KR20230092096A - 약액 공급 유닛과 이를 적용한 기판 처리 시스템 및 약액 공급 방법 - Google Patents

약액 공급 유닛과 이를 적용한 기판 처리 시스템 및 약액 공급 방법 Download PDF

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KR20230092096A
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한영준
최기훈
최문순
김성현
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Abstract

본 발명은 본 발명은 약액 공급 유닛과 이를 적용한 기판 처리 시스템 및 약액 공급 방법으로서, 약액 공급 유닛을 통해 약액을 공급시 화학 반응에 따라 생성되는 불순물을 감지하여 제거함으로써 공정 수행의 신뢰성과 안정성을 확보할 수 있는 기술을 개시한다.

Description

약액 공급 유닛과 이를 적용한 기판 처리 시스템 및 약액 공급 방법{Chemical liquid supply unit, substrate processing system and method for supplying chemical liquid}
본 발명은 약액 공급 유닛과 이를 적용한 기판 처리 시스템 및 약액 공급 방법으로서, 보다 상세하게는 약액 공급 유닛을 통해 약액을 공급시 화학 반응에 따라 생성되는 불순물을 감지하여 제거함으로써 공정 수행의 신뢰성과 안정성을 확보할 수 있는 기술에 대한 것이다.
일반적인 반도체 소자 제조 공정 및 평판 디스플레이 제조 공정에서는 다양한 종류의 약액들이 사용될 수 있다. 예컨대, 기판을 세정하는 공정에서는 기판의 세정을 위한 다양한 종류의 약액(예컨대, IPA)들이 사용될 수 있으며, 이러한 약액으로 기판을 처리하여 기판의 표면에 잔류하는 이물질 등을 제거할 수 있다.
기판 처리를 위해 약액 공급시 다양한 요인에 따라 공급되는 약액이 화학적 반응을 일으켜 불필요한 불순물로 변화될 수 있다. 이러한 불순물로 인해 공정 수율이 떨어져 불량품을 야기하고 나아가서는 공정 사고가 발생될 위험성이 높아지는 문제가 있다.
따라서 공급되는 약액에 대한 다양한 검사를 통해 불순물을 파악하는 방안들이 제시되고 있다.
허나 이러한 종래 기술에 따른 약액 검사 방안은 약액 분석에 과다한 시간이 소요되어 실질적으로 공정 수행 중에 즉각적인 검사를 수행할 수 없는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 약액 공급시 화학적 반응에 따라 생성되는 불순물을 분광 검사법을 통해 실시간 검사하고 그에 따라 즉각적인 조치를 통해 불순물이 함유된 약액이 공정 처리에 유입되는 문제를 해소하고자 한다.
특히, IPA 약액 공급시 발생되는 아세톤(Acetone) 등의 IPA 유도체 발생을 감시하여 IPA 유도체로 인한 대량의 결함(defect) 발생을 방지하고자 한다.
나아가서 기판 처리를 위해 공급되는 약액이 다양한 요인에 따라 화학적 반응을 일으켜 불필요한 불순물로 변화되어 공정 수율을 떨어뜨리고 불량품을 야기하는 문제를 해결하고자 한다.
또한 약액의 화학 반응에 따른 불순물로 인해 공정 사고가 발생될 위험성을 해소하고자 한다.
아울러 종래 약액 검사 방안의 경우, 약액 분석에 과다한 시간이 소요되어 실질적으로 공정 수행 중에 즉각적인 검사를 수행할 수 없는 문제를 해결하고자 한다.
본 발명의 목적은 전술한 바에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있다.
상기의 과제를 해결하고자 본 발명에 따른 약액 공급 유닛의 일실시예는, 약액을 보관하는 약액 보관부; 상기 약액이 유동하는 경로를 제공하는 약액 공급 라인; 및 상기 약액 공급 라인 상에 흐르는 약액에 대하여 분광 검사법을 통해 화학적 반응에 따라 생성된 불순물을 검출하는 약액 검사 수단을 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 약액 검사 수단은, 푸리에 변환 적외선 분광기(FT-IR) 또는 푸리에 변환 근적외선 분광기(FT-NIR)를 포함할 수 있다.
일례로서, 상기 약액 보관부는, IPA를 보관하고, 상기 약액 공급 라인은, 상기 약액 보관부에 보관된 IPA를 공급할 수 있다.
나아가서 상기 약액 검사 수단은, 상기 약액 공급 라인 상의 IPA 유도체를 검출할 수 있다.
여기서 상기 약액 검사 수단은, 분광 스펙트럼 상에서 설정된 파수(wavenumber)의 피크 존재를 기초로 IPA 유도체를 검출할 수 있다.
일례로서, 상기 약액 검사 수단은, 상기 약액 공급 라인 상에 배치되어 상기 약액 공급 라인에 흐르는 약액에 대하여 적외선 또는 근적외선을 방출하고 상기 약액을 투과한 광을 검출하는 측정 프로브; 상기 측정 프로브에서 검출된 광으로부터 분광 스펙트럼을 획득하는 푸리에 변환기; 및 상기 분광 스펙트럼을 기초로 불순물을 판단하는 분석기를 포함할 수 있다.
나아가서 상기 약액 공급 라인 상에 배치된 필터를 더 포함하며, 상기 측정 프로브는, 상기 약액 공급 라인 상의 상기 필터 후단에 배치될 수 있다.
바람직하게는 상기 약액 공급 라인 상에 흐르는 약액을 배출하는 드레인 라인을 더 포함할 수 있다.
한걸음 더 나아가서 상기 약액 공급 라인 상에 상기 드레인 라인의 연결 부위 후단에 배치되어 상기 약액 공급 라인을 선택적으로 개폐시키는 제1 밸브; 상기 드레인 라인에 배치되어 상기 드레인 라인을 선택적으로 개폐시키는 제2 밸브; 및 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
일례로서, 상기 제어부는, 상기 약액 검사 수단의 검사 결과를 기초로 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 선택적으로 제어할 수 있다.
나아가서 본 발명에 따른 기판 처리 시스템은, 상기의 약액 공급 유닛; 및 상기 약액 공급 유닛으로부터 약액을 공급받아 기판을 처리하는 기판 처리 장치를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 약액 공급 방법의 일실시예는, 약액 보관부에 보관된 약액을 약액 공급 라인으로 공급하는 약액 공급 단계; 상기 약액 공급 라인 상에 흐르는 약액에 대하여 분광 검사법을 통해 화학적 반응에 따라 생성된 불순물을 검출하는 불순물 검출 단계; 및 불순물 검출 결과를 기초로 기판 처리 장치로 약액을 공급하거나 약액을 외부로 배출시키는 약액 공급 판단 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 불순물 검출 단계는, 푸리에 변환 적외선 분광기(FT-IR) 또는 푸리에 변환 근적외선 분광기(FT-NIR)를 통해 상기 약액 공급 라인 상의 불순물을 검출할 수 있다.
일례로서, 상기 약액 공급 단계는, 상기 약액 보관부에 보관된 IPA를 상기 약액 공급 라인으로 공급하며, 상기 불순물 검출 단계는, 상기 약액 공급 라인 상의 IPA 유도체를 검출할 수 있다.
여기서 상기 불순물 검출 단계는, 분광 스펙트럼 상에서 설정된 파수(wavenumber)의 피크 존재를 기초로 IPA 유도체를 검출할 수 있다.
나아가서 상기 약액 공급 판단 단계는, 불순물 검출시 상기 약액 공급 라인 상의 제1 밸브를 통해 상기 약액 공급 라인을 폐쇄시키는 약액 공급 라인 폐쇄 단계를 포함할 수 있다.
한걸음 더 나아가서 상기 약액 공급 판단 단계는, 상기 드레인 라인 상의 제2 밸브를 통해 상기 약액 공급 라인에 흐르는 약액을 배출시키는 드레인 라인 개방 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는 상기 약액 공급 판단 단계는, 설정된 시간 또는 설정된 용량에 기초하여 상기 드레인 라인을 개방시키는 배출 조절 단계를 더 포함할 수 있다.
아울러 상기 약액 공급 판단 단계는, 상기 불순물 검출 단계를 재수행하고, 불순물 검출 결과를 기초로 약액 공급 라인 폐쇄 단계 내지 배출 조절 단계를 재수행할 수 있다.
나아가서 본 발명에 따른 약액 공급 유닛의 바람직한 일실시예는, IPA 약액을 보관하는 약액 보관부; IPA 약액이 유동하는 경로를 제공하는 약액 공급 라인; 상기 약액 공급 라인 상에 배치된 필터; 상기 약액 공급 라인 상에 흐르는 약액을 배출하는 드레인 라인; 상기 약액 공급 라인 상에 상기 드레인 라인의 연결 부위 후단에 배치되어 상기 약액 공급 라인을 선택적으로 개폐시키는 제1 밸브; 상기 드레인 라인에 배치되어 상기 드레인 라인을 선택적으로 개폐시키는 제2 밸브; 상기 약액 공급 라인 상에 배치되어 상기 약액 공급 라인에 흐르는 약액에 대하여 적외선 또는 근적외선을 방출하고 상기 약액을 투과한 광을 검출하는 측정 프로브; 상기 측정 프로브에서 검출된 광으로부터 분광 스펙트럼을 획득하는 푸리에 변환기; 상기 분광 스펙트럼을 기초로 IPA 유도체를 검출하는 분석기; 및 상기 분석기의 분석 결과를 기초로 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 약액 공급시 화학적 반응에 따라 생성되는 불순물을 분광 검사법을 통해 실시간 검사하고 그에 따라 즉각적인 조치를 통해 불순물이 함유된 약액을 외부로 배출시킴으로써 불순물이 공정에 미치는 영향을 제거할 수 있다.
특히, IPA 약액 공급시 발생되는 IPA 유도체 발생을 감지하여, 아세톤(Acetone), 아세트산(Acetic Acid), 아이소프로필 아세테이트(Isopropyl Acetate) 등의 불순물로 인한 대량의 결함(defect) 발생을 방지할 수 있다.
나아가서 기판 처리를 위해 공급되는 약액이 다양한 요인에 따라 화학적 반응을 일으켜 불필요한 불순물로 변화됨으로써 공정 수율을 떨어뜨리고 불량품을 야기하는 문제를 해결하며, 약액의 화학 반응에 따른 불순물로 인해 공정 사고가 발생될 위험성을 해소할 수 있다.
본 발명의 효과는 위에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 기판 처리 시스템의 일실시예를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 약액 공급 유닛의 일실시예에 대한 구성도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 약액 공급 유닛을 통해 기판 처리 장치로 약액을 공급하는 일례를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 약액 공급 유닛의 약액 검사 수단에 대한 일실시예의 구성도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 약액 공급 방법에 대한 일실시예의 흐름도를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 약액 공급 방법을 통해 IPA 유도체를 검출하여 배출하는 과정에 대한 일실시예의 흐름도를 도시한다.
도 7 내지 도 10은 본 발명에 따른 약액 공급 방법을 적용하는 분광 스펙트럼에 대한 일례를 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 한정되거나 제한되는 것은 아니다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.
먼저, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 또한 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 약액 공급 유닛을 통해 약액을 공급시 화학 반응에 따라 생성되는 불순물을 감지하여 제거함으로써 공정 수행의 신뢰성과 안정성을 확보할 수 있는 기술을 제시한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 기판 처리 시스템(1)은 인덱스부(10)와 공정 처리부(20)를 포함할 수 있다. 인덱스부(10)와 공정 처리부(20)는 일렬로 배치될 수 있다.
인덱스부(10)는 로드 포트(12) 및 이송 프레임(14)을 포함할 수 있다.
로드 포트(12)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(11)가 안착될 수 있다. 로드 포트(12)는 복수 개가 제공되며 일렬로 배치될 수 있으며, 로드 포트(12)의 개수는 기판 처리 시스템(1)의 공정 효율 및 풋 프린트 조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다.
캐리어(11)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unifed Pod; FOUP)가 사용될 수 있다. 캐리어(11)에는 기판들을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯이 형성될 수 있다.
이송 프레임(14)은 로드 포트(12)와 이웃하여 배치될 수 있으며, 바람직하게는 로드 포트(12)와 공정 처리부(20)의 버퍼부(30) 사이에 배치될 수 있다. 이송 프레임(14)은 인덱스 레일(15) 및 인덱스 로봇(17)을 포함할 수 있다. 인덱스 레일(15) 상에 인덱스 로봇(17)이 안착될 수 있다. 인덱스 로봇(17)은 버퍼부(30)와 캐리어(11)간에 기판(W)을 이송할 수 있다. 인덱스 로봇(17)은 인덱스 레일(15)을 따라 직선 이동하거나 축을 기준으로 회전할 수 있다.
공정 처리부(20)는 인덱스부(10)에 이웃하여 기판 처리 시스템(1)의 후방에 배치될 수 있다.
공정 처리부(20)는 버퍼부(30), 이동 통로(40), 메인 이송 로봇(50) 그리고 기판 처리 장치(70)를 포함할 수 있다.
버퍼부(30)는 공정 처리부(20)의 전방에 배치될 수 있으며, 기판 처리 장치(70)와 캐리어(11) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 일시적으로 수납되어 대기하는 장소가 될 수 있다. 버퍼부(30)는 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 이격되도록 복수 개 제공될 수 있다.
이동 통로(40)는 버퍼부(30)와 대응되게 배치될 수 있으며, 메인 이송 로봇(50)이 이동하는 통로를 제공할 수 있다. 이동 통로(40)의 양측에는 기판 처리 장치(70)들이 서로 마주보며 배치될 수 있다. 이동 통로(40)에는 메인 이송 로봇(50)이 이동하며, 기판 처리 장치(70)의 상하층, 그리고 버퍼부(30)의 상하층으로 승강할 수 있는 이동 레일이 설치될 수 있다.
메인 이송 로봇(50)은 이동 통로(40)에 설치되며, 기판 처리 장치(70) 및 버퍼부(30) 간에 또는 각 기판 처리 장치(70) 간에 기판(W)을 이송할 수 있다. 메인 이송 로봇(50)은 이동 통로(40)을 따라 직선 이동하거나, 축을 기준으로 회전할 수 있다.
기판 처리 장치(70)는 복수개 배치될 수 있으며, 이동 통로(30)을 중심으로 양측에 배치될 수 있다. 기판 처리 장치(70)들 중 일부는 이동 통로(30)의 길이 방향을 따라 배치될 수 있고, 기판 처리 장치(70)들 중 일부는 서로 적층되게 배치될 수 있다. 기판 처리 장치(70)의 배치 위치나 개수는 필요에 따라 변경될 수 있다. 일례로서, 기판 처리 장치(70)는 이동 통로(30)의 일측에만 제공될 수도 있고, 또한 기판 처리 장치(70)는 이동 통로(30)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수도 있다.
기판 처리 장치(70)는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행할 수 있다. 기판 처리 장치(70)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수도 있고, 또는 각각의 기판 처리 장치(70)는 동일한 구조를 가질 수도 있다. 나아가서 선택적으로 기판 처리 장치(70)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 기판 처리 장치(70)들은 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 기판 처리 장치(70)의 구조는 서로 상이하게 제공될 수 있다. 기판 처리 장치(70)는 각각 사용되는 케미컬의 종류나, 세정 방식의 종류에 따라 구분될 수 있다. 또는 각각의 그룹별로 기판 처리 장치(70)는 하나의 기판(W)에 대해 순차적으로 공정을 수행하도록 제공될 수도 있다.
아울러 기판 처리 시스템(10)은 기판 처리 장치(70)로 해당 처리 공정에 대응되는 약액을 공급하는 약액 공급 유닛(미도시)을 포함할 수 있다.
본 발명에서는 상기의 기판 처리 시스템(10)에 이하에서 살펴볼 약액 공급 유닛을 적용하여 약액 공급시 화학적 반응에 따라 생성될 수 있는 불순물을 검출하고 불순물이 함유된 약액을 외부로 배출시킴으로써 불순물이 공정에 미치는 영향을 제거할 수 있는 기판 처리 시스템을 제시한다.
본 발명은 상기에서 설명한 기판 처리 시스템(1)에 구비된 각 기판 처리 장치(70)에 약액을 공급하는 약액 공급 유닛을 제시한다.
도 2는 본 발명에 따른 약액 공급 유닛의 일실시예에 대한 구성도를 도시한다.
약액 공급 유닛(100)은 약액을 기판 처리 장치(70)로 공급할 수 있다.
약액 공급 유닛(100)은 약액 보관부(110), 약액 공급 라인(130), 약액 검사 수단(150), 드레인 라인(170), 제어부(190) 등을 포함할 수 있다.
약액 보관부(110)는 기판 처리 공정에 사용될 각종 약액을 보관하고 필요에 따라 기판 처리 장치(70)로 보관된 약액을 공급할 수 있다. 약액 보관부(110)는 약액 유입라인(미도시)을 통해 약액을 공급받아 일시적으로 보관할 수 있다.
약액 공급 라인(130)은 약액 보관부(110)에 보관된 약액을 기판 처리 장치(70)로 공급할 수 있다. 약액 공급 라인(130)은 약액이 유동하는 경로를 제공할 수 있다. 공정 처리 조건에 맞춰서 약액을 조절할 수 있도록 약액 공급 라인(130) 상에는 밸브, 히터, 펌프, 유량계, 필터 등의 각종 구성들이 배치되어 약액의 공급량, 밀도, 온도 등을 조절하거나 불순물을 제거할 수 있다.
일례로서, 약액 보관부(110)는 기판 처리 공정을 위한 유기용제로서 이소프로필알코올(IPA: isopropyl alcohol)을 공급받아 보관할 수 있으며, 약액 공급 라인(130)은 IPA를 기판 처리 장치(70)로 공급할 수 있다.
약액 보관부(110)와 약액 공급 라인(130)은 기판 처리 공정에 따른 공급 약액 종류를 고려하여 그 개수와 형태가 변형될 수 있다.
약액 검사 수단(150)은 약액 공급 라인(130) 상에 흐르는 약액에 함유된 불순물을 검출할 수 있다. 바람직하게는 약액 검사 수단(150)은 분광 검사법을 통해 화학적 반응에 따라 생성된 불순물을 검사할 수 있다.
일례로서, 약액 공급 라인(130)을 통해 IPA를 공급시 IPA 유도체가 발생될 수 있으며, 이러한 불필요한 IPA 유도체로 인해 공정 처리시 제품에 결함(defect)이 발생되게 된다. 본 발명에서는 푸리에 변환 적외선 분광기(FT-IR) 또는 푸리에 변환 근적외선 분광기(FT-NIR)를 적용하여 약액 공급 라인(130) 상에 흐르는 약액의 분광 스펙트럼을 획득하고 분광 스펙트럼에서 IPA 유도체에 대응되는 파수(wavenumber)의 피크 존재 여부를 통해 IPA 유도체 함유를 판단할 수 있다.
드레인 라인(170)은 약액 공급 라인(130)의 중단에 연결되어 약액 공급 라인(130) 상에 흐르는 약액을 외부로 배출시킬 수 있다.
제어부(190)는 기판 처리 장치(70)에 대한 약액 공급 라인(130)을 통한 약액 공급을 선택적으로 조절할 수 있다. 제어부(190)는 약액 검사 수단(150)의 검사 결과를 기초로 약액 공급 라인(130)을 통해 기판 처리 장치(70)로 약액 공급을 중단하고 드레인 라인(170)을 통해 외부로 배출시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 약액 공급 유닛을 통해 기판 처리 장치로 약액을 공급하는 일례를 도시한다.
상기 도 3은 약액 공급 유닛(100)이 기판 처리 장치(70)로 IPA를 공급하는 일례이다.
일반적으로 세정 공정은 약액을 기판에 공급하여 기판 상의 이물질을 제거하는 케미컬 처리, 순수를 기판에 공급하여 기판 상에 잔류하는 케미칼을 제거하는 린스 처리, 그리고 기판 상에 잔류하는 순수를 제거하는 건조 처리 등을 공정을 포함할 수 있다.
기판의 건조 처리를 위해 초임계 유체가 사용될 수 있다. 일예로서, 기판 상의 순수를 유기용제로 치환한 다음, 기판 처리 장치(70)의 고압 챔버 내에서 초임계 유체를 기판의 상부면에 공급하여 기판 상에 남아있는 유기용제를 초임계 유체에 용해시켜 기판으로부터 제거할 수 있다. 이때 유기용제로 IPA가 사용될 수 있으며, 초임계 유체로는 임계 온도 및 임계 압력이 상대적으로 낮고, IPA가 잘 용해되는 이산화탄소(CO2)가 사용될 수 있다.
약액 보관부(110)는 약액을 임시적으로 보관하는 저장 탱크로서, IPA 소스원으로부터 소스 라인(90)을 통해 IPA를 공급받아 보관할 수 있다. 소스 라인(90) 상에는 필터(91), 유량계(93), 밸브(95) 등이 배치되어 IPA 공급이 조절될 수 있다.
약액 보관부(110)에 보관된 IPA는 약액 공급 라인(130)을 통해 기판 처리 장치(70)로 제공될 수 있다.
약액 공급 라인(130)에는 펌프(131), 댐퍼(132), 히터(133), 온도계(134), 필터(135), 유량계(137) 등이 배치되어 기판 처리 장치(70)로 공급되는 IPA에 대한 온도, 유량 등이 조절될 수 있다.
또한 약액 공급 라인(130)에는 압력계(138)와 유량 제어 밸브(정압 밸브)(139) 등이 배치되어 약액 공급 라인(130)을 통해 공급되는 IPA 압력 등이 조절될 수 있다. 약액 공급 라인(130)은 필터(135)와 유량 제어 밸브(139) 사이단에서 기판 처리 장치(70)로 IPA를 공급할 수 있다. 약액 공급 라인(130)이 기판 처리 장치(70)로 연결되는 전단에 약액 공급 라인(130)을 선택적으로 개폐시켜 IPA 공급을 조절하는 제1 밸브(161)가 배치될 수 있다.
나아가서 약액 공급 라인(130)은 순환 라인을 포함할 수 있으며, 순환 라인의 끝단은 약액 보관부(110)와 연결되고 그 전단에 밸브(139)가 배치되어 기판 처리 장치(70)로 공급되지 않은 약액을 약액 보관부(110)로 다시 회수할 수 있다.
약액 공급 라인(130)에는 약액 검사 수단(150)이 배치될 수 있다. 바람직하게는 약액 검사 수단(150)의 측정 프로브가 약액 공급 라인(130) 상에 배치될 수 있다.
약액 검사 수단(150)의 측정 프로브는 약액 공급 라인(130) 상에서 적절한 위치에 배치될 수 있는데, 바람직하게는 약액 검사 수단(150)의 측정 프로브는 약액 공급 라인(130) 상에 배치된 필터(135)와 유량 제어 밸브(139) 사이에 배치될 수 있다. 이는 IPA가 필터(135)를 통과한 후 필터(135)에서 유발되는 아세톤(Acetone) 등의 불순물이 상대적으로 많이 함유되기 때문이다.
약액 검사 수단(150)은 측정 프로브를 통해 약액 공급 라인(130) 상에 흐르는 IPA에 대한 검사를 수행하고 IPA 유도체 함유 여부를 판단할 수 있다.
약액 공급 라인(130) 상에 제1 밸브(161)의 전단에 드레인 라인(170)이 연결될 수 있다.
드레인 라인(170)은 약액 공급 라인(130)에 흐르는 IPA를 외부로 배출시킬 수 있다. 드레인 라인(170)에는 드레인 라인을 선택적으로 개폐시키는 제2 밸브(165), 배출 유량을 정밀하게 조절하는 니들 밸브(171), 배출 유량을 측정하는 유량계(175)가 배치될 수 있다.
제어부(미도시)는 약액 검사 수단(150)의 검사 결과를 기초로 제1 밸브(161), 제2 밸브(165)를 제어함으로써 선택적으로 기판 처리 장치(70)로 IPA를 공급하거나 드레인 라인(170)을 통해 IPA를 배출시킬 수 있다.
이러한 본 발명에 따른 약액 공급 유닛(100)을 통해 IPA 공급시 IPA 유도체 함유를 실시간 검사하고 IPA 유도체 함유시 즉각적으로 약액 공급 라인(130) 상에 흐르는 IPA를 드레인 라인(170)을 통해 배출시킴으로써 IPA 유도체를 함유한 IPA 공급으로 인해 공정 처리시 발생되는 결함을 제거할 수 있게 된다.
본 발명에서 약액 검사 수단(150)은 푸리에 변환 적외선 분광 방식(FT-IR)을 통해 약액에 함유된 불순물을 파악할 수 있는데, 약액 검사 수단(150)과 관련하여, 도 4는 본 발명에 따른 약액 공급 유닛의 약액 검사 수단에 대한 일실시예의 구성도를 도시한다.
약액 공급 유닛(150)은 푸리에 변환 적외선 분광기(FT-IR) 또는 푸리에 변환 근적외선 분광기(FT-NIR)를 포함할 수 있는데, 일례로서 푸리에 변환 적외선 분광학(FT-IR; Fourier-transform infrared spectroscopy)은 간섭계를 통해 위상 변조한 적외선 영역의 백색광을 사용하여 적외선 분광학의 한 종류로서, 시료에 적외선을 비추어서 쌍극자 모멘트가 변화하는 분자 골격의 진동과 회전에 대응하는 에너지의 흡수를 측정하는 분석법을 말한다.
약액 검사 수단(150)은, 측정 프로브(151), 푸리에 변환기(153), 분석기(155) 등을 포함할 수 있다.
측정 프로브(151)는 약액 공급 라인(130) 상에 배치되어 약액 공급 라인(130) 상에 흐르는 약액에 적외선 광 또는 근적외선 광을 조사하고 약액을 투과한 광을 검출할 수 있다.
푸리에 변환기(153)는 측정 프로브(151)에서 검출된 광으로부터 분광 스펙트럼을 획득할 수 있다. 즉, 푸리엔 변환기(153)는 검출된 광을 푸리에 변환을 통한 주파수 도메인으로 변환하여 약액의 적외선 또는 근적외선에 대한 에너지 흡수 분포도에 대한 분광 스펙트럼을 획득할 수 있다.
그리고 분석기(155)는 획득된 분광 스펙트럼을 기초로 약액의 불순물을 판단할 수 있다.
복사선이 고체, 액체 또는 기체층을 통과할 때 원자, 분자 또는 이온을 구성하고 있는 전자가 복사선을 흡수하는 경우 그 복사선의 광자 에너지(Photon Energy) 만큼 높은 에너지 준위로 옮겨가게 된다. 이들 전자 에너지 전위차는 각 화학 종에 따라 고유값을 갖고 있으며 흡수되는 복사선의 주파수(frequency)를 조사하여 시료중의 성분물질을 알 수 있다. 상기 주파수는 파동의 전파속도(v) 및 파장(λ)에 의해 표현되고,　분광　스펙트럼은 파장의 역수인 파수(wave number)에 의해 표현될 수 있다.
분석기(155)는 분광 스펙트럼에서 특정 파수(wave number)에 존재하는 피크(peak)를 통해 해당 물질을 파악할 수 있다.
일례로서, IPA를 약액으로 공급하는 경우, 약액 공급 라인(130) 상에 흐르는 IPA에 IPA 유도체 함유 여부를 분광 스펙트럼을 통해 파악할 수 있는데, 주요한 IPA 유도체는 C와 O의 이중 결합을 가지며, 이 경우 분광 스펙트럼 상에서 파수(wavenumber)가 1700 내지 1730cm-1 범위에 피크(peak)로 나타날 수 있다. 좀더 정확하게는 파수(wavenumber)가 1715 cm-1 부근에 피크(peak)가 나타난다.
이를 통해 분석기(155)는 주요 IPA 유도체의 함유 여부를 판단할 수 있다.
본 발명에서는 상기의 약액 검사 수단을 적용함으로써 약액을 공급하면서 실시간 불순물 함유를 파악할 수 있게 된다.
또한 본 발명에서는 상기에서 설명한 본 발명에 따른 약액 공급 유닛을 통해 약액을 공급하는 방법을 제시하는데, 이하에서는 본 발명에 따른 약액 공급 방법에 대하여 실시예를 통해 살펴보기로 한다. 본 발명에 따른 약액 공급 방법은 앞서 설명한 본 발명에 따른 약액 공급 유닛을 통해 구현되므로 상기의 약액 공급 유닛에 대한 실시예를 함께 참조하도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 약액 공급 방법에 대한 일실시예의 흐름도를 도시한다.
약액 보관부(110)에 보관된 약액을 약액 공급 라인(130)을 통해 공급(S110)하면서 약액 검사 수단(150)을 통해 분광 검사법을 적용하여 약액 공급 라인(130)에 흐르는 약액에 대한 검사(S130)를 수행할 수 있다.
약액 검사 수단(150)은 검사 결과를 기초로 불순물 함유를 판단하며, 약액 검사 수단(150)의 검사 결과 불순물이 없거나 기준치 이하로 함유된 경우, 제어부(190)는 약액 공급 라인(130)을 통해 기판 처리 장치(70)로 약액을 공급(S170)시킬 수 있다.
만약, 약액 검사 수단(150)의 검사 결과 불순물 존재하거나 기준치 이상으로 존재하는 경우, 제어부(190)는 약액 공급 라인(130)을 통해 공급되는 약액을 드레인 라인(170)으로 배출시킬 수 있다.
드레인 라인(170)을 통한 약액 배출은 설정된 시간 또는 설정된 유량만큼 수행될 수 있으며, 제어부(190)는 상기의 과정을 다시 수행하여 약액 공급 라인(130)을 통해 기판 처리 장치(70)로 약액을 공급할지 아니면 드레인 라인(170)을 통해 약액을 배출시킬지 결정할 수 있다.
본 발명에 따른 약액 공급 방법을 IPA 공급에 적용시켜 좀더 구체적으로 설명하도록 한다.
도 6은 본 발명에 따른 약액 공급 방법을 통해 IPA 유도체를 검출하여 배출하는 과정에 대한 일실시예의 흐름도를 도시한다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 앞서 설명한 약액 공급 유닛을 통해 IPA를 공급하는 상기 도 3의 실시예를 함께 참조한다.
제어부(190)는 약액 보관부(110)에 보관된 IPA를 약액 공급 라인(130)으로 공급시킨다. 이때 약액 공급 라인(130)으로 유동하는 IPA가 드레인 라인(170)으로 배출되지 않도록 제어부(190)는 약액 공급 라인(130)의 제1 밸브(161)는 개방하고 드레인 라인(170)의 제2 밸브(165)는 폐쇄(S211)시킨다.
약액 공급 라인(110)을 통해 IPA를 공급(S215)하면서, 약액 검사 수단(150)의 측정 프로브(151)로 약액 공급 라인(110) 상에 흐르는 약액에 적외선 광 또는 근적외선 광을 방출하고 투과 광을 검출(S221)한다.
약액 검사 수단(150)의 푸리에 변환기(153)가 검출된 광을 푸리에 변환을 통한 주파수 도메인으로 변환하여 약액의 적외선 또는 근적외선에 대한 에너지 흡수 분포도에 대한 분광 스펙트럼을 획득(S223)한다.
그리고 약액 검사 수단(150)의 분석기(155)는 획득된 분광 스펙트럼 상에서 피크(peal)가 존재하는 파수(wavenumber)를 파악하여 분광 스펙트럼을 분석(S225)한다. 분석기(155)는 분석 결과를 통해 IPA 유도체 함유 여부를 판단(S227)할 수 있다.
주요한 IPA 유도체는 C와 O의 이중 결합을 가지며, C와 O의 이중 결합은 분광 스펙트럼 상에서 파수(wavenumber)가 1700 내지 1730cm-1 범위에 피크(peak)로 나타날 수 있다. 좀더 정확하게는 파수(wavenumber)가 1715 cm-1 부근에 피크(peak)가 나타난다.
일례로서, 도 7은 IPA 유도체를 함유하지 않은 IPA에 대한 분광 스펙트럼을 나타낸다.
IPA는 분자 구조가 OH기와 C 간에 단일 결합(210)을 가지며, 이에 따라 분광 스펙트럼(220) 상에서 파수(wavenumber)가 1700 내지 1730cm-1 범위(221)에 피크(peak)가 존재하지 않는다.
도 8은 아세톤(Acetone) 함유시 분광 스펙트럼을 나타낸다.
아세톤(Acetone)의 분자 구조는 O와 C 간에 이중 결합(230)을 가지며, 이에 따라 분광 스펙트럼(240) 상에서 파수(wavenumber)가 1730 내지 1700cm-1 범위(241)에서 피크(peak)가 나타난다.
도 9는 아세트산(Acetic Acid) 함유시 분광 스펙트럼을 나타낸다.
아세트산(Acetic Acid)의 분자 구조는 OH기와 C 간에 단일 결합을 가지나 이와 연결되는 O와 C가 이중 결합(250)을 가지며, 이에 따라 분광 스펙트럼(260) 상에서 파수(wavenumber)가 1710cm-1 부근(261)에서 피크(peak)가 나타난다.
도 10은 아이소프로필 아세테이트(Isopropyl Acetate) 함유시 분광 스펙트럼을 나타낸다.
아이소프로필 아세테이트(Isopropyl Acetate)의 분자 구조도 O와 C 간에 이중 결합(270)을 가지며, 이에 따라 분광 스펙트럼(260) 상에서 파수(wavenumber)가 1720cm-1 부근(271)에서 피크(peak)가 나타난다.
이와 같이 주요한 IPA 유도체는 분광 스펙트럼을 분석하여 파악할 수 있다.
만약, 약액 검사 수단(150)의 분석 결과 IPA 유도체가 검출되지 않거나 설정치 이하로 미미한 경우, 제어부(190)는 약액 공급 라인(130)의 제1 밸브(161) 개방과 드레인 라인(170)의 제2 밸브(165) 폐쇄를 유지시켜 약액 공급 라인(130)을 통해 기판 처리 장치(70)로 IPA를 계속적으로 공급시킨다.
이와 반대로 약액 검사 수단(150)의 분석 결과 IPA 유도체가 검출되는 경우, 제어부(190)는 약액 공급 라인(130)의 제1 밸브(161)를 폐쇄하고, 드레인 라인(170)의 제2 밸브(165)를 개방(S231)시켜 약액 공급 라인(130)을 통한 기판 처리 장치(70)로 IPA 공급을 중단하면서 드레인 라인(170)으로 약액 공급 라인(130)에 흐르는 IPA를 배출(S233)시킨다.
제어부(190)는 드레인 라인(170)을 통한 IPA 배출을 설정된 시간 또는 설정된 유량까지 수행하며, 설정 시간 또는 설정 유량에 도달하는지 판단(S235)한다.
IPA 배출이 설정 시간 또는 설정 유량에 도달시, 다시 약액 검사 수단(150)을 통해 약액 공급 라인(130) 상에 흐르는 IPA에 대하여 IPA 유도체가 함유되었는지를 검사하고 검사 결과에 따라 상기의 과정을 반복적으로 수행할 수 있다.
상기에서 살펴본 본 발명을 통해 약액 공급시 화학적 반응에 따라 생성되는 불순물을 분광 검사법을 통해 실시간 검사하고 그에 따라 즉각적인 조치를 통해 불순물이 함유된 약액을 외부로 배출시킴으로써 불순물이 공정에 미치는 영향을 제거할 수 있다.
특히, IPA 약액 공급시 발생되는 IPA 유도체 발생을 감지하여, 아세톤(Acetone), 아세트산(Acetic Acid), 아이소프로필 아세테이트(Isopropyl Acetate) 등의 불순물로 인한 대량의 결함(defect) 발생을 방지할 수 있다.
나아가서 기판 처리를 위해 공급되는 약액이 다양한 요인에 따라 화학적 반응을 일으켜 불필요한 불순물로 변화됨으로써 공정 수율을 떨어뜨리고 불량품을 야기하는 문제를 해결하며, 약액의 화학 반응에 따른 불순물로 인해 공정 사고가 발생될 위험성을 해소할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 기판 처리 시스템,
70 : 기판 처리 장치,
100 : 약액 공급 유닛,
110 : 약액 보관부,
130 : 약액 공급 라인,
150 : 약액 검사 수단,
170 : 드레인 라인,
190 : 제어부.

Claims (20)

  1. 약액을 보관하는 약액 보관부;
    상기 약액이 유동하는 경로를 제공하는 약액 공급 라인; 및
    상기 약액 공급 라인 상에 흐르는 약액에 대하여 분광 검사법을 통해 화학적 반응에 따라 생성된 불순물을 검출하는 약액 검사 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 약액 검사 수단은,
    푸리에 변환 적외선 분광기(FT-IR) 또는 푸리에 변환 근적외선 분광기(FT-NIR)를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 약액 보관부는, IPA를 보관하고,
    상기 약액 공급 라인은, 상기 약액 보관부에 보관된 IPA를 공급하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 약액 검사 수단은,
    상기 약액 공급 라인 상의 IPA 유도체를 검출하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 유닛.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 약액 검사 수단은,
    분광 스펙트럼 상에서 설정된 파수(wavenumber)의 피크 존재를 기초로 IPA 유도체를 검출하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 유닛.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 약액 검사 수단은,
    상기 약액 공급 라인 상에 배치되어 상기 약액 공급 라인에 흐르는 약액에 대하여 적외선 또는 근적외선을 방출하고 상기 약액을 투과한 광을 검출하는 측정 프로브;
    상기 측정 프로브에서 검출된 광으로부터 분광 스펙트럼을 획득하는 푸리에 변환기; 및
    상기 분광 스펙트럼을 기초로 불순물을 판단하는 분석기를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 유닛.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 약액 공급 라인 상에 배치된 필터를 더 포함하며,
    상기 측정 프로브는, 상기 약액 공급 라인 상의 상기 필터 후단에 배치된 것을 특징으로 하는 약액 공급 유닛.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 약액 공급 라인 상에 흐르는 약액을 배출하는 드레인 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 유닛.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 약액 공급 라인 상에 상기 드레인 라인의 연결 부위 후단에 배치되어 상기 약액 공급 라인을 선택적으로 개폐시키는 제1 밸브;
    상기 드레인 라인에 배치되어 상기 드레인 라인을 선택적으로 개폐시키는 제2 밸브; 및
    상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 유닛.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 약액 검사 수단의 검사 결과를 기초로 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 선택적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 유닛.
  11. 제 1 항의 약액 공급 유닛; 및
    상기 약액 공급 유닛으로부터 약액을 공급받아 기판을 처리하는 기판 처리 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  12. 약액 보관부에 보관된 약액을 약액 공급 라인으로 공급하는 약액 공급 단계;
    상기 약액 공급 라인 상에 흐르는 약액에 대하여 분광 검사법을 통해 화학적 반응에 따라 생성된 불순물을 검출하는 불순물 검출 단계; 및
    불순물 검출 결과를 기초로 기판 처리 장치로 약액을 공급하거나 약액을 외부로 배출시키는 약액 공급 판단 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 불순물 검출 단계는,
    푸리에 변환 적외선 분광기(FT-IR) 또는 또는 푸리에 변환 근적외선 분광기(FT-NIR)를 통해 상기 약액 공급 라인 상의 불순물을 검출하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 약액 공급 단계는,
    상기 약액 보관부에 보관된 IPA를 상기 약액 공급 라인으로 공급하며,
    상기 불순물 검출 단계는,
    상기 약액 공급 라인 상의 IPA 유도체를 검출하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 불순물 검출 단계는,
    분광 스펙트럼 상에서 설정된 파수(wavenumber)의 피크 존재를 기초로 IPA 유도체를 검출하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 방법.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 약액 공급 판단 단계는,
    불순물 검출시 상기 약액 공급 라인 상의 제1 밸브를 통해 상기 약액 공급 라인을 폐쇄시키는 약액 공급 라인 폐쇄 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 약액 공급 판단 단계는,
    상기 드레인 라인 상의 제2 밸브를 통해 상기 약액 공급 라인에 흐르는 약액을 배출시키는 드레인 라인 개방 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 약액 공급 판단 단계는,
    설정된 시간 또는 설정된 용량에 기초하여 상기 드레인 라인을 개방시키는 배출 조절 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 방법.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 약액 공급 판단 단계는,
    상기 불순물 검출 단계를 재수행하고, 불순물 검출 결과를 기초로 약액 공급 라인 폐쇄 단계 내지 배출 조절 단계를 재수행하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 방법.
  20. IPA 약액을 보관하는 약액 보관부;
    IPA 약액이 유동하는 경로를 제공하는 약액 공급 라인;
    상기 약액 공급 라인 상에 배치된 필터;
    상기 약액 공급 라인 상에 흐르는 약액을 배출하는 드레인 라인;
    상기 약액 공급 라인 상에 상기 드레인 라인의 연결 부위 후단에 배치되어 상기 약액 공급 라인을 선택적으로 개폐시키는 제1 밸브;
    상기 드레인 라인에 배치되어 상기 드레인 라인을 선택적으로 개폐시키는 제2 밸브;
    상기 약액 공급 라인 상에 배치되어 상기 약액 공급 라인에 흐르는 약액에 대하여 적외선 또는 근적외선을 방출하고 상기 약액을 투과한 광을 검출하는 측정 프로브;
    상기 측정 프로브에서 검출된 광으로부터 분광 스펙트럼을 획득하는 푸리에 변환기;
    상기 분광 스펙트럼을 기초로 IPA 유도체를 검출하는 분석기; 및
    상기 분석기의 분석 결과를 기초로 상기 제1 밸브와 상기 제2 밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 유닛.
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