KR20230100062A - 노즐 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20230100062A
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신철용
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 처리액 공급 노즐은, 노즐 몸체; 상기 노즐 몸체의 하부에 연결되는 노즐 팁 부재; 및 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 팁 부재를 연결하기 위해 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 팁 부재 사이에 배치되며, 상기 노즐 몸체 및 상기 노즐 팁 부재 내부로 공기를 유입시키는 체결 부재를 포함할 수 있다.

Description

노즐 및 이를 포함하는 기판 처리 장치{NOZZLE AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS INCLUDING THE SAME}
본 발명은 기판으로 처리액을 공급하기 위한 노즐 및 이를 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자의 제조 공정은 웨이퍼 등의 기판을 대상으로 박막 증착 공정, 식각 공정, 세정 공정, 포토 공정 등의 다양한 단위 공정을 반복적으로 수행하도록 이루어진다. 그 중에서도, 습식 세정 공정, 습식 식각 공정, 도포 공정 등 일부 공정들은 기판에 처리액을 공급하기 위한 처리액 공급 유닛이 구비된다.
처리액 공급 유닛은 각 처리 공정에 알맞은 처리액을 처리액의 농도 및 온도를 조절하여 기판에 제공한다. 이러한 처리액 공급 유닛을 포함하는 기판 처리 장치는, 기판이 안착되는 스핀 헤드 및 스핀 헤드에 안착된 기판에 처리액을 토출하는 노즐을 구비할 수 있다. 노즐은 처리액이 저장된 저장 탱크와 공급 라인을 통해 연결되고, 공급 라인은 저장 탱크로부터 처리액을 공급받아 노즐에 제공한다. 공급 라인에는 노즐에 공급되는 처리액의 양을 조절하는 조절 밸브 및 노즐에 잔존하는 처리액을 석-백(suck-back)하여 노즐에 잔존하는 처리액을 제거하는 석-백 밸브가 설치될 수 있다. 조절 밸브가 오프(off)되어 노즐에 공급되는 처리액을 차단하는 경우, 석-백 밸브는 노즐에 잔존하는 처리액을 석-백하여 노즐에 잔존하는 처리액이 외부로 유출되는 것을 방지한다.
그러나, 최근 처리액 토출량 증가를 위해 노즐 토출구의 구경이 커지게 되면서 처리액 드롭(drop) 현상이 현저하게 증가되고 있고, 계면 활성 성분의 처리액이나 점도가 낮은 처리액(예: 액상의 유기 용제(IPA), 오존을 포함하는 용액 등)의 경우, 표면 장력이 현저하게 감소하므로, 석-백을 하더라도 공급 라인 안의 처리액이 중력에 의하여 노즐 측으로 유입되어 외부로 누설되기 쉽다. 특히, 외부 충격이 있을 경우 노즐의 유로(path)상에서 토출구와 가까운 곳에 잔류하는 처리액이 간헐적으로 드롭되는 현상이 발생한다.
또한, 작업 라인의 환경, 작업자의 숙련도 등에 따라 석-백 레벨이 다르게 설정될 수 있다. 설정 석-백 레벨에 따라 에어 포켓 현상, 처리액 맺힘 현상(예: Taylor cone 현상) 등이 발생함으로써 처리액 드롭의 원인으로 작용할 수 있다.
따라서, 필요 이상의 처리액이 기판을 오염, 손상시키게 되고, 이러한 과정이 반복되다 보면, 결과적으로 원하는 품질의 기판 생산이 어려워진다. 뿐만 아니라, 복수의 노즐을 사용하여 기판을 세정하는 경우에 있어서, 원하지 않는 이종의 처리액이 드롭되는 경우, 기판이나 스핀 헤드가 오염되어 세정 효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 즉, 처리액의 드롭은 궁극적으로 기판의 생산성 악화라는 문제점을 야기한다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 처리액 드롭 현상을 방지할 수 있는 노즐 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 처리액 공급 중단 시 안정적인 메니스커스(meniscus)를 형성하는 노즐 및 이를 포함하는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.
해결하고자 하는 과제는 이에 제한되지 않고, 언급되지 않은 기타 과제는 통상의 기술자라면 이하의 기재로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판 처리를 위하여 기판을 향해 처리액을 공급하기 위한 노즐이 제공될 수 있다. 상기 노즐은, 노즐 몸체; 상기 노즐 몸체의 하부에 연결되는 노즐 팁 부재; 및 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 팁 부재를 연결하기 위해 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 팁 부재 사이에 배치되며, 상기 노즐 몸체 및 상기 노즐 팁 부재 내부로 공기를 유입시키는 체결 부재를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 체결 부재는, 양단의 제1 체결부와 제2 체결부 및 사이의 동일한 높이에 형성되는 하나 이상의 공기 유입구를 포함하는 내측 관형 부재와; 상기 내측 관형 부재를 감싸는 형태의 공기 유입 유로를 형성하는 공기 유입부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 체결부 및 제2 체결부의 면적 및 위치는 필요에 따라 변경될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공기 유입구의 개수, 형상, 크기, 위치, 배치 등은 필요에 따라 조절될 수 있다. 또한, 상기 공기 유입구는 개폐 가능하도록 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공기 유입부는, 상면이 개방되고 하면이 폐쇄된 형태로 제공되고, 상기 하면은 상기 내측 관형 부재의 하면과 상기 공기 유입구 사이에서 상기 내측 관형 부재의 외측면과 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공기 유입부의 개방된 상면을 통해 유입된 공기는 상기 공기 유입구를 통해 상기 내측 관형 부재 내부로 유입되고, 상기 내측 관형 부재 내부로 유입된 공기는 상기 처리액의 공급이 차단되는 때 상기 공기 유입구 상부에 안정적인 메니스커스(meniscus)를 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공기 유입부의 하면은 하부로 갈수록 좁아지는 형태를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 내측 관형 부재의 내측면에는, 상기 제1 체결부와 상기 제2 체결부에 의한 단차가 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 체결부는 상기 노즐 몸체의 외측면에 접촉되고, 상기 제2 체결부는 상기 노즐 팁 부재의 외측면에 접촉될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판을 지지하면서 회전시키는 기판 지지 유닛; 상기 기판 상으로 처리액을 공급하는 노즐과 상기 노즐로 처리액을 공급하는 처리액 공급부를 갖는 처리액 공급 유닛을 포함하고, 상기 노즐은, 노즐 몸체; 상기 노즐 몸체의 하부에 연결되는 노즐 팁 부재; 및 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 팁 부재를 연결하기 위해 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 팁 부재 사이에 배치되며, 상기 노즐 몸체 및 상기 노즐 팁 부재 내부로 공기를 유입시키는 체결 부재를 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 노즐 내부에 안정적인 메니스커스(meniscus)를 형성함으로써 처리액 공급이 차단된 노즐로부터 처리액이 드롭되는 현상 및 테일러 콘 현상 등을 방지할 수 있는 기판 처리 설비가 제공될 수 있다. 상기 기판 처리 설비는, 기판이 수납된 캐리어가 안착되는 로드 포트; 상기 로드 포트에 안착된 캐리어로부터 상기 기판을 반송하는 인덱스 로봇이내부에 제공되는 인덱스 챔버; 및 상기 기판에 대하여 액 처리 공정을 수행하는 액 처리 장치를 포함하는 공정 처리부를 포함할 수 있다. 상기 액 처리 장치는, 기판을 지지하면서 회전시키는 기판 지지 유닛; 상기 기판 상으로 처리액을 공급하는 노즐 및 상기 노즐로 처리액을 공급하는 처리액 공급부를 갖는 처리액 공급 유닛을 포함하고, 상기 노즐은, 노즐 몸체; 상기 노즐 몸체의 하부에 연결되는 노즐 팁 부재; 및 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 팁 부재를 연결하기 위해 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 팁 부재 사이에 배치되며, 상기 노즐 몸체 및 상기 노즐 팁 부재 내부로 공기를 유입시킴으로써 공급이 중단된 상기 처리액이 상기 노즐 팁 부재로부터 드롭되는 것을 방지하는 체결 부재를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 처리액 공급 중단 시 노즐 내부로 공기를 유입시켜 순간적으로 처리액을 분리시킴으로써 처리액을 석-백시킬 수 있다. 특히, 안정적인 메니스커스를 형성함으로써 처리액 드롭 현상, 테일러 콘(Talyor Cone)현상 및 에어 포켓(air pocket) 현상 등을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 다른 구성 요소의 변경 없이 노즐 팁만을 교체만으로 상술한 효과를 구현할 수 있고, 제조 라인의 환경, 작업자의 숙련도 등에 관계 없이 동일한 효과를 구현할 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 설비의 예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 노즐이 개략적으로 도시된 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 노즐이 개략적으로 도시된 분해 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 노즐에 구비되는 체결 부재의 예를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 노즐의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
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.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해를 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해의 형상으로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법 및/또는 허용 오차의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것이 아니라 형상에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 반도체 웨이퍼 또는 평판 표시 패널과 같은 기판에 대하여 액 처리 공정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 일 예로, 본 실시예의 설비는 기판에 대하여 세정 공정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 이하의 설명에서는 기판 처리 장치와 액 처리 장치가 동일한 것으로 간주한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비의 예를 도시한다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(10)는 인덱스부(100)와 공정 처리부(200)를 포함한다.
인덱스부(100)는 로드 포트(120)와 인덱스 챔버(140)를 포함할 수 있다. 로드 포트(120), 인덱스 챔버(140), 및 공정 처리부(200)는 순차적으로 일렬로 배열될 수 있다. 이하, 로드 포트(120), 인덱스 챔버(140) 및 공정 처리부(200)가 배열된 방향을 제1 방향(12)이라 한다. 그리고 상부에서 바라볼 때 제1 방향(12)과 수직한 방향을 제2 방향(14)이라 하고, 제1 방향(12)과 제2 방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3 방향(16)이라 한다.
로드 포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(C)가 안착될 수 있다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공될 수 있으며 이들은 제2 방향(14)을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 도 1에서는 4개의 로드 포트(120)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드 포트(120)의 개수는 공정 처리부(200)의 공정 효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가되거나 감소될 수 있다. 캐리어(C)로는 전면 개방 일체형 포드(FOUP: Front Opening Unified Pod)가 사용될 수 있다.
인덱스 챔버(140)는 로드 포트(120)와 공정 처리부(200) 사이에 위치될 수 있다. 인덱스 챔버(140)는 전면 패널, 후면 패널 그리고 양측면 패널을 포함하는 직육면체의 형상을 가지며, 그 내부에는 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(C)와 로드락 챔버(220) 간에 기판(W)을 반송하기 위한 인덱스 로봇(144)이 제공될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 인덱스 챔버(140)는 내부 공간으로 파티클이 유입되는 것을 방지하기 위하여, 벤트들(vents), 층류 시스템(laminar flow system)과 같은 제어된 공기 유동 시스템을 포함할 수 있다.
공정 처리부(200)는 로드락 챔버(220), 이송 챔버(240), 공정 챔버 (260)를 포함할 수 있다. 이송 챔버(240)는 그 길이 방향이 제1 방향(12)과 평행하게 배치될 수 있다. 제2 방향(14)을 따라 이송 챔버(240)의 일측 및 타측에는 각각 공정 챔버(260)들이 배치될 수 있다.
공정 챔버(260)들 중 일부는 이송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치될 수 있다. 또한, 공정 챔버(260)들 중 일부는 서로 적층되게 배치될 수 있다.
즉, 이송 챔버(240)의 일측에는 공정 챔버(260)들이 A X B(A와 B는 각각 1 이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1 방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260)의 수이고, B는 제3 방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260)의 수이다.
로드락 챔버(220)는 인덱스 챔버(140)와 이송 챔버(240)사이에 배치된다. 로드락 챔버(220)는 이송 챔버(240)와 인덱스 챔버(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)을 임시 적재하는 공간을 제공한다. 로드락 챔버(220)는 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3 방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개 제공된다. 로드락 챔버(220)에서 인덱스 챔버(140)와 마주보는 면과 이송 챔버(240)와 마주보는 면 각각이 개방된 형태로 제공될 수 있다.
이송 챔버(240)는 로드락 챔버(220)와 공정 챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송할 수 있다. 이송 챔버(240)에는 가이드 레일(242)과 메인 로봇(244)이 제공될 수 있다. 가이드 레일(242)은 그 길이 방향이 제1 방향(12)과 평행하도록 배치된다. 메인 로봇(244)은 가이드 레일(242) 상에 설치되고, 가이드 레일(242) 상에서 제1 방향(12)을 따라 직선 이동될 수 있도록 구비된다.
이하에서는, 기판(W)을 반송하는 구성들을 이송 유닛으로 정의한다. 일 예로, 이송 유닛에는 이송 챔버(240) 및 인덱스 챔버(140)가 포함될 수 있다. 또한, 이송 유닛에는 이송 챔버(240)에 제공되는 메인 로봇(244) 및 인덱스 로봇(144)이 포함될 수 있다.
공정 챔버(260) 내에는 기판(W)에 대해 액 처리 공정, 예를 들어 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다. 예컨대, 상기 세정 공정은 알콜 성분이 포함된 처리액들을 사용하여 기판(W) 세정, 스트립, 유기 잔여물(organic residue)을 제거하는 공정일 수 있다. 각각의 공정 챔버(260) 내에 제공된 기판 처리 장치는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 각각의 공정 챔버(260) 내의 기판 처리 장치는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정 챔버(260)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정 챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치들은 서로 동일한 구조를 가지고, 상이한 그룹에 속하는 공정 챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치들은 서로 상이한 구조를 가질 수 있다. 이하에서는 공정 챔버(260)에 제공되는 액 처리 장치의 일 예에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 예를 도시한다. 도 2는 도 1의 공정 챔버(260)에 제공되는 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 공정 챔버에 제공되는 기판 처리 장치(2600)는 처리 용기(2620), 기판 지지 유닛(2640), 승강 유닛(2660), 그리고 처리액 공급 유닛(2602)을 포함한다. 공정 챔버(260)에 제공되는 액 처리 장치(2600)는 기판(W)으로 처리액을 공급할 수 있다. 예컨대, 처리액은 현상액, 식각액, 세정액, 린스액, 그리고 유기 용제일 수 있다. 식각액이나 세정액은 산 또는 염기 성질을 가지는 액일 수 있으며, 황산(H2SO4), 인산(P2O5), 불산(HF) 그리고 수산화 암모늄(NH4OH)을 포함할 수 있다. 린스액은 순수(DIW)일 수 있다. 유기 용제는 저표면장력 유체인 이소프로필알코올(IPA)일 수 있다. 또는, 처리액은 DSP(Diluted Sulfuric acid Peroxide) 혼합액일 수 있다.
처리 용기(2620)는 내부에 기판이 처리되는 처리 공간을 제공한다. 처리 용기(2620)는 상부가 개방된 통 형상을 가진다. 처리 용기(2620)는 외측 회수 용기(2626)(또는 제1 회수 용기) 및 내측 회수 용기(2622)(또는 제2 회수 용기)를 가질 수 있다. 각각의 회수 용기(2622, 2626)는 공정에 사용된 처리액들 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내측 회수 용기(2622)는 기판 지지 유닛(2640)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외측 회수 용기(2626)는 내측 회수 용기(2622)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내측 회수 용기(2622)의 내측 공간(2622a)은 내측 회수 용기(2622)로 처리액이 유입되는 내측 유입구(2622a)로서 기능한다. 내측 회수 용기(2622)와 외측 회수 용기(2626)의 사이 공간(2626a)은 외측 회수 용기(2626)로 처리액이 유입되는 외측 유입구(2626a)로서 기능한다. 각각의 유입구(2622a, 2626a)는 서로 상이한 높이에 위치될 수 있다. 각각의 회수 용기(2622, 2626)의 저면 아래에는 회수 라인(2622b, 2626b)이 연결된다. 각각의 회수 용기(2622, 2626)에 유입된 처리액들은 회수 라인(2622b, 2626b)을 통해 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)으로 제공되어 재사용될 수 있다.
기판 지지 유닛(2640)은 처리 공간에서 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(2640)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지 및 회전시킬 수 있다. 기판 지지 유닛(2640)은 지지판(2642), 지지핀(2644), 척핀(2646), 그리고 회전 구동 부재를 가진다. 지지판(2642)은 대체로 원형의 판 형상으로 제공된다.
지지핀(2644)은 지지판(2642)에서 상부로 돌출되어 기판(W)의 후면을 지지하도록 복수 개 제공된다.
척핀(2646)은 지지판(2642)으로부터 상부로 돌출되어 기판(W)의 측부를 지지하도록 복수 개 제공된다. 척핀(2646)은 지지판(2642)이 회전될 때 기판(W)이 정위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척핀(2646)은 지지판(2642)의 반경 방향을 따라 외측 위치와 내측 위치 간에 직선 이동이 가능하도록 제공된다. 기판(W)이 지지판(2642)에 로딩 또는 언로딩 시 척핀(2646)은 외측 위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행 시 척 핀(2646)은 내측 위치에 위치된다. 내측 위치는 척핀(2646)과 기판(W)의 측부가 서로 접촉되는 위치이고, 외측 위치는 척핀(2646)과 기판(W)이 서로 이격되는 위치이다.
회전 구동 부재(2648, 2649)는 지지판(2642)을 회전시킨다. 지지판(2642)은 회전 구동 부재(2648, 2649)에 의해 중심축을 중심으로 회전 가능하다. 회전 구동 부재(2648, 2649)는 지지축(2648) 및 구동부(2649)를 포함한다. 지지축(2648)은 제3 방향(16)을 향하는 통 형상을 가질 수 있다. 지지축(2648)의 상단은 지지판(2642)의 저면에 고정 결합될 수 있다. 구동부(2649)는 지지축(2648)이 회전되도록 구동력을 제공한다. 지지축(2648)은 구동부(2649)에 의해 회전되고, 지지판(2642)은 지지축(2648)과 함께 회전될 수 있다.
승강 유닛(2660)은 처리 용기(2620)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(2620)가 상하로 이동됨에 따라 지지판(2642)에 대한 처리 용기(2620)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(2660)은 기판(W)이 지지판(2642)에 로딩되거나, 언로딩될 때 지지판(2642)이 처리 용기(2620)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(2620)는 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기 설정된 회수 용기(2622, 2626)으로 유입될 수 있도록 처리 용기(2620)의 높이가 조절된다. 승강 유닛(2660)은 브라켓(2662), 이동축(2664)(샤프트) 및 구동 유닛(2666)을 포함한다. 브라켓(2662)은 처리 용기(2620)의 외벽에 고정 설치되고, 브라켓(2662)에는 구동 유닛(2666)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(2664)이 고정 결합될 수 있다. 선택적으로, 승강 유닛(2660)은 지지판(2642)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
처리액 공급 유닛(2602)은 기판(W)으로 처리액을 공급한다. 처리액 공급 유닛(2602)는 복수 개로 제공될 수 있으며, 각각은 서로 상이한 종류의 처리액들을 공급할 수 있다.
처리액 공급 유닛(2602)은 이동 부재(301) 및 노즐(300)을 포함할 수 있다.
이동 부재(301)는 노즐(300)을 공정 위치 및 대기 위치로 이동시킨다. 여기서 공정 위치는 노즐(300)이 기판 지지 유닛(2640)에 지지된 기판(W)의 상면과 대향되는 위치이고, 대기 위치는 노즐(300)이 공정 위치를 벗어난 위치일 수 있다.
이동 부재(301)는 지지축(302), 노즐 암(304) 및 구동기(306)를 포함할 수 있다. 지지축(302)은 처리 용기(2620)의 일측에 위치된다. 지지축(302)은 제3 방향(16)으로 연장된 로드 형상일 수 있다. 지지축(302)은 구동기(306)에 의해 회전 가능하도록 제공된다. 지지축(302)은 승강 이동이 가능하도록 제공될 수 있다. 노즐 암(304)은 지지축(302)의 상단에 결합되어, 지지축(302)으로부터 수직하게 연장될 수 있다. 노즐 암(304)의 끝단에는 노즐(300)이 고정 결합된다. 지지축(302)이 회전됨에 따라 노즐(300)은 노즐 암(304)과 함께 스윙 이동 가능하다. 노즐(300)은 스윙 이동되어 공정 위치 및 대기 위치로 이동될 수 있다. 선택적으로 노즐 암(304)은 그 길이 방향을 향해 전진 및 후진 이동이 가능하도록 제공될 수 있다. 상부에서 바라볼 때 노즐(300)이 이동되는 경로는 공정 위치에서 기판(W)의 중심축과 일치될 수 있다.
도 3 내지 도 5은 도 2에 도시된 노즐을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 노즐(300)은 노즐 암(304)에 지지되는 노즐 몸체(310)와, 노즐 몸체(310)에 연결되는 노즐 팁 부재(320)와, 노즐 몸체(310)와 노즐 팁 부재(320)를 연결하는 체결 부재(330)를 포함할 수 있다.
노즐 몸체(310)는 처리액 공급부(2680)와 연결되어 처리액이 통과하는 제1 유로(311)를 구비함으로써 처리액이 공급되는 경로를 제공한다. 노즐 몸체(310)는 체결 부재(330)에 의하여 노즐 팁 부재(320)와 연결될 수 있다.
노즐 팁 부재(320)는 노즐 몸체(310)의 제1 유로(311)와 연통하는 제2 유로(321)와, 제2 유로(321)와 연통되며 외부로 노출되는 토출구(322)를 구비한다. 노즐 팁 부재(320)가 체결 부재(330)에 의하여 노즐 몸체(310)의 하부에 연결됨에 따라, 제1 유로(311) 및 제2 유로(321)가 서로 연통될 수 있다.
체결 부재(330)는 내측 관형 부재(332)와 공기 유입부(334)를 포함할 수 있다.
내측 관형 부재(332)는 노즐 몸체(310) 및 노즐 팁 부재(320)에 접촉되는 제1 체결부(3321) 및 제2 체결부(3322)를 구비한다. 예를 들어, 내측 관형 부재(332)의 내측면에는 제1 체결부(3321)와 제2 체결부(3322)에 의한 단차가 형성될 수 있다. 구체적으로, 제1 체결부(3321)에는 노즐 몸체(310)의 두께에 대응하는 단차가 형성되고, 제2 체결부(3322)에는 노즐 팁 부재(320)의 두께에 대응하는 단차가 형성될 수 있다. 제1 체결부(3321)에는 노즐 몸체(310)의 단부가 끼워지고, 제2 체결부(3322)에는 노즐 팁 부재(320)의 단부가 끼워질 수 있다. 따라서, 제1 체결부(3321)는 노즐 몸체(310)의 외측면에 밀착되고 제2 체결부(3322)는 노즐 팁 부재(320)의 외측면에 밀착될 수 있다. 즉, 제1 체결부(3321)와 노즐 몸체(310), 제2 체결부(3322)와 노즐 팁 부재(320)는 끼워 맞춤 방식으로 연결될 수 있다. 제1 체결부(3321) 및 제2 체결부(3322)의 면적은 필요에 따라 조절될 수 있다.
다만, 본 발명은 이러한 구성에 한정되지 않으며, 제1 체결부(3321) 암나사산 또는 수나사산이 형성되고, 노즐 몸체(310)의 단부 외측면에 수나사산 또는 암나사산이 형성되어 제1 체결부(3321)와 노즐 몸체(310)가 서로 나사 연결되고, 제2 체결부(3322)에 암나사산 또는 수나사산이 형성되고, 노즐 팁 부재(320)의 단부 외측면에 수나사산 또는 암나사산이 형성되어 제2 체결부(3322)와 노즐 팁 부재(320)가 서로 나사 연결될 수 있다. 또한, 다른 예로서, 제1 체결부(3321)와 노즐 몸체(310) 및 제2 체결부(3322)와 노즐 팁 부재(320)는 클램프, 래치 등의 다양한 방식을 통해 서로 연결될 수 있다.
내측 관형 부재(332)는 공기 유입구(3323)를 포함할 수 있다. 공기 유입구(3323)는 내측 관형 부재(332)의 측면을 관통하여 형성되고 제1 체결부(3321)와 제2 체결부(3322) 사이의 동일한 높이에 복수 개 형성될 수 있다. 공기 유입구(3323)를 통해 노즐 몸체(310) 및 노즐 팁 부재(420)로 공기가 유입될 수 있다.
도 5는 체결 부재(330)의 일 예를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 5에는 사각형의 공기 유입구(3323)가 6개 형성된 예를 도시하였지만, 공기 유입구(3323)의 형상, 개수 및 크기는 필요에 따라 조절될 수 있다. 또한, 공기 유입구(3323)는 개폐 가능하도록 제공될 수 있다. 한편, 공기 유입구(3323)의 배치(높이, 위치 등) 역시 필요에 따라 조절될 수 있다.
공기 유입부(334)는 측면이 내측 관형 부재(332)의 외측면으로부터 이격되어 내측 관형 부재(332)를 감싸는 형태로 형성되고, 상면이 개방되고 하면이 폐쇄된 형태로 제공됨으로써 내측 관형 부재(332)를 감싸는 형태의 공기 유입 유로(3341)를 형성할 수 있다. 공기 유입부(334)의 하면은 내측 관형 부재(332)의 하면보다 상단에 위치할 수 있다. 공기 유입부(334)의 하면은 내측 관형 부재(332)의 하면과 공기 유입구(3323) 사이의 높이에 위치할 수 있다. 공기 유입부(334)의 하면은 내측 관형 부재(332)의 외측면과 연결될 수 있다. 공기 유입부(334)의 하면은 하부로 갈수록 좁아지는 형태로 형성되어 공기 유입구(3323)를 통한 공기 유입을 유도할 수 있다. 공기 유입부(334)의 개방된 상면을 통해 공기 유입 유로(3341)로 유입된 공기는 공기 유입구(3323)를 통해 체결 부재(330)의 내부로 유입되고, 노즐 몸체(310) 및 노즐 팁 부재(320)의 내부로 유입될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 노즐의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참고하면, 체결 부재(330) 내부로 유입되는 공기의 흐름을 확인할 수 있다. 공기 유입부(334)의 상면을 통해 공기 유입 유로(3341)로 유입된 공기는, 공기 유입구(3323)를 통해 내형 관형 부재(332)의 내부로 유입될 수 있다. 내형 관형 부재(332) 내부로 유입된 공기는 내형 관형 부재(332)에 체결되어 연통되는 노즐 몸체(310) 및 노즐 팁 부재(320)로 유입될 수 있다. 공기 유입구(3323)를 통한 노즐(300) 내부로의 공기 유입은 상시 이루어질 수 있다.
노즐(300) 내부로 유입되는 공기는 처리액이 토출되는 도중에는 특별한 역할을 하지 않을 수 있다. 그러나, 처리액의 토출이 중단되는 경우, 공기 유입구(3323)를 통해 노즐(300) 내부로 유입되는 공기는 공기 유입구(3323)를 기준하여 처리액을 순간적으로 분리시킬 수 있다. 노즐(300) 내부로 유입된 공기는, 공기 유입구(3323)의 하부에 위치하는 처리액을 토출구(322)로 밀어내어 잔존하는 처리액 없이 모두 자유 낙하시키고, 공기 유입구(3323)의 상부에 위치하는 처리액에 지속적인 압력을 가해 안정적인 메니스커스(meniscus)를 형성할 수 있다. 또한, 개방된 공기 유입구(3323)의 개수 또는 공기 유입구(3323)의 크기 등을 조절함으로써 메니스커스의 높이를 원하는 높이로 조정할 수 있다. 이에 따라, 처리액 드롭 현상 및 테일러 콘 현상이 방지될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐(300)은 노즐 몸체(310)와 노즐 팁 부재(320)를 체결하는 체결 부재(330)를 포함하고, 체결 부재(330)의 공기 유입부(334)와 공기 유입구(3323)를 통해 노즐(300) 내부로 공기(외기)를 유입할 수 있다. 체결 부재(330)를 통해 노즐(300) 내부로 유입되는 공기는 처리액 공급 중단 시 순간적으로 처리액을 분리시켜 처리액을 석-백시킬 수 있다. 이때, 노즐(300)로 유입된 공기에 의하여 공기 유입구(3323) 상부에 위치하는 처리액에 대하여 안정적인 메니스커스(meniscus)가 형성되고, 공기 유입구(3323) 하부에 위치하는 처리액은 잔존량없이 토출구(322)로 모두 밀려남으로써 처리액 드롭 현상, 테일러 콘(Talyor Cone)현상 및 에어 포켓(air pocket) 현상 등이 방지될 수 있다. 또한, 종래의 노즐 몸체(310)와 노즐 팁 부재(320) 사이에 공기 유입구(3323) 및 공기 유입부(334)를 갖는 체결 부재(330)를 장착하는 것만으로 상술한 효과를 구현할 수 있으므로, 다른 구성 요소의 변경이 필요하지 않고, 제조 라인의 환경, 작업자의 숙련도 등에 관계 없이 동일한 효과가 구현될 수 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.
노즐: 300
노즐 몸체: 310
노즐 팁 부재: 320
토출구: 322
체결 부재: 330
내측 관형 부재: 332
공기 유입구: 3323
공기 유입부: 334
공기 유입 유로: 3341

Claims (20)

  1. 기판 처리를 위하여 기판을 향해 처리액을 공급하기 위한 노즐에 있어서,
    노즐 몸체;
    상기 노즐 몸체의 하부에 연결되는 노즐 팁 부재; 및
    상기 노즐 몸체와 상기 노즐 팁 부재를 연결하기 위해 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 팁 부재 사이에 배치되며, 상기 노즐 몸체 및 상기 노즐 팁 부재 내부로 공기를 유입시키는 체결 부재를 포함하는 노즐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 체결 부재는,
    양단의 제1 체결부와 제2 체결부 및 사이의 동일한 높이에 형성되는 하나 이상의 공기 유입구를 포함하는 내측 관형 부재와;
    상기 내측 관형 부재를 감싸는 형태의 공기 유입 유로를 형성하는 공기 유입부를 포함하는 노즐.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 공기 유입부는,
    상면이 개방되고 하면이 폐쇄된 형태로 제공되고,
    상기 하면은 상기 내측 관형 부재의 하면과 상기 공기 유입구 사이에서 상기 내측 관형 부재의 외측면과 연결되는 노즐.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 공기 유입부의 개방된 상면을 통해 유입된 공기는 상기 공기 유입구를 통해 상기 내측 관형 부재 내부로 유입되고,
    상기 내측 관형 부재 내부로 유입된 공기는 상기 처리액의 공급이 차단되는 때 상기 공기 유입구 상부에 안정적인 메니스커스(meniscus)를 형성하는 노즐.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 공기 유입부의 하면은 하부로 갈수록 좁아지는 형태를 갖는 노즐.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 내측 관형 부재의 내측면에는,
    상기 제1 체결부와 상기 제2 체결부에 의한 단차가 형성되는 노즐.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 체결부는 상기 노즐 몸체의 외측면에 접촉되고,
    상기 제2 체결부는 상기 노즐 팁 부재의 외측면에 접촉되는 노즐.
  8. 기판을 지지하면서 회전시키는 기판 지지 유닛;
    상기 기판 상으로 처리액을 공급하는 노즐과 상기 노즐로 처리액을 공급하는 처리액 공급부를 갖는 처리액 공급 유닛을 포함하고,
    상기 노즐은,
    노즐 몸체;
    상기 노즐 몸체의 하부에 연결되는 노즐 팁 부재; 및
    상기 노즐 몸체와 상기 노즐 팁 부재를 연결하기 위해 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 팁 부재 사이에 배치되며, 상기 노즐 몸체 및 상기 노즐 팁 부재 내부로 공기를 유입시키는 체결 부재를 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 체결 부재는,
    양단의 제1 체결부와 제2 체결부 및 사이의 동일한 높이에 형성되는 하나 이상의 공기 유입구를 포함하는 내측 관형 부재와;
    상기 내측 관형 부재를 감싸는 형태의 공기 유입 유로를 형성하는 공기 유입부를 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 공기 유입부는,
    상면이 개방되고 하면이 폐쇄된 형태로 형성되고,
    상기 하면은 상기 내측 관형 부재의 하면과 상기 공기 유입구 사이에서 상기 내측 관형 부재의 외측면과 연결되는 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 공기 유입부의 상면을 통해 유입된 공기는 상기 공기 유입구를 통해 상기 내측 관형 부재 내부로 유입되고,
    상기 내측 관형 부재 내부로 유입된 공기는 상기 처리액의 공급이 차단되는 때 상기 공기 유입구 상부에 안정적인 메니스커스(meniscus)를 형성하는 기판 처리 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 공기 유입부의 하면은 하부로 갈수록 좁아지는 형태를 갖는 기판 처리 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 내측 관형 부재는,
    상기 제1 체결부와 상기 제2 체결부에 의해 형성되는 내측면의 단차를 포함하는 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 체결부는 상기 노즐 몸체의 외측면에 접촉되고,
    상기 제2 체결부는 상기 노즐 팁 부재의 외측면에 접촉되는 기판 처리 장치.
  15. 기판 처리 설비에 있어서,
    기판이 수납된 캐리어가 안착되는 로드 포트;
    상기 로드 포트에 안착된 캐리어로부터 상기 기판을 반송하는 인덱스 로봇이내부에 제공되는 인덱스 챔버; 및
    상기 기판에 대하여 액 처리 공정을 수행하는 액 처리 장치를 포함하는 공정 처리부를 포함하고,
    상기 액 처리 장치는,
    기판을 지지하면서 회전시키는 기판 지지 유닛;
    상기 기판 상으로 처리액을 공급하는 노즐 및 상기 노즐로 처리액을 공급하는 처리액 공급부를 갖는 처리액 공급 유닛을 포함하고,
    상기 노즐은,
    노즐 몸체;
    상기 노즐 몸체의 하부에 연결되는 노즐 팁 부재; 및
    상기 노즐 몸체와 상기 노즐 팁 부재를 연결하기 위해 상기 노즐 몸체와 상기 노즐 팁 부재 사이에 배치되며, 상기 노즐 몸체 및 상기 노즐 팁 부재 내부로 공기를 유입시킴으로써 공급이 중단된 상기 처리액이 상기 노즐 팁 부재로부터 드롭되는 것을 방지하는 체결 부재를 포함하는 기판 처리 설비.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 체결 부재는,
    양단의 제1 체결부와 제2 체결부 및 사이의 동일한 높이에 형성되는 하나 이상의 공기 유입구를 포함하는 내측 관형 부재와;
    상기 내측 관형 부재를 감싸는 형태의 공기 유입 유로를 형성하는 공기 유입부를 포함하는 기판 처리 설비.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 공기 유입부는,
    상면이 개방되고 하면이 폐쇄된 형태로 형성되고,
    상기 하면은 상기 내측 관형 부재의 하면과 상기 공기 유입구 사이에서 상기 내측 관형 부재의 외측면과 연결되는 기판 처리 설비.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 공기 유입부의 상면을 통해 유입된 공기는 상기 공기 유입구를 통해 상기 내측 관형 부재 내부로 유입되고,
    상기 내측 관형 부재 내부로 유입된 공기는 상기 처리액의 공급이 차단되는 때 상기 공기 유입구 상부에 안정적인 메니스커스(meniscus)를 형성하는 기판 처리 설비.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 공기 유입부의 하면은 하부로 갈수록 좁아지는 형태를 갖는 기판 처리 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 제1 체결부는 상기 노즐 몸체의 외측면에 접촉되고,
    상기 제2 체결부는 상기 노즐 팁 부재의 외측면에 접촉되는 기판 처리 장치.
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