KR20160006356A - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 기판을 액 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 기판을 지지하는 기판 지지 유닛 및 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 처리액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되, 상기 액 공급 유닛은 기판 상에 처리액을 토출하는 노즐, 상기 노즐에 처리액을 공급하는 액 공급 라인, 상기 액 공급 라인 상에 설치되며, 내부에 혼합 공간을 형성하는 혼합 부재, 그리고 상기 혼합 공간에 가스가 공급되도록 상기 혼합 부재에 연결되는 가스 공급 라인을 포함하되, 상기 혼합 부재는 내부에 상기 혼합 공간에 형성되는 바디 및 상기 혼합 공간에서 처리액과 혼합되는 가스가 나노 사이즈의 버블을 형성하도록 상기 바디에 결합되는 유입 포트를 포함한다. 이로 인해 버블은 나노 사이즈에 해당되는 패턴들 간의 사이 공간에 침투되어 파티클을 제거할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{Apparatus and Method for treating substrate}
본 발명은 기판을 액 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 또는 액정 디스플레이를 제조하기 위해서, 기판에 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 그리고 박막 증착 등의 다양한 공정들이 수행된다. 이 같은 공정이 진행되기 전 또는 후에는 각각의 공정에서 생성된 오염물 및 파티클을 제거하기 위해 기판을 세정하는 세정 공정이 실시된다.
세정 공정은 기판에 처리액을 공급하여 기판 상에 부착된 오염물 및 파티클을 제거하는 공정이다. 세정 공정을 수행하는 장치는 처리액 노즐 및 초음파 노즐을 포함한다. 도 1은 일반적으로 세정 공정을 수행하는 장치를 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 처리액 노즐(2)은 기판 상에 처리액을 공급하고, 초음파 노즐(4)은 기판 상에 공급된 처리액에 초음파를 제공한다. 초음파가 제공된 처리액에는 버블이 형성된다. 버블은 초음파에 의해 수축 팽창을 반복하다 붕괴되며, 버블이 붕괴되는 과정에서 발생되는 충격파에 의해 기판 상에 부착된 파티클은 제거된다.
그러나 초음파에 의해 형성된 버블은 그 직경이 수 마이크로 내지 수십 마이크로 미터에 해당된다. 이와 달리 기판 상에는 복수 개의 패턴들이 형성되며, 각 패턴 간의 거리는 수 나노 내지 수십 나노 미터에 해당된다. 이로 인해 초음파에 의해 형성된 버블은 패턴과 패턴 간의 사이 공간에 침투하는 것이 어렵고, 그 사이 공간에 부착된 파티클을 제거하는 것이 어렵다.
이러한 버블은 불안정한 상태로 제공되며, 패턴과 패턴 간의 사이 공간에 침투되기 전에 붕괴될 수 있다.
한국 공개 특허 번호 2010-0052658호
본 발명은 기판 상에 부착된 파티클을 세정 처리하기 위한 세정력을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 나노 사이즈에 해당되는 패턴들 간의 사이 공간에 부착된 파티클을 제거할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 기판을 액 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 기판을 지지하는 기판 지지 유닛 및 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 처리액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되, 상기 액 공급 유닛은 기판 상에 처리액을 토출하는 노즐, 상기 노즐에 처리액을 공급하는 액 공급 라인, 상기 액 공급 라인 상에 설치되며, 내부에 혼합 공간을 형성하는 혼합 부재, 그리고 상기 혼합 공간에 가스가 공급되도록 상기 혼합 부재에 연결되는 가스 공급 라인을 포함하되, 상기 혼합 부재는 내부에 상기 혼합 공간에 형성되는 바디 및 상기 혼합 공간에서 처리액과 혼합되는 가스가 나노 사이즈의 버블을 형성하도록 상기 바디에 결합되는 유입 포트를 포함한다.
상기 액 공급 라인 상에 설치되며, 처리액의 제1유량을 제어하는 액 유량 조절기, 상기 가스 공급 라인 상에 설치되며, 가스의 제2유량을 제어하는 가스 유량 조절기, 그리고 상기 제2유량이 상기 제1유량보다 크도록 상기 액 유량 조절기 및 상기 가스 유량 조절기 중 적어도 하나를 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다. 처리액이 공급되는 방향에 대해 상기 혼합 부재보다 하류에 위치되는 상기 액 공급 라인의 영역으로부터 분기되는 배출 라인 및 상기 제1유량 및 상기 제2유량을 측정하는 유량 측정부를 더 포함할 수 있다. 처리액이 공급되는 방향에 대해 상기 배출라인이 분기되는 지점보다 하류에 위치되며 상기 액 공급 라인 상에 설치되는 공급 밸브 및 상기 배출 라인 상에 설치되는 배출 밸브를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 유량 측정부로부터 수신된 정보를 근거로 상기 공급 밸브 및 상기 배출 밸브를 제어할 수 있다. 상기 제어기는 상기 수신된 정보가 정상 상태에 해당되면 상기 액 공급 라인이 개방되도록 상기 공급 밸브를 개방하고, 상기 수신된 정보가 불량 상태에 해당되면 상기 배출 라인이 개방되도록 상기 배출 밸브를 개방하되, 상기 정상 상태는 상기 버블의 직경이 1 마이크로 미터보다 작은 직경을 가지는 상태이고, 상기 불량 상태는 상기 버블의 직경이 1 마이크로 미터보다 큰 직경을 가지는 상태로 제공될 수 있다. 상기 제1유량은 제1압력으로 제공되고, 상기 제2유량은 제2압력으로 제공되되, 상기 제어기는 상기 제1압력과 상기 제2압력 간에 차이가 100 Kpa 이하로 제공되도록 상기 액 유량 조절기 및 상기 가스 유량 조절기 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
기판을 액 처리하는 방법으로는, 처리액에 가스를 공급하여 상기 가스가 혼합된 상기 처리액을 상기 기판 상에 공급하되, 상기 처리액에 가스를 혼합하는 것은 상기 처리액 내에 나노 사이즈의 버블을 형성하도록 제공된다.
상기 처리액에 상기 가스를 공급하는 것은 상기 처리액의 제1유량보다 상기 가스의 제2유량이 더 크도록 상기 제1유량 및 상기 제2유량 중 적어도 하나를 조절할 수 있다. 상기 버블의 직경에 따라 상기 처리액을 상기 기판 상에 공급하거나, 상기 처리액을 회수할 수 있다. 상기 버블의 직경이 설정된 크기보다 작은 직경을 가지면 상기 처리액을 상기 기판 상에 공급하고, 상기 버블의 직경이 설정된 크기보다 큰 직경을 가지면 상기 처리액을 회수할 수 있다. 설정된 크기는 1 마이크로 미터일 수 있다. 상기 제1유량은 제1압력으로 제공되고, 상기 제2유량은 제2압력으로 제공되되, 상기 제1유량 및 상기 제2유량 중 적어도 하나를 조절하는 것은 상기 제1압력과 상기 제2압력 간에 차이가 100 Kpa 이하로 제공되도록 상기 제1압력과 상기 제2압력 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 처리액 내에 나노 사이즈의 버블이 형성되며, 버블은 패턴과 패턴 간의 사이 공간과 대응되거나 이보다 작은 사이즈를 가진다. 이로 인해 버블은 나노 사이즈에 해당되는 패턴들 간의 사이 공간에 침투되어 파티클을 제거할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 나노 사이즈의 버블은 초음파에 의해 형성된 마이크로 사이즈의 버블보다 작은 사이즈로 제공되며, 이는 부력의 영향을 적게 받는다. 이로 인해 나노 사이즈의 버블은 마이크로 사이즈의 버블에 비해 처리액 내에서 장시간 머물 수 있고, 머무르는 시간동안 기판 상에 부착된 파티클을 제거할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 나노 사이즈의 버블은 초음파에 의해 형성된 버블에 비해 작은 사이즈를 가지며, 이는 초음파 버블에 비해 강한 반데르 발스 힘을 가진다. 이로 인해 세정 공정의 세정력을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 나노 사이즈의 버블들은 서로 동일한 성질의 전하를 띤다. 이에 따라 각각의 버블들은 서로 간에 척력이 작용되므로, 서로 간에 결합되어 그 사이즈가 커지는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 일반적으로 세정 공정을 수행하는 장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3의 액 공급 유닛의 액 공급 부재를 보여주는 단면도이다.
도 5 및 도 6은 도 4의 액 공급 부재를 이용하여 처리액을 공급하는 과정을 보여주는 단면도들이다.
도 7는 도 4의 액 공급 부재를 이용하여 처리액을 공급하는 과정을 보여주는 플로우 차트이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
본 실시예에는 기판 상에 형성된 박막을 세정액으로 세정 처리하는 공정을 일 예로 들어 설명한다. 예컨대, 박막은 게르마늄(Ge)를 포함하는 막질로 제공될 수 있다. 그러나 본 실시예는 세정공정에 한정되지 않으며, 현상공정 및 식각공정에 사용되는 다양한 종류의 액에 적용 가능하다.
이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다. 도 2를 참조하면, 기판처리설비(1)는 인덱스모듈(10)과 공정처리모듈(20)을 가진다. 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 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하며, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 칭한다.
로드포트(140)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(130)가 안착된다. 로드포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 로드포트(120)의 개수는 공정처리모듈(20)의 공정효율 및 풋 프린트조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(130)에는 기판(W)들을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯(미도시)이 형성된다. 캐리어(130)로는 전면개방일체형포드(Front Opening Unifed Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정처리모듈(20)은 버퍼유닛(220), 이송챔버(240), 그리고 공정챔버(260)를 가진다. 이송챔버(240)는 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 평행하게 배치된다. 이송챔버(240)의 양측에는 각각 기판처리부(300a)(260)들이 배치된다. 이송챔버(240)의 일측 및 타측에서 기판처리부(300a)(260)들은 이송챔버(240)를 기준으로 대칭되도록 제공된다. 이송챔버(240)의 일측에는 복수 개의 기판처리부(300a)(260)들이 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 B의 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 공정챔버(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, 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)의 내부에는 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공된다. 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개가 제공된다. 버퍼유닛(220)은 이송프레임(140)과 마주보는 면 및 이송챔버(240)와 마주보는 면이 개방된다.
이송프레임(140)은 로드포트(120)에 안착된 캐리어(130)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(130)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 이의 다른 일부는 캐리어(130)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.
공정처리챔버(260)는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행하는 기판처리장치(300)가 제공된다. 기판처리장치(300)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 이와 달리 각각의 공정처리챔버(260) 내의 기판처리장치(300)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정챔버(260)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정챔버(260) 내에 기판처리장치(300)들은 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 공정챔버(260) 내에 기판처리장치(300)의 구조는 서로 상이하게 제공될 수 있다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도3을 참조하면, 기판처리장치(300)는 하우징(320), 스핀헤드(340), 승강유닛(360), 그리고 액 공급 유닛을 포함한다. 하우징(320)은 상부가 개방된 통 형상을 가진다. 하우징(320)은 내부회수통(322) 및 외부회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,326)은 공정에 사용된 약액들 중 서로 상이한 약액을 회수한다. 내부회수통(322)은 스핀헤드(340)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부회수통(326)은 내부회수통(326)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부회수통(322)의 내측공간(322a) 및 내부회수통(322)과 외부회수통(326)의 사이공간(326a)은 각각 내부회수통(322) 및 외부회수통(326)으로 약액이 유입되는 유입구로서 기능한다. 일 예에 의하면, 각각의 유입구는 서로 상이한 높이에 위치될 수 있다. 각각의 회수통(322,326)의 저면 아래에는 회수라인(322b,326b)이 연결된다. 각각의 회수통(322,326)에 유입된 약액들은 회수라인(322b,326b)을 통해 외부의 약액재생시스템(미도시)으로 제공되어 재사용될 수 있다.
스핀헤드(340)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 스핀헤드(340)는 몸체(342), 지지핀(344), 척핀(346), 그리고 지지축(348)을 가진다. 몸체(342)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 몸체(342)의 저면에는 구동부(349)에 의해 회전가능한 지지축(348)이 고정결합된다.
지지핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지핀(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. 지지핀(344)은 몸체(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 후면 가장자리를 지지한다.
척핀(346)은 복수 개 제공된다. 척핀(346)은 몸체(342)의 중심에서 지지핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척핀(346)은 몸체(342)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척핀(346)은 스핀헤드(340)가 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척핀(346)은 몸체(342)의 반경 방향을 따라 대기위치와 지지위치 간에 직선 이동이 가능하도록 제공된다. 대기위치는 지지위치에 비해 몸체(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 스핀헤드(340)에 로딩 또는 언로딩 시 척핀(346)은 대기위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행 시 척 핀(346)은 지지위치에 위치된다. 지지위치에서 척핀(346)은 기판(W)의 측부와 접촉된다.
승강유닛(360)은 하우징(320)을 상하 방향으로 직선이동시킨다. 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 스핀 헤드(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 약액의 종류에 따라 약액이 기설정된 회수통(360)으로 유입될 수 있도록 하우징(320)의 높이가 조절한다. 선택적으로, 승강유닛(360)은 스핀헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
액 공급 유닛(380,400)은 분사 부재(380) 및 액 공급 부재(400)를 포함한다. 분사 부재(380)는 기판 지지 유닛(340)에 지지된 기판(W) 상에 처리액들을 분사한다. 분사 부재(380)는 지지축(386), 아암(382), 그리고 노즐(390)을 포함한다. 지지축(386)은 하우징의 일측에 배치된다. 지지축(386)은 그 길이 방향이 상하 방향으로 제공되는 로드 형상을 가진다. 지지축(386)은 구동기(388)에 의해 회전 가능하도록 제공된다. 이와 달리 지지축(386)은 구동기(388)에 의해 수평 방향으로 직선 이동될 수 있다. 아암(382)은 노즐(390)을 지지한다. 아암(382)은 지지축(386)의 상단에 결합된다. 아암(382)은 지지축(386)이 회전됨에 따라 스윙 이동된다. 아암(382)의 끝단 저면에는 노즐(390)이 고정 결합된다. 노즐(390)은 지지축(386)과 함께 스윙이동이 가능하다. 노즐(390)은 스윙 이동되어 공정 위치 및 대기 위치로 이동 가능하다. 여기서 공정 위치는 노즐(390)이 기판 지지 유닛(340)에 지지된 기판(W)과 대향되는 위치이고, 대기 위치는 공정 위치를 벗어난 위치이다. 일 예에 의하면, 처리액은 순수일 수 있다.
액 공급 부재(400)는 노즐(390)에 처리액을 공급한다. 액 공급 부재(400)는 버블을 포함하는 처리액을 공급한다. 도 4는 도 3의 액 공급 부재를 보여주는 단면도이다. 도 4를 참조하면, 액 공급 부재(400)는 액 공급 라인(410), 혼합 부재(420), 가스 공급 라인(430), 유량 조절부(440), 유량 측정부(450), 배출 라인(460), 그리고 제어기(500)를 포함한다. 액 공급 라인(410)은 액 공급 탱크(416)에 저장된 처리액을 노즐(390)에 공급한다. 액 공급 라인(410)은 액 공급 탱크(416)와 노즐(390)을 서로 연결한다.
혼합 부재(420)는 처리액에 가스를 혼합한다. 혼합 부재(420)는 처리액 내에 버블이 형성되도록 가스를 혼합한다. 혼합 부재(420)는 바디(422) 및 유입 포트(426)를 포함한다. 바디(422)는 액 공급 라인(410)에 설치된다. 바디(422)의 내부에 혼합 공간이 제공된다. 노즐(390)로 공급되는 처리액은 혼합 공간을 통과하도록 제공된다. 유입 포트(426)는 바디(422)의 일측에 위치된다. 가스 공급 라인(430)을 통해 공급되는 가스는 유입 포트(426)를 통해 혼합 공간에 공급된다. 유입 포트(426)는 중공의 통 형상을 가지도록 제공된다. 유입 포트(426)는 바디(422)와 가까워질수록 내경이 좁아지도록 제공된다.
가스 공급 라인(430)은 가스 공급 탱크(430)에 제공된 가스를 혼합 공간에 공급한다. 가스 공급 라인(430)은 가스 공급 탱크(430)와 유입 포트(426)를 서로 연결한다.
유량 조절부(440)는 처리액의 제1유량 및 가스의 제2유량 각각을 조절한다. 유량 조절부(440)는 액 유량 조절기(440a) 및 가스 유량 조절기(440b)를 포함한다. 액 유량 조절기(440a)는 액 공급 라인(410)을 통해 공급되는 처리액의 제1유량을 조절한다. 액 유량 조절기(440a)는 액 공급 라인(410) 상에 설치된다. 가스 유량 조절기(440b)는 가스 공급 라인(430)을 통해 공급되는 가스의 제2유량을 조절한다. 가스 유량 조절기(440b)는 가스 공급 라인(430) 상에 설치된다. 예컨대, 액 유량 조절기(440a) 및 가스 유량 조절기(440b)는 밸브일 수 있다.
유량 측정부(450)는 제1유량 및 제2유량 각각을 측정한다. 유량 측정부(450)는 액 측정기(450a) 및 가스 측정기(450b)를 포함한다. 액 측정기(450a)는 액 공급 라인(410)을 통해 공급되는 처리액의 제1유량을 측정한다. 액 측정기(450a)는 액 공급 라인(410) 상에 설치된다. 액 측정기(450a)는 액 공급 라인(410)에서 혼합 부재(420)와 액 유량 조절기(440a) 사이에 위치된다. 액 측정기(450a)는 액 유량 조절기(440a)에 의해 조절된 처리액의 제1유량을 측정한다. 가스 측정기(450b)는 가스 공급 라인(430)을 통해 공급되는 가스의 제2유량을 측정한다. 가스 측정기(450b)는 가스 공급 라인(430) 상에 설치된다. 가스 측정기(450b)는 가스 공급 라인(430)에서 혼합 부재(420)와 가스 유량 조절기(440b) 사이에 위치된다. 가스 측정기(450b)는 가스 유량 조절기(440b)에 의해 조절된 가스의 제2유량을 측정한다. 일 예에 의하면, 제1유량은 처리액의 압력이고, 제2유량은 가스의 압력일 수 있다.
배출 라인(460)은 액 공급 라인(410)을 통해 공급되는 처리액을 회수한다. 배출 라인(460) 상에는 배출 밸브(462)가 설치된다. 배출 밸브(462)는 배출 라인(460)을 개폐한다. 배출 라인(460)은 액 공급 라인(410)으로부터 분기되는 라인으로 제공된다. 배출 라인(460)이 액 공급 라인(410)으로부터 분기되는 지점은 처리액이 공급되는 방향에 대해 혼합 부재(420)보다 하류에 위치된다. 액 공급 라인(410)에서 배출 라인(460)이 분기되는 지점의 하류 영역에는 공급 밸브(412)가 설치된다. 공급 밸브(412)는 혼합 부재(420)에 의해 버블이 포함되는 처리액을 공급 또는 차단한다.
제어기(500)는 처리액에 포함된 버블의 직경이 나노 사이즈를 가지도록 유량 조절부(440), 공급 밸브(412), 그리고 배출 밸브(462)를 제어한다. 제어기(500)는 유량 측정부(450)로부터 수신된 정보를 근거로 하여 유량 조절부(440), 공급 밸브(412), 그리고 배출 밸브(462)를 제어한다. 제어기(500)는 가스의 제2유량이 처리액의 제1유량보다 크도록 액 유량 조절기(440a) 및 가스 유량 조절기(440b) 중 적어도 하나를 제어한다. 제어기(500)는 액 측정기(450a) 및 가스 측정기(450b)로부터 수신된 정보가 기설정 범위값과 비교하여 공급 밸브(412) 및 배출 밸브(462)를 제어한다. 제어기(500)는 수신된 정보를 정상 상태라고 판단되면, 버블이 포함된 처리액이 노즐(390)로 공급되도록 공급 밸브(412)를 개방한다. 또한 제어기(500)는 수신된 정보가 불량 상태라고 판단되면, 버블이 포함된 처리액이 회수되도록 배출 밸브(462)를 개방한다. 여기서 정상 상태는 처리액 내에 포함되는 버블의 직경이 설정된 크기보다 작은 직경을 가지는 상태이고, 불량 상태는 버블의 직경이 설정된 크기보다 큰 직경을 가지는 상태로 정의한다. 일 예에 의하면, 설정된 크기는 1 마이크로 미터일 수 있다. 제어기(500)는 제1유량과 제2유량 간의 차이값이 100 Kpa 이하로 제공되도록 액 유량 조절기(440a) 및 가스 유량 조절기(440b) 중 적어도 하나를 제어한다.
다음은 상술한 액 공급 부재(400)를 이용하여 노즐(390)에 처리액을 공급하는 과정을 설명한다. 도 5 및 도 6은 도 4의 액 공급 부재를 이용하여 처리액을 공급하는 과정을 보여주는 단면도들이고, 도 7는 도 4의 액 공급 부재를 이용하여 처리액을 공급하는 과정을 보여주는 플로우 차트이다. 도 5 내지 도 8을 참조하면, 제어기(500)는 노즐(390)이 대기 위치에 위치된 상태에서 처리액이 기설정된 유량으로 공급되도록 액 유량 조절기(440a)를 제어한다. 이후 제어기(500)는 가스가 기설정된 유량으로 공급되도록 가스 유량 조절기(440b)를 제어한다. 유량 측정부(450)로부터 수신된 정보가 기설정 범위값에 해당된다고 판단되면, 배출 라인(460)이 닫히도록 배출 밸브(462)를 제어하고 액 공급 라인(410)이 개방되도록 공급 밸브(412)를 제어한다. 이후 노즐(390)은 공정 위치로 이동되고, 기판(W) 상에 직경이 1 마이크로 미터 이하로 제공되는 나노 사이즈의 버블을 포함하는 처리액을 공급한다.
390: 노즐 400: 액 공급 부재
410: 액 공급 라인 420: 혼합 부재
422: 바디 426: 유입 포트
430: 가스 공급 라인 500: 제어기

Claims (11)

  1. 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 처리액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되,
    상기 액 공급 유닛은,
    기판 상에 처리액을 토출하는 노즐과;
    상기 노즐에 처리액을 공급하는 액 공급 라인과;
    상기 액 공급 라인 상에 설치되며, 내부에 혼합 공간을 형성하는 혼합 부재와;
    상기 혼합 공간에 가스가 공급되도록 상기 혼합 부재에 연결되는 가스 공급 라인을 포함하되,
    상기 혼합 부재는,
    내부에 상기 혼합 공간에 형성되는 바디와;
    상기 혼합 공간에서 처리액과 혼합되는 가스가 나노 사이즈의 버블을 형성하도록 상기 바디에 결합되는 유입 포트를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액 공급 라인 상에 설치되며, 처리액의 제1유량을 제어하는 액 유량 조절기와;
    상기 가스 공급 라인 상에 설치되며, 가스의 제2유량을 제어하는 가스 유량 조절기와;
    상기 제2유량이 상기 제1유량보다 크도록 상기 액 유량 조절기 및 상기 가스 유량 조절기 중 적어도 하나를 제어하는 제어기를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    처리액이 공급되는 방향에 대해 상기 혼합 부재보다 하류에 위치되는 상기 액 공급 라인의 영역으로부터 분기되는 배출 라인과;
    상기 제1유량 및 상기 제2유량을 측정하는 유량 측정부를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    처리액이 공급되는 방향에 대해 상기 배출라인이 분기되는 지점보다 하류에 위치되며 상기 액 공급 라인 상에 설치되는 공급 밸브와;
    상기 배출 라인 상에 설치되는 배출 밸브를 더 포함하되,
    상기 제어기는 상기 유량 측정부로부터 수신된 정보를 근거로 상기 공급 밸브 및 상기 배출 밸브를 제어하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 수신된 정보가 정상 상태에 해당되면 상기 액 공급 라인이 개방되도록 상기 공급 밸브를 개방하고, 상기 수신된 정보가 불량 상태에 해당되면 상기 배출 라인이 개방되도록 상기 배출 밸브를 개방하되,
    상기 정상 상태는 상기 버블의 직경이 1 마이크로 미터보다 작은 직경을 가지는 상태이고, 상기 불량 상태는 상기 버블의 직경이 1 마이크로 미터보다 큰 직경을 가지는 상태로 제공되는 기판 처리 장치.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1유량은 제1압력으로 제공되고,
    상기 제2유량은 제2압력으로 제공되되,
    상기 제어기는 상기 제1압력과 상기 제2압력 간에 차이가 100 Kpa 이하로 제공되도록 상기 액 유량 조절기 및 상기 가스 유량 조절기 중 적어도 하나를 제어하는 기판 처리 장치.
  7. 기판을 액 처리하는 방법에 있어서,
    처리액에 가스를 공급하여 상기 가스가 혼합된 상기 처리액을 상기 기판 상에 공급하여 상기 기판을 액 처리하되,
    상기 처리액에 가스를 혼합하는 것은 상기 처리액 내에 나노 사이즈의 버블을 형성하도록 제공되는 기판 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 처리액에 상기 가스를 공급하는 것은 상기 처리액의 제1유량보다 상기 가스의 제2유량이 더 크도록 상기 제1유량 및 상기 제2유량 중 적어도 하나를 조절하는 기판 처리 방법.
  9. 제8힝에 있어서,
    상기 버블의 직경이 설정된 크기보다 작은 직경을 가지면 상기 처리액을 상기 기판 상에 공급하고, 상기 버블의 직경이 상기 설정된 크기보다 큰 직경을 가지면 상기 처리액을 회수하는 기판 처리 방법.
  10. 제10항에 있어서,
    상기 설정된 크기는 1 마이크로 미터로 제공되는 기판 처리 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1유량은 제1압력으로 제공되고, 상기 제2유량은 제2압력으로 제공되되,
    상기 제1유량 및 상기 제2유량 중 적어도 하나를 조절하는 것은 상기 제1압력과 상기 제2압력 간에 차이가 100 Kpa 이하로 제공되도록 상기 제1압력과 상기 제2압력 중 적어도 하나를 제어하는 기판 처리 방법.
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