KR20110136677A - 기판 처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 약액 공급 장치에 관한 것이다. 본 발명은 기판 처리 유닛으로 약액을 공급하는 메인 탱크를 별도로 두고, 메인 탱크로 약액을 공급하기 전에 복수개의 약액 탱크를 두어 기판 처리 유닛으로 중단 없이 약액을 공급하는 장치에 관한 것이다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 기판을 처리하는 약액의 공급 장치에 관한 것이다.

기판 표면에 잔류하는 파티클(Particle), 유기 오염물, 금속 오염물 등의 오염 물질은 반도체 소자의 특성과 생산 수율에 많은 영향을 미친다. 이 때문에 기판 표면에 부착된 각종 오염 물질을 제거하는 세정 공정이 반도체 제조 공정에서 매우 중요하며, 반도체를 제조하는 각 단위 공정의 전후 단계에서 기판을 세정 처리하는 공정이 실시되고 있다. 이러한 이물질을 제거를 위한 공정으로는 순수(Deionize Water) 또는 약액(Chemical)을 이용한 세정 공정이 있다.

약액을 이용한 세정의 경우에는 일반적으로 산화성의 산이 사용된다. 특히, 황산(H2SO4), 과산화 수소(H2O2)를 혼합한 약액이 기판 세정 공정을 위한 약액으로 사용된다.

일반적으로 기판 세정 공정에 사용된 약액은 재사용을 위하여 회수된다. 기판 처리 유닛으로부터 회수되는 약액은 직접 약액 저장 탱크로 공급되거나 별도의 회수 저장 탱크를 통해 약액 저장 탱크로 공급된다. 약액 저장 탱크의 회수된 약액은 기판 처리 유닛으로 공급되어 재사용된다.

다만, 약액의 재사용 횟수가 증가할수록 약액의 혼합 약액 농도가 기준 농도에서 벗어나는 문제와 약액 내에 미세 파티클이 잔존하는 문제가 발생한다. 이에, 일정한 재사용 횟수가 되었을 때 약액을 보충하거나, 남은 약액을 모두 배출하고 새로운 약액으로 교환해야 한다.

이 때, 약액 저장 탱크의 약액 교환을 위하여 약액 배출 시간과 공급 시간이 필요하며 이로 인해 기판 처리 유닛에 약액의 공급을 중단해야 하는 문제가 발생한다.

또한, 약액 저장 탱크 자체에 문제가 생긴 경우에도 기판 처리 유닛에 약액의 공급을 중단해야 하는 문제가 발생한다.

본 발명은 기판 처리 유닛에 약액의 공급의 중단 없이 약액 저장 탱크의 약액 교환이 이루어지도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 약액의 적정 조건을 갖추지 못한 경우에도 기판 처리 유닛에 공급되는 약액을 시간 지연 없이 공급하도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 약액 저장 탱크 자체에 문제가 생긴 경우에도 기판 처리 유닛에 약액을 공급하도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 기판을 지지하는 지지 부재와 상기 지지 부재의 저면을 지지하는 지지축을 포함하는 스핀 헤드와 상기 스핀 헤드와 이격된 채로 상기 스핀 헤드를 감싸는 링 형상으로 형성된 하우징과 상기 기판을 처리하는 약액을 분사하는 분사 부재 및 상기 분사 부재에 약액을 공급하는 약액 공급 장치를 포함하되, 상기 약액 공급 장치는, 약액 공급원와 상기 기판 처리 유닛에 약액을 공급하기 위해 약액을 저장하는 용기인 메인 탱크와 상기 약액 공급원으로부터 약액을 공급받아 저장하는 용기인 복수 개의 약액 탱크와 상기 약액 공급원과 상기 복수 개의 약액 탱크를 각각 연결하는 약액 공급 라인과 상기 복수 개의 약액 탱크와 상기 메인 탱크를 각각 연결하는 연결 라인 및 상기 기판 처리 유닛과 상기 메인 탱크를 연결하는 메인 공급 라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기판 처리 유닛에서 사용된 약액을 회수하는 회수 부재를 더 포함하되, 상기 회수 부재는, 상기 기판 처리 유닛에서 사용된 약액을 회수하여 저장하는 회수 탱크와 상기 기판 처리 유닛과 상기 회수 탱크를 연결하는 회수 공급 라인 및 상기 회수 탱크와 상기 복수 개의 약액 탱크 중 일부 약액 탱크를 연결하는 재사용 공급 라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복수 개의 약액 탱크는 제 1 탱크 및 제 2 탱크를 구비하되, 상기 재사용 공급 라인이 상기 회수 탱크와 상기 제 1 탱크를 연결하며, 상기 연결라인은, 상기 제 1 탱크와 상기 메인 탱크를 연결하는 제 1 연결 라인 및 상기 제 2 탱크와 상기 메인 탱크를 연결하는 제 2 연결 라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 탱크, 상기 제 2 탱크, 상기 메인 탱크 또는 상기 회수 탱크의 내부의 약액이 순환하도록 각 탱크에 연결된 순환라인을 가지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 약액 공급원의 약액이 황산(H2SO4)인 것을 특징으로 한다.

상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 기판 처리 유닛에 약액의 공급하는 방법에 있어서, 제 1 탱크의 약액이 메인 탱크로 공급되는 단계와 상기 메인 탱크의 약액이 상기 기판 처리 유닛으로 공급되는 단계 및 상기 제 1 탱크의 약액 공급이 중단되는 동안, 제 2 탱크의 약액이 메인 탱크로 공급되는 단계를 포함하는 것 특징으로 한다.

또한, 상기 기판 처리 유닛에서 사용된 약액이 회수 탱크로 회수되는 단계 및 상기 회수 탱크의 약액이 상기 제 1 탱크로 공급되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 탱크의 약액의 농도가 설정 기준에 미달하는 경우, 약액 공급원으로부터 약액을 공급받는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 기판 처리 유닛의 노즐에서 별도로 공급되는 약액의 농도를 측정하는 단계 및 상기 별도로 공급되는 약액의 농도를 기준으로 제 1 탱크의 약액의 농도를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 의한 약액 공급원, 제 1 탱크, 제 2 탱크, 메인 탱크 및 회수 탱크로 이루어진 약액 공급 장치를 이용한 약액 공급, 재사용 및 교환 방법에 있어서, 상기 약액 공급 장치로부터 기판 처리 유닛으로 약액을 공급하기 전에 상기 제 1 탱크, 상기 제 2 탱크 및 상기 메인 탱크에 약액을 저장하는 대기 단계와 상기 메인 탱크에 저장된 약액을 상기 기판 처리 유닛으로 약액을 공급하고, 상기 기판 처리 유닛으로 공급된 약액은 기판 처리에 사용된 후 상기 회수 탱크로 회수되는 진행 단계로 이루어지되, 상기 시스템 진행 단계는 상기 메인 탱크는 상기 기판 처리 유닛에 사용된 약액의 양만큼 상기 제 2 탱크로부터 약액을 보충받고, 상기 제 2 탱크는 상기 약액 공급원으로부터 약액을 공급받아 교환하는 진행 제 1 단계 및 상기 메인 탱크는 상기 제 1 탱크로부터 약액을 보충받고 상기 제 1 탱크는 상기 회수 탱크로부터 회수된 약액을 보충받는 진행 제 2 단계가 순차적으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 기판 처리 유닛에 사용된 약액을 상기 회수 탱크로 회수하지 않고 상기 기판 처리 유닛의 배출라인으로 배출하고 상기 제 1 탱크에 상기 약액 공급원으로부터 새로운 약액을 공급받아 약액을 교환하는 약액 교체 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 대기 단계는 상기 약액 공급원으로부터 상기 제 1 탱크에 약액을 공급하는 단계와 상기 제 1 탱크에 약액이 채워진 후, 상기 제 1 탱크의 약액을 메인 탱크로 공급하는 단계와 상기 제 1 탱크의 약액을 상기 메인 탱크로 공급하는 동안, 상기 약액 공급원으로부터 제 2 탱크에 약액을 공급하는 단계와 상기 제 2 탱크와 상기 메인 탱크의 약액이 채워진 후, 상기 약액 공급원으로부터 상기 제 1 탱크에 약액을 재공급하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진행 제 1 단계는 상기 메인 탱크의 약액이 설정된 수위에 도달한 경우, 상기 제 2 탱크의 약액을 상기 메인 탱크로 보충하는 단계와 상기 제 2 탱크의 약액이 설정된 수위에 도달한 경우, 상기 약액 공급원으로부터 약액을 공급받아 약액을 교환하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진행 제 2 단계는 상기 메인 탱크의 약액이 설정된 수위에 도달한 경우, 상기 제 1 탱크의 약액을 상기 메인 탱크로 보충하는 단계와 상기 제 1 탱크의 약액이 설정된 수위에 도달한 경우, 상기 회수 탱크의 약액을 상기 제 1 탱크로 보충하는 단계로 이루어지되, 상기 각 단계를 거쳐 순환하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 진행 제 2 단계의 상기 제 1 탱크의 약액이 설정된 수위에 도달하여 약액을 보충할 때, 상기 제 1 탱크의 약액의 농도를 설정 기준에 도달하지 못하는 경우, 약액을 상기 회수 탱크로부터 공급받지 않고 상기 약액 공급원으로부터 공급받는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시스템 진행 제 2 단계의 제 1 탱크의 약액이 설정된 수위에 도달하여 약액을 보충할 때, 상기 기판 처리 유닛의 노즐에 공급되는 별도의 약액의 농도를 측정하여 상기 제 1 탱크의 약액의 농도를 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 기판 처리 유닛에 약액의 공급의 중단 없이 약액 저장 탱크의 약액 교환이 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 약액의 적정 조건을 갖추지 못한 경우에도 기판 처리 유닛에 공급되는 약액을 시간 지연 없이 공급할 수 있다.

또한, 약액 저장 탱크 자체에 문제가 생긴 경우에도 기판 처리 유닛에 약액을 공급할 수 있다.

도 1은 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2은 공정 챔버와 기판 처리 유닛을 나타낸 평면도이다.
도 3는 공정 챔버와 기판 처리 유닛를 나타낸 단면도이다.
도 4은 약액 공급 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 약액 소스부(820)가 두 개인 약액 공급 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6e는 약액 공급 장치를 이용한 약액 공급, 재사용 및 교환시스템의 대기 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도7a 내지 도 7d는 약액 공급 장치(800)의 약액 공급, 재사용 및 교환 시스템의 제 1 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는 약액 공급 장치(800)의 약액 공급, 재사용 및 교환 시스템의 제 2 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9a 내지 도 9d는 약액 공급 장치(800)의 약액 공급, 재사용 및 교환 시스템의 제 3 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 10a 내지 도 10d는 약액 공급 장치(800)의 약액 공급, 재사용 및 교환 시스템 약액 교환 단계를 거친 후 시스템 진행 제 1 단계로 순환하는 것을 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.

도 1은 본 발명의 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.

도1를 참조하면, 본 발명의 기판 처리 장치(1000)는 인덱스부(10)와 공정 처리부(20)를 포함할 수 있다. 인덱스부(10)와 공정 처리부(20)는 일렬로 배치된다. 이하, 인덱스부(10)와 공정 처리부(20)가 배열된 방향을 제 1 방향(1)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제 1 방향(1)의 수직인 방향을 제 2 방향(2)이라 하며, 제 1 방향(1)과 제 2 방향(2)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제 3 방향(3)이라 정의한다.

인덱스부(10)는 기판 처리 장치(1000)의 제 1 방향(1)의 전방에 배치된다. 인덱스부(10)는 로드 포트(100) 및 이송 프레임(200)을 포함한다.

로드 포트(100)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(120)가 안착된다. 로드 포트(100)는 복수 개가 제공되며 이들은 제 2 방향(2)을 따라 배치된다. 로드 포트(100)의 개수는 기판 처리 장치(1000)의 공정 효율 및 풋 프린트 조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(120)로는 풉(FOUP)이 사용될 수 있다. 캐리어(120)에는 기판들을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯이 형성된다.

이송 프레임(200)은 로드 포트(100)와 이웃하여 제 1 방향으로 배치된다. 이송 프레임(200)은 로드 포트(100)와 공정 처리부(20)의 버퍼부(300) 사이에 배치된다. 이송 프레임(200)은 인덱스 레일(210)과 인덱스 로봇(220)을 포함한다. 인덱스 레일(210) 상에 인덱스 로봇(220)이 안착된다. 인덱스 로봇(220)은 버퍼부(300)와 캐리어(120)간에 기판(W)을 이송한다. 인덱스 로봇(220)은 베이스(221),연결부(222) 그리고 인덱스 암(223)을 포함한다. 베이스(221)는 인덱스 레일(210) 상에 제 3 방향으로 마주하도록 배치된다. 베이스(221)는 인덱스 레일(210)을 따라 제 2 방향으로 직선 이동하거나, 제 3 방향(3)을 축으로 하여 회전한다. 베이스(221)는 인덱스 암(223)을 구동시키는 구동부를 포함한다. 연결부(222)는 베이스(221)와 각각의 인데스 암(223)을 연결한다. 인덱스 암(223)은 복수 개 제공되며, 각각 개별 구동이 가능하다. 각각의 인덱스 암(223)은 제 3 방향으로 서로 마주하게 배치된다. 인덱스 암(223)은 버퍼부(300)에 공정 처리 전의 기판을 적재하는 인덱스암(223)와 버퍼부(300)로부터 공정 처리 후의 기판을 인출하는 인덱스암(223)을 구분하여 운용된다.

공정 처리부(20)는 인덱스부(10)에 이웃하여 제 1 방향(1)을 따라 기판 처리 시스템(1000)의 후방에 배치된다. 공정 처리부(20)은 버퍼부(300), 이동 통로(400), 메인 이송 로봇(500) 그리고 공정 챔버(600)를 포함한다. 공정 챔버(600)는 복수개 제공되며, 제 2 방향(2)을 따라 이동 통로(300)을 중심으로 양측에 배치된다. 공정 챔버(600)들 중 일부는 이동 통로(300)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정 챔버(600)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이동 통로(300)의 일측에는 공정 챔버(600)들이 A X B의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제 1 방향(1)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(600)의 수이고, B는 제 2 방향(2)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(600)의 수이다. 이동 통로(300)의 일측에 공정 챔버(600)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정 챔버(600)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정 챔버(600)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정 챔버(600)는 이동 통로(300)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 공정 챔버(600)는 이동 통로(300)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.

버퍼부(300)는 제 1 방향(1)을 따라 공정 처리부(20)의 전방에 배치된다. 버퍼부(300)는 공정 챔버(600)와 캐리어(120) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 일시적으로 수납되어 대기하는 장소이다. 버퍼부(300)는 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제 3 방향(3)을 따라 이격되도록 복수 개 제공된다.

이동 통로(400)는 버퍼부(300)와 대응되게 배치된다. 이동 통로(400)는 그 길이방향이 제 1 방향(1)에 따라 나란하게 배치된다. 이동 통로(400)은 메인 이송 로봇(500)이 이동하는 통로를 제공한다. 이동 통로(400)의 양측에는 공정 챔버(500)들이 서로 마주보며 제 1 방향(1)을 따라 배치된다. 이동 통로(400)에는 메인 이송 로봇(500)이 제 1 방향(1)을 따라 이동하며, 공정 챔버(500)의 상하층, 그리고 버퍼부(300)의 상하층으로 승강할 수 있는 이동 레일이 설치된다.

메인 이송 로봇(500)은 이동 통로(400)에 설치되며, 공정 챔버(600) 및 버퍼부(300) 간에 또는 각 공정 챔버(600) 간에 기판(W)을 이송한다. 핸드 베이스(510)는 이동 통로(400) 상에 제 3 방향(3)으로 마주하도록 배치된다. 핸드 베이스(510)와 핸드부(520)를 포함한다. 핸드 베이스(510)는 이동 통로(400)을 따라 제 2 방향(2)으로 직선 이동하거나, 제 3 방향(3)을 축으로 하여 회전한다. 핸드 베이스(510)는 핸드부(520)을 구동시키는 구동부를 포함한다. 핸드부(520)는 복수 개 제공되며, 각각 개별 구동이 가능하다. 핸드부(520)는 제 3 방향(3)으로 서로 마주하게 배치된다. 핸드부(520)는 버퍼부(300)로부터 공정 처리 전의 기판을 픽업하는 핸드부(520)와 버퍼부(300)에 공정 처리 후의 기판을 적재하는 핸드부(520)를 구분하여 사용될 수 있다.

공정 챔버(600)는 밀폐된 공간을 제공하며, 각각의 공정 챔버(600)는 독립적인 하우징으로 구성된다. 상부에는 팬필터유닛(610)이 설치된다. 팬필터유닛(610)은 공정 챔버(600) 내부에 수직 기류를 발생시킨다.

공정 챔버(600) 내에는 기판 처리 유닛(700)을 포함한다. 도 2는 공정 챔버(600)와 그 내부의 기판 처리 유닛(700)을 나타낸 평면도이다. 도 3은 공정 챔버(600)와 그 내부의 기판 처리 유닛(700)을 나타낸 단면도이다. 기판 처리 유닛(700)은 기판 처리 공정에 따라 다양한 구조를 가진다. 이에 각각의 공정 챔버(600) 내의 기판 처리 유닛(700)의 구조가 모두 동일하거나, 일부 동일할 수 있다. 아래에서 설명할 기판 처리 유닛(700)은 약액을 이용하여 기판(W)을 세정하는 유닛에 관한 것이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 기판 처리 유닛(700)은 하우징(710), 스핀 헤드(720), 승강 유닛(730), 분사 부재(740) 및 배기 부재(750)를 포함한다.

하우징(710)은 기판 처리 공정이 수행되는 공간을 가지며, 하우징(710)의 상부는 개방된다. 하우징(710)은 내부 회수통(711), 그리고 외부 회수통(713)을 포함한다. 각각의 회수통(711,713)은 공정에 사용된 약액 중 서로 상이한 약액을 회수한다. 내부 회수통(711)은 스핀 헤드(720)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부 회수통(713)은 중간 회수통(712)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부 회수통(711)의 내측 공간, 내부 회수통(711)과 외부 회수통(713) 사이 공간은 각각 내부 회수통(711), 그리고 외부 회수통(713)으로 약액이 유입되는 유입구로서 기능한다. 각각의 회수통(711,713)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수라인(711a,713a)이 연결된다. 각각의 회수라인(711a,713a)은 회수통을 통해 유입된 약액을 배출한다. 배출된 약액은 외부의 약액 재사용 시스템을 통해 재사용될 수 있다.

스핀 헤드(720)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판을 회전시킨다. 스핀헤드(720)는 몸체(721), 지지핀(722), 척핀(723) 그리고 지지축(724)을 포함한다. 몸체(721)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 몸체(721)의 저면에는 모터에 의해 회전가능한 지지축(724)이 고정결합된다.

지지핀(722)은 복수 개 제공된다. 지지핀(722)은 몸체(721)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 몸체(722)에서 제 3 방향(3)으로 돌출된다. 지지핀(722)은 몸체(721)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 후면 가장자리를 지지한다.

척핀(723)은 복수 개 제공되며, 지지핀(722)의 외측에 배치되며, 몸체(721)에서 제 3 방향(3)으로 돌출되도록 구비된다. 척핀(723)은 스핀 헤드(720)가 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다.

승강 유닛(730)은 하우징(710)을 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 하우징(710)이 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(720)에 대한 하우징(710)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(730)은 브라켓(731), 이동 축(732), 그리고 구동기(733)를 포함한다. 브라켓(731)은 하우징(710)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(731)에는 구동기(733)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동 축(732)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(720)에 놓이거나, 스핀 헤드(720)로부터 들어 올려질 때 스핀헤드(720)가 하우징(710)의 상부로 돌출되도록 하우징(710)은 하강한다. 또한, 공정이 진행시에는 기판(W)에 공급된 약액의 종류에 따라 약액이 기설정된 회수통(730)으로 유입될 수 있도록 하우징(710)의 높이가 조절한다. 상술한 바와 반대로, 승강 유닛(750)은 스핀 헤드(720)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.

분사 부재(740)는 기판 처리 공정시 약액 공급 장치(800)로부터 약액을 공급받아 스핀헤드(720)의 몸체(721)에 놓인 기판의 처리면으로 약액을 분사한다. 분사 부재(740)는 지지축(741), 구동기(742), 노즐 지지대(743) 그리고 노즐(744)을 포함한다. 지지축(741)은 그 길이 방향이 제 3 방향(3)으로 제공되며, 지지축(741)의 하단은 구동기(742)와 결합된다. 구동기(742)는 지지축(741)을 회전 및 승강 운동한다. 노즐 지지대(743)는 구동기(742)와 결합된 지지축(741)의 끝단의 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(744)은 노즐 지지대(743)의 끝단 저면에 설치된다. 노즐(744)은 구동기(742)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐(744)이 하우징(710)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐(744)이 하우징(710)의 수직 상부로부터 벗어난 위치이다. 노즐(744)은 약액 공급 장치(800)로부터 공급된 약액을 분사한다. 또한, 노즐(744)은 약액 공급 장치(800)에서 공급된 약액 외에 다른 약액을 직접 노즐로 공급받아 분사할 수 있다.

배기 부재(750)는 기판 처리 공정시 내부 회수통(711), 외부 회수통(713) 중 약액을 회수하는 흡입 덕트에 동일한 배기압력을 제공하기 위한 것이다. 배기부재(750)는 배기 덕트(751), 메인배기라인(752) 및 서브배기라인(753)을 포함한다. 서브배기라인(753)은 배기 덕트(751)와 연결되며, 메인배기라인(752)은 서브배기라인(753)과 연결된다.

도 4는 약액 공급 장치(800)의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 약액 공급 장치(800)는 기판 처리 유닛(700)의 분사 부재(740)의 노즐(744)로 약액을 공급한다. 약액 공급 장치(800)는 회수 부재(810), 약액 소스부(820), 제 1 공급 유닛(830), 제 2 공급 유닛(850), 메인 공급 유닛 (870), 분배 부재(890) 및 배출 부재(900)를 포함한다.

회수 부재(810)는 회수 공급 라인(812), 회수 탱크(814) 및 재사용 공급 라인(816)을 포함한다.

회수 공급 라인(812)은 기판 처리 유닛(700)에서 사용된 약액을 회수 탱크(814)로 회수한다. 회수 공급 라인(812)은 기판 처리 유닛(700)의 하우징(710)의 회수 라인(711a,712a,713a)과 연결된다. 회수 공급 라인(812) 상에는 필터와 펌프가 설치된다. 기판 처리 유닛(700)에서 사용된 약액은 회수 공급 라인(812) 상의 필터를 통과하면서 이물질이 필터링되고 펌프에 의해 가압되어 회수 탱크(814)로 회수된다.

회수 탱크(814)는 회수 공급 라인(812)을 통해 회수된 약액을 재사용할 수 있도록 저장한다. 회수 탱크(814)는 레벨 센서(813)와 순환 라인(815)을 포함한다. 레벨 센서(813)는 회수 탱크(814)의 회수된 약액의 수위를 감지한다. 순환 라인(815)은 회수 탱크(814)의 저장된 약액을 순환시킨다. 순환 라인(815) 상에는 펌프가 설치된다.

재사용 공급 라인(816)은 회수 탱크(814)에 저장된 약액을 제 1 공급 유닛(830)의 제 1 탱크(832)에 공급한다.

약액 소스부(820)는 약액 공급원(822), 약액 공급 라인(824)을 포함한다.

약액 공급원(822)는 제 1, 제 2 공급 유닛(830,850)의 제 1, 제 2 탱크(832,852)에 약액을 공급한다.

약액 공급 라인(824a)은 제 1 공급 유닛(830)의 제 1 탱크(832), 제 2 공급 유닛(850)의 제 2 탱크(852)에 약액을 공급한다.

약액 소스부(820)로부터 공급받아 기판 세정에 사용되는 약액은 황산(H2SO4)일 수 있다.

제 1 공급 유닛(830)은 제 1 탱크(832) 및 제 1 연결 라인(834)을 포함한다.

제 1 탱크(832)는 회수 탱크(814)로부터 약액을 공급받거나 약액 소스부(820)로부터 약액을 공급받는다. 제 1 탱크(832)는 레벨 센서(833)와 순환 라인(835)을 포함한다. 레벨 센서(833)는 제 1 탱크(832) 내의 약액의 수위를 감지한다. 순환 라인(835)은 제 1 탱크(832) 내의 약액을 순환시킨다. 순환 라인(835)상에 펌프, 히터, 압력계, 필터, 유량계 및 밸브가 설치된다. 제 1 탱크(832)는 메인 공급 유닛(870)의 메인 탱크(872)로 약액을 공급한다. 제 1 탱크(832)는 메인 공급 유닛(870)의 메인 탱크(872)로 약액을 공급하기 전에 약액의 농도와 온도를 보정한다. 기판 처리 유닛(700)에서 사용된 약액이 회수 탱크(814)를 거쳐 제 1 탱크(832)로 공급되는 경우, 약액의 농도와 온도가 설정된 기준에 미달되는 경우가 발생한다. 이때, 제 1 탱크(832)는 약액의 농도를 보정하기 위해 약액 소스부(820)로부터 약액을 공급받으며, 약액을 순환 라인(835) 상의 가열기를 거쳐 온도를 보정한다.

제 1 연결 라인(834)은 제 1 탱크(832)에 저장된 약액을 메인 공급 유닛(870)의 메인 탱크(872)에 공급한다.

제 2 공급 유닛(850)은 제 2 탱크(852) 및 제 2 연결 라인(854)을 포함한다.

제 2 탱크(852)는 약액 소스부(820)로부터 공급된 약액을 저장한다. 제 2 탱크(852)는 레벨 센서(853)와 순환 라인(855)을 포함한다. 레벨 센서(853)는 제 2 탱크(852) 내의 약액 수위를 감지한다. 순환 라인(855)은 제 2 탱크(852) 내의 약액을 순환시킨다. 순환 라인(855) 상에는 펌프, 히터, 압력계, 필터, 유량계 및 밸브가 설치된다. 제 2 탱크(852)는 제 1 탱크(832)의 보조 탱크로서, 제 1 탱크(832)가 약액을 교환하거나 제 1 탱크(832)의 하자가 발생한 경우에 메인 공급 장치(870)의 메인 탱크(872)로 약액을 공급한다.

제 2 연결 라인(854)은 제 2 탱크(852)에 저장된 약액을 메인 공급 유닛(870)의 메인 탱크(872)로 공급한다.

메인 공급 유닛(870)은 메인 탱크(872)를 포함한다.

메인 탱크(872)는 제 1 및 제 2 탱크(832,852)로부터 공급된 약액을 저장한다. 메인 탱크(872)는 레벨 센서(873)와 순환 라인(875)을 포함한다. 레벨 센서(873)는 메인 탱크(872) 내의 약액 수위를 감지한다. 순환 라인(875)은 메인 탱크(872)의 약액을 순환시킨다. 순환 라인(875) 상에는 펌프, 히터, 압력계, 필터, 유량계 및 밸브를 포함한다. 메인 탱크(872)는 기판 처리 유닛(700)으로 약액을 공급한다.

분배 부재(890)는 메인 탱크(872)로부터 약액을 공급받고 약액을 기판 처리 유닛(700)에 분배한다. 분배 부재(890)는 분배기(892)와 분배 라인(894)을 포함한다.

분배기(892)는 메인 탱크(872)로부터 약액을 공급받아 이를 수용한다. 분배 라인(894)은 복수 개가 구비될 수 있으며, 각각의 분배 라인(894)은 분배기(892)로부터 기판 처리 유닛(700)의 분사 부재(740)로 약액을 공급한다.

배출 부재(900)는 제 1, 제 2 탱크(832,852), 제 1, 제 2 및 메인 탱크(832,852,872)에 포함된 순환 라인(835,855,875) 및 제 1, 제 2 및 메인 탱크를 담고 있는 바닥 용기에 각각 연결된 배출 라인(881)을 포함한다. 배출라인(881)은 버퍼 탱크(882)를 거쳐 외부로 배출된다.

상기에서 설명한 것처럼, 약액 공급 장치(800)는 약액 소스부(820)로부터 공급된 약액과 기판 처리 유닛(700)에서 사용된 약액을 복수 개의 탱크(814,832,852,872)에 저장하고 이를 거쳐 기판 처리 유닛(700)에 공급하는 장치이다.

약액 공급 장치(800)를 이용한 약액의 공급, 재사용 및 교환 시스템에 대하여 설명한다. 약액 공급, 재사용 및 교환 시스템은 대기 단계, 진행 단계, 약액 교환 단계로 나뉜다. 대기 단계는 약액을 기판 처리 유닛(700)에 공급하기 전에 비워진 제 1, 제 2 및 메인 탱크(814,832,852)에 약액을 저장하는 단계이다. 진행 단계는 시스템을 작동시킨 후 약액을 기판 처리 유닛(700)에 공급하고 사용된 약액을 회수하는 단계이다. 진행 단계는 2 단계로 나눠 진행된다. 약액 교체 단계는 기판 처리 유닛에서 사용된 약액을 배출하고 새로운 약액을 공급하는 단계이다. 이때, 약액을 저장하는 복수 개의 탱크(814,832,852,872)들은 약액이 탱크에 가득 채워진 수위를 기준으로 HH레벨, H 레벨, MR 레벨, M 레벨, L 레벨, LL 레벨로 나뉠 수 있다.

도 6a 내지 도 6e는 약액 공급 장치를 이용한 약액 공급, 재사용 및 교환시스템의 대기 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 6a 내지 도 6e를 참조하면, 대기 단계는 다음과 같다. 약액 공급원(822)은 약액 공급 라인(824)을 통해 제 1 탱크(832)에 약액을 공급한다. 제 1 탱크(832)에 약액이 다 채워진 경우에는 제 1 탱크(832)의 약액을 제 1 연결 라인(834)을 통해 메인 탱크(872)로 공급한다. 제 1 탱크(832)의 약액을 메인 탱크(872)로 공급하는 동안, 약액 공급원(822)은 약액 공급 라인(824)을 통해 제 2 탱크(852)에 약액을 공급한다. 메인 탱크(872)와 제 2 탱크(852)에 약액이 다 채워진 후에는 다시 약액 공급원(822)은 약액 공급 라인(824)을 통해 제 1 탱크(832)에 약액을 공급한다. 상기에서 설명한 대기 단계는 약액이 기판 처리 유닛(700)에 공급되어 회수되는 시스템이 작동하기 전에, 약액을 제 1, 제 2 및 메인 탱크(832,852,872)에 공급하여 준비하는 단계이다.

도 7a 내지 도 7d는 약액 공급 장치(800)의 약액 공급, 재사용 및 교환 시스템의 진행 제 1 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 8a 내지 도 8d는 약액 공급 장치(800)의 약액 공급, 재사용 및 교환 시스템의 진행 제 2 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 9a 내지 도 9d는 약액 공급 장치(800)의 약액 공급, 재사용 및 교환 시스템의 약액 교체 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 10a 내지 도 10d는 약액 공급 장치(800)의 약액 공급, 재사용 및 교환 시스템 약액 교환 단계를 거친 후 진행 제 1 단계로 순환하는 것을 나타낸 도면이다.

도 7a 내지 도 7d을 참조하면, 대기 단계를 거쳐 기판 처리 유닛(700)에 약액을 공급하는 시스템 진행 단계를 수행한다. 진행 단계는 2 단계로 나뉘어진다.

진행 제 1 단계는 제 2 탱크(852)와 메인 탱크(872) 간의 약액 보충단계이다.

도 7a 내지 7d을 참조하면, 메인 탱크(872)에 저장된 약액은 분배 부재(890)를 거쳐 기판 처리 유닛(700)의 분사 부재(740)에 공급된다. 기판 세정을 위해 노즐(744)를 통해 분사된 약액은 기판 처리 유닛(700)의 하우징(710)의 회수통(711,712,713)을 거쳐 약액 공급 장치(800)의 회수 부재(810)를 통해 회수 탱크(814)로 공급된다. 메인 탱크(872)에 저장된 약액이 기판 처리 유닛(700)에 일정량 공급되어 기설정된 수위(MR 레벨)에 도달한 경우 제 2 탱크(852)의 약액은 제 2 연결 라인(854)을 통해 메인 탱크(872)로 공급된다. 즉, 메인 탱크(872)는 기판 처리 유닛(700)으로 공급하는 약액을 보충하기 위해 제 2 탱크(852)로부터 약액을 공급받는다.

제 2 탱크(852)의 약액이 메인 탱크(872)로 보충되어 제 2 탱크(852)의 약액이 일정 수위(L 레벨)에 도달한 경우, 제 2 탱크(852)는 약액 공급 라인(824)을 통해 새로운 약액을 공급받아 약액의 교환을 시작한다.

제 2 단계는 메인 탱크(872), 제 1 탱크(832) 및 회수 탱크(814) 상호 간의 약액 공급 및 재사용의 순환 단계이다.

도 8a 내지 도 8d을 참조하면, 메인 탱크(872)의 약액이 다시 기설정된 수위(예컨대, MR 레벨)에 도달한 경우, 제 1 탱크(832)의 약액은 제 1 연결 라인(834)을 통해 메인 탱크(872)로 공급된다. 이때, 메인 탱크(872)를 통해 기판 처리 유닛(700)에 공급된 약액이 기판 세정에 사용된 후 회수 공급 라인(812)을 통해 회수 탱크(814)로 저장된다. 회수 탱크(814)의 약액이 일정 수위(예컨대, MR 레벨)에 도달한 경우, 회수 탱크(814)의 약액은 재사용 공급 라인(816)을 통해 제 1 탱크(832)로 공급된다.

제 1 탱크(832)는 메인 탱크(872)로 공급하는 약액을 보충하기 위해 일반적으로 회수 탱크(814)의 약액을 재사용 공급 라인(816)을 통해 공급받는다. 다만, 약액을 재사용하기 위한 순환 과정으로 인해 약액의 농도가 설정 기준에 미달하는 경우에는 약액 공급원(822)의 약액을 약액 공급 라인(824)을 통해 공급받는다.

메인 탱크(872)의 약액이 다시 일정 수위(예컨대, MR 레벨)에 도달한 경우, 메인 탱크(872)는 제 1 탱크(832)의 약액을 제 1 연결 라인(834)을 통해 공급받는다. 메인 탱크(872)로 약액을 보충 공급한 제 1 탱크(832)의 약액이 일정 수위(예컨대, MR 레벨)에 도달되면 다시 회수 탱크(814)의 약액이 재사용 공급 라인(816)을 통해 제 1 탱크(832)로 공급된다. 상기에서 설명한, 메인 탱크(872), 제 1 탱크(832) 및 회수 탱크(814) 간의 약액을 공급, 보충 및 회수하는 과정을 약액 공급 및 재사용의 1 순환으로 본다. 본 발명은 진행 제 2단계가 순환하며 반복적으로 이루어진다.

약액 교체 단계는 기판 처리 유닛에서 회수되어 재사용된 약액을 배출하고 새로운 약액으로 액교환을 실시하는 단계이다. 즉, 탱크 내의 약액이 일정 수위에 도달한 경우에 약액을 보충하는 의미의 상기의 약액 교환과 달리 탱크 내의 약액을 모두 배출하고 새로운 약액으로 채우는 약액 교체를 의미한다. 진행 제 2 단계의 순환이 반복됨으로써, 회수 탱크(814)로 회수되는 약액의 농도와 약액 내의 이물질이 문제된다. 이에 새로운 약액으로 액교환을 실시한다.

도 9a 내지 도 9d를 참조하면, 회수 탱크(814)에 회수되어 저장된 약액은 제 1 탱크(832)를 거쳐 메인 탱크(872)로 공급되며, 메인 탱크(872)를 거쳐 기판 처리 유닛(700)을 통해 기판에 분사된 약액은 회수 탱크로 회수되지 않고 기판 처리 유닛의 배출라인을 통해 배출된다. 회수 탱크(814)는 회수하여 저장된 약액을 제 1 탱크(832)로 모두 공급하고, 제 1 탱크(832)도 약액을 보충하지 않고 메인 탱크(872)로 약액을 모두 공급한다. 이 때 메인 탱크(872)에 공급된 약액은 기판 처리 유닛(700)으로 공급된 후 회수되지 않고 바로 기판 처리 유닛(700)의 배출라인을 통해 배출된다. 제 1 탱크(832)의 약액이 일정 수위(L 레벨)이 되는 경우 제 1 탱크(832)는 약액 공급 라인(824)으로부터 새로운 약액을 공급받는 약액의 액교환이 이루어진다.

약액 공급 장치(800)를 이용한 약액 공급, 재사용 및 교환 시스템은 진행 단계와 약액 교체 단계가 순환하며 반복적으로 이루어진다.

도 10a 내지 도 10d를 참조하면, 약액 교체 단계가 실시된 후에는 제 1 탱크(832)의 액교환이 이루어지는 동안, 메인 탱크(872)의 약액이 일정 수위(예컨대, MR 레벨)에 도달하면 제 2 탱크(852)로부터 약액을 공급받는다. 즉, 상기에서 설명한, 제 2 탱크(852)와 메인 탱크(872) 사이의 약액 보충단계인 진행 제 1 단계가 이루어진다. 이 후의 과정은 상기에서 설명한 진행 제 1 단계와 제 2 단계를 거쳐 약액 교체 단계가 반복된다. 상기 단계의 반복은 약액을 저장하는 복수 개의 탱크(832,852,872)의 액교환을 위한 별도의 배출과정을 거치지 않고 약액을 교환할 수 있는 시스템을 구축하게 한다. 이에, 복수 개의 탱크(832,852,872)의 액교환시에도 기판 처리 공정이 가능하므로, 메인 탱크(872)에서 기판 처리 유닛의 분사 부재로 약액을 공급하는 과정이 중단없이 이루어질 수 있다.

약액 공급 장치를 점검하거나 재설정이 필요한 경우에는 약액을 저장하는 제 1, 제 2, 메인 탱크(832,852,872) 및 회수 탱크(814)의 약액을 공급 및 보충하지 않는다. 약액은 메인 탱크(872)를 통해 기판 처리 유닛(700)으로 공급하고 각각의 약액 탱크(832,852,872)에 연결된 배출 부재(900)를 통해 배출된다. 복수 개의 탱크(832,852,872) 및 회수 탱크(814)가 모두 비워진 상태에서 시스템을 점검 또는 재설정한다. 그 후에 상기에서 설명한 약액을 제1, 제2, 메인 탱크(832,852,872)에 공급하여 저장하는 대기단계를 실시한다.

약액을 혼합하여 기판 처리하는 경우에는 기판 처리 유닛(700)에 공급되기 전에 약액 공급 장치(800) 내에서 혼합하는 방법과 기판 처리 유닛(700)의 노즐(744)에서 약액을 혼합하는 방법이 있다.

약액을 약액 공급 장치(800) 내에서 혼합하는 경우에는, 별도의 약액 공급원을 두어 각각의 약액 탱크에 공급한다. 도 5는 약액 소스부(820)가 두 개인 약액 공급 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 약액 소스부(820)를 각각의 약액에 따라 제 1 약액 소스부(820a)와 제 2 약액 소스부(820b)로 나눈다. 제 1 약액 소스부(820a)는 제 1 약액 공급원(821a)과 제 1 약액 공급 라인(822a)을 포함하며, 제 2 약액 소스부(820b)는 제 2 약액 공급원(821b)과 제 2 약액 공급 라인(822b)을 포함한다. 제 1, 제 2 약액 소스부(820a,820b)는 상기에서 설명한 약액 소스부(820)와 동일한 특징을 가진다. 예컨대, 제 1 약액 소스부(820a)의 약액은 황산(H2SO4)일 수 있으며, 제 2 약액 소스부(820b)의 약액은 과산화수소(H2O2)일 수 있다. 그러나, 이에 한정되지 않으며 다양한 약액이 사용될 수 있다.

노즐(744)에서 약액을 혼합하는 방식은 약액 공급 장치(800)에 의해 공급되는 약액과 별개로 노즐(744)에 직접 별도의 약액이 공급되어 노즐에서 각각의 약액이 혼합된다. 이 때, 노즐(744)에 공급되는 별도의 약액의 농도를 측정하여 약액 공급 장치(800)의 제 1 탱크(832)의 약액의 농도를 보정할 수 있다.

상기에서 설명한 약액 공급, 재사용 및 교환 시스템은 기판 세정 공정뿐만 아니라 약액을 사용하여 기판을 처리하는 공정에도 사용될 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1000 기판 처리 시스템
10 인덱스부 20 공정 처리부
100 로드 포트 120 캐리어
200 이송 프레임
210 인덱스 레일 220 인덱스 로봇
300 버퍼부 400 이동 통로
500 메인 이송 로봇
600 공정 챔버 700 기판 처리 유닛
800 약액 공급 장치
810 회수 부재 820 약액 공급원
830 제 1 공급 유닛 850 제 2 공급 유닛
870 메인 공급 유닛 890 분배 부재
900 배출 부재

Claims (2)

1. 약액 공급원, 제 1 탱크, 제 2 탱크, 메인 탱크 및 회수 탱크로 이루어진 약액 공급 장치를 이용한 약액 공급, 재사용 및 교환 방법에 있어서,
   상기 약액 공급 장치로부터 기판 처리 유닛으로 약액을 공급하기 전에 상기 제 1 탱크, 상기 제 2 탱크 및 상기 메인 탱크에 약액을 저장하는 대기 단계; 및
   상기 메인 탱크에 저장된 약액을 상기 기판 처리 유닛으로 약액을 공급하고, 상기 기판 처리 유닛으로 공급된 약액은 기판 처리에 사용된 후 상기 회수 탱크로 회수되는 진행 단계;로 이루어지되,
   상기 시스템 진행 단계는,
   상기 메인 탱크는 상기 기판 처리 유닛에 사용된 약액의 양만큼 상기 제 2 탱크로부터 약액을 보충받고, 상기 제 2 탱크는 상기 약액 공급원으로부터 약액을 공급받아 교환하는 진행 제 1 단계; 및
   상기 메인 탱크는 상기 제 1 탱크로부터 약액을 보충받고 상기 제 1 탱크는 상기 회수 탱크로부터 회수된 약액을 보충받는 진행 제 2 단계;가 순차적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 약액 공급, 재사용 및 교환 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 기판 처리 유닛에 사용된 약액을 상기 회수 탱크로 회수하지 않고 상기 기판 처리 유닛의 배출라인으로 배출하고 상기 제 1 탱크에 상기 약액 공급원으로부터 새로운 약액을 공급받아 약액을 교환하는 약액 교체 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급,재사용 및 교환 방법.

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