KR20080058699A - 약액 공급부재 상기 약액 공급부재를 구비하는 기판 처리장치 - Google Patents

약액 공급부재 상기 약액 공급부재를 구비하는 기판 처리장치 Download PDF

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KR20080058699A
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박근영
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Abstract

본 발명은 약액을 공급하는 부재 및 상기 부재를 구비하여 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 약액 공급부재는 탱크 내부에 배치되는 전도체와 탱크 외부에서 상기 전도체에 비접촉방식으로 열을 전달하는 가열기를 포함한다. 따라서, 본 발명은 처리액의 누수로 인한 가열유닛의 손상을 방지하고, 종래의 탱크와 가열유닛을 별도로 구비하는 방식에 비하여 공간 활용도가 높다. 또한, 본 발명은 종래의 히터를 탱크 또는 라인에 구비하여 처리액을 가열하는 경우에 요구되는 히터와 탱크 상호간, 또는 히터와 라인 상호간의 연결 부분이 필요하지 않아 상기 연결 부분으로 처리액이 누수되는 것을 방지한다.
Figure P1020060132726
반도체, 처리액, 약액, 가열, 발열, 탱크,

Description

약액 공급부재 상기 약액 공급부재를 구비하는 기판 처리 장치{CHEMICAL SUPPLY MEMBER AND APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE WITH THE SAME}
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 A-A'선을 따라 절단한 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전도체를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 공정 과정을 설명하기 위한 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
1 : 기판 처리 장치
10 : 공정처리부
20 : 처리액 공급부
100 : 가열유닛
110 : 전도체
120 : 가열기
130 : 제어기
본 발명은 약액을 공급하는 약액 공급부재 및 상기 약액 공급부재를 구비하여 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.
일반적인 기판 처리 장치는 반도체 집적회로 칩의 제조를 위한 웨이퍼 및 평판 디스플레이의 제조를 위한 유리 기판 등의 기판을 처리하는 장치이다. 이러한 기판 처리 장치 중 습식 처리 장치는 공정시 다양한 종류의 처리액들을 사용하여 기판을 처리한다. 예컨대, 도포 장치, 식각 장치, 그리고 세정 장치는 다양한 종류의 케미칼, 유기 용제, 초순수 등의 처리액들을 사용하여 기판 표면을 처리한다. 이때, 각각의 공정에 사용되는 처리액은 공정에 적합한 온도가 설정되며, 기판 처리 장치는 공정시 기설정된 공정온도로 처리액을 공급하여야 한다.
처리액의 온도를 조절하기 위한 방법으로는 탱크 내 처리액을 순환시키는 순환라인에 히터를 설치하여 순환라인을 따라 순환되는 처리액을 가열하는 방식과 탱크에 히터를 설치하여 설치된 히터가 탱크 내 처리액을 직접 가열하는 방식을 포함한다. 그러나, 순환라인 상에 히터를 설치하여 처리액을 가열하는 경우에는 별도의 가열 유닛이 구비되어야 하므로, 순환라인 상에 가열 유닛의 설치를 위한 별도의 공간이 더 요구되며, 처리액을 간접적으로 가열하는 것이므로 처리액의 가열 효율이 떨어진다. 또한, 히터를 순환라인 상에 설치하기 위해, 히터와 순환라인 상호간에 연결 부분이 필요하므로, 상기 연결 부분에 의해 처리액이 누수되는 현상이 발생되며, 처리액의 누수로 인해 히터가 손상될 수 있다.
또한, 상기 직접 가열 방식은 처리액이 저장되는 탱크에 인라인 히터(inline heater)를 설치하여 가열한다. 인라인 히터는 탱크에 외벽에 형성되는 홀을 통해 삽입되어 탱크 내 처리액을 직접 가열한다. 그러나, 직접 가열 방식에 의한 처리액의 가열은 히터가 탱크에 설치되기 위한 홀과 같은 연결 부분이 필요하므로, 공정시 상기 연결 부분에 의해 처리액의 누수(leak)가 발생되며, 처리액의 누수로 인해 히터가 손상될 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 처리액을 효율적으로 가열하는 약액 공급부재 및 상기 약액 공급부재를 구비하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 탱크의 손상에 따른 처리액의 누수에 의해 히터가 손상되는 것을 방지하는 약액 공급부재 및 상기 약액 공급부재를 구비하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 약액 공급부재는 처리액을 저장하는 탱크 및 상기 탱크 내 처리액을 가열하는 가열유닛을 포함하되, 상기 가열유닛은 상기 탱크 내부에 설치되며 외부가 절연체로 피복되는 전도체 및 상기 탱크 외부에서 위치되며, 상기 전도체로 열을 전달하는 가열기를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가열기는 상기 탱크 외부에 설치되는 가열몸체 및 상기 가열몸체 내부에서 전력을 인가받아 발열하는 발열코일을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가열유닛은 상기 발열코일로 공급되는 전력의 공급량을 제어하는 제어부를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전도체는 상기 탱크의 바닥면에 설치된다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 내부에 기판을 처리하는 공정을 수행하는 공간을 제공하는 용기, 공정시 상기 용기 내부에서 기판을 지지하는 지지부재, 공정시 상기 지지부재에 의해 지지된 기판으로 처리액을 토출시키는 노즐, 그리고 상기 노즐로 처리액을 공급하는 처리액 공급부를 포함하되,상기 처리액 공급부는 복수의 처리액들을 혼합하여 상기 처리액을 생성하는 혼합탱크, 상기 혼합탱크 내부에 설치되며, 외부가 절연체로 피복되는 전도체, 그리고 상기 혼합탱크 외부에서 비접촉방식으로 상기 전도체로 열을 전달하는 가열기를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가열기는 상기 탱크 외부에 설치되는 가열몸체 및 상기 가열몸체 내부에서 전력을 인가받아 발열하는 발열코일을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가열유닛은 상기 발열코일로 공급되는 전력의 공급량을 제어하는 제어부를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전도체는 상기 탱크의 바닥면에 설치된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 일 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해지도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달되도록 하기 위해 제공되는 것이다. 또한, 본 실시예에서는 반도체 집적회로 칩 제조용 웨이퍼를 세정하는 습식 세정 장치를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 처리액을 사용하여 기판을 처리하는 모든 기판 처리 장치에 적용이 가능하다.
(실시예)
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선을 따라 절단한 모습을 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(apparatus for treating substrate)(1)는 공정처리부(process treating member)(10) 및 처리유체 공급부(treating-fluid supply member)(20)를 포함한다. 공정처리부(10)는 반도체 기판(이하, '웨이퍼'라 함)(W)을 처리하는 공정을 수행하고, 처리유체 공급부(20)는 공정처리부(10)로 웨이퍼(W)의 처리 공정에 필요한 처리유체를 공급한다.
공정처리부(10)는 적어도 하나의 공정챔버(process chamber)를 포함한다. 공정챔버는 용기(vessel)(12), 지지부재(support unit)(14), 그리고 구동부재(driving member)(16)를 포함한다. 용기(12)는 내부에 웨이퍼(W)를 처리하는 공정을 수행하는 공간을 제공한다. 용기(12)는 상부가 개방된 컵(cup) 형상을 가진다. 용기(12)의 개방된 상부는 공정시 웨이퍼(W)의 출입이 이루어지는 통로로 사용된다. 지지부재(14)는 공정시 용기(12) 내부에서 웨이퍼(W)를 지지한다. 지지부재(14)로는 스핀척(spin chuck)이 사용된다. 그리고, 구동부재(16)는 공정시 지지부재(14)를 구동시킨다.
처리유체 공급부(20)는 적어도 하나의 약액 공급부재(chemical supply member)를 구비한다. 약액 공급부재는 혼합탱크(mixing tank)(22), 순환라인(recycle line)(24), 공급라인(supply line)(26), 노즐(nozzle)(28), 그리고 가열유닛(heating unit)(100)을 포함한다. 혼합탱크(22)는 복수의 처리액들을 혼합하여 기판(W)의 세정에 사용되는 약액을 생성한다. 예컨대, 혼합탱크(22)는 황산 원액과 초순수를 혼합하여 기설정된 농도를 만족하는 황산 용액을 생성할 수 있다. 순환라인(22)은 혼합탱크(22) 내 약액을 순환시킨다. 공정시 혼합탱크(22) 내 처리액들은 순환라인(22)에 의해 순환되면서 혼합된다. 혼합탱크(22)의 하부벽(22a) 중앙에는 배출홀(22b)이 형성된다. 배출홀(22b)은 혼합탱크(22) 내 처리액이 배출되는 개구이다. 배출홀(22b)은 순환라인(22)과 연결된다. 순환라인(22)에는 펌프(24a)가 구비된다. 펌프(24a)는 순환라인(22) 내 처리액에 유동압을 제공한다. 공급라인(26)은 순환라인(22)으로부터 노즐(28)로 약액을 공급한다. 노즐(28)은 공정시 지지부재(14)에 의해 지지된 기판(W)으로 약액을 토출시킨다. 노즐(28)은 적어도 하나가 구비되며, 복수개가 구비되는 경우에는 서로 상이한 공정챔버에서 약액을 토출시킨다. 노즐(28)은 공정위치(a) 및 대기위치(b) 상호간에 이동된다. 공정위치(a)는 공정시 웨이퍼(W) 표면으로 처리액을 토출시키기 위한 위치이고, 대기위치(b)는 공정위치(a)로 이동되기 전에 노즐(28)이 대기하는 위치이다
가열유닛(100)은 공정시 혼합탱크(22) 내 처리액을 가열한다. 가열유닛(100)은 전도체(pyrogen part)(110), 가열기(heater)(120), 그리고 제어기(control part)(130)를 포함한다. 전도체(110)는 혼합탱크(22) 내부 하부에 설치된다. 전도 체(110)는 절연몸체(insulator)(112) 및 발열판(heating plate)(114)을 포함한다. 절연몸체(112)는 발열판(114)을 피복한다. 절연몸체(112)는 혼합탱크(22)의 내부 바닥에 설치된다. 즉, 도 2를 참조하면, 혼합탱크(22)가 원통형상이면, 절연몸체(112)는 원판형상으로 제작되어 혼합탱크(22)의 하부에 고정설치된다. 이 경우 절연몸체(112)의 중앙에는 혼합탱크(22) 내 처리액이 배출홀(22a)을 통해 순환라인(24)으로 배출되기 위한 개구가 형성된다. 만약, 혼합탱크(22)가 직육면체 형상이면, 절연몸체(112)는 사각형의 판 형상으로 제작되어 혼합탱크(22)의 하부에 고정설치된다. 절연몸체(112)는 혼합탱크(22)와 직접 접촉하므로, 내부식성 및 내약품성, 그리고 내마모성이 강한 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 예컨대, 절연몸체(112)는 피티에프이(PTFE:Polytetrafluoroethylene), 피에프에이(PFA:Perfluoroalkoxy), 그리고, 피브이디에프(PVDF:Polyvinylidene fluoride) 등과 같은 불소수지 계열의 재질로 제작될 수 있다. 발열판(114)은 절연몸체(112) 내부에 제공된다. 발열판(114)은 공정시 가열기(120)에 의해 발열되어 혼합탱크(22) 내 처리액을 기설정된 공정온도로 가열한다. 발열판(114)으로는 금속판이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 전도체(110)가 하나의 판 형상의 발열수단(전도체(114))을 구비하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 발열수단의 개수 및 형상은 다양하게 변형이 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 하나의 전도체(110)를 구비하여 처리액을 가열하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 도 3에 도시된 바와 같이, 전도체(110)는 복수개가 구비될 수 있다.
가열기(120)는 혼합탱크(22) 외부에서 전도체(110)를 가열한다. 가열기(120) 는 가열몸체(122) 및 발열코일(124)을 포함한다. 가열몸체(122)는 혼합탱크(22)의 외부에서 하부벽(22a)에 부착된다. 발열코일(124)은 가열몸체(122) 내부에 제공된다. 발열코일(124)은 발열판(114)을 가열한다. 공정시 발열코일(124)은 전력인가기(미도시됨)로부터 전력을 인가받아 발열한다. 본 실시예에서는 가열기(120)가 혼합탱크(22)의 하부에서 전도체(110)를 가열하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 가열기(120)는 탱크(22) 외부의 다양한 위치에서 전도체(110)를 가열할 수 있다.
제어기(130)는 가열기(120)의 가열온도를 제어한다. 예컨대, 제어기(130)는 가열기(120)의 발열코일(124)로 전력을 인가시키는 전력인가기(power supply part)(미도시됨)의 전력 공급량을 조절한다. 상기 전력인가기는 미리 설정된 전력량을 발열코일(124)에 인가시켜, 발열코일(124)이 일정한 온도로 전도체(110)를 가열하도록 한다.
여기서, 본 실시예에서는 가열유닛(100)의 전도체(110)가 일정한 온도로 발열되어 처리액을 가열하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 가열유닛(100)은 전도체(110)의 발열온도를 조절할 수 있다. 예컨대, 가열유닛(100)은 혼합탱크(22) 내 처리액의 온도를 감지하는 감지센서(미도시됨)를 더 구비한다. 제어기(130)는 상기 감지센서가 감지하는 처리액의 온도가 가설정된 공정온도 이하이면 상기 전력인가기의 전력 공급량을 증가시켜 가열기(120)의 전도체(110) 가열온도를 상승시킨다. 따라서, 전도체(110)는 보다 높은 온도로 발열하여 처리액을 가열한다. 이와 달리, 제어기(130)는 상기 감지센서가 감지하는 처리액의 온도가 기설정된 공정온도 이상이면, 상기 전력인가기의 전력 공급량을 감소시켜 가열기(120)의 전도체(110) 가열 온도를 하강시킨다. 따라서, 전도체(110)는 보다 낮은 온도로 발열하여 처리액을 가열한다.
이하, 상술한 기판 처리 장치(1)의 공정 과정 및 가열 유닛(100)이 처리액을 가열하는 과정을 상세히 설명한다. 여기서, 상술한 구성들과 동일한 구성에 대한 참조 번호는 동일하게 병기하고, 그 구성들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 공정 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 공정처리부(10)는 기판(W)을 세정하는 공정을 수행하고, 처리유체 공급부(20)는 상기 공정처리부(10)로 약액을 공급한다. 즉, 도 4를 참조하면, 로봇암(robot arm)과 같은 기판 이송 장치(미도시됨)는 지지부재(14)에 기판(W)을 안착시킨다. 기판(W)이 안착되면, 구동부재(16)는 지지부재(14)를 구동시켜 기판(W)을 공정속도로 회전시킨다. 그리고, 노즐(28)은 대기위치(b)로부터 공정위치(a)로 이동된 후 처리유체 공급부(20)로부터 처리액을 공급받아 회전되는 기판(W)으로 약액을 분사한다. 분사된 약액은 기판(W) 표면에 잔류하는 이물질을 제거한다. 그리고, 처리유체 공급부(20)는 기설정된 공정온도를 만족하는 약액을 생성한다. 처리유체 공급부(20)의 처리액 혼합탱크(22)는 처리액들을 공급받으며, 순환라인(24)은 혼합탱크(22) 내 처리액들을 순환시켜 혼합하여 약액을 생성한다. 이때, 가열유닛(100)의 가열기(120)는 혼합탱크(22) 외부에서 비접촉방식으로 혼합탱크(22) 내부에 설치되는 전도체(110)에 열을 전달한다. 가열기(120)에 의해 가열되는 별열체(110)는 처리액을 기설정된 공정온도로 가열한다.
본 발명에 따른 약액 공급부재 및 기판 처리 장치는 혼합탱크(22) 외부에 설 치되는 가열기(120)가 탱크 내부에 설치된 전도체(110)에 비접촉방식으로 열을 전달하여 처리액을 가열한다. 따라서, 본 발명은 처리액의 누수로 인한 가열유닛의 손상을 방지하고, 종래의 탱크와 가열유닛을 별도로 구비하는 방식에 비하여 공간 활용도가 높다. 또한, 본 발명은 종래의 히터를 구비하여 처리액을 가열하는 경우에 요구되는 히터와 혼합탱크 상호간의 연결 부분이 필요하지 않아 상기 연결 부분에 의한 처리액의 누수를 방지한다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 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 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 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.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 약액 공급부재 및 상기 약액 공급부재를 구비하는 기판 처리 장치는 탱크 내 처리액을 효율적으로 가열한다.
또한, 본 발명에 따른 약액 공급부재 및 상기 약액 공급부재를 구비하는 기 판 처리 장치는 탱크와 가열유닛을 일체형으로 구비하므로, 종래의 탱크와 가열유닛을 별도로 구비하는 방식에 비해 공간 활용도를 향상시킨다.
또한, 본 발명에 따른 약액 공급부재 및 상기 약액 공급부재를 구비하는 기판 처리 장치는 처리액을 가열하는 수단과 탱크의 연결 부분으로부터 처리액이 누수되는 것을 방지한다.
또한, 본 발명에 따른 약액 공급부재 및 상기 약액 공급부재를 구비하는 기판 처리 장치는 처리액의 누수로 인한 가열유닛의 손상을 방지한다.

Claims (8)

  1. 약액을 공급하는 부재에 있어서,
    처리액을 저장하는 탱크와,
    상기 탱크 내 처리액을 가열하는 가열유닛을 포함하되,
    상기 가열유닛은,
    상기 탱크 내부에 설치되며, 외부가 절연체로 피복되는 전도체와,
    상기 탱크 외부에서 위치되며, 상기 전도체로 열을 전달하는 가열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열기는,
    상기 탱크 외부에 설치되는 가열몸체와,
    상기 가열몸체 내부에서 전력을 인가받아 발열하는 발열코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급부재.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가열유닛은,
    상기 발열코일로 공급되는 전력의 공급량을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급부재.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전도체는,
    상기 탱크의 바닥면에 설치되는 것을 특징으로 하는 약액 공급부재.
  5. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 기판을 처리하는 공정을 수행하는 공간을 제공하는 용기와,
    공정시 상기 용기 내부에서 기판을 지지하는 지지부재와,
    공정시 상기 지지부재에 의해 지지된 기판으로 처리액을 토출시키는 노즐, 그리고
    상기 노즐로 약액액을 공급하는 약액 공급부재를 포함하되,
    상기 약액 공급부재는,
    복수의 처리액들을 혼합하여 상기 처리액을 생성하는 혼합탱크와,
    상기 혼합탱크 내부에 설치되며, 외부가 절연체로 피복되는 전도체와,
    상기 혼합탱크 외부에서 비접촉방식으로 상기 전도체로 열을 전달하는 가열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가열기는,
    상기 혼합탱크 외부에 설치되는 가열몸체와,
    상기 가열몸체 내부에서 전력을 인가받아 발열하는 발열코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 처리액 공급부는,
    상기 전도체로 공급되는 전력의 공급량을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 전도체는,
    상기 탱크의 바닥면에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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