KR20230022354A - 파티클 안정화 방법 - Google Patents

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KR20230022354A
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closing operation
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손동희
곽기영
권상영
박종환
정종진
최현석
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 내 파티클을 안정화시키는 방법을 제공한다. 파티클을 안정화시키는 방법으로는 공정 진행 전 밸브의 동작 속도를 최대 속도로 설정하여 밸브의 개폐 동작을 반복시키거나 밸브의 개도를 변경시켜 밸브 내 유량(유속)에 변화를 줌으로써 밸브로부터 기인되는 파티클을 극한으로 용출하여 밸브 및 배관 내 잔류된 파티클을 신속하게 배출할 수 있다.

Description

파티클 안정화 방법{METHOD FOR STABILIZING PARTICLES}
본 발명은 기판 처리 장치에서 파티클을 안정화시키는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 사진, 세정, 증착, 애싱, 식각, 이온 주입 등과 같은 다양한 공정이 수행된다. 다양한 공정들 중 사진, 세정, 애싱, 식각 공정은 기판 상에 처리액을 공급하여 기판을 액 처리하는 공정을 포함한다.
액 처리 공정은 액 처리 공정 유닛에서 진행되며, 공정 유닛에는 밸브가 설치된 배관이 연결된다. 기판을 처리하기 위한 처리액은 배관을 통해 공정 유닛으로 공급되고, 배관 상에는 처리액의 흐름, 유량, 압력 등을 제어하기 위한 밸브가 설치될 수 있다.
일반적으로 전술한 밸브들은 바디와 다이아프램을 가지는 개폐형 밸브의 형태로 구비되고, 다이아프램의 이동 위치에 따라 바디의 내부 유로가 개폐된다. 이와 같은 개폐형 밸브는, 밸브 내 처리액의 체류, 다이아프램의 이동에 의한 다이아프램과 바디 간 마찰 등으로 인하여 파티클이 발생될 수 있다.
밸브에 의하여 발생된 파티클은 배관을 오염시키는 등 처리 공간을 오염시킴으로써 기판에 대한 파티클 소스로 작용할 수 있다. 이를 방지하기 위해 밸브에는 주기적으로 파티클 소스를 제거하기 위한 안정화 단계가 수행될 수 있다.
본 발명은 파티클 소스에 의하여 공정 유닛이 오염되는 것을 방지할 수 있는 파티클 안정화 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 안정화 시간이 단축된 파티클 안정화 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 기판 처리 장치 내 파티클을 안정화시키기 위한 방법이 제공될 수 있다. 상기 파티클 안정화 방법은, 밸브 내부로 처리 유체를 공급하는 단계; 상기 밸브의 동작 속도를 허용 압력 내 최대 속도로 설정하는 단계; 상기 밸브의 개폐 동작을 복수 회 반복시키는 단계; 상기 밸브의 동작 속도를 공정 속도로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 밸브의 동작 속도는 상기 밸브에 내장된 에어 스피드 컨트롤러에 의하여 제어되고, 상기 밸브의 동작 속도를 최대 속도로 설정하는 단계는, 상기 에어 스피드 컨트롤러의 개도를 최대로 개방하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 밸브의 개폐 동작을 복수 회 반복시키는 단계는, 상기 처리 유체 공급 단계가 유지되는 동안 수행되며, 상기 개폐 동작은 4만 회 내지 6만 회 반복될 수 있다.
한편, 상기 밸브가 자동 유량 제어 밸브 또는 압력 제어 밸브인 경우, 상기 밸브의 개폐 동작 반복 단계는 상기 밸브 내 처리액의 유량을 변경시키는 단계로 대체될 수 있다.
상기 기판 처리 장치 내 파티클을 안정화하는 것은, 상기 밸브의 설치 후, 그리고 상기 기판을 처리하는 기판 처리 공정 전 사이 기간에 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 적어도 하나 이상이 제공되며, 기판을 액 처리하고, 상기 기판으로 액을 공급하기 위한 노즐을 갖는 공정 유닛; 상기 공정 유닛에 처리액을 공급하는 액 공급 유닛; 상기 액 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 액 공급 유닛은, 처리액이 공급되는 공급 라인과; 상기 공급 라인 상에 설치된 밸브를 포함하며, 상기 제어기는 상기 밸브의 동작 속도를 최대 속도로 설정하여 파티클 안정화 단계를 수행하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
상기 제어기는 상기 밸브의 개폐 동작을 4만 회 내지 6만 회 반복시킬 수 있다.
상기 제어기는 상기 밸브에 출입하는 처리액의 유량을 기존 타겟 대비 50% 증가 또는 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 파티클 안정화 방법은, 밸브의 동작 속도를 최대 속도로 설정한 후 밸브의 개폐 동작을 반복시키거나 밸브 내 유량을 변경시킴으로써 밸브로부터 기인되는 파티클 소스를 신속하게 배출할 수 있다. 따라서, 파티클 안정화 시간을 단축시켜 리드 타임을 개선할 수 있다.
또한, 처리 공정 수행 전 밸브에 의한 파티클 소스를 제거함에 따라 설비가 오염되는 것을 방지하고 설비의 공정 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 별도의 설비 변경이 필요하지 않고, 밸브의 설정을 제어함으로써 밸브에 의한 파티클 소스를 제거할 수 있어 다양한 개폐 밸브에 적용될 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 기판 처리 장치의 예를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 공정 유닛을 도시한 단면도이다.
도 3은 액 공급 유닛을 도시한 단면도이다.
도 4는 일반적인 밸브를 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 파티클 안정화 방법을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 파티클 안정화 방법을 실제로 적용한 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(또는 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(또는 결합)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결(또는 결합)"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
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.
한편, 도면에서 구성 요소의 크기나 형상, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
이하, 설명의 편의를 위하여 복수 개로 구성될 수 있는 모든 구성 요소들이 하나로 구성된 것을 예로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 인덱스 모듈(10)과 공정 처리 모듈(20)을 가진다. 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(130)가 안착된다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 로드 포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(20)의 공정 효율 및 풋 프린트 조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(130)에는 기판들(W)을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯(미도시)이 형성된다. 캐리어(130)로는 전면개방일체형포드(Front Opening Unifed Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(220), 이송 챔버(240), 공정 유닛(260), 액 공급 유닛(400)을 포함한다. 이송 챔버(240)는 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 평행하게 배치된다. 이송 챔버(240)의 양측에는 각각 공정 유닛들(260)이 배치된다. 이송 챔버(240)의 일측 및 타측에서 공정 유닛들(260)은 이송 챔버(240)를 기준으로 대칭되도록 제공된다. 이송 챔버(240)의 일측에는 복수 개의 기판처리부(260)들이 제공된다. 공정 유닛들(260) 중 일부는 이송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정 유닛들(260) 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송 챔버(240)의 일측에는 공정 유닛들(260)이 A X B의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1 방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정 유닛(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정 유닛(260)의 수이다. 이송 챔버(240)의 일측에 공정 유닛(260)이 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정 유닛들(260)은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정 유닛(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정 유닛(260)은 이송 챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 공정 유닛(260)은 이송 챔버(240)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 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)의 내부에는 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공된다. 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개가 제공된다. 버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140)과 마주보는 면 및 이송 챔버(240)와 마주보는 면이 개방된다.
이송 프레임(140)은 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(130)와 버퍼 유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 프레임(140)에는 인덱스 레일(142)과 인덱스 로봇(144)이 제공된다. 인덱스 레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(144)은 인덱스 레일(142) 상에 설치되며, 인덱스 레일(142)을 따라 제2 방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스 레일(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(130)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 이의 다른 일부는 캐리어(130)에서 공정 처리 모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스 로봇(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)과 공정 유닛(260) 간에, 그리고 공정 유닛들(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. 메인 로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 그리고 메인암(244c)을 가진다. 베이스(244a)는 가이드 레일(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.
공정 유닛(260)에는 기판(W)에 대해 액 처리하는 공정을 수행한다. 공정 유닛(260)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 이와 달리 각각의 공정 유닛(260)은 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정 유닛들(260)은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정 유닛(260) 내에 장치들(300)은 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 공정 유닛(260) 내에 제공된 장치(300)의 구조는 서로 상이하게 제공될 수 있다.
본 실시예에는 기판의 액 처리 공정을 세정 공정으로 설명한다. 이러한 액 처리 공정은 세정 공정에 한정되지 않으며, 사진, 애싱, 그리고 식각 등 다양하게 적용 가능하다.
도 2는 도 1의 공정 유닛을 보여주는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 공정 유닛(260)은 처리 용기(320), 스핀 헤드(340), 승강 유닛(360), 그리고 액 토출 유닛(380)를 포함한다.
처리 용기(320)는 내부에 기판이 처리되는 처리 공간을 제공한다. 처리 용기(320)는 상부가 개방된 통 형상을 가진다. 처리 용기(320)는 내부 회수통(322) 및 외부 회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,326)은 공정에 사용된 처리액들 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부 회수통(322)은 스핀 헤드(340)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부 회수통(326)은 내부 회수통(326)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부 회수통(322)의 내측공간(322a) 및 내부 회수통(322)은 내부 회수통(322)으로 처리액이 유입되는 제1유입구(322a)로서 기능한다. 내부 회수통(322)과 외부 회수통(326)의 사이공간(326a)은 외부 회수통(326)으로 처리액이 유입되는 제2유입구(326a)로서 기능한다. 일 예에 의하면, 각각의 유입구(322a, 326a)는 서로 상이한 높이에 위치될 수 있다. 각각의 회수통(322,326)의 저면 아래에는 회수 라인(322b, 326b)이 연결된다. 각각의 회수통(322,326)에 유입된 처리액들은 회수 라인(322b, 326b)을 통해 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)으로 제공되어 재사용될 수 있다.
스핀 헤드(340)는 처리 공간에서 기판(W)을 지지한다. 스핀 헤드(340)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지 및 회전시키는 기판 지지 유닛(340)으로 제공된다. 기판 지지 유닛(340)은 지지 몸체(342), 지지핀(344), 척핀(346), 그리고 회전 구동 부재를 가진다. 지지 몸체(342)는 대체로 원형으로 제공되는 상부면 및 하부면을 가진다. 하부면은 상부면에 비해 작은 직경을 가진다. 상부면 및 하부면은 그 중심축이 서로 일치하도록 위치된다.
지지핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지핀(344)은 지지 몸체(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 지지 몸체(342)에서 상부로 돌출된다. 지지 핀(344)들은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지핀(344)은 지지 몸체(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 후면 가장자리를 지지한다.
척핀(346)은 복수 개 제공된다. 척핀(346)은 지지 몸체(342)의 중심에서 지지핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척핀(346)은 지지 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 지지 몸체(342)의 반경 방향을 따라 외측 위치와 내측 위치 간에 직선 이동이 가능하도록 제공된다. 외측 위치는 내측 위치에 비해 지지 몸체(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 로딩 또는 언로딩 시 척 핀(346)은 외측 위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행 시 척 핀(346)은 내측 위치에 위치된다. 내측 위치는 척핀(346)과 기판(W)의 측부가 서로 접촉되는 위치이고, 외측 위치는 척핀(346)과 기판(W)이 서로 이격되는 위치이다.
회전 구동 부재(348,349)는 지지 몸체(342)를 회전시킨다. 지지 몸체(342)는 회전 구동 부재(348,349)에 의해 자기 중심축을 중심으로 회전 가능하다. 회전 구동 부재(348,349)는 지지축(348) 및 구동부(349)를 포함한다. 지지축(348)은 제3방향(16)을 향하는 통 형상을 가진다. 지지축(348)의 상단은 지지 몸체(342)의 저면에 고정 결합된다. 일 예에 의하면, 지지축(348)은 지지 몸체(342)의 저면 중심에 고정 결합될 수 있다. 구동부(349)는 지지축(348)이 회전되도록 구동력을 제공한다. 지지축(348)은 구동부(349)에 의해 회전되고, 지지 몸체(342)는 지지축(348)과 함께 회전 가능하다.
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. 선택적으로, 승강 유닛(360)은 스핀 헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
액 토출 유닛(380)은 기판(W) 상으로 처리액을 공급한다. 액 토출 유닛(380)은 복수 개로 제공될 수 있으며, 각각은 서로 상이한 종류의 처리액들을 공급할 수 있다. 액 토출 유닛(380)은 이동 부재(381) 및 노즐(390)을 포함한다.
이동 부재(381)는 노즐(390)을 공정 위치 및 대기 위치로 이동시킨다. 여기서 공정 위치는 노즐(390)이 기판 지지 유닛(340)에 지지된 기판(W)과 대향되는 위치이고, 대기 위치는 노즐(390)이 공정 위치를 벗어난 위치로 정의한다. 일 예에 의하면, 공정 위치는 전처리 위치 및 후처리 위치를 포함한다. 전처리 위치는 노즐(390)이 제1 공급 위치에 처리액을 공급하는 위치이고, 후처리 위치는 노즐(390)이 제2공급 위치에 처리액을 공급하는 위치로 제공된다. 제1공급 위치는 제2공급 위치보다 기판(W)의 중심에 더 가까운 위치이고, 제2공급 위치는 기판의 단부를 포함하는 위치일 수 있다. 선택적으로 제2공급 위치는 기판의 단부에 인접한 영역일 수 있다.
이동 부재(381)는 지지축(386), 아암(382), 그리고 구동기(388)를 포함한다. 지지축(386)은 처리 용기(320)의 일측에 위치된다. 지지축(386)은 그 길이방향이 제3방향을 향하는 로드 형상을 가진다. 지지축(386)은 구동기(388)에 의해 회전 가능하도록 제공된다. 지지축(386)은 승강 이동이 가능하도록 제공된다. 아암(382)은 지지축(386)의 상단에 결합된다. 아암(382)은 지지축(386)으로부터 수직하게 연장된다. 아암(382)의 끝단에는 노즐(390)이 고정 결합된다. 지지축(386)이 회전됨에 따라 노즐(390)은 아암(382)과 함께 스윙 이동 가능하다. 노즐(390)은 스윙 이동되어 공정 위치 및 대기 위치로 이동될 수 있다. 선택적으로 아암(382)은 그 길이방향을 향해 전진 및 후진 이동이 가능하도록 제공될 수 있다. 상부에서 바라볼 때 노즐(390)이 이동되는 경로는 공정 위치에서 기판(W)의 중심축과 일치될 수 있다. 예컨대, 처리액은 케미칼, 린스액, 그리고 유기용제일 수 있다. 케미칼은 케미칼 노즐로부터 토출되고, 린스액은 린스 노즐로부터 토출되며, 유기용제는 건조 노즐로부터 토출될 수 있다. 케미칼은 산 또는 염기 성질을 가지는 식각액일 수 있다. 케미칼은 황산(H2SO4), 인산(P2O5), 불산(HF) 그리고 수산화 암모늄(NH4OH)을 포함할 수 있다. 린스액은 순수(H20)일 수 있다. 유기용제는 이소프로필알코올(IPA)일 수 있다.
도 3은 도 2의 공정 유닛으로 처리액을 공급하는 액 공급 유닛(400)을 간략하게 도시한 것이다.
액 공급 유닛(400)은 복수 개의 공정 유닛들(260) 각각에 처리액을 공급할 수 있다. 액 공급 유닛(400)은 복수 개로 제공될 수 있으며, 각각은 서로 상이한 종류의 처리액들을 공급할 수 있다. 처리액은 케미칼, 린스액, 유기 용제 중 하나일 수 있다. 본 실시예의 공정 유닛은 이에 한정되는 것이 아니며, 액 공급 유닛(400)은 공정 유닛에 기판을 처리하기 위한 어떠한 처리 유체도 공급할 수 있다.
액 공급 유닛(400)은 공급 라인(420)을 포함한다. 공급 라인(420)은 내부에 처리액이 공급 가능한 배관으로 제공된다. 공급 라인(420)은 처리액 저장 탱크(410)에 연결된다. 처리액 저장 탱크(410)에 수용된 처리액은 공급 라인(420)으로 공급된다. 상세히 도시하지는 않았지만, 노즐이 복수로 구비될 경우, 공급 라인(420)으로부터 분기된 분기 라인이 존재할 수 있다. 분기 라인(미도시)은 복수 개로 제공될 수 있다. 분기 라인(미도시)들은 공급 라인(420)으로부터 각 공정 유닛(260)의 노즐에 연결될 수 있다. 이때, 분기 라인들의 분기 지점은 동일 지점일 수 있다. 분기 지점은 공급 라인(420)의 끝단일 수 있다. 이에 따라 처리액은 공급 라인(420)에서 분기 라인을 통해 노즐로 공급될 수 있다. 공급 라인(420) 상에는 밸브(430)가 설치될 수 있다. 한편, 상세히 도시되지는 않았지만, 공급 라인(420) 상에는 처리액을 가열하기 위한 히터가 제공될 수도 있다.
도 4는 일반적인 밸브(430)의 개폐 동작을 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 밸브(430)는 바디(432) 및 다이아프램(434)을 가지며, 다이아프램(434)의 이동 위치에 따라 바디(432) 내부의 유로가 개폐될 수 있다. 다이아프램(434)이 승강하면 바디(432) 내부의 유로가 개방되어 처리액의 흐름이 허용되고, 다이아프램(434)이 하강하면 바디(432) 내부의 유로가 폐쇄되어 처리액의 흐름이 차단될 수 있다. 밸브(430)의 개폐를 반복하는 과정에서 다이아프램(434)과 바디(432) 간에는 마찰이 발생하고, 다이아프램(434)과 바디(432)의 마찰에 의하여 파티클이 발생할 수 있다.
한편, 다시 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 액 공급 유닛(400)을 제어하기 위한 제어기(500)를 더 포함할 수 있다. 제어기(500)는 파티클 안정화 작업이 수행되도록 액 공급 유닛(400)을 제어한다. 본 실시예에서 액 공급 유닛(400)의 안정화 작업은 밸브의 에이징 작업을 일 예로 설명하나, 이에 한정되는 것이 아니며, 배관 및 밸브의 세정 작업 및 불량 검사 등을 포함할 수 있다. 제어기(500)는 공급 라인(420) 상에 설치된 밸브(430)의 동작 속도를 최대 속도가 되도록 제어할 수 있다. 이때, 제어기(500)는 밸브(430)의 동작 속도를 제어하는 에어 스피드 컨트롤러(air speed controller)의 개도를 제어함으로써 밸브(430)의 동작 속도를 제어할 수 있다. 일 예에 의하면, 안정화 작업은 액 공급 유닛(400) 및 공정 유닛의 교체 또는 신규 설치 후, 그리고 최초의 기판(W) 처리 공정 전인 사이 기간에 수행될 수 있다. 여기서 밸브(430)의 동작은 밸브(430)의 개폐 동작을 뜻한다.
다음은 상술한 장치를 이용하여 안정화 작업을 수행하는 과정을 설명한다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 파티클 안정화 방법을 도시한 흐름도이다.
액 공급 유닛(400) 및 공정 유닛(260)이 교체 또는 신규 설치되면, 공급 라인(420)과 밸브(430)에 잔류된 파티클을 제거하기 위한 안정화 작업이 수행될 수 있다. 즉, 밸브(430)에 의해 발생된 파티클을 제거하는 작업이 수행된다. 이러한 안정화 작업은 기판 처리 공정 시 밸브 내 파티클이 처리액과 함께 기판(W)으로 공급되는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 안정화 작업은 파티클이 기판 표면으로 제공되는 것을 방지하기 위하여 공정과 공정 사이에 수시로 수행될 수도 있다.
도 5를 참조하면, 파티클 안정화 방법은 밸브(430) 내부로 처리 유체를 유입시키는 단계(S10), 밸브(430)의 동작 속도를 허용 압력 내 최대 속도로 설정하는 단계(S20), 밸브(430)의 개폐 동작을 복수 회 반복시키는 단계(S32), 밸브(430)의 동작 속도를 공정 기준 속도(타겟 속도)로 설정하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.
처리 유체 유입 단계(S10)는 공급 라인(420)을 통해 밸브(430) 내부로 처리 유체를 공급하는 단계이다. 밸브(430)는 개방 또는 폐쇄 동작하는 개폐형 밸브이고, 밸브(430)의 개방 동작에 의하여 처리액이 노즐을 통해 토출될 수 있다.
S20 단계에서는 밸브(430) 내에서 발생된 파티클을 신속하고 확실하게 제거하기 위하여, 밸브(430)의 개폐 동작을 장치의 허용 압력 내 최대 속도로 설정할 수 있다. 밸브(430)의 개폐 동작은 밸브(430)에 내장된 에어 스피드 컨트롤러의 개도를 최대로 개방시킴으로써 최대 속도로 설정될 수 있다.
S32 단계는 처리 유체가 공급되는 동안 수행되며, 밸브(430)의 동작 속도가 최대 속도로 설정된 상태에서 개폐 동작을 반복함으로써 밸브(430)의 바디(432)와 다이아프램(434) 간의 마찰을 극대화시켜 밸브(430) 내에서 발생할 수 있는 파티클 소스를 극한으로 추출하기 위한 단계이다. 이때, 밸브(430)의 개폐 동작은 파티클 소스의 극한 추출을 위하여 4만 회 내지 6만 회 반복되는 것이 바람직하다.
한편, 액 공급 유닛(440)에 적용된 밸브(430)가 유량 제어 밸브 또는 압력 제어 밸브인 경우, S32 단계는 밸브(430)를 통과하는 처리액의 유량을 변경시키는 S34 단계로 대체될 수 있다.
S34 단계는 밸브(430) 내 처리액의 유량(유속)을 변경시키는 단계로 밸브(430) 내 처리액이 체류하지 않도록 밸브(430)의 개도에 변화를 주는 단계이다. 밸브(430)의 개도에 변화를 주면 밸브(430)를 통과하는 유체의 양에 변화가 발생함에 따라 유속 변화가 발생하므로 밸브(430) 내 처리액이 배출되지 않고 체류하는 것을 방지할 수 있다. 이때, 밸브(430) 내 유량은 타겟 유량보다 약 50% 정도 감소되거나 증가되도록 제어되는 것이 바람직하다.
S40 단계는 밸브(430)의 동작 속도를 공정 기준 속도로 설정하는 단계이다. 즉, 안정화가 완료된 밸브(430)를 이용하여 기판을 처리하기 위해 공정 레시피에 걸맞은 속도로 밸브(430)의 동작 속도를 제어하는 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 파티클 안정화 방법을 실제로 적용했을 때의 시간에 따른 파티클 감소량을 보여주는 그래프이다. 도 6을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 파티클 안정화 방법을 적용하기 전(A 지점 이전) 다량 존재하던 파티클이 파티클 안정화 방법을 거쳐 신속하게 안정화된 것(C 지점 이후)을 확인할 수 있다.
이와 같이, 밸브의 동작 속도를 최대 속도로 설정(A 지점, 에어 스피드 컨트롤러의 개도를 최대로 개방)한 후 반복 동작 또는 유량 변화를 수행(B 지점)한 후 밸브의 설정을 공정 레시피대로 설정(C 지점)하는 안정화 방법은 밸브 내 파티클을 보다 신속하게 배출시켜 안정화 작업에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 별도의 장치를 추가적으로 설치하지 않고 밸브의 설정만을 변경함으로써 밸브의 최대 성능을 확보할 수 있다. 또한, 상술한 예의 밸브뿐만 아니라 다양한 개폐형 밸브에 적용할 수 있다.
한편, 이상에서는 설명의 편의를 위하여 하나의 공급 라인, 하나의 밸브, 하나의 액 처리 유닛을 예로 들었지만 처리액의 종류, 처리액 공급 라인, 밸브, 액 처리 유닛의 수는 이에 한정되지 않는다.
이상에서는 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 통상의 기술자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 설명한 기술적 사상은 각각 독립적으로 실시될 수도 있고 둘 이상이 서로 조합되어 실시될 수도 있다.
420: 공급 라인
430: 밸브
432: 바디
434: 다이어프램
500: 제어기

Claims (8)

  1. 기판 처리 장치 내 파티클을 안정화시키기 위한 방법에 있어서,
    밸브 내부로 처리 유체를 공급하는 단계;
    상기 밸브의 동작 속도를 허용 압력 내 최대 속도로 설정하는 단계;
    상기 밸브의 개폐 동작을 복수 회 반복시키는 단계;
    상기 밸브의 동작 속도를 공정 속도로 설정하는 단계;
    를 포함하는 파티클 안정화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브의 동작 속도는 상기 밸브에 내장된 에어 스피드 컨트롤러에 의하여 제어되고,
    상기 밸브의 동작 속도를 최대 속도로 설정하는 단계는,
    상기 에어 스피드 컨트롤러의 개도를 최대로 개방하는 단계를 포함하는 파티클 안정화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밸브의 개폐 동작을 복수 회 반복시키는 단계는,
    상기 처리 유체 공급 단계가 유지되는 동안 수행되며,
    상기 개폐 동작은 4만 회 내지 6만 회 반복되는 파티클 안정화 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밸브가 자동 유량 제어 밸브 또는 압력 제어 밸브인 경우,
    상기 밸브의 개폐 동작 반복 단계는 상기 밸브 내 처리액의 유량을 변경시키는 단계로 대체되는 파티클 안정화 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치 내 파티클을 안정화하는 것은,
    상기 밸브의 설치 후, 그리고 상기 기판을 처리하는 기판 처리 공정 전 사이 기간에 수행되는 파티클 안정화 방법.
  6. 적어도 하나 이상이 제공되며, 기판을 액 처리하고, 상기 기판으로 액을 공급하기 위한 노즐을 갖는 공정 유닛;
    상기 공정 유닛에 처리액을 공급하는 액 공급 유닛;
    상기 액 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 액 공급 유닛은,
    처리액이 공급되는 공급 라인과;
    상기 공급 라인 상에 설치된 개폐 밸브를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 밸브를 최대 속도로 동작시켜 파티클 안정화 단계를 수행하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 밸브의 개폐 동작을 4만 회 내지 6만 회 반복시키는 기판 처리 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 밸브에 출입하는 처리액의 유량을 기존 타겟 대비 50% 증가 또는 감소시키는 기판 처리 장치.
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