KR20190015666A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 처리액 공급배관, 상기 처리액 공급배관으로부터 처리액을 공급받아 기판에 처리액을 토출하는 노즐부, 상기 노즐부에서 토출된 처리액에 자외선을 조사하도록 구비되는 광원부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 처리액 공급배관을 통과하는 과정에서 대전된 처리액에 자외선을 조사함으로써 대전된 처리액이 제전되고, 이로 인해 기판이 주변의 파티클로 오염되거나 기판에 아킹이 발생하는 문제를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 {SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 기판에 대해 액 처리를 수행하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 또는 디스플레이 제조 공정에 있어서, 반도체 웨이퍼나 유리 기판 등의 피처리 기판에 처리액을 공급하여 액 처리를 수행하는 장치가 사용된다. 이러한 장치의 예로는, 기판 표면에 부착된 파티클이나 오염물을 제거하는 세정 장치 등이 있다.
세정 장치는 기판에 처리액을 공급하기 위한 노즐을 포함하며, 노즐은 처리액 공급배관을 통해 처리액이 저장된 처리액 저장탱크와 연결된다. 처리액 공급배관은 통상 PFA(Perfluoroalkoxy)와 같은 절연성 물질로 구성된다.
한편 처리액이 처리액 공급배관 내부를 유동하는 과정에서 처리액이 대전되는 현상이 발생한다. 예를 들어 탈이온수(De-ionized water)가 PFA 배관 내부를 유동할 때, PFA 배관은 음(-)으로, 탈이온수는 양(+)으로 대전된다.
이렇게 대전된 처리액이 기판 표면에 공급되면, 기판 주변에 존재하는 하전 입자가 인력에 의해 기판 표면으로 이동하여 기판을 오염시키거나, 정전기에 의한 아킹(Arcing)이 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 대전된 처리액을 제전시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 대전된 처리액에 의해 기판이 주변의 파티클로 오염되거나 기판에 아킹이 발생하는 문제를 최소화할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치는, 처리액 공급배관, 상기 처리액 공급배관으로부터 처리액을 공급받아 기판에 처리액을 토출하는 노즐부, 상기 노즐부에서 토출된 처리액에 자외선을 조사하도록 구비되는 광원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 광원부는 기판 상면에 공급된 처리액에 자외선이 조사되도록 하는 자외선 조사 범위를 갖거나, 상기 노즐부에서 토출되어 기판에 도달하기 전의 처리액에 자외선이 조사되도록 하는 자외선 조사 범위를 가질 수 있다. 또는 상기 노즐부에서 토출되어 기판에 도달하기 전의 처리액과 기판 상면에 공급된 처리액에 모두 자외선이 조사되도록 하는 자외선 조사 범위를 가질 수 있다.
상기 광원부는 하우징 및 상기 하우징에 설치되어 자외선을 발광하는 자외선 램프를 포함하고, 상기 하우징에는 자외선을 반사하는 반사면이 설치되며, 상기 광원부로부터 자외선이 조사되는 범위가 상기 반사면에 의해 결정될 수 있다. 이때 상기 반사면은 각도가 상이한 복수의 반사면을 포함하여, 방향에 따라 서로 다른 광 방출각을 갖도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 노즐부를 대기 위치에서 공정 위치로 이동시키기 위한 구동부를 포함하고, 상기 광원부는 상기 구동부에 의해 이동되거나 상기 구동부와는 별도의 구동부에 의해 이동되도록 구성될 수 있다.
상기 광원부는, 자외선을 발광하는 자외선 램프, 상기 자외선 램프에 연결되어 자외선을 전송하는 도광부, 상기 도광부를 통해 전송된 자외선을 조사하는 광 조사부를 포함할 수 있다. 여기서 상기 도광부는 복수 개가 구비되고, 상기 복수 개의 도광부가 하나의 자외선 램프에 연결되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 광원부에서 방출되는 자외선 조사 범위를 조절하는 조사 범위 조절 수단을 더 포함할 수 있으며, 상기 조사 범위 조절 수단은 회전축일 수 있다.
상기 자외선은 자외선C의 파장 범위를 가질 수 있다.
상기 처리액 공급배관은 절연성 재질이고, 상기 처리액은 상기 처리액 공급배관을 통과하면서 양(+)으로 대전될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판에 처리액을 공급하여 액 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치로서, 처리액 저장부, 기판에 처리액을 토출하는 노즐부, 상기 처리액 저장부로부터 상기 노즐부로 처리액을 전달하는 처리액 공급 배관, 상기 처리액 공급 배관에 설치되어 개폐 동작하는 처리액 공급 밸브, 상기 노즐부에서 토출된 처리액에 자외선을 조사하는 자외선 램프를 포함하는 광원부, 상기 자외선 램프를 온오프 작동시키는 스위치, 상기 처리액 공급 밸브의 개폐 동작 및 상기 자외선 램프의 온오프 작동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 처리액 공급 밸브의 개폐 동작과 상기 자외선 램프의 온오프 작동을 연동하여 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 처리액 공급 밸브를 개방시킨 후 소정의 지연 시간 후에 상기 자외선 램프를 온(ON) 시키도록 스위치를 작동시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 기판 처리 방법은, 상술한 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법으로서, 상기 처리액 공급 밸브를 개방하는 단계 및 상기 개방 단계로부터 소정의 지연 시간 후에 상기 자외선 램프를 온(ON) 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 소정의 지연 시간은, 상기 처리액 공급 밸브 개방 이후 상기 노즐부에서 토출된 처리액이 기판 상면에 제공되는데 까지 소요되는 시간 이상으로 설정될 수 있다.
또는 상기 소정의 지연 시간은, 상기 처리액 공급 밸브 개방 이후 상기 노즐부로부터 처리액이 토출되기 시작하는 시간 이하로 설정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 처리액 공급배관을 통과하는 과정에서 대전된 처리액에 자외선을 조사함으로써 대전된 처리액이 제전되는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 대전된 처리액이 공급됨으로 인해 기판이 주변의 파티클로 오염되거나 기판에 아킹이 발생하는 문제를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 기판 처리장치의 광원부를 설명하기 위한 부분 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 제어흐름도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이하의 설명은 구체적인 실시예를 포함하지만, 본 발명이 설명된 실시예에 의해 한정되거나 제한되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 단면도이다. 본 발명의 기판 처리 장치는 세정 장치로 한정되는 것은 아니나, 도 1에서는 세정 장치를 예로 들어 본 발명을 설명한다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 챔버(10), 컵 유닛(20), 지지 유닛(40), 승강 유닛(60), 처리액 공급 유닛(80) 및 광원부(100)를 포함한다.
챔버(10)는 기판(W)에 대한 액 처리 공정이 이루어지는 내부 공간을 제공한다. 액 처리 공정은 상압 또는 진공에서 이루어질 수 있으며, 따라서 챔버(10)에는 진공 형성을 위한 진공 펌프(미도시)가 연결될 수 있다.
컵 유닛(20)은 챔버(10) 내 공간에 위치하며, 제1 컵 부재(22), 제2 컵 부재(24) 및 제3 컵 부재(26)를 포함할 수 있다. 컵 유닛(20)은 기판 처리 공간을 제공하고 사용된 처리액을 회수하기 위한 것으로, 각 컵 부재(22, 24, 26)는 기판(W) 주위를 둘러싸는 환형의 평면 형상을 가질 수 있다. 이때 제1 컵 부재(22)는 내측에 구비되고, 제2 컵 부재(24)는 제1 컵 부재(22)를 감싸는 형태로 구비되며, 제3 컵 부재(26)는 제2 컵 부재(26)를 감싸는 형태로 가장 외측에 구비될 수 있다. 각 컵 부재(22, 24, 26)에 의해 형성되는 제1 내지 3 개구부(22a, 24a, 26a)는 회전하는 기판(W)으로부터 방사된 처리액을 회수하기 위한 유입구로 기능하며, 각각 서로 다른 처리액을 회수할 수 있다. 각 컵 부재(22, 24, 26)의 저면에는 하측으로 연장되는 회수관(22b, 24b, 26b)이 연결된다. 각각의 회수관(22b, 24b, 26b)은 각 개구부(22a, 24a, 26a)를 통해 유입된 처리액을 배출한다. 배출된 처리액은 외부의 처리액 재생 장치(미도시)를 통해 재생된 후 재사용될 수 있다.
지지 유닛(40)은 공정 진행 중 기판을 지지하고 기판을 회전시킨다. 지지 유닛(40)은 스핀 헤드(42), 지지핀(44), 척핀(46), 구동축(48) 그리고 지지유닛 구동부(49)를 포함한다. 스핀 헤드(42)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 스핀 헤드(42)의 저면에는 지지유닛 구동부(49)에 의해 회전 가능한 구동축(48)이 결합된다. 구동축(48)이 회전하면 스핀 헤드(42)가 회전하면서 기판(W)이 함께 회전된다. 스핀 헤드(42)는 기판을 지지할 수 있도록, 지지핀(44)과 척핀(46)을 포함한다. 지지핀(44)은 스핀 헤드(42)의 상부면에서 복수 개가 돌출되어 기판(W)의 배면을 지지하도록 구비된다. 척핀(46)은 스핀 헤드(42)의 중심에서 지지핀(44)보다 멀리 떨어진 위치에 복수 개 배치된다. 척핀(46)은 스핀 헤드(42) 및 기판(W)이 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 이탈되지 않도록 기판(W)의 측면을 지지하도록 구비된다. 척핀(46)은 스핀 헤드(42)의 반경 방향을 따라 대기 위치와 지지 위치 간에 직선 이동 가능하도록 제공될 수 있다. 대기 위치는 지지 위치에 비해 스핀 헤드(42)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판이 지지 유닛(40)에 로딩 또는 언로딩시에는 척핀(46)은 대기 위치에 위치되고, 기판에 대해 공정 수행 시에는 척핀(46)은 지지 위치에 위치된다. 지지 위치에서 척핀(46)은 기판의 측부와 접촉된다.
승강 유닛(60)은 컵 유닛(20)을 승강 구동하기 위해 구비될 수 있다. 승강 유닛(60)은 컵 유닛(20)의 각 컵 부재(22, 24, 26)를 동시에 또는 개별적으로 이동시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 컵 유닛(20)이 상하로 이동됨에 따라 지지 유닛(40)에 대한 컵 유닛(20)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(60)은 브라켓(62), 승강축(64), 그리고 승강 구동부(66)를 가진다. 브라켓(62)은 컵 유닛(20)의 외벽에 고정 설치되고, 브라켓(62)에는 승강 구동부(66)에 의해 상하 방향으로 이동되는 승강축(64)이 고정 결합된다. 기판(W)이 지지 유닛(40)에 놓이거나 지지 유닛(40)으로부터 들어올려 질 때 기판 이송 로봇(미도시)이 컵 유닛(40)에 의해 간섭받지 않도록 컵 유닛(20)은 하강 구동될 수 있다. 또한, 기판 처리 공정이 진행될 때에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기 설정된 개구부(22a, 24a, 26a)로 유입될 수 있도록 컵 유닛(20)의 높이가 조절될 수 있다. 상술한 바와 달리 컵 유닛(20) 대신 스핀 헤드(42)가 상하 방향으로 이동되도록 구성될 수도 있다.
처리액 공급 유닛(80)은 기판(W)에 처리액을 공급하기 위한 것으로, 노즐암(82), 노즐부(84), 지지대(86) 및 구동부(88)를 포함할 수 있다. 지지대(86)는 수직 방향으로 제공되고, 지지대(86)의 하단에는 구동부(88)가 결합된다. 구동부(88)는 지지대(86)를 회전 및/또는 승강 구동할 수 있다. 노즐암(82)은 지지대(86)의 상단에 결합되어 수평 방향으로 연장될 수 있다. 노즐부(84)는 노즐암(82)의 끝단 저면에 설치되어, 처리액을 기판에 토출한다. 노즐부(84)는 구동부(88)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐부(84)가 처리액을 기판(W) 상면에 공급할 수 있도록 컵 유닛(20)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐부(84)가 컵 유닛(20)의 수직 상부로부터 벗어난 위치이다. 구동부(88)는 지지대(86)를 회전 구동함으로써, 지지대(86)에 결합된 노즐암(82) 및 노즐부(84)가 공정 위치와 대기 위치 사이에서 회동되도록 할 수 있다. 처리액 공급 유닛(80)은 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 복수 개가 제공되는 경우, 각 처리액 공급 유닛(80)은 서로 다른 처리액을 공급할 수 있다.
처리액은 황산, 인산 등의 세정액 또는 탈이온수 등의 린스액을 포함할 수 있다. 처리액은 처리액 공급배관(90)을 통해 처리액 저장부(미도시)로부터 노즐부(84)로 유동하며, 처리액 공급배관(90)은 노즐암(82) 내부에 삽입된 상태로 구비될 수 있다. 처리액 공급배관(90)은 절연성 물질로 이루어질 수 있으며, PFA(Perfluoroalkoxy) 배관일 수 있다.
광원부(100)는 노즐부(84)에서 토출되어 기판(W)에 공급되는 처리액(F)에 자외선(UV: Ultra-Violet)을 조사하기 위해 구비된다. 광원부(100)에 의해 조사되는 자외선은 파장이 약 280nm 이하인 자외선C(Ultra-Violet C)일 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 광원부(100)의 구성 및 효과를 상세하게 설명한다.
광원부(100)는 자외선(UV)을 발광하는 자외선 램프(120)를 포함하며, 자외선 램프(120)가 내부에 배치된 하우징(110)을 구비할 수 있다. 하우징(110) 내부에는 광원부(100)로부터의 광 방출각을 소정 방향 및 범위로 한정하기 위한 반사면(110a)이 형성될 수 있다.
도 2는 광원부(100)를 동작시키지 않아 자외선(UV)이 조사되지 않는 상태에서 기판(W)에 대해 액 처리 공정을 수행하는 도면이다. 처리액(F)이 노즐부(84)에서 회전하는 기판(W) 상면으로 토출되면, 도면과 같이 기판 상면에 처리액(F)의 막이 형성된다. 이때 처리액(F)은 처리액 공급배관(90)을 통과하면서 대전된 상태이므로, 기판 상면에도 대전 상태의 액막이 형성된다. 처리액 공급배관(90)이 PFA 배관과 같이 음(-)으로 대전되기 쉬운 물질로 이루어지는 경우, 처리액(F)은 양(+)으로 대전된 상태가 되므로, 기판(W) 주변의 파티클(P) 중 음(-)으로 대전된 파티클들을 끌어 당기게 된다. 이러한 파티클은 기판(W)에 대한 오염원으로 작용할 수 있다. 또한 대전된 처리액(F)에 의해 기판(W)에 아킹이 발생하여 기판 표면이 손상될 우려가 있다. 이러한 파티클이나 아킹은 기판 표면에 미세 패턴이 형성된 경우 성능이나 수율 면에서 심각한 문제를 초래할 수 있다.
반면 도 3과 같이 광원부(100)를 동작시키게 되면, 광원부(100)로부터 방출되는 자외선(UV)에 의해 처리액(F)을 제전시킬 수 있다. 자외선(UV)에 의한 제전 원리는 다양할 수 있으며, 예를 들어 자외선에 의해 생성된 광전자(photoelectron) 또는 다른 음(-) 이온이 처리액(F)의 양(+) 전하와 결합함으로써 제전되는 것일 수 있다. 광전자 등을 생성시키기 위해서는 고에너지의 자외선이 필요하므로, 광원부(100)는 파장이 약 280nm 이하인 자외선C(Ultra-Violet C)를 발광하는 자외선 램프(120)를 포함할 수 있다.
한편 고에너지 자외선 조사에 의해 기판 처리 장치(1)의 구성 부품들이 손상되지 않도록, 자외선 조사 범위는 기판(W)의 처리액 공급 범위에 제한되도록 할 수 있다. 이를 위해, 자외선 램프(120)를 둘러싸는 반사면(110a)을 구비하여, 자외선 램프(120)에서 방출된 자외선이 기판(W) 방향으로만 조사되도록 할 수 있다. 액 처리 공정 중 기판(W)은 회전하므로, 도 3과 같이 자외선(UV)이 기판의 중심에서 에지까지 대략 반경 범위를 커버하도록 구성하면 기판(W) 상면에 공급된 처리액(F) 전체에 자외선(UV)이 조사될 수 있다.
도 2, 3의 실시예는 광원부(100)가 처리액 공급 유닛(80)의 소정 위치, 바람직하게는 노즐암(82)에 설치되므로, 별도의 구동원 없이 공정 위치와 대기 위치로 이동될 수 있다. 즉, 액처리 공정을 위해 구동부(88)가 지지대(86)를 회전 구동하여 노즐부(84)가 공정 위치로 이동되면, 노즐암(82)에 결합된 광원부(100)도 함께 공정 위치로 이동될 수 있다.
처리액 공급 유닛(80)이 복수 개가 제공되는 경우, 광원부(100)도 복수 개가 구비되어 복수의 처리액 공급 유닛(80) 각각에 설치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원부(100)를 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 광원부(100)는 노즐부(84)에서 토출되는 처리액에 자외선(UV)이 조사되도록 구비된다. 구체적으로는, 광원부(100)는 자외선(UV)을 발광하는 자외선 램프(120)를 포함하며, 자외선 램프(120)가 내부에 배치된 하우징(110)을 구비할 수 있다. 하우징(110) 내부에는 반사면(110a)이 구비되어, 광원부(100)로부터의 광 방출각을 노즐부(84)에서 토출되어 기판(W)에 제공되기 전의 처리액에 자외선(UV)이 조사될 수 있도록 조절한다.
도 4의 실시예에 따르면, 처리액 공급배관(90)을 통과하면서 대전 상태가 된처리액이 노즐부(84)에서 토출되어 기판(W)에 공급되기 전에 제전되도록 할 수 있다. 이로 인해, 대전된 처리액 공급에 의해 주변 파티클로 기판(W)이 오염되는 문제, 대전된 처리액이 기판(W)에 제공되는 시점에 발생할 수 있는 아킹 현상을 최소화할 수 있다. 또한, 고에너지의 자외선(UV)이 기판(W)에 조사됨으로써 발생할 수 있는 기판이나 미세 패턴 손상, 자외선(UV)에 의해 발생되는 오존(O3)에 의한 기판 표면의 산화 등을 최소화할 수 있다.
도 4의 실시예의 경우, 노즐부(84)에서 토출되는 처리액에 자외선(UV)이 조사되도록 하면 되고, 자외선(UV)이 기판의 중심에서 에지까지 대략 반경 범위를 커버하도록 구성하지 않을 수 있다. 따라서, 광원부(100)를 상대적으로 작은 크기로 구비할 수 있다.
도 4의 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)도 광원부(100)가 처리액 공급 유닛(80)의 소정 위치, 바람직하게는 노즐암(82)에 설치되므로, 별도의 구동원 없이 공정 위치와 대기 위치로 이동될 수 있다. 또한, 처리액 공급 유닛(80)이 복수 개가 제공되는 경우, 광원부(100)도 복수 개가 구비되어 복수의 처리액 공급 유닛(80) 각각에 설치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원부(100)를 설명하기 위한 도면이다. 도 5를 참조하면, 광원부(100)는 노즐부(84)에서 토출되는 처리액(F)과 기판(W)에 공급된 처리액(F) 모두에 자외선(UV)이 조사되도록 구성된다. 구체적으로는, 광원부(100)는 자외선(UV)을 발광하는 자외선 램프(120)를 포함하며, 자외선 램프(120)가 내부에 배치된 하우징(110)을 구비할 수 있다. 하우징(110) 내부에는 서로 다른 각도를 갖는 복수의 반사면(110a, 110b)이 구비되어, 광원부(100)로부터 방출된 자외선(UV)이 대략 노즐부(84)의 하단부터 기판의 에지까지 커버하도록 구성할 수 있다. 즉, 방향에 따라 서로 다른 광 방출각을 갖도록 구성할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 노즐부(84)에서 막 토출되어 기판(W)에 제공되기 전의 처리액(F) 뿐만 아니라 회전 상태의 기판(W) 상면에 공급된 처리액(F) 전체에 자외선(UV)이 조사될 수 있다.
도 5의 실시예에 따르면, 처리액 공급배관(90)을 통과하면서 대전 상태가 된처리액이 노즐부(84)에서 토출되어 기판(W)에 공급되기 전에 제전되도록 할 수 있다. 이로 인해, 대전된 처리액 공급에 의해 주변 파티클로 기판(W)이 오염되는 문제, 대전된 처리액이 기판(W)에 제공되는 시점에 발생할 수 있는 아킹 현상을 최소화할 수 있다. 이와 동시에, 기판(W)에 공급된 처리액(F)에 대해서도 자외선(UV)이 조사되도록 함으로써, 제전 효과를 더욱 증가시킬 수 있다.
도 5의 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)도 광원부(100)가 처리액 공급 유닛(80)의 소정 위치, 바람직하게는 노즐암(82)에 설치되므로, 별도의 구동원 없이 공정 위치와 대기 위치로 이동될 수 있다. 또한, 처리액 공급 유닛(80)이 복수 개가 제공되는 경우, 광원부(100)도 복수 개가 구비되어 복수의 처리액 공급 유닛(80) 각각에 설치될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원부(100)를 설명하기 위한 도면이다. 도 6의 실시예는 광원부(100)가 처리액 공급 유닛(80)에 설치되지 않고 별도 구성으로 구비된다는 점에서 도 2 내지 5의 실시예와 차이가 있다.
구체적으로는, 광원부(100)는 자외선(UV)을 발광하는 자외선 램프(120)를 포함하며, 자외선 램프(120)가 내부에 배치된 하우징(110) 및 하우징(110)이 설치되는 지지암(130)을 구비할 수 있다. 지지암(130)은 처리액 공급 유닛(80)의 노즐암(82)과는 별개의 구성으로, 처리액 공급 유닛(80)의 구동부(88)에 의한 노즐암(82) 및 노즐부(84)의 구동은 광원부(100)의 구동과는 독립적으로 이루어진다.
지지암(130)은 챔버(10) 소정 위치에 고정 설치될 수도 있고, 별도의 지지암구동부(미도시)에 의해 대기 위치에서 자외선 조사 위치로 구동되도록 구성될 수도 있다. 지지암 구동부(미도시)가 구비되는 경우, 광원부(100)는 지지암 구동부(미도시)에 의해 자외선 조사 위치와 대기 위치로 이동된다. 자외선 조사 위치는 광원부(100)가 자외선(UV)을 미리 정해진 조사 범위로 조사할 수 있도록 가령 컵 유닛(20)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 광원부(100)가 컵 유닛(20)의 수직 상부로부터 벗어난 위치일 수 있다.
도 6의 실시예에 따르면, 처리액 공급 유닛(80)이 복수 개 제공되는 경우에도 광원부(100)는 하나만 제공될 수 있다. 또한, 광원부(100)의 유지 보수가 상대적으로 용이할 수 있다.
도 6에는 하우징(110) 내부에 반사면(110a)이 형성되어 광원부(100)로부터 방출된 자외선(UV)이 대략 기판(W) 중심에서 에지까지 커버하도록 구성되는 것으로 도시하였으나 이는 예시적인 것이다. 도 6과 같이 광원부(100)를 처리액 공급 유닛(80)에 설치되지 않고 별도 구성으로 구비함과 동시에, 도 4와 같이 노즐부(84)에서 토출되어 기판(W)에 제공되기 전의 처리액에 자외선(UV)이 조사되도록 하거나, 도 5와 같이 노즐부(84)에서 토출되는 처리액(F)과 기판(W)에 공급된 처리액(F) 모두에 자외선(UV)이 조사되도록 구성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원부(100)를 설명하기 위한 도면이다. 도 7의 실시예는 광원부(100)의 자외선(UV) 조사 범위를 조절할 수 있는 조사 범위 조절수단(140)이 구비된다는 점에서 다른 실시예들과 차이가 있다.
예시적인 도면인 도 7을 참조하면, 광원부(100)는 자외선(UV)을 발광하는 자외선 램프(120)를 포함하며, 자외선 램프(120)가 내부에 배치된 하우징(110) 및 하우징(110)이 설치되는 지지암(130)을 구비할 수 있다. 이때 하우징(110)은 지지암(130)에 대해 회전축(140)을 중심으로 회전 가능하도록 설치된다. 도시하지는 않았으나, 소정 각도 회전한 상태로 하우징(110)이 유지되도록 고정하는 고정부재(미도시)가 구비될 수 있다.
도 7의 실시예에 따르면, 처리액(F)의 대전 상태, 기판(W)의 종류, 기판 처리 장치(1)의 구조, 챔버(10) 내부 부품, 자외선(UV)의 파장 등을 고려하여 자외선(UV) 조사 범위를 임의로 변경하여 적용할 수 있다. 예를 들어, 도 7과 같이 기판(W)의 중심에서 에지까지 대략 반경 범위에 자외선(UV)이 조사되도록 할 수 있고, 하우징(110)을 회전축(140)을 중심으로 소정 각도 회전시켜 노즐부(84)에서 토출되는 처리액(F)에 자외선(UV)이 조사되도록 조절할 수도 있다.
도 7에는 조사 범위 조절수단으로 회전축(140)을 도시하였으나 이는 예시적인 것이다. 도시하지는 않았으나, 조사 범위 조절수단은 하우징(110)을 x, y, z방향으로 이동시키는 이동 수단일 수 있다.
조사 범위 조절수단(140)은 도 2 내지 도 5의 실시예에도 적용될 수 있다. 즉, 하우징(110)이 노즐암(82)에 대해 소정 각도 회전 가능하게 설치되거나, x, y, z방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 이러한 구성에 의해, 자외선(UV) 조사 범위를 미세 조정하거나 변경할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 광원부(200)를 설명하기 위한 도면이다. 도 8의 실시예는 원격 배치된 자외선 램프(미도시)로부터 발생된 자외선이 도광부(220) 및 광 조사부(210)를 통해 처리액(F)에 조사된다는 점에서 다른 실시예들과 차이가 있다.
구체적으로는, 광원부(100)는 자외선(UV)을 발광하는 자외선 램프(미도시), 자외선 램프와 광 조사부(210)를 연결하는 도광부(220) 및 도광부(220)를 통해 전송된 자외선을 처리액(F)에 조사하는 광 조사부(210)를 포함한다. 도광부(22) 및 광 조사부(210)는 지지암(230)에 설치될 수 있다.
도 8의 실시예는 자외선 램프(미도시)를 예를 들어 챔버 외부 등의 위치에 원격 배치할 수 있으므로, 자외선 램프의 교체, 수리 등이 용이하다. 또한, 광 조사부(210)를 자외선 램프의 모양이나 크기와 무관하게 설계할 수 있으므로, 자외선(UV)의 조사 범위를 보다 자유롭게 조절할 수 있다.
지지암(230)은 도 8과 같이 처리액 공급 유닛(80)의 노즐암(82)과는 별개의 구성일 수 있고, 노즐암(82)과 동일한 구성일 수 있다. 즉, 별도의 지지암(230)을 구비하지 않고, 노즐암(82)에 도광부(220) 및 광 조사부(210)를 설치할 수 있다. 도광부(220) 및 광 조사부(210)가 노즐암(82)에 설치되는 경우, 처리액 공급 유닛(80)이 복수 개라면 각 노즐암(82)마다 도광부(220) 및 광 조사부(210)가 설치될 수 있다. 이 경우에도, 원격의 자외선 램프(미도시)는 하나만 구비하고, 복수의 도광부(220)가 연결되도록 구성할 수 있다.
이하에서는 도 9 및 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명한다.
도 9를 참조하면, 노즐부(84)는 처리액 공급 배관(90)을 통해 처리액 저장부에 연결되어 있다. 처리액 공급 배관(90)에는 처리액 공급 밸브(92)가 구비되어 제어부에 의해 개폐 구동된다. 제어부는 광원부(100)의 자외선 램프를 온오프 작동시키는 스위치(122)에도 제어 가능하도록 연결된다.
도 9에 표시된 t1 내지 t5는 시간을 나타낸다. t1은 제어부의 밸브 개방 제어 신호에 의해 처리액 공급 밸브(92)가 개방되는 시간이고, t2는 처리액 공급 밸브(92)의 개방에 의해 노즐부(84)로부터 처리액(F)이 토출되기 시작하는 시간이다. t3는 노즐부(84)에서 토출된 처리액(F)이 기판(W) 상면에 제공되는 시간이고, t4는 기판 회전에 따라 공급된 처리액이 기판 에지까지 도달하는 시간이다. 그리고 t5는 제어부의 제어에 따라 자외선 램프가 온(ON)되는 시간이다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 방법은, 처리액 공급 밸브(92)를 개방하는 단계(S1) 및 소정 시간(Δt) 지연 후 자외선 램프를 온(ON)시키는 단계(S2)를 포함한다. 여기서 소정 시간(Δt)은 실시 형태에 따라 조절될 수 있다.
예를 들어 도 3의 실시예와 같이 기판(W)에 공급된 상태의 처리액(F)에 자외선(UV)을 조사하고자 하는 경우에는, 소정 시간(Δt)은 (t3-t1) 이상, 바람직하게는 (t4-t1) 이상으로 설정될 수 있다. 이처럼 처리액 공급 밸브(92) 개방과 동시에 자외선 램프를 온(ON) 시키지 않고 소정 시간 지연 후에 온(ON) 시킴으로써, 처리액(F)이 공급되지 않은 상태의 기판(W)에 고에너지의 자외선(UV)이 조사되지 않도록 제어할 수 있다.
또한 도 4의 실시예와 같이 처리액(F)이 기판(W) 상면에 공급되기 전에 제전시키고자 하는 경우에는, 소정 시간(Δt)은 (t3-t1) 이하, 바람직하게는 (t2-t1) 이하로 설정될 수 있다. 이렇게 설정함으로써, 처리액 공급 배관(90)을 통과하면서 대전된 처리액(F)이 기판(W) 상면에 공급되기 전에 자외선(UV)에 노출되도록 제어할 수 있다.
이상 설명한 소정의 지연 시간(Δt)은 예시적인 것이며, 실시 형태에 따라 다양하게 조절될 수 있다. 즉 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 처리액 공급 밸브(92)의 개폐 동작과 자외선 램프의 온오프 작동을 연동하여 제어하는데 특징이 있다.
이하 본 발명에 따른 처리액 제전 효과를 실험 결과를 토대로 설명한다.
<기판 표면에 공급된 처리액에 자외선 조사>
본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)를 사용하여 처리액 제전 효과를 테스트하였다. 광원부(100)는 도 3과 같이 기판(W)에 공급된 처리액(F)에 자외선이 조사되도록 구성하였다. 기판(W)을 회전시키면서 노즐부(84)를 통해 탈이온수(DIW)를 분사하는 분사 공정 및 처리액 공급 없이 기판을 고속 회전하는 건조 공정을 1 사이클로 하고, 공정 사이클 반복에 따른 대전량을 측정하였다. 분사 공정은 60초간 300rpm에서 진행하였고, 건조 공정은 25초간 1800rpm에서 진행하였다. 대전량은 정전기 측정기로 측정하였으며, 사이클 완료 후 건조된 기판(W) 표면에 대해 수행하였다.
[표 1]은 자외선 조사 여부에 따른 측정값을 비교한 결과이다. 자외선 조사를 하지 않은 경우 공정 전에 5V에서 공정 진행에 따라 대전량이 크게 증가하였으며, 3회 공정 사이클 진행 후에는 160V까지 증가하였다. 반면 분사 공정 및 건조 공정에서 자외선 램프를 온(ON)하여 자외선을 조사한 경우, 공정 전 10V에서 오히려 감소하여 4V 이하로 안정적으로 유지되었다.
정전기 측정 시점 자외선 램프 OFF 자외선 램프 ON
공정 진행 전 5V 10V
공정 1 사이클 진행 후 110V 3V
공정 3 사이클 진행 후 160V 3V
공정 5 사이클 진행 후 165V 3V
공정 7 사이클 진행 후 160V 4V
<기판 표면에 공급되기 전의 처리액에 자외선 조사>
광원부(100)를 도 4과 같이 기판(W)에 공급되기 전의 처리액(F)에 자외선이 조사되도록 구성한 후, 대전량을 측정하였다. 정전기 측정기를 노즐부(84)에서 토출되어 기판(W)에 공급되기 전의 처리액을 향하게 하여 기판(W)에 접촉되기 전의 처리액의 대전 상태를 측정하였다.
자외선을 조사하지 않은 상태에서 측정한 결과 50~100V 정도로 측정되었다. 반면 자외선 램프를 온(ON) 시킨 후 측정한 결과, 약 3V 정도로 크게 감소하였다. 이로부터 처리액 공급 배관(90)을 거쳐 노즐부(84)에서 토출되는 처리액에 자외선(UV)을 조사할 경우, 제전된 상태의 처리액이 기판(W)에 공급되도록 할 수 있음을 확인하였다.
이상 한정된 실시예 및 도면을 참조하여 설명하였으나, 이는 실시예일뿐이며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다는 점은 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 세정 장치에 한정되는 것이 아니라 코팅 장치, 식각 장치, 노광 장치 등 액 처리 공정이 수행되는 다양한 장치에 적용될 수 있으며, 각 실시예들은 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 특허청구범위의 기재 및 그 균등 범위에 의해 정해져야 한다.
1: 기판 처리 장치 10: 챔버
20: 컵 유닛 40: 지지 유닛
60: 승강 유닛 80: 처리액 공급 유닛
82: 노즐암 84: 노즐부
86: 지지대 88: 구동부
90: 처리액 공급 배관 92: 처리액 공급 밸브
100, 200: 광원부 110: 하우징
110a, 110b: 반사면 120: 자외선 램프
122: 스위치 130, 230: 지지암
140: 조사 범위 조절수단 210: 광 조사부
220: 도광부

Claims (19)

  1. 처리액 공급배관;
    상기 처리액 공급배관으로부터 처리액을 공급받아 기판에 처리액을 토출하는 노즐부;
    상기 노즐부에서 토출된 처리액에 자외선을 조사하도록 구비되는 광원부;
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는, 기판 상면에 공급된 처리액에 자외선이 조사되도록 하는 자외선 조사 범위를 갖는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는, 상기 노즐부에서 토출되어 기판에 도달하기 전의 처리액에 자외선이 조사되도록 하는 자외선 조사 범위를 갖는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는, 상기 노즐부에서 토출되어 기판에 도달하기 전의 처리액과 기판 상면에 공급된 처리액에 모두 자외선이 조사되도록 하는 자외선 조사 범위를 갖는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는 하우징 및 상기 하우징에 설치되어 자외선을 발광하는 자외선 램프를 포함하고,
    상기 하우징에는 자외선을 반사하는 반사면이 설치되며,
    상기 광원부로부터 자외선이 조사되는 범위가 상기 반사면에 의해 결정되는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 반사면은 각도가 상이한 복수의 반사면을 포함하여, 방향에 따라 서로 다른 광 방출각을 갖도록 구성되는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 노즐부를 대기 위치에서 공정 위치로 이동시키기 위한 구동부를 포함하고,
    상기 광원부는 상기 구동부에 의해 이동되는 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 노즐부를 대기 위치에서 공정 위치로 이동시키기 위한 구동부를 포함하고,
    상기 광원부는 상기 구동부와는 별도의 구동부에 의해 이동되는 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는,
    자외선을 발광하는 자외선 램프;
    상기 자외선 램프에 연결되어 자외선을 전송하는 도광부;
    상기 도광부를 통해 전송된 자외선을 조사하는 광 조사부;
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 도광부는 복수 개가 구비되고,
    상기 복수 개의 도광부가 하나의 자외선 램프에 연결되는 기판 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광원부에서 방출되는 자외선 조사 범위를 조절하는 조사 범위 조절 수단을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 조사 범위 조절 수단은 회전축인 기판 처리 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 자외선은 자외선C의 파장 범위를 갖는 기판 처리 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 처리액 공급배관은 절연성 재질이고,
    상기 처리액은 상기 처리액 공급배관을 통과하면서 양(+)으로 대전되는 기판 처리 장치.
  15. 기판에 처리액을 공급하여 액 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치로서,
    처리액 저장부;
    기판에 처리액을 토출하는 노즐부;
    상기 처리액 저장부로부터 상기 노즐부로 처리액을 전달하는 처리액 공급 배관;
    상기 처리액 공급 배관에 설치되어 개폐 동작하는 처리액 공급 밸브;
    상기 노즐부에서 토출된 처리액에 자외선을 조사하는 자외선 램프를 포함하는 광원부;
    상기 자외선 램프를 온오프 작동시키는 스위치;
    상기 처리액 공급 밸브의 개폐 동작 및 상기 자외선 램프의 온오프 작동을 제어하는 제어부;
    를 포함하고,
    상기 제어부는 처리액 공급 밸브의 개폐 동작과 상기 자외선 램프의 온오프 작동을 연동하여 제어하는, 기판 처리 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 처리액 공급 밸브를 개방시킨 후 소정의 지연 시간 후에 상기 자외선 램프를 온(ON) 시키도록 스위치를 작동하는 기판 처리 장치.
  17. 제15항의 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법으로서,
    상기 처리액 공급 밸브를 개방하는 단계; 및
    상기 개방 단계로부터 소정의 지연 시간 후에 상기 자외선 램프를 온(ON) 시키는 단계;
    를 포함하는 기판 처리 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 소정의 지연 시간은,
    상기 처리액 공급 밸브 개방 이후 상기 노즐부에서 토출된 처리액이 기판 상면에 제공되는데 까지 소요되는 시간 이상으로 설정되는, 기판 처리 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 소정의 지연 시간은,
    상기 처리액 공급 밸브 개방 이후 상기 노즐부로부터 처리액이 토출되기 시작하는 시간 이하로 설정되는, 기판 처리 방법.
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