KR102107987B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버; 순수를 공급하는 순수 라인과 전해질을 공급하는 전해질 라인에 연결되고, 상기 순수 및 상기 전해질 용액을 전기 분해하여 전해 이온수를 생성하는 전해조; 상기 공정 챔버로 상기 전해조에서 생성된 상기 전해 이온수를 공급하는 세정액 라인; 및 상기 세정액 라인에서 분지되는 세정액 순환라인을 포함한다.

Description

기판 처리 장치{Substrate treating apparatus}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다.
평판 표시 소자나 반도체 소자 제조 공정에는 기판에 부착된 각종 오염물을 제거하기 위해 세정 공정이 수행된다. 완성된 소자의 불량을 방지하기 위해서는 기판의 표면 및 기판에 형성된 패턴 등이 손상되지 않으면서 기판에 잔류하는 오염원이 완전히 제거되어야 한다. 따라서, 전해조에서 전해질 용액과 순수(DIW)를 전기 분해하여 생성된 전해 이온수(electrolyzed water, EW)를 사용할 수 있다.
세정 공정에서 기판상에 공급되는 전해 이온수는 일정범위의 수소 이온 농도 지수(hydrogenion exponent, PH) 및 산화 환원 전위(oxidation redution potential, ORP)를 갖는다. 전해 이온수는 기판과 오염원사이의 정전기적인 인력을 상쇄시켜 오염원이 기판에서 떨어지게 하여, 오염원을 기판에서 제거할 수 있다. 따라서, 전해 이온수를 이용하면, 기판의 손상을 방지되면서 오염원이 기판에서 제거될 수 있다.
그러나, 전해조에서 전해 이온수를 생산하는 과정에서, 기판의 세정에 사용되지 않는 폐수 및 폐 전해질 용액이 다량 발생한다. 따라서, 폐수 및 폐 전해질 용액의 처리 비용이 증가 된다. 또한, 기판을 세정하는 설비가 동작하지 않는 경우, 이미 생산된 전해 이온수는 버려진다.
본 발명은 본 발명은 버려지는 전해 이온수의 양이 감소되는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 전해 이온수의 생산에 사용되는 순수의 양이 감소되는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 전해조에 공급되는 전해질 용액의 농도를 조절할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 전해 이온수의 생산에 사용에 사용되는 전해질 용액의 양이 감소되는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판의 세정에 사용되는 전해 이온수의 농도를 조절할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 공정 챔버; 순수를 공급하는 순수 라인과 전해질을 공급하는 전해질 라인에 연결되고, 상기 순수 및 상기 전해질 용액을 전기 분해하여 전해 이온수를 생성하는 전해조; 상기 공정 챔버로 상기 전해조에서 생성된 상기 전해 이온수를 공급하는 세정액 라인; 및 상기 세정액 라인에서 분지되는 세정액 순환라인을 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 세정액 라인은 상기 순수 라인에 연결되어, 상기 세정액 순환라인으로 유입된 상기 전해 이온수는 상기 순수 라인을 통해 상기 전해조로 유입될 수 있다.
또한, 상기 전해질 라인에 위치되며, 상기 전해조에 공급되는 상기 전해질 용액의 농도를 조절하는 농도 조절 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 농도 조절 유닛은, 상기 전해질 용액이 일시적으로 수용되는 혼합 용기; 및 상기 혼합 용기와 상기 전해조 사이에 위치되는 센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전해조에서 유출되는 상기 전해질 용액을 상기 혼합용기로 공급하는 전해질 순환 라인을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 순수 라인은, 상기 순수를 저장하는 순수 탱크에 연결되는 메인 순수 라인; 상기 메인 순수 라인에서 분지되어 상기 전해조에 연결되는 제 1 순수라인; 및 상기 메인 순수 라인에서 분지되어 상기 혼합 용기에 연결되는 제 2 순수라인을 포함할 수 있다.
또한, 상기 순수 라인은 상기 메인 순수라인에서 분지되어 상기 세정액 라인에 연결되는 제 3 순수 라인을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 버려지는 전해 이온수의 양이 감소될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 전해 이온수의 생산에 사용되는 순수의 양이 감소될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 전해조에 공급되는 전해질 용액의 농도를 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 전해 이온수의 생산에 사용되는 전해질 용액의 양이 감소될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 공정 챔버에 공급되는 전해 이온수의 농도를 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 모식도이다.
도 2 는 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 모식도이다.
도 3은 또 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 모식도이다.
도 4는 도 1 내지 도 3의 공정 챔버를 나타내는 도면이다.
도 5은 도 1 내지 도 3의 전해조를 나타내는 도면이다.
도 6는 제 2 전극 또는 지지막의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7는 전해 이온수가 만들어지는 과정을 나타내는 도면이다.
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 장치의 모식도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 전해질 탱크(10), 순수 탱크(20), 전해조(30) 및 공정 챔버(40)를 포함한다.
전해질 탱크(10)는 전해질 용액을 저장한다. 전해질 탱크(10)는 전해질 라인(14)을 통해 전해조(30)에 연결된다. 전해질 라인(14)은 전해질 탱크(10)에 저장된 전해질 용액을 전해조(30)로 공급한다. 전해질 라인(14)에는 전해질 밸브(17)가 위치된다. 전해질 밸브(17)는 전해질 라인(14)을 개폐하거나, 전해질 라인(14)을 유동하는 전해질 용액의 양을 조절할 수 있다.
순수 탱크(20)는 순수를 저장한다. 순수 탱크(20)는 순수 라인(24)을 통해 전해조(30)에 순수를 공급한다. 순수 라인(24)은 메인 순수 라인(24a) 및 제 1 순수 라인(24b)을 포함한다. 메인 순수 라인(24a)은 순수 탱크(20)에 연결된다. 제 1 순수 라인(24b)들은 메인 순수 라인(24a)에서 분지되어, 전해조(30)에 연결된다. 제 1 순수 라인(24b)들 각각에는 제 1 밸브(27b)가 위치될 수 있다. 제 1 밸브(27b)는 제 1 순수 라인(24b)을 개폐하거나 제 1 순수 라인(24b)을 유동하는 순수의 유량을 조절할 수 있다.
전해조(30)는 전해질 용액 및 순수를 공급받아 전해 이온수를 생성한다. 전해조(30)는 전해질 라인(14), 순수 라인(24), 세정액 라인(34) 및 전해질 유출라인(64)에 각각 연결된다. 전해질 라인(14)은 전해조(30)를 통해 전해질 유출라인(64)에 연통된다. 세정액 라인(34)은 메인 세정액 라인(34a) 및 분지 세정액 라인(34b)들을 포함한다. 각각의 분지 세정액 라인(34b)은 전해조(30)를 통해 제 1 순수 라인(24b)에 연통된다. 전해조(30)에는 전해질 라인(14) 및 제 1 순수 라인(24b)을 통해 전해질 용액 및 순수가 공급된다. 제 1 순수 라인(24b)으로 공급된 순수는 전해조(30)에서 전해 이온수로 변환 된 후, 세정액 라인(34)으로 유출된다.
메인 세정액 라인(34a)은 공정 챔버(40)에 연결된다. 메인 세정액 라인(34a)은 전해 이온수를 공정 챔버(40)에 공급한다. 세정액 라인(34)에서는 세정액 순환 라인(54)이 분기 될 수 있다. 세정액 순환 라인(54)은 공정 챔버(40)의 동작 여부에 따라 개폐될 수 있다. 예를 들어, 공정 챔버(40)에서 전해 이온수로 기판을 세정하는 때에는 세정액 순환 라인(54)은 차폐된다. 그리고, 공정 챔버(40)로 전해 이온수가 공급되지 않는 때에는 세정액 순환 라인(54)이 개방될 수 있다. 또한, 전해 이온수의 일부는 세정액 라인(34)을 통해 공정 챔버(40)로 공급되고 나머지는 세정액 순환 라인(54)으로 유동될 수 있다. 세정액 순환 라인(54)은 순수 라인(24)에 연결된다. 세정액 순환 라인(54)은 메인 수순 라인(24a)에 연결되거나, 각각의 제 1 순수 라인(24b)에 연결될 수 있다. 따라서, 세정액 순환 라인(54)으로 유입된 전해 이온수는 전해조(30)로 다시 유입될 수 있다.
세정액 순환 라인(54)에는 저장 탱크(50)가 제공될 수 있다. 저장 탱크(50)는 세정액 순환 라인(54)으로 유입된 전해 이온수를 일시적으로 저장할 수 있다. 저장 탱크(50)는 순수 라인(24)을 통해 전해조(30)로 다시 유입되는 전해 이온수의 양을 조절한다. 따라서, 전해조(30)에서 세정액 라인(34)으로 유출되는 전해 이온수의 수소 이온 농도 지수 또는 산화 환원 전위 값이 조절될 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 저장 탱크(50)는 생략될 수 있다.
전해질 라인(14)으로 전해조(30)에 공급된 전해질 용액은 전해질 유출 라인(64)으로 유출된다. 전해질 유출 라인(64)으로 유출된 전해질 용액은 바로 폐기 되거나, 용기(미도시)로 수용될 수 있다.
도 2 는 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 모식도이다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(2)는 전해질 탱크(11), 순수 탱크(21), 전해조(31), 공정 챔버(41) 및 농도 조절 유닛(61)을 포함한다.
전해질 탱크(11), 순수 탱크(21), 전해조(31) 및 공정 챔버(40)는 도 1의 기판 처리 장치(1)와 동일하다. 또한, 이들을 연결하는 전해질 라인(15), 세정액 라인(35) 및 세정액 순환 라인(55)과 세정액 순환 라인(55)에 위치되는 저장 탱크(51)도 도 1의 기판 처리 장치(1)와 동일하다. 따라서, 반복된 설명은 생략한다. 이하, 농도 조절 유닛(61)을 설명한다.
농도 조절 유닛(61)은 전해질 라인(15)에 위치된다. 농도 조절 유닛(61)은 혼합 용기(61a) 및 센서(61b)를 포함한다. 센서(61b)는 혼합 용기(61a)와 전해조(31) 사이에 위치된다. 센서(61b)는 혼합 용기(61a)에서 전해조(31)로 공급되는 전해질 용액의 농도를 감지한다. 전해질 밸브(18)는 농도 조절 유닛(61)과 전해질 탱크(11) 사이에 위치된다. 순수 라인(25)은 도 1의 순수 라인(24)보다 제 2 순수 라인(25c)을 더 포함한다. 제 2 순수 라인(25c)은 메인 순수 라인(25a)에서 분지되어 혼합 용기(61a) 연결된다. 제 2 순수 라인(25c)에는 제 2 밸브(28c)가 위치된다. 제 2 밸브(28c)는 제 2 순수 라인(25c)을 개폐하거나, 혼합 용기(61a)로 유입되는 순수의 양을 조절한다.
전해질 유출라인(64)은 혼합 용기(61a)에 연결된다. 혼합 용기(61a)는 전해질 용액 또는 순수를 일시적으로 수용할 수 있다. 전해조(31)에서 유출된 전해질 용액은 혼합 용기(61a)에서 전해질 탱크(11)에 공급되는 전해질 용액과 혼합될 수 있다. 따라서, 전해질 용액은 1 회 사용 후 폐기되지 않고 순환 되면서 재 사용될 수 있다. 센서(61b), 전해질 밸브(18) 및 제 2 밸브(28c)는 제어부(미도시)와 각각 연결될 수 있다. 센서(61b)는 전해조(31)로 공급되는 전해질 용액의 농도를 감지한다. 제어부는 전해질 밸브(18) 및 제 2 밸브(28c)를 개폐 하거나, 전해질 라인(15) 및 제 2 순수 라인(25c)의 유량을 조절하여, 센서(61b)에서 감지되는 농도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어부는 센서(61b)에서 감지되는 전해질 농액의 농도가 설정 농도보다 묽은 것으로 판단되면, 전해질 탱크(11)에서 공급되는 전해질 용액의 농도를 증가 시키거나, 제 2 순수 라인(25c)에서 공급되는 순수의 양이 감소도록 전해질 밸브(18) 또는 제 2 밸브(28c)를 제어 할 수 있다. 따라서, 전해조(31)로 공급되는 전해질 용액의 농도가 조절될 수 있다.
도 3은 또 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 모식도이다.
도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(3)는 전해질 탱크(12), 순수 탱크(22), 전해조(32), 공정 챔버(42) 및 농도 조절 유닛(62)을 포함한다.
전해질 탱크(12), 순수 탱크(22), 전해조(32), 공정 챔버(42) 및 농도 조절 유닛(62)은 도 2의 기판 처리 장치(2)와 동일하다. 또한, 이들을 연결하는 전해질 라인(16), 세정액 라인(36) 및 전해질 유출라인(66)은 도 2의 기판 처리 장치(2)와 동일하다. 따라서, 반복된 설명은 생략한다. 이하, 순수 라인(26)을 설명한다.
순수 라인(26)은 메인 순수 라인(26a), 제 1 순수 라인(26b), 제 2 순수 라인(26c) 및 제 3 순수 라인(26d)을 포함한다. 메인 순수 라인(26a)은 순수 탱크(22)에 연결된다. 제 1 순수 라인(26b)들은 메인 순수 라인(26a)에서 분지되어 전해조(32)에 연결된다. 각각의 제 1 순수 라인(26b)에는 제 1 밸브(29b)가 위치된다. 제 1 밸브(29b)는 제 1 순수 라인(26b)을 개폐하거나 제 1 순수 라인(26b)을 유동하는 순수의 유량을 조절할 수 있다. 제 2 순수 라인(26c)은 메인 순수 라인(26a)에서 분지되어 농도 조절 유닛(62)의 혼합 용기(62a)에 연결된다. 제 2 순수 라인(26c)에는 제 2 밸브(29c)가 위치될 수 있다. 제 2 밸브(29c)는 제 2 순수 라인(26c)을 개폐하거나, 혼합 용기(61a)로 유입되는 유량을 조절할 수 있다. 제 3 순수 라인(26d)은 메인 순수 라인(26a)에서 분지되어 세정액 라인(36)에 연결된다. 제 3 순수 라인(26d)은 세정액 순환라인이 분지되는 지점과 공정 챔버(40) 사이의 세정액 라인(36)에 연결될 수 있다. 제 3 순수 라인(26d)에는 제 3 밸브(29d)가 위치될 수 있다. 제 3 밸브(29d)는 제 3 순수 라인(26d)을 개폐하거나, 세정액 라인(36)으로 유입되는 순수의 유량을 조절할 수 있다. 제 3 순수 라인(26d)으로 공급된 순수는 공정 챔버(40)로 공급되는 전해 이온수의 농도를 조절한다.
도 4는 도 1 내지 도 3의 공정 챔버를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 공정 챔버(40, 41, 42)의 내부에는 지지 부재(110), 용기(120), 승강유닛(200), 노즐부(300) 및 백노즐부(400)가 제공된다. 지지 부재(110)는 기판(S)을 지지하고, 용기(120)는 기판(S)으로부터 비산되는 약액들을 모은다. 승강유닛(200)는 스핀 헤드(111)에 대한 상대 높이가 조절되도록 용기(120)를 상하방향으로 이동시키고, 노즐부(300)는 기판(S)의 상면으로 전해 이온수를 공급한다. 이하, 각 구성에 대해 상세하게 설명하도록 한다.
지지 부재(110)는 공정 처리시 기판(S)을 지지한다. 지지 부재(110)는 스핀 헤드(111), 지지핀(112), 척킹핀(113), 지지축(114) 그리고 지지축 구동기(115)를 포함한다.
스핀 헤드(111)는 기판(S)을 지지한다. 스핀 헤드(111)의 상면은 대체로 원형으로 제공되며, 기판(S)보다 큰 직경을 가진다. 스핀 헤드(111)의 하면은 상면보다 작은 직경을 가진다. 그리고, 스핀 헤드(111)의 측면은 상면에서 하면으로 갈수록 점점 직경이 작아지도록 경사지게 제공된다.
스핀헤드(111)의 상면에는 지지핀(112)과 척킹핀(113)이 제공된다. 지지핀(112)은 스핀헤드(111)의 상면으로부터 상부로 돌출되며, 상단에 기판(S)이 놓인다. 지지핀(112)은 스핀헤드(111)의 상면에 서로 이격하여 복수개 제공된다. 지지핀(112)은 적어도 5개 이상 제공되며, 서로 조합되어 대체로 링 형상으로 배치된다.
척킹핀(113)은 스핀 헤드(111)의 상면으로부터 상부로 돌출되며, 기판(S)의 측부을 지지한다. 척킹핀(113)들은 스핀 헤드(111)가 회전될 때, 원심력에 의해 기판(S)이 스핀 헤드(111)로부터 측방향으로 이탈되는 것을 방지한다. 척킹핀(113)은 스핀 헤드(111)의 상면 가장자리영역을 따라 서로 이격하여 복수개 제공된다. 척킹핀(113)들은 적어도 5개 이상 제공되며, 서로 조합되어 링 형상으로 배치된다. 척킹핀(113)들은 스핀 헤드(111)의 중심을 기준으로 지지핀(112)들보다 직경이 큰 링 형상을 이루도록 배치된다. 척킹핀(113)들은 스핀 헤드(111)의 반경 방향을 따라 직선 이동되도록 제공될 수 있다. 척킹핀(113)들은 기판(S)의 로딩 또는 언로딩시 기판(S)의 측면과 이격 또는 접촉되도록 반경방향을 따라 직선이동한다.
지지축(114)은 스핀 헤드(111)의 하부에 위치하며 스핀 헤드(111)를 지지한다. 지지축(114)은 중공 축(hollow shaft) 형상으로 제공되며, 지지축 구동기(115)에서 발생한 회전력을 스핀 헤드(111)에 전달한다. 지지축(114)의 하단에는 지지축 구동기(115)가 제공된다. 지지축 구동기(115)는 지지축(114)을 회전시킬 수 있는 회전력을 발생시킨다.
용기(120)는 공정에 사용된 처리액 및 공정시 발생됨 흄(fume)이 외부로 튀거나 유출되는 것을 방지한다. 용기(120)는 상부가 개방되고 기판(S)이 처리되는 공간을 내부에 가진다.
실시예에 의하면, 용기(120)는 공정에 사용된 처리액들을 분리하여 회수할 수 있는 복수의 회수통들(120a, 120b, 120c)을 가진다. 각각의 회수통(120a, 120b, 120c)은 공정에 사용된 처리액들 중 서로 상이한 종류의 처리액을 회수한다. 본 실시 예에서 용기(120)는 3개의 회수통들을 가진다. 각각의 회수통들을 내부 회수통(120a), 중간 회수통(120b), 그리고 외부 회수통(120c)이라 칭한다.
내부 회수통(120a)은 스핀 헤드(111)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 중간 회수통(120b)은 내부 회수통(120a)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되며, 외부 회수통(120c)은 중간 회수통(120b)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 각각의 회수통(120a, 120b, 120c)은 용기(120) 내 공간과 통하는 유입구(121a, 121b, 121c)를 가진다. 각각의 유입구(121a, 121b, 121c)는 스핀 헤드(111) 둘레에 링 형상으로 제공된다. 기판처리에 제공된 처리액들은 기판(S)의 회전력에 의해 비산되어 유입구(121a, 121b, 121c)를 통해 회수통(120a, 120b, 120c)으로 유입된다. 외부 회수통(120c)의 유입구(121c)는 중간 회수통(120b)의 유입구(121b)의 수직 상부에 제공되고, 중간 회수통(120b)의 유입구(121b)는 내부 회수통(120a)의 유입구(121a)의 수직 상부에 제공된다. 즉, 내부 회수통(120a), 중간 회수통(120b), 그리고 외부 회수통(120c)의 유입구(121a,121b,121c)들은 서로 간에 높이가 상이하도록 제공된다. 회수통(120a, 120b, 120c)들의 바닥벽(122a, 122b, 122c)에는 배출관(125a, 125b, 125c)이 각각 결합된다. 각각의 회수통(120a, 120b, 120c)들로 유입된 처리액들은 배출관(125a, 125b, 125c)들을 통해 분리되어 회수된다. 그리고, 외부 회수통(120c)의 바닥벽(122c)에는 배기관(127)이 설치된다. 배기관(127)은 회수통(120a, 120b, 120c)들로 유입된 처리액에서 발생된 가스를 외부로 배기한다.
승강 유닛(200)은 스핀 헤드(111)에 대한 상대 높이가 조절되도록 용기(120)를 상하방향으로 이동시킨다. 승강 유닛(200)은 브라켓(210), 이동 축(220), 그리고 구동기(230)를 가진다. 브라켓(210)은 용기(120)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(210)에는 구동기(230)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동 축(220)이 고정결합된다. 승강 유닛(200)은 기판(S)이 스핀 헤드(111)에 로딩되거나, 스핀 헤드(111)로부터 언로딩될 때 스핀 헤드(111)가 용기(120)의 상부로 돌출되도록 용기(120)를 하강시킨다. 또한, 공정의 진행시에는 기판(S)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(120a,120b,120c)으로 유입될 수 있도록 용기(120)의 높이를 조절한다. 상술한 바와 달리, 승강 유닛(200)은 스핀 헤드(111)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
노즐부(300)는 기판의 상면으로 전해 이온수를 분사한다. 노즐부(300)는 전해 이온수 분사노즐(312), 노즐 이동부(320)를 포함한다.
전해 이온수 분사노즐(312)은 분사 헤드(316)의 저면에 각각 설치된다. 전해 이온수 분사노즐(312)은 세정액 라인(36)에 연결되어, 기판(S)의 상면으로 전해 이온수를 공급한다. 전해 이온수는 기판과 오염원사이의 정전기적인 인력을 상쇄시켜 오염원이 기판에서 떨어지게 하여, 오염원을 기판에서 제거한다.
이동부(320)는 노즐부(300)에서 분사되는 유체가 기판(W)의 중심영역에서부터 가장자리영역까지 균일하게 공급될 수 있도록 전해 이온수 분사노즐(312)을 이동시킨다. 이동부(320)는 아암(322), 지지축(324) 그리고 구동 모터(326)를 포함한다. 아암(322)은 그 일단에 분사 헤드(316)가 설치되며, 분사 헤드(316)를 지지한다. 아암(322)의 타단에는 지지축(324)이 연결된다. 지지축(324)은 구동 모터(326)로부터 회전력을 전달받으며, 회전력을 이용하여 아암(322)에 연결된 분사 헤드(310)를 이동시킨다.
이동부(320)에 의해 전해 이온수 분사노즐(312)을 이동시키는 방법은 직선 운동 방식과 회전 운동 방식이 있으며, 두 가지 방식을 각각 사용하거나, 혼용하여 사용할 수 있다.
또한, 도시되지 않았지만, 노즐부(300)는 HF(Hydrofluoric Acid) 용액 등 식각액(etchant)을 분사하는 노즐, 기판 건조를 위한 유기용제를 분사하는 유기용제 노즐 또는 건조가스 분사하는 노즐을 더 포함할 수 있다. 식각액 분사 노즐, 유기용제 노즐 및 건조가스 노즐은 별도의 분사 헤드에 각각 제공될 수 있다.
백노즐부(400)는 스핀헤드(111)에 설치된다. 백노즐부(400)는 기판의 저면으로 초순수 또는 질소가스 등의 유체를 분사하기 위한 것이다. 백노즐부(400)는 스핀헤드(111)의 중앙부에 위치된다.
도 5은 도 1 내지 도 3의 전해조를 나타내는 도면이다.
이하에서는, 후술할 중간실(401) 및 전해수 생성실(402)의 길이 방향을 제 1 방향(2)이라 하고, 제 1 방향(2)에 수직 한 방향을 제 2 방향(3)이라 한다.
도 5을 참조하면, 전해조(30, 31, 32)는 하우징(410), 격벽(420), 제 1 전극(430)을 포함한다.
하우징(410)은 전해질 용액 및 순수가 전기 분해되는 공간을 제공한다. 하우징(410)의 내부 공간에는 2개의 격벽(420)이 나란하게 위치된다. 하우징(410)의 내부공간은 격벽(420) 사이에 형성되는 중간실(401)과 중간실(401)의 양측에 위치되는 전해수 생성실(402)로 구획된다. 중간실(401)의 전단은 전해질 라인(16)에 연결되고, 중간실(401)의 후단은 전해질 유출 라인(64, 65, 66)에 연결된다. 전해수 생성실(402)들의 일측은 순수 라인(24, 25, 26)에 연결되고, 전해수 생성실(402)들의 타측은 세정액 라인(36)에 연결된다. 따라서, 순수 라인(24, 25, 26)으로 공급된 순수는 전기분해 되어 전해 이온수가 된 후, 세정액 라인(34, 35, 36)을 통해 공정 챔버(40, 41, 42)로 공급된다.
격벽(420)은 그 길이 방향에 수직한 방향을 따라 굴곡지게 형성될 수 있다. 이때, 격벽(420)은 중간실(401)과 전해수 생성실(402) 방향을 오가면서 수차례 굴곡질 수 있다. 따라서, 중간실(401)과 전해수 생성실(402)에 형성되는 유로는 길어진다. 그리고, 격벽(420)이 중간실(401) 또는 전해수 생성실(402)과 접하는 면적이 증가 된다. 또한, 격벽(420)과 마주보는 하우징(410)의 내면도 격벽(420)에 대응하여 굴곡지게 형성될 수 있다.
중간실(401)에는 제 1 전극(430)이 위치된다. 제 1 전극(430)은 중간실(401)의 길이 방향을 따라 나란하고, 격벽(420)에 대향되게 위치될 수 있다. 제 1 전극(430)은 격벽(420)과 이격되게 위치된다. 제 1 전극(430)의 일측 또는 양측은 하우징(410)에 고정된다. 제 1 전극(430)의 길이는 하우징(410)이 전해질 라인(16)과 연결되는 측면과 전해질 유출 라인(64, 65, 66)이 연결되는 측면이 이격된 거리와 동일하거나 이보다 짧게 제공될 수 있다. 따라서, 전해질 라인(16)으로 유입된 전해질 용액은 제 1 전극(430)의 양측으로 분배될 수 있다.
격벽(420)은 이온교환막(421), 제 2 전극(422) 및 지지막(423)을 포함한다.
이온교환막(421), 지지막(423) 및 제 2 전극(422)은 제 2 방향(3)을 따라 순차적으로 배치된다. 이온교환막(421)은 중간실(401) 방향에 위치되고, 제 2 전극(422)은 전해수 생성실(402) 방향에 위치된다. 이온교환막(421)은 양이온 또는 음이온 중 한쪽을 통과시키도록 제공된다.
도 6는 제 2 전극 또는 지지막의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6를 참조하면, 제 2 전극(422) 및 지지막(423)은 미세 홀들이 형성되는 메쉬(mesh)형상으로 제공된다. 제 2 전극(422)은 도체로 제공된다. 제 1 전극(430)과 제 2 전극(422)에 직류전압이 인가되면, 중간실(401)의 전해질 용액 및 전해수 생성실(402)의 순수는 전기 분해된다. 지지막(423)은 형상이 고정되거나 높은 탄성을 갖도록 제공된다. 이온교환막(421) 또는 제 2 전극(422)은 이온의 투과성을 위해 얇은 판 형상으로 제공되어, 전해질 용액 또는 순수의 유통으로 발생되는 힘에 의해 그 형상이 변형되거나 파손될 수 있다. 따라서, 지지막(423)은 이온 교환막 또는 제 2 전극(422)의 부족한 탄성을 보충하여, 격벽(420)이 일정한 형상을 유지하도록 한다.
도 7는 전해 이온수가 만들어지는 과정을 나타내는 도면이다.
이하에서는 전해질로 암모니아(NH3)가 사용되는 경우를 예로 들어 설명한다. 그러나, 이는 예시적인 것이며, 전해질은 염화 수소(HCl)와 같이 암모니아 이외의 것이 사용될 수 있다. 또한, 전해수 생성실에서 음 전하를 띄는 전해 이온수가 생성되는 과정을 예로 들어 설명한다.
제 1 전극(430)은 플러스 전압이 인가된다. 격벽(420)의 제 2 전극(422)은 각각 마이너스 전압이 인가된다. 전해질 용액인 수산화 암모늄(NH4OH)은 중간실(401)로 공급되고, 전해수 생성실(402)에는 순수가 공급된다. 수산화 암모늄은 양 이온인 수소 이온(H+), 암모늄 이온(NH4+)과 음이온인 수산화 이온(OH_)을 포함한다. 순수는 양이온인 수소 이온(H+)과 음이온인 수산화 이온(OH_)을 포함한다. 중간실(401)의 양이온(H+, NH4 +)은 격벽(420)의 마이너스 전압에 의해 전해수 생성실(402)로 이동된다. 전해수 생성실(402)의 수소이온은 제 2 전극(422)에서 전자를 공급받아 수소(H2)로 환원된다. 따라서, 전해수 생성실(402)의 순수는 수소이온이 감소 되고, 수산화 이온은 잔류하게 되어 염기성 및 마이너스 전압의 산화환원전위(Oxidation Redution Potential, ORP)를 갖는 전해이온수가 된다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 중간실(401) 양측에 위치되는 전해수 생성실(402)에서 전해이온수가 생성될 수 있다. 따라서, 전해조(30, 31, 32)로 공급되는 전해질 용액의 유량에 비해 많은 양의 전해 이온수를 단시간에 만들 수 있다. 또한, 전해조(30, 31, 32)에 공급된 순수는 모두 기판의 세정에 사용될 전해 이온수로 변환된다. 따라서, 전해 이온수의 생산 과정에서 발생 되는 폐수의 량이 적다.
또 다른 실시 예로, 전해수 생성실에서 양 전하를 띄는 전해 이온수를 생성할 수 있다. 이 경우, 제 1 전극(430)은 마이너스 전압이 인가되고, 격벽(420)의 제 2 전극(422)은 플러스 전압이 인가된다. 따라서, 중간실(401)의 음이온은 전해수 생성실(402)로 이동되어, 전해수 생성실(402)의 음이온과 함께 산화된다. 즉, 중간실(401)에서 이동된 음이온과 전해수 생성실(402)의 음이온은 격벽(420)의 제 2 전극(422)에 전자를 빼앗기면서 물과 산소로 산화된다. 따라서, 전해수 생성실(402)에는 양이온인 수소 이온의 양이 음이온인 수산화 이온보다 상대적으로 증가되어 산성 및 플러스 전압의 산화환원전위를 갖는 전해이온수가 된다.
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.
10: 전해질 탱크 20: 순수 탱크
30: 전해조 40: 고정 챔버
50: 저장 탱크 110: 지지 부재
120: 용기 200: 승강유닛
300: 노즐부 320: 노즐 이동부
410: 하우징 420: 격벽

Claims (8)

  1. 공정 챔버;
    순수를 공급하는 순수 라인과 전해질을 공급하는 전해질 라인에 연결되고, 상기 순수 및 상기 전해질 용액을 전기 분해하여 전해 이온수를 생성하는 전해조;
    상기 공정 챔버로 상기 전해조에서 생성된 상기 전해 이온수를 공급하는 세정액 라인; 및
    상기 세정액 라인에서 분지되는 세정액 순환라인
    상기 전해조에 공급되는 상기 전해질 용액의 농도를 조절하는 농도 조절 유닛을 포함하되,
    상기 세정액 라인은 상기 순수 라인에 연결되어, 상기 세정액 순환라인으로 유입된 상기 전해 이온수는 상기 순수 라인을 통해 상기 전해조로 유입되고,
    상기 농도 조절 유닛은,
    상기 전해질 라인에 위치되며 , 상기 전해질 용액이 일시적으로 수용되는 혼합 용기;
    상기 혼합 용기와 상기 전해조 사이의 상기 전해질 라인에 위치되는 센서; 및
    상기 전해조에서 유출되는 상기 전해질 용액을 상기 혼합용기로 공급하는 전해질 유출 라인을 포함하고,
    상기 순수 라인은,
    상기 순수를 저장하는 순수 탱크에 연결되는 메인 순수 라인;
    상기 메인 순수 라인에서 분지되어 상기 전해조에 연결되는 제 1 순수라인; 및
    상기 메인 순수 라인에서 분지되어 상기 혼합 용기에 연결되는 제 2 순수라인을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 순수 라인은 상기 메인 순수라인에서 분지되어 상기 세정액 라인에 연결되는 제 3 순수 라인을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 세정액 순환 라인은 상기 공정 챔버에 상기 전해 이온수가 공급될 때에 차폐되거나 일부가 개방되고,
    상기 세정액 순환 라인은 상기 공정 챔버에 상기 전해 이온수가 공급되지 않는 때에 완전 개방되는 기판 처리 장치.
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