KR101043714B1 - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명에 의하면, 기판 처리 장치는 제1내부공간 및 제1내부공간의 상부에 위치하는 제2내부공간을 가지는 공정챔버를 포함한다. 제2내부공간을 제공하는 공정챔버의 내측면의 재질은 강도가 강한 금속재질로 제공되며, 제1내부공간을 제공하는 공정챔버의 내측면의 재질은 내식성이 강한 합성수지로 제공된다. 제1내부공간에서 기판에 대한 에칭공정 및 세정공정이 수행되며, 제2내부공간에서 초임계유체를 이용한 기판의 건조공정이 수행된다.
기판, 에칭, 초임계 유체, 금속, 합성수지

Description

기판 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 반도체 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판에 대한 식각공정을 수행하는 기판 처리 장치 및 방법에 관한것이다.
일반적인 반도체 제조 공정은 기판상에 세정, 도포, 증착, 현상, 이온주입, 화학적 기계적평탄화, 그리고 식각 등의 처리 공정들을 포함한다. 이러한 처리 공정들 중 식각 공정은 기판에 회로 패턴을 형성하기 위하여 기판의 표면에 약액을 공급하여 불필요한 부분을 선택적으로 제거하는 공정이다.
식각공정이 진행된 후에는 기판으로 세정액을 공급하여 기판 표면에 잔류하는 약액 및 이물질을 세정하는 세정공정과 세정된 기판에 건조가스를 제공하여 기판을 건조시키는 건조공정이 순차적으로 진행된다.
종래에는 에칭공정, 세정공정, 그리고 건조공정이 별개의 챔버에서 수행되었으며, 어느 하나의 챔버에서 처리된 기판은 다음 공정을 위해 다른 챔버로 이송되는 과정에서 공정시간이 증가하는 문제가 있었다. 또한, 에칭공정에서 기판에 공급되는 약액으로 주로 사용되는 플루오르화 수소(HF)는 금속과 반응하여 금속을 부식 시키는 특성이 있다. 금속재질의 챔버에 플루오르화 수소가 사용되는 경우, 플루오르화 수소와 금속이 반응하여 반응가스 및 반응부산물을 발생시키며, 이는 기판을 오염시키는 원인이 되었다.
본 발명의 목적은 기판 처리 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 목저은 하나의 공정챔버에서 복수개의 공정처리가 가능한 기판 처리 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 목적은 기판 처리에 제공되는 약액에 대한 내식성이 강한 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들을 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는 제1내부공간 및 상기 제1내부공간의 상부에 위치하는 제2내부공간을 가지는 공정챔버; 기판을 지지하며, 상기 제1내부공간 또는 상기 제2내부공간에 위치하는 기판지지부재; 및 상기 제1내부공간과 상기 제2내부공간 간에 상기 기판지지부재가 위치되도록 선택적으로 상기 기판지지부재 또는 상기 공정챔버를 승강시키는 구동부재를 포함하되, 상기 제1내부공간을 제공하는 상기 공정챔버의 내측면의 재질과 상기 제2내부공간을 제 공하는 상기 공정챔버의 내측면의 재질은 서로 상이하다.
상기 제1내부공간과 상기 제2내부공간 중 어느 하나의 내측면의 재질은 다른 하나보다 내식성(corrosion resistance)이 강하고, 강도(strength)가 약하다.
상기 제1내부공간과 상기 제2내부공간 중 어느 하나의 내측면의 재질은 다른 하나보다 내식성(corrosion resistance)이 강하다. 상기 제1내부공간과 상기 제2내부공간 중 어느 하나의 내측면의 재질은 다른 하나보다 강도(strength)가 강하다.
상기 제1내부공간의 내측면의 재질은 상기 제2내부공간의 내측면의 재질에 비하여 내식성이 강하고, 강도가 약하다. 상기 제1내부공간과 상기 제2내부공간 중 어느 하나의 내측면의 재질은 합성 수지이고, 다른 하나의 내측면의 재질은 금속이다. 상기 제1내부공간의 내측면의 재질은 합성 수지이고, 상기 제2내부공간의 내측면의 재질은 금속이다.
상기 공정챔버의 일측벽에는 상기 기판이 출입하는 개구 및 상기 제2내부공간으로 공정유체를 제공하는 공급통로가 형성되되, 상기 기판 처리 장치는 상기 개구로 출입되며, 상기 제1내부공간에서 상기 기판지지부재에 지지되는 상기 기판으로 약액을 분사하는 분사노즐부재; 및 상기 공급통로로 상기 공정유체를 제공하는 공정유체 제공부를 더 포함한다.
상기 분사노즐부재는 제1, 2노즐; 상기 제1노즐과 연결되며, 상기 제1노즐에 플루오르화 수소를 공급하는 제1공급라인; 및 상기 제2노즐과 연결되며, 상기 제2노즐에 세정액을 공급하는 제2공급라인을 포함하며, 상기 공정유체제공부는 상기 공급통로와 연결되며, 상기 공급통로로 초임계 유체를 제공하는 공정유체 공급라인 을 포함한다.
상기 제2내부공간에서 상기 기판에 대한 공정 처리가 진행되는 동안, 상기 기판지지부재를 상기 공정챔버에 물리적으로 고정시키는 고정부재를 더 포함하되, 상기 고정부재는 상기 기판지지부재에 제공되며, 상기 제2내부공간의 내측면에 형성된 고정홈에 삽입되는 고정블럭; 및 상기 고정블럭을 상기 고정홈에 삽입되도록 상기 고정블럭을 이동시키는 고정블럭 구동부를 포함한다.
또한, 본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다. 기판 처리 방법은 제1내부공간의 내측면의 재질과 상기 제1내부공간의 상부에 위치하는 제2내부공간의 내측면의 재질이 서로 상이한 공정챔버에서 기판을 처리하는 방법에 있어서, 상기 제1내부공간과 상기 제2내부공간 중 어느 하나의 내부공간에 위치하는 상기 기판에 대한 제1공정을 수행하고, 제1공정처리된 상기 기판을 다른 하나의 내부공간으로 이송한 후, 상기 제1공정과 상이한 제2공정을 수행한다. 상기 제1공정은 상기 기판에 대한 에칭 또는 세정공정이며, 상기 제2공정은 상기 기판에 대한 건조공정이다.
상기 제1공정에는 상기 기판에 약액이 제공되며, 상기 제2공정에는 상기 기판에 초임계 처리 유체가 제공된다. 상기 약액은 플루오르화 수소 또는 세정액이다.
상기 제1공정은 상기 제1내부공간에서 수행되고, 상기 제2공정은 상기 제2내부공간에서 수행되며, 상기 제1내부공간의 내측면의 재질은 상기 제2내부공간의 내측면의 재질보다내식성(corrosion resistance)이 강하고, 강도(strength)가 약하다.
상기 제1공정은 상기 제1내부공간에서 수행되고, 상기 제2공정은 상기 제2내부공간에서 수행되며, 상기 제1내부공간의 내측면의 재질은 합성 수지이고, 상기 제2내부공간의 내측면의 재질은 금속이다.
상기 제1내부공간은 상기 제2내부공간의 하부에 위치한다.
본 발명에 의하면, 복수개의 공정처리가 하나의 공정챔버에서 수행되므로 기판 처리 효율이 높아진다.
또한, 본 발명에 의하면, 기판에 제공되는 약액과 공정챔버가 서로 반응하지 않으므로, 약액과 공정챔버간의 반응에 의한 기판 오염을 예방할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 공정 시간이 단축되어 기판의 생산성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면, 도 1 내지 도 5b를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)를 개략적으로 나타 내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 기판처리장치(1)는 약액을 이용한 기판(W) 처리공정 및 초임계 유체을 이용한 기판(W) 처리공정이 단일챔버 내에서 수행되도록 제공된다. 기판 처리 장치(1)는 공정챔버(100), 분사노즐 부재(160),기판지지부재(210), 구동부재(230), 그리고 공정유체 제공부(260)를 포함한다.
공정챔버(100)는 기판(W)에 대한 공정처리가 수행되는 내부공간들(S1, S2)을 가지며, 기판지지부재(210)는 공정챔버(100)의 내부공간들(S1, S2)에서 기판(W)을 지지한다. 구동부재(230)는 기판(W)이 내부공간의 상부(S2) 또는 하부(S1)에 위치하도록 기판지지부재(210) 또는 공정챔버(100)를 선택적으로 승강시킨다. 분사노즐 부재(160)는 내부공간들(S1, S2)에서 지지되는 기판(W)에 약액을 분사하며, 공정유체 제공부(260)는 공정챔버(100)의 일측벽에 형성된 공급통로(124)로 공정유체를 제공한다. 이하, 각 구성에 대하여 상세하게 설명한다.
공정챔버(100)는 기판(W)에 대한 공정처리가 수행되는 내부공간들(S1, S2)을 갖는다. 내부공간들(S1, S2)은 제1내부공간(S1) 및 제1내부공간(S1)의 상부에 위치하는 제2내부공간(S2)으로 구분된다. 제1내부공간(S1)과 제2내부공간(S2)에서는 서로 상이한 종류의 공정유체가 압력을 달리한 상태로 공급되어 기판(W)에 대한 서로 다른 공정이 수행된다. 제1내부공간(S1)과 제2내부공간(S2)은 서로 통하도록 제공된다. 하나의 공정챔버(100)내에서 기판(W)에 대한 다수의 공정이 수행되는 경우, 각각의 공정에서 기판(W)에 제공되는 공정유체의 종류에 따라 공정챔버(100)의 재질에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 기판(W)에 제공되는 공정유체의 압력에 따라 공 정챔버(100)의 형상에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 하나의 공정챔버에서 다수의 기판처리공정을 수행하기 위하여, 공정챔버(100)는 제1내부공간(S1)의 내측면(122)의 재질과 제2내부공간의 내측면(112)의 재질은 서로 상이하도록 제공된다. 그리고, 제공되는 공정유체의 압력에 따라 공정챔버의 변형이 발생되지 않도록 제1내부공간(S1)의 내측면과 제2내부공간(S2)의 내측면이 서로 상이한 강도를 갖도록 제공된다. 실시예에 의하면, 제1내부공간(S1)과 제2내부공간(S2) 중 어느 하나의 내부공간에서는 플루오르화 수소(HF)를 제공하여 기판(W)을 에칭(etching)한 후, 세정액을 제공하여 기판(W)을 세정하는 공정이 수행된다. 세정액으로는 이소프로필 알코올(isopropanol, 이하 'IPA'라고 함)이 사용될 수 있다. 그리고, 다른 하나의 내부공간에서는 기판(W)으로 고압상태의 초임계 유체를 제공하여 세정된 기판(W)을 건조하는 공정이 수행된다. 플루오르화 수소를 제공하여 기판에 대한 에칭공정을 수행하는 내부공간의 내측면의 재질은 내식성(corrosion resistance)이 강한 재질로 제공되어야 하며, 고압상태의 초임계 유체를 이용하여 기판(W)을 건조하는 내부공간의 내측면의 재질은 고압을 견딜 수 있는 강도가 강한 재질로 이루어져야 한다. 따라서, 본 발명에서는 제1내부공간(S1)과 제2내부공간(S2) 중 어느 하나의 내측면(112, 122)의 재질이 다른 하나보다 내식성이 강한 재질로 제공되고, 다른 하나의 내측면의 재질은 다른 내측면의 재질보다 강도(strength)가 강한 재질로 제공된다. 예컨데, 제1내부공간(S1)과 제2내부공간(S2) 중 어느 하나의 내측면(112, 122)의 재질은 플루오르화 수소에 대한 내식성이 강한 합성수지(plastics)로 제공되고, 다른 하나의 내측면(112, 122)의 재질은 고압에 잘 견딜 수 있는 강 도가 강한 금속(metal)으로 제공된다
실시예에 의하면, 제1내부공간(S1)에서 플루오르화 수소와 세정액이 순차적으로 제공되어 에칭 및 세정 공정이 수행되고, 제2내부공간(S2)에서 초임계 유체가 제공되어 세정된 기판(W)에 대한 건조공정이 수행된다. 한편, 제2내부공간(S2)에서 에칭 및 세정공정이 수행되고, 제1내부공간(S1)에서 초임계 유체를 이용한 건조공정이 수행될 수 있으나, 초임계 유체는 제공되는 공간의 부피에 따라 압력이 쉽게 변하므로, 되도록 좁은 공간에서 기판 처리에 제공되는 것이 바람직하다. 따라서, 기판(W)이 제1내부공간(S1)에 위치하는 것보다 제2내부공간(S2)에 위치하는 것이 공정처리에 제공되는 공간이 좁으므로, 제2내부공간(S2)에서 초임계 유체를 이용한 건조공정이 수행되는 것이 바람직하다. 이와 같은 이유에서 제1내부공간(S1)의 내측면(122)의 재질은 제2내부공간(S2)의 내측면(112)의 재질에 비하여 내식성이 강한 재질로 제공되고, 제2내부공간(S2)의 내측면의 재질은 강도가 강한 재질로 제공된다. 실시예에 의하면, 제1내부공간(S1)의 내측면(122)의 재질은 합성수지가 제공되며, 제2내부공간(S2)의 내측면(112)의 재질은 금속재질이 제공된다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판처리장치(1)를 나타내는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 공정챔버(100)는 제1내부공간(S1) 및 제2내부공간(S2)을 형성하는 외벽(111, 121)이 금속재질로 제공된다. 그리고, 기판(W)에 대한 에칭 및 세정공정이 일어나는 제1내부공간(S1)의 내측면에는 에칭공정시 제공되는 플루오르화 수소가 금속과 반응하는 것을 방지하기 위하여, 코팅면(122)이 제공된다. 코팅면(122)은 플루오르화 수소에 대하여 내식성이 강한 합성수지 재질로 이루어진다. 코팅면(122)이 형성된 제1내부공간(S1)에서 기판(W)에 대한 에칭 및 세정공정이 수행되고, 제2내부공간(S2)에서 초임계 유체를 이용한 기판(W) 건조공정이 수행될 수 있으므로, 상기 공정챔버(100)에 의해서도 본 발명의 목적이 달성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 공정챔버(100)의 일측벽에는 기판(W)이 출입하는 개구(124)가 형성된다. 개구(124)는 제1내부공간(S1)이 위치하는 공정챔버(100)의 일측벽에 형성된다. 이송로봇(미도시)이 개구(124)를 통하여 기판(W)을 이송하여 제1내부공간(S1)에 위치하는 기판지지부재(210)에 로딩(loading)시킨다. 그리고, 공정처리가 완료된 기판(W)은 이송로봇에 의하여 기판지지부재(210)로부터 언로딩(unloading)되어 개구(124)를 통하여 반출된다. 또한, 개구(124)는 후술하는 분사노즐 부재(160)가 이동되는 통로로 제공된다. 제1내부공간(S1)에서 기판지지부재(210)에 기판(W)이 지지되면, 개구(124)를 통하여 분사노즐 부재(160)가 기판(W)의 상부로 이동하여, 기판(W)으로 약액을 분사한다. 약액의 분사가 완료되면 분사노즐 부재(160)가 개구(124)를 통하여 공정챔버(100)의 외부로 이동한다.
개구(124)는 공정챔버(100)의 외측면에 구비된 차단부재(151)에 의하여 개폐된다. 차단부재(151)는 사각 플레이트 형상으로 차단부재 구동부(미도시)의 구동에 의하여 승강하여 개구(124)를 개폐시킨다. 제1내부공간(S1)으로 기판(W)이 반입되거나, 분사노즐 부재(160)가 기판(W)으로 약액을 분사하는 동안 차단부재(151)는 개구(124)를 개방시킨다. 그리고, 제2내부공간(S2)으로 공정유체가 제공되어 제2내부공간(S2)에서 기판(W)에 대한 처리가 진행되는 동안 차단부재(151)는 개구(124)를 차단한다.
공정챔버(100)의 일측벽에는 공정유체를 제공하는 공급통로(124)가 형성되고, 타측벽에는 공정유체가 배기되는 배기통로(125)가 형성된다. 구체적으로 공급통로(124)는 제2내부공간(S2)이 위치하는 공정챔버(100)의 타측벽에 형성되며, 배기통로(125)는 공급통로(124)와 대향되는 높이에서 공정챔버(100)의 타측벽에 형성된다. 기판지지부재(210)가 상승하여 제2내부공간(S2)에 위치하면 공급통로(124)를 통하여 공정유체가 제공되어 기판(W)을 처리한다. 기판(W)처리 후 제2내부공간(S2)에 머무르는 공정유체는 배기통로(125)를 거쳐 배기라인(271)을 따라 배기된다. 배기라인(271)상에는 배기되는 공정유체의 양을 조절할 수 있는 배기조절밸브(272)가 설치된다.
공정챔버(100)의 저면에는 기판(W) 처리에 제공된 약액을 배출하는 배출구들(126,127)이 형성된다. 배출구들(126,127)은 분사된 약액의 종류에 따라 약액을 분리하여 배출한다. 예컨데, 제1내부공간(S1)에서 지지되는 기판(W)으로 플루오르화 수소와 세정액이 순차적으로 분사되는 경우, 시간순서에 따라 일부의 배출구(126)를 통하여 플루오르화 수소가 배출되고, 나머지 일부의 배출구(127)를 통하여 세정액이 배출된다. 플루오르화 수소는 제1배출라인(131)을 따라 외부로 배출되며, 세정액은 제2배출라인(141)을 따라 외부로 배출된다. 제1, 2배출라인(131,141)에는 배출되는 플루오르화 수소 및 세정액의 배출량을 조절할 수 있는 밸브(132, 142)가 각각 설치된다.
기판지지부재(210)는 공정챔버(100)의 제1내부공간(S1) 또는 제2내부공간(S2)에 위치하며, 기판(W)을 지지한다. 기판지지부재(210)는 기판(W)을 지지하는 지지플레이트(211)와 지지플레이트(211)의 하부를 지지하는 지지축(212)을 포함한다.
지지플레이트(211)는 원판 형상으로 제공되며, 상면에는 지지플레이트(211)의 상면으로부터 상부로 제공되어 기판(W)의 하면을 지지하는 복수개의 지지핀(214)들과, 기판(W)의 측부를 지지하는 복수개의 척킹핀(213)들이 설치된다. 지지핀(214)들은 상부가 뾰족한 막대형상으로 지지플레이트(211)의 상면에 일정간격으로 다수 배치된다. 척킹핀(213)들은 상부가 하부에 비해 좁은 막대형상으로, 서로 대향하여 일정간격 다수 배치된다. 척킹핀(213)들은 기판(W)을 고정시키기 위하여 지지플레이트(211)의 중심방향으로 일정거리 이동이 가능하다.
고정부재는 제2내부공간(S2)에서 기판(W)에 대한 공정 처리가 진행되는 동안 기판지지부재(210)를 공정챔버(100)에 물리적으로 고정시킨다. 고정부재는 고정블럭(216) 및 고정블럭 구동부(미도시)를 포함한다. 고정블럭(216)은 지지플레이트(211)에 하부에 제공되며, 제2내부공간(S2)에서 기판(W)에 대한 처리가 진행되는 동안 제2내부공간(S2)의 내측벽에 형성된 고정홈(126)에 삽입되어 지지플레이트(211)를 고정시킨다. 고정블럭 구동부는 고정블럭(216)이 고정홈(126)에 삽입되도록 고정블록(216)을 이동시킨다. 제2내부공간(S2)에서 기판(W)에 대한 처리가 진행되는 동안 제공되는 공정유체는 고압의 초임계(supercritical) 상태의 유체이다. 제2내부공간(S2)으로 고압의 유체가 제공되면 지지플레이트(211)는 유체의 압력에 의하여 제1내부공간(S1)으로 밀리는 경우가 발생한다. 지지플레이트(211)가 제1내부공간(S1)으로 밀리면 공정유체가 기판(W)에 균일하게 제공되지 않아 공정불량의 원인이 된다. 이를 예방하기 위하여, 고정블럭(216)은 고정홈에 삽입되어 공정이 진행되는 동안 지지플레이트(211)가 제2내부공간(S2)의 기 설정된 지점에 위치하도록 지지플레이트(211)를 고정시킨다.
지지축(212)은 내부가 비어 있는 중공축(hollow shaft) 형태로써, 지지플레이트(211)의 하부를 지지한다. 지지축(212)은 후술하는 구동부재(230)의 구동에 의하여 지지플레이트(211)를 제1내부공간(S1)과 제2내부공간(S2)간을 이동시킨다. 그리고, 구동부재(230)에서 발생한 회전력을 전달하여 지지플레이트(211)를 회전시킨다.
구동부재(230)는 기판지지부재(210)가 제1내부공간(S1)과 제2내부공간(S2)에 위치되도록 기판지지부재(210) 또는 공정챔버(100)를 선택적으로 승강시킨다. 일 실시예에 의하면, 구동부재(230)는 지지축(212)의 하부에 설치되며, 제1내부공간(S1)과 제2내부공간(S2)간에 기판지지부재(210)를 승강시킨다. 다른 실시예에 의하면, 구동부재(230)는 공정챔버(100)와 연결되며, 기판지지부재(210)가 제1내부공간(S1) 또는 제2내부공간(S2)에 위치하도록 공정챔버(100)를 승강시킨다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 분사노즐 부재(160)를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 3를 참조하면, 분사노즐 부재(160)는 개구(124)를 통하여 제1내부공간(S1)으로 출입하며, 제1내부공간(S1)에서 지지되는 기판(W)으로 약액을 분사한다. 분사노즐 부재(160)는 약액을 분사하는 노즐부(160a)와 노즐부(160a)로 약액을 공급하하는 약액 공급부(160b)를 포함한다.
노즐부(160a)는 약액을 분사하는 복수개의 노즐들(163, 164), 노즐들(163, 164)이 설치되는 분사헤드(162), 분사헤드(162)를 지지하는 노즐암(161), 그리고 노즐들(163, 164)이 개구(124)를 통하여 출입하도록 노즐암(161)을 이동시키는 노즐암 구동부(미도시)를 포함한다. 분사헤드(162)는 단면이 직육면체 형상이며 상단은 노즐암(161)이 결합하며, 하단은 서로 다른 약액을 분사하는 제1노즐(163)과 제2노즐(164)이 설치된다. 실시예에 의하면 제1노즐(163)은 플루오르화 수소를 분사하며, 제2노즐(164)은 세정액을 분사한다. 노즐암(161)은 단면이 사각형상인 바(bar)로 제공되며, 일단이 분사헤드(162)와 결합하고 타단이 노즐암구동부와 연결된다. 노즐암(161)은 노즐암구동부의 구동에 의하여 노즐들(163, 164)이 개구(124)를 통하여 제1내부공간(S1)을 출입하도록 이동한다.
약액 공급부(160b)는 제1노즐(163)에 플루오르화 수소를 공급하는 제1약액공급부(170)와 제2노즐(164)에 세정액을 공급하는 제2약액공급부(180)를 포함한다. 제1약액공급부(170)는 플루오르화 수소를 저장하는 제1저장탱크(171)와 제1저장탱크(171)로부터 플루오르화 수소를 제1노즐(163)로 공급하는 제1공급라인(172)을 포함한다. 제1공급라인(172)상에는 공급되는 플루오르화 수소의 유량을 조절할 수 있는 제1밸브(173)가 제공된다. 제2약액공급부(180)는 세정액을 저장하는 제2저장탱크(181)와 제2저장탱크(181)로부터 세정액을 제2노즐(162)로 공급하는 제2공급라인(182)을 포함한다. 제2공급라인(182)상에는 공급되는 세정액의 유량을 조절할 수 있는 제2밸브(183)가 제공된다.
공정유체 제공부(260)는 공정챔버(100)의 일측벽에 형성된 공급통로(124)로 공정유체를 제공한다. 구체적으로 공정유체 제공부(260)는 세정공정이 완료된 기판(W)을 건조하기 위하여 공급통로(124)를 통하여 제2내부공간(S2)으로 초임계유체를 공급한다. 공정유체 제공부(260)는 공정유체 저장부(261)에 저장된 공정유체를 공정유체 공급라인(262)을 통하여 공급통로(124)로 공급한다. 공정유체는 이산화탄소(CO2)가 사용될 수 있다. 공정유체 공급라인(262) 상에는 공정유체 공급라인(262)의 내부를 흐르는 공정유체를 가압하는 가압부재(263)와 공정유체의 공급량을 조절할 수 있는 공정유체조절밸브(264)가 설치된다. 가압부재(263)로는 펌프(pump)가 사용될 수 있으며, 펌프(263)는 이산화탄소가 초임계 유체상태에 도달할 때까지 가압한다. 초임계 상태의 이산화탄소가 제2내부공간(S2)으로 제공되면, 세정이 완료된 기판(W)의 패턴면에 머무르는 IPA가 초임계 상태의 이산화 탄소에 용해된다. IPA를 함유하는 초임계 상태의 이산화탄소는 배기통로(125)를 통하여 배기되므로써 기판(W)을 건조시킨다.
또한, 도면에는 기재되지 않았지만, 제2내부공간(S2)에서 초임계 유체가 제공되어 기판을 건조시키는 동안, 제2내부공간(S2)과 제1내부공간(S1)을 차단하는 실링부재가 제공된다. 실링부재는 제2내부공간(S2)의 내측벽 또는 고정블럭(216)과 인접한 지지플레이트(211)의 하부에 설치될 수 있다. 실링부재는 지지플레이트의 하면을 따라 제공되는, 또는 제2내부공간의 내측면을 따라 제공되는 오링(O-ring)형상으로 제공될 수 있다. 실링부재는 제2내부공간(S2)으로 제공되는 초임계 유체의 압력변화를 최소화하기 위하여 제2내부공간과 제1내부공간을 차단한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)를 사용하여 기판(W)을 처리 하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 순차적으로 보여주는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 기판 처리 방법은 제1내부공간(S1)과 제2내부공간(S2) 중 어느 하나의 내부공간에 위치하는 기판(W)에 대한 제1공정을 수행하는 단계(S10), 제1공정이 완료된 기판(W)을 다른 하나의 내부공간으로 이송하는 단계(S20), 그리고 다른 하나의 내부공간에서 제2공정을 수행하는 단계(S30)를 포함한다.
도 5a는 본 발명에 따른 제1공정을 수행하는 단계(S10)를 나타내는 도면이다.
도 5a를 참조하면, 이송로봇(미도시)에 의하여 기판(W)이 제1내부공간(S1)으로 반입되며, 제1내부공간(S1)에 위치하는 기판지지부재(210)에 기판(W)이 로딩된다. 기판(W)이 기판지지부재(210)에 로딩되면, 분사노즐 부재(160)가 개구(124)를 통하여 제1내부공간(S1)으로 이동하여 기판(W)에 대한 제1공정처리를 수행한다. 제1공정처리는 제1노즐(163)을 통하여 기판(W)에 플루오르화 수소를 분사하여 기판(W)을 에칭하는 단계 및 에칭공정이 완료된 후, 제2노즐(164)을 통하여 기판(W)으로 세정액을 분사하는 기판(W)을 세정하는 단계를 포함한다. 제1공정처리가 진행되는 동안 지지 플레이트(211)는 구동부재(230)에 의하여 기판(W)을 지지한 상태에서 회전한다.
도 5b는 본 발명에 따른 제2공정을 수행하는 단계(S30)를 나타내는 도면이 다.
도 5b를 참조하면, 제1공정처리가 완료된 후, 구동부재(230)에 의하여 기판지지부재(210) 또는 공정챔버(100)가 선택적으로 승강되어 기판지지부재(210)가 제2내부공간(S2)에 위치한다. 제2내부공간(S2)은 실링부재(미도시)에 의하여 제1내부공간(S1)과 차단된다. 고정블럭(216)은 구동부(미도시)에 의하여 고정홈(112)에 삽입되어 지지플레이트(211)를 고정시킨다.
기판지지부재(210)가 제2내부공간(S2)에 고정되면, 공급통로(124)로 공정유체가 제공되어 기판(W)에 대한 제2공정처리가 진행된다. 제2공정처리에서는 초임계 상태의 이산화 탄소가 제2처리공간으로 제공되어 기판(W)이 건조된다. 세정이 완료된 기판(W)에 초임계 상태의 이산화 탄소가 제공되면 기판(W)의 패턴면에 머무르는 IPA가 초임계 상태의 이산화 탄소에 용해된다. IPA를 함유하는 초임계 상태의 이산화탄소는 배기통로(125)를 통하여 배기된다.
한편, 기판(W)을 에칭하는 단계에서 제공되는 플루오르화 수소는 금속과 반응하여 금속을 부식시키는 특성이 있다. 따라서, 제1내부공간(S1)의 내측면(122)의 재질이 금속으로 제공되면 분사된 플루오르화 수소와 반응하여 내측면이 부식되는 문제가 발생된다. 이를 방지하기 위하여 제1내부공간(S1)의 내측면(122)은 내식성이 강한 재질로 제공된다.
그리고, 제2공정처리가 진행되는 단계에서는 고압상태의 초임계 유체가 제공되므로 제2내부공간(S2)의 공정챔버(100)가 고압에 견디기 위해서는 강도가 강한 재질로 제공되어야 한다. 실시예에 의하면, 제1내부공간(S1)의 내측면(122)의 재질 로 합성수지가 제공되며, 제2내부공간(S2)의 내측면(112)의 재질은 금속으로 제공된다. 또한, 제1내부공간(S1)으로 플루오르화 수소가 제공되면, 제1내부공간(S1)과 제2내부공간(S2)에 플루오르화 수소 분위기가 형성된다. 제2내부공간(S2)에 플루오르화 수소 분위기가 형성되면, 제2내부공간(S2)의 내측면의 금속과 플루오르화 수소가 반응하여 내측면이 부식될 우려가 있다. 이를 해결하기 위하여 공급통로(124)를 통하여 제2내부공간(S2)으로 상압 상태의 이산화탄소 또는 불활성 가스를 제공하여 플루오르화 수소분위기가 제2내부공간(S2)에 형성되는 것을 차단할 수 있다.
제2공정처리가 완료되면, 구동부재(230)에 의하여 기판지지부재(210) 또는 공정챔버(100)가 선택적으로 승강되어 기판지지부재(210)가 제1내부공간(S1)에 위치한다. 공정처리가 완료된 기판(W)은 이송로봇(미도시)에 의하여 다음 공정을 위하여 이송된다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나태 내고 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당 업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 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 다 른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2 은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 분사노즐부재를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 순차적으로 보여주는 흐름도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 제1공정을 수행하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 5b는 본 발명에 따른 제2공정을 수행하는 단계를 나타내는 도면이다.

Claims (21)

  1. 제1내부공간 및 상기 제1내부공간의 상부에 위치하는 제2내부공간을 가지는 공정챔버;
    기판을 지지하며, 상기 제1내부공간 또는 상기 제2내부공간에 위치하는 기판지지부재; 및
    상기 제1내부공간과 상기 제2내부공간 간에 상기 기판지지부재가 위치되도록 선택적으로 상기 기판지지부재 또는 상기 공정챔버를 승강시키는 구동부재를 포함하되,
    상기 제1내부공간을 제공하는 상기 공정챔버의 내측면 재질은 상기 제2내부공간을 제공하는 상기 공정챔버의 내측면 재질보다 내식성이 강하고,
    상기 제2내부공간을 제공하는 상기 공정챔버의 내측면 재질은 상기 제1내부공간을 제공하는 상기 공정챔버의 내측면 재질보다 강도가 강한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1내부공간에는 약액이 제공되고,
    상기 제2내부공간에는 초임계 처리 유체가 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1내부공간과 상기 제2내부공간 중 어느 하나의 내측면의 재질은 합성 수지이고, 다른 하나의 내측면의 재질은 금속인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1내부공간의 내측면의 재질은 합성 수지이고, 상기 제2내부공간의 내측면의 재질은 금속인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 1 항, 제 2항, 제 6 항, 그리고 제 7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 공정챔버의 일측벽에는 상기 기판이 출입하는 개구 및 상기 제2내부공간으로 공정유체를 제공하는 공급통로가 형성되되,
    상기 기판 처리 장치는
    상기 개구로 출입되며, 상기 제1내부공간에서 상기 기판지지부재에 지지되는 상기 기판으로 약액을 분사하는 분사노즐부재; 및
    상기 공급통로로 상기 공정유체를 제공하는 공정유체 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 분사노즐부재는
    제1, 2노즐;
    상기 제1노즐과 연결되며, 상기 제1노즐에 플루오르화 수소를 공급하는 제1공급라인; 및
    상기 제2노즐과 연결되며, 상기 제2노즐에 세정액을 공급하는 제2공급라인을 포함하며,
    상기 공정유체제공부는
    상기 공급통로와 연결되며, 상기 공급통로로 초임계 유체를 제공하는 공정유체 공급라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2내부공간에서 상기 기판에 대한 공정 처리가 진행되는 동안, 상기 기판지지부재를 상기 공정챔버에 물리적으로 고정시키는 고정부재를 더 포함하되,
    상기 고정부재는
    상기 기판지지부재에 제공되며, 상기 제2내부공간의 내측면에 형성된 고정홈에 삽입되는 고정블럭; 및
    상기 고정블럭을 상기 고정홈에 삽입되도록 상기 고정블럭을 이동시키는 고정블럭 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제1내부공간의 내측면의 재질과 상기 제1내부공간의 상부에 위치하는 제2내부공간의 내측면의 재질이 서로 상이한 공정챔버에서 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    상기 제1내부공간과 상기 제2내부공간 중 어느 하나의 내부공간에 위치하는 상기 기판에 대한 제1공정을 수행하고,
    제1공정처리된 상기 기판을 다른 하나의 내부공간으로 이송한 후, 상기 제1공정과 상이한 제2공정을 수행하되,
    상기 제1공정에는 상기 기판에 약액이 제공되며,
    상기 제2공정에는 상기 기판에 초임계 처리 유체가 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1공정은 상기 기판에 대한 에칭 또는 세정공정이며,
    상기 제2공정은 상기 기판에 대한 건조공정인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  13. 삭제
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 약액은 플루오르화 수소 또는 세정액인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1공정은 상기 제1내부공간에서 수행되고,
    상기 제2공정은 상기 제2내부공간에서 수행되며,
    상기 제1내부공간의 내측면의 재질은 상기 제2내부공간의 내측면의 재질보다내식성(corrosion resistance)이 강하고, 강도(strength)가 약한 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 제1공정은 상기 제1내부공간에서 수행되고,
    상기 제2공정은 상기 제2내부공간에서 수행되며,
    상기 제1내부공간의 내측면의 재질은 합성 수지이고, 상기 제2내부공간의 내측면의 재질은 금속인 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 처리 방법.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 제1내부공간은 상기 제2내부공간의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  18. 제1내부공간 및 상기 제1내부공간의 상부에 위치하는 제2내부공간을 가지는 공정챔버;
    기판을 지지하며, 상기 제1내부공간 또는 상기 제2내부공간에 위치하는 기판지지부재; 및
    상기 제1내부공간과 상기 제2내부공간 간에 상기 기판지지부재가 위치되도록 선택적으로 상기 기판지지부재 또는 상기 공정챔버를 승강시키는 구동부재를 포함하되,
    상기 공정챔버의 일측벽에는 상기 기판이 출입하는 개구 및 상기 제2내부공간으로 공정유체를 제공하는 공급통로가 형성되며,
    상기 기판 처리 장치는
    상기 개구로 출입되며, 상기 제1내부공간에서 상기 기판지지부재에 지지되는 상기 기판으로 약액을 분사하는 분사노즐부재; 및
    상기 공급통로로 상기 공정유체를 제공하는 공정유체 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1내부공간을 제공하는 상기 공정챔버의 내측면의 재질과 상기 제2내부공간을 제공하는 상기 공정챔버의 내측면의 재질은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1내부공간의 내측면의 재질은 상기 제2내부공간의 내측면의 재질에 비하여 내식성이 강하고, 강도가 약한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  21. 제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제1내부공간에는 약액이 제공되고,
    상기 제2내부공간에는 초임계 처리 유체가 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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