KR20210000362A - 액 공급 유닛, 그리고 이를 가지는 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

액 공급 유닛, 그리고 이를 가지는 기판 처리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판을 액 처리하는 장치 및 방법을 제공한다.
기판을 처리하는 장치는 내부에 처리 공간을 가지는 처리 용기, 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛, 그리고 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판으로 처리액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되, 상기 액 공급 유닛은 노즐, 상기 노즐로 처리액을 공급하는, 그리고 제1밸브가 설치되는 공급 라인, 그리고 상기 공급 라인의 상기 제1밸브보다 하류 지점인 분기점으로부터 분기되어 상기 액 공급 라인 내 처리액을 배출하는, 그리고 제2밸브가 설치되는 배출 라인을 포함하되, 공급 라인에서 상기 분기점과 상기 노즐 사이 영역에는 밸브가 설치되지 않는다.

Description

액 공급 유닛, 그리고 이를 가지는 기판 처리 장치 및 방법{Unit for supplying liquid, Apparatus and Method for treating substrate with the unit}
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 기판을 액 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하기 위해서, 기판에 사진, 식각, 애싱, 이온 주입, 그리고 박막 증착 등의 다양한 공정들을 통해 원하는 패턴을 기판에 형성된다. 각각의 공정은 시간이 지남에 따라 다양해지고 복잡해져 오염물 및 파티클이 생성된다. 이 때문에 각각의 공정들은 진행 전후단계에서 기판을 세정하는 세정 공정이 실시된다.
이러한 세정 공정은 기판 상에 케미칼을 공급하는 액 처리 공정을 포함한다. 도 1은 일반적인 액 공급 유닛을 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 액 공급 유닛은 액 공급 라인(2) 및 밸브(6)를 가진다. 액 공급 라인(2)은 노즐(4)에 연결되며, 노즐(4)에 액을 공급한다. 밸브(6)는 액 공급 라인(2)에 설치되며, 액 공급 및 공급을 정지하기 위해 액 공급 라인(2)을 개폐한다. 밸브(6)는 케미칼이 흐르는 유로를 개폐하는 동작을 수행함으로써, 액 공급을 조절한다. 이러한 밸브(6)의 개폐 동작은 다이어프램이 충돌되는 과정을 포함하며, 이는 파티클 발생에 주 요인이 된다.
이에 따라 케미칼에는 파티클이 포함된 채로 공급되며, 이는 액 처리 공정에 불량을 야기한다.
본 발명은 기판에 청정화 액을 공급할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 액 공급 라인의 밸브에서 파티클 발생을 최소화할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 기판을 액 처리하는 장치 및 방법을 제공한다.
기판을 처리하는 장치는 내부에 처리 공간을 가지는 처리 용기, 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛, 그리고 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판으로 처리액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되, 상기 액 공급 유닛은 노즐, 상기 노즐로 처리액을 공급하는, 그리고 제1밸브가 설치되는 공급 라인, 그리고 상기 공급 라인의 상기 제1밸브보다 하류 지점인 분기점으로부터 분기되어 상기 액 공급 라인 내 처리액을 배출하는, 그리고 제2밸브가 설치되는 배출 라인을 포함하되, 공급 라인에서 상기 분기점과 상기 노즐 사이 영역에는 밸브가 설치되지 않는다.
상기 분기점을 기준으로 상기 공급 라인의 하류 영역의 끝단은 상기 배출 라인보다 높게 위치될 수 있다.
상기 하류 영역의 끝단은 상기 분기점보다 높게 위치될 수 있다. 상기 하류 영역에서 상기 분기점으로부터 하류 방향으로 연장되는 영역은 굴곡진 형상을 가지도록 제공될 수 있다. 상기 분기점을 기준으로 상기 액 공급 라인의 상류 영역은 하류 방향이 위에서 아래를 향하는 방향으로 제공되고, 상기 굴곡진 형상은 위로 볼록한 형상으로 제공될 수 있다.
상기 액 공급 유닛은, 상기 하류 영역에서 처리액의 제1수위를 감지하는 제1센서를 더 포함하되, 상기 하류 영역은 상기 분기점으로부터 연장되며, 상기 굴곡진 형상을 포함하는 제1부분, 상기 제1부분으로부터 연장되며, 상기 제1부분과 동일하거나 이보다 낮은 위치에 제공되는 제2부분, 그리고 상기 제2부분으로부터 연장되며, 상기 제1부분보다 높게 위치되고, 상기 끝단을 포함하는 제3부분을 포함하되, 상기 제1센서는 상기 제3부분에 설치될 수 있다.
상기 액 공급 유닛은 상기 배출 라인에서 상기 제2밸브보다 하류에 설치되며, 내부에 처리액을 임시 저장하는 버퍼를 더 포함할 수 있다. 상기 버퍼는, 상기 배출 라인에 설치되며, 내부에 버퍼 공간을 가지는 하우징과 상기 버퍼 공간에 채워지는 처리액의 제2수위를 감지하는 제2센서를 포함할 수 있다.
상기 액 공급 유닛은, 상기 공급 라인에 흐르는 처리액에 유동압을 제공하는 펌프와 상기 노즐에 처리액의 공급을 조절하는 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 노즐에 처리액을 공급하는 공급 모드일 때에 상기 제2밸브를 차단하고, 상기 노즐에 처리액의 공급을 중지하는 대기 모드일 때에 상기 제2밸브를 개방하도록 상기 제2밸브를 조절할 수 있다. 상기 제어기는 상기 대기 모드일 때에 상기 제1센서 또는 상기 제2센서로부터 처리액의 감지 신호를 전달받으면, 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 차단할 수 있다.
상기 제어기는 상기 대기 모드일 때에 상기 제2부분에 처리액이 채워지도록 상기 펌프를 조절할 수 있다.
또한 기판에 액을 공급하는 장치는 노즐, 상기 노즐로 처리액을 공급하는, 그리고 제1밸브가 설치되는 공급 라인, 상기 공급 라인의 상기 제1밸브보다 하류 지점인 분기점으로부터 분기되어 상기 액 공급 라인 내 처리액을 배출하는, 그리고 제2밸브가 설치되는 배출 라인을 포함하되, 공급 라인에서 상기 분기점과 상기 노즐 사이 영역에는 밸브가 설치되지 않는다.
상기 분기점을 기준으로 상기 액 공급 라인의 하류 영역의 끝단은 상기 분기점 및 상기 배출 라인 각각보다 높게 위치될 수 있다.
상기 하류 영역에서 상기 분기점으로부터 하류 방향으로 연장되는 영역은 굴곡진 형상을 가지도록 제공될 수 있다. 상기 분기점을 기준으로 상기 공급 라인의 상류 영역은 하류 방향이 위에서 아래를 향하는 방향으로 제공되고, 상기 굴곡진 형상은 위로 볼록한 형상으로 제공될 수 있다. 상기 액 공급 유닛은 상기 하류 영역에서 처리액의 제1수위를 감지하는 제1센서를 더 포함하되, 상기 하류 영역은 상기 분기점으로부터 연장되며, 상기 굴곡진 형상을 포함하는 제1부분, 상기 제1부분으로부터 연장되며, 상기 제1부분과 동일하거나 이보다 낮은 위치에 제공되는 제2부분, 그리고 상기 제2부분으로부터 연장되며, 상기 제1부분보다 높게 위치되고, 상기 끝단을 포함하는 제3부분을 포함하되, 상기 제1센서는 상기 제3부분에 설치될 수 있다.
상기 액 공급 유닛은 상기 배출 라인에서 상기 제2밸브보다 하류에 설치되며, 내부에 처리액을 임시 저장하는 버퍼를 더 포함하되, 상기 버퍼는, 상기 배출 라인에 설치되며, 내부에 버퍼 공간을 가지는 하우징과 상기 버퍼 공간에 채워지는 처리액의 제2수위를 감지하는 제2센서를 포함할 수 있다.
상기 액 공급 유닛은 상기 노즐에 처리액의 공급을 조절하는 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 노즐에 처리액을 공급하는 공급 모드일 때에 상기 제2밸브를 차단하고, 상기 노즐에 처리액의 공급을 중지하는 대기 모드일 때에 상기 제2밸브를 개방하도록 상기 제2밸브를 조절할 수 있다.
또한 상기 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법은 상기 기판 상에 처리액을 공급할 때에는 상기 제1밸브를 개방하고 제2밸브를 차단한 상태에서 상기 공급 라인에서 상기 하류 영역 중 최고 높이 지점 이상으로 처리액이 공급되도록 상기 공급 라인에 유동압을 제공하고, 상기 기판 상에 상기 처리액의 공급을 중지할 때에는 상기 제2밸브를 개방하고 상기 처리액이 상기 최고 높이 지점까지 흐르지 않도록 상기 유동압을 유지한다.
상기 처리액의 공급이 중지된 때에 상기 배출 라인로부터 상기 처리액이 오버플로우되면, 상기 제1밸브와 상기 제2밸브를 각각 차단하여 상기 최고 높이 지점에 상기 처리액이 흐르지 않게 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 액은 공급 라인의 수두차에 의해 공급되며, 분기점의 하류 영역에는 밸브가 제공되지 않는다. 이로 인해 밸브에 의한 파티클 발생을 방지할 수 있으며, 청정화 액을 공급할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 공급 라인 및 버퍼에 설치되는 레벨 센서는 액의 역류 및 오버 플로우를 감지하고, 각 밸브를 차단한다. 이로 인해 원치 않는 타이밍에 노즐로 액이 공급되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 공급 라인의 하류 영역에는 일정량의 액이 채워진 상태를 유지한다. 이로 인해 노즐 외부의 파티클이 공급 라인 내에 유입되는 것을 최소화할 수 있다.
도 1은 일반적인 액 공급 유닛을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3의 액 공급 유닛을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 분기점 및 공급 라인의 하류 영역을 확대해 보여주는 도면이다.
도 6은 도 4의 액 공급 유닛에서 대기 모드를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 4의 액 공급 유닛에서 공급 모드를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 4의 액 공급 유닛에서 유지 보수 모드를 보여주는 도면이다.
도 9는 도 5의 액 공급 유닛의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
본 발명은 도 2 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스 모듈(10)과 공정 처리 모듈(20)을 가지고, 인덱스 모듈(10)은 로드 포트(120) 및 이송 프레임(140)을 가진다. 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하며, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 칭한다.
로드 포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(18)가 안착된다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드 포트(120)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드 포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(20)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(18)에는 기판의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)을 복수 개가 제공되고, 기판은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어 내에 위치된다. 캐리어(18)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(220), 이송 챔버(240), 그리고 공정 챔버(260,280)를 가진다. 이송 챔버(240)는 그 길이 방향이 제1방향(12)과 평행하게 배치된다. 제2방향(14)를 따라 이송 챔버(240)의 양측에는 공정 챔버들(260,280)이 배치된다. 공정 챔버들(260)은 이송 챔버(240)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공될 수 있다. 공정 챔버들(260,280) 중 일부는 이송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정 챔버들(260,280) 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송 챔버(240)의 양측에는 공정 챔버들(260,280)이 A X B(A와 B는 각각 1 이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260,280)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260,280)의 수이다. 이송 챔버(240)의 양측 각각에 공정 챔버(260,280)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정 챔버들(260,280)은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정 챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다.
상술한 바와 달리, 공정 챔버(260)는 이송 챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한 공정 챔버(260,280)는 이송 챔버(240)의 일측 및 타측에 단층으로 제공될 수 있다. 또한, 공정 챔버(260,280)는 상술한 바와 달리 다양한 배치로 제공될 수 있다.
본 실시예는 공정 챔버들(260,280) 중 이송 챔버(240)의 일측(260)에는 기판을 액 처리 공정을 수행하고, 타측(280)에는 액 처리 공정이 수행된 기판을 건조 처리하는 공정을 수행하는 것으로 설명한다. 건조 처리 공정은 초임계 처리 공정일 수 있다.
버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140)과 이송 챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송 챔버(240)와 이송 프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(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. 버퍼 유닛(220)에서 이송 프레임(140)과 마주보는 면과 이송 챔버(240)와 마주보는 면 각각이 개방된다.
이송 프레임(140)은 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(18)와 버퍼 유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 프레임(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(20)에서 캐리어(18)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(18)에서 공정 처리 모듈(20)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 발생된 파티클이 공정 처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이송 챔버(240)는 버퍼 유닛(220) 및 공정 챔버들(260) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 챔버(240)에는 가이드 레일(242)과 메인 로봇(244)이 제공된다. 가이드 레일(242)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인 로봇(244)은 가이드 레일(242) 상에 설치되고, 가이드 레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다.
아래에서는 공정 챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)에 대해 설명한다. 본 실시예에는 기판 처리 장치(300)이 기판에 대해 액 처리 공정을 수행하는 것을 일 예로 설명한다. 액 처리 공정은 기판을 세정 처리하는 공정을 포함한다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 챔버(310), 처리 용기(320), 스핀 헤드(340), 승강 유닛(360), 액 공급 유닛(400), 기류 형성 유닛(500), 그리고 제어기(600)를 포함한다. 챔버(310)는 내부에 기판(W)을 처리하는 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 챔버(310)의 천장면에는 팬(314)이 설치되며, 팬(314)은 처리 공간에 하강 기류를 형성한다. 팬(314)은 처리 용기(320)와 마주하게 위치될 수 있다. 팬(314)에 의해 형성되는 하강 기류는 처리 용기(320) 내에 위치된 기판(W)으로 제동될 수 있다.
처리 용기(320)는 챔버 내에 위치되며, 상부가 개방된 컵 형상을 가진다. 처리 용기(320)는 내부에 기판을 처리하는 처리 공간을 제공한다. 처리 용기(320)는 내부 회수통(322) 및 외부 회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,326)은 공정에 사용된 처리액 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부 회수통(322)은 스핀 헤드(340)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부 회수통(326)은 내부 회수통(322)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부 회수통(322)의 내측 공간(322a) 및 외부 회수통(326)과 내부 회수통(322)의 사이 공간(326a)은 각각 내부 회수통(322) 및 외부 회수통(326)으로 처리액이 유입되는 유입구로서 기능한다. 각각의 회수통(322,326)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수 라인(322b,326b)이 연결된다. 각각의 회수 라인(322b,326b)은 각각의 회수통(322,326)을 통해 유입된 처리액을 배출하는 배출관으로 기능한다. 배출된 처리액은 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.
스핀 헤드(340)는 기판(W)을 지지 및 회전시키는 기판 지지 유닛(340)으로 제공된다. 스핀 헤드(340)는 처리 용기(320)의 내에 배치된다. 스핀 헤드(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 스핀 헤드(340)는 몸체(342), 지지핀(344), 척핀(346), 그리고 지지축(348)을 가진다. 몸체(342)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 몸체(342)의 저면에는 모터(349)에 의해 회전 가능한 지지축(348)이 고정결합된다. 지지핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지핀(344)은 몸체(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 몸체(342)에서 상부로 돌출된다. 지지핀들(334)은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지핀(344)은 몸체(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판의 후면 가장자리를 지지한다. 척핀(346)은 복수 개 제공된다. 척핀(346)은 몸체(342)의 중심에서 지지핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척핀(346)은 몸체(342)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척핀(346)은 스핀 헤드(340)가 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척핀(346)은 몸체(342)의 반경 방향을 따라 대기 위치와 지지 위치 간에 직선 이동 가능하도록 제공된다. 대기 위치는 지지 위치에 비해 몸체(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 로딩 또는 언 로딩시에는 척핀(346)은 대기 위치로 이동되고, 기판(W)에 대해 공정 수행시에는 척핀(346)은 지지 위치로 이동된다. 지지 위치에서 척핀(346)은 기판(W)의 측부와 접촉된다.
승강 유닛(360)은 처리 용기(320)와 스핀 헤드(340) 간에 상대 높이를 조절한다. 승강 유닛(360)은 처리 용기(320)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(320)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(340)에 대한 처리 용기(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다. 브라켓(362)은 처리 용기(320)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 놓이거나, 스핀 헤드(340)로부터 들어올려 질 때 스핀 헤드(340)가 처리 용기(320)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(320)는 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(360)으로 유입될 수 있도록 처리 용기(320)의 높이가 조절한다.
상술한 바와 달리 승강 유닛(360)은 처리 용기(320) 대신 스핀 헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
액 공급 유닛(400)은 기판(W) 상에 다양한 종류의 처리액들을 공급한다. 액 공급 유닛(400)은 노즐(410), 공급 라인(420), 펌프(428), 배출 라인(440), 버퍼(450), 순환 라인(460), 그리고 제어기(500)를 포함한다.
노즐(410)은 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 여기서 공정 위치는 노즐(410)이 처리 용기(320) 내에 위치된 기판(W) 상에 액을 토출 가능한 위치이고, 대기 위치는 노즐(410)이 공정 위치를 벗어나 대기되는 위치로 정의한다. 일 예에 의하면, 공정 위치는 노즐(410)이 액을 공급하는 위치는 기판(W)의 중심을 포함한다. 예컨대, 상부에서 바라볼 때 노즐(410)은 직선 이동 또는 축을 중신으로 회전되어 공정 위치와 대기 위치 간에 이동될 수 있다.
노즐(410)로부터 토출되는 처리액은 케미칼, 린스액, 그리고 건조 유체를 포함할 수 있다. 예컨대, 케미칼은 기판(W) 상의 형성된 막을 식각 처리하거나, 기판(W) 상에 잔류된 파티클을 제거할 수 있는 액일 수 있다. 케미칼은 강산 또는 강염기의 성질을 가지는 액일 수 있다. 케미칼은 황산, 인산, 불산, 또는 암모니아를 포함할 수 있다. 린스액은 기판(W) 상에 잔류된 케미칼을 린스 처리할 수 있는 액일 수 있다. 예컨대, 린스액은 순수일 수 있다. 건조 유체는 기판(W) 상의 잔류 린스액을 치환할 수 있는 액으로 제공될 수 있다. 건조 유체는 린스액에 비해 표면 장력이 낮은 액일 수 있다. 건조 유체는 유기 용제일 수 있다. 건조 유체는 이소프로필알코올(IPA)일 수 있다.
도 4는 도 3의 액 공급 유닛을 보여주는 도면이고, 도 5는 도 4의 분기점 및 공급 라인의 하류 영역을 확대해 보여주는 도면이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 공급 라인(420)은 액 탱크(415)와 노즐(410)을 연결한다. 액 탱크(415)에 저장된 액은 공급 라인(420)을 통해 노즐(410)로 공급된다. 공급 라인(420)에는 펌프(428) 및 제1밸브(424)가 설치되며, 펌프(428)는 처리액에 유동압을 제공하며, 제1밸브(424)는 공급 라인(420)을 개폐된다. 예컨대, 제1밸브(424)는 펌프(428)보다 하류에 위치된다. 배출 라인(440)은 공급 라인(420)으로부터 분기되어 액을 배출한다. 배출 라인(440)에는 제2밸브(442)가 설치되며, 제2밸브(442)에 의해 배출 라인(440)은 개폐된다. 배출 라인(440)의 분기점은 공급 라인(420)에서 제1밸브(424)보다 하류에 위치된다. 예컨대, 배출 라인(440)은 공급 라인(420)으로부터 분기되어 액 탱크(415)에 연결될 수 있다. 제2밸브(442)는 분기점보다 낮게 위치될 수 있다.
본 실시예는 배출 라인(440)의 분기점을 기준으로 공급 라인(420)을 상류 영역과 하류 영역(430)으로 구분한다.
분기점으로부터 하류 방향으로 연장되는 하류 영역(430)의 끝단은 분기점보다 높게 위치되며, 하류 영역(430)에는 공급 라인(420)을 개폐하거나 액 공급을 조절하기 위한 별도의 수단이 제공되지 않는다. 즉 하류 영역(430)에는 밸브가 설치되지 않으며, 분기점과 하류 영역(430)의 끝단 간의 높이차를 이용하여 액 공급이 조절한다.
하류 영역(430)은 제1부분(432), 제2부분(434), 그리고 제3부분(436)을 가진다. 제1부분(432)은 분기점으로부터 연장되며, 굴곡진 형상을 가지고, 끝단보다 낮게 위치되는 부분이다. 제2부분(434)은 제1부분(432)으로부터 하류 방향으로 연장된다. 제2부분(434)은 제1부분(432)과 동일하거나 이보다 낮게 위치되는 부분이다. 제3부분(436)은 제2부분(434)으로부터 연장되어 노즐(410)에 연결된다. 제3부분(436)은 제2부분(434)보다 높게 위치되며, 끝단을 포함하는 부분이다. 예컨대, 상류 영역은 하류 방향이 위에서 아래 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 제1부분(432)의 굴곡진 형상은 위로 볼록한 형상을 가지도록 제공될 수 있다. 따라서 분기점과 인접한 상류 영역, 하류 영역(430), 그리고 배출 라인(440)은 대체로 "Y" 자 형상을 가질 수 있다. 이러한 "Y"자 형상은 상류 영역에서 배출 라인(440)으로 공급되는 처리액이 하류 영역(430)으로 이동되는 것을 방지할 수 있다. 제3부분(436)에는 처리액의 제1수위를 감지하는 제1센서(426)가 설치된다. 제1센서(426)는 제1부분(432)보다 높게 위치된다. 제1센서(426)는 레벨 센서일 수 있다. 제1센서(426)는 제3부분(436)에서 처리액이 제1수위에 도달되는 것을 감지하며면, 이 감지 신호를 제어기(500)에 전달한다.
배출 라인(440)에는 버퍼(450)가 설치된다. 버퍼(450)는 하우징(452) 및 제2센서(454)를 포함한다. 하우징(452)은 내부에 버퍼(450) 공간을 가지는 통 형상으로 제공된다. 하우징(452)은 배출 라인(440)에서 제2밸브(442)보다 하류에 위치된다. 하우징(452)은 양단이 개방되며, 양단 중 하나가 액의 입구로 제공되고 다른 하나가 액의 출구로 제공된다. 따라서 처리액은 배출되는 중에, 하우징(452)을 통과하여 흐르며, 버퍼(450) 공간에 특정 수위 이상으로 채워지지 않는다. 제2센서(454)는 버퍼(450) 공간에 채워지는 처리액의 제2수위를 감지한다. 제2센서(454)는 버퍼(450) 공간에서 상기 특정 수위보다 높은 위치의 제2수위를 감지한다. 따라서 제2센서(454)는 버퍼(450) 공간에 처리액이 제2수위에 도달되는 것을 감지하면, 감지 신호를 제어기(500)에 전달한다.
순환 라인(460)은 공급 라인(420)에 흐르는 액을 액 탱크(415)로 순환시킨다. 순환 라인(460)은 공급 라인(420)의 상류 영역에서 분기되어 액 탱크(415)에 연결된다. 순환 라인(460)은 제1밸브(424)의 상류에서 분기되며, 제3밸브(462)가 설치된다.
제어기(500)는 액의 흐름을 제어하도록 각 밸브(424,442,462) 및 펌프(428)를 조절한다. 제어기(500)는 공급 모드, 대기 모드, 그리고 유지 보수 모드에 따라 각 밸브를 달리 조절할 수 있다. 일 예에 의하면, 공급 모드는 노즐(410)에 처리액을 공급하는 모드일 수 있다. 대기 모드는 노즐(410)에 처리액을 공급하지 않는 대기 상태의 모드일 수 있다. 유지 보수 모드는 액의 역류 및 오버 플로우 등의 문제로 인해 대기 상태임에도 처리액이 노즐(410)로 공급되는 문제점을 해결하기 위한 모드일 수 있다.
제어기(500)는 공급 모드 시 제1밸브(424)를 개방하고, 제2밸브(442) 및 제3밸브(462)를 차단한다. 이에 따라 처리액은 액 탱크(415)로부터 노즐(410)로 공급될 수 있다.
제어기(500)는 대기 모드 시 제1밸브(424) 및 제2밸브(442)를 개방하고, 제3밸브(462)를 차단한다. 이에 따라 처리액은 배출 라인(440)을 통해 배출될 수 있다. 예컨대, 배출 라인(440)을 통해 배출되는 처리액은 액 탱크(415)로 순환될 수 있다. 또한 제어기(500)는 대기 모드 시 공급 라인(420)의 하류 영역(430)의 제1부분(432)과 제2부분(434)에 처리액이 채워지며, 제3부분(436)에는 처리액이 채워지지 않도록 펌프(428)의 유동압을 조절할 수 있다. 이는 제1부분(432)과 제2부분(434)에 처리액이 채워짐으로써, 외부의 이물이 노즐(410)을 통해 배관 내로 유입되는 것을 방지하기 위함이다.
제어기(500)는 유지 보수 모드 시 제1밸브(424)와 제2밸브(442)를 차단하고 제3밸브(462)를 개방할 수 있다. 이에 따라 공급 라인(420)의 하류 영역(430)에 처리액이 공급되는 것을 방지할 수 있다.
다음은 상술한 장치를 이용하여 기판(W)을 액 처리하는 과정을 설명한다. 도 6은 도 4의 액 공급 유닛에서 대기 모드를 보여주는 도면이며, 도 7은 도 4의 액 공급 유닛에서 공급 모드를 보여주는 도면이며, 도 8은 도 4의 액 공급 유닛에서 유지 보수 모드를 보여주는 도면이다. 도 6 내지 도 8을 참조하면, 기판 지지 유닛(340)에 기판(W)이 놓이기 전 또는 노즐(410)이 대기 중에는 대기 모드가 적용된다. 즉 제1밸브(424)와 제2밸브(442)는 개방되는 반면, 제3밸브(462)는 차단된다. 대기 모드에는 처리액이 공급 라인(420)과 배출 라인(440)을 통해 순환될 수 있다.
기판 지지 유닛(340)에 기판(W)이 놓이면, 노즐(410)은 액을 토출하기 위해 공정 위치로 이동되고, 액 공급 유닛에는 공급 모드가 적용된다. 공급 모드에는 제1밸브(424)가 개방되고, 제2밸브(442) 및 제3밸브(462)가 차단된다. 이에 따라 액 탱크(415) 내에 처리액은 공급 라인(420)을 따라 노즐(410)로 전달되어 기판(W) 상에 공급된다. 기판(W)의 액 공급이 완료되면, 액 공급 유닛은 다시 대기 모드가 적용되어 제1밸브(424)와 제2밸브(442)가 개방되며, 제3밸브(462)가 차단된다. 대기 모드가 적용되는 중에는 배출 라인(440) 내 고압으로 인한 역류 및 오버플로우가 발생될 수 있다. 이 경우 처리액은 버퍼(450) 공간과 제3부분(436)에 채워질 수 있다. 이때 제1센서(426)와 제2센서(454)는 제3부분(436)에서 제1수위 또는 버퍼(450) 공간에서 제2수위에 처리액이 도달되는 것을 감지하고, 이 감지 신호를 제어기(500)에 전달한다. 제어기(500)는 감지 신호를 근거로 제1밸브(424) 및 제2밸브(442)를 차단하여 처리액이 노즐(410)로 전달되는 것을 방지한다. 단, 제어기(500)는 공급 모드에서 감지 신호를 전달받더라도, 제1밸브(424)의 개방을 유지할 수 있다.
상술한 실시예에는 처리액을 공급하거나 공급을 중지할 때에 제1밸브(424)가 항상 개방된다. 이로 인해 제1밸브(424)가 개폐되는 과정에서 파티클 발생을 방지할 수 있다. 또한 처리액 공급 및 공급 중지에 따라 제2밸브(442)가 개폐되나, 제2밸브(442)에서 발생된 파티클은 제2밸브(442)의 하류로 흐르며, 노즐(410)로 공급되는 것을 방지할 수 있으며, 밸브(의 개폐 동작으로 인해 발생되는 파티클이 노즐(410)로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
또한 상술한 실시예에는 공급 라인(420)의 제1부분(432)이 위로 볼록한 형상을 가지는 것으로 설명하였다. 그러나 도 9와 같이, 제1부분(432)은 제2부분(434)과 같이 길이 방향에 따른 높이차를 가지지 않도록 제공될 수 있다.
400: 액 공급 유닛 410: 노즐
420: 공급 라인 428: 펌프
440: 배출 라인 450: 버퍼
460: 순환 라인 500: 제어기

Claims (20)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간을 가지는 처리 용기와;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판으로 처리액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되,
    상기 액 공급 유닛은,
    노즐과;
    상기 노즐로 처리액을 공급하는, 그리고 제1밸브가 설치되는 공급 라인과;
    상기 공급 라인의 상기 제1밸브보다 하류 지점인 분기점으로부터 분기되어 상기 액 공급 라인 내 처리액을 배출하는, 그리고 제2밸브가 설치되는 배출 라인을 포함하되,
    공급 라인에서 상기 분기점과 상기 노즐 사이 영역에는 밸브가 설치되지 않는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분기점을 기준으로 상기 공급 라인의 하류 영역의 끝단은 상기 배출 라인보다 높게 위치되는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 하류 영역의 끝단은 상기 분기점보다 높게 위치되는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하류 영역에서 상기 분기점으로부터 하류 방향으로 연장되는 영역은 굴곡진 형상을 가지도록 제공되는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 분기점을 기준으로 상기 액 공급 라인의 상류 영역은 하류 방향이 위에서 아래를 향하는 방향으로 제공되고,
    상기 굴곡진 형상은 위로 볼록한 형상으로 제공되는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 하류 영역에서 처리액의 제1수위를 감지하는 제1센서를 더 포함하되,
    상기 하류 영역은
    상기 분기점으로부터 연장되며, 상기 굴곡진 형상을 포함하는 제1부분과;
    상기 제1부분으로부터 연장되며, 상기 제1부분과 동일하거나 이보다 낮은 위치에 제공되는 제2부분과;
    상기 제2부분으로부터 연장되며, 상기 제1부분보다 높게 위치되고, 상기 끝단을 포함하는 제3부분을 포함하되,
    상기 제1센서는 상기 제3부분에 설치되는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 배출 라인에서 상기 제2밸브보다 하류에 설치되며, 내부에 처리액을 임시 저장하는 버퍼를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 버퍼는,
    상기 배출 라인에 설치되며, 내부에 버퍼 공간을 가지는 하우징과;
    상기 버퍼 공간에 채워지는 처리액의 제2수위를 감지하는 제2센서를 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 공급 라인에 흐르는 처리액에 유동압을 제공하는 펌프와;
    상기 노즐에 처리액의 공급을 조절하는 제어기를 더 포함하되,
    상기 제어기는 상기 노즐에 처리액을 공급하는 공급 모드일 때에 상기 제2밸브를 차단하고, 상기 노즐에 처리액의 공급을 중지하는 대기 모드일 때에 상기 제2밸브를 개방하도록 상기 제2밸브를 조절하는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 대기 모드일 때에 상기 제1센서 또는 상기 제2센서로부터 처리액의 감지 신호를 전달받으면, 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 차단하는 기판 처리 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 대기 모드일 때에 상기 제2부분에 처리액이 채워지도록 상기 펌프를 조절하는 기판 처리 장치.
  12. 기판에 액을 공급하는 장치에 있어서,
    노즐과;
    상기 노즐로 처리액을 공급하는, 그리고 제1밸브가 설치되는 공급 라인과;
    상기 공급 라인의 상기 제1밸브보다 하류 지점인 분기점으로부터 분기되어 상기 액 공급 라인 내 처리액을 배출하는, 그리고 제2밸브가 설치되는 배출 라인을 포함하되,
    공급 라인에서 상기 분기점과 상기 노즐 사이 영역에는 밸브가 설치되지 않는 액 공급 유닛.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 분기점을 기준으로 상기 액 공급 라인의 하류 영역의 끝단은 상기 분기점 및 상기 배출 라인 각각보다 높게 위치되는 액 공급 유닛.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 하류 영역에서 상기 분기점으로부터 하류 방향으로 연장되는 영역은 굴곡진 형상을 가지도록 제공되는 액 공급 유닛.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 분기점을 기준으로 상기 공급 라인의 상류 영역은 하류 방향이 위에서 아래를 향하는 방향으로 제공되고,
    상기 굴곡진 형상은 위로 볼록한 형상으로 제공되는 액 공급 유닛.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 하류 영역에서 처리액의 제1수위를 감지하는 제1센서를 더 포함하되,
    상기 하류 영역은
    상기 분기점으로부터 연장되며, 상기 굴곡진 형상을 포함하는 제1부분과;
    상기 제1부분으로부터 연장되며, 상기 제1부분과 동일하거나 이보다 낮은 위치에 제공되는 제2부분과;
    상기 제2부분으로부터 연장되며, 상기 제1부분보다 높게 위치되고, 상기 끝단을 포함하는 제3부분을 포함하되,
    상기 제1센서는 상기 제3부분에 설치되는 액 공급 유닛.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 배출 라인에서 상기 제2밸브보다 하류에 설치되며, 내부에 처리액을 임시 저장하는 버퍼를 더 포함하되,
    상기 버퍼는,
    상기 배출 라인에 설치되며, 내부에 버퍼 공간을 가지는 하우징과;
    상기 버퍼 공간에 채워지는 처리액의 제2수위를 감지하는 제2센서를 포함하는 액 공급 유닛.
  18. 제12항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 노즐에 처리액의 공급을 조절하는 제어기를 더 포함하되,
    상기 제어기는 상기 노즐에 처리액을 공급하는 공급 모드일 때에 상기 제2밸브를 차단하고, 상기 노즐에 처리액의 공급을 중지하는 대기 모드일 때에 상기 제2밸브를 개방하도록 상기 제2밸브를 조절하는 액 공급 유닛.
  19. 제3항의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    상기 기판 상에 처리액을 공급할 때에는 상기 제1밸브를 개방하고 제2밸브를 차단한 상태에서 상기 공급 라인에서 상기 하류 영역 중 최고 높이 지점 이상으로 처리액이 공급되도록 상기 공급 라인에 유동압을 제공하고,
    상기 기판 상에 상기 처리액의 공급을 중지할 때에는 상기 제2밸브를 개방하고 상기 처리액이 상기 최고 높이 지점까지 흐르지 않도록 상기 유동압을 유지하는 기판 처리 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 처리액의 공급이 중지된 때에 상기 배출 라인로부터 상기 처리액이 오버플로우되면, 상기 제1밸브와 상기 제2밸브를 각각 차단하여 상기 최고 높이 지점에 상기 처리액이 흐르지 않게 하는 기판 처리 방법.

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