KR20110058560A - 백 노즐 어셈블리 및 이를 구비한 기판 처리 장치 - Google Patents

백 노즐 어셈블리 및 이를 구비한 기판 처리 장치 Download PDF

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KR20110058560A
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Abstract

본 발명은 백 노즐 어셈블리 및 이를 구비한 기판 처리 장치를 개시한 것으로서, 백 노즐 어셈블리는 백 노즐이 제공된 노즐 몸체; 노즐 몸체를 둘러싸는 노즐 하우징; 및 노즐 몸체와 노즐 하우징 사이에 형성된 환형의 유로와, 처리액이 유로에 유입되는 것을 방지하도록 유로에 퍼지 가스를 공급하는 가스 공급부를 가지는 퍼지 유닛;을 포함하며, 유로는 가스 공급부가 공급하는 퍼지 가스가 충전되는 환형의 버퍼부; 버퍼부로부터 노즐 몸체와 노즐 하우징 사이의 개방된 상부까지 연장되며 퍼지 가스의 유동 경로를 제공하는 환형의 제 1 퍼지 유로; 그리고 버퍼부로부터 노즐 몸체와 노즐 하우징 사이의 개방된 하부까지 연장되며 퍼지 가스의 유동 경로를 제공하는 환형의 제 2 퍼지 유로를 포함한다.
기판 이면 세정, 백 노즐, 퍼지 가스, 파티클 포집

Description

백 노즐 어셈블리 및 이를 구비한 기판 처리 장치{BACK NOZZLE ASSEMBLY AND SUBSTRATE TREATING APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판의 하면으로 처리액을 분사하는 백 노즐 어셈블리와 이를 구비한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 디바이스는 기판상에 여러 가지 물질을 박막 형태로 증착하고 이를 패터닝하여 제조된다. 이를 위하여 증착 공정, 사진 공정, 식각 공정 및 세정 공정 등 여러 단계의 서로 다른 공정들이 요구된다.
이들 공정 중 식각 공정은 기판상에 형성된 막질을 제거하는 공정이고, 세정 공정은 반도체 제조를 위한 각 단위 공정의 진행 후 기판 표면에 잔류하는 오염 물질을 제거하는 공정이다. 식각 공정 및 세정 공정은 공정 진행 방식에 따라 습식 방식과 건식 방식으로 분류되며, 습식 방식은 배치 타입의 방식과 스핀 타입의 방식으로 분류된다.
스핀 타입의 방식은 한 장의 기판을 처리할 수 있는 척 부재에 기판을 고정한 후, 기판을 회전시키면서 분사 노즐을 통해 기판에 처리액 또는 탈이온수를 공 급하여, 원심력에 의해 처리액 또는 탈이온수를 기판의 전면으로 퍼지게 함으로써 기판을 세정 처리하며, 기판의 세정 처리 후에는 건조 가스로 기판을 건조한다.
본 발명은 기판 이면 세정의 효율성을 향상시킬 수 있는 백 노즐 어셈블리 및 이를 구비한 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 백 노즐 어셈블리는, 처리액을 분사하는 백 노즐이 제공된 노즐 몸체; 상기 노즐 몸체를 둘러싸는 노즐 하우징; 및 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 하우징 사이에 형성된 환형의 유로와, 상기 처리액이 상기 유로에 유입되는 것을 방지하도록 상기 유로에 퍼지 가스를 공급하는 가스 공급부를 가지는 퍼지 유닛을 포함하되, 상기 유로는, 상기 가스 공급부가 공급하는 상기 퍼지 가스가 충전되는 환형의 버퍼부; 상기 버퍼부로부터 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 하우징 사이의 개방된 상부까지 연장되며, 상기 퍼지 가스의 유동 경로를 제공하는 환형의 제 1 퍼지 유로; 및 상기 버퍼부로부터 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 하우징 사이의 개방된 하부까지 연장되며, 상기 퍼지 가스의 유동 경로를 제공하는 환형의 제 2 퍼지 유로를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 유로는, 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 하우징 사이의 개방된 하부로부터 유입되는 이물질을 포집하도록 상기 제 2 퍼지 유로 상에 형성된 환형의 포집부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 버퍼부와 상기 포집부는 상기 제 2 퍼지 유로보다 큰 측단면적을 가질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 퍼지 유닛은 상기 포집부에 포집되는 상기 이물질과 상기 퍼지 가스를 배기하는 배기부를 더 포함하며, 상기 배기부는, 상기 포집부와 상기 노즐 몸체의 내부 공간이 통하도록 상기 노즐 몸체에 제공되는 복수 개의 배기 홀들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 가스 공급부는, 상기 노즐 몸체의 내부에 제공되며, 퍼지 가스가 충전되어 일시적으로 머무르는 장소를 제공하는 환형의 가스 충전부; 및 상기 버퍼부와 상기 가스 충전부를 유체 연통하도록 상기 노즐 몸체에 제공되는 제 1 가스 공급 라인을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 가스 공급부는, 상기 제 1 퍼지 유로와 상기 가스 충전부를 유체 연통하도록 상기 노즐 몸체에 제공되는 제 2 가스 공급 라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제 1 퍼지 유로는 상기 버퍼부로부터 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 하우징 사이의 개방된 상부까지 상하 방향으로 지그재그 형상을 가지도록 연장될 수 있다.
상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 상향 이격된 상태로 지지하며, 회전 가능한 스핀 헤드; 및 상기 스핀 헤드에 지지된 상기 기판의 하면으로 처리액을 분사하는 백 노즐 어셈블리를 포함하되, 상기 백 노즐 어셈블리는, 상기 스핀 헤드의 중공부에 배치되며, 상기 처리 액을 분사하는 백 노즐이 제공된 노즐 몸체; 상기 노즐 몸체를 둘러싸며, 상기 스핀 헤드에 결합되는 노즐 하우징; 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 하우징 사이에 형성된 환형의 유로와, 상기 백 노즐이 분사한 상기 처리액이 상기 유로에 유입되는 것을 방지하도록 상기 유로에 퍼지 가스를 공급하는 가스 공급부를 가지는 퍼지 유닛을 포함하고, 상기 유로는, 상기 가스 공급부가 공급하는 상기 퍼지 가스가 충전되는 환형의 버퍼부; 상기 버퍼부로부터 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 하우징 사이의 개방된 상부까지 연장되며, 상기 퍼지 가스의 유동 경로를 제공하는 환형의 제 1 퍼지 유로; 및 상기 버퍼부로부터 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 하우징 사이의 개방된 하부까지 연장되며, 상기 퍼지 가스의 유동 경로를 제공하는 환형의 제 2 퍼지 유로를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 유로는, 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 하우징 사이의 개방된 하부로부터 유입되는 이물질을 포집하도록 상기 제 2 퍼지 유로 상에 형성된 환형의 포집부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 버퍼부와 상기 포집부는 상기 제 2 퍼지 유로보다 큰 측단면적을 가질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 퍼지 유닛은 상기 포집부에 포집되는 상기 이물질과 상기 퍼지 가스를 배기하는 배기부를 더 포함하며, 상기 배기부는, 상기 포집부와 상기 노즐 몸체의 내부 공간이 통하도록 상기 노즐 몸체에 제공되는 복수 개의 배기 홀들을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 백 노즐 어셈블리는, 상기 노즐 몸체의 하단에 결합되며, 상기 노즐 몸체의 내부 공간과 통하는 중공부를 가지는 노즐 샤프트를 더 포함하며, 상기 복수 개의 배기 홀들을 통해 배기되는 상기 이물질과 상기 퍼지 가스는 상기 노즐 샤프트의 중공부를 통해 외부로 배출될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 가스 공급부는, 상기 노즐 몸체의 내부에 제공되며, 퍼지 가스가 충전되어 일시적으로 머무르는 장소를 제공하는 환형의 가스 충전부; 및 상기 버퍼부와 상기 가스 충전부를 유체 연통하도록 상기 노즐 몸체에 제공되는 제 1 가스 공급 라인을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 가스 공급부는, 상기 제 1 퍼지 유로와 상기 가스 충전부를 유체 연통하도록 상기 노즐 몸체에 제공되는 제 2 가스 공급 라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 제 1 퍼지 유로는 상기 버퍼부로부터 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 하우징 사이의 개방된 상부까지 상하 방향으로 지그재그 형상을 가지도록 연장될 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판의 이면 세정 시, 회전부와 비회전부 사이로의 처리액 침투 방지를 위해 기판의 이면으로 분사되는 가스를 청정 상태로 유지함으로써, 파티클에 의한 기판의 오염을 방지할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 백 노즐 어셈블리 및 이를 구비한 기판 처리 장치을 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면 의 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.
( 실시 예 )
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 평면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 세정 처리하기 위한 것으로, 공정 설비(1)와 설비 전방 단부 모듈(2)을 포함한다. 공정 설비(1)는 기판을 매엽 방식으로 세정 처리하는 공정을 진행한다. 설비 전방 단부 모듈(2)은 공정 설비(1)의 전방에 배치되며, 기판들이 수용된 용기(C)와 공정 설비(1)간에 기판을 이송한다.
설비 전방 단부 모듈(2)은 복수의 로드 포트들(3)과 프레임(4-1)을 가진다. 로드 포트들(3)은 일 방향으로 나란하게 배치되고, 프레임(4-1)은 로드 포트들(3)과 공정 설비(1) 사이에 위치한다. 기판을 수용하는 용기(C)는 전면 개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있으며, 로드 포트(3)에 놓인다. 프레임(4-1) 내에는 프레임 로봇(4-2)과 도어 오프너(미도시)가 설치된다. 프레임 로봇(4-2)은 제 1 이송 레일(4-3)을 따라 이동하며 로드 포트(3)에 놓인 용기(C)와 공정 설비(13) 간에 기판을 이송한다. 도어 오프너(미도시)는 용기(C)의 도어를 자동으로 개폐한다. 프레임(4-1)에는 청정 공기가 프레임(4-1) 내에서 하강 기류를 형성하며 흐르도록 프레임(4-2) 내로 청정 공기를 공급하는 팬 필터 유닛(Fan Filter Unit)(미도시)이 제공될 수 있다.
공정 설비(1)는 다수의 공정 유닛들(5,6,7a...7f)을 포함한다. 공정 유닛들(5,6,7a...7f)은 기판의 세정 처리를 위한 것으로, 세정 공정상의 기능(Function)에 따라 기판 이송 유닛(5), 버퍼 유닛(6) 및 세정 챔버들(7a...7f)로 나뉜다.
기판 이송 유닛(5)은 설비 전방 단부 모듈(0)의 타 측에 수직 방향으로 배치된 이송 통로(5-1)를 가진다. 이송 통로(5-1)에는 메인 이송 로봇(5-2)이 설치되며, 메인 이송 로봇(5-2)은 제 2 이송 레일(5-3)을 따라 이동한다. 버퍼 유닛(6)은 기판 이송 유닛(5)과 설비 전방 단부 모듈(2)의 사이에 배치되며, 공정 설비(1)에 로딩되는 기판과 공정 설비(1)로부터 언로딩되는 기판이 일시적으로 머무르는 공간을 제공한다. 세정 챔버들(7a...7f)은 기판 이송 유닛(5)의 양측에 길이 방향을 따라 나란하게 배치되며, 기판을 세정 처리하는 공정을 진행한다. 버퍼 유닛(6)과 세정 챔버들(7a...7f), 그리고 세정 챔버들(7a...7f) 간에는 메인 이송 로봇(5-2)에 의해 기판이 이송된다.
도 2는 도 1의 세정 챔버의 내부 구성을 보여주는 사시도이다. 도 2를 참조하면, 세정 챔버의 내부에는 기판 지지 유닛(10), 바울(30), 그리고 기판 세정 수단(40,50,60)이 구비된다. 기판 지지 유닛(10)은 기판의 세정 공정 진행 중 기 판(W)을 지지하며, 공정이 진행되는 동안 회전될 수 있다. 기판 지지 유닛(10)의 외측에는 공정에 사용된 처리액들을 분리하여 회수하기 위한 바울(30)이 설치된다. 바울(30)의 둘레에는 기판을 세정하기 위한 기판 세정 수단(40,50,60)이 배치된다.
기판 세정 수단(40,50,60)은 기판으로 약액을 공급하는 제 1 처리 유체 공급 부재(40), 기판으로 린스액 또는 건조 가스를 공급하는 제 2 처리 유체 공급 부재(50) 및 초음파 세정 부재(60)를 포함한다.
제 1 처리 유체 공급 부재(40)는 스캔 방식으로 직선 왕복 운동하며 기판상에 약액을 공급한다. 제 1 처리 유체 공급 부재(40)는 적어도 하나 이상의 약액 공급 노즐(42)을 가지며, 기판 처리에 사용되는 약액의 종류에 따라 선택된 어느 하나의 약액 공급 노즐(42)을 이용하여 기판상에 처리액을 공급한다. 약액 공급 노즐(42)은 이동 로드(44)와 픽업(Pick-up) 부재(46)의 구동에 의해 취사 선택된다. 수직 방향으로 설치된 이동 로드(44)는 구동부(미도시)에 의해 스캔 방향을 따라 직선 왕복 운동할 수 있으며, 또한 상하 방향으로도 운동이 가능하다. 이동 로드(44)의 상하 이동에 의해 이동 로드(44)의 상단에 수평 방향으로 연결된 픽업 부재(46)가 상하 이동하고, 픽업 부재(46)는 선택된 어느 하나의 약액 공급 노즐(42)을 픽업한다. 픽업 부재(46)에 약액 공급 노즐(42)이 픽업된 상태에서 이동 로드(44)가 스캔 방향을 따라 이동하고, 약액 공급 노즐(42)은 기판상으로 약ㅇ을 공급한다. 이때, 기판 지지 유닛(10)의 회전에 의해 기판 지지 유닛(10)에 놓인 기판이 회전된다.
제 2 처리 유체 공급 부재(50)는 붐 스윙 방식으로 회전 운동하며 기판상에 린스액 또는 건조 가스를 공급한다. 린스액으로는 초순수(DIW:Deionized Water)가 사용될 수 있고, 건조 가스로는 이소프로필 알코올 가스(IPA:Isopropyl alcohol gas)가 사용될 수 있다. 제 2 처리 유체 공급 부재(50)는 수직하게 배치되며 기판 지지 유닛(10)을 향해 린스액 또는 건조 가스를 공급하는 노즐(52)을 가진다. 노즐(52)은 노즐 지지대(54)의 일단에 연결되고, 노즐 지지대(54)는 노즐(52)과 직각을 유지하도록 수평 방향으로 배치된다. 노즐 지지대(54)의 타 단에는 노즐 지지대(54)와 직각을 유지하도록 수직 방향으로 배치되며, 공정 진행시 또는 공정 전후에 노즐(52)을 이동시키는 이동 로드(56)가 결합된다. 그리고, 이동 로드(56)는 구동부(미도시)에 연결된다. 구동부(미도시)는 노즐(52)을 회전시키기 위한 모터일 수 있으며, 선택적으로 노즐(52)을 상하 방향으로 직선 이동시키기 위한 어셈블리일 수도 있다.
초음파 세정 부재(60)는 기판(W)상에 공급되는 처리액에 초음파 진동을 인가하는 진동자(62)를 가진다. 진동자(62)는 수평 방향으로 배치된 지지대(64)의 일단에 연결된다. 지지대(64)의 타 단에는 지지대(64)와 직각을 유지하도록 수직 방향으로 배치되며, 공정 진행시 또는 공정 전후에 진동자(62)를 이동시키는 이동 로드(66)가 결합된다. 그리고, 이동 로드(66)는 구동부(미도시)에 연결된다. 구동부(미도시)는 진동자(62)를 회전시키기 위한 모터일 수 있으며, 선택적으로 진동자(62)를 상하 방향으로 직선 이동시키기 위한 어셈블리일 수도 있다. 기판상에 공급된 약액은 기판상의 오염 물질을 식각 또는 박리시키며, 이때 초음파 세정 부재(60)를 이용하여 약액에 초음파 진동을 인가한다. 약액에 인가된 초음파 진동은 약액과 기판(W)상의 오염 물질의 화학 반응을 촉진시켜 기판(W)상의 오염 물질의 제거 효율을 향상시킨다.
도 3은 도 2의 기판 지지 유닛(10) 및 바울(30)을 보여주는 측단면도이다.
기판 지지 유닛(10)은 기판(W)을 상향 이격시킨 상태로 지지한다. 기판 지지 유닛(10)의 중공 부분에는 백 노즐 어셈블리(20)가 제공되며, 백 노즐 어셈블리(20)는 기판의 하면으로 처리액을 분사한다. 기판 지지 유닛(10)의 외측 둘레에는 바울(30)이 제공되며, 바울(30)은 기판(W)의 세정 공정에 사용된 처리액들(약액, 린스액)을 분리하여 회수한다.
바울(30)은 상부가 개방된 통 형상을 가지며, 기판(W)의 세정 공정이 진행되는 공간을 제공한다. 바울(30)은 복수의 회수통들(320, 340, 360)을 가진다. 각각의 회수통(320, 340, 360)은 공정에 사용된 처리액들 중 서로 상이한 종류의 처리액을 회수한다. 본 실시 예에서 바울(30)은 3개의 회수통들을 가진다. 각각의 회수통들을 내부 회수통(320), 중간 회수통(340), 그리고 외부 회수통(360)이라 칭한다.
내부 회수통(320)은 기판 지지 유닛(10)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 중간 회수통(340)은 내부 회수통(320)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되며, 외부 회수통(360)은 중간 회수통(340)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 각각의 회수통(320, 340, 360)은 바울(30) 내부 공간과 통하는 유입구(327, 347, 367)를 가진다. 각각의 유입구(327, 347, 367)는 기판 지지 유닛(10)의 둘레에 링 형상으로 제공된다. 기판(W)으로 분사되어 공정에 사용된 처리액들은 기판(W)의 회전으로 인한 원심력에 의해 유입구(327, 347, 367)를 통해 회수통(320, 340, 360)으로 유입된다. 외부 회수통(360)의 유입구(367)는 중간 회수통(340)의 유입구(347)의 수직 상부에 제공되고, 중간 회수통(340)의 유입구(347)는 내부 회수통(320)의 유입구(327)의 수직 상부에 제공된다.
내부 회수통(320)의 바닥벽에는 배출관(325)이 결합되고, 중간 회수통(340)의 바닥벽에는 배출관(345)이 결합되고, 외부 회수통(360)의 바닥벽에는 배출관(365)이 결합된다. 내부 회수통(320), 중간 회수통(340) 및 외부 회수통(360)을 통해 유입된 처리액은 배출관(325,345,365)을 통해 외부의 처리액 재생을 위한 시스템으로 배출된다. 그리고 외부 회수통(360)의 바닥벽에는 배기관(363)이 결합되며, 내부 회수통(320), 중간 회수통(340) 및 외부 회수통(360)으로 유입된 가스는 배기관(363)을 통해 외부로 배기한다.
승강 유닛(380)은 바울(30)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 바울(30)이 상하로 이동됨에 따라 기판 지지 유닛(10)에 대한 바울(30)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(380)은 브라켓(381), 이동 축(382), 그리고 구동기(383)를 가진다. 브라켓(381)은 바울(30)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(381)에는 구동기(383)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동 축(382)이 고정결합된다. 기판(W)이 기판 지지 유닛(10)에 로딩되거나, 기판 지지 유닛(10)으로부터 언로딩될 때 기판 지지 유닛(10)이 바울(30)의 상부로 돌출되도록 바울(30)은 하강한다. 또한, 공정이 진행시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(320, 340, 360)으로 유입될 수 있도록 바울(30)의 높이가 조절된다.
도 4는 도 3의 기판 지지 유닛(10)과 백 노즐 어셈블리(20)를 확대하여 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하며, 기판 지지 유닛(10)은 스핀 헤드(110)를 가진다. 스핀 헤드(110)의 상면에는 기판(W)을 지지하는 핀 부재들(112a,112b)이 결합된다. 지지 핀들(112a)은 기판(W)이 상향 이격되도록 기판(W)의 하면을 지지하고, 척킹 핀들(112b)은 기판(W)의 측면을 지지한다. 스핀 헤드(110)의 하부에는 중공 형의 회전 축(120)이 결합되고, 회전 축(120)은 회전 구동기(130)에 의해 회전된다. 회전 구동기(130)는 구동 축(120)에 회전력을 제공하는 모터일 수 있으며, 선택적으로 구동 축(120)을 상하 방향으로 직선 이동시키는 구동력을 제공할 수도 있다.
백 노즐 어셈블리(20)는 스핀 헤드(110)와 회전 축(120)의 중공 부분에 설치된다. 백 노즐 어셈블리(20)의 노즐 샤프트는 회전 축(120)의 내부에 제공된 베어링에 의해 지지되므로, 공정 진행시 스핀 헤드(110)와 회전 축(120)은 회전 구동기(130)에 의해 회전되지만, 백 노즐 어셈블리(20)는 회전되지 않는다.
도 5는 도 4의 A 부분을 확대하여 보여주는 도면이고, 도 6은 도 5의 B 부분을 확대하여 보여주는 도면이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 백 노즐 어셈블리(20)는 노즐 몸체(210), 노즐 샤프트(220), 백 노즐(230a,230b), 노즐 하우징(240), 그리고 퍼지 유닛을 포함한다.
노즐 몸체(210)는 상단부가 스핀 헤드(110)의 상면으로 돌출되도록 스핀 헤 드(110)의 중공 부분에 배치된다. 노즐 몸체(210)는 하부가 개방된 통 형상을 가진다. 노즐 몸체(210)의 하단에는 중공 형상의 노즐 샤프트(220)가 결합된다. 노즐 샤프트(220)의 중공 부분은 노즐 몸체(210)의 중공 부분과 통한다. 노즐 샤프트(220)는 회전 축(120)의 중공 부분에 삽입된다. 노즐 샤프트(220)와 회전 축(120)의 사이에는 베어링(140)이 개재된다. 베어링(140)의 외륜은 회전 축(120)의 내주 면에 삽입 고정되고, 노즐 샤프트(220)는 베어링(140)의 내륜에 삽입 고정된다. 회전 축(120)은 회전 구동기에 의해 회전될 수 있으나, 노즐 샤프트(220)는 베어링(140)의 내륜에 삽입 고정되므로 회전되지 않는다. 처리액을 분사하는 백 노즐(230a,230b)은 노즐 몸체(210)와 노즐 샤프트(220)의 중공 부분에 제공되며, 백 노즐(230a,230b)의 상단이 노즐 몸체(210)의 상부로 돌출되도록 노즐 몸체(210)에 삽입 설치된다. 노즐 하우징(240)은 노즐 몸체(210)를 둘러싸며, 스핀 헤드(110)에 결합된다. 노즐 하우징(240)은 스핀 헤드(110)에 결합되므로, 스핀 헤드(110)의 회전시 스핀 헤드(110)와 함께 회전된다.
상기와 같은 결합 관계에 의해, 스핀 헤드(110), 회전 축(120), 그리고 노즐 하우징(240)은 회전 구동기가 제공하는 회전력에 의해 회전될 수 있으나, 노즐 몸체(210), 노즐 샤프트(220), 그리고 백 노즐(230a,230b)은 회전되지 않는다. 즉, 백 노즐 어셈블리의 구성 중, 서로 인접하게 마주보도록 위치한 노즐 몸체(210)는 비회전부에 속하지만, 노즐 하우징(240)은 회전부에 속한다.
퍼지 유닛은 환형의 유로(250), 가스 공급부(260), 그리고 배기부(270)를 포 함한다. 환형의 유로(250)는 비회전부에 속하는 노즐 몸체(210)와 회전부에 속하는 노즐 하우징(240)의 사이에 형성된 유격 공간이다. 가스 공급부(260)는 유로(250)에 퍼지 가스를 공급한다. 퍼지 가스 중 일부는 유로(250)를 통해 기판의 하면으로 분사되어, 백 노즐(230a,230b)에 의해 분사된 처리액이 유로(250)에 유입되는 것을 막는다. 그리고 퍼지 가스 중 일부는 베어링(140)에 의해 발생되는 파티클이 포함된 기류가 유로(250)를 통해 기판의 하면으로 분사되는 것을 막는다. 배기부(270)는 파티클 기류의 흐름을 저지하는 퍼지 가스와 흐름이 저지된 파티클 기류를 배기한다.
유로(250)는 버퍼부(251), 제 1 퍼지 유로(254), 제 2 퍼지 유로(251), 그리고 포집부(253)를 포함한다. 버퍼부(251)는 링 형상을 가지며, 노즐 몸체(210)와 노즐 하우징(240)의 사이에 형성된다. 버퍼부(251)에는 가스 공급부(260)가 공급하는 퍼지 가스가 충전된다. 버퍼부(251)에 퍼지 가스가 충전됨에 따라 버퍼부(251)의 내부 압력은 상승된다.
제 1 퍼지 유로(254)는 버퍼부(251)에 충전된 퍼지 가스가 기판의 하면으로 분사되기 위한 유동 경로를 제공한다. 제 1 퍼지 유로(254)는 전체적으로 링 형상을 가지며, 버퍼부(251)로부터 노즐 몸체(210)와 노즐 하우징(240) 사이의 개방된 상부까지 연장된다. 제 1 퍼지 유로(254)의 측단면적은 버퍼부(251)의 측단면적보다 작을 수 있다. 제 1 퍼지 유로(254)는 상하 방향으로 지그재그 형상을 가지도록 연장될 수 있다. 제 1 퍼지 유로(254)가 지그재그 형상으로 형성되면, 버퍼부(251)로부터 제 1 퍼지 유로(254)를 통해 흐르는 퍼지 가스가 일정 압력으로 유지될 수 있다.
제 2 퍼지 유로(252)는 전체적으로 링 형상을 가지며, 버퍼부(251)로부터 노즐 몸체(210)와 노즐 하우징(240) 사이의 개방된 하부까지 연장된다. 제 2 퍼지 유로(252)는 버퍼부(251)로부터 아래 방향으로 수직하게 연장될 수 있으며, 제 2 퍼지 유로(252)의 측단면적은 버퍼부(251)의 측단면적보다 작을 수 있다. 제 2 퍼지 유로(252) 상에는 포집부(253)가 형성된다. 포집부(253)는 전체적으로 링 형상을 가지며, 포집부(253)의 측단면적은 제 2 퍼지 유로(252)의 측단면적보다 클 수 있다.
제 2 퍼지 유로(252)의 측단면적이 버퍼부(251)의 측단면적보다 작게 형성되므로, 버퍼부(251)로부터 제 2 퍼지 유로(252)에 공급되는 퍼지 가스는 압축된다. 그리고, 포집부(253)의 측단면적이 제 2 퍼지 유로(252)의 측단면적보다 크게 형성되므로, 제 2 퍼지 유로(252)로부터 포집부(253)로 공급되는 퍼지 가스는 팽창된다.
제 2 퍼지 유로(252)의 개방된 하단은 회전 축(120)과 노즐 샤프트(220) 사이의 공간과 연통되므로, 회전 축(120)과 노즐 샤프트(220)의 사이에 개재된 베어링(140)에 의해 발생되는 파티클이 포함된 기류가 제 2 퍼지 유로(252)를 통해 포집부(253)로 유입된다. 그러나 포집부(253) 상단의 제 2 퍼지 유로(252) 내부의 압력이 포집부(253) 내부의 압력보다 크므로, 파티클이 포함된 기류는 제 2 퍼지 유로(252)를 통해 버퍼부(251)로 유입되지 못하고, 포집부(253)에 정체되어 포집되며, 포집된 파티클 기류는 후술할 배기부(270)를 통해 포집부(253)로부터 배기된 다.
가스 공급부(260)는 유로(250)에 퍼지 가스를 공급한다. 가스 공급부(260)는 가스 공급관(261), 가스 충전부(263), 제 1 가스 공급 라인(262), 제 2 가스 공급 라인(264)를 포함한다. 가스 충전부(263)는 링 형상을 가지며, 노즐 몸체(210)의 내부에 제공된다. 가스 충전부(263)는 가스 공급관(261)을 통해 공급되는 퍼지 가스가 충전되어 일시적으로 머무르는 장소를 제공한다. 제 1 가스 공급 라인(262)은 버퍼부(251)와 가스 충전부(263)를 유체 연통하도록 노즐 몸체(210)에 제공되고, 제 2 가스 공급 라인(264)은 제 1 퍼지 유로(254)와 가스 충전부(263)를 유체 연통하도록 노즐 몸체(210)에 제공된다.
가스 공급관(261)을 통해 공급되는 퍼지 가스는 가스 충전부(263)에 충전된다. 가스 충전부(263)에 충전된 퍼지 가스는 제 1 가스 공급 라인(262)을 통해 버퍼부(251)로 공급되고, 제 2 가스 공급 라인(264)을 통해 제 1 퍼지 유로(254)로 제공된다. 제 1 퍼지 유로(254)는 지그재그 형상으로 형성되므로, 제 1 퍼지 유로(254) 내의 압력은 일정하게 유지될 수 있으나, 기판 하면으로의 분사를 위한 충분한 유동압을 제공하기 어렵다. 그러나, 제 2 가스 공급 라인(264)을 통해 제 1 퍼지 유로(254)로 퍼지 가스가 보충 공급됨으로 인해, 제 1 퍼지 유로(254) 내의 유동압을 상승시킬 수 있다.
배기부(270)는 포집부(253)에 포집된 파티클과 퍼지 가스를 배기한다. 배기부(270)는 포집부(253)와 노즐 몸체(210)의 내부 공간이 통하도록 노즐 몸체(210)에 형성된 복수 개의 배기 홀들로 제공될 수 있다. 배기 홀들은 노즐 샤프트(220) 에 형성된 홀(222)을 통해 노즐 샤프트(220) 내부의 중공 부분에 연통된다.
상기와 같은 구성을 가지는 퍼지 유닛의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 7은 퍼지 유닛의 동작 상태를 보여주는 도면이다. 도 7을 참조하면, 가스 공급관(261)을 통해 공급되는 퍼지 가스는 가스 충전부(263)에 충전된다. 가스 충전부(263)에 충전된 퍼지 가스는 제 1 가스 공급 라인(262)을 통해 버퍼부(251)로 유입된다. 버퍼부(251)에 채워진 퍼지 가스는 제 1 퍼지 유로(254)를 통해 스핀 헤드의 상부면으로 분사되어, 약액이 유입되는 것을 방지한다.
한편, 버퍼부(251)에 충전된 퍼지 가스 중 일부는 제 2 퍼지 유로(252)를 통해 포집부(253)로 공급된다. 포집부(253)로 공급된 퍼지 가스는 제 2 퍼지 유로(252)의 하단을 통해 유입되는 파티클 기류가 버퍼부(251)로 유입되는 것을 방지하며, 동시에 파티클 기류에 포함된 파티클을 포집한다. 포집부(253)에 포집된 파티클은 퍼지 가스와 함께 배기부(270)를 통해 노즐 샤프트(2220)의 중공 부분으로 배기된다. 한편, 가스 충전부(263)에 충전된 퍼지 가스 중 일부는 제 1 퍼지 유로(254)에 직접 공급된다.
이와 같이, 베어링에 의해 발생하는 파티클이 포함된 기류가 제 1 퍼지 유로(254)로 유입되는 것을 방지하여, 처리액 침투 방지를 위해 기판의 이면으로 공급되는 가스를 청정 상태로 유지함으로써, 파티클에 의한 기판의 오염을 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 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.
이하에 설명된 도면들은 단지 예시의 목적을 위한 것이고, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 세정 챔버의 내부 구성을 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2의 기판 지지 유닛 및 바울을 보여주는 측단면도이다.
도 4는 도 3의 기판 지지 유닛과 백 노즐 어셈블리를 확대하여 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 A 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 B 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 7은 퍼지 유닛의 동작 상태를 보여주는 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10: 기판 지지 유닛 20: 백 노즐 어셈블리
210: 노즐 몸체 220: 노즐 샤프트
230a,230b: 백 노즐 240: 노즐 하우징
250: 유로 260: 가스 공급부
270: 배기부

Claims (15)

  1. 처리액을 분사하는 백 노즐이 제공된 노즐 몸체;
    상기 노즐 몸체를 둘러싸는 노즐 하우징; 및
    상기 노즐 몸체와 상기 노즐 하우징 사이에 형성된 환형의 유로와, 상기 처리액이 상기 유로에 유입되는 것을 방지하도록 상기 유로에 퍼지 가스를 공급하는 가스 공급부를 가지는 퍼지 유닛을 포함하되,
    상기 유로는,
    상기 가스 공급부가 공급하는 상기 퍼지 가스가 충전되는 환형의 버퍼부;
    상기 버퍼부로부터 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 하우징 사이의 개방된 상부까지 연장되며, 상기 퍼지 가스의 유동 경로를 제공하는 환형의 제 1 퍼지 유로; 및
    상기 버퍼부로부터 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 하우징 사이의 개방된 하부까지 연장되며, 상기 퍼지 가스의 유동 경로를 제공하는 환형의 제 2 퍼지 유로를 포함하는 백 노즐 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유로는,
    상기 노즐 몸체와 상기 노즐 하우징 사이의 개방된 하부로부터 유입되는 이물질을 포집하도록 상기 제 2 퍼지 유로 상에 형성된 환형의 포집부를 더 포함하는 백 노즐 어셈블리.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 버퍼부와 상기 포집부는 상기 제 2 퍼지 유로보다 큰 측단면적을 가지는 백 노즐 어셈블리.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 퍼지 유닛은 상기 포집부에 포집되는 상기 이물질과 상기 퍼지 가스를 배기하는 배기부를 더 포함하며,
    상기 배기부는,
    상기 포집부와 상기 노즐 몸체의 내부 공간이 통하도록 상기 노즐 몸체에 제공되는 복수 개의 배기 홀들을 포함하는 백 노즐 어셈블리.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 공급부는,
    상기 노즐 몸체의 내부에 제공되며, 퍼지 가스가 충전되어 일시적으로 머무르는 장소를 제공하는 환형의 가스 충전부; 및
    상기 버퍼부와 상기 가스 충전부를 유체 연통하도록 상기 노즐 몸체에 제공되는 제 1 가스 공급 라인을 포함하는 백 노즐 어셈블리.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가스 공급부는,
    상기 제 1 퍼지 유로와 상기 가스 충전부를 유체 연통하도록 상기 노즐 몸체에 제공되는 제 2 가스 공급 라인을 더 포함하는 백 노즐 어셈블리.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 퍼지 유로는 상기 버퍼부로부터 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 하우징 사이의 개방된 상부까지 상하 방향으로 지그재그 형상을 가지도록 연장되는 백 노즐 어셈블리.
  8. 기판을 상향 이격된 상태로 지지하며, 회전 가능한 스핀 헤드; 및
    상기 스핀 헤드에 지지된 상기 기판의 하면으로 처리액을 분사하는 백 노즐 어셈블리를 포함하되,
    상기 백 노즐 어셈블리는,
    상기 스핀 헤드의 중공부에 배치되며, 상기 처리액을 분사하는 백 노즐이 제공된 노즐 몸체;
    상기 노즐 몸체를 둘러싸며, 상기 스핀 헤드에 결합되는 노즐 하우징; 및
    상기 노즐 몸체와 상기 노즐 하우징 사이에 형성된 환형의 유로와, 상기 백 노즐이 분사한 상기 처리액이 상기 유로에 유입되는 것을 방지하도록 상기 유로에 퍼지 가스를 공급하는 가스 공급부를 가지는 퍼지 유닛을 포함하고,
    상기 유로는,
    상기 가스 공급부가 공급하는 상기 퍼지 가스가 충전되는 환형의 버퍼부;
    상기 버퍼부로부터 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 하우징 사이의 개방된 상부까지 연장되며, 상기 퍼지 가스의 유동 경로를 제공하는 환형의 제 1 퍼지 유로; 및
    상기 버퍼부로부터 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 하우징 사이의 개방된 하부까지 연장되며, 상기 퍼지 가스의 유동 경로를 제공하는 환형의 제 2 퍼지 유로를 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 유로는,
    상기 노즐 몸체와 상기 노즐 하우징 사이의 개방된 하부로부터 유입되는 이물질을 포집하도록 상기 제 2 퍼지 유로 상에 형성된 환형의 포집부를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 버퍼부와 상기 포집부는 상기 제 2 퍼지 유로보다 큰 측단면적을 가지는 기판 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 퍼지 유닛은 상기 포집부에 포집되는 상기 이물질과 상기 퍼지 가스를 배기하는 배기부를 더 포함하며,
    상기 배기부는,
    상기 포집부와 상기 노즐 몸체의 내부 공간이 통하도록 상기 노즐 몸체에 제공되는 복수 개의 배기 홀들을 포함하는 기판 처리 장치..
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 백 노즐 어셈블리는
    상기 노즐 몸체의 하단에 결합되며, 상기 노즐 몸체의 내부 공간과 통하는 중공부를 가지는 노즐 샤프트를 더 포함하며,
    상기 복수 개의 배기 홀들을 통해 배기되는 상기 이물질과 상기 퍼지 가스는 상기 노즐 샤프트의 중공부를 통해 외부로 배출되는 기판 처리 장치.
  13. 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 공급부는,
    상기 노즐 몸체의 내부에 제공되며, 퍼지 가스가 충전되어 일시적으로 머무르는 장소를 제공하는 환형의 가스 충전부; 및
    상기 버퍼부와 상기 가스 충전부를 유체 연통하도록 상기 노즐 몸체에 제공되는 제 1 가스 공급 라인을 포함하는 기판 처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 가스 공급부는,
    상기 제 1 퍼지 유로와 상기 가스 충전부를 유체 연통하도록 상기 노즐 몸체에 제공되는 제 2 가스 공급 라인을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 퍼지 유로는 상기 버퍼부로부터 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 하우징 사이의 개방된 상부까지 상하 방향으로 지그재그 형상을 가지도록 연장되는 기판 처리 장치.
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