KR20130091550A - 기판 처리용 유체 공급 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
기판 처리용 유체 공급 시스템이 개시된다. 유체 공급 시스템은 건조 유체를 공급하여 기판상에 도포된 린스액을 건조하는 기판 건조부; 상기 기판의 건조과정에서 상기 건조 유체와 상기 린스액이 혼합된 혼합 유체를 상기 기판 건조부로부터 회수하고, 상기 혼합 유체에서 상기 건조 유체를 분리하는 건조 유체 분리부; 및 상기 건조 유체 분리부에서 분리된 상기 건조 유체를 상기 기판 건조부에 재공급하는 건조 유체 공급부를 포함한다.
Description
본 발명은 유체 공급 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 처리용 유체 공급 시스템 및 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 제조 공정은 기판에 잔류하는 오염물을 제거하는 세정 공정을 포함한다. 세정 공정은 케미컬을 공급하여 기판상의 오염물을 제거하는 케미컬 공정, 린스액을 공급하여 기판상의 케미컬을 제거하는 린스 공정, 그리고, 기판상에 잔류하는 린스액을 건조하는 건조 공정이 순차적으로 수행된다.
건조 공정은 초임계 유체를 이용하여 기판상에 도포된 린스액을 건조한다. 초임계 유체는 일반적으로 이산화탄소가 사용된다. 그러나, 이산화탄소의 사용량이 많아 환경적, 그리고 경제적으로 한계가 있다.
본 발명의 실시예들은 건조 유체를 사용 효율을 향상시킬 수 있는 유체 공급 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리용 유체 공급 시스템은 기판 건조 유체를 공급하여 기판상에 도포된 린스액을 건조하는 기판 건조부; 상기 기판의 건조과정에서 상기 건조 유체와 상기 린스액이 혼합된 혼합 유체를 상기 기판 건조부로부터 회수하고, 상기 혼합 유체에서 상기 건조 유체를 분리하는 건조 유체 분리부; 및 상기 건조 유체 분리부에서 분리된 상기 건조 유체를 상기 기판 건조부에 재공급하는 건조 유체 공급부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리용 유체 공급 방법은 건조 유체를 공급하여 기판상에 도포된 린스액을 건조하는 기판 건조 단계; 상기 기판 건조 단계에서 상기 건조 유체와 상기 린스액이 혼합된 혼합 유체를 회수하고, 회수된 상기 혼합유체에서 상기 건조 유체를 분리하는 건조 유체 분리 단계; 및 상기 혼합 유체에서 분리된 상기 건조 유체를 기판에 재공급하는 건조 유체 공급 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 건조 공정에 사용된 건조 유체를 재생 및 재사용하므로, 건조 유체의 사용 효율이 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리용 유체 공급 시스템을 간략하게 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 기판 건조부를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 제1분리부를 간략하게 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1의 제2분리부를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 제1 및 제2흡착 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1의 유체 저장부를 간략하게 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리용 유체 공급 방법을 간략하게 나타내는 순서도이다.
도 8은 제1분리기에서 분리된 유체에 포함된 성분을 나타내는 그래프이다.
도 9는 제1분리기와 제2분리기에서 순차적으로 분리된 유체에 포함된 성분을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 기판 건조부를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 제1분리부를 간략하게 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1의 제2분리부를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 제1 및 제2흡착 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 1의 유체 저장부를 간략하게 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리용 유체 공급 방법을 간략하게 나타내는 순서도이다.
도 8은 제1분리기에서 분리된 유체에 포함된 성분을 나타내는 그래프이다.
도 9는 제1분리기와 제2분리기에서 순차적으로 분리된 유체에 포함된 성분을 나타내는 그래프이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리용 유체 공급 시스템 및 방법을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리용 유체 공급 시스템을 간략하게 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 유체 공급 시스템(1)은 세정 공정, 린스 공정, 그리고 건조 공정을 수행하고, 공정에 사용된 약액을 재생 및 재공급한다. 유체 공급 시스템(1)은 기판 처리부(10), 건조 유체 분리부(20), 그리고 건조 유체 공급부(30)를 포함한다. 기판 처리부(10)는 기판(W)에 대한 세정 공정, 린스 공정 그리고 건조 공정을 순차적으로 수행한다. 건조 유체 분리부(20)는 건조 공정에서 사용된 건조 유체를 다른 유체로부터 분리 및 재생한다. 그리고, 건조 유체 공급부(30)는 건조 유체 분리부(20)에서 재생된 건조 유체를 기판 건조부(100)에 재공급한다.
기판 처리부(10)는 기판 세정부(11), 기판 이송부(12), 그리고 기판 건조부(100)를 포함한다.
기판 세정부(11)는 기판(W)에 대한 세정 공정과 린스 공정을 수행한다. 세정 공정은 세정액을 공급하여 기판(W)상에 부착된 이물을 제거한다. 린스 공정은 린스액을 공급하여 기판(W)에 도포된 세정액을 제거한다. 린스 공정에서 기판(W)은 린스액으로 도포된다. 린스액은 순수(DI water), 이소프로필 알코올(IPA), 에탄올(EtOH), 그리고 메탄올(MeOH)들이 사용될 수 있다.
기판 이송부(12)는 기판 세정부(11)와 기판 건조부(100) 사이에 배치된다. 기판 이송부(12)는 린스 공정이 완료된 기판(W)을 기판 건조부(100)로 이송한다. 기판(W)은 린스액이 도포된 상태로 이송된다. 기판 이송부(12)는 핸드가 기판(W)을 유지하는 이송 로봇을 포함한다.
기판 건조부(100)는 건조 유체를 공급하여 기판(W)상에 도포된 린스액을 제거한다. 기판 건조부(100)는 초임계 상태의 건조 유체를 이용하여 기판(W)을 건조할 수 있다. 초임계 상태의 건조 유체는 기판(W)상에 잔류하는 린스액를 제거한다. 건조한다. 건조 유체는 이산화탄소(CO2)가 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 기판 건조부를 나타내는 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 기판 건조부(100)는 공정 챔버(110), 기판 지지 부재(120), 공급 포트(130), 그리고 유체 공급관(140)을 포함한다.
공정 챔버(110)는 건조 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 공정 챔버(110)는 건조 유체의 임계 압력 및 임계 온도에 견딜 수 있는 재질로 제공된다. 공정 챔버(110)는 상부 챔버(111)와 하부 챔버(112)가 결합된 구조로 제공될 수 있다. 챔버 이동부(113)의 구동으로, 상부 챔버(111)와 하부 챔버(112) 중 적어도 어느 하나는 상하방향으로 이동하여 공정 챔버(110)의 내부가 개방되거나 밀폐될 수 있다. 공정 챔버(110)는 기판(W)이 공정 챔버(110) 내부로 반입 및 반출되는 경우 개방되고, 건조 공정이 진행되는 동안 밀폐된다.
공정 챔버(110)의 측벽에는 히터(미도시)가 매설될 수 있다. 히터는 공정 챔버(110) 내부 온도가 임계 온도 이상으로 유지될 수 있도록 공정 챔버(110) 내부를 가열한다.
기판 지지 부재(120)는 공정 챔버(110)의 내부에 위치하며, 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 부재(120)는 정전기력을 이용하여 기판(W)을 고정하는 정전 척(electrostatic chuck), 진공을 이용하여 기판(W)을 고정하는 진공 척(vacuum chuck), 그리고 복수 개의 핀들이 기구적으로 기판을 고정하는 척(chuck) 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
공급 포트(130)는 공정 챔버(110) 내부에 초임계 상태의 건조 유체를 공급한다. 초임계 상태의 건조 유체는 건조 유체 공급부(30)로부터 공급 포트(130)에 공급된다. 공급 포트(130)를 통해 공정 챔버(110) 내부로 공급된 건조 유체는 확산되며 공정 챔버(110)의 내부 압력을 상승시킨다. 그리고, 건조 유체는 기판(W)상에 도포된 린스액을 용해시킨다. 건조 공정이 진행되는 동안, 공정 챔버(110)의 내부는 제1압력과 제1온도로 유진된다. 제1압력과 제1온도는 이산화탄소의 임계 압력과 임계 온도에 근접한 압력 및 온도이다. 예를 들어, 제1압력은 약 100~200bar이고, 제1온도는 약 40~80℃일 수 있다.
유체 공급관(140)은 린스액과 건조 유체가 용해된 혼합 유체를 건조 유체 분리부(20)에 공급한다. 유체 공급관(140)상에는 유체 배출관(165)이 설치될 수 있다. 유체 배출관(165)은 건조 유체를 폐기하는 경우, 혼합 유체를 유체 공급 시스템(1) 외부로 배출한다.
기판 건조부(100)에서 회수된 혼합 유체는 건조 유체 분리부(20)에 공급된다. 회수되는 혼합 유체는 제1압력과 제1온도로 유지된다. 건조 유체 분리부(20)는 제1분리부(200)와 제2분리부(300)를 포함한다.
제1분리부(200)와 제2분리부(300)는 혼합 유체로부터 건조 유체를 분리한다. 제1분리부(200)와 제2분리부(300)는 직렬 연결되어 순차적으로 건조 유체를 분리한다. 제1분리부(200)가 건조 유체를 1차 분리하고, 제2분리부(300)가 2차 분리한다. 제1분리부(200)는 혼합 유체의 압력을 제1압력에서 제2압력으로 감압하여 혼합 유체에 포함된 건조 유체와 린스 액을 상이하게 상변화시켜 분리한다. 제2압력은 건조 유체의 임계 압력보다 낮은 압력이다. 제2분리부(300)는 제1분리부(200)에서 1차 분리된 건조 유체를 흡착제에 통과시켜 분리한다.
도 3은 도 1의 제1분리부를 간략하게 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 제1분리부(200)는 분리 탱크(210), 배출관(220), 회수관(230), 그리고 히터(240)를 포함한다.
분리 탱크(210)는 내부에 공간이 형성된다. 분리 탱크(210)의 하부벽은 중심영역에서 가장자리영역으로 갈수록 높이가 점차 높아지게 제공된다. 분리 탱크(210)의 하부벽은 깔때기 형상으로 제공될 수 있다. 유체 공급관(140)의 끝단은 분리 탱크(210)의 내부에 위치한다. 분리 탱크(210)의 내부 공간은 기판 건조부(100)의 공정 챔버(도 2의 110)와 유체 공급관(140) 보다 상대적으로 큰 부피를 가진다. 혼합 유체가 분리 탱크(210) 내부로 토출되는 과정에서, 혼합 유체는 부피가 팽창하고, 압력이 제2압력으로 낮아진다. 이산화탄소의 경우, 제2압력은 약 20~60 bar이다. 이 과정에서 건조 유체는 기화되어 액체 상태의 린스액과 분리된다. 린스액은 중력에 의해 분리 탱크(210)의 하부영역으로 이동하고, 건조 유체는 분리 탱크(210)의 상부영역으로 이동한다.
분리 탱크(210)에는 배출관(220)과 회수관(230)이 설치된다. 배출관(220)은 유입구(221)가 분리 탱크(210)의 바닥면 중심영역에 결합한다. 분리 탱크(210)의 하부영역에 모인 린스액은 배출관(220)을 통하여 분리 탱크(210) 외부로 배출된다. 분리 탱크(210) 바닥면 형상은 린스액이 배출관(220)의 유입구(221)로 흐르도록 유도한다. 회수관(230)은 배출관(220)보다 높은 위치에서 분리 탱크(210)에 연결된다. 회수관(230)은 분리 탱크(210)의 측벽 또는 상부벽에 설치될 수 있다. 회수관(230)의 회수구(231)는 배출관(220)의 유입구(221)보다 높은 지점에 위치한다. 분리 탱크(210) 내부에 머무르는 기체 상태의 건조 유체는 회수관(230)을 통해 회수되어 제2분리부(300)에 공급된다.
분리 탱크(210)의 측벽에는 히터(240)가 매설된다. 히터(240)는 건조 유체가 기화되는 과정에서, 분리 탱크(210)의 내부 온도가 낮아지는 것을 방지한다. 혼합 탱크(210)의 내부가 저온으로 유지되는 경우, 건조 유체의 기화가 억제되어 린스 액과의 분리가 용이하지 않을 수 있다. 히터(240)는 분리 탱크(210)를 가열하여 분리 탱크(210)의 내부를 적정 온도로 유지시킨다. 분리 탱크(210)의 내부는 상온으로 유지될 수 있다. 상기 온도 조건에서 건조 유체는 기화되어 린스 액으로부터 용이하게 분리될 수 있다.
분리 탱크(210)의 내부에는 메쉬(mesh, 250)가 제공될 수 있다. 메쉬(250)는 분리 탱크(210) 내부에 복수 겹으로 적층될 수 있다. 메쉬(250)는 유체 공급관(140)의 끝단에 인접하여 제공될 수 있다.
도 4는 도 1의 제2분리부를 간략하게 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 제1분리부(200)에서 1차 분리된 건조 유체에는 린스액이 소량 포함된다. 제2분리기(300)는 건조 유체에 포함된 린스 액을 분리한다. 제2분리기(300)는 제1흡착 유닛(310), 제2흡착 유닛(320), 회수관(330), 유체 공급 조절부(340), 배출관(350), 검출기(360), 펌프(370), 그리고 제어부(380)를 포함한다.
제1흡착 유닛(310)과 제2흡착 유닛(320)은 병렬 배치된다. 제1흡착 유닛(310)과 제2흡착 유닛(320)은 동일한 구조로 제공될 수 있다. 제1흡착 유닛(310)과 제2흡착 유닛(320)의 구체적인 구조는 도 5에서 상세하게 설명하도록 한다.
회수관(330)은 제1분리부(200)에서 회수된 건조 유체를 제1흡착 유닛(310)과 제2흡착 유닛(320) 각각에 공급한다. 회수관(330)은 일단이 제1분리부(200)와 연결되고, 타단이 분기되어 제1흡착 유닛(310)과 제2흡착 유닛(320) 각각에 연결된다. 회수관(330)은 제1분리부(200)의 회수관(도 3의 230)과 일체로 제공될 수 있다.
회수관(330)의 분기 영역에는 유체 공급 조절부(340)가 설치된다. 유체 공급 조절부(340)는 제1흡착 유닛(310)과 제2흡착 유닛(320) 중 어느 하나에 선택적으로 건조 유체가 공급되도록 건조 유체의 흐름을 조절한다. 유체 공급 조절부(340)는 삼방 밸브를(three way valve)를 포함한다.
배출관(350)은 선단이 두 갈래로 분기되어 제1흡착 유닛(310)과 제2흡착 유닛(320) 후단에 각각 연결된다. 제1흡착 유닛(310)과 제2흡착 유닛(320)에서 배출된 건조 유체는 배출관(350)을 통해 송액된다.
배출관(350)에는 검출기(360)와 펌프(370)가 순차적으로 설치된다. 검출기(360)는 배출관(350)의 분기 영역과 펌프(370) 사이 구간에 설치된다. 검출기(360)는 제1흡착 유닛(310)과 제2흡착 유닛(320) 각각에서 배출되는 건조 유체의 순도를 측정한다. 측정된 데이터는 제어부(380)에 제공된다. 제어부(380)는 검출기(360)에서 제공된 데이터를 토대로 유체 공급 조절부(340)를 제어한다. 예들 들어, 건조 유체가 제1흡착 유닛(310)에 공급되고 제2흡착 유닛(320)에 공급되지 않는 경우, 검출기(360)는 제1흡착 유닛(310)에서 배출되는 건조 유체의 순도를 측정한다. 측정 결과, 건조 유체에 불순물이 검출되는 경우, 제어부(380)는 건조 유체가 제1흡착 유닛(310)에 공급되지 않고, 제2흡착 유닛(320)에 공급되도록 유체 공급 조절부(340)를 제어한다. 검출기(360)에서 불순물의 검출은 제1흡착 유닛(310)에서 건조 유체의 분리 효율이 저하되었다는 것을 의미한다. 제어부(380)는 건조 유체가 제2흡착 유닛(320)에 공급될 수 있도록 유체 공급 조절부(340)를 제어함으로써, 제2분리기(300)에서 건조 유체의 분리가 연속적으로 수행될 수 있다.
펌프(370)는 건조 유체가 액화기(410)에 제공되기 전, 압력을 고압 상태로 상승시킨다. 펌프(370)는 건조 유체의 압력이 액화 압력에 근접하도록 상승시킬 수 있다.
도 5는 도 4의 제1 및 제2흡착 유닛을 나타내는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 제1 및 제2흡착 유닛은(310, 320) 각각 흡착 용기(311), 흡착제(312), 냉각 부재(313), 그리고 메쉬(314, 315)를 포함한다.
흡착 용기(311)는 내부에 공간이 형성된다. 흡착 용기(311)의 전단에는 회수관(330)이 결합하고, 후단에는 배출관(350)이 결합한다. 흡착 용기(311)의 내부에는 흡착제(312)가 제공된다. 흡착제(312)는 기체나 용액의 분자들이 그 표면에 달라붙도록 흡착시키는 물질이다. 흡착제(312)는 다공성으로 제공될 수 있다. 다공성의 흡착제(312)는 단위 부피당 표면적을 넓혀 많은 양의 유체를 흡착할 수 있다. 흡착제(312)는 제올라이트(zeloite)가 사용될 수 있다. 이와 달리, 흡착제(312)는 활성탄, 규조토, 실리카겔, 벤토나이트, 그리고 알루미나 등이 사용될 수 있다. 건조 유체가 흡착제(312)를 통과하는 과정에서, 건조 유체에 포함된 린스 액은 흡착제(312)의 표면에 흡착된다. 흡착제(312)에 의해 린스 액이 2차 제거된 건조 유체는 배출관(350)을 통해 배출된다.
냉각 부재(313)는 흡착 용기(311)에 매설된다. 냉각 부재(313)는 흡착 용기(311)의 상부벽과 하부벽에 각각 매설될 수 있다. 냉각 부재(313)는 흡착 용기(311) 내부 온도를 일정하게 유지시킨다. 린스 액이 흡착제(312)에 흡착되는 과정에서 열이 발생한다. 열 발생으로 인한 흡착 용기(311) 내부의 온도 상승은 흡착제(312)의 흡착력을 감소시킨다. 냉각 부재(313)는 흡착 용기(311)의 내부를 냉각하여 발열로 인한 온도 상승을 억제한다. 냉각 부재(313)는 냉매가 흐르는 통로가 내부에 형성된 관으로 제공될 수 있다.
회수관(330)의 후단 및 배출관(350)의 선단에는 각각 메쉬(314, 315)가 설치될 수 있다. 메쉬(314, 31)는 흡착제(312)가 회수관(330)과 배출관(350)으로 유입되는 것을 차단한다.
다시 도 1을 참조하면, 건조 유체 분리부(20)에서 분리된 건조 유체는 고압 상태로 건조 유체 공급부(30)에 공급된다. 건조 유체 공급부(30)는 건조 유체를 액체 상태로 저장하고, 저장된 건조 유체를 초임계 상태로 기판 건조부(100)에 재공급한다. 건조 유체 공급부(30)는 액화기(410), 유체 저장부(420), 보조 유체 공급부(430), 제어부(440), 고압 펌프(450), 그리고 리저버 유닛(reserve unit, 460)를 포함한다.
액화기(410)는 배출관(350)과 연결된다. 액화기(410)는 건조 유체를 냉각하여 액화시킨다. 액화기(410)는 고압 상태의 건조 유체가 액체 상태를 유지할 수 있는 온도로 건조 유체를 냉각한다. 유체 저장부(420)는 배관을 통해 액화기(410)와 연결된다. 유체 저장부(420)는 액화된 건조 유체를 저장한다.
도 6은 도 1의 유체 저장부를 간략하게 나타내는 단면도이다. 도 1 및 도 6을 참조하면, 유체 저장부(420)는 저장 탱크(421), 냉각기(422), 그리고 유량 측정부(423)를 포함한다.
저장 탱크(421)는 내부에 공간이 형성된다. 저장 탱크(421)의 내부에는 액화된 건조 유체가 저장된다. 저장 탱크(421)의 전단과 후단에는 각각 배관(424, 425)이 연결된다. 배관(424, 425)은 저장 탱크(421)의 하부 영역에 연결될 수 있다. 저장 탱크(421)의 후단에 연결된 배관(424)을 통해 액체 상태의 건조 유체가 유입된다. 그리고, 저장 탱크(421)의 전단에 연결된 배관(425)을 통해 건조 유체가 배출된다.
저장 탱크(431)에는 냉각기(422)가 매설된다. 냉각기(422)는 저장 탱크(421)의 벽들에 각각 매설될 수 있다. 냉각기(422)는 저장 탱크(421)의 내부를 냉각하여 건조 유체를 액체 상태로 유지시킨다. 냉각기(422)는 냉매가 흐르는 통로가 내부에 형성된 관 형태로 제공될 수 있다.
유량 측정부(423)는 저장 탱크(421)에 저장된 건조 유체의 유량을 측정한다. 유량 측정부(423)는 저장 탱크(421)에 저장된 건조 유체의 유면(S) 높이를 측정한다. 유량 측정부(423)는 로드(423a)와 복수 개의 센서(423b)를 포함한다. 로드는 저장탱크(421)의 내부에 위치하며, 그 길이방향이 상하방향과 나란하게 배치된다. 센서(423b)들은 로드(423a)의 길이방향을 따라 서로 다른 높이에 배치된다. 센서(423b)들은 초음파를 이용하여 건조 유체를 감지한다. 건조 유체가 감지되는 센서(423b)들의 위치를 통해 건조 유체의 유면(S) 높이를 판단할 수 있다. 이와 달리 센서(423b)들은 접촉 방식에 의해 건조 유체를 감지할 수 있다.
보조 유체 공급부(430)는 유체 저장부(420)에 저장된 건조 유체와 동종의 유체를 공급한다. 보조 유체 공급부(430)는 보조 유체 저장부(431), 보조 유체 공급 라인(432), 정제부(433), 그리고 펌프(434)를 포함한다.
보조 유체 저장부(431)는 보조 유체를 저장한다. 보조 유체 공급 라인(432)은 보조 유체 저장부(431)와 액화기(410)를 연결하며, 보조 유체 저장부(431)에 저장된 보조 유체를 액화기(410)에 공급한다. 보조 유체 공급 라인(432)에는 정제부(433)와 펌프(434)가 설치된다. 정제부(433)는 보조 유체 저장부(431)와 펌프(434) 사이 구간에 설치된다. 정제부(433)는 보조 유체에 포함된 불순물을 제거한다. 정제부(433)는 필터를 포함한다. 정제부(433)에는 보조유체 내 탄소를 제거하는 필터와 파티클을 제거하는 필터가 함께 제공될 수 있다.
펌프(434)는 보조 유체가 액화기(410)에 제공되기 전, 압력을 고압 상태로 상승시킨다. 펌프(434)는 액화기(410)에 공급되는 건조 유체의 압력에 상응하도록 보조 유체의 압력을 상승시킨다.
보조 유체는 액화기(410)에서 액화된 후, 유체 저장부(420)에 저장된다.
제어부(440)는 저장 탱크(421)에 항상 일정 유량의 건조 유체가 저장되도록 보조 유체 공급부(430)를 제어한다. 저장 탱크(421)에 저장된 건조 유체의 유량에 따라 저장 탱크(421)의 내부 압력이 달라진다. 따라서, 저장 탱크(421)에는 항상 일정한 유량의 건조 유체가 저장되는 것이 바람직하다. 저장 탱크(421)에 저장된 건조 유체의 유량이 기 설정된 유량보다 적은 경우, 부족분은 보조 유체의 공급을 통해 충당된다. 제어부(440)에는 유체 측정부(423)에서 측정된 건조 유체의 유면(S) 높이가 수신된다. 건조 유체의 유면 높이가 기설정된 높이보다 낮은 경우, 제어부(440)는 보조 유체 공급부(430)를 제어하여 저장 탱크(421)에 보조 유체를 공급한다. 보조 유체의 공급으로 건조 유체의 유면(S)이 기 설정된 높이로 상승한다.
저장 탱크(421)에 저장된 건조 유체는 배관(425)을 통해 기판 건조부(100)로 공급된다.
유체 저장부(420)와 기판 건조부(100) 사이 구간의 배관(425)에는 고압 펌프(450)와 리저버 유닛(reserve unit, 460)이 설치된다. 고압 펌프(450)는 건조 유체를 임계 압력 이상으로 상승 및 유지시키고, 리저버 유닛(460)은 히터(미도시)를 이용하여 건조 유체를 임계 온도 이상으로 가열한다. 고압 펌프(450)와 리저버 유닛(460)을 거치면서 건조 유체는 초임계 상태로 상태 변환된다. 리저버 유닛(460)과 기판 건조부(100) 사이 구간의 배관(425a)에는 히터 자켓(미도시)이 제공될 수 있다. 히터 자켓은 건조 유체가 기판 건조부(100)로 이동하는 동안 초임계 상태를 유지할 수 있도록 건조 유체를 가열한다.
이하, 상술한 기판 처리용 유체 공급 시스템을 이용하여 유체를 공급하는 방법을 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리용 유체 공급 방법을 간략하게 나타내는 순서도이다.
도 7을 참조하면, 기판 처리용 유체 공급 방법은 기판 건조 단계(S10), 건조 유체 분리 단계(S20), 그리고 건조 유체 공급 단계(S30)를 포함한다. 기판 건조 단계(S10)는 건조 유체를 공급하여 기판상에 도포된 린스액을 건조한다. 건조 유체 분리 단계(S20)는 기판 건조 단계에서 건조 유체와 린스액이 혼합된 혼합 유체를 회수하고, 회수된 혼합 유체에서 건조 유체를 분리한다. 그리고, 건조 유체 공급 단계(S30)는 혼합 유체에서 분리된 건조 유체를 기판에 재공급한다. 기판 건조 단계(S10), 건조 유체 분리 단계(S20), 그리고 건조 유체 공급 단계(S30)는 순차적으로 진행된다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 기판 건조 단계(S10)는 세정 및 린스 공정이 완료된 기판(W)을 대상으로 수행된다. 기판 세정부(11)에서 세정 및 린스 공정이 완료된 기판(W)은 기판 이송부(12)에 의해 공정 챔버(110) 내부로 이송된다. 기판(W)은 린스액이 도포된 상태에서 기판 지지 부재(120)에 놓인다. 공정 챔버(110)의 내부가 밀폐된 상태에서 공급 포트(130)를 통해 초임계 상태의 건조 유체가 공급된다. 건조 유체는 공정 챔버(110)의 내부로 확산되고, 공정 챔버(110)의 내부 압력이 상승한다. 공정 챔버(110)의 내부 압력은 임계 압력에 근접되며, 건조 유체는 기판(W)상에 도포된 린스액을 용해시킨다. 린스액과 건조 유체가 혼합된 혼합 유체는 회수되어 유체 공급관(140)을 통해 건조 유체 분리부(20)에 공급된다.
건조 유체 분리 단계(S20)는 제1분리 단계(S21)와 제2분리 단계(S22)를 포함한다.
제1분리 단계(S21)는 혼합 유체를 제1압력보다 낮은 제2압력으로 감압하여 혼합 유체에 포함된 건조 유체를 린스액과 상이하게 상변화시키고, 상변화된 건조 유체를 린스액으로부터 1차 분리한다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 혼합 유체는 분리 탱크(210)의 내부로 토출되는 과정에서 부피가 팽창하고 압력이 제2압력으로 감압된다. 이 과정에서 분리 탱크(210)의 내부 온도가 낮아진다. 히터(240)는 분리 탱크(210)를 가열하여 분리 탱크(210)의 내부 온도를 상온으로 유지시킨다. 상술한 조건에서, 건조 유체는 기화되어 액체 상태의 린스 액과 1차 분리된다. 액체 상태의 린스 액은 중력에 의해 분리 탱크(210)의 바닥면에 고인 후 배출관(221)을 통해 외부로 배출되고, 기체 상태의 건조 유체는 회수관(230)을 통해 회수되어 제2분리부(300)에 공급된다.
제2분리단계(S22)는 1차 분리된 건조 유체를 흡착제에 통과시켜 건조 유체를 린스액으로부터 2차 분리한다. 도 1, 도 4, 그리고 도 5를 참조하면, 1차 분리된 건조 유체는 유체 공급 조절부(340)의 조절로 제1흡착 유닛(310)에 공급된다. 건조 유체는 흡착 용기(311) 내에 제공된 흡착제(312)를 통과한다. 건조 유체가 흡착제(312)를 통과하는 과정에서 건조 유체에 포함된 린스액은 흡착제(312)의 표면에 흡착된다. 린스액이 흡착제(312)의 표면에 흡착되는 과정에서 열이 발생한다. 냉각 부재(313)는 흡착 용기(311) 내부를 냉각시켜, 흡착 용기(311)의 내부 온도가 상승하는 것을 억제한다. 흡착제(312)에 의해 린스 액이 2차 제거된 건조 유체는 배출관(350)을 통해 배출된다. 검출기(360)는 배출관(350)을 통해 배출되는 건조 유체의 순도를 측정한다. 검출기(360)에서 측정된 데이터는 제어부(380)에 제공된다. 건조 유체에 불순물이 검출되는 경우, 제어부(380)는 건조 유체가 제2흡착 유닛(320)에 공급되도록 유체 공급 조절부(340)를 조절한다.
배출관(350)을 통해 배출된 건조 유체는 펌프(370)와 액화기(410)를 순차적으로 거친다. 건조 유체는 펌프(370)에 의하여 고압 상태로 압력 변화된다. 건조 유체는 액화 압력에 근접하도록 압력이 상승될 수 있다. 그리고, 건조 유체는 액화기(410)에 의하여 상기 압력 조건에서 액체 상태를 유지할 수 있는 온도로 냉각된다. 액화된 건조 유체는 유체 저장부(420)에 저장된다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 유량 측정부(423)는 저장 탱크(421)에 저장된 건조 유체의 유량을 측정한다. 측정된 데이터는 제어부(440)에 제공된다. 저장 탱크(421)에 저장된 건조 유체의 유량이 기 설정된 유량에 미치지 못하는 경우, 제어부(440)는 보조 유체 저장부(430)를 통해 보조 유체를 공급한다. 보조 유체 저장부(431)에 저장된 보조 유체는 정제부(433), 펌프(434), 그리고 액화기(410)를 순차적으로 지나 저장 탱크(421)에 저장된다. 보조 유체는 정제부(433)를 지나면서 불순물이 제거된다. 그리고, 건조 유체는 펌프(434)를 거치면서 고압 상태로 압력 변화되고, 액화기(420)를 거치면서 냉각되어 액체 상태로 상태 변화된다. 건조 유체는 액체 상태로 저장 탱크(421)에 저장된다.
저장 탱크(421)에 저장된 건조 유체는 기판 건조부(100)에 재공급된다. 건조 유체는 배관(425)을 통해 고압 펌프(450)와 리저버 유닛(460)을 순차적으로 거쳐 기판 건조부(100)에 공급된다. 건조 유체는 고압 펌프(450)에 의해 임계 압력 이상으로 압력 상승하고, 리저버 유닛(460)에 의해 가열되어 임계 온도 이상으로 유지된다. 건조 유체는 초임계 상태로 상태 변화되어 기판 건조부(100)에 공급된다.
도 8은 제1분리기에서 분리된 유체에 포함된 성분을 나타내는 그래프이고, 도 9는 제1분리기와 제2분리기에서 순차적으로 분리된 유체에 포함된 성분을 나타내는 그래프이다. 유체는 특정 컬럼(coluum)을 통해 성분 분석되었으며, 유체의 성분에 따라 검출되는 시간이 서로 상이하다. 본 실험은 린스액으로 이소프로필 알코올을 사용하였고, 이소프로필 알코올이 4~5분 영역에서 검출되도록 세팅되었다. 그래프의 가로축은 성분 분석이 진행되는 시간을 나타내고, 세로축은 검출된 성분의 단위 체적당 질량(m/V)을 나타낸다.
도 8을 참조하면, 제1분리기에서 분리된 유체의 성분 분석이 시작된 후, 약 4 내지 5.5분 구간에서 곡선 그래프가 나타난다. 그래프는 약 4.5분에서 약 240m/V가 검출된다. 이는 제1분리기에서 이소프로필 알코올이 효율적으로 분리되지 않았다는 것을 의미한다.
도 9를 참조하면, 제1 및 제2분리기에서 순차적으로 분리된 유체의 성분 분석에는 약 4 내지 5분 구간에서 특정 그래프가 나타나지 않는다. 이는 검출되는 이소프로필 알코올 유량이 도 8의 실험예보다 현저하게 낮아졌음을 의미한다.
이와 같이, 본 발명의 건조 유체 분리부는 제1분리부와 제2분리부를 순차적으로 구비함으로써, 린스액의 분리 효율이 향상될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 유체 공급 시스템 10: 기판 처리부
11: 기판 세정부 12: 기판 이송부
20: 건조 유체 분리부 30: 건조 유체 공급부
100: 기판 건조부 200: 제1분리부
210: 분리 탱크 220: 배출관
230: 회수관 240: 히터
300: 제2분리부 310: 제1흡착 유닛
311: 흡착 용기 312: 흡착제
313: 냉각 부재 320: 제2흡착 유닛
410: 액화기 420: 유체 저장부
430: 보조 유체 공급부 440: 제어부
450: 고압 펌프 460: 리저버 유닛
11: 기판 세정부 12: 기판 이송부
20: 건조 유체 분리부 30: 건조 유체 공급부
100: 기판 건조부 200: 제1분리부
210: 분리 탱크 220: 배출관
230: 회수관 240: 히터
300: 제2분리부 310: 제1흡착 유닛
311: 흡착 용기 312: 흡착제
313: 냉각 부재 320: 제2흡착 유닛
410: 액화기 420: 유체 저장부
430: 보조 유체 공급부 440: 제어부
450: 고압 펌프 460: 리저버 유닛
Claims (10)
- 건조 유체를 공급하여 기판상에 도포된 린스액을 건조하는 기판 건조부;
상기 기판의 건조과정에서 상기 건조 유체와 상기 린스액이 혼합된 혼합 유체를 상기 기판 건조부로부터 회수하고, 상기 혼합 유체에서 상기 건조 유체를 분리하는 건조 유체 분리부; 및
상기 건조 유체 분리부에서 분리된 상기 건조 유체를 상기 기판 건조부에 재공급하는 건조 유체 공급부를 포함하는 기판 처리용 유체 공급 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 혼합 유체는 상기 기판 건조부에서 제1압력으로 유지되고,
상기 건조 유체 분리부는
상기 혼합 유체를 상기 제1압력보다 낮은 제2압력으로 감압하여 상기 혼합 유체에 포함된 상기 건조 유체를 상기 린스액과 상이하게 상변화시키고, 상변화된 상기 건조 유체를 상기 린스액로부터 1차 분리하는 제1분리부; 및
상기 제1분리부와 연결되며, 1차 분리된 상기 건조 유체를 흡착제에 통과시켜 상기 건조 유체를 상기 린스액으로부터 2차 분리하는 제2분리부를 포함하는 기판 처리용 유체 공급 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 흡착제는 제올라이트(zeolite)를 포함하는 기판 처리용 유체 공급 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 제1분리부는
상기 기판 건조부에서 회수된 상기 혼합 유체를 저장하는 공간이 내부에 형성된 분리 탱크;
상기 건조 유체와 분리된 상기 린스액을 상기 분리 탱크 외부로 배출하며, 상기 린스액이 유입되는 유입구가 상기 분리 탱크의 바닥면에 결합하는 배출관;
상기 린스액과 분리된 건조 유체를 회수하며, 상기 건조 유체가 유입되는 회수구가 상기 배출관의 유입구보다 높게 위치하는 회수관; 및
상기 분리 탱크에 설치되며, 상기 분리 탱크 내부를 가열하는 히터를 포함하는 기판 처리용 유체 공급 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 제2분리부는
상기 흡착제가 내부에 제공된 제1흡착 용기;
상기 흡착제가 내부에 제공된 제2흡착 용기;
상기 제1분리부에서 분리된 상기 건조 유체를 회수하며, 일단이 상기 제1분리부와 연결되고, 타단이 분기되어 상기 제1흡착 용기와 상기 제2흡착 용기에 각각 연결되는 회수관;
상기 회수관에 설치되며, 상기 제1흡착 용기와 상기 제2흡착 용기 중 어느 하나에 선택적으로 상기 건조 유체를 공급하는 유체 공급 조절부;
상기 제1흡착 용기와 상기 제2흡착 용기에서 배출되는 상기 건조 유체의 순도를 측정하는 검출부;
상기 검출부에서 제공된 상기 건조 유체의 순도를 분석하고, 상기 건조 유체에 불순물이 검출되는 경우, 상기 제1흡착 용기와 상기 제2흡착 용기 중 다른 하나에 상기 건조 유체가 공급되도록 상기 유체 공급 조절부를 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리용 유체 공급 시스템. - 제 2 항에 있어서,
상기 건조 유체 공급부는
상기 제2분리부에서 분리된 상기 건조 유체를 액화시키는 액화기;
상기 액화기와 연결되며, 액화된 상기 건조 유체가 저장되는 공간이 내부에 형성된 저장 탱크; 및
상기 저장 탱크에 설치되며, 상기 저장 탱크 내부를 냉각하는 냉각기를 포함하는 기판 처리용 유체 공급 시스템. - 제 6 항에 있어서,
상기 건조 유체 공급부는
상기 저장 탱크에 저장된 상기 건조 유체의 유량을 측정하는 유량 측정부; 및
상기 건조 유체의 유량이 기설정된 양에 미치지 못하는 경우, 상기 건조 유체와 동종의 보조 유체를 상기 저장 탱크에 공급하는 보조 유체 공급부를 더 포함하는 기판 처리용 유체 공급 시스템. - 건조 유체를 공급하여 기판상에 도포된 린스액을 건조하는 기판 건조 단계;
상기 기판 건조 단계에서 상기 건조 유체와 상기 린스액이 혼합된 혼합 유체를 회수하고, 회수된 상기 혼합유체에서 상기 건조 유체를 분리하는 건조 유체 분리 단계; 및
상기 혼합 유체에서 분리된 상기 건조 유체를 기판에 재공급하는 건조 유체 공급 단계를 포함하는 기판 처리용 유체 공급 방법. - 제 8 항에 있어서,
상기 기판 건조 단계에서 상기 혼합 유체는 제1압력으로 유지되고,
상기 건조 유체 분리 단계는
상기 혼합 유체를 상기 제1압력보다 낮은 제2압력으로 감압하여 상기 혼합 유체에 포함된 상기 건조 유체를 상기 린스액과 상이하게 상변화시키고, 상변화된 상기 건조 유체를 상기 린스액으로부터 1차 분리하는 제1분리 단계; 및
상기 1차 분리된 건조 유체를 흡착제에 통과시켜 상기 건조 유체를 상기 린스액으로부터 2차 분리하는 제2분리 단계를 포함하는 기판 처리용 유체 공급 방법. - 제 9 항에 있어서,
상기 흡착제는 서로 병렬 연결된 제1흡착 용기와 제2흡착 용기 내부에 각각 제공되고,
상기 제2분리 단계는
상기 1차 분리된 건조 유체를 상기 제1흡착 용기와 상기 제2흡착 용기 중 어느 하나에 선택적으로 공급하고, 상기 건조 유체가 공급된 흡착 용기에서 배출되는 상기 건조 유체의 순도를 측정하며, 상기 건조 유체에서 불순물이 검출되는 경우, 상기 제1흡착 용기와 상기 제2흡착 용기 중 다른 하나에 상기 건조 유체를 공급하는 기판 처리용 유체 공급 방법.
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