KR100902620B1 - 기판 처리 장치의 농도 조절을 위한 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 약액의 농도를 조절하기 위한 기판 처리 장치 및 그의 처리 방법에 관한 것이다. 기판 처리 장치는 약액을 순환하는 순환 라인으로부터 분기되어 약액의 농도를 조절하는 농도 조절 라인에 냉각기와 농도계가 설치되고, 냉각기와 농도계 사이에 바이패스 라인을 구비한다. 바이패스 라인은 바이패스 밸브가 설치되고, 처리조의 약액 교환 시, 순환 라인 및 농도 조절 라인에 잔존하는 이전의 약액을 배출(drain)한다. 따라서 본 발명에 의하면, 교환될 약액의 혼합 효율을 향상시킬 수 있으며, 교환된 약액의 농도 측정 및 조절을 빠르게 처리할 수 있다.
반도체 제조 설비, 기판 처리 장치, 약액 농도, 바이패스 라인

Description

기판 처리 장치의 농도 조절을 위한 처리 방법{TREATING METHOD FOR CONTROLLING OF CHEMICAL CONCENTRATION OF SUBSTRATE TREATMENT APPARATUS}
본 발명은 반도체 제조 설비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 약액을 순환하는 순환 라인으로부터 분기되어 약액의 농도를 조절하는 농도 조절 라인에 설치된 냉각기와 농도계 사이에 바이패스 라인을 구비하는 기판 처리 장치 및 그의 약액 교환 시, 농도 조절을 위한 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 중 다양한 약액들을 이용하여 세정, 식각 공정 등을 처리하는 기판 처리 장치는 처리조로부터 반도체 기판의 반출, 약액의 증발 또는 약액의 라이프 타임 경과 등으로 약액이 감소하거나 약액의 농도가 변화된다. 이로 인해 일반적인 기판 처리 장치는 정기적으로 약액을 보충하여 약액의 농도 및 용량을 유지할 필요가 있다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 복수 개의 약액들을 공급하는 약액 공급 라인(4)들과, 약액들을 받아서 혼합하고, 혼합된 약액을 순환하여 약액의 온도, 농도 및 혼합 비율 등의 공정 조건을 만족할 때, 반도체 기판을 투입하여 공정 을 처리하는 처리조(2)와, 처리조(2)의 약액을 순환하여 공정 조건을 조절하는 순환 라인(8) 및, 순환 라인(8)으로부터 분기되어 약액의 농도를 측정 및 조절하는 농도 조절 라인(8a)을 포함한다. 순환 라인(8)은 처리조(2)의 하부에 연결되어 상부로 약액을 순환시키는 펌프(12)와, 펌프(12)로부터 순환되는 약액을 가열하여 약액의 온도를 조절하는 히터(14) 및, 가열된 약액에 포함되는 불순물을 제거하여 처리조(2)로 약액을 공급하는 필터(16)를 포함한다.
농도 조절 라인(8a)은 필터(16)로부터 공급되는 약액을 냉각시키는 냉각기(18) 및, 냉각기(18)로부터 냉각된 약액의 농도를 측정하는 농도계(22)를 포함한다. 또 약액 공급 라인(4)과 순환 라인(8) 및 농도 조절 라인(8a)은 적어도 하나의 밸브(6, 24, 20)들이 설치되어 약액의 공급 및 순환 유량을 조절한다.
이러한 기판 처리 장치(10)는 측정된 약액의 농도를 이용하여 공정 조건에 적합한 농도로 조절하기 위해, 약액들의 공급 유량을 조절하여 약액들을 보충하고, 공정 조건에 적합할 때까지 약액을 처리조(2)로 순환한다.
그러나 종래의 기판 처리 장치(10)는 순환 라인(8)의 마지막 위치에서 약액의 농도를 측정하는데, 처리조(2)의 약액 교환시, 농도 조절 라인(8a)에 잔존하는 약액 교환 이전의 약액으로 인하여 교환된 약액의 정확한 농도 측정이 어렵다. 그러므로 기판 처리 장치(10)는 처리조(2)에 공급된 약액들을 배출시키고, 다시 약액들을 재공급해야만 하며, 이로 인해 공정 시간 및 약액의 낭비를 야기시킨다.
예를 들어, 농도계(22)로 약액을 공급하는 농도 조절 라인(8a)은 정확한 약액의 농도를 측정하기 위하여, 냉각기(18)와 농도계(22) 사이에 배치되어 소량(예 를 들어, 약 20 ~ 60 LPM 정도)의 약액이 흐르는 크기(Φ 3*2) 및 길이(약 7 미터 정도)를 갖는 PFA 튜브로 구비된다. 또 PFA 튜브는 냉각 효율을 극대화하기 위하여 냉각기(18) 내부에서 곡선으로 설치되어, 약액이 냉각기(18)를 거쳐 농도계(22)로 공급되는 시간이 오래 걸린다.
따라서 종래의 기판 처리 장치(10)는 농도계(22)로 약액이 공급되는 시간이 상대적으로 오래 걸리게 되어, 농도 보정 시간 및 약액 교환 시간이 많이 소요된다.
본 발명의 목적은 약액의 농도 조절을 위한 기판 처리 장치 및 그의 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 약액을 순환하는 순환 라인에 설치된 냉각기와 농도계 사이에 바이패스 라인을 구비하는 기판 처리 장치 및 그의 약액 교환시, 농도 조절을 위한 처리 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 기판 처리 장치는 농도계가 설치된 이전의 순환 라인에 바이패스 라인을 구비하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같이 기판 처리 장치는 처리조의 약액 교환시, 처리조의 순환 라인에 잔존하는 상기 약액의 교환 이전의 약액을 배출시켜서 약액의 농도 조절에 소요되는 시간을 단축하게 한다.
이 특징에 따른 본 발명의 기판 처리 장치는, 복수 개의 약액들을 공급받는 처리조와; 상기 처리조의 약액을 순환하는 순환 라인과; 상기 순환 라인으로부터 분기되어 약액을 받아서 약액의 농도를 보정하기 위해 약액의 농도를 측정하는 농도계가 설치되는 농도 조절 라인 및; 상기 농도 조절 라인으로부터 분기되어 상기 처리조의 약액 교환시, 상기 순환 라인과 상기 농도 조절 라인에 잔존하는 이전의 약액을 배출하는 바이패스 라인을 포함한다.
한 실시예에 있어서, 상기 처리조는 내조와 외조를 포함하되; 상기 순환 라 인은 상기 외조로부터 상기 내조로 약액을 순환한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 순환 라인은; 상기 외조로부터 상기 내조로 약액을 순환시키는 펌프와, 상기 외조로부터 순환되는 약액의 온도를 조절하는 히터 및, 상기 히터로부터 온도 조절된 약액에 포함되는 불순물을 제거하여, 상기 내조로 약액을 공급하는 필터를 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 농도 조절 라인은; 상기 필터로부터 약액을 공급받아서 약액을 냉각시키는 냉각기 및, 상기 냉각기로부터 냉각된 약액의 농도를 측정하고, 측정된 약액을 상기 외조로 회수하는 상기 농도계를 포함하되, 상기 바이패스 라인은 상기 냉각기와 상기 농도계 사이에 배치된다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 바이패스 라인은 상기 농도계와 인접된 위치에 설치된다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 바이패스 라인은; 상기 처리조의 약액 교환시, 상기 농도 조절 라인에 잔존하는 이전 약액을 배출하도록 개방되는 바이패스 밸브를 구비한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 기판 처리 장치는 상기 처리조의 약액 교환시, 상기 바이패스 라인이 개방되도록 제어하는 제어부를 더 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 복수 개의 약액들을 받아서 혼합하는 처리조와, 상기 처리조의 혼합된 약액을 순환하는 순환 라인 및, 상기 순환 라인으로부터 분기되어 상기 혼합된 약액의 농도를 측정하는 농도계가 설치되고, 상기 혼합된 약액의 농도를 공정 조건에 적합하도록 조절하는 농도 조절 라인을 포함하는 기판 처 리 장치의 농도 조절을 위한 처리 방법이 제공된다. 이 방법에 의하면, 상기 처리조의 약액을 교환하면, 상기 순환 라인으로 혼합된 약액을 순환한다. 상기 농도 조절 라인으로부터 분기되는 바이패스 라인에 설치된 바이패스 밸브를 개방시켜서 상기 바이패스 라인으로 상기 순환 라인 및 상기 농도 조절 라인에 잔존하는 약액 교환 이전의 약액을 배출한다. 상기 바이패스 밸브를 폐쇄하여 교환될 약액을 상기 농도계로 공급한다. 이어서 상기 농도계로 약액의 농도를 측정하고, 측정된 농도가 공정 조건에 만족할 때까지 약액의 농도를 조절한다.
한 실시예에 있어서, 상기 약액을 순환하는 것은; 상기 순환 라인에 설치된 펌프를 구동시키고, 상기 펌프에 의해 상기 약액을 가열하여 공정 조건에 적합한 온도로 조절하고, 상기 가열된 약액에 포함된 불순물을 제거하여 상기 처리조로 공급한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 약액의 농도를 측정하는 것은; 상기 불순물이 제거된 약액을 상기 농도 조절 라인으로 공급하고, 상기 약액을 냉각시키고, 이어서 상기 냉각된 약액의 농도를 측정한다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 약액의 농도를 조절하기 위한 기판 처리 장치의 처리 방법이 제공된다. 이 방법에 따르면, 상기 기판 처리 장치의 처리조의 약액 교환 시, 상기 처리조의 순환 라인 및 상기 순환 라인으로부터 분기되어 새로운 약액의 농도를 측정 및 조절하는 농도 조절 라인에 잔존하는 약액 교환 이전의 약액을 배출시켜서 상기 새로운 약액의 농도를 측정 및 조절한다.
한 실시예에 있어서, 상기 약액 교환 이전의 약액을 배출시키는 것은; 상기 새로운 약액의 농도를 측정하기 전단의 상기 순환 라인 및 상기 농도 조절 라인에 잔존하는 상기 약액 교환 이전의 약액을 배출한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치는 처리조의 약액 교환 시, 순환 라인과 농도 조절 라인에 잔존하는 이전의 약액을 배출시킴으로써, 교환될 약액의 혼합 효율을 향상시킬 수 있으며, 교환된 약액의 농도 측정 및 조절을 빠르게 처리할 수 있다.
따라서 기판 처리 장치의 약액 교환 시간을 단축시켜서 공정 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 예컨대, 반도체 기판의 세정 및 식각 공정을 처리하는 반도체 제조 장치로, 복수 개의 약액들을 공급하는 약액 공급 라인(106)들과, 내조(102) 및 외조(104)를 구비하고, 내조(102)로 약액들을 받아서 혼합하고, 혼합된 약액을 외조(104)로 오버플로우시키며, 약액이 공정 조건에 만족하면 반도체 기판이 투입되어 공정을 처리하는 처리조(102, 104) 및, 기판 처리 장치(100)의 제반 동작을 제어하는 제어부(140)를 포함한다. 또 기판 처리 장치(100)는 처리조(102, 104)의 혼합된 약액을 외조(104)로부터 내조(102)로 순환하여 공정 조건에 적합하도록 조절하는 순환 라인(110)과, 순환 라인(110)으로부터 분기되어 약액의 농도 측정 및 조절을 위한 농도 조절 라인(120) 및, 농도 조절 라인(120)으로부터 분기되어 농도 조절 라인(120)에 잔존하는 약액을 배출하는 바이패스 라인(130)을 포함한다. 그리고 약액 공급 라인(106)과 순환 라인(110)은 각각 약액의 유량을 조절하는 적어도 하나의 밸브(108, 126)가 구비된다.
순환 라인(110)은 외조(104)로부터 내조(102)로 약액을 순환시키는 펌프(112)와, 외조(104)로부터 순환되는 약액을 가열하여 약액의 온도를 조절하는 히터(114) 및, 히터(114)로부터 온도 조절된 약액에 포함되는 불순물을 제거하고, 내조(102)로 약액을 공급하는 필터(116)가 설치된다.
농도 조절 라인(120)은 약액의 농도를 공정 조건에 적합하도록 조절하기 위해 순환 라인(110)으로부터 분기되고, 필터(116)로부터 약액을 받아서 약액을 냉각시키는 냉각기(122) 및, 냉각기(122)로부터 냉각된 약액을 받아서 농도를 측정하고, 측정된 약액이 회수되도록 외조(104)로 제공하는 농도계(124)가 설치된다.
바이패스 라인(130)은 농도 조절 라인(120)으로부터 분기되고, 처리조(102, 104)의 약액 교환시, 순환 라인(110) 및 농도 조절 라인(120)에 잔존하는 이전의 약액을 배출하도록 개폐되는 바이패스 밸브(132)을 구비한다. 즉, 바이패스 라인(130)은 처리조(102, 104)의 약액 교환시, 바이패스 밸브(132)가 개방되어 순환 라인(110)과 농도 조절 라인(120)에 잔존하는 이전의 약액을 배출한다. 이를 위해 바이패스 라인(130)은 냉각기(122)와 농도계(124) 사이에 배치되어 특히, 냉각기(122)와 농도계(124) 사이의 농도 조절 라인(120)에 잔존하는 이전의 약액을 배출한다. 여기서, 바이패스 라인(130)은 농도계(124)가 정확하게 약액의 농도를 측정하도록 농도계(124)에 인접된 위치 즉, 농도계(124)의 전단에 설치된다.
그리고 제어부(140)는 처리조(102, 104)의 약액 교환시, 바이패스 라인(130)으로 이전의 약액이 배출되도록 바이패스 밸브(132)의 개폐를 제어(CONTROL)한다. 또 제어부는 약액 공급 라인(106)의 밸브(108)를 제어하여 처리조(102, 104)로 공급되는 약액의 유량을 조절하고, 농도계(124)로부터 측정된 약액의 농도 정보(CONCENTRATION)를 받아서 농도 조절을 위해 약액을 보충하도록 제어(CONTROL1)한다.
따라서 본 발명의 기판 처리 장치(100)는 농도 측정 및 조절에 소요되는 시간을 단축하기 위하여, 약액 교환 시, 농도계(124)로 공급되는 약액을 빨리 도달할 수 있도록 농도계(124) 전단에 바이패스 밸브(132) 및 바이패스 라인(130)을 설치한다. 그러므로 기판 처리 장치(100)는 순환 라인(110) 및 농도 조절 라인(120)에 잔존하는 약액 교환 이전의 약액을 바이패스 라인(130)을 통해 배출함으로써, 새로운 약액이 농도계(124)로 신속하게 공급되어 농도 측정 및 조절을 빠르게 처리한다. 그 결과, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치(100)는 종래기술보다 공정 조건에 적합한 농도 목표값에 도달하는 회복 시간(recovery time)이 Δt 만큼 단축된다. 뿐만 아니라, 기판 처리 장치(100)는 순환 라인(110) 및 농도 조절 라인(120)에 잔존하는 이전의 약액을 제거하여, 새로운 약액들을 혼합함으로써, 교환될 약액의 혼합 효율이 향상된다.
그리고 도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 농도 조절을 위한 처리 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 단계 S150에서 기판 처리 장치(100)는 처리조(102, 104)의 약액을 교환하면, 단계 S152에서 순환 라인(110)을 통해 약액을 순환한다. 이 때, 약액을 순환하기 위해 펌프(112)를 구동시켜서 외조(104)의 약액을 펌핑하고, 히터(114)로 약액을 가열하여 온도를 조절한다. 또 필터(116)를 통해 가열된 약액에 포함된 불순물을 제거하여 내조(102)로 공급한다.
단계 S154에서 바이패스 밸브(132)를 개방시켜서 바이패스 라인(130)으로 교환될 약액을 흐르게 한다. 단계 S156에서 바이패스 라인(130)을 통해 농도 조절 라인(120)에 잔존하는 약액 교환 이전의 약액을 배출(drain)하고, 단계 S158에서 바이패스 밸브(132)를 폐쇄하여 교환될 약액을 농도계(124)로 흐르게 한다.
이어서 단계 S160에서 농도계(124)로 약액을 공급하여 약액의 농도를 측정하고, 측정된 농도가 공정 조건에 만족할 때까지 약액을 보충하여 농도를 조절한다. 이 때, 농도가 측정된 약액은 농도계(124)로부터 외조(104)로 회수된다.
따라서 본 발명의 기판 처리 장치(100)는 교환될 약액의 농도 조절을 위해, 바이패스 라인(130)으로 약액 교환 이전의 약액을 배출함으로써, 도 4에 도시된 바와 같이, 종래기술보다 농도 목표값에 도달되는 회복 시간(recovery time)이 Δt만큼 단축되므로 본 발명의 기판 처리 장치(100)는 농도 조절이 빠르다.
이상에서, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
도 1은 종래기술에 따른 약액의 농도를 조절하는 기판 처리 장치의 구성을 도시한 도면;
도 2는 본 발명에 따른 약액의 농도를 조절하는 기판 처리 장치의 구성을 도시한 도면;
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 약액의 농도를 조절하는 처리 수순을 도시한 흐름도; 그리고
도 4는 본 발명과 종래 기술의 농도 조절 상태를 비교하는 파형도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
100 : 기판 처리 장치 102 : 내조
104 : 외조 106 : 약액 공급 라인
110 : 순환 라인 112 : 펌프
114 : 히터 116 : 필터
120 : 농도 조절 라인 122 : 냉각기
124 : 농도계 130 : 바이패스 라인
132 : 바이패스 밸브

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 복수 개의 약액들을 받아서 혼합하는 처리조와, 상기 처리조의 혼합된 약액을 순환하는 순환 라인 및, 상기 순환 라인으로부터 분기되어 상기 혼합된 약액의 농도를 측정하는 농도계가 설치되고, 상기 혼합된 약액의 농도를 공정 조건에 적합하도록 조절하는 농도 조절 라인을 포함하는 기판 처리 장치의 처리 방법에 있어서:
    상기 처리조의 약액을 교환하면, 상기 순환 라인으로 상기 혼합된 약액을 순환하고;
    상기 농도 조절 라인으로부터 분기되는 바이패스 라인에 설치된 바이패스 밸브를 개방시켜서 상기 바이패스 라인으로 상기 순환 라인 및 상기 농도 조절 라인에 잔존하는 약액 교환 이전의 약액을 배출하고;
    상기 바이패스 밸브를 폐쇄하여 상기 혼합된 약액을 상기 농도계로 공급하고; 이어서
    상기 농도계로 상기 혼합된 약액의 농도를 측정하고, 측정된 농도가 공정 조건에 만족할 때까지 상기 혼합된 약액을 순환하여 농도를 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 약액을 순환하는 것은;
    상기 순환 라인에 설치된 펌프를 구동시키고,
    상기 펌프에 의해 상기 약액을 가열하여 공정 조건에 적합한 온도로 조절하고,
    상기 가열된 약액에 포함된 불순물을 제거하여 상기 처리조로 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 처리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 약액의 농도를 측정하는 것은;
    상기 불순물이 제거된 약액을 상기 농도 조절 라인으로 공급하고,
    상기 약액을 냉각시키고, 이어서
    상기 냉각된 약액의 농도를 측정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 처리 방법.
  11. 기판 처리 장치의 처리 방법에 있어서:
    상기 기판 처리 장치의 처리조의 약액 교환 시, 상기 처리조의 순환 라인 및 상기 순환 라인으로부터 분기되어 새로운 약액의 농도를 측정 및 조절하는 농도 조절 라인에 잔존하는 약액 교환 이전의 약액을 배출시켜서 상기 새로운 약액의 농도를 측정 및 조절하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 처리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 약액 교환 이전의 약액을 배출시키는 것은;
    상기 새로운 약액의 농도를 측정하기 전단의 상기 순환 라인 및 상기 농도 조절 라인에 잔존하는 상기 약액 교환 이전의 약액을 배출하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 처리 방법.
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