긴 토출구를 통해 현상액을 기판에 패들(Puddle)을 형성하고, 이때 기판이 아닌 부분에도 현상액이 공급됨으로써 현상액이 낭비되고, 공정시간도 오래 걸리는 문제점이 있다. 또한, 패들 방식은 노즐이 기판에 접액하며 토출하기 때문에 노즐 오염이 심각해서 주기적으로 노즐 세정이 요구된다.

본 발명의 목적은 현상처리의 불균일이 적고 선폭 균일성을 높일 수 있는 노즐 및 이를 갖는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 낭비되는 현상액의 양을 줄일 수 있는 노즐 및 이를 갖는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 노즐 오염을 최소화할 수 있는 노즐 및 이를 갖는 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 서로 다른 처리액을 사용하는 경우에도 연속적인 처리가 가능하게 하여 처리 효율을 높일 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

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 기판 처리 장치는 기판이 놓여지는 스핀 헤드를 포함하는 기판지지부재; 기판 표면으로 제공될 처리액을 공급하는 처리액 공급원; 적어도 하나의 유체 채널을 통하여 상기 처리액 공급원과 소통가능하게 연결되는 노즐 부재를 포함하되; 상기 노즐 부재는 서로 다른 처리액을 기판으로 토출하는 제1노즐과 제2노즐; 상기 제1,2노즐을 지지하는 아암; 상기 아암을 이동시키는 노즐 구동부를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1노즐과 상기 제2노즐은 기판에 대한 처리액 토출 위치가 동일하며, 상기 제1노즐은 현상액을 토출하는 노즐이고, 상기 제2노즐은 린스액을 토출하는 노즐이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1노즐과 상기 제2노즐의 처리액 토출 경로는 처리액이 기판의 회전중심으로 직접 토출되지 않도록 기판의 회전중심으로부터 일정거리 벗어난 편심을 지나가며, 상기 편심은 상기 기판의 회전중심으로부터 1-30mm 벗어난 지점이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1노즐과 상기 제2노즐은 상기 아암에서 전후,좌우,상하 위치 조정이 가능하다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1노즐은 토출 몸체; 상기 토출 몸체의 일면에 단면 형상이 슬릿 형태로 이루어지는 토출구를 포함하되; 상기 토출구는 그 길이방향으로 양단이 라운드 처리된 곡면부를 갖는다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 토출구는 중앙에 상기 슬릿 폭보다 넓은 확장부를 갖으며, 상기 확장부는 상기 토출구를 이루는 적어도 하나의 긴변에 형성되는 홈으로 이루어진다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 토출 몸체는 상기 토출구의 긴변에 해당되는 제1내측면과 제2내측면 그리고 짧은변에 해당되는 제3내측면과 제4내측면을 갖되; 상기 제1내측면과 상기 제2내측면은 처리액의 토출 방향을 따라 형성되는 홈을 갖는다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 토출 몸체는 서로 결합되는 제1플레이트와 제2플레이트를 포함하고, 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트의 적어도 한쪽 플레이트의 결합면에는 상기 토출구를 제공하기 위한 오목부가 형성되고, 상기 오목부로부터 처리액이 공급되도록 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트중 적어도 한쪽 플레이트에는 상기 오목부로 처리액 공급을 위한 유로가 형성된다.

상기한 과제를 달성하기 위한 노즐 유닛은 기판으로 현상액을 토출하는 제1노즐; 상기 제1노즐의 토출 위치와 동일한 토출 위치를 갖으며, 기판으로 린스액을 토출하는 제2노즐; 상기 제1노즐과 상기 제2노즐이 설치되는 아암; 및 상기 아암을 이동시키는 노즐 구동부를 포함하되; 상기 제1노즐은 단면 형상이 슬릿 형태로 이루어지는 토출구가 일면에 형성된 토출 몸체를 포함하고; 상기 토출 몸체의 상기 일면은 현상액이 사선으로 토출되도록 기판의 회전방향으로 경사지게 형성된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1노즐과 상기 제2노즐의 토출 경로는 기 판의 회전중심으로 1-30mm 벗어난 편심을 지나간다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 토출 몸체는 상기 토출구의 긴변에 해당되는 제1내측면과 제2내측면 그리고 짧은변에 해당되는 라운드진 제3내측면과 제4내측면을 포함하고, 상기 제1내측면과 상기 제2내측면은 상기 슬릿 폭보다 넓은 확장부를 갖는다.

본 발명에 의하면, 아암에 제1,2노즐이 설치되어 있어서 장치 구성 및 그 동작 제어를 간단하게 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 공정 시간 단축으로 기판 처리량을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의하면 처리액의 소모량을 대폭 절감할 수 있다.

본 발명에 의하면 기판에 접액하여 스캔하지 않으므로 노즐 오염을 방지할 수 있다.

본 발명에 의하면 서로 다른 처리액을 사용하는 경우에도 연속적인 처리가 가능하게 하여 처리 효율을 높일 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 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 요지 를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

( 실시 예 )

본 실시예에서는 기판 처리 장치(1)가 처리하는 기판으로 반도체 기판을 일례로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 유리 기판과 같은 다양한 종류의 기판에도 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 기판 처리 장치(1)의 일 예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 기판 처리 장치(1)는 웨이퍼 상에 포토리소그래피 공정을 수행한다.

도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 인덱스부(10), 처리부(20), 그리고 인터페이스부(30)를 가지며, 이들은 순차적으로 일방향(이하, 제 1 방향(62))으로 나란히 배치된다. 인덱스부(10)는 카세트 거치대(12)와 로봇 이동로(14)를 가진다.

웨이퍼와 같은 반도체 기판들이 수용된 카세트들(12a)은 카세트 거치대(12)에 놓여진다. 로봇 이동로(14)에는 카세트 거치대(12)에 놓여진 카세트(12a)와 처리부(20)간 웨이퍼를 이송하는 로봇(14a)이 설치된다. 로봇(14a)은 수평면 상에서 상술한 제 1 방향(62)과 수직한 방향(이하, 제 2 방향(64)), 수직축 회전 및 상하 방향으로 이동될 수 있는 구조를 가진다. 수평 방향 및 상하 방향으로 로봇(14a)을 이송하는 구조는 당업자라면 용이하게 구성할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

처리부(20)는 웨이퍼에 포토레지스트와 같은 감광액을 도포하는 도포공정과 노광 공정이 수행된 웨이퍼에서 노광된 영역 또는 그 반대 영역의 포토레지스트를 제거하는 현상 공정을 수행한다. 처리부(20)에는 도포 유닛(70), 현상 유닛(80), 그리고 베이크 유닛(50)들이 제공된다.

처리부(20)의 일측에는 노광부(40)와 연결되는 인터페이스부(30)가 제공된다. 인터페이스부(30)에는 노광부(40)와 처리부(20) 간에 웨이퍼를 이송하는 로봇(32)이 배치된다. 로봇(32)은 상술한 제 2 방향(64) 및 상하 방향으로 이동될 수 있는 구조를 가진다.

도 2는 도 1의 처리부(20)의 일 예를 보여주는 사시도이다.

처리부(20)는 제 1 처리실(20a)과 제 2 처리실(20b)을 가진다. 제 1 처리실(20a)과 제 2 처리실(20b)은 서로 적층된 구조를 가진다. 제 1 처리실(20a)에는 도포 공정을 수행하는 유닛들이 제공되고, 제 2 처리실(20b)에는 현상 공정을 수행하는 유닛들이 제공된다. 즉, 제 1 처리실(20a)에는 도포 유닛(70)들과 베이크 유닛(50)들이 제공되며, 제 2 처리실(20b)에는 현상 유닛(80)들과 베이크 유닛(50)들이 제공된다. 일 예에 의하면, 제 1 처리실(20a)은 제 2 처리실(20b)의 상부에 배치된다. 이와 달리 제 1 처리실(20a)은 제 2처리실(20b)의 하부에 배치될 수 있다.

상술한 구조로 인해 웨이퍼는 인덱스부(10), 제 1 처리실(20a), 인터페이스부(30), 노광부(40), 인터페이스부(30), 제 2 처리실(20b), 그리고 인덱스부(10)를 순차적으로 이동된다. 즉, 포토리소그래피 공정 수행시 웨이퍼는 상하방향으로 루프식으로 이동된다.

도 3은 제 1 처리실(20a)의 평면도이다.

도 3을 참조하면, 제 1 처리실(20a)에는 중앙에 제 1 이동로(60a)가 상술한 제 1 방향(62)으로 길게 제공된다. 제 1 이동로(60a)의 일단은 인덱스부(10)와 연 결되고, 제 1 이동로(60a)의 타단은 인터페이스부(30)와 연결된다. 제 1 이동로(60a)의 일측에는 베이크 유닛(50)들이 제 1 이동로(60a)를 따라 일렬로 배치되고, 제 1 이동로(60a)의 타측에는 도포 유닛(70)들이 제 1 이동로(60a)를 따라 일렬로 배치된다. 이와 함께, 베이크 유닛(50)들 및 도포 유닛(70)들은 상하로 복수개가 적층되도록 배치된다. 제 1 이동로(60a)에는 인터페이스부(30), 도포 유닛(70), 베이크 유닛(50), 그리고 인덱스부(10)들 간에 웨이퍼를 이송하는 제 1 로봇(62a)이 제공된다. 제 1 로봇(62a)이 제 1 방향(62)으로 직선이동되도록 제 1 이동로(60a)에는 가이드 레일(64a)이 제공된다.

제 1 처리실(20a)의 베이크 유닛(50)으로는 포토 레지스트를 도포하기 전에 기판을 소정의 온도로 가열하여 기판 표면의 유기물이나 수분을 제거하는 프리 베이크(Pre-Baking) 공정을 수행하는 베이크 유닛과, 포토레지스트를 기판상에 도포한 후에 행하는 소프트 베이크(Soft-Baking) 공정을 수행하는 베이크 유닛과, 기판을 냉각하는 공정을 수행하는 베이크 유닛 등을 예로 들수 있다.

도 4는 제 2 처리실(20b)의 평면도이다.

도 4를 참조하면, 제 2 처리실(20b)에는 중앙에는 제 2 이동로(60b)가 상술한 제 1 방향(62)으로 길게 제공된다. 제 2 이동로(60b)의 일단은 인덱스부(10)와 연결되고, 제 2 이동로(60b)의 타단은 인터페이스부(30)와 연결된다. 제 2 이동로(60b)의 일측에는 베이크 유닛(50)들이 제 2 이동로(60b)를 따라 일렬로 배치되고, 제 2 이동로(60b)의 타측에는 현상 유닛(80)들이 제 2 이동로(60b)를 따라 일렬로 배치된다. 이와 함께, 베이크 유닛(50)들 및 현상 유닛(80)들은 상하로 복수 개가 적층되도록 배치된다. 제 2 이동로(60b)에는 인터페이스부(30), 현상 유닛(80), 베이크 유닛(50), 그리고 인덱스부(10)들 간에 웨이퍼를 이송하는 제 2 로봇(62b)이 제공된다.

제 2 처리실(20b)의 베이크 모듈들(0)로는 광이 조사되어 변형된 포토 레지스트를 현상한 이후에 행하는 하드 베이크(Hard-Baking) 공정을 수행하는 베이크 유닛, 포토 레지스트를 광원으로 노광시킨 이후에 행하는 노광 후 베이크(Post Exposure Baking) 공정을 수행하는 베이크 유닛, 그리고 기판을 냉각하는 공정을 수행하는 베이크 유닛 등을 예로 들을 수 있다.

제 2 로봇(162b)이 제 1 방향(62)으로 직선이동되도록 제 2 이동로(160b)에는 가이드 레일(164b)이 제공된다. 상술한 바와 달리, 제 1 처리실의 일측에는 제 1 이동로가 배치되고, 제 1 처리실의 타측에는 도포 유닛들과 베이크 유닛들이 배치될 수 있다. 또한, 제 2 처리실의 일측에는 제 2 이동로가 배치되고, 제 2 처리실의 타측에는 현상 유닛들과 베이크 유닛들이 배치될 수 있다.

도 5 및 도 6은 현상 유닛의 구성을 보여주는 평면 구성도 및 측면 구성도이다. 본 실시예에서는 현상 유닛을 예를 들어 설명하지만, 도포 유닛 또는 다양한 처리유체들을 사용하여 기판 표면에 잔류하는 이물질 및 막질을 제거하는 세정 및 식각 공정을 수행하는 유닛에도 적용될 수 있다. 도 6에는 도면 편의상 세정 노즐은 생략하였다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 현상 유닛(80)은 챔버(82), 처리 용기(100), 기판 지지부재(200), 노즐 부재(300)를 포함한다.

챔버(82)는 밀폐된 내부 공간을 제공하며, 상부에는 팬필터유닛(89)이 설치된다. 팬필터유닛(89)은 챔버(82) 내부에 수직기류를 발생시킨다. 챔버(82)는 제 2 이동로(160b)와 인접하는 일면(83)에 기판 출입구(84)가 형성되며, 기판 출입구(84)가 형성된 일면과 마주하는 면은 정비 작업을 위해 개방되는 개방면(85)으로 이루어지며, 이 개방면(85)은 커버(86)에 의해 밀폐된다.

팬필터유닛(89)은 필터와 공기공급팬이 하나의 유니트로 모듈화된 것으로, 청정공기를 필터링하여 챔버(82) 내부로 공급해주는 장치이다. 청정공기는 팬 필터 유닛(89)을 통과하여 챔버(82) 내부로 공급되어 수직기류를 형성하게 된다. 이러한 공기의 수직기류는 기판 상부에 균일한 기류를 제공하게 된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 챔버(82)는 베이스(900)에 의해 공정 영역(PA)과 유틸리티 영역(UA)으로 구획된다. 베이스(900)에는 처리 용기(100)와 노즐부재(300)가 설치된다. 도면에는 일부만 도시하였지만, 유틸리티 영역(UA)에는 처리 용기(100)와 연결되는 배출라인(141), 배기라인(148) 이외에도 승강유닛의 구동부 및 노즐 부재(300)와 연결되는 각종 배관들이 위치되는 공간으로, 공정 영역은 고청정도를 유지하기 위해 유틸리티 영역(UA)으로부터 격리되는 것이 바람직하다.

처리 용기(100)는 베이스(900)에 설치된다. 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)는 기판 지지부재(200) 주위를 둘러싸도록 설치된다. 처리 용기는 기판(w)의 현상 및 세정 그리고 건조 공정이 진행되는 동안 회전되는 기판(w)상에서 비산 되는 유체(현상액, 세정액, 건조가스 등)를 유입 및 모으기 위한 것이다. 이것에 의해 외부의 다른 장치나 주위가 오염되는 것이 방지될 뿐만 아니라, 현상액 회수 및 기판 상부의 균일한 기류 흐름을 제공한다.

처리 용기(100)는 외측 공간(a)과 내측 공간(b)을 갖는다. 외측 공간(a)은 기판(w)으로부터 비산되는 현상액과 기체가 유입되는 공간으로 외측벽(132)과 수직격벽(134)에 의해 제공되며, 그 바닥면(136)에는 현상액을 드레인하기 위한 배출라인(150)이 연결된다. 그리고 처리 용기(100)의 내측 공간 바닥면에는 기체 배기를 위한 배기 라인(152)이 연결된다.

한편, 처리 용기의 외측벽(132)에는 승강 가능한 환형의 커버(160)가 설치된다. 커버(160)는 기판(w)을 스핀 헤드(210) 상으로 반입하거나, 처리가 끝난 기판을 반출할 수 있도록 승강유닛(600)에 의해 승강된다. 커버(160)는 승강유닛(600)에 의해 기판보다 높은 업 위치와, 기판보다 낮은 다운 위치로 승강된다.

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. 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 커버(160)는 하강한다.

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 필요에 따라 후술할 구동기(240)에 의해 회전될 수 있다. 기판 지지부재는 기판(w)이 놓여지는 평평한 상부면을 가지는 스핀 헤드(210)를 가진다. 스핀 헤드(210)는 기판이 원심력에 의해 스핀 헤드(210)로부터 이탈되지 않도록 내부에 형성된 진공라인(미도시됨)을 통해 기판을 직접 진공 흡착할 수 있다. 상술한 구조와 달리 기판 지지부재는 스핀 헤드(210)에 설치되는 척킹핀들을 통해 기판의 측면으로부터 기판의 가장자리(edge)를 기계적으로 고정할 수 있다. 스핀헤드(210)의 하부면에는 스핀들(220)이 고정 결합되며, 스핀들(220)은 구동기(240)에 의해 회전 가능하게 제공된다. 도시하지 않았지만, 구동기(240)는 회전력을 제공하기 위한 모터, 벨트 및 풀리 등을 구비한다.

노즐 부재(300)는 기판으로 현상액 및 린스액을 토출하기 위한 것으로, 노즐 부재(300)는 기판의 동일한 위치로 현상액 및 린스액을 토출하는 제1,2노즐(310a,310b)과, 제1,2노즐(310a,310b)이 설치되는 아암(330), 아암(330)을 이동시키는 노즐 구동부(340) 그리고 노즐 구동부(340)를 제어하는 노즐 제어부(350)를 포함한다. 본 실시예에서는 노즐 부재(300)가 현상액과 린스액을 토출하는 제1,2노즐을 갖는 것으로 설명하고 있으나, 제1,2노즐은 서로 동일한 현상액 또는 서로 다른 성분의 현상액을 토출할 수도 있으며, 제2노즐이 제1노즐과 동일한 슬릿 형태의 토출구를 갖는 타입으로 변경가능하다.

노즐 부재(300)는 제1,2노즐(310a,310b)이 홈 위치에서 대기할 때, 제1,2노즐(310a,310b)을 세정하는 노즐 배스 (bath)(390)를 갖는다. 노즐 배스(390)에서는 질소가스 및 세정액을 이용하여 노즐 끝단에 묻어 있는 약액 등을 제거하게 된다.

도 7은 아암에 설치된 제1,2노즐을 보여주는 도면이다. 도 8은 아암에 설치된 제1,2노즐을 보여주는 정면도이다. 도 9 및 도 10은 제1노즐의 단면도 및 저면도이다.

도 7 내지 도 10을 참조하면, 제1노즐(310a)과 제2노즐(310b)은 아암(330)에 전후, 좌우, 상하 그리고 회전 가능하게 설치된다. 도 7 및 도 8에서와 같이, 제1노즐(310a)과 제2노즐(310b)의 배치 간격은 매우 인접하며, 제2노즐(310b)은 수직하방으로 린스액을 토출하고, 제1노즐(310a)은 경사진 방향으로 현상액을 토출하며, 제1노즐(310a)과 제2노즐(310b)은 기판 상에 동일한 토출 위치를 갖는다. 제1노즐(310a)과 제2노즐(310b)은 처리액 공급원(360)으로부터 유체 채널(공급라인)을 통해 현상액과 린스액을 각각 공급받는다.

제1노즐(310a)과 제2노즐(310b)은 서로 동일한 이동경로상에 배치된다. 그리고, 제1노즐(310a)과 제2노즐(310b)의 토출 경로(K)는 기판 가장자리로부터 중앙부근을 연결하는 직선으로, 현상액이 기판의 회전중심(C)으로 직접 토출되지 않도록 기판의 회전중심(C)으로부터 일정거리 벗어난 편심(EC)을 통과하게 된다. 편심(EC)은 기판의 회전중심(C)으로부터 1-30mm 이내에 위치되는 것이 바람직하다. 특히, 제1노즐(310a)는 기판의 회전 방향으로 비스듬하게 경사진 토출각도를 갖음으로써 제1노즐(310a)로부터 토출되는 현상액은 기판의 원심력에 의해 제1노즐(310a)의 반대 방향으로 펼쳐진다. 즉, 기판의 회전 방향과 현상액의 토출 방향이 일치하기 때문에 현상액 찌꺼기를 기판 외곽으로 신속하게 배출할 수 있다. 또한, 제1노즐(310a)이 기판으로부터 리바운드되는 현상액에 의해 오염되는 것을 최소한으로 줄일 수 있다.

아암(330)은 베이스(900)에 X방향으로 설치된 노즐 구동부(340)에 의해 수평으로 이동가능하며, 수직 방향으로 높낮이 조절이 가능하다.

상술한 노즐 부재(300)에 있어서의 노즐 구동부(340)의 구동 동작은 노즐 제어부(350)에 의해 제어된다. 또한, 처리액 공급원(360)을 통해 현상액 및 린스액 공급도 노즐 제어부(350)에 의해 제어된다.

본 발명의 노즐 부재(300)는 기판에 접액하면서 스캔하는 것이 아니고, 기판 상면에 일정한 높이에서 회전되는 기판으로 현상액을 토출하면서 스캔하는 방식으로 현상액을 도포하게 된다. 이러한 방식은 기판에 접액시 발생하는 노즐 오염을 방지할 수 있고, 전체적인 프로세스 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한, 기판 위에 현상을 위한 액그릇(PUDDLE)을 형성하지 않아 약액 소모량을 획기적으로 줄일 수 있다.

제1노즐(310a)은 아암(330)에 고정 설치된 위치 조정 브라켓(311)에 설치되는 고정 몸체(312)와, 고정 몸체(312)의 하단에 결합되는 토출 몸체(320)를 포함한다. 고정 몸체(312)는 위치 조정 브라켓(311)상에서 전후,좌우,상하 및 회전 가능하도록 설치된다. 토출 몸체(320)에는 처리액 공급원(360)과 연결되는 공급라 인(362)이 연결된다.

토출 몸체(320)는 경사진 저면에 현상액을 띠 형상으로 토출하는 가늘고 긴 슬릿 형태의 토출구(S)를 갖는다. 토출구(S)의 길이방향은 아암(330)의 이동 방향(토출 경로(K))과 평행한 방향이다. 토출구(S)는 제1플레이트(322)와 제2플레이트(324) 사이의 틈새에 의해 제공된다. 토출구(S)로부터 토출되는 현상액의 토출 각도는 기판의 회전 방향으로 비스듬하게 경사져 있다.

토출 몸체(320)는 고정 블럭(321), 제1플레이트(322), 제2플레이트(324) 그리고 공급관 연결 블럭(326)이 서로 포개져서 하나의 몸체를 형성하게 된다. 순서대로 보면, 고정 블럭(321)은 고정 몸체(312)에 고정되는 삼각박스 형상으로 이루어진다. 제2플레이트(324)는 제1면(324a)이 고정 블럭(321)의 경사면(321a)에 밀착되게 결합된다. 제1플레이트(322)는 제1면(322a)이 제2플레이트(324)의 제2면(324b)에 밀착되게 결합된다. 공급관 연결 블럭(326)은 제1면(326a)이 제1플레이트(322)의 제1면(322a)에 밀착되게 결합된다.

공급관 연결 블럭(326)은 내부에 공급라인(362)과 연결되어 현상액이 통과하는 제1유로(327)가 제공된다. 제1유로(327)는 공급관 연결 블럭(326)의 제1면(326a)까지 연장되어 형성된다.

제1플레이트(322)는 제1유로(327)와 연결되는 제2유로(323)가 형성된다. 도 11은 오목부가 형성된 제1플레이트(322)와 제2플레이트(324)를 보여주는 도면이다. 도 11을 참고하면, 제1플레이트(322)와 제2플레이트(324)의 결합면(제1플레이트의 제1면과 제2플레이트의 제2면) 각각에는 토출구(S)를 제공하기 위한 오목부(328)가 형성된다. 오목부(328)는 제2유로(323)로부터 제1,2플레이트의 제3면(토출구가 형성된 면)을 향하여 서서히 넓어지게 형성된다. 제1,2플레이트의 제3면은 기판에 대해 경사지게 형성된다. 도 10을 참조하면, 제1,2플레이트(322,324)에 형성된 오목부(328)는 토출구(S)의 긴변에 해당되는 직선의 제1,2내측면(328a,328b)과, 짧은변에 해당되고 라운드진 제3,4내측면(328c,328d)을 갖는다.

본 발명의 노즐(310)은 토출구(S)의 양단(제3,4내측면)(328c,328d)을 라운드 처리함으로써, 현상액이 토출되는 과정에서 토출구(S)의 양단에서 발생되는 뭉침현상과, 그 양단을 제외한 나머지 가운데 부분이 얇아지는 슬림현상을 최소화하기 위한 것이다(도 14의 (a),(b) 참조).

본 발명에서 제1플레이트(322) 및 제2플레이트(324)는 다양한 형상의 오목부(328)가 형성된 것으로 손쉽게 교환 가능함으로써, 노즐(310)은 현상액의 분사량 또는 토출되는 현상액의 형상을 조절할 수 있도록 구비된 것이다. 즉, 오목부(328)의 깊이가 깊은 플레이트가 구비된 경우 토출구의 폭이 넓어짐으로써 현상액의 분사량이 증가하고, 그 반대인 경우 토출구의 폭이 좁아짐으로써 현상액의 분사량이 감소한다. 특히, 제1플레이트(322)와 제2플레이트(324)는 현상액과 직접 접촉되는 플레이트이기 때문에 PCTFE와 같은 발수성이 높은 수지재료 및 석영과 같이 친수성이 뛰어난 재료로 만드는 것이 바람직하다.

상기한 구조를 갖는 노즐 부재(300)는 제1노즐(310a)이 기판의 타측 가장자리부터 회전중심과 인접한 편심 위치로 이동하면서 현상액을 토출하게 된다.

도 15는 2개의 노즐부재가 적용된 현상 처리 유닛의 평면 구성도이다.

도 15에 도시된 바와 같이, 본 발명의 현상 처리 유닛은 상술한 구성을 갖는 노즐 부재(300)를 기판을 중심으로 양측에 각각 설치하여, 각각의 노즐 부재(300)가 기판의 가장자리에서 기판의 중앙부로 이동하면서 현상액을 토출하여 스캔 효과를 향상시킬 수도 있다.

도 12는 확장부를 갖는 토출구를 보여주는 도면이다. 도 13은 확장부를 갖는 토출구가 형성된 제1몸체와 제2몸체의 결합면을 보여주는 도면이다.

도 12 및 도 13에서와 같이, 토출 몸체(320)는 토출구(S)의 중앙에 토출구(S)의 폭보다 넓은 확장부(329)를 형성하였다. 확장부(329)는 토출구(S)의 긴변에 해당되는 제1,2내측면(328a,328b)에 삼각홈을 형성함으로써 제공된다.

도 14는 다양한 토출구로부터 토출되는 현상액의 토출 단면을 보여주는 도면이다.

도 14의 (a)에서와같이, 양단이 직선으로 이루어진 토출구(S)에서 토출되는 현상액의 토출 단면을 살펴보면, 양단에는 표면장력에 의해 뭉쳐지면서 토출폭이 과도하게 넓어지는 뭉침 현상이 발생되고, 그 양단을 제외한 나머지 가운데 부분은 상대적으로 폭이 현저하게 얇아지는 슬림현상이 발생되면서 전체적으로 토출 균일성이 떨어진다.

이러한 문제는 다음과 같이 토출구의 형상을 변경함으로써 개선될 수 있다. 도 14의 (b)에서와 같이, 토출구(S)의 양단(328c,328d)을 곡면처리함으로써, 양단에서 현상액의 뭉침 현상이 발생되기는 하지만 그 토출폭이 감소되고 길이방향으로 넓게 형성되면서 가운데 슬림 현상 발생 영역이 감소하게된다.

도 14의 (c),(d),(e)는 토출구(S)의 양단을 곡면처리하고, 그 가운데에 토출구(321)의 폭보다 넓은 확장부(329)를 형성하였다. 확장부(329)는 토출구(S)의 긴변에 해당되는 제1,2내측면(328a,328b)에 홈(삼각홈, 타원홈, 사각홈)을 형성함으로써 제공된다. 이처럼, 도 14의 (c),(d),(e)에서와 같이, 토출구(S)의 중앙에 확장부(329)을 형성함으로써, 길이방향으로 발생되던 슬림 현상이 제거되면서 전체적으로 토출 균일성을 향상시킬 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 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 구성도이다.

도 2는 도 1의 장치에서 처리부의 일 예를 보여주는 사시도이다.

도 3은 도 2의 처리부에서 제 1 처리실의 평면도이다.

도 4는 도 2의 처리부에서 제 2 처리실의 평면도이다.

도 5 및 도 6은 현상 유닛의 구성을 보여주는 평면 구성도 및 측면 구성도이다.

도 7은 아암에 설치된 제1,2노즐을 보여주는 도면이다.

도 8은 제1노즐의 정면도이다.

도 9는 제1노즐의 단면도이다.

도 10은 제1노즐의 저면도이다.

도 11은 토출구가 형성된 제1플레이트와 제2플레이트의 결합면을 보여주는 도면이다.

도 12는 확장부를 갖는 토출구를 보여주는 도면이다.

도 13은 확장부를 갖는 토출구가 형성된 제1플레이트와 제2플레이트의 결합면을 보여주는 도면이다.

도 14는 다양한 토출구로부터 토출되는 현상액의 토출 단면을 보여주는 도면이다.

도 15는 2개의 노즐부재가 적용된 현상 처리 유닛의 평면 구성도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

82 : 챔버

100 : 처리 용기

200 : 기판 지지부재

300 : 노즐 부재

Claims (18)

1. 기판 처리 장치에 있어서:

   기판이 놓여지는 스핀 헤드를 포함하는 기판지지부재;

   기판 표면으로 제공될 처리액을 공급하는 처리액 공급원;

   적어도 하나의 유체 채널을 통하여 상기 처리액 공급원과 소통가능하게 연결되는 노즐 부재를 포함하되;

   상기 노즐 부재는

   서로 다른 처리액을 기판으로 토출하는 제1노즐과 제2노즐;

   상기 제1,2노즐을 지지하는 아암;

   상기 아암을 이동시키는 노즐 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1노즐과 상기 제2노즐은

   기판에 대한 처리액 토출 위치가 동일한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제1노즐은 현상액을 토출하는 노즐이고,

   상기 제2노즐은 린스액을 토출하는 노즐인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 제1노즐과 상기 제2노즐의 처리액 토출 경로는

   처리액이 기판의 회전중심으로 직접 토출되지 않도록 기판의 회전중심으로부터 일정거리 벗어난 편심을 지나가는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 편심은 상기 기판의 회전중심으로부터 1-30mm 벗어난 지점인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 제1노즐과 상기 제2노즐은 상기 아암에서 전후,좌우,상하 위치 조정이 가능한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
7. 제 4 항에 있어서,

   상기 제1노즐은

   토출 몸체;

   상기 토출 몸체의 일면에 단면 형상이 슬릿 형태로 이루어지는 토출구를 포 함하되;

   상기 토출구는 그 길이방향으로 양단이 라운드 처리된 곡면부를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 토출구는

   중앙에 상기 슬릿 폭보다 넓은 확장부를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 확장부는

   상기 토출구를 이루는 적어도 하나의 긴변에 형성되는 홈인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 토출 몸체는

    상기 토출구의 긴변에 해당되는 제1내측면과 제2내측면 그리고 짧은변에 해당되는 제3내측면과 제4내측면을 갖되;

    상기 제1내측면과 상기 제2내측면은 처리액의 토출 방향을 따라 형성되는 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
11. 제 7 항에 있어서,

    상기 토출 몸체는

    서로 결합되는 제1플레이트와 제2플레이트를 포함하고,

    상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트의 적어도 한쪽 플레이트의 결합면에는 상기 토출구를 제공하기 위한 오목부가 형성되고, 상기 오목부로부터 처리액이 공급되도록 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트중 적어도 한쪽 플레이트에는 상기 오목부로 처리액 공급을 위한 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
12. 기판 처리 장치에 있어서:

    기판이 놓여지는 스핀 헤드를 포함하는 기판지지부재;

    상기 기판 지지부재에 놓여진 기판상으로 현상액과 린스액을 토출하는 노즐 부재를 포함하되;

    상기 노즐 부재는

    현상액을 토출하는 제1노즐;

    기판에 대한 상기 제1노즐의 토출 위치와 동일한 토출 위치를 갖는 그리고 린스액을 토출하는 제2노즐;

    상기 제1,2노즐이 설치되는 지지하는 아암; 및

    상기 아암을 이동시키는 노즐 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 제1노즐과 상기 제2노즐의 처리액 토출 이동 경로는

    처리액이 기판의 회전중심으로 직접 토출되지 않도록 기판의 회전중심으로부터 1-30mm 벗어난 편심을 지나가는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 제1노즐은

    토출 몸체;

    상기 토출 몸체의 일면에 단면 형상이 슬릿 형태로 이루어지는 토출구를 포함하되;

    상기 토출구는 그 길이방향으로 양단이 라운드 처리된 곡면부를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 토출 몸체는

    상기 토출구의 긴변에 해당되는 제1내측면과 제2내측면 그리고 짧은변에 해당되는 제3내측면과 제4내측면을 갖되;

    상기 제1내측면과 상기 제2내측면은 처리액의 토출 방향을 따라 홈이 형성된 확장부를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
16. 기판으로 처리액을 토출하는 노즐 유닛에 있어서:

    기판으로 현상액을 토출하는 제1노즐;

    상기 제1노즐의 토출 위치와 동일한 토출 위치를 갖으며, 기판으로 린스액을 토출하는 제2노즐;

    상기 제1노즐과 상기 제2노즐이 설치되는 아암; 및

    상기 아암을 이동시키는 노즐 구동부를 포함하되;

    상기 제1노즐은

    단면 형상이 슬릿 형태로 이루어지는 토출구가 일면에 형성된 토출 몸체를 포함하고;

    상기 토출 몸체의 상기 일면은 현상액이 기판의 회전 방향으로 비스듬하게 토출되도록 경사지는 형성되는 것을 특징으로 하는 노즐 유닛.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 제1노즐과 상기 제2노즐의 토출 이동 경로는

    기판의 회전중심으로 1-30mm 벗어난 편심을 지나가는 것을 특징으로 하는 노즐 유닛.
18. 제 16 항에 있어서,

    상기 토출 몸체는

    상기 토출구의 긴변에 해당되는 제1내측면과 제2내측면 그리고 짧은변에 해당되는 라운드진 제3내측면과 제4내측면을 포함하고,

    상기 제1내측면과 상기 제2내측면은 상기 슬릿 폭보다 넓은 확장부를 갖는 것을 특징으로 하는 노즐 유닛.

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