KR20130060853A - 기판 세정 장치 - Google Patents

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KR20130060853A
KR20130060853A KR1020110127129A KR20110127129A KR20130060853A KR 20130060853 A KR20130060853 A KR 20130060853A KR 1020110127129 A KR1020110127129 A KR 1020110127129A KR 20110127129 A KR20110127129 A KR 20110127129A KR 20130060853 A KR20130060853 A KR 20130060853A
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discharge hole
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KR1020110127129A
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송길훈
김성수
오래택
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세메스 주식회사
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Abstract

처리액 분사부재 및 이를 이용한 기판 세정 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 처리액 분사부재는 기판 상으로 처리액을 분사하는 노즐을 갖는 노즐부와; 상기 노즐부가 결합되고, 처리공정에 따라 상기 노즐부를 상기 기판 상으로 이동시키는 지지부재와; 상기 지지부재의 하부에 연결되고, 상기 지지부재를 승하강 또는 회전시키는 구동부재를 포함하되, 상기 노즐은, 상기 처리액을 담는 몸체부와; 상기 몸체부의 저면에 형성된 복수 개의 토출홀과; 상기 몸체부의 내측 상부에 제공된 진동자를 포함하며, 상기 토출홀들을 통해 분사되는 상기 처리액의 직경은, 상기 토출홀들의 크기와 상기 진동자진동자중 어느 하나, 또는 이들의 조합에 의해 변경된다.

Description

기판 세정 장치{SUBSTRATE CLEANING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 기판을 세정하는 장치에 관한 것이다.
기판 표면에 잔류하는 파티클(Particle), 유기 오염물, 그리고 금속 오염물 등의 오염 물질은 반도체 소자의 특성과 생산 수율에 많은 영향을 미친다. 이 때문에 기판 표면에 부착된 각종 오염 물질을 제거하는 세정 공정이 반도체 제조 공정에서 매우 중요하며, 반도체를 제조하는 각 단위 공정의 전후 단계에서 기판을 세정 처리하는 공정이 실시되고 있다. 일반적으로 기판의 세정은 케미칼을 이용하여 기판 상에 잔류하는 금속 이물질, 유기 물질, 또는 파티클 등을 제거하는 케미컬 처리 공정, 순수를 이용하여 기판 상에 잔류하는 케미칼을 제거하는 린스 공정, 그리고 유기 용제, 초임계 유체, 또는 질소 가스 등을 이용하여 기판을 건조하는 건조 공정을 포함한다.
특허문헌 1에는 압전소자를 이용한 세정노즐을 가진 기판 세정 장치가 기재되어 있다. 그러나 특허문헌 1에 기재된 세정노즐은 토출구멍을 통해 분사되는 세정액의 크기가 모두 동일하므로, 기판 상에 있는 다양한 크기의 파티클들을 효율적으로 제거할 수 없다.
특허문헌 1 : 한국공개특허 10-2010-0123884 (2010. 11. 25. 공개)
본 발명은 기판을 효율적으로 세정할 수 있는 기판 세정 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 하우징과; 상기 하우징 내에 위치된 기판을 지지하는 지지유닛과; 상기 지지유닛에 놓인 기판 상으로 세정액을 공급하는 노즐유닛을 포함하되, 상기 노즐유닛은, 액이 유입되는 유입구 및 액이 토출되는 토출홀들, 그리고 상기 유입구에서 상기 토출홀들로 액이 흐르는 통로가 형성된 몸체부와; 상기 토출홀들을 통해 토출되는 입자의 크기 및 속도를 제어하는 진동자를 포함하되, 상기 통로는 상기 몸체부 내에 제공된 돌출벽에 의해 전방 영역과 후방 영역으로 나누어지고, 상기 토출홀은 상기 전방 영역에 형성되고, 상기 유입구는 상기 후방 영역에 형성되는 기판 세정 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 토출홀들은 복수의 열로 제공되고, 동일한 상기 열에 제공되는 상기 토출홀들의 크기는 서로 동일하게 제공되고, 상기 복수의 열 중 서로 다른 열에 속하는 상기 토출홀들의 크기는 서로 상이하게 제공되며, 인접하는 상기 열들 간에 상기 토출홀들은 서로 비정렬 상태로 배치되고, 상기 진동자는 각각의 상기 토출홀에 대응되도록 복수 개가 제공되는 기판 세정 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판 상으로 처리액을 분사하는 노즐유닛을 갖는 노즐부와; 상기 노즐부가 결합되고, 처리공정에 따라 상기 노즐부를 상기 기판 상으로 이동시키는 지지부재와; 상기 지지부재의 하부에 연결되고, 상기 지지부재를 승하강 또는 회전시키는 구동부재를 포함하되, 상기 노즐유닛은, 상기 처리액을 담는 몸체부와; 상기 몸체부의 저면에 형성된 복수 개의 토출홀과; 상기 몸체부의 내측 상부에 제공되는 진동자를 포함하며, 상기 토출홀들을 통해 분사되는 상기 처리액 입자의 직경은, 상기 토출홀들의 크기와 상기 진동자의 주파수 중 어느 하나, 또는 이들의 조합에 의해 변경되는 처리액 분사부재가 제공될 수 있다.
또한, 상기 토출홀들의 직경은 모두 동일하고, 상기 진동자는 하나의 주파수로 상기 토출홀들을 통해 분사되는 상기 처리액 입자의 직경을 제어하는 처리액 분사부재가 제공될 수 있다.
또한, 상기 토출홀들 중 일부의 직경과 나머지의 직경은 상이하고, 상기 진동자는 하나의 주파수로 상기 토출홀들을 통해 분사되는 상기 처리액 입자의 직경을 제어하는 처리액 분사부재가 제공될 수 있다.
또한, 상기 토출홀들의 직경은 모두 동일하고, 상기 진동자는 상기 토출홀들에 일대일로 대응되도록 복수 개로 제공되며, 상기 진동자들 중 일부의 주파수는 나머지의 주파수와 상이한 처리액 분사부재가 제공될 수 있다.
또한, 상기 토출홀들 중 일부의 직경과 나머지의 직경은 상이하고, 상기 진동자는 상기 토출홀들에 일대일로 대응되도록 복수 개로 제공되며, 상기 진동자들 중 일부의 주파수는 나머지의 주파수와 상이한 처리액 분사부재가 제공될 수 있다.
또한, 상기 지지부재는, 저면의 일단에 상기 노즐이 연결된 노즐지지대와; 상기 노즐지지대의 타단으로부터 수직하게 하방향으로 연장된 지지축을 가지며, 상기 노즐은 상기 노즐지지대의 길이방향과 나란한 축을 중심으로 일정 각도 회전하는 처리액 분사부재가 제공될 수 있다.
또한, 상기 처리액 분사 부재는 상기 처리액을 가압하는 가압부를 더 포함하고, 상기 토출홀들을 통해 분사되는 상기 처리액의 직경은, 상기 토출홀들의 크기, 상기 진동자의 주파수, 처리액의 압력 중 어느 하나, 또는 이들의 조합에 의해 변경되는 처리액 분사부재가 제공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 진동자의 주파수와, 토출홀들의 크기와, 처리액의 압력 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 기판 상에 분사되는 상기 처리액 입자의 속도 또는 직경을 제어하여 상기 기판을 세정하는 기판 세정 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기판을 효율적으로 세정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 기판 상의 파티클의 크기별 제거효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 기판 처리 장치가 제공된 기판 처리 설비의 일 예를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 공정 챔버에 제공된 기판 처리 장치의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 노즐부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 노즐유닛을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 A-A'선에 대한 단면도이다.
도 6 내지 도 9는 도 5의 토출홀과 진동자의 다양한 배치구조를 보여주는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 기판 세정 장치, 처리액 분사부재 및 이를 포함한 기판 처리 장치를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 기판처리설비(1)를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 2는 도 1의 공정챔버 내 제공되는 기판처리장치의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판처리설비(1)는 인덱스모듈(10)과 공정처리모듈(20)을 가지고, 인덱스모듈(10)은 로드포트(120) 및 이송프레임(140)을 가진다. 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정처리모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정처리모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 한다. 그리고 상부에서 바라볼 때 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하고, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 한다.
로드포트(140)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(18)가 안착된다. 로드포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드포트(120)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드포트(120)의 개수는 공정처리모듈(20)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(18)에는 기판의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)을 따라 복수 개가 제공되고, 기판은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어(18) 내에 위치된다. 캐리어(18)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정처리모듈(20)은 버퍼유닛(220), 이송챔버(240), 그리고 공정챔버(260)를 가진다. 이송챔버(240)는 그 길이 방향이 제1방향(12)과 평행하게 배치된다. 제2방향(14)를 따라 이송챔버(240)의 일측 및 타측에는 각각 공정챔버들(260)이 배치된다. 이송챔버(240)의 일측에 위치한 공정챔버들(260)과 이송챔버(240)의 타측에 위치한 공정챔버들(260)은 이송챔버(240)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공된다. 공정챔버(260)들 중 일부는 이송챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정챔버(260)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송챔버(240)의 일측에는 공정챔버(260)들이 A X B(A와 B는 각각 1 이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(260)의 수이다. 이송챔버(240)의 일측에 공정 챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정챔버(260)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 공정챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼유닛(220)은 이송프레임(140)과 이송챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송챔버(240)와 이송프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼유닛(220)은 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개 제공된다. 버퍼유닛(220)에서 이송프레임(140)과 마주보는 면과 이송챔버(240)와 마주보는 면 각각이 개방된다.
이송프레임(140)은 로드포트(120)에 안착된 캐리어(18)와 버퍼유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송프레임(140)에는 인덱스레일(142)과 인덱스로봇(144)이 제공된다. 인덱스레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스로봇(144)은 인덱스레일(142) 상에 설치되며, 인덱스레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(144c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정처리모듈(20)에서 캐리어(18)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(18)에서 공정처리모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스로봇(144)이 기판(W)을 반입 및 반출하는 과정에서 공정 처리 전의 기판(W)으로부터 발생된 파티클이 공정 처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이송챔버(240)는 버퍼유닛(220)과 공정챔버(260) 간에, 그리고 공정챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송챔버(240)에는 가이드레일(242)과 메인로봇(244)이 제공된다. 가이드레일(242)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인로봇(244)은 가이드레일(242) 상에 설치되고, 가이드레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 그리고 메인암(244c)을 가진다. 베이스(244a)는 가이드레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(244b)는 베이스(244a)에 결합된다. 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 몸체(244b)에 결합되고, 이는 몸체(244b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인암(244c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 버퍼유닛(220)에서 공정챔버(260)로 기판을 반송할 때 사용되는 메인암(244c)과 공정챔버(260)에서 버퍼유닛(220)으로 기판을 반송할 때 사용되는 메인암(244c)은 서로 상이할 수 있다.
공정챔버(260) 내에는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행하는 기판처리장치(300, 도 2 참조)가 제공된다. 각각의 공정챔버(260) 내에 제공된 기판처리장치(300)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 각각의 공정챔버(260) 내의 기판 처리 장치(300)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정챔버(260)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정챔버(260)에 제공된 기판처리장치(300)들은 서로 동일한 구조를 가지고, 상이한 그룹에 속하는 공정챔버(260)에 제공된 기판처리장치(300)들은 서로 상이한 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 공정챔버(260)가 2개의 그룹으로 나누어지는 경우, 이송챔버(240)의 일측에는 제1그룹의 공정챔버들(260)이 제공되고, 이송챔버(240)의 타측에는 제2그룹의 공정 챔버들(260)이 제공될 수 있다. 선택적으로 이송챔버(240)의 일측 및 타측 각각에서 하층에는 제1그룹의 공정챔버(260)들이 제공되고, 상층에는 제2그룹의 공정챔버(260)들이 제공될 수 있다. 제1그룹의 공정챔버(260)와 제2그룹의 공정챔버(260)는 각각 사용되는 케미컬의 종류나, 세정 방식의 종류에 따라 구분될 수 있다.
아래에서는 처리액(TL)을 이용하여 기판(W)을 세정하는 기판처리장치(300)의 일 예를 설명한다. 도 2는 기판처리장치(300)의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 기판처리장치(300)는 하우징(320), 스핀헤드(340), 승강유닛(360), 그리고 분사부재(380)를 가진다. 하우징(320)은 기판처리공정이 수행되는 공간을 제공하며, 그 상부는 개방된다. 하우징(320)은 내부회수통(322), 중간회수통(324), 그리고 외부회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,324,326)은 공정에 사용된 처리액(TL) 중 서로 상이한 처리액(TL)을 회수한다. 내부회수통(322)은 스핀헤드(340)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 중간회수통(324)은 내부회수통(322)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부회수통(326)은 중간회수통(324)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부회수통(322)의 내측공간(322a), 내부회수통(322)과 중간회수통(324)의 사이 공간(324a) 그리고 중간회수통(324)과 외부회수통(326)의 사이 공간(326a)은 각각 내부회수통(322), 중간회수통(324), 그리고 외부회수통(326)으로 처리액(TL)이 유입되는 유입구로서 기능한다. 각각의 회수통(322,324,326)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수라인(322b,324b,326b)이 연결된다. 각각의 회수라인(322b,324b,326b)은 각각의 회수통(322,324,326)을 통해 유입된 처리액(TL)을 배출한다. 배출된 처리액(TL)은 외부의 처리액(TL) 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.
스핀헤드(340)는 하우징(320) 내에 배치된다. 스핀헤드(340)은 공정 진행 중 기판을 지지하고 기판을 회전시킨다. 청구항에 따라 스핀헤드(340)는 지지유닛으로 표현된다. 스핀헤드(340)는 몸체(342), 지지 핀(344), 척 핀(346), 그리고 지지축(348)을 가진다. 몸체(342)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 몸체(342)의 저면에는 모터(349)에 의해 회전가능한 지지축(348)이 고정결합된다. 지지 핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지 핀(344)은 몸체(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 몸체(342)에서 상부로 돌출된다. 지지 핀(344)들은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지 핀(344)은 몸체(342)의 상부면으로부터 기판이 일정거리 이격되도록 기판의 후면 가장자리를 지지한다. 척 핀(346)은 복수 개 제공된다. 척 핀(346)은 몸체(342)의 중심에서 지지 핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척 핀(346)은 몸체(342)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척 핀(346)은 스핀 헤드(340)가 회전될 때 기판이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판의 측부를 지지한다. 척 핀(346)은 몸체(342)의 반경 방향을 따라 대기 위치와 지지 위치 간에 직선 이동 가능하도록 제공된다. 대기 위치는 지지 위치에 비해 몸체(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판이 스핀 헤드(340)에 로딩 또는 언 로딩시에는 척 핀(346)은 대기 위치에 위치되고, 기판에 대해 공정 수행시에는 척 핀(346)은 지지 위치에 위치된다. 지지 위치에서 척 핀(346)은 기판의 측부와 접촉된다.
승강유닛(360)은 하우징(320)을 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 하우징(320)이 상하로 이동됨에 따라 스핀헤드(340)에 대한 하우징(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다. 브라켓(362)은 하우징(320)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀헤드(340)에 놓이거나, 스핀헤드(340)로부터 들어올려 질 때 스핀헤드(340)가 하우징(320)의 상부로 돌출되도록 하우징(320)은 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액(TL)의 종류에 따라 처리액(TL)이 기설정된 회수통(322,324,326)으로 유입될 수 있도록 하우징(320)의 높이가 조절된다. 예컨대, 제1처리액으로 기판을 처리하고 있는 동안에 기판은 내부회수통(322)의 내측공간(322a)과 대응되는 높이에 위치된다. 또한, 제2처리액, 그리고 제3처리액으로 기판을 처리하는 동안에 각각 기판은 내부회수통(322)과 중간회수통(324)의 사이 공간(324a), 그리고 중간회수통(324)과 외부회수통(326)의 사이 공간(326a)에 대응되는 높이에 위치될 수 있다. 상술한 바와 달리 승강유닛(360)은 하우징(320) 대신 스핀 헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
분사부재(380)는 기판처리공정시 기판(W)으로 처리액(TL)을 공급한다. 분사부재(380)는 노즐지지대(382), 노즐부(383), 지지축(386), 구동기(388), 그리고 가압부(389)를 가진다. 노즐지지대(382)와 지지축(386)은 청구항에 따라 지지부재로 표현된다. 지지축(386)은 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 제공되고, 지지축(386)의 하단에는 구동기(388)가 결합된다. 구동기(388)는 지지축(386)을 회전 및 승강시킨다. 노즐지지대(382)는 구동기(388)와 결합된 지지축(386)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐부(383)는 노즐지지대(382)의 끝단 저면에 결합된다. 가압부(389)는 처리액(TL)을 가압한다. 가압부(389)는 펌프로 제공될 수 있다. 이와 달리, 가압부(389)는 처리액(TL)에 질소(N2) 가스를 공급하여 가압할 수 있다.
도 3은 노즐부를 보여주는 도면이다.
도 3을 참고하면, 노즐부(383)는 브라켓(384)과 노즐유닛(385)을 가진다. 브라켓(384)은 노즐지지대(382)의 말단 하부에서 노즐지지대(382)의 길이방향을 따라 일정 간격 이격되어 제공된다. 이하, 노즐지지대(382)의 길이방향을 x방향(x), x방향과 수직인 방향을 y방향(y), x방향과 y방향에 모두 수직인 방향을 z방향(z)이라 한다. 브라켓(384)에는 만곡된 형상의 가이드홈(371)이 형성된다. 브라켓(384) 사이에는 노즐유닛(385)이 배치된다. 노즐유닛(385)은 스핀헤드(340) 위에 놓인 기판(W) 상으로 세정액을 공급한다. 노즐유닛(385)은 회전핀(373)에 의해 브라켓(384)에 고정된다. 고정핀(375)은 가이드홈(371)을 통과하여 브라켓(384)에 체결된다. 노즐유닛(385)은 x방향(x)과 나란한 축(u)을 중심으로 일정 각도 범위 내에서 회전한다. 여기서 일정 각도 범위는 회전핀(373)이 가이드홈(371)을 따라 이동함에 따라 노즐유닛(385)이 축(u)을 중심으로 회전할 수 있는 각도 범위이다.
다시 도 2를 참고하면, 노즐부(383)는 구동기(388)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐부(383)가 하우징(320)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐부(383)가 하우징(320)의 수직 상부로부터 벗어난 위치이다. 분사부재(380)는 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 분사부재(380)가 복수개 제공되는 경우, 케미칼, 린스액, 또는 유기용제는 서로 상이한 분사부재(380)를 통해 제공될 수 있다. 린스액은 초순수일 수 있고, 유기용제는 이소프로필 알코올 증기와 비활성 가스의 혼합물이거나 이소프로필 알코올 액일 수 있다.
도 4는 도 2의 노즐유닛을 보여주는 도면이다. 도 5는 도 4의 A-A'선에 대한 단면도이다.
도 4와 도 5를 참고하면, 노즐유닛(385)은 몸체부(410), 토출홀(420), 그리고 진동자(430)를 포함한다. 몸체부(410)는 처리액(TL)을 담는다. 몸체부(410)의 상부에는 공급라인(411), 드레인라인(413), 그리고 전원공급라인(415)이 연결된다. 가압부(389)에 의해 가압된 처리액(TL)은 공급라인(411)을 통해 몸체부(410) 내로 공급된다. 공급라인(411)은 몸체부(410)에 형성된 유입구에 연결된다. 유입구 말단에는 필터(417)가 제공된다. 필터(417)는 공급라인(411)을 통해 몸체부(410) 내로 공급되는 처리액(TL)을 필터링한다. 몸체부(410) 내의 처리액(TL)은 드레인라인(413)을 통해 배출된다. 전원공급라인(415)은 전원부(419)와 연결되어 진동자(430)에 전원을 공급한다. 몸체부(410)의 내부에는 유입구에서 후술할 토출홀(420)로 처리액이 흐르는 통로가 형성된다. 통로는 몸체부(410) 내에 제공된 돌출벽(450)에 의해 전방 영역(FS)과 후방 영역(RS)으로 나뉘고, 후술할 토출홀(420)은 전방 영역(FS)에 형성되고, 유입구는 후방 영역(RS)에 형성된다.
토출홀(420)은 몸체부(410)의 저면에 복수 개 형성된다. 토출홀(420)을 통해 처리액(TL)이 기판(W) 상으로 분사된다. 토출홀(420)을 통해 분사되는 처리액(TL)의 직경 또는 속도는 토출홀(420)의 크기, 후술할 진동자(430)의 주파수, 처리액(TL)의 압력 중 어느 하나, 또는 이들의 조합에 의해 다양하게 변경된다.
진동자(430)는 몸체부(410)의 내측 상부에 제공된다. 일 예로, 진동자(430)는 피에조(Piezo)일 수 있다. 진동자(430)는 기판(440)에 전기적으로 결합된다. 기판(440)은 전원공급라인(415)을 통해 전원부(419)와 연결된다. 진동자(430)는 전원부(419)로부터 공급되는 전기에 따라 다양한 주파수를 가진다. 진동자(430)는 토출홀(420)을 통해 토출되는 처리액 입자의 크기 및 속도를 제어한다.
도 6 내지 도 9는 도 5의 토출홀과 진동자의 다양한 배치구조를 보여주는 도면이다.
도 6을 참고하면, 복수 개의 토출홀(520)은 x방향(x)을 따라 일정 간격 이격되며 일렬로 배열된다. 토출홀(520)들의 직경은 모두 동일하다. 진동자(530)는 하나의 주파수를 가진다.
도 7을 참고하면, 복수 개의 토출홀(620a,620b)은 제1토출홀(620a)과 제2토출홀(620b)을 가진다. 제1토출홀(620a)은 x방향(x)을 따라 일정 간격 이격되며 일렬로 배열된다. 제2토출홀(620b) 역시 x방향(x)을 따라 일정 간격 이격되며 일렬로 배열된다. 제1토출홀(620a)과 제2토출홀(620b)은 y방향(y)으로 일정 간격 이격배치된다. 제1토출홀(620a)의 직경은 제2토출홀(620b)의 직경보다 크다. 진동자(630)는 하나의 주파수를 가진다.
도 8을 참고하면, 복수 개의 토출홀(720)은 x방향(x)을 따라 일정 간격 이격되며 일렬로 배열된다. 토출홀(720)들의 직경은 모두 동일하다. 진동자(530)는 복수 개로 제공되고, x방향(x)으로 일정 간격 이격되어 배치된다. 진동자(530)는 토출홀(720)의 개수와 동일하게 제공되고, 일대일로 대응된다. 일 예로, 진동자(530a)는 토출홀(720a)에 대응된다. 진동자(530b)는 토출홀(720b)에 대응된다. 진동자(530c)는 토출홀(720c)에 대응된다. 진동자(530d)는 토출홀(720d)에 대응된다. 진동자(530e)는 토출홀(720e)에 대응된다. 진동자(730) 중 일부의 주파수는 나머지의 주파수와 상이할 수 있다. 이와 달리, 각각의 진동자(530a~530e)는 상이한 주파수를 가질 수 있다.
도 9를 참고하면, 복수 개의 토출홀(820a,820b)은 제1토출홀(820a)과 제2토출홀(820b)을 가진다. 제1토출홀(820a)은 x방향(x)을 따라 일정 간격 이격되며 일렬로 배열된다. 제2토출홀(820b) 역시 x방향(x)을 따라 일정 간격 이격되며 일렬로 배열된다. 제1토출홀(820a)과 제2토출홀(820b)은 y방향(y)으로 일정 간격 이격배치된다. 제1토출홀(820a)의 직경은 제2토출홀(820b)의 직경보다 크다. 진동자(830)는 토출홀(820a,820b)의 개수와 동일하게 제공되고, 일대일로 대응된다. 일 예로, 진동자(830a)는 토출홀(820a-1)에 대응된다. 진동자(830b)는 토출홀(820b-1)에 대응된다. 진동자(830c)는 토출홀(820a-2)에 대응된다. 진동자(830d)는 토출홀(820b-2)에 대응된다. 진동자(830e)는 토출홀(820a-3)에 대응된다. 진동자(830a~830e) 중 일부의 주파수는 나머지의 주파수와 상이할 수 있다. 이와 달리, 각각의 진동자(830a~830e)는 상이한 주파수를 가질 수 있다.
도 6 내지 도 9의 토출홀과 진동자의 배치구조를 달리 설명하면, 토출홀들은 복수의 열로 제공되고, 동일한 열에 제공되는 토출홀들의 크기는 서로 동일하게 제공되고, 복수의 열 중 서로 다른 열에 속하는 토출홀들의 크기는 서로 상이하게 제공되며, 인접하는 열들 간에 토출홀들은 서로 비정렬상태로 배치되고, 진동자는 각각의 토출홀에 대응되도록 복수 개 제공된다.
표 1은 처리액의 분사압과 토출홀의 직경에 따른 처리액의 분사 유량 및 유속을 나타낸 표이다.
토출홀 직경 분사압 노즐단면적 유속(m/s) 유량(L/min)
10 2bar 78.540 10 0.005
15 176.715 11 0.011
35 962.113 12 0.067
10 3bar 78.540 14 0.006
15 176.715 15 0.015
35 962.113 17 0.094
10 4bar 78.540 18 0.008
15 176.715 19 0.019
35 962.113 22 0.122
10 5bar 78.540 21 0.009
15 176.715 21 0.021
35 962.113 24 0.133
표 2는 처리액의 분사압, 토출홀의 직경, 주파수에 따른 처리액의 입자 크기를 나타낸 표이다.
bar 10μm-Droplet Size(μm) 15μm-Droplet Size(μm)
50Mz 100Mz 150Mz 200Mz 50Mz 100Mz 150Mz 200Mz
2 31.07 24.66 21.54 19.57 42.03 33.36 29.14 26.48
3 34.76 27.59 24.10 21.90 46.61 36.99 32.32 29.36
4 37.80 30.00 26.21 23.81 50.43 40.03 34.97 31.77
5 39.15 31.07 27.14 24.66 52.14 41.38 36.15 32.85
6 40.41 32.08 28.02 25.46 53.75 42.66 37.27 33.86
7 41.60 33.02 28.84 26.21 55.26 43.86 38.32 34.81
8 42.73 33.91 29.62 26.92 56.70 45.00 39.31 35.72
9 43.80 34.76 30.37 27.59 58.06 46.08 40.26 36.58
10 44.81 35.57 31.07 28.23 59.37 47.12 41.16 37.40
처리액에 가해진 압력이 낮으면 노즐부(383)를 통해 분사되는 처리액 입자의 속도가 느리다. 이와 달리, 처리액에 가해진 압력이 높으면 노즐부(383)를 통해 분사되는 처리액 입자의 속도가 빠르다. 따라서, 높은 압력의 처리액을 이용하여 큰 크기의 파티를(Particle)을 제거하거나 또는 접착력을 약하게 하고, 낮은 압력의 처리액을 이용하여 작은 크기의 파티클을 제거하거나, 접착력이 약해진 큰 파티클을 제거할 수 있다.
그리고 토출홀의 크기가 작으면 처리액 입자의 직경이 작고, 반대로 토출홀의 크기가 크면 처리액 입자의 직경이 크다. 따라서, 큰 토출홀을 통해 분사되는 처리액을 이용하여 큰 크기의 파티클을 제거하거나 또는 접착력을 약하게 하고, 작은 토출홀을 통해 분사되는 처리액을 이용하여 작은 크기의 파티클을 제거하거나, 접착력이 약해진 큰 파티클을 제거할 수 있다.
또한, 진동자의 주파수가 낮으면 처리액 입자의 직경이 크고, 반대로 진동자의 주파수가 높으면 처리액 입자의 직경이 작다. 따라서, 낮은 주파수가 인가된 처리액을 이용하여 큰 크기의 파티클을 제거하거나 또는 접착력을 약하게 하고, 높은 주파수가 인가된 처리액을 이용하여 작은 크기의 파티클을 제거하거나, 접착력이 약해진 큰 파티클을 제거할 수 있다.
이와 같이, 처리액에 가해지는 압력, 토출홀의 크기, 진동자의 주파수를 개별적으로 적용하거나, 또는 둘 이상을 조합하여 적용함으로써, 노즐부를 통해 분사되는 처리액의 입자를 제어하여 기판의 세정 효율을 높일 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.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 **
1 : 기판처리설비
10 : 인덱스모듈
20 : 공정처리모듈
120 : 로드포트
140 : 이송프레임
260 : 공정챔버
300 : 기판처리장치
383 : 노즐부
385 : 노즐

Claims (2)

  1. 하우징과;
    상기 하우징 내에 위치된 기판을 지지하는 지지유닛과;
    상기 지지유닛에 놓인 기판 상으로 세정액을 공급하는 노즐유닛을 포함하되,
    상기 노즐유닛은,
    액이 유입되는 유입구 및 액이 토출되는 토출홀들, 그리고 상기 유입구에서 상기 토출홀들로 액이 흐르는 통로가 형성된 몸체부와;
    상기 토출홀들을 통해 토출되는 입자의 크기 및 속도를 제어하는 진동자를 포함하되,
    상기 통로는 상기 몸체부 내에 제공된 돌출벽에 의해 전방 영역과 후방 영역으로 나누어지고, 상기 토출홀은 상기 전방 영역에 형성되고, 상기 유입구는 상기 후방 영역에 형성되는 기판 세정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 토출홀들은 복수의 열로 제공되고, 동일한 상기 열에 제공되는 상기 토출홀들의 크기는 서로 동일하게 제공되고, 상기 복수의 열 중 서로 다른 열에 속하는 상기 토출홀들의 크기는 서로 상이하게 제공되며, 인접하는 상기 열들 간에 상기 토출홀들은 서로 비정렬 상태로 배치되고, 상기 진동자는 각각의 상기 토출홀에 대응되도록 복수 개가 제공되는 기판 세정 장치.
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KR20190117201A (ko) * 2018-04-06 2019-10-16 세메스 주식회사 노즐 세정 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치
KR20210043193A (ko) * 2019-10-11 2021-04-21 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 방법
KR20210044600A (ko) * 2019-10-15 2021-04-23 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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