KR20210123681A - 기판지지유닛 및 이를 구비한 기판처리장치 - Google Patents

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KR20210123681A
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강원영
김태근
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 처리 공간을 가지는 처리 용기; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 스핀 헤드를 갖는 기판 지지 유닛; 상기 처리 공간내에 위치되고 상기 스핀 헤드의 저면을 향해 세정액을 토출하는 세정액 노즐들을 포함하되; 상기 스핀 헤드는 측면에 상기 세정액 노즐로부터 토출되는 세정액이 상기 처리 용기를 향해 비산되도록 형성된 토출 유로들을 가질 수 있다.

Description

기판지지유닛 및 이를 구비한 기판처리장치{Substrate supporting unit and Substrate processing apparatus having the same}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 액 처리 유닛에 제공된 컵 세정이 가능한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 세정, 증착, 사진, 식각, 그리고 이온주입 등과 같은 다양한 공정이 수행된다. 이러한 공정들 중 사진 공정은 도포, 노광, 그리고 현상 단계를 순차적으로 수행한다. 도포 공정은 기판의 표면에 레지스트와 같은 감광액을 도포하는 공정이다. 노광 공정은 감광막이 형성된 기판 상에 회로 패턴을 노광하는 공정이다. 현상 공정에는 기판의 노광 처리된 영역을 선택적으로 현상하는 공정이다.
일반적으로 도포 공정 및 현상 공정은 기판을 액 처리하는 공정으로, 기판 상에 처리액을 공급하는 공정이 수행된다. 기판의 액 처리 공정은 처리 용기에서 수행되며, 사용된 처리액은 처리 용기를 통해 회수된다.
공정에 따라 다양한 처리액이 처리용기를 통해 회수되므로, 처리용기에는 처리액이 묻게 된다. 처리용기에 묻어있던 처리액(6)은 향후 흄으로 작용하거나, 기판을 오염시키는 주요 원인이 된다.
이에 따라 처리액이 묻어있는 처리 용기는 주기적인 세정을 필요로 한다.
도 1은 처리 용기를 세정 처리하는 과정을 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 처리 용기(2)의 세정 공정으로는, 기판의 처리액 공정이 완료되기 전 또는 후에 수행될 수 있다.
처리 용기(2)의 세정 공정은 스핀 척(3)에 별도의 세정용 지그(4)를 장착하고, 세정용 지그(4)의 상면으로 세정액을 토출하면, 세정용 지그(4)의 회전력에 의해 비산되면서 처리 용기(2)를 세정 처리한다.
그러나, 이러한 세정용 지그를 이용한 처리 용기 세정방법은 세정용 지그의 오염으로 역오염 가능성이 있고, 해당 세정용 지그의 저장 및 이동을 위한 추가 공간 및 기능이 필요하다는 단점이 있다.
본 발명은 처리 용기 세정을 효율적으로 수행할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 별도의 세정용 지그 없이 처리 용기 세정이 가능한 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 처리 공간을 가지는 처리 용기; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 스핀 헤드를 갖는 기판 지지 유닛; 상기 처리 공간내에 위치되고 상기 스핀 헤드의 저면을 향해 세정액을 토출하는 세정액 노즐들을 포함하되; 상기 스핀 헤드는 측면에 상기 세정액 노즐로부터 토출되는 세정액이 상기 처리 용기를 향해 비산되도록 형성된 토출 유로들을 갖는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 토출 유로들은 상기 스핀 헤드의 회전 중심을 기준으로 방사상으로 제공되고, 상기 스핀 헤드의 측면은 하단에서 상단으로 갈수록 넓어지도록 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 토출 유로들은 상기 스핀 헤드의 측면 하단으로부터 측면 상단까지 연장되어 형성되고; 상기 측면 하단에 위치하는 상기 유로의 입구단은 상기 세정액 노즐로부터 제공되는 세정액의 유입이 용이하도록 다른 구간보다 넓게 형성될 수 있다.
또한, 상기 토출 유로들은 상기 세정액 노즐로부터 제공되는 세정액이 유입되는 입구단; 세정액이 통과하는 이동구간; 및 상기 처리 용기를 향해 세정액이 비산되는 출구단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 토출 유로들은 상기 처리 용기를 향해 비산되는 세정액의 비산 범위가 넓도록 상기 출구단의 높이가 상이할 수 있다.
또한, 상기 이동구간은 세정액이 이탈하지 않도록 터널 형태로 제공될 수 있다.
또한, 상기 토출 유로들은 나선 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 나선 형태의 상기 토출 유로들은 상기 스핀 헤드의 회전 방향을 따라 형성될 수 있다.
또한, 상기 토출 유로들은 등간격으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 세정액 노즐들은 상기 토출 유로들의 입구단을 향해 세정액을 분사할 수 있다.
또한, 상기 세정액 노즐들은 상기 스핀 헤드의 경사진 측면의 경사 방향을 향해 세정액을 분사할 수 있다.
본 발명의 일측면에 따르면, 기판을 지지하는 스핀 헤드; 및 상기 스핀 헤드의 측면에 제공되고, 상기 측면으로부터 오목하게 형성된 토출 유로들을 포함하는 기판 지지 유닛이 제공될 수 있다.
또한, 상기 토출 유로들은 상기 스핀 헤드의 회전 중심을 기준으로 방사상으로 제공되고, 상기 스핀 헤드의 측면은 하단에서 상단으로 갈수록 넓어지도록 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 토출 유로들은 상기 스핀 헤드의 측면 하단으로부터 측면 상단까지 연장되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 토출 유로들은 세정액이 유입되는 입구단; 세정액이 통과하는 이동구간; 및 세정액이 비산되는 출구단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 토출 유로들은 세정액의 비산 범위가 넓도록 상기 출구단의 높이가 상이할 수 있다.
또한, 상기 이동구간은 세정액이 이탈하지 않도록 터널 형태로 제공될 수 있다.
또한, 상기 토출 유로들은 나선 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 나선 형태의 상기 토출 유로들은 상기 스핀 헤드의 회전 방향을 따라 형성될 수 있다.
또한, 상기 토출 유로들은 등간격으로 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 처리 용기 세정을 효율적으로 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 별도의 세정용 지그 없이 처리 용기 세정이 가능하다.
본 발명의 실시예에 의하면, 다양한 높이로 세정액을 비산시켜 컵의 세정 효율을 높일 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 일반적인 도포 공정에 사용되는 노즐의 오염을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 처리 설비의 평면도이다.
도 3은 도 2의 설비를 A-A 방향에서 바라본 단면도이다.
도 4는 도 2의 설비를 B-B 방향에서 바라본 단면도이다.
도 5는 도 2의 설비를 C-C 방향에서 바라본 단면도이다.
도 6은 도 2의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 7 및 도 8은 스핀 헤드에 제공되는 토출 유로들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 기판 처리 장치에서의 처리 용기 세정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 토출 유로의 제2 실시예를 보여주는 도면이다.
도 11은 토출 유로의 제3 실시예를 보여주는 도면이다.
도 12 및 도 13은 토출 유로의 제4 실시예를 보여주는 도면들이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장 및 축소된 것이다.
본 실시예의 설비는 반도체 웨이퍼 또는 평판 표시 패널과 같은 기판에 대해 포토리소그래피 공정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 특히 본 실시예의 설비는 노광장치에 연결되어 기판에 대해 도포 공정 및 현상 공정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 아래에서는 기판으로 웨이퍼가 사용된 경우를 예로 들어 설명한다.
이하 도 2 내지 도 13을 통해 본 발명의 기판 처리 설비를 설명한다.
도 2는 기판 처리 설비를 상부에서 바라본 도면이고, 도 3은 도 2의 설비를 A-A 방향에서 바라본 도면이고, 도 4는 도 2의 설비를 B-B 방향에서 바라본 도면이고, 도 5은 도 2의 설비를 C-C 방향에서 바라본 도면이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 제 1 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 제 2 버퍼 모듈(500), 노광 전후 처리 모듈(600), 그리고 인터페이스 모듈(700)을 포함한다. 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 제 1 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 제 2 버퍼 모듈(500), 노광 전후 처리 모듈(600), 그리고 인터페이스 모듈(700)은 순차적으로 일 방향으로 일렬로 배치된다.
이하, 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 제 1 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 제 2 버퍼 모듈(500), 노광 전후 처리 모듈(600), 그리고 인터페이스 모듈(700)이 배치된 방향을 제 1 방향(12)이라 칭하고, 상부에서 바라볼 때 제 1 방향(12)과 수직한 방향을 제 2 방향(14)이라 칭하고, 제 1 방향(12) 및 제 2 방향(14)과 각각 수직한 방향을 제 3 방향(16)이라 칭한다.
기판(W)은 카세트(20) 내에 수납된 상태로 이동된다. 이때 카세트(20)는 외부로부터 밀폐될 수 있는 구조를 가진다. 예컨대, 카세트(20)로는 전방에 도어를 가지는 전면 개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod; FOUP)가 사용될 수 있다.
이하에서는 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 제 1 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 제 2 버퍼 모듈(500), 노광 전후 처리 모듈(600), 그리고 인터페이스 모듈(700)에 대해 상세히 설명한다.
로드 포트(100)는 기판들(W)이 수납된 카세트(20)가 놓여지는 재치대(120)를 가진다. 재치대(120)는 복수개가 제공되며, 재치대들(200)은 제 2 방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 2에서는 4개의 재치대(120)가 제공되었다.
인덱스 모듈(200)은 로드 포트(100)의 재치대(120)에 놓인 카세트(20)와 제 1 버퍼 모듈(300) 간에 기판(W)을 이송한다. 인덱스 모듈(200)은 프레임(210), 인덱스 로봇(220), 그리고 가이드 레일(230)을 가진다. 프레임(210)은 대체로 내부가 빈 직육면체의 형상으로 제공되며, 로드 포트(100)와 제 1 버퍼 모듈(300) 사이에 배치된다. 인덱스 모듈(200)의 프레임(210)은 후술하는 제 1 버퍼 모듈(300)의 프레임(310)보다 낮은 높이로 제공될 수 있다. 인덱스 로봇(220)과 가이드 레일(230)은 프레임(210) 내에 배치된다. 인덱스 로봇(220)은 기판(W)을 직접 핸들링하는 핸드(221)가 제 1 방향(12), 제 2 방향(14), 제 3 방향(16)으로 이동 가능하고 회전될 수 있도록 4축 구동이 가능한 구조를 가진다. 인덱스 로봇(220)은 핸드(221), 아암(222), 지지대(223), 그리고 받침대(224)를 가진다. 핸드(221)는 아암(222)에 고정 설치된다. 아암(222)은 신축 가능한 구조 및 회전 가능한 구조로 제공된다. 지지대(223)는 그 길이 방향이 제 3 방향(16)을 따라 배치된다. 아암(222)은 지지대(223)를 따라 이동 가능하도록 지지대(223)에 결합된다. 지지대(223)는 받침대(224)에 고정결합된다. 가이드 레일(230)은 그 길이 방향이 제 2 방향(14)을 따라 배치되도록 제공된다. 받침대(224)는 가이드 레일(230)을 따라 직선 이동 가능하도록 가이드 레일(230)에 결합된다. 또한, 도시되지는 않았지만, 프레임(210)에는 카세트(20)의 도어를 개폐하는 도어 오프너가 더 제공된다.
제 1 버퍼 모듈(300)은 프레임(310), 제 1 버퍼(320), 제 2 버퍼(330), 냉각 챔버(350), 그리고 제 1 버퍼 로봇(360)을 가진다. 프레임(310)은 내부가 빈 직육면체의 형상으로 제공되며, 인덱스 모듈(200)과 도포 및 현상 모듈(400) 사이에 배치된다. 제 1 버퍼(320), 제 2 버퍼(330), 냉각 챔버(350), 그리고 제 1 버퍼 로봇(360)은 프레임(310) 내에 위치된다. 냉각 챔버(350), 제 2 버퍼(330), 그리고 제 1 버퍼(320)는 순차적으로 아래에서부터 제 3 방향(16)을 따라 배치된다. 제 1 버퍼(320)는 후술하는 도포 및 현상 모듈(400)의 도포 모듈(401)과 대응되는 높이에 위치되고, 제 2 버퍼(330)와 냉각 챔버(350)는 후술하는 도포 및 현상 모듈(400)의 현상 모듈(402)과 대응되는 높이에 위치된다. 제 1 버퍼 로봇(360)은 제 2 버퍼(330), 냉각 챔버(350), 그리고 제 1 버퍼(320)와 제 2 방향(14)으로 일정 거리 이격되게 위치된다.
제 1 버퍼(320)와 제 2 버퍼(330)는 각각 복수의 기판들(W)을 일시적으로 보관한다. 제 2 버퍼(330)는 하우징(331)과 복수의 지지대들(332)을 가진다. 지지대들(332)은 하우징(331) 내에 배치되며, 서로 간에 제 3 방향(16)을 따라 이격되게 제공된다. 각각의 지지대(332)에는 하나의 기판(W)이 놓인다. 하우징(331)은 인덱스 로봇(220), 제 1 버퍼 로봇(360), 그리고 후술하는 현상 모듈(402)의 현상부 로봇(482)이 하우징(331) 내 지지대(332)에 기판(W)을 반입 또는 반출할 수 있도록 인덱스 로봇(220)이 제공된 방향, 제 1 버퍼 로봇(360)이 제공된 방향, 그리고 현상부 로봇(482)이 제공된 방향에 개구(도시되지 않음)를 가진다. 제 1 버퍼(320)는 제 2 버퍼(330)와 대체로 유사한 구조를 가진다. 다만, 제 1 버퍼(320)의 하우징(321)에는 제 1 버퍼 로봇(360)이 제공된 방향 및 후술하는 도포 모듈(401)에 위치된 도포부 로봇(432)이 제공된 방향에 개구를 가진다. 제 1 버퍼(320)에 제공된 지지대(322)의 수와 제 2 버퍼(330)에 제공된 지지대(332)의 수는 동일하거나 상이할 수 있다. 일 예에 의하면, 제 2 버퍼(330)에 제공된 지지대(332)의 수는 제 1 버퍼(320)에 제공된 지지대(322)의 수보다 많을 수 있다.
제 1 버퍼 로봇(360)은 제 1 버퍼(320)와 제 2 버퍼(330) 간에 기판(W)을 이송시킨다. 제 1 버퍼 로봇(360)은 핸드(361), 아암(362), 그리고 지지대(363)를 가진다. 핸드(361)는 아암(362)에 고정 설치된다. 아암(362)은 신축 가능한 구조로 제공되어, 핸드(361)가 제 2 방향(14)을 따라 이동 가능하도록 한다. 아암(362)은 지지대(363)를 따라 제 3 방향(16)으로 직선 이동 가능하도록 지지대(363)에 결합된다. 지지대(363)는 제 2 버퍼(330)에 대응되는 위치부터 제 1 버퍼(320)에 대응되는 위치까지 연장된 길이를 가진다. 지지대(363)는 이보다 위 또는 아래 방향으로 더 길게 제공될 수 있다. 제 1 버퍼 로봇(360)은 단순히 핸드(361)가 제 2 방향(14) 및 제 3 방향(16)을 따른 2축 구동만 되도록 제공될 수 있다.
냉각 챔버(350)는 각각 기판(W)을 냉각한다. 냉각 챔버(350)는 하우징(351)과 냉각 플레이트(352)를 가진다. 냉각 플레이트(352)는 기판(W)이 놓이는 상면 및 기판(W)을 냉각하는 냉각 수단(353)을 가진다. 냉각 수단(353)으로는 냉각수에 의한 냉각이나 열전 소자를 이용한 냉각 등 다양한 방식이 사용될 수 있다. 또한, 냉각 챔버(350)에는 기판(W)을 냉각 플레이트(352) 상에 위치시키는 리프트 핀 어셈블리(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 하우징(351)은 인덱스 로봇(220) 및 후술하는 현상 모듈(402)에 제공된 현상부 로봇(482)이 냉각 플레이트(352)에 기판(W)을 반입 또는 반출할 수 있도록 인덱스 로봇(220)이 제공된 방향 및 현상부 로봇(482)이 제공된 방향에 개구(도시되지 않음)를 가진다. 또한, 냉각 챔버(350)에는 상술한 개구를 개폐하는 도어들(도시되지 않음)이 제공될 수 있다.
도포 및 현상 모듈(400)은 노광 공정 전에 기판(W) 상에 포토 레지스트를 도포하는 공정 및 노광 공정 후에 기판(W)을 현상하는 공정을 수행한다. 도포 및 현상 모듈(400)은 대체로 직육면체의 형상을 가진다. 도포 및 현상 모듈(400)은 도포 모듈(401)과 현상 모듈(402)을 가진다. 도포 모듈(401)과 현상 모듈(402)은 서로 간에 층으로 구획되도록 배치된다. 일 예에 의하면, 도포 모듈(401)은 현상 모듈(402)의 상부에 위치된다.
도포 모듈(401)은 기판(W)에 대해 포토레지스트와 같은 감광액을 도포하는 공정 및 레지스트 도포 공정 전후에 기판(W)에 대해 가열 및 냉각과 같은 열처리 공정을 포함한다. 도포 모듈(401)은 레지스트 도포 챔버(410), 베이크 챔버(420), 그리고 반송 챔버(430)를 가진다. 레지스트 도포 챔버(410), 베이크 챔버(420), 그리고 반송 챔버(430)는 제 2 방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 따라서 레지스트 도포 챔버(410)와 베이크 챔버(420)는 반송 챔버(430)를 사이에 두고 제 2 방향(14)으로 서로 이격되게 위치된다. 레지스트 도포 챔버(410)는 복수 개가 제공되며, 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 도면에서는 6개의 레지스트 도포 챔버(410)가 제공된 예가 도시되었다. 베이크 챔버(420)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 도면에서는 6개의 베이크 챔버(420)가 제공된 예가 도시되었다. 그러나 이와 달리 베이크 챔버(420)는 더 많은 수로 제공될 수 있다.
반송 챔버(430)는 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 1 버퍼(320)와 제 1 방향(12)으로 나란하게 위치된다. 반송 챔버(430) 내에는 도포부 로봇(432)과 가이드 레일(433)이 위치된다. 반송 챔버(430)는 대체로 직사각의 형상을 가진다. 도포부 로봇(432)은 베이크 챔버들(420), 레지스트 도포 챔버들(410), 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 1 버퍼(320), 그리고 후술하는 제 2 버퍼 모듈(500)의 제 1 냉각 챔버(520) 간에 기판(W)을 이송한다. 가이드 레일(433)은 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 나란하도록 배치된다. 가이드 레일(433)은 도포부 로봇(432)이 제 1 방향(12)으로 직선 이동되도록 안내한다. 도포부 로봇(432)은 핸드(434), 아암(435), 지지대(436), 그리고 받침대(437)를 가진다. 핸드(434)는 아암(435)에 고정 설치된다. 아암(435)은 신축 가능한 구조로 제공되어 핸드(434)가 수평 방향으로 이동 가능하도록 한다. 지지대(436)는 그 길이 방향이 제 3 방향(16)을 따라 배치되도록 제공된다. 아암(435)은 지지대(436)를 따라 제 3 방향(16)으로 직선 이동 가능하도록 지지대(436)에 결합된다. 지지대(436)는 받침대(437)에 고정 결합되고, 받침대(437)는 가이드 레일(433)을 따라 이동 가능하도록 가이드 레일(433)에 결합된다.
레지스트 도포 챔버들(410)은 모두 동일한 구조를 가진다. 다만, 각각의 레지스트 도포 챔버(410)에서 사용되는 포토 레지스트의 종류는 서로 상이할 수 있다. 일 예로서 포토 레지스트로는 화학 증폭형 레지스트(chemical amplification resist)가 사용될 수 있다. 레지스트 도포 챔버(410)는 기판(W) 상에 포토 레지스트를 도포하는 기판 처리 장치로 제공된다. 기판 처리 장치(800)는 액 도포 공정이 수행되며, 이에 대한 상세한 설명은 다음 도 6 내지 도 7을 참고하여 설명하기로 한다.
다시 도 2 내지 도 5를 참조하면, 베이크 챔버(420)는 기판(W)을 열처리한다. 예컨대, 베이크 챔버들(420)은 포토 레지스트를 도포하기 전에 기판(W)을 소정의 온도로 가열하여 기판(W) 표면의 유기물이나 수분을 제거하는 프리 베이크(prebake) 공정이나 포토레지스트를 기판(W) 상에 도포한 후에 행하는 소프트 베이크(soft bake) 공정 등을 수행하고, 각각의 가열 공정 이후에 기판(W)을 냉각하는 냉각 공정 등을 수행한다. 베이크 챔버(420)는 냉각 플레이트(421) 또는 가열 플레이트(422)를 가진다. 냉각 플레이트(421)에는 냉각수 또는 열전 소자와 같은 냉각 수단(423)이 제공된다. 또한 가열 플레이트(422)에는 열선 또는 열전 소자와 같은 가열 수단(424)이 제공된다. 냉각 플레이트(421)와 가열 플레이트(422)는 하나의 베이크 챔버(420) 내에 각각 제공될 수 있다. 선택적으로 베이크 챔버(420)들 중 일부는 냉각 플레이트(421)만을 구비하고, 다른 일부는 가열 플레이트(422)만을 구비할 수 있다.
현상 모듈(402)은 기판(W) 상에 패턴을 얻기 위해 현상액을 공급하여 포토 레지스트의 일부를 제거하는 현상 공정, 및 현상 공정 전후에 기판(W)에 대해 수행되는 가열 및 냉각과 같은 열처리 공정을 포함한다. 현상모듈(402)은 현상 챔버(460), 베이크 챔버(470), 그리고 반송 챔버(480)를 가진다. 현상 챔버(460), 베이크 챔버(470), 그리고 반송 챔버(480)는 제 2 방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 따라서 현상 챔버(460)와 베이크 챔버(470)는 반송 챔버(480)를 사이에 두고 제 2 방향(14)으로 서로 이격되게 위치된다. 현상 챔버(460)는 복수 개가 제공되며, 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 도면에서는 6개의 현상 챔버(460)가 제공된 예가 도시되었다. 베이크 챔버(470)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 도면에서는 6개의 베이크 챔버(470)가 제공된 예가 도시되었다. 그러나 이와 달리 베이크 챔버(470)는 더 많은 수로 제공될 수 있다.
반송 챔버(480)는 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 2 버퍼(330)와 제 1 방향(12)으로 나란하게 위치된다. 반송 챔버(480) 내에는 현상부 로봇(482)과 가이드 레일(483)이 위치된다. 반송 챔버(480)는 대체로 직사각의 형상을 가진다. 현상부 로봇(482)은 베이크 챔버들(470), 현상 챔버들(460), 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 2 버퍼(330)와 냉각 챔버(350), 그리고 제 2 버퍼 모듈(500)의 제 2 냉각 챔버(540) 간에 기판(W)을 이송한다. 가이드 레일(483)은 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 나란하도록 배치된다. 가이드 레일(483)은 현상부 로봇(482)이 제 1 방향(12)으로 직선 이동되도록 안내한다. 현상부 로봇(482)은 핸드(484), 아암(485), 지지대(486), 그리고 받침대(487)를 가진다. 핸드(484)는 아암(485)에 고정 설치된다. 아암(485)은 신축 가능한 구조로 제공되어 핸드(484)가 수평 방향으로 이동 가능하도록 한다. 지지대(486)는 그 길이 방향이 제 3 방향(16)을 따라 배치되도록 제공된다. 아암(485)은 지지대(486)를 따라 제 3 방향(16)으로 직선 이동 가능하도록 지지대(486)에 결합된다. 지지대(486)는 받침대(487)에 고정 결합된다. 받침대(487)는 가이드 레일(483)을 따라 이동 가능하도록 가이드 레일(483)에 결합된다.
현상 챔버들(460)은 모두 동일한 구조를 가진다. 다만, 각각의 현상 챔버(460)에서 사용되는 현상액의 종류는 서로 상이할 수 있다. 현상 챔버(460)는 기판(W) 상의 포토 레지스트 중 광이 조사된 영역을 제거한다. 이때, 보호막 중 광이 조사된 영역도 같이 제거된다. 선택적으로 사용되는 포토 레지스트의 종류에 따라 포토 레지스트 및 보호막의 영역들 중 광이 조사되지 않은 영역만이 제거될 수 있다.
현상 챔버(460)는 용기(461), 지지 플레이트(462), 그리고 노즐(463)을 가진다. 용기(461)는 상부가 개방된 컵 형상을 가진다. 지지 플레이트(462)는 용기(461) 내에 위치되며, 기판(W)을 지지한다. 지지 플레이트(462)는 회전 가능하게 제공된다. 노즐(463)은 지지 플레이트(462)에 놓인 기판(W) 상으로 현상액을 공급한다. 노즐(463)은 원형의 관 형상을 가지고, 기판(W)의 중심으로 현상액 공급할 수 있다. 선택적으로 노즐(463)은 기판(W)의 직경에 상응하는 길이를 가지고, 노즐(463)의 토출구는 슬릿으로 제공될 수 있다. 또한, 현상 챔버(460)에는 추가적으로 현상액이 공급된 기판(W) 표면을 세정하기 위해 탈이온수와 같은 세정액을 공급하는 노즐(464)이 더 제공될 수 있다.
베이크 챔버(470)는 기판(W)을 열처리한다. 예컨대, 베이크 챔버들(470)은 현상 공정이 수행되기 전에 기판(W)을 가열하는 포스트 베이크 공정 및 현상 공정이 수행된 후에 기판(W)을 가열하는 하드 베이크 공정 및 각각의 베이크 공정 이후에 가열된 웨이퍼를 냉각하는 냉각 공정 등을 수행한다. 베이크 챔버(470)는 냉각 플레이트(471) 또는 가열 플레이트(472)를 가진다. 냉각 플레이트(471)에는 냉각수 또는 열전 소자와 같은 냉각 수단(473)이 제공된다. 또는 가열 플레이트(472)에는 열선 또는 열전 소자와 같은 가열 수단(474)이 제공된다. 냉각 플레이트(471)와 가열 플레이트(472)는 하나의 베이크 챔버(470) 내에 각각 제공될 수 있다. 선택적으로 베이크 챔버(470)들 중 일부는 냉각 플레이트(471)만을 구비하고, 다른 일부는 가열 플레이트(472)만을 구비할 수 있다.
상술한 바와 같이 도포 및 현상 모듈(400)에서 도포 모듈(401)과 현상 모듈(402)은 서로 간에 분리되도록 제공된다. 또한, 상부에서 바라볼 때 도포 모듈(401)과 현상 모듈(402)은 동일한 챔버 배치를 가질 수 있다.
제 2 버퍼 모듈(500)은 도포 및 현상 모듈(400)과 노광 전후 처리 모듈(600) 사이에 기판(W)이 운반되는 통로로서 제공된다. 또한, 제 2 버퍼 모듈(500)은 기판(W)에 대해 냉각 공정이나 에지 노광 공정 등과 같은 소정의 공정을 수행한다. 제 2 버퍼 모듈(500)은 프레임(510), 버퍼(520), 제 1 냉각 챔버(530), 제 2 냉각 챔버(540), 에지 노광 챔버(550), 그리고 제 2 버퍼 로봇(560)을 가진다. 프레임(510)은 직육면체의 형상을 가진다. 버퍼(520), 제 1 냉각 챔버(530), 제 2 냉각 챔버(540), 에지 노광 챔버(550), 그리고 제 2 버퍼 로봇(560)은 프레임(510) 내에 위치된다. 버퍼(520), 제 1 냉각 챔버(530), 그리고 에지 노광 챔버(550)는 도포 모듈(401)에 대응하는 높이에 배치된다. 제 2 냉각 챔버(540)는 현상 모듈(402)에 대응하는 높이에 배치된다. 버퍼(520), 제 1 냉각 챔버(530), 그리고 제 2 냉각 챔버(540)는 순차적으로 제 3 방향(16)을 따라 일렬로 배치된다. 상부에서 바라볼 때 버퍼(520)은 도포 모듈(401)의 반송 챔버(430)와 제 1 방향(12)을 따라 배치된다. 에지 노광 챔버(550)는 버퍼(520) 또는 제 1 냉각 챔버(530)와 제 2 방향(14)으로 일정 거리 이격되게 배치된다.
제 2 버퍼 로봇(560)은 버퍼(520), 제 1 냉각 챔버(530), 그리고 에지 노광 챔버(550) 간에 기판(W)을 운반한다. 제 2 버퍼 로봇(560)은 에지 노광 챔버(550)와 버퍼(520) 사이에 위치된다. 제 2 버퍼 로봇(560)은 제 1 버퍼 로봇(360)과 유사한 구조로 제공될 수 있다. 제 1 냉각 챔버(530)와 에지 노광 챔버(550)는 도포 모듈(401)에서 공정이 수행된 웨이퍼들(W)에 대해 후속 공정을 수행한다. 제 1 냉각 챔버(530)는 도포 모듈(401)에서 공정이 수행된 기판(W)을 냉각한다. 제 1 냉각 챔버(530)는 제 1 버퍼 모듈(300)의 냉각 챔버(350)과 유사한 구조를 가진다. 에지 노광 챔버(550)는 제 1 냉각 챔버(530)에서 냉각 공정이 수행된 웨이퍼들(W)에 대해 그 가장자리를 노광한다. 버퍼(520)는 에지 노광 챔버(550)에서 공정이 수행된 기판들(W)이 후술하는 전처리 모듈(601)로 운반되기 전에 기판(W)을 일시적으로 보관한다. 제 2 냉각 챔버(540)는 후술하는 후처리 모듈(602)에서 공정이 수행된 웨이퍼들(W)이 현상 모듈(402)로 운반되기 전에 웨이퍼들(W)을 냉각한다. 제 2 버퍼 모듈(500)은 현상 모듈(402)와 대응되는 높이에 추가된 버퍼를 더 가질 수 있다. 이 경우, 후처리 모듈(602)에서 공정이 수행된 웨이퍼들(W)은 추가된 버퍼에 일시적으로 보관된 후 현상 모듈(402)로 운반될 수 있다.
노광 전후 처리 모듈(600)은, 노광 장치(1000)가 액침 노광 공정을 수행하는 경우, 액침 노광시에 기판(W)에 도포된 포토레지스트 막을 보호하는 보호막을 도포하는 공정을 처리할 수 있다. 또한, 노광 전후 처리 모듈(600)은 노광 이후에 기판(W)을 세정하는 공정을 수행할 수 있다. 또한, 화학증폭형 레지스트를 사용하여 도포 공정이 수행된 경우, 노광 전후 처리 모듈(600)은 노광 후 베이크 공정을 처리할 수 있다.
노광 전후 처리 모듈(600)은 전처리 모듈(601)과 후처리 모듈(602)을 가진다. 전처리 모듈(601)은 노광 공정 수행 전에 기판(W)을 처리하는 공정을 수행하고, 후처리 모듈(602)은 노광 공정 이후에 기판(W)을 처리하는 공정을 수행한다. 전처리 모듈(601)과 후처리 모듈(602)은 서로 간에 층으로 구획되도록 배치된다. 일 예에 의하면, 전처리 모듈(601)은 후처리 모듈(602)의 상부에 위치된다. 전처리 모듈(601)은 도포 모듈(401)과 동일한 높이로 제공된다. 후처리 모듈(602)은 현상 모듈(402)과 동일한 높이로 제공된다. 전처리 모듈(601)은 보호막 도포 챔버(610), 베이크 챔버(620), 그리고 반송 챔버(630)를 가진다. 보호막 도포 챔버(610), 반송 챔버(630), 그리고 베이크 챔버(620)는 제 2 방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 따라서 보호막 도포 챔버(610)와 베이크 챔버(620)는 반송 챔버(630)를 사이에 두고 제 2 방향(14)으로 서로 이격되게 위치된다. 보호막 도포 챔버(610)는 복수 개가 제공되며, 서로 층을 이루도록 제 3 방향(16)을 따라 배치된다. 선택적으로 보호막 도포 챔버(610)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공될 수 있다. 베이크 챔버(620)는 복수 개가 제공되며, 서로 층을 이루도록 제 3 방향(16)을 따라 배치된다. 선택적으로 베이크 챔버(620)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공될 수 있다.
반송 챔버(630)는 제 2 버퍼 모듈(500)의 제 1 냉각 챔버(530)와 제 1 방향(12)으로 나란하게 위치된다. 반송 챔버(630) 내에는 전처리 로봇(632)이 위치된다. 반송 챔버(630)는 대체로 정사각 또는 직사각의 형상을 가진다. 전처리 로봇(632)은 보호막 도포 챔버들(610), 베이크 챔버들(620), 제 2 버퍼 모듈(500)의 버퍼(520), 그리고 후술하는 인터페이스 모듈(700)의 제 1 버퍼(720) 간에 기판(W)을 이송한다. 전처리 로봇(632)은 핸드(633), 아암(634), 그리고 지지대(635)를 가진다. 핸드(633)는 아암(634)에 고정 설치된다. 아암(634)은 신축 가능한 구조 및 회전 가능한 구조로 제공된다. 아암(634)은 지지대(635)를 따라 제 3 방향(16)으로 직선 이동 가능하도록 지지대(635)에 결합된다.
보호막 도포 챔버(610)는 액침 노광 시에 레지스트 막을 보호하는 보호막을 기판(W) 상에 도포한다. 보호막 도포 챔버(610)는 하우징(611), 지지 플레이트(612), 그리고 노즐(613)을 가진다. 하우징(611)은 상부가 개방된 컵 형상을 가진다. 지지 플레이트(612)는 하우징(611) 내에 위치되며, 기판(W)을 지지한다. 지지 플레이트(612)는 회전 가능하게 제공된다. 노즐(613)은 지지 플레이트(612)에 놓인 기판(W) 상으로 보호막 형성을 위한 보호액을 공급한다. 노즐(613)은 원형의 관 형상을 가지고, 기판(W)의 중심으로 보호액을 공급할 수 있다. 선택적으로 노즐(613)은 기판(W)의 직경에 상응하는 길이를 가지고, 노즐(613)의 토출구는 슬릿으로 제공될 수 있다. 이 경우, 지지 플레이트(612)는 고정된 상태로 제공될 수 있다. 보호액은 발포성 재료를 포함한다. 보호액은 포토 레지스터 및 물과의 친화력이 낮은 재료가 사용될 수 있다. 예컨대, 보호액은 불소계의 용제를 포함할 수 있다. 보호막 도포 챔버(610)는 지지 플레이트(612)에 놓인 기판(W)을 회전시키면서 기판(W)의 중심 영역으로 보호액을 공급한다.
베이크 챔버(620)는 보호막이 도포된 기판(W)을 열처리한다. 베이크 챔버(620)는 냉각 플레이트(621) 또는 가열 플레이트(622)를 가진다. 냉각 플레이트(621)에는 냉각수 또는 열전 소자와 같은 냉각 수단(623)이 제공된다. 또는 가열 플레이트(622)에는 열선 또는 열전 소자와 같은 가열 수단(624)이 제공된다. 가열 플레이트(622)와 냉각 플레이트(621)는 하나의 베이크 챔버(620) 내에 각각 제공될 수 있다. 선택적으로 베이크 챔버들(620) 중 일부는 가열 플레이트(622) 만을 구비하고, 다른 일부는 냉각 플레이트(621) 만을 구비할 수 있다.
후처리 모듈(602)은 세정 챔버(660), 노광 후 베이크 챔버(670), 그리고 반송 챔버(680)를 가진다. 세정 챔버(660), 반송 챔버(680), 그리고 노광 후 베이크 챔버(670)는 제 2 방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 따라서 세정 챔버(660)와 노광 후 베이크 챔버(670)는 반송 챔버(680)를 사이에 두고 제 2 방향(14)으로 서로 이격되게 위치된다. 세정 챔버(660)는 복수 개가 제공되며, 서로 층을 이루도록 제 3 방향(16)을 따라 배치될 수 있다. 선택적으로 세정 챔버(660)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공될 수 있다. 노광 후 베이크 챔버(670)는 복수 개가 제공되며, 서로 층을 이루도록 제 3 방향(16)을 따라 배치될 수 있다. 선택적으로 노광 후 베이크 챔버(670)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공될 수 있다.
반송 챔버(680)는 상부에서 바라볼 때 제 2 버퍼 모듈(500)의 제 2 냉각 챔버(540)와 제 1 방향(12)으로 나란하게 위치된다. 반송 챔버(680)는 대체로 정사각 또는 직사각의 형상을 가진다. 반송 챔버(680) 내에는 후처리 로봇(682)이 위치된다. 후처리 로봇(682)은 세정 챔버들(660), 노광 후 베이크 챔버들(670), 제 2 버퍼 모듈(500)의 제 2 냉각 챔버(540), 그리고 후술하는 인터페이스 모듈(700)의 제 2 버퍼(730) 간에 기판(W)을 운반한다. 후처리 모듈(602)에 제공된 후처리 로봇(682)은 전처리 모듈(601)에 제공된 전처리 로봇(632)과 동일한 구조로 제공될 수 있다.
세정 챔버(660)는 노광 공정 이후에 기판(W)을 세정한다. 세정 챔버(660)는 하우징(661), 지지 플레이트(662), 그리고 노즐(663)을 가진다. 하우징(661)는 상부가 개방된 컵 형상을 가진다. 지지 플레이트(662)는 하우징(661) 내에 위치되며, 기판(W)을 지지한다. 지지 플레이트(662)는 회전 가능하게 제공된다. 노즐(663)은 지지 플레이트(662)에 놓인 기판(W) 상으로 세정액을 공급한다. 세정액으로는 탈이온수와 같은 물이 사용될 수 있다. 세정 챔버(660)는 지지 플레이트(662)에 놓인 기판(W)을 회전시키면서 기판(W)의 중심 영역으로 세정액을 공급한다. 선택적으로 기판(W)이 회전되는 동안 노즐(663)은 기판(W)의 중심 영역에서 가장자리 영역까지 직선 이동 또는 회전 이동할 수 있다.
노광 후 베이크 챔버(670)는 원자외선을 이용하여 노광 공정이 수행된 기판(W)을 가열한다. 노광 후 베이크 공정은 기판(W)을 가열하여 노광에 의해 포토 레지스트에 생성된 산(acid)을 증폭시켜 포토 레지스트의 성질 변화를 완성시킨다. 노광 후 베이크 챔버(670)는 가열 플레이트(672)를 가진다. 가열 플레이트(672)에는 열선 또는 열전 소자와 같은 가열 수단(674)이 제공된다. 노광 후 베이크 챔버(670)는 그 내부에 냉각 플레이트(671)를 더 구비할 수 있다. 냉각 플레이트(671)에는 냉각수 또는 열전 소자와 같은 냉각 수단(673)이 제공된다. 또한, 선택적으로 냉각 플레이트(671)만을 가진 베이크 챔버가 더 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이 노광 전후 처리 모듈(600)에서 전처리 모듈(601)과 후처리 모듈(602)은 서로 간에 완전히 분리되도록 제공된다. 또한, 전처리 모듈(601)의 반송 챔버(630)와 후처리 모듈(602)의 반송 챔버(680)는 동일한 크기로 제공되어, 상부에서 바라볼 때 서로 간에 완전히 중첩되도록 제공될 수 있다. 또한, 보호막 도포 챔버(610)와 세정 챔버(660)는 서로 동일한 크기로 제공되어 상부에서 바라볼 때 서로 간에 완전히 중첩되도록 제공될 수 있다. 또한, 베이크 챔버(620)와 노광 후 베이크 챔버(670)는 동일한 크기로 제공되어, 상부에서 바라볼 때 서로 간에 완전히 중첩되도록 제공될 수 있다.
인터페이스 모듈(700)은 노광 전후 처리 모듈(600), 및 노광 장치(1000) 간에 기판(W)을 이송한다. 인터페이스 모듈(700)은 프레임(710), 제 1 버퍼(720), 제 2 버퍼(730), 그리고 인터페이스 로봇(740)를 가진다. 제 1 버퍼(720), 제 2 버퍼(730), 그리고 인터페이스 로봇(740)은 프레임(710) 내에 위치된다. 제 1 버퍼(720)와 제 2 버퍼(730)는 서로 간에 일정거리 이격되며, 서로 적층되도록 배치된다. 제 1 버퍼(720)는 제 2 버퍼(730)보다 높게 배치된다. 제 1 버퍼(720)는 전처리 모듈(601)과 대응되는 높이에 위치되고, 제 2 버퍼(730)는 후처리 모듈(602)에 대응되는 높이에 배치된다. 상부에서 바라볼 때 제 1 버퍼(720)는 전처리 모듈(601)의 반송 챔버(630)와 제 1 방향(12)을 따라 일렬로 배치되고, 제 2 버퍼(730)는 후처리 모듈(602)의 반송 챔버(630)와 제 1 방향(12)을 따라 일렬로 배치되게 위치된다.
인터페이스 로봇(740)은 제 1 버퍼(720) 및 제 2 버퍼(730)와 제 2 방향(14)으로 이격되게 위치된다. 인터페이스 로봇(740)은 제 1 버퍼(720), 제 2 버퍼(730), 그리고 노광 장치(1000) 간에 기판(W)을 운반한다. 인터페이스 로봇(740)은 제 2 버퍼 로봇(560)과 대체로 유사한 구조를 가진다.
제 1 버퍼(720)는 전처리 모듈(601)에서 공정이 수행된 기판들(W)이 노광 장치(1000)로 이동되기 전에 이들을 일시적으로 보관한다. 그리고 제 2 버퍼(730)는 노광 장치(1000)에서 공정이 완료된 기판들(W)이 후처리 모듈(602)로 이동되기 전에 이들을 일시적으로 보관한다. 제 1 버퍼(720)는 하우징(721)과 복수의 지지대들(722)을 가진다. 지지대들(722)은 하우징(721) 내에 배치되며, 서로 간에 제 3 방향(16)을 따라 이격되게 제공된다. 각각의 지지대(722)에는 하나의 기판(W)이 놓인다. 하우징(721)은 인터페이스 로봇(740) 및 전처리 로봇(632)이 하우징(721) 내로 지지대(722)에 기판(W)을 반입 또는 반출할 수 있도록 인터페이스 로봇(740)이 제공된 방향 및 전처리 로봇(632)이 제공된 방향에 개구(도시되지 않음)를 가진다. 제 2 버퍼(730)는 제 1 버퍼(720)와 대체로 유사한 구조를 가진다. 다만, 제 2 버퍼(730)의 하우징(4531)에는 인터페이스 로봇(740)이 제공된 방향 및 후처리 로봇(682)이 제공된 방향에 개구(도시되지 않음)를 가진다. 인터페이스 모듈에는 웨이퍼에 대해 소정의 공정을 수행하는 챔버의 제공 없이 상술한 바와 같이 버퍼들 및 로봇만 제공될 수 있다.
도 6은 도 2의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 기판 처리 장치(800)는 하우징(810), 기판 지지 유닛(830), 처리 용기(850), 승강 유닛(890), 액 공급 유닛(840)을 포함한다.
하우징(810)은 내부에 처리 공간(812)을 가지는 직사각의 통 형상으로 제공된다. 하우징(810)의 일측에는 개구(미도시)가 형성된다. 개구는 기판(W)이 반출입되는 입구로 기능한다. 개구에는 도어가 설치되며, 도어는 개구를 개폐한다. 도어는 기판 처리 공정이 진행되면, 개구를 차단하여 하우징(810)의 처리 공간(812)을 밀폐한다.
처리 용기(850)는 하우징(810)의 처리 공간(812)에 위치된다. 처리 용기(850)는 기판 지지 유닛(830)을 감싸도록 제공한다. 처리 용기(850)는 상부가 개방된 컵 형상을 가지도록 제공된다.
처리용기(850)는 기판상에서 비산되는 처리액(용해수 포함)과 기체(수증기 포함)를 유입 및 흡입하는 환형의 컵(851)이 다단으로 배치된다. 본 실시예에서, 처리 용기는 3개의 컵(851)을 갖는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 처리 용기(850)는 2개의 컵 또는 3개 이상의 컵을 포함할 수 있다. 컵(851)들은 수직한 측벽(852)과 측벽 상단으로부터 내측으로 경사진 경사벽(853)을 가질 수 있다. 경사벽(853)은 수직한 측벽(852)의 상단으로부터 내측 방향으로 연장된다. 경사벽(853)은 위로 갈수록 기판 지지 유닛(830)에 가까워지도록 제공된다. 경사벽(853)은 링 형상을 가지도록 제공된다. 경사벽(853)의 상단은 기판 지지 유닛(830)에 지지된 기판(W)보다 높게 위치된다.
한편, 처리 용기(850)는 처리 용기(850)의 수직 위치를 변경시키는 승강 유닛(890)와 결합된다. 승강 유닛(890)은 처리 용기(850)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(850)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(832)에 대한 처리 용기(850)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(890)은 브라켓(892), 이동 축(894), 그리고 구동기(896)를 포함할 수 있다. 브라켓(892)은 처리 용기(850)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(892)에는 구동기(896)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동 축(894)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(832)에 로딩 또는 스핀 헤드(832)로부터 언로딩될 때 스핀 헤드(832)가 처리 용기(850)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(850)는 하강한다. 또한, 공정이 진행시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 컵(851)로 유입될 수 있도록 처리 용기(850)의 높이가 조절될 수 있다. 이에 따라, 처리 용기(850)와 기판(w) 간의 상대적인 수직 위치가 변경된다. 따라서, 처리 용기(850)는 상기 각 회수공간(RS1, RS2, RS3) 별로 회수되는 처리액과 오염 가스의 종류를 다르게 할 수 있다.
이 실시예에 있어서, 기판 처리장치(800)는 처리 용기(850)를 수직 이동시켜 처리 용기(850)와 기판 지지 유닛(830) 간의 상대적인 수직 위치를 변경시킨다. 그러나, 기판 처리장치(800)는 기판 지지 유닛(830)를 수직 이동시켜 처리 용기(850)와 기판 지지 유닛(830) 간의 상대적인 수직 위치를 변경시킬 수도 있다.
액 공급 유닛(840)은 기판(W) 상에 제1처리유체, 제2처리유체 그리고 제3처리유체를 선택적으로 공급하는 노즐 장치(842)를 포함할 수 있다. 노즐 장치(842)는 스윙 이동(또는 직선 이동)을 통해 기판 상으로 이동되어 기판 상에 처리유체를 분사할 수 있다.
예컨대, 제1처리유체는 포토 레지스트와 같은 감광액일 수 있다. 제2처리유체는 기판(W)의 표면 성질을 변화시킬 수 있는 액일 수 있다. 제2처리유체는 기판(W)의 표면을 소수성 성질로 변화시킬 수 있는 프리 웨팅액일 수 있다. 제2처리유체는 솔벤트를 포함하는 신나(Thinner)일 수 있으며, 제3처리유체는 불활성가스를 포함하는 건조 유체일 수 있다.
기판 지지 유닛(830)은 처리 용기(850)의 내측에 설치된다. 기판 지지 유닛(830)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지하며, 공정이 진행되는 동안 후술할 구동부(836)에 의해 회전될 수 있다. 기판 지지 유닛(830)는 원형의 상부면을 갖는 스핀헤드(832)를 가지며, 일 예로, 스핀헤드(832)의 상부 면에는 기판(W)을 지지하는 지지 핀들과 척킹핀들을 가진다. 또 다른 예로, 스핀 헤드(832)는 기판(W)을 진공 흡입하여 기판(W)을 척킹할 수 있다. 선택적으로, 스핀 헤드(832)는 정전기를 이용하여 기판(W)을 척킹하는 정전척으로 제공될 수 있다.
지지 핀들은 스핀헤드(832)의 상부 면 가장자리부에 소정 간격 이격되어 일정 배열로 배치되며, 스핀헤드(832)으로부터 상측으로 돌출되도록 구비된다. 지지 핀들은 기판(W)의 하면을 지지하여 기판(W)이 스핀헤드(832)로부터 상측 방향으로 이격된 상태에서 지지되도록 한다. 지지 핀들의 외 측에는 척킹 핀들이 각각 배치되며, 척킹 핀들은 상측으로 돌출되도록 구비된다. 척킹 핀들은 다수의 지지 핀들에 의해 지지된 기판(W)이 스핀헤드(832) 상의 정 위치에 놓이도록 기판(W)을 정렬한다. 공정 진행시 척킹 핀들은 기판(W)의 측부와 접촉되어 기판(W)이 정 위치로부터 이탈되는 것을 방지한다.
스핀헤드(832)의 하부에는 스핀헤드(832)를 지지하는 지지축(834)이 연결되며, 지지축(834)은 그 하단에 연결된 구동부(836)에 의해 회전한다. 구동부(836)는 모터 등으로 마련될 수 있다. 지지축(834)이 회전함에 따라 스핀헤드(832) 및 기판(W)이 회전한다.
일 예로, 스핀 헤드(832)의 측면(833)은 하단에서 상단으로 갈수록 넓어지도록 경사지게 형성된다.
기판 지지 유닛(830)은 스핀 헤드(832)의 측면(833)에 세정액 노즐(880)로부터 토출되는 세정액이 처리 용기(850)를 향해 비산되도록 형성된 토출 유로(870)들을 갖는다.
세정액 노즐(880)은 스핀 헤드(832)의 아래쪽에 복수개가 제공된다. 세정액 노즐(880)은 스핀 헤드(832)의 저면과 설정 거리 이격되도록 위치되어, 스핀 헤드(832)의 측면(833)에 형성된 토출 유로(870)들을 향해 세정액을 분사한다. 일 예로 세정액은 순수일 수 있다. 한편, 세정액 노즐(880)들은 토출 유로(870)들의 입구단(872)을 향해 세정액을 분사하며, 스핀 헤드(832)의 경사진 측면의 경사 방향을 향해 세정액을 분사하는 것이 바람직하다.
도 7 및 도 8은 스핀 헤드에 제공되는 토출 유로들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7 내지 도 8을 참조하면, 토출 유로(870)들은 스핀 헤드(832)의 회전 중심을 기준으로 방사상으로 제공될 수 있다. 토출 유로(870)들은 스핀 헤드(832)의 측면 하단으로부터 측면 상단까지 연장되어 형성될 수 있다. 일 예로, 토출 유로(870)들은 세정액 노즐(880)로부터 제공되는 세정액이 유입되는 입구단(872)과 세정액이 통과하는 이동구간(874) 그리고 처리 용기(850)를 향해 세정액이 비산되는 출구단(876)을 포함할 수 있다. 토출 유로(870)들은 나선 형태를 가질 수 있다. 바람직하게, 나선 형태의 토출 유로(870)들은 스핀 헤드(832)의 회전 방향을 따라 형성될 수 있다.
도 9는 기판 처리 장치(800)에서의 처리 용기 세정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 세정액 노즐(880)은 토출 유로(870)의 입구단(872)을 향해 세정액을 분사한다. 이와 동시에 스핀 헤드를 회전시킨다. 입구단을 향해 분사된 세정액의 일부는 토출 유로를 타고 흘러서 출구단(876)을 통해 처리 용기를 향해 비산된다(스핀 헤드가 회전됨에 따라 세정액은 외측 방향으로 비산되는 힘을 추가적으로 받는다). 이렇게 비산된 세정액은 컵의 오염된 내측면을 세척하게 된다.
한편, 세정액 노즐(880)로부터 분사되는 세정액의 일부는 토출 유로들로 유입되어 처리 용기를 세정하는 용도로 사용되고, 또 다른 일부는 스핀 헤드의 측면을 세정하는 용도로 사용된다. 처리 용기의 세정 단계에서 처리 용기는 상하로 승강될 수 있다.
도 10은 토출 유로의 제2 실시예를 보여주는 도면이다.
도 10에서와 같이, 토출 유로는 입구단과 이동구간 그리고 출구단을 포함할 수 있으며, 이들은 도 7 및 도 8에 도시된 토출 유로와 대체로 유사한 구성과 기능으로 제공되므로, 이하에서는 본 실시예와의 차이점을 위주로 변형예를 설명하기로 한다.
제2 실시예에서, 토출 유로의 입구단은 세정액 노즐로부터 제공되는 세정액의 유입이 용이하도록 다른 구간보다 넓게 형성된다는데 그 특징이 있다.
도 11은 토출 유로의 제3 실시예를 보여주는 도면이다.
도 11에서와 같이, 토출 유로는 입구단과 이동구간 그리고 출구단을 포함할 수 있으며, 이들은 도 7 및 도 8에 도시된 토출 유로와 대체로 유사한 구성과 기능으로 제공되므로, 이하에서는 본 실시예와의 차이점을 위주로 변형예를 설명하기로 한다.
제3 실시예에서, 토출 유로는 이동구간이 세정액이 이탈하지 않도록 터널 형태로 제공된다는데 그 특징이 있다. 즉, 유입단을 통해 유입되는 세정액은 스핀헤드의 원심력에 따라 이동구간을 통해 출구단으로 토출되며, 이 과정에서 세정액이 이동구간에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
도 12 및 도 13은 토출 유로의 제4 실시예를 보여주는 도면이다.
도 12 및 도 131에서와 같이, 토출 유로는 제1토출 유로, 제2토출 유로 그리고 제3토출 유로를 포함할 수 있으며, 이들은 도 7 및 도 8에 도시된 토출 유로와 대체로 유사한 구성과 기능으로 제공되므로, 이하에서는 본 실시예와의 차이점을 위주로 변형예를 설명하기로 한다.
제4 실시예에 따른 제1토출 유로, 제2토출 유로 그리고 제3토출 유로는 반복적으로 배열될 수 있다. 제3토출유로의 출구단은 제2토출유로의 출구단보다 낮은 위치에 제공되고, 제2토출유로의 출구단은 제1토출유로의 출구단보다 낮은 위치에 제공된다. 따라서, 이러한 토출 유로들은 넓은 범위로 세정액이 비산됨으로써 컵 세척을 효율적으로 수행할 수 있다.
상기아 같이, 토출 유로들이 출구단 위치는 세정 범위에 따라 결정될 수 있으며, 필요에 따라 서로 상이한 높이의 유로들을 증가시켜 세정 효율성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상부 플레이트(5100)는 중앙에 유입구(5110)를 갖는다. 유입구(5110)는 노즐유닛(3660)의 상부 노즐로부터 분사되는 세정액이 유입되는 입구에 해당된다. 하부 플레이트(5200)는 상부 플레이트(5100) 저면에 포개지도록 결합될 수 있다. 토출 유로(5300)들은 하부 플레이트(5200)의 상면에 오목하게 형성된 유로홈(5302)들과 유로홈(5302)들 사이에 격벽(5304)들에 의해 형성될 수 있다. 즉, 세정 지그(5000)는 유입구(5110)를 통해 유입된 세정액이 원심력에 의해 터널 형태의 토출 유로(5300)들을 통해 외측으로 비산되면서 컵의 오염된 내측면을 세척하게 된다.
도 12를 참고하면, 세정 지그(5000)는 유입구(5110)가 위치되는 제1영역(A)과 제1 영역(A) 외곽에 제공되고 토출유로(5300)들이 제공되는 제2 영역(B)으로 구분될 수 있다. 제1영역(A)은 유입구(5110)를 통해 유입된 세정액이 사방으로 퍼져 토출 유로(5300)들로 흘러가도록 유입구(5110)와 토출 유로(5300)들 사이에 제공되는 원형의 버퍼 공간(5120)을 포함할 수 있다. 토출 유로(5300)들은 유입구(5110)를 중심으로 방사상으로 직선 형태를 갖도록 형성될 수 있다.
도 13은 토출 유로들을 설명하기 위한 요부 확대도이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 토출 유로(5300)들은 서로 다른 높이(다른 각도)에서 세정액을 토출할 수 있도록 제공될 수 있다. 일 예로, 토출 유로들은 수평한 방향으로 세정액을 토출하는 제1토출 유로(5300a), 제1토출 유로(5300a)의 토출 각도를 기준으로 상방향으로 세정액을 토출하는 제2토출 유로(5300b), 제1토출 유로(5300a)의 토출 각도를 기준으로 하방향으로 세정액을 토출하는 제3토출 유로(5300c)를 포함할 수 있다. 제1토출 유로(5300a), 제2토출 유로(5300b) 그리고 제3토출 유로(5300c)는 반복적으로 배열될 수 있다.
앞서 상세한 설명에는, 토출 유로(5300)들이 세정 지그(5000)의 둘레에 연속적으로 제공되는 것으로 설명하였으나, 토출 유로들이 비연속적으로 제공될 수도 있을 것이다.
도 14a는 도 13에 표시된 X1-X1을 따라 절취한 단면도이고, 도 14b는 도 13에 표시된 X2-X2을 따라 절취한 단면도이며, 도 14c는 도 13에 표시된 X3-X3을 따라 절취한 단면도이다
도 14a 내지 도 14b에서와 같이, 제1토출유로(5300a)는 수평한 토출 각도를 갖도록 형성될 수 있고, 제2토출유로(5300b)는 중앙에서 멀어질수록 상향 경사진 토출 각도를 갖도록 형성될 수 있으며, 제3토출유로(5300c)는 중앙에서 멀어질수록 하향 경사진 토출 각도를 갖도록 형성될 수 있다.
따라서, 세정 지그(5000)는 넓은 범위로 세정액이 비산됨으로써 컵 세척을 효율적으로 수행할 수 있다.
도 15는 토출 유로의 변형예를 보여주는 도면이다.
도 15에서와 같이, 토출 유로들 중 일부에 해당되는 제4토출유로(5300d)는 세정 지그의 가장자리 상면에 토출구가 형성될 수 있다. 이 경우, 세정 지그(5000)는 보다 넓은 세정 범위를 가질 수 있다.
본 발명에서 세정 지그의 토출 유로들은 세정범위에 따라 유로 각도를 결정할 수 있으며, 필요에 따라 서로 상이한 각도의 유로를 증가시켜 세정 효율성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 16은 세정 지그에 의해 컵이 간이 세정되는 것을 보여주는 도면이다.
도 16을 참조하면, 컵(3620)의 세정이 필요할 경우, 세정 지그(5000)가 액 처리 유닛(3600)에 제공된다. 세정 지그(5000)는 반송 로봇(3420)에 의해 액 처리 유닛(3600)으로 반입 및 반출될 수 있다. 세정 지그(5000)는 지지판(3640)에 놓여진다. 지지판(3640)에는 진공압이 제공되고, 제공된 진공압에 의해 세정 지그는 고정될 수 있다.
노즐 유닛(3660)은 상부 노즐(3661)과 하부 노즐(3662)을 가진다. 상부 노즐(3661)은 세정 지그(5000)의 유입구(5110)를 향해 세정액을 공급한다. 상부 노즐(3661)은 지지판(3640) 상부에서 이동 가능할 수 있다. 상부 노즐(3661)은 지지판(3640) 일측에 제공된 노즐암(3663)에 의해 위치 이동한다. 하부 노즐(3662)는 중앙부(5100)의 하면을 향해 세정액을 공급할 수 있다. 하부 노즐(3662)는 지지판(3640) 일측에 제공될 수 있다.
세정 지그(5000)는 지지판(3640) 회전에 종속돼 회전될 수 있다. 상부 노즐(3661)은 회전하는 세정 지그(5000)의 유입구(5110)를 향해 세정액을 토출한다. 유입구(5110)로 공급된 세정액은 세정 지그(5000) 회전에 종속돼 토출 유로(5300)들을 향해 확산 된다.
그리고, 세정액은 토출 유로(5300)들을 통해 수평한 방향과 상방향과 그리고 하방향으로 세정액을 토출되며, 이렇게 토출된 세정액은 컵(3620)의 내측면을 세척하게 된다.
도 17은 세정 지그의 제1변형예를 보여주는 도면이다.
도 17에서와 같이, 세정 지그(5000a)는 유입구(5110a)와 토출유로(5300a)들을 포함할 수 있으며, 이들은 도 10에 도시된 유입구(5110)와 토출유로(5300)과 대체로 유사한 구성과 기능으로 제공되므로, 이하에서는 본 실시예와의 차이점을 위주로 변형예를 설명하기로 한다.
변형예에서,
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. 전술한 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.
810: 하우징
830: 기판 지지 유닛 840: 액 공급 유닛
850: 처리 용기 880: 세정액 노즐
870 : 토출 유로 890: 승강 유닛

Claims (20)

  1. 처리 공간을 가지는 처리 용기;
    상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 스핀 헤드를 갖는 기판 지지 유닛;
    상기 처리 공간내에 위치되고 상기 스핀 헤드의 저면을 향해 세정액을 토출하는 세정액 노즐들을 포함하되;
    상기 스핀 헤드는
    측면에 상기 세정액 노즐로부터 토출되는 세정액이 상기 처리 용기를 향해 비산되도록 형성된 토출 유로들을 갖는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 토출 유로들은
    상기 스핀 헤드의 회전 중심을 기준으로 방사상으로 제공되고,
    상기 스핀 헤드의 측면은 하단에서 상단으로 갈수록 넓어지도록 경사지게 형성되는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 토출 유로들은
    상기 스핀 헤드의 측면 하단으로부터 측면 상단까지 연장되어 형성되고;
    상기 측면 하단에 위치하는 상기 유로의 입구단은 상기 세정액 노즐로부터 제공되는 세정액의 유입이 용이하도록 다른 구간보다 넓게 형성되는 기판 처리 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 토출 유로들은
    상기 세정액 노즐로부터 제공되는 세정액이 유입되는 입구단;
    세정액이 통과하는 이동구간; 및
    상기 처리 용기를 향해 세정액이 비산되는 출구단을 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 토출 유로들은
    상기 처리 용기를 향해 비산되는 세정액의 비산 범위가 넓도록 상기 출구단의 높이가 상이한 기판 처리 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 이동구간은
    세정액이 이탈하지 않도록 터널 형태로 제공되는 기판 처리 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 토출 유로들은
    나선 형태를 갖는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 나선 형태의 상기 토출 유로들은 상기 스핀 헤드의 회전 방향을 따라 형성되는 기판 처리 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 토출 유로들은 등간격으로 제공되는 기판 처리 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 세정액 노즐들은
    상기 토출 유로들의 입구단을 향해 세정액을 분사하는 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 세정액 노즐들은
    상기 스핀 헤드의 경사진 측면의 경사 방향을 향해 세정액을 분사하는 기판 처리 장치.
  12. 기판 지지 유닛에 있어서:
    기판을 지지하는 스핀 헤드; 및
    상기 스핀 헤드의 측면에 제공되고, 상기 측면으로부터 오목하게 형성된 토출 유로들을 포함하는 기판 지지 유닛.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 토출 유로들은
    상기 스핀 헤드의 회전 중심을 기준으로 방사상으로 제공되고,
    상기 스핀 헤드의 측면은 하단에서 상단으로 갈수록 넓어지도록 경사지게 형성되는 기판 지지 유닛.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 토출 유로들은
    상기 스핀 헤드의 측면 하단으로부터 측면 상단까지 연장되어 형성되는 기판 지지 유닛.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 토출 유로들은
    세정액이 유입되는 입구단;
    세정액이 통과하는 이동구간; 및
    세정액이 비산되는 출구단을 포함하는 기판 지지 유닛.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 토출 유로들은
    세정액의 비산 범위가 넓도록 상기 출구단의 높이가 상이한 기판 지지 유닛.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 이동구간은
    세정액이 이탈하지 않도록 터널 형태로 제공되는 기판 지지 유닛.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 토출 유로들은
    나선 형태를 갖는 기판 지지 유닛.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 나선 형태의 상기 토출 유로들은 상기 스핀 헤드의 회전 방향을 따라 형성되는 기판 지지 유닛.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 토출 유로들은 등간격으로 제공되는 기판 지지 유닛.
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