KR100912703B1 - 기판 처리 장치 및 이 장치를 이용한 기판 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

기판 세정하는 기판 처리 장치가 제공된다. 이 기판 처리 장치는 약액을 일정한 유압으로 조절된 약액이 상부 노즐과 하부 노즐에 공통으로 공급하는 하나의 정압 밸브를 포함한다. 이 기판 처리 장치에 의하면, 하나의 정압 밸브를 이용하여 상부 노즐과 하부 노즐로 공급되는 약액의 유량 헌팅을 제거한다. 따라서, 기판의 상면 및 저면에 균일한 세정이 가능하다.

Description

기판 처리 장치 및 이 장치를 이용한 기판 처리 방법{APPARTUS FOR TREATING SUBSTRATE AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE USING THE SAME}
본 발명은 약액을 이용하여 기판을 세정하는 기판 처리 장치 및 이 장치를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 웨이퍼등과 같은 기판을 세정하는 기판 세정 공정은 기판의 상면과 저면에 약액을 공급하여 기판 상의 잔류 오염 물질을 식각 또는 박리시키는 공정이다. 이러한 기판 세정 공정을 수행하기 위한 기판 처리 장치에는 기판 상부와 하부에 각각 약액을 토출하는 노즐들이 각각 구비된다. 각 노즐들로부터 토출되는 약액들에 의해 기판의 상면과 저면이 세정된다.
한편 공정 진행 중 여러가지 원인에 의해 각 노즐로 공급되는 약액에 유량 헌팅(Flow Fluctuation)이 발생한다. 이 유량 헌팅은 기판의 상면 및 기판의 저면의 균일한 세정을 방해한다. 따라서, 각 노즐로 공급되는 약액은 유량 헌팅(Flow Fluctuation)이 발생되지 않도록 일정 유압을 유지하여야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 기판의 상면 및 저면에 공급되는 약액이 일정 유압으로 공급되는 기판 처리 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 기판의 상면 및 저면에 일정 유압으로 조절된 약액을 이용하여 약액 처리하는 기판 처리 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 목적을 해결하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치는 약액을 공급받아서 기판의 상면에 약액을 처리하는 상부 노즐과 상기 기판의 저면에 상기 약액을 처리하는 하부 노즐을 포함하는 기판 처리부와, 상기 상부 노즐로 상기 약액을 공급하는 상부 약액 공급라인과, 상기 하부 노즐로 상기 약액을 공급하는 하부 약액 공급라인을 포함하는 약액 공급라인, 및 상기 약액을 일정한 유압으로 조절하여 상기 상부 약액 공급라인과 상기 하부 약액 공급라인에 상기 약액을 공통으로 공급하는 약액 압력 조절부를 포함한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 다른 목적을 해결하기 위한 본 발명의 기판 처리 방법은 상부 노즐로부터 토출되는 약액을 이용하여 기판의 상면을 약액 처리하고, 하부 노즐로부터 토출되는 상기 약액을 이용하여 상기 기판의 저면에 약액 처리한다. 이때, 상기 약액은 일정한 유압으로 조절되어 상기 상부 노즐과 상기 하부 노즐에 공통으로 공급되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 의하면, 약액 공급시스템으로부터 약액을 공급받은 하나의 약액 공급라인이 상부 약액 공급라인과 하부 약액 공급라인으로 분기되어 기판 처리부에 구비된 상부 노즐과 하부 노즐과 각각 연결된다. 이때, 상기 하나의 약액 공급라인이 분기되는 지점의 바로 전단에 약액의 유압을 일정하게 유지시키는 정압밸브가 설치된다.
따라서, 본 발명은 상부 노즐과 하부 노즐로 공급되는 약액에서 발생하는 유량 헌팅을 제거함으로써, 기판의 상면 및 저면의 균일한 세정이 가능하다.
또한 본 발명은 상부 약액 공급라인과 하부 약액 공급라인에 각각 별도의 정압 밸브를 설치하지 않고, 하나의 정압 밸브를 이용하여 상부 약액 공급라인과 하부 약액 공급라인으로 각각 공급되는 약액들의 유압을 조절하므로, 설비 공간 및 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 단지 하나의 정압 밸브를 설치함으로써, 이에 따른 설비 관리 및 유지보수가 용이하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 도시되는 각 구성요소의 형상은 보다 명확한 설명을 위해 과장된다.
또한, 본 실시예에서는, 식각액을 사용하여 기판을 처리하는 식각 장치등 다수의 약액을 웨이퍼 상에 각각 공급하여 공정을 수행하는 다양한 장치에 적용가능하다. 또한, 본 실시예에서는 기판의 처리대상으로서 웨이퍼 등과 같은 반도체 기판을 예로 들어 설명하고 있으나 이에 한정되지 않고, 유리 기판과 같은 다양한 종류의 기판에도 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)는 약액을 공급받고, 상기 공급된 약액을 이용하여 웨이퍼(W)를 약액 처리하는 기판 처리부(20)와, 상기 기판 처리부(10)로 약액을 공급하는 약액 공급부(20)를 포함한다.
상기 기판 처리부(10)는 기판 지지부(100), 약액 공급유닛(200), 약액 회수부(300), 배기통(400) 및 승강부(500)를 포함한다.
상기 기판 지지부(100)는 공정 진행 중 웨이퍼(W)가 놓이며, 공정이 진행되는 동안 모터(180)에 의해 회전한다. 상기 기판 지지부(100)는 원형의 표면을 갖는 스핀 헤드(110), 웨이퍼(W)를 지지하는 지지부재(120)들, 웨이퍼(W)의 저면을 처리하기 위해 약액을 분사하는 하부 노즐(130)을 포함한다. 상기 스핀 헤드(100)에는 웨이퍼(W)와 접촉되어 웨이퍼(W)를 지지하는 지지부재(120)들이 설치된다. 공정진행시 지지부재(120)들은 웨이퍼(W)의 가장자리 단부와 접촉되어 웨이퍼(W)가 정위치로부터 이탈되는 현상을 방지한다. 상기 하부 노즐(130)은 웨이퍼(W)의 저면을 세정한다. 상기 하부 노즐(130)은 일측 단부가 하부에 설치된 하부 약액 공급라인(14)과 연결되어 약액을 공급받고, 타측 단부가 스핀 헤드(110)의 상면 중앙부에 노출되어 웨이퍼(W) 저면 중앙부에 약액을 토출한다. 상기 하부 노즐(130)을 통해 웨이퍼(W)의 저면 중앙부로 토출된 약액은 웨이퍼(W)의 회전에 의해 웨이퍼(W)의 저면 가장자리로 쉽게 분산된다.
상기 하부 약액 공급라인(14)은 소정의 배관으로 구성되며, 일례로 PFA(Perfluoroalkoxy) 소재의 튜부 형태로 제조될 수 있다. 이때, 상기 약액은 상기 하부 약액 공급라인(14)을 통해 고온(대략 65℃~70℃ 범위)의 상태로 이송된다. 상기 약액은 암모니아(NH4OH), 과산화수소(H2O2), 물(H2O2) 등이 적절한 비율로 혼합되어 상기 웨이퍼(W)의 저면으로 토출된다.
계속해서, 상기 약액 공급 유닛(200)는 웨이퍼(W)의 상면을 세정하기 위한 것으로, 노즐 지지대(220), 이동 로드(240) 및 상부 노즐(260)을 포함한다. 상기 노즐 지지대(220)은 상기 이동 로드(240) 상부에 연결되어 이동 로드(240)를 중심으로 선회 동작을 한다. 여기서, 이동 로드(240)는 수직 방향으로 세워져 있으며, 상기 노즐 지지대(220)은 상기 이동 로드(240)의 상부에 연결되어 수평 방향으로 지지된다. 상부 노즐(260)은 노즐 지지대(220)의 단부에 연결되어 웨이퍼(W)의 상면에 약액을 토출한다. 상기 상부 노즐(260)은 상부 약액 공급라인(16)과 연결되어 상기 약액을 공급받는다. 여기서, 상기 상부 약액 공급라인(16)을 통해 상기 상부 노즐(260)로 공급되는 약액은 상기 하부 노즐(130)로 공급되는 약액과 동일한 약액으로서, 전술한 바와 동일한다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)에서는 웨이퍼(W)의 상면 세정과 웨이퍼(W)의 저면 세정이 모두 가능하다.
상기 약액 회수부(300)는 상부 노즐(260)로부터 공급되는 약액들을 각각 회수하여 약액(특히, 식각액)의 재사용이 가능하도록 한다. 상기 약액 회수부(300)는 안쪽에 기판 지지부(100)가 위치되는 공간(330)을 제공한다. 상기 약액 회수부(300)는 노즐 지지대(220)의 측방향으로 상부 노즐(260)을 감싸도록 배치되는 약액 회수통(320, 340)들을 가진다. 약액 회수통은 재사용이 필요한 약액을 회수하는 제 1 회수통(320)과 재사용이 필요없는 약액을 회수하는 하나 또는 다수의 제 2 회수통(340)을 가진다. 상기 제 1 회수통(320)에는 그 내부로 회수된 식각액을 배출하는 배출관(360)이 결합된다. 배출관(360)은 상기 제 1 회수통(320) 유입된 식각액을 모두 배출시킨다.
상기 기판 지지부(100) 및 상기 약액 회수부(300) 아래에는 배기통(400)이 제공된다. 배기통(400)에는 펌프(442)가 설치된 배기관(410)이 연결된다. 상기 펌프에 의해 상기 공간(330) 내에 발생한 약액 성분의 가스가 상기 배기관(410)을 통해 외부로 배출된다.
계속해서, 상기 기판 처리부(10)로 약액을 공급하는 약액 공급부(20)는 상기 상부 약액 공급라인(16)을 통해 상기 상부 노즐(260)로 약액을 공급하고, 상기 하부 약액 공급라인(14)을 통해 상기 하부 노즐(130)로 상기 약액을 공급한다. 여기서, 상기 약액 공급부(20)는 상기 약액을 일정한 유압으로 조절하여 상기 상부 노즐(260)과 상기 하부 노즐(130)에 공통으로 공급한다. 따라서, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)에서는 상부 노즐(260)과 하부 노즐(130)이 모두 안정된 유량으로 약액을 토출하게 된다. 본 발명의 기판 처리 장치에 구비된 약액 공급부(20)는 하 나의 약액 공급라인을 상부 약액 공급라인과 하부 약액 공급라인으로 분기하고, 각 분기된 약액 공급라인은 상기 상부 노즐과 상기 하부노즐과 연결된다. 이때, 상기 하나의 약액 공급라인이 분기되는 지점의 전단에 정압 밸브가 설치되어 상기 상부 노즐과 상기 하부 노즐에 일정한 유압으로 조절된 약액이 공통으로 공급된다. 이하, 도 2를 참조하여 상기 약액 공급부(20)를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 약액 공급부(20)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 기판 처리 장치(1)에 구비된 약액 공급부(20)는 하부 유량 조절부(600), 상부 유량 조절부(700), 약액 압력 조절부(800) 및 약액 공급 시스템(900)을 포함한다.
하부 유량 조절부(600)는 상기 약액 압력 조절부(800)와 상기 하부 노즐(130) 사이에 연결된 하부 약액 공급라인(14) 상에 설치된다. 하부 유량 조절부(600)는 약액 압력 조절부(800)로부터 공급되는 약액의 유량을 조절하여 하부 노즐(130)로 공급한다. 하부 유량 조절부(600)는 하부 유량계(620), 하부 유량 조절 밸브(640) 및 하부 개폐 밸브(660)를 포함한다. 하부 유량계(620)는 약액 압력 조절부(800)와 상기 하부 유량 조절 밸브(640) 사이에 설치되며, 이송되는 약액의 유량값을 검출한다. 하부 유량 조절 밸브(640)는 유로의 개구 면적을 변화시킴으로써 약액의 유량을 직접 제어한다. 특별히 한정하는 것은 아니지만, 하부 유량 조절 밸브(640)는 공기식 및 전기식으로 약액의 유량을 제어하는 니들밸브(needle valve) 내지 핀치 밸브(pinch valve)일 수 있다. 작업자는 하부 유량계(620)에서 검출된 유량정보에 근거하여 상기 약액의 유량을 상기 하부 유량 조절 밸브(640)를 통해 제어한다. 하부 개폐 밸브(660)는 상기 하부 유량 조절밸브(640)와 상기 하부 노즐(130) 사이에 설치되며, 상기 하부 유량 조절밸브(640)를 통해 조절된 상기 약액의 유량을 통과시키거나 차단한다.
상부 유량 조절부(700)는 약액 압력 조절부와 상기 상부 노즐을 연결하는 상부 약액 공급라인 상에 설치된다. 상부 유량 조절부(700)는 약액 압력 조절부(800)로부터 공급되는 약액의 유량을 조절하여 상부 노즐(260)로 공급한다. 상부 유량 조절부(700)는 상부 유량계(720), 상부 유량 조절 밸브(740) 및 상부 개폐 밸브(760)를 포함한다. 이들 상부 유량계(720), 상부 유량 조절 밸브(740) 및 상부 개폐 밸브(760)는 상술한 하부 유량계(620), 하부 유량 조절 밸브(640) 및 하부 개폐 밸브(660)와 동일한 구조 및 기능을 갖는다. 따라서 이들에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
약액 압력 조절부(800)는 약액 공급 시스템(900)로부터 공급되는 약액을 일정한 유압 및 동일한 유압으로 조절되어 하부 유량 조절부(600)와 상부 유량 조절부(700)로 공급한다. 즉, 약액 압력 조절부(800)는 일정한 유압 및 동일한 유압상태로 조절된 상기 약액을 분기시켜 상기 하부 유량 조절부(600)와 상기 상부 유량 조절부(700)로 각각 공급한다. 구체적으로, 약액 압력 조절부(800)는 디버팅 밸브(820), 정압 밸브(840) 및 분기 부재(860)를 포함한다. 디버팅 밸브(820)는 약액 공급 시스템(900)와 정압 밸브(840)를 연결하는 약액 공급라인(12) 상에 설치된다. 디버팅 밸브(820: Diverting valve)는 삼방향 밸브로서, 하나의 유입포트와 두개의 배출포트를 갖는다. 디버팅 밸브(820)는 제어 신호(CS)에 따라서 약액 공급 시스 템(900)으로부터 공급되는 약액을 정압 밸브(840)로 또는 약액 순환 라인(13)을 통해 상기 약액 공급 시스템(900)으로 재순환시킨다. 정압 밸브(840)는 디버팅 밸브와 분기 부재를 연결하는 약액 공급라인(14) 상에 설치되며, 펌프 등에 의한 상기 약액의 맥동을 제어한다. 즉 정압 밸브(840)는 상기 약액의 유압을 일정하게 유지시켜준다. 이러한 정압 밸브(840)로서, 약액의 유압을 일정하게 유지시킬수 있는 다양한 종류의 밸브가 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로한다. 또한, 약액을 유압을 일정하게 유지키시킬수 있는 어떠한 종류의 밸브를 사용할지라도 본 발명의 기술적 사상이 실현될 수 있음은 당업자라면 충분히 이해할수 있을 것이다. 분기 부재(860)는 상기 정압 밸브(860)를 통해 일정한 유압으로 조절된 상기 약액을 상부 약액 공급라인(14)과 하부 약액 공급라인(16)으로 분기시켜 공급한다. 상기 분기 부재(860)는 약액의 흐름을 두 곳으로 나누어 흐르게 하는 피팅(fitting)으로서, 하나의 약액 공급라인을 두개의 약액 공급라인(14, 16)으로 분시키는 역할을 한다. 따라서, 상부 약액 공급라인(14)과 하부 약액 공급라인(16)으로 공급되는 약액들은 서로 일정한 유압을 가지며, 또한, 동일한 유압을 갖는다. 결과적으로, 상부 약액 공급라인(14)과 하부 약액 공급라인(16)공급되는 약액들은 서로 동일한 유압 및 서로 일정한 유압상태로 상부 노즐(260) 및 하부 노즐(130)로 각각 공급된다.
약액 공급 시스템(900: Chemical Supply System)은 공정을 처리하는 도 1에 도시된 기판 처리부(10)로 다양한 약액들을 공급한다. 이러한 약액 공급 시스템(900)는 복수 개의 약액들이 혼합된 혼합액의 원액을 공급하거나, 또는 복수의 약액 공급원으로 약액들을 공급받아서 혼합하고, 약액들의 혼합액을 공급한다. 후자의 경우, 약액 공급 시스템(900)은 적어도 하나의 혼합 탱크(mixing tank)를 이용하여, 복수의 약액들을 공급받고, 이들을 혼합하여 혼합액을 생성한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)는 약액 공급 시스템(900)으로부터 공급되는 약액이 정압밸브를 거쳐 일정한 유압으로 조절된다. 이 일정한 유압으로 조절된 약액은 분기 부재(860)에 의해 상부 약액 공급라인과 하부 약액공급라인으로 분기되어 상부 노즐(260)과 하부 노즐(130)에 공통으로 공급된다. 이에 따라, 상부 노즐(260)과 하부 노즐(130)로부터 토출되는 약액들은 모두 일정한 유압 및 서로 동일한 유압으로 웨이퍼(W)의 상면 및 저면에 토출된다. 따라서, 본 발명의 기판 처리 장치(1)는 상부 노즐(260)과 하부 노즐(130)에 맥동이 없는 약액의 유량을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 기판 처리 장치(1)는 하나의 정압밸브를 이용하여 상부 약액 공급라인과 하부 약액 공급라인으로 공급되는 약액의 유압을 동시에 일정하게 유지키므로, 설비 공간 및 비용이 절감된다.
또한, 하나의 정압 밸브로 2개의 약액 공급라인으로 공급되는 약액의 유압을 일정하게 유지시키므로, 이에 따른 설미 관리 및 유지 보수가 용이하다.
상기한 설명에서는 본 발명의 실시 예를 위주로 도면을 따라 예를 들어 설명하였지만, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 또는 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다. 예를 들어, 사안이 다른 경우에 상기 노즐의 외관 구조나 노즐의 개수를 본 발명의 기술적 사상을 벗어남이 없이 다양한 형태로 변경할 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 약액 공급부의 구성을 나타내는 블록도이다.

Claims (3)

  1. 기판의 상면에 약액을 공급하는 상부 노즐과 상기 기판의 저면에 상기 약액을 공급하는 하부 노즐을 포함하는 기판 처리부;
    상기 상부 노즐로 상기 약액을 공급하는 상부 약액 공급라인;
    상기 하부 노즐로 상기 약액을 공급하는 하부 약액 공급라인;
    약액 공급 시스템으로부터 상기 상부 약액 공급라인과 상기 하부 약액 공급라인으로 상기 약액을 공통으로 공급하는 하나의 약액 공급라인;
    상기 하나의 약액 공급라인을 상기 상부 약액 공급라인 및 상기 하부 약액 공급라인으로 분기시키는 분기부재;
    상기 하나의 약액 공급라인에 구비되며, 상기 하나의 약액 공급라인 내 상기 약액을 일정한 유압으로 조절하는 정압 밸브;
    상기 하나의 약액 공급라인에 구비되는 디버팅 밸브; 및
    상기 디버팅 밸브에 의해 상기 하나의 약액 공급라인으로부터 상기 약액 공급 시스템으로 상기 약액을 순환시키는 약액 순환 라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 기판 처리 방법에 있어서,
    하나의 공급 라인 내 약액을 일정한 유압으로 조절하고;
    일정한 유압으로 조절된 약액을 상부 약액 공급 라인과 하부 약액 공급 라인에 공통으로 공급하고;
    상부 노즐 및 하부 노즐이 각각 상기 상부 약액 공급 라인 및 상기 하부 약액 공급 라인으로부터 상기 일정한 유압으로 조절된 약액을 공급받고;
    상기 상부 노즐이 기판의 상면 상에 상기 일정한 유압으로 조절된 약액을 공급하고;
    상기 하부 노즐이 기판의 저면 상에 상기 일정한 유압으로 조절된 약액을 공급하되,
    상기 기판 처리 방법은 상기 하나의 공급 라인 내 약액을 일정한 유압으로 조절하기 이전에, 상기 하나의 약액 공급 라인으로부터 상기 약액 공급 시스템으로 상기 약액을 선택적으로 순환시키는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
KR1020070102486A 2007-10-11 2007-10-11 기판 처리 장치 및 이 장치를 이용한 기판 처리 방법 KR100912703B1 (ko)

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JPH11189495A (ja) 1997-12-26 1999-07-13 Sumitomo Metal Ind Ltd シリコン単結晶及びその製造方法
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