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KR102203646B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR102203646B1
KR102203646B1 KR1020190071785A KR20190071785A KR102203646B1 KR 102203646 B1 KR102203646 B1 KR 102203646B1 KR 1020190071785 A KR1020190071785 A KR 1020190071785A KR 20190071785 A KR20190071785 A KR 20190071785A KR 102203646 B1 KR102203646 B1 KR 102203646B1
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negative pressure
chemical liquid
venturi nozzle
control valve
pressure control
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정부영
이영훈
박귀수
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세메스 주식회사
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Abstract

본 기재의 기판 처리 장치는 약액이 저장되는 저장 탱크와 약액이 배출되는 배출구를 연결하는 배관; 상기 배관에 설치되고, 약액을 대상물로 배출하는 약액 배출부를 포함하는 벤츄리 노즐; 및 상기 배관에서 상기 벤츄리 노즐과 상기 배출구 사이에 설치된 것으로, 개방되는 경우, 상기 벤츄리 노즐에 음압이 발생되어 상기 약액 배출부로부터 약액이 배출되는 것을 제한하는 제1 음압 조절 밸브;를 포함한다.

Description

기판 처리 장치{Substrate treatment apparatus}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체를 제조하는데 사용될 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
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. 이에 따라 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 세정 공정이 실시되고 있다.
반도체 제조 공정에서 사용되는 세정 방법은 건식 세정(Dry Cleaning)과 습식 세정(Wet Cleaning)으로 분류될 수 있다. 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 분류될 수 있다.
한편, 스핀 타입의 방식은, 한 장의 기판을 처리할 수 있는 척 부재에 기판을 고정한 후, 기판을 회전시키면서 분사 노즐을 통해 기판에 약액 또는 탈이온수를 공급하여, 원심력에 의해 약액 또는 탈이온수를 기판의 전면으로 퍼지게 함으로써 기판을 세정 처리하며, 기판의 세정 처리 후에는 건조 가스로 기판을 건조한다.
한편, 약액이 분사 노즐에 공급되는 과정은 저장 탱크에 설치된 밸브가 개폐되면서 제어되는 것이 일반적이다. 여기서, 밸브가 구동되면서 파티클이 발생될 수 있다. 약액 토출은 밸브의 후단에 설치된 분사 노즐에서 이루어지므로, 밸브에서 발생된 파티클이 약액과 함께 기판으로 토출될 수 있다.
한국공개특허 제2014-0067892호
본 발명의 목적은 파티클과 같은 이물질이 약액에 섞여서 기판으로 배출되는 것을 방지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 기판 처리 장치는 약액이 저장되는 저장 탱크와 약액이 배출되는 배출구를 연결하는 배관; 상기 배관에 설치되고, 약액을 대상물로 배출하는 약액 배출부를 포함하는 벤츄리 노즐; 및 상기 배관에서 상기 벤츄리 노즐과 상기 배출구 사이에 설치된 것으로, 개방되는 경우, 상기 벤츄리 노즐에 음압이 발생되어 상기 약액 배출부로부터 약액이 배출되는 것을 제한하는 제1 음압 조절 밸브;를 포함한다.
한편, 상기 배관에 설치되고, 약액에 발생된 버블을 제거하는 버블 제거 부재를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 벤츄리 노즐의 약액 배출부에 결합되어 상기 벤츄리 노즐에서 배출되는 약액의 배출을 제어하는 배출 밸브;를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 배관에서 상기 제1 음압 조절 밸브와 상기 벤츄리 노즐 사이에 연결된 분기관에 연결되고, 상기 벤츄리 노즐에 음압이 선택적으로 발생될 수 있게 하는 제2 음압 조절 밸브;를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 저장 탱크와 상기 배출구는 서로 연결되어 상기 배출구에서 배출되는 약액이 상기 저장 탱크로 유입되어 순환될 수 있다.
한편, 상기 기판 처리 장치의 초기 동작이 시작되는 경우 또는 약액이 기판에 배출되는 과정이 일시적으로 중단되는 경우, 제1 음압 조절 밸브가 개방되어 음압이 상기 벤츄리 노즐에 발생되게 할 수 있다.
한편, 약액에 포함된 이물질이 제거되는 경우, 상기 벤츄리 노즐이 기판이 위치 되지 않은 영역에 위치된 상태에서, 제1 음압 조절 밸브가 폐쇄되어 약액이 상기 벤츄리 노즐로부터 배출되게 할 수 있다.
한편, 약액이 기판으로 배출되는 경우, 상기 벤츄리 노즐이 기판이 위치된 영역에 위치된 상태에서, 제1 음압 조절 밸브가 폐쇄되어 약액이 상기 벤츄리 노즐로부터 배출되게 할 수 있다.
한편, 상기 배출 밸브, 상기 제1 음압 조절 밸브 및 상기 제2 음압 조절 밸브의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
한편, 상기 기판 처리 장치의 초기 동작이 시작되는 경우, 상기 제어부는, 상기 제1 음압 조절 밸브를 개방하고, 상기 배출 밸브를 폐쇄하여 상기 저장 탱크에 저장된 약액을 상기 제1 음압 조절 밸브로 이동시킬 수 있다.
한편, 약액에 포함된 이물질이 제거되는 경우, 상기 제어부는, 상기 제1 음압 조절 밸브를 폐쇄하고, 상기 배출 밸브를 개방하여 상기 저장 탱크에 저장된 약액을 상기 기판이 위치되지 않은 영역으로 기준 시간동안 배출할 수 있다.
한편, 상기 기준 시간은 8초 내지 12초 범위에 포함될 수 있다.
한편, 약액이 기판에 배출되는 과정이 일시적으로 중단되는 경우, 상기 제어부는, 상기 제1 음압 조절 밸브를 개방하고, 상기 배출 밸브를 개방하여 상기 벤츄리 노즐에 음압이 발생되게 할 수 있다.
한편, 약액이 기판으로 배출되는 경우, 상기 제어부는, 상기 제1 음압 조절 밸브를 폐쇄하고, 상기 배출 밸브를 개방하여 상기 저장 탱크에 저장된 약액을 상기 기판으로 배출할 수 있다.
한편, 약액이 기판에 배출되는 과정이 일시적으로 중단되는 경우, 상기 제어부는, 상기 제1 음압 조절 밸브를 폐쇄하고, 상기 제2 음압 조절 밸브를 개방하며, 상기 배출 밸브를 개방하여 상기 벤츄리 노즐에 음압이 발생되게 할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 종래의 기판 처리 장치와 다르게 저장 탱크와 분사 노즐 사이에 설치된 밸브의 개폐에 따라 약액을 배출하지 않는다. 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 벤츄리 노즐 및 제1 음압 조절 밸브를 포함함으로써, 벤츄리 노즐의 후단에 설치된 제1 음압 조절 밸브가 개방되면, 음압이 벤츄리 노즐에 발생될 수 있다. 즉, 기판 처리 장치는 제1 음압 조절 밸브에 의하여 약액을 선택적으로 배출할 수 있다.
그리고, 약액은 벤츄리 노즐에서 제1 음악 조절 밸브를 향하여 흐르고 있다. 따라서, 제1 음압 조절 밸브가 동작되는 과정에서 파티클이 발생되더라도, 파티클이 벤츄리 노즐을 통하여 기판으로 배출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 제어부, 제1 음압 조절 밸브, 배출 밸브를 포함한다. 그리고, 제어부가 제1 음압 조절 밸브와 배출 밸브를 제어하면서, 음압이 벤츄리 노즐에 선택적으로 발생되게 하여 약액의 배출 여부를 제어할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 저장 탱크의 후단에 설치된 밸브를 제어하는 종래의 기판 처리 장치와 다르게 벤츄리 노즐의 후단에 설치된 제1 음압 조절 밸브와 배출 밸브를 제어하여 약액의 배출을 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 벤츄리 노즐로부터 배출되는 약액에 이물질이 포함되어 있지 않으므로, 이물질이 기판에 토출되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 벤츄리 노즐의 내부를 도시한 도면이다.
도 3은, 도 2의 기판 처리 장치를 사용하여 기판을 처리하는 기판 처리 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 장치의 다양한 상황에서의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 제어부가 공정 준비 단계에서 각 밸브를 제어하는 상태를 도시한 도면이다.
도 8은 제어부가 이물질 제거 단계에서 각 밸브를 제어하는 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 제어부가 벤츄리 노즐 이동 단계와 벤츄리 노즐 복귀 단계에서 각 밸브를 제어하는 상태를 도시한 도면이다.
도 10은 제어부가 약액 배출 단계에서 각 밸브를 제어하는 상태를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 12는, 도 11의 기판 처리 장치의 동작과정을 도시한 것으로, 제어부가 벤츄리 노즐 이동 단계와 벤츄리 노즐 복귀 단계에서 각 밸브를 제어하는 상태를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
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.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는 배관(140), 벤츄리 노즐(130) 및 제1 음압 조절 밸브(110)를 포함한다.
배관(140)은 약액(F)이 저장되는 저장 탱크(101)와 약액(F)이 배출되는 배출구(102)를 연결할 수 있다. 여기서, 약액(F)이 저장 탱크(101)에 저장될 수 있다. 약액(F)은 미도시된 펌프에 의해 펌핑되어 배관(140)에 공급될 수 있다. 저장 탱크(101) 및 펌프(미도시)는 일반적인 기판 처리 장치에 포함된 것일 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 상기 약액(F)은 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 약액(F)은 일례로 불산(HF), 황산(H3SO4), 질산(HNO3), 인산(H3PO4), 그리고 SC-1 용액(수산화암모늄(NH4OH), 과산화수소(H2O2) 및 물(H2O)의 혼합액), 탈이온수(DIW), 이소프로필 알코올(IPA: Iso Propyl Alcohol) 등으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.
배출구(102)는 약액(F)을 배출한다. 배출된 약액(F)은 미도시된 약액 회수부에 회수되어 재사용되거나, 약액(F)의 종류에 따라 각각 별도로 저장될 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
벤츄리 노즐(130)은 상기 배관(140)에 설치된다. 벤츄리 노즐(130)은 약액 배출부(131)를 포함할 수 있다. 약액 배출부(131)는 약액(F)을 대상물로 배출할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 벤츄리 노즐(130)의 내부는 벤츄리 형상으로 이루어질 수 있고, 벤츄리 형상은 베르누이 정리에 따라 관로의 넓이가 큰 양단부 보다 관로의 넓이가 가장 작은 중심부 부근의 압력이 가장 낮아질 수 있다. 동일 유선을 형성하는 유체는 유체의 속도가 빨라지게 되면 압력이 낮아지게 된다.
상기 약액 배출부(131)는 유체(W)의 속도가 빨라지는 부분에 연결되고, 후술할 제1 음압 조절 밸브(110)가 개방(open)된 상태에서 유체인 약액(F)이 벤츄리 노즐(130)을 통과하면, 약액 배출부(131)의 압력이 주변보다 더 낮아질 수 있다. 한편, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는 미도시된 챔버를 포함하고, 챔버 내부에 벤츄리 노즐(130)이 위치될 수 있으므로, 챔버 내부의 공기(A)가 상대적으로 압력이 낮은 약액 배출부(131)로 유입될 수 있다. 따라서, 공기(A)가 벤츄리 노즐(130)을 통과하는 약액(F)에 섞여서 제1 음압 조절 밸브(110)로 이동되므로, 약액(F)이 약액 배출부(131)를 통하여 배출되지 않게 된다.
제1 음압 조절 밸브(110)는 상기 배관(140)에서 상기 벤츄리 노즐(130)과 상기 배출구(102) 사이에 설치될 수 있다. 제1 음압 조절 밸브(110)가 개방되는 경우, 상기 벤츄리 노즐(130)에 음압이 발생된다. 그리고, 공기(A)가 벤츄리 노즐(130) 외부로부터 배관(140)으로 유입되고, 약액(F)이 상기 약액 배출부(131)로부터 배출되는 것을 제한할 수 있다.
이와 반대로, 제1 음압 조절 밸브(110)가 폐쇄(Close)되는 경우, 음압이 상기 벤츄리 노즐(130)에서 제거될 수 있다. 이에 따라, 약액(F)이 벤츄리 노즐(130)을 통하여 외부로 배출될 수 있다. 즉, 기판 처리 장치(100)가 동작을 시작하면, 약액(F)이 배관(140)을 따라 지속적으로 이동되는 상태에서, 제1 음압 조절 밸브(110)의 개방 여부에 따라 약액(F)의 배출이 제어될 수 있다. 배출된 약액(F)은 기판(W) 상의 오염 물질을 식각 또는 박리시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는 종래의 기판 처리 장치와 다르게 저장 탱크와 분사 노즐 사이에 설치된 밸브의 개폐에 따라 약액을 배출하지 않는다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는 벤츄리 노즐(130) 및 제1 음압 조절 밸브(110)를 포함함으로써, 벤츄리 노즐(130)의 후단에 설치된 제1 음압 조절 밸브(110)가 개방되면, 음압이 벤츄리 노즐(130)에 발생될 수 있다. 즉, 기판 처리 장치(100)는 제1 음압 조절 밸브(110)를 제어하여 약액(F)을 선택적으로 배출할 수 있다.
그리고, 약액(F)은 벤츄리 노즐(130)에서 제1 음압 조절 밸브(110)를 향하여 흐르고 있다. 따라서, 제1 음압 조절 밸브(110)가 동작되는 과정에서 파티클이 발생되더라도, 파티클이 벤츄리 노즐(130)을 통하여 기판(W)으로 배출되는 것을 방지할 수 있다.
전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)의 동작 과정을 설명하기에 앞서 일반적인 기판 처리 장치의 동작 과정에 대해 간략하게 설명한다.
기판이 회전 플레이트(미도시) 상에 안착되면 약액이 기판으로 배출되어 기판 표면의 처리가 실시될 수 있다. 기판이 회전 플레이트 상에 안착되지 않는 경우, 상기 벤츄리 노즐은 회전 플레이트로부터 떨어진 대기 포트(미도시)에 위치될 수 있다.
그리고, 기판이 회전 플레이트 상에 안착되면, 상기 벤츄리 노즐은 대기 포트로부터 이동되어 회전 플레이트의 상방에 이격되게 위치될 수 있다. 이후, 벤츄리 노즐은 기판으로 약액을 토출한 다음 대기 포트로 복귀할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)를 이용한 기판 처리 방법(S100)을 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 기판 처리 방법(S100)은 공정 준비 단계(S110), 벤츄리 노즐 이동 단계(S130), 약액 배출 단계(S140) 및 벤츄리 노즐 복귀 단계(S150)를 포함할 수 있다.
공정 준비 단계(S110)는 기판 처리 공정을 준비하는 단계로, 기판이 회전 플레이트에 안착되지 않은 상태일 수 있다. 이러한 공정 준비 단계(S110)는 기판 처리 공정을 준비하기 위한 초기 구동 상태일 수 있다.
공정 준비 단계(S110)에서는 제1 음압 조절 밸브(110)가 개방될 수 있다. 이에 따라, 음압이 벤츄리 노즐(130)에 발생되고, 저장 탱크(101)에 저장된 약액이 벤츄리 노즐(130)을 통과하여 제1 음압 조절 밸브(110)로 이동될 수 있다.
벤츄리 노즐 이동 단계(S130)는 기판의 처리를 위한 단계로, 벤츄리 노즐(130)이 대기 포트로부터 기판이 안착되는 회전 플레이트로 이동될 수 있다. 제1 음압 조절 밸브(110)는 벤츄리 노즐 이동 단계(S130)에서 개방될 수 있다. 이에 따라, 음압이 상기 벤츄리 노즐(130)에 발생되고, 약액이 벤츄리 노즐(130)로부터 배출되지 않을 수 있다.
약액 배출 단계(S140)는 약액이 벤츄리 노즐(130)로부터 기판을 향하여 배출되는 단계일 수 있다. 이러한 약액 배출 단계(S140)에서는, 상기 벤츄리 노즐(130)이 기판이 위치된 영역에 위치된 상태에서, 제1 음압 조절 밸브(110)가 폐쇄되면서 벤츄리 노즐(130)에서 음압이 제거되고, 배관(140)을 따라 이송되던 약액이 기판(W)으로 배출될 수 있다. 이때, 벤츄리 노즐(130)은 기판(W) 상에 위치된 상태인 것이 바람직할 수 있다.
벤츄리 노즐 복귀 단계(S150)는 약액에 의하여 기판의 처리가 완료되고, 벤츄리 노즐(130)이 회전 플레이트로부터 대기 포트로 이동되는 단계일 수 있다. 벤츄리 노즐 복귀 단계(S150)는 벤츄리 노즐 이동 단계(S130)에서와 같이 제1 음압 조절 밸브(110)가 개방될 수 있다. 이에 따라, 상기 벤츄리 노즐(130)에 음압이 발생되고, 약액이 벤츄리 노즐(130)로부터 배출되지 않을 수 있다.
한편, 기판 처리 방법(S100)은 이물질 제거 단계(S120)를 더 포함할 수 있다.
이물질 제거 단계(S120)는 배관(140) 내부에 잔류할 수 있는 이물질을 제거하는 단계일 수 있다. 이물질 제거 단계(S120)는 기판 처리 공정이 시작되고 기판이 챔버에 유입되어 회전 플레이트에 안착된 상태에서 실시될 수 있다. 이물질 제거 단계(S120)는 공정 준비 단계(S110) 직후에 실시될 수 있다.
이러한 이물질 제거 단계(S120)에서는 제1 음압 조절 밸브(110)가 일정 시간동안 폐쇄될 수 있다. 이에 따라, 약액이 약액 배출부(131)로 토출되도록 할 수 있다. 벤츄리 노즐(130)이 기판이 위치 되지 않은 영역으로 이동된 상태에서, 이물질 제거 단계(S120)가 실시될 수 있다.
예를 들어, 벤츄리 노즐(130)이 대기 포트에 위치된 상태에서, 약액이 일정 시간 동안 배출될 수 있다. 이에 따라, 배관(140)에 잔류할 수 있는 파티클과 같은 이물질이 미리 제거될 수 있다. 다만, 벤츄리 노즐(130)이 대기 포트에 위치된 상태에서 이물질 제거 단계(S120)가 실시되는 것으로 한정하지는 않으며, 이물질 제거 단계(S120)는 벤츄리 노즐(130)이 기판에 위치되어 있지 않은 장소에 위치되어 있기만 하면 실시될 수도 있다.
한편, 제1 음압 조절 밸브(110)의 제어는 후술할 제어부(180)에 의하여 제어될 수 있으며, 제어부(180)에 대한 설명은 후술하기로 한다.
도 1로 되돌아가서, 전술한 바와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는 제1 음압 조절 밸브(110)의 동작에 의하여 벤츄리 노즐(130)에서 발생되는 음압으로 약액의 배출을 제어할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는 노즐의 전단에 설치된 밸브를 제어하는 종래의 기판 처리 장치와 비교하여 벤츄리 노즐로부터 배출되는 약액에 이물질이 포함되어 있지 않으므로, 이물질이 기판에 토출되는 것을 방지할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 장치(200)는 상기 저장 탱크(101)와 상기 배출구(102)가 서로 연결될 수 있다. 이를 위하여 기판 처리 장치(200)는 순환관(201)을 포함할 수 있고, 순환관(201)은 상기 저장 탱크(101)와 상기 배출구(102)을 연결할 수 있다.
이에 따라, 상기 배출구(102)에서 배출되는 약액이 상기 저장 탱크(101)로 유입될 수 있다. 즉, 음압이 상기 벤츄리 노즐(130)에 발생되는 경우, 저장 탱크(101)의 약액이 벤츄리 노즐(130)과 배출구(102)를 지나서 순환관(201)에 의하여 저장 탱크(101)로 재차 유입될 수 있으므로, 약액이 계속 순환될 수 있다. 이러한 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 장치(200)는 약액을 순환시켜서 재사용할 수 있으므로, 기판(W)을 처리하는데 소모되는 약액의 사용량을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 장치(200)는 기판 처리 비용을 감소시킬 수 있다.
한편, 도면에 도시하지는 않았으나, 이물질 제거부(미도시)가 순환관(201)에 설치된 것도 가능할 수 있다. 이물질 제거부는 약액에 포함된 이물질을 제거할 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 처리 장치(300)는 버블 제거 부재(160)를 더 포함할 수 있다.
버블 제거 부재(160)는 배관(140)에 설치되고, 약액에 발생된 버블을 제거할 수 있다. 이를 위한 버블 제거 부재(160)는 상기 배관(140)에서 상기 제1 음압 조절 밸브(110) 전단에 설치될 수 있다. 예를 들어, 버블 제거 부재(160)는 상기 배관(140)에서 상기 제1 음압 조절 밸브(110)와 상기 벤츄리 노즐(130) 사이에 설치될 수 있다.
음압이 벤츄리 노즐(130)에 발생되면, 약액 배출부(131)를 통해 공기가 유입될 수 있고, 버블이 상기 벤츄리 노즐(130)을 통과하여 흐르는 약액에 발생할 수 있다. 버블 제거 부재(160)는 약액에 포함된 버블을 제거할 수 있다. 이에 따라, 버블을 포함한 약액이 저장 탱크(101)에 유입되고 결과적으로 벤츄리 노즐(130)에서 버블이 포함된 약액이 배출되는 것을 방지할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 장치(400)는 배출 밸브(170)를 더 포함할 수 있다.
배출 밸브(170)는 상기 벤츄리 노즐(130)의 약액 배출부(131)에 결합될 수 있다. 배출 밸브(170)는 상기 벤츄리 노즐(130)에서 배출되는 약액의 배출을 제어할 수 있다. 배출 밸브(170)가 잠긴 상태에서는 약액 배출부(131)를 통한 공기의 유입이 차단되므로, 버블 제거 부재(160) 없이도 벤츄리 노즐(130)을 통과하여 흐르는 약액에 버블이 발생할 가능성을 최소화할 수 있다. 그리고, 배출 밸브(170)는 벤츄리 노즐(130)에서 음압이 정상적으로 발생되지 않게 되면서 약액이 잘못 배출되는 것을 방지할 수도 있다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 장치(400)의 동작이 시작되면, 배출 밸브(170)는 약액이 순환될 수 있도록 일정 시간 동안 잠긴 상태를 유지하였다가, 기판(W)을 처리하는 과정에서는 항상 개방된 상태를 유지할 수 있다.그리고, 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 장치(400)는 제2 음압 조절 밸브(120)를 더 포함할 수 있다.
제2 음압 조절 밸브(120)는 상기 배관(140)에서 상기 제1 음압 조절 밸브(110)와 상기 벤츄리 노즐(130) 사이에 연결된 분기관(150)에 설치될 수 있다. 제2 음압 조절 밸브(120)는 상기 벤츄리 노즐(130)에 음압이 선택적으로 발생되도록 할 수 있다.
제2 음압 조절 밸브(120)와 전술한 제1 음압 조절 밸브(110)가 선택적으로 개방 또는 폐쇄되면서, 음압이 벤츄리 노즐(130)에 발생될 수 있다.
한편, 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 장치(400)는 제어부(180)를 포함할 수 있다. 제어부(180)는 상기 배출 밸브(170)와 상기 제1 음압 조절 밸브(110) 및 제2 음압 조절 밸브(120)의 동작을 제어할 수 있다.
이하에서는 앞서 설명한 기판 처리 방법(S100, 도 3 참조)의 각 단계에서 제어부에 의한 기판 처리 장치(400)의 전반적인 동작 과정을 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 장치(400)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치(100, 도 1 참조)와 기본적인 동작 단계는 동일할 수 있으며, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 장치(100, 도 1 참조)와 비교하여 추가된 배출 밸브(170)의 동작에 대한 설명이 추가될 수 있다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 장치의 다양한 상황에서의 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
<공정 준비 단계>
도 7을 참조하면, 공정 준비 단계는 상기 기판 처리 장치의 초기 동작이 시작되고, 기판 처리 장치(400)가 기판 처리 공정을 시작하기 전의 상태로, 챔버에 기판이 유입되지 않은 상태일 수 있다. 이 상태에서는 기판 처리 장치(400)가 벤츄리 노즐(130)의 약액 배출부(131)를 통해 약액을 배출시키지 않고 약액(F)을 순환시킬 수 있다.
이 단계에서 제어부(180)는 제1 음압 조절 밸브(110)를 개방하고, 배출 밸브(170)를 폐쇄할 수 있다. 이때, 제2 음압 조절 밸브(120)는 폐쇄될 수 있다. 이에 따라, 저장 탱크(101)에 저장된 약액이 벤츄리 노즐(130)을 통과하여 제1 음압 조절 밸브(110)로 이동하면서 순환될 수 있다. 이 상태에서는, 배출 밸브(170)가 폐쇄되어 있으므로, 배관(140)을 따라 순환하는 약액에 공기가 유입되지 않으며, 따라서 순환되는 약액에 버블이 발생될 가능성을 최소화할 수 있다.
<이물질 제거 단계>
도 8을 참조하면, 이물질 제거 단계는 벤츄리 노즐(130)이 기판 상부로 이동하기 전에 배출 밸브(170)를 개방하는 단계로, 기판 처리 공정이 시작되고 기판이 챔버에 유입되어 회전 플레이트(미도시)에 안착된 상태일 수 있다. 이 상태의 경우, 제어부(180)는 제1 음압 조절 밸브(110)를 폐쇄하고, 배출 밸브(170)를 개방하여 약액이 약액 배출부(131)로 토출되도록 할 수 있다. 이때, 제2 음압 조절 밸브(120)는 폐쇄될 수 있다.
이때, 제어부(180)는 약액을 기판(W)이 위치되지 않은 영역으로 기준 시간 동안 배출할 수 있다. 예를 들어, 벤츄리 노즐(130)이 대기 포트에 위치된 상태에서, 약액이 일정 시간 동안 배출될 수 있다. 이에 따라, 배출 밸브(170)의 동작에 의해 발생될 수 있는 파티클과 같은 이물질이 미리 제거될 수 있다.
한편, 상기 기준 시간은 8초 내지 12초 범위에 포함될 수 있다. 기준 시간이 8초 미만인 경우, 이물질이 충분히 제거되기 어려울 수 있다. 또한, 기준 시간이 12초를 초과하는 경우, 약액을 과도하게 배출하게 될 뿐만 아니라, 약액 배출 시간만큼 공정 시간이 증가되어 생산성이 저하될 수 있다.
<벤츄리 노즐 이동 단계와 벤츄리 노즐 복귀 단계>
도 9를 참조하면, 벤츄리 노즐 이동 단계와 벤츄리 노즐 복귀 단계에서는 약액이 기판(W)에 배출되는 과정이 일시적으로 중단되는 단계로, 제어부(180)는 두 단계에서 동일하게 동작될 수 있다. 제어부(180)는 제1 음압 조절 밸브(110)를 폐쇄하고, 상기 제2 음압 조절 밸브(120)를 개방하며, 상기 배출 밸브(170)를 개방할 수 있다. 이에 따라, 제어부(180)는 상기 벤츄리 노즐(130)에 음압이 발생되도록 할 수 있다. 그러므로, 약액이 벤츄리 노즐(130)로부터 배출되지 않을 수 있다.
한편, 벤츄리 노즐 이동 단계와 벤츄리 노즐 복귀 단계에서의 제어부의 동작은 약액의 배출을 일시적으로 중단시키는 과정이고, 이와 같은 제어부의 동작은 벤츄리 노즐이 이동되는 상황 뿐만 아니라 기판 처리 공정 중 약액이 기판(W)에 배출되는 과정에서 갑작스럽게 중단되어야 하는 상황에서도 동일하게 진행될 수 있다.
<약액 배출 단계>
도 10을 참조하면, 약액 배출 단계에서는, 제어부(180)가 상기 제1 음압 조절 밸브(110)를 폐쇄하고, 상기 배출 밸브(170)를 개방할 수 있다. 이때, 제2 음압 조절 밸브(120)는 폐쇄될 수 있다. 이에 따라, 제어부(180)는 상기 저장 탱크(101)에 저장된 약액이 상기 기판(W)으로 배출되도록 할 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이, 기판 처리 공정 전에 약액이 배관(140)내에서 순환될 수 있도록 배출 밸브(170)를 폐쇄시키는 경우(도 7 참조)를 제외하고, 제어부(180)는 다른 모든 상황에서 배출 밸브(170)를 항상 개방시켜 놓을 수 있다. 즉, 배출 밸브(170)는 기판 처리 장치(400)의 동작 과정동안 지속적으로 개방된 상태를 유지할 수 있으므로, 배출 밸브(170)가 동작되면서 파티클과 같은 이물질이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
그리고, 공정 준비 단계, 이물질 제거 단계 및 약액 배출 단계에서, 제어부(180)는 제2 음압 조절 밸브(120)를 폐쇄시킬 수 있다. 반면, 제어부(180)는 벤츄리 노즐 이동 단계와 벤츄리 노즐 복귀 단계에서 상기 제2 음압 조절 밸브(120)를 개방시킬 수 있다.
이에 따라, 벤츄리 노즐 이동 단계와 벤츄리 노즐 복귀 단계가 실시되면서 배출 밸브(170)로부터 흡입된 공기는 제2 음압 조절 밸브(120)를 통하여 배출될 수 있다. 즉, 제2 음압 조절 밸브(120)는 전술한 버블 제거 부재(160, 도 5 참조)와 유사한 버블 제거 기능을 실시할 수도 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 기판 처리 장치(400)는 제어부(180), 제1 음압 조절 밸브(110), 배출 밸브(170)를 포함한다. 그리고, 제어부(180)가 제1 음압 조절 밸브(110)와 배출 밸브(170)를 제어하면서, 음압이 벤츄리 노즐(130)에 선택적으로 발생되게 하여 약액의 배출 여부를 제어할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 기판 처리 장치(400)는 저장 탱크(101)의 후단에 설치된 밸브를 제어하는 종래의 기판 처리 장치와 다르게 벤츄리 노즐(130)의 후단에 설치된 제1 음압 조절 밸브(110)와 배출 밸브(170)를 제어하여 약액의 배출을 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(400)는 벤츄리 노즐(130)로부터 배출되는 약액에 이물질이 포함되어 있지 않을 수 있으므로, 이물질이 기판(W)에 토출되는 것을 방지할 수 있다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제5 실시예에 따른 기판 처리 장치(500)는 제2 음압 조절 밸브(120)는 제외하고, 배출 밸브(170)만 포함할 수 있다.
벤츄리 노즐 이동 단계와 벤츄리 노즐 복귀 단계에서, 약액 배출부(131)를 통하여 유입되는 공기가 공정에 큰 문제를 발생시키지 않거나, 전술한 버블 제거 부재(160)가 배관(140)에 설치된 경우, 본 발명의 제5 실시예에 따른 기판 처리 장치(500)는 제2 음압 조절 밸브(120)없이 배출 밸브(170)만으로도 동작이 가능할 수 있다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 제5 실시예에 따른 기판 처리 장치(500)의 동작 과정을 설명하기로 한다.
여기서, 전술한 제4 실시예에 따른 기판 처리 장치(400, 도 6 참조)의 동작 과정에서 공정 준비 단계, 이물질 제거 단계 및 약액 배출 단계에서, 제2 음압 조절 밸브(120)는 항상 폐쇄된 상태를 유지하므로, 제2 음압 조절 밸브(120)가 구비되어 있지 않더라도 기판 처리 장치의 동작에는 실질적으로 문제가 없다. 그러므로, 위의 3개의 단계에서의 본 발명의 제5 실시예에 따른 기판 처리 장치(500)의 동작 과정은 생략하기로 한다.
반면, 전술한 제4 실시예에 따른 기판 처리 장치(400, 도 6 참조)의 동작 과정에서, 약액이 기판에 배출되는 과정이 일시적으로 중단되는 경우에는 제2 음압 조절 밸브(120)가 개방되었다. 따라서, 약액이 기판에 배출되는 과정이 일시적으로 중단되는 경우에서의 본 발명의 제5 실시예에 따른 기판 처리 장치(500)의 동작 과정을 설명하기로 한다.
도 12를 참조하면, 약액이 기판에 배출되는 과정이 일시적으로 중단되는 경우, 본 발명의 제5 실시예에 따른 기판 처리 장치(500)에 포함된 제어부(180)는 제1 음압 조절 밸브(110)를 개방하고, 상기 배출 밸브(170)를 개방할 수 있다. 이에 따라, 제어부(180)는 상기 벤츄리 노즐(130)에 음압이 발생되도록 할 수 있다. 그러므로, 약액이 벤츄리 노즐(130)로부터 배출되지 않을 수 있다.
이와 같은 본 발명의 제5 실시예에 따른 기판 처리 장치(500)는 전술한 실시예에 따른 기판 처리 장치(400, 도 6 참조)와 비교하여 배출 밸브(170)를 포함하고 있으므로, 약액에 버블이 발생할 가능성을 최소화하고, 약액이 기판으로 잘못 배출되는 것은 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 제5 실시예에 따른 기판 처리 장치(500)는 제2 음압 조절 밸브(120)를 포함하지 않음으로써, 전체적인 구조를 상대적으로 단순화할 수 있다.
이상에서 본 발명의 여러 실시예에 대하여 설명하였으나, 지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100, 200, 300, 400: 기판 처리 장치
101: 저장 탱크 102: 배출구
110: 제1 음압 조절 밸브 120: 제2 음압 조절 밸브
130: 벤츄리 노즐 131: 약액 배출부
140: 배관 150: 분기관
160: 버블 제거 부재 170: 배출 밸브
180: 제어부 W: 기판

Claims (15)

  1. 약액이 저장되는 저장 탱크와 약액이 배출되는 배출구를 연결하는 배관;
    상기 배관에 설치되고, 약액을 대상물로 배출하는 약액 배출부를 포함하는 벤츄리 노즐; 및
    상기 배관에서 상기 벤츄리 노즐과 상기 배출구 사이에 설치된 것으로, 개방되는 경우, 상기 벤츄리 노즐에 음압이 발생되어 상기 약액 배출부로부터 약액이 배출되는 것을 제한하는 제1 음압 조절 밸브;를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배관에 설치되고, 약액에 발생된 버블을 제거하는 버블 제거 부재;를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 벤츄리 노즐의 약액 배출부에 결합되어 상기 벤츄리 노즐에서 배출되는 약액의 배출을 제어하는 배출 밸브;를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배관에서 상기 제1 음압 조절 밸브와 상기 벤츄리 노즐 사이에 연결된 분기관에 연결되고, 상기 벤츄리 노즐에 음압이 선택적으로 발생될 수 있게 하는 제2 음압 조절 밸브;를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저장 탱크와 상기 배출구는 서로 연결되어 상기 배출구에서 배출되는 약액이 상기 저장 탱크로 유입되어 순환될 수 있는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치의 초기 동작이 시작되는 경우 또는 약액이 기판에 배출되는 과정이 일시적으로 중단되는 경우,
    상기 제1 음압 조절 밸브가 개방되어 음압이 상기 벤츄리 노즐에 발생되게 하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    약액에 포함된 이물질이 제거되는 경우,
    상기 벤츄리 노즐이 기판이 위치 되지 않은 영역에 위치된 상태에서, 상기 제1 음압 조절 밸브가 폐쇄되어 약액이 상기 벤츄리 노즐로부터 배출되게 하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    약액이 기판으로 배출되는 경우,
    상기 벤츄리 노즐이 기판이 위치된 영역에 위치된 상태에서, 상기 제1 음압 조절 밸브가 폐쇄되어 약액이 상기 벤츄리 노즐로부터 배출되게 하는 기판 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 음압 조절 밸브; 상기 벤츄리 노즐의 약액 배출부에 결합되어 상기 벤츄리 노즐에서 배출되는 약액의 배출을 제어하는 배출 밸브; 및 상기 배관에서 상기 제1 음압 조절 밸브와 상기 벤츄리 노즐 사이에 연결된 분기관에 연결되고, 상기 벤츄리 노즐에 음압이 선택적으로 발생될 수 있게 하는 제2 음압 조절 밸브;의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치의 초기 동작이 시작되는 경우,
    상기 제어부는,
    상기 제1 음압 조절 밸브를 개방하고,
    상기 배출 밸브를 폐쇄하여 상기 저장 탱크에 저장된 약액을 상기 제1 음압 조절 밸브로 이동시키는 기판 처리 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    약액에 포함된 이물질이 제거되는 경우,
    상기 제어부는,
    상기 제1 음압 조절 밸브를 폐쇄하고,
    상기 배출 밸브를 개방하여 상기 저장 탱크에 저장된 약액을 상기 기판이 위치되지 않은 영역으로 기준 시간동안 배출하는 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 기준 시간은 8초 내지 12초 범위에 포함되는 기판 처리 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    약액이 기판에 배출되는 과정이 일시적으로 중단되는 경우,
    상기 제어부는,
    상기 제1 음압 조절 밸브를 개방하고,
    상기 배출 밸브를 개방하여 상기 벤츄리 노즐에 음압이 발생되게 하는 기판 처리 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    약액이 기판으로 배출되는 경우,
    상기 제어부는,
    상기 제1 음압 조절 밸브를 폐쇄하고,
    상기 배출 밸브를 개방하여 상기 저장 탱크에 저장된 약액을 상기 기판으로 배출하는 기판 처리 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    약액이 기판에 배출되는 과정이 일시적으로 중단되는 경우,
    상기 제어부는,
    상기 제1 음압 조절 밸브를 폐쇄하고,
    상기 제2 음압 조절 밸브를 개방하며,
    상기 배출 밸브를 개방하여 상기 벤츄리 노즐에 음압이 발생되게 하는 기판 처리 장치.
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