KR20170025792A - 약액 혼합 유닛, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 처리하는 공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버에 제1 약액과 제2 약액을 혼합한 처리액을 공급하는 공급 라인; 및 상기 공급 라인과 연결되는 약액 혼합 유닛을 포함하고, 상기 약액 혼합 유닛은, 제1 약액 및 제2 약액을 혼합하는 탱크; 상기 탱크에 제공되어 상기 제1 약액 및 상기 제2 약액을 가열하는 히터; 상기 탱크에 제공되어 주파수를 인가하는 주파수 발생기; 및 상기 히터와 주파수 발생기를 제어하는 제어기;를 포함한다.

Description

약액 혼합 유닛, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Unit for mixing chemical, apparatus and method for treating substrate}
본 발명은 약액을 혼합하는 유닛과 이를 포함하는 기판 처리 장치, 그리고 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 증착, 사진, 식각, 연마, 세정 등과 같은 다양한 단위 공정들의 반복적인 수행에 의해 제조된다. 세정 공정은 이들 단위 공정들을 수행할 때 반도체 기판의 표면에 잔류하는 잔류물질, 작은 파티클, 오염물, 또는 불필요한 막을 제거하는 공정이다. 최근에 기판에 형성되는 패턴이 미세화됨에 따라 세정 공정의 중요도는 더욱 커지고 있다.
기판의 세정 공정은 기판 상의 오염물질을 화학적 반응에 의해 식각 또는 박리시키는 화학 용액 처리 공정(약액 처리 공정), 약액 처리된 기판을 탈이온수로 세척하는 린스 공정, 그리고 린스 처리된 기판을 건조하는 건조 공정으로 이루어진다. 상술한 약액 처리 공정을 위해 다양한 종류의 화학 용액들이 사용되며, 이들 화학 용액 중의 하나로 인산 용액과 불화수소 용액의 혼합액이 사용된다.
한편, 기판을 처리하는 공정에서 기판에 분사되는 약액의 온도는 공정에 매우 큰 영향을 준다. 약액의 변화는 화학적으로 다른 반응을 일으킬 수 있으므로, 약액의 온도를 조절하는 것은 매우 중요하다.
2이상의 약액을 혼합하여 기판을 처리할 때, 약액들이 서로 혼합이 잘 되지 않는 경우가 발생한다. 예를 들어, 약액의 온도가 낮을 때에는 일반적으로 약액의 점도가 높아 혼합이 원활하게 이루어지지 않는다. 이로 인해, 혼합하는 시간이 지연된다. 또한, 정상적인 형태의 혼합이 이루어지지 않아, 공정 불량이 발생한다.
본 발명은 기판을 처리하는 2이상의 약액을 혼합할 때, 약액들을 원활하게 혼합할 수 있는 약액 혼합 유닛과 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 2이상의 약액을 혼합한 처리액을 기판에 공급할 때, 온도와 무관하게 약액들을 혼합할 수 있는 약액 혼합 유닛, 기판 처리 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판을 처리하는 공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버에 제1 약액과 제2 약액을 혼합한 처리액을 공급하는 공급 라인; 및 상기 공급 라인과 연결되는 약액 혼합 유닛을 포함하고, 상기 약액 혼합 유닛은, 제1 약액 및 제2 약액을 혼합하는 탱크; 상기 탱크에 제공되어 상기 제1 약액 및 상기 제2 약액을 가열하는 히터; 및 상기 탱크에 제공되어 주파수를 인가하는 주파수 발생기;를 포함한다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 약액은 인산(H3PO4) 용액이고 상기 제2 약액은 불화수소(HF) 용액이다.
일 실시예에 의하면, 상기 히터는 상기 처리액의 온도를 40℃ ~ 60℃의 온도로 유지한다.
일 실시예에 의하면, 상기 주파수 발생기를 제어하는 제어기를 더 포함하되,
상기 제어기는 상기 처리액 중의 상기 인산 용액의 질량퍼센트에 따라 다른 주파수를 인가하도록 상기 주파수 발생기를 제어한다.
일 실시예에 의하면, 상기 제어기는 상기 처리액 중의 상기 인산 용액의 질량퍼센트가 높아질수록 낮은 주파수를 인가하도록 상기 주파수 발생기를 제어한다.
일 실시예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 인산 용액의 질량퍼센트가 70~90%일 때 5~20KHz의 주파수를 인가하고, 상기 인산 용액의 질량퍼센트가 50~70%일때 20~40KHz의 주파수를 인가하도록 상기 주파수 발생기를 제어한다.
일 실시예에 의하면, 상기 탱크는 상부의 제1 공간과 하부의 제2 공간을 포함하고, 상기 제1 공간에서 상기 제1 약액과 상기 제2 약액이 혼합된다.
일 실시예에 의하면, 상기 주파수 발생기는 상기 제2 공간에 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 히터는 상기 제2 공간에 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 제어기는, 제1 온도로 상기 처리액을 챔버로 공급할 때에는 주파수를 인가하면서 상기 제1 약액과 상기 제2 약액을 혼합하고, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 상기 처리액을 챔버로 공급할 때에는 주파수를 인가하지 않고 상기 제1 약액과 상기 제2 약액을 혼합하도록 상기 주파수 발생기를 제어한다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 온도는 40~60℃이고, 상기 제2 온도는 140~180℃이다.
본 발명은 약액 혼합 유닛을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제1 약액은 인산(H3PO4) 용액이고, 상기 제2 약액은 불화수소(HF) 용액이다.
일 실시예에 의하면, 상기 히터는 상기 처리액의 온도를 40℃ ~ 60℃의 온도로 유지한다.
일 실시예에 의하면, 상기 제어기는 상기 처리액 중의 상기 인산 용액의 질량퍼센트에 따라 다른 주파수를 인가하도록 상기 주파수 발생기를 제어한다.
일 실시예에 의하면, 상기 제어기는 상기 처리액 중의 상기 인산 용액의 질량퍼센트가 높아질수록 낮은 주파수를 인가하도록 상기 주파수 발생기를 제어한다.
일 실시예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 인산 용액의 질량퍼센트가 70~90%일 때 5~20KHz의 주파수를 인가하고, 상기 인산 용액의 질량퍼센트가 50~70%일때 20~40KHz의 주파수를 인가하도록 상기 주파수 발생기를 제어한다.
일 실시예에 의하면, 상기 탱크는 상부의 제1 공간과 하부의 제2 공간을 포함하고, 상기 제1 공간에서 상기 제1 약액과 상기 제2 약액이 혼합된다.
일 실시예에 의하면, 상기 주파수 발생기는 상기 제2 공간에 제공된다.
일 실시예에 의하면, 상기 히터는 상기 제2 공간에 제공된다.
본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1 약액과 제2 약액을 혼합한 처리액으로 기판을 처리하되, 상기 제1 약액과 상기 제2 약액을 혼합할 때 주파수를 인가하여 혼합한다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 약액은 인산 용액이고, 상기 제2 약액은 불화수소 용액이다.
일 실시예에 의하면, 상기 처리액의 온도는 40~60℃로 유지된다.
일 실시예에 의하면, 상기 처리액 중의 상기 인산 용액의 질량퍼센트에 따라 상기 처리액에 다른 주파수를 인가한다.
일 실시예에 의하면, 상기 처리액 중의 상기 인산 용액의 질량퍼센트가 높아질수록 낮은 주파수를 인가한다.
일 실시예에 의하면, 상기 처리액 중의 상기 인산 용액의 질량퍼센트가 70~90%일 때 5~20KHz의 주파수를 인가하고, 상기 처리액 중의 상기 인산 용액의 질량퍼센트가 50~70%일때 20~40KHz의 주파수를 인가하여 혼합한다.
일 실시예에 의하면, 상기 주파수의 인가는 상기 제1 약액 및 제2 약액을 혼합하는 탱크의 하부로부터 이루어진다.
일 실시예에 의하면, 제1 온도로 상기 처리액을 챔버로 공급할 때에는 주파수를 인가하면서 상기 제1 약액과 상기 제2 약액을 혼합하고,
상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 상기 처리액을 챔버로 공급할 때에는 주파수를 인가하지 않고 상기 제1 약액과 상기 제2 약액을 혼합한다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1 온도는 40~60℃이고, 상기 제2 온도는 140~180℃이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판을 처리하는 2이상의 약액을 혼합할 때, 약액들을 원활하게 혼합할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 2이상의 약액을 혼합한 처리액을 기판에 공급할 때, 온도와 무관하게 약액들을 혼합할 수 있다.
도 1은 인산 용액의 온도에 따른 점도를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치가 제공된 기판 처리 설비를 나타낸 평면도이다.
도 3은 기판 처리 장치의 일 실시예를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 챔버를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 약액 혼합 유닛을 개략적으로 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장된 것이다.
도 1은 인산 용액의 온도에 따른 점도(점성, viscosity)를 나타낸 것이다. 점도가 낮으면 다른 물질과의 혼합이 원활하게 될 수 있으나, 점도가 높으면 다른 물질과의 혼합이 원활하게 되지 못한다. 도 1의 그래프를 참조하면, 인산 용액의 온도가 고온일 때에는 점성이 낮아 다른 물질과 혼합이 원활하게 될 수 있다. 반면에, 인산 용액의 온도가 저온일 때에는 점성이 높아 다른 약액과 원활하게 혼합되기 어렵다. 예를 들어, 인산 용액의 온도가 약 160℃ 일 때에는 점도가 3.4cP에 불과한 반면에, 인산 용액의 온도가 약 50℃일 때에는 점도가 18.2cP로 약 5.5 배 증가한다. 따라서, 상대적으로 저온에서는 다른 약액과의 혼합이 원활하게 이루어지지 못한다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 기판 처리 장치(10)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 인덱스 모듈(100)과 공정 처리 모듈(200)을 포함한다. 인덱스 모듈(100)은 로드포트(120) 및 이송프레임(140)을 포함한다. 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(200)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(200)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 한다. 그리고 상부에서 바라볼 때 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하고, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 한다.
로드포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(130)가 놓인다. 로드포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드포트(120)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(200)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(130)에는 기판(W)의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)으로 복수 개가 제공된다. 기판(W)은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어(130)내에 위치된다. 캐리어(130)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(200)은 버퍼유닛(220), 이송챔버(240), 그리고 공정챔버(260)를 포함한다. 이송챔버(240)는 그 길이 방향이 제1방향(12)과 평행하게 배치된다. 제2방향(14)를 따라 이송챔버(240)의 일측 및 타측에는 각각 공정챔버들(260)이 배치된다. 이송챔버(240)의 일측에 위치한 공정챔버들(260)과 이송챔버(240)의 타측에 위치한 공정챔버들(260)은 이송챔버(240)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공된다. 공정챔버(260)들 중 일부는 이송챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정챔버(260)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송챔버(240)의 일측에는 공정챔버(260)들이 A X B(A와 B는 각각 1이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(260)의 수이다. 이송챔버(240)의 일측에 공정챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정챔버(260)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 공정챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼유닛(220)은 이송프레임(140)과 이송챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송챔버(240)와 이송프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼유닛(220)은 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개 제공된다. 버퍼유닛(220)에서 이송프레임(140)과 마주보는 면과 이송챔버(240)와 마주보는 면 각각이 개방된다.
이송프레임(140)은 로드포트(120)에 안착된 캐리어(130)와 버퍼유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송프레임(140)에는 인덱스레일(142)과 인덱스로봇(144)이 제공된다. 인덱스레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스로봇(144)은 인덱스레일(142) 상에 설치되며, 인덱스레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(144c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정 처리 모듈(200)에서 캐리어(130)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(130)에서 공정 처리 모듈(200)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스로봇(144)이 기판(W)을 반입 및 반출하는 과정에서 공정 처리 전의 기판(W)으로부터 인가된 파티클이 공정 처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이송챔버(240)는 버퍼유닛(220)과 공정챔버(260) 간에, 그리고 공정챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송챔버(240)에는 가이드레일(242)과 메인로봇(244)이 제공된다. 가이드레일(242)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인로봇(244)은 가이드레일(242) 상에 설치되고, 가이드레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 그리고 메인암(244c)을 가진다. 베이스(244a)는 가이드레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(244b)는 베이스(244a)에 결합된다. 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 몸체(244b)에 결합되고, 이는 몸체(244b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인암(244c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 버퍼유닛(220)에서 공정챔버(260)로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(244c)과 공정챔버(260)에서 버퍼유닛(220)으로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(244c)은 서로 상이할 수 있다.
공정챔버(260) 내에는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치(10)가 제공된다. 각각의 공정챔버(260) 내에 제공된 기판 처리 장치(10)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 각각의 공정챔버(260) 내의 기판 처리 장치(10)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정챔버(260)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치(10)들은 서로 동일한 구조를 가지고, 상이한 그룹에 속하는 공정챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치(10)들은 서로 상이한 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 공정챔버(260)가 2개의 그룹으로 나누어지는 경우, 이송챔버(240)의 일측에는 제1그룹의 공정챔버들(260)이 제공되고, 이송챔버(240)의 타측에는 제2그룹의 공정챔버들(260)이 제공될 수 있다. 선택적으로 이송챔버(240)의 일측 및 타측 각각에서 하층에는 제1그룹의 공정챔버(260)들이 제공되고, 상층에는 제2그룹의 공정챔버(260)들이 제공될 수 있다. 제1그룹의 공정챔버(260)와 제2그룹의 공정챔버(260)는 각각 사용되는 케미컬의 종류나, 세정 방식의 종류에 따라 구분될 수 있다.
아래에서는 처리액을 이용하여 기판(W)을 처리하는 기판 처리 장치(10)의 일 예를 설명한다. 도 3은 기판 처리 장치의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 4는 도 2의 챔버를 보여주는 도면이고, 도 5는 본 발명에 의한 약액 혼합 유닛을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 챔버(310), 공급 라인(400), 약액 혼합 유닛을 포함한다.
챔버(310)는 컵(320), 지지 유닛(340), 분사 유닛(370), 그리고 배기 유닛(410)을 포함한다. 아래에서는 도 4를 참조하여 챔버(310)를 설명한다.
챔버(310)는 내부에 공간을 제공한다. 컵(320)은 챔버(310) 내 공간에 위치하며, 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간(400)을 제공한다. 처리 공간(400)의 상부는 개방된다.
컵(320)은 내부회수통(322), 중간회수통(324), 그리고 외부회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,324,326)은 공정에 사용된 처리 유체 중 서로 상이한 처리 유체를 회수한다. 내부회수통(322)은 지지 유닛(340)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 중간회수통(324)은 내부회수통(322)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부회수통(326)은 중간회수통(324)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 컵(320)은 전체가 상하방향으로 이동할 수 있고, 각각의 회수통(322, 324, 326)이 독립적으로 상하방향으로 이동하는 것도 가능하다. 내부회수통(322)의 내측공간(322a), 내부회수통(322)과 중간회수통(324)의 사이 공간(324a) 그리고 중간회수통(324)과 외부회수통(326)의 사이 공간(326a)은 각각 내부회수통(322), 중간회수통(324), 그리고 외부회수통(326)으로 처리 유체가 유입되는 유입구로서 기능한다. 각각의 회수통(322, 324, 326)이 독립적으로 상하이동이 가능함에 따라, 각각의 내측공간(322a), 사이공간들(324a, 326a)은 어느 하나가 개방될 때, 다른 것은 폐쇄될 수 있다.
각각의 회수통(322,324,326)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수라인(322b,324b,326b)이 연결된다. 각각의 회수라인(322b,324b,326b)은 각각의 회수통(322,324,326)을 통해 유입된 처리 유체를 배출한다. 배출된 처리 유체는 외부의 처리 유체 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.
지지 유닛(340)은 컵(320) 내에 배치된다. 지지 유닛(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 지지 유닛(340)은 지지판(342), 지지 핀(344), 척 핀(346), 그리고 지지축(348)을 포함한다. 지지판(342)은 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 지지판(342)의 저면에는 모터(349)에 의해 회전가능한 지지축(348)이 고정결합된다. 지지 핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지 핀(344)은 지지판(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 지지판(342)에서 상부로 돌출된다. 지지 핀들(334)은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지 핀(344)은 지지판(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 후면 가장자리를 지지한다. 척 핀(346)은 복수 개 제공된다. 척 핀(346)은 지지판(342)의 중심에서 지지 핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척 핀(346)은 지지판(342)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척 핀(346)은 지지 유닛(340)이 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척 핀(346)은 지지판(342)의 반경 방향을 따라 대기 위치와 지지 위치 간에 직선 이동 가능하도록 제공된다. 대기 위치는 지지 위치에 비해 지지판(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 지지 유닛(340)에 로딩 또는 언 로딩시에는 척 핀(346)은 대기 위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행시에는 척 핀(346)은 지지 위치에 위치된다. 지지 위치에서 척 핀(346)은 기판(W)의 측부와 접촉된다.
분사 유닛(370)은 기판 처리 공정 시 기판(W)으로 처리 유체를 공급한다. 처리 유체는 케미칼, 린스액, 그리고 건조 유체를 포함한다. 분사 유닛(370)은 노즐 지지대(372), 노즐(374), 지지축(376), 그리고 구동기(378)를 가진다. 지지축(376)은 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 제공되고, 지지축(376)의 하단에는 구동기(378)가 결합된다. 구동기(378)는 지지축(376)을 회전 및 승강 운동한다. 노즐 지지대(372)는 구동기(378)와 결합된 지지축(376)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(374)은 노즐 지지대(372)의 끝단 저면에 설치된다. 노즐(374)은 구동기(378)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐(374)이 컵(320)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐(374)이 컵(320)의 수직 상부로부터 벗어난 위치이다. 노즐은 처리액을 분사하는 처리액 노즐, 린스액을 분사하는 린스액 노즐, 그리고 건조 유체를 분사하는 건조 노즐을 포함할 수 있다.
린스액은 순수일 수 있다. 건조 유체는 이소프로필 알코올 증기, 알코올 증기와 비활성 가스의 혼합물 또는 이소프로필 알코올 액일 수 있다.
배기 유닛(410)은 기판 처리 공정 중의 흄(Fume) 등의 이물질과 처리 유체를 기류를 통하여 배기한다. 배기 유닛(410)은 제1 배기 부재(410a) 및 제2 배기 부재(410b)를 가진다. 제1 배기 부재(410a)는 컵(320)의 처리 공간(400) 내부를 배기한다. 제1 배기 부재(410a)는 컵(320)의 바닥면에 연결된다. 제2 배기 부재(410b)는 컵(320)과 챔버(310) 사이의 공간을 배기한다. 제2 배기 부재(410b)는 챔버(310)의 바닥면에 연결된다.
다시 도 3을 참조하면, 공급 라인(400)은 챔버(310)로 처리액을 공급한다. 공급 라인(400)은 분사 유닛(370)으로 처리액을 공급한다. 공급 라인(400)에는 처리액의 공급을 조절하는 공급 밸브(410, 420)가 제공될 수 잇다. 처리액은 케미칼일 수 있다. 처리액은 제1 약액과 제2 약액을 혼합한 액일 수 있다. 제1 약액은 인산(H3PO4) 용액일 수 있다. 제2 약액은 불화수소(HF) 용액일 수 있다. 분사 유닛(370)에 공급된 처리액은 상술한 바와 같이 기판에 분사되어 기판을 처리한다.
아래에서는 도 5를 참조하여 약액 혼합 유닛(500)을 설명한다.
약액 혼합 유닛(500)은 탱크(510), 제1 약액 공급부(520), 제1 약액 공급 라인(522), 제2 약액 공급부(530), 제2 약액 공급 라인(532), 히터(540), 순환 라인(550), 펌프(560), 온도 센서(570), 주파수 발생기(580), 그리고 제어기(590)를 포함한다.
탱크(510)에서는 제1 약액과 제2 약액이 혼합된다. 탱크(510)는 제1 공간과 제2 공간을 포함할 수 있다. 제1 공간은 탱크(510)의 상부 공간이다. 제2 공간은 탱크(510)의 하부 공간이다. 제1 공간에서 제1 약액과 제2 약액이 혼합될 수 있다. 탱크(510)는 테프론 계열의 수지로 제공될 수 있다.
제1 약액 공급부(520)는 제1 약액 공급 라인(522)을 통해 제1 약액을 탱크(510)로 공급한다. 제2 약액 공급부(530)는 제2 약액 공급 라인(532)을 통해 제2 약액을 탱크(510)로 공급한다. 각각의 약액 공급 라인(522, 532)에는 약액의 공급을 조절하는 조절 밸브(524, 534)가 제공될 수 있다.
히터(540)는 탱크(510)에 제공된다. 히터(540)는 탱크(510)의 제2 공간에 제공될 수 있다. 히터(540)는 제2 공간의 양측에 봉 형태로 제공될 수 있다. 히터(540)는 탱크(510) 내부의 온도를 소정 온도로 유지한다. 히터(540)는 탱크(510) 내부의 제1 약액, 제2 약액, 그리고 약액들이 혼합된 처리액을 소정의 온도로 유지한다. 일 예로, 히터(540)는 처리액의 온도를 제1 온도로 유지할 수 있다. 제1 온도는 40~60℃일 수 있다. 또는 히터(540)는 처리액의 온도를 제2 온도로 유지할 수 있다. 제2 온도는 140~180℃일 수 있다.
순환 라인(550)은 탱크(510) 내에서 처리액을 순환시킨다. 순환 라인(550)은 탱크(510)의 하부에서 상부로 처리액을 순환시킨다. 탱크(510)의 상부에서 낙하하는 처리액의 압력으로 탱크(510) 내에서 제1 약액과 제2 약액의 혼합이 더욱 원활해진다.
펌프(560)는 순환 라인(550)에 제공된다. 펌프(560)는 처리액이 순환할 수 있도록 동력을 제공한다.
온도 센서(570)는 순환 라인(550)에 제공된다. 온도 센서(570)는 순환 라인(550)에 흐르는 처리액의 온도를 감지한다, 온도 센서(570)는 처리액의 온도가 설정 온도에 맞도록 적정하게 유지되는지 확인한다. 설정 온도는 기판의 처리 공정에 따라 적정한 처리액의 온도이다. 일 예로, 설정 온도는 상술한 제1 온도일 수 있다. 또는 설정 온도는 상술한 제2 온도일 수 있다.
주파수 발생기(580)는 탱크(510)에 제공된다. 주파수 발생기(580)는 탱크(510)의 제2 공간에 제공될 수 있다. 주파수 발생기(580)는 봉 형상의 2개의 히터(540) 사이에 제공될 수 있다. 도시하지는 않았으나, 주파수 발생기(580)는 진동자 및 발진기를 포함할 수 있다. 발진기가 소정의 주파수를 가지는 음파 또는 초음파 등을 진동자에 인가하면 진동자는 인가된 음파 또는 초음파를 진동으로 변환하여 탱크(510) 내의 약액으로 전달한다. 다만 이에 한하는 것은 아니고, 다양한 방법으로 탱크(510) 내의 약액으로 초음파를 인가할 수 있다. 이와 같이, 주파수 발생기(580)는 진동을 처리액에 전달한다. 전달되는 진동 주파수는 5~40KHz일 수 있다. 진동 주파수는 10~30KHz일 수 있다. 발생하는 음파는 초음파일수 있다. 즉, 주파수 발생기(580)는 초음파를 발생시킬 수 있다. 발생된 초음파가 약액에 가해지면 캐비테이션(cavitation) 효과가 발생한다. 약액 중에 미소한 공동(cavity)이 형성된다. 약액 중에 기포가 발생한다. 발생된 기포는 약액의 분자 간의 결합을 약화시킨다. 따라서, 제1 약액과 제2 약액의 혼합이 촉진될 수 있다.
한편, 캐비테이션 효과의 발생에 있어서, 초음파가 인가되는 면적이 중요하게 작용한다. 약액은 중력에 의해 탱크(510)의 하부부터 채워져 있다. 캐비테이션 효과를 극대화하기 위해, 초음파가 인가되는 면적이 넓어야 한다. 따라서, 주파수 발생기(580)는 탱크(510)의 하부에 제공될 수 있다.
제어기(590)는 히터(540)와 주파수 발생기(580)를 제어한다. 제어기(590)는 처리액의 온도를 소정의 온도로 유지할 수 있도록 히터(540)를 제어한다. 처리액이 공정에 적절한 온도를 유지할 수 있도록 제어한다. 일 예로, 처리액이 제1 온도를 유지하도록 제어할 수 있다. 또는 처리액이 제2 온도를 유지하도록 제어할 수 있다.
제어기(590)는 주파수 발생기(580)가 발생시키는 주파수를 제어한다. 제어기(590)는 제1 약액과 제2 약액의 질량 퍼센트에 따라 다른 주파수를 발생시키도록 한다. 제어기(590)는 처리액 중에 인산 용액의 질량 퍼센트에 따라 다른 주파수를 인가하도록 주파수 발생기(580)를 제어한다. 제어기(590)는 인산 용액의 질량 퍼센트가 높아질수록 낮은 주파수를 인가하도록 주파수 발생기(580)를 제어한다. 인산 용액의 질량 퍼센트가 높아지면 불화수소 용액의 질량 퍼센트는 낮아진다. 즉, 제어기(590)는 인산용액의 질량 퍼센트가 높아지고, 불화수소 용액의 질량 퍼센트가 낮아질수록 낮은 주파수가 발생되도록 주파수 발생기(580)를 제어한다.
일 예로, 처리액 중 인산 용액의 질량 퍼센트가 70~90%일 때 5~20KHz의 주파수를 인가하도록 한다. 처리액 중 인산 용액의 질량 퍼센트가 50~70%일 때 20~40KHz의 주파수를 인가하도록 한다. 40KHz 이상의 주파수가 인가되는 경우, 테프론 계열 수지로 제공되는 탱크(510)에 주파수가 흡수된다. 따라서, 캐비테이션 효과가 저하되어 약액의 혼합 효과가 떨어진다.
제어기(590)는 처리액의 온도에 따라 주파수 발생기(580)의 온-오프(On-Off)를 제어한다. 챔버(310)에 공급되는 처리액의 온도가 상대적으로 저온인 제1 온도에서는 주파수 발생기(580)를 온(on)할 수 있다. 챔버에 공급되는 처리액의 온도가 상대적으로 고온인 제2 온도에서는 주파수 발생기(580)를 오프(Off)할 수 있다. 일 예로 제1 온도는 40~60℃ 일 수 있다. 제2 온도는 140~180℃일 수 있다.
상술한 바와 같이, 순환 라인(550)을 따라 순환하는 처리액이 탱크(510)의 상부에서 낙하하는 압력으로 제1 약액과 제2 약액이 혼합된다. 상대적으로 고온인 제2 온도에서는 주파수를 별도로 인가하지 않아도 제1 약액과 제2 약액의 혼합이 원활하게 이루어진다. 반면에, 상대적으로 저온인 제1 온도에서는 약액의 점도가 크기 때문에 초음파 등을 인가하여 약액의 혼합을 원활하게 해줄 수 있다. 이와 같이, 공정에 필요한 처리액의 온도가 고온 또는 저온인지 여부와 무관하게 하나의 약액 혼합 유닛(500)을 이용하여 약액들을 혼합할 수 있다.
아래에서는 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법을 설명한다. 기판을 처리하는 공정에 있어서 사용되는 처리액의 온도는 공정에 따라 다양하다. 또한 처리액은 2이상의 약액을 혼합한 혼합액일 수 있다. 약액 혼합시에는 약액을 혼합하는 탱크(510)내에서 약액을 순환시키면서, 약액이 탱크(510)의 상부로부터 하부로 낙하하도록 순환 라인(550)을 구성한다. 약액이 낙하하는 압력으로 약액이 혼합된다. 이때 약액들의 혼합을 원활히 하기 위해 약액에 초음파 등을 인가할 수 있다.
일 예로, 상대적으로 저온인 제1 온도(40~60℃)의 인산 용액과 불화수소 용액을 혼합하는 경우, 탱크(510) 하부로부터 약액에 음파 또는 초음파를 인가할 수 있다. 소정의 주파수를 가지는 초음파를 인가하면 약액에 기포가 발생하여 캐비테이션(cavitation) 효과를 얻을 수 있다. 기포는 약액의 분자간 결합을 약화시켜 약액들의 혼합을 원활하게 한다. 이때 히터(540)를 이용하여 약액의 온도를 제1 온도로 유지할 수 있다.
상대적으로 고온인 제2 온도(140~180℃)의 인산 용액과 불화수소 용액을 혼합하는 경우에는, 탱크(510)를 순환하는 약액의 낙하하는 압력만으로도 약액이 원활하게 혼합될 수 있다. 따라서, 이때는 약액에 초음파를 인가하지 않을 수 있다. 또는 이와 반대로, 초음파를 인가하여 더욱 원활하게 약액을 혼합할 수 있다.
상술한 실시예에서는 기판 처리 공정이 세정 공정인 것으로 설명하였으나, 이에 한하는 것은 아니고, 기판을 처리하기 위해 2이상의 약액을 혼합하는 경우라면 어떠한 공정이라도 적용될 수 있다.
상술한 실시예에서는 히터, 온도 센서가 제공되는 것으로 설명하였으나, 이러한 구성은 생략될 수 있다.
상술한 실시예에서는 약액 혼합 유닛으로부터 챔버로 처리액이 공급되는 것으로 설명하였으나, 약액 혼합 유닛에서 혼합한 처리액을 별도의 저장탱크로 이동시키고, 저장탱크로부터 챔버로 처리액을 공급할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
W : 기판 10 : 기판 처리 장치
310 : 챔버 400 : 공급라인
500 : 약액 혼합 유닛 510 : 탱크
540 : 히터 580 : 주파수 발생기
590 : 제어기

Claims (29)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판을 처리하는 공간을 제공하는 챔버;
    상기 챔버에 제1 약액과 제2 약액을 혼합한 처리액을 공급하는 공급 라인; 및
    상기 공급 라인과 연결되는 약액 혼합 유닛을 포함하고,
    상기 약액 혼합 유닛은,
    상기 제1 약액 및 상기 제2 약액을 혼합하는 탱크;
    상기 탱크에 제공되어 상기 제1 약액 및 상기 제2 약액을 가열하는 히터;
    상기 탱크에 제공되어 주파수를 인가하는 주파수 발생기; 및
    상기 히터와 상기 주파수 발생기를 제어하는 제어기;
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 약액은 인산(H3PO4) 용액이고
    상기 제2 약액은 불화수소(HF) 용액인 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 처리액의 온도를 40℃ ~ 60℃의 온도로 유지하도록 상기 히터를 제어하는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 처리액 중의 상기 인산 용액의 질량퍼센트에 따라 다른 주파수를 인가하도록 상기 주파수 발생기를 제어하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 처리액 중의 상기 인산 용액의 질량퍼센트가 높아질수록 낮은 주파수를 인가하도록 상기 주파수 발생기를 제어하는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 인산 용액의 질량퍼센트가 70~90%일 때, 5~20KHz의 주파수를 인가하고,
    상기 인산 용액의 질량퍼센트가 50~70%일 때, 20~40KHz의 주파수를 인가하도록 상기 주파수 발생기를 제어하는 기판 처리 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 탱크는 상부의 제1 공간과 하부의 제2 공간을 포함하고,
    상기 제1 공간에서 상기 제1 약액과 상기 제2 약액이 혼합되는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 주파수 발생기는 상기 제2 공간에 제공되는 기판 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 히터는 상기 제2 공간에 제공되는 기판 처리 장치.
  10. 제4항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    제1 온도로 상기 처리액을 챔버로 공급할 때에는 주파수를 인가하면서 상기 제1 약액과 상기 제2 약액을 혼합하고,
    상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 상기 처리액을 챔버로 공급할 때에는 주파수를 인가하지 않고 상기 제1 약액과 상기 제2 약액을 혼합하도록 상기 주파수 발생기를 제어하는 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 온도는 40~60℃이고,
    상기 제2 온도는 140~180℃인 기판 처리 장치.
  12. 약액을 혼합하는 약액 혼합 유닛에 있어서,
    제1 약액 및 제2 약액을 혼합하는 탱크;
    상기 탱크에 제공되어 상기 제1 약액 및 상기 제2 약액을 가열하는 히터;
    상기 탱크에 제공되어 주파수를 인가하는 주파수 발생기; 및
    상기 히터와 상기 주파수 발생기를 제어하는 제어기;
    를 포함하는 약액 혼합 유닛.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 약액은 인산(H3PO4) 용액이고
    상기 제2 약액은 불화수소(HF) 용액인 약액 혼합 유닛.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 처리액의 온도를 40℃ ~ 60℃의 온도로 유지하도록 상기 히터를 제어하는 약액 혼합 유닛.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 처리액 중의 상기 인산 용액의 질량퍼센트에 따라 다른 주파수를 인가하도록 상기 주파수 발생기를 제어하는 약액 혼합 유닛.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 처리액 중의 상기 인산 용액의 질량퍼센트가 높아질수록 낮은 주파수를 인가하도록 상기 주파수 발생기를 제어하는 약액 혼합 유닛.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 처리액 중의 상기 인산 용액의 질량퍼센트가 70~90%일 때 5~20KHz의 주파수를 인가하고,
    상기 처리액 중의 상기 인산 용액의 질량퍼센트가 50~70%일때 20~40KHz의 주파수를 인가하도록 상기 주파수 발생기를 제어하는 약액 혼합 유닛.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 탱크는 상부의 제1 공간과 하부의 제2 공간을 포함하고,
    상기 제1 공간에서 상기 제1 약액과 상기 제2 약액이 혼합되는 약액 혼합 유닛.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 주파수 발생기는 상기 제2 공간에 제공되는 약액 혼합 유닛.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 히터는 상기 제2 공간에 제공되는 약액 혼합 유닛.
  21. 기판을 처리하는 방법으로서, 제1 약액과 제2 약액을 혼합한 처리액으로 기판을 처리하되, 상기 제1 약액과 상기 제2 약액을 혼합시 주파수를 인가하여 혼합하는 기판 처리 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제1 약액은 인산 용액이고, 상기 제2 약액은 불화수소 용액인 기판 처리 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 처리액의 온도는 40~60℃로 유지되는 기판 처리 방법.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 처리액 중의 상기 인산 용액의 질량퍼센트에 따라 상기 처리액에 다른 주파수를 인가하는 기판 처리 방법.

  25. 제24항에 있어서,
    상기 처리액 중의 상기 인산 용액의 질량퍼센트가 높아질수록 낮은 주파수를 인가하는 기판 처리 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 처리액 중의 상기 인산 용액의 질량퍼센트가 70~90%일 때 5~20KHz의 주파수를 인가하고, 상기 처리액 중의 상기 인산 용액의 질량퍼센트가 50~70%일 때 20~40KHz의 주파수를 인가하여 혼합하는 기판 처리 방법.
  27. 제21항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주파수의 인가는 상기 제1 약액 및 제2 약액을 혼합하는 탱크의 하부로부터 이루어지는 기판 처리 방법.
  28. 제10항의 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에 있어서,
    제1 온도로 상기 처리액을 챔버로 공급할 때에는 주파수를 인가하면서 상기 제1 약액과 상기 제2 약액을 혼합하고,
    상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 상기 처리액을 챔버로 공급할 때에는 주파수를 인가하지 않고 상기 제1 약액과 상기 제2 약액을 혼합하는 기판 처리 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제1 온도는 40~60℃이고,
    상기 제2 온도는 140~180℃인 기판 처리 방법.
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