KR20180007030A - 유체 공급 부재, 그를 포함하는 기판 처리 장치, 및 그 제어 방법 - Google Patents

유체 공급 부재, 그를 포함하는 기판 처리 장치, 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR20180007030A
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Abstract

본 발명은 동일한 압력에서도 고속의 유체 토출을 확보할 수 있는 유체 공급 부재 및 그를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 기판을 처리하는 공간을 제공하는 하우징; 상기 하우징 내에서 기판을 지지 및 회전시키는 스핀헤드; 및 상기 스핀헤드에 놓인 기판으로 처리액을 공급하는 유체 공급 유닛을 포함하며, 상기 유체 공급 유닛은, 내부에 유체가 흐르도록 제공되는 유로와, 상기 유로와 연결되며 상기 유체를 토출하도록 제공되는 하나 이상의 토출구들이 형성된 바디를 포함하는 노즐 부재; 및 상기 유로로 가열된 유체를 공급하여 상기 토출구로 토출되는 유체의 토출 속도를 조절하는 유체 공급 부재를 포함할 수 있다.

Description

유체 공급 부재, 그를 포함하는 기판 처리 장치, 및 그 제어 방법{FLUID SUPPLYING MEMBER, APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE INCLUDING THE SAME, AND METHOD FOR CONTROLLING THE SAME}
본 발명은 유체 공급 부재, 그를 포함하는 기판 처리 장치, 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
반도체소자 또는 액정 디스플레이를 제조하기 위해서, 기판에 포토리소그래피, 식각, 애싱, 이온주입, 그리고 박막 증착 등의 다양한 공정들이 수행된다. 각각의 공정에서 생성된 이물 및 파티클을 제거하기 위해 각각의 공정이 진행되기 전 또는 후 단계에는 기판을 세정하는 세정공정이 실시된다.
세정공정으로는 기판상에 잔류하는 이물 및 파티클을 제거하기 위해 케미칼을 분사하거나, 가스가 혼합된 처리액을 분사하거나, 진동이 제공된 처리액을 분사하는 등 다양한 방식이 사용된다.
처리액 분사에 있어서 토출구가 형성된 노즐이 이용된다. 이 때, 고속의 토출을 위해 노즐 내부의 압력을 높이는 방법이 사용되고 있으나, 유속 증가에 한계가 존재한다.
본 발명의 실시 예는 동일한 압력에서도 고속의 유체 토출을 확보할 수 있는 유체 공급 부재 및 그를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시 예는 노즐 부재 내부에 흐르는 유체의 높은 유속을 확보하여 유로의 손실을 줄이는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 내부에 기판을 처리하는 공간을 제공하는 하우징; 상기 하우징 내에서 기판을 지지 및 회전시키는 스핀헤드; 및 상기 스핀헤드에 놓인 기판으로 처리액을 공급하는 유체 공급 유닛을 포함하며, 상기 유체 공급 유닛은, 내부에 유체가 흐르도록 제공되는 유로와, 상기 유로와 연결되며 상기 유체를 토출하도록 제공되는 하나 이상의 토출구들이 형성된 바디를 포함하는 노즐 부재; 및 상기 유로로 가열된 유체를 공급하여 상기 토출구로 토출되는 유체의 토출 속도를 조절하는 유체 공급 부재를 포함할 수 있다.
상기 유체 공급 부재는, 상기 유로로 가열된 유체를 공급하도록 마련되는 유체 공급 라인; 및 상기 유로로부터 유체를 드레인(drain)하도록 마련되는 유체 순환 라인을 포함하며, 상기 유체 순환 라인을 통해 드레인된 유체는 다시 유체 공급 라인으로 공급될 수 있다.
상기 유체 공급 라인은, 상기 유체 공급 라인에 흐르는 유체를 가열하는 히터를 구비할 수 있다.
상기 유체 공급 라인은, 외부 공급 장치로부터 가열된 유체를 공급받아, 상기 유로로 가열된 유체를 공급할 수 있다.
상기 유로는 내부에 흐르는 유체를 가열하는 히터를 구비할 수 있다.
상기 노즐 부재는, 상기 유로를 통해 흐르는 유체에 초음파 진동을 인가하여 상기 토출구들을 통해 상기 유체를 토출시키는 초음파 인가기를 더 포함할 수 있다.
상기 유체는 온도가 높아짐에 따라 점성이 감소하는 물질로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유체 공급 부재는, 하나 이상의 토출구를 통해 기판 상에 처리액을 공급하는 노즐 부재에 유체를 공급할 수 있다.
상기 유체 공급 부재는, 상기 노즐 부재로 가열된 유체를 공급하여 상기 토출구로 토출되는 유체의 속도를 조절할 수 있다.
상기 유체 공급 부재는, 상기 노즐 부재로 가열된 유체를 공급하도록 마련되는 유체 공급 라인; 및 상기 유로로부터 유체를 드레인하도록 마련되는 유체 순환 라인을 포함하며, 상기 유체 순환 라인을 통해 드레인된 유체는 다시 유체 공급 라인으로 공급될 수 있다.
상기 유체 공급 라인은, 상기 유체 공급 라인에 흐르는 유체를 가열하는 히터를 구비할 수 있다.
상기 유체 공급 라인은, 외부 공급 장치로부터 가열된 유체를 공급받아, 상기 노즐 부재로 가열된 유체를 공급할 수 있다.
상기 유체는 온도가 높아짐에 따라 점성이 감소하는 물질로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따라 상기 기판 처리 장치를 제어하는 방법은, 상기 유로로 가열된 유체를 공급하여 상기 토출구로 토출되는 상기 유체의 토출 속도를 상승시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치 제어 방법은, 상기 유로로 가열된 유체를 공급한 후 유체가 상기 토출구로 토출된 뒤 잔류한 유체를 드레인하는 단계; 및 상기 드레인된 유체를 가열하여 다시 상기 유로로 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 유로로 가열된 유체를 공급하여 상기 토출구로 토출되는 상기 유체의 토출 속도를 상승시키는 단계는, 외부 공급 장치로부터 가열된 유체를 공급받는 단계; 및 공급받은 유체를 상기 유로로 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면 동일한 압력에서도 고속의 유체 토출을 확보할 수 있는 유체 공급 부재 및 그를 포함하는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면 노즐 부재 내부에 흐르는 유체의 높은 유속을 확보하여 유로의 손실을 줄일 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분사 유닛을 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 노즐 부재를 보여주는 도면이다.
도 5는 또 다른 실시 예에 따른 노즐 부재를 보여주는 도면이다.
도 6은 상기 노즐 부재의 토출구 부분의 확대도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유체 공급 부재의 개략도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.
본 발명은 기판 세정 공정을 수행하는 장치에 있어서 노즐 부재로 공급되는 유체의 온도를 상승시켜 고 유속을 확보하는 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 동일한 압력 조건에서 더 높은 유속의 유체를 확보할 수 있어 유체의 고속 토출이 가능하다. 또한 유체의 온도를 높여 점성을 감소시킴으로써 유로 내부의 손실도 감소시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명한다.
도 1은 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
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 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 공정챔버(260)들이 배치된다. 이송챔버(240)의 일측 및 타측에서 공정챔버(260)들은 이송챔버(240)를 기준으로 대칭되도록 제공된다. 이송챔버(240)의 일측에는 복수 개의 공정챔버(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.
공정챔버(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 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) 내에 기판처리장치(300)들은 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 공정챔버(260) 내에 기판처리장치(300)의 구조는 서로 상이하게 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(300)를 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 기판처리장치(300)는 하우징(320), 스핀헤드(340), 승강유닛(360), 그리고 분사 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 스핀헤드(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.
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 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 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 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(360)으로 유입될 수 있도록 하우징(320)의 높이가 조절한다. 선택적으로, 승강유닛(360)은 스핀헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
분사 유닛(380)은 기판(W) 상으로 처리액을 분사한다. 분사유닛은 다양한 종류의 처리액을 분사하거나, 동일한 종류의 처리액을 다양한 방식으로 분사하도록 복수 개로 제공될 수 있다. 분사 유닛(380)은 지지축(386), 노즐암(382), 제1 노즐부재(400), 세정부재(470), 그리고 제2 노즐부재(480)를 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 스윙 및 승강된다. 이와 달리 지지축(386)은 구동부재(388)에 의해 수평 방향으로 직선 이동 및 승강할 수 있다. 지지축의 상단에는 노즐암(382)이 고정결합된다. 노즐암(382)은 제1 노즐부재(400) 및 제2 노즐부재(480)를 지지한다. 제1 노즐부재(400) 및 제2 노즐부재(480)는 노즐암(382)의 끝단에 위치된다. 예컨대, 제2 노즐부재(480)는 제1 노즐부재(400)에 비해 노즐암(382)의 끝단에 가깝게 위치될 수 있다. 세정부재(470)는 제1 노즐부재(400)를 세정한다. 세정부재(470)는 하우징(320) 내 일측에 제공된다. 제어기(500)는, 제1 노즐부재(400)로 기판상에 제1 처리액을 토출할 때는 제1 노즐부재(400)를 기판 상부인 토출 위치로 위치시킨다. 반면, 제1 처리액 토출이 완료되면, 제1 노즐부재(400)를 액조(472) 내인 세정 위치로 위치시킨다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분사 유닛을 예시적으로 보여주는 단면도이며, 도 4 및 도 5는 각각 일 실시 예에 따른 노즐 부재를 보여주는 저면도이다.
상부에서 바라볼 때, 제1 노즐 부재(400)는 원형으로 제공된다. 도 3을 참조하면, 제1 노즐 부재(400)는 처리액을 잉크젯 방식으로 분사할 수 있다. 제1 노즐 부재(400)는 몸체(410, 430), 진동 소자(436), 처리액 공급 라인(450), 그리고 처리액 회수 라인(460)을 포함할 수 있다. 몸체(410, 430)는 하판(410) 및 상판(430)을 가진다. 하판(410)은 원통 형상을 가지도록 제공된다. 하판(410)의 내부에는 처리액이 흐르는 분사 유로(412)가 형성된다. 분사 유로(412)는 유입 유로(432)와 회수 유로(434)를 연결한다.
도 4를 참조하면, 분사 유로(412)는 제1 분사 유로(412a), 제2 분사 유로(412b), 그리고 제3 분사 유로(412c)를 포함한다. 제1 분사 유로(412a)는 유입 유로(432)에서 연장된다. 제1 분사 유로(412a)는 제1 길이(L1)를 가질 수 있다. 제2 분사 유로(412b)는 회수 유로(434)에서 연장된다. 제2 분사 유로(412b)는 제1 분사 유로(412a)와 평행하게 제공된다. 제2 분사 유로(412b)는 제1 길이(L1)를 가질 수 있다. 제3 분사 유로(412c)는 제1 분사 유로(412a)와 제2 분사 유로(412b)를 연결한다. 제3 분사 유로(412c)는 굴곡지게 제공된다. 제3 분사 유로(412c)는 그 일 부가 제1 분사 유로(412a)와 평행하고, 제1 길이(L1)를 갖도록 제공될 수 있다.
일 예로, 도 4에 도시된 바와 같이 제3 분사 유로(412c)는 'ㄹ'자 형상이 다수 개 연결된 형상으로 제공된다. 선택적으로, 제3 분사 유로(412c)는 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 노즐 부재(400)의 중심을 기준으로, 유입 유로(432)와 회수 유로(434)가 대칭되게 제공될 수 있다. 이 때, 분사 유로(412)는 유입 유로(432)와 회수 유로(434)의 직선 거리를 대각선으로 갖는 직사각형 영역 내에, 균일한 간격으로 형성될 수 있다. 하판(410)의 저면에는 처리액을 분사하는 토출구(414)들이 형성되고, 각각의 토출구(414)는 분사 유로(412)와 연통되게 제공된다. 토출구(414)들은, 분사 유로(412)의 길이 방향을 따라 복수 개 제공된다. 일 예로, 복수 개의 토출구(414)들은 서로 균일한 간격으로 제공될 수 있다. 복수 개의 토출구(414)들은 일렬로 제공될 수 있다. 토출구(414)들은 미세공으로 제공된다.
상판(430)은 하판(410)과 동일한 직경을 가지는 원통 형상으로 제공된다. 상판(430)은 하판(410)의 상면에 고정 결합된다. 상판(430)의 내부에는 유입 유로(432) 및 회수 유로(434)가 형성된다. 유입 유로(432) 및 회수 유로(434)는 분사 유로(412)의 제2 영역(412b)과 통하도록 제공된다. 유입 유로(432)는 분사 유로(412)에 처리액을 유입시키는 입구로 기능하고, 회수 유로(434)는 분사 유로(412)로부터 처리액을 회수하는 출구로 기능한다. 유입 유로(432)와 회수 유로(434)는 노즐 부재(400)의 중심을 기준으로 서로 마주보도록 위치된다.
상판(430)의 내부에는 진동 소자(436)가 위치된다. 상부에서 바라볼 때, 진동 소자(436)는 원판 형상을 가지도록 제공된다. 일 예로, 진동 소자(436)는 제1 영역(412b)과 동일한 직격을 가지도록 제고된다. 선택적으로, 진동 소자(436)의 직경은 제1 영역(412b)의 직경보다 크고, 상판(430)의 직경보다 작게 제공될 수 있다. 진동 소자(436)는 외부에 위치된 전원(438)과 전기적으로 연결된다. 진동 소자(436)는 분사되는 처리액에 진동을 제공하여 처리액의 입자 크기 및 유속을 제어한다. 일 예에 의하면, 진동 소자(436)는 압전 소자일 수 있다. 처리액은 세정액으로 제공될 수 있다. 일 예로, 처리액은 전해 이온수일 수 있다. 또는 처리액은, 수소수, 산소수, 그리고 오존수 중 어느 하나이거나 이들을 포함할 수 있다. 선택적으로, 처리액은 순수일 수 있다.
처리액 공급 라인(450)은 유입 유로(432)에 처리액을 공급하고, 처리액 회수라인(460)은 회수 유로(434)로부터 처리액을 회수한다. 처리액 공급 라인(450)은 유입 유로(432)에 연결되고, 처리액 회수 라인(460)은 회수 유로(434)에 연결된다. 처리액 공급라인(450) 상에는 펌프(452) 및 공급 밸브(454)가 설치된다. 처리액 회수라인(460) 상에는 회수 밸브(462)가 설치된다. 펌프(452)는 처리액 공급라인(450)에서 유입 유로(432)로 공급되는 처리액을 가압한다. 공급 밸브(454)는 처리액 공급 라인(450)을 개폐한다. 회수 밸브(462)는 처리액 회수 라인(460)을 개폐한다. 일 예에 의하면, 공정 대기 중에는 회수 밸브(462)가 처리액 회수 라인(460)을 개방한다. 이로 인해 처리액은 처리액 회수 라인(460)을 통해 회수되고, 분사홀(414)을 통해 분사되지 않는다. 이와 달리, 공정 진행 중에는 회수 밸브(462)가 처리액 회수 라인(460)을 닫는다. 이로 인해 분사 유로(412)에 처리액이 채워지고, 분사 유로(412)의 내부 압력이 높아지며, 진동자(436)에 전압이 인가되면, 처리액은 분사홀(414)을 통해 분사될 수 있다.
상술한 바와 같이, 도 5는 또 다른 실시 예에 따른 노즐 부재(400)를 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 상부에서 바라볼 때 노즐 부재(400)는 원형으로 제공된다. 도 5에 도시된 실시 예에 따르면, 분사 유로(412)는 제1 영역(412b), 제2 영역(412c), 그리고 제3 영역(412a)을 가질 수 있다. 상부에서 바라볼 때, 제1 영역(412b)과 제2 영역(412c)은 링 형상으로 제공된다. 이 때, 제1 영역(412b)의 반지름은 제2 영역(412c)의 반지름보다 크다. 제1 영역(412b)의 토출구(414)는 제1 영역(412b)을 따라 일렬로 제공될 수 있다. 제2 영역(412c)의 토출구(414)는, 제2 영역(412c)을 따라 이열로 제공될 수 있다. 제3 영역(412a)은 제1 영역(412b) 및 제2 영역(412c)을 유입 유로(432)와 연결한다. 제3 영역(412a)은 제1 영역(412b) 및 제2 영역(412c)을 회수 유로(434)와 연결한다. 일 예로, 도 5와 같이, 제3 영역(412a)은 유입 유로(432) 또는 회수 유로(434)와 제3 영역(412a)까지 연결할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 제2 노즐 부재(480)는 기판상에 제2 처리액을 공급한다. 제2 노즐 부재(480)는 제1 노즐 부재(400)가 제1 처리액을 공급할 때, 이와 동시에 제2 처리액을 공급한다. 이 때, 제2 노즐 부재(480)는 제1 노즐 부재(400)가 제1 처리액을 공급 시작하기 전에 먼저 제2 처리액을 공급할 수 있다. 일 예로, 제 2 노즐 부재(480)는 제2 처리액을 적하방식으로 분사할 수 있다. 제2 노즐 부재(480)는 제1 노즐 부재(400)의 일부를 감싸도록 제공된다. 제2 노즐 부재(480)는 제1 노즐 부재(400)보다 노즐암(382)의 일단에 인접하게 제공된다. 제2 노즐 부재(480)는 기판상에 제2 처리액을 수직하게 토출하는 제2 토출구(482)를 가진다. 상부에서 바라볼 때, 제2 노즐 부재(480)는 제1 노즐 부재(400)를 감싸는 호 형상으로 제공된다. 제2 노즐 부재(480)의 일단에서 타단까지의 직선 거리는, 제1 노즐 부재(400)의 직경보다 넓게 제공될 수 있다. 이 때, 제1 노즐 부재(400)와 제2 노즐 부재(480)는 동심을 가질 수 있다. 제2 처리액은 보호액으로 제공된다. 일 예로, 제2 처리액은 암모니아와 과산화수소를 포함하는 용액일 수 있다. 제2 처리액은 기판(W) 상에 액막을 형성하고, 액막은 제1 처리액이 기판(W)에 미치는 충격량을 완화시킨다. 이로 인해, 제1 처리액에 의해 기판(W)상의 패턴이 쓰러지는 것을 방지할 수 있다. 제2 처리액은 순수일 수 있다. 제2 토출구(482)는 단일의 슬릿 형상으로 제공될 수 있다. 선택적으로, 제2 토출구(482)는 원형의 토출홀들을 복수 개 포함할 수 있다. 제2 노즐 부재(480)는 제1 처리액이 분사되는 기판(W)의 영역과 인접한 영역으로 제2 처리액을 분사할 수 있다. 제2 처리액이 분사된 영역은 제1 처리액이 분사된 영역에 비해 기판(W)의 중심영역에 더 가까울 수 있다. 선택적으로, 제2 노즐부재(480)는 호 형상이 아닌 바 형상으로 제공될 수 있다.
이상에서 설명한 기판 처리 장치는 기판 세정 공정뿐만 아니라 다양한 공정에 사용될 수 있다. 일 예로, 기판 식각 공정에도 사용될 수 있다. 또한, 기판 처리 장치는 별도의 린스액 부재를 포함할 수 있다. 또한, 본 실시 예에서의 제2 노즐 부재는 제1 노즐 부재의 일부를 감싸는 형상으로 제공되었지만, 이와 달리, 제2 노즐 부재는 다른 형상으로 제공될 수 있다.
도 6은 상기 노즐 부재의 토출구 부분의 확대도이다.
도 6을 참조하면, 토출구(414)의 길이(h)가 증가함에 따라 유로 마찰로 인해 토출 속도가 감소하는 문제가 발생한다. 구체적으로, 유로 마찰로 인한 손실 압력(Δp)는 아래 수식에 따를 수 있다.
Figure pat00001
상기 수식에서 L은 유체가 토출되는 구간의 길이(도 6에서의 h), μ는 유체의 점성 계수, Q는 유량, D2은 토출구의 단면적을 나타낸다.
상술한 바와 같은 해결하기 위해 레이저 가공으로 미세한 토출구를 제조하고, 고압의 유체를 공급하는 방법을 사용하였으나 이러한 방법으로는 유속 증가에 한계가 존재한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 유체 공급 부재는, 유로로 가열된 유체를 공급하여 토출되는 유체의 토출 속도를 조절할 수 있다. 상기 유체는 온도가 상승함에 따라 점성이 감소하는 물질로 제공될 수 있다. 이에 따라, 유체의 온도를 변화시켜 유체 속도를 조절할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유체 공급 부재의 개략도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따라 하나 이상의 토출구를 통해 기판 상에 처리액을 공급하는 노즐 부재에 유체를 공급하는 유체 공급 부재는, 상기 노즐 부재로 가열된 유체를 공급하여 상기 토출구로 토출되는 유체의 속도를 조절할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 유체 공급 부재는 상기 노즐 부재로 가열된 유체를 공급하도록 마련되는 유체 공급 라인을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 상기 유체 공급 라인은, 상기 유체 공급 라인에 흐르는 유체를 가열하는 히터를 구비할 수 있다. 상기 히터는 라인의 내부 또는 외부에 선택적으로 구비될 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 상기 유체 공급 라인은 외부 공급 장치로부터 가열된 유체를 공급받아, 노즐 부재로 가열된 유체를 공급할 수 있다. 이 때, 유체 공급 라인은 내부 또는 외부에 별도로 히터를 구비할 수도 있다.
다시 도 7을 참조하면, 상기 유체 공급 부재는 상기 유로로부터 유체를 드레인하도록 마련되는 유체 순환 라인을 포함할 수 있다. 상기 유체 순환 라인은, 유로에서 토출되고 잔류한 유체를 드레인할 수 있다.
일 실시 예에 따라, 상기 드레인된 유체는 다시 유체 공급 라인으로 공급될 수 있다. 이 때, 유체 공급 라인에 구비된 히터를 통해 유체가 다시 가열될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유체 공급 부재는 가열된 유체가 계속적으로 유로에 공급되도록 할 수 있다.
상기 유체는 온도가 높아짐에 따라 점성이 감소하는 물질로 제공될 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 유로 내부에 흐르는 유체를 가열하는 히터를 구비할 수 있다. 유로 내부에 구비된 히터는 유체 공급 라인에 구비되는 히터보다 상대적으로 크기가 작을 수 있다.
일 실시 예에 따라, 유체 공급 라인에서 가열된 유체를 공급한 뒤 더 정밀한 온도 제어를 위해 유로에 구비되는 히터를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따라 상기 기판 처리 장치를 제어하는 방법은, 상기 유로로 가열된 유체를 공급하여 토출구로 토출되는 유체의 토출 속도를 상승시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 장치 제어 방법은, 잔류한 유체를 드레인하는 단계, 및 드레인된 유체를 가열하여 다시 유로로 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 상기 기판 처리 장치 제어 방법은 외부 공급 장치로부터 가열된 유체를 공급받는 단계, 및 공급받은 유체를 유로로 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 실시 예들은 각각 독립적으로 실시될 수도 있고, 각 실시 예들의 조합으로 실시될 수도 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.
1 : 기판 처리 설비
300 : 기판 처리 장치
400 : 노즐 부재

Claims (15)

  1. 내부에 기판을 처리하는 공간을 제공하는 하우징;
    상기 하우징 내에서 기판을 지지 및 회전시키는 스핀헤드; 및
    상기 스핀헤드에 놓인 기판으로 처리액을 공급하는 유체 공급 유닛을 포함하며,
    상기 유체 공급 유닛은,
    내부에 유체가 흐르도록 제공되는 유로와, 상기 유로와 연결되며 상기 유체를 토출하도록 제공되는 하나 이상의 토출구들이 형성된 바디를 포함하는 노즐 부재; 및
    상기 유로로 가열된 유체를 공급하여 상기 토출구로 토출되는 유체의 토출 속도를 조절하는 유체 공급 부재를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 유체 공급 부재는,
    상기 유로로 가열된 유체를 공급하도록 마련되는 유체 공급 라인; 및
    상기 유로로부터 유체를 드레인(drain)하도록 마련되는 유체 순환 라인을 포함하며,
    상기 유체 순환 라인을 통해 드레인된 유체는 다시 유체 공급 라인으로 공급되는 기판 처리 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 유체 공급 라인은,
    상기 유체 공급 라인에 흐르는 유체를 가열하는 히터를 구비하는 기판 처리 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 유체 공급 라인은,
    외부 공급 장치로부터 가열된 유체를 공급받아, 상기 유로로 가열된 유체를 공급하는 기판 처리 장치.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유로는 내부에 흐르는 유체를 가열하는 히터를 구비하는 기판 처리 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 노즐 부재는,
    상기 유로를 통해 흐르는 유체에 초음파 진동을 인가하여 상기 토출구들을 통해 상기 유체를 토출시키는 초음파 인가기를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 유체는 온도가 높아짐에 따라 점성이 감소하는 물질로 제공되는 기판 처리 장치.
  8. 하나 이상의 토출구를 통해 기판 상에 처리액을 공급하는 노즐 부재에 유체를 공급하는 유체 공급 부재로,
    상기 노즐 부재로 가열된 유체를 공급하여 상기 토출구로 토출되는 유체의 속도를 조절하는 유체 공급 부재.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 유체 공급 부재는,
    상기 노즐 부재로 가열된 유체를 공급하도록 마련되는 유체 공급 라인; 및
    상기 유로로부터 유체를 드레인하도록 마련되는 유체 순환 라인을 포함하며,
    상기 유체 순환 라인을 통해 드레인된 유체는 다시 유체 공급 라인으로 공급되는 유체 공급 부재.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 유체 공급 라인은,
    상기 유체 공급 라인에 흐르는 유체를 가열하는 히터를 구비하는 유체 공급 부재.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 유체 공급 라인은,
    외부 공급 장치로부터 가열된 유체를 공급받아, 상기 노즐 부재로 가열된 유체를 공급하는 유체 공급 부재.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 유체는 온도가 높아짐에 따라 점성이 감소하는 물질로 제공되는 유체 공급 부재.
  13. 제1 항에 따른 기판 처리 장치를 제어하는 방법으로,
    상기 유로로 가열된 유체를 공급하여 상기 토출구로 토출되는 상기 유체의 토출 속도를 상승시키는 단계를 포함하는 기판 처리 장치 제어 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치 제어 방법은,
    상기 유로로 가열된 유체를 공급한 후 유체가 상기 토출구로 토출된 뒤 잔류한 유체를 드레인하는 단계; 및
    상기 드레인된 유체를 가열하여 다시 상기 유로로 공급하는 단계를 포함하는 기판 처리 장치 제어 방법.
  15. 제13 항에 있어서,
    상기 유로로 가열된 유체를 공급하여 상기 토출구로 토출되는 상기 유체의 토출 속도를 상승시키는 단계는,
    외부 공급 장치로부터 가열된 유체를 공급받는 단계; 및
    공급받은 유체를 상기 유로로 공급하는 단계를 포함하는 기판 처리 장치 제어 방법.
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