KR101955592B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 기판에 오존수가 포함된 처리액을 공급하여 처리 공정을 수행하는 공정 챔버와 상기 공정 챔버에 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛를 포함하며 상기 공정 챔버는 내부에 처리 공간을 가지는 용기와 상기 처리 공간 내에 위치하며 기판을 지지하는 지지 유닛과 그리고 상기 처리액 공급 유닛으로부터 상기 처리액을 공급받아 기판에 공급하는 액 공급 노즐을 포함하며 상기 처리액 공급 유닛은 상기 처리액을 혼합하는 혼합부재와 상기 처리액을 상기 공정 챔버로 공급하는 공급라인과 그리고 상기 공급라인에 흐르는 상기 처리액의 유량 및 상기 처리액 내부에 용존 오존량을 조절하도록 상기 혼합부재를 제어하는 제어기를 포함하되 상기 제어기는 상기 기판 처리 공정 전 또는 상기 처리액으로 상기 기판 처리 공정 동안 상기 처리액의 유량 및 상기 처리액 내부에 용존 오존량이 기설정된 유량 및 용존 오존량을 유지하도록 상기 혼합부재를 제어하는 기판 처리 장치를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Apparatus and method for treating a substrate}
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 기판을 처리하는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 또는 액정 디스플레이를 제조하기 위해서, 기판에 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막 증착, 그리고 세정 등의 다양한 공정들이 수행된다. 이 중 식각 공정은 기판 상에 형성된 박막 중 불필요한 영역을 제거하는 공정으로, 박막에 대한 높은 선택비 및 고 식각률이 요구된다.
일반적으로 기판의 식각 공정 또는 세정 공정은 크게 케미칼 처리 단계, 린스 처리 단계, 그리고 건조 처리 단계가 순차적으로 수행된다. 케미칼 처리 단계에는 기판 상에 형성된 박막을 식각 처리하거나 기판 상의 이물을 제거 하기 위한 케미칼을 기판으로 공급하고, 린스 처리 단계에는 기판 상에 순수와 같은 린스액이 공급된다.
한편, 유기물을 세정하는 공정 중 사용되는 처리액으로는 오존수가 포함된 처리액이 사용된다. 오존수가 포함된 처리액의 공급은 오존수와 별도의 약액을 혼합하여 공급라인에 공급되며 복수의 공정 챔버 중 공정이 진행되는 챔버로 분기되어 공급된다. 다만, 처리액은 공급라인에서 공정이 진행되는 중이나 대기 중인 상태에서도 일정한 용존 오존량을 가지는 처리액이 공급라인을 흐르며 사용되지 않는 처리액은 별도의 배출라인으로 배출된다.
이 경우 공정에 사용되지 못하는 다량의 처리액이 배출된다. 이 때문에, 오존수 포함된 처리액을 혼합에 필요한 전기 및 약액의 낭비, 배출되는 오존수를 중화하여 처리하는 처리 비용, 그리고 사용되지 않는 처리액이 낭비가 된다.
본 발명은 최소한의 처리액을 공급하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 공정 중 처리액의 유량 및 처리액에 포함된 용존 오존량을 제어할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 기판에 오존수가 포함된 처리액을 공급하여 처리 공정을 수행하는 공정 챔버와 상기 공정 챔버에 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛를 포함하며 상기 공정 챔버는 내부에 처리 공간을 가지는 용기와 상기 처리 공간 내에 위치하며 기판을 지지하는 지지 유닛과 그리고 상기 처리액 공급 유닛으로부터 상기 처리액을 공급받아 기판에 공급하는 액 공급 노즐을 포함하며 상기 처리액 공급 유닛은 상기 처리액을 혼합하는 혼합부재와 상기 처리액을 상기 공정 챔버로 공급하는 공급라인과 그리고 상기 공급라인에 흐르는 상기 처리액의 유량 및 상기 처리액 내부에 용존 오존량을 조절하도록 상기 혼합부재를 제어하는 제어기를 포함하되 상기 제어기는 상기 기판 처리 공정 전 또는 상기 처리액으로 상기 기판 처리 공정 동안 상기 처리액의 유량 및 상기 처리액 내부에 용존 오존량이 기설정된 유량 및 용존 오존량을 유지하도록 상기 혼합부재를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 혼합부재는 상기 오존수를 공급하는 오존수 공급부와 약액을 공급하는 약액 공급부와 그리고 상기 오존수 공급부와 상기 약액 공급부에 각각 연결되는 혼합라인을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 처리액 공급 유닛은 상기 공급라인과 연결되며, 상기 처리액을 배출하는 배출라인과 상기 배출라인과 연결되며 상기 공정 챔버에서 상기 기판을 처리하는 공정을 수행한 뒤 상기 처리액이 회수되는 회수라인과 그리고 상기 혼합라인, 상기 공급라인 그리고 상기 배출라인 중 어느 하나에 설치되며 상기 처리액의 오존 농도를 감지하는 감지부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 처리액 공급 유닛은 상기 배출라인에 설치되어 상기 처리액에 포함된 오존을 중화하는 중화부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 기판에 처리액을 공급하여 기판을 처리하는 과정은 대기모드, 준비모드, 그리고 공정모드를 순차적으로 수행하며 상기 대기모드는 상기 기판에 처리액을 공급하기 전이며 상기 제어기는 상기 대기모드에서 상기 공급라인에 흐르는 상기 처리액의 유량을 제1유량으로 유지하며, 상기 처리액 내에 상기 용존 오존이 없도록 상기 혼합부재를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 준비모드는 상기 기판에 처리액을 공급 하기 전이며, 상기 대기모드 이후에 수행되고 상기 제어기는 상기 준비모드에서 상기 처리액의 유량을 상기 제1유량으로 유지하며, 상기 용존 오존량은 기설정된 값으로 유지하도록 상기 혼합부재를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 공정모드는 상기 기판에 상기 처리액을 공급하여 상기 기판을 처리하며 상기 제어기는 상기 공정모드에서 상기 처리액의 유량을 제2유량으로 유지하며, 상기 용존 오존량은 상기 기설정된 값으로 유지하도록 상기 혼합부재를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제2유량은 상기 제1유량보다 더 클 수 있다.
본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 상기 기판 처리 방법은 복수의 공정 챔버에 오존수가 포함된 처리액을 공급하여 기판을 처리하되 상기 처리액은 공급라인에 흐르는 상기 처리액을 상기 공정 챔버로 공급하며 상기 기판 처리 공정은 대기모드, 준비모드 그리고 공정 모드로 순차적으로 수행되며 상기 공급라인에 흐르는 상기 처리액의 유량 및 용존 오존량은 상기 대기모드, 상기 준비모드 그리고 상기 공정모드에 따라 다르게 설정될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 대기모드는 상기 공급라인을 흐르는 상기 처리액의 유량을 제1유량으로 유지하며, 상기 처리액 내에는 상기 용존 오존이 없을 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 준비모드는 상기 공급라인을 흐르는 상기 처리액의 유량을 상기 제1유량으로 유지하며, 상기 처리액 내에 상기 용존 오존량은 기설정된 값으로 유지될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 공정모드는 상기 공급라인을 흐르는 상기 처리액의 유량을 제2유량으로 유지하며, 상기 처리액 내에 상기 용존 오존량은 기설정된 값으로 유지될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제2유량은 상기 제1유량보다 큰 유량일 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판에 공급되는 처리액의 유량을 조절하여 최소한의 유량으로 기판 처리 공정을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판 처리 공정 전 또는 공정 동안에 공급되는 처리액의 유량 및 용존 오존량을 조절하여 기판 처리 공정에 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판 처리 공정 전 또는 공정 과정에서 공급되는 처리액의 유량을 조절하여 공급되는 처리액 및 오존수의 양을 최소화할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실 시예에 따른 처리액 공급 유닛을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 공정 챔버에 제공되는 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 처리액의 유량 및 용존 오존량을 제어하는 모드를 순차적으로 보여주는 플로우 차트이다.
도 5는 도 4의 모드에 따른 유량 및 용존 오존량의 변화를 보여주는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 인덱스 모듈(10)과 공정 처리 모듈(20)을 포함한다. 인덱스 모듈(10)은 로드포트(120) 및 이송프레임(140)을 가진다. 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 한다. 그리고 상부에서 바라볼 때 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하고, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 한다.
로드포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(130)가 안착된다. 로드포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드포트(120)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(20)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(130)에는 기판(W)의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)을 복수 개가 제공되고, 기판(W)은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어 내에 위치된다. 캐리어(130)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(20)은 버퍼유닛(220), 이송챔버(240), 그리고 공정챔버(260)를 가진다. 이송챔버(240)는 그 길이 방향이 제1방향(12)과 평행하게 배치된다. 제2방향(14)를 따라 이송챔버(240)의 일측 및 타측에는 각각 공정챔버들(260)이 배치된다. 이송챔버(240)의 일측에 위치한 공정챔버들(260)과 이송챔버(240)의 타측에 위치한 공정챔버들(260)은 이송챔버(240)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공된다. 공정챔버(260)들 중 일부는 이송챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정챔버(260)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송챔버(240)의 일측에는 공정챔버(260)들이 A X B(A와 B는 각각 1이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(260)의 수이다. 이송챔버(240)의 일측에 공정 챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정챔버(260)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 공정챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼유닛(220)은 이송프레임(140)과 이송챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송챔버(240)와 이송프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼유닛(220)은 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개 제공된다. 버퍼유닛(220)에서 이송프레임(140)과 마주보는 면과 이송챔버(240)와 마주보는 면 각각이 개방된다.
이송프레임(140)은 로드포트(120)에 안착된 캐리어(130)와 버퍼유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송프레임(140)에는 인덱스레일(142)과 인덱스로봇(144)이 제공된다. 인덱스레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스로봇(144)은 인덱스레일(142) 상에 설치되며, 인덱스레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(144c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정처리모듈(20)에서 캐리어(130)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(130)에서 공정처리모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스로봇(144)이 기판(W)을 반입 및 반출하는 과정에서 공정 처리 전의 기판(W)으로부터 발생된 파티클이 공정 처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이송챔버(240)는 버퍼유닛(220)과 공정챔버(260) 간에, 그리고 공정챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송챔버(240)에는 가이드레일(242)과 메인로봇(244)이 제공된다. 가이드레일(242)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인로봇(244)은 가이드레일(242) 상에 설치되고, 가이드레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 그리고 메인암(244c)을 가진다. 베이스(244a)는 가이드레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(244b)는 베이스(244a)에 결합된다. 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 몸체(244b)에 결합되고, 이는 몸체(244b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인암(244c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 버퍼유닛(220)에서 공정챔버(260)로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(244c)과 공정챔버(260)에서 버퍼유닛(220)으로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(244c)은 서로 상이할 수 있다.
공정챔버(260) 내에는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치(300)가 제공된다. 각각의 공정챔버(260) 내에 제공된 기판 처리 장치(300)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 각각의 공정챔버(260) 내의 기판 처리 장치(300)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정챔버(260)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정챔버(260)에 제공된 기판처리장치(300)들은 서로 동일한 구조를 가지고, 상이한 그룹에 속하는 공정챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)들은 서로 상이한 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 공정챔버(260)가 2개의 그룹으로 나누어지는 경우, 이송챔버(240)의 일측에는 제1그룹의 공정챔버들(260)이 제공되고, 이송챔버(240)의 타측에는 제2그룹의 공정 챔버들(260)이 제공될 수 있다. 선택적으로 이송챔버(240)의 일측 및 타측 각각에서 하층에는 제1그룹의 공정챔버(260)들이 제공되고, 상층에는 제2그룹의 공정챔버(260)들이 제공될 수 있다. 제1그룹의 공정챔버(260)와 제2그룹의 공정챔버(260)는 각각 사용되는 케미컬의 종류나, 세정 방식의 종류에 따라 구분될 수 있다.
아래에서는 처리액을 이용하여 기판(W)을 세정하는 기판 처리 장치(300)의 일 예를 설명한다. 도 3은 도 1의 공정 챔버에 제공되는 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 하우징(310), 용기(320), 지지 유닛(340), 승강유닛(360), 액 공급 노즐(380) 그리고 처리액 공급 유닛(400)을 포함한다.
하우징(310)은 내부에 공간을 가진다. 하우징(310)의 내부에는 용기(320), 지지 유닛(340), 승강유닛(360), 그리고 액 공급 노즐(380)이 위치한다.
용기(320)는 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간을 제공한다. 용기(320)는 상부가 개방된 형상으로 제공된다. 용기(320)는 내부회수통(322), 중간회수통(324), 그리고 외부회수통(326)을 포함한다. 각각의 회수통(322,324,326)은 공정에 사용된 처리액 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부회수통(322)은 지지 유닛(340)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 중간회수통(324)은 내부회수통(322)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 외부회수통(326)은 중간회수통(324)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부회수통(322)의 내측공간(322a), 내부회수통(322)과 중간회수통(324)의 사이 공간(324a) 그리고 중간회수통(324)과 외부회수통(326)의 사이 공간(326a)은 각각 내부회수통(322), 중간회수통(324), 그리고 외부회수통(326)으로 처리액이 유입되는 유입구로서 기능한다. 각각의 회수통(322,324,326)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수라인(322b,324b,326b)이 연결된다. 각각의 회수라인(322b,324b,326b)은 각각의 회수통(322,324,326)을 통해 유입된 처리액을 배출한다. 배출된 처리액은 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.
지지 유닛(340)은 용기(320) 내에 배치된다. 지지 유닛(340)은 기판 처리 공정 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 지지 유닛(340)은 몸체(342), 지지핀(344), 척 핀(346), 그리고 지지축(348)을 포함한다. 몸체(342)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 몸체(342)의 저면에는 모터(349)에 의해 회전가능한 지지축(348)이 고정결합된다. 지지핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지핀(344)은 몸체(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 몸체(342)에서 상부로 돌출된다. 지지핀들(344)은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지핀(344)은 몸체(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 후면 가장자리를 지지한다.
척 핀(346)은 복수 개 제공된다. 척 핀(346)은 몸체(342)의 중심에서 지지핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척 핀(346)은 몸체(342)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척 핀(346)은 지지 유닛(340)이 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척 핀(346)은 몸체(342)의 반경 방향을 따라 대기 위치와 지지 위치 간에 직선 이동 가능하도록 제공된다. 대기 위치는 지지 위치에 비해 몸체(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 지지 유닛(340)에 로딩 또는 언 로딩시에는 척 핀(346)은 대기 위치에 위치되고, 기판에 대해 공정 수행 시에는 척 핀(346)은 지지 위치에 위치된다. 지지 위치에서 척 핀(346)은 기판의 측부와 접촉된다.
승강유닛(360)은 용기(320)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 용기(320)가 상하로 이동됨에 따라 지지 유닛(340)에 대한 용기(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 포함한다.
브라켓(362)은 용기(320)의 외벽에 고정설치된다. 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정결합된다. 기판(W)이 지지 유닛(340)에 놓이거나, 지지 유닛(340)로부터 들어올려 질 때 지지 유닛(340)이 용기(320)의 상부로 돌출되도록 용기(320)는 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(360)으로 유입될 수 있도록 용기(320)의 높이가 조절한다.
일 예로, 제1처리액으로 기판(W)을 처리하고 있는 동안에 기판(W)은 내부회수통(322)의 내측공간(322a)과 대응되는 높이에 위치된다. 또한, 제2처리액, 그리고 제3처리액으로 기판(W)을 처리하는 동안에 각각 기판(W)은 내부회수통(322)과 중간회수통(324)의 사이 공간(324a), 그리고 중간회수통(324)과 외부회수통(326)의 사이 공간(326a)에 대응되는 높이에 위치될 수 있다. 상술한 바와 달리 승강 유닛(360)은 용기(320) 대신 지지 유닛(340)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
액 공급 노즐(380)은 기판(W) 처리 공정 시 기판(W)으로 처리액을 공급한다. 액 공급 노즐(380)은 노즐 지지대(382), 노즐(384), 지지축(386), 그리고 구동기(388)를 포함한다. 지지축(386)은 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 제공되고, 지지축(386)의 하단에는 구동기(388)가 결합된다. 구동기(388)는 지지축(386)을 회전 및 승강 운동한다. 노즐 지지대(382)는 구동기(388)와 결합된 지지축(386)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(384)은 노즐 지지대(382)의 끝단 저면에 설치된다. 노즐(384)은 구동기(388)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐(384)이 용기(320)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐(384)이 용기(320)의 수직 상부로부터 벗어난 위치이다. 노즐(382)은 처리액을 공급받아 기판(W)상으로 처리액을 공급한다.
액 공급 노즐(380)은 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 액 공급 노즐(380)이 복수 개 제공되는 경우, 케미칼, 린스액, 또는 유기용제는 서로 상이한 액 공급 노즐(380)을 통해 제공될 수 있다. 린스액은 순수일 수 있고, 유기용제는 이소프로필 알코올 증기와 비활성 가스의 혼합물이거나 이소프로필 알코올 액일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실 시예에 따른 처리액 공급 유닛을 보여주는 도면이다. 도 2를 참고하면, 처리액 공급 유닛(400)은 공정 챔버(260)로 내로 처리액을 공급한다. 처리액은 오존수를 포함하는 처리액 일 수 있다. 처리액에 포함된 오존수의 용존 오존량을 기설정된값으로 제공된다. 예로 용존 오존량은 30ppm 또는 80ppm으로 제공될 수 있다. 이와는 달리, 용존 오존량은 80ppm 이상으로 제공될 수 있다. 처리액 내에 용존 오존량은 기판에 형성된 막의 종류에 따라서 달라질 수 있다.
처리액 공급 유닛(400)은 혼합부재(401), 공급라인(440), 배출라인(450), 회수라인(460), 감지부재(470), 중화부재(451) 그리고 제어기(490)를 포함한다.
혼합부재(401)는 처리액을 혼합한다. 일 예로 처리액은 오존수와 약액의 혼합액 일 수 있다. 혼합부재(401)는 오존수 공급부(410)와 약액 공급부(420) 그리고 혼합라인(430)을 포함한다.
오존수 공급부(410)는 오존수 공급라인(411)을 통해 혼합라인(430)에 연결된다. 오존수 공급부(410)는 설정 농도의 오존수를 만들어 공급한다. 오존수의 용존 오존량은 공정의 종류, 기판의 형성된 막의 종류에 달라질 수 있다. 일 예로 오존수 공급부(410)가 공급하는 오존수의 용존 오존량은 80ppm 이상일 수 있다. 오존수 공급라인(411)에는 오존수 공급라인(411)을 개폐하기 위한 오존수 밸브(413)가 제공된다. 오존수 밸브(413)는 오존수 공급라인(411)을 흐르는 오존수의 유량을 조절 가능하게 제공될 수 있다. 기판 처리 장치(30)에서 사용되는 처리액의 양에 연동하여 오존수가 공급되게 할 수 있다. 오존수 공급라인(411)에는 오존수 유량계(412)가 제공될 수 있다. 오존수 유량계(412)는 오존수 공급라인(411)에 흐르는 유량을 체크할 수 있다.
약액 공급부(420)는 약액 공급라인(421)을 통해 혼합라인(430)에 연결된다. 약액 공급부(420)는 저장된 약액을 공급한다. 약액은 암모니아수 또는 불산 일 수 있다. 이와는 달리 약액은 순수로 제공될 수 있다. 약액 공급라인(421)에는 약액 공급라인(421)을 여닫기 위한 약액 밸브(423)가 제공된다. 약액 밸브(823)는 약액 공급라인(421)을 흐르는 약액의 유량을 조절 가능하게 제공될 수 있다. 또한, 약액 공급라인(421)에는 유량 조절기(422, liquid flow controller)가 별도로 제공될 수 도 있다. 약액 공급라인(421)에는 약액 순환 라인(424)이 분지될 수 있다. 약액 순환 라인(424)은 약액 공급부(420)에 연결되어, 약액이 약액 공급부(420)로 순환되게 한다. 약액 순환 라인(424)은 약액 밸브(423)의 전단에서 분지될 수 있다.
혼합라인(430)으로 공급된 오존수와 순수 또는 오존수와 약액은 혼합라인(430)을 유동하는 과정에서 서로 혼합될 수 있다. 일 예로 혼합라인(430)에서 혼합방식은 인-라인 방식으로 혼합 될 수 있다. 혼합라인(430)은 공급라인(440)에 연결된다. 혼합라인(430)에서 혼합된 처리액은 공급라인(440)으로 공급된다. 혼합라인(430)에는 혼합 유량계(431)가 설치될 수 있다. 혼합 유량계(831)는 혼합된 처리액의 유량을 측정할 수 있다.
공급라인(440)은 일단은 혼합라인(430)과 연결되며, 타단은 복수의 공정 챔버(260)와 연결된다. 공급라인(440)은 복수의 공정 챔버(260)에 처리액을 공급한다. 공급라인(440)에서 공급된 처리액은 공정 챔버(260)의 액 공급 노즐(380)로 공급되며, 액 공급 노즐(380)은 기판에 처리액을 공급한다. 공급라인(440)에는 이물질을 걸러내기 위한 필터(441)가 제공될 수 있다. 필터(841)는 폴리불화에틸렌계의 합성 수지가 사용될 수 있다. 공급라인(440)에는 공급라인(440)을 여닫기 위한 공급 밸브(442)가 제공된다. 공급 밸브(442)는 공급라인(440)을 유동하는 처리액의 유량을 조절 가능하게 제공될 수 있다. 또한, 공급라인(440)에는 처리액 유량계(443)가 제공될 수 있다.
배출라인(450)은 공급라인(840)과 연결된다. 배출라인(840)을 처리액을 배출한다. 배출라인(450)에는 배출라인(450)을 여닫기 위한 배출 밸브(452)가 제공된다. 배출라인(450)에는 중화 부재(451)가 제공될 수 있다. 중화 부재(451)는 처리액에 포함된 오존을 중화 시킬 수 있다.
회수라인(460)은 일단은 공정 챔버(260)와 연결되며, 타단은 배출라인(450)과 연결된다. 회수라인(460)은 공정 챔버(260)에서 기판을 처리하는 공정을 수행하고 난 뒤 처리액을 회수하는 라인이다.
감지부재(470)는 혼합라인(430), 공급라인(440) 또는 배출라인(450) 중 어느 하나에 설치된다. 일 예로 감지부재(470)는 혼합라인(430)에 제공될 수 있다. 김지부재(470)는 공급라인(440)에 제공될 수 있다. 중화 부재(451) 또는 중화 부재(451)의 후방 쪽에는 감지부재(470)가 제공될 수 있다. 감지부재(470)는 처리액에 포함된 오존의 농도를 감지한다. 일 예로, 감지부재(470)는 중화 부재(451)에서 중화된 후 배출되는 처리액의 오존 농도가 3ppm이하인지 여부를 감지할 수 있다.
제어기(490)는 혼합부재(401)를 제어한다. 제어기(490)는 공급라인(440)에 흐르는 처리액의 유량 및 처리액 내부에 용존 오존량을 조절하도록 혼합부재(401)를 제어한다. 제어기(490)는 기판 처리 공정 전 또는 처리액으로 기판을 처리하는 공정 동안 처리액의 유량 및 처리액 내부에 용존 오존량이 기설정된 유량 및 용존 오존량을 유지하도록 혼합부재(401)를 제어한다.
기판에 처리액을 공급하여 기판을 처리하는 과정은 대기모드(M10), 준비모드(M20) 그리고 공정모드(M30)을 순차적으로 수행하여 이루어진다.
대기모드(M10)는 기판에 처리액을 공급하기 전 단계이다. 제어기(490)는 대기모드(M10)에서 공급라인(440)에 흐르는 처리액의 유량을 제1유량으로 유지하도록 혼합부재(401)를 제어한다. 제어기(490)는 대기모드(M10)에서 공급라인(440)에 흐르는 처리액의 용존 오존은 없도록 혼합부재(401)를 제어한다. 여기서 제1유량은 공급라인(440)에 흐를 수 있는 유량 중 최소 유량일 수 있다.
준비모드(M20)는 기판에 처리액을 공급하기 전이며, 대기모드(M10) 이후에 수행되는 단계이다. 제어기(490)는 준비모드(M20)에서 처리액의 유량을 제1유량으로 유지하도록 혼합부재(401)를 제어한다. 제어기(490)는 준비모드(M20)에서 처리액 내의 용존 오존량을 기설정된 값으로 유지하도록 혼합부재(401)를 제어한다. 일 예로 기설정된 용존 오존량은 30ppm 또는 80 ppm 이상의 용존 오존량일 수 있다. 기설정된 용존 오존량은 기판에 형성된 막의 종류에 따라 다르게 설정될 수 있다.
공정모드(M30)는 기판에 처리액을 공급하여 기판을 처리하는 단계이다. 제어기(490)는 공정모드(M30)에서 처리액의 유량을 제2유량으로 유지하도록 혼합부재(401)를 제어한다. 제어기(490)는 공정모드(M30)에서 처리액의 용존 오존량을 기설정된값으로 유지하도록 혼합부재(401)를 제어한다. 일 예로 기설정된 용존 오존량은 30ppm 또는 80 ppm 이상의 용존 오존량일 수 있다. 기설정된 용존 오존량은 기판에 형성된 막의 종류에 따라 다르게 설정될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 처리액의 유량 및 용존 오존량을 제어하는 모드를 순차적으로 보여주는 플로우 차트이고, 도 5는 도 4의 모드에 따른 유량 및 용존 오존량의 변화를 보여주는 그래프이다. 이하, 도 4와 도 5를 참고하면, 기판 처리 방법은 기판에 오존수가 포함된 처리액을 공급하여 기판 처리 공정을 수행한다. 기판에 오존수가 포함된 처리액을 공급하는 과정 중 처리액의 유량 및 용존 오존량을 제어하는 모드는 대기모드(M10), 준비모드(M20) 그리고 공정모드(M30)를 순차적으로 수행하며 이루어진다. 각각의 대기모드(M10), 준비모드(M20) 그리고 공정모드(M30)에서 공급라인(440)에 흐르는 처리액의 유량 및 용존 오존량은 다르게 설정될 수 있다.
대기모드(M10)는 기판에 처리액을 공급하기 전 단계이다. 대기모드(M10)에서는 공급라인(440)을 흐르는 처리액의 유량을 제1유량으로 유지한다. 처리액 내에 용존 오존은 없도록 유지한다. 여기서, 제1유량은 공급라인(440)에 흐르는 최소 유량일 수 있다. 대기모드(M10)에서는 기판을 처리하는 공정 전 최소유량을 공급함과 동시에 용존 오존이 없도록 유지하여 낭비되는 처리액 및 오존을 최소한으로 유지한다.
준비모드(M20)는 기판에 처리액을 공급하기 전이며, 대기모드(M10) 이후에 수행된다. 준비모드(M20)에서는 처리액의 유량을 제1유량으로 유지한다. 준비모드(M20)에서는 처리액의 용존 오존량은 기설정된 값으로 유지한다. 준비모드(M20)는 공정모드(M30)가 시작하기 전 처리액 내에 용존 오존량을 맞추어 공정모드(M30)에서 처리액의 용존 오존량이 설정오존량으로 공급될 수 있도록 미리 용존 오존량을 조절한다.
공정모드(M30)는 기판에 처리액을 공급하여 기판을 처리하는 단계이다. 공정모드(M30)에서는 공급라인(440)을 흐르는 처리액의 유량을 제2유량으로 유지한다. 제2유량은 제1유량보다 큰 유량일 수 있다. 공정모드(M30)에서는 처리액의 용존 오존량을 기설정된값으로 유지한다. 공정모드(M30)에서는 복수의 공정챔버 중 일부 또는 전부에 공급될 수 있도록 제1유량보다 큰 제2유량을 유지하며 공정챔버들에 처리액을 공급한다.
도 5를 참고하면, 본 발명은 기판을 처리하는 공정 전인 준비모드(M20)에서 용존 오존량을 기설정된값으로 하여 공정 전 버려지는 오존수의 양을 최소로 한다. 또한, 대기모드(M10)와 준비모드(M20)에서 공급라인(440)에 흐르는 유량을 최소로 하여 버려지는 처리액의 양을 최소로 할 수 있다. 또한, 공정모드(M30)에서 공급되는 처리액의 유량을 공급되는 공정챔버의 수에 맞게 공급하여 최소한에 처리액의 유량으로 기판을 처리하는 공정을 수행하여 기판 처리 공정에 효율을 향상시킬 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 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 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 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 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
310: 챔버 330: 지지 유닛
380: 액 공급 노즐 400: 처리액 공급 유닛
401: 혼합부재 410: 오존수 공급부
420: 약액 공급부 430: 혼합라인
440: 공급라인 450: 배출라인
460: 회수라인 490: 제어기

Claims (13)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판에 오존수가 포함된 처리액을 공급하여 처리 공정을 수행하는 공정 챔버와;
    상기 공정 챔버에 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛를; 포함하며,
    상기 공정 챔버는,
    내부에 처리 공간을 가지는 용기와;
    상기 처리 공간 내에 위치하며 기판을 지지하는 지지 유닛과; 그리고
    상기 처리액 공급 유닛으로부터 상기 처리액을 공급받아 기판에 공급하는 액 공급 노즐을 포함하며,
    상기 처리액 공급 유닛은,
    상기 처리액을 혼합하는 혼합부재와;
    상기 처리액을 상기 공정 챔버로 공급하는 공급라인과; 그리고
    상기 공급라인에 흐르는 상기 처리액의 유량 및 상기 처리액 내부에 용존 오존량을 조절하도록 상기 혼합부재를 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 제어기는 상기 기판 처리 공정 전 또는 상기 처리액으로 상기 기판 처리 공정 동안 상기 처리액의 유량 또는 상기 처리액 내부에 용존 오존량이 기설정된 유량 또는 용존 오존량을 유지하도록 상기 혼합부재를 제어하되,
    상기 공급라인에 흐르는 상기 처리액의 유량 또는 용존 오존량은 상기 기판 처리 공정 전과 상기 기판 처리 공정 동안에 다르게 설정되고,
    상기 기판에 처리액을 공급하여 기판을 처리하는 과정은 대기모드, 준비모드, 그리고 공정모드를 순차적으로 수행하며,
    상기 대기모드는 상기 기판에 처리액을 공급하기 전이며,
    상기 대기모드에서 상기 공급라인에 흐르는 상기 처리액 내부에 용존 오존량은, 상기 준비모드 또는 상기 공정모드에서 상기 공급 라인에 흐르는 상기 처리액 내부에 용존 오존량보다 작은 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 혼합부재는,
    상기 오존수를 공급하는 오존수 공급부와;
    약액을 공급하는 약액 공급부와; 그리고
    상기 오존수 공급부와 상기 약액 공급부에 각각 연결되는 혼합라인을; 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 처리액 공급 유닛은,
    상기 공급라인과 연결되며, 상기 처리액을 배출하는 배출라인과;
    상기 배출라인과 연결되며, 상기 공정 챔버에서 상기 기판을 처리하는 공정을 수행한 뒤 상기 처리액이 회수되는 회수라인과; 그리고
    상기 혼합라인, 상기 공급라인 그리고 상기 배출라인 중 어느 하나에 설치되며 상기 처리액의 오존 농도를 감지하는 감지부재를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 처리액 공급 유닛은 상기 배출라인에 설치되어 상기 처리액에 포함된 오존을 중화하는 중화부재를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 대기모드에서 상기 공급라인에 흐르는 상기 처리액의 유량을 제1유량으로 유지하며, 상기 처리액 내에 상기 용존 오존이 없도록 상기 혼합부재를 제어하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 준비모드는 상기 기판에 처리액을 공급 하기 전이며, 상기 대기모드 이후에 수행되고,
    상기 제어기는 상기 준비모드에서 상기 처리액의 유량을 상기 제1유량으로 유지하며, 상기 용존 오존량은 기설정된 값으로 유지하도록 상기 혼합부재를 제어하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 공정모드는 상기 기판에 상기 처리액을 공급하여 상기 기판을 처리하며,
    상기 제어기는 상기 공정모드에서 상기 처리액의 유량을 제2유량으로 유지하며, 상기 용존 오존량은 상기 기설정된 값으로 유지하도록 상기 혼합부재를 제어하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2유량은 상기 제1유량보다 더 큰 유량인 기판 처리 장치.
  9. 기판을 처리액을 공급하여 처리하는 방법에 있어서,
    복수의 공정 챔버에 오존수가 포함된 처리액을 공급하여 기판을 처리하되,
    상기 처리액은 공급라인에 흐르는 상기 처리액을 상기 공정 챔버로 공급하며,
    상기 기판 처리 공정은 대기모드, 준비모드 그리고 공정 모드로 순차적으로 수행되며,
    상기 공급라인에 흐르는 상기 처리액의 유량 또는 용존 오존량은 상기 대기모드, 상기 준비모드 그리고 상기 공정모드에 따라 다르게 설정되고,
    상기 대기모드는 상기 기판에 처리액을 공급하기 전이며,
    상기 대기모드에서 상기 공급라인에 흐르는 상기 처리액의 용존 오존량은, 상기 준비모드 또는 상기 공정모드에서 상기 공급라인에 흐르는 상기 처리액의 용존 오존량보다 작은 기판 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 대기모드는 상기 공급라인을 흐르는 상기 처리액의 유량을 제1유량으로 유지하며, 상기 처리액 내에는 상기 용존 오존이 없는 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 준비모드는 상기 공급라인을 흐르는 상기 처리액의 유량을 상기 제1유량으로 유지하며, 상기 처리액 내에 상기 용존 오존량은 기설정된 값으로 유지되는 기판 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 공정모드는 상기 공급라인을 흐르는 상기 처리액의 유량을 제2유량으로 유지하며, 상기 처리액 내에 상기 용존 오존량은 기설정된 값으로 유지되는 기판 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2유량은 상기 제1유량보다 큰 유량인 기판 처리 방법.
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