KR20230094942A - 약액 공급 유닛을 포함하는 기판 처리 장치 및 약액 공급 방법 - Google Patents

약액 공급 유닛을 포함하는 기판 처리 장치 및 약액 공급 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 처리 공간으로 공급되는 약액 내 버블 발생을 억제할 수 있는 약액 공급 유닛과 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 약액 공급 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 약액 공급 유닛은, 약액이 저장되는 약액 공급원; 상기 약액 공급원과 연결되고 상기 약액 공급원의 약액을 처리 공간으로 전달하는 공급 라인; 상기 공급 라인으로부터 분기되어 상기 약액 공급원으로 상기 약액을 순환시키는 순환 라인; 상기 공급 라인 상에 병렬 구조로 배치되는 복수의 공급 밸브; 및 상기 복수의 공급 밸브를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

약액 공급 유닛을 포함하는 기판 처리 장치 및 약액 공급 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS HAVING CHEMICAL LIQUID SUPPLY UNIT AND CHEMICAL LIQUID SUPPLY METHOD}
본 발명은 약액 공급 유닛과 이를 구비한 기판 처리 장치 및 약액 공급 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 유닛은 밸브가 설치된 공급 라인을 통해 약액 공급 유닛과 연결된다. 기판을 처리하기 위한 처리액(약액)은 공급 라인을 통해 공정 유닛으로 공급되고, 공급 라인 상에는 처리액의 흐름, 유량, 압력 등을 제어하기 위한 밸브가 설치될 수 있다.
일반적으로 종래의 약액 공급 장치는, 도 3에 도시된 바와 같이, 약액 공급원(41), 공급 라인(42), 순환 라인(43)을 포함하고 공급 라인(42) 상에 배치된 공급 밸브(45)와 순환 라인(43) 상에 배치된 순환 밸브(44)를 포함할 수 있다. 약액 공급원(41)에 수용된 약액은 공급 라인(43)을 통해 웨이퍼로 토출된다. 종래의 약액 공급 장치에서, 약액은 하나의 공급 라인(42) 및 하나의 공급 밸브(45)를 통과하여 웨이퍼로 공급되고, 공동 현상(cavitation 현상)에 의하여 공급 라인(42) 및 공급 밸브(45)를 통과하는 유량이 많을수록 약액 내 다량의 버블이 발생할 가능성이 있다.
공동 현상(cavitation 현상)에 의하여 발생하는 약액 내 버블은 유속이 빠를수록, 압력이 높을수록 발생할 가능성이 높다. 따라서, 압력이 해제되어 전후단 압력 차가 큰 최종단 밸브에서 발생할 가능성이 높으며, 밸브가 개방되는 순간 유로가 좁은 구간에서 발생할 수 있다. 특히, 버블 발생한 취약한 약액일수록 다량의 버블이 발생하고, 조건에 따라 약액과의 상호 작용에 의하여 약액 내 파티클을 증가시키는 문제가 있다.
예를 들어, 황산을 포함하는 약액 내부에는 필터에 의한 필터링 및 관측이 어려운 크기(약 19nm)의 유기 불순물이 존재한다. 황산의 유기 불순물과 버블의 상호 작용으로 인해 약액 내 파티클이 증가할 수 있다.
상술한 바와 같이 밸브 내부에서 발생된 버블 및 파티클은 배관을 오염시키는 등 처리 공간을 오염시킴으로써 기판에 대한 파티클 소스로 작용할 수 있는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 약액 내 버블 발생을 방지할 수 있는 약액 공급 유닛을 포함하는 기판 처리 장치 및 약액 공급 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, 약액이 저장되는 약액 공급원; 상기 약액 공급원과 연결되고 상기 약액 공급원의 약액을 처리 공간으로 전달하는 공급 라인; 상기 공급 라인으로부터 분기되어 상기 약액 공급원으로 상기 약액을 순환시키는 순환 라인; 상기 공급 라인 상에 병렬 구조로 배치되는 복수의 공급 밸브; 및 상기 복수의 공급 밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 약액 공급 유닛이 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 공급 라인은, 상기 공급 라인으로부터 상기 복수의 공급 밸브의 개수와 동일한 수만큼 분기되는 복수의 공급 분기 라인을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 공급 분기 라인은 상기 순환 라인보다 하류에서 상기 공급 라인으로부터 분기될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 공급 분기 라인은 상기 순환 라인보다 상류에서 상기 공급 라인으로부터 분기될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 순환 라인은, 일단이 상기 약액 공급원과 연결되고, 타단은 상기 복수의 공급 분기 라인 수만큼 분기되어 상기 공급 분기 라인들과 일대일 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 순환 라인 상에는 순환 밸브가 설치되고, 상기 순환 밸브는 상기 약액 공급원과 상기 순환 라인의 분기점 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 순환 라인 상에는 복수의 순환 밸브가 설치되고, 상기 복수의 순환 밸브는 상기 순환 라인으로부터 분기된 순환 분기 라인들 상에 일대일 대응 방식으로 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 순환 라인은 복수의 순환 분기 라인을 포함하고, 상기 각 순환 분기 라인은, 일단이 상기 약액 공급원과 연결되고, 타단이 상기 공급 분기 라인들 중 하나와 일대일 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 각 순환 분기 라인 상에는 순환 밸브가 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 복수의 공급 밸브가 동시에 동일한 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판을 처리하는 처리 공간을 제공하는 처리 용기; 상기 처리 공간에서 상기 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 처리 공간으로 약액을 공급하는 약액 공급 유닛을 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다. 상기 약액 공급 유닛은, 상기 약액이 저장되는 약액 공급원; 상기 약액 공급원과 연결되고 상기 약액 공급원의 약액을 처리 공간으로 전달하는 공급 라인; 상기 공급 라인으로부터 분기되어 상기 약액 공급원으로 상기 약액을 순환시키는 순환 라인; 상기 공급 라인 상에 병렬 구조로 배치되는 복수의 공급 밸브; 및 상기 복수의 공급 밸브를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 약액 공급원의 약액을 순환시키는 약액 순환 단계; 상기 약액 공급원의 약액을 처리 공간으로 공급하는 약액 공급 단계를 포함하고, 상기 공급 단계는 공급 라인 상에 병렬 구조로 설치된 복수의 공급 밸브의 동작을 제어하는 제어 단계를 포함하는 약액 공급 방법이 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어 단계는, 상기 복수의 공급 밸브로 하나의 제어 명령을 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제어 단계에 의하여, 상기 복수의 공급 밸브는 동시에 같은 동작이 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 병렬 구조로 배치된 복수의 공급 밸브를 통해 각 공급 밸브를 통과하는 유량을 조절함으로써 약액 공급 유닛 내부의 버블 발생을 억제하고 파티클 발생을 저감할 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 종래의 약액 공급 유닛의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 약액 공급 유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 약액 공급 유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 약액 공급 유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 약액 공급 유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.
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.
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.
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. 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 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)은 기판(W)에 대해 액 처리하는 공정을 수행한다. 공정 유닛(260)은 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 장치들은 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 공정 유닛(260) 내에 제공된 장치의 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), 지지 유닛(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 지지 유닛(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.
지지 유닛(340)은 처리 공간에서 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지 및 회전시키는 기판 지지 유닛(340)으로 제공된다. 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 지지 유닛(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 지지 유닛(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
지지 유닛(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 지지 유닛(340)에 놓이거나, 지지 유닛(340)로부터 들어올려 질 때 지지 유닛(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 지지 유닛(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 4는 도 2의 공정 유닛으로 처리액을 공급하는 약액 공급 유닛의 제1 실시예(400A)를 개략적으로 도시한 것이다.
약액 공급 유닛(400A)은 복수 개의 공정 유닛들(260) 각각에 약액을 공급할 수 있다. 일 예로, 약액 공급 유닛(400A)은 복수 개로 제공될 수 있으며, 각각은 서로 상이한 종류의 처리액들을 공급할 수 있다. 약액은 케미칼, 린스액, 유기 용제 중 하나일 수 있다. 본 실시예의 공정 유닛은 이에 한정되는 것이 아니며, 약액 공급 유닛(400A)은 공정 유닛에 기판을 처리하기 위한 어떠한 처리 유체도 공급할 수 있다.
약액 공급 유닛(400A)은 약액 공급원(410), 공급 라인(420), 순환 라인(430), 제어부(440)를 포함할 수 있다.
약액 공급원(410)은 공정 유닛(260)으로 전달되는 약액이 저장되는 공간을 가진다. 일 예로, 약액 공급원(410)은 탱크 형태로 제공될 수 있다. 약액 공급원(410)은 공급 라인(420)과 연결된다.
공급 라인(420)은 공정 유닛(260)으로 약액을 전달하기 위한 라인이다. 공급 라인(420)은 일단이 약액 공급원(410)과 연결되고, 타단이 공정 유닛(260)의 노즐(390)과 연결된다.
순환 라인(430)은 약액이 순환하는 라인이다. 순환 라인(430)은 일단이 약액 공급원(410)과 연결되고, 타단이 공급 라인(420)으로부터 분기될 수 있다. 순환 라인(430) 상에는 순환 밸브(432)가 설치될 수 있다. 순환 밸브(432)는 순환 라인(430)을 따라 흐르는 약액이 약액 공급원(410)으로 회수되는 것을 제어할 수 있다. 일 예로, 순환 밸브(432)는 온/오프 밸브로 제공되어 밸브를 열고 닫음으로써 순환 라인(430)을 따라 흐르는 약액이 약액 공급원(410)으로 회수되는 것을 제어할 수 있다.
한편, 상세히 도시하지는 않았지만, 공급 라인(420) 또는 순환 라인(430)을 따라 흐르는 약액을 기판 처리 장치(1)의 외부로 배출하기 위한 배출 라인이 더 구비될 수 있다.
약액이 흐르는 공급 라인(420) 상에는 복수의 공급 밸브가 병렬 구조로 배치될 수 있다. 복수의 공급 밸브는 순환 라인(430)이 분기되는 지점보다 하류에 설치될 수 있다. 공급 밸브는 공급 라인(420)을 통해 공정 유닛(260)으로 흐르는 약액의 흐름을 제어할 수 있다. 공급 밸브는 온/오프 밸브 또는 유량 조절 밸브로 제공될 수 있다.
복수의 공급 밸브가 병렬 구조로 배치됨에 따라, 공급 라인(420)은 공급 라인(420) 상에 배치되는 공급 밸브의 수만큼 분기되는 복수의 공급 분기 라인을 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 의하면, 공급 라인(420)으로부터 분기되는 복수의 공급 분기 라인은, 공급 라인(420)으로부터 순환 라인(430)이 분기되는 지점보다 하류에서 분기될 수 있다.
일 예로, 공급 라인(420) 상에는 두 개의 공급 밸브(422, 424)가 병렬 구조로 배치될 수 있다. 도 4를 참조하면, 공급 라인(420)은 순환 라인(430)이 분기되는 지점보다 하류에서 제1 공급 분기 라인(421)과 제2 공급 분기 라인(423)으로 분기되고, 제1 공급 분기 라인(421) 상에는 제1 공급 밸브(422)가 설치되고 제2 공급 분기 라인(423) 상에는 제2 공급 밸브(424)가 설치될 수 있다.
약액 내 버블은 주로 공동 현상(cavitation 현상)에 의하여 발생되고, 공동 현상은 공급 라인(420) 및 공급 밸브를 통과하는 약액의 유속이 빠를수록 압력이 높을수록 발생할 가능성이 높다. 즉, 공급 라인 및 공급 밸브를 통과하는 유량이 많을수록 버블 발생 확률이 높고, 개방되는 순간 압력이 해제됨에 따라 전후단 압력 차가 발생하는 밸브 내부에서 발생할 확률이 높다.
공급 라인(420) 상에 복수의 공급 밸브를 병렬 구조로 설치함에 따라 공급 라인(420)이 분기되고, 각 공급 밸브를 통과하는 유량이 설치된 밸브의 수만큼 분산되므로 각 공급 밸브 및 공급 라인(420) 내부에 발생하는 약액에 의한 압력과 유속이 저감되고 이에 따라 버블 발생이 억제될 수 있다. 버블 발생이 억제됨에 따라 약액 내 파티클 역시 감소될 수 있다.
본 발명에 따른 약액 공급 유닛(400)은 복수의 공급 밸브를 제어하기 위한 제어부(440)를 더 포함할 수 있다. 제어부(440)는 공급 라인(420) 상에 설치된 모든 공급 밸브를 일괄적으로 제어할 수 있다. 각각의 공급 밸브들은 제어부(440)에 의한 하나의 제어 신호를 공유함으로써 동시에 동일한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(440)는 온/오프 밸브로 구성된 복수의 공급 밸브들이 동시에 열리고 동시에 닫히도록 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 약액 공급 유닛(400B)을 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 제2 실시예에 의한 약액 공급 유닛(400B)은 순환 라인(430)이 공급 라인(420)으로부터 분기되는 위치를 제외한 구성이 제1 실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 약액 공급 유닛(400B)의 순환 라인(430)은 복수의 공급 분기 라인이 공급 라인(420)으로부터 분기된 이후에 공급 라인(420)으로부터 분기될 수 있다. 즉, 공급 라인(420)으로부터 분기되는 복수의 공급 분기 라인은, 공급 라인(420)으로부터 순환 라인(430)이 분기되는 지점보다 상류에서(먼저) 분기될 수 있다. 순환 라인(430)은 일단이 약액 공급원(410)과 연결되고 타단이 공급 분기 라인의 수만큼 분기되어 공급 분기 라인들과 일대일 연결될 수 있다.
일 예로, 공급 라인(420)은 제1 공급 분기 라인(421)과 제2 공급 분기 라인(423)으로 분기되고, 순환 라인(430)은 제1 순환 분기 라인(431)과 제2 순환 분기 라인(433)으로 분기될 수 있다. 제1 공급 분기 라인(421)은 제1 순환 분기 라인(431)과 연결되고, 제2 공급 분기 라인(423)은 제2 순환 분기 라인(433)과 연결될 수 있다. 이때, 순환 밸브(432)는 약액 공급원(410)과 순환 라인(430)의 분기점 사이에 설치될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 제1 공급 분기 라인(421)을 따라 흐르는 약액의 순환과 제2 공급 분기 라인(423)을 따라 흐르는 약액의 순환이 부분적으로 개별 수행될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 의한 약액 공급 유닛(400C)을 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 제3 실시예에 의한 약액 공급 유닛(400C)은 순환 밸브의 개수를 제외한 구성이 제2 실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 약액 공급 유닛(400C)의 순환 라인(430) 상에는 복수의 순환 밸브가 설치될 수 있다. 복수의 순환 밸브는 순환 라인(430)으로부터 분기된 순환 분기 라인들과 동일한 수로 제공되고, 각 순환 분기 라인들 상에 일대일 대응 방식으로 설치될 수 있다.
일 예로, 순환 라인(430)의 일단은 약액 공급원(410)과 연결되고 타단은 제1 공급 분기 라인(421)과 연결되는 제1 순환 분기 라인(431')과, 제2 공급 분기 라인(423)과 연결되는 제2 순환 분기 라인(433')으로 분기될 수 있다. 제1 순환 분기 라인(431') 상에 제1 순환 밸브(432')가 설치되고, 제2 순환 분기 라인(433') 상에 제2 순환 밸브(434)가 설치될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 제1 공급 분기 라인(421)을 따라 흐르는 약액의 순환과 제2 공급 분기 라인(423)을 따라 흐르는 약액의 순환이 부분적으로 개별 수행될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 의한 약액 공급 유닛(400D)을 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 제4 실시예에 의한 약액 공급 유닛(400D)은 순환 라인의 연결 구조를 제외한 구성이 제3 실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 약액 공급 유닛(400D)의 순환 라인은 제1 순환 분기 라인(431')과 제2 순환 분기 라인(433')의 일단이 각각 약액 공급원(410)과 연결되고, 제1 순환 분기 라인(431')의 타단이 제1 공급 분기 라인(421)에 연결되며, 제2 순환 분기 라인(433')의 타단이 제2 공급 분기 라인(423)과 연결되는 구성으로 제공될 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 제1 공급 분기 라인(421)을 따라 흐르는 약액의 순환과 제2 공급 분기 라인(423)을 따라 흐르는 약액의 순환이 완전히 개별적으로 수행될 수 있다.
한편, 제어부(440)는 복수의 공급 밸브(422, 424)뿐만 아니라 복수의 순환 밸브(432)를 제어 가능하도록 제공될 수 있다.
이하 두 개의 공급 밸브를 포함하는 약액 공급 유닛을 예로 들어 도시했지만, 공급 밸브 및 공급 분기 라인의 개수는 이에 한정되지 않는다.
또한, 제1 순환 분기 라인(431, 431')과 제2 순환 분기 라인(433, 433')은 제1 공급 분기 라인(421)과 제2 공급 분기 라인(423)에 각각 연결되는 구성이 아니라, 제1 공급 밸브(422)와 제2 공급 밸브(424)에 각각 연결되는 구성으로 제공될 수도 있다. 이때, 제1 공급 밸브(422)와 제2 공급 밸브(424)는 삼방향 밸브로 제공될 수 있다.
한편, 약액 공급 유닛 상에서 병렬 구조로 설치되는 복수의 공급 밸브는 2개 이상의 개폐 구조(예: 다이어프램)가 병렬 구성된 단일 밸브로 대체될 수 있다. 각 개폐 구조는 제어부(440)에 의한 하나의 제어 신호를 공유함으로써 동시 개방되거나 동시 차단될 수 있다.
이상에서 설명한 약액 공급 유닛을 포함하는 기판 처리 장치를 사용한 약액 공급 방법은, 약액 순환 단계와 약액 공급 단계를 포함할 수 있다.
약액 순환 단계는 약액 공급원의 약액을 순환시키는 단계이고, 약액 공급 단계는 약액 공급원의 약액을 처리 공간으로 공급하는 단계이다. 본 발명의 일 실시예에 의한 약액 공급 방법은, 약액이 흐르는 공급 라인 상에 병렬 구조로 설치된 복수의 공급 밸브의 동작을 제어하는 제어 단계를 더 포함할 수 있다.
제어 단계는 공급 단계에 포함되고, 복수의 공급 밸브로 하나의 제어 명령을 전달할 수 있다. 제어 단계에 의하여 병렬 구조로 배치된 복수의 공급 밸브가 동시에 같은 동작을 수행하고, 이에 따라 각 밸브를 통과하는 약액의 유량이 밸브의 수만큼(1/n 만큼, n=공급 라인 상에 설치된 밸브의 개수) 감소되므로 각 밸브에 가해지는 압력과 유속이 저감될 수 있다. 따라서 약액 공급 라인 내부, 특히 각 밸브의 개구부에서 발생하는 버블이 억제될 수 있다. 약액 내 버블 발생이 억제됨에 따라 약액 내 파티클 역시 감소될 수 있다.
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.
400(400A, 400B, 400C, 400D): 약액 공급 유닛
410: 약액 공급원
420: 공급 라인
421: 제1 공급 분기 라인
422: 제1 공급 밸브
423: 제2 공급 분기 라인
424: 제2 공급 밸브
430: 순환 라인
431(431'): 제1 순환 분기 라인
432: 순환 밸브
432': 제1 순환 밸브
433(433'): 제2 순환 분기 라인
434: 제2 순환 밸브
440: 제어부

Claims (14)

  1. 약액이 저장되는 약액 공급원;
    상기 약액 공급원과 연결되고 상기 약액 공급원의 약액을 처리 공간으로 전달하는 공급 라인;
    상기 공급 라인으로부터 분기되어 상기 약액 공급원으로 상기 약액을 순환시키는 순환 라인;
    상기 공급 라인 상에 병렬 구조로 배치되는 복수의 공급 밸브; 및
    상기 복수의 공급 밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 약액 공급 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공급 라인은,
    상기 공급 라인으로부터 상기 복수의 공급 밸브의 수만큼 분기되는 복수의 공급 분기 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 공급 분기 라인은 상기 순환 라인보다 하류에서 상기 공급 라인으로부터 분기되는 것을 특징으로 하는 약액 공급 유닛.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 공급 분기 라인은 상기 순환 라인보다 상류에서 상기 공급 라인으로부터 분기되는 것을 특징으로 하는 약액 공급 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 순환 라인은,
    일단이 상기 약액 공급원과 연결되고,
    타단은 상기 복수의 공급 분기 라인 수만큼 분기되어 상기 공급 분기 라인들과 일대일 연결되는 것을 특징으로 하는 약액 공급 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 순환 라인 상에는 순환 밸브가 설치되고,
    상기 순환 밸브는 상기 약액 공급원과 상기 순환 라인의 분기점 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 약액 공급 유닛.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 순환 라인 상에는 복수의 순환 밸브가 설치되고,
    상기 복수의 순환 밸브는
    상기 순환 라인으로부터 분기된 순환 분기 라인들 상에 일대일 대응 방식으로 설치되는 것을 특징으로 하는 약액 공급 유닛.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 순환 라인은 복수의 순환 분기 라인을 포함하고,
    상기 각 순환 분기 라인은,
    일단이 상기 약액 공급원과 연결되고, 타단이 상기 공급 분기 라인들 중 하나와 일대일 연결되는 것을 특징으로 하는 약액 공급 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 각 순환 분기 라인 상에는 순환 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 약액 공급 유닛.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 복수의 공급 밸브가 동시에 동일한 동작을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 유닛.
  11. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판을 처리하는 처리 공간을 제공하는 처리 용기;
    상기 처리 공간에서 상기 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 처리 공간으로 약액을 공급하는 약액 공급 유닛을 포함하고,
    상기 약액 공급 유닛은,
    상기 약액이 저장되는 약액 공급원;
    상기 약액 공급원과 연결되고 상기 약액 공급원의 약액을 처리 공간으로 전달하는 공급 라인;
    상기 공급 라인으로부터 분기되어 상기 약액 공급원으로 상기 약액을 순환시키는 순환 라인;
    상기 공급 라인 상에 병렬 구조로 배치되는 복수의 공급 밸브; 및
    상기 복수의 공급 밸브를 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치.
  12. 약액을 공급하는 방법에 있어서,
    약액 공급원의 약액을 순환시키는 약액 순환 단계;
    상기 약액 공급원의 약액을 처리 공간으로 공급하는 약액 공급 단계를 포함하고,
    상기 공급 단계는 공급 라인 상에 병렬 구조로 설치된 복수의 공급 밸브의 동작을 제어하는 제어 단계를 포함하는 약액 공급 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어 단계는,
    상기 복수의 공급 밸브로 하나의 제어 명령을 전달하는 것을 특징으로 하는 약액 공급 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어 단계에 의하여, 상기 복수의 공급 밸브는 동시에 같은 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 약액 공급 방법.
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