KR20170118995A - 노즐 부재 및 이를 가지는 기판 처리 장치 - Google Patents

노즐 부재 및 이를 가지는 기판 처리 장치 Download PDF

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KR20170118995A
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김종한
송길훈
주윤종
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예는 액을 공급하는 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는 기판을 지지하는 기판 지지 유닛 및 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 처리액을 공급하는 노즐 부재를 가지는 액 공급 유닛을 포함하되, 상기 노즐 부재는 내부에 처리액이 흐르는 토출 유로가 형성되며, 상기 토출 유로에 연결되며 상기 토출 유로를 따라 제공되는 복수의 토출홀들을 가지는 바디 및 상기 바디 내에 설치되며, 상기 토출 유로에 흐르는 처리액에 토출압을 제공하는 압전 소자를 포함하되, 상기 토출홀들은 아래로 갈수록 폭이 좁아지는 경사부를 가진다. 이로 인해 처리액의 유속을 향상시킬 수 있다.

Description

노즐 부재 및 이를 가지는 기판 처리 장치{Nozzle member and Apparatus for treating substrate with the nozzle member}
본 발명은 액을 공급하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판을 액 처리하는 장치에 관한 것이다.
반도체소자 또는 액정 디스플레이를 제조하기 위해서, 기판에 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 그리고 박막 증착등의 다양한 공정들이 수행된다. 각각의 공정에서 생성된 이물 및 파티클을 제거하기 위해 각각의 공정이 진행되기 전 또는 후 단계에는 기판을 세정하는 세정공정이 실시된다.
세정 공정으로는 기판 상에 잔류하는 이물 및 파티클을 제거하기 위해 케미칼을 토출하거나, 가스가 혼합된 처리액을 토출하거나, 진동이 제공된 처리액을 토출하는 등 다양한 방식이 사용된다.
이 중 진동을 이용하여 처리액을 토출하는 방식은 처리액의 입자 크기를 다양하게 조절하거나 처리액의 유속을 높혀 세정력을 향상시킬 수 있다. 처리액은 토출홀의 크기가 조절됨에 따라 그 입자 크기가 함께 조절된다. 입자 크기가 조절된 처리액은 기판 상에 잔류하는 이물 및 파티클의 부착력을 약화시키거나 이를 제거한다.
또한 처리액의 유속을 높히는 방법으로는, 처리액에 가해지는 압력을 높히거나, 노즐의 토출홀의 깊이를 최소화시켜 유속을 높힐 수 있다.
그러나 진동을 이용한 액 토출 방식의 노즐은 그 토출홀이 매우 미세한 크기로 제공된다. 이로 인해 노즐은 플라스틱 또는 쿼츠(Quartz)를 포함하는 재질로 제공된다. 처리액의 유속을 높히고자 강한 압력을 가할 경우, 플라스틱 재질의 노즐은 그 토출홀의 형상이 변형될 수 있으며, 쿼츠 재질의 노즐은 깨짐 등으로 인한 손상이 발생될 수 있다.
또한 토출홀의 깊이를 최소화시키는 방법으로는 처리액의 유속 증가에 한계가 있다.
한국 공개 특허 2002-0035392
본 발명은 처리액의 토출 유속을 높혀 세정력을 향상시킬 수 있는 장치를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 처리액에 가해지는 압력에 변화없이 토출 유속을 높힐 수 있는 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 액을 공급하는 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는 기판을 지지하는 기판 지지 유닛 및 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 처리액을 공급하는 노즐 부재를 가지는 액 공급 유닛을 포함하되, 상기 노즐 부재는 내부에 처리액이 흐르는 토출 유로가 형성되며, 상기 토출 유로에 연결되며 상기 토출 유로를 따라 제공되는 복수의 토출홀들을 가지는 바디 및 상기 바디 내에 설치되며, 상기 토출 유로에 흐르는 처리액에 토출압을 제공하는 압전 소자를 포함하되, 상기 토출홀들은 아래로 갈수록 폭이 좁아지는 경사부를 가진다.
상기 경사부의 폭은 점진적으로 좁아질 수 있다. 상기 경사부는 상기 토출홀의 중심축에 대해 제1경사각을 가지는 제1토출 경사부 및 상기 토출홀의 중심축에 대해 상기 제1경사각과 상이한 제2경사각을 가지는 제2토출 경사부를 가지며, 상기 제1토출 경사부는 상기 제2토출 경사부보다 상기 토출 유로에 인접하게 위치될 수 있다. 상기 제1경사각은 상기 제2경사각보다 크게 제공될 수 있다. 상기 제2토출 경사부의 최대 폭은 상기 제1토출 경사부의 최소 폭보다 작게 제공될 수 있다.
또한 상기 토출홀은 아래로 갈수록 폭이 일정한 수직부를 더 가지며, 상기 수직부는 상기 경사부보다 아래에 위치될 수 있다.
상기 액 공급 유닛은 상기 노즐 부재를 지지하는 아암, 상기 아암에 의해 지지되며, 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 액막이 형성되도록 전처리액을 공급하는 전처리 부재, 그리고 기판 상에 액막이 형성된 후에 처리액이 공급되도록 상기 전처리 부재 및 상기 노즐 부재를 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다.
처리액을 토출하는 노즐 부재는 내부에 처리액이 흐르는 토출 유로가 형성되며, 상기 토출 유로에 연결되며 상기 토출 유로를 따라 제공되는 복수의 토출홀들을 가지는 바디 및 상기 바디 내에 설치되며, 상기 토출 유로에 흐르는 처리액에 토출압을 제공하는 압전 소자를 포함하되, 상기 토출홀들은 아래로 갈수록 폭이 좁아지는 경사부를 가진다.
상기 경사부는 상기 토출홀의 중심축에 대해 제1경사각을 가지는 제1토출 경사부 및 상기 토출홀의 중심축에 대해 상기 제1경사각과 상이한 제2경사각을 가지는 제2토출 경사부를 가지며, 상기 제1토출 경사부는 상기 제2토출 경사부보다 상기 토출 유로에 인접하게 위치될 수 있다. 상기 제1경사각은 상기 제2경사각보다 크게 제공될 수 있다.
또한 상기 토출홀은 아래로 갈수록 폭이 일정한 수직부를 더 가지며, 상기 수직부는 상기 경사부보다 아래에 위치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 토출홀의 폭은 처리액의 토출 방향으로 갈수록 작아진다. 이로 인해 처리액의 유속을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 토출홀은 다단 형상을 가지도록 제공된다. 이로 인해 처리액의 유속을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 노즐부재를 보여주는 저면도이다.
도 4는 도 3의 노즐 부재를 A-A' 방향으로 절단한 단면도이다.
도 5는 도 4의 토출홀의 형상을 확대해 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 5의 토출홀의 형상에 따른 처리액의 유속(m/s) 관계를 보여주는 그래프이다.
도 7은 도 5의 토출홀의 형상의 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 8은 도 5의 토출홀의 형상의 또 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.
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.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 기판처리설비를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 1을 참조하면, 기판처리설비(1)는 인덱스모듈(10)과 공정처리모듈(20)을 가진다. 인덱스모듈(10)은 로드포트(120) 및 이송 프레임(140)을 가진다. 로드포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정처리모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드포트(120), 이송 프레임(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(18)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(18)에는 기판(W)들을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯(미도시)이 형성된다. 캐리어(18)로는 전면개방일체형포드(Front Opening Unifed Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정처리모듈(20)은 버퍼 유닛(220), 이송 챔버(240), 그리고 공정 챔버(260)를 가진다. 이송 챔버(240)는 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 평행하게 배치된다. 이송 챔버(240)의 양측에는 각각 공정 챔버(260)들이 배치된다. 이송 챔버(240)의 일측 및 타측에서 공정 챔버(260)들은 이송 챔버(240)를 기준으로 대칭되도록 제공된다. 이송 챔버(240)의 일측에는 복수 개의 공정 챔버(260)들이 제공된다. 공정 챔버(260)들 중 일부는 이송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정 챔버(260)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송 챔버(240)의 일측에는 공정 챔버(260)들이 A X B의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260)의 수이다. 이송 챔버(240)의 일측에 공정 챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정 챔버(260)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정 챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정 챔버(260)는 이송 챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 공정 챔버(260)는 이송 챔버(240)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140)과 이송 챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송 챔버(240)와 이송 프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(220)의 내부에는 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공된다. 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개가 제공된다. 버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140)과 마주보는 면 및 이송 챔버(240)와 마주보는 면이 개방된다.
이송 프레임(140)은 로드포트(120)에 안착된 캐리어(18)와 버퍼 유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 프레임(140)에는 인덱스레일(142)과 인덱스 로봇(144)이 제공된다. 인덱스레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(144)은 인덱스레일(142) 상에 설치되며, 인덱스레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(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, 이의 다른 일부는 캐리어(18)에서 공정처리모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스 로봇(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.
이송 챔버(240)는 버퍼 유닛(220)과 공정 챔버(260) 간에, 그리고 공정 챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 챔버(240)에는 가이드 레일(242)과 메인 로봇(244)이 제공된다. 가이드 레일(242)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인 로봇(244)은 가이드 레일(242) 상에 설치되고, 가이드 레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인 로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 그리고 메인암(244c)을 가진다. 베이스(244a)는 가이드 레일(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.
공정 챔버(260) 내에는 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 공정 챔버(260) 내의 기판 처리 장치(300)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정 챔버들(260)은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정 챔버(260) 내에 기판처리장치(300)들은 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 공정 챔버(260) 내에 기판처리장치(300)의 구조는 서로 상이하게 제공될 수 있다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 기판처리장치(300)는 하우징(320), 스핀 헤드(340), 승강 유닛(360), 그리고 액 공급 유닛(380)을 가진다. 하우징(320)은 기판처리공정이 수행되는 공간을 가지며, 그 상부는 개방된다. 하우징(320)은 내부회수통(322), 및 외부회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,326)은 공정에 사용된 처리액 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부회수통(322)은 스핀 헤드(340)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부회수통(326)은 내부회수통(322)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 처리액이 유입되는 유입구로서 기능한다. 각각의 회수통(322,326)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수라인(322b,326b)이 연결된다. 각각의 회수라인(322b,326b)은 각각의 회수통(322,326)을 통해 유입된 처리액을 배출한다. 배출된 처리액은 외부의 처리액 재생시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.
스핀 헤드(340)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 스핀 헤드(340)는 기판(W)을 지지 및 회전시키는 기판 지지 유닛(340)으로 제공된다. 스핀 헤드(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 모터(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 스핀 헤드(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 대기 위치와 지지 위치 간에 직선 이동이 가능하도록 제공된다. 대기 위치는 지지 위치에 비해 몸체(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 로딩 또는 언로딩 시 척핀(346)은 대기 위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행 시 척 핀(346)은 지지 위치에 위치된다. 지지 위치에서 척핀(346)은 기판(W)의 측부와 접촉된다.
승강 유닛(360)은 하우징(320)을 상하 방향으로 직선이동시킨다. 하우징(320)이 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(340)에 대한 하우징(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(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, 스핀 헤드(340)로부터 들어올려 질 때 스핀 헤드(340)가 하우징(320)의 상부로 돌출되도록 하우징(320)은 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(360)으로 유입될 수 있도록 하우징(320)의 높이가 조절한다. 선택적으로, 승강 유닛(360)은 스핀 헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
액 공급 유닛(380)은 스핀 헤드(340)에 지지된 기판(W) 상에 액을 공급한다. 액 공급 유닛(380)은 다양한 종류의 액을 공급하거나, 동일한 종류의 액을 다양한 방식으로 공급하도록 복수 개로 제공될 수 있다. 액 공급 유닛(380)은 지지축(386), 아암(382), 노즐 부재(400), 전처리 부재(480), 그리고 제어기를 포함한다. 지지축(386)은 하우징(320)의 일측에 배치된다. 지지축(386)은 그 길이방향이 상하방향으로 제공되는 로드 형상을 가진다. 지지축(386)은 구동 부재(388)에 의해 회전 가능하다. 선택적으로 지지축(386)은 구동 부재(388)에 의해 수평 방향으로 직선 이동 및 승강할 수 있다. 지지축(386)의 상단에는 아암(382)이 고정결합된다. 아암(382)은 노즐 부재(400) 및 전처리 부재(480)를 지지한다. 노즐 부재(400) 및 전처리 부재(480)는 아암(382)의 끝단에 위치된다. 예컨대, 전처리 부재(480)는 노즐 부재(400)보다 아암(382)의 끝단에 가깝게 위치될 수 있다. 지지축(386)의 회전에 의해 아암(382), 노즐 부재(400), 그리고 전처리 부재(480)는 스윙 이동된다. 노즐 부재(400)는 스윙 이동되어 공정 위치 및 대기 위치로 이동 가능하다. 여기서 공정 위치는 노즐 부재(400)가 기판(W)의 상면에 마주보는 위치이고, 대기 위치는 공정 위치를 벗어난 위치로 정의한다.
노즐 부재(400)는 기판(W) 상에 처리액을 공급한다. 노즐 부재(400)는 잉크젯 방식으로 처리액을 토출한다. 도 3은 도 2의 노즐 부재를 보여주는 저면도이고, 도 4는 도 3의 노즐 부재를 A-A' 방향으로 절단한 단면도이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 노즐 부재(400)는 바디(405), 진동자(450), 액 공급 라인, 그리고 액 회수 라인을 포함한다.
바디(405)는 상판(430) 및 하판(410)을 포함한다. 상판(430)은 원통 형상을 가지도록 제공된다. 상판(430)의 내부에는 서로 독립된 유입 유로(432) 및 회수 유로(434)가 형성된다. 여기서 유입 유로(432)는 처리액이 유입되는 입구로 기능하고, 회수 유로(434)는 처리액이 회수되는 출구로 기능한다. 하판(410)은 상판(430)의 저면에 고정 결합된다. 하판(410)은 상부에 홈(412)이 형성된 원형의 판 형상을 가지도록 제공된다. 하판(410)은 상판(430)과 동일한 직경을 가질 수 있다. 하판(410)에 형성된 홈은 상판(430)과 조합되어 토출 유로(412)로 제공된다. 토출 유로(412)는 유입 유로(432) 및 회수 유로(434) 각각에 연통되도록 제공된다. 하판(410)의 저면에는 토출 유로(412)와 통하는 복수의 토출홀(420)들이 형성된다. 토출홀(420)들은 아래를 향하도록 제공된다. 이에 따라 액은 유입 유로(432)를 통해 유입되고, 토출 유로(412) 및 토출홀(420)을 통해 토출 가능하다. 토출되지 않은 처리액은 회수 유로(434)를 통해 회수된다. 예컨대, 바디는 플라스틱, 세라믹, 그리고 쿼츠(Quartz) 중 적어도 하나를 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 처리액은 탄산수, 산소수, 오존수, 그리고 순수 등 다양하게 적용될 수 있다.
진동자(450)는 처리액에 진동을 제공한다. 진동자(450)로부터 제공된 진동은 처리액의 입자 크기 및 유속이 제어될 수 있다. 진동자(450)는 상판(430)의 내부에 위치된다. 진동자(450)는 원판 형상으로 제공된다. 상부에서 바라볼 때 진동자(450)는 복수의 토출홀(420)들과 중첩되는 크기를 가질 수 있다. 진동자(450)는 외부에 위치된 전원과 전기적으로 연결된다. 진동자(450)는 토출 유로(412)에 흐르는 처리액에 진동을 제공한다. 진동이 제공된 처리액은 토출홀(420)을 통해 토출된다. 일 예에 의하면, 진동자(450)는 압전 소자(450)일 수 있다.
액 공급 라인은 유입 유로(432)에 처리액을 공급한다. 액 공급 라인은 유입 유로(432)에 연결된다. 액 회수 라인은 회수 유로(434)로부터 처리액을 회수한다. 액 회수 라인은 회수 유로(434)에 연결된다. 이에 따라 처리액은 액 공급 라인, 유입 유로(432), 토출 유로(412), 회수 유로(434), 그리고 액 회수 라인을 순차적으로 거칠 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 전처리 부재(480)는 기판(W) 상에 전처리액을 공급한다. 전처리 부재(480)는 기판(W) 상에 액막을 형성되도록 전처리액을 공급한다. 전처리액에 의해 형성된 액막은 처리액이 기판(W)에 미치는 충격을 완화시킨다. 즉 전처리액에 의해 형성된 액막은 고속으로 토출되는 처리액에 의해 기판(W)이 손상되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 처리액이 고속으로 토출될지라도 기판(W) 상에 형성된 패턴이 무너지는 것을 방지할 수 있다. 전처리 부재(480)는 전처리액을 적하 방식으로 토출한다. 전처리 부재(480)는 노즐 부재(400)의 일측에 위치된다. 예컨대, 전처리 부재(480)는 노즐 부재(400)의 측부 일부를 감싸는 호 형상으로 제공될 수 있다. 전처리액은 암모니아 및 과산화수소가 혼합된 혼합액일 수 있다. 선택적으로 전처리액은 순수일 수 있다.
제어기(500)는 기판(W) 상에 전처리액에 의한 액막이 형성된 후에 처리액이 공급되도록 전처리 부재(480) 및 노즐 부재(400)를 제어한다. 선택적으로 제어기(500)는 전처리액과 처리액이 동시에 토출되도록 전처리 부재(480) 및 노즐 부재(400)를 제어할 수 있다.
다음은 상술한 토출홀(420)의 형상에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 5는 도 4의 토출홀의 형상을 확대해 보여주는 단면도이다. 도 5을 참조하면, 토출홀(420)들의 길이 방향에 따라 상이한 직경을 가진다. 토출홀(420)들은 토출 유로(412)와 멀어질수록, 즉 처리액의 토출 방향인 아래로 갈수록 폭이 좁아지는 경사부를 가진다. 일 예에 의하면, 경사부는 점진적으로 작아지는 형태를 가질 수 있다.
도 6은 도 5의 토출홀의 형상에 따른 처리액의 유속(m/s) 관계를 보여주는 그래프이다. 도 6의 그래프는 토출홀(420)들이 동일한 깊이에서 진행된 그래프다. 또한 도 6의 그래프는 처리액에 가해지는 압력이 동일하게 진행된 그래프이다. 도 6에 의하면, 토출홀(420)의 상단 직경과 하단 직경 간에 차이가 클수록 처리액의 토출 유속은 빨라진다. 이로 인해 처리액의 유속은 높아져 세정력을 향상시킬 수 있으며, 바디(405)의 내구도가 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
상술한 실시예에는 토출홀(420)의 직경이 점진적으로 작아지는 형태를 가지는 것으로 설명하였다. 그러나 도 7과 같이, 경사부는 서로 상이한 경사각을 가지는 제1토출 경사부(422a) 및 제2토출 경사부(424a)를 가질 수 있다. 제1토출 경사부(422a) 및 제2토출 경사부(424a)는 상하 방향으로 서로 연통되게 위치될 수 있다. 제1토출 경사부(422a)는 제2토출 경사부(424a)와 토출 유로(412)의 사이에 위치될 수 있다. 제1토출 경사부(422a)는 토출홀(420)의 중심축에 대해 제1경사각을 가지고, 제2토출 경사부(424a)는 토출홀(420)의 중심축에 대해 제2경사각을 가질 수 있다. 예컨대, 제1경사각 및 제2경사각 각각은 아래로 갈수록 그 폭이 점진적으로 작아지는 형태를 가질 수 있다. 제1경사각은 제2경사각보다 크게 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 제2토출 경사부(424a)의 최대 폭은 제1토출 경사부(422a)의 최소 폭과 동일하거나 이보다 작게 제공될 수 있다.
또한 도 8과 같이, 토출홀(420)은 경사부(422b) 및 수직부(424b)를 가질 수 있다. 경사부(422b) 및 수직부(424b)는 상하 방향으로 서로 연통되게 위치될 수 있다. 경사부(422b)는 수직부(424b)와 토출 유로(412)의 사이에 위치될 수 있다. 경사부(422b)는 토출홀(420)의 중심축에 대해 경사각을 가지는 반면, 수직부(424b)는 일정한 폭을 가질 수 있다. 예컨대, 경사부(422b)의 경사각은 아래로 갈수록 폭이 점진적으로 작아지는 형태를 가질 수 있다. 수직부(424b)의 일정한 폭은 경사부(422b)의 최소 폭과 동일하거나 이보다 작게 제공될 수 있다.
400: 노즐 부재 405: 바디
412: 토출 유로 420: 토출홀
450: 압전 소자

Claims (11)

  1. 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 처리액을 공급하는 노즐 부재를 가지는 액 공급 유닛을 포함하되,
    상기 노즐 부재는,
    내부에 처리액이 흐르는 토출 유로가 형성되며, 상기 토출 유로에 연결되며 상기 토출 유로를 따라 제공되는 복수의 토출홀들을 가지는 바디와;
    상기 바디 내에 설치되며, 상기 토출 유로에 흐르는 처리액에 토출압을 제공하는 압전 소자를 포함하되,
    상기 토출홀들은 아래로 갈수록 폭이 좁아지는 경사부를 가지는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 경사부의 폭은 점진적으로 좁아지는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 경사부는,
    상기 토출홀의 중심축에 대해 제1경사각을 가지는 제1토출 경사부와;
    상기 토출홀의 중심축에 대해 상기 제1경사각과 상이한 제2경사각을 가지는 제2토출 경사부를 가지며,
    상기 제1토출 경사부는 상기 제2토출 경사부보다 상기 토출 유로에 인접하게 위치되는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1경사각은 상기 제2경사각보다 크게 제공되는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2토출 경사부의 최대 폭은 상기 제1토출 경사부의 최소 폭보다 작게 제공되는 기판 처리 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 토출홀은,
    아래로 갈수록 폭이 일정한 수직부를 더 가지며,
    상기 수직부는 상기 경사부보다 아래에 위치되는 기판 처리 장치.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 노즐 부재를 지지하는 아암과;
    상기 아암에 의해 지지되며, 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 액막이 형성되도록 전처리액을 공급하는 전처리 부재와;
    기판 상에 액막이 형성된 후에 처리액이 공급되도록 상기 전처리 부재 및 상기 노즐 부재를 제어하는 제어기를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 처리액을 토출하는 노즐 부재에 있어서,
    내부에 처리액이 흐르는 토출 유로가 형성되며, 상기 토출 유로에 연결되며 상기 토출 유로를 따라 제공되는 복수의 토출홀들을 가지는 바디와;
    상기 바디 내에 설치되며, 상기 토출 유로에 흐르는 처리액에 토출압을 제공하는 압전 소자를 포함하되,
    상기 토출홀들은 아래로 갈수록 폭이 좁아지는 경사부를 가지는 노즐 부재.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 경사부는,
    상기 토출홀의 중심축에 대해 제1경사각을 가지는 제1토출 경사부와;
    상기 토출홀의 중심축에 대해 상기 제1경사각과 상이한 제2경사각을 가지는 제2토출 경사부를 가지며,
    상기 제1토출 경사부는 상기 제2토출 경사부보다 상기 토출 유로에 인접하게 위치되는 노즐 부재.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1경사각은 상기 제2경사각보다 크게 제공되는 노즐 부재.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 토출홀은,
    아래로 갈수록 폭이 일정한 수직부를 더 가지며,
    상기 수직부는 상기 경사부보다 아래에 위치되는 노즐 부재.
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