KR20240065520A - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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이무현
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Abstract

본 발명은, 내부에 처리 공간을 제공하는 컵과 상기 처리 공간에 기판을 지지하고 기판을 회전시키는 지지 유닛과 상기 기판에 처리액을 공급하는 노즐 및 상기 노즐로 상기 처리액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되, 상기 액 공급 유닛은, 약액과 물이 혼합된 처리액을 저장하는 탱크를 포함하고, 상기 탱크는, 내부에 처리액이 저장되는 공간을 가지는 하우징과 상기 하우징의 상기 처리액에 물을 보충하는 물 보충 유닛과 상기 하우징에 결합되어 저장된 상기 처리액을 순환시키는 순환 라인과 상기 처리액의 농도를 측정하는 농도 측정 유닛과 상기 처리액의 온도를 측정하는 온도 측정 유닛 및 상기 처리액의 농도에 따라 상기 하우징에 유입되는 처리액의 양을 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 처리액이 설정 조건에 도달하면 상기 물 보충 유닛이 상기 하우징에 상기 물을 기설정된 양으로 지속적으로 공급하도록 제어하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 설정 조건에 도달한 처리액의 추가 농도 측정 없이 설정 조건 상태를 유지할 수 있는 효과 가 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{Apparatus and Method for treating substrate}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기판에 처리액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 공정은 기판 상에 박막, 이물질, 파티클 등을 세정하는 공정을 포함한다. 이들 공정은 패턴 면이 위 또는 아래를 향하도록 기판을 스핀 헤드 상에 놓고, 스핀 헤드를 회전시킨 상태에서 기판 상에 처리액을 공급하고, 이후 웨이퍼를 건조함으로써 이루어진다.
최근에는 처리액으로 인산 수용액과 같은 고온의 액이 사용된다. 예컨대, 인산 수용액은 인산과 물을 포함한다. 액 공급 유닛은 공급 탱크, 액 공급 라인, 그리고 노즐을 가진다. 공급 탱크는 인산 수용액의 온도 및 인산의 농도가 공정 조건에 맞도록 조절된다. 예컨대, 기판에 공급되는 인산 수용액의 온도는 약 150℃ 내지 180℃이고, 인산 수용액에서 인산의 농도는 약 85% 내지 95% 일 수 있다. 농도 및 온도가 조절된 인산 수용액은 액 공급 라인을 통해서 공급 탱크로부터 노즐로 공급된다.
도 1은 일반적인 액 공급 유닛의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 공급 탱크(900)는 하우징(910) 및 순환 라인(940)을 가진다. 또한, 하우징(910)에는 외부로부터 하우징(910)으로 인산을 공급하는 인산 보충 유닛(920), 물을 공급하는 물 보충 유닛(930), 하우징(910) 내 폐액을 배출하는 폐액 배출 라인(950), 기판으로 액을 공급하는 액 공급 라인(980), 그리고 하우징(910) 내에서 증발한 수증기를 배기하는 벤트 라인(970)이 연결된다.
순환 라인(940)에는 펌프(942), 히터(944), 온도 측정 유닛(946), 그리고 농도 측정 유닛(948)이 설치된다. 하우징(910) 내의 인산 수용액은 순환 라인(940)을 따라 유동하면서 히터(944)에 의해 가열된다. 인산 수용액의 온도는 히터(944)의 가열에 의해 설정 온도로 조절된다. 또한, 인산 수용액에서 인산의 농도는 히터(944)의 가열에 의해 물이 증발됨으로써 조절된다.
하우징(910) 내에 가열된 인산 수용액은 시간이 지날수록 물의 증발량이 많아져 처리액의 농도가 공정 농도보다 높아지게 되므로 인산 또는 물을 보충함으로써 처리액의 농도를 조절한다.
그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 액 처리 챔버에 공급 대기 중인 하우징(910)의 인산 수용액에 상온의 물이 보충과 중지를 반복하며 인산 수용액의 온도와 농도에 변화가 생기게 되어 공정 온도 및 공정 농도로 재조정해야 하는 문제가 있다.
또한, 초기의 인산 수용액은 하우징(910)에 상온으로 공급되는데, 농도 측정 유닛(948)은 인산 수용액이 140°C이하일 때 측정한 인산 수용액의 농도값이 부정확하게 측정되어 히터 유닛이 오작동 하는 문제가 있다.
본 발명은 처리액의 온도로부터 농도를 추정할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 처리액의 온도 및 농도 변화를 최소화할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 처리액이 설정 조건에 도달 시 설정 조건 상태를 유지할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 내부에 처리 공간을 제공하는 컵과 상기 처리 공간에 기판을 지지하고 기판을 회전시키는 지지 유닛과 상기 기판에 처리액을 공급하는 노즐 및 상기 노즐로 상기 처리액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되, 상기 액 공급 유닛은, 약액과 물이 혼합된 처리액을 저장하는 탱크를 포함하고, 상기 탱크는, 내부에 처리액이 저장되는 공간을 가지는 하우징과 상기 하우징의 상기 처리액에 물을 보충하는 물 보충 유닛과 상기 하우징에 결합되어 저장된 상기 처리액을 순환시키는 순환 라인과 상기 처리액의 농도를 측정하는 농도 측정 유닛과 상기 처리액의 온도를 측정하는 온도 측정 유닛 및 상기 처리액의 농도에 따라 상기 하우징에 유입되는 처리액의 양을 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 처리액이 설정 조건에 도달하면 상기 물 보충 유닛이 상기 하우징에 상기 물을 기설정된 양으로 지속적으로 공급하도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 처리액이 공정 조건에 도달하면 상기 농도 측정 유닛 또는 상기 온도 측정 유닛이 측정을 중지하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치는 내부에 처리 공간을 제공하는 컵과 상기 처리 공간에 기판을 지지하고 기판을 회전시키는 지지 유닛과 상기 기판에 처리액을 공급하는 노즐 및 상기 노즐로 상기 처리액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되, 상기 액 공급 유닛은, 약액과 물이 혼합된 처리액을 저장하는 탱크를 포함하고, 상기 탱크는, 내부에 처리액이 저장되는 공간을 가지는 하우징과 상기 하우징의 상기 처리액에 물을 보충하는 물 보충 유닛과 상기 하우징에 결합되어 저장된 상기 처리액을 순환시키는 순환 라인과 상기 처리액의 온도를 측정하는 온도 측정 유닛과 상기 처리액의 온도값에 대응하는 상기 처리액의 농도값이 저장되어 있는 데이터저장부 및 상기 처리액의 온도로부터 상기 데이터저장부에 저장된 농도값에 따라 상기 물 보충 유닛으로부터 보충되는 상기 물의 공급량을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은, 하우징에 저장된 처리액을 순환라인을 통해 순환시키고, 상기 처리액이 상기 순환라인을 통해 순환되는 동안 상기 처리액의 가열이 이루어지며, 또한 상기 처리액의 온도와 농도가 측정되고, 상기 처리액의 온도 및 농도가 설정 조건에 도달하면 물 보충 유닛이 상기 하우징에 물을 기설정된 양으로 지속적으로 공급할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 처리액은, 인산 수용액으로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 설정 조건은 액 공급 유닛에 지지된 상기 기판 상에 처리액을 공급하는 공정 조건과 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은, 하우징에 저장된 처리액을 순환라인을 통해 순환시키고, 상기 처리액이 상기 순환라인을 통해 순환되는 동안 상기 처리액의 가열이 이루어지며, 또한 상기 처리액의 온도가 측정되고, 상기 처리액의 온도값에 대응하는 농도값이 저장되어 있는 데이터저장부로부터 상기 온도로부터 상기 농도값을 산출하여 상기 하우징으로 공급되는 물 공급량을 조절할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 처리액은, 인산 수용액으로 제공될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.
또한, 설정 조건에 도달한 처리액의 추가 농도 측정 없이 설정 조건 상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.
설정 조건에 도달한 처리액에 증발되는 물과 비례하는 물을 소량으로 지속적으로 공급함으로써 온도 및 농도 변화를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 액 공급 유닛의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 포함되는 인산 수용액의 농도에 따른 물 보충 유닛의 작동상태를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 3의 액 처리 챔버의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액 공급 유닛을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 히터 유닛의 일 예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 액 공급 유닛에 포함되는 물 보충 유닛이 하우징에 물을 공급하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 8는 도 5에 포함되는 밸브가 인산 수용액의 농도에 따른 작동상태를 보여주는 도면이다.
도 9는 인산 수용액의 농도에 따른 인산 수용액의 끓는점을 보여주는 도면이다.
도 10은 인산 수용액의 온도에 따른 추정 농도를 보여주는 도면이다.
도 11과 도 12는 각각 기판 처리 장치의 변형 예를 보여주는 도면들이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액 공급 유닛을 개략적으로 보여주는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "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.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
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 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 3을 참조하면, 기판 처리 장치는 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)을 포함한다. 일 실시예에 의하며, 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)은 일방향을 따라 배치된다. 이하, 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)이 배치된 방향을 제1방향(92)이라 하고, 상부에서 바라볼 때 제1방향(92)과 수직한 방향을 제2방향(94)이라 하고, 제1방향(92) 및 제2방향(94)에 모두 수직한 방향을 제3방향(96)이라 한다.
인덱스 모듈(10)은 기판(W)이 수납된 용기(80)로부터 기판(W)을 처리 모듈(20)로 반송하고, 처리 모듈(20)에서 처리가 완료된 기판(W)을 용기(80)로 수납한다. 인덱스 모듈(10)의 길이 방향은 제2방향(94)으로 제공된다. 인덱스 모듈(10)은 로드포트(12, loadport)와 인덱스 프레임(14)을 가진다. 인덱스 프레임(14)을 기준으로 로드포트(12)는 처리 모듈(20)의 반대 측에 위치된다. 기판(W)들이 수납된 용기(80)는 로드포트(12)에 놓인다. 로드포트(12)는 복수 개가 제공될 수 있으며, 복수의 로드포트(12)는 제2방향(94)을 따라 배치될 수 있다.
용기(80)로는 전면 개방 일체 식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다. 용기(80)는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 이송 수단(도시되지 않음)이나 작업자에 의해 로드포트(12)에 놓일 수 있다.
인덱스 프레임(14)에는 인덱스 로봇(120)이 제공된다. 인덱스 프레임(14) 내에는 길이 방향이 제2방향(94)으로 제공된 가이드 레일(140)이 제공되고, 인덱스 로봇(120)은 가이드 레일(140) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 인덱스 로봇(120)은 기판(W)이 놓이는 핸드(122)를 포함하며, 핸드(122)는 전진 및 후진 이동, 제3방향(96)을 축으로 한 회전, 그리고 제3방향(96)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 핸드(122)는 복수 개가 상하 방향으로 이격되게 제공되고, 핸드(122)들은 서로 독립적으로 전진 및 후진이동할 수 있다.
처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(200), 반송 챔버(300), 그리고 처리 챔버(400)를 포함한다. 버퍼 유닛(200)은 처리 모듈(20)로 반입되는 기판(W)과 처리 모듈(20)로부터 반출되는 기판(W)이 일시적으로 머무르는 공간을 제공한다. 처리 챔버(400)는 기판(W) 상에 액을 공급하여 기판(W)을 액 처리하는 처리 공정을 수행한다. 반송 챔버(300)는 버퍼 유닛(200) 및 액 처리 챔버(400) 간에 기판(W)을 반송한다.
반송 챔버(300)는 그 길이 방향이 제1방향(92)으로 제공될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 인덱스 모듈(10)과 반송 챔버(300) 사이에 배치될 수 있다. 액 처리 챔버(400)는 복수 개 제공되며, 반송 챔버(300)의 측부에 배치될 수 있다. 액 처리 챔버(400)와 반송 챔버(300)는 제2방향(94)을 따라 배치될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 반송 챔버(300)의 일단에 위치될 수 있다.
일 예에 의하면, 액 처리 챔버(400)들은 반송 챔버(300)의 양측에 각각 배치된다. 반송 챔버(300)의 양측 각각에서 액 처리 챔버(400)들은 제1방향(92) 및 제3방향(96)을 따라 각각 A X B(A, B는 각각 1 또는 1보다 큰 자연수) 배열로 제공될 수 있다.
반송 챔버(300)는 반송 로봇(320)을 가진다. 반송 챔버(300) 내에는 길이 방향이 제1방향(92)으로 제공된 가이드 레일(340)이 제공되고, 반송 로봇(320)은 가이드 레일(340) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 반송 로봇(320)은 기판(W)이 놓이는 핸드(322)를 포함하며, 핸드(322)는 전진 및 후진 이동, 제3방향(96)을 축으로 한 회전, 그리고 제3방향(96)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 핸드(322)는 복수 개가 상하 방향으로 이격되게 제공되고, 핸드(322)들은 서로 독립적으로 전진 및 후진이동할 수 있다.
버퍼 유닛(200)은 기판(W)이 놓이는 버퍼(220)를 복수 개 구비한다. 버퍼(220)들은 제3방향(96)을 따라 서로 간에 이격되도록 배치될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 전면(front face)과 후면(rear face)이 개방된다. 전면은 인덱스 모듈(10)과 마주보는 면이고, 후면은 반송 챔버(300)와 마주보는 면이다. 인덱스 로봇(120)은 전면을 통해 버퍼 유닛(200)에 접근하고, 반송 로봇(320)은 후면을 통해 버퍼 유닛(200)에 접근할 수 있다.
도 4는 도 3의 액 처리 챔버(400)의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 액 처리 챔버(400)는 하우징(410), 컵(420), 지지 유닛(440), 노즐 유닛(460), 승강 유닛(480) 그리고 제어기(40)를 가진다.
하우징(410)은 대체로 직육면체 형상으로 제공된다. 컵(420), 지지 유닛(440), 그리고 노즐 유닛(460)은 하우징(410) 내에 배치된다.
컵(420)은 상부가 개방된 처리 공간을 가지고, 기판(W)은 처리 공간 내에서 액 처리된다. 지지 유닛(440)은 처리 공간 내에서 기판(W)을 지지한다. 노즐 유닛(460)은 지지 유닛(440)에 지지된 기판(W) 상으로 액을 공급한다. 액은 복수 종류로 제공되고, 기판(W) 상으로 순차적으로 공급될 수 있다. 승강 유닛(480)은 컵(420)과 지지 유닛(440) 간의 상대 높이를 조절한다.
일 예에 의하면, 컵(420)은 복수의 회수통(422, 424, 426)을 가진다. 회수통들(422, 424, 426)은 각각 기판 처리에 사용된 액을 회수하는 회수 공간을 가진다. 각각의 회수통들(422, 424, 426)은 지지 유닛(440)을 감싸는 링 형상으로 제공된다. 액 처리 공정이 진행시 기판(W)의 회전에 의해 비산되는 처리액은 각 회수통(422, 424, 426)의 유입구(422a, 424a, 426a)를 통해 회수 공간으로 유입된다. 일 예에 의하면, 컵(420)은 제1회수통(422), 제2회수통(424), 그리고 제3회수통(426)을 가진다. 제1회수통(422)은 지지 유닛(440)을 감싸도록 배치되고, 제2회수통(424)은 제1회수통(422)을 감싸도록 배치되고, 제3회수통(426)은 제2회수통(424)을 감싸도록 배치된다. 제2회수통(424)으로 액을 유입하는 제2유입구(424a)는 제1회수통(422)으로 액을 유입하는 제1유입구(422a)보다 상부에 위치되고, 제3회수통(426)으로 액을 유입하는 제3유입구(426a)는 제2유입구(424a)보다 상부에 위치될 수 있다.
지지 유닛(440)은 지지판(442)과 구동축(444)을 가진다. 지지판(442)의 상면은 대체로 원형으로 제공되고 기판(W)보다 큰 직경을 가질 수 있다. 지지판(442)의 중앙부에는 기판(W)의 후면을 지지하는 지지핀(442a)이 제공되고, 지지핀(442a)은 기판(W)이 지지판(442)으로부터 일정 거리 이격되도록 그 상단이 지지판(442)으로부터 돌출되게 제공된다. 지지판(442)의 가장자리부에는 척핀(442b)이 제공된다. 척핀(442b)은 지지판(442)으로부터 상부로 돌출되게 제공되며, 기판(W)이 회전될 때 기판(W)이 지지 유닛(440)으로부터 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 구동축(444)은 구동기(446)에 의해 구동되며, 기판(W)의 저면 중앙과 연결되며, 지지판(442)을 그 중심축을 기준으로 회전시킨다.
노즐 유닛(460)은 제1노즐(462)과 제2노즐(464)을 가진다. 제1노즐(462)은 처리액을 기판(W) 상으로 공급한다. 처리액은 상온보다 높은 온도의 액일 수 있다. 일 예에 의하면, 처리액은 인산 수용액일 수 있다. 인산 수용액은 인산과 물의 혼합액일 수 있다. 선택적으로 인산 수용액은 다른 물질을 더 함유할 수 있다. 예컨대, 다른 물질은 실리콘일 수 있다. 제2노즐(464)은 물을 기판(W) 상으로 공급한다. 물은 순수(pure water) 또는 탈이온수(deionized water)일 수 있다.
제1노즐(462)과 제2노즐(464)은 서로 상이한 아암(461)에 각각 지지되고, 이들 아암(461)들은 독립적으로 이동될 수 있다. 선택적으로 제1노즐(462)과 제2노즐(464)은 동일한 아암에 장착되어 동시에 이동될 수 있다.
선택적으로 액 공급 유닛은 제1노즐(462)과 제2노즐(464) 이외에 하나 또는 복수의 노즐을 더 구비할 수 있다. 추가되는 노즐은 다른 종류의 처리액을 기판으로 공급할 수 있다. 예컨대, 다른 종류의 처리액은 기판 상에서 이물을 제거하기 위한 산 용액 또는 염기 용액일 수 있다. 또한, 다른 종류의 처리액은 표면장력이 물보다 낮은 알코올일 수 있다. 예컨대, 알코올은 이소프로필 알코올(Isopropyl alcohol)일 수 있다.
승강 유닛(480)은 컵(420)을 상하 방향으로 이동시킨다. 컵(420)의 상하 이동에 의해 컵(420)과 기판(W) 간의 상대 높이가 변경된다. 이에 의해 기판(W)에 공급되는 액의 종류에 따라 처리액을 회수하는 회수통(422, 424, 426)이 변경되므로, 액들을 분리회수할 수 있다. 상술한 바와 달리, 컵(420)은 고정 설치되고, 승강 유닛(480)은 지지 유닛(440)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
액 공급 유닛(1000)은 처리액을 제1노즐(462)로 공급한다. 아래에서는 처리액이 인산 수용액인 경우를 예로 들어 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 액 공급 유닛의 일 예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 액 공급 유닛(1000)은 탱크(1200)를 가진다. 탱크(1200) 인산 수용액을 저장한다. 탱크(1200)는 하우징(1220), 순환 라인(1240), 온도 측정 유닛(1240), 농도 측정 유닛(1250), 데이터저장부(1800), 그리고 제어기(1900)를 가진다.
하우징(1220)은 직육면체 또는 원통 형상으로 제공된다. 하우징(1220)은 내부에 인산 수용액이 저장되는 공간을 가진다. 하우징(1220)에는 유입 라인(1420) 및 유출 라인(1440)이 연결된다. 유입 라인(1420) 및 유출 라인(1440)에는 각각 밸브(도시되지 않음)가 설치된다.
유입 라인(1420)은 하우징(1220)에 인산 수용액을 보충하는 라인으로 제공된다. 인산 수용액은 유입 라인(1420)을 통해 하우징(1220) 내로 유입된다. 인산 수용액은 기판 처리에 사용되는 설정 온도보다 낮은 온도로 유입 라인(1420)을 통해 하우징(1220) 내로 유입될 수 있다. 또한, 인산 수용액은 기판 처리에 사용되는 인산의 설정 농도보다 낮은 농도로 유입 라인(1420)을 통해 하우징(1220) 내로 유입될 수 있다. 설정 농도는 기판을 처리하는 공정에서의 인산의 농도일 수 있다.
유출 라인(1440)은 노즐 유닛(460)으로 온도 및 농도가 조절된 인산 수용액을 토출하는 라인으로 제공된다. 유출 라인(1440)은 일측이 하우징(1220)에 연결되고 타측이 노즐 유닛(460)에 연결된다. 상술한 예에서는 유출 라인(1440)이 하우징(1220)에 연결된 것으로 설명하였으나, 순환 라인(1240)에 연결될 수 있다.
하우징(1220)에는 폐액 라인(1460)이 연결된다. 폐액 라인(1460)에는 밸브(도시되지 않음)가 설치된다. 인산 수용액을 일정 횟수 또는 일정 기간 재사용한 후 인산 수용액을 폐기할 때, 하우징(1220) 내의 인산 수용액은 폐액 라인(1460)을 통해 하우징(1220) 외부로 배출된다. 상술한 예에서는 폐액 라인(1460)이 하우징(1220)에 연결되는 설명하였으나, 순환 라인(1240)에 연결될 수 있다.
하우징(1220)에는 인산 보충 유닛(1482)과 물 보충 유닛(1484), 그리고 실리콘 보충 유닛(1486)이 연결될 수 있다. 인산 보충 유닛(1482)은 하우징(1220) 내로 유입된 인산 수용액에 인산을 보충하고, 물 보충 유닛(1484)은 하우징(1220) 내로 유입된 인산 수용액에 물을 보충하며, 실리콘 보충 유닛(1486)은 하우징(1220) 내로 유입된 인산 수용액에 실리콘을 보충할 수 있다. 인산 보충 유닛(1482)은 하우징(1220)에 인산 보충 라인(1482a)으로 연결된다. 물 보충 유닛(1484)은 하우징(1220)에 물 보충 라인(1484a)으로 연결된다. 실리콘 보충 유닛(1486)은 하우징(1220)에 실리콘 보충 라인(1486a)으로 연결된다. 인산 보충 라인(1482a), 물 보충 라인(1484a) 실리콘 보충 라인(1486a)에는 각각 밸브(V1, V2, V3)가 설치된다.
인산 및 물의 보충은 하우징(1220) 내에 제공된 수위 측정 센서(1222)에 의해 측정된 인산 수용액의 수위에 기초하여 이루어질 수 있다. 선택적으로 인산 수용액을 일정 횟수 또는 일정 기간 재사용하고 인산 수용액을 하우징(1220)으로부터 배출한 후, 인산 및 물의 보충이 이루어질 수 있다.
하우징(1220)에는 배기 라인(1490)이 연결된다. 배기 라인(1490)은 하우징(1220) 내에 저장된 인산 수용액으로부터 증발된 수증기를 하우징(1220)의 외부로 배기한다. 배기 라인(1490) 에는 밸브(도시되지 않음)가 설치된다. 배기 라인(1490)은 하우징(1220)의 상면에 결합된다. 하우징(1220) 내부가 소정 압력 이상이 되는 경우, 하우징(1220) 내 가스는 배기 라인(1490)을 통해 배출될 수 있다.
하우징(1220)에는 순환 라인(1240)이 연결된다. 일 예에 의하면, 순환 라인(1240)의 일단은 입구(1240a)로 기능하며, 하우징(1220)의 저면에 결합된다. 순환 라인(1240)의 타단은 출구(1240b)로 기능하며, 하우징(1220) 내 인산 수용액 내에 침지된다. 선택적으로 순환 라인(1240)의 타단은 하우징(1220) 내에 저장된 인산 수용액의 수면(1224)보다 높게 위치될 수 있다.
순환 라인(1240)은 펌프 유닛(1500), 히터 유닛(1600), 압력 측정 유닛(1250), 농도 측정 유닛(1250)을 가진다.
펌프 유닛(1500)은 하우징(1220) 내의 인산 수용액이 순환 라인(1240) 내를 흐르도록 하는 유동압을 제공한다. 히터 유닛(1600)은 순환 라인(1240) 내를 흐르는 인산 수용액을 가열한다. 일 예에 의하면, 히터 유닛(1600)은 인산 수용액이 설정 온도로 가열되도록 제어된다. 일 예에 의하면, 설정 온도는 약 150℃ 내지 180℃ 일 수 있다. 설정 온도는 인산 수용액에서 인산의 농도에 따라 다르게 설정될 수 있다. 순환 라인(1240)에는 입구 밸브(미도시)와 출구 밸브(미도시)가 설치될 수 있다.
도 6은 도 5의 히터 유닛의 일 예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 히터 유닛(1600)은 바디(1620) 및 히터(1640)를 가진다. 히터(1640)는 바디(1620) 내부에 위치된다. 바디(1620)에는 제1포트(1622)와 제2포트(1624)가 제공된다. 인산 수용액은 제1포트(1622)를 통해 히터 유닛(1600)의 내부로 유입되고, 제2포트(1624)를 통해 히터 유닛(1600)으로부터 외부로 유출된다. 바디(1620)의 내부에는 인산 수용액이 흐르는 유로(1660)가 형성된다. 유로(1660)는 제1포트(1622) 및 제2포트(1624)와 연결된다. 일 예에 의하면, 유로(1660)는 유입로(1662), 유출로(1664), 그리고 연결로(1666)로 이루어질 수 있다. 유입로(1662)의 일단에 제1포트(1622)가 위치되고, 유출로(1664)의 일단에 제2포트(1624)와 위치된다. 연결로(1666)는 유입로(1662)와 유출로(1664)를 연결한다. 유입로(1662)와 유출로(1664)는 서로 대향되게 제공될 수 있다. 유입로(1662)와 유출로(1664)는 서로 평행하고 일정 거리 이격되게 위치될 수 있다. 히터(1640)는 유입로(1662), 유출로(1664), 그리고 연결로(1666)로 둘러싸여진 공간에 위치될 수 있다. 히터 유닛(1600)의 구조는 이에 한정되지 않으며 다양하게 변경될 수 있다.
온도 측정 유닛(1240)은 순환 라인(1240)에 제공된다. 온도 측정 유닛(1240)은 순환 라인(1240)에 흐르는 인산 수용액의 온도를 측정한다. 온도 측정 유닛(1240)은 측정된 온도 정보를 제어기(1900)에 전송한다.
농도 측정 유닛(1250)은 순환 라인(1240)에 제공된다. 농도 측정 유닛(1250)은 순환 라인(1240)에 흐르는 인산 수용액에 포함된 인산의 농도를 측정한다. 선택적으로 농도 측정 유닛(1250)은 순환 라인(1240)에 흐르는 인산 수용액에 포함된 물의 농도를 측정함으로써 인산의 농도를 간접적으로 측정할 수 있다. 농도 측정 유닛(1250)은 제1라인(1242) 또는 제2라인(1244)에 제공될 수 있다. 농도 측정 유닛(1250)은 측정된 인산 농도 정보를 제어기(1900)에 전송한다.
상술한 예에서는 온도 측정 유닛(1240) 및 농도 측정 유닛(1250)이 순환 라인(1240)에 구비된 것으로 설명하였으나, 이와 달리 온도 측정 유닛(1240) 및 농도 측정 유닛(1250)은 하우징(1220)에 설치될 수 있다.
데이터저장부(1800)는 제어기(1900)에 연결된다. 도 6은 인산 수용액의 온도에 따른 추정 농도를 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 데이터저장부(1800)는 인산 수용액의 온도값에 대응되는 농도값이 저장된다. 데이터저장부(1800)는 제어기(1900)로부터 인산 수용액의 온도 정보를 받는다. 데이터저장부(1800)는 수신받은 온도 정보에 대응되는 농도값을 제어기(1900)에 전송한다.
제어기(1900)는 펌프 유닛(1500) 및 히터 유닛(1600)을 제어한다. 제어기(1900)는 하우징(1220)에 저장된 인산 수용액이 순환 라인(1240)을 순환하도록 펌프 유닛(1500)을 제어한다. 제어기(1900)는 순환 라인(1240)을 순환하는 인산 수용액이 가열되도록 히터 유닛(1600)을 제어한다. 제어기(1900)는 액 공급 유닛(1000)에 설치된 밸브들(V1, V2, V3)을 제어한다.
도 7은 액 공급 유닛에 포함되는 물 보충 유닛이 하우징에 물을 공급하는 모습을 보여주는 도면이다. 도 7을 참조하면, 발명의 일 실시예에 따른 제어기(1900)는 물 보충 유닛(1484)을 제어한다. 본 제어기(1900)는 온도 측정 유닛(1240)과 농도 측정 유닛(1250)에서 측정한 인산 수용액의 온도 및 농도 정보에 따라 물 보충 유닛(1484)을 제어한다. 제어기(1900)는 인산 수용액의 온도 및 농도가 설정 조건에 도달하면 물 보충 유닛(1484)이 탱크(1200)에 물을 보충하도록 제어한다. 이때, 설정 조건에 따른 설정 온도는 약 150℃ 내지 180℃이고, 설정 농도는 약 85% 내지 95% 일 수 있다. 설정 조건은 액 처리 챔버(400)의 노즐 유닛(640)에 인산 수용액을 공급하는 공정 조건일 수 있다. 제어기(1900)는 인산 수용액이 설정 조건에 도달 시 하우징(1220)에 저장된 인산 수용액이 설정 농도를 유지하기위해 물 보충 유닛(1484)이 하우징(1220)에 물을 보충하도록 제어한다. 제어기(1900)는 인산 수용액이 설정 조건에 도달 시 물 보충 유닛(1484)이 하우징(1220)에 물을 상시 공급하도록 제어한다. 제어기(1900)는 물 보충 유닛(1484)이 보충하는 물의 양을 제어한다. 공급되는 물의 양은 하우징(1220)내의 가열된 인산 수용액 중 증발되는 수증기의 양과 동일하다. 제어기(1900)는 물 보충 유닛(1484)이 하우징에 공급하는 물의 양을 조절하도록 밸브(V2)를 제어한다. 제어기(1900)는 하우징(1220)내의 인산 수용액이 설정 조건에 도달하면 온도 측정 유닛(1240)과 농도 측정 유닛(1250)의 피드백을 받지 않고 밸브(V2)를 제어할 수 있다. 도 8을 참조하면, 제어기(1900)는 인산 수용액이 설정 농도 이상일 때 밸브(V2)가 항상 열려있도록 제어한다. 제어기(1900)는 온도 측정 유닛(1240)과 농도 측정 유닛(1250)은 인산 수용액의 온도 측정 또는 농도 측정을 중지하도록 제어할 수 있다. 제어기(1900)가 하우징(1220)에서 증발하는 수증기와 동일한 양의 물을 보충하도록 밸브(V2)를 제어함으로써 하우징(1220)내의 인산 수용액이 설정 온도 및 설정 농도로 일정하게 유지되는 효과가 있다.
도 9는 인산 수용액의 농도에 따른 인산 수용액의 끓는점을 보여주는 도면이고, 도 10은 인산 수용액의 온도에 따른 추정 농도를 보여주는 도면이다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 제어기(1900)는 온도 측정 유닛(1240)의 온도 정보만을 이용하여 물 보충 유닛(1484)을 제어한다. 인산 수용액의 끓는점은 인산의 농도에 따라 변하게 된다. 인산 수용액의 농도가 높아질수록 인산 수용액의 끓는 점이 증가하게 되고, 인산의 농도를 높임으로써 인산 수용액이 본 발명의 설정 온도인 150℃ 내지 180℃에 도달할 수 있게 된다. 이를 이용하면, 히터 유닛(1600)에 의해 가열된 인산 수용액으로부터 수증기가 발생하는 시점을 기준으로 인산 수용액의 농도를 추정할 수 있다. 데이터 저장부(1800)에는 인산 수용액의 온도에 따른 농도 추정 값이 저장되어 있다. 인산 수용액의 농도가 80% 이하일 때는 인산 수용액의 끓는 점이 140℃에 머물러 있게 된다. 이에 따라, 데이터 저장부(1800)는 인산 수용액의 온도가 140℃이하 일 때 인산 수용액의 농도를 측정하기 어려우므로 140℃이하의 추정 농도 값은 저장하지 않을 수 있다. 제어기(1900)는 탱크(1200)내에 저장된 인산 수용액의 온도로부터 농도를 추정하여 물 보충 유닛(1484)을 제어한다. 제어기(1900)는 온도 측정 유닛(1240)으로부터 탱크(1200)내에 저장된 인산 수용액의 온도 정보를 받는다. 제어기(1900)는 수신된 온도 정보를 데이터저장부(1800)로 전송한다. 제어기(1900)는 데이터저장부(1800)로부터 전송한 온도 정보에 따른 인산 수용액의 농도추정값을 수신 받는다. 제어기(1900)는 수신받은 농도추정값이 설정 농도 이상인 경우 물 보충 유닛(1484)이 하우징(1220)에 저장된 인산 수용액에 물을 보충하도록 제어한다. 제어기(1900)는 물 보충 유닛(1484)이 보충하는 물의 양을 제어한다. 공급되는 물의 양은 하우징(1220)내의 가열된 인산 수용액 중 증발되는 수증기의 양과 동일하다. 제어기(1900)는 물 보충 유닛(1484)이 하우징에 공급하는 물의 양을 조절하도록 밸브(V2)를 제어한다. 제어기(1900)는 하우징(1220)내의 인산 수용액이 설정 조건에 도달하면 온도 측정 유닛(1240)과 농도 측정 유닛(1250)의 피드백을 받지 않고 밸브(V2)를 제어할 수 있다. 이때, 인산 수용액의 설정 농도는 85% 내지 95% 일 수 있다.
도 11과 도 12는 각각 기판 처리 장치의 변형 예를 보여주는 도면들이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 탱크(1200)의 하우징(1220)에 연결된 유입라인(1420)은 액 처리 챔버(400)에 직접 결합될 수 있다. 이 경우 액 처리 챔버(400)에서 기판 처리에 사용된 처리액은 탱크(1200)의 하우징(1220)에 직접 회수된다. 또한, 유출 라인(1440)은 액 처리 챔버(400)의 노즐에 직접 결합될 수 있다. 이 경우, 탱크(1200)에서 온도 및 농도가 조절된 인산 수용액은 유출 라인(1440)을 통해 노즐로 인산 수용액이 공급될 수 있다.
또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 액 처리 챔버(400)에서 기판 처리에 사용된 처리액은 응축조(5001)로 직접 회수되고, 이후에 응축조(5001)로부터 탱크(1200)로 유입 라인(1420)을 통해서 처리액이 유입될 수 있다. 또한, 탱크(1200)에서 온도 및 농도가 조절된 인산 수용액은 유출 라인(1440)을 통해 버퍼 탱크(5002)로 공급되고, 이후에 버퍼 탱크(5002)로부터 노즐로 인산 수용액이 공급될 수 있다. 응축조(5001)와 버퍼 탱크(5002) 중 어느 하나, 또는 응축조(5001)와 버퍼 탱크(5002)는 탱크(1200)와 동일 또는 유사한 구조로 제공될 수 있다. 농도가 조절된 인산 수용액은 액 처리 챔버(400)의 노즐로 직접 공급된다.
상술한 예에서는 액 처리 챔버(400)가 낱장의 기판(W)을 액 처리하는 매엽식인 것으로 설명하였으나, 도 13에 도시된 바와 같이, 복수개의 기판(W)들을 동시에 액 처리할 수 있는 배치식 액 처리 챔버(500)로 제공될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따르면, 하우징 내의 인산 수용액의 농도를 측정하지 않고 인산 수용액을 설정 조건으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 상술한 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.
1200 : 탱크
1220 : 하우징
1240 : 온도 측정 유닛
1250 : 농도 측정 유닛
1482 : 인산 보충 유닛
1484 : 물 보충 유닛
1486 : 실리콘 보충 유닛
1482a : 인산 보충 라인
1484a : 물 보충 라인
1486a : 실리콘 보충 라인
1800 : 데이터 저장부
1900 : 제어기
V1 : 밸브
V2 : 밸브
V3 : 밸브

Claims (8)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간을 제공하는 컵;과
    상기 처리 공간에 기판을 지지하고 기판을 회전시키는 지지 유닛;과
    상기 기판에 처리액을 공급하는 노즐; 및
    상기 노즐로 상기 처리액을 공급하는 액 공급 유닛;을 포함하되,
    상기 액 공급 유닛은,
    약액과 물이 혼합된 처리액을 저장하는 탱크;를 포함하고,
    상기 탱크는,
    내부에 처리액이 저장되는 공간을 가지는 하우징;과
    상기 하우징의 상기 처리액에 물을 보충하는 물 보충 유닛;과
    상기 하우징에 결합되어 저장된 상기 처리액을 순환시키는 순환 라인;과
    상기 처리액의 농도를 측정하는 농도 측정 유닛;과
    상기 처리액의 온도를 측정하는 온도 측정 유닛; 및
    상기 처리액의 농도에 따라 상기 하우징에 유입되는 처리액의 양을 제어하는 제어기;를 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 처리액이 설정 조건에 도달하면 상기 물 보충 유닛이 상기 하우징에 상기 물을 기설정된 양으로 지속적으로 공급하도록 제어하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 처리액이 설정 조건에 도달하면 상기 농도 측정 유닛 또는 상기 온도 측정 유닛이 측정을 중지하도록 제어하는 기판 처리 장치.
  3. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간을 제공하는 컵;과
    상기 처리 공간에 기판을 지지하고 기판을 회전시키는 지지 유닛;과
    상기 기판에 처리액을 공급하는 노즐; 및
    상기 노즐로 상기 처리액을 공급하는 액 공급 유닛;을 포함하되,
    상기 액 공급 유닛은,
    약액과 물이 혼합된 처리액을 저장하는 탱크;를 포함하고,
    상기 탱크는,
    내부에 처리액이 저장되는 공간을 가지는 하우징;과
    상기 하우징의 상기 처리액에 물을 보충하는 물 보충 유닛;과
    상기 하우징에 결합되어 저장된 상기 처리액을 순환시키는 순환 라인;과
    상기 처리액의 온도를 측정하는 온도 측정 유닛;과
    상기 처리액의 온도값에 대응하는 상기 처리액의 농도값이 저장되어 있는 데이터저장부; 및
    상기 처리액의 온도로부터 상기 데이터저장부에 저장된 농도값에 따라 상기 물 보충 유닛으로부터 보충되는 상기 물의 공급량을 제어하는 제어기;를 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    하우징에 저장된 처리액을 순환라인을 통해 순환시키고, 상기 처리액이 상기 순환라인을 통해 순환되는 동안 상기 처리액의 가열이 이루어지며, 또한 상기 처리액의 온도와 농도가 측정되고, 상기 처리액의 온도 및 농도가 설정 조건에 도달하면 물 보충 유닛이 상기 하우징에 물을 기설정된 양으로 지속적으로 공급하는 기판 처리 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 처리액은,
    인산 수용액으로 제공되는 기판 처리 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 설정 조건은 액 공급 유닛에 지지된 상기 기판 상에 처리액을 공급하는 공정 조건과 동일한 기판 처리 방법.
  7. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    하우징에 저장된 처리액을 순환라인을 통해 순환시키고, 상기 처리액이 상기 순환라인을 통해 순환되는 동안 상기 처리액의 가열이 이루어지며, 또한 상기 처리액의 온도가 측정되고, 상기 처리액의 온도값에 대응하는 농도값이 저장되어 있는 데이터저장부로부터 상기 온도로부터 상기 농도값을 산출하여 상기 하우징으로 공급되는 물 공급량을 조절하는 기판 처리 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 처리액은,
    인산 수용액으로 제공되는 기판 처리 방법.
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