KR102180011B1 - 약액 공급 장치 및 약액 농도 조정 방법 - Google Patents

약액 공급 장치 및 약액 농도 조정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 약액 공급 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 약액 공급 장치는 기판을 처리하기 위한 혼합 약액을 저장하는 저장 탱크; 상기 저장탱크에 적어도 2개의 약액을 공급하는 약액 공급부; 상기 저장 탱크에 연결되어 상기 저장 탱크 내의 상기 혼합 약액을 순환시키는 순환 라인; 상기 저장탱크 내에서 자연 발생되는 증발 약액이 배기되는 메인 배기라인; 및 상기 메인 배기라인을 통해 배기되는 증발 약액의 손실량을 확인하여 약액 손실량만큼 상기 처리액 공급부를 통해 약액을 보충하도록 하는 약액 보충 부재를 포함할 수 있다.

Description

약액 공급 장치 및 약액 농도 조정 방법{Apparatus for supplying chemical and method for chemical Concentration control}
본 발명은 약액 공급 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고온의 혼합약액을 공급하는 약액 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 소자는 웨이퍼 상에 소정의 막을 형성하고, 그 막을 전기적 특성을 갖는 패턴으로 형성함으로써 제조된다. 상기 패턴은 막 형성, 포토리소그래피, 식각, 이온 주입, 연마 등과 같은 단위 공정들의 순차적 또는 반복적인 수행에 의해 형성된다.
이러한 각 공정에 있어서, 약액이 사용될 때에는 별도의 약액 공급 장치를 통해 공정 처리 장치에 약액이 공급된다. 이때, 해당 공정의 조건에 부합하도록 약액이 공급되어야 한다.
도 1은 종래의 약액 공급 장치의 구성을 도시한 개략도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 약액 공급 장치는 제 1 및 제 2 혼합 탱크(11)(12)와, 제 1 및 제 2 혼합 탱크(11)(12)의 약액을 각각 순환시키는 제 1 및 제 2 순환 라인(21)(22)과, 제 1 및 제 2 혼합 탱크(11)(12)의 약액을 공정 처리 장치(1)로 공급하는 공급 라인(30)을 구비한다.
상기와 같은 구성을 갖는 종래의 약액 공급 장치는 둘 이상의 약액이 제 1 및 제 2 혼합 탱크(11)(12)에 공급되어 혼합이 이루어진다. 제 1 혼합 탱크(11)는 제 1 순환 라인(21)을 통해 약액을 순환시키며 소정의 약액 조건, 예컨대 약액의 농도 및 온도 조건 등을 만족시킨다. 약액 조건에 부합하는 제 1 혼합 탱크(11)의 약액은 공급 라인(30)을 통해 공정 처리 장치(1)로 공급된다. 이때, 제 1 혼합 탱크(11)로부터 공정 처리 장치(1)에 약액이 공급되는 동안 제 2 혼합 탱크(12)는 제 2 순환 라인(22)을 통해 약액을 순환시키며 약액 조건을 만족시킨다.
그러나, 제 2 혼합 탱크에서 약액 조건을 유지하는 과정에서 약액 증발이 발생하게 되는데, 약액 증량량이 일정량 이상 손실되는 경우 농도의 틀어짐이 발생하게 된다. 이러한 농도 틀어짐이 발생되면 제 2 혼합 탱크에서 준비된 약액을 전량 폐수 처리하는 일이 발생한다.
본 발명의 일 과제는, 약액 손실을 막고 불필요한 에너지 소비를 줄일 수 있는 약액 공급 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 기판을 처리하기 위한 혼합 약액을 저장하는 저장 탱크; 상기 저장탱크에 적어도 2개의 약액을 공급하는 약액 공급부; 상기 저장 탱크에 연결되어 상기 저장 탱크 내의 상기 혼합 약액을 순환시키는 순환 라인; 상기 저장탱크 내에서 자연 발생되는 증발 약액이 배기되는 메인 배기라인; 및 상기 메인 배기라인을 통해 배기되는 증발 약액의 손실량을 확인하여 약액 손실량만큼 상기 처리액 공급부를 통해 약액을 보충하도록 하는 약액 보충 부재를 포함하는 약액 공급 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 약액 보충 부재는 상기 증발 약액을 냉각 포집하여 액상으로 전환하는 액상 전환부재; 상기 액상 전환부재에서 액상으로 전환된 약액의 농도를 측정하는 농도 측정부; 및 상기 농도 측정부에서 측정 데이터를 제공받아 상기 약액 공급부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 액상 전환부재는 내부에 냉각수가 수용될 수 있는 수용공간이 제공되는 수조; 상기 수용공간에 설치되며, 상기 증발 약액을 통과시켜 냉각수와 열교환시키는 열교환부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 열교환부는 상기 증발 약액이 나선형의 유로를 따라 이동하도록 제공되는 나선형 이송관을 포함할 수 있다.
또한, 상기 액상 전환부재와 연결되고, 액상으로 전환된 약액이 배출되는 드레인 라인 및; 상기 드레인 라인으로부터 분기되고 상기 드레인 라인을 따라 흐르는 기체를 배기하는 서브 배기 라인을 포함할 수 있다.
또한, 상기 순환 라인에 설치되어 상기 혼합 약액을 가열하는 히터; 상기 순환 라인에 설치되는 순환 펌프; 및 상기 순환 라인에 설치되어 상기 혼합 약액의 농도를 측정하는 메인 농도 측정부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 농도 조정이 완료된 혼합 약액이 저장된 저장 탱크에서 증발되는 증발 약액이 배기되는 단계; 및 배기되는 상기 증발 약액의 손실량을 확인하여 약액 손실량만큼 상기 저장 탱크에 약액을 보충하는 보충 단계를 포함하는 혼합 약액 농도 조정 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 보충 단계는 상기 증발 약액을 냉각 포집하여 액상으로 전환하는 액상 전환 단계; 상기 액상 전환 단계에서 액상으로 전환된 약액의 농도를 측정하는 농도 측정 단계; 및 측정된 농도 데이터를 제공받아 약액 손실량을 연산하여 상기 저장 탱크에 약액을 보충하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 약액 손실량은 상기 액상으로 전환된 약액의 농도 및 상기 저장 탱크에 저장된 혼합 약액의 농도차를 상호 연산하여 측정할 수 있다.
또한, 상기 액상 전환 단계는 상기 증발 약액을 냉각수와 열교환을 통해 액상으로 전환할 수 있다.
또한, 상기 액상 전환 단계에서 상기 증발 약액은 나선형의 이송관을 통과할 수 있다.
또한, 상기 액상 전환 단계에서 농도 측정이 완료된 상기 액상으로 전환된 약액은 집합장치를 통해 분리 배출될 수 있다.
또한, 상기 농도 조정이 완료된 혼합 약액은 상기 저장탱크에 연결된 순환 라인을 통해 순환될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 저장 탱크에서 대기중인 혼합 약액의 농도 틀어짐을 방지할 수 있고, 손실 약액만큼 보충하여 전체 약액의 폐수 처리를 방지할 수 있으며, 증발된 약액을 냉각후 집합처리함으써 설비 내 흄(fume) 확산을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 약액 공급 장치의 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 기판 처리 설비를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 4는 도 2의 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 5는 약액 공급 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 제1공급유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 약액 보충 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 혼합 약액의 농도 보정 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 기판 처리 설비(1)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스 모듈(1000)과 공정 처리 모듈(2000)을 포함한다. 인덱스 모듈(1000)은 로드포트(1200) 및 이송프레임(1400)을 포함한다. 로드포트(1200), 이송프레임(1400), 그리고 공정 처리 모듈(2000)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드포트(1200), 이송프레임(1400), 그리고 공정 처리 모듈(2000)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(1200)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(1300)가 안착된다. 로드포트(1200)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드포트(1200)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드포트(1200)의 개수는 공정 처리 모듈(2000)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(1300)에는 기판(W)의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)으로 복수 개가 제공된다. 기판(W)은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어(1300)내에 위치된다. 캐리어(1300)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(2000)은 버퍼 유닛(2200), 이송챔버(2400), 그리고 공정챔버(2600)를 포함한다. 이송챔버(2400)는 그 길이 방향이 제1방향(12)과 평행하게 배치된다. 제2방향(14)를 따라 이송챔버(2400)의 일측 및 타측에는 각각 공정챔버들(2600)이 배치된다. 이송챔버(2400)의 일측에 위치한 공정챔버들(2600)과 이송챔버(2400)의 타측에 위치한 공정챔버들(2600)은 이송챔버(2400)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공된다. 공정챔버(2600)들 중 일부는 이송챔버(2400)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정챔버(2600)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송챔버(2400)의 일측에는 공정챔버(2600)들이 A X B(A와 B는 각각 1이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(2600)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(2600)의 수이다. 이송챔버(2400)의 일측에 공정 챔버(2600)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정챔버(2600)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정챔버(2600)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정챔버(2600)는 이송챔버(2400)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 공정챔버(2600)는 이송챔버(2400)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼 유닛(2200)은 이송프레임(1400)과 이송챔버(2400) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(2200)은 이송챔버(2400)와 이송프레임(1400) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(2200)은 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개 제공된다. 버퍼 유닛(2200)에서 이송프레임(1400)과 마주보는 면과 이송챔버(2400)와 마주보는 면 각각이 개방된다.
이송프레임(1400)은 로드포트(1200)에 안착된 캐리어(1300)와 버퍼 유닛(2200) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송프레임(1400)에는 인덱스 레일(1420)과 인덱스 로봇(1440)이 제공된다. 인덱스 레일(1420)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(1440)은 인덱스 레일(1420) 상에 설치되며, 인덱스 레일(1420)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(1440)은 베이스(1441), 몸체(1442), 그리고 인덱스암(1443)을 가진다. 베이스(1441)는 인덱스 레일(1420)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(1442)는 베이스(1441)에 결합된다. 몸체(1442)는 베이스(1441) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(1442)는 베이스(1441) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(1443)은 몸체(1442)에 결합되고, 몸체(1442)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(1443)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(1443)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(1443)들 중 일부는 공정 처리 모듈(2000)에서 캐리어(1300)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(1300)에서 공정 처리 모듈(2000)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스 로봇(1440)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(2400)는 버퍼 유닛(2200)과 공정챔버(2600) 간에, 그리고 공정챔버(2600)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송챔버(2400)에는 가이드 레일(2420)과 메인로봇(2440)이 제공된다. 가이드 레일(2420)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인로봇(2440)은 가이드 레일(2420) 상에 설치되고, 가이드 레일(2420) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인로봇(2440)은 베이스(2441), 몸체(2442), 그리고 메인암(2443)을 가진다. 베이스(2441)는 가이드 레일(2420)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(2442)는 베이스(2441)에 결합된다. 몸체(2442)는 베이스(2441) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(2442)는 베이스(2441) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(2443)은 몸체(2442)에 결합되고, 이는 몸체(2442)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인암(2443)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인암(2443)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 버퍼 유닛(2200)에서 공정챔버(2600)로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(2443)과 공정챔버(2600)에서 버퍼 유닛(2200)으로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(2443)은 서로 상이할 수 있다.
공정챔버(2600) 내에는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치(10)가 제공된다. 각각의 공정챔버(2600) 내에 제공된 기판 처리 장치(10)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 각각의 공정챔버(2600) 내의 기판 처리 장치(10)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정챔버(2600)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정챔버(2600)에 제공된 기판 처리 장치(10)들은 서로 동일한 구조를 가지고, 상이한 그룹에 속하는 공정챔버(2600)에 제공된 기판 처리 장치(10)들은 서로 상이한 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 공정챔버(2600)가 2개의 그룹으로 나누어지는 경우, 이송챔버(2400)의 일측에는 제1그룹의 공정챔버들(2600)이 제공되고, 이송챔버(2400)의 타측에는 제2그룹의 공정챔버들(2600)이 제공될 수 있다. 선택적으로 이송챔버(2400)의 일측 및 타측 각각에서 하층에는 제1그룹의 공정챔버(2600)들이 제공되고, 상층에는 제2그룹의 공정챔버(2600)들이 제공될 수 있다. 제1그룹의 공정챔버(2600)와 제2그룹의 공정챔버(2600)는 각각 사용되는 케미컬의 종류나, 세정 방식의 종류에 따라 구분될 수 있다.
아래의 실시예에서는 오존이 포함된 오존 처리 유체, 린스액, 그리고 건조가스와 같은 처리 유체들을 사용하여 기판(W) 세정, 스트립, 유기 잔여물(organic residue)을 제거하는 장치를 예를 들어 설명한다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 평면도이고, 도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 챔버(800), 처리 용기(100), 기판 지지 유닛(200), 가열 유닛(280) 분사 유닛(300), 약액 공급 장치(400), 공정 배기부(500) 그리고 승강 유닛(600)을 포함한다.
챔버(800)는 밀폐된 내부 공간을 제공한다. 상부에는 기류 공급 유닛(810)이 설치된다. 기류 공급 유닛(810)은 챔버(800) 내부에 하강 기류를 형성한다.
기류 공급 유닛(810)은 고습도 외기를 필터링하여 챔버 내부로 공급한다. 고습도 외기는 기류 공급 유닛(810)을 통과하여 챔버 내부로 공급되며 하강 기류를 형성한다. 하강 기류는 기판(W)의 상부에 균일한 기류를 제공하며, 처리 유체에 의해 기판(W) 표면이 처리되는 과정에서 발생되는 오염물질들을 공기와 함께 처리 용기(100)의 회수통들(110,120,130)을 통해 공정 배기부(500)로 배출시킨다.
챔버(800)는 수평 격벽(814)에 의해 공정 영역(816)과 유지보수 영역(818)으로 나뉜다. 공정 영역(816)에는 처리 용기(100)와 기판 지지 유닛(200)이 위치한다. 유지보수 영역(818)에는 처리 용기(100)와 연결되는 배출라인(141,143,145), 배기라인(510) 이외에도 승강 유닛(600)의 구동부과, 처리액 공급 유닛(300)과 연결되는 구동부, 공급라인 등이 위치한다. 유지보수 영역(818)은 공정 영역(816)으로부터 격리된다.
처리 용기(100)는 상부가 개방된 원통 형상을 갖고, 기판(W)을 처리하기 위한 공정 공간을 제공한다. 처리 용기(100)의 개방된 상면은 기판(W)의 반출 및 반입 통로로 제공된다. 공정 공간에는 기판 지지 유닛(200)이 위치된다. 기판 지지 유닛(200)은 공정 진행시 기판(W)을 지지한 상태에서 기판(W)을 회전시킨다.
처리 용기(100)는 강제 배기가 이루어지도록 하단부에 배기덕트(190)가 연결된 하부공간을 제공한다. 처리 용기(100)에는 회전되는 기판(W)상에서 비산되는 처리액과 기체를 유입 및 흡입하는 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)이 다단으로 배치된다.
환형의 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)은 하나의 공통된 환형공간과 통하는 배기구(H)들을 갖는다.
구체적으로, 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)은 각각 환형의 링 형상을 갖는 바닥면 및 바닥면으로부터 연장되어 원통 형상을 갖는 측벽을 포함한다. 제2 회수통(120)은 제1회수통(110)를 둘러싸고, 제1회수통(110)로부터 이격되어 위치한다. 제3회수통(130)은 제2회수통(120)을 둘러싸고, 제2회수통(120)로부터 이격되어 위치한다.
제1 내지 제3 회수통 (110, 120, 130)은 기판(W)으로부터 비산된 처리액 및 흄이 포함된 기류가 유입되는 제1 내지 제3 회수공간(RS1, RS2, RS3)을 제공한다. 제1 회수공간(RS1)은 제1회수통(110)에 의해 정의되고, 제2 회수공간(RS2)은 제1 회수통(110)과 제2회수통(120) 간의 이격 공간에 의해 정의되며, 제3 회수공간(RS3)은 제2회수통(120)과 제3회수통(130) 간의 이격 공간에 의해 정의된다.
제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)의 각 상면은 중앙부가 개방된다. 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)은 연결된 측벽으로부터 개방부로 갈수록 대응하는 바닥면과의 거리가 점차 증가하는 경사면으로 이루어진다. 기판(W)으로부터 비산된 처리액은 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)의 상면들을 따라 회수 공간들(RS1, RS2, RS3) 안으로 흘러간다.
제1 회수공간(RS1)에 유입된 제1 처리액은 제1 회수라인(141)을 통해 외부로 배출된다. 제2 회수공간(RS2)에 유입된 제2 처리액은 제2 회수라인(143)을 통해 외부로 배출된다. 제3 회수공간(RS3)에 유입된 제3 처리액은 제3 회수라인(145)을 통해 외부로 배출된다.
공정 배기부(500)는 처리 용기(100) 내부의 배기를 담당한다. 일 예로, 공정 배기부(500)는 공정시 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)중 처리액을 회수하는 회수통에 배기압력(흡입압력)을 제공하기 위한 것이다. 공정 배기부(500)는 배기덕트(190)와 연결되는 배기라인(510), 댐퍼(520)를 포함한다. 배기라인(510)은 배기펌프(미도시됨)로부터 배기압을 제공받으며 반도체 생산라인의 바닥 공간에 매설된 메인 배기라인과 연결된다.
한편, 처리 용기(100)는 처리 용기(100)의 수직 위치를 변경시키는 승강 유닛(600)과 결합된다. 승강 유닛(600)은 처리 용기(100)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(100)가 상하로 이동됨에 따라 기판 지지 유닛(200)에 대한 처리 용기(100)의 상대 높이가 변경된다.
승강 유닛(600)은 브라켓(612), 이동 축(614), 그리고 구동기(616)를 포함한다. 브라켓(612)은 처리 용기(100)의 외벽에 고정설치된다. 브라켓(612)에는 구동기(616)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동 축(614)이 고정결합된다. 기판(W)이 척 스테이지(210)에 로딩 또는 척 스테이지(210)로부터 언로딩될 때 척 스테이지(210)가 처리 용기(100)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(100)는 하강한다. 또한, 공정이 진행시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통들(110, 120, 130)로 유입될 수 있도록 처리 용기(100)의 높이가 조절된다. 처리 용기(100)와 기판(W) 간의 상대적인 수직 위치가 변경된다. 처리 용기(100)는 상기 각 회수공간(RS1, RS2, RS3) 별로 회수되는 처리액과 오염 가스의 종류를 다르게 할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 승강 유닛(600)은 처리 용기(100)를 수직 이동시켜 처리 용기(100)와 기판 지지 유닛(200) 간의 상대적인 수직 위치를 변경시킨다.
기판 지지 유닛(200)은 스핀헤드(210), 회전축(220), 구동부(230) 및 저면 노즐 어셈블리(240)를 포함한다.
스핀 헤드(210)에 연결된 회전축(220)은 구동부(230)에 의해 회전되며, 이에 따라 스핀 헤드(210) 상에 장착된 기판(W)이 회전된다. 그리고, 회전축(220)에 관통 축설된 저면 노즐 어셈블리(240)는 기판(W)의 배면에 약액을 분사한다. 스핀 헤드(210)는, 기판(W)이 상향 이격된 상태에서 지지되도록 설치된 지지부재를 갖는다. 지지부재는 스핀헤드(210)의 상면 가장자리부에 소정 간격 이격되어 돌출되도록 설치된 다수의 척킹 핀(211)과, 각각의 척킹 핀(211) 안쪽에 돌출되도록 설치된 다수의 지지핀(222)을 포함한다. 회전축(220)은, 스핀 헤드(210)에 연결되며, 그 내부가 비어있는 중공축(Hollow Shaft) 형태로써, 후술할 구동부(230)의 회전력을 스핀 헤드(210)에 전달한다.
가열 유닛(290)은 기판 지지 유닛(200)의 내측에 설치된다. 가열 유닛(290)은 세정 공정 진행 중 기판(W)을 가열할 수 있다. 가열 부재(290)는 스핀 gem(210) 내에 설치될 수 있다. 가열 부재(290)는 서로 상이한 직경으로 제공된다. 가열 부재(290)는 복수개가 제공될 수 있다. 가열 부재(290)는 링 형상으로 제공될 수 있다. 일 예로 가열 부재(290)는 링 형상으로 제공되는 복수의 램프들로 제공될 수 있다. 가열 부재(290)는 동심의 다수의 구역들로 세분될 수 있다. 각각의 구역에는 각각의 구역을 개별적으로 가열시킬 수 있는 램프들이 제공될 수 있다. 램프들은 스핀 헤드(210)의 중심에 대해 상이한 반경 거리에서 동심적으로 배열되는 링 형상으로 제공될 수 있다.
분사 유닛(300)은 노즐 지지대(310), 노즐(320), 지지축(330), 그리고 구동기(340)를 포함한다.
지지축(310)은 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 제공되고, 지지축(330)의 하단에는 구동기(340)가 결합된다. 구동기(340)는 지지축(330)을 회전 및 승강 운동한다. 노즐 지지대(310)는 구동기(340)와 결합된 지지축(330)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(320)은 노즐지지대(310)의 끝단 저면에 설치된다. 노즐(320)은 구동기(340)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐(320)이 처리용기(100)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐(320)이 처리용기(100)의 수직 상부로부터 벗어난 위치이다. 노즐(320)은 기판(W)상으로 처리 유체를 공급한다.
약액 공급 장치(400)는 분사 유닛(300)으로 처리 유체를 공급한다.
기판 처리 공정에 사용되는 처리유체에는 불산(HF), 황산(H3SO4), 과산화수소(H2O2), 질산(HNO3), 인산(H3PO4), 오존수, 그리고 SC-1 용액(수산화암모늄(NH4OH), 과산화수소(H2O2) 및 물(H2O)의 혼합액)으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다. 린스액으로는 초순수(DIW:Deionized Water)가 사용될 수 있다.
도 5는 약액 공급 장치(400)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
약액 공급 장치(400)는 적어도 2개의 처리 유체가 혼합된 혼합 약액을 분사 유닛(300)으로 공급할 수 있다. 일 예로, 약액 공급 장치(400)는 약액 공급부(410), 제1공급유닛(420a), 제2공급 유닛(420b) 그리고 분배 부재(490)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서 약액 공급 장치(400)는 2개의 공급유닛을 예시하고 있으나 이에 한정되니 않고 3개 이상의 공급 유닛이 사용될 수 있음은 물론이다.
약액 공급부(410)는 제1 약액 소스부(412)와 제2 약액 소스부(414)를 포함할 수 있다.
제1 약액 소스부(412)는 제 1 약액 공급원(412a)과 제 1 메인 약액 공급 라인(412b) 그리고 제 1 메인 약액공급라인(412b)으로부터 분기되고 제1메인 약액 공급라인보다는 직경이 작은 배관으로 이루어지는 제1보충 약액 공급라인을 포함할 수 있다.
제 2 약액 소스부(414)는 제 2 약액 공급원(414a)과 제 2 약액 공급 라인(414b), 제2 메인 약액 공급라인으로부터 분기되고 제2메인 약액 공급라인보다는 직경이 작은 배관으로 이루어지는 제2보충 약액 공급라인을 포함할 수 있다.
제 1 메인 약액 공급 라인(412b)과 제 2 메인 약액 공급 라인(414b)의 배관이 큰 이유는 신속하게 약액을 탱크로 공급하기 위함이고, 제1,2보충 약액 공급라인의 배관이 작은 이유는 탱크 내부에 혼합된 약액의 농도 변화량 만큼 소량의 약액을 공급하기 용이하기 때문이다.
제 1 약액 공급원(412a)과 제 2 약액 공급원(414a)은 제 1 메인 약액 공급 라인(412b)과 제 2 메인 약액 공급라인(414b)을 통해 제 1, 제 2 공급 유닛(420a,420b)의 제 1, 2 저장 탱크(422a,422b)에 약액을 공급한다.
도 6은 제1공급유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제1공급유닛(420a)은 제1저장탱크(422a), 순환라인(424a), 메인 배기라인(426a), 약액 보충부재(430a) 그리고 공급라인(429)을 포함할 수 있다.
참고로, 제2공급유닛(420b)은 제2저장탱크(422b), 순환라인(424b), 메인 배기라인(426b), 약액 보충부재(430b)를 그리고 공급라인(429)을 포함할 수 있다. 제1공급유닛(420a)과 제2공급유닛(420b)은 서로 동일한 구성을 가지며, 이하, 제1공급 유닛(420a)을 일례로 하여 각 공급 유닛(420a,420b)의 구성에 대해 구체적으로 설명하고, 제2공급 유닛(420b)의 구성에 대한 설명은 생략한다.
제1저장 탱크(422a)는 제1 약액 소스부(412)와 제2 약액 소스부(414)와 연결되고, 제1 약액 소스부(412)와 제2 약액 소스부(414)로부터 약액들을 공급받아 저장한다. 이때, 약액들은 제1저장 탱크(422a) 안에서 혼합되어 혼합 약액을 생성한다. 제1저장 탱크(422a)의 측벽에는 제1저장 탱크(422a)의 수위를 센싱하는 상기 수위 센서부(423)가 설치된다. 수위 센서부(423)는 제1저장탱크(422) 내에 저장되어 있는 혼합 약액의 수위를 감지한다.
제1 공급 유닛(420a)은 순환라인(424a)을 통해 제1저장 탱크(422a)의 혼합 약액을 순환시켜 혼합 약액을 구성하는 약액들을 혼합하고 히팅한다. 순환라인(424a)을 통해 약액들의 혼합이 완료되면, 제1저장 탱크(422a) 안의 혼합 약액은 공급 라인(429)을 통해 분사 유닛(300)으로 제공된다.
순환라인(424a) 상에는 제1저장 탱크(422a)내의 혼합 약액을 순환시키기 위하여 펌프(425a), 히터(425b) 그리고 메인 농도 측정기(425c)가 설치될 수 있다. 혼합 약액은 히터(425b)에 의해 공정에서 필요로 하는 고온으로 가열될 수 있다.
제1저장 탱크(422)에는 메인 배기라인(426)이 연결된다. 메인 배기라인(426)은 히터(425b)에 의해 고온으로 가열된 혼합 약액으로부터 증발되는 약액(증발 약액)이 배기된다.
약액 보충 부재(430)는 메인 배기라인(426)을 통해 배기되는 증발 약액의 손실량을 확인하여 약액 손실량만큼 처리액 공급부를 통해 약액을 보충하도록 한다.
도 7은 약액 보충 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 약액 보충 부재(430)는 액상 전환부재(432), 농도 측정부(438) 그리고 제어부(439)를 포함할 수 있다.
액상 전환부재(432)는 증발 약액을 냉각 포집하여 액상으로 전환한다. 액상 전환부재(432)는 수조(434)와 열교환부(436)를 포함할 수 있다. 수조(434)에는 냉각수가 수용될 수 있는 수용공간이 제공된다. 열교환부(436)는 수조(434)의 수용공간에 설치된다. 열교환부(436)는 증발 약액을 통과시켜 냉각수와 열교환시킨다. 열교환부(436)는 증발 약액이 나선형의 유로를 따라 이동하도록 제공되는 나선형 이송관으로 이루어질 수 있다. 열교환부(436)의 일단은 메인 배기라인(426)과 연결된다. 액상으로 전환된 약액은 액상 라인(437)을 통해 집합장치(TK)로 제공되고, 액상 라인(437)에는 기체를 배기하기 위한 별도의 배기라인(426a)인 연결된다.
농도 측정부(438)는 액상 전환부재(432)에서 액상으로 전환된 약액의 농도를 측정한다. 제어부(439)는 농도 측정부(438)와 메인 농도 측정기(425c)에서 각각 측정된 데이터를 제공받아 약액 공급부(410)를 제어한다. 여기서, 약액 손실량은 액상으로 전환된 약액의 농도 및 제1저장 탱크에 저장된 혼합 약액의 농도차를 상호 연산하여 측정할 수 있다.
한편, 액상 전환 부재(432)에서 냉각되어 액상으로 전환된 약액은 별도의 집합장치(TK)에 저장된 후 분리 배출될 수 있다. 따라서, 증발된 약액을 냉각후 집합처리함으써 설비 내 흄(fume) 확산을 방지할 수 있다.
도 8은 혼합 약액의 농도 보정 방법을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
본 실시예에 따른 혼합 약액의 농도 보정 방법은 증발 약액 배기 단계(S100) 및 약액 보충 단계(S200)를 포함할 수 있다.
증발 약액 배기 단계(S100)에서 농도 조정이 완료된 고온의 혼합 약액이 저장되어 있는 제1저장 탱크(422a)에서는 고온의 온도조건 때문에 증발 약액이 발생되고, 이렇게 발생된 증발 약액(증기)은 메인 배기라인(426)을 통해 배기된다.
보충 단계(S200)는 배기되는 증발 약액의 손실량을 확인하여 약액 손실량만큼 해당 저장 탱크에 약액을 보충하게 된다. 보충 단계(S200)는 액상전화부재(432)에서 증발 약액을 냉각 포집하여 액상으로 전환하는 액상 전환 단계(S210)와, 액상 전환 단계(S210)에서 액상으로 전환된 약액의 농도를 농도 측정부(438)에서 측정하는 농도 측정 단계(S220) 및 측정된 농도 데이터를 제공받아 약액 손실량을 연산하여 해당 저장 탱크에 약액을 보충하는 단계(S230)를 포함할 수 있다.
여기서, 약액 손실량은 액상으로 전환된 약액의 농도 및 저장 탱크에 저장된 혼합 약액의 농도차를 상호 연산하여 측정하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 약액 공급 장치는 약액 보충 부재를 통해 액교환 대기시 온도 유지 상태에서 발생되는 약액 손실량의 농도를 확인하고 저장탱크로 약액을 보상함으로써 안정된 농도의 약액을 공급할 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.
400 : 약액 공급 장치 410 : 약액 공급부
420a ; 제1공급 유닛 420b : 제2공급유닛
422a : 제1저장탱크 424a : 순환라인
426a : 메인 배기라인 430a : 약액보충부재

Claims (13)

  1. 기판을 처리하기 위한 혼합 약액을 저장하는 저장 탱크;
    상기 저장탱크에 적어도 2개의 약액을 공급하는 약액 공급부;
    상기 저장 탱크에 연결되어 상기 저장 탱크 내의 상기 혼합 약액을 순환시키는 순환 라인;
    상기 저장탱크 내에서 자연 발생되는 증발 약액이 배기되는 메인 배기라인; 및
    상기 메인 배기라인을 통해 배기되는 증발 약액의 손실량을 확인하여 약액 손실량만큼 상기 약액 공급부를 통해 약액을 보충하도록 하는 약액 보충 부재를 포함하되;
    상기 약액 보충 부재는
    상기 증발 약액을 냉각 포집하여 액상으로 전환하는 액상 전환부재;
    상기 액상 전환부재에서 액상으로 전환된 약액의 농도를 측정하는 농도 측정부; 및
    상기 농도 측정부에서 측정 데이터를 제공받아 상기 약액 공급부를 제어하는 제어부를 포함하는 약액 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액상 전환부재는
    내부에 냉각수가 수용될 수 있는 수용공간이 제공되는 수조;
    상기 수용공간에 설치되며, 상기 증발 약액을 통과시켜 냉각수와 열교환시키는 열교환부를 포함하는 약액 공급 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 열교환부는
    상기 증발 약액이 나선형의 유로를 따라 이동하도록 제공되는 나선형 이송관을 포함하는 약액 공급 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 액상 전환부재와 연결되고, 액상으로 전환된 약액이 배출되는 드레인 라인 및;
    상기 드레인 라인으로부터 분기되고 상기 드레인 라인을 따라 흐르는 기체를 배기하는 서브 배기 라인을 포함하는 약액 공급 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 순환 라인에 설치되어 상기 혼합 약액을 가열하는 히터;
    상기 순환 라인에 설치되는 순환 펌프; 및
    상기 순환 라인에 설치되어 상기 혼합 약액의 농도를 측정하는 메인 농도 측정부를 포함하는 약액 공급 장치.
  7. 혼합 약액의 농도 보정 방법에 있어서:
    농도 조정이 완료된 혼합 약액이 저장된 저장 탱크에서 증발되는 증발 약액이 배기되는 단계; 및
    배기되는 상기 증발 약액의 손실량을 확인하여 약액 손실량만큼 상기 저장 탱크에 약액을 보충하는 보충 단계를 포함하되;
    상기 보충 단계는
    상기 증발 약액을 냉각 포집하여 액상으로 전환하는 액상 전환 단계;
    상기 액상 전환 단계에서 액상으로 전환된 약액의 농도를 측정하는 농도 측정 단계; 및
    측정된 농도 데이터를 제공받아 약액 손실량을 연산하여 상기 저장 탱크에 약액을 보충하는 단계를 포함하는 혼합 약액 농도 조정 방법.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 약액 손실량은 상기 액상으로 전환된 약액의 농도 및 상기 저장 탱크에 저장된 혼합 약액의 농도차를 상호 연산하여 측정하는 혼합 약액 농도 조정 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 액상 전환 단계는
    상기 증발 약액을 냉각수와 열교환을 통해 액상으로 전환하는 혼합 약액 농도 조정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 액상 전환 단계에서 상기 증발 약액은 나선형의 이송관을 통과하는 혼합 약액 농도 조정 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 액상 전환 단계에서 농도 측정이 완료된 상기 액상으로 전환된 약액은 집합장치를 통해 분리 배출되는 혼합 약액 농도 조정 방법.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 농도 조정이 완료된 혼합 약액은 상기 저장탱크에 연결된 순환 라인을 통해 순환되는 혼합 약액 농도 조정 방법.
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