KR20230092300A - 드레인 유닛 및 기판 처리 장치 - Google Patents

드레인 유닛 및 기판 처리 장치 Download PDF

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KR20230092300A
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권혜정
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 드레인 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다. 탱크 내의 처리액을 자연 유하에 의하여 방출하는 제1 드레인 기구와 흡입력에 의하여 방출하는 제2 드레인 기구가 함께 작동되면, 드레인 라인에 압력 차이가 발생되어 제1 드레인 기구 측의 처리액이 탱크로 역류할 수 있다. 본 발명은 역류 방지 밸브를 이용하여 압력 차이에 기인한 역류 현상을 방지할 수 있다. 또는, 본 발명은 제1 드레인 기구와 제2 드레인 기구가 함께 작동되지 않도록 제어하여 압력 차이에 기인한 역류 현상을 원천적으로 방지할 수 있다.

Description

드레인 유닛 및 기판 처리 장치 {DRAIN UNIT AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명의 실시예는, 기판을 처리하는 데 사용되는 처리액을 액 공급 유닛의 탱크로부터 방출하는 드레인 유닛, 그리고 이것을 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스, 평판 디스플레이 등을 제조하려면 처리액을 사용하여 기판을 처리하는 액 처리 공정을 수행하여야 할 필요가 있다.
일반적으로, 액 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치는 액 공급 유닛 및 노즐을 포함한다. 액 공급 유닛은, 처리액이 저장되는 액 저장 공간을 제공하는 탱크, 그리고 탱크에 저장된 처리액을 노즐에 공급하는 액 공급 라인을 포함한다. 노즐은 액 공급 유닛으로부터의 처리액을 기판으로 토출한다. 액 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치는 드레인 유닛을 더 포함한다. 드레인 유닛은, 탱크에 연결된 드레인 라인을 포함하고, 처리액의 폐기 시에 작동되거나 탱크에 크랙이 발생하는 등의 긴급 상황 시에 작동되어 탱크에 저장된 처리액을 방출할 수 있다.
처리액을 드레인 유닛에 의하여 탱크의 액 저장 공간으로부터 방출하는 때, 드레인 라인에 압력 차이가 발생하여, 처리액이 역류할 수 있다. 역류하는 처리액은, 방출되지 못하고, 탱크의 액 저장 공간으로 진입하거나 탱크의 액 저장 공간 이외의 공간으로 침투하여 잔류하다가 누출됨으로써, 오염을 유발할 수 있다. 또, 처리액의 종류에 따라서는 위험성을 초래하거나 환경적 문제를 야기할 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0029593호(2011.03.23.) 대한민국 등록특허공보 제10-1966814호(2019.08.28.)
본 발명의 실시예는 탱크로부터 방출되는 처리액의 역류 현상을 방지하고자 한다.
해결하고자 하는 과제는 이에 제한되지 않고, 언급되지 않은 기타 과제는 통상의 기술자라면 이하의 기재로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판으로 공급할 처리액을 저장하는 탱크에 연결된 메인 드레인 라인과; 상기 메인 드레인 라인에서 분기된 제1 드레인 라인 및 상기 제1 드레인 라인 상에 제공된 제1 드레인 밸브를 가지며, 상기 메인 드레인 라인을 통하여 상기 탱크로부터 배출되는 상기 처리액을 자연 유하에 의하여 방출하는 제1 드레인 기구와; 상기 메인 드레인 라인에서 분기된 제2 드레인 라인 및 상기 제2 드레인 라인 상에 제공된 제2 드레인 밸브를 가지며, 상기 메인 드레인 라인을 통하여 상기 탱크로부터 배출되는 상기 처리액을 흡입력에 의하여 방출하는 제2 드레인 기구와; 상기 메인 드레인 라인과 상기 제1 드레인 라인 중 적어도 어느 하나 이상의 라인 상에 제공된 역류 방지 밸브를 포함하는, 드레인 유닛이 제공될 수 있다.
상기 제1 드레인 기구가 작동되면, 상기 처리액을 상기 탱크로부터 중력 드레인 방식으로 방출할 수 있다. 상기 제2 드레인 기구가 작동되면, 상기 제2 드레인 라인 및 이와 연통된 상기 메인 드레인 라인에 작용하는 흡입력을 이용하여 상기 처리액을 상기 탱크로부터 강제 드레인 방식으로 방출할 수 있다. 상기 제1 드레인 기구와 상기 제2 드레인 기구가 함께 작동되면, 상기 메인 드레인 라인이 상기 제2 드레인 기구의 흡입 작용에 의하여 적어도 일시적으로 상기 제1 드레인 라인에 비하여 낮은 압력으로 유지될 수 있다. 이렇게 압력 차이가 발생하면, 상기 제1 드레인 라인으로 유입된 처리액이 상기 메인 드레인 라인을 통하여 상기 탱크로 역류할 수 있다. 상기 역류 방지 밸브는 이러한 역류 현상을 방지할 수 있다.
상기 역류 방지 밸브는 상기 제1 드레인 라인 상에 한하여 제공될 수 있다. 상기 역류 방지 밸브는 상기 제1 드레인 라인 상에서 상기 제1 드레인 밸브를 기준으로 상류 측에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판으로 공급할 처리액을 저장하는 탱크에 연결된 메인 드레인 라인과; 상기 메인 드레인 라인에서 분기된 제1 드레인 라인 및 상기 제1 드레인 라인 상에 제공된 제1 드레인 밸브를 가지며, 상기 메인 드레인 라인을 통하여 상기 탱크로부터 배출되는 상기 처리액을 자연 유하에 의하여 방출하는 제1 드레인 기구와; 상기 메인 드레인 라인에서 분기된 제2 드레인 라인 및 상기 제2 드레인 라인 상에 제공된 제2 드레인 밸브를 가지며, 상기 메인 드레인 라인을 통하여 상기 탱크로부터 배출되는 상기 처리액을 흡입력에 의하여 방출하는 제2 드레인 기구와; 제1 신호의 입력 시 상기 제1 드레인 기구를 작동시키고, 제2 신호의 입력 시 상기 제2 드레인 기구를 작동시키며, 상기 제1 드레인 기구와 상기 제2 드레인 기구가 함께 작동되지 않도록 제어하는 드레인 제어기를 포함하는, 드레인 유닛이 제공될 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 제1 드레인 기구와 상기 제2 드레인 기구가 함께 작동되면, 압력 차이에 기인한 역류 현상이 발생할 수 있다. 상기 드레인 제어기의 제어 작용에 의하면, 상기 제1 드레인 기구와 상기 제2 드레인 기구가 함께 작동되지 않기 때문에, 압력 차이에 기인한 역류 현상을 원천적으로 방지할 수 있다.
상기 드레인 제어기는 상기 제2 드레인 기구가 작동되는 동안에 상기 제1 신호가 입력되면 상기 제1 드레인 기구를 작동시키지 않을 수 있다.
상기 드레인 제어기는 상기 제1 드레인 기구가 작동되는 동안에 상기 제2 신호가 입력되면 상기 제1 드레인 기구의 작동을 정지시키고 상기 제2 드레인 기구를 작동시킬 수 있다.
상기 드레인 제어기는 상기 제1 신호와 상기 제2 신호가 동시에 입력되면 상기 제2 드레인 기구만을 작동시킬 수 있다.
상기 드레인 제어기가 오류 등으로 인하여 오작동되어 상기 제1 드레인 기구와 상기 제2 드레인 기구가 자칫 함께 작동될 수 있다. 이에, 상기 드레인 제어기를 포함하는 상기 드레인 유닛은, 상기 메인 드레인 라인과 상기 제1 드레인 라인 중 적어도 어느 하나 이상의 라인 상에 제공된 역류 방지 밸브를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 드레인 유닛에 있어서, 상기 제2 드레인 기구는 상기 제2 드레인 라인에 상기 처리액의 방출을 위한 흡입력을 제공하는 흡인기를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과; 처리액을 상기 기판 지지 유닛에 의하여 지지된 상기 기판으로 토출하는 액 토출 유닛과; 상기 처리액을 저장하는 탱크를 가지며, 상기 탱크에 저장된 상기 처리액을 상기 액 토출 유닛에 공급하는 액 공급 유닛과; 상기 탱크에 저장된 상기 처리액을 방출하는 것으로서 상기한 바와 같이 구성된 드레인 유닛을 포함하는, 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
과제의 해결 수단은 이하에서 설명하는 실시예, 도면 등을 통하여 보다 구체적이고 명확하게 될 것이다. 또한, 이하에서는 언급한 해결 수단 이외의 다양한 해결 수단이 추가로 제시될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 역류 방지 밸브(체크 밸브)가 드레인 라인 상에 제공될 수 있다. 구체적으로, 역류 방지 밸브가 메인 드레인 라인과 제1 드레인 라인 중 적어도 어느 하나 이상의 라인 상에 배치될 수 있다. 역류 방지 밸브에 의하면, 제1 드레인 기구와 제2 드레인 기구가 함께 작동되는 때에, 제1 드레인 기구 측의 처리액이 압력 차이에 의하여 탱크 쪽으로 역류하는 현상을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 제1 드레인 기구와 상기 제2 드레인 기구가 드레인 제어기에 의하여 함께 작동하지 않도록 제어될 수 있다. 드레인 제어기의 제어 작용에 의하면, 제1 드레인 기구와 제2 드레인 기구가 함께 작동되지 않기 때문에, 압력 차이에 기인한 역류 현상을 원천적으로 방지할 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시예에 의하면, 처리액이, 방출되지 못하고, 탱크의 액 저장 공간 또는 그 이외의 공간에 잔류하다가 누출됨으로써, 오염을 유발하거나 환경적 문제를 야기하는 것을 방지할 수 있다.
발명의 효과는 이에 한정되지 않고, 언급되지 않은 기타 효과는 통상의 기술자라면 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 포함하는 기판 처리 설비가 도시된 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치가 도시된 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 액 공급 모듈의 일례의 구성 및 그 드레인 유닛의 작동이 도시된 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 구성하는 액 공급 모듈의 다른 예의 구성이 도시된 개념도이다.
도 7 및 도 8은 도 6에 나타낸 드레인 유닛의 작동이 도시된 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 쉽게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있고 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시예를 설명하는 데 있어서, 관련된 공지 기능이나 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 구체적 설명을 생략하고, 유사 기능 및 작용을 하는 부분은 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용하기로 한다.
명세서에서 사용되는 용어들 중 적어도 일부는 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이기에 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 그 용어에 대해서는 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 해석되어야 한다. 또한, 명세서에서, 어떤 구성 요소를 포함한다고 하는 때, 이것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 그리고, 어떤 부분이 다른 부분과 연결(또는, 결합)된다고 하는 때, 이것은, 직접적으로 연결(또는, 결합)되는 경우뿐만 아니라, 다른 부분을 사이에 두고 간접적으로 연결(또는, 결합)되는 경우도 포함한다.
한편, 도면에서 구성 요소의 크기나 형상, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 포함하는 기판 처리 설비가 개략적으로 도시된 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 설비는 인덱스 장비(10) 및 공정 장비(20)를 포함할 수 있다. 인덱스 장비(10)는 로드 포트(110) 및 인덱스 유닛(120)을 포함할 수 있다. 공정 장비(20)는 버퍼 챔버(210), 이송 챔버(220) 및 공정 챔버(230)를 포함할 수 있다. 컨테이너(5)가 로드 포트(110)에 로딩될 수 있고, 기판(도 2의 도면 부호 S 참조)이 컨테이너(5)에 수납될 수 있다. 컨테이너(5)는 FOUP(front opening unified pod)일 수 있다.
로드 포트(110), 인덱스 유닛(120) 및 공정 장비(20)는 순차적으로 일렬로 배치될 수 있다. 로드 포트(110), 인덱스 유닛(120) 및 공정 장비(20)가 배열된 방향을 제1 방향(X)이라 한다. 또한, 상측에서 볼 때, 제1 방향(X)과 수직한 방향을 제2 방향(Y)이라 하고, 제1 방향(X)과 제2 방향(Y)을 포함하는 평면에 수직인 방향을 제3 방향(Z)이라 한다.
로드 포트(110)는 복수로 구비될 수 있다. 로드 포트(110)들은 제2 방향(Y)을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 이송 챔버(220)는 길이 방향이 제1 방향(X)과 나란하게 배치될 수 있다. 공정 챔버(230)는 복수로 구비될 수 있다. 제2 방향(Y)을 따라 이송 챔버(220)의 양쪽에 각각 공정 챔버(230)들이 배치될 수 있다. 양쪽의 공정 챔버(230)들은 이송 챔버(220)를 기준으로 서로 대칭을 이루도록 제공될 수 있다. 버퍼 챔버(210)는 인덱스 유닛(120)과 이송 챔버(220) 사이에 배치될 수 있다. 버퍼 챔버(210)는 이송 챔버(220)와 인덱스 유닛(120) 간에 기판이 반송되기 전에 기판이 머무르는 공간을 제공할 수 있다.
인덱스 유닛(120)은 로드 포트(110)에 로딩된 컨테이너(5)와 버퍼 챔버(210) 간에 기판을 반송할 수 있다. 인덱스 유닛(120)은 인덱스 레일(121) 및 인덱스 로봇(125)을 포함할 수 있다. 인덱스 레일(121)은 길이 방향이 제2 방향(Y)과 나란하게 배치될 수 있다. 인덱스 로봇(125)은 인덱스 레일(121)을 따라 제2 방향(Y)으로 이동할 수 있다. 인덱스 로봇(125)은 로봇 베이스(126), 로봇 보디(127) 및 인덱스 암(128)을 포함할 수 있다. 로봇 베이스(126)는 인덱스 레일(121)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 로봇 보디(127)는 로봇 베이스(126) 상에 제3 방향(Z)으로 이동 가능함과 아울러 제3 방향(Z)의 축을 중심으로 회전 가능하게 제공될 수 있다. 인덱스 암(128)은 로봇 보디(127)에 대하여 전진 및 후진 이동 가능하게 제공될 수 있다.
이송 챔버(220)는 버퍼 챔버(210)와 공정 챔버(230) 간에, 그리고 공정 챔버(230)들 간에 기판을 반송할 수 있다. 이송 챔버(220)는 이송 레일(221)과 이송 로봇(225)을 포함할 수 있다. 이송 레일(221)은 길이 방향이 제1 방향(X)과 나란하게 배치될 수 있다. 이송 로봇(225)은 이송 레일(221)을 따라 제1 방향(X)으로 이동할 수 있다. 이송 로봇(225)은 로봇 베이스(226), 로봇 보디(227) 및 이송 암(228)을 포함할 수 있다. 이송 로봇(225)의 로봇 베이스(226)는 이송 레일(221)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 이송 로봇(225)의 로봇 보디(227)는 로봇 베이스(226) 상에 제3 방향(Z)으로 이동 가능함과 아울러 제3항 방향(Z)의 축을 중심으로 회전 가능하게 제공될 수 있다. 이송 암(228)은 로봇 보디(227)에 대하여 전진 및 후진 이동 가능하게 제공될 수 있다.
공정 챔버(230) 각각은 기판 처리 장치를 포함할 수 있다. 기판 처리 장치들은 구조가 수행하는 공정의 종류에 따라 상이할 수 있다. 선택적으로, 기판 처리 장치들은 구조가 모두 동일할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치가 개략적으로 도시된 단면도이다. 이하부터는, 도 2를 참조하여 기판 처리 장치의 일례로서 액 처리 공정을 수행하는 장치를 살펴본다.
기판 처리 장치는 하우징(310), 기판 지지 유닛(320), 액 토출 유닛(330), 처리 용기(340) 및 액 공급 모듈(도 3의 도면 부호 400 및 500 참조)을 포함할 수 있다. 하우징(310)은 액 처리 공정이 수행되는 처리 공간(311)을 제공할 수 있다. 기판 지지 유닛(320)은 하우징(310)의 처리 공간(311)에서 기판(S)을 지지할 수 있다. 액 토출 유닛(330)은 액 처리 공정을 위한 처리액을 기판 지지 유닛(320)에 의하여 지지된 기판(S)으로 토출할 수 있다. 처리 용기(340)는 액 처리 공정의 수행 시에 기판(S)으로부터 비산되는 처리액을 회수할 수 있다. 액 공급 모듈은 처리액을 액 토출 유닛(330)에 공급할 수 있다.
처리 공간(311)은 하우징(310)의 내부에 마련된다. 하우징(310)은 처리 공간(311)을 외부와 차단 가능하도록 구성된다.
기판 지지 유닛(320)은 스핀 헤드(321), 복수의 척 핀(323) 및 회전 구동 기구(324, 325)를 포함할 수 있다. 스핀 헤드(321)는 제3 방향(Z)의 축을 중심으로 회전 가능하게 제공될 수 있고, 회전 구동 기구(324, 325)는 스핀 헤드(321)를 회전시킬 수 있다. 스핀 헤드(321)는 기판(S)(이하, 도면 부호의 병기는 생략한다.)을 지지하는 지지 핀(322)들을 포함할 수 있고, 척 핀(323)들은 지지 핀(322)들에 의하여 지지된 기판의 위치를 고정시킬 수 있다.
지지 핀(322)들은, 기판의 하면을 지지하도록 스핀 헤드(321)의 상면으로부터 돌출되고, 서로 이격되도록 간격을 두고 배치될 수 있다. 척 핀(323)들은 스핀 헤드(321)에 제공될 수 있다. 척 핀(323)들은 서로 이격된 위치에서 각각 기판의 둘레를 접촉 방식으로 지지하여 기판이 정위치에서 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로, 척 핀(323)들은 핀 구동 기구에 의하여 스핀 헤드(321)의 중심 쪽으로부터 바깥쪽으로 이동되어 대기 위치에 위치되거나 스핀 헤드(321)의 바깥쪽으로부터 중심 쪽으로 이동되어 지지 위치에 위치될 수 있다. 이러한 척 핀(323)들은, 기판이 스핀 헤드(321)에 대하여 로딩되거나 언로딩되는 때에는 대기 위치로 이동되어 대기할 수 있고, 로딩된 기판에 대한 액 처리 공정이 수행되는 동안에는 지지 위치로 이동되어 기판을 지지할 수 있다. 척 핀(323)들 및 핀 구동 기구는 기판 척을 구성할 수 있다.
회전 구동 기구(324, 325)는, 스핀 헤드(321)가 연결된 제3 방향(Z)의 축 부재(324), 그리고 축 부재(324)를 회전시키는 구동 모터(325)를 포함할 수 있다. 스핀 헤드(321)가 회전 구동 기구(324, 325)에 의하여 회전되면, 위치가 척 핀(323)들에 의하여 고정된 기판을 회전시킬 수 있다.
액 토출 유닛(330)은 암 지지대(331), 노즐 암(332), 노즐(333) 및 지지대 구동 기구(334)를 포함할 수 있다. 처리 용기(340)는, 하우징(310)의 처리 공간(311)에 배치되고, 상부가 개방됨과 아울러 개방된 상부와 연통하는 수용 공간이 내부에 마련된 컵 구조를 가지도록 형성되며, 스핀 헤드(321)가 수용 공간에 배치될 수 있다.
암 지지대(331)는, 하우징(310)의 처리 공간(311)에서 처리 용기(340)의 외부에 배치되고, 길이 방향이 제3 방향(Z)과 나란하게 배치될 수 있다. 노즐 암(332)은, 암 지지대(331)의 상단 부분에 결합되고, 제3 방향(Z)에 수직인 방향으로 연장될 수 있다. 노즐(333)은 노즐 암(332)의 선단 부분에 처리액을 하방으로 토출하도록 제공될 수 있다. 지지대 구동 기구(334)는 암 지지대(331)의 회전(제3 방향의 축을 중심으로 하는 회전)과 승강(제3 방향을 따라 승강) 중 적어도 어느 하나 이상을 수행하도록 구성될 수 있다. 지지대 구동 기구(334)가 작동되면, 노즐(333)은 이동(회전 이동 및/또는 승강 이동)될 수 있다.
이와 같이 구성되는 액 토출 유닛(330)에 의하면, 노즐(333)은 지지대 구동 기구(334)에 의하여 암 지지대(331)를 중심으로 회전되어 대기 위치에 위치되거나 토출 위치에 위치될 수 있다. 이때, 노즐(333)의 대기 위치는 노즐(333)이 스핀 헤드(321)의 수직 상방 영역으로부터 벗어난 위치이고, 노즐(333)의 토출 위치는 노즐(333)로부터 토출되는 처리액이 스핀 헤드(321) 상의 기판에 공급되도록 노즐(333)이 스핀 헤드(321)의 수직 상방 영역에 배치된 위치일 수 있다. 노즐(333)은, 기판이 스핀 헤드(321)에 대하여 로딩되거나 언로딩되는 때에는 대기 위치로 이동되어 대기할 수 있고, 로딩된 기판에 대한 액 처리 공정이 수행되는 동안에는 토출 위치로 이동되어 처리액을 기판의 상면으로 토출할 수 있다.
기판 처리 장치는 노즐(333)을 복수로 포함할 수 있다. 예를 들어, 액 토출 유닛(330)이 복수로 구비될 수도 있고, 노즐(333)이 노즐 암(332)에 복수로 제공될 수도 있다. 복수의 노즐(333)은 서로 다른 처리액을 토출할 수 있다. 일례로, 복수의 노즐(333)에 의하여 토출되는 서로 다른 처리액은 케미컬, 린스제, 유기 용제 등일 수 있다. 구체적으로, 케미컬은, 과산화수소 용액일 수도 있고, 과산화수소 용액에 암모니아, 염산 또는 황산을 혼합한 용액일 수도 있으며, 불산 용액일 수도 있다. 린스제는 순수일 수 있다. 유기 용제는 이소프로필 알코올일 수 있다. 물론, 케미컬, 린스제 및 유기 용제가 이러한 예에 한정되는 것은 아니다.
처리액이 노즐(333)로부터 토출되어 기판의 상면으로 공급되고 스핀 헤드(321)가 회전되면, 기판에 공급된 처리액이 기판으로부터 주위로 비산될 수 있다. 처리 용기(340)는 이렇게 비산되는 처리액을 회수할 수 있다. 처리 용기(340)는 복수의 용기로 구성될 수 있다. 복수의 용기는 서로 다른 처리액을 회수할 수 있고, 용기의 수는 액 처리 공정에 사용되는 처리액의 수에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 처리 용기(340)에 대하여 3개의 용기로 구성되는 경우를 기준으로 설명한다.
처리 용기(340)를 구성하는 컵 구조의 용기들은 제1 용기(341), 제2 용기(342) 및 제3 용기(343)의 순으로 스핀 헤드(321)의 중심으로부터 멀리 배치될 수 있다. 처리 용기(340)는 각 용기(341, 342, 343)에 제3 방향(Z)을 따라 높이를 서로 달리하여 유입구(344, 345, 346)가 형성된다.
처리 용기(340)는 유입구들(344, 345, 346) 중 어느 하나가 스핀 헤드(321) 상의 기판과 동일 높이에 위치하도록 제3 방향(Z)을 따라 승강될 수 있다. 일례로, 승강 구동 기구(351)가 제3 용기(343)에 연결될 수 있다. 구체적으로, 승강 구동 기구(351)는 브래킷(352), 승강 가능한 로드(353) 및 리니어 액추에이터(354)를 포함할 수 있다. 브래킷(352)은 제3 용기(343)의 외벽에 장착될 수 있다. 로드(353)는, 브래킷(352)에 결합되고, 길이 방향이 제3 방향(Z)과 나란하게 배치될 수 있다. 리니어 액추에이터(354)는 로드(353)를 제3 방향(Z)으로 승강시킬 수 있다. 한편, 각 용기(341, 342, 343)는 회수된 처리액을 재생 유닛으로 이송하는 회수 라인(355, 356, 357)이 하부에 연결될 수 있다.
예를 들어, 처리액으로서 케미컬을 기판의 상면으로 토출하는 때에는, 제1 용기(341)의 제1 유입구(344)가 기판과 동일 높이에 위치하도록 처리 용기(340)를 승강시킴으로써, 기판으로부터 비산되는 케미컬을 제1 용기(341)로 회수할 수 있다. 그리고, 처리액으로서 린스제를 기판의 상면으로 토출하는 때에는, 제2 용기(342)의 제2 유입구(345)가 기판과 동일 높이에 위치하도록 처리 용기(340)를 승강시킴으로써, 기판으로부터 비산되는 린스제를 제2 용기(342)로 회수할 수 있다. 그리고, 처리액으로서 유기 용제를 기판의 상면으로 토출하는 때에는, 제3 용기(343)의 제3 유입구(346)가 기판과 동일 높이에 위치하도록 처리 용기(340)를 승강시킴으로써, 기판으로부터 비산되는 유기 용제를 제3 용기(343)로 회수할 수 있다.
액 공급 모듈의 일례에 대한 구성 등이 도 3 내지 도 5에 개념적으로 도시되어 있다. 노즐(333)을 복수로 구비하고, 복수의 노즐(333)이 서로 다른 처리액을 토출하는 경우에, 액 공급 모듈이 복수로 구비될 수 있다. 도 3 내지 도 5를 참조하여 액 공급 모듈이 처리액으로서 케미컬을 공급하는 형태를 살펴본다.
액 공급 모듈은 액 공급 유닛(400) 및 드레인 유닛(500)을 포함할 수 있다. 액 공급 유닛(400)은, 처리액을 저장하고, 저장된 처리액을 액 토출 유닛(330)의 노즐(333)에 공급할 수 있다. 드레인 유닛(500)은 액 공급 유닛(400)에 의하여 저장된 처리액을 방출할 수 있다.
액 공급 유닛(400)은 액 공급원(410), 탱크(420), 액 순환 라인(430) 및 액 공급 라인(440)을 포함할 수 있다.
액 공급원(410)은 처리액을 탱크(420)에 공급하고, 탱크(420)는 액 공급원(410)으로부터의 처리액을 저장한다. 액 공급원(410)은, 탱크(420)에 저장된 처리액의 잔량이 미리 정한 설정값 미만이면, 처리액을 탱크(420)에 공급하여 처리액을 보충할 수 있다. 탱크(420)는 액 저장 공간(421)이 내부에 마련된 구성을 가질 수 있다. 액 공급원(410)과 탱크(420)는 인렛 라인(411)에 의하여 서로 연결될 수 있다. 액 공급원(410)으로부터의 처리액은 인렛 라인(411)을 따라 탱크(420)에 공급되고 액 저장 공간(421)에 저장될 수 있다. 인렛 밸브(412)가 인렛 라인(411) 상에 제공될 수 있다. 인렛 밸브(412)는, 인렛 라인(411)의 관로를 개폐하고, 인렛 라인(411)을 따라 탱크(420)에 공급되는 처리액의 유량을 조절할 수 있다.
탱크(420)는 액 저장 공간(421)의 바닥(422)에 처리액을 액 저장 공간(421)으로부터 배출하기 위한 액 배출구가 마련되고, 액 저장 공간(421)의 바닥(422)은 처리액을 액 배출구로 유도하는 경사면으로 형성될 수 있다. 액 순환 라인(430)은 탱크(420)의 액 배출구로 배출되는 처리액을 액 저장 공간(421)에 다시 투입하도록 제공될 수 있다. 순환 밸브(431), 펌프(432) 및 제1 히터(433)가 액 순환 라인(430) 상에 제공될 수 있다. 순환 밸브(431)는, 액 순환 라인(430)의 관로를 개폐하고, 펌프(432)에 의하여 액 순환 라인(430)을 따라 순환되는 처리액의 유량을 조절할 수 있다. 제1 히터(433)는 펌프(432)에 의하여 액 순환 라인(430)을 따라 순환되는 처리액을 선택적으로 액 처리 공정에 요구되는 온도로 가열할 수 있다.
액 공급 라인(440)은 탱크(420)의 액 저장 공간(421)에 저장된 처리액을 노즐(333)에 공급할 수 있다. 액 공급 라인(440)은 액 순환 라인(430)에 연결되어 액 순환 라인(430)을 통하여 탱크(420)에 연결된 상태로 노즐(333)에 연결될 수 있다. 삼방 밸브(450)가 액 순환 라인(430)과 액 공급 라인(440)의 연결 지점 상에 제공되어 탱크(420)의 액 배출구로 배출되는 처리액이 액 순환 라인(430)을 따라 순환되거나 액 순환 라인(430)으로부터 액 공급 라인(440)으로 도입되어 노즐(333)에 공급될 수 있다. 공급 밸브(441), 필터(442) 및 제2 히터(443)가 액 공급 라인(440) 상에 제공될 수 있다. 공급 밸브(441)는 액 공급 라인(440)의 관로를 개폐하여 액 공급 라인(440)을 따라 공급되는 처리액의 유량을 조절할 수 있다. 필터(442)는 제2 히터(443)에 비하여 하류 측에 배치되어 액 공급 라인(440)을 따라 공급되는 처리액으로부터 파티클 등의 이물을 제거할 수 있다. 제2 히터(433)는 액 공급 라인(440)을 따라 공급되는 처리액을 선택적으로 액 처리 공정에 요구되는 온도로 가열할 수 있다.
드레인 유닛(500)은 탱크(420)의 액 저장 공간(421)에 저장된 처리액을 방출할 수 있다. 드레인 유닛(500)은 메인 드레인 라인(510), 제1 드레인 기구(도면 부호 520 및 521 참조) 및 제2 드레인 기구(도면 부호 530, 531 및 532 참조)를 포함할 수 있다.
메인 드레인 라인(510)은 한쪽 단부가 탱크(420)의 액 저장 공간(421)의 바닥(422)에 마련된 액 배출구에 연결될 수 있다. 액 순환 라인(430)은 메인 드레인 라인(510)에 연결되어 메인 드레인 라인(510)을 통하여 탱크(420)에 연결될 수 있다.
제1 드레인 기구는 메인 드레인 라인(510)으로부터의 처리액을 중력 드레인 방식으로 방출하도록 구성되고, 제2 드레인 기구는 메인 드레인 라인(510)으로부터의 처리액을 강제 드레인 방식으로 방출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 처리액의 폐기 시에는 중력 드레인 방식의 제1 드레인 기구를 작동시켜 탱크(420) 내의 처리액을 자연 유하에 의하여 방출할 수 있고, 탱크(420)에 크랙이 발생하는 등 긴급 상황의 발생 시에는 흡입력을 이용하는 강제 드레인 방식의 제2 드레인 기구를 작동시켜 탱크(420) 내의 처리액을 중력 드레인 방식에 비하여 신속히 방출할 수 있다. 케미컬로서 SPM(황산과 과산화수소수 혼합액)을 노즐(333)에 공급하는 경우에, 쿼츠(quartz)를 포함하는 재질의 탱크(420)가 사용될 수 있다. 이러한 탱크(420)는 쿼츠의 특성상 크랙이 쉽게 발생할 수 있다.
제1 드레인 기구는, 메인 드레인 라인(510)에서 분기된 제1 드레인 라인(520), 그리고 제1 드레인 라인(520) 상에 제공된 제1 드레인 밸브(521)를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 드레인 밸브(521)가 열림으로 작동되어 제1 드레인 라인(520)이 개방되면, 탱크(420) 내의 처리액이 제1 드레인 라인(520)을 따라 중력 드레인 방식으로 방출될 수 있다. 제1 드레인 밸브(521)는 제1 드레인 라인(520)의 관로를 개폐하여 제1 드레인 라인(520)을 따라 방출되는 처리액의 유량을 조절할 수 있다.
제2 드레인 기구는, 메인 드레인 라인(510)에서 분기된 제2 드레인 라인(530), 제2 드레인 라인(530) 상에 제공된 제2 드레인 밸브(531), 그리고 제2 드레인 라인(530)에 처리액의 방출을 위한 흡입력을 제공하는 흡인기(aspirator, 532)를 포함할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 드레인 밸브(531)가 열림으로 작동되어 제2 드레인 라인(530)이 개방되고, 흡인기(532)가 작동되면, 탱크(420) 내의 처리액이 흡인기(532)의 흡입 작용에 의하여 제2 드레인 라인(530)을 따라 강제 드레인 방식으로 방출될 수 있다. 흡인기(532)는 제2 드레인 라인(530) 상에 제공되어 제2 드레인 라인(530)의 관로에 흡입력을 제공할 수 있다.
중력 드레인 방식의 제1 드레인 기구와 강제 드레인 방식의 제2 드레인 기구가 함께 작동되는 경우가 발생할 수 있다. 일례로, 사용자가 드레인 조작부를 조작, 제1 드레인 기구에 대한 작동 신호인 제1 신호가 출력되어 제1 드레인 기구가 작동되는 동안에 제2 드레인 기구에 대한 작동 신호인 제2 신호가 출력되면, 강제 드레인 방식의 제2 드레인 기구가 중력 드레인 방식의 제1 드레인 기구와 함께 작동될 수 있다. 반대로, 사용자가 드레인 조작부를 조작, 제2 드레인 기구에 대한 작동 신호인 제2 신호가 출력되어 제2 드레인 기구가 작동되는 동안에 제1 드레인 기구에 대한 작동 신호인 제1 신호가 출력되면, 중력 드레인 방식의 제1 드레인 기구가 강제 드레인 방식의 제2 드레인 기구와 함께 작동될 수 있다. 물론, 제1 신호와 제2 신호가 동시에 출력되어 중력 드레인 방식의 제1 드레인 기구와 강제 드레인 방식의 제2 드레인 기구가 함께 작동될 수도 있다.
이와 같이, 제1 드레인 기구와 제2 드레인 기구가 함께 작동되면, 제2 드레인 라인(530)과 연통된 메인 드레인 라인(510)이 흡인기(532)의 흡입 작용에 의하여 적어도 일시적으로 제1 드레인 라인(520)에 비하여 낮은 압력으로 유지될 수 있다. 이렇게 압력 차이가 발생하면, 제1 드레인 라인(520)으로 유입된 처리액이 제1 드레인 라인(520)과 연통된 메인 드레인 라인(510)을 통하여 탱크(420)로 역류할 수 있다. 나아가, 역류하는 처리액은, 방출되지 못하고, 탱크(420)의 액 저장 공간(421)으로 진입하거나 탱크(420)의 액 저장 공간(421) 이외의 공간으로서 액 저장 공간(421)의 하부 공간(423) 등으로 침투하여 잔류하다가 각종 틈새(예를 들어, 볼트 체결 부분 등)를 통하여 누출됨으로써, 오염을 유발할 수 있고, 케미컬의 특성에 따라서는 위험성을 초래하거나 환경적 문제를 야기할 수 있다.
드레인 유닛(500)은, 이와 같은 압력 차이에 기인한 역류 현상을 방지하기 위하여, 제1 드레인 라인(520) 상에 역류 방지 밸브(체크 밸브, 540)가 제공될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 역류 방지 밸브(540)에 의하면, 처리액이 메인 드레인 라인(510)으로부터 제1 드레인 라인(520)으로 유입되는 것은 허용하지만, 제1 드레인 라인(520)으로 유입된 처리액이 역류되는 것은 방지할 수 있다.
설명한 압력 차이에 기인한 역류 현상을 보다 적극적으로 방지하기 위하여, 역류 방지 밸브(540)는 메인 드레인 라인(510) 상에도 제공될 수 있다. 실시 조건 등에 따라서는, 역류 방지 밸브(540)를 제1 드레인 라인(520) 상에 제공하지 않고 메인 드레인 라인(510) 상에만 제공할 수도 있다.
액 공급 모듈의 다른 예가 도 6에 개념적으로 도시되어 있다. 또한, 도 6에 나타낸 액 공급 모듈의 드레인 유닛의 작동이 도 7 및 도 8에 도시되어 있다. 이들 도면을 참조하여 액 공급 모듈의 다른 예를 살펴본다.
도 6에 도시된 액 공급 모듈은, 도 3 내지 도 5에 도시된 액 공급 모듈과 비교하여 볼 때, 기타 구성 및 작용은 동일한 것에 대하여, 압력 차이에 기인한 역류 현상을 역류 방지 밸브(도 3 내지 도 5의 도면 부호 540 참조) 대신 드레인 제어기(550)에 의하여 방지하도록 구성된 점만이 상이하다.
드레인 제어기(550)는, 제1 드레인 기구(도면 부호 520 및 521 참조)에 대한 작동 신호인 제1 신호가 입력되면 제1 드레인 기구를 작동시키고, 제2 드레인 기구(도면 부호 530, 531 및 532 참조)에 대한 작동 신호인 제2 신호가 입력되면 제2 드레인 기구를 작동시킬 수 있다. 특히, 드레인 제어기(550)는 제1 드레인 기구와 상기 제2 드레인 기구에 대하여 함께 작동되지 않도록 제어할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 중력 드레인 방식의 제1 드레인 기구와 강제 드레인 방식의 제2 드레인 기구가 함께 작동되면, 압력 차이에 기인한 역류 현상이 발생할 수 있다. 드레인 제어기(550)의 제어 작용에 의하면, 제1 드레인 기구와 제2 드레인 기구가 함께 작동되지 않기 때문에, 압력 차이에 기인한 역류 현상을 원천적으로 방지할 수 있다.
드레인 제어기(550)에 의하면, 드레인 유닛(500)은 다음과 같이 작동될 수 있다.
사용자의 드레인 조작부 조작에 따라 중력 드레인 방식의 제1 드레인 기구에 대한 작동 신호인 제1 신호가 입력되면, 드레인 제어기(550)는 제2 드레인 기구가 작동되고 있는지 여부를 체크한다. 여기서, 제2 드레인 기구가 작동되고 있는 상태이면, 드레인 제어기(550)는, 제1 드레인 기구를 작동시키지 않고, 제2 드레인 기구의 작동을 유지시킨다. 그리고, 제2 드레인 기구가 정지된 상태이면, 드레인 제어기(550)는 제1 드레인 기구의 제1 드레인 밸브(521)를 열림으로 작동시킨다(이상, 도 7 참조). 이렇게 제어하면, 긴급 상황의 발생에 따라 탱크(420) 내 처리액의 강제 방출을 수행하고 있는 제2 드레인 기구를 작동 상태로 유지시킬 수 있고, 제1 드레인 기구와 제2 드레인 기구가 함께 작동되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 사용자의 드레인 조작부 조작에 따라 제2 드레인 기구에 대한 작동 신호인 제2 신호가 입력되면, 드레인 제어기(550)는 중력 드레인 방식의 제1 드레인 기구가 작동되고 있는지 여부를 체크한다. 여기서, 제1 드레인 기구가 작동되고 있는 상태이면, 드레인 제어기(550)는, 제1 드레인 밸브(521)를 닫힘으로 작동시켜 제1 드레인 기구를 정지시키고, 제2 드레인 기구의 제2 드레인 밸브(531)를 열림으로 작동시키고 흡인기(532)를 작동시킨다. 그리고, 제1 드레인 기구가 정지된 상태이면, 드레인 제어기(550)는 곧바로 제2 드레인 기구를 작동시킨다(이상, 도 8 참조). 이렇게 제어하면, 긴급 상황의 발생 시에 탱크(420) 내 처리액을 강제적으로 신속히 방출할 수 있고, 제1 드레인 기구와 제2 드레인 기구가 함께 작동되는 것을 방지할 수 있다.
제1 드레인 기구와 제2 드레인 기구가 모두 정지된 상태인 때, 제1 드레인 기구에 대한 작동 신호인 제1 신호 및 제2 드레인 기구에 대한 작동 신호인 제2 신호가 동시에 입력될 수도 있다. 이러한 경우에, 드레인 제어기(550)는 제2 드레인 기구만을 작동시킬 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 달리, 도 6에 도시된 액 공급 모듈은 역류 방지 밸브(도 3 내지 도 5의 도면 부호 540 참조)가 도 3 내지 도 5에 도시된 액 공급 모듈의 경우와 동일하거나 유사하게 적용될 수도 있다.
이상에서는 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 통상의 기술자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 설명한 기술적 사상은, 각각 독립적으로 실시될 수도 있고, 둘 이상이 서로 조합되어 실시될 수도 있다.
410: 액 공급원, 420: 탱크, 430: 액 순환 라인, 440: 액 공급 라인, 450: 삼방 밸브, 500: 드레인 유닛, 510: 메인 드레인 라인, 520: 제1 드레인 라인, 521: 제1 드레인 밸브, 530: 제2 드레인 라인, 531: 제2 드레인 밸브, 532: 흡인기(aspirator), 540: 역류 방지 밸브(체크 밸브), 550: 드레인 제어기

Claims (9)

  1. 기판으로 공급할 처리액을 저장하는 탱크에 연결된 메인 드레인 라인과;
    상기 메인 드레인 라인에서 분기된 제1 드레인 라인 및 상기 제1 드레인 라인 상에 제공된 제1 드레인 밸브를 가지며, 상기 메인 드레인 라인을 통하여 상기 탱크로부터 배출되는 상기 처리액을 자연 유하에 의하여 방출하는 제1 드레인 기구와;
    상기 메인 드레인 라인에서 분기된 제2 드레인 라인 및 상기 제2 드레인 라인 상에 제공된 제2 드레인 밸브를 가지며, 상기 메인 드레인 라인을 통하여 상기 탱크로부터 배출되는 상기 처리액을 흡입력에 의하여 방출하는 제2 드레인 기구와;
    상기 메인 드레인 라인과 상기 제1 드레인 라인 중 적어도 어느 하나 이상의 라인 상에 제공된 역류 방지 밸브를 포함하는,
    드레인 유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 역류 방지 밸브는 상기 제1 드레인 라인 상에서 상기 제1 드레인 밸브를 기준으로 상류 측에 배치된 것을 특징으로 하는,
    드레인 유닛.
  3. 기판으로 공급할 처리액을 저장하는 탱크에 연결된 메인 드레인 라인과;
    상기 메인 드레인 라인에서 분기된 제1 드레인 라인 및 상기 제1 드레인 라인 상에 제공된 제1 드레인 밸브를 가지며, 상기 메인 드레인 라인을 통하여 상기 탱크로부터 배출되는 상기 처리액을 자연 유하에 의하여 방출하는 제1 드레인 기구와;
    상기 메인 드레인 라인에서 분기된 제2 드레인 라인 및 상기 제2 드레인 라인 상에 제공된 제2 드레인 밸브를 가지며, 상기 메인 드레인 라인을 통하여 상기 탱크로부터 배출되는 상기 처리액을 흡입력에 의하여 방출하는 제2 드레인 기구와;
    제1 신호의 입력 시 상기 제1 드레인 기구를 작동시키고, 제2 신호의 입력 시 상기 제2 드레인 기구를 작동시키며, 상기 제1 드레인 기구와 상기 제2 드레인 기구가 함께 작동되지 않도록 제어하는 드레인 제어기를 포함하는,
    드레인 유닛.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 드레인 제어기는 상기 제2 드레인 기구가 작동되는 동안에 상기 제1 신호가 입력되면 상기 제1 드레인 기구를 작동시키지 않는 것을 특징으로 하는,
    드레인 유닛.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 드레인 제어기는 상기 제1 드레인 기구가 작동되는 동안에 상기 제2 신호가 입력되면 상기 제1 드레인 기구의 작동을 정지시키고 상기 제2 드레인 기구를 작동시키는 것을 특징으로 하는,
    드레인 유닛.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 드레인 제어기는 상기 제1 신호와 상기 제2 신호가 동시에 입력되면 상기 제2 드레인 기구만을 작동시키는 것을 특징으로 하는,
    드레인 유닛.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 메인 드레인 라인과 상기 제1 드레인 라인 중 적어도 어느 하나 이상의 라인 상에 제공된 역류 방지 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    드레인 유닛.
  8. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 제2 드레인 기구는 상기 제2 드레인 라인에 상기 처리액의 방출을 위한 흡입력을 제공하는 흡인기를 가진 것을 특징으로 하는,
    드레인 유닛.
  9. 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    처리액을 상기 기판 지지 유닛에 의하여 지지된 상기 기판으로 토출하는 액 토출 유닛과;
    상기 처리액을 저장하는 탱크를 가지며, 상기 탱크에 저장된 상기 처리액을 상기 액 토출 유닛에 공급하는 액 공급 유닛과;
    상기 탱크에 저장된 상기 처리액을 방출하는 것으로서 청구항 1 또는 청구항 3에 기재된 드레인 유닛을 포함하는,
    기판 처리 장치.
KR1020210181572A 2021-12-17 2021-12-17 드레인 유닛 및 기판 처리 장치 KR20230092300A (ko)

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