KR100895030B1 - 기판 처리 장치 및 이에 구비된 노즐의 세정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 처리 장치 및 이에 구비된 노즐의 세정 방법을 개시한 것으로서, 약액 노즐의 선단에 인접한 영역으로 세정액을 분사하면서 약액 노즐 내의 약액을 흡입하여 약액 노즐의 선단 내부로 세정액을 유입시키는 것을 특징으로 가진다.
이러한 특징에 의하면, 약액 노즐 내의 약액의 변질에 따른 공정 불량을 예방하고, 약액의 소모량을 줄일 수 있는 기판 처리 장치 및 이에 구비된 노즐의 세정 방법을 제공할 수 있다.
약액 노즐, 흡입 부재, 세정
Description
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 예를 보여주는 측단면도,
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 평면도,
도 3은 도 2의 노즐 세정부의 측단면도,
도 4a 내지 도 4f는 약액 노즐의 세정 과정을 보여주는 도면들,
도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 다른 예를 보여주는 평면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 처리실 200 : 약액 처리부
240 : 약액 공급 부재 242 : 약액 노즐
252 : 흡입 부재 300 : 노즐 세정부
310 : 하우징 312 : 세정액 라인
314 : 건조 가스 라인 400 : 불용액 배스
본 발명은 기판 처리 장치 및 이에 구비된 노즐을 세정하는 방법에 관한 것 이다.
일반적으로 반도체 디바이스를 제조하기 위해서는 이온 주입 공정, 증착 공정, 사진 공정 및 식각 공정 등과 같은 다수의 단위 공정들이 요구된다. 이러한 단위 공정들 중에서 사진(Photo-Lithography) 공정은 기판상에 원하는 패턴을 형성하기 위한 공정이다.
사진 공정은 기판의 표면에 포토레지스트(Photoresist)와 같은 감광 물질을 균일하게 도포하고, 도포된 감광막 위에 소정의 레이아웃으로 형성된 포토마스크 상의 특정 패턴에 따라 노광 공정을 수행하며, 노광된 감광막의 불필요한 부위를 현상액으로 제거함으로써, 요구되는 패턴으로 형성하는 공정을 말한다.
이 중 감광막을 도포하는 공정은 포토레지스트와 같은 감광 물질이 저장된 약액 용기로부터 펌프로 공급되는 감광 물질을 노즐 측으로 펌핑하고, 노즐을 통해 감광 물질을 기판상에 분사함으로써 수행되며, 기판상에 도포된 감광막의 두께는 포토레지스트의 점성 계수, 다중체 함량 및 기판의 회전 속도 등에 의해 영향을 받는다.
본 발명은 기판을 처리하는 약액에 의한 공정 불량을 최소화할 수 있는 기판 처리 장치 및 이에 구비된 노즐의 세정 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판 처리에 사용되는 약액의 소모량을 줄일 수 있는 기판 처리 장치 및 이에 구비된 노즐의 세정 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 기판 처리 장치는 기판상에 약액을 분사하는 약액 노즐과, 상기 약액 노즐 내의 약액을 흡입하여 약액 분사 방향의 반대 방향으로 약액을 이동시키는 흡입 부재를 가지는 약액 처리부와; 상기 약액 처리부에 인접 배치되며, 그리고 공정 진행을 위해 대기 중인 상기 약액 노즐을 세정하는 노즐 세정부;를 포함하되, 상기 노즐 세정부는 상기 약액 노즐이 대기하는 공간을 제공하는 하우징과; 상기 하우징에 위치한 상기 약액 노즐의 선단으로 세정액을 공급하는 세정액 공급 부재;를 포함한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 세정액 공급 부재는 상기 약액 노즐의 선단으로 세정액을 공급하도록 상기 하우징에 형성되는 세정액 공급 라인으로 마련될 수 있다.
상기 하우징에는 상기 약액 노즐로 건조 가스를 분사하는 건조 가스 라인이 형성될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 기판 처리 장치는 기판상에 약액을 분사하는 약액 노즐과, 상기 약액 노즐 내의 약액을 흡입하여 약액 분사 방향의 반대 방향으로 약액을 이동시키는 흡입 부재를 가지는 약액 처리부와; 공정 진행을 위해 대기 중인 상기 약액 노즐을 세정하는 노즐 세정부와; 상기 약액 처리부와 상기 노즐 세정부의 사이에 배치되며, 상기 약액과 혼합되지 않는 불용액이 채워진 불용액 배스;를 포함하되, 상기 노즐 세정부는 상기 약액 노즐이 대기하는 공간을 제공하는 하우징과; 상기 하우징에 위치한 상기 약액 노즐의 선단으로 세정액을 공급하는 세정액 공급 부재;를 포함한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 세정액 공급 부재는 상기 약액 노즐의 선단으로 세정액을 공급하도록 상기 하우징에 형성되는 세정액 공급 라인으로 마련되고, 상기 하우징에는 상기 약액 노즐로 건조 가스를 분사하는 건조 가스 라인이 형성될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 노즐 세정 방법은, 약액 노즐을 세정하는 방법에 있어서, 상기 약액 노즐의 토출구에 인접한 영역으로 세정액을 분사하면서 상기 약액 노즐 내의 약액을 흡입하여 상기 약액 노즐의 토출구로 세정액을 유입시킨다.
상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명에 의한 노즐 세정 방법에 있어서, 상기 약액 노즐의 토출구에 인접한 영역으로 세정액을 분사하기 전에 상기 약액 노즐 내의 약액을 흡입하여 약액의 액면을 약액 분사 방향의 반대 방향으로 이동시킬 수 있다.
상기 약액 노즐의 토출구에 인접한 영역으로 세정액을 분사하기 전의 상기 약액 노즐 내의 약액 흡입은 상기 약액 노즐의 토출구로 공기가 유입되도록 대기 상태에서 진행될 수 있다.
상기 약액 노즐의 토출구에 인접한 영역으로 세정액을 분사하기 전의 상기 약액 노즐 내의 약액 흡입은 상기 약액 노즐의 토출구로 상기 약액과 혼합되지 않는 불용액이 유입되도록 상기 불용액이 채워진 배스에서 진행될 수 있다.
상기 약액 노즐로 건조 가스를 공급하여 상기 약액 노즐의 외벽을 적시는 세정액을 건조할 수 있다.
상기 약액 노즐의 토출구로 세정액을 유입시켜 상기 약액 노즐을 세정 처리하는 공정은 상기 약액 노즐이 대기하는 위치에서 진행될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 장치 및 이에 구비된 노즐의 세정 방법을 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
( 실시 예 )
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 예를 보여주는 측단면도이고, 도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)는 처리실(100)과, 약액 처리부(200) 및 노즐 세정부(300)를 포함한다. 처리실(100)은 기판 처리 공정이 진행되는 공간을 제공하고, 처리실(100)의 측벽(110)에는 처리실(100)로 기판을 반출입하기 위한 개구(112)가 형성된다. 처리실(100)의 내측에는 약액 처리부(200)와 노즐 세정부(300)가 설치된다. 약액 처리부(200)는 기판상으로 약액을 공급하여 기판을 처리한다. 그리고, 노즐 세정부(300)는 약액 처리부(200) 의 약액 노즐(242)이 공정 진행을 위해 대기하는 장소를 제공하고, 공정 진행을 위해 대기 중인 약액 노즐(242)을 세정한다.
약액 처리부(200)는 기판 지지 부재(210), 바울부(220) 및 약액 공급 부재(240)를 포함한다.
기판 지지 부재(210)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지하며, 공정이 진행되는 동안 모터 등의 회전 구동 부재(212)에 의해 회전된다. 기판 지지 부재(210)는 원형의 상부 면을 가지는 지지판(214)을 가지며, 지지판(214)의 상부 면에는 기판(W)을 지지하는 핀 부재(216)들이 설치된다.
기판 지지 부재(210)의 둘레에는 바울부(220)가 배치된다. 바울부(220)는 대체로 원통 형상을 가지며, 하부 벽(222)에는 배기 홀(224)이 형성되고, 배기 홀(224)에는 배기관(226)이 연통 설치된다. 배기관(226) 상에는 펌프와 같은 배기 부재(228)가 배치되며, 배기 부재(228)는 기판(W)의 회전에 의해 비산된 약액을 포함하는 용기 내부의 공기를 배기시키도록 음압을 제공한다.
약액 공급 부재(240)는 기판 지지 부재(210) 상에 놓인 기판(W)의 상면으로 약액을 공급한다. 약액 공급 부재(240)는 수직하게 배치되며 기판(W)으로 약액을 공급하는 약액 노즐(242)을 가진다. 약액 노즐(242)은 노즐 지지대(243)에 의해 지지된다. 노즐 지지대(243)는 수평 방향으로 배치되고 그 일단은 약액 노즐(242)의 끝단에 결합된다. 노즐 지지대(243)의 타단에는 노즐 지지대(243)와 직각을 유지하도록 수직 방향으로 배치된 이동 로드(244)가 결합된다. 이동 로드(244)는 약액 처리부(200)와 노즐 세정부(300)의 배치 방향으로 설치된 가이드 레일(245)을 따라 직선 이동되며, 도시되지 않은 구동 부재에 의해 상하 이동이 가능하다.
약액 노즐(242)에는 약액 공급 라인(250)이 접속되고, 약액 공급 라인(250)은 약액을 수용하는 약액 공급원(251)에 연결된다. 약액 공급 라인(250) 상에는 흡입 부재(252), 공기 조작 밸브(253), 필터(254) 및 펌프(255)가 하류 쪽에서 순서대로 설치된다. 흡입 부재(252)는 약액 노즐(242)을 이용한 약액의 분사 공정 후 약액 노즐(242) 내의 약액을 흡입하여 약액을 약액 분사 방향의 반대 방향으로 이동시키기 위한 것으로, 석백 밸브(Suckback Valve)가 사용될 수 있다. 1회의 흡입 작용을 하는 통상적인 석백 밸브의 경우에는 약액 공급 라인(250) 상에 2 개소 이상 설치될 수 있으며, 이와 달리 연속적인 다단계의 흡입 작용이 가능한 모터 구동 방식의 석백 밸브가 사용될 수도 있다. 펌프(255)로는 신축가능한 벨로즈를 가진 벨로즈 펌프나, 액체의 압력으로 수축하여 감광액을 송출하는 튜브프램(Tubephragm)을 가진 튜브프램 펌프가 사용될 수 있다.
노즐 세정부(300)는 처리실(100) 내의 약액 처리부(200)의 일 측에 설치된다. 노즐 세정부(300)는 약액 처리부(200)의 약액 노즐(242)이 공정 진행을 위해 대기하는 장소를 제공하고, 공정 진행을 위해 대기 중인 약액 노즐(242)을 세정한다.
도 3은 도 2의 노즐 세정부의 측단면도이다.
도 3을 참조하면, 노즐 세정부(300)는 상부가 개방되고, 약액 노즐(242)이 대기하는 공간(S)을 제공하는 하우징(310)을 포함한다. 하우징(310)의 내부 공간(S)은 약액 노즐(242)의 선단부에 대응하는 오목한 형상을 가진다. 그리고, 하우 징(310)에는 내부 공간(S)에 놓인 약액 노즐(242)의 선단으로 세정액을 공급하는 세정액 라인(312)과, 건조 가스를 공급하는 건조 가스 라인(314)이 형성된다. 세정액 라인(312)에는 세정액 공급원(미도시)에 접속된 세정액 공급관(313)이 연결되고, 건조 가스 라인(314)에는 건조 가스 공급원(미도시)에 접속된 건조 가스 공급관(315)이 연결된다. 그리고, 하우징(310)에는 배출 라인(316)이 형성되며, 배출 라인(316)은 세정액 라인(312)으로부터 약액 노즐(242)의 선단부로 공급된 후 낙하하는 세정액 또는 약액 노즐(242)로부터 배출되는 약액 등을 외부로 배출한다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 기판 처리 장치(10)를 이용하여 기판을 처리하고, 기판 처리에 사용된 노즐을 세정하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 4a 내지 도 4f는 약액 노즐의 세정 과정을 보여주는 도면들이다.
도 2 및 도 4a 내지 도 4f를 참조하면, 먼저 처리실(100)의 개구(112)를 통해 기판(W)이 처리실(100)로 반입되고, 반입된 기판(W)은 기판 지지 부재(210) 상에 놓인다. 이후, 이동 로드(244)가 가이드 레일(245)에 의해 안내되어 직선 이동함에 따라 노즐 세정부(300)에서 공정 대기 중인 약액 노즐(242)이 기판 상부 공간으로 이동한다. 약액 노즐(242)은 도시되지 않은 구동 부재에 의해 아래 방향으로 이동하여 기판 지지 부재(210)에 놓인 기판과 일정 간격을 유지한다. 이 상태에서 약액 노즐(242)은 기판(W) 상으로 약액을 공급하고, 회전 구동 부재(212)는 기판 지지 부재(210)를 회전시켜 기판(W)을 회전시킨다. 약액에 의한 기판 처리 공정이 진행되는 동안 기판(W)의 회전에 의해 비산되는 약액은 바울부(220)의 배기관(226)을 통해 외부로 배출된다.
약액을 이용한 기판 처리 공정이 완료되면, 흡입 부재(252)는 약액 노즐(242) 내의 약액을 1 차적으로 흡입하여 약액의 액면을 약액 분사 방향의 반대 방향으로 후퇴시킨다. 이때, 흡입 부재(252)에 의한 약액의 흡입이 대기 상태에서 진행되기 때문에, 약액이 후퇴하여 형성되는 약액 노즐(242) 선단의 공간에는 공기가 유입된다. 그리고, 앞서 설명한 과정의 역순에 의해 약액 노즐(242)이 노즐 세정부(300)의 하우징(310)으로 이동된다.(도 4a)
노즐 세정부(300)의 하우징(310)에 약액 노즐(242)이 놓이면, 하우징(310)에 형성된 세정액 라인(312)을 통해 약액 노즐(242)의 선단에 인접한 영역으로 세정액이 공급된다. 약액 노즐(242)의 선단에 공급되는 약액은 약액 노즐(242) 선단의 외벽을 적시면서 낙하하고, 배출 라인(316)을 통해 외부로 배출된다.(도 4b)
세정액 라인(312)을 통해 약액 노즐(242)의 선단으로 세정액이 분사되는 동안 흡입 부재(252)는 약액 노즐(242) 내의 약액을 2차적으로 흡입한다. 흡입 부재(252)의 흡입 작용에 의해 약액 노즐(242) 내의 약액 및 공기 층이 후퇴하고, 이에 의해 형성되는 약액 노즐(242) 선단의 공간에는 세정액이 유입된다.(도 4c)
약액 노즐(242) 내에 약액, 공기 및 세정액의 층이 형성되면 세정액 라인(312)을 통한 세정액의 공급을 중단한다. 그러면, 도 4d에 도시된 바와 같이 약액 노즐(242)의 선단에 세정액 방울이 맺혀 세정액이 약액 노즐(242)의 선단을 적시게 된다.(도 4d)
세정액의 공급을 중단한 후, 하우징(310)에 형성된 건조 가스 라인(314)을 통해 약액 노즐(242)의 선단에 인접한 영역으로 건조 가스가 공급된다. 건조 가스 는 약액 노즐(242) 선단의 외벽을 적시고 있는 세정액을 건조시킨다.(도 4e)
이러한 상태에서 약액 노즐(242)은 노즐 세정부(300)의 하우징(310)에서 공정 진행을 대기한다.(도 4f) 그리고, 공정 진행을 위해 약액 처리부(200)로 이동되기 전에 약액 노즐(242) 내부의 소량의 약액, 공기 및 세정액을 배출한다.
이와 같이, 약액 노즐(242)이 공정 진행을 위해 대기하는 동안에 약액이 약액 노즐(242)의 외기와 접하는 것을 방지함으로써, 약액의 변질을 최소화하고, 이에 따른 공정 불량을 예방할 수 있다.
또한, 약액 노즐(242)의 장시간 대기 시, 앞서 설명한 바와 같은 과정을 주기적으로 반복함으로써, 약액의 변질을 최소화하고, 설령 약액이 변질되더라도 그 소요 시간을 연장시킬 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 구성 및 작용으로 이루어진 기판 처리 장치는 도포 장치, 현상 장치, 세정 장치, 식각 장치 등 기판상에 약액을 공급하여 기판을 처리하는 다양한 종류의 장치들에 적용될 수 있다.
한편, 도 4a를 참조하여 설명한 약액의 1 차적인 흡입 과정은 대기 상태 이외에도 약액과 혼합되지 않는 불용액이 채워진 배스에서 진행될 수도 있다. 이를 위해, 도 5에 도시된 바와 같이, 약액 처리부(200)와 노즐 세정부(300)의 사이에는 불용액 배스(400)가 설치될 수 있다. 불용액으로는, 예를 들어 기판 처리에 사용되는 약액이 포토레지스트와 같은 감광액일 경우, 탈이온수 등이 사용될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질 적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 기판 처리에 사용되는 약액에 의한 공정 불량을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 기판 처리에 사용되는 약액의 소모량을 줄일 수 있다.
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- 기판상에 약액을 분사하는 약액 노즐과, 상기 약액 노즐 내의 약액을 흡입하여 약액 분사 방향의 반대 방향으로 약액을 이동시키는 흡입 부재를 가지는 약액 처리부와;공정 진행을 위해 대기 중인 상기 약액 노즐을 세정하는 노즐 세정부와;상기 약액 처리부와 상기 노즐 세정부의 사이에 배치되며, 상기 약액과 혼합되지 않는 불용액이 채워진 불용액 배스;를 포함하되,상기 노즐 세정부는,상기 약액 노즐이 대기하는 공간을 제공하는 하우징과;상기 하우징에 위치한 상기 약액 노즐의 선단으로 세정액을 공급하는 세정액 공급 부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 세정액 공급 부재는 상기 약액 노즐의 선단으로 세정액을 공급하도록 상기 하우징에 형성되는 세정액 공급 라인으로 마련되고,상기 하우징에는 상기 약액 노즐로 건조 가스를 분사하는 건조 가스 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
- 약액 노즐을 세정하는 방법에 있어서,상기 약액 노즐의 토출구에 인접한 영역으로 세정액을 분사하면서 상기 약액 노즐 내의 약액을 흡입하여 상기 약액 노즐의 토출구로 세정액을 유입시키는 것을 특징으로 하는 노즐 세정 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 약액 노즐의 토출구에 인접한 영역으로 세정액을 분사하기 전에 상기 약액 노즐 내의 약액을 흡입하여 약액의 액면을 약액 분사 방향의 반대 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 노즐 세정 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 약액 노즐의 토출구에 인접한 영역으로 세정액을 분사하기 전의 상기 약액 노즐 내의 약액 흡입은 상기 약액 노즐의 토출구로 공기가 유입되도록 대기 상태에서 진행되는 것을 특징으로 하는 노즐 세정 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 약액 노즐의 토출구에 인접한 영역으로 세정액을 분사하기 전의 상기 약액 노즐 내의 약액 흡입은 상기 약액 노즐의 토출구로 상기 약액과 혼합되지 않는 불용액이 유입되도록 상기 불용액이 채워진 배스에서 진행되는 것을 특징으로 하는 노즐 세정 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 약액 노즐로 건조 가스를 공급하여 상기 약액 노즐의 외벽을 적시는 세정액을 건조하는 것을 특징으로 하는 노즐 세정 방법.
- 제 6 항 또는 제 10 항에 있어서,상기 약액 노즐의 토출구로 세정액을 유입시켜 상기 약액 노즐을 세정 처리하는 공정은 상기 약액 노즐이 대기하는 위치에서 진행되는 것을 특징으로 하는 노즐 세정 방법.
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,모터 구동 방식의 석백 밸브를 이용하여, 상기 약액 노즐의 토출구에 인접한 영역으로 세정액을 분사하는 동안 그리고 세정액을 분사하기 전에 상기 약액 노즐 내의 약액을 흡입하는 것을 특징으로 하는 노즐 세정 방법.
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