KR20140103650A - 약액 공급기, 약액 공급기를 구비하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판의 처리방법 - Google Patents

약액 공급기, 약액 공급기를 구비하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판의 처리방법 Download PDF

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Abstract

습식처리용 약액 공급기 및 이를 구비하는 습식 처리장치가 개시된다. 약액 공급기는 약액 혼합물을 공정챔버로 공급하는 약액 공급라인 또는 약액 혼합물을 구성하는 소스물질을 공급하는 소스 공급라인 상에 배치된 인라인 히터에 의해 습식처리 공정 수행 시점에만 가열되고 대기상태에서는 가열되지 않는다. 이에 따라, 약액 공급기의 가동비용을 줄일 수있다. 한편, 약액 저장조의 내부를 밀폐공간으로 구성하고 내부압력을 높임으로써 소스물질의 증발을 방지한다. 이에 따라, 약액 혼합물의 사용시간을 증가시키고 폐기량을 줄일 수 있다.

Description

약액 공급기, 약액 공급기를 구비하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판의 처리방법 {Chemical supplier, processing apparatus including the chemical supplier and method of processing a substrate using the cleaning apparatus}
본 발명은 약액 공급기, 약액 공급기를 구비하는 기판 처리장치 및 이를 이용한 기판의 처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 반도체 웨이퍼를 습식 처리하기 위한 약액(chemicals)을 공급하는 약액 공급기, 상기 약액 공급기를 구비하는 반도체 웨이퍼 처리 장치 및 이를 이용한 반도체 웨이퍼의 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 웨이퍼와 같은 반도체 기판 상에 증착공정, 식각공정, 이온 주입공정, 배선공정 및 세정공정과 같은 다양한 단위공정을 통하여 제조된다. 특히, 개별 공정에 최적화된 약액 혼합물(chemical mixture)을 이용하여 상기 반도체 기판을 처리하는 습식공정이 상기 단위공정 또는 상기 단위공정에 수반하는 부수공정으로 널리 이용되고 있다.
일반적인 습식 처리공정에서, 내부 순환회로에 의해 공급탱크 내부에 고온의 대기상태로 저장된 약액 혼합물은 기판 처리 공정의 개시와 함께 다수의 공급 관로를 통하여 개별적인 공정 챔버의 내부로 공급된다. 이때, 상기 약액 혼합물은 고압 상태에서 상기 공급탱크로부터 방출되어 공정 챔버로의 이송시간을 최소화함으로써 약액 혼합물이 공급관로를 이동하는 동안의 온도하강을 최소화하고 있다. 이에 따라, 고온의 약액 혼합물을 기판에 대한 습식처리 공정의 개시 시점에 정확하게 공정 챔버로 분사할 수 있다.
그러나, 약액 혼합물을 고온의 대기상태로 유지하기 위한 내부 순환회로는 주기적인 히터의 구동으로 인하여 약액 공급기의 가동비용이 증대되는 문제점이 있다. 또한, 약액 혼합물은 항상 고온 상태를 유지하므로 약액 혼합물로부터 성분 조성물의 증발을 촉진하여 혼합 후 일정시간(약액 사용시간)이 경과한 경우 약액 혼합물의 성질이 변하여 탱크 및 공급관로 내부에 잔존하는 약액을 폐기하고 새로운 약액 혼합물 생성하고 기판 처리를 수행하여야 한다. 이에 따라, 약액 소모량이 증가하고 약액 사용시간에 기판 처리 공정시간이 영향을 받으므로 전체적인 반도체 제조공정 시간이 증가하는 원인으로 기능한다.
따라서, 약액 공급기의 가동비용과 약액 소모량을 줄일 수 있는 새로운 약액 공급기 및 이를 구비하는 기판 처리장치와 기판 처리방법이 요구되고 있다.
본 발명의 실시예들은 상기의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로서, 공급관로 상에 상온의 약액 혼합물을 고온으로 가열할 수 있는 히터를 배치하여 약액 혼합물을 고온의 대기상태로 유지하기 위한 내부 순환회로를 제거한 약액 공급기를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예들은 상기한 바와 같은 약액 공급기를 구비하고 반도체 기판에 대하여 습식 처리를 수행하는 기판 처리장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시예들은 상기한 바와 같은 기판 처리 장치를 이용하여 반도체 기판을 처리하는 기판 처리방법을 제공한다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 실시예들에 의한 약액 공급기는 기판에 대한 습식 처리용 약액 혼합물이 상온상태에서 저장되는 밀폐형 약액 저장조, 상기 약액 저장조로부터 적어도 하나의 공정 챔버로 상기 약액 혼합물을 전송하는 공급라인, 상기 공급라인 상에 배치되어 상기 약액 혼합물을 공정온도로 가열하는 인라인 히터(inline heater) 및 상기 약액 혼합물을 상기 공정 챔버로 전송하는 구동력을 제공하는 구동부를 포함한다.
일실시예로서, 상기 약액 저장조는 상기 약액 혼합물을 구성하는 약액 소스물질이 공급되는 소스 공급부, 상기 공급라인과 연결되어 상기 약액 혼합물을 배출하는 약액 배출부를 구비하고 상기 약액 혼합물을 저장하는 내부공간을 구비하는 개방형 용기, 및 상기 용기와 결합되어 상기 내부공간을 외부와 밀폐시키고 상기 내부공간의 압력을 대기압보다 큰 공정압력으로 유지하기 위한 내부압력 조절용 가스 주입밸브 및 상기 주입된 가스를 선택적으로 배출할 수 있는 가스 배출밸브를 구비하는 덮개를 포함한다.
일실시예로서, 상기 내부압력 조절용 가스는 아르곤 및 질소가스 중의 어느 하나를 포함한다.
일실시예로서, 상기 히터는 히터 몸체, 상기 히터 몸체의 내부에 배치되어 상기 공급라인과 연결되는 제1 및 제2 단부를 구비하고 상기 약액 혼합물이 통과하는 코일형 세관, 상기 코일형 세관을 감싸도록 상기 히터 몸체의 내부를 채우고 상기 코일형 세관 내부를 유동하는 상기 약액 혼합물로 열을 전달하는 열전달 매개물, 상기 열전달 매개물을 가열하는 전열부재를 포함한다.
일실시예로서, 상기 공급라인의 단부에 배치되어 상기 약액 혼합물을 상기 반도체 기판으로 분사하는 노즐 및 상기 노즐과 인접한 공급라인 상에 배치되어 상기 약액 혼합물이 상기 공급라인을 따라 전송되는 동안 발생한 열손실을 보상하는 온도 보상유닛을 더 포함한다.
일실시예로서, 상기 온도 보상 유닛은 상기 공급라인을 둘러싸고 상기 약액 혼합물보다 높은 온도를 갖는 열전달 보조 유체가 유동하는 보조 파이프, 상기 보조 파이프의 제1 단부에 배치되어 고온 고압의 열량 보상 유체를 공급하는 보상유체 공급기 및 상기 제1 단부에 대응되는 상기 보조 파이프의 제2 단부에 배치되어 상기 열량 보상 유체를 수용하는 보상유체 수용기를 포함한다. 상기 보조 열전달 유체는 70℃ 내지 100℃의 온도를 갖는 탈이온수(deionized water, DIW)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 실시예들에 의한 약액 공급기는 약액 소스물질이 각각 저장된 다수의 소스 저장조, 상기 소스 저장조와 연결되고 상기 소스물질을 전송하기 위한 전송 펌프를 구비하여 개별적으로 상기 약액 소스물질을 전송하는 다수의 소스 공급라인들, 상기 각각의 소스 공급라인 상에 배치되어 상기 약액 소스물질을 공정온도로 가열하는 다수의 인라인 히터(in-line heater)들, 공정온도로 가열된 상기 다수의 약액 소스물질들이 혼합되어 기판에 대한 습식 처리를 수행하는 고온의 약액 혼합물이 저장되는 밀폐형 약액 저장조, 상기 약액 저장조로부터 적어도 하나의 공정 챔버로 상기 약액 혼합물을 전송하는 적어도 하나의 약액 공급라인; 및 상기 약액 혼합물을 상기 공정챔버로 전송하는 구동력을 제공하는 구동부를 포함한다.
일실시예로서, 상기 약액 혼합물이 상기 약액 공급라인을 따라 전송되는 동안 상기 약액 혼합물로부터 손실된 열을 보상하는 온도 보상유닛을 더 포함한다.
일실시예로서, 상기 약액 공급라인의 단부에 배치되어 상기 약액 혼합물을 상기 반도체 기판으로 분사하는 노즐을 더 포함하고, 상기 약액 저장조는 상기 노즐과 인접한 상기 공정챔버의 상부에 배치된다.
일실시예로서, 상기 인라인 히터와 상기 약액 저장조 사이에 배치되어 상기 인라인 히터에 의해 가열된 상기 약액 소스물질이 상기 소스 공급라인을 따라 전송되는 동안 상기 약액 소스물질로부터 손실된 열을 보상하는 온도 보상유닛을 더 포함한다.
일실시예로서, 기 약액 저장조와 상기 공정챔버 사이에 배치되어 상기 약액 혼합물의 온도를 상기 공정온도로 근접시키도록 열교환을 수행하는 추가 온도 보상유닛을 더 포함한다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 실시예들에 의한 반도체 기판용 습식 식각 처리 장치는 처리대상 기판이 로딩되는 적어도 하나의 공정챔버, 상기 기판에 대한 습식처리용 약액 혼합물이 저장되는 밀폐형 약액 저장조 및 상기 약액 혼합물을 공정온도로 가열하는 인라인 히터(in-line heater)를 구비하고 상기 기판의 상부로 상기 약액 혼합물이 분사되도록 상기 공정 챔버의 내부로 상기 약액 혼합물을 공급하는 약액 공급기, 및 상기 약액 혼합물이 분사된 상기 기판으로 세정액을 분사하도록 상기 공정 챔버의 내부로 상기 세정액을 공급하는 세정액 공급기를 포함한다.
일실시예로서, 상기 약액 공급기는 상온상태에서 상기 약액 저장조로부터 상기 공정 챔버로 상기 약액 혼합물을 전송하는 약액 공급라인을 포함하고 상기 인라인 히터는 상기 약액 공급라인 상에 배치된다.
일실시예로서, 상기 약액 공급라인은 단일한 상기 약액 저장조로부터 다수의 공정챔버로 분기되어 연결된다.
일실시예로서, 상기 약액 공급기는 상기 약액 혼합물을 구성하기 위한 약액 소스물질이 저장된 다수의 소스 저장조로부터 상기 약액 저장조로 상기 약액 소스물질을 전송하는 다수의 소스 공급라인을 포함하고 상기 인라인 히터는 상기 각 소스 공급라인 상에 배치되어 상기 약액 저장조에 저장된 상기 약액 혼합물은 공정온도로 설정된다.
일실시예로서, 상기 약액 저장조는 상기 공정챔버에 개별적으로 대응하도록 다수 배치되어 각 공정챔버에 대하여 독립적인 습식 처리조건을 설정된다.
일실시예로서, 상기 약액 공급기와 상기 공정챔버 사이에 배치되어 상기 약액 혼합물이 상기 약액 공급라인을 따라 이동하는 동안 상기 공정온도로부터 강하된 경우 강하된 온도를 보상하기 위한 온도 보상 유닛을 더 포함한다.
일실시예로서, 상기 습식 처리 장치는 상기 기판을 다수 적재하고 이동할 수 있는 기판 카세트, 상기 기판 카세트로부터 상기 처리대상 기판을 상기 공정챔버로 로딩하고 상기 습식 처리가 완료된 상기 기판을 상기 공정챔버로부터 상기 기판 카세트로 언로딩 시키는 기판 이송수단, 및 상기 공정챔버에 따라 상기 약액 혼합물의 공급조건 및 습식 처리조건을 개별적으로 조절하는 제어부를 포함한다.
일실시예로서, 세정이 완료된 상기 기판으로부터 상기 세정액을 제거하기 위한 건조 유체 공급기를 더 포함한다. 상기 건조유체 공급기는 상기 세정액 공급기와 일체로 배치된다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 실시예들에 의한 기판 처리방법에 의하면, 밀폐형 약액 저장조의 내부에 기판에 대한 습식 처리용 약액 혼합물을 상온상태로 저장한다. 상기 약액 혼합물을 상기 약액 저장조로부터 배출하여 상기 기판이 로딩된 공정챔버로 공급한다. 상기 약액 혼합물이 상기 공정챔버로 공급되는 동안 상기 약액 혼합물을 공정온도로 가열한다. 공정온도를 갖는 상기 약액 혼합물을 회전하는 상기 기판의 표면으로 분사한다. 약액 혼합물이 분사된 상기 기판에 탈이온수를 분사하여 세정한다.
일실시예로서, 상기 약액 혼합물을 상기 약액 저장조로부터 배출하는 단계는 상기 약액 저장조 내부로 충진되는 가스에 의한 저장조 내부 압력 및 상기 약액 저장조로부터 상기 약액 혼합물을 추출하는 펌핑 압력 중의 적어도 하나의 압력에 의해 수행된다.
일실시예로서, 상기 약액 혼합물을 가열하는 단계는 상기 공정챔버로 상기 약액 혼합물을 공급하는 공급라인 상에 배치된 인라인 히터에 의해 수행된다.
일실시예로서, 상기 약액 혼합물을 가열하는 단계는 상기 약액 혼합물이 상기 공급라인을 따라 전송되는 도중 발생한 열손실을 보상하도록 상기 공정챔버와 인접한 상기 공급라인 사이의 열교환을 수행한다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위한 실시예들에 의한 기판 처리방법에 의하면, 공정온도로 가열된 소스 물질을 밀폐형 약액 저장조로 공급하여 상기 약액 저장조의 내부에 공정온도를 갖는 약액 혼합물을 저장한다. 상기 약액 혼합물을 상기 약액 저장조로부터 배출하여 습식 처리 대상 기판이 로딩된 공정챔버로 공급한다. 공정온도를 갖는 상기 약액 혼합물을 회전하는 상기 기판의 표면으로 분사한다. 약액 혼합물이 분사된 상기 기판에 탈이온수를 분사하여 세정한다.
일실시예로서, 상기 소스물질에 대한 가열은 상기 약액 저장조로 상기 소스물질을 공급하는 공급라인 상에 배치된 인라인 히터에 의해 수행된다.
일실시예로서,상기 약액 혼합물을 분사하기 전에, 상기 약액 혼합물이 상기 공급라인을 따라 전송되는 도중 발생한 열손실을 보상하도록 상기 공정챔버와 인접한 상기 공급라인을 중탕하는 단계를 더 포함한다.
일실시예로서, 상기 약액 혼합물을 상기 약액 저장조로부터 배출하는 단계는 상기 약액 저장조 내부로 충진되는 가스에 의한 저장조 내부 압력 및 상기 약액 저장조로부터 상기 약액 혼합물을 추출하는 펌핑 압력 중의 적어도 하나의 압력에 의해 수행된다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 반도체 기판에 대한 습식 처리용 약액 혼합물은 약액 저장조로부터 공정챔버로 연결되는 약액 공급관로 또는 소스물질이 저장된 소스 저장조로부터 약액 저장조로 연결되는 소스 공급라인 상에 배치되어 기판 처리가 수행되는 동안에만 고온으로 가열되고 대기상태에서는 상온상태로 유지된다. 이에 따라, 기판 처리를 위해 대기하는 동안에도 고온상태를 유지하는 종래의 약액 공급기와 비교하여 가동비용을 줄일 수 있다. 또한, 상기 약액 저장조를 개방 시스템(open system)이 아니라 폐쇄 시스템(closed system)으로 구성하여 상기 약액 혼합물의 성분인 소스물질이 개별적으로 증발하는 것을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 조성의 변화에 따른 약액 혼합물의 성질변화를 최소화하여 사용시간을 증가시키고 약액 혼합물의 폐기를 최소화 할 수 있다. 추가적으로, 상기 약액 저장조 및 소스 저장조를 각 공정챔버에 대응하여 개별적으로 배치함으로써 상기 약액 혼합물을 이용하는 공정조건을 각 공정챔버 별로 개별적으로 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 약액 공급기를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 인라인 히터를 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 온도 보상 유닛을 나타내는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 약액 공급기를 나타내는 구성도이다.
도 5는 도 4에 도시된 약액 공급기의 변형 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 도 1에 도시된 약액 공급기를 구비하는 습식 처리장치를 나타내는 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 도 4에 도시된 약액 공급기를 구비하는 습식 처리장치를 나타내는 구성도이다.
도 8은 도 7에 도시된 습식 처리장치의 변형 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 기판 처리방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 도 9에 도시된 약액 혼합물을 가열하는 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 기판 처리방법을 나타내는 흐름도이다.
도 12는 도 11에 도시된 약액 혼합물을 저장하는 단계를 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
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. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
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, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
약액 공급기에 관한 실시예
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 약액 공급기를 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 약액 공급기(1000)는 기판(w)에 대한 습식 처리용 약액 혼합물(chemical mixture, C)이 상온상태에서 저장되는 밀폐형 약액 저장조(100), 상기 약액 저장조(100)로부터 적어도 하나의 공정 챔버(P)로 상기 약액 혼합물(C)을 전송하는 공급라인(200), 상기 공급라인(200) 상에 배치되어 상기 약액 혼합물(C)을 공정온도로 가열하는 인라인 히터(inline heater, 300) 및 상기 약액 혼합물(C)을 상기 공정 챔버(P)로 전송하는 구동력을 제공하는 구동부(400)를 포함한다.
일실시예로서, 상기 약액 저장조(100)는 상기 약액 혼합물(C)을 구성하는 약액 소스물질(미도시)이 공급되는 소스 공급부(110), 상기 공급라인(200)과 연결되어 상기 약액 혼합물을 배출하는 약액 배출부(120)를 구비하고 상기 약액 혼합물(C)을 저장하는 내부공간을 구비하는 개방형 용기(101) 및 상기 용기(101)와 결합되어 상기 내부공간을 외부와 밀폐시키고 상기 내부공간의 압력을 대기압보다 큰 공정압력으로 유지하기 위한 내부압력 조절용 가스 주입밸브(140) 및 상기 주입된 가스를 선택적으로 배출할 수 있는 가스 배출밸브(130)를 구비하는 덮개(102)를 포함한다.
상기 약액 혼합물(C)은 상기 약액 저장조(100)의 외부에서 형성되어 상기 소스 공급부(110)를 통하여 주입될 수도 있고 각각의 상기 소스물질이 상기 소스 공급부(110)를 통하여 약액 저장조(100)로 주입되고 상기 저장조(100)의 내부에서 혼합되어 형성될 수도 있다.
상기 약액 혼합물(C)은 상기 기판(w)에 대한 습식 처리의 종류에 따라 다양하게 제공될 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(w)에 대하여 습식 식각공정을 진행하는 경우에는 식각대상 막질의 성분에 대하여 충분한 식각속도를 낼 수 있도록 혼합물의 성분을 조절할 수 있다. 이와 달리, 일정한 반도체 제조 단위공정을 수행한 후 진행되는 습식 세정공정을 수행하는 경우에는 단위공정의 결과 잔존하는 오염물, 잔류물 또는 파티클(particles)의 성분을 고려하여 상기 약액 혼합물의 성분을 조절할 수 있다. 예를 들면, 상기 약액 혼합물(C)은 HF 또는 SF6을 구비하는 표준 세정액(standard cleaning-1, SC-1) 또는 수산화암모늄(NH4OH)을 순수(pure water)에 용해시킨 수산화암모늄 수용액을 포함할 수 있다.
상기 약액 혼합물(C)은 적어도 하나 이상의 상기 소스물질이 용매에 용해된 용액의 형태로 제공되며, 용매와 소스물질의 물성이 서로 상이하여 서로 상이한 증기압을 갖는다. 따라서, 상기 약액 혼합물(C)의 표면이 외부로 자유롭게 노출되는 개방형 저장조인 경우 용매와 소스물질 중의 일부가 외부로 증발하여 약액 혼합물(C)의 화학적 성질을 변경시킨다. 이에 따라, 상기 기판(w)에 대한 습식처리에 요구되는 물성을 상실하여 일정시간(이하, 약액 사용시간(chemical lifetime))이 경과하게 되면 폐기된다. 따라서, 상기 약액 혼합물(C)을 이용하는 습식 처리는 상기 약액 혼합물의 사용시간 내에 수행되어야 하는 한계를 갖고 있다.
그러나, 본 실시예에 의한 상기 약액 저장조(100)는 개방형 용기(101)의 상부를 덮개(102)로 밀폐하여 외부와 차단시킴으로써 상기 약액 혼합물(C)과 외부와의 직접 접촉을 차단하여 소스물질의 대기 중으로의 증발을 차단할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 약액 혼합물(C)로 채워지지 않은 저장조(100)의 잔류 내부공간을 고압의 가스로 충진하여 상기 약액 혼합물(C)의 증발을 억제할 수 있다. 즉, 상기 약액 혼합물(C)의 주위 압력을 높임으로써 상기 소스물질의 증발을 효과적으로 억제함으로써 상기 약액 혼합물의 사용시간을 연장시킬 수 있다.
특히, 후술하는 바와 같이 상기 가스 주입에 의한 저장조(100)의 내부압력 증가는 상기 약액 혼합물(C)을 저장조(100)로 배출하기 위한 배출압력으로 이용함으로써 구동펌프와 같은 별도의 구동수단이 없더라도 상기 약액 혼합물(C)을 상기 공정 챔버로 공급할 수 있다.
예를 들면, 상기 소스 공급부(110)는 상기 용기(101)의 측벽에 배치되어 구동조건에 따라 선택적으로 개방되고 기밀성이 우수한 볼 밸브를 포함하고 상기 약액 배출부(120)는 상기 저장조(100)의 하부에 배치되어 상기 구동부(400)의 가동에 연동되어 개폐되는 게이트 밸브를 포함한다. 상기 약액 혼합물(C)은 상기 덮개(102)를 제거하여 개방된 상기 용기(101)의 상부로 공급될 수도 있고 상기 소스 공급부(110)를 통하여 일정한 공급조건 하에 공급될 수도 있다.
또한, 상기 가스 주입밸브(140)는 상기 저장조(100)의 외부에서 내부로만 상기 압력조절용 가스를 공급하는 체크밸브로 구성할 수 있다. 이에 따라, 상기 덮개(102)와 용기(101)의 결합에 의해 상기 저장조(100)의 내부공간이 외부와 밀폐시키고 상기 압력조절용 가스를 저장조(100)의 내부공간으로 공급하여 일정한 내부압력까지 상승시킨다. 이에 따라, 상기 약액 혼합물(C)은 고압상태에서 상기 기판(w)에 대한 습식처리 공정이 개시될 때까지 대기할 수 있다. 이때, 상기 내부압력의 크기를 조절함으로써 상기 약액 혼합물(C)이 상기 저장조(100)로부터 배출되어 공정챔버(P)까지 전송되는 시간을 제어할 수 있다. 이때, 상기 약액 혼합물(C)의 공급시간을 일정하게 유지하기 위해서는 상기 내부압력이 약액 혼합물(C)이 되는 동안 일정하게 유지되어야 한다. 따라서, 약액 혼합물(C)이 배출되어 상기 잔류 내부공간의 체적이 증가하게 되면 압력조절용 가스가 자동으로 공급되어 상기 약액 저장조(100) 내부의 압력은 항상 일정하게 유지된다.
상기 압력 조절용 가스는 대기상태에서 상기 저장조(100)의 내부에서 약액 혼합물(C)과 반응을 최소화 할 수 있도록 불활성 기체를 이용한다. 예를 들면, 상기 압력 조절용 가스로 아르곤(Ar)이나 질소(N2)가스를 이용할 수 있다.
상기 가스 배출밸브(130)는 상기 저장조(100)의 내부압력 이상으로부터 상기 저장조(100)를 보호하기 위한 안전밸브로 기능한다. 상기 저장조(100)의 내부압력이 상기 용기(101) 및 덮개(102)가 용인할 수 있는 허용한계를 넘는 경우 자동으로 개방되어 상기 압력조절용 가스를 배출한다. 따라서, 상기 가스 배출밸브(130)는 상기 약액 공급기(1000)가 정상적으로 운전중인 경우에는 가동되지 않는다.
상기 용기(101) 및 덮개(102)는 상기 내부압력에 충분히 견딜 수 있는 강도를 갖고 상기 약액 혼합물과의 반응성을 억제할 수 있는 재질이면 다양한 물질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 스테인레스 스틸과 같은 강철이나 충분한 강도를 갖는 폴리머 수지를 포함할 수 있다. 특히, 상기 용기(101)와 덮개(102)가 접촉하는 부분에는 밀봉부재(미도시)를 배치하여 충분한 기밀성을 유지한다.
상기 공급라인(200)은 상기 약액 저장조(100)로부터 처리대상 기판이 배치된 공정챔버(P)로 상기 약액 혼합물(C)을 전송하는 배관 구조물을 포함한다. 따라서, 상기 공급라인(200)은 상기 약액 혼합물(C)의 배출압력을 견딜 수 있는 강도와 약액 혼합물(C)에 대한 내약품성(chemical resistance)이 있다면 다양한 재질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 공급라인(200)은 테프론과 같은 불소수지나 강도와 유연성이 모두 우수한 스타이렌 수지(styrene resin) 또는 폴리아미드 수지로 구성된 공급배관을 포함할 수 있다. 이와 달리, 유연성이 우수한 수지제품의 내측면에 강도 및 내약품성을 보강할 수 있는 도료나 고무를 코팅하여 구성할 수도 있다.
상기 공급라인(200) 상에 상기 약액 혼합물(C)을 공정챔버(P)로 전송하는 구동력을 제공하는 구동부(400) 및 상기 약액 혼합물을 공정온도까지 가열하는 인라인 히터(300)가 배치된다.
상기 구동부(400)는 저장조(100)에 저장된 약액 혼합물(C)을 공정챔버(P)로 강제 전송한다. 상기 약액 공급기(1000)를 구비하는 습식 처리 설비에서 요구되는 전송속도로 상기 약액 혼합물(C)을 공정챔버(P)로 전송할 수 있다면 다양한 구동수단이 제공될 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 구동부(400)는 상기 저장조(100)의 외부에서 약액 혼합물(C)의 하면에 인가되어 상기 약액 혼합물(C)을 강제 추출하기 위한 펌핑압력 인가 수단 및 상기 저장조(100)의 내부에서 약액 혼합물의(C)의 상면에 인가되어 상기 약액 혼합물(C)을 저장조(100)의 외부로 배출하기 위한 압력을 인가하는 내부압력 인가수단 중의 적어도 하나를 포함한다.
예를 들면, 상기 펌핑압력 인가수단은 공급라인(200) 상에 별도로 배치되어 약액 혼합물(C)을 펌핑하는 펌프 구조물을 포함하며, 상기 내부압력 인가수단은 상기 압력조절용 가스 및 상기 가스 주입 밸브(140)의 제어수단(미도시)을 포함한다. 상기 펌프 구조물은 공기의 압력을 조절하여 상기 공정챔버로 공급되는 상기 약액 혼합물(C)의 유량을 조절하는 에어펌프 또는 상기 저장조(100)와 공급라인(200) 사이의 압력차를 이용하여 약액 혼합물(C)을 강제 배출하는 진공펌프를 포함한다. 약액 혼합물(C)의 유량을 제어할 수 있는 별도의 유량 제어부(mass flow controller)를 배치할 수도 있다.
특히, 상기 압력 조절용 가스에 의한 저장조(100)의 내부압력이 상기 약액 혼합물(C)을 공정챔버(P)까지 공급할 수 있을 정도로 충분히 크게 인가할 수 있다면 별도의 펌프 구조물은 구비되지 않을 수 있다. 이에 따라, 펌프압력과 같이 별도의 구동압력이 인가되지 않더라도 상기 내부압력을 적절하게 조절함으로써 상기 약액 혼합물(C)을 공정챔버(P)로 공급할 수 있다.
본 실시예의 경우, 상기 약액 혼합물(C)은 상기 구동부에 의한 펌프 압력에 의해 저장조(100)로부터 배출되어 공급라인(200)을 따라 전송되고 상기 저장조(100)의 내부압력에 의해 전송속도를 높일 수 있다.
도시되지는 않았지만, 상기 약액 혼합물의 이송효율을 높이기 위해 상기 공급라인(200)을 따라 추가적인인 보조 펌프를 더 구비할 수도 있다.
본 실시예에 의한 약액 공급기(1000)는 대기상태에서 약액 혼합물(C)을 고온상태로 유지하기 위한 내부 순환회로를 구비하지 않으므로, 상온으로 유지된다. 따라서, 공급라인 상에 인라인 히터를 배치하여 상온상태의 약액 혼합물(C)을 습식처리에 적합한 공정온도로 가열하여 고온의 약액 혼합물(C)을 공정챔버(P)로 공급한다.
상기 히터(300)는 공급라인(200) 상에 배치되어 공급라인을 따라 유동하는 약액 혼합물(C)의 유동을 방해하지 않으면서 짧은 시간에 원하는 공정온도까지 약액 혼합물(C)의 온도를 상승할 수 있다면 다양한 히터가 배치될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 인라인 히터를 나타내는 구성도이다.
도 2를 참조하면, 상기 인라인 히터(300)는 히터 몸체(310), 상기 히터 몸체(310)의 내부에 배치되어 상기 공급라인(200)과 연결되는 제1 및 제2 단부(321,322)를 구비하고 상기 약액 혼합물(C)이 통과하는 코일형 세관(320), 상기 코일형 세관(320)을 감싸도록 상기 히터 몸체(310)의 내부를 채우고 상기 코일형 세관(320) 내부를 유동하는 상기 약액 혼합물(C)로 열을 전달하는 열전달 매개물(330), 상기 열전달 매개물(330)을 가열하는 전열부재(340)를 포함한다.
예를 들면, 상기 히터 몸체(310)의 내부에 유동성 액체인 열전달 매개물(330)로 채우고 상기 코일형 세관(320)이 상기 열전달 매개물(330)에 침잠되도록 배치한다. 상기 코일형 세관의 제1 및 제2 단부(321, 322)에는 각각 접속단자가 배치되어 상기 공급라인(200)과 각각 구비된다. 본 실시예의 경우, 상기 약액 혼합물(C)은 제 단부(321)를 통하여 상기 세관(320)으로 유입되고 제2 단부(322)를 통하여 세관(320)으로부터 배출된다.
상기 열전달 매개물(330)은 상기 주울열을 발생하는 전열부재(340)에 의해 가열되어 고온으로 유지되며 상기 약액 혼합물(C)은 상기 세관(320)을 경유하는 동안 상기 열전달 매개물(330)과 열교환을 한다. 이에 따라, 상기 제2 단부(321)를 통과하는 상기 약액 혼합물(C)은 공정온도까지 상승된다. 이때, 상기 세관(320)은 상기 열전달 매개물(330)과의 접촉면적을 최대화하기 위하여 코일형으로 배치할 수 있다.
상기 전열부재(340)는 전원부(350)의 구동에 의해 전기에너지가 공급되고 상기 전기에너지는 열에너지로 변환되어 상기 열전달 매개물(330)로 전달된다. 상기 전원부(350)는 히터 제어기(360)에 의해 제어되어 상기 전열부재(340)로 전달되는 전기에너지의 양을 조절할 수 있다. 이에 따라, 상기 약액 혼합물(C)의 온도를 조절할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 공급라인(200)이 코일형 세관(320)에 연결되고 상기 열전달 매개물에 의해 간접적으로 가열되는 구조를 개시하고 있지만, 열전달 효율과 공급라인의 구조 및 물성에 따라 다양하게 변형할 수 있음은 자명하다.
예를 들면, 다수의 코일형 세관(320)이 상기 히터 몸체(310)의 내부에 배치되어 약액 혼합물(C)의 가열시간을 단축할 수 있다. 또한, 상기 공급라인(200)이 코일형 세관(320)에 연결되는 것이 아니라 상기 공급라인(200)이 직접 상기 열전달 매개물(330)에 침잠되도록 구성할 수도 있다. 이와 달리, 상기 전열부재(340)를 상기 공급라인(200)의 내부에 직접 매립하여 공급라인(200)의 내부를 따라 유동하는 약액 혼합물(C)을 직접 가열할 수도 있다.
상기 공급라인(200)의 단부에는 공정온도로 가열된 상기 약액 혼합물(C)을 기판의 상면으로 분사하기 위한 분사노즐(210)이 구비된다. 예를 들면, 상기 기판(w)은 공정챔버(P)의 내부에서 일정한 회전속도로 회전하고 상기 분사노즐은 회전하는 기판(w)의 상부에 고정되어 고온의 약액을 기판 표면으로 분사한다. 이에 따라, 상기 약액 혼합물(C)은 상기 기판의 표면으로 균일하게 공급되고 기판의 표면에 대하여 화학처리를 수행한다.
선택적으로, 상기 공정챔버(P)와 인접한 상기 공급라인(200)에 상기 공급라인(20)을 따라 이송되는 동안 발생한 열손실을 보상하기 위한 온도 보상유닛을 더 배치할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 온도 보상 유닛을 나타내는 구성도이다.
도 3을 참조하면, 상기 온도 보상유닛(350)은 상기 공급라인(200)을 둘러싸고 상기 약액 혼합물(C)보다 높은 온도를 갖고 열손실 보상 유체(F)가 유동하는 보조 파이프(351), 상기 보조 파이프(351)의 제1 단부에 배치되어 고온 고압의 상기 열손실 보상 유체(F)를 공급하는 보상 유체 공급기(352) 및 상기 제1 단부에 대응되는 상기 보조 파이프(351)의 제2 단부에 배치되어 상기 열손실 보상 유체(F)를 수용하는 보상 유체 수용기(353)를 포함한다.
예를 들면, 상기 보상유체 공급기(352)에는 약 70℃ 내지 약 100℃의 온도의 탈이온수가 상기 열손실 보상유체(F)로 저장되고 상기 온도 보상유닛(350)의 구동신호에 따라 상기 보조 파이프(351)로 탈이온수를 방출한다. 상기 탈이온수는 보조 파이프(351)를 따라 상기 보상유체 수용기(353)를 향하여 유동하고 상기 노즐(210)과 인접한 공급라인(200)은 상기 보조 파이프(351)를 관통하도록 배치된다. 상기 보상유체 수용기(353)와 상기 보상유체 공급기(352)는 열공급기(미도시)를 매개로 서로 연결되어 폐순환 회로를 형성할 수 있다. 즉, 상기 약액 혼합물(C)과의 열교환으로 인하여 온도가 떨어진 탈이온수는 상기 보상유체 수용기(353)로 수용되고 내부 순환회로를 통하여 상기 보상유체 공급기(352)로 이송된다. 이때, 상기 열공급기를 통하여 상기 탈이온수는 가열되어 상기 온도로 재설정된다.
이에 따라, 상기 보조 파이프 내부에서 상기 탈이온수와 약액 혼합물(C) 사이에 열교환이 이루어짐으로써 약액 혼합물(C)의 열손실을 보상한다. 상기 인라인 히터(300)와 달리 상기 보상 유체 공급기(352)는 공급라인(200)을 통한 약액 혼합물(C)의 열손실을 보상할 정도의 열전달만으로 충분하므로 소형 열전달 부재만으로 충분하다.
따라서, 단일한 약액 저장조(100)로부터 다수의 공정챔버(P)로 약액 혼합물(C)을 공급하는 경우에도 상기 온도 보상 유닛(350)은 각 공정챔버(P)별로 개별적으로 배치할 수 있다. 이에 따라, 상기 기판으로 분사되기 직전에 약액 혼합물(C)의 온도를 공정온도에 근접시킴으로써 상기 기판에 대한 습식 처리 공정의 정확도를 높일 수 있다.
본 실시예에서는 상기 열손실 보상유체(F)로서 탈이온수를 개시하고 있지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니며 약액 공급기(1000)의 구성과 약액 공급기를 구비하는 습식처리장치의 구동환경에 따라 다양한 물질이 상기 열손실 보상유체(F)로 이용될 수 있다.
상기한 바와 같은 약액 공급기에 의하면, 습식처리 공정의 대기상태에서 약액 혼합물을 상온상태에서 밀폐된 저장조에 저장함으로써 소스물질의 증발을 최소화함으로써 약액 혼합물의 사용시간을 연장할 수 있다. 또한, 상온상태의 약액 혼합물(C)을 인라인 히터에 의해 신속하게 공정온도로 가열함으로써 저장조에서 공정챔버로 이송되는 동안 약액 혼합물이 충분히 가열될 수 있도록 구성한다. 선택적으로, 분사노즐과 인접한 공급라인의 상부에 온도 보상 유닛을 배치하여 약액 혼합물이 공급라인을 따라 이송되면서 발생한 열손실을 충분히 보상할 수 있다. 이에 따라, 습식처리용 약액의소모량을 줄이고 습식공정 온도를 정교하게 제어함으로써 공정효율과 정확도를 향상할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 약액 공급기를 나타내는 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 약액 공급기(2000)는 약액 소스물질(S1, S2)이 각각 저장된 다수의 소스 저장조(1200), 상기 소스 저장조(1200)와 연결되고 상기 소스물질(S1,S2)을 전송하기 위한 전송 펌프(1310)를 구비하여 개별적으로 상기 약액 소스물질(S1,S2)을 전송하는 다수의 소스 공급라인(1300)들, 상기 각각의 소스 공급라인 상에 배치되어 상기 약액 소스물질(S1,S2)을 공정온도로 가열하는 다수의 인라인 히터(in-line heater, 1400)들, 공정온도로 가열된 상기 다수의 약액 소스물질(S1, S2)들이 혼합되어 기판(w)에 대한 습식 처리를 수행하는 고온의 약액 혼합물(C)이 저장되는 밀폐형 약액 저장조(1100), 상기 약액 저장조(1100)로부터 적어도 하나의 공정 챔버(P)로 상기 약액 혼합물(C)을 전송하는 적어도 하나의 약액 공급라인(1500) 및 상기 약액 혼합물(C)을 상기 공정챔버(P)로 전송하는 구동력을 제공하는 구동부(1600)를 포함한다.
본 실시예에 의한 약액 공급기(2000)는 약액 소스물질(S1,S2)을 약액 저장조(1100)로 공급하는 소스 공급라인(1300)에 인라인 히터(1400)가 배치되어 상기 약액 저장조(1100)의 내부에서 상기 약액 혼합물(C)은 고온상태를 유지한다는 점을 제외하고는 도 1에 도시된 약액 공급기(1000)와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다.
상기 소스 저장조(1200)는 상기 약액 혼합물(C)을 구성하는 성분 소스물질을 개별적으로 저장하고 상기 소스 공급라인(1300)을 통하여 상기 약액 저장조(1100)와 연결된다. 상기 소스 저장조(1200)는 상기 소스물질(S1,S2)의 물성에 따라 밀폐용기 또는 개방용기를 포함한다. 본 실시예에서는 제1 및 제2 소스물질(S1, S2)로 이루어진 2개의 소스물질을 개시하고 있지만, 상기 약액 혼합물(C)에 따라 추가적인 소스 저장조가 약액 저장조(1100)에 더 연결될 수 있음은 자명하다. 상기 소스물질(S1, S2)은 소스 공급라인 상에 배치된 전송 펌프(1310)에 의해 상기 약액 저장조(1100)로 전송될 수 있다.
상기 소스물질은 상기 소스 공급라인(1300) 상에 배치된 인라인 히터(1400)에 의해 공정온도까지 가열되어 상기 약액 저장조(1100)로 공급된다. 상기 인라인 히터(1400)는 도 1에 도시된 약액 공급기(1000)에 구비된 인라인 히터(300)와 동일한 구성을 갖는다.
공정온도로 가열된 소스물질(S1, S2)은 상기 약액 저장조(1100)에서 혼합되어 약액 혼합물(C)을 형성한다. 따라서, 상기 약액 저장조(1100)에 저장된 약액 혼합물(C)은 공정온도로 가열된 상태에서 기판에 대한 습식처리를 위해 대기한다.
이때, 상기 약액 저장조(1100)는 도 1에 도시된 약액 공급기(1000)에 구비된 약액 저장조(100)와 실질적으로 동일한 구성을 갖고 저장조(1100)의 내부공간은 외부와 밀폐되도록 구성된다. 즉, 상기 약액 저장조(1100)는 상기 고온의 약액 혼합물(C)을 저장하는 내부공간을 구비하는 개방형 용기(1101) 및 상기 용기(1101)와 결합되어 상기 내부공간을 외부와 밀폐시키고 상기 내부공간의 압력을 대기압보다 큰 공정압력으로 유지하기 위한 내부압력 조절용 가스 주입밸브(1140) 및 상기 주입된 가스를 선택적으로 배출할 수 있는 가스 배출밸브(1130)를 구비하는 덮개(1102)를 포함한다.
따라서, 비록 상기 약액 혼합물(C)은 상온이 아니라 고온 상태에서 저장되므로 소스물질의 증발가능성은 더 높지만, 상기 덮개(1102)와 내부압력을 유지하기 위한 압력조절용 가스에 의해 소스물질의 증발을 충분히 억제할 수 있다. 이에 따라, 상기 소스물질의 증발로 인한 약액 혼합물(C)의 물성변화를 방지하고 약액 혼합물(C)의 사용시간을 연장할 수 있다.
다만, 상기 약액 저장조(1100)는 고온 상태에서 상기 약액 혼합물(C)을 저장하므로 상온의 약액 혼합물을 저장하는 저장조(100)와 비교하여 내약품성이 더 우수한 물질로 구성될 수 있다. 예를 들면, 상기 약액 저장조(1100)의 내부공간을 한정하는 용기(1101) 및 덮개(1102)의 내측면을 따라 내약품성이 우수한 도료나 고무로 보호막을 더 배치할 수 있다.
상기 가스 주입밸브(1140) 및 가스 배출밸브(1130)도 상기 저장조(100)의 가스 주입밸브(140) 및 가스 배출밸브(130)와 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 기능을 수행한다. 다만, 상대적으로 반응성이 우수한 고온 약액 혼합물(C)과의 반응으로 인한 손상을 방지하기 위해 내약품성이 우수한 물질로 코팅막을 더 배치할 수 있다.
공정온도 상태에서 상기 약액 저장조(1100)에서 대기 중인 상기 약액 혼합물(C)은 상기 약액 공급라인(1500)을 따라 상기 공정챔버(P)로 전송되며 상기 약액 공급라인(1500) 상에 배치된 에어펌프와 같은 구동부(1600)에 의해 약액 혼합물(C)의 강제 전송이 수행된다. 이때, 상기 약액 저장조(1100) 내부의 내부압력을 적절하게 조절함으로써 약액 공급라인(1500)을 따라 전송되는 약액 혼합물(C)의 전송속도를 높일 수 있다. 특히, 상기 약액 저장조(1100)의 내부압력을 충분히 높일 경우, 상기 구동부(1600) 없이도 약액 혼합물(C)을 공정챔버(P)로 전송할 수 있다.
따라서, 상기 구동부(1600)는 상기 저장조(1100)의 외부에서 약액 혼합물(C)의 하면에 인가되어 상기 약액 혼합물(C)을 강제 추출하기 위한 펌핑압력 인가 수단 및 상기 저장조(1100)의 내부에서 약액 혼합물의(C)의 상면에 인가되어 상기 약액 혼합물(C)을 저장조(1100)의 외부로 배출하기 위한 압력을 인가하는 내부압력 인가수단 중의 적어도 하나를 포함한다. 예를 들면, 상기 펌핑압력 인가수단은 약액 공급라인(1500) 상에 별도로 배치되어 약액 혼합물(C)을 펌핑하는 에어 펌프 또는 진공펌프를 포함하며, 상기 내부압력 인가수단은 상기 압력조절용 가스 및 상기 가스 주입 밸브(1140)의 제어수단(미도시)을 포함한다. 상기 약액 공급라인(1500) 및 구동부(1600)는 도 1에 도시된 약액 공급기(1000)의 공급라인(200) 및 구동부(300)와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 상기 약액 공급라인(1500) 및 구동부(1600)에 관한 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
특히, 상기 약액 공급라인(1500)의 일부에는 온도 보상유닛(1700)이 배치되어 상기 약액 혼합물(C)이 약액 공급라인(1500)을 경유하는 동안 손실된 열을 보상할 수 있다. 상기 온도 보상유닛(1700)은 상기 약액 공급라인(1500)을 둘러싸고 상기 약액 혼합물보(C)다 높은 온도를 갖는 열량 보상유체(F)가 유동하는 보조 파이프(1720), 상기 보조 파이프(1720)의 제1 단부에 배치되어 고온 고압의 열량 보상 유체(F)를 공급하는 보상유체 공급기(1710) 및 상기 제1 단부에 대응되는 상기 보조 파이프(1720)의 제2 단부에 배치되어 상기 열량 보상 유체(F)를 수용하는 보상유체 수용기(1730)를 구비한다. 특히, 상기 온도 보상유닛(1700)은 분사노즐(1510)과 인접한 약액 공급라인(1500)에 배치되어 기판의 표면으로 분사되는 약액 혼합물(C)의 온도를 공정온도에 근접하도록 조절할 수 있다.
상기 온도 보상유닛(1700)은 도 1에 도시된 액약 공급기(1000)에 구비된 온도 보상유닛(350)과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 기능을 수행한다. 따라서, 상기 온도 보상유닛(1700)에 대한 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
본 실시예에 의한 약액 공급기(2000)는 약액 혼합물(C)이 대기상태에서 고온으로 유지된다 할지라도 약액 저장조(1100)의 내부공간이 밀폐되어 있으므로 소스물질의 증발을 효과적으로 방지할 수 있고 이에 따라 약액 혼합물(C)의 사용시간을 현저하게 증가시킬 수 있다. 또한, 별도의 순환회로 없이도 고온의 약액 혼합물을 공급할 수 있다. 이에 따라, 약액 혼합기의 가동비용과 약액 혼합물의 소모량을 현저하게 줄일 수 있다.
특히, 본 실시예에 의한 약액 공급기(2000)는 약액 혼합물이 형성되기 전 소스물질이 고온으로 가열되므로 상온 상태의 약액 혼합물을 가열하기 위한 히터가 상기 약액 공급라인에 배치될 필요가 없다. 이에 따라, 상기 약액 저장조를 처리대상 기판이 로딩된 공정챔버와 일대일로 대응하도록 배치할 수 있다. 이에 따라, 각 공정챔버 별로 독립적인 조건에서 기판에 대한 습식 처리를 수행할 수 있는 장점이 있다.
도 5는 도 4에 도시된 약액 공급기의 변형 실시예를 나타내는 구성도이다.
도 5를 참조하면, 상기 약액 공급기(2000)의 약액 저장조(1100)는 상기 분사노즐(1510)과 인접한 공정챔버(P)의 상부에 배치될 수 있다. 이에 따라, 상기 약액 혼합물(C)은 상기 분사노즐(1510)까지의 이동거리를 최소화함으로써 약액 혼합물(C)의 열손실을 최소화할 수 있다.
상온의 소스물질을 공정온도까지 가열하는 히터(1400) 또는 상온의 약액 혼합물(C)을 공정온도까지 가열하는 히터(300)는 빠른 시간에 충분한 열교환이 이루어져야 하므로 열교환 속도에 대응하여 큰 사이즈와 복잡한 구성을 가지므로, 습식 처리를 수행하기 위한 습식 처리 장치의 개별 공정설비와 인접하게 배치하는 것은 용이하지 않다. 이에 따라, 상기 인라인 히터(300 또는 1400)는 습식 처리장치 내부에서 공정챔버(P)와 충분하게 이격되어 배치되고 별도의 공급라인에 의해 공정챔버까지 전송된다.
그러나, 고온의 소스물질이 공급되어 약액 혼합물(C)이 약액 저장조(1100)에서 고온으로 대기하는 경우, 약액 저장소(1100)와 공정챔버(P) 사이를 거리를 가능한 짧게 유지하여 약액 공급라인(1300)을 통한 약액 혼합물(C)의 열손실을 최소화 할 수 있다. 이에 따라, 상기 약액 저장조(1100)는 상기 공정챔버(P)의 외벽에 배치되도록 변형될 수 있다.
이때, 선택적으로 상기 인라인 히터(1400)와 상기 약액 저장조(1100) 사이의 소스 공급라인 상에 온도 보상유닛(1700a)을 추가적으로 배치하여 인라인 히터(1400)에 의해 가열된 소스물질이 상기 약액 저장조(1100)로 공급되는 동안 발생할 수 있는 열손실을 보상하도록 구성할 수 있다. 특히, 동일한 소스물질(S1,S21)로 구성되는 약액 혼합물(C)을 다수의 공정챔버(P)로 공급하는 경우에는 상기 소스 저장조(1200)와의 이격거리에 따라 상기 약액 저장조(1100)로 공급되는 소스물질의 온도가 상이할 수 있다. 이때, 소스 저장조(1200)와 이격된 약액 저장조(1100)로 공급되는 소스 공급라인의 상에 온도 보상유닛(1700a)을 추가적으로 배치함으로써 공정챔버로 공급되는 약액 혼합물(C)의 공정온도를 균일하게 유지할 수 있다.
특히, 상기 약액 저장조(1100)와 공정챔버(P) 사이에도 선택적으로 추가 온도 보상유닛(1700b)을 배치하여 공정챔버로 유입되는 약액 혼합물(C)의 온도를 정밀하게 제어할 수 있다. 공정챔버(P)로 유입되기 직전에 약액 혼합물(C)과 추가 열교환을 수행하여 약액 혼합물의 온도를 공정온도에 근접하도록 조절한다. 예를 들면, 상기 추가 온도 보상유닛(1700b)을 유동하는 열전달 보조유체의 온도를 공정온도로 설정함으로써 약액 혼합물(C)의 온도를 공정온도로 근접시킬 수 있다.
이에 따라, 약액 저장조(1100)와 소스 저장조(1200)사이의 이격거리와 상관없이 공정챔버(P)로 유입되는 약액 혼합물(C)의 온도를 균일하게 설정할 수 있다.
뿐만 아니라, 공정챔버(P) 상에 배치된 약액 저장조(1100)와 연결되는 소스 저장소(1200)를 상기 약액 저장조(1100) 별로 별도로 배치함으로써 각 공정챔버(P)마다 서로 다른 조건에서 습식 처리 공정을 수행할 수 있다. 즉, 각 공정 챔버(P) 별로 약액 혼합물(C)의 조성, 농도, 공정온도 및 전송속도와 유량 등을 상이하게 설정할 수 있다.
습식 처리 장치에 관한 실시예
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 도 1에 도시된 약액 공급기를 구비하는 습식 처리장치를 나타내는 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 습식 처리장치(3000)는 처리대상 기판이 로딩되는 적어도 하나의 공정챔버(2100), 상기 기판에 대한 습식처리용 약액 혼합물이 저장되는 밀폐형 약액 저장조(2560) 및 상기 약액 혼합물을 공정온도로 가열하는 인라인 히터(in-line heater, 2591)를 구비하고 상기 기판(w)의 상부로 상기 약액 혼합물이 분사되도록 상기 공정 챔버(2100)의 내부로 상기 약액 혼합물을 공급하는 약액 공급기(2500) 및 상기 약액 혼합물이 분사된 상기 기판(w)으로 세정액을 분사하도록 상기 공정 챔버(2100)의 내부로 상기 세정액을 공급하는 세정액 공급기(2400)를 포함한다.
상기 공정챔버(2100)는 내부에 습식처리 공정이 수행되는 공간을 제공하고 하부에 습식처리 대상 기판(w)을 지지하는 지지부재(2300)를 구비한다. 예를 들면, 상기 지지부재(2300)는 스핀 척(2320), 회전축(2340) 및 구동모터(2360)를 가진다. 습식 처리공정이 진행될 때 상기 기판(w)은 스핀 척(2320)의 상부로 로딩되고 상면 가장자리에 배치되는 클램핑 부재(2322)에 의해 기계적으로 고정될 수 있다. 상기 스핀 척(2320)은 하부면 중앙에 연결된 회전축(2340) 및 상기 회전축과 연결된 구동 모터(360)에 의해 일정한 속도로 회전한다. 본 실시예에서 상기 기판(w)에 대한 습식 처리공정은 단일 기판 단위로 수행되어 상기 공정챔버(2100)로 로딩된 기판은 습식 처리용 약액 혼합물 분사, 세정액 분사 및 건조공정을 모두 완료한 후 상기 공정챔버(2100)로부터 언로딩된다.
예를 들면, 상기 공정챔버(2100)는 커버몸체(2220)와 배출관(2240)을 구비하는 커버(2200)로 보호될 수 있다. 커버 몸체(2220)는 상부가 개방된 공간을 가지는 바울(bowl) 형상을 가지며 스핀 척(2320)을 감싸도록 설치된다. 커버 몸체(2220)는 세정 공정이 진행되는 동안 기판(w)에 공급된 약액 혼합물 및 세정액들이 외부 환경으로 튀는 것을 방지한다. 배출관(2340)은 커버 몸체(2220)의 하부면에 설치되어 커버 몸체(2220)에 모인 약액 혼합물과 세정액들을 공정챔버(2100)의 외부로 배출시킨다.
상기 약액 공급기(2500)는 약액 소스물질이 저장된 소스 저장조(2510), 상기 소스 저장조(2510)로부터 소스 공급라인(2544,2546)을 통하여 소스물질을 공급받아 약액 혼합물을 형성하고 저장하는 밀폐형 약액 저장조(2560), 상기 약액 혼합물을 공정온도로 가열하는 인라인 히터(in-line heater, 2591) 및 상기 기판(w)의 상부로 상기 약액 혼합물이 분사하는 노즐(2520)을 포함한다.
상기 약액 공급기(2500)는 상온상태에서 대기중인 상기 약액 혼합물을 공정온도로 가열하여 상기 공정챔버(2100)로 공급한다. 상기 소스물질은 상온상태에서 상기 약액 저장조로 공급되고 상기 약액 혼합물은 상온 상태에서 상기 약액 저장조(2560)에 저장되어 습식공정을 준비한다. 따라서, 상기 약액 저장조(2560)에서 배출된 상온상태의 약액 혼합물은 상기 인라인 히터(2591)에 공정온도로 가열되어 약액 분사노즐(2520)을 통하여 기판(w)의 상면으로 분사된다. 이때, 노즐(2520)을 통한 분사 직전에 온도 보상유닛(2595)에 의해 상기 약액 혼합물이 약액 공급라인을 따라 전송되는 동안 발생한 열손실을 보상할 수 있다. 본 실시예의 약액 공급기(2500)는 도 1에 도시된 약액 공급기(1000)와 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가지므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.
습식처리 공정의 대기상태에서 상기 약액 혼합물은 밀폐된 약액 저장조의 내부에 상온으로 저장되므로 소스물질의 증발로 인한 약액 혼합물의 성질변화를 방지할 수 있다. 이에 따라, 약액 혼합물의 사용시간을 증가시킴으로써 습식 처리공정에 소요되는 약액 혼합물의 소모량을 현저하게 줄일 수 있다. 또한, 공정개시 시점에서 상온 약액 혼합물을 공정온도로 가열하므로 대기상태에서 고온으로 유지할 필요가 없다. 이에 따라, 상기 습식 처리장치의 가동비용을 현저하게 줄일 수 있다.
상기 세정액 공급기(2400)는 약액 혼합물이 분사된 기판(w)으로 세정액을 분사하여 기판으로부터 약액 혼합물의 잔류물을 제거한다. 예를 들면, 상기 세정액 공급기(2400)는 세정액 분사 노즐(2420), 세정액 공급라인(2440) 및 세정액 저장조(2460)를 구비한다. 일실시예로서, 상기 세정액 저장조(2620)에 탈이온수를 저장하고 상기 약액 혼합물 분사공정이 완료되면 상기 세정액 분사노즐(2420)을 통하여 회전하는 기판의 상면으로 탈이온수를 분사한다. 이에 따라, 상기 기판의 표면에 잔류하는 약액 혼합물을 제거한다.
선택적으로 상기 습식 처리장치(3000)는 세정공정이 완료된 상기 기판을 건조시키는 건조유체 공급기(2800)를 더 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 건조 유체 공급기(2800)는 건조유체 분사 노즐(2820), 건조유체 공급라인(2840) 및 건조유체 생성기(2860)를 구비한다. 일실시예로서, 상기 건조유체 생성기(2860)에서 이소프로필 알코올을 생성하여 저장하고 상기 탈이온수에 의해 잔류 약액 혼합물이 제거된 기판(w)을 충분히 건조시킨다. 건조된 기판은 상기 공정챔버(2100)로부터 언로딩되어 기판 카세트에 다시 적재된다.
본 실시예의 경우, 상기 건조유체 공급기(2800)는 상기 세정액 공급기(2400)와 함께 배치되는 것을 개시하고 있지만, 반드시 이에 한정하는 것은 아니며 습식 처리 장치의 구성에 따라 다양하게 배치할 수 있다. 상기 공정챔버(2100) 자체에 건조 설비를 일체로 배치할 수도 있고 별도의 건조챔버에서 건조공정을 수행할 수도 있다.
본 실시예의 경우, 상기 세정액 분사노즐(2420) 및 건조유체 분사노즐(2820)은 일체로 배치되므로 제1 구동기(2480)에 의해 함께 구동되고 상기 약액 분사 노즐(2520)은 제2 구동기(2580)에 의해 구동된다. 상기 제1 구동기(2480)는 제1 수평 지지대(2482), 제1 수직 지지대(2484) 및 제1 모터(2486)를 구비하고 제2 구동기(2580)는 제2 수평 지지대(2582), 제2 수직 지지대(2584) 및 제2 모터(2586)를 구비한다. 제1 및 제2 수직 지지대(2484,2584)는 각각 제1 및 제2 모터(2486, 2586)에 직접 연결되어 그 축을 중심으로 회전되며, 제1 및 제2 수평 지지대(2482, 2582)는 제1 및 제2 수직 지지대(2484, 2584) 및 각 분사노즐(2420,2520,2820)에 연결된다. 상기 제1 및 제2 구동기에 의해 상기 기판(w)에 e한 각 분사노즐의 상대위치를 용이하게 제어할 수 있다.
상기 약액 공급기(2500), 세정액 공급기(2400) 및 건조유체 공급기(2800)는 각각 제어기(2600) 연결되어 상기 기판에 대한 습식 처리 공정의 진행정도에 따라 각각 개별적으로 구동된다.
예를 들면, 상기 제어기(2600)는 상기 약액 공급기(2500)의 구동펌프(2542), 상기 세정액 공급기(2400)의 세정액 공급 밸브(2442) 및 상기 건조유체 공급기(2800)의 건조유체 공급밸브(2842)와 각각 개별적으로 연결되어 공정의 진행정도에 따라 적절하게 각 공급기의 구동을 제어한다. 뿐만 아니라, 도시되지는 않았지만, 상기 약액 공급기(2500)의 제1 및 제2 소스 저장조(2511, 2512)의 공급밸브와 개별적으로 연결되어 소스물질의 공급 유량을 제어함으로써 상기 약액 혼합물의 농도와 유량을 제어하고 상기 인라인 히터와 연결되어 상기 약액 혼합물을 요구되는 공정온도로 가열할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 약액 혼합물, 세정액 및 건조유체가 상기 공정챔버(2100)의 상부를 통하여 공급되는 것을 개시하고 있지만, 세정장치의 사용 환경이나 설치조건에 따라 상기 공정챔버의 바닥으로부터 공급될 수도 있음은 자명하다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 도 4에 도시된 약액 공급기를 구비하는 습식 처리장치를 나타내는 구성도이다. 도 7에 도시된 습식 처리장치는 약액 공급기의 구성을 제외하고는 도 6에 도시된 습식 처리장치와 실질적으로 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 약액 공급기를 중심으로 설명하고 나머지 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 의한 습식 처리장치(4000)는 소스 저장조(3510)로부터 배출된 소스물질을 인라인 히터(3591, 3592)에 의해 각각 가열되어 고온상태의 약액 혼합물로 상기 밀폐형 약액 저장조(3560)에 저장된다.
이때, 상기 소스물질은 습식 처리공정의 개시 시점에서 구동되어 소스물질을 공정온도 이상으로 가열한다. 따라서, 상기 약액 혼합물은 습식처리 공정의 대기상태에서 공정온도를 유지하기 위한 가열을 요구하지 않는다. 이에 따라, 약액 공급기의 구동비용을 줄일 수 있다. 특히, 상기 약액 저장조를 밀폐형으로 구성하여 고온상태에도 불구하고 소스물질의 증발을 효과적으로 억제하여 약액 혼합물의 물성변화를 방지할 수 있다. 이에 따라, 상기 약액 혼합물의 사용시간을 연장하고 폐기되는 약액 혼합물의 양을 줄일 수 있다.
특히, 상기 약액 저장조(3560)로부터 상기 약액 분사노즐(3520)까지 고온의 약액 혼합물이 이동하는 동안 발생하는 열손실을 보상하도록 온도 보상유닛(3595)을 배치하여 공정챔버(3100)로 공급되는 약액 혼합물의 온도를 공정온도에 근사시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 약액 혼합물의 온도를 정밀하게 제어할 수 있다.
특히, 본 실시예에 의한 습식 처리장치(4000)는 상기 약액 저장조(3560)에 저장되는 약액 혼합물이 고온상태를 유지하므로 상기 공정챔버(3100)로 공급하는 약액 공급라인(3548)의 길이를 줄임으로써 약액 혼합물의 열손실을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 상기 습식 처리 장치(4000)의 각 공정챔버(3100)에 대응하도록 상기 약액 저장조(3560)를 개별적으로 배치할 수 있다.
도 8은 도 7에 도시된 습식 처리장치의 변형 실시예를 나타내는 구성도이다. 본 실시예에서는 상기 약액 혼합물이 공정챔버의 바닥면으로부터 공급되는 구조를 개시하고 있지만, 이와 같은 변형은 상기 습식처리 장치의 사용 환경이나 설치조건을 고려하여 자유롭게 수행할 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 습식 처리 장치(4000)의 일변형례는 제1 및 제2 공정챔버를 구비하고 상기 공정챔버에 각각 대응하는 제1 약액 저장조(3560a) 및 제2 약액 저장조(3560b)를 구비한다. 이때, 상기 제1 약액 저장조(3560a)는 제1 소스 저장조(3510a)와 연결되고 및 제2 약액 저장조(3560b)는 제2 소스 저장조(3510b)와 개별적으로 연결된다. 상기 제1 소스저장조에 저장된 소스물질은 제1 인라인 히터들(3591a, 3592b)에 의해 가열되어 제1 약액 혼합물을 형성하고 제2 소스 저장조에 저장된 소스물질들은 제2 인라인 히터들(3591b,3592b)에 의해 가열되어 상기 제1 약액 혼합물과 구별되는 제2 약액 혼합물을 형성할 수 있다.
즉, 상기 제1 및 제2 약액 혼합물은 서로 다른 공정조건으로 독립적으로 제1 및 제2 공정챔버로 각각 공급될 수 있다. 이에 따라, 동일한 습식처리 장치에서 서로 다른 공정조건에서 독립적으로 수행되는 다수의 습식처리를 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 및 제2 약액 혼합물은 서로 다른 농도, 조성, 공정온도 및 공급 유량을 가질 수 있다. 이때, 필요한 경우, 상기 각 공정챔버(3100)로 공급되기 전에 개별적으로 온도 보상 유닛(3595a, 3595b)을 배치함으로써 각 약액 혼합물의 온도를 정밀하게 제어할 수 있다.
습식 처리 장치(4000)의 측부에는 상기 기판을 적재하여 이송할 수 있는 기판 카세트(3910)와 상기 기판 카세트(3910)로부터 개별적으로 처리대상 기판을 추출하여 상기 공정챔버로 로딩하고 각 공정챔버로부터 처리가 완료된 기판을 공정 챔버로부터 언로딩하여 상기 기판 카세트로 적재하는 기판 이송수단(3920)이 배치된다. 예를 들면, 상기 기판(w)은 웨이퍼와 반도체 기판을 포함하고 상기 기판 카세트(3910)는 웨이퍼 카세트를 포함할 수 있다. 상기 기판 이송 수단(3920)은 상기 제어부와 연결되어 상기 기판 카세트(3910)와 상기 공정챔버(3100) 사이에서 상기 기판을 개별적으로 로딩 및 언로딩 할 수 있는 로봇 암을 포함한다.
상술한 바와 같은 반도체 기판에 대한 습식 처리 장치에 의하면, 습식처리용 약액 혼합물을 상온상태에서 밀폐형 저장조에 대기시킴으로써 약액 혼합물의 사용시간을 증가시키고 대기상태에서의 고온 유지를 위한 약액 공급기 가동비용을 절감할 수 있다. 이에 따라, 상기 기판에 대한 습식 처리공정의 공정효율을 높이고 비용을 절감할 수 있다. 또한, 다수의 공정챔버를 구비하는 경우, 각 공정챔버 별로 독립적인 습식처리를 수행함으로써 습식공정의 다양성을 높일 수 있다.
기판의 처리방법에 대한 실시예
도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 기판 처리방법을 나타내는 흐름도이다. 도 10은 도 9에 도시된 약액 혼합물을 가열하는 단계를 나타내는 흐름도이다.
도1, 도 6, 도 9 및 도 10을 참조하면, 밀폐형 약액 저장조(2560)의 내부에 기판(w)에 대한 습식 처리용 약액 혼합물(C)을 상온상태로 저장(단계 S100)하고, 상기 공정챔버(2100)로 처리대상 기판(w)을 로딩한다(단계 S200).
상기 기판(w)은 로봇암과 같은 기판 이송수단에 의해 기판 카세트로부터 개별적으로 추출되어 상기 공정챔버(2100)로 로딩된다. 이때, 상기 약액 혼합물(C)의 소스물질을 저장하는 소스 저장조(2510)의 밸브는 개방되어 상기 약액 저장조(2560)로 소스물질이 공급된다. 상기 소스물질은 상온상태로 소스 저장조(2510)에 저장되므로 상기 약액 혼합물(C)은 상온상태에서 혼합되어 상기 약액 저장조(2560)에서 저장된다. 이때, 상기 약액 저장조(2560)의 내부공간은 외부와 밀폐되고 압력 조절용 가스에 의해 일정한 내부압력이 인가되므로 상기 소스물질들의 개별적인 증발은 충분히 억제된다. 따라서, 상기 소스물질의 증발에 의해 상기 약액 혼합물(C)의 성질이 변화되는 것을 방지함으로써 약액 혼합물의 사용시간(lifetime)을 증가시킬 수 있다.
이어서, 상기 약액 혼합물(C)을 상기 약액 저장조(2560)로부터 배출하여 상기 기판(w)이 로딩된 공정챔버(2100)로 공급한다(단계 S300). 예를 들면, 상기 약액 저장조(2560)의 외부에서 약액 혼합물(C)의 하면에 인가되어 상기 약액 혼합물(C)을 강제 추출하기 위한 펌프 구조물 및/또는 상기 약액 저장조(2560)의 내부에서 약액 혼합물의(C)의 상면에 인가되어 상기 약액 혼합물(C)을 저장조(2560)의 외부로 배출하기 위한 압력을 인가하는 내부압력 인가수단에 의해 상기 약액 혼합물(C)을 공급할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 약액 혼합물의 공급유량을 제어할 수 있는 에어 펌프를 이용하여 배출하고 내부압력을 적절하게 조절하여 상기 약액 공급라인을 따라 전송되는 속도를 높일 수 있다.
이때, 상기 공정챔버(2100)로 공급되는 동안 약액 혼합물(C)을 습식처리용 공정온도로 가열한다(단계S400). 상기 약액 혼합물(C)은 상기 약액 공급라인(2548) 상에 배치된 인라인 히터(2591)에 의해 공정온도까지 가열(단계 S410)되어 분사노즐(2520)로 공급된다. 선택적으로 상기 약액 혼합물(C)이 상기 약액 공급라인(2548)을 따라 전송되는 도중 발생한 열손실을 보상하도록 온도 보상유닛(2595)에 의해 상기 공정챔버(2100)와 인접한 상기 약액 공급라인(2548)을 가열(단계 S420)할 수 있다. 예를 들면, 상기 약액 혼합물보(C)다 높은 온도를 갖는 열량 보상유체(F)가 유동하는 보조 파이프(1720)의 내부를 상기 분사노즐(2520) 또는 상기 약액 공급라인(2548)을 경유하게 함으로써 상기 약액 혼합물(C)의 손실열량을 보상할 수 있다. 이에 따라, 기판(w)의 표면으로 분사되는 약액 혼합물(C)의 온도를 공정온도에 근접하도록 조절할 수 있다.
이어서, 상기 공정온도로 가열된 약액 혼합물(C)을 기판(w) 표면으로 분사(단계 S500)하고, 약액 혼합물이 분사된 기판의 표면으로 탈이온수를 분사하여 잔류 약액 혼합물을 기판으로부터 제거한다(단계 S600). 이어서, 상기 건조유체 공급기(2800)로부터 건조유체를 공급하여 탈이온수를 기판으로 제거하여 건조한다(단계 S700). 습식처리가 완료된 상기 기판(w)은 기판 이송 수단에 의해 공정챔버(2100)로부터 제거되어 기판 카세트로 다시 적재된다. 상기 약액 혼합물(C)의 분사, 탈이온수의 분사 및 건조유체의 분사는 상기 제어부(2600)에 의해 분사시점이 제어된다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 의한 기판 처리방법을 나타내는 흐름도이다. 도 12는 도 11에 도시된 약액 혼합물을 저장하는 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 4, 도 7, 도 11 및 도 12를 참조하면, 공정온도로 가열된 소스물질(S1, S2)을 밀폐형 약액 저장조(3560)로 공급하여 상기 약액 저장조(3560)의 내부에 공정온도를 갖는 약액 혼합물(C)을 저장(단계 S150)하고, 상기 공정챔버(3100)로 처리대상 기판(w)을 로딩(단계 S250)한다.
상기 제1 및 제2 소스 저장조(3511,3512)로부터 소스물질(S1,S2)을 각각 배출하여 약액 저장조(3560)로 공급(단계 S152)하고 상기 소스 물질이 제1 및 제2 소스 공급라인(3544, 3546)을 따라 전송되는 동안 상기 소스 공급라인 상에 배치된 인라인 히터로 소스물질을 공정온도까지 가열한다(단계 S154). 상기 소스물질은 각 소스 공급라인 상에 배치된 진공펌프를 이용하여 배출하고 진공펌프에 부착된 유량제어기를 통하여 공급유량이 제어된다.
이때, 상기 소스 저장조(3510)와 상기 약액 저장조(3560)가 서로 이격되어 배치된 경우에는 상기 인라인 히터와 약액 저장조 사이에 배치된 온도 보상유닛에 의해 소스물질의 온도를 공정온도까지 정밀하게 제어할 수 있다.
이어서, 상기 약액 혼합물(C)을 상기 약액 저장조(3560)로부터 배출하여 습식 처리 대상 기판(w)이 로딩된 공정챔버(3560)로 공급(단계 S350)한다. 이때, 상기 약액 혼합물(C)은 상기 약액 저장조(3560) 내부로 충진되는 가스에 의한 저장조 내부 압력 및/또는 상기 약액 저장조(3560)로부터 상기 약액 혼합물(C)을 추출하는 펌핑압력에 의해 배출될 수 있다. 또한, 약액 혼합물(C)을 분사하기 전에, 상기 약액 혼합물(C)이 상기 약액 공급라인(3548)을 따라 전송되는 도중 발생한 열손실을 보상하도록 온도 보상 유닛(3595)을 통하여 상기 공정챔버와 인접한 상기 공급라인 사이에 열교환을 더 수행(단계 S450)할 수 있다. 이에 따라, 상기 공정챔버(3100)로 공급되는 약액 혼합물의 온도를 정밀하게 제어할 수 있다.
이어서, 상기 공정온도로 가열된 약액 혼합물(C)을 기판(w) 표면으로 분사(단계 S550)하고, 약액 혼합물이 분사된 기판의 표면으로 탈이온수를 분사하여 잔류 약액 혼합물을 기판으로부터 제거한다(단계 S650). 이어서, 상기 건조유체 공급기(3800)로부터 건조유체를 공급하여 탈이온수를 기판으로 제거하여 건조한다(단계 S750). 습식처리가 완료된 상기 기판(w)은 기판 이송 수단(3920)에 의해 공정챔버(3100)로부터 제거되어 기판 카세트(3910)로 다시 적재된다. 상기 약액 혼합물(C)의 분사, 탈이온수의 분사 및 건조유체의 분사는 상기 제어부(3600)에 의해 분사시점이 제어된다.
특히, 다수의 공정챔버(3100)가 제공되고 각 공정챔버에 대하여 상기 약액 저장조(3560) 및 소스 저장조(3510)가 개별적으로 배치되는 경우, 상기 제어부(3600)는 약액 저장조(3560)와 소스 저장조(3510)를 개별적으로 제어하여 각 공정챔버(3100)별로 서로 독립적인 습식처리 공정을 수행할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의한 습식처리 장치 및 방법에 의하면, 반도체 기판에 대한 습식 처리용 약액 혼합물은 약액 저장조로부터 공정챔버로 연결되는 약액 공급관로 또는 소스물질이 저장된 소스 저장조로부터 약액 저장조로 연결되는 소스 공급라인 상에 배치되어 기판 처리가 수행되는 동안에만 고온으로 가열되고 대기상태에서는 상온상태로 유지된다. 이에 따라, 기판 처리를 위해 대기하는 동안에도 고온상태를 유지하는 종래의 약액 공급기와 비교하여 가동비용을 줄일 수 있다. 또한, 상기 약액 저장조를 개방 시스템(open system)이 아니라 폐쇄 시스템(closed system)으로 구성하여 상기 약액 혼합물의 성분인 소스물질이 개별적으로 증발하는 것을 최소화할 수 있다. 이에 따라, 조성의 변화에 따른 약액 혼합물의 성질변화를 최소화하여 사용시간을 증가시키고 약액 혼합물의 폐기를 최소화 할 수 있다. 추가적으로, 상기 약액 저장조 및 소스 저장조를 각 공정챔버에 대응하여 개별적으로 배치함으로써 상기 약액 혼합물을 이용하는 공정조건을 각 공정챔버 별로 개별적으로 제어할 수 있다.
본 발명은 집적회로 소자를 응용하는 통신 장치나 저장 장치 등의 전자 제품을 생산하는 제조업 등 산업 전반에 걸쳐 널리 유용하게 채택되어 이용될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (20)

  1. 기판에 대한 습식 처리용 약액 혼합물이 상온상태에서 저장되는 밀폐형 약액 저장조;
    상기 약액 저장조로부터 적어도 하나의 공정 챔버로 상기 약액 혼합물을 전송하는 공급라인;
    상기 공급라인 상에 배치되어 상기 약액 혼합물을 공정온도로 가열하는 인라인 히터(inline heater); 및
    상기 약액 혼합물을 상기 공정 챔버로 전송하는 구동력을 제공하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 약액 저장조는
    상기 약액 혼합물을 구성하는 약액 소스물질이 공급되는 소스 공급부, 상기 공급라인과 연결되어 상기 약액 혼합물을 배출하는 약액 배출부를 구비하고 상기 약액 혼합물을 저장하는 내부공간을 구비하는 개방형 용기; 및
    상기 용기와 결합되어 상기 내부공간을 외부와 밀폐시키고 상기 내부공간의 압력을 대기압보다 큰 공정압력으로 유지하기 위한 내부압력 조절용 가스 주입밸브 및 상기 주입된 가스를 선택적으로 배출할 수 있는 가스 배출밸브를 구비하는 덮개를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 내부압력 조절용 가스는 아르곤 및 질소가스 중의 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 히터는 히터 몸체, 상기 히터 몸체의 내부에 배치되어 상기 공급라인과 연결되는 제1 및 제2 단부를 구비하고 상기 약액 혼합물이 통과하는 코일형 세관, 상기 코일형 세관을 감싸도록 상기 히터 몸체의 내부를 채우고 상기 코일형 세관 내부를 유동하는 상기 약액 혼합물로 열을 전달하는 열전달 매개물, 상기 열전달 매개물을 가열하는 전열부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 공급라인의 단부에 배치되어 상기 약액 혼합물을 상기 반도체 기판으로 분사하는 노즐 및 상기 노즐과 인접한 공급라인 상에 배치되어 상기 약액 혼합물이 상기 공급라인을 따라 전송되는 동안 발생한 열손실을 보상하는 온도 보상유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급기.
  6. 제5항에 있어서, 상기 온도 보상 유닛은 상기 공급라인을 둘러싸고 상기 약액 혼합물보다 높은 온도를 갖는 열전달 보조 유체가 유동하는 보조 파이프, 상기 보조 파이프의 제1 단부에 배치되어 고온 고압의 열량 보상 유체를 공급하는 보상유체 공급기 및 상기 제1 단부에 대응되는 상기 보조 파이프의 제2 단부에 배치되어 상기 열량 보상 유체를 수용하는 보상유체 수용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급기.
  7. 약액 소스물질이 각각 저장된 다수의 소스 저장조;
    상기 소스 저장조와 연결되고 상기 소스물질을 전송하기 위한 전송 펌프를 구비하여 개별적으로 상기 약액 소스물질을 전송하는 다수의 소스 공급라인들;
    상기 각각의 소스 공급라인 상에 배치되어 상기 약액 소스물질을 공정온도로 가열하는 다수의 인라인 히터(in-line heater)들;
    공정온도로 가열된 상기 다수의 약액 소스물질들이 혼합되어 기판에 대한 습식 처리를 수행하는 고온의 약액 혼합물이 저장되는 밀폐형 약액 저장조;
    상기 약액 저장조로부터 적어도 하나의 공정 챔버로 상기 약액 혼합물을 전송하는 적어도 하나의 약액 공급라인; 및
    상기 약액 혼합물을 상기 공정챔버로 전송하는 구동력을 제공하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 약액 혼합물이 상기 약액 공급라인을 따라 전송되는 동안 상기 약액 혼합물로부터 손실된 열을 보상하는 온도 보상유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급기.
  9. 제7항에 있어서, 상기 약액 공급라인의 단부에 배치되어 상기 약액 혼합물을 상기 반도체 기판으로 분사하는 노즐을 더 포함하고, 상기 약액 저장조는 상기 노즐과 인접한 상기 공정챔버의 상부에 배치되는 것을 특징으로 하는 약액 공급기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 인라인 히터와 상기 약액 저장조 사이에 배치되어 상기 인라인 히터에 의해 가열된 상기 약액 소스물질이 상기 소스 공급라인을 따라 전송되는 동안 상기 약액 소스물질로부터 손실된 열을 보상하는 온도 보상유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 약액 저장조와 상기 공정챔버 사이에 배치되어 상기 약액 혼합물의 온도를 상기 공정온도로 근접시키도록 열교환을 수행하는 추가 온도 보상유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급기.
  12. 제7항에 있어서, 상기 약액 저장조는 상기 약액 혼합물을 저장하는 내부공간을 구비하는 개방형 용기 및 상기 용기와 결합되어 상기 내부공간을 외부와 밀폐시키고 상기 내부공간의 압력을 대기압보다 큰 공정압력으로 유지하기 위한 내부압력 조절용 가스 주입밸브 및 상기 주입된 가스를 선택적으로 배출할 수 있는 가스 배출밸브를 구비하는 덮개를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급기.
  13. 처리대상 기판이 로딩되는 적어도 하나의 공정챔버;
    상기 기판에 대한 습식처리용 약액 혼합물이 저장되는 밀폐형 약액 저장조 및 상기 약액 혼합물을 공정온도로 가열하는 인라인 히터(in-line heater)를 구비하고 상기 기판의 상부로 상기 약액 혼합물이 분사되도록 상기 공정 챔버의 내부로 상기 약액 혼합물을 공급하는 약액 공급기; 및
    상기 약액 혼합물이 분사된 상기 기판으로 세정액을 분사하도록 상기 공정 챔버의 내부로 상기 세정액을 공급하는 세정액 공급기를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판용 습식 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 약액 공급기는 상온상태에서 상기 약액 저장조로부터 상기 공정 챔버로 상기 약액 혼합물을 전송하는 약액 공급라인을 포함하고 상기 인라인 히터는 상기 약액 공급라인 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판용 습식 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 약액 공급라인은 단일한 상기 약액 저장조로부터 다수의 공정챔버로 분기되어 연결되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판용 습식 처리장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 약액 공급기는 상기 약액 혼합물을 구성하기 위한 약액 소스물질이 저장된 다수의 소스 저장조로부터 상기 약액 저장조로 상기 약액 소스물질을 전송하는 다수의 소스 공급라인을 포함하고 상기 인라인 히터는 상기 각 소스 공급라인 상에 배치되어 상기 약액 저장조에 저장된 상기 약액 혼합물은 공정온도로 설정되는 것을 특징으로 하는 반도체 기판용 습식 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 약액 저장조는 상기 공정챔버에 개별적으로 대응하도록 다수 배치되어 각 공정챔버에 대하여 독립적인 습식 처리조건을 설정할 수 있는 것을 특징으로 하는 반도체 기판용 습식 처리장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 약액 공급기와 상기 공정챔버 사이에 배치되어 상기 약액 혼합물이 상기 약액 공급라인을 따라 이동하는 동안 상기 공정온도로부터 강하된 경우 강하된 온도를 보상하기 위한 온도 보상 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판 습식 처리장치.
  19. 밀폐형 약액 저장조의 내부에 기판에 대한 습식 처리용 약액 혼합물을 상온상태로 저장하는 단계;
    상기 약액 혼합물을 상기 약액 저장조로부터 배출하여 상기 기판이 로딩된 공정챔버로 공급하는 단계;
    상기 약액 혼합물이 상기 공정챔버로 공급되는 동안 상기 약액 혼합물을 공정온도로 가열하는 단계;
    공정온도를 갖는 상기 약액 혼합물을 회전하는 상기 기판의 표면으로 분사하는 단계; 및
    약액 혼합물이 분사된 상기 기판에 탈이온수를 분사하여 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 습식처리 방법.
  20. 공정온도로 가열된 소스 물질을 밀폐형 약액 저장조로 공급하여 상기 약액 저장조의 내부에 공정온도를 갖는 약액 혼합물을 저장하는 단계;
    상기 약액 혼합물을 상기 약액 저장조로부터 배출하여 습식 처리 대상 기판이 로딩된 공정챔버로 공급하는 단계;
    공정온도를 갖는 상기 약액 혼합물을 회전하는 상기 기판의 표면으로 분사하는 단계; 및
    약액 혼합물이 분사된 상기 기판에 탈이온수를 분사하여 세정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 기판의 습식처리 방법.
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