KR20200077654A - 노즐 어셈블리 및 기판 처리 장치 - Google Patents

노즐 어셈블리 및 기판 처리 장치 Download PDF

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KR20200077654A
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김봉주
이진복
이승호
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 유량 검출 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 유량 검출 장치는 일측에 유체 유입구를 구비하고, 타측에 유체 유출구를 구비한 본체; 상기 본체의 유체 유통공간에 회전 가능하게 설치되고, 상기 유체 유입구로부터 상기 유체 유출구 방향으로 흐르는 유체에 의해 회전하는 임펠러; 상기 임펠러의 회전 블레이드에 설치되는 자석부재; 상기 본체에 설치되어 상기 임펠러의 회전 블레이드들을 따라 회전하는 자석부재들과 단속적으로 반응하여 펄스신호를 발생시키는 홀센서(hall sensor)를 포함하되; 상기 자석부재는 수지재질로 영구자석을 인서트 사출성형하여 구성될 수 있다.

Description

노즐 어셈블리 및 기판 처리 장치{NOZZLE ASSEMBLY AND SUBSTRATE TREATING APPARATUS USING THE SAME}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판의 하면으로 처리액을 분사하는 백 노즐 어셈블리 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스를 제조하기 위해서는 반도체 기판 상에 박막을 형성한다. 박막의 형성에는 세정 공정이 필수적이다. 기판의 배면에 증착된 박막 등은 후속공정에서 이물질로 작용한다. 따라서, 매엽식 기판처리장치를 이용하여, 기판 배면의 박막 등과 같은 이물질을 제거하는 기판 배면의 세정 처리 공정은 대단히 중요하다.
일반적으로 기판처리장치는 기판이 안착되는 스핀 헤드를 구비한다. 이 스핀 헤드는 구동모터에서 발생된 회전력에 의해 스핀 헤드가 회전한다. 이에 따라, 스핀 헤드 상에 장착된 기판이 회전한다. 스핀 헤드의 중앙은 상하로 관통되고, 상기 관통된 중앙에 백 노즐이 설치된다. 백 노즐의 상단부에는 커버가 구비되어 상기 중앙과 상기 중앙의 가장자리를 덮는다. 이때, 상기 커버상에는 다수이 홀이 형성되고, 상기 홀을 통해 상기 기판의 배면으로 약액이 분사되어 세정 처리 공정이 진행된다.
이러한, 기판 처리 장치의 스핀 헤드는 백 노즐 유닛을 지지하기 위해 회전용 베어링이 적용된다. 그러나, 기판 회전시 기판 중심부 압력은 대기압 보다 낮은 음압이 형성되고, 이러한 음압 형성에 의해 베어링 회전시 발생되는 파티클 등이 백노즐 유닛과 스핀 헤드 사이의 틈새를 통해 역류하여 기판 이면을 오염시키게 된다.
또한, 이와는 반대로 스핀 헤드의 상면으로 흘러내린 약액이 스핀 헤드와 백노즐 사이의 틈새를 통해 유입되는 경우, 틈새로 유입된 약액에 의해 베어링이 부식 손상되는 문제가 발생될 수 있다.
본 발명의 일 과제는, 스핀 헤드의 몸체와 백 노즐 사이의 틈새로의 약액 침투를 차단할 수 있는 백 노즐 어셈블리 및 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 과제는, 스핀 헤드의 몸체와 백 노즐 사이의 틈새를 통해 베어링에서 발생된 파티클이 역류되는 것을 차단할 수 있는 백 노즐 어셈블리 및 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 기판을 지지하며, 회전 가능한 스핀헤드; 상기 스핀헤드와 연결되어 상기 스핀헤드에 회전력을 전달하는 중공축; 및 상기 스핀 헤드 내에 비회전되도록 배치되어 상기 기판의 저면으로 처리액을 제공하는 노즐 어셈블리를 포함하되; 상기 노즐 어셈블리는 메인 바디; 상기 메인 바디에 제공되고, 상기 메인 바디와 상기 스핀 헤드 사이 공간으로 처리액이 침투되는 것을 방지하도록 상기 사이 공간으로 퍼지 가스를 분사하는 퍼지부재; 및 상기 메인 바디에 제공되고, 상기 메인 바디와 상기 스핀헤드 사이 공간으로 파티클이 기판을 향해 역류하는 것을 방지하도록 상기 사이 공간으로 배기압을 제공하는 배기 부재를 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 퍼지 부재는 상기 메인 바디에 환형으로 형성되고 외부로부터 제공받은 퍼지 가스가 공급되는 제1버퍼 공간; 및 상기 제1버퍼 공간과 연통되며, 상기 중앙 헤드의 가장자리를 따라 형성되는 다수의 토출구들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 배기 부재는 상기 메인 바디에 환형으로 형성되고, 외부로부터 배기압이 제공되는 제2버퍼 공간; 및 상기 제2버퍼 공간과 연통되며, 상기 메인 바디의 측면을 따라 형성되는 다수의 흡입구들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1버퍼 공간은 상기 제2버퍼 공간보다 위에 배치될 수 있다.
또한, 상기 흡입구들은 하향경사지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 노즐 바디는 상기 노즐 바디의 상면 중앙으로부터 돌출되어 형성되고, 처리액을 분사하는 노즐이 제공되는 노즐 헤드부를 더 포함하고, 상기 스핀 헤드는 상기 노즐 헤드부가 상기 스핀 헤드의 상면으로부터 노출되도록 상기 스핀 헤드의 상면 중앙에 형성된 중앙 개구를 포함할 수 있다.
또한, 상기 토출구들은 상기 노즐 헤드부와 상기 중앙 개구 사이의 유격 공간을 향해 퍼지 가스가 분사되도록 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 스핀 헤드 내에 비회전되도록 배치되어 기판의 저면으로 처리액을 제공하는 노즐 어셈블리에 있어서: 환형의 상층 버퍼 공간과, 상기 상층 버퍼 공간 아래에 제공되는 환형의 하층 버퍼 공간을 갖는 몸체부; 및 상기 몸체의 상면에 일체로 제공되고, 처리액을 분사하는 노즐을 갖는 노즐 헤드부를 포함하되; 상기 몸체부는 측면 둘레를 따라 형성되고, 상기 하층 버퍼 공간과 연통되는 제1관통구들; 및 상기 몸체부의 상면에 형성되고, 상기 상층 버퍼 공간과 연통되는 제2관통구들을 포함하는 노즐 어셈블리가 제공될 수 있다.
또한, 상기 몸체부는 상기 상층 버퍼 공간으로 퍼지 가스를 제공하기 위한 가스 유입 포트를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 하층 버퍼 공간으로 배기압을 제공하기 위한 배기압 포트를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1관통구들은 내측에서 외측방향으로 하향경사지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2관통구들은 상기 노즐 헤드부의 측면을 따라 퍼지 가스가 상방향으로 분출되도록 상기 노즐 헤드부의 둘레를 따라 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 스핀 헤드와 저면 노즐 어셈블리 사이의 틈새 공간으로의 약액 침투를 차단할 수 있어 베어링의 오염을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 스핀 헤드와 저면 노즐 어셈블리 사이의 틈새 공간을 통해 베어링에서 발생된 파티클이 기판을 향해 역류되는 것을 차단할 수 있어 기판 오염을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 기판 처리 설비를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 4는 도 3의 기판 지지 유닛과 저면 노즐 어셈블리를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4에 표시된 A 부분을 확대한 도면이다.
도 6 및 도 7은 저면 노즐 어셈블리의 사시도이다.
도 8은 저면 노즐 어셈블리의 단면도이다.
도 9는 저면 노즐 어셈블리에서의 퍼지 및 배기 과정을 보여주는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 기판 처리 설비(1)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스 모듈(1000)과 공정 처리 모듈(2000)을 포함한다. 인덱스 모듈(1000)은 로드포트(1200) 및 이송프레임(1400)을 포함한다. 로드포트(1200), 이송프레임(1400), 그리고 공정 처리 모듈(2000)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드포트(1200), 이송프레임(1400), 그리고 공정 처리 모듈(2000)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(1200)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(1300)가 안착된다. 로드포트(1200)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드포트(1200)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드포트(1200)의 개수는 공정 처리 모듈(2000)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(1300)에는 기판(W)의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)으로 복수 개가 제공된다. 기판(W)은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어(1300)내에 위치된다. 캐리어(1300)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(2000)은 버퍼 유닛(2200), 이송챔버(2400), 그리고 공정챔버(2600)를 포함한다. 이송챔버(2400)는 그 길이 방향이 제1방향(12)과 평행하게 배치된다. 제2방향(14)를 따라 이송챔버(2400)의 일측 및 타측에는 각각 공정챔버들(2600)이 배치된다. 이송챔버(2400)의 일측에 위치한 공정챔버들(2600)과 이송챔버(2400)의 타측에 위치한 공정챔버들(2600)은 이송챔버(2400)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공된다. 공정챔버(2600)들 중 일부는 이송챔버(2400)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정챔버(2600)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송챔버(2400)의 일측에는 공정챔버(2600)들이 A X B(A와 B는 각각 1이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(2600)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(2600)의 수이다. 이송챔버(2400)의 일측에 공정 챔버(2600)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정챔버(2600)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정챔버(2600)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정챔버(2600)는 이송챔버(2400)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 공정챔버(2600)는 이송챔버(2400)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼 유닛(2200)은 이송프레임(1400)과 이송챔버(2400) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(2200)은 이송챔버(2400)와 이송프레임(1400) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(2200)은 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개 제공된다. 버퍼 유닛(2200)에서 이송프레임(1400)과 마주보는 면과 이송챔버(2400)와 마주보는 면 각각이 개방된다.
이송프레임(1400)은 로드포트(1200)에 안착된 캐리어(1300)와 버퍼 유닛(2200) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송프레임(1400)에는 인덱스 레일(1420)과 인덱스 로봇(1440)이 제공된다. 인덱스 레일(1420)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(1440)은 인덱스 레일(1420) 상에 설치되며, 인덱스 레일(1420)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(1440)은 베이스(1441), 몸체(1442), 그리고 인덱스암(1443)을 가진다. 베이스(1441)는 인덱스 레일(1420)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(1442)는 베이스(1441)에 결합된다. 몸체(1442)는 베이스(1441) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(1442)는 베이스(1441) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(1443)은 몸체(1442)에 결합되고, 몸체(1442)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(1443)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(1443)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(1443)들 중 일부는 공정 처리 모듈(2000)에서 캐리어(1300)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(1300)에서 공정 처리 모듈(2000)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스 로봇(1440)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(2400)는 버퍼 유닛(2200)과 공정챔버(2600) 간에, 그리고 공정챔버(2600)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송챔버(2400)에는 가이드 레일(2420)과 메인로봇(2440)이 제공된다. 가이드 레일(2420)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인로봇(2440)은 가이드 레일(2420) 상에 설치되고, 가이드 레일(2420) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인로봇(2440)은 베이스(2441), 몸체(2442), 그리고 메인암(2443)을 가진다. 베이스(2441)는 가이드 레일(2420)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(2442)는 베이스(2441)에 결합된다. 몸체(2442)는 베이스(2441) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(2442)는 베이스(2441) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(2443)은 몸체(2442)에 결합되고, 이는 몸체(2442)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인암(2443)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인암(2443)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 버퍼 유닛(2200)에서 공정챔버(2600)로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(2443)과 공정챔버(2600)에서 버퍼 유닛(2200)으로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(2443)은 서로 상이할 수 있다.
공정챔버(2600) 내에는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치(10)가 제공된다. 각각의 공정챔버(2600) 내에 제공된 기판 처리 장치(10)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 각각의 공정챔버(2600) 내의 기판 처리 장치(10)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정챔버(2600)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정챔버(2600)에 제공된 기판 처리 장치(10)들은 서로 동일한 구조를 가지고, 상이한 그룹에 속하는 공정챔버(2600)에 제공된 기판 처리 장치(10)들은 서로 상이한 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 공정챔버(2600)가 2개의 그룹으로 나누어지는 경우, 이송챔버(2400)의 일측에는 제1그룹의 공정챔버들(2600)이 제공되고, 이송챔버(2400)의 타측에는 제2그룹의 공정챔버들(2600)이 제공될 수 있다. 선택적으로 이송챔버(2400)의 일측 및 타측 각각에서 하층에는 제1그룹의 공정챔버(2600)들이 제공되고, 상층에는 제2그룹의 공정챔버(2600)들이 제공될 수 있다. 제1그룹의 공정챔버(2600)와 제2그룹의 공정챔버(2600)는 각각 사용되는 케미컬의 종류나, 세정 방식의 종류에 따라 구분될 수 있다.
아래의 실시예에서는 오존이 포함된 오존 처리 유체, 린스액, 그리고 건조가스와 같은 처리 유체들을 사용하여 기판(W) 세정, 스트립, 유기 잔여물(organic residue)을 제거하는 장치를 예를 들어 설명한다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 평면도이고, 도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 챔버(800), 처리 용기(100), 기판 지지 유닛(200), 가열 유닛(280) 처리 유체 공급 유닛(300), 공정 배기부(500), 승강 유닛(600)을 포함한다.
챔버(800)는 밀폐된 내부 공간을 제공한다. 상부에는 기류 공급 유닛(810)이 설치된다. 기류 공급 유닛(810)은 챔버(800) 내부에 하강 기류를 형성한다.
기류 공급 유닛(810)은 고습도 외기를 필터링하여 챔버 내부로 공급한다. 고습도 외기는 기류 공급 유닛(810)을 통과하여 챔버 내부로 공급되며 하강 기류를 형성한다. 하강 기류는 기판(W)의 상부에 균일한 기류를 제공하며, 처리 유체에 의해 기판(W) 표면이 처리되는 과정에서 발생되는 오염물질들을 공기와 함께 처리 용기(100)의 회수통들(110,120,130)을 통해 공정 배기부(500)로 배출시킨다.
챔버(800)는 수평 격벽(814)에 의해 공정 영역(816)과 유지보수 영역(818)으로 나뉜다. 공정 영역(816)에는 처리 용기(100)와 기판 지지 유닛(200)이 위치한다. 유지보수 영역(818)에는 처리 용기(100)와 연결되는 배출라인(141,143,145), 배기라인(510) 이외에도 승강 유닛(600)의 구동부과, 처리액 공급 유닛(300)과 연결되는 구동부, 공급라인 등이 위치한다. 유지보수 영역(818)은 공정 영역(816)으로부터 격리된다.
처리 용기(100)는 상부가 개방된 원통 형상을 갖고, 기판(W)을 처리하기 위한 공정 공간을 제공한다. 처리 용기(100)의 개방된 상면은 기판(W)의 반출 및 반입 통로로 제공된다. 공정 공간에는 기판 지지 유닛(200)이 위치된다. 기판 지지 유닛(200)은 공정 진행시 기판(W)을 지지한 상태에서 기판(W)을 회전시킨다.
처리 용기(100)는 강제 배기가 이루어지도록 하단부에 배기덕트(190)가 연결된 하부공간을 제공한다. 처리 용기(100)에는 회전되는 기판(W)상에서 비산되는 처리액과 기체를 유입 및 흡입하는 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)이 다단으로 배치된다.
환형의 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)은 하나의 공통된 환형공간과 통하는 배기구(H)들을 갖는다.
구체적으로, 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)은 각각 환형의 링 형상을 갖는 바닥면 및 바닥면으로부터 연장되어 원통 형상을 갖는 측벽을 포함한다. 제2 회수통(120)은 제1회수통(110)를 둘러싸고, 제1회수통(110)로부터 이격되어 위치한다. 제3회수통(130)은 제2회수통(120)을 둘러싸고, 제2회수통(120)로부터 이격되어 위치한다.
제1 내지 제3 회수통 (110, 120, 130)은 기판(W)으로부터 비산된 처리액 및 흄이 포함된 기류가 유입되는 제1 내지 제3 회수공간(RS1, RS2, RS3)을 제공한다. 제1 회수공간(RS1)은 제1회수통(110)에 의해 정의되고, 제2 회수공간(RS2)은 제1 회수통(110)과 제2회수통(120) 간의 이격 공간에 의해 정의되며, 제3 회수공간(RS3)은 제2회수통(120)과 제3회수통(130) 간의 이격 공간에 의해 정의된다.
제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)의 각 상면은 중앙부가 개방된다. 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)은 연결된 측벽으로부터 개방부로 갈수록 대응하는 바닥면과의 거리가 점차 증가하는 경사면으로 이루어진다. 기판(W)으로부터 비산된 처리액은 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)의 상면들을 따라 회수 공간들(RS1, RS2, RS3) 안으로 흘러간다.
제1 회수공간(RS1)에 유입된 제1 처리액은 제1 회수라인(141)을 통해 외부로 배출된다. 제2 회수공간(RS2)에 유입된 제2 처리액은 제2 회수라인(143)을 통해 외부로 배출된다. 제3 회수공간(RS3)에 유입된 제3 처리액은 제3 회수라인(145)을 통해 외부로 배출된다.
공정 배기부(500)는 처리 용기(100) 내부의 배기를 담당한다. 일 예로, 공정 배기부(500)는 공정시 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)중 처리액을 회수하는 회수통에 배기압력(흡입압력)을 제공하기 위한 것이다. 공정 배기부(500)는 배기덕트(190)와 연결되는 배기라인(510), 댐퍼(520)를 포함한다. 배기라인(510)은 배기펌프(미도시됨)로부터 배기압을 제공받으며 반도체 생산라인의 바닥 공간에 매설된 메인 배기라인과 연결된다.
한편, 처리 용기(100)는 처리 용기(100)의 수직 위치를 변경시키는 승강 유닛(600)과 결합된다. 승강 유닛(600)은 처리 용기(100)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(100)가 상하로 이동됨에 따라 기판 지지 유닛(200)에 대한 처리 용기(100)의 상대 높이가 변경된다.
승강 유닛(600)은 브라켓(612), 이동 축(614), 그리고 구동기(616)를 포함한다. 브라켓(612)은 처리 용기(100)의 외벽에 고정설치된다. 브라켓(612)에는 구동기(616)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동 축(614)이 고정결합된다. 기판(W)이 척 스테이지(210)에 로딩 또는 척 스테이지(210)로부터 언로딩될 때 척 스테이지(210)가 처리 용기(100)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(100)는 하강한다. 또한, 공정이 진행시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통들(110, 120, 130)로 유입될 수 있도록 처리 용기(100)의 높이가 조절된다. 처리 용기(100)와 기판(W) 간의 상대적인 수직 위치가 변경된다. 처리 용기(100)는 상기 각 회수공간(RS1, RS2, RS3) 별로 회수되는 처리액과 오염 가스의 종류를 다르게 할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 승강 유닛(600)은 처리 용기(100)를 수직 이동시켜 처리 용기(100)와 기판 지지 유닛(200) 간의 상대적인 수직 위치를 변경시킨다.
액 공급 유닛(360)은 노즐 지지대(362), 노즐(364), 지지축(366), 그리고 구동기(368)를 포함한다.
지지축(366)은 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 제공되고, 지지축(366)의 하단에는 구동기(368)가 결합된다. 구동기(368)는 지지축(366)을 회전 및 승강 운동한다. 노즐 지지대(362)는 구동기(368)와 결합된 지지축(366)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(364)은 노즐지지대(362)의 끝단 저면에 설치된다. 노즐(364)은 구동기(368)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐(364)이 처리용기(100)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐(364)이 처리용기(100)의 수직 상부로부터 벗어난 위치이다. 노즐(364)은 기판(W)상으로 액을 공급한다.
기판 지지 유닛(200)은 스핀헤드(210), 회전축(220), 구동부(230) 및 저면 노즐 어셈블리(240)를 포함한다.
스핀 헤드(210)에 연결된 회전축(220)은 구동부(230)에 의해 회전되며, 이에 따라 스핀 헤드(210) 상에 장착된 기판(W)이 회전된다. 그리고, 회전축(220)에 관통 축설된 저면 노즐 어셈블리(240)는 기판(W)의 배면에 약액을 분사한다. 스핀 헤드(210)는, 기판(W)이 상향 이격된 상태에서 지지되도록 설치된 지지부재를 갖는다. 지지부재는 스핀헤드(210)의 상면 가장자리부에 소정 간격 이격되어 돌출되도록 설치된 다수의 척킹 핀(211)과, 각각의 척킹 핀(211) 안쪽에 돌출되도록 설치된 다수의 지지핀(222)을 포함한다. 회전축(220)은, 스핀 헤드(210)에 연결되며, 그 내부가 비어있는 중공축(Hollow Shaft) 형태로써, 후술할 구동부(230)의 회전력을 스핀 헤드(210)에 전달한다.
가열 유닛(290)은 기판 지지 유닛(200)의 내측에 설치된다. 가열 유닛(290)은 세정 공정 진행 중 기판(W)을 가열할 수 있다. 가열 부재(290)는 스핀 gem(210) 내에 설치될 수 있다. 가열 부재(290)는 서로 상이한 직경으로 제공된다. 가열 부재(290)는 복수개가 제공될 수 있다. 가열 부재(290)는 링 형상으로 제공될 수 있다. 일 예로 가열 부재(290)는 링 형상으로 제공되는 복수의 램프들로 제공될 수 있다. 가열 부재(290)는 동심의 다수의 구역들로 세분될 수 있다. 각각의 구역에는 각각의 구역을 개별적으로 가열시킬 수 있는 램프들이 제공될 수 있다. 램프들은 스핀 헤드(210)의 중심에 대해 상이한 반경 거리에서 동심적으로 배열되는 링 형상으로 제공될 수 있다.
도 4는 도 3의 기판 지지 유닛과 저면 노즐 어셈블리를 보여주는 도면이고, 도 5는 도 4에 표시된 A부분을 확대한 도면이며, 도 6 및 도 7은 저면 노즐 어셈블리의 사시도, 도 8은 저면노즐 어셈블리의 단면도이다.
도 4 내지 도 8을 참조하면, 저면 노즐 어셈블리(240)는 스핀 헤드(210)와 회전 축(220)의 중공 부분에 설치된다. 저면 노즐 어셈블리(240)는 회전 축(220)의 내부에 제공된 베어링에 의해 지지되므로, 공정 진행시 스핀 헤드(210)와 회전 축(220)은 구동부(230)에 의해 회전되지만, 저면 노즐 어셈블리(240)는 회전되지 않는다.
저면 노즐 어셈블리(240)는 메인 바디(242), 노즐 샤프트(241), 퍼지부(250) 그리고 배기부(260)를 포함할 수 있다.
메인 바디(242)는 스핀 헤드(210)의 중공 부분에 위치될 수 있다. 메인 바디(242)는 몸체부(244)와 노즐 헤드부(246)를 포함할 수 있다.
몸체부(244)의 하단에는 중공 형상의 노즐 샤프트(241)가 결합될 수 있다. 노즐 샤프트(241)의 중공부분은 몸체부(244)의 중공 부분과 연결될 수 있다. 노즐 샤프트(241)는 회전축(220)의 중공 부분에 삽입된다. 노즐 샤프트(241)와 회전축(220) 사이에는 베어링(222)이 설치된다. 베어링(222)의 외륜은 회전축(220)의 내주 면에 삽입 고정되고, 노즐 샤프트(241)는 베어링(222)의 내륜에 삽입 고정된다. 회전축(220)은 구동부(230)에 의해 회전될 수 있으나, 노즐 샤프트(241)는 베어링(222)의 내륜에 삽입고정되므로 회전되지 않는다.
노즐 헤드부(246)에는 노즐 캡(247)이 설치될 수 있다. 노즐 캡(247)은 우산 형태로 스핀 헤드(210)의 상면 일부를 커버한다.
처리액을 기판 저면으로 분사하는 저면 노즐(272)은 메인 바디(242)와 노즐 샤프트(241)의 중공 부분에 제공되며, 저면 노즐(272)의 상단이 노즐 헤드부(246)의 상부로 돌출되도록 메인 바디(242)에 삽입 설치된다.
상기와 같은 결합 관계에 의해, 스핀 헤드(210), 회전 축(220)은 회전되는 부분이고, 저면 노즐 어셈블리(240)는 회전되지 않는다.
퍼지부(250)는 메인 바디(242)의 몸체부(244) 상에 제공될 수 있다. 퍼지부(250)는 메인 바디(242)와 스핀 헤드(210) 사이 틈새(유격) 공간(K)으로 처리액이 침투되는 것을 방지하도록 틈새 공간(K)으로 퍼지 가스를 분사한다. 퍼지부(250)는 제1버퍼 공간(252)과 토출구(254)들을 포함할 수 있다. 제1버퍼 공간(252)은 메인 바디(242)의 몸체부(244)에 환형으로 형성될 수 있다. 제1버퍼 공간(252)으로는 외부로부터 제공받은 퍼지 가스가 공급될 수 있다. 퍼지가스는 몸체부(244)의 저면에 제공되는 제1포트(245)를 통해 제1버퍼 공간(252)으로 제공될 수 있다.
토출구(254)들은 제1버퍼 공간(252)과 연통되도록 제공될 수 있다. 토출구(254)들은 몸체부(244)의 상면에 형성될 수 있다. 토출구(254)들은 노즐 헤드부(246)와 스핀 헤드(210)의 중앙에 형성된 중앙 개구 사이의 유격 공간(K)을 향해 퍼지 가스가 분사되도록 제공될 수 있다. 일 예로, 토출구(254)들은 퍼지가스가 노즐 헤드부(246)의 측면을 따라 상방향으로 분출되도록 노즐 헤드부(246)의 둘레를 따라 배치되는 것이 바람직하다.
배기부(260)는 메인 바디의 몸체부(244)상에 제공될 수 있다. 배기부(260)는 메인 바디(242)와 스핀 헤드(210) 사이 공간으로 파티클이 기판을 향해 역류하는 것을 방지하도록 틈새공간(K)으로 배기압을 제공한다.
일 예로, 배기부(260)는 제2버퍼 공간(262)과 흡입구(264)들을 포함할 수 있다. 제2버퍼 공간(262)은 메인 바디(242)에 환형으로 형성될 수 있다. 제2버퍼 공간(262)으로는 외부로부터 배기압이 제공된다. 배기압은 몸체부(244)의 저면에 제공되는 제2포트(247)를 통해 제2버퍼 공간(262)으로 제공될 수 있다.
흡입구(264)들은 제2버퍼 공간(262)과 연통되도록 몸체부(244)에 제공될 수 있다. 흡입구(264)들은 메인 바디의 몸체부(244) 측면을 따라 형성된다.
제2버퍼 공간(262)은 제1버퍼 공간(252) 아래에 위치되며, 흡입구(264)들은 내측에서 외측방향으로 하향경사지게 형성된다. 흡입구(264)의 방향이 하향 경사짐으로써 베어링(222)이 위치된 방향에서 역류하는 오염된 기류(파티클이 포함)가 흡입구로 용이하게 빨려들어갈 수 있는 장점이 있다.
이처럼, 몸체부(244)에는 환형의 상층 버퍼 공간인 제1버퍼 공간(252)과, 상층 버퍼 공간 아래에 제공되는 환형의 하층 버퍼 공간인 제2버퍼 공간(262)이 제공된다.
도 9는 저면 노즐 어셈블리에서의 퍼지 및 배기 과정을 보여주는 도면이다.
도 9를 참조하면, 제1포트(245)를 통해 공급되는 퍼지 가스는 제1버퍼 공간(252)에 충전된다. 제1버퍼 공간(252)에 충전된 퍼지 가스는 토출구(254)들을 통해 노즐 헤드부(246)와 스핀 헤드(210)의 중앙에 형성된 중앙 개구 사이의 유격 공간(K)을 향해 분사됨으로써 약액이 유격 공간을 통해 침투하는 것을 방지할 수 있다. 한편, 퍼지 가스는 일부는 베어링(222) 방향을 향해 흘러가게 되고, 이렇게 흘러들어간 퍼지 가스는 흡입구(264)들을 통해 제2버퍼공간(262)으로 빨려들어가게 된다.
한편, 베어링(222) 장착 부분에서 발생되는 파티클이 포함된 오염된 기류는 유격 공간(K)을 통해 상방향으로 역류하다가 퍼지 가스와 함께 흡입구(262)를 통해 외부로 배기된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 스핀 헤드와 저면 노즐 어셈블리 사이의 유격 공간에서 발생되는 오염 기류의 역류로 인한 기판의 오염 및 약액의 침투로 인한 베어링의 부식 및 오염을 효과적으로 차단할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
200 : 기판 지지 유닛 210 : 스핀 헤드
220 : 회전축 230 : 구동부
240 : 저면 노즐 어셈블리 242 : 메인 바디
250 : 퍼지부 250 : 배기부

Claims (12)

  1. 기판을 지지하며, 회전 가능한 스핀헤드;
    상기 스핀헤드와 연결되어 상기 스핀헤드에 회전력을 전달하는 중공축; 및
    상기 스핀 헤드 내에 비회전되도록 배치되어 상기 기판의 저면으로 처리액을 제공하는 노즐 어셈블리를 포함하되;
    상기 노즐 어셈블리는
    메인 바디;
    상기 메인 바디에 제공되고, 상기 메인 바디와 상기 스핀 헤드 사이 공간으로 처리액이 침투되는 것을 방지하도록 상기 사이 공간으로 퍼지 가스를 분사하는 퍼지부; 및
    상기 메인 바디에 제공되고, 상기 메인 바디와 상기 스핀헤드 사이 공간으로 파티클이 기판을 향해 역류하는 것을 방지하도록 상기 사이 공간으로 배기압을 제공하는 배기부를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 퍼지부는
    상기 메인 바디에 환형으로 형성되고 외부로부터 제공받은 퍼지 가스가 공급되는 제1버퍼 공간; 및
    상기 제1버퍼 공간과 연통되며, 상기 중앙 헤드의 가장자리를 따라 형성되는 다수의 토출구들을 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 배기부는
    상기 메인 바디에 환형으로 형성되고, 외부로부터 배기압이 제공되는 제2버퍼 공간; 및
    상기 제2버퍼 공간과 연통되며, 상기 메인 바디의 측면을 따라 형성되는 다수의 흡입구들을 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1버퍼 공간은 상기 제2버퍼 공간보다 위에 배치되는 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 흡입구들은 하향경사지게 형성되는 기판 처리 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 노즐 바디는
    상기 노즐 바디의 상면 중앙으로부터 돌출되어 형성되고, 처리액을 분사하는 노즐이 제공되는 노즐 헤드부를 더 포함하고,
    상기 스핀 헤드는
    상기 노즐 헤드부가 상기 스핀 헤드의 상면으로부터 노출되도록 상기 스핀 헤드의 상면 중앙에 형성된 중앙 개구를 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 토출구들은
    상기 노즐 헤드부와 상기 중앙 개구 사이의 유격 공간을 향해 퍼지 가스가 분사되도록 제공되는 기판 처리 장치.
  8. 스핀 헤드 내에 비회전되도록 배치되어 기판의 저면으로 처리액을 제공하는 노즐 어셈블리에 있어서:
    환형의 상층 버퍼 공간과, 상기 상층 버퍼 공간 아래에 제공되는 환형의 하층 버퍼 공간을 갖는 몸체부; 및
    상기 몸체의 상면에 일체로 제공되고, 처리액을 분사하는 노즐을 갖는 노즐 헤드부를 포함하되;
    상기 몸체부는
    측면 둘레를 따라 형성되고, 상기 하층 버퍼 공간과 연통되는 제1관통구들; 및
    상기 몸체부의 상면에 형성되고, 상기 상층 버퍼 공간과 연통되는 제2관통구들을 포함하는 노즐 어셈블리.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 몸체부는
    상기 상층 버퍼 공간으로 퍼지 가스를 제공하기 위한 가스 유입 포트를 더 포함하는 노즐 어셈블리.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 하층 버퍼 공간으로 배기압을 제공하기 위한 배기압 포트를 더 포함하는 노즐 어셈블리.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1관통구들은 내측에서 외측방향으로 하향경사지게 형성되는 노즐 어셈블리.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제2관통구들은
    상기 노즐 헤드부의 측면을 따라 퍼지 가스가 상방향으로 분출되도록 상기 노즐 헤드부의 둘레를 따라 배치되는 노즐 어셈블리.
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