JP2023057049A - 基板処理装置及び濃度測定装置 - Google Patents

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Abstract

Figure 2023057049000001
【課題】本発明は、超臨界流体が提供される環境のような高圧環境に置かれた流体の濃度を測定する濃度測定装置を提供する。
【解決手段】一実施例において、濃度測定装置は:測定ラインと、前記測定ライン内の流体に含まれた第１流体の濃度を測定する濃度測定機と、高圧の環境で基板を処理する処理空間の工程流体を前記測定ラインに伝達するサンプリングラインと、前記サンプリングラインを開閉する制御バルブと、前記サンプリングラインで前記制御バルブの下流に設置され、通過する流体が設定圧力で調節されるようにする流体圧力調節機と、前記サンプリングラインと前記測定ラインとの間に設置される減圧タンクと、を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板処理装置及び濃度測定装置に関するものである。
一般に半導体素子は、ウェハーのような基板から製造する。具体的には、半導体素子は蒸着工程、フォトリソグラフィ工程、洗浄工程、乾燥工程、蝕刻工程などを遂行して基板の上部面に微細な回路パターンを形成して製造される。
一般に洗浄工程は、ケミカルを基板に供給して基板上の異物を除去するケミカル処理、液を基板に供給して基板上に残留するケミカルを除去するリンス処理、そして、基板上に残留する液を除去する乾燥処理を含む。
基板の乾燥処理のために超臨界流体が使用される。一例によれば、基板上の純水を有機溶剤で置換した後、ベッセル(Vessel)内で超臨界流体を基板に供給して基板に残っている有機溶剤を超臨界流体に溶解させて基板から除去する。有機溶剤の一例でイソプロピルアルコール(isopropyl alcohol：以下、IPA)が使用される。超臨界流体の一例としては、臨界温度及び臨界圧力が相対的に低く、IPAがよく溶解される二酸化炭素(CO２)が使用される。
工程進行中にベッセルの内部は高圧であるので、工程進行中に超臨界流体の有機溶剤含有濃度を実時間で測定することは不可能である。また、工程終了後残留ヒュームの濃度を測定する間接的な方法を使用することがあるが、これはベッセル内部の有機溶剤のような薬液の濃度変化を実時間で観測可能なものではない。
韓国公開特許第１０－２０１６－０１１４２６５号公報
本発明は、基板を効率的に処理することができる基板処理装置を提供することを一目的とする。
本発明は、工程進行中にも濃度測定を所望する任意の時点に薬液の濃度を測定することができる基板処理装置及び濃度測定装置を提供することを一目的とする。
本発明は、工程進行中に薬液の濃度をモニタリングできるので、工程性能を改善することができる基板処理装置及び濃度測定装置を提供することを一目的とする。
本発明の目的はこれに制限されないし、言及されなかったまた他の目的らは下の記載から当業者に明確に理解されることができるであろう。
本発明は、超臨界流体が提供される環境のような高圧環境に置かれた流体の濃度を測定する濃度測定装置を提供する。一実施例において、濃度測定装置は:測定ラインと、前記測定ライン内の流体に含まれた第１流体の濃度を測定する濃度測定機と、高圧の環境で基板を処理する処理空間の工程流体を前記測定ラインに伝達するサンプリングラインと、前記サンプリングラインを開閉する制御バルブと、前記サンプリングラインで前記制御バルブの下流に設置され、通過する流体が設定圧力で調節されるようにする流体圧力調節機と、前記サンプリングラインと前記測定ラインの間に設置される減圧タンクと、及び前記サンプリングラインと前記測定ラインの間に提供される減圧タンクをさらに含む。
一実施例において、前記減圧タンクと連結されるファジーガス供給ラインと、前記ファジーガス供給ラインに設置されるファジーバルブをさらに含むことができる。
一実施例において、前記減圧タンクと連結されるファジーガス供給ラインと、前記ファジーガス供給ラインに設置されるファジーバルブをさらに含むことができる。
一実施例において、制御機をさらに含み、前記制御機は、前記濃度測定機の濃度測定が完了すれば、前記ファジーバルブを開放状態にして、前記減圧タンクにファジーガスを供給することができる。
一実施例において、前記減圧タンクと連結されて前記減圧タンクの内部をベントするベントラインと、及び前記ベントラインに設置されるベントバルブをさらに含むことができる。
一実施例において、前記ベントラインの内径は、前記測定ラインの内径より大きいことであることがある。
一実施例において、制御機をさらに含み、前記制御機は、前記処理空間で前記工程流体で前記基板に対する処理が進行される中に任意の時点に前記制御バルブを開放して前記工程流体をサンプリングし、前記工程流体に含まれた前記第１流体の濃度を測定することができる。
一実施例において、前記制御バルブは数秒の間に開放された後閉鎖されることがある。
一実施例において、前記濃度測定機で測定された前記第１流体の濃度が設定値以下である場合:前記工程流体を利用した前記基板の処理を終了することができる。
一実施例において、制御機をさらに含み、前記制御機は、前記処理空間で前記工程流体で第１基板に対する処理が進行される中に任意の時点に前記制御バルブを開放状態にして、前記工程流体に含まれた前記第１流体の濃度を測定し、前記任意の時点で測定された薬液の濃度が設定値以下である場合:前記第１基板以後に処理される第２基板を処理することにおいて、前記任意の時点を終了時点で設定することができる。
本発明の他の観点による実施例の濃度測定装置は、測定ラインと、前記測定ライン内の流体に含まれた第１流体の濃度を測定する濃度測定機と、高圧の環境で基板を処理する処理空間の工程流体を前記測定ラインに伝達するサンプリングラインと、前記サンプリングラインを開閉する制御バルブと、前記サンプリングラインで前記制御バルブの下流に設置され、通過する流体が設定圧力で調節されるようにする流体圧力調節機と、前記サンプリングラインと前記測定ラインとの間に設置される減圧タンクと、及び制御機をさらに含み、前記制御機は、前記処理空間で前記工程流体で前記基板に対する処理が進行される中に任意の時点に前記制御バルブを開放して前記工程流体をサンプリングして、前記工程流体に含まれた前記第１流体の濃度を測定する。
一実施例において、前記制御バルブは数秒の間に開放された後閉鎖されることがある。
一実施例において、前記濃度測定機で測定された前記第１流体の濃度が設定値以下である場合:前記工程流体を利用した前記基板の処理を終了することがある。
一実施例において、制御機をさらに含み、前記制御機は、前記処理空間で前記工程流体で第１基板に対する処理が進行される中に任意の時点に前記制御バルブを開放状態にして、前記工程流体に含まれた前記第１流体の濃度を測定し、前記任意の時点で測定された薬液の濃度が設定値以下である場合:前記第１基板以後に処理される第２基板を処理することにおいて、前記任意の時点を終了時点で設定することができる。
一実施例において、前記処理空間の雰囲気を排気する排気ラインをさらに含み、前記サンプリングラインは前記排気ラインに連結されることができる。
一実施例において、前記濃度測定機は前記測定ライン内の流体が流れる状態で濃度を測定することができる。
一実施例において、前記工程流体は超臨界二酸化炭素であり、前記第１流体はイソプロピルアルコール(IPA：ISOPROPYL ALCOHOL)であることがある。
また、本発明は基板を処理する装置を提供する。一実施例による基板処理装置は、高圧の環境で工程流体で基板を処理する処理空間が形成されたベッセルと、前記処理空間の雰囲気を排気する排気ラインと、前記排気ラインと連結されて前記サンプリングラインを開閉するサンプリングラインと、前記サンプリングラインに設置される制御バルブと、前記サンプリングラインで前記制御バルブの下流に設置され、通過する流体が設定圧力で調節されるようにする流体圧力調節機と、前記流体圧力調節機の下流に連結される減圧タンクと、前記減圧タンクと連結されるファジーガス供給ラインと、前記ファジーガス供給ラインに設置されるファジーバルブと、前記減圧タンクの流体をベントするベントラインと、前記ベントラインに設置されるベントバルブと、前記減圧タンクの流体を排出する測定ラインと、前記測定ラインに提供されて流体が流れる状態で前記流体に含まれた薬液の濃度を測定する濃度測定機と、及び制御機を含み、前記制御機は、前記処理空間で前記工程流体で前記基板に対する処理が進行される中に任意の時点に前記制御バルブを数秒の間に開放状態にして前記工程流体をサンプリングし、前記工程流体に含まれた前記第１流体の濃度を測定する。
一実施例において、前記濃度測定機で測定された前記第１流体の濃度が設定値以下である場合:前記工程流体を利用した前記基板の処理を終了することができる。
一実施例において、前記任意の時点で測定された第１流体の濃度が設定値以下である場合:前記第１基板以後に処理される第２基板を処理することにおいて、前記任意の時点を終了時点で設定することができる。
本発明の実施例によれば、基板を効率的に処理することができる。
本発明の実施例によれば、工程進行中にも濃度測定を所望する任意の時点に薬液の濃度を測定することができる。
本発明の実施例によれば、工程進行中に薬液の濃度をモニタリングできるので、工程性能を改善することができる。
本発明の効果が前述した効果らに限定されるものではなくて、言及されない効果らは本明細書及び添付された図面から本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者に明確に理解されることができるであろう。
本発明の一実施例による基板処理装置を概略的に示す平面図である。 図１の液処理装置の一実施例を概略的に示す断面図である。 図１の超臨界装置の一実施例を概略的に示す断面図である。 超臨界装置に適用される濃度測定装置６００の一例１６００を概略的に示す断面図である。 本発明の一実施例による濃度測定方法を説明するフローチャートである。 濃度測定装置を利用した濃度測定方法を順次に並べた図面である。 同じく、濃度測定装置を利用した濃度測定方法を順次に並べた図面である。 同じく、濃度測定装置を利用した濃度測定方法を順次に並べた図面である。 同じく、濃度測定装置を利用した濃度測定方法を順次に並べた図面である。 超臨界装置に適用される濃度測定装置６００の他の例２６００を概略的に示す断面図である。 超臨界装置に適用される濃度測定装置６００のまた他の例３６００を概略的に示す断面図である。 (a)と(b)は、それぞれの実施例による工程が進行される過程で処理空間５０２内部の圧力(P)変化を時間別に示したグラフである。
以下、本発明の実施例を添付された図面らを参照してより詳細に説明する。本発明の実施例はさまざまな形態で変形することができるし、本発明の範囲が下の実施例らに限定されることで解釈されてはいけない。本実施例は当業界で平均的な知識を有した者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。したがって図面での要素の形状はより明確な説明を強調するために誇張されたものである。
図１は、本発明の一実施例による基板処理システムを概略的に示す平面図である。図１を参照すれば、基板処理システムはインデックスモジュール１０、処理モジュール２０、そして、制御機(図示せず)を含む。一実施例によれば、インデックスモジュール１０と処理モジュール２０は一方向に沿って配置される。以下、インデックスモジュール１０と処理モジュール２０が配置された方向を第１方向９２といって、上部から眺める時第１方向９２と垂直した方向を第２方向９４といって、第１方向９２及び第２方向９４にすべて垂直な方向を第３方向９６という。
インデックスモジュール１０は基板(W)が収納された容器８０から基板(W)を処理モジュール２０に返送し、処理モジュール２０で処理が完了された基板(W)を容器８０に収納する。インデックスモジュール１０の長さ方向は第２方向９４に提供される。インデックスモジュール１０はロードポート１２（loadport)とインデックスフレーム１４を有する。インデックスフレーム１４を基準でロードポート１２は処理モジュール２０の反対側に位置される。基板(W)らが収納された容器８０はロードポート１２に置かれる。ロードポート１２は複数個が提供されることができるし、複数のロードポート１２は第２方向９４に沿って配置されることができる。
容器８０としては、前面開放一体式ポッド(Front Open Unified Pod:FOUP)のような密閉用容器が使用されることができる。容器８０はオーバーヘッドトランスファー(Overhead Transfer)、オーバーヘッドコンベヤー(Overhead Conveyor)、または自動案内車両(Automatic Guided Vehicle)のような移送手段(図示せず)や作業者によってロードポート１２に置かれることができる。
インデックスフレーム１４にはインデックスロボット１２０が提供される。インデックスフレーム１４内には長さ方向が第２方向９４に提供されたガイドレール１４０が提供され、インデックスロボット１２０はガイドレール１４０上で移動可能に提供されることができる。インデックスロボット１２０は基板(W)が置かれるハンド１２２を含み、ハンド１２２は前進及び後進移動、第３方向９６を軸にした回転、そして、第３方向９６に沿って移動可能に提供されることができる。ハンド１２２は複数個が上下方向に離隔されるように提供され、ハンド１２２らはお互いに独立的に前進及び後進移動することができる。
処理モジュール２０はバッファーユニット２００、返送装置３００、液処理装置４００、そして、超臨界装置５００を含む。バッファーユニット２００は処理モジュール２０に搬入される基板(W)と処理モジュール２０から搬出される基板(W)が一時的にとどまる空間を提供する。液処理装置４００は基板(W)上に液を供給して基板(W)を液処理する液処理工程を遂行する。超臨界装置５００は基板(W)上に残留する液を除去する乾燥工程を遂行する。返送装置３００はバッファーユニット２００、液処理装置４００、そして、超臨界装置５００の間に基板(W)を返送する。
返送装置３００はその長さ方向が第１方向９２に提供されることができる。バッファーユニット２００はインデックスモジュール１０と返送装置３００の間に配置されることができる。液処理装置４００と超臨界装置５００は返送装置３００の側部に配置されることができる。液処理装置４００と返送装置３００は第２方向９４に沿って配置されることができる。超臨界装置５００と返送装置３００は第２方向９４に沿って配置されることができる。バッファーユニット２００は返送装置３００の一端に位置されることができる。
一例によれば、液処理装置４００らは返送装置３００の両側に配置され、超臨界装置５００らは返送装置３００の両側に配置され、液処理装置４００らは超臨界装置５００らよりバッファーユニット２００にさらに近い位置に配置されることができる。返送装置３００の一側で液処理装置４００らは第１方向９２及び第３方向９６に沿ってそれぞれAXB(A、Bはそれぞれ１または１より大きい自然数)配列で提供されることができる。また、返送装置３００の一側で超臨界装置５００らは第１方向９２及び第３方向９６に沿ってそれぞれCXD(C、Dはそれぞれ１または１より大きい自然数)個が提供されることができる。前述したところと異なり、返送装置３００の一側には液処理装置４００らだけ提供され、その他側には超臨界装置５００らだけ提供されることができる。
返送装置３００は返送ロボット３２０を有する。返送装置３００内には長さ方向が第１方向９２に提供されたガイドレール３４０が提供され、返送ロボット３２０はガイドレール３４０上で移動可能に提供されることができる。返送ロボット３２０は基板(W)が置かれるハンド３２２を含み、ハンド３２２は前進及び後進移動、第３方向９６を軸にした回転、そして、第３方向９６に沿って移動可能に提供されることができる。ハンド３２２は複数個が上下方向に離隔されるように提供され、ハンド３２２らはお互いに独立的に前進及び後進移動することができる。
バッファーユニット２００は基板(W)が置かれるバッファー２２０を複数個具備する。バッファー２２０らは第３方向９６に沿ってお互いの間に離隔されるように配置されることができる。バッファーユニット２００は前面(front face)と後面(rear face)が開放される。前面インデックスモジュール１０と見合わせる面であり、後面は返送装置３００と見合わせる面である。インデックスロボット１２０は前面を通じてバッファーユニット２００に近付いて、返送ロボット３２０は後面を通じてバッファーユニット２００に近付くことができる。
図２は、図１の液処理装置４００の一実施例を概略的に示す図面である。図２を参照すれば、液処理装置４００はハウジング４１０、コップ４２０、支持ユニット４４０、液供給ユニット４６０、昇降ユニット４８０及び制御機４０を有する。制御機４０は液供給ユニット４６０、支持ユニット４４０及び昇降ユニット４８０の動作を制御する。ハウジング４１０は概して直方体形状で提供される。コップ４２０、支持ユニット４４０、そして、液供給ユニット４６０はハウジング４１０内に配置される。
コップ４２０は上部が開放された処理空間を有して、基板(W)は処理空間内で液処理される。支持ユニット４４０は処理空間内で基板(W)を支持する。液供給ユニット４６０は支持ユニット４４０に支持された基板(W)上に液を供給する。液は複数種類で提供され、基板(W)上に順次に供給されることができる。昇降ユニット４８０はコップ４２０と支持ユニット４４０との間の相対高さを調節する。
一例によれば、コップ４２０は複数の回収筒４２２、４２４、４２６を有する。回収筒４２２、４２４、４２６はそれぞれ基板処理に使用された液を回収する回収空間を有する。それぞれの回収筒４２２、４２４、４２６は支持ユニット４４０をくるむリング形状で提供される。液処理工程が進行時基板(W)の回転によって飛散される前処理液は各回収筒４２２、４２４、４２６の流入口４２２a、４２４a、４２６aを通じて回収空間に流入される。一例によれば、コップ４２０は第１回収筒４２２、第２回収筒４２４、そして、第３回収筒４２６を有する。第１回収筒４２２は支持ユニット４４０をくるむように配置され、第２回収筒４２４は第１回収筒４２２をくるむように配置され、第３回収筒４２６は第２回収筒４２４をくるむように配置される。第２回収筒４２４に液を流入する第２流入口４２４aは第１回収筒４２２に液を流入する第１流入口４２２aより上部に位置され、第３回収筒４２６に液を流入する第３流入口４２６aは第２流入口４２４aより上部に位置されることができる。
支持ユニット４４０は支持板４４２と駆動軸４４４を有する。支持板４４２の上面は概して円形で提供されて基板(W)より大きい直径を有することができる。支持板４４２の中央部には基板(W)の後面を支持する支持ピン４４２aが提供され、支持ピン４４２aは基板(W)が支持板４４２から一定距離が離隔されるようにその上端が支持板４４２から突き出されるように提供される。支持板４４２の縁部にはチャックピン４４２bが提供される。
チャックピン４４２bは支持板４４２から上部に突き出されるように提供され、基板(W)が回転される時基板(W)が支持ユニット４４０から離脱されないように基板(W)の側部を支持する。駆動軸４４４は駆動部材４４６によって駆動され、基板(W)の底面中央と連結され、支持板４４２をその中心軸を基準に回転させる。
一例によれば、液供給ユニット４６０は第１ノズル４６２、第２ノズル４６４、そして、第３ノズル４６６を有する。第１ノズル４６２は第１液を基板(W)上に供給する。第１液を基板(W)上に残存する膜や異物を除去する液であることがある。第２ノズル４６４は第２液を基板(W)上に供給する。第２液は第３液によく溶解される液であることがある。例えば、第２液は第１液に比べて第３液にさらによく溶解される液であることがある。第２液を基板(W)上に供給された第１液を中和させる液であることがある。また、第２液は第１液を中和させるとともに第１液に比べて第３液によく溶解される液であることがある。
一例によれば、第２液は水であることができる。第３ノズル４６６は第３液を基板(W)上に供給する。第３液は超臨界装置５００で使用される超臨界流体によく溶解される液であることができる。例えば、第３液は第２液に比べて超臨界装置５００で使用される超臨界流体によく溶解される液であることができる。一例によれば、第３液は有機溶剤であることがある。有機溶剤はイソプロピルアルコール(IPA)であることがある。一例によれば、超臨界流体は二酸化炭素であることがある。
第１ノズル４６２、第２ノズル４６４、そして、第３ノズル４６６はお互いに相異なアーム４６１に支持され、これらアーム４６１らは独立的に移動されることができる。選択的に第１ノズル４６２、第２ノズル４６４、そして、第３ノズル４６６は等しいアームに装着されて同時に移動されることができる。
昇降ユニット４８０はコップ４２０を上下方向に移動させる。コップ４２０の上下移動によってコップ４２０と基板(W)との間の相対高さが変更される。これによって基板(W)に供給される液の種類によって前処理液を回収する回収筒４２２、４２４、４２６が変更されるので、液らを分離回収することができる。前述したところと異なり、コップ４２０は固定設置され、昇降ユニット４８０は支持ユニット４４０を上下方向に移動させることができる。
図３は、図１の超臨界装置５００の一実施例を概略的に示す図面である。一実施例によれば、超臨界装置５００は超臨界流体を利用して基板(W)上の液を除去する。一実施例によれば、基板(W)上の液はイソプロピルアルコール(IPA)である。超臨界装置５００は超臨界流体を基板上に供給して基板(W)上のIPAを超臨界流体に溶解させて基板(W)からIPAを除去する。
図３を参照すれば、超臨界装置５００はベッセル５２０、流体供給ライン５４０、支持部材５８０、駆動部材５９０そして、排気ユニット５５０を含む。
ベッセル５２０は超臨界工程が遂行される処理空間５０２を提供する。一例で、ベッセル５２０は円筒形状で提供されることができる。または、これとは異なり直方体形状で提供されることができる。ベッセル５２０は第１ボディー５２２と第２ボディー５２４を有する。第１ボディー５２２と第２ボディー５２４はお互いに組合されて前述した処理空間５０２を提供する。一例で、第１ボディー５２２は上部から眺める時、円形の形状で提供される。同じく、第２ボディー５２４は上部から眺める時、円形の形状で提供される。一例で、第１ボディー５２２は第２ボディー５２４の上部に提供される。選択的には、第１ボディー５２２と第２ボディー５２４は等しい高さに提供されることができるし、第１ボディー５２２と第２ボディー５２４は左右に開閉されることができる。
第１ボディー５２２が第２ボディー５２４から離隔されれば、処理空間５０２が開放され、この時基板(W)が搬入または搬出される。駆動部材５９０はベッセル５２０が開放位置または閉鎖位置に移動されるように第１ボディー５２２及び第２ボディー５２４のうちで、何れか一つを昇下降させる。
一例で、駆動部材５９０は第１ボディー５２２、または第２ボディー５２４を昇下降させるシリンダーを駆動するように提供されることができる。例えば、駆動部材５９０は第２ボディー５２４を昇下降させるように提供されることができる。ここで、開放位置は第１ボディー５２２及び第２ボディー５２４がお互いに離隔される位置であり、閉鎖位置はお互いに向い合う第１ボディー５２２及び第２ボディー５２４の密着面がお互いに密着される位置である。すなわち、開放位置で処理空間５０２は外部から開放され、閉鎖位置で処理空間５０２が外部と閉鎖される。
一例で、第１ボディー５２２には第１供給ライン５４２が連結される第１吐出ホール５２５が形成されることができる。第１吐出ホール５２５を通じて処理空間５０２に流体が供給されることができる。一例で、第２ボディー５２４には第２供給ライン５６２が連結される第２吐出ホール５２６と、排気ライン５５２が連結される排気ホール５２７が形成されることができる。選択的には、ベッセル５２０には第１吐出ホール５２５と第２吐出ホール５２６のうちで何れか一つだけが提供されることができる。
一例で、ベッセル５２０の壁内部にはヒーター５７０が提供される。ヒーター５７０はベッセル５２０の内部空間内に供給された流体が超臨界状態を維持するようにベッセル５２０の処理空間５０２を加熱する。処理空間５０２の内部は超臨界流体による雰囲気が形成される。
支持部材５８０はベッセル５２０の処理空間５０２内で基板(W)を支持する。ベッセル５２０の処理空間５０２に搬入された基板(W)は支持部材５８０に置かれる。一例によれば、基板(W)はパターン面が上部に向けるように支持部材５８０によって支持される。一例で、支持部材５８０は第２吐出ホール５２６より上部で基板(W)を支持する。一例で、支持部材５８０は第１ボディー５２２に結合されることができる。選択的には、支持部材５８０は第２ボディー５２４に結合されることができる。
また、第２ボディー５２４には排気ユニット５５０が結合される。排気ユニット５５０は処理空間５０２の雰囲気を排気する。処理空間５０２内の超臨界流体は排気ユニット５５０を通じてベッセル５２０の外部に排気される。排気ユニット５５０は、排気ライン５５２、５５３、そして、排気バルブ５５２２を含む。排気バルブ５５２２は、排気ライン５５２、５５３に設置されて処理空間５０２の排気如何と排気流量を調節する。
図４は、超臨界装置に適用される濃度測定装置６００の一例１６００を概略的に示す断面図である。図４を参照して説明する。
一例で、サンプリングライン６７１は排気ライン５５２に連結されて提供される。サンプリングライン６７１は排気バルブ５５２２が提供される上流の排気ライン５５２に連結されて提供されることができる。処理空間５０２の流体はサンプリングライン６７１に伝送されることができる。図示したところと異なり、サンプリングライン６７１は処理空間５０２と直ちに連結されても良い。すなわち、サンプリングライン６７１は排気ライン５２２を通じないでベッセル５２０に直接連結されても良い。
一例で、制御バルブ６７１１はサンプリングライン６７１に設置される。制御バルブ６７１１はサンプリングライン６７１に流れる流体の流れを開閉する。
一例で、流体圧力調節機６７４はサンプリングライン６７１で制御バルブ６７１１の下流に設置される。一例において、流体圧力調節機６７４は流体レギュレーターに提供されることができる。流体圧力調節機６７４は流体圧力調節機６７４を通過する流体が設定圧力で調節されるようにする。例えば、流体圧力調節機６７４の１次側(入口側)で流体の圧力が第１圧力なら、２次側(出口側)で流体の圧力は第２圧力で調節される。本発明の実施例で、第２圧力は第１圧力より低い圧力である。高圧の流体は濃度を測定し難い。流体圧力調節機６７４は流体の圧力を調節して後述する濃度測定機６７８が工程流体に含まれた薬液の濃度を測定可能にさせる。
濃度測定機６７８は工程流体に含まれた薬液の濃度を測定する。濃度測定機６７８は流体圧力調節機６７４の下流に位置される配管６７２を流れる流体に含まれた薬液の濃度を測定する。一例において、測定対象になる薬液はIPAであり、工程流体は超臨界二酸化炭素である。
濃度測定機６７８と流体圧力調節機６７４との間には減圧タンク６７５がさらに提供されることができる。減圧タンク６７５は内部に所定容積が形成される。減圧タンク６７５は流体圧力調節機６７４を通過して減圧された流体を２次減圧する。
測定ライン６７２は減圧タンク６７５内部の気体をベントする。測定ライン６７２にはベントバルブ６７２１が設置される。濃度測定機６７８は第１ベントバルブ６７２１の上流に設置されることができる。濃度測定機６７８は第１ベントバルブ６７２１が開放されて工程流体が流れる状態で濃度を測定する。
ベントライン６７６は減圧タンク６７５内部の気体をベントする。ベントライン６７６は減圧タンク６７５と連結される。ベントライン６７６には第２ベントバルブ６７６１が設置される。ベントライン６７６の直径は測定ライン６７２の直径より大きくなることができる。ベントライン６７６は濃度測定以後、減圧タンク６７５の内部に残存する工程流体を排出する用途に適用される。後述するファジーガスが導入すればベントライン６７６を通じて減圧タンク６７５の内部に残存する工程流体が早く排出されることができる。
減圧タンク６７５にはファジーガス供給ライン６７３が連結される。ファジーガス供給ライン６７３にはファジーバルブ６７３１が設置される。ファジーガス供給ライン６７３を通じて減圧タンク６７５にはファジーガスが導入されることができる。ファジーガスは濃度測定が完了された以後、減圧タンク６７５に残存する流体を減圧タンク６７５でファジーして除去する。ファジーガスは不活性ガスで提供されることができる。ファジーガスは窒素ガスであることがある。
図５は、本発明の一実施例による濃度測定方法を説明するフローチャートである。図６乃至図９は濃度測定装置を利用した濃度測定方法を順次に並べた図面である。図５と図６乃至図９を参照して薬液濃度測定方法を説明する。
制御機(図示せず)は超臨界装置５００及び濃度測定装置６００に対する制御を実行する。制御機は基板を設定工程によって処理されるように超臨界装置５００及び濃度測定装置６００の構成要素らを制御することができる。制御機(図示せず)は基板処理システムの制御を実行するマイクロプロセッサー(コンピューター)でなされるプロセスコントローラーと、オペレーターが基板処理装置を管理するためにコマンド入力操作などを行うキーボードや、基板処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイなどでなされるユーザーインターフェースと、基板処理システムで実行される処理をプロセスコントローラーの制御で実行するための制御プログラムや、各種データ及び処理条件によって各構成部に処理を実行させるためのプログラム、すなわち、処理レシピが記憶された記憶部を具備することができる。
図５及び図６を参照する。工程が進行される中に任意の時点に制御バルブ６７１１を短い時間開放する(Ｓ１０)。前述した短い時間は数秒であることがある。図１２を参照して工程が進行される中に任意の時点を説明する。図１２の(a)と(b)は、それぞれの実施例による工程が進行される過程で処理空間５０２内部の圧力(P)変化を時間別に示したグラフである。図１２(a)を通じて参照されるように、処理空間５０２の内部が処理流体によって設定圧力に到逹すれば、供給と排気をして内部圧力を維持する。この時、内部圧力が維持される中にa１、b１、c１のようなある時点が任意の時点であることがある。図１２(b)を通じて参照されるように、処理空間５０２の内部が処理流体によって設定圧力に到逹すれば、供給と排気をして内部圧力を変化させるサイクルが進行される。この時、内部圧力を排気する段階のうちでa２、b２、c２のようなある時点が任意の時点であることがある。任意の支点は説明したこと以外にも必要によって選択された支点であることがある。
図５、図７及び図８を参照する。制御バルブ６７１１を閉める(Ｓ２０)。制御バルブ６７１１を短い時間開放される間に採取された流体は流体圧力調節機６７４を通過して１次減圧される(Ｓ３１)。流体圧力調節機６７４を通過した流体は減圧タンク６７５に進入して２次減圧される(Ｓ３３)。減圧タンク６７５の内部は配管６７１より広い容積を提供するので、２次減圧がなされることがある。流体は濃度測定機６７８が濃度を測定することができる圧力に減圧される。測定ライン６７２の第１ベントバルブ６７２１を開放状態にする(Ｓ３２)。濃度測定機６７８はＳ３１乃至Ｓ３３段階が進行されるうちに測定ライン６７２を流れる流体内の薬液濃度を測定する(Ｓ３０)。測定が完了すれば第１ベントバルブ６７２１を閉鎖状態にして流体が逆流されることを阻むことが望ましい。
図５及び図９を参照する。濃度測定が完了すれば、第２ベントバルブ６７６１を開放してベントライン６７６を通じて減圧タンク６７５をベントする(Ｓ４０)。そして、減圧タンク６７５の内部をファジーさせる(Ｓ５００．ファジーガス供給ライン６７３を通じてファジーガスを減圧タンク６７５に流入させ、ベントライン６７６を通じて排出させる。ファジーガスは減圧タンク６７５に残存する流体と薬液を除去することができる。
前述した濃度測定方法を利用すれば、工程中に高圧状況でも濃度測定を所望する時点に制御バルブ６７１１を開いて該当時点の処理流体内の薬液濃度を測定することができるため、工程スケジュール変化による内部薬液濃度をモニタリングできて工程の性能改善を期待することができる。
一例で、任意の時点で濃度測定機６７８で測定された薬液(例えば、IPA)の濃度が設定値以下である場合、超臨界装置５００で進行中の基板(W)に対する処理を終了することができる。図１２を参照する時、b１時点で測定された薬液の濃度が設定値以下である場合、既設定された工程時間が残ったとしても基板(W)に対する処理を終了することができる。
他の例において、制御機は、処理空間５０２で工程流体で第１基板に対する処理が進行される中に任意の時点に制御バルブ６７１１を開放状態にして工程流体をサンプリングし、サンプリングされた工程流体に含まれた薬液の濃度を測定し、選択された任意の時点で測定された薬液の濃度が設定値以下である場合、第１基板以後に処理される第２基板を処理することにおいて、選択された任意の時点を終了時点で設定することができる。
図１０は、超臨界装置に適用される濃度測定装置６００の他の例２６００を概略的に示す断面図である。図１０を参照して濃度測定装置６００の他の例２６００を説明することにおいて、図４の濃度測定装置１６００の説明と等しい構成は図４の濃度測定装置１６００での説明で替える。濃度測定装置２６００は測定ライン６７２がベントラインの機能を遂行することができる。これによって、図４の濃度測定装置１６００と異なりベントライン６７６が除去されることができる。この場合、装置の構成を減らすことができる。しかし、測定ライン６７２を通じてベントされることによって測定ライン６７２がベント時に汚染されることがある問題、早いベント速度を得ることができない問題があり得る。
図１１は、超臨界装置に適用される濃度測定装置６００のまた他の例３６００を概略的に示す断面図である。図１１を参照して濃度測定装置６００の他の例２６００を説明することにおいて、図４の濃度測定装置１６００の説明と等しい構成は図４の濃度測定装置１６００での説明で替える。濃度測定装置３６００は図４の濃度測定装置１６００と異なり減圧タンク６７５が除去されることができる。すなわち、２次減圧を行わないで、１次減圧以後、測定ライン６７２を流れる工程流体に含まれた薬液の濃度を測定することができる。しかし、減圧タンク６７５が除去されれば、１次減圧だけ行われた工程流体が測定ライン６７２を流れるようになるが、この場合、測定ライン６７２の縦断がベントによって危険度が増加し、充分に減圧されなかったことによって精密な測定が難しいことがある。
以上の詳細な説明は本発明を例示するものである。また、前述した内容は本発明の望ましい実施形態を示して説明するものであり、本発明は多様な他の組合、変更及び環境で使用されることができる。すなわち、本明細書に開示された発明の概念の範囲、著わした開示内容と均等な範囲及び/または当業界の技術、または知識の範囲内で変更または修正が可能である。著わした実施例は本発明の技術的思想を具現するための最善の状態を説明するものであり、本発明の具体的な適用分野及び用途で要求される多様な変更も可能である。したがって、以上の発明の詳細な説明は開示された実施状態で本発明を制限しようとする意図ではない。また、添付された請求範囲は他の実施状態も含むことで解釈されなければならない。
５０２ 処理空間
５２０ ベッセル
５５２ 排気ライン
５５２２ 排気バルブ
６７１ サンプリングライン

Claims (20)

  1. 測定ラインと、
    前記測定ライン内の流体に含まれた第１流体の濃度を測定する濃度測定機と、
    高圧の環境で基板を処理する処理空間の工程流体を前記測定ラインに伝達するサンプリングラインと、
    前記サンプリングラインを開閉する制御バルブと、
    前記サンプリングラインで前記制御バルブの下流に設置され、通過する流体が設定圧力で調節されるようにする流体圧力調節機と、
    前記サンプリングラインと前記測定ラインとの間に設置される減圧タンクと、を含む濃度測定装置。
  2. 前記減圧タンクと連結されるファジーガス供給ライン、及び
    前記ファジーガス供給ラインに設置されるファジーバルブをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の濃度測定装置。
  3. 前記減圧タンクと連結されるファジーガス供給ライン、及び
    前記ファジーガス供給ラインに設置されるファジーバルブをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の濃度測定装置。
  4. 制御機をさらに含み、
    前記制御機は、
    前記濃度測定機の濃度測定が完了すれば、前記ファジーバルブを開放状態にし、前記減圧タンクにファジーガスを供給することを特徴とする請求項３に記載の濃度測定装置。
  5. 前記減圧タンクと連結されて前記減圧タンクの内部をベントするベントラインと、
    前記ベントラインに設置されるベントバルブと、をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の濃度測定装置。
  6. 前記ベントラインの内径は、前記測定ラインの内径より大きいことであることを特徴とする請求項５に記載の濃度測定装置。
  7. 制御機をさらに含み、
    前記制御機は、
    前記処理空間で前記工程流体で前記基板に対する処理が進行される中に任意の時点に前記制御バルブを開放して前記工程流体をサンプリングし、
    前記工程流体に含まれた前記第１流体の濃度を測定することを特徴とする請求項１に記載の濃度測定装置。
  8. 前記制御バルブは数秒の間に開放された後閉鎖されることを特徴とする請求項７に記載の濃度測定装置。
  9. 前記濃度測定機で測定された前記第１流体の濃度が設定値以下である場合:
    前記工程流体を利用した前記基板の処理を終了することを特徴とする請求項７に記載の濃度測定装置。
  10. 制御機をさらに含み、
    前記制御機は、
    前記処理空間で前記工程流体で第１基板に対する処理が進行される中に任意の時点に前記制御バルブを開放状態にし、前記工程流体に含まれた前記第１流体の濃度を測定し、
    前記任意の時点で測定された薬液の濃度が設定値以下である場合:
    前記第１基板以後に処理される第２基板を処理することにおいて、前記任意の時点を終了時点で設定することを特徴とする請求項１に記載の濃度測定装置。
  11. 測定ラインと、
    前記測定ライン内の流体に含まれた第１流体の濃度を測定する濃度測定機と、
    高圧の環境で基板を処理する処理空間の工程流体を前記測定ラインに伝達するサンプリングラインと、
    前記サンプリングラインを開閉する制御バルブと、
    前記サンプリングラインで前記制御バルブの下流に設置され、通過する流体が設定圧力で調節されるようにする流体圧力調節機と、
    前記サンプリングラインと前記測定ラインとの間に設置される減圧タンクと、
    制御機と、を含み、
    前記制御機は、
    前記処理空間で前記工程流体で前記基板に対する処理が進行される中に任意の時点に前記制御バルブを開放して前記工程流体をサンプリングし、
    前記工程流体に含まれた前記第１流体の濃度を測定する濃度測定装置。
  12. 前記制御バルブは数秒の間に開放された後閉鎖されることを特徴とする請求項１１に記載の濃度測定装置。
  13. 前記濃度測定機で測定された前記第１流体の濃度が設定値以下である場合:
    前記工程流体を利用した前記基板の処理を終了することを特徴とする請求項１１に記載の濃度測定装置。
  14. 前記制御機は、
    前記処理空間で前記工程流体で第１基板に対する処理が進行される中に任意の時点に前記制御バルブを開放状態にし、前記工程流体に含まれた前記第１流体の濃度を測定し、
    前記任意の時点で測定された薬液の濃度が設定値以下である場合:
    前記第１基板以後に処理される第２基板を処理することにおいて、前記任意の時点を終了時点で設定することを特徴とする請求項１１に記載の濃度測定装置。
  15. 前記処理空間の雰囲気を排気する排気ラインをさらに含み、
    前記サンプリングラインは前記排気ラインに連結されることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のうちで何れか一つに記載の濃度測定装置。
  16. 前記濃度測定機は前記測定ライン内の流体が流れる状態で濃度を測定することを特徴とする請求項１乃至請求項１４のうちで何れか一つに記載の濃度測定装置。
  17. 前記工程流体は超臨界二酸化炭素であり、
    前記第１流体はイソプロピルアルコール(IPA：ISOPROPYL ALCOHOL)であることを特徴とする請求項１乃至請求項１４のうちで何れか一つに記載の濃度測定装置。
  18. 高圧の環境で工程流体で基板を処理する処理空間が形成されたベッセルと、
    前記処理空間の雰囲気を排気する排気ラインと、
    前記排気ラインと連結されるサンプリングラインと、
    前記サンプリングラインに設置され前記サンプリングラインを開閉する制御バルブと、
    前記サンプリングラインで前記制御バルブの下流に設置され、通過する流体が設定圧力で調節されるようにする流体圧力調節機と、
    前記流体圧力調節機の下流に連結される減圧タンクと、
    前記減圧タンクと連結されるファジーガス供給ラインと、
    前記ファジーガス供給ラインに設置されるファジーバルブと、
    前記減圧タンクの流体をベントするベントラインと、
    前記ベントラインに設置されるベントバルブと、
    前記減圧タンクの流体を排出する測定ラインと、
    前記測定ラインに提供されて流体が流れる状態で前記流体に含まれた薬液の濃度を測定する濃度測定機と、
    制御機と、を含み、
    前記制御機は、
    前記処理空間で前記工程流体で前記基板に対する処理が進行される中に任意の時点に前記制御バルブを数秒の間に開放状態にして前記工程流体をサンプリングし、前記工程流体に含まれた第１流体の濃度を測定する基板処理装置。
  19. 前記濃度測定機で測定された前記第１流体の濃度が設定値以下である場合:
    前記工程流体を利用した前記基板の処理を終了することを特徴とする請求項１８に記載の基板処理装置。
  20. 前記任意の時点で測定された第１流体の濃度が設定値以下である場合:
    前記第１基板以後に処理される第２基板を処理することにおいて、前記任意の時点を終了時点で設定することを特徴とする請求項１８に記載の基板処理装置。
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