KR20240039498A - 노즐 유닛을 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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KR20240039498A
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substrate
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arm
substrate processing
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이주환
이현준
박소영
전명아
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 약액 공급 노즐과 가스 공급 노즐이 별도로 구비됨에 따라 기판의 건조 성능이 향상된 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.

Description

노즐 유닛을 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Substrate processing apparatus and substrate processing method including nozzle unit}
본 발명은 개별 구동되는 둘 이상의 노즐을 갖는 노즐 유닛을 포함하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자가 고밀도, 고집적화, 고성능화됨에 따라 회로 패턴의 미세화가 급속히 진행됨으로써, 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 물질을 제거하는 세정 공정이 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) 타입의 방식과, 스핀 척 위에 기판을 놓고 기판을 회전시키는 동안 기판의 표면에 약액을 공급하여 오염물질을 제거하는 스핀(Spin) 타입의 방식으로 나누어진다.
스핀 타입의 장치는 스핀 척 일측에 노즐 유닛이 구비된다. 노즐 유닛은 기판에 대하여 약액을 공급하기 위한 약액 공급 노즐과 질소 등과 같은 불활성 기체를 공급하기 위한 가스 공급 노즐을 포함한다. 기판에 대한 약액 공급 과정이 완료되면 기판을 건조시키기 위한 건조 공정이 수행되는데, 이때 건조 공정의 효율을 높이기 위하여 불활성 기체 등과 같은 건조 가스를 기판 표면에 분사하기 위하여 가스 공급 노즐이 구비된다.
일반적으로 기판에 약액을 공급하기 위한 약액 공급 노즐과 불활성 가스를 공급하기 위한 건조 가스 노즐은 일체형으로 구비되어 스핀 척 일측에 구비되므로, 약액 공급 공정 이후 건조 공정이 진행되는 동안 약액 공급 노즐은 불가피하게 기판 상부에서 대기하게 된다. 따라서 이소프로필 알코올(IPA)과 같은 표면 장력이 낮은 약액이 사용되는 경우 시간이 경과함에 따라 액적이 노즐 팁 외부로 노출되고, 건조 과정에서 기판에 대한 약액 드랍 및 전기 방사를 유발함으로써 기판 상에 몰림성, 환형 등과 같은 특이 결함을 발생시키는 문제가 있다.
또한, 이와 같은 일체형 노즐에 의하면 구조 상 불활성 가스의 토출 범위가 제한되므로 시작 지점의 반대편에 존재하는 기판의 에지 영역까지 불활성 가스가 도달하지 못하는 문제가 발생한다. 일체형 노즐을 반대편 에지 영역까지 이동시키게 되면 약액 공급 노즐이 컵 유닛과 충돌하기 때문이다. 이로 인해 기판 에지 영역에 건조 불량 및 특이맵 발생이 유발될 수 있다.
또한, 약액 공급 높이가 제한되어 있기 때문에 약액 공급 노즐과 일체형으로 제공되는 가스 공급 노즐 역시 그 제한 높이 이상으로 이동 불가하므로 타력 측면에서 사용 가능한 유량이 한정적이고 기판 상면에 대한 불활성 가스 분위기 증대에 있어 불리하다. 또한, 약액 공급 노즐로부터 가스 공급 노즐로의 약액 비산 리스크가 존재하는 문제가 있다. 또한, 가스 공급 노즐의 토출구를 약액 토출구의 토출구보다 작게 형성해야하는 한계 역시 존재한다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 기판 표면에 대한 약액 드랍, 불균일 건조 등에 의한 결함 리스크가 제거된 기판 액처리 기술을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 건조 범위 확대 및 약액 비산 방지를 구현하여 건조 성능이 향상되고 공정 활용도가 개선된 기판 액처리 기술을 제공하고자 한다.
본 발명이 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 상으로 액을 토출하는 제1 노즐; 상기 제1 노즐을 이동시키는 제1 구동 모듈; 기판 상으로 가스를 토출하는 제2 노즐; 및 상기 제1 구동 모듈과 독립적으로 제어되고 상기 제2 노즐을 이동시키는 제2 구동 모듈을 포함하고, 상기 제2 노즐이 상기 제1 노즐보다 상기 기판의 중심에 가깝게 위치하는 노즐 유닛이 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 구동 모듈은, 상기 제1 노즐을 지지하는 제1 아암; 상기 제1 아암의 하단에 결합되어 상기 제1 아암을 지지하는 제1 지지 축; 상기 제1 아암을 상기 제1 지지 축을 중심으로 회전시키는 제1 회전 구동부를 포함하고, 상기 제2 구동 모듈은, 상기 제2 노즐을 지지하는 제2 아암; 상기 제2 아암의 하단에 결합되어 상기 제2 아암을 지지하는 제2 지지 축; 상기 제2 아암을 상기 제2 지지 축을 중심으로 회전시키는 제2 회전 구동부; 및 상기 제2 노즐을 상하 방향으로 승강시키기 위한 제2 승강 구동부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은 각각 상기 제1 회전 구동부 및 상기 제2 회전 구동부에 의하여 스윙 이동되어 공정 위치 및 대기 위치로 이동되고, 상기 제1 노즐은 액 토출 공정을 완료하는 즉시 상기 제1 노즐의 대기 위치로 이동될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 구동 모듈 및 상기 제2 구동 모듈은, 상기 제1 노즐 또는 상기 제2 노즐의 수평 위치에 기반하여 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 간 거리를 조절하도록 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐 간 거리는, 상기 제1 노즐이 기판의 중앙 영역 상부로부터 기판의 에지 영역 상부로 이동함에 따라 좁아지도록 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은 각각 상기 제1 회전 구동부 및 상기 제2 회전 구동부에 의하여 스윙 이동되어 공정 위치 및 대기 위치로 이동되고, 상기 제1 노즐은 액 토출 공정을 완료하는 즉시 상기 제1 노즐의 대기 위치로 이동될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 구동 모듈 및 상기 제2 구동 모듈은, 상기 제1 노즐 또는 상기 제2 노즐의 수평 위치에 기반하여 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 간 거리를 조절하도록 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐 간 거리는, 상기 제1 노즐이 기판의 중앙 영역 상부로부터 기판의 에지 영역 상부로 이동함에 따라 좁아지도록 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 노즐의 높이는, 상기 제2 노즐이 상기 기판의 중앙 영역 상부로부터 상기 기판의 에지 영역 상부로 이동함에 따라 상승하도록 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 노즐의 토출구 면적은 상기 제1 노즐의 토출구 면적보다 크게 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상으로 처리 유체를 공급하기 위한 노즐 유닛을 포함하는 유체 공급 유닛을 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다. 상기 노즐 유닛은, 기판 상으로 세정액을 토출하는 제1 노즐; 상기 제1 노즐을 이동시키는 제1 구동 모듈; 기판을 건조하기 위하여 기판 상으로 불활성 가스를 토출하는 제2 노즐; 상기 제2 노즐을 이동시키는 제2 구동 모듈; 및 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐의 위치를 결정하기 위하여 상기 제1 구동 모듈과 상기 제2 구동 모듈을 독립적으로 제어하는 구동 제어부를 포함하고, 상기 제2 노즐이 상기 제1 노즐보다 상기 기판의 중심에 가깝게 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 액 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법이 제공될 수 있다. 상기 기판 처리 방법은, 기판 상으로 세정액을 공급하는 제1 노즐을 스윙 이동 방식으로 공정 위치 및 대기 위치로 이동시키는 제1 노즐 이동 단계; 상기 제1 노즐이 상기 제1 노즐의 공정 위치에서 회전하는 기판 상으로 세정액을 공급하는 세정액 공급 단계; 기판 상으로 불활성 기체를 공급하는 제2 노즐을 스윙 이동 방식으로 공정 위치 및 대기 위치로 이동시키는 제2 노즐 이동 단계; 상기 제2 노즐이 상기 제2 노즐의 공정 위치에서 회전하는 기판 상으로 건조 가스를 공급하는 건조 가스 공급 단계; 및 상기 제1 노즐 또는 상기 제2 노즐의 수평 위치에 기반하여 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐 간의 거리를 제어하는 노즐 간격 제어 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 노즐 이동 단계는, 상기 제1 노즐이 대기 위치로부터 공정 위치로 이동하는 단계; 및 상기 제1 노즐이 공정 위치로부터 대기 위치로 이동하는 단계를 포함하고, 상기 제1 노즐이 공정 위치로부터 대기 위치로 이동하는 단계는, 상기 세정액 공급 단계가 완료되는 즉시 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 노즐 간격 제어 단계는,
상기 제1 노즐이 기판 중앙 영역에 대응하는 위치에서 기판 에지 영역에 대응하는 위치로 이동함에 따라 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 간의 거리가 좁아지도록 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 노즐 이동 단계는, 상기 제2 노즐이 대기 위치로부터 공정 위치로 이동하는 단계; 및 상기 제2 노즐이 공정 위치로부터 대기 위치로 이동하는 단계를 포함하고, 상기 제2 노즐이 공정 위치로부터 대기 위치로 이동하는 단계는, 상기 세정액 공급 단계가 수행되는 도중에 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제2 노즐 이동 단계는, 상기 제2 노즐이 기판 중앙 영역에 대응하는 위치에서 기판 에지 영역에 대응하는 위치로 이동함에 따라 상기 제2 노즐을 상승시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 노즐 이동 단계는 상기 제1 노즐의 수평 이동 속도가 일정한 속도로 유지되고, 상기 제2 노즐 이동 단계는 상기 제2 노즐의 수평 위치에 따라 상기 제2 노즐의 수평 이동 속도가 감속 또는 가속될 수 있다. 이에 따라 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 간의 거리가 제어될 수 있다.
본 발명에 의하면 기판에 대한 액처리를 효율적으로 수행할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 기판 처리 장치의 파티클 소스를 방지함으로써 기판 및 기판 처리 공간에 대한 오염을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 기판에 대하여 약액을 공급하는 약액 공급 유닛과 불활성 가스를 공급하는 가스 공급 유닛이 개별적으로 구비됨으로써 기판에 대한 건조 범위가 확대되고 약액의 비산이 효과적으로 방지될 수 있으므로 기판의 건조 성능을 향상시켜 전체 액 처리 공정의 품질을 향상시킬 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 일 실시예에 따른 기판 처리 설비를 도시한 평면도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 기판 처리 장치를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 기판 처리 장치의 동작예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 종래 기술과 본 발명의 실시예의 건조 성능을 비교하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 처리 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
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. 예를 들면, 제작 방법 및/또는 허용 오차의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면으로서 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. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
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, 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 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.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
한편, 도면에서 구성 요소의 크기나 형상, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 기판 처리 설비의 일 예를 개략적으로 도시한 평면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명이 적용되는 기판 처리 설비(1)는 인덱스 모듈(10)과 공정 처리 모듈(20)을 가진다. 인덱스 모듈(10)은 로드 포트(120) 및 인덱스 프레임(140)을 가진다. 로드 포트(120), 인덱스 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드 포트(120), 인덱스 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하며, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 칭한다.
로드 포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(130)가 안착될 수 있다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 로드 포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(20)의 공정 효율 및 풋 프린트 조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(130)에는 기판들(W)을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯(미도시)이 형성될 수 있다. 캐리어(130)로는 전면개방일체형포드(Front Opening Unifed Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(220), 이송 챔버(240), 그리고 공정 유닛(260)을 포함할 수 있다. 이송 챔버(240)는 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 평행하게 배치될 수 있다. 이송 챔버(240)의 양측에는 각각 공정 유닛들(260)이 배치될 수 있다. 일 예로, 이송 챔버(240)의 일측 및 타측에서 공정 유닛(260)들은 이송 챔버(240)를 기준으로 대칭되도록 제공될 수 있다. 이송 챔버(240)의 일측에는 복수 개의 공정 유닛(260)들이 제공될 수 있다. 공정 유닛들(260) 중 일부는 이송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정 유닛들(260) 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 일 예로, 이송 챔버(240)의 일측에는 공정 유닛들(260)이 A X B의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1 방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정 유닛(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정 유닛(260)의 수이다. 이송 챔버(240)의 일측에 공정 유닛(260)이 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정 유닛들(260)은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정 유닛(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정 유닛(260)은 이송 챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 공정 유닛(260)은 이송 챔버(240)의 일측 또는 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼 유닛(220)은 인덱스 프레임(140)과 이송 챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송 챔버(240)와 인덱스 프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(220)의 내부에는 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공될 수 있다. 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개가 제공될 수 있다. 버퍼 유닛(220)은 인덱스 프레임(140)과 마주보는 면 및 이송 챔버(240)와 마주보는 면이 개방될 수 있다.
인덱스 프레임(140)은 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(130)와 버퍼 유닛(220) 간에 기판(W)을 반송할 수 있다. 인덱스 프레임(140)에는 인덱스 레일(142)과 인덱스 로봇(144)이 제공될 수 있다. 인덱스 레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(144)은 인덱스 레일(142) 상에 설치되며, 인덱스 레일(142)을 따라 제2 방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스 암(144c)을 가질 수 있다. 베이스(144a)는 인덱스 레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합되고, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공될 수 있다. 또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공될 수 있다. 인덱스 암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공될 수 있다. 인덱스 암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공될 수 있다. 인덱스 암(144c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치될 수 있다. 인덱스 암(144c)들 중 일부는 공정 처리 모듈(20)에서 캐리어(130)로 기판(W)을 반송하는 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(130)에서 공정 처리 모듈(20)로 기판(W)을 반송하는 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스 로봇(144)이 기판(W)을 반입 및 반출하는 과정에서, 공정 처리 전의 기판(W)으로부터 발생된 파티클이 공정 처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지하기 위함일 수 있다.
이송 챔버(240)는 버퍼 유닛(220)과 공정 유닛(260) 간에, 그리고 공정 유닛들(260) 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 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인 로봇(244)은 가이드 레일(242) 상에 설치되고, 가이드 레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인 로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 그리고 메인암(244c)을 가질 수 있다. 베이스(244a)는 가이드 레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치될 수 있다. 몸체(244b)는 베이스(244a)에 결합되고, 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공될 수 있다. 또한, 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 회전 가능하도록 제공될 수 있다. 메인 암(244c)은 몸체(244b)에 결합되고, 이는 몸체(244b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공될 수 있다. 메인 암(244c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공될 수 있다. 메인 암(244c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치될 수 있다.
공정 유닛(260)은 기판에 대한 처리 공정을 수행할 수 있다. 공정 유닛(260)은 기판(W)에 대하여 처리액을 공급함으로써 기판(W)을 액 처리하기 위한 기판 처리 장치(300)를 포함할 수 있다. 본 발명이 적용되는 실시예로서, 기판(W)에 대하여 세정액을 공급함으로써 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치를 예로 들어 설명한다. 공정 유닛(260)에 포함되는 기판 처리 장치(300)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 이와 달리 각각의 공정 유닛(260)에 포함되는 기판 처리 장치(300)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정 유닛들(260)은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정 유닛(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)들은 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 공정 유닛(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)의 구조는 서로 상이하게 제공될 수 있다.
도 2 및 도 3은 도 1의 공정 유닛(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 기판 처리 장치(300)의 개략적인 단면도이고 도 3은 기판 처리 장치(300)의 개략적인 상면도이다.
기판 처리 장치(300)는 기판(W)을 액 처리한다. 본 실시예에서는 기판의 액 처리 공정을 세정 공정으로 설명한다. 그러나 이는 본 발명이 적용되는 액 처리 공정을 세정 공정으로 한정하기 위함이 아니며, 본 발명은 기판에 대한 액 처리와 가스 처리가 시간차를 두고 수행되는 다양한 공정에 적용 가능하다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 처리 용기(320), 기판 지지 유닛(340), 승강 유닛(360), 노즐 유닛(380)을 포함하는 유체 공급 유닛 그리고 제어부(600)를 포함한다.
처리 용기(320)는 내부에 기판이 처리되는 처리 공간을 제공할 수 있다. 처리 용기(320)는 상부가 개방된 통 형상을 가질 수 있다. 처리 용기(320)는 공정 중 기판(W)으로 공급되는 처리액이 주위로 비산하는 것을 방지할 수 있다. 일 예로, 처리 용기(320)는 내부 회수통(322) 및 외부 회수통(326)을 가질 수 있다. 각각의 회수통(322,326)은 공정에 사용된 처리액들 중 서로 상이한 처리액을 회수할 수 있다. 내부 회수통(322)은 기판 지지 유닛(340)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부 회수통(326)은 내부 회수통(326)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공될 수 있다. 내부 회수통(322)의 내측 공간(322a) 및 내부 회수통(322)은 내부 회수통(322)으로 처리액이 유입되는 제1유입구(322a)로서 기능한다. 내부 회수통(322)과 외부 회수통(326)의 사이 공간(326a)은 외부 회수통(326)으로 처리액이 유입되는 제2유입구(326a)로서 기능한다. 일 예에 의하면, 각각의 유입구(322a, 326a)는 서로 상이한 높이에 위치될 수 있다. 각각의 회수통(322, 326)의 저면에는 회수 라인(322b, 326b)이 연결될 수 있다. 각각의 회수통(322,326)에 유입된 처리액은 회수 라인(322b, 326b)을 통해 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)으로 제공되어 재사용될 수 있다.
기판 지지 유닛(340)은 처리 공간에서 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지 및 회전시킬 수 있다. 일 예로, 기판 지지 유닛(340)은 스핀 헤드를 포함할 수 있다. 기판 지지 유닛(340)은 지지 부재(342), 지지 핀(344), 척 핀(346), 그리고 회전 구동 부재를 가질 수 있다. 지지 부재(342)는 대체로 원형의 판 형상으로 제공되고, 상부면 및 하부면을 가진다. 하부면은 상부면에 비해 작은 직경을 가질 수 있다. 상부면 및 하부면은 그 중심축이 서로 일치하도록 위치된다.
지지 핀(344)은 복수 개 제공되어 지지 부재(342) 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치될 수 있다. 지지 핀(344)은 지지 부재(342)에서 상부로 돌출되도록 제공될 수 있다. 지지 핀(344)들은 서로 간의 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치될 수 있다. 지지 핀(344)은 지지 부재(342)의 상면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 후면 가장자리를 지지할 수 있다.
척 핀(346)은 복수 개 제공되고 지지 부재(342)의 중심에서 지지 핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치될 수 있다. 척 핀(346)은 지지 부재(342)의 상부면으로부터 상부로 돌출되도록 제공될 수 있다. 척 핀(346)은 지지 부재(342)이 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척 핀(346)은 지지 부재(342)의 반경 방향을 따라 외측 위치와 내측 위치 간에 직선 이동이 가능하도록 제공될 수 있다. 여기서 외측 위치란 내측 위치에 비해 지지 부재(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치를 말한다. 기판(W)이 기판 지지 유닛(340)에 로딩 또는 언로딩 시 척 핀(346)은 외측 위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행 시 척 핀(346)은 내측 위치에 위치될 수 있다. 이때, 내측 위치는 척 핀(346)과 기판(W)의 측부가 서로 접촉되는 위치이고, 외측 위치는 척 핀(346)과 기판(W)이 서로 이격되는 위치이다.
회전 구동 부재(348,349)는 지지 부재(342)를 회전시킨다. 지지 부재(342)는 회전 구동 부재(348,349)에 의해 자기 중심축을 중심으로 회전 가능하다. 회전 구동 부재(348,349)는 지지 축(348) 및 구동부(349)를 포함할 수 있다. 지지 축(348)은 제3방향(16)을 따라 높이를 갖는 통 형상을 가진다. 지지 축(348)의 상단은 지지 부재(342)의 저면에 고정 결합될 수 있다. 일 예에 의하면, 지지 축(348)은 지지 부재(342)의 저면 중심에 고정 결합될 수 있다. 구동부(349)는 지지 축(348)이 회전되도록 구동력을 제공한다. 지지 축(348)은 구동부(349)에 의해 회전되고, 지지 부재(342)는 지지 축(348)과 함께 회전 가능하다.
승강 유닛(360)은 처리 용기(320)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(320)가 상하로 이동됨에 따라 지지 부재(342)에 대한 처리 용기(320)의 상대 높이가 변경될 수 있다. 승강 유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동부(366)를 가진다. 브라켓(362)은 처리 용기(320)의 외벽에 고정 설치되고, 브라켓(362)에는 구동부(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정 결합될 수 있다.
일 예로, 기판(W)이 기판 지지 유닛(340)에 놓이거나, 기판 지지 유닛(340)으로부터 들어올려 질 때 기판 지지 유닛(340)이 처리 용기(320)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(320)는 하강되고, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(322,326)으로 유입될 수 있도록 처리 용기(320)의 높이가 조절될 수 있다. 선택적으로, 승강 유닛(360)은 기판 지지 유닛(340)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
노즐 유닛(380)은 기판(W) 상면으로 처리 유체를 공급한다. 기판의 상면은 패턴이 형성된 패턴면일 수 있다. 노즐 유닛(380)은 구동 모듈(381) 및 노즐(390)을 포함할 수 있다. 노즐(390)은 기판(W) 상으로 처리액을 토출하는 제1 노즐(392)과 기판(W) 상으로 건조 가스를 공급하는 제2 노즐(394)을 포함하고, 구동 모듈(381)은 제1 노즐(392)을 이동시키는 제1 구동 모듈과 제2 노즐(394)을 이동시키는 제2 구동 모듈을 포함할 수 있다. 제1 구동 모듈과 제2 구동 모듈은 제어부(600)에 연결되고 제어부(600)에 의하여 개별 제어되도록 구비될 수 있다. 따라서 제1 구동 모듈과 제2 구동 모듈은 서로 독립적으로 동작할 수 있다. 한편, 제1 노즐(392)과 제2 노즐(394), 제1 구동 모듈과 제2 구동 모듈의 구성은 동일하게 제공될 수 있다.
이하 설명의 편의를 위하여, 제1 노즐(392)과 제2 노즐(394)의 구성이 동일하고 제1 구동 모듈과 제2 구동 모듈의 구성이 동일한 것으로 예를 들고 제1 노즐(392)과 제2 노즐(394)을 노즐(390)로 통합하고, 제1 구동 모듈과 제2 구동 모듈을 구동 모듈(381)로 통합하여 설명하기로 한다. 그러나 이는 설명의 편의를 위한 일 실시예일뿐, 제1 노즐(392)과 제2 노즐(394) 및 제1 구동 모듈과 제2 구동 모듈의 구성은 서로 상이하게 제공될 수도 있다.
구동 모듈(381)은 노즐(390)을 공정 위치 및 대기 위치로 이동시킬 수 있다. 여기서 공정 위치는 노즐(390)이 기판 지지 유닛(340)에 놓인 기판(W)과 대향되는 위치이고, 대기 위치는 노즐(390)이 공정 위치를 벗어난 위치로 정의할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 노즐(392)의 대기 위치에는 노즐 홈(393)이 더 구비될 수 있다.
일 예에 의하면, 노즐(390)의 공정 위치는 전처리 위치 및 후처리 위치를 포함할 수 있다. 전처리 위치는 노즐(390)이 제1 공급 위치에 처리 유체를 공급하는 위치이고, 후처리 위치는 노즐(390)이 제2 공급 위치에 처리 유체를 공급하는 위치로 제공될 수 있다. 일 예로, 제1 공급 위치는 제2 공급 위치보다 기판(W)의 중심에 더 가까운 위치이고, 제2 공급 위치는 기판의 단부(에지, Edge) 영역에 포함되는 위치일 수 있다. 선택적으로, 제2 공급 위치는 기판의 단부에 인접한 영역일 수 있다. 선택적으로, 노즐(390)의 공정 위치는 제1 공급 위치만으로 정의될 수도 있다.
구동 모듈(381)은 아암(382), 지지 축(386), 그리고 구동부(388)를 포함할 수 있다.
지지 축(386)은 처리 용기(320)의 일측에 위치될 수 있다. 지지 축(386)은 그 길이 방향이 제3방향(16)을 향하는 로드 형상을 가질 수 있다. 지지 축(386)은 구동부(388)에 의해 회전 가능하도록 제공될 수 있다. 또한, 지지 축(386)은 상하 방향으로 승강 이동이 가능하도록 제공될 수 있다. 즉, 구동부(388)는 지지 축(386)을 회전시키는 회전 구동부와 승강 이동시키는 승강 구동부를 포함할 수 있다.
아암(382)은 지지 축(386)의 상단에 결합되고 아암(382)은 지지 축(386)으로부터 수직하게 연장될 수 있다. 아암(382)의 끝단에는 노즐(390)이 고정 결합될 수 있다.
지지 축(386)이 회전됨에 따라 아암(382)은 지지 축(386)을 중심으로 회전되고, 아암(382)의 끝단에 고정 결합된 노즐(390) 역시 회전될 수 있다. 따라서, 지지 축(386)이 회전됨에 따라 노즐(390)은 아암(382)과 함께 스윙 이동 가능하다. 노즐(390)은 스윙 이동되어 공정 위치 및 대기 위치로 이동될 수 있다.
또한, 지지 축(386)이 상하 방향으로 승강 이동됨에 따라 아암(382)과 노즐(390) 역시 상하 방향으로 승강 이동될 수 있다. 따라서, 지지 축(386)이 상하 방향으로 승강 이동됨에 따라 노즐(390)의 높이가 조절될 수 있다.
한편, 선택적으로 아암(382)은 그 길이 방향을 향해 전진 및 후진 이동이 가능하도록 제공될 수 있다. 상부에서 바라볼 때 노즐(390)이 승강 이동되는 경로는 공정 위치에서 기판(W)의 중심축과 일치될 수 있다.
한편, 세정액으로서 제공되는 처리액은 케미칼, 린스액, 그리고 유기 용제 중 하나일 수 있다. 또는, 처리액은 둘 이상의 처리액이 혼합된 혼합액일 수 있다. 케미칼은 산 또는 염기 성질을 가지는 액일 수 있다. 케미칼은 황산(H2SO4), 인산(P2O5), 불산(HF) 그리고 수산화 암모늄(NH4OH)을 포함할 수 있다. 린스액은 순수(H20)일 수 있다. 유기용제는 이소프로필알코올(IPA) 액일 수 있다. 한편, 도 2에 도시된 바와 달리 기판 상으로 처리액을 공급하기 위한 제1 노즐(392)은 복수 개로 제공될 수 있으며, 각각은 서로 상이한 종류의 처리액들을 공급할 수 있다. 이때, 제1 구동 모듈 역시 제1 노즐(392)와 동일한 개수로 복수 개 제공될 수 있다.
또한, 건조 가스로 제공되는 가스는 질소 등과 같은 불활성 기체 중 하나일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(300)의 동작예를 설명하기 위한 도면이다.
상술한 바와 같이, 제1 노즐(392)과 제2 노즐(394), 제1 구동 모듈 및 제2 구동 모듈이 동일한 구성을 갖더라도 본 발명에 의한 제1 구동 모듈과 제2 구동 모듈은 분리(개별) 구성됨으로써 제1 노즐(392)의 이동과 제2 노즐(394)의 이동이 서로 독립적으로 수행된다. 이에 따라 처리액의 드랍 리스크(Drop Risk)가 제거되고 건조 성능이 향상될 수 있다.
제1 구동 모듈과 제2 구동 모듈의 분리(개별) 구성에 의하면, 제1 노즐(392)은 액 토출 공정을 완료하는 즉시 대기 위치로 이동될 수 있다. 즉, 제1 노즐(392)은 제2 노즐(394)의 구동과 상관없이 액 토출 공정을 완료하는 대로 대기 위치로 이동될 수 있다. 이에 따라, 제2 노즐(394)에 의한 건조 공정 동안 제1 노즐(392)이 대기 위치로 이동하지 못하고 기판(W) 상에서 대기함으로써 발생할 수 있는 불필요한 IPA Drop 현상이 방지될 수 있다. 나아가 파티클 소스로 작용하는 IPA Drop 현상에 의한 기판 상의 몰림성, 환형 등의 특이 결함 발생을 방지할 수 있다.
제2 노즐(394)은 제1 노즐(392)의 액 토출 공정이 완료된 즉시 건조 공정을 수행하기 위하여 제1 노즐(392)에 의한 액 토출 공정이 수행되고 있는 때 대기 위치로부터 공정 위치로 이동될 수 있다. 이에 따라 액 토출 공정과 건조 공정 사이의 딜레이가 방지됨으로써 기판에 대한 세정 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 제1 노즐(392)의 이동과 제2 노즐(394)의 이동이 독립적으로 구동됨으로써 제2 노즐(394)의 기판(W) 스캔 범위가 종래에 비해 넓어질 수 있다. 따라서 제2 노즐(394)에 의한 건조 범위 확대, 특히 에지 드라이 범위 확대로 종래의 특이맵을 개선할 수 있다.
이때, 제2 노즐(394)은 제1 노즐(392)에 비해 기판(W)의 중심에 가깝게 위치하도록 제공되는 것이 바람직하다. 제2 노즐(394)을 제1 노즐(392)에 비해 기판(W)의 중심에 가깝도록 배치함에 따라 제2 노즐(394)이 토출하는 건조 가스가 도달하는 기판(W) 영역을 확장시킬 수 있다. 건조 가스가 도달하는 기판(W) 영역이 확장됨에 따라 건조 성능이 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(300)는 제1 노즐(392) 또는 제2 노즐(394)의 수평 위치에 기반하여 서로 간의 간격(거리)가 조절되도록 제공된다. 일 예로, 제1 노즐(392) 및 제2 노즐(394) 간의 거리는 제1 노즐(392)이 기판(W)의 중앙 영역 상부로부터 에지 영역으로 이동할수록 좁아지도록 제어될 수 있다. 일 예로, 제1 노즐(392)의 회전 속도는 등속으로 일정하게 유지하고, 제2 노즐(394)의 회전 속도는 기판(W)의 중앙 영역 상부에 위치하는 때는 감속시키고 도 3에 도시된 건조링(R)이 형성되는 시점으로부터 기판(W)의 에지 영역 상부로 갈수록 제2 노즐(394)의 회전 속도를 가속시킴으로써 제1 노즐(392) 및 제2 노즐(394) 간의 거리를 제어할 수 있다.
제1 노즐(392)이 기판(W)의 중앙 영역 상부에 위치하는 때 제1 노즐(392)과 제2 노즐(394)이 이격되도록 위치시킴으로써 제1 노즐(392)에 의한 처리액의 비산이 제2 노즐(394)에 의하여 방지되고, 제1 노즐(392)이 기판(W)의 중앙 영역 상부로부터 기판(W)의 에지 영역 상부로 갈수록 제1 노즐(392)과 제2 노즐(394)이 인접하도록 위치시킴으로써 원심력에 의해 기판(W) 상에 잔존하는 처리액이 제2 노즐(394)에 의하여 모두 제거될 수 있다. 따라서 기판(W) 전체 영역에 대한 균일한 건조를 달성함으로써 건조 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 제2 노즐(394)의 높이는 제2 노즐(394)의 수평 위치에 기반하여 제어될 수 있다. 구체적으로, 제2 노즐(394)의 높이는 제2 노즐(394)이 기판의 중앙 영역 상부로부터 기판의 에지 영역 상부로 이동함에 따라 상승하도록 제어될 수 있다. 제2 노즐(394)이 기판(W)의 중앙 영역보다 에지 영역에 인접하게 위치할수록 제2 노즐(394)의 높이를 상승시킴으로써 기판(W) 상으로 공급되는 건조 가스의 유량이 증가되어 기판(W) 상의 건조 가스 농도가 증가되고, 고속 회전하는 기판 지지 유닛(340)에 의한 처리액의 비산이 방지될 수 있다. 따라서, 기판(W) 주위의 약액 분위기가 건조 가스 분위기로 빠르게 치환됨으로써 기판(W) 전체에 대하여 균일한 건조가 보다 빠르고 효율적으로 수행되므로 건조 성능이 향상될 수 있다.
한편, 제2 노즐(394)의 토출구 면적을 제1 노즐(392)의 토출구 면적보다 크거나 같게 구비함으로써 기판(W) 상으로 공급되는 건조 가스의 유량을 증가시킬 수 있고, 기판 (W) 상으로 공급되는 건조 가스의 유량을 증가시킴으로써 기판(W) 상의 건조 가스 농도를 증가시킬 수 있다. 마찬가지로, 기판(W) 상의 건조 가스 농도를 증가시킴에 따라 건조 가스에 의한 분위기 치환이 용이하고 처리액의 비산을 방지하는 효과가 증가될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 건조 성능 향상 효과를 확인하기 위한 시뮬레이션 결과이다. 비교예는 기존의 세정 처리 장치를 사용하였다. 도 5를 참고하면 본 발명의 실시예에 의하면 기존 세정 처리 장치에 비하여 기판 주변부에 존재하는 건조 가스(불활성 가스)의 농도가 현저하게 향상된 것을 확인할 수 있다. 기판 주변부에 존재하는 건조 가스의 농도가 현저하게 향상됨에 따라 건조 성능이 향상될 것을 예상할 수 있다.
제어부(600)는 구동 모듈(381)을 제어할 수 있다. 제어부(600)는 제1 구동 모듈 및 제2 구동 모듈과 연결되어 제1 구동 모듈 및 제2 구동 모듈에 의한 제1 노즐(392)과 제2 노즐(394)의 이동을 각각 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(600)는 구동 모듈(381)을 제어하기 위한 구동 제어부를 포함하고, 구동 제어부는 기판 처리 과정에 기초하여 제어 신호를 발생시켜 이를 구동 모듈(381)에 전달할 수 있다. 구동 제어부는 기판 처리 과정에 따른 제1 노즐(392)과 제2 노즐(394)의 수평에 기반하여 제1 노즐(392)과 제2 노즐(394) 간 거리를 제어할 수 있다. 일 예로, 구동 제어부는 제1 노즐(392)과 제2 노즐(394)의 속도를 제어함으로써 제1 노즐(392)과 제2 노즐(394) 간 거리를 제어할 수 있다. 이때, 제1 노즐(392)과 제2 노즐(394) 간의 거리는 제1 노즐(392)과 제2 노즐(394) 간의 수평 거리뿐만 아니라 수직 거리를 포함한다. 구동 제어부는 기판 처리 단계에 따른 제2 노즐(394)의 수평 위치에 기반하여 제2 노즐(394)의 높이를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(600)는 회전 구동 부재를 제어할 수 있다. 제어부(600)는 회전 구동 부재의 구동부(349)와 연결되어 지지 부재(342)의 회전 속도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어부(600)는 기판 처리 단계에 기초하여 제어 신호를 발생시키고, 이를 구동부(349)에 전달할 수 있다. 구동부(349)는 제어부(600)가 전달한 제어 신호에 근거하여 지지 부재(342)의 회전 속도를 제어할 수 있다. 제어부(600)가 발생시키는 제어 신호는 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방식으로 제어 신호를 발생시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 처리 방법을 도시한다.
본 발명에 의한 기판 처리 방법은 기판 세정 장치를 이용하여 기판을 세정 처리하는 방법을 포함할 수 있다. 일 예로, 본 발명에 의한 기판 처리 방법은, 앞서 설명한 기판 처리 장치에 의하여 수행될 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 의한 기판 처리 방법은, 제1 노즐 이동 단계(S10), 세정액 공급 단계(S20), 제2 노즐 이동 단계(S30), 건조 가스 공급 단계(S40)를 포함할 수 있다.
제1 노즐 이동 단계(S10)는 기판(W) 상으로 세정액을 공급하는 제1 노즐(392)을 이동시키는 단계로, 제1 노즐(392)을 대기 위치로부터 공정 위치로 이동시키는 단계(S10)와 제1 노즐(392)을 공정 위치로부터 대기 위치로 복귀시키는 제1 노즐 복귀 단계(S50)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 노즐(392)의 대기 위치는 제1 노즐(392)이 기판 지지 유닛(340)에 대응되지 않는 위치에 놓인 위치로 정의 할 수 있다. 대기 위치에서 제1 노즐(392)은 제1 노즐 홈(393) 상부에 위치할 수 있다. 공정 위치는 제1 노즐(392)이 기판 지지 유닛(340)에 대응되는 위치에 놓인 위치를 의미하며, 제1 노즐(392)이 대기 위치로부터 이동하여 최종적으로 도달하는 위치는 기판(W)의 중앙 영역에 대응되는 위치를 의미할 수 있다. 제1 노즐 이동 단계(S10)는 일정한 속도로 수행될 수 있다.
제1 노즐 이동 단계(S10)에서 제1 노즐(392)은 제1 지지 축이 회전됨에 따라 스윙 이동됨으로써 대기 위치로 및 공정 위치로 이동될 수 있다. 선택적으로, 제1 노즐 이동 단계(S10)는 제1 노즐(392)의 승강 과정을 더 포함할 수 있다.
세정액 공급 단계(S20)는 공정 위치로 이동된 제1 노즐(392)에 의하여 기판(W) 상으로 세정액을 공급하는 단계로, 기판 지지 유닛(340)에 의하여 회전하는 기판(W) 상으로 세정액을 공급하는 단계이다. 일 예에서, 제1 노즐(392)의 토출 지점은 기판(W)의 중앙 영역과 기판(W)의 에지 영역 간에서 변경될 수 있다. 일 예로, 세정액 공급 단계(S20)가 시작될 때 제1 노즐(392)에 의한 세정액 탄착 지점은 기판(W)의 중앙 영역이고, 세정액 공급 단계(S20)가 종료될 때 제1 노즐(392)에 의한 세정액 탄착 지점은 기판(W)의 에지 영역일 수 있다.
제2 노즐 이동 단계(S30)는 기판(W) 상으로 건조 가스를 공급하는 제2 노즐(394)을 이동시키는 단계로, 제2 노즐(394)을 대기 위치로부터 공정 위치로 이동시키는 단계(S30)와 제2 노즐(394)을 공정 위치로부터 대기 위치로 복귀시키는 제2 노즐 복귀 단계(S60)를 포함할 수 있다. 이때, 제2 노즐(394)의 대기 위치는 제2 노즐(394)이 기판 지지 유닛(340)에 대응되지 않는 위치에 놓인 위치로 정의 할 수 있다. 공정 위치는 제2 노즐(394)이 기판 지지 유닛(340)에 대응되는 위치에 놓인 위치를 의미하며, 제2 노즐(394)이 대기 위치로부터 이동하여 최종적으로 도달하는 공정 위치는 기판(W)의 중앙 영역에 대응되는 위치를 의미할 수 있다. 또는, 제2 노즐(394)이 대기 위치로부터 이동하여 최종적으로 도달하는 공정 위치는 제2 노즐(394)이 대기 위치로부터 공정 위치를 향해 최대한 회전됨으로써 도달할 수 있는 기판(W)의 단부일 수 있다. 즉, 제2 노즐(394)의 대기 영역에 인접하는 기판(W)의 에지 영역과 반대편에 존재하는 에지 영역일 수 있다.
제2 노즐 이동 단계(S30)에서 제2 노즐(394)은 제2 지지 축이 회전됨에 따라 스윙 이동됨으로써 대기 위치로 및 공정 위치로 이동될 수 있다. 제2 노즐 이동 단계(S30)는 기판 처리 방법의 효율을 위하여 세정액 공급 단계(S20)가 수행되는 도중에 시작될 수 있다. 예를 들어, 제2 노즐(394)은 제1 노즐(392)의 액 토출 공정이 완료된 즉시 건조 공정을 수행하기 위하여 제1 노즐(392)에 의한 액 토출 공정이 수행되고 있는 때 대기 위치로부터 공정 위치로 이동될 수 있다. 이에 따라 액 토출 공정과 건조 공정 사이의 딜레이가 방지됨으로써 기판에 대한 세정 처리 효율이 향상될 수 있다.
제2 노즐 이동 단계(S30)는 제2 노즐(394)의 승강 과정을 더 포함할 수 있다. 제2 노즐(394)의 승강과정은 제2 노즐(394)의 수평 위치에 기반하여 수행되고, 제2 노즐(394)은 기판(W)의 중앙 영역으로부터 에지 영역에 가까워질수록 그 높이가 상승되도록 제어될 수 있다. 기판의 에지 영역에서 더 높은 위치에 배치됨으로써 기판(W)으로 공급되는 건조 가스의 유량이 증가되므로 기판(W) 상의 건조 가스 농도가 증가되어 분위기 치환이 효과적으로 발생하고 고속 회전하는 기판 지지 유닛(340)에 의한 처리액의 비산이 건조 가스에 의하여 방지될 수 있다. 즉, 기판(W) 주위의 분위기를 건조 가스 분위기로 용이하게 치환할 수 있고 기판(W)으로부터 처리액이 처리 공간 외부로 비산되는 것을 방지할 수 있다.
건조 가스 공급 단계(S40)는 공정 위치로 이동된 제2 노즐(394)에 의하여 기판(W) 상으로 건조 가스를 공급하는 단계로, 기판 지지 유닛(340)에 의하여 회전하는 기판(W) 상으로 질소 등과 같은 불활성 기체를 공급하는 단계이다. 일 예에서, 제2 노즐(394)의 토출 지점은 기판(W)의 중앙 영역과 기판(W)의 에지 영역 간에서 변경될 수 있다. 일 예로, 건조 가스 공급 단계(S40)가 시작될 때 제2 노즐(394)에 의한 건조 가스 탄착 지점은 제2 노즐(394)의 대기 위치에 인접한 기판(W)의 에지 영역이고, 건조 가스 공급 단계(S40)가 종료될 때 제2 노즐(394)에 의한 건조 가스 탄착 지점은 그 반대편에 위치한 기판(W)의 에지 영역일 수 있다.
제1 노즐 복귀 단계(S50)는 세정액 토출을 완료한 제1 노즐(392)을 공정 위치로부터 대기 위치로 복귀시키는 단계로, 세정액 공급 단계(S20)가 완료된 직후 바로 수행될 수 있다. 제1 노즐 복귀 단계(S50)는 제2 노즐 이동 단계(S30)와 독립적으로 수행된다. 제1 노즐 복귀 단계(S50)는 제2 노즐 이동 단계(S30)와 독립적으로 수행되고 세정액 공급 단계(S20)가 완료된 직후 바로 수행됨에 따라 제2 노즐(394)에 의한 건조 공정 동안 제1 노즐(392)이 대기 위치로 이동하지 못하고 기판(W) 상에서 대기함으로써 발생할 수 있는 불필요한 IPA Drop 현상이 방지되고 IPA Drop 현상에 의한 기판 상의 몰림성, 환형 등의 특이 결함 발생을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 기판 처리 방법은 제1 노즐(392) 및 제2 노즐(394) 중 적어도 하나의 수평 위치에 기반하여 제1 노즐(392)과 제2 노즐(394) 간의 거리를 제어하는 노즐 간격 제어 단계를 더 포함한다.
노즐 간격 제어 단계는 제1 노즐(392)이 공정 영역에서 대기 위치로 이동함에 따라, 즉 제1 노즐(392)이 기판 중앙 영역의 상부에서 기판 에지 영역의 상부로 이동함에 따라 제1 노즐(392)과 제2 노즐(394) 간의 거리가 좁아지도록 제어한다. 일 예로, 노즐 간격 제어 단계는 제1 노즐(392) 및 제2 노즐(394)의 속도를 조절함으로써 수행될 수 있다. 제1 노즐(392)의 회전 속도를 일정하게 유지하고, 제2 노즐(394)의 회전 속도를 제2 노즐(394)의 수평 위치에 따라 제2 노즐(394)의 수평 속도가 감속 또는 가속됨으로써 제1 노즐(392)과 제2 노즐(394) 간의 거리가 제어될 수 있다.
구체적으로, 제1 노즐(392)의 회전 속도는 등속으로 일정하게 유지하고, 제2 노즐(394)의 회전 속도는 기판(W)의 중앙 영역 상부에 위치하는 때는 감속시키고 도 3에 도시된 건조링(R)이 형성되는 시점으로부터 기판(W)의 에지 영역 상부로 갈수록 제2 노즐(394)의 회전 속도를 가속시킴으로써 제1 노즐(392) 및 제2 노즐(394) 간의 거리를 제어할 수 있다.
제1 노즐(392)이 기판(W)의 중앙 영역 상부에 위치하는 때 제1 노즐(392)과 제2 노즐(394)이 이격되도록 위치시킴으로써 제1 노즐(392)에 의한 처리액의 비산이 제2 노즐(394)에 의하여 방지되고, 제1 노즐(392)이 기판(W)의 중앙 영역 상부로부터 기판(W)의 에지 영역 상부로 갈수록 제1 노즐(392)과 제2 노즐(394)이 인접하도록 위치시킴으로써 원심력에 의해 기판(W) 상에 잔존하는 처리액이 제2 노즐(394)에 의하여 모두 제거될 수 있다. 따라서 기판(W) 전체 영역에 대한 균일한 건조를 달성함으로써 건조 성능을 향상시킬 수 있다.
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.
380: 노즐 유닛
381: 구동 모듈
390: 노즐
392: 제1 노즐
394: 제2 노즐

Claims (20)

  1. 기판 상으로 액을 토출하는 제1 노즐;
    상기 제1 노즐을 이동시키는 제1 구동 모듈;
    기판 상으로 가스를 토출하는 제2 노즐; 및
    상기 제1 구동 모듈과 독립적으로 제어되고 상기 제2 노즐을 이동시키는 제2 구동 모듈을 포함하고,
    상기 제2 노즐이 상기 제1 노즐보다 상기 기판의 중심에 가깝게 위치하는 노즐 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구동 모듈은,
    상기 제1 노즐을 지지하는 제1 아암;
    상기 제1 아암의 하단에 결합되어 상기 제1 아암을 지지하는 제1 지지 축;
    상기 제1 아암을 상기 제1 지지 축을 중심으로 회전시키는 제1 회전 구동부를 포함하고,
    상기 제2 구동 모듈은,
    상기 제2 노즐을 지지하는 제2 아암;
    상기 제2 아암의 하단에 결합되어 상기 제2 아암을 지지하는 제2 지지 축;
    상기 제2 아암을 상기 제2 지지 축을 중심으로 회전시키는 제2 회전 구동부; 및
    상기 제2 노즐을 상하 방향으로 승강시키기 위한 제2 승강 구동부를 포함하는 노즐 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은 각각 상기 제1 회전 구동부 및 상기 제2 회전 구동부에 의하여 스윙 이동되어 공정 위치 및 대기 위치로 이동되고,
    상기 제1 노즐은 액 토출 공정을 완료하는 즉시 상기 제1 노즐의 대기 위치로 이동되는 노즐 유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 구동 모듈 및 상기 제2 구동 모듈은,
    상기 제1 노즐 또는 상기 제2 노즐의 수평 위치에 기반하여 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 간 거리를 조절하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 노즐 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐 간 거리는,
    상기 제1 노즐이 기판의 중앙 영역 상부로부터 기판의 에지 영역 상부로 이동함에 따라 좁아지도록 제어되는 노즐 유닛.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 노즐의 높이는,
    상기 제2 노즐이 상기 기판의 중앙 영역 상부로부터 상기 기판의 에지 영역 상부로 이동함에 따라 상승하도록 제어되는 노즐 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 노즐의 토출구 면적이 상기 제1 노즐의 토출구 면적보다 크게 구비되는 노즐 유닛.
  8. 기판을 지지하는 기판 지지 유닛;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상으로 처리 유체를 공급하기 위한 노즐 유닛을 포함하는 유체 공급 유닛을 포함하며,
    상기 노즐 유닛은,
    기판 상으로 세정액을 토출하는 제1 노즐;
    상기 제1 노즐을 이동시키는 제1 구동 모듈;
    기판을 건조하기 위하여 기판 상으로 불활성 가스를 토출하는 제2 노즐;
    상기 제2 노즐을 이동시키는 제2 구동 모듈; 및
    상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐의 위치를 결정하기 위하여 상기 제1 구동 모듈과 상기 제2 구동 모듈을 독립적으로 제어하는 구동 제어부를 포함하고,
    상기 제2 노즐이 상기 제1 노즐보다 상기 기판의 중심에 가깝게 위치하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 구동 모듈은,
    상기 제1 노즐을 지지하는 제1 아암;
    상기 제1 아암의 하단에 결합되어 상기 제1 아암을 지지하는 제1 지지 축;
    상기 제1 지지 축을 중심으로 상기 제1 아암을 회전시키는 제1 회전 구동부를 포함하고,
    상기 제2 구동 모듈은,
    상기 제2 노즐을 지지하는 제2 아암;
    상기 제2 아암의 하단에 결합되어 상기 제2 아암을 지지하는 제2 지지 축;
    상기 제2 지지 축을 중심으로 상기 제2 아암을 회전시키는 제2 회전 구동부; 및
    상기 제2 노즐을 상하 방향으로 승강시키기 위한 제2 승강 구동부를 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은 각각 상기 제1 회전 구동부 및 상기 제2 회전 구동부에 의하여 스윙 이동되어 공정 위치 및 대기 위치로 이동되고,
    상기 제1 노즐은 세정액 토출 공정을 완료하는 즉시 상기 제1 노즐의 대기 위치로 이동되는 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 구동 제어부는,
    상기 제1 노즐 또는 상기 제2 노즐의 수평 위치에 기반하여 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 간 거리를 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐 간 거리는,
    상기 제1 노즐이 상기 기판의 중앙 영역 상부로부터 상기 기판의 에지 영역 상부로 이동함에 따라 좁아지도록 제어되는 기판 처리 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2 노즐의 높이는,
    상기 제2 노즐이 상기 기판의 중앙 영역 상부로부터 상기 기판의 에지 영역 상부로 이동함에 따라 상승하도록 제어되는 기판 처리 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제2 노즐의 토출구 면적이 상기 제1 노즐의 토출구 면적보다 크거나 같게 구비되는 기판 처리 장치.
  15. 액 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    기판 상으로 세정액을 공급하는 제1 노즐을 스윙 이동 방식으로 공정 위치 및 대기 위치로 이동시키는 제1 노즐 이동 단계;
    상기 제1 노즐이 상기 제1 노즐의 공정 위치에서 회전하는 기판 상으로 세정액을 공급하는 세정액 공급 단계;
    기판 상으로 불활성 기체를 공급하는 제2 노즐을 스윙 이동 방식으로 공정 위치 및 대기 위치로 이동시키는 제2 노즐 이동 단계;
    상기 제2 노즐이 상기 제2 노즐의 공정 위치에서 회전하는 기판 상으로 건조 가스를 공급하는 건조 가스 공급 단계; 및
    상기 제1 노즐 또는 상기 제2 노즐의 수평 위치에 기반하여 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐 간의 거리를 제어하는 노즐 간격 제어 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 노즐 이동 단계는,
    상기 제1 노즐이 대기 위치로부터 공정 위치로 이동하는 단계; 및
    상기 제1 노즐이 공정 위치로부터 대기 위치로 이동하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 노즐이 공정 위치로부터 대기 위치로 이동하는 단계는,
    상기 세정액 공급 단계가 완료되는 즉시 수행되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 노즐 간격 제어 단계는,
    상기 제1 노즐이 기판 중앙 영역에 대응하는 위치에서 기판 에지 영역에 대응하는 위치로 이동함에 따라 상기 제1 노즐과 상기 제2 노즐 간의 거리가 좁아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제2 노즐 이동 단계는,
    상기 제2 노즐이 대기 위치로부터 공정 위치로 이동하는 단계; 및
    상기 제2 노즐이 공정 위치로부터 대기 위치로 이동하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 노즐이 공정 위치로부터 대기 위치로 이동하는 단계는,
    상기 세정액 공급 단계가 수행되는 도중에 수행되는 기판 처리 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2 노즐 이동 단계는,
    상기 제2 노즐이 기판 중앙 영역에 대응하는 위치에서 기판 에지 영역에 대응하는 위치로 이동함에 따라 상기 제2 노즐을 상승시키는 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 제1 노즐 이동 단계는 상기 제1 노즐의 수평 이동 속도가 일정하게 유지되고,
    상기 제2 노즐 이동 단계는 상기 제2 노즐의 수평 위치에 따라 상기 제2 노즐의 수평 이동 속도가 감속 또는 가속되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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