KR20110057679A

KR20110057679A - 아이피에이 공급 장치

Info

Publication number: KR20110057679A
Application number: KR1020090114171A
Authority: KR
Inventors: 오래택; 이택엽; 김춘식
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2009-11-24
Publication date: 2011-06-01

Abstract

반도체 제조 설비에 제공되는 IPA 공급 장치를 제공한다. IPA 공급 장치는 IPA 처리액을 기판상에 분사하는 노즐이 설치되는 분사헤드부; 상기 분사 헤드부가 일단에 고정 설치되는 아암부; 상기 아암부의 타단에 설치되고 구동부에 의해 승강 및 회전되는 지지축; IPA 처리액을 상기 노즐로 공급하는 처리액 공급라인; 상기 처리액 공급라인 상에 설치되며, 항온수를 이용하여 상기 IPA 처리액을 가열하는 열교환기를 포함한다.

Description

아이피에이 공급 장치{IPA SUPPLY APPARATUS}

본 발명은 기판 건조 장치에 사용되는 IPA 공급 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 제조 공정 중 웨이퍼 가공 공정에는 감광액 도포 공정(Photoresist Coating), 현상 공정(Develop & Bake), 식각 공정(Etching), 화학기상증착 공정 (Chemical Vapor Deposition), 애싱 공정(Ashing) 등이 있으며, 각각의 여러 단계의 공정을 수행하는 과정에서 기판에 부착된 각종 오염물을 제거하기 위한 공정으로 약액(Chemical) 또는 순수(DI water, Deionized Water)를 이용한 세정 공정(Wet Cleaning Process)이 있다.

또한, 세정 공정을 진행하고 난 후, 반도체 기판 표면에 잔류하는 약액 또는 순수를 건조시키기 위한 건조(Drying) 공정이 있다. 건조 공정을 수행하기 위하여 사용되는 기판 건조 장치는 기계 역학적인 회전력을 이용하여 반도체 기판을 건조시키는 스핀 건조 장치(Spin dry)와 IPA(이소프로필 알코올, isopropyl alcohol)의 화학적 반응을 이용하여 반도체 기판을 건조시키는 IPA 건조 장치가 사용된다.

본 발명의 목적은 기판 건조 공정시 고온의 IPA를 일정한 온도로 공급할 수 있는 IPA 공급 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 IPA 공급 장치는 IPA 처리액을 기판상에 분사하는 노즐이 설치되는 분사헤드부; 상기 분사 헤드부가 일단에 고정 설치되는 아암부; 상기 아암부의 타단에 설치되고 구동부에 의해 승강 및 회전되는 지지축; IPA 처리액을 상기 노즐로 공급하는 처리액 공급라인; 상기 처리액 공급라인 상에 설치되며, 항온수를 이용하여 상기 IPA 처리액을 가열하는 열교환기를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 열교환기는 상기 IPA 처리액이 흐르는 내측유로를 제공하고 양단이 상기 처리액 공급라인과 연결되는 제1하우징; 상기 제1하우징을 감싸도록 형성되며, 내부에 상기 항온수가 흐르는 외측유로를 제공하며, 일단은 외부의 항온수 공급원으로부터 제공되는 항온수 공급라인이 연결되고, 타단은 열교환된 항온수를 상기 항온수 공급원으로 회수시키기 위한 항온수 회수라인이 연결되는 제2하우징을 포함하는 2중배관구조로 이루어진다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 IPA 공급 장치는 IPA 처리액을 안전하게 고온으로 가열하여 공급할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 IPA 공급 장치가 적용된 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(10)는 용기(100), 승강부재(200), 지지부재(300), IPA 공급 장치(400)를 포함한다.

(용기)

도 1에 도시한 바와 같이, 용기(100)는 상부가 개방된 그리고 스핀헤드(310) 주변을 감싸도록 형상 지어지며, 회전되는 기판상에서 비산되는 처리유체를 모아서 배출한다. 도면 편의상 용기(100)에 고정 설치되어 기판으로 순수를 분사하는 린스용 고정노즐 등은 생략하였다. 용기(100)의 형상은 다양하게 변형될 수 있으며, 1단 구조의 용기가 사용될 수도 있다.

용기(100)는 기판상에서 비산되는 처리유체를 유입 및 흡입하는 환형의 덕트가 다단으로 배치된다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 용기(100)는 내부에 상부가 개방되고 기판(W)이 처리되는 공간(a)을 가지고, 공간(A)에는 스핀 헤드(310)가 배치 된다. 스핀 헤드(310)의 하면에는 스핀 헤드(310)를 지지하고 회전시키는 스핀들(320)이 고정 결합된다. 스핀들(320)은 용기(100)의 바닥면에 형성된 개구를 통해 용기(100) 외부로 돌출된다. 스핀들(320)에는 이에 회전력을 제공하는 모터와 같은 회전부재(330)가 결합된다. 용기(100)는 공정에 사용된 약액들을 분리하여 회수할 수 있는 구조를 가진다. 이는 약액들의 재사용이 가능하게 한다. 용기(100)는 복수의 회수통들(110a, 110b, 110c)을 가진다. 각각의 회수통(110a, 110b, 110c)은 공정에 사용된 처리액들 중 서로 상이한 종류의 처리액을 회수한다. 본 실시 예에서 용기(100)는 3개의 회수통들을 가진다. 각각의 회수통들을 내부 회수통(110a), 중간 회수통(110b), 그리고 외부 회수통(110c)이라 칭한다.

내부 회수통(110a)은 스핀 헤드(310)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 중간 회수통(110b)은 내부 회수통(110a)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되며, 외부 회수통(110c)은 중간 회수통(110b)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 각각의 회수통(110a, 110b, 110c)은 용기(110) 내에서 용기 내 공간(a)과 통하는 유입구(111a, 111b, 111c)를 가진다. 각각의 유입구(111a, 111b, 111c)는 스핀 헤드(310)의 둘레에 링 형상으로 제공된다. 기판(W)으로 분사되어 공정에 사용된 약액들은 기판(W)의 회전으로 인한 원심력에 의해 유입구(111a, 111b, 111c)를 통해 회수통(110a, 110b, 110c)으로 유입된다. 이렇게 유입된 약액들은 각각의 배출라인(115a,115b,115c)을 통해 외부로 배출된다.

(승강유닛)

승강 유닛(200)은 용기(100)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 용기(100)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(310)에 대한 용기(100)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(200)은 브라켓(210), 이동 축(220), 그리고 구동기(230)를 가진다. 브라켓(210)은 용기(100)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(210)에는 구동기(230)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동 축(220)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(310)에 놓이거나, 스핀 헤드(310)로부터 들어올릴 때 스핀 헤드(310)가 용기(110)의 상부로 돌출되도록 스핀 헤드(310)는 하강한다. 또한, 공정이 진행시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(110a,110b,110c)으로 유입될 수 있도록 용기(100)의 높이가 조절한다. 상술한 바와 반대로, 승강 유닛(200)은 스핀 헤드(310)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.

(지지부재)

지지부재(300)는 처리 공정시 기판(w)을 지지한다. 기판 지지부재(300)는 스핀헤드(310), 스핀들(spindle)(320) 그리고 회전 부재(330)를 갖는다.

스핀헤드(310)는 용기(100)의 안쪽 공간에 배치된다. 스핀헤드(310)는 상부에 기판(W)이 로딩(loading)되는 상부면(312a)과, 상부면(312a)으로부터 이격된 상태로 기판(W)을 지지하는 지지핀(314)들 그리고 기판(w)을 고정하는 척킹핀(316)들을 갖는다. 지지핀(314)들은 기판을 스핀헤드(310)의 상부면(312a)으로부터 이격된 상태로 지지하며, 척킹핀(316)들은 공정 진행시 기판의 가장자리 일부를 척킹한다.

스핀들(320)은 스핀헤드(310)의 중앙 하부와 결합된다. 스핀들(310)은 그 내 부가 비어 있는 중공축(hollow shaft) 형태로써, 회전 부재(330)의 회전력을 스핀헤드(310)에 전달한다. 상세하게 도시하지는 않았지만, 회전 부재(330)는 회전력을 발생하는 모터와 같은 구동부와, 구동부로부터 발생된 회전력을 스핀들로 전달하는 벨트, 체인과 같은 동력 전달부 등의 통상적인 구성으로 이루어질 수 있다.

한편, 스핀헤드(310)에는 백노즐부(390)가 설치된다. 백노즐부(390)는 기판의 저면으로 초순수 및 질소가스 등의 유체를 분사하기 위한 것이다. 백노즐부(390)는 스핀헤드(310)의 중앙부에 위치된다.

(IPA 공급 장치)

IPA 공급 장치(400)는 스핀헤드(310)에 놓여진 기판의 상면(피처리면)으로 유기용제인 IPA를 분사한다. IPA(이소프로필 알코올, isopropyl alcohol)는 휘발성을 이용하여 기판(W)을 건조시킬 때에 사용하는 화학 물질이다. IPA 용액이 기판(W)의 표면을 통과함에 따라 세정 공정 후에 기판(W) 표면에 잔류하는 순수의 수소와 치환반응을 일으켜 수분을 제거하게 된다. 이처럼, 본 발명은 IPA 처리 과정에서 고온의 IPA를 필요로 하는 경우에 매우 적합한 장치이다.

도 2는 본 발명에 따른 IPA 공급 장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 도 2에 표시된 A-A선 단면도이다. 도 4는 처리액 공급부에 대한 구성도이다,

도 2 내지 도 4를 참조하면, IPA 공급 장치(400)는 크게 노즐 유닛(410)과 처리액 공급부(450), 항온수 공급부(500) 그리고 열교환기(600)를 포함한다.

노즐 유닛(410)은 IPA 처리액을 기판상에 분사하는 노즐(412)이 설치되는 분 사헤드부(414)와, 분사 헤드부(414)가 일단에 고정 설치되는 아암부(416) 그리고 아암부(416)의 타단에 설치되고 구동부(420)에 의해 승강 및 회전되는 지지축(418)을 포함한다. 아암부(416)와 지지축(418)은 중공 형태로 그 내부 공간에는 IPA 공급라인과 항온수 공급라인, 항온수 회수라인이 지나가며, 아암부(416)에는 노즐(412)과 가깝게 열교환기(600)가 설치된다.

열교환기(600)는 항온수를 이용하여 노즐(412)로 공급되는 IPA 처리액을 가열하기 위한 것이다. 열교환기(600)는 제1하우징(610)과 제2하우징(620)으로 이루어지는 2중 배관 구조를 갖는다. 제1하우징(610)은 IPA 처리액이 흐르는 내측유로를 제공하고 양단이 처리액 공급라인(470)과 연결된다. 제2하우징(620)은 제1하우징(610)을 감싸도록 형성되며, 내부에 항온수가 흐르는 외측유로를 제공하며, 일단은 외부의 항온수 공급부(500)로부터 제공되는 항온수 공급라인(constant temperature water supply line)(530)이 연결되고, 타단은 열교환된 항온수를 항온수 공급부(500)로 회수시키기 위한 항온수 회수라인(constant temperature water recovery line)(540)이 연결된다. 열교환기(600)는 일정한 열교환이 이루어지도록 충분한 길이를 갖는 것이 바람직하다. 도시하지 않았지만, IPA 온도를 제어하기 위해 온도를 센싱하고 모니터링하며, 온도 제어는 항온수의 순환량으로 제어하게 된다.

이처럼, 본 발명에서는 IPA 처리액을 노즐과 가장 가까운 아암부(416)에 열교환기(600)를 설치하여 항온수를 통해 IPA 처리액을 안전하게 가열시킨다.

도 4를 참조하면, 처리액 공급부(450)는 IPA 처리액이 채워지는 2개의 탱 크(452)를 갖는다. 각각의 탱크(452)에는 IPA 및 초순수를 제공하는 제1,2공급라인(453,454), 그리고 탱크(452)에 일정 압력의 가스(예컨대, 질소 가스)를 공급하는 제3공급라인(456)이 연결된다. 또한, 각각의 탱크에는 IPA 처리액을 순환시키기 위한 순환라인(458)이 설치되며, 순환라인(458)상에는 순환용 펌프(459)가 설치된다. IPA와 초순수는 플로우 미터 및 레벨 센서에 의해 정량을 측정하고 탱크(452)에 공급되며, 이들은 순환용 펌프(459)에 의해 순환하여 혼합될 수 있도록 하였다. 가압은 탱크(452)내 압력을 피드백 받아 전공 레귤레이터에 의해 압력을 가한다. 처리액 공급부(450)는 탱크(452)에 질소가스를 가압하는 방식으로 IPA 처리액을 처리액 공급라인(470)을 통해 노즐(412)로 공급하게 된다.

항온수 공급부(500)는 히터(미도시됨)에 의해 가열된 고온의 항온수를 열교환기(600)로 공급한다. 자세히 도시하지 않았지만, 항온수 공급부(500)는 항온수가 담겨있는 항온탱크와, 항온탱크에 담겨진 항온수를 일정 온도로 가열하는 히터, 항온탱크에 담겨진 항온수를 항온수 공급라인(530)을 통해 열교환기(600)로 공급하기 위한 펌프를 포함하며, 항온수 공급부(500)에는 항온수 공급라인(530)과 항온수 회수라인(540)이 연결된다.

상기 기판(W)은 반도체 칩 제조에 사용되는 웨이퍼(wafer)에 한정되지 않고, 액정표시장치(LCD, Liquid crystal display)는 물론, PDP(Plasma Display), VFD(Vacuum Fluorescent Display), FED(Field Emission Display), 또는 ELD(Electro Luminescence Display) 등의 평판표시장치(FPD, Flat panel display)에 해당하는 모든 기판에 적용 가능하다.

이상에서, 본 발명에 따른 약액 공급 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.

도 2는 본 발명에 따른 IPA 공급 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 도 2에 표시된 A-A선 단면도이다.

도 4는 처리액 공급부에 대한 구성도이다,

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

400 : IPA 공급 장치 410 : 노즐 유닛

450 : 처리액 공급부 500 : 항온수 공급부

600 : 열교환기

Claims

IPA 공급 장치에 있어서:

IPA 처리액을 기판상에 분사하는 노즐이 설치되는 분사헤드부;

상기 분사 헤드부가 일단에 고정 설치되는 아암부;

상기 아암부의 타단에 설치되고 구동부에 의해 승강 및 회전되는 지지축;

IPA 처리액을 상기 노즐로 공급하는 처리액 공급라인;

상기 처리액 공급라인 상에 설치되며, 항온수를 이용하여 상기 IPA 처리액을 가열하는 열교환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 IPA 공급 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 열교환기는

상기 IPA 처리액이 흐르는 내측유로를 제공하고 양단이 상기 처리액 공급라인과 연결되는 제1하우징;

상기 제1하우징을 감싸도록 형성되며, 내부에 상기 항온수가 흐르는 외측유로를 제공하며, 일단은 외부의 항온수 공급원으로부터 제공되는 항온수 공급라인이 연결되고, 타단은 열교환된 항온수를 상기 항온수 공급원으로 회수시키기 위한 항온수 회수라인이 연결되는 제2하우징을 포함하는 2중배관구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 IPA 공급 장치.