KR20160148798A - 약액 공급 장치, 기판 처리 장치, 그리고 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 공정 챔버 내 지지 유닛에 지지된 기판으로 제 1 액과 제 2 액이 혼합된 약액을 공급하는 노즐 유닛, 상기 노즐 유닛으로 상기 약액을 공급하는 약액 공급 장치, 그리고 상기 약액 공급 장치를 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 약액 공급 장치는, 복수의 케미컬들을 혼합하여 상기 제 1 액을 생성하는 혼합 탱크, 상기 혼합 탱크로부터 상기 제 1 액을 공급받고 상기 약액을 생성하는 공급 탱크, 상기 혼합 탱크와 상기 공급 탱크를 연결하는 연결 라인, 그리고 상기 연결 라인 상에 설치된 밸브 및 펌프를 포함하되, 상기 공급 탱크로 상기 제 1 액을 공급할 때, 스트로크 당 설정 공급량을 공급하도록 상기 펌프를 제어한다.

Description

약액 공급 장치, 기판 처리 장치, 그리고 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법{CHEMICAL SUPPLYING APPARATUS, SUBSTRATE TREATING APPARATUS AND SUBSTRATE TREATING METHOD }
본 발명은 약액 공급 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 둘 이상의 약액을 혼합하여 공급하는 약액 공급 방법에 관한 것이다.
기판 표면에 잔류하는 파티클(Particle), 유기 오염물, 그리고 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. 일반적으로 기판의 세정은 케미컬을 이용하여 기판 상에 잔류하는 금속 이물질, 유기 물질, 또는 파티클 등을 제거하는 케미컬 처리 공정, 순수를 이용하여 기판 상에 잔류하는 케미컬을 제거하는 린스 공정, 그리고 질소 가스 등을 이용하여 기판을 건조하는 건조 공정을 포함한다.
케미컬 처리 공정에서, 약액 공급 장치는 기판 상에 공급될 약액을 제공한다. 복수의 케미컬들이 혼합된 약액을 공급할 경우, 약액의 혼합 불균일 또는 석출물 발생 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 케미컬들을 안정적으로 혼합하여 약액을 생성 및 공급할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 세정 능력이 향상된 기판 처리 장치 및 방법을 제공한다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛, 상기 지지 유닛에 놓인 기판으로, 제 1 액과 제 2 액이 혼합된 약액을 공급하는 노즐 유닛, 상기 노즐 유닛으로 상기 약액을 공급하는 약액 공급 장치, 그리고 상기 약액 공급 장치를 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 약액 공급 장치는, 복수의 케미컬을 혼합하여 상기 제 1 액을 생성하는 혼합 탱크, 상기 혼합 탱크로부터 상기 제 1 액을 공급받고, 상기 제 1 액과 상기 제 2 액을 혼합하여 상기 약액을 생성하며, 상기 노즐 유닛으로 상기 약액을 공급하는 공급 탱크, 상기 혼합 탱크와 상기 공급 탱크를 연결하는 연결 라인, 그리고 상기 연결 라인 상에 설치된 개폐 밸브 및 펌프를 포함하되, 상기 제어기는, 상기 공급 탱크로 상기 제 1 액을 공급할 때, 스트로크 당 설정 공급량을 공급하도록 상기 펌프를 제어한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어기는, 상기 공급 탱크로 상기 제 1 액을 공급할 때, 상기 제 1 액의 총 공급량이 설정량에 도달하면 상기 제 1 액의 공급을 중단하도록 상기 개폐 밸브를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 복수의 케미컬은 제 1 케미컬 및 제 2 케미컬을 포함하고, 상기 약액 공급 장치는, 상기 혼합 탱크로 상기 제 1 케미컬을 공급하는 제 1 케미컬 공급원, 상기 혼합 탱크로 상기 제 2 케미컬을 공급하는 제 2 케미컬 공급원, 상기 혼합 탱크에 연결되어 상기 제 1 액을 순환시키는 순환라인, 상기 순환라인 상에 설치된 농도계를 더 포함하되, 상기 제어기는, 상기 제 1 액의 농도를 설정 농도 범위 내로 유지하도록 상기 제 1 케미컬 공급원, 상기 제 2 케미컬 공급원, 그리고 농도계를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제어기는 상기 제 1 액의 농도가 상기 설정 농도 범위를 만족하면, 상기 공급 탱크로 상기 제 1 액을 공급하도록 상기 개폐 밸브 및 상기 펌프를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 약액 공급 장치는, 상기 공급 탱크와 상기 노즐 유닛을 연결하고, 상기 약액의 온도를 조절하는 항온조가 설치된 약액 공급 라인을 더 포함하되, 상기 항온조는 방폭 구조를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 스트로크 당 설정 공급량은 5cc 내지 20cc일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 액은 산성 용액이고, 상기 제 2 액은 유기용제일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 공급 탱크는 하우징 및 상기 하우징 내부에 상기 약액으로 인한 손상을 방지하는 코팅막을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 공급 탱크는 제 1 공급 탱크 및 제 2 공급 탱크를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 펌프는 정량 펌프를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 펌프는 상기 혼합 탱크와 인접하게 배치될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은, 복수의 케미컬들을 혼합 탱크로 공급하는 것, 상기 케미컬들을 혼합하여 제 1 액을 생성하는 것, 상기 혼합 탱크로부터 상기 제 1 액을 공급 탱크로 공급하는 것, 상기 공급 탱크에서 상기 제 1 액과 제 2 액을 혼합하여 약액을 생성하는 것, 그리고 상기 약액을 노즐 유닛으로 공급하여 기판을 처리하는 것을 포함하되, 상기 제 1 액을 상기 혼합 탱크로 공급하는 것은, 상기 혼합 탱크와 상기 공급 탱크를 연결하는 연결 라인 상의 펌프의 스트로크 당 공급량을 제어하여 상기 제 1 액을 공급하는 것을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 액을 상기 공급 탱크로 공급하는 것은, 상기 제 1 액의 총 공급량이 설정량에 도달하면 상기 제 1 액의 공급을 중단하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 설정량을 공급한 이후에, 상기 혼합 탱크 내 잔류하는 상기 케미컬들을 드레인할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 액을 생성하는 것은, 상기 케미컬들을 상기 혼합 탱크에 연결된 순환 라인을 통해 순환시키고, 상기 순환 라인에 설치된 농도계로 상기 제 1 액의 농도를 측정 및 보정하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 액을 상기 공급 탱크로 공급하는 것은, 상기 제 1 액의 농도가 설정 농도 범위에 도달하면 상기 공급 탱크로 공급하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 액의 농도가 설정 농도 범위를 벗어나면, 인터락을 발생시켜 상기 제 1 액의 공급을 중단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 스트로크 당 설정 공급량은 5cc 내지 20cc일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제 1 액은 산성 용액이고, 상기 제 2 액은 유기용제일 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 제 1 액과 제 2 액이 혼합된 약액을 기판으로 공급하는 약액 공급 장치는, 복수의 케미컬들을 혼합하여 상기 제 1 액을 생성하는 혼합 탱크, 상기 혼합 탱크로부터 상기 제 1 액을 공급받고, 상기 제 1 액과 상기 제 2 액을 혼합하여 상기 약액을 생성하며, 상기 기판으로 상기 약액을 공급하는 공급 탱크, 상기 혼합 탱크와 상기 공급 탱크를 연결하고, 개폐 밸브를 포함하는 연결 라인, 상기 연결 라인 상에 배치된 펌프, 그리고 상기 혼합 탱크, 상기 공급 탱크, 상기 개폐 밸브, 그리고 상기 펌프를 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는, 상기 공급 탱크로 상기 혼합된 상기 제 1 액을 공급할 때, 상기 제 1 액과 상기 제 2 액이 순차적으로 혼합되도록 상기 펌프의 스트로크 당 설정 공급량을 제어하여 공급하도록 상기 펌프를 제어할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 본 발명은 케미컬들을 미량으로 제어하여 공급함으로써, 순차적으로 희석시킬 수 있고, 이에 따라 안정적으로 약액이 생성되어, 석출물 또는 파티클 등의 발생을 줄이고 세정 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 약액 공급 장치의 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 플로우 차트이다.
도 4 내지 도 9는 도 3의 실시예에 따른 기판 처리 방법을 순차적으로 보여주는 도면들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)를 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1의 약액 공급 장치(20)의 확대도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 공정 챔버(10), 약액 공급 장치(20), 그리고 제어기(30)를 포함한다.
공정 챔버(10)는 하우징(110), 지지 유닛(120), 컵 유닛(130), 그리고 노즐 유닛(140)을 포함할 수 있다. 공정 챔버(10)는 기판(W)에 대해 약액을 공급하여, 기판 처리 공정을 수행할 수 있다. 일 예로, 공정 챔버(10)는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행할 수 있다.
하우징(110)은 기판 처리 공정이 수행되는 공간을 제공할 수 있다. 지지 유닛(120)은 하우징(110) 내 배치될 수 있다. 지지 유닛(120)은 그 상면에 기판(W)을 지지할 수 있다. 지지 유닛(120)은 기판(W)을 회전시킬 수 있다. 컵 유닛(130)은 지지 유닛(120)을 감싸도록 제공될 수 있다. 컵 유닛(130)은 지지 유닛(120)이 회전되며 기판 처리 공정을 진행할 때, 비산되는 약액을 모아 회수할 수 있다. 노즐 유닛(140)은 기판 처리 공정이 수행될 때, 기판(W)으로 약액을 공급한다.
약액은 제 1 액과 제 2 액의 혼합액일 수 있다. 제 1 액은 케미컬을 포함하는 산성 용액일 수 있다. 제 1 액은 복수의 케미컬들이 혼합된 산성 용액일 수 있다. 일 예로, 제 1 액은 제 1 케미컬 및 제 2 케미컬이 혼합된 산성 용액일 수 있다. 제 2 액은 유기용제일 수 있다. 제 1 액과 제 2 액은 서로 혼합될 때, 산성 용액이 유기용제에 대한 용해도가 낮아, 석출물이 발생될 수 있다. 일 예로, 금속이 석출될 수 있다. 이러한 석출물이 발생할 경우, 파티클로 작용하여 기판 처리 공정에 영향을 미칠 수 있다. 일 예로, 제 1 액은 불화수소(HF), 플루오르화암모늄(NH4F) 등을 포함하는 LAL(Low Ammonium fluoride Low surfacetension)이고, 제 2 액은 이소프로필알코올(IPA: Isopropyl Alcohol)일 수 있다. 이와 달리, 제 1 액과 제 2 액은 서로 혼합되어, 석출물을 발생시킬 수 있는 다양한 물질일 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 약액 공급 장치(20)은 케미컬 공급원(210), 혼합 탱크(220), 유기용제 공급원(230), 연결 라인(222), 제 1 순환 라인(225), 배출 라인(224), 공급 탱크(240), 제 2 순환 라인(255), 그리고 약액 공급 라인(265)을 포함할 수 있다. 약액 공급 장치(20)은 노즐 유닛(140)으로 약액을 공급할 수 있다.
케미컬 공급원(210)은 복수 개 제공될 수 있다. 일 예로, 도 1 및 도 2와 같이, 케미컬 공급원(210)은 제 1 케미컬 공급원(212) 및 제 2 케미컬 공급원(214)을 포함할 수 있다. 제 1 케미컬 공급원(212)은 제 1 케미컬을 공급할 수 있다. 제 2 케미컬 공급원(214)은 제 2 케미컬을 공급할 수 있다. 일 예로, 제 1 케미컬은 LAL 용액이고, 제 2 케미컬은 DIW(De-ionized Water)일 수 있다. 이와 달리, 케미컬 공급원(210)은 3개 이상의 복수 개로 제공될 수 있다. 케미컬 공급원들(212,214)은 각각, 혼합 탱크(220)로 케미컬들을 공급할 수 있다.
혼합 탱크(220)는 복수의 케미컬들을 혼합하여, 제 1 액을 생성할 수 있다. 혼합 탱크(220)에는 제 1 순환 라인(225)이 연결될 수 있다. 제 1 순환 라인(225) 상에는 농도계(226) 및 제 1 순환 펌프(228)가 설치될 수 있다. 혼합 탱크(220) 내에 제 1 케미컬 및 제 2 케미컬이 공급되면, 제 1 순환 라인(225)을 통해 순환하며 혼합되어 제 1 액이 생성될 수 있다. 농도계(226)는 제 1 순환 라인(225) 상을 순환하는 제 1 액의 농도를 측정할 수 있다. 농도계(226)는 제 1 액의 농도를 측정하여, 측정 농도값에 따라 제 1 액의 농도가 설정 농도 범위 내의 값을 갖도록 제 1 액의 농도를 보정할 수 있다. 일 예로, 설정 농도 범위는 제 1 케미컬 대 제 2 케미컬이 1:3 내지 1:8의 비율을 갖는 범위일 수 있다. 보다 구체적으로, 설정 농도 범위는 제 1 케미컬 대 제 2 케미컬이 1:4.5 내지 1:5.5의 비율을 갖는 범위일 수 있다. 이 때, 제 1 케미컬은 LAL 용액이고, 제 2 케미컬은 DIW(De-ionized Water)일 수 있다. 제 1 순환 펌프(228)는 제 1 순환 라인(225) 상의 제 1 액이 원활하게 순환되도록 제어할 수 있다.
배출 라인(224)은 혼합 탱크(220)로부터 연장될 수 있다. 제 1 액의 공급이 완료되면, 배출 라인(224)은 혼합 탱크(220) 내 잔류하는 제 1 액을 드레인할 수 있다. 이와 달리, 배출 라인(224)은 제 1 액의 농도가 설정 농도 범위를 만족하지 않는 경우, 혼합 탱크(220) 내 제 1 액을 드레인할 수 있다.
연결 라인(222)은 혼합 탱크(220)와 공급 탱크(240)를 연결할 수 있다. 연결 라인(222)을 통해, 혼합 탱크(220) 내의 제 1 액을 공급 탱크(240)로 공급할 수 있다. 연결 라인(222)은 제 1 분기점(P1)을 기점으로, 제 1 연결 라인(222a) 및 제 2 연결 라인(222b)으로 분기될 수 있다. 제 1 연결 라인(222a)은 제 1 공급 탱크(250)에, 제 2 연결 라인(222b)은 제 2 공급 탱크(260)로 연결될 수 있다. 연결 라인(222) 상에는 개폐 밸브(221) 및 공급 펌프(223)가 설치될 수 있다. 개폐 밸브(221)는 연결 라인(222)의 개폐 여부를 제어하여, 제 1 액의 공급 여부를 제어할 수 있다. 제 1 액의 농도가 설정 농도 범위를 만족하면, 개폐 밸브(221)가 오픈되어 공급 탱크(240)로 제 1 액을 공급할 수 있다.
공급 펌프(223)는 연결 라인(222)을 통한 제 1 액의 공급량을 제어할 수 있다. 공급 펌프(223)는 혼합 탱크(220)와 인접하게 설치될 수 있다. 일 예로, 공급 펌프(223)는 혼합 탱크(220)로부터 30cm 내지 70cm의 거리를 갖도록 설치될 수 있다. 공급 펌프(223)는 스트로크 당 설정 공급량을 일정하게 공급할 수 있다. 공급 펌프(223)는 스트로크 당 설정 공급량을 미량으로 제어하여 공급할 수 있다. 일 예로, 공급 펌프(223)는 스트로크 당 3cc 내지 50cc의 설정 공급량을 가질 수 있다. 보다 바람직하게는, 공급 펌프(223)는 스트로크 당 5cc 내지 20cc의 설정 공급량을 가질 수 있다. 일 예로, 공급 펌프(223)는 정량 펌프일 수 있다. 이로 인해, 혼합 탱크(220)로 미소량의 제 1 액을 순차적으로 공급함으로써, 공급 탱크(240) 내의 제 2 액에 대해 제 1 액을 순차적으로 믹싱할 수 있다. 이로 인해, 제 1 액이 제 2 액에 대해 낮은 용해도(solubility)를 가질 때에도, 제 1 액과 제 2 액의 안정적인 혼합이 가능하다. 따라서, 혼합 탱크(220) 내 석출물의 발생을 방지하고, E/R(Etch rate)의 헌팅을 방지할 수 있다.
공급 탱크(240)는 혼합 탱크(220)로부터 제 1 액을 공급받을 수 있다. 이 때, 공급 탱크(240)는 유기용제 공급원(230)으로부터 제 2 액을 공급받아 제 2 액을 보유한 상태일 수 있다. 제 2 액은 유기용제를 포함할 수 있다. 일 예로, 유기용제는 이소프로필알코올(IPA: Isopropyl Alcohol)일 수 있다. 공급 탱크(240) 내의 제 2 액에 대해, 제 1 액이 용해되며 약액이 생성될 수 있다. 공급 탱크(240)는 제 1 액과 제 2 액을 혼합하여 약액을 생성하고, 노즐 유닛(140)으로 약액을 공급할 수 있다. 약액은 유기산 용액일 수 있다.
공급 탱크(240)는 복수 개로 제공될 수 있다. 도 1 및 도 2와 같이, 공급 탱크(240)는 제 1 공급 탱크(250) 및 제 2 공급 탱크(260)를 포함할 수 있다. 제 1 공급 탱크(250)는 하우징(252) 및 코팅막(254)을 포함할 수 있다. 하우징(252)은 내부에 약액이 저장되는 공간을 제공한다. 코팅막(254)은 하우징(252)의 내부에, 약액으로 인한 손상을 방지하기 위해 제공될 수 있다. 일 예로, 코팅막(254)은 테프론을 포함할 수 있다. 이로 인해, 유기산으로 인한 부식 등을 방지할 수 있다. 제 2 공급 탱크(260)는 제 1 공급 탱크(250)와 대체로 동일한 구조를 가질 수 있다. 이하, 상술한 설명과 중복되는 설명은 생략한다.
제 1 공급 탱크(250) 및 제 2 공급 탱크(260)는 각각, 제 1 액 및 제 2 액을 혼합하여 약액을 생성하고, 생성된 약액을 저장할 수 있다. 제 1 공급 탱크(250)와 제 2 공급 탱크(260)는 서로 예비적으로 기능할 수 있다. 일 예로, 제 1 공급 탱크(250)와 제 2 공급 탱크(260) 중 어느 하나에서 노즐 유닛(140)에 약액을 공급하는 동안, 다른 하나에서는 약액 교환을 수행할 수 있다.
공급 탱크(240)에는 제 2 순환 라인(255)이 연결될 수 있다. 공급 탱크들(250,260)에는 제 2 순환 라인(255)이 연결될 수 있다. 제 2 순환 라인(255)은 제 1 라인(255a), 제 2 라인(255b), 제 3 라인(255c), 제 4 라인(255d), 그리고 공유 라인(255e)을 포함할 수 있다. 제 2 순환 라인(255)은 제 1 공급 탱크(250) 및 제 2 공급 탱크(260) 내의 제 1 액 및 제 2 액을 순환시켜, 약액을 생성할 수 있다. 제 1 라인(255a)은 제 1 공급 탱크(250)의 저면에 연결될 수 있다. 제 1 공급 탱크(250) 내의 액은 제 1 라인(255a)을 통해 유출될 수 있다. 제 2 라인(255b)은 제 2 공급 탱크(260)의 저면에 연결될 수 있다. 제 2 공급 탱크(260) 내의 액은 제 2 라인(255b)을 통해 유출될 수 있다. 제 3 라인(255c)은 제 1 공급 탱크(250)의 상면에 연결될 수 있다. 제 4 라인(255d)은 제 2 공급 탱크(260)의 상면에 연결될 수 있다. 공유 라인(255e)은 제 1 라인(255a), 제 2 라인(255b), 제 3 라인(255c), 그리고 제 4 라인(255d)을 모두 연결할 수 있다. 공유 라인(255e)을 흐른 액은 제 3 라인(255c)을 통해 제 1 공급 탱크(250)로 다시 유입되거나, 제 4 라인(255d)을 통해 제 2 공급 탱크(260)로 다시 유입될 수 있다. 공유 라인(255e) 상에는 제 2 순환 펌프(256) 및 항온조(258)가 설치될 수 있다. 제 2 순환 펌프(256)는 제 2 순환 라인(255) 상의 액들의 순환을 촉진할 수 있다. 항온조(258)는 제 2 순환 라인(255) 상의 액들의 온도를 제어할 수 있다. 항온조(258)는 방폭 구조의 유기산 항온조일 수 있다. 제 2 순환 라인(255)을 통해, 제 1 액 및 제 2 액이 혼합되어 약액이 생성될 수 있다. 또한, 도시되지는 않았지만, 제 2 순환 라인(555) 상에 농도계가 제공될 수 있다. 일 예로, 제 2 액, 제 1 케미컬, 그리고 제 2 케미컬의 혼합 비율은 1:0.0001:0.001 내지 1:0.001:0.01 사이의 비율로 제어될 수 있다. 보다 구체적으로, 제 2 액, 제 1 케미컬, 그리고 제 2 케미컬의 혼합 비율은 1: 0.00083:0.004일 수 있다.
약액 공급 라인(265)은 공급 탱크(240)와 노즐 유닛(140)을 연결할 수 있다. 제 1 약액 공급 라인(265a)이 제 1 공급 탱크(250)에서 연장되고, 제 2 약액 공급 라인(265b)이 제 2 공급 탱크(260)에서 연장되어, 제 2 분기점(P2)에서 합쳐질 수 있다. 약액 공급 라인(265) 상에는 약액 공급 펌프(266) 및 항온조(268)가 설치될 수 있다. 약액 공급 펌프(266)는 약액이 원활히 공급되도록 제어할 수 있다. 항온조(268)는 약액의 온도를 제어할 수 있다. 일 예로, 항온조(268)는 방폭 구조의 유기산 항온조일 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 제어기(30)는 공정 챔버(10) 및 약액 공급 장치(20)을 제어할 수 있다. 제어기(30)는 약액 공급 장치(20)을 제어할 수 있다. 일 예로, 제어기(30)는 약액 공급 장치(20)에서의 약액 생성 및 공급을 원활히 수행할 수 있도록, 약액 공급 장치(20)의 구성요소들을 각각 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 플로우 차트이다. 도 4 내지 도 9는 도 3의 실시예에 따른 기판 처리 방법을 순차적으로 보여주는 도면들이다. 이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여, 약액을 생성하고 공급하는 기판 처리 과정을 설명한다. 화살표는 유체의 흐름을 나타낸다. 밸브의 내부가 채워진 것은 밸브가 닫혀있는 것이고, 밸브의 내부가 비워있는 것은 밸브가 개방되어 있는 것을 의미한다. 기판 처리 과정은 제 1 액 생성 과정(S100) 및 약액 생성 및 공급 과정(S200)을 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 혼합 탱크(220)로 복수의 케미컬들을 공급할 수 있다(S110). 제 1 케미컬 공급원(212)은 제 1 케미컬을, 제 2 케미컬 공급원(214)은 제 2 케미컬을 각각 혼합 탱크(220)로 공급할 수 있다. 일 예로, 제 1 케미컬은 LAL 용액이고, 제 2 케미컬은 DIW(De-ionized Water)일 수 있다.
도 3 및 도 5를 참조하면, 제어기(30)는 혼합 탱크(220) 내에서 제 1 액을 생성하도록 제어할 수 있다. 혼합 탱크(220) 내의 액들이 제 1 순환 라인(225) 상을 순환하며, 제 1 액이 생성될 수 있다(S120). 이 때, 제 1 순환 라인(225) 상의 농도계(226)가 제 1 순환 라인(225) 상의 제 1 액의 농도를 측정 및 보정할 수 있다(S130). 일 예로, 설정 농도 범위는 제 1 케미컬과 제 2 케미컬이 1:3 내지 1:8의 비율을 갖는 범위일 수 있다. 보다 구체적으로, 설정 농도 범위는 제 1 케미컬과 제 2 케미컬이 1:45 내지 1:55의 비율을 갖는 범위일 수 있다. 필요할 경우, 제어기(30)는 제 1 케미컬과 제 2 케미컬의 비율이 설정 농도 범위를 만족하도록, 제 1 케미컬 공급원(212) 및/또는 제 2 케미컬 공급원(214)의 공급량을 제어할 수 있다. 제어기(30)는 제 1 액의 농도가 설정 농도 범위를 벗어나는 경우, 또한, 이와 동시에, 제어기(30)는 유기용제 공급원(230)에서 제 1 공급 탱크(250)로 제 2 액을 공급할 수 있다. 제 2 액은 유기용제일 수 있다. 일 예로, 유기용제는 이소프로필알코올(IPA: Isopropyl Alcohol)일 수 있다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 제 1 액이 설정 농도 범위를 만족하면, 제어기(30)는 제 1 액을 제 1 공급 탱크(250)로 공급할 수 있다(S140,S210). 또한, 제어기(30)는 유기용제 공급원(230)으로부터 제 2 액을 제 1 공급 탱크(250)로 공급하여, 제 1 액과 제 2 액이 서로 혼합되어 약액이 생성되도록 제어할 수 있다. 제 1 공급 탱크(250)에 보유된 제 2 액으로, 제 1 액이 공급되며 용해될 수 있다. 이 때, 제어기(30)는 연결 라인(222) 상의 공급 펌프(223)의 스트로크 당 설정 공급량을 일정하게 공급하도록 제어할 수 있다(S220,S230). 제어기(30)는 공급 펌프(223)의 스트로크 당 설정 공급량을 미량으로 제어할 수 있다. 일 예로, 공급 펌프(223)는 스트로크 당 3cc 내지 50cc의 설정 공급량을 가질 수 있다. 보다 바람직하게는, 공급 펌프(223)는 스트로크 당 5cc 내지 20cc의 설정 공급량을 가질 수 있다. 공급 펌프(223)는 정량 펌프일 수 있다. 미소량의 제 1 액을 순차적으로 공급함으로써, 제 2 액에 대해 제 1 액을 순차적으로 믹싱할 수 있다. 이로 인해, 제 1 액이 제 2 액에 대해 낮은 용해도(solubility)를 가질 때에도, 제 1 액과 제 2 액의 안정적인 혼합이 가능하다. 이로 인해, 제 1 공급 탱크(250) 내 석출물의 발생을 방지하고, E/R(Etch rate)의 헌팅을 방지할 수 있다. 이와 달리, 제 1 액을 스트로크 당 50cc이상의 유량으로 공급할 경우, 공급 탱크(240) 내 석출물이 발생하여 파티클로 작용할 수 있다.
도 3 및 도 7을 참조하면, 제 1 공급 탱크(250)로 제 1 액의 총 공급량이 설정량에 도달하면, 제어기(30)는 연결 라인(220) 상의 개폐 밸브(221)를 닫아 제 1 액 공급을 중단한다. 이 때, 설정량은 제 2 액에 제 1 액이 충분히 용해되고, 석출물이 발생되지 않는 양이다. 일 예로, 설정량은 30ppm 내지 80ppm의 값일 수 있다. 보다 구체적으로, 설정량은 50ppm일 수 있다. 이후, 제어기(30)는 혼합 탱크(220) 내 잔류하는 제 1 액을 배출 라인(224)으로 배출시킬 수 있다(S240,S250). 이와 달리, 제 1 액이 설정 농도 범위를 벗어나는 경우, 제 1 액을 배출 라인(224)으로 배출시킬 수 있다. 이로 인해, 제어기(30)는 제 1 액의 농도를 엄밀하게 제어할 수 있다.
도 3 및 도 8을 참조하면, 제어기(30)는 제 1 공급 탱크(250) 내의 약액을 제 2 순환 라인(255) 상을 순환시키며 혼합시킬 수 있다. 이 때, 항온조(258)는 약액의 온도를 조절할 수 있다. 일 예로, 항온조(258)는 방폭 구조의 유기산 항온조일 수 있다. 이로 인해, 온도에 민감한 E/R에 영향을 주지 않고, 균일한 품질의 약액을 공급할 수 있다. 일 예로, 제 2 액, 제 1 케미컬, 그리고 제 2 케미컬의 혼합 비율은 1:0.0001:0.001 내지 1:0.001:0.01 사이의 비율로 제어될 수 있다. 보다 구체적으로, 제 2 액, 제 1 케미컬, 그리고 제 2 케미컬의 혼합 비율은 1: 0.00083:0.004일 수 있다. 제어기(30)는 유기용제 공급원(230)에서 제 2 공급 탱크(260)로 제 2 액을 공급할 수 있다.
도 3 및 도 9를 참조하면, 농도 및 온도 등의 파라미터들이 만족된 약액은, 제 1 약액 공급 라인(265a)을 통해 노즐 유닛(140)으로 공급될 수 있다(S260). 제 1 약액 공급 라인(265a) 상의 약액은, 항온조(268)로 인해 온도가 조절될 수 있다. 일 예로, 항온조(268)는 방폭 구조의 유기산 항온조일 수 있다. 따라서, 온도에 민감한 E/R에 영향을 주지 않고, 균일한 품질의 약액을 공급할 수 있다. 제 1 공급 탱크(250)가 노즐 유닛(140)에 약액을 공급하는 동안, 제 2 공급 탱크(260)가 약액 교환을 수행하여 약액을 준비할 수 있다. 혼합 탱크(220)는 제 2 공급 탱크(260)로 제 1 액을 공급할 수 있다. 이 때, 제 1 액은 도 4 및 도 5에서 상술한 방법으로 농도 및 온도가 보정된 제 1 액일 수 있다. 제 2 공급 탱크(260) 내 보유된 제 2 액에 대해, 제 1 액이 공급되며 용해될 수 있다. 이 때, 제어기(30)는 연결 라인(222) 상의 공급 펌프(223)의 스트로크 당 설정 공급량을 일정하게 공급하도록 제어할 수 있다. 제어기(30)는 공급 펌프(223)의 스트로크 당 설정 공급량을 미량으로 제어할 수 있다. 일 예로, 공급 펌프(223)는 스트로크 당 3cc 내지 50cc의 설정 공급량을 가질 수 있다. 보다 바람직하게, 공급 펌프(223)는 스트로크 당 5cc 내지 20cc의 설정 공급량을 가질 수 있다. 공급 펌프(223)는 정량 펌프일 수 있다. 미소량의 제 1 액을 순차적으로 공급함으로써, 제 2 액에 대해 제 1 액을 순차적으로 믹싱할 수 있다. 따라서, 제 1 액이 제 2 액에 대해 낮은 용해도(solubility)를 가질 때에도, 제 1 액과 제 2 액의 안정적인 혼합이 가능하다. 이로 인해, 혼합 탱크(220) 내 석출물의 발생을 방지하고, E/R(Etch rate)의 헌팅을 방지할 수 있다. 이후, 제 2 공급 탱크(260) 내 약액은 제 2 순환 라인(255)을 순환하며 농도 및 온도를 제어할 수 있다. 제 1 공급 탱크(250) 및 제 2 공급 탱크(260)가 서로 예비적으로 약액 생성 및 공급을 수행함으로써, 약액 교체로 인한 설비의 다운 타임(down-time)을 줄일 수 있다.
본 실시예에서는 제 1 공급 탱크(250)와 제 2 공급 탱크(260)를 포함하는 약액 공급 장치(20)을 예로 들어 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로, 이에 한정되지 않고 한 개의 탱크를 포함하는 경우에도 유사하게 적용될 수 있으며, 도면에서는 도시되지 않았지만 셋 이상의 탱크를 포함하는 경우에도 유사하게 적용될 수 있다.
또한, 이상의 본 실시예에서는 기판에 대해 세정 공정을 처리하는 약액을 공급하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이와 달리 혼합 약액을 공급하여 기판을 처리하는 다양한 공정에 적용 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 약액이 제 1 액 및 제 2 액을 혼합하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 서로 혼합되어 석출물이 생성될 수 있는 경우의 다양한 개수의 액을 혼합하는 것에도 적용 가능하다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.

Claims (10)

  1. 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 지지 유닛에 놓인 기판으로, 제 1 액과 제 2 액이 혼합된 약액을 공급하는 노즐 유닛;
    상기 노즐 유닛으로 상기 약액을 공급하는 약액 공급 장치; 그리고
    상기 약액 공급 장치를 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 약액 공급 장치는:
    복수의 케미컬들을 혼합하여 상기 제 1 액을 생성하는 혼합 탱크;
    상기 혼합 탱크로부터 상기 제 1 액을 공급받고, 상기 제 1 액과 상기 제 2 액을 혼합하여 상기 약액을 생성하며, 상기 노즐 유닛으로 상기 약액을 공급하는 공급 탱크;
    상기 혼합 탱크와 상기 공급 탱크를 연결하는 연결 라인; 그리고
    상기 연결 라인 상에 설치된 개폐 밸브 및 정량 펌프를 포함하되;
    상기 제어기는, 상기 공급 탱크로 상기 제 1 액을 공급할 때, 스트로크 당 설정 공급량을 공급하도록 상기 정량 펌프를 제어하는, 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 공급 탱크로 상기 제 1 액을 공급할 때, 상기 제 1 액의 총 공급량이 설정량에 도달하면 상기 제 1 액의 공급을 중단하도록 상기 개폐 밸브를 제어하는, 기판 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 케미컬은 제 1 케미컬 및 제 2 케미컬을 포함하고,
    상기 약액 공급 장치는:
    상기 혼합 탱크로 상기 제 1 케미컬을 공급하는 제 1 케미컬 공급원;
    상기 혼합 탱크로 상기 제 2 케미컬을 공급하는 제 2 케미컬 공급원;
    상기 혼합 탱크에 연결되어 상기 제 1 액을 순환시키는 순환라인; 그리고
    상기 순환라인 상에 설치된 농도계를 더 포함하되,
    상기 제어기는, 상기 제 1 액의 농도를 설정 농도 범위 내로 유지하도록 상기 제 1 케미컬 공급원, 상기 제 2 케미컬 공급원, 그리고 농도계를 제어하는, 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제 1 액의 농도가 상기 설정 농도 범위를 만족하면, 상기 공급 탱크로 상기 제 1 액을 공급하도록 상기 개폐 밸브 및 상기 정량 펌프를 제어하는, 기판 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 약액 공급 장치는, 상기 공급 탱크와 상기 노즐 유닛을 연결하고, 상기 약액의 온도를 조절하는 항온조가 설치된 약액 공급 라인을 더 포함하되,
    상기 항온조는 방폭 구조를 포함하는, 기판 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스트로크 당 설정 공급량은 5cc 내지 20cc인, 기판 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 액은 산성 용액이고, 상기 제 2 액은 유기용제인, 기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 공급 탱크는:
    하우징; 및
    상기 하우징 내부에 상기 약액으로 인한 손상을 방지하는 코팅막을 포함하는, 기판 처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급 탱크는 제 1 공급 탱크 및 제 2 공급 탱크를 포함하는, 기판 처리 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 정량 펌프는 상기 혼합 탱크와 인접하게 배치된, 기판 처리 장치.
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