KR100815966B1 - 기판 처리액의 온도를 조절하기 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

기판의 처리를 위해 사용되는 처리액의 온도를 조절하기 위한 장치에서, 제1 탱크에는 상기 처리액이 수용되며, 상기 제1 탱크에 수용된 처리액의 온도 조절은 히터와 냉각수의 순환에 의해 이루어진다. 상기 히터는 제1 탱크를 감싸도록 배치되며, 상기 제1 탱크는 상기 냉각수가 제공되는 제2 탱크 내에 배치된다. 상기 온도가 조절된 처리액은 상기 제1 탱크의 하부에서 추출될 수 있다. 따라서, 상기 처리액의 온도를 조절하기 위한 장치 구성이 보다 간단해질 수 있으며, 상기 처리액의 기포를 용이하게 제거할 수 있다.

Description

기판 처리액의 온도를 조절하기 위한 장치{Apparatus for adjusting temperature of a substrate processing liquid}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 조절 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 온도 조절 장치 110 : 제1 탱크
120 : 히터 130 : 제2 탱크
140 : 제1 처리액 배관 142 : 제2 처리액 배관
150 : 배기 배관 160 : 순환 배관
170 : 온도 센서 172 : 온도 제어부
본 발명은 기판 처리액의 온도를 조절하기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 기판 또는 유리 기판의 처리 공정에서 사용되는 처리액의 온도를 조절하기 위한 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 메모리 장치 또는 액정 디스플레이 장치, 플라즈마 디스 플레이 장치, OLED(Organic Light Emitting Diode) 디스플레이 장치 등과 같은 평판 디스플레이 장치는 실리콘웨이퍼와 같은 반도체 기판 또는 유리 기판 등에 대하여 다양한 단위 공정들을 반복적으로 수행함으로써 제조될 수 있다.
예를 들면, 반도체 기판 또는 유리 기판과 같은 대상 기판에 대하여 막 형성 공정, 패터닝 공정, 세정 공정 등과 같은 단위 공정들이 수행됨으로써 상기 기판 상에는 목적하는 전기적 또는 광학적 특성들을 갖는 회로 패턴들이 형성될 수 있으며, 이들 단위 공정들은 목적하는 장치를 위해 제공되는 특정 레시피에 따라 클린룸 내에 위치되는 다양한 공정 설비들에 의해 수행될 수 있다.
상기 막 형성 공정은 대상 기판 상에 소스 물질을 제공하여 이들을 물리적 화학적으로 반응시킴으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 화학 기상 증착, 물리 기상 증착, 원자층 증착, 등과 같은 다양한 방법들이 적용될 수 있다. 상기 패터닝 공정은 상기 막 형성 공정에 의해 형성된 막을 목적하는 패턴들로 형성하기 위하여 수행되며, 포토리소그래피 공정, 식각 공정, 세정 공정 등과 같은 단위 공정들을 포함할 수 있다.
상기 공정들 중에서 습식 식각, 코팅, 현상, 세정, 린스 등의 공정들은 액상의 처리 물질들을 이용하여 수행될 수 있다. 상기 공정들은 다양한 공정 변수들에 의해 제어될 수 있다. 특히, 상기 처리액의 온도는 매우 민감한 제어 변수들 중의 하나이며, 온도 제어가 정밀하지 못한 경우 심각한 공정 불량을 초래할 수 있다. 예를 들면, 적정 온도로 식각액 또는 세정액이 유지되지 않을 경우, 목적하는 패턴을 형성하지 못하거나 기판 상의 불순물을 충분히 제거하지 못하는 문제가 발생될 수 있다.
또한, 상기 기판으로 제공되는 처리액에 기포가 포함되어 있는 경우에도 심각한 공정 불량이 야기될 수 있다. 예를 들면, 포토레지스트 코팅 공정에서 공급되는 포토레지스트 조성물에 기포가 포함되어 있는 경우, 포토레지스트 막이 균일하게 형성될 수 없으며, 식각 또는 세정 공정에서 식각액 또는 세정액에 기포가 포함되어 있는 경우, 패턴 불량, 불순물 잔류 또는 공정 시간 연장 등과 같은 문제점이 발생될 수 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 처리액이 기판 처리 장치로 공급되기 전에 상기 기판 처리액에 대한 전처리 단계들을 통해 상기 처리액의 온도 조절 및 기포 제거가 이루어지고 있다.
그러나, 종래의 처리액 공급 장치에는 기포 제거를 위한 기포 제거부, 온도 조절을 위한 히터 및 냉각기 등이 별도로 구비되어 있으며, 각각의 구성 요소들이 차지하는 공간 및 이들 사이의 배관 구성 등에 의하여 전체 크기가 매우 큰 단점을 갖고 있다. 이에 따라, 장치 구성 및 관리에 소요되는 비용이 증가될 수 있으며, 장치의 정비를 위해 많은 시간이 투여된다는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 기판의 처리를 위한 처리액의 온도 조절 장치를 보다 간단하게 구성하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 기판의 처리를 위한 처리액의 온도 조절과 함께 기포 제거를 동시에 수행할 수 있는 처리액의 온도 조절 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 기판 처리액의 온도 조절 장치는, 기판 처리 공정에서 사용되는 처리액을 수용하는 제1 탱크와, 상기 제1 탱크와 연결되어 상기 제1 탱크에 수용된 처리액의 온도를 조절하기 위한 히터와, 상기 제1 탱크를 감싸도록 배치되며 상기 제1 탱크에 수용된 처리액의 온도를 조절하기 위한 냉각수를 수용하는 제2 탱크를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 탱크는 상방으로 연장하는 통 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 탱크는 실린더 형태를 가질 수 있으며, 중심축이 수직 방향으로 배치되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 히터는 상기 제1 탱크를 감싸도록 배치될 수 있다. 특히, 상기 히터로는 상기 제1 탱크를 감싸도록 배치된 전기저항열선이 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 온도 조절 장치는 상기 제1 탱크와 연결되어 상기 제1 탱크 내부로 상기 처리액을 공급하는 제1 처리액 배관과, 상기 제1 탱크와 연결되어 상기 제1 탱크 내에서 온도가 조절된 처리액을 상기 제1 탱크로부터 추출하는 제2 처리액 배관을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제2 처리액 배관은 상기 제1 탱크 내부로 연장하며, 상기 제2 처리액 배관의 단부는 상기 제1 탱크의 하부에 위치될 수 있다. 상기 제1 탱크 내부의 처리액에 포함된 기포는 제1 탱크 상부로 부상하며, 이에 따라 상기 제2 처리액 배관을 통해 추출되는 처리액에 기포가 포함되지 않도 록 할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제1 탱크의 상부에는 상기 제1 탱크 내에 수용된 처리액으로부터 발생된 기포 또는 가스를 배출하기 위한 배기 배관이 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 온도 조절 장치는 상기 제2 탱크와 연결되어 상기 냉각수를 순환시키기 위한 냉각수 순환 배관들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 제1 탱크에는 상기 제1 탱크에 수용된 처리액의 온도를 측정하기 위한 온도 센서가 설치될 수 있으며, 상기 히터의 동작 및 상기 냉각수의 유량은 상기 온도 센서의 신호에 따라 제어될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 기판 처리 공정에서 사용되는 처리액의 온도 조절 및 기포 제거를 위한 장치의 구성을 단순화시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 온도 조절 장치가 차지하는 공간을 줄일 수 있으며, 장치의 유지 보수 비용 및 시간이 절감될 수 있다.
실시예
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. 그러나, 본 발명은 하기의 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구현될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 보다 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상과 특징이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공된다. 도면들에 있어서, 각 장치 또는 막(층) 및 영역들의 두께는 본 발 명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 각 장치는 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 장치들을 구비할 수 있으며, 막(층)이 다른 막(층) 또는 기판 상에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 다른 막(층) 또는 기판 상에 0직접 형성되거나 그들 사이에 추가적인 막(층)이 개재될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 조절 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1에 도시된 온도 조절 장치(100)는 반도체 기판과 같은 기판(10)을 처리하기 위한 공정에서 처리액의 전처리를 위해 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 온도 조절 장치(100)는 상기 기판(10)을 처리하기 위한 장치(20)로 처리액이 공급되기 이전에 상기 처리액의 온도 조절 및 기포 제거를 수행하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(10)에 대한 습식 식각, 코팅, 세정, 현상, 린스 등과 같은 습식 공정을 수행하는 장치(20)에 처리액을 공급하기 위하여 사용될 수 있다.
상기 온도 조절 장치(100)는 상기 처리액을 수용하는 제1 탱크(110)와, 상기 제1 탱크(110)와 연결되어 상기 제1 탱크(110)에 수용된 처리액의 온도를 조절하기 위한 히터(120)와, 상기 제1 탱크(110)를 감싸도록 배치되며 상기 제1 탱크(110)에 수용된 처리액의 온도를 조절하기 위한 냉각수를 수용하는 제2 탱크(130)를 포함할 수 있다.
상기 제1 탱크(110)는 상방으로 연장하는 통 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 탱크(110)는 밀폐된 원통 형상을 가질 수 있다. 그러나, 상기 제1 탱크(110)의 단면 형상은 다양하게 변경될 수 있으며, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되지는 않는다.
상기 히터(120)는 상기 제1 탱크(110)를 감싸도록 배치될 수 있다. 예를 들면, 상기 히터(120)로는 상기 제1 탱크(110)를 감싸도록 배치되는 전기저항열선이 사용될 수 있다. 도시된 바에 의하면, 상기 전기저항열선이 노출되어 있는 형태이나, 히팅 재킷의 형태로 구비될 수도 있으며, 상기 제1 탱크(110)의 벽체 내부에 내장될 수도 있다. 즉, 상기 제1 탱크(110) 내부의 처리액을 가열하는 기능적인 요건이 충족된다면 어떠한 구조라도 가능할 수 있다.
상기 제1 탱크(110)에는 상기 제1 탱크(110) 내부로 상기 처리액을 공급하기 위한 제1 처리액 배관(140)이 연결되어 있으며, 상기 제1 탱크(110) 내부에서 온도가 조절된 처리액을 추출하기 위한 제2 처리액 배관(142)이 상기 제1 탱크(110) 내부로 연장할 수 있다. 특히, 상기 제2 처리액 배관(142)의 단부는 상기 제1 탱크(110) 내부에서 하부에 배치되는 것이 바람직하다. 이는 상기 제1 탱크(110) 내부의 처리액에 포함된 기포가 상기 제2 처리액 배관(142)을 통해 추출되지 않도록 하기 위함이다. 즉, 상기 제1 처리액 배관(140)을 통해 제1 탱크(110) 내부로 유입된 처리액에 포함된 기포는 제1 탱크(110) 내에서 상방으로 부상하며, 이에 따라 상기 제1 탱크(110)의 하부에 배치되는 제2 처리액 배관(142)으로는 상기 기포가 유입되지 않는다.
도시된 바에 의하면, 상기 제2 처리액 배관(142)이 상기 제2 탱크(130)의 상부 및 제1 탱크(110)의 상부를 통해 하방으로 연장하고 있으나, 상기 제2 처리액 배관(142)의 연장 방향은 본 발명의 범위를 한정하지는 않는다. 이는 제2 처리액 배관(142)의 단부가 제1 탱크(110)의 하부에 위치되는 경우라면, 어떠한 경우라도 상기 제2 처리액 배관(142)을 통해 처리액만을 추출할 수 있기 때문이다.
상기 제1 탱크(110)의 상부에는 상기 제1 탱크(110) 내부로부터 기포 또는 가스를 배출하기 위한 배기 배관(150)이 연결될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 상기 배기 배관(150)은 상기 기포 또는 가스를 배출하기 위한 흡입 펌프(미도시)와 연결될 수 있으며, 상기 배기 배관(150)에는 온/오프 밸브(152)가 설치될 수 있다.
상기 제2 탱크(130)에는 상기 냉각수를 순환시키기 위한 순환 배관들(160)이 연결될 수 있다. 상기 냉각수는 상기 제1 탱크(110)에 수용된 처리액의 온도를 낮추기 위하여 제공된다.
부언하면, 상기 제1 탱크(110) 내부의 처리액은 상기 히터(120)에 의해 가열될 수도 있고, 상기 냉각액의 순환에 의해 냉각될 수도 있다. 즉, 처리액의 적정 온도를 유지하기 위하여 상기 히터(120)의 동작 및 냉각수의 순환은 선택적으로 이루어질 수 있다.
상기 처리액의 온도 조절을 위하여 상기 제1 탱크(110)에는 상기 처리액의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(170)가 설치될 수 있다. 특히, 상기 온도 센서(170)는 상기 제2 처리액 배관(142)의 단부와 인접하도록 상기 제1 탱크(110)에 설치될 수 있다.
상기 온도 센서(170)는 온도 제어부(172)와 연결되며, 상기 온도 제어부(172)는 상기 온도 센서의 신호에 따라 상기 히터(120)의 동작 및 상기 냉각수의 순환 유량을 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 히터(172)는 전원 공급기(122)와 연결되어 있으며, 상기 전원 공급기(122)의 동작은 상기 온도 제어부(172)의 제어 신호에 의해 제어될 수 있다. 또한, 상기 순환 배관(160)에는 상기 냉각수의 펌핑을 위한 제1 펌프(162)와 상기 냉각수의 유량을 제어하기 위한 제1 유량 제어 밸브(164)가 설치되어 있으며, 상기 제1 유량 제어 밸브(164)의 동작은 상기 온도 제어부(172)의 제어 신호에 의해 제어될 수 있다.
한편, 상기 제1 처리액 배관(140)에는 상기 처리액을 펌핑하기 위한 제2 펌프(144)와 상기 처리액의 유량을 제어하기 위한 제2 유량 제어 밸브(146)가 설치될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았으나, 상기 냉각수 순환 배관(160)과 상기 제1 처리액 배관(140)에는 배관 내 압력을 조절하기 위한 안전 밸브가 각각 설치될 수 있다. 특히, 상기 제1 펌프(162)와 제1 유량 제어 밸브(164) 사이 및 상기 제2 펌프(144)와 상기 제2 유량 제어 밸브(146) 사이에 각각 안전 밸브가 설치될 수 있으며, 상기 안전 밸브들에 의해 상기 순환 배관(160) 및 제1 처리액 배관(140) 내의 압력이 일정하게 유지될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 기판 처리액은 하나의 장치를 통해 온도 조절 및 기포 제거가 이루어진 상태에서 기판 처리 장치로 공급될 수 있다.
따라서, 종래의 기술에서 별도로 구성되었던 다수의 장치들을 사용하는 경우와 비교하여 장치의 유지 보수 비용 및 시간이 절감될 수 있으며, 장치의 크기를 감소시킬 수 있으므로 설치 공간을 줄일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (9)

  1. 기판 처리 공정에서 사용되는 처리액을 수용하는 제1 탱크;
    상기 제1 탱크와 연결되어 상기 제1 탱크에 수용된 처리액의 온도를 조절하기 위한 히터; 및
    상기 제1 탱크를 감싸도록 배치되며 상기 제1 탱크에 수용된 처리액의 온도를 조절하기 위한 냉각수를 수용하는 제2 탱크를 포함하는 처리액의 온도 조절 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 탱크는 상방으로 연장하는 통 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 히터는 상기 제1 탱크를 감싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 히터는 전기저항열선인 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 탱크와 연결되어 상기 제1 탱크 내부로 상기 처리액을 공급하는 제1 처리액 배관; 및
    상기 제1 탱크와 연결되어 상기 제1 탱크 내에서 온도가 조절된 처리액을 상기 제1 탱크로부터 추출하는 제2 처리액 배관을 더 포함하는 온도 조절 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 처리액 배관은 상기 제1 탱크 내부로 연장하며, 상기 제2 처리액 배관의 단부는 상기 제1 탱크의 하부에 위치되는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제1 탱크의 상부에 연결되어 상기 제1 탱크 내에 수용된 처리액으로부터 발생된 기포 또는 가스를 배출하기 위한 배기 배관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 탱크와 연결되어 상기 냉각수를 순환시키기 위한 냉각수 순환 배관들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 탱크에 설치되어 상기 제1 탱크에 수용된 처리액의 온도를 측정하기 위한 온도 센서; 및
    상기 온도 센서의 신호에 따라 상기 히터의 동작 및 냉각수의 유량을 제어하는 온도 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 조절 장치.
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