KR100752653B1 - 약액조 내에 가열부를 구비하는 기판 습식 처리 장치 및상기 장치를 사용한 기판 처리용 케미컬 가열 방법 - Google Patents

약액조 내에 가열부를 구비하는 기판 습식 처리 장치 및상기 장치를 사용한 기판 처리용 케미컬 가열 방법 Download PDF

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Abstract

약액조 내에 가열부를 구비하는 기판 습식 처리 장치 및 상기 장치를 사용한 기판 처리용 케미컬 가열 방법을 제공한다. 적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 기판 습식 세정 장치를 제공한다. 상기 장치는 기판 처리용 케미컬(chemical)이 담겨지는 약액조(chemical bath)를 구비한다. 상기 약액조 내에 가열체 및 상기 가열체를 수용하는 하우징(housing)을 구비하는 가열부가 설치된다. 상기 하우징 내에 불활성 기체가 충전된다.

Description

약액조 내에 가열부를 구비하는 기판 습식 처리 장치 및 상기 장치를 사용한 기판 처리용 케미컬 가열 방법{Apparatus for substrate wet treating having heating part in chemical bath and method of heating chemical for substrate treating using the apparatus}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 습식 처리 장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 습식 처리 장치의 일부분을 나타낸 개략도이다.
(도면의 주요 부위에 대한 부호의 설명)
101 : 내부 약액조 102 : 외부 약액조
150 : 하우징 155 : 가열체
163 : 불활성 기체 공급관 164 : 불활성 기체 배출관
161 : 기체 레귤레이터 162 : 질량유량계
165 : 기체 압력 센서 170 : 제어판
본 발명은 기판 습식 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 약액조 내 에 가열부를 구비하는 기판 습식 처리 장치에 관한 것이다.
기판 습식 처리 장치는 기판을 세정 또는 식각하는 장치로서, 상기 기판을 세정 또는 식각하기 위한 케미컬이 담겨지는 약액조를 구비한다. 상기 케미컬은 상기 기판의 세정 또는 식각을 원활하게 수행하기 위해서 소정의 온도로 가열될 수 있다.
상기 케미컬을 가열하는 방법에는 간접가열방식과 직접가열방식이 있다. 상기 간접가열방식은 상기 약액조 외부에서 상기 케미컬을 가열한 후 상기 약액조 내로 공급하는 방식이고, 상기 직접가열방식은 상기 약액조 내부에 상기 케미컬을 직접가열하는 방식이다. 상기 간접가열방식의 경우 케미컬을 가열한 후 공급하는 과정에서 열손실이 있어 케미컬의 온도를 높이는데 한계가 있다. 따라서, 현재는 상기 직접가열방식을 주로 채용하는 추세에 있다.
그러나, 상기 직접가열방식의 경우 상기 약액조 내에 가열부가 설치되고 상기 가열부는 상기 케미컬에 직접 접촉하므로, 상기 가열부는 상기 케미컬에 의해 손상될 염려가 있다. 상기 가열부가 손상되는 경우 상기 케미컬의 오염을 유발할 수 있을 뿐 아니라 화재의 위험이 있을 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 약액조 내의 케미컬의 오염을 방지함과 동시에 화재의 위험이 없는 기판 습식 처리 장치를 제공함에 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기한 종래기술의 문제점을 해결하 기 위한 것으로, 약액조 내의 케미컬의 오염을 방지함과 동시에 화재의 위험이 없는 기판 처리용 케미컬 가열 방법을 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 기판 습식 세정 장치를 제공한다. 상기 장치는 기판 처리용 케미컬(chemical)이 담겨지는 약액조(chemical bath)를 구비한다. 상기 약액조 내에 가열체 및 상기 가열체를 수용하는 하우징(housing)을 구비하는 가열부가 설치된다. 상기 하우징 내에 불활성 기체가 충전된다. 따라서, 상기 하우징이 상기 케미컬에 의해 부식되어 상기 하우징에 핀홀(pin hole)이 발생하더라도, 상기 하우징 내에 충전된 불활성 기체는 상기 핀홀을 통해 버블(bubble) 형태로 유출되므로 상기 케미컬이 상기 하우징 내로 유입될 수 없다. 그 결과, 상기 케미컬과 상기 가열체간의 접촉이 방지되어, 상기 가열체의 부식으로 인한 상기 케미컬의 오염을 막을 수 있을 뿐 아니라 화재를 방지할 수 있다.
상기 하우징 내에 충전된 불활성 기체의 압력을 감지할 수 있는 기체 압력 센서(gas pressure sensor)가 설치될 수 있다. 나아가, 상기 기체 압력 센서는 감지된 압력이 기준 압력보다 낮은 경우 경보(alarm)를 발생시킬 수 있다. 그 결과, 작업자는 상기 하우징에 핀홀 발생여부를 신속하게 알 수 있어, 필요한 조치를 신속하게 취할 수 있다.
상기 기체 압력 센서에 제어판(control board)이 연결될 수 있다. 상기 제어판은 상기 기체 압력 센서에서 감지된 압력이 기준 압력보다 낮은 경우 상기 가 열체의 작동을 중지시킬 수 있다.
상기 하우징에 불활성 기체 공급관과 불활성 기체 배출관이 더 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 기체 압력 센서는 상기 배출관에 연결될 수 있다. 또한, 상기 공급관에 기체 레귤레이터(gas regulator)가 연결될 수 있다. 또한, 상기 공급관에 질량유량계(Mass Flow Controller; MFC)가 연결될 수 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명의 다른 측면은 기판 처리용 케미컬 가열 방법을 제공한다. 상기 방법은 기판 처리용 케미컬이 담겨지는 약액조 내에 가열부를 설치하는 것을 구비한다. 이때, 상기 가열부는 가열체 및 상기 가열체를 수용하는 하우징을 구비한다. 상기 하우징 내에 불활성 기체를 충전시킨다. 따라서, 상기 하우징이 상기 케미컬에 의해 부식되어 상기 하우징에 핀홀이 발생하더라도, 상기 하우징 내에 충전된 불활성 기체는 상기 핀홀을 통해 버블 형태로 유출되므로 상기 케미컬이 상기 하우징 내로 유입될 수 없다. 그 결과, 상기 케미컬과 상기 가열체간의 접촉이 방지되어, 상기 가열체의 부식으로 인한 상기 케미컬의 오염을 막을 수 있을 뿐 아니라 화재를 방지할 수 있다.
상기 하우징 내에 충전된 불활성 기체의 압력을 감지할 수 있다. 나아가, 상기 감지된 압력이 기준 압력보다 낮은 경우 경보를 발생시킬 수 있다. 그 결과, 작업자는 상기 하우징에 핀홀 발생여부를 신속하게 알 수 있어, 필요한 조치를 신속하게 취할 수 있다. 또한, 상기 감지된 압력이 기준 압력보다 낮은 경우 상기 가열체의 작동을 중지시킬 수 있다.
상기 불활성 기체를 충전시키는 것은 상기 하우징 내에 불활성 기체를 공급 하면서 상기 하우징 내로부터 불활성 기체를 배출시킴으로써 수행될 수 있다. 이 경우, 상기 배출되는 불활성 기체의 압력을 감지할 수 있다. 또한, 상기 공급되는 불활성 기체의 압력 및 유량은 일정하게 유지될 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타낸 개략도이다.
도 1을 참조하면, 기판 습식 세정 장치(100)는 기판 처리용 케미컬(chemical; C)이 담겨지는 약액조(chemical bath)를 구비한다. 상기 약액조는 내부 약액조(inner chemical bath; 101) 및 외부 약액조(outer chemical bath; 102)를 구비할 수 있다. 상기 내부 약액조(101)는 상부가 개방되고, 상기 개방된 상부를 통해 기판(W)이 침지될 수 있다. 상기 기판(W)은 반도체 소자를 형성하기 위한 기판일 수 있다. 상기 외부 약액조(102)는 상기 내부 약액조(101)를 둘러싸도록 설치될 수 있고, 상부에 뚜껑을 구비할 수 있다.
상기 내부 약액조(101) 내의 케미컬(C)은 상기 기판(W)을 세정하거나 상기 기판(W) 상에 형성된 소정의 막을 식각한다. 그 결과, 상기 내부 약액조(101) 내의 케미컬(C)에 부산물이 부유될 수 있다. 한편, 상기 케미컬(C)은 케미컬 순환 공급관(116)을 통해 상기 내부 약액조(101) 내로 계속적으로 공급된다. 그 결과, 상기 내부 약액조(101) 내의 케미컬(C)은 상기 부산물과 함께 넘쳐 흘러 상기 외부 약액조(102) 내로 유입된다. 상기 외부 약액조(102) 내로 유입된 케미컬(C)은 순환 펌프(110)에 의해 상기 내부 약액조(101) 내로 다시 공급된다. 이 때, 상기 순환 펌프(110)를 통과한 케미컬은 순환 필터(112)를 거치게 된다. 상기 순환 필터(112)는 상기 부유물 등을 필터링하여 상기 케미컬(C)의 순도를 높이는 역할을 한다.
상기 순환 공급관(116) 및 상기 내부 약액조(101)에 드레인 밸브(drain valve; 113)가 연결될 수 있다. 상기 드레인 밸브(113)는 온(on) 또는 오프(off)됨으로써 필요에 따라 상기 케미컬(C)을 외부로 배출시키는 역할을 한다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 습식 처리 장치의 일부분을 나타낸 개략도이다.
도 2를 참조하면, 약액조 구체적으로, 내부 약액조(101) 내에 가열부가 설치된다. 상기 가열부는 가열체(155) 및 상기 가열체(155)를 수용하는 하우징(housing; 150)을 구비한다. 상기 가열체(155)는 금속 코일(metal coil)일 수 있다. 상기 가열체(155)는 전선(151)에 연결된다. 상기 전선(151)의 일단은 제어판(170)에 연결될 수 있다. 상기 제어판(170)은 상기 전선(151)의 일단에 전원을 공급 또는 차단하는 것을 제어하는 역할을 한다.
상기 하우징(150)의 재질은 석영(quarts) 또는 테프론(teflon)일 수 있으며, 상기 하우징(150) 내에는 불활성 기체가 충전된다. 상기 하우징(150)은 상기 케미컬(C)과 직접적으로 접촉한다. 한편, 상기 케미컬(C)은 불산(HF), 인산(H3PO4), 염산(HCl), 질산(HNO3), 염화나트륨(NaCl), 황산(H2SO4), 암모니아수(NH4OH) 또는 가성 소다(NaOH)일 수 있다. 이와 같이, 상기 케미컬(C)은 대부분 강산 또는 강염기이므로 부식성이 매우 강해 상기 하우징(150)을 부식시킬 수 있다. 따라서, 상기 하우징(150)에 상기 하우징(150)을 관통하는 핀홀(pin hole; P)이 발생될 수 있다. 이 경우, 상기 하우징(150) 내에 충전된 불활성 기체는 상기 핀홀(P)을 통해 버블(bubble; B) 형태로 상기 케미컬(C)을 통과하여 외부로 배출된다.
따라서, 상기 핀홀(P)을 통해 상기 케미컬(C)이 상기 하우징(150) 내로 침투되는 것을 막을 수 있다. 이에 따라, 상기 케미컬(C)과 상기 가열체(155) 간의 접촉이 방지된다. 그 결과, 상기 가열체(155)가 상기 케미컬(C)에 의해서 부식되어 상기 약액조(101) 내로 용출되는 것을 막을 수 있어, 상기 기판(W)의 오염을 막을 수 있다. 또한, 상기 케미컬(C)과 상가 가열체(155) 간의 접촉에 의한 스파크(spark)의 발생이 방지될 뿐 아니라 상기 가열체(155)의 전기적 쇼트(electrical short)가 방지되어, 화재 발생 위험이 감소된다.
또한, 상기 불활성 기체는 반응성이 없으므로 상기 케미컬(C)을 오염시키지 않을 수 있다. 나아가, 상기 불활성 기체는 질소일 수 있다.
한편, 상기 충전된 불활성 기체가 버블(B) 형태로 상기 케미컬(C)을 통과하여 외부로 배출되기 위해서는 상기 충전된 불활성 기체의 압력은 외부 기압보다 큰 것이 바람직하다. 특히, 상기 외부가 대기압인 경우 상기 불활성 기체의 압력은 대기압 이상인 것이 바람직하다.
상기 하우징(150) 내에 충전된 불활성 기체의 압력을 감지할 수 있는 기체 압력 센서(gas pressure sensor; 165)가 설치된다. 상기 기체 압력 센서(165)는 감지한 기체의 압력이 기준 압력보다 낮은 경우 경보(alarm)를 발생시키는 것이 바람직하다. 상기 기준 압력이란, 상기 하우징(150) 내에 핀홀(P)이 발생하지 않은 경우 상기 하우징(150) 내에 충전된 불활성 기체의 압력이다. 따라서, 상기 하우징(150)에 핀홀(P)이 발생한 경우, 상기 충전된 불활성 기체의 압력은 기준 압력에 비해 감소하게 되고, 이에 따라 상기 기체 압력 센서(165)는 이를 감지하여 경보를 발생시킬 수 있다. 그 결과, 작업자는 상기 하우징(150)의 핀홀 발생 여부를 신속하게 알 수 있어, 필요한 조치를 신속하게 취할 수 있다.
이에 더하여, 상기 기체 압력 센서(165)에 상기 제어판(control board; 170)이 연결될 수 있다. 상기 제어판(170)은 상기 기체 압력 센서(165)에서 감지된 압력이 기준 압력보다 낮은 경우 상기 가열체(155)의 작동을 중지시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 제어판(170)은 상기 가열체(155)에 연결된 상기 전선(151)에 전원의 공급을 중단할 수 있다. 따라서, 상기 약액조(101) 내의 상기 케미컬(C)의 가열이 중단될 수 있다. 이에 더하여, 상기 제어판(170)은 상기 약액조(101) 내로 추가적인 기판(W)의 투입을 중단시켜 공정이 더 이상 진행되지 않도록 할 수 있다.
바람직하게는 상기 하우징(150)에 불활성 기체 공급관(163)과 불활성 기체 배출관(164)이 연결될 수 있다. 따라서, 상기 하우징(150) 내에 상기 불활성 기체를 충전시키는 것은 상기 공급관(163)을 통해 상기 하우징(150) 내에 불활성 기체(N)를 공급함과 동시에 상기 배출관(164)을 통해 상기 하우징(150) 내로부터 불활성 기체를 배출시킴으로써 수행될 수 있다.
이 경우, 상기 기체 압력 센서(165)는 상기 배출관(164)에 연결될 수 있다. 따라서, 상기 기체 압력 센서(165)는 상기 하우징(150)으로부터 배출되는 기체의 압력을 감지할 수 있다. 또한, 상기 배출관(164)에 배기 캡(166)이 설치될 수 있다. 상기 배기 캡(166)은 상기 하우징(150) 내의 압력이 과다하게 상승한 경우 선택적으로 오픈된다. 따라서, 상기 하우징(150) 내 압력의 과다한 상승을 방지할 수 있다.
한편, 상기 공급관(163)에 기체 레귤레이터(gas regulator; 161)가 연결될 수 있다. 상기 기체 레귤레이터(161)는 상기 하우징(150) 내로 공급되는 상기 불활성 기체의 압력을 일정하게 유지시켜 주는 역할을 한다. 또한, 상기 공급관(163)에 질량유량계(Mass Flow Meter; 162)가 연결될 수 있다. 상기 질량유량계(162)는 상기 하우징(150) 내로 공급되는 상기 불활성 기체의 유량을 일정하게 유지시켜 줄 수 있고, 상기 불활성 기체의 유량이 적정 범위를 벗어나는 경우 경보를 발생시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 하우징이 케미컬에 의해 부식되어 상기 하우징에 핀홀이 발생하더라도, 상기 하우징 내에 충전된 불활성 기체가 상기 핀홀을 통해 버블 형태로 유출되므로 상기 케미컬이 상기 하우징 내로 유입될 수 없다. 그 결과, 상기 케미컬과 가열체 간의 접촉이 방지되어, 상기 가열체의 부식으로 인한 상기 케미컬의 오염을 막을 수 있을 뿐 아니라 화재를 예방할 수 있다.
나아가, 기체 압력 센서가 설치된 경우 작업자는 상기 하우징에 핀홀 발생여부를 신속하게 알 수 있어, 필요한 조치를 신속하게 취할 수 있다.

Claims (19)

  1. 기판 처리용 케미컬이 담겨지는 약액조;
    상기 약액조 내에 설치되고, 가열체 및 상기 가열체를 수용하는 하우징을 구비하는 가열부;
    상기 하우징 내에 충전된 불활성 기체; 및
    상기 하우징 내에 충전된 불활성 기체의 압력을 감지할 수 있는 기체 압력 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 습식 세정 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기체 압력 센서는 감지된 압력이 기준 압력보다 낮은 경우 경보(alarm)를 발생시키는 것을 특징으로 하는 기판 습식 세정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기체 압력 센서에 연결된 제어판을 더 포함하고,
    상기 제어판은 상기 기체 압력 센서에서 감지된 압력이 기준 압력보다 낮은 경우 상기 가열체의 작동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 기판 습식 세정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징에 연결된 불활성 기체 공급관과 불활성 기체 배출관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 습식 세정 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기체 압력 센서는 상기 배출관에 연결된 것을 특징으로 하는 기판 습식 세정 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기체 압력 센서는 감지된 압력이 기준 압력보다 낮은 경우 경보를 발생시키는 것을 특징으로 하는 기판 습식 세정 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 기체 압력 센서에 연결된 제어판을 더 포함하고,
    상기 제어판은 상기 기체 압력 센서에서 감지된 압력이 기준 압력보다 낮은 경우 상기 가열체의 작동을 중지시키는 것을 특징으로 하는 기판 습식 세정 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 공급관에 연결된 기체 레귤레이터(gas regulator)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 습식 세정 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 공급관에 연결된 질량유량계(MFC)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 습식 세정 장치.
  11. 기판 처리용 케미컬이 담겨지는 약액조 내에 가열부를 설치하되, 상기 가열부는 가열체 및 상기 가열체를 수용하는 하우징을 구비하고;
    상기 하우징 내에 불활성 기체를 충전시키고;
    상기 하우징 내에 충전된 불활성 기체의 압력을 감지하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리용 케미컬 가열 방법.
  12. 삭제
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 감지된 압력이 기준 압력보다 낮은 경우 경보를 발생시키는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리용 케미컬 가열 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 감지된 압력이 기준 압력보다 낮은 경우 상기 가열체의 작동을 중지시키는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리용 케미컬 가열 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 불활성 기체를 충전시키는 것은
    상기 하우징 내에 불활성 기체를 공급하면서 상기 하우징 내로부터 불활성 기체를 배출시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리용 케미컬 가열 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 하우징 내에 충전된 불활성 기체의 압력을 감지하는 것은 상기 배출되는 불활성 기체의 압력을 감지하여 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리용 케미컬 가열 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 감지된 압력이 기준 압력보다 낮은 경우 경보를 발생시키는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리용 케미컬 가열 방법.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 감지된 압력이 기준 압력보다 낮은 경우 상기 가열체의 작동을 중지시키는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리용 케미컬 가열 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 공급되는 불활성 기체의 압력 및 유량은 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 기판 처리용 케미컬 가열 방법.
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