KR20220170483A - 처리액 분사 유닛 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20220170483A
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Abstract

본 발명은 처리액 분사 유닛 및 기판 처리 장치으로서, 기판 처리용 약액을 공급하는 처리액 분사 유닛에서 노즐팁의 충돌을 방지하기 위한 방안에 대한 것이다.

Description

처리액 분사 유닛 및 기판 처리 장치{CHEMICAL NOZZLE UNIT AND APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE)}
본 발명은 처리액 분사 유닛 및 기판 처리 장치으로서, 보다 상세하게는 기판 처리용 약액을 공급하는 처리액 분사 유닛에서 노즐팁의 충돌을 방지하기 위한 방안에 대한 것이다.
일반적으로, 기판 표면에 잔류하는 파티클(Particle), 유기 오염물, 금속 오염물 등의 오염 물질은 소자의 특성과 생산 수율에 많은 영향을 미치게 된다. 이 때문에 기판 표면에 부착된 각종 오염 물질이나 불필요한 막을 제거하는 세정공정이 반도체 제조 공정에서 매우 중요하게 대두되고 있으며, 반도체를 제조하는 각 단위 공정의 전후 단계에서 기판을 세정 처리하는 공정이 실시되고 있다.
현재 반도체 제조 공정에서 사용되는 세정 방법은 건식 세정(Dry Cleaning)과 습식 세정(Wet Cleaning)으로 크게 나누어지며, 습식 세정은 약액 중에 기판을 침적시켜 화학적 용해 등에 의해서 오염 물질을 제거하는 배스(Bath) 타입과, 스핀 척 위에 기판을 놓고 기판을 회전시키는 동안 기판의 표면에 약액을 공급하여 오염 물질을 제거하는 매엽 타입으로 나누어진다.
매엽 타입의 세정 장치는 기판 상에서 제거하고자 하는 오염물질 및 막질의 종류에 따라 다양한 종류의 세정액이 사용되며, 세정액은 스윙노즐 및 고정노즐에 의해 선택적으로 기판으로 제공된다.
여기서, 스윙노즐은 승강구동부와 스윙구동부에 의해 승강 및 회동되는데, 승강구동부의 비정상 동작시 스윙노즐이 추락하게 되면서 기판이나 처리 용기 등과 충돌하여 피해가 발생하게 된다.
스윙노즐의 충돌을 방지하기 위한 스토퍼가 제시된 바 있으나, 이러한 종래기술에 따른 스토퍼는 구조적으로 데미지에 취약하여 에어(Air) 공급이 중단되었을 때 쉽게 파손되거나 적절하게 기능을 발휘하지 못하는 사례가 지속적으로 발생되고 있다.
스토퍼가 적절한 기능을 발휘하지 못하는 경우, 노즐 팁이 일정 수준 이하로 하강함에 따라 파손될 수 있으며, 노즐 팁의 파손시 많은 교체 비용이 발생되며 특히 기판 처리 장치의 작동을 중단하여야 하는 공정 운영 손실이 발생되는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 노즐의 충돌을 방지할 수 있는 처리액 분사 유닛 장치와 이를 적용한 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.
특히, 기존의 노즐 스토퍼가 쉽게 파손되거나 적절한 기능을 발휘하지 못하는 사례가 빈번하게 발생되는 문제를 해소하고자 한다.
나아가서 스토퍼가 적절한 기능을 발휘하지 못함에 따라 노즐 팁이 일정 수준 이하로 하강되어 파손됨으로써 노즐 팁의 교체 비용이 발생되는 문제와 노즐 팁 교체를 위해 기판 처리 장치의 작동 중단으로 인해 공정 운영 손실이 발생되는 문제를 해결하고자 한다.
본 발명의 목적은 전술한 바에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 처리액 분사 유닛의 일실시예는, 기판 처리 장치에 구비되며, 처리액을 분사하는 노즐팁을 포함하는 노즐부; 상기 노즐부를 승강시키는 샤프트; 상기 샤프트가 관통하는 관통홀이 형성된 커버; 및 상기 노즐부의 충돌을 방지하는 노즐 충돌 방지 수단을 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 노즐 충돌 방지 수단은, 상기 샤프트에 장착된 제1 자성 부재; 및 상기 커버에 장착된 제2 자성 부재를 포함하며, 상기 제1 자성 부재와 상기 제2 자성 부재의 자력에 따른 척력으로 상기 노즐팁의 하강을 제한하여 충돌을 방지할 수 있다.
나아가서 상기 제1 자성 부재는 상기 샤프트의 외면 또는 내면에 장착되고, 상기 제2 자성 부재는 상기 커버의 상기 관통홀 외주변에 장착될 수 있다.
일례로서 상기 제1 자성 부재와 상기 제2 자성 부재는, 서로 다른 극성을 갖는 영구 자석일 수 있다.
다른 일례로서, 상기 제1 자성 부재와 상기 제2 자성 부재는, 전자석이며, 상기 제1 자성 부재와 상기 제2 자성 부재에 전류를 인가하여 극성과 자력을 인가하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 제어부는, 상기 노즐팁의 공정 위치에 따라 상기 제1 자성 부재와 상기 제2 자성 부재에 인가하는 전류 세기를 조절하여 자력에 따른 척력을 제어할 수 있다.
일례로서, 상기 제1 자성 부재는, 상기 샤프트의 외면 둘레를 감싸는 링 형태로 장착되고, 상기 제2 자성 부재는, 상기 관통홀의 직경에 대응되는 직경을 갖는 링 형태로 상기 커버의 외면에 장착될 수 있다.
다른 일례로서, 상기 제1 자성 부재는, 상기 샤프트의 외면 둘레 방향을 따라 서로 이격되어 복수개가 장착되며, 상기 제2 자성 부재는, 상기 제1 자성 부재에 대응되어 상기 관통홀의 외주변을 따라 서로 이격되어 복수개가 장착될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일실시예는, 기판을 지지 및 회전시키는 스핀헤드; 및 스윙 방식으로 기판에 처리액을 분사하는 상기의 처리액 분사 유닛을 포함할 수 있다.
또는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 다른 실시예는, 기판을 지지 및 회전시키는 스핀헤드; 스윙 방식으로 기판에 처리액을 분사하는 제 5 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항의 처리액 분사 유닛; 노즐부의 노즐팁이 대기하는 홈포트를 포함하며, 상기 처리액 분사 유닛의 제어부는, 상기 노즐팁의 대기 위치와 공정 위치에 따라 전류 세기를 조절하여 자력에 따른 척력을 조절할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 노즐 충돌 방지 수단을 통해 노즐팁이 충돌하여 파손되는 상황을 미연에 방지할 수 있게 된다.
특히, 자성 부재의 자력을 조절함으로써 보다 안정적으로 노즐팁의 충돌을 방지할 수 있으며, 나아가서 전자석을 적용하여 인가하는 전류 세기를 조절함으로써 노즐팁이 기판의 상부로 하강하는 공정 위치로 이동하는 조건과 홈포트로 하강하는 대기 위치로 이동하는 조건에 따라 각기 다르게 노즐팁의 충돌 방지 높이를 조절할 수 있게 된다.
본 발명의 효과는 위에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 기판 처리 시스템의 일실시예를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 매엽식 기판 처리 장치의 구성을 보여주는 평면 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일실시예에 대한 구성도를 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 처리액 분사 유닛의 일실시예에 대한 사시도를 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 처리액 분사 유닛의 일실시예에 대한 측단면도를 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 처리액 분사 유닛의 노즐 충돌 방지 수단의 제1 실시예를 도시한다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 처리액 분사 유닛의 노즐 충돌 방지 수단의 제1 실시예에 대한 동작도를 도시한다.
도 9는 본 발명에 따른 처리액 분사 유닛의 노즐 충돌 방지 수단의 제2 실시예를 도시한다.
도 10은 본 발명에 따른 처리액 분사 유닛의 노즐 충돌 방지 수단의 제2 실시예에 대한 동작도를 도시한다.
도 11은 본 발명에 따른 처리액 분사 유닛의 노즐 충돌 방지 수단의 제3 실시예를 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 한정되거나 제한되는 것은 아니다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 노즐팁의 충돌을 방지하기 위한 노즐 충돌 방지 수단이 구비된 처리액 분사 유닛과 이를 구비한 기판 처리 장치에 대한 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 기판 처리 시스템의 일실시예를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
본 발명이 적용되는 기판 처리 시스템(1)은 인덱스부(10)와 공정 처리부(20)를 포함할 수 있다. 인덱스부(10)와 공정 처리부(20)는 일렬로 배치될 수 있다.
인덱스부(10)는 로드 포트(12) 및 이송 프레임(14)을 포함할 수 있다.
로드 포트(12)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(11)가 안착될 수 있다. 로드 포트(12)는 복수 개가 제공되며 일렬로 배치될 수 있으며, 로드 포트(12)의 개수는 기판 처리 시스템(1)의 공정 효율 및 풋 프린트 조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다.
캐리어(11)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unifed Pod; FOUP)가 사용될 수 있다. 캐리어(11)에는 기판들을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯이 형성될 수 있다.
이송 프레임(14)은 로드 포트(12)와 이웃하여 배치될 수 있으며, 바람직하게는 로드 포트(12)와 공정 처리부(20)의 버퍼부(30) 사이에 배치될 수 있다. 이송 프레임(14)은 인덱스 레일(15) 및 인덱스 로봇(17)을 포함할 수 있다. 인덱스 레일(15) 상에 인덱스 로봇(17)이 안착될 수 있다. 인덱스 로봇(17)은 버퍼부(30)와 캐리어(11)간에 기판(W)을 이송할 수 있다. 인덱스 로봇(17)은 인덱스 레일(15)을 따라 직선 이동하거나 축을 기준으로 회전할 수 있다.
공정 처리부(20)는 인덱스부(10)에 이웃하여 기판 처리 시스템(1)의 후방에 배치될 수 있다.
공정 처리부(20)는 버퍼부(30), 이동 통로(40), 메인 이송 로봇(50) 그리고 기판 처리 장치(100)를 포함할 수 있다.
버퍼부(30)는 공정 처리부(20)의 전방에 배치될 수 있으며, 기판 처리 장치(100)와 캐리어(11) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 일시적으로 수납되어 대기하는 장소가 될 수 있다. 버퍼부(30)는 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 이격되도록 복수 개 제공될 수 있다.
이동 통로(40)는 버퍼부(30)와 대응되게 배치될 수 있으며, 메인 이송 로봇(50)이 이동하는 통로를 제공할 수 있다. 이동 통로(40)의 양측에는 기판 처리 장치(100)들이 서로 마주보며 배치될 수 있다. 이동 통로(40)에는 메인 이송 로봇(50)이 이동하며, 기판 처리 장치(100)의 상하층, 그리고 버퍼부(30)의 상하층으로 승강할 수 있는 이동 레일이 설치될 수 있다.
메인 이송 로봇(50)은 이동 통로(40)에 설치되며, 기판 처리 장치(100) 및 버퍼부(30) 간에 또는 각 기판 처리 장치(100) 간에 기판(W)을 이송할 수 있다. 메인 이송 로봇(50)은 이동 통로(400)을 따라 직선 이동하거나, 축을 기준으로 회전할 수 있다.
기판 처리 장치(100)는 복수개 배치될 수 있으며, 이동 통로(30)을 중심으로 양측에 배치될 수 있다. 기판 처리 장치(100)들 중 일부는 이동 통로(30)의 길이 방향을 따라 배치될 수 있고, 기판 처리 장치(100)들 중 일부는 서로 적층되게 배치될 수 있다. 기판 처리 장치(100)의 배치 위치나 개수는 필요에 따라 변경될 수 있다. 일례로서, 기판 처리 장치(100)는 이동 통로(30)의 일측에만 제공될 수도 있고, 또한 기판 처리 장치(100)는 이동 통로(30)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수도 있다.
기판 처리 장치(100)는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행할 수 있다. 기판 처리 장치(100)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수도 있고, 또는 각각의 기판 처리 장치(100)는 동일한 구조를 가질 수도 있다. 나아가서 선택적으로 기판 처리 장치(100)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 기판 처리 장치(100)들은 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 기판 처리 장치(100)의 구조는 서로 상이하게 제공될 수 있다. 기판 처리 장치(100)는 각각 사용되는 케미컬의 종류나, 세정 방식의 종류에 따라 구분될 수 있다. 또는 각각의 그룹별로 기판 처리 장치(100)는 하나의 기판(W)에 대해 순차적으로 공정을 수행하도록 제공될 수도 있다.
도 2는 본 발명에 따른 매엽식 기판 처리 장치의 구성을 보여주는 평면 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 기판 처리 장치에서 처리 용기와 기판 지지부재를 나타낸 단면도이다.
본 실시예에서는 매엽식 기판 처리 장치(100)가 처리하는 기판으로 반도체 기판를 일례로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 액정표시장치요 유리 기판과 같은 다양한 종류의 기판에도 적용될 수 있다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(100)는 다양한 처리 유체들을 사용하여 기판 표면에 잔류하는 이물질 및 막질을 제거하는 장치로써, 챔버(110), 처리 용기(120), 기판 지지부재(130), 제1스윙노즐유닛(200), 고정노즐(300), 제2스윙노즐유닛(400) 및 배기부재(140) 등을 포함할 수 있다.
챔버(110)는 밀폐된 내부 공간을 제공하며, 수평 격벽(111)에 의해 공정 영역과 유지보수 영역으로 구획될 수 있다. 수평 격벽(111)을 기준으로 하부 공간이 유지보수 영역이며 상부 공간이 공정 영역일 수 있다.
유지보수 영역에는 처리 용기(120)의 배출라인, 승강유닛의 구동부, 제1스윙 노즐 유닛(200)의 구동부, 공급라인 등이 위치되는 공간으로, 이러한 유지보수 영역은 기판 처리가 이루어지는 공정 영역으로부터 격리되는 것이 바람직하다.
처리 용기(120)는 상부가 개구된 원통 형상을 갖고, 기판(w)을 처리하기 위한 공정 공간을 제공할 수 있다. 처리 용기(120)의 개구된 상면은 기판(w)의 반출 및 반입 통로로 제공될 수 있다. 처리 용기(120) 내측에는 기판 지지부재(130)가 위치될 수 있다. 기판 지지부재(130)는 공정 진행시 기판(W)을 지지하고, 기판을 회전시킬 수 있다.
처리 용기(120)의 상단 공간에는 스핀헤드(131)가 위치되며 하부 공간에는 강제 배기가 이루어지도록 배기덕트(129)가 위치될 수 있다. 처리 용기(120)의 상부 공간에는 회전되는 기판상에서 비산되는 처리유체와 기체, 흄을 유입 및 흡입하는 환형의 제1, 제2 및 제3 흡입덕트(121, 122, 123)가 다단으로 배치될 수 있다. 환형의 제1, 제2 및 제3 흡입덕트(121, 122, 123)는 하나의 공통된 환형공간과 통하는 배기구들을 가질 수 있다. 하부 공간에는 배기부재(140)와 연결되는 배기덕트(129)가 제공될 수 있다.
구체적으로, 제1 내지 제3 흡입덕트(121, 122, 123)는 각각 환형의 링 형상을 갖는 바닥면 및 바닥면으로부터 연장되어 원통 형상을 갖는 측벽을 구비할 수 있다. 제1 내지 제3 흡입덕트(121, 122, 123)는 기판(w)으로부터 비산된 처리유체 및 흄이 포함된 기체가 유입되는 제1 내지 제3 회수공간을 제공할 수 있다. 제1 내지 제3 흡입덕트(121, 122, 123)의 각 상면은 중앙부가 개구되고, 연결된 측벽으로부터 개구부측으로 갈수록 대응하는 바닥면과의 거리가 점차 증가하는 경사면으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 기판(w)으로부터 비산된 처리유체는 제1 내지 제3 흡입덕트(121, 122, 123)의 상면들을 따라 회수 공간들 안으로 흘러갈 수 있다.
제1 내지 제3 흡입덕트(121, 122, 123)의 회수 공간으로 유입된 각각의 처리액은 회수라인을 통해 외부로 배출될 수 있다.
한편, 처리 용기(120)는 처리 용기(120)의 수직 위치를 변경시키는 승강 유닛(500)와 결합될 수 있다. 승강 유닛(500)은 처리 용기(100)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(120)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(131)에 대한 처리 용기(120)의 상대 높이가 변경될 수 있다. 기판(W)이 스핀 헤드(131)에 로딩 또는 언로딩될 때 스핀 헤드(131)가 처리 용기(120)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(120)는 하강할 수 있다.
또한, 공정이 진행시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 흡입덕트(121, 122, 123)로 유입될 수 있도록 처리 용기(120)의 높이가 조절될 수 있다. 이에 따라, 처리 용기(120)와 기판(w) 간의 상대적인 수직 위치가 변경될 수 있다. 따라서, 처리 용기(120)의 각 회수공간별로 회수되는 처리액과 오염 가스의 종류를 다르게 설정할 수 있다.
기판 처리 장치(100)는 처리 용기(120)를 수직 이동시켜 처리 용기(120)와 기판 지지부재(130) 간의 상대적인 수직 위치를 변경시킬 수 있다. 그러나 이러한 구조에 따른 동작 관계는 변형될 수 있는데, 예를 들어 기판 처리 장치(100)는 기판 지지부재(130)를 수직 이동시켜 처리 용기(120)와 기판 지지부재(130) 간의 상대적인 수직 위치를 변경시킬 수도 있다.
기판 지지 부재(130)는 처리 용기(120)의 내측에 설치될 수 있다. 기판 지지 부재(130)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지하며, 공정이 진행되는 구동부(137)에 의해 회전될 수 있다. 기판 지지 부재(130)는 원형의 상부면을 갖는 스핀헤드(131)를 가지며, 스핀헤드(131)의 상부 면에는 기판(W)을 지지하는 지지 핀(132)들과 척킹핀(133)들을 가진다. 지지 핀(132)들은 스핀헤드(131)의 상부 면 가장자리부에 소정 간격 이격되어 일정 배열로 배치될 수 있으며, 스핀헤드(131)으로부터 상측으로 돌출되도록 구비될 수 있다. 지지 핀(132)들은 기판(W)의 하면을 지지하여 기판(W)이 스핀헤드(131)로부터 상측 방향으로 이격된 상태에서 지지되도록 할 수 있다. 지지 핀(132)들의 외측에는 척킹 핀(133)들이 각각 배치될 수 있으며, 척킹 핀(133)들은 상측으로 돌출되도록 구비될 수 있다. 척킹 핀(133)들은 다수의 지지 핀(132)들에 의해 지지된 기판(W)이 스핀헤드(131) 상의 정 위치에 놓이도록 기판(W)을 정렬시킬 수 있다. 공정 진행시 척킹 핀(133)들은 기판(W)의 측부와 접촉되어 기판(W)이 정 위치로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
스핀헤드(131)의 하부에는 스핀헤드(131)를 지지하는 지지축(135)이 연결되며, 지지축(135)은 그 하단에 연결된 구동부(137)에 의해 회전할 수 있다. 구동부(137)는 모터 등으로 마련될 수 있다. 구동부(137)를 통해 지지축(135)이 회전함에 따라 스핀 헤드(131) 및 기판(W)이 회전할 수 있다.
고정노즐유닛(300)들은 처리용기(120)의 상단에 고정 설치되어 기판의 중앙으로 초순수, 오존수, 질소가스 등을 각각 공급할 수 있다.
제1스윙노즐유닛(200)과 제2스윙노즐유닛(400)은 처리액 분사 유닛일 수 있다.
제2스윙노즐유닛(400)은 스윙 이동을 통해 기판의 중심 상부로 이동되어 기판상에 기판 건조를 위한 유체를 공급할 수 있다. 건조를 위한 유체는 이소프로필 알코올과 고온의 질소 가스를 포함할 수 있다.
제1스윙노즐유닛(200)들은 처리 용기(100)의 외측에 위치될 수 있다. 제1스윙노즐유닛(200)들 붐 스윙 방식으로 회전 운동하며 스핀헤드(131)에 안착된 기판으로 기판(w)을 세정 또는 식각하기 위한 처리유체(산성액, 알칼리성액, 중성액, 건조가스 등)를 공급할 수 있다. 제1스윙노즐유닛(200)들은 복수의 스윙노즐유닛이 나란히 배치될 수 있으며, 각각의 제1스윙노즐유닛(200)들은 처리용기(120)와의 거리가 상이하기 때문에 각자의 회전반경에 따라 그 길이와 구조가 서로 상이하도록 배치될 수 있다.
도 4 내지 도 5는 본 발명에 따른 처리액 분사 유닛의 일실시예에 대한 사시도와 측단면도를 도시한다.
본 발명에 따른 처리액 분사 유닛은 앞서 설명한 기판 처리 장치(100)의 제1스윙노즐유닛(200)에 적용될 수 있다.
제1스윙노즐유닛(200)은 기판 처리 장치(100)의 공정영역에 위치되는 노즐부 및 기판 처리 장치(100)의 유지보수 영역에 위치되어 수평 회전 및 수직 승강 이동을 위한 구동부(600) 그리고 노즐부와 구동부(600) 사이에 위치되는 커버(250)를 포함할 수 있다.
커버(250)는 내부 공간에 구동부가 배치되며 샤프트(240)가 이동 가능한 관통홀(251)이 형성될 수 있다.
노즐부는 노즐지지대(220)와 노즐팁(230)을 포함할 수 있다. 노즐지재대(220)는 처리유체 공급튜브(미도시됨)가 위치되는 내부통로를 제공하는 긴 로드 형상으로 다중 파이프 구조로 이루어질 수 있다. 아울러 노즐지지대(220)의 일측에는 노즐팁(230)이 설치되고 타측은 샤프트(240)에 연결될 수 있다.
노즐부의 노즐팁(230)은 구동부에 의해 기판 처리 장치(100) 상의 공정 위치와 대기 위치로 이동될 수 있다. 공정 위치는 노즐팁(230)이 스핀헤드(131)의 수직 상부에 위치되어 스핀헤드(131)에 안착된 기판 상으로 처리유체를 분사하는 위치이고, 대기위치는 노즐팁(230)이 처리 용기(120)의 수직 상부로부터 벗어나 홈포트(270)에서 대기하는 위치이다.
구동부(600)는 스윙구동부와 승강구동부를 포함할 수 있다. 스윙구동부는 노즐부의 노즐팁(230)이 대기하는 홈포트(270)와 기판 중심부 간의 스윙 이동을 위해 노즐지지대(220)를 회전시킨다. 승강구동부는 노즐부의 샤프트(240)를 수직 방향으로 직선 이동시키는 구동력을 제공한다.
구동부(600)에 의해 노즐팁(230)의 이동시 공정 위치에서 노즐팁(230)이 일정 수준 이하로 하강시 기판과 노즐팁(230)이 손상되며, 또한 대기 위치에서 위치에서 노즐팁(230)이 일정 수준 이하로 하강시 홈포트(270)에 접촉되어 노즐팁(230)이 손상되는 문제가 발생된다.
따라서 본 발명에서는 노즐팁(230)의 하강으로 인한 충돌을 방지하기 위한 노즐 충돌 방지 수단(210)이 구비될 수 있다.
상기 도 5에서 A 부분은 노즐 충돌 방지 수단(210)이 구비되는 부위로서로서, 이하에서는 본 발명에서 제시하는 노즐 충돌 방지 수단(210)에 대하여 살펴보기로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 처리액 분사 유닛의 노즐 충돌 방지 수단(210a)의 제1 실시예에 대한 단면도를 도시한다.
노즐 충돌 방지 수단(210a)은 샤프트(240)에 장착된 제1 자성 부재(211a)와 커버(250)에 장착된 제2 자성 부재(215a)를 포함할 수 있다.
제1 자성 부재(211a)는 샤프트(240)의 외면 둘레를 감싸는 링 형태로 장착될 수 있다. 상황에 따라서는 제1 자성 부재는 샤프트(240)의 내면에 장착될 수도 있다.
제2 자성 부재(215a)는 커버(250)의 관통홀(251) 외주변에 장착될 수 있으며, 샤프트(240)가 관통하여 상승 및 하강이 가능하도록 관통홀(251)의 직경에 대응되는 직경을 갖는 링 형태로 형성되어 커버(250)의 내측면 상에 장착될 수 있다.
여기서 제1 자성 부재(211a)와 제2 자성 부재(215a)는 서로 다른 극성을 갖는 영구 자석이 적용될 수도 있고, 또는 전류 인가에 따라 자력이 발생되는 전자석이 적용될 수도 있다.
제1 자성 부재(211a)가 샤프트(240) 상에 장착되는 위치는 노즐팁(230)이 이동하는 공정 위치와 하강 위치 및 자석의 자력 세기 등을 고려하여 설정될 수 있다. 또한 제2 자성 부재(215a)가 커버(250) 상에 장착되는 위치는 제1 자성 부재(211a)의 장착 위치와 자력 세기 등을 고려하여 설정될 수 있다.
제1 자성 부재(211a)와 제2 자성 부재(215a)로서 전자석이 적용되는 경우, 제어부(미도시)는 제1 자성 부재(211a)와 제2 자성 부재(215a)로 전류를 인가하여 자력을 발생시킬 수 있다.
노즐 충돌 방지 수단(210a)은 제1 자성 부재(211a)와 제2 자성 부재(215a)의 자력에 다른 척력으로 노즐팁(230)의 하강을 제한하여 충돌을 방지할 수 있다.
노즐 충돌 방지 수단(210a)의 동작 관계에 대하여 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.
노즐팁(230)이 기판의 상부로 하강하는 공정 위치로 이동하거나 홈포트(270)로 하강하는 대기 위치로 이동시 노즐팁(230)의 충돌을 방지하도록 노즐 충돌 방지 수단(210a)은 제1 자성 부재(211a)와 제2 자성 부재(215a)의 자력에 따른 척력을 이용하여 설정된 수준 이하의 높이까지 샤프트(240)가 하강하지 않도록 제어할 수 있다.
일례로서 상기 도 7과 같이 샤프트(240)가 하강시 샤프트(240)에 장착된 제1 자성 부재(211a)와 커버(250)에 장착된 제2 자성 부재(215a)는 상호 간의 자력에 따른 척력을 발생시켜 샤프트(240)가 설정된 수준 이하로 하강하지 않도록 제한할 수 있다.
나아가서 제1 자성 부재(211a)와 제2 자성 부재(215a)의 장착 위치 및 자력 세기에 따라 샤프트(240)의 하강 제한이 조절될 수 있는데, 이를 상기 도 8의 동작도를 참조하여 설명한다.
제1 자성 부재(211a)와 제2 자성 부재(215a) 간의 척력이 F1으로 작용하는 경우, 그에 따라 샤프트(400)의 하강시 제1 자성 부재(211a)와 제2 자성 부재(215a) 간의 거리가 H1인 높이 이하로 샤프트(240)의 하강이 제한될 수 있다.
만약 제1 자성 부재(211a)와 제2 자성 부재(215a) 간의 척력이 F1보다 큰 F2로 작용하는 경우, 그에 따라 샤프트(400)의 하강시 제1 자성 부재(211a)와 제2 자성 부재(215a) 간의 거리가 H2인 높이 이하로 샤프트(240)의 하강이 제한될 수 있다.
이러한 제1 자성 부재(211a)와 제2 자성 부재(215a) 간의 척력은 영구 자석의 자력 정도에 따라 설정될 수 있으며, 또는 전자석을 적용하는 경우에 제어부에서 인가하는 전류 제어를 통해 자력 정도가 설정될 수 있다.
특히, 제1 자성 부재(211a)와 제2 자성 부재(215a)로서 전자석이 적용되는 경우, 노즐팁(230)이 기판의 상부로 하강하는 공정 위치로 이동하는 조건과 홈포트(270)로 하강하는 대기 위치로 이동하는 조건에 따라 제어부는 제1 자성 부재(211a)와 제2 자성 부재(215a)에 인가되는 전류를 제어함으로써 해당 조건별로 샤프트(240)의 하강을 각기 다르게 제어함으로써 상황별 노즐팁(230)의 충돌을 방지할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 처리액 분사 유닛의 노즐 충돌 방지 수단의 제2 실시예를 도시한다.
제2 실시예에서 제1 자성 부재(211b)의 형태와 장착 위치 등은 앞서 살펴본 상기 제1 실시예와 유사하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
제2 실시예에서는 제2 자성 부재(215b)는 샤프트(240)가 관통하여 상승 및 하강이 가능하도록 관통홀(251)의 직경에 대응되는 직경을 갖는 링 형태로 형성되어 커버(250)의 외측면 상에 장착될 수 있다.
제1 자성 부재(211b)와 제2 자성 부재(215b)는 서로 다른 극성을 갖는 영구 자석이 적용될 수도 있고, 또는 전류 인가에 따라 자력이 발생되는 전자석이 적용될 수도 있다.
노즐 충돌 방지 수단(210b)의 동작 관계에 대하여 도 10을 참조하여 살펴본다.
앞서 상기 도 7에서 설명한 바와 같이 노즐 충돌 방지 수단(210b)은 제1 자성 부재(211b)와 제2 자성 부재(215b)의 자력에 따른 척력을 이용하여 설정된 수준 이하의 높이까지 샤프트(240)가 하강하지 않도록 제어함으로써 노즐팁(230)의 충돌을 방지할 수 있다.
이때 제2 자성 부재(215b)가 커버(250)의 외측면에 장착됨에 따라 샤프트(240)의 하강시 제1 자성 부재(211b)와 제2 자성 부재(215b)의 자력에 의한 척력은 보다 강하게 작용할 수 있다.
상기에서 살펴본 노즐 충돌 방지 수단(210)의 제1 자성 부재(211)와 제2 자성 부재(215)는 그 형태와 배치가 다양하게 변형될 수 있는데, 하나의 변형 실시예로서 도 11은 본 발명에 따른 처리액 분사 유닛의 노즐 충돌 방지 수단의 제3 실시예를 도시한다.
제1 자성 부재(211c)는 샤프트(240)의 외면을 따라 서로 이격되어 복수개가 장착될 수 있다. 장착되는 개수와 극성은 적절하게 선택될 수 있다.
제1 자성 부재(211c)의 장착 위치와 극성에 대응되어 제2 자성 부재(215c)는 커버(250)의 관통홀(251) 외주변을 따라 서로 이격되어 복수개가 커버(250)의 외측면에 장착될 수 있다.
상기 제3 실시예와 다르게 제2 자성 부재는 커버의 내측면에 장착될 수도 있다. 또한 제1 자성 부재와 제2 자성 부재 중 어느 하나는 하나의 링 형태로 장착되고 다른 하나는 복수의 자성체 조각들이 서로 이격되어 장착될 수도 있다.
이상에서 살펴본 본 발명에 의하면, 노즐 충돌 방지 수단을 통해 노즐팁이 충돌하여 파손되는 상황을 미연에 방지할 수 있게 된다.
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 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 기판 처리 장치,
200 : 제1스윙노즐유닛,
210, 210a, 210b, 210c : 노즐 충돌 방지 수단,
211, 211a, 211b, 211c : 제1 자성 부재,
215, 215a, 215b, 215c : 제2 자성 부재,
230 : 노즐팁,
240 : 샤프트,
250 : 커버,
270 : 홈포트,
300 : 고정 노즐,
400 : 제2스윙노즐유닛.

Claims (10)

  1. 기판 처리 장치에 구비되며,
    처리액을 분사하는 노즐팁을 포함하는 노즐부;
    상기 노즐부를 승강시키는 샤프트;
    상기 샤프트가 관통하는 관통홀이 형성된 커버; 및
    상기 노즐부의 충돌을 방지하는 노즐 충돌 방지 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 처리액 분사 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐 충돌 방지 수단은,
    상기 샤프트에 장착된 제1 자성 부재; 및
    상기 커버에 장착된 제2 자성 부재를 포함하며,
    상기 제1 자성 부재와 상기 제2 자성 부재의 자력에 따른 척력으로 상기 노즐팁의 하강을 제한하여 충돌을 방지하는 것을 특징으로 하는 처리액 분사 유닛.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 자성 부재는 상기 샤프트의 외면 또는 내면에 장착되고,
    상기 제2 자성 부재는 상기 커버의 상기 관통홀 외주변에 장착된 것을 특징으로 하는 처리액 분사 유닛.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 자성 부재와 상기 제2 자성 부재는,
    서로 다른 극성을 갖는 영구 자석인 것을 특징으로 하는 처리액 분사 유닛.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 자성 부재와 상기 제2 자성 부재는, 전자석이며,
    상기 제1 자성 부재와 상기 제2 자성 부재에 전류를 인가하여 극성과 자력을 인가하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 처리액 분사 유닛.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 노즐팁의 공정 위치에 따라 상기 제1 자성 부재와 상기 제2 자성 부재에 인가하는 전류 세기를 조절하여 자력에 따른 척력을 제어하는 것을 특징으로 하는 처리액 분사 유닛.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 자성 부재는,
    상기 샤프트의 외면 둘레를 감싸는 링 형태로 장착되고,
    상기 제2 자성 부재는,
    상기 관통홀의 직경에 대응되는 직경을 갖는 링 형태로 상기 커버의 외면에 장착된 것을 특징으로 하는 처리액 분사 유닛.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 자성 부재는,
    상기 샤프트의 외면 둘레 방향을 따라 서로 이격되어 복수개가 장착되며,
    상기 제2 자성 부재는,
    상기 제1 자성 부재에 대응되어 상기 관통홀의 외주변을 따라 서로 이격되어 복수개가 장착된 것을 특징으로 하는 처리액 분사 유닛.
  9. 기판을 지지 및 회전시키는 스핀헤드; 및
    스윙 방식으로 기판에 처리액을 분사하는 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 처리액 분사 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 기판을 지지 및 회전시키는 스핀헤드;
    스윙 방식으로 기판에 처리액을 분사하는 제 5 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항의 처리액 분사 유닛;
    노즐부의 노즐팁이 대기하는 홈포트를 포함하며,
    상기 처리액 분사 유닛의 제어부는,
    상기 노즐팁의 대기 위치와 공정 위치에 따라 전류 세기를 조절하여 자력에 따른 척력을 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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