KR100727471B1

KR100727471B1 - 유체 공급 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100727471B1
Application number: KR1020050116305A
Authority: KR
Inventors: 안두근; 권오진; 하종의
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2005-12-01
Filing date: 2005-12-01
Publication date: 2007-06-13
Also published as: KR20070058065A

Abstract

본 발명은 유체 공급 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 장치는 제1 유체를 제공받아 저장하는 탱크와, 상기 탱크에 저장된 제1 유체를 제공받아 제2 유체와 혼합하는 혼합기와, 상기 탱크에서 혼합기로 제공되는 제1 유체의 농도를 일정하게 유지시키는 농도조절기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 약액의 농도를 일정하게 유지하여 공정 모듈에 공급할 수 있게 됨으로써 약액의 농도 변화로 야기되는 공정 불량을 획기적으로 줄일 수 있고, 더 나아가 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

반도체, 약액, 버블링, 벤튜리, 오리피스

Description

유체 공급 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SUPPLYING SOLUTIONS}

도 1은 종래 기술에 따른 유체 공급 장치의 일례를 도시한 구성도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유체 공급 장치를 도시한 구성도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100; 유체 공급 장치 102; 탱크

104,105,108,109,110,112; 배관 104a,105a,108a,109a,110a; 밸브

106; 농도조절기 107; 혼합기

120a,120b,120c,120d; 레벨 센서 150; 압력 센서

200; 공정 모듈 201; 웨이퍼 처리 용기

203; 스핀척

본 발명은 반도체 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 웨이퍼에 유체를 공급하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체 소자를 제조하기 위해선 웨이퍼를 여러 다양한 공정으로 가공하는 단계를 거치는 것이 일반적이다. 이러한 웨이퍼 가공 공정에는 약액을 사용하는 공정 이 다수 포함된다. 예를 들어, 에천트로써 웨이퍼를 에칭하는 공정이나 이소프로필알코올(IPA)로써 세정된 웨이퍼를 건조시키는 공정이 그것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 유체 공급 장치의 일례를 도시한 구성도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 유체 공급 장치(10)는 웨이퍼 공정 모듈(20)에 약액(예; IPA)을 제공하기 위해서 약액을 배관(12)을 통해 탱크(11)에 제공하여 저장하고 배관(13)을 통해 질소(N₂)를 탱크(11) 내로 불어넣어 약액을 기포로 만든다. 기포화된 약액은 배관(14)을 통해 공정 모듈(20)에 공급된다. 공정 모듈(20)은 약액을 이용한 웨이퍼 가공 장비, 가령 약액이 에천트인 경우에는 에칭 장비일 수 있고 약액이 이소프로필알코올(IPA)인 경우에는 건조 장비일 수 있다. 탱크(11) 내의 약액(IPA)의 레벨은 레벨 센서(16)에 의해 압력은 압력 센서(15)에 의해 측정된다. 약액의 배출은 탱크(11)의 하부에 구비된 배관(17)을 통해 이루어진다. 각 배관들(12,13,14,17)에는 약액이나 질소의 흐름을 단속하는 밸브들(12a,13a,14a,17a)이 구비되어 있다.

그런데, 상술한 종래의 유체 공급 장치(10)는 이른바 중앙집중식으로 약액을 공급하는 것이다. 따라서, 약액을 대량으로 공급하는 경우 약액의 농도가 저하되는 현상이 발생할 수 있다. 이에 더하여, 만일 공정 모듈(20)이 다수인 경우 다수의 공정 모듈(20)에 동시에 약액을 공급하게 되는 경우에 있어서도 약액의 농도가 저하되는 현상이 발생할 수 있다. 약액의 농도 저하는 웨이퍼 가공 공정의 불량으로 이어질 수 있어 제품 불량 내지는 수율이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 그러므 로, 약액의 대량 공급 또는 다수의 공정 모듈에 약액을 안정적으로 공급할 수 있는 유체 공급 장치 및 방법의 필요성이 대두되는 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같이 종래 기술에서의 요구 내지는 필요에 부응하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 약액을 안정적으로 공급할 수 있는 유체 공급 장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유체 공급 장치 및 방법은 비교적 간단한 구조로써 약액을 일정한 농도로 유지하여 공급할 수 있는 것을 특징으로 한다.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 유체 공급 장치는, 제1 유체를 저장하며 제1 유체 배관이 있는 탱크와; 상기 탱크와는 상기 제1 유체 배관을 통해 조합되며 제2 유체를 제2 유체 배관을 통해 제공받는, 그리고 상기 제2 유체 배관을 통해 제공되는 제2 유체의 흐름에 의해 상기 탱크로부터 상기 제1 유체 배관을 통해 제공되는 제1 유체를 기화시키는 기화기와; 상기 제1 유체 배관에 설치되어 상기 탱크에서 상기 기화기로 제공되는 제1 유체의 공급량을 조절하여 상기 제1 유체의 농도를 일정하게 유지시키는 오리피스관을 포함하여, 상기 기화된 제1 유체를 피처리물에 공급하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예의 장치에 있어서, 상기 제1 유체는 이소프로필알코올을 포함하고, 상기 제2 유체는 질소를 포함한다.

본 실시예의 장치에 있어서, 상기 탱크는 상기 제1 유체의 저장 수위를 감지하는 레벨 센서를 포함한다. 상기 레벨 센서는 상기 제1 유체의 저장 하한의 레벨을 감지하는 저위 레벨 센서와 상기 제1 유체의 저장 상한의 레벨을 감지하는 고위 레벨 센서를 포함한다. 상기 저위 및 고위 레벨 센서 중 적어도 어느 하나는 복수개이다. 상기 복수개의 저위 및 고위 레벨 센서와 조합되어 상기 제1 유체의 저장과 관련된 동작을 제어하는 제어부를 더 포함한다.

본 실시예의 장치에 있어서, 상기 탱크는 상기 제1 유체의 상기 혼합기로의 제공을 위해 일정한 압력을 가하도록 소정의 유체를 상기 탱크로 제공하는 밸브가 구비된 배관을 포함한다.

본 실시예의 장치에 있어서, 상기 탱크의 내부 압력을 측정하는 압력 센서를 더 포함한다.

본 실시예의 장치에 있어서, 상기 기화기는 벤튜리관 또는 노즐을 포함한다.

상기 특징을 구현할 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 유체 공급 방법은, 제1 유체를 탱크로 저장시키는 단계와, 상기 탱크에 압력을 가하여 상기 제1 유체를 혼합기로 제공하는 단계와, 상기 혼합기에 제2 유체를 제공하는 단계와, 상기 혼합기에 제공된 제1 및 제2 유체를 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 제1 및 제2 유체를 공정 모듈에 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 방법에 있어서, 상기 탱크에 압력을 가하여 상기 제1 유체를 혼합기로 제공하는 단계는, 상기 혼합기에 제2 유체를 제공하는 단계와 동시에 진행된다.

본 발명의 실시예에 따른 방법에 있어서, 상기 탱크에 압력을 가하여 상기 제1 유체를 혼합기로 제공하는 단계는, 상기 제1 유체를 농도조절기를 통과시켜 상기 제1 유체의 농도를 일정하게 유지시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 방법에 있어서, 상기 혼합기에 제공된 제1 및 제2 유체를 혼합하는 단계는, 상기 제2 유체의 흐름에 의해 상기 제1 유체를 기화시키는 단계를 포함한다. 상기 제1 유체는 액상의 이소프로필알코올을 포함하고 상기 제2 유체는 기상의 질소를 포함한다.

본 발명에 의하면, 비교적 간단한 구조로써 약액을 단독으로 또는 소정의 기체 또는 액체와 혼합하여 약액을 공정 모듈에 특히 대량으로 안정적으로 공급할 수 있다. 또한, 동시에 다수의 공정 모듈에 약액을 안정적으로 공급할 수 있다. 이에 따라, 약액의 농도를 일정하게 유지할 수 있게 됨으로써 약액의 농도 변화로 야기되는 공정 불량을 획기적으로 줄일 수 있고, 더 나아가 수율을 향상시킬 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 유체 공급 장치 및 방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명과 종래 기술과 비교한 이점은 첨부된 도면을 참조한 상세한 설명과 특허청구범위를 통하여 명백하게 될 것이다. 특히, 본 발명은 특허청구범위에서 잘 지적되고 명백하게 청구된다. 그러나, 본 발명은 첨부된 도면과 관련해서 다음의 상세한 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있다. 도면에 있어서 동일한 참조부호는 다양한 도면을 통해서 동일한 구성요소를 나타낸다.

(실시예)

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유체 공급 장치를 도시한 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 유체 공급 장치(100)는 공정 모듈(200)에 소정의 약액을 공급하기 위해 약액을 저장하는 탱크(102)를 구비하여 구성된다. 여기서, 본 실시예의 약액과 공정 모듈(200)은 세정된 웨이퍼(W)를 건조시키는 이소프로필알코올(IPA)과 건조 장비를 예를 들어 설명한다. 이 공정 모듈(200)은 웨이퍼 처리 용기(201) 내에 회전 가능하게 설치된 스핀척(203)으로 구성된다. 따라서, 스핀척(203) 상에 로딩되어 회전하는 웨이퍼(W)에 기화된 약액이 제공되어 웨이퍼(W)가 건조된다.

그러나, 약액과 공정 모듈(200)이 IPA 및 건조 장비에 한정되지 아니함에 유의하여야 할 것이다. 즉, 약액과 공정 모듈(200) 각각이 에천트와 에칭 장비일 수 있는 등 그 구체적인 적용은 구체적인 웨이퍼 가공 공정에 따라 임의적이다. 또한, 공정 모듈(200)은 본 실시에에서는 하나만이 구비된 경우를 예를 들었지만 그 수는 임의적으로서 2개 이상 구비될 수 있다.

약액 IPA의 탱크(102)로의 공급을 위한 배관(104)과, 탱크(102)에서 공정 모듈(200)로의 공급을 위한 배관(105)이 탱크(102)에 구비된다. 배관(104)은 탱크(102)의 상부에 배관(105)은 탱크(102)의 하부에 구비된다. 그리고, 약액의 교체 또는 배출을 위해 탱크(102)의 하부에는 약액이 외부로 배출될 수 있도록 하는 배관(109)이 설치된다. 배관(109)에는 약액의 배출 흐름을 단속하는 밸브(109a)가 설 치된다. 각 배관(104,105,109)에는 약액 흐름의 단속을 위한 밸브(104a,105a,109a)가 각각 설치된다. 한편, 탱크(102) 내에서의 약액의 저장 레벨을 측정하는 레벨 센서(120a,120b,120c,120d)가 부착되어 있다. 레벨 센서(120a-120d)는 약액의 저장 수위를 정확하게 측정하기 위해 탱크(102)의 상하에 복수개 설치되는 것이 바람직하다 할 것이다.

구체적으로, 약액의 최하 내지 최소한의 저장 레벨을 감지하는 저위 레벨 센서(120c,120d)와 최상 내지 최대한의 저장 레벨을 감지하는 고위 레벨 센서(120a,120b)가 각각 설치된다. 저위 레벨 센서(120c,120d) 및 고위 레벨 센서(120a,120b) 각각도 복수개 설치된다. 그리고, 이들 레벨 센서들(120a-120d)은 제어부(130)에 연결되어 레벨 센서들(120a-120d)에 의해 감지된 약액의 레벨 정도에 따라 약액의 보충이나 교체 또는 배출 등을 제어한다.

탱크(102)의 상부에는 또 다른 배관(110a)이 설치된다. 이 배관(110a)을 통해 소정의 기체를 탱크(102) 내로 불어넣거나 또는 배관(110a)에 설치된 밸브(110a)의 단속을 통해 탱크(102) 내의 압력을 적정하게 유지시킨다. 선택적으로, 탱크(102)에 압력 센서(150)가 부착되어 있으면 탱크(102) 내의 압력은 압력 센서(150)를 통해 정밀하게 감지된다.

탱크(102) 내에 저장된 약액(IPA)은 액상이므로 이를 공정 모듈(200)에 기화된 상태로 공급하기 위하여 약액을 기화시키는 기구(107)가 설치된다. 이 기구(107)는 탱크(102)에 저장된 약액을 제공받고 또한 배관(108)을 통해 빠른 흐름 상 태로 제공되는 불활성 기체나 질소(N₂)를 약액과 혼합하여 약액을 기화된 상태로 만드는 벤튜리(venturi) 또는 노즐(nozzle)이다. 이러한 혼합기(107)에 의해 질소(또는 불활성 기체)와 혼합되어 기화된 약액은 배관(112)을 타고 공정 모듈(200)에 로딩된 웨이퍼(W)에 뿌려지게 되어 웨이퍼(W)를 건조시킨다. 배관(108)에는 밸브(108a)가 구비되어 밸브(108a)의 개방 정도를 조절하여 질소의 공급 흐름을 적절하게 단속한다.

탱크(105)와 혼합기(107) 사이의 배관(105)에는 약액의 공급량을 조절하는 기구(106)가 설치된다. 이 기구(106)에 의해 탱크(102)에 저장된 약액의공급량이 조절되어 결과적으로는 약액의 농도가 임의대로 그리고 일정하게 유지되도록 조절된다. 이러한 농도조절기(106)로는 약액의 공급량 내지 농도를 적절하게 조절할 수 있는 오리피스(orifice)를 선택할 수 있다. 이에 따라, 약액이 공정 모듈(200)에 대량으로 공급된다 하더라도 그 농도는 일정하게 유지된다. 또한, 공정 모듈(200)이 다수개 설치되어 있더라도 다수개의 공정 모듈(200) 각각에 일정한 농도를 유지한 채로 약액을 제공할 수 있게 된다.

상기와 같이 구성된 유체 공급 장치(100)를 이용한 약액 공급 방법의 일례는 다음과 같다.

밸브(104a)를 개방시켜 배관(104)을 통해 탱크(102) 내로 약액 IPA를 공급한다. 공급된 약액의 저장 수위는 레벨 센서(120a-120d)로써 측정한다. 측정 결과, 약액의 저장 수위가 설정 범위보다 낮은 경우에는 더 보충하거나 또는 필요한 조치 를 취한다. 만일, 이미 탱크(102) 내에 저장된 약액을 새로운 약액의 저장을 위해 폐기한다던지 아니면 설비 유지 보수 관계로 배출한다던지 하는 등의 이유로 이미 저장된 약액을 배출하려는 경우가 있을 수 있다. 이런 경우에는 밸브(109a)를 열어 배관(109)을 통해 약액을 탱크(102) 외부로 흘려 내보낸다. 탱크(102) 내의 압력은 배관(110)을 통해 소정의 기체를 공급한다든지 또는 밸브(110a)의 개폐를 통해 일정하게 또는 필요에 따라 변화하는 상태로 유지한다. 압력 센서(150)를 더 구비한 경우 탱크(102)의 압력은 압력 센서(150)에 의해 정밀하게 측정할 수 있다.

탱크(102) 내에 약액이 저장된 경우 탱크(102) 내에 일정한 압력이 가하게 하고 밸브(105)를 개방시켜 배관(105)을 통해 약액을 혼합기(107)로 제공한다. 이와 병행 내지 동시에 밸브(108a)를 열어 배관(108)을 통해 질소를 혼합기(107)로 제공한다. 이 혼합기(107)는 가령 벤튜리관으로써 질소의 흐름에 따라 약액 IPA는 기화된다. 기화 내지 분무 상태화된 약액은 배관(112)을 통해 공정 모듈(200)에 로딩되어 회전하는 웨이퍼(W)에 골고루 뿌려지게 되어 웨이퍼(W)를 건조시킨다. 그런데, 약액이 혼합기(107)로 제공되기 이전에 배관(105) 중간에 설치된 오리피스와 같은 농도조절기(106)를 통과하게 되므로 약액의 농도는 일정하게 유지된다. 즉, 약액은 농도조절기(106)에 의해 공급량 내지 농도가 일정하게 유지되므로 대량으로 하나 또는 다수개의 공정 모듈(200)에 공급된다 하더라도 약액의 농도는 일정하게 유지된다.

지금까지는 탱크(102)에 저장되는 제1 유체로서 액상의 IPA를 혼합기(107)에 제공되는 제2 유체로서 기상의 질소를 예를 들어 설명하였다. 그러나, 제1 및 제2 유체는 이에 한정되지 아니하고 제1 및 제2 유체 각각이 액상이거나, 또는 어느 하나는 액상이고 다른 하나는 기상일 수 있는 등 공정에 따라 임의적으로 또는 필요에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 또한, 공정 모듈(200)은 웨이퍼에 대한 에칭이나 세정 및 건조 처리 장비 등 웨이퍼 처리 장비 이외에 액정표시소자의 유리기판과 같은 평판표시소자의 기판에 대한 에칭이나 세정 및 건조 처리 장비 등도 이에 포함된다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 그리고, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 비교적 간단한 구조로써 약액을 단독으로 또는 소정의 기체 또는 액체와 혼합하여 약액을 공정 모듈에 특히 대량으로 안정적으로 공급할 수 있다. 또한, 다수의 공정 모듈에 동시에 약액 을 안정적으로 공급할 수 있다. 이에 따라, 약액의 농도를 일정하게 유지할 수 있게 됨으로써 약액의 농도 변화로 야기되는 공정 불량을 획기적으로 줄일 수 있고, 더 나아가 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

삭제
제1 유체를 저장하며 제1 유체 배관이 있는 탱크와;

상기 탱크와는 상기 제1 유체 배관을 통해 조합되며 제2 유체를 제2 유체 배관을 통해 제공받는, 그리고 상기 제2 유체 배관을 통해 제공되는 제2 유체의 흐름에 의해 상기 탱크로부터 상기 제1 유체 배관을 통해 제공되는 제1 유체를 기화시키는 기화기와;

상기 제1 유체 배관에 설치되어 상기 탱크에서 상기 기화기로 제공되는 제1 유체의 공급량을 조절하여 상기 제1 유체의 농도를 일정하게 유지시키는 오리피스관을 포함하고,

상기 제1 유체는 이소프로필알코올을 포함하고 상기 제2 유체는 질소를 포함하며, 상기 기화된 제1 유체를 피처리물에 공급하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 장치.
제2항에 있어서,

상기 탱크는 상기 제1 유체의 저장 수위를 감지하는 레벨 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 장치.
제3항에 있어서,

상기 레벨 센서는 상기 제1 유체의 저장 하한의 레벨을 감지하는 저위 레벨 센서와 상기 제1 유체의 저장 상한의 레벨을 감지하는 고위 레벨 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 장치.
제4항에 있어서,

상기 저위 및 고위 레벨 센서 중 어느 하나 또는 모두는 복수개인 것을 특징으로 하는 유체 공급 장치.
제5항에 있어서,

상기 복수개의 저위 레벨 센서 및 상기 복수개의 고위 레벨 센서와 조합되어 상기 제1 유체의 저장과 관련된 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 장치.
제2항에 있어서,

상기 탱크는 상기 제1 유체의 상기 혼합기로의 제공을 위해 일정한 압력을 가하도록 소정의 유체를 상기 탱크로 제공하는 밸브가 구비된 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 장치.
제2항에 있어서,

상기 탱크의 내부 압력을 측정하는 압력 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 장치.
제2항에 있어서,

상기 기화기는 벤튜리관 또는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 장치.
제1 유체를 탱크로 저장시키는 단계와;

상기 탱크에 압력을 가하여 상기 제1 유체를 혼합기로 제공하는 단계와;

상기 혼합기에 제2 유체를 제공하는 단계와;

상기 혼합기에 제공된 제1 및 제2 유체를 혼합하는 단계와;

상기 혼합된 제1 및 제2 유체를 공정 모듈에 제공하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 방법.
제10항에 있어서,

상기 탱크에 압력을 가하여 상기 제1 유체를 혼합기로 제공하는 단계는, 상기 혼합기에 제2 유체를 제공하는 단계와 동시에 진행되는 것을 특징으로 하는 유체 공급 방법.
제10항에 있어서,

상기 탱크에 압력을 가하여 상기 제1 유체를 혼합기로 제공하는 단계는, 상기 제1 유체를 농도조절기에 통과시켜 상기 제1 유체의 농도를 일정하게 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 방법.
제10항에 있어서,

상기 혼합기에 제공된 제1 및 제2 유체를 혼합하는 단계는, 상기 제2 유체의 흐름에 의해 상기 제1 유체를 기화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 방법.
제10항에 있어서,

상기 제1 유체는 액상의 이소프로필알코올을 포함하고 상기 제2 유체는 기상의 질소를 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 공급 방법.