KR100923266B1 - 공정챔버 및 이를 구비하는 기판 처리 설비, 그리고 상기설비의 기판 처리 방법 - Google Patents

공정챔버 및 이를 구비하는 기판 처리 설비, 그리고 상기설비의 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초임계유체를 사용하여 기판을 처리하는 설비 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 가압되는 처리가스 및 일정량의 처리액을 공급받아 일정농도의 초임계유체를 생성하는 초임계유체 공급장치, 그리고 생성된 초임계유체를 공급받아 웨이퍼에 잔류하는 감광액을 제거하는 공정장치를 포함한다. 공정장치는 내부에 웨이퍼 처리 공정을 수행하는 공간을 제공하는 하우징, 기판을 지지하며 공정시 하우징의 개방된 하부를 밀폐시키는 지지부재, 그리고 하우징에 지지부재를 고정시키는 고정부재를 가진다. 본 발명은 공정시 초임계유체 공급실이 일정한 농도를 만족하는 초임계유체를 안정적으로 생성시켜 공정실로 공급하고, 고정부재가 지지부재를 하우징에 완전히 고정시켜 안정적으로 하우징을 밀폐시킬 수 있어 감광액 제거 공정 효율을 향상시킨다.
반도체, 웨이퍼, 애싱, ashing, 감광액, 초임계,

Description

공정챔버 및 이를 구비하는 기판 처리 설비, 그리고 상기 설비의 기판 처리 방법{PROCESS CHAMBER AND FACILILTY FOR TREATING SUBSTRATE WITH THE PORCESS CHAMBER, AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE WITH THE FACILITY}
본 발명은 공정챔버 및 이를 구비하는 기판 처리 설비 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초임계유체를 사용하여 기판을 처리하는 공정을 수행하는 공정챔버 및 상기 공정챔버를 구비하여 기판을 처리하는 설비, 그리고 상기 설비의 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적인 반도체 제조 공정은 웨이퍼 상에 세정, 도포, 증착, 현상, 이온주입, 화학적 기계적평탄화, 그리고 식각 등의 처리 공정들을 포함한다. 이러한 처리 공정들 중 식각 공정은 웨이퍼 표면의 불필요한 이물질을 제거하는 공정이다. 식각 공정은 건식 식각 공정과 습식 식각 공정으로 나뉘며, 이 중 건식 식각 공정은 웨이퍼 표면에 다양한 종류의 처리가스를 공급하여 웨이퍼 표면에 불필요한 이물질을 제거한다.
최근에는 초임계유체를 사용하여 웨이퍼 표면의 감광액을 제거하는 기술이 사용된다. 초임계유체를 사용하여 웨이퍼 표면의 감광액을 제거하는 장치는 챔버 를 구비한다. 일반적인 초임계유체를 사용한 감광액 제거장치는 공정시 챔버 내부에 웨이퍼 위치시킨 후 챔버를 일정압력으로 가압시킨다. 그리고, 챔버 내부로 이산화탄소 및 감광액 제거를 위한 처리액을 공급하여 챔버 내부에서 초임계유체를 생성시켜 웨이퍼 표면의 감광액을 제거한다.
그러나, 이러한 초임계유체를 사용한 감광액 제거 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 감광액의 제거 효율이 낮다. 즉, 일반적인 감광액 제거 장치는 챔버 내부에서 초임계유체를 생성시켜 웨이퍼 표면의 감광액을 제거하나, 이러한 방식으로는 웨이퍼 표면의 감광액을 제거하는 효율이 낮다. 특히, 이온 주입 공정에 사용된 감광액 표면은 경화(hardening)된다. 따라서, 이온 주입 공정 후 표면이 경화된 감광액은 일반적인 초임계유체 공급에 의해 잘 제거되지 않는다.
둘째, 초임계유체의 농도를 일정하게 유지시키기 어렵다. 즉, 일반적인 감광액 제거 장치는 공정시 챔버로 이산화탄소와 감광액 제거를 위한 처리액을 공급하여 상기 챔버 내부에서 소정의 농도를 만족하는 초임계유체를 생성한다. 그러나, 이러한 방식은 챔버 내부에서 생성되는 초임계유체의 농도가 일정하지 않아 감광액 제거가 불균일하게 이루어진다.
셋째, 챔버의 가압에 따른 시간으로 인해 공정 시간이 증가된다. 즉, 일반적인 초임계유체를 사용하여 감광액을 제거하는 장치는 낱장의 웨이퍼들을 처리할 때마다 챔버 내부를 기설정된 압력 및 온도로 조절하여야 한다. 그러나, 이러한 방식은 챔버의 압력 및 온도를 기설정된 압력 및 온도로 조절하는데 많은 시간이 소모 되므로 공정 처리 시간이 증가된다.
본 발명은 감광액 제거 효율을 향상시키는 공정챔버 및 이를 구비하는 기판 처리 설비, 그리고 상기 설비의 기판 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 초임계유체의 농도를 일정하게 유지시키는 공정챔버 및 이를 구비하는 기판 처리 설비, 그리고 상기 설비의 기판 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 고압에서도 견딜 수 있도록 내구성을 향상시키는 공정챔버 및 이를 구비하는 기판 처리 설비, 그리고 상기 설비의 기판 처리 방법을 제공한다.
본 발명은 공정 시간을 단축시키는 공정챔버 및 이를 구비하는 기판 처리 설비, 그리고 상기 설비의 기판 처리 방법을 제공한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 공정챔버는 내부에 기판을 처리하는 공정을 수행하는 공간을 제공하고 측벽에 기판 출입구가 제공되고 하부가 개방된 하우징, 기판을 지지하고 상기 하우징의 개방된 하부에 삽입되는 지지부재, 그리고 상기 지지부재를 상하로 구동시키는 구동부재를 포함하되, 상기 구동부재는 상기 지지부재의 상부면이 상기 기판 출입구의 높이보다 높은 위치에 위치되는 공정위치 및 상기 지지부재의 상부면이 상기 기판 출입구의 높이보다 낮은 위치에 위치되는 대기 위치 상호간에 이동시킨다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 공정챔버는 상기 지지부재가 상기 공정위치에 위치되었을 때, 상기 하우징에 상기 지지부재를 물리적으로 고정시키는 고정 부재를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 고정부재는 공정시 상기 하우징의 내측면에 형성되는 홈에 삽입되는 고정블럭, 그리고 상기 지지부재가 상기 공정위치에 위치되었을 때 상기 고정블럭을 상기 홈에 삽입시키는 고정위치 및 상기 고정블럭을 상기 홈에 삽입시키기 전에 대기시키는 대기위치 상호간에 상기 고정블럭을 이동시키는 구동기를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 공정챔버는 공정시 상기 하우징 내 가스를 외부로 배출시키는 배출라인 및 상기 배출라인에 설치되는 유량조절밸브를 더 포함한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 발명에 따른 기판 처리 설비는 기판 처리 공정을 수행하는 공정챔버 및 초임계유체를 생성하여 상기 공정챔버로 생성된 초임계유체를 공급하는 초임계유체 공급장치를 포함하되, 상기 공정챔버는 내부에 기판을 처리하는 공정을 수행하는 공간을 제공하고, 측벽에 기판 출입구가 제공되고 하부가 개방된 하우징, 기판을 지지하고 상기 하우징의 개방된 하부에 삽입되는 지지부재, 그리고 상기 지지부재를 상하로 구동시키는 구동부재를 포함하되, 상기 구동부재는 상기 지지부재의 상부면이 상기 기판 출입구의 높이보다 높은 위치에 위치되는 공정위치 및 상기 지지부재의 상부면이 상기 기판 출입구의 높이보다 낮은 위치에 위치되는 대기 위치 상호간에 이동시킨다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 공정챔버는 상기 지지부재가 상기 공정위 치에 위치되었을 때, 상기 하우징에 상기 지지부재를 물리적으로 고정시키는 고정부재를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 고정부재는 공정시 상기 하우징의 내측면에 형성되는 홈에 삽입되는 고정블럭, 그리고 상기 지지부재가 상기 공정위치에 위치되었을 때 상기 고정블럭을 상기 홈에 삽입시키는 고정위치 및 상기 고정블럭을 상기 홈에 삽입시키기 전에 대기시키는 대기위치 상호간에 상기 고정블럭을 이동시키는 구동기를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 공정챔버는 공정시 상기 하우징 내 가스를 외부로 배출시키는 배출라인 및 상기 배출라인에 설치되는 유량조절밸브를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 초임계유체 공급장치는 처리가스를 공급하는 처리가스 공급부재, 처리액을 공급하는 처리액 공급부재, 그리고 상기 처리가스 공급부재 및 상기 처리액 공급부재 각각으로부터 처리가스 및 처리액을 공급받는 혼합부재를 포함하되, 상기 혼합부재는 내부에 초임계유체를 생성하는 공간을 제공하는 생성용기, 상기 하우징을 가열하는 히터, 그리고 상기 하우징 내 처리가스 및 처리액을 혼합시키는 교반기를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 처리액 공급부재는 처리액을 저장하는 처리액 공급원, 상기 처리액 공급원으로부터 상기 생성용기로 처리액을 공급하는 처리액 공급라인, 그리고 상기 처리액 공급라인에 설치되어 상기 처리액 공급라인을 따라 이동되는 처리액을 가압하는 제2 가압부재를 포함한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 내부에 기판을 처리하는 공정을 수행하는 공간을 제공하는 하우징, 기판을 지지하는 상기 하우징의 개방된 하부에 삽입되며 상하로 이동가능한 지지부재를 구비하여 기판을 처리하되, 상기 하우징의 내부 압력으로 인해 상기 지지부재가 상기 하우징으로부터 밀리는 것을 방지하도록, 상기 하우징에 상기 지지부재를 물리적으로 고정시켜 공정을 진행한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 지지부재의 물리적 고정은 상기 하우징의 내측면에 홈을 형성시키고, 공정시 상기 지지부재의 이동방향과 수직하는 방향으로 이동가능한 고정블럭을 상기 홈에 삽입시켜 이루어진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 처리 방법은 상기 지지부재에 기판을 로딩시키는 단계, 상기 하우징에 상기 지지부재를 고정시키는 단계, 초임계유체를 생성한 후 생성된 초임계유체를 상기 하우징으로 공급하여 기판 표면의 감광액을 제거하는 단계, 상기 지지부재의 고정을 해제하는 단계, 그리고 상기 지지부재로부터 기판을 언로딩시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 초임계유체의 생성은 상기 감광액을 제거하기 위한 처리액을 기설정된 압력으로 추진시키고, 상기 추진된 처리액을 기설정된 온도로 가열하여 이루어지되, 상기 처리액의 추진은 상기 처리가스 및 상기 처리액을 공급받아 상기 초임계유체를 생성하는 생성용기에서 이루어진다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 감광액 제거 단계는 공정시 상기 하우징 내 압력이 기설정된 압력을 초과하면, 상기 하우징 내 초임계유체를 배출시켜 상기 하우징 내부 압력을 조절하여 이루어진다.
본 발명에 따른 공정챔버 및 이를 구비하는 기판 처리 설비, 그리고 상기 설비의 기판 처리 방법은 웨이퍼 표면에 형성된 감광액을 효율적으로 제거한다.
본 발명에 따른 공정챔버 및 이를 구비하는 기판 처리 설비, 그리고 상기 설비의 기판 처리 방법은 초임계유체의 농도를 기설정된 농도값으로 일정하게 유지시켜 공정을 진행한다.
본 발명에 따른 공정챔버 및 이를 구비하는 기판 처리 설비, 그리고 상기 설비의 기판 처리 방법은 고압에서도 견딜 수 있도록 하우징에 지지부재를 고정시키는 고정부재를 구비하여, 안정적으로 공정을 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 공정챔버 및 이를 구비하는 기판 처리 설비, 그리고 상기 설비의 기판 처리 방법은 공정 시간을 단축시킨다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해지도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달되도록 하기 위해 제공된다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
또한, 본 실시예에서는 반도체 웨이퍼로 초임계유체를 공급하여 웨이퍼 표면의 감광액을 제거하는 애싱 공정 장치를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 기판을 처리하는 모든 장치에 적용이 가능하다.
(실시예)
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 공정챔버를 보여주는 도면이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공정챔버를 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 설비(facility for treating substrate)(1)는 반도체 기판(이하, '웨이퍼')(W)을 처리하는 공정을 수행한다. 기판 처리 장치(1)는 초임계유체 공급장치(super-crytical fluid supply apparatus)(10) 및 공정장치(process apparatus)(20)을 가진다.
초임계유체 공급장치(10)는 웨이퍼(W) 표면의 감광액 제거에 필요한 초임계유체를 생성하여 공정장치(20)로 공급한다. 초임계유체 공급장치(10)는 처리가스 공급부재(treating gas supply member)(12), 처리액 공급부재(treating liquid supply source)(14), 그리고 혼합부재(mixing member)(16)를 포함한다.
처리가스 공급부재(12)는 혼합부재(16)로 처리가스를 공급한다. 처리가스 공급부재(12)는 처리가스 공급원(treating gas supply source)(12a), 처리가스 공급라인(treating gas supply line)(12b), 그리고 제1 가압부재(first presurrization member)(12c)을 가진다.
처리가스 공급원(12a)은 처리가스를 저장한다. 처리가스 공급원(12a)에 저장된 처리가스는 공정시 처리가스 공급라인(12b)을 통해 혼합부재(16)로 공급된다. 여기서, 처리가스는 처리액을 가압하기 위해 고압으로 가압된 가스이다. 처리가스로는 이산화탄소(CO2)가 사용될 수 있다.
처리가스 공급라인(12b)은 처리가스 공급원(12a)으로부터 혼합부재(16)로 처리가스를 공급한다. 처리가스 공급라인(12b)의 일단은 처리가스 공급원(12a)과 연결되고, 처리가스 공급라인(12b)의 타단은 혼합부재(16)와 연결된다.
제1 가압부재(12c)는 처리가스 공급라인(12b) 내부를 흐르는 처리가스를 가압한다. 제1 가압부재(12c)로는 펌프(pump)가 사용된다. 제1 가압부재(12c)는 처리가스를 고압으로 가압함으로써 혼합부재(16)로 공급되는 처리액을 추진시킨다. 따라서, 공정시 혼합부재(16)로 공급되는 처리액은 처리가스에 의해 추진되어 초임계유체 상태를 만족하기 위한 압력에 도달된다.
처리액 공급부재(14)는 혼합부재(16)로 처리액을 공급한다. 여기서, 처리액은 웨이퍼(W) 표면의 감광액(photoresist)을 제거하기 위한 액체이다. 처리액으로는 불산(HF) 또는 다양한 종류의 유기용제(solvent) 중 적어도 어느 하나가 사용된다.
처리액 공급부재(14)는 처리액 공급원(treating liquid supply source)(14a) 및 처리액 공급라인(treating liquid supply line)(14b), 그리고 제2 가압부재(second pressurization member)(14c)를 가진다.
처리액 공급원(14a)은 처리액을 저장하고, 처리액 공급라인(14b)은 처리액 공급원(14a)으로부터 혼합부재(16)로 처리액을 공급한다. 그리고, 제2 가압부재(14c)는 처리액 공급라인(14b)을 따라 흐르는 처리액에 유동압을 가한다. 이때, 제2 가압부재(14c)는 혼합부재(16)로 공급되는 처리액이 혼합부재(16) 내부로 공급될 때, 초임계 상태를 위한 압력에 도달되도록 처리액을 가압한다.
또한, 제2 가압부재(14c)는 공정시 혼합부재(16)로 공급되는 처리액이 기설정된 유량만큼 혼합부재(16)로 공급되도록, 처리액 공급라인(14b)을 따라 흐르는 처리액의 유량을 조절한다. 즉, 공정시 혼합부재(16)로 공급되는 처리가스 및 처리액은 혼합되어 일정 농도를 가지는 초임계유체가 이루어지므로, 제2 가압부재(14c)는 혼합부재(16)로 공급되는 처리액의 유량을 조절하여, 혼합부재(16)에서 생성되는 초임계유체의 농도가 기설정된 농도를 만족하도록 한다. 이러한 유량 조절 기능을 수행하기 위해 제2 가압부재(14c)로는 정량펌프(metering pump)가 사용될 수 있다.
혼합부재(16)는 처리가스 공급부재(12) 및 처리액 공급부재(14) 각각으로부터 처리가스 및 처리액을 공급받아 이를 혼합하여 초임계유체를 생성한다. 혼합부재(16)는 생성용기(generating vessel)(16a), 히터(heater)(16b), 교반기(agitatior)(16c), 그리고 초임계유체 공급라인(supercritical-fluid supply line)(16d)을 포함한다.
생성용기(16a)는 내부에 처리가스 및 처리액을 수용받는 공간을 제공한다. 생성용기(16a)는 일측(16a')에 처리가스 공급라인(12b) 및 처리액 공급라인(14b)과 연결되고, 타측(16a'')에는 초임계유체 공급라인(16d)과 연결된다.
히터(16b)는 생성용기(16a) 내부를 가열한다. 히터(16b)는 생성용기(16a)의 둘레에 설치된다. 이때, 히터(16b)는 생성용기(16a) 내 처리액이 초임계상태가 유지되도록 생성용기(16a)를 가열한다.
교반기(16c)는 생성용기(16a) 내부로 분사되는 처리가스 및 처리액을 혼합한다. 교반기(16c)는 복수의 블레이드(16c')들 및 구동모터(16c'')를 포함한다. 공정시 구동모터(16c'')는 일정한 회전속도로 블레이드(16c')들을 회전시키며, 회전되는 블레이드(16c')들에 의해 생성용기(16a) 내 처리가스 및 처리액은 균일한 농도로 혼합된다.
초임계유체 공급라인(16d)은 생성용기(16a)로부터 공정장치(20)의 공정챔버(100)로 초임계유체를 공급한다. 초임계유체 공급라인(16d)의 일단은 생성용기(16a)의 타측(16a'')과 연결되고, 타단은 공정챔버(100)와 연결된다.
본 실시예에서는 처리가스 공급라인(12b)과 처리액 공급라인(14b)이 독립적으로 혼합부재(16)에 처리가스 및 처리액을 공급하는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 처리가스 공급라인(12b)과 처리액 공급라인(14b)은 하나의 라인으로 통합된 후 하나의 라인으로 제공되어, 공정시 처리가스와 처리액이 하나의 라인을 통해 혼합부재(16)로 공급되도록 제공될 수 있다.
공정장치(20)는 초임계유체 공정장치(10)로부터 초임계유체를 공급받아 웨이퍼(W)를 처리하는 공정을 수행한다. 공정장치(20)는 적어도 하나의 공정챔버(process chaber)(100)를 가진다. 만약, 공정장치(20)가 복수의 공정챔버(100)가 구비되는 경우에는 각각의 공정챔버(100)는 서로 동일한 기판 처리 공정을 수행한 다. 또는, 선택적으로 각각의 공정챔버(100)는 서로 상이한 기판 처리 공정을 수행할 수 있다.
계속해서, 본 발명에 따른 공정챔버(100)에 대해 상세히 설명한다. 도 2를 참조하면, 공정챔버(100)는 웨이퍼(W) 표면에 감광액을 제거하는 애싱 공정(ashing process)을 수행한다. 공정챔버(100)는 하우징(housing)(110), 배기부재(exhaust membe)(120), 지지부재(support member)(130), 구동부재(driving member)(140), 그리고 고정부재(fixing member)(150)를 포함한다.
하우징(110)은 내부에 웨이퍼(W) 표면의 불필요한 감광액을 제거하는 공정을 수행하는 공간을 제공한다. 하우징(110)은 하부가 개방된 원통 형상을 가진다. 하우징(110)는 측벽(112) 및 상부벽(114)으로 이루어진다. 측벽(112)에는 공정시 웨이퍼(W)가 하우징(110) 내부로 반입되기 위한 기판 출입구(112a)가 제공된다. 측벽(112)의 내측면에는 고정홈(112b)이 형성된다. 고정홈(112b)은 공정 진행시 후술할 고정블럭(152)이 삽입되기 위한 홈이다. 그리고, 하우징(110)의 측벽(112) 일측에는 배출통로(discharge passage)(112c)가 제공된다. 배출통로(112c)는 공정시 하우징(110) 내 가스를 하우징(110)으로부터 배출시킨다. 배출통로(112c)는 애싱 공정 진행시 웨이퍼(W)의 높이와 대응되는 높이에 형성되는 것이 바람직하다. 이는 애싱 공정시 웨이퍼(W) 표면으로 공급되는 초임계유체가 하우징(110)으로부터 용이하게 배출되도록 하기 위함이다.
하우징(110)의 상부벽(114)에는 공급통로(supply passage)(114a)가 형성된 다. 공급통로(114a)는 공정시 초임계유체 공급라인(16d)을 통해 공급되는 초임계유체를 하우징(110) 내부로 공급한다.
본 실시예에서는 하나의 공급통로(114a)가 상하로 수직하게 형성되는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 공급통로(114a)의 개수 및 각도는 다양하게 변경 및 변형될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 공급통로(114a)가 하우징(110)의 상부벽(114)에 제공되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 공급통로의 위치는 다양하게 변경 및 변형이 가능하다. 즉, 본 발명의 다른 실시예로서, 공급통로는 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(110)의 측벽(112)에 제공될 수 있다. 이 경우 공급통로(112d)와 배출통로(112c)는 서로 동일한 높이에서 서로 마주보도록 제공되는 것이 바람직하다. 이는 하우징(110)으로 공급되는 초임계유체가 웨이퍼(W) 표면의 감광액을 제거한 후 효과적으로 배출통로(112c)를 향해 이동되도록 하기 위함이다.
다시 도 2를 참조하면, 배기부재(120)는 공정시 하우징(110) 내 가스(예컨대, 초임계유체)를 하우징(110)으로부터 배출시킨다. 배기부재(120)는 배출라인(discharge line)(122) 및 유량조절밸브(flow control valve)(124)를 가진다. 배출라인(122)은 배출통로(112c)와 연결되어, 공정시 하우징(110) 내부로 공급되는 초임계유체를 배출시킨다. 유량조절밸브(124)는 배출라인(122)의 초임계유체 배출량을 조절한다. 특히, 유량조절밸브(124)는 애싱 공정시 하우징(110) 내부로 공급되는 초임계유체가 하우징(110) 내부에서 일정한 흐름을 가지면서 이동되도록 하우징(110) 내 초임계유체의 배출량을 조절한다. 또한, 유량조절밸브(124)는 애싱 공정시 하우징(110) 내부 압력이 기설정된 압력을 초과하면, 배출라인(122)을 개방하 여 하우징(110) 내 초임계유체를 배출시킴으로써, 하우징(110) 내부 압력이 기설정된 공정압력을 초과하는 것을 방지한다.
지지부재(130)는 공정시 하우징(110) 내부에서 웨이퍼(W)를 지지한다. 또한, 지지부재(130)는 하우징(110)의 개방된 하부를 개방 및 밀폐한다. 지지부재(130)는 대체로 원통형상을 가진다. 지지부재(130)는 웨이퍼(W) 로딩시 웨이퍼(W)의 하부면과 대향되는 상부면(132)을 가진다. 그리고, 지지부재(130)는 하우징(110)의 개방된 하부 중앙에 삽입된다. 지지부재(130)와 하우징(110)이 접촉하는 부분의 완전 밀폐를 위해, 지지부재(130)과 접촉되는 하우징(110)의 내측면에는 오링(o-ring)과 같은 밀폐수단이 구비될 수 있다.
구동부재(140)는 서포트(support)(141), 승강기(elevating part)(142), 업/다운 플레이트(up/down plate)(144), 그리고 가이드(guide shaft)(146)를 포함한다. 서포트(141)는 구동부재(140)의 구성들이 지지되기 위한 지지판이다. 승강기(142) 및 가이드(146)는 서포트(141)에 고정설치된다. 승강기(142)는 상하로 업다운되는 승강축(142a)을 가진다. 승강축(142a)의 상단은 업/다운 플레이트(144)의 하부와 결합된다. 업/다운 플레이트(144)는 지지부재(130)의 하부와 고정결합된다. 업/다운 플레이트(144)는 승강기(142)에 의해 업다운(up/down)된다. 가이드(146)는 업/다운 플레이트(144)에 각각 제공되어, 업/다운 플레이트(144)의 업/다운 동작을 안내한다. 가이드(146)는 상하로 수직하게 설치된다. 가이드(146)의 상단은 하우징(110)과 고정되고, 하단은 서포트(141)에 고정된다.
또한, 구동부재(140)는 지지부재(130)를 공정위치(도 7b의 참조번호(a)) 및 대기위치(b) 상호간에 이동시킨다. 공정위치(a)는 웨이퍼 표면의 감광액을 제거하는 공정이 수행되기 위한 지지부재(130)의 위치이고, 대기위치(b)는 상기 감광액 제거 공정이 수행되기 전에 웨이퍼(W)를 하우징(110) 외부에서 대기시키기 위한 지지부재(130)의 위치이다. 공정시 지지부재(130)가 공정위치(a)에 위치되면, 지지부재(130)의 상부면(132) 높이는 하우징(110)의 기판 출입구(112a) 높이 보다 높은 위치에 위치된다. 따라서, 기판 출입구(112a)가 지지부재(130)에 의해 밀폐됨으로써 하우징(110) 내 공간은 완전히 밀폐된다. 또한, 공정시 지지부재(130)가 대기위치(b)에 위치되면, 지지부재(130)의 상부면(132)의 높이는 하우징(110)의 기판 출입구(112a) 높이보다 낮은 높이에 위치된다. 따라서, 기판 출입구(112a)가 지지부재(130)에 의해 개방됨으로써 하우징(110) 내 공간은 개방된다.
고정부재(150)는 공정시 지지부재(130)를 하우징(110)에 고정시킨다. 고정부재(150)는 고정블럭(fixing block)(152) 및 구동기(driving part)(154)를 포함한다. 고정블럭(152)은 지지부재(130)의 하부에 배치된다. 고정블럭(152)은 구동기(154)에 의해 좌우로 이동된다. 고정블럭(152)은 적어도 하나가 구비된다. 고정블럭(152)이 복수개가 구비되는 경우에는 각각의 고정블럭(152)은 지지부재(130)의 중심을 기준으로 균등한 간격으로 배치된다.
구동기(154)는 고정블럭(152)을 고정위치(도 7c의 참조번호(p1)) 및 대기위치(p2) 상호간에 이동시킨다. 고정위치(p1)는 지지부재(130)가 공정위치(a)에 위치되고, 고정블럭(152)이 하우징(110)의 측벽(112)에 형성되는 고정홈(112b)에 삽입되었을 때 고정블럭(152)의 위치이다. 공정시 고정블럭(152)이 고정홈(112b)에 삽입되어 고정위치(p1)에 위치되면, 지지부재(130)는 하우징(110)에 완전히 고정된다. 그리고, 대기위치(p2)는 지지부재(130)가 대기위치(b)와 공정위치(a) 상호간에 이동될 때, 고정블럭(152)에 의해 지지부재(130)의 업다운 동작이 방해되지 않도록 제공되는 고정블럭(152)의 위치이다. 고정블럭(152)이 대기위치(p2)에 위치되면, 고정블럭(152)의 측면(152a)은 지지부재(130)의 측면보다 내측에 위치된다.
이하, 상술한 기판 처리 장치(1)의 공정 과정을 상세히 설명한다. 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 설비의 공정 과정을 보여주는 순서도이다. 도 6, 그리고 도 7a 내지 도 7f는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 공정 과정들을 설명하기 위한 도면들이다.
공정이 개시되면, 초임계유체 공급장치(10)는 초임계유체를 생성하고, 공정장치(20)는 초임계유체 공급장치(10)로부터 초임계유체를 공급받아 웨이퍼(W)를 처리하는 공정을 수행한다.
도 4를 참조하면, 공정장치(20)의 지지부재(130)에 웨이퍼(W)가 로딩(loading)된다(S100). 즉, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 웨이퍼(W)는 로봇암(미도시됨)에 의해 대기위치(b)에 위치된 지지부재(130)에 놓여진다. 웨이퍼(W)가 지지부재(130)에 놓여지면, 구동부재(140)의 승강기(142)는 승강축(142a)을 상승시켜 업/다운 플레이트(144)를 상승시킨다. 업/다운 플레이트(144)의 상승으로 인해, 지지부재(130)는 대기위치(b)로부터 공정위치(a)로 이동된다. 지지부재(130)가 공정위치(a)에 위치되면, 지지부재(130)의 상부면(132)은 기판 출입구(112a)의 높이 보다 높은 위치에 위치된다. 따라서, 기판 출입구(112a)는 지지부재(130)에 의해 완전히 밀폐된다.
지지부재(130)가 공정위치(a)에 위치되면, 지지부재(130)는 하우징(110)에 고정된다(S200). 즉, 도 7c를 참조하면, 고정부재(150)의 구동기(154)는 고정블럭(152)을 대기위치(p2)로부터 고정위치(p1)로 이동시킨다. 고정블럭(152)이 고정위치(p1)로 이동되면, 고정블럭(152)은 하우징(110)에 형성된 고정홈(112b)에 삽입된다. 고정블럭(152)이 고정홈(112b)에 삽입되면, 지지부재(130)는 하우징(110)에 완전히 고정된다.
지지부재(130)가 하우징(110)에 완전히 고정되면, 초임계유체 공급장치(10)는 기설정된 농도 및 온도를 만족하는 초임계유체를 생성한다(S300). 초임계유체의 생성 및 생성된 초임계유체의 공급 과정은 다음과 같다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 처리가스 공급부재(12) 및 처리액 공급부재(14) 각각은 혼합부재(16)로 처리가스 및 처리액을 공급한다(S310). 즉, 밸브(V1)가 오픈되고 제1 가압부재(12c)가 가동되어, 처리가스 공급라인(12b)은 처리가스 공급원(12a)으로부터 생성용기(16a)로 처리가스를 공급한다. 이때, 처리가스는 제1 가압부재(12c)에 의해 고압으로 가압되어 생성용기(16a)로 공급된다. 또한, 밸브(V2)가 오픈되고 제2 가압부재(14c)가 가동되어 처리액 공급라인(14b)은 처리액 공급원(14a)으로부터 생성용기(16a)로 처리액을 공급한다. 이때, 처리액은 제2 가압부재(14c)에 의해 고압으로 가압되어 생성용기(16a)로 공급된다.
생성용기(16a)는 공급받은 처리가스 및 처리액을 혼합 및 가열한다(S320). 즉, 생성용기(16a)로 공급되는 처리액은 처리가스에 의해 추진되어 생성용기(16a)로 분사되며, 생성용기(16a)를 통과하는 처리액은 히터(16b)에 의해 가열되어 초임계상태로 변환된다. 또한, 생성용기(16a)를 통과하는 처리가스 및 처리액은 교반기(16c)에 의해 혼합되어 기설정된 농도를 만족하는 초임계유체가 생성된다. 생성용기(16a)를 통과하면서 생성되는 초임계유체는 공정챔버(100)로 공급된다(S330).
공정챔버(100)는 초임계유체 공급장치(10)로부터 초임계유체를 공급받아 웨이퍼(W) 표면의 감광액을 제거한다(S400). 즉, 도 6 및 도 7d를 참조하면, 밸브(V3)가 오픈되어 초임계유체 공급라인(16d)은 혼합부재(16)로부터 하우징(110)으로 초임계유체를 공급한다. 이때, 하우징(110)의 공급통로(114a)를 통해 하우징(110) 내부로 공급되는 초임계유체는 지지부재(130)에 놓여진 웨이퍼(W)를 향해 공급된다. 웨이퍼(W)로 공급되는 초임계유체는 웨이퍼(W) 표면의 감광액을 제거한다.
이때, 배기부재(120)는 하우징(110) 내 압력을 조절한다. 즉, 애싱 공정시 하우징(110)으로 공급되는 가압된 초임계유체에 의해, 하우징(110) 내부는 고압으로 가압된다. 따라서, 공정시 배기부재(120)는 하우징(110) 내부 압력이 기설정된 압력을 유지되도록 한다. 예컨대, 하우징(110)의 기설정된 압력이 290bar인 경우, 배기부재(120)는 공정시 하우징(110) 내부 압력이 290bar를 초과하면, 유량조절밸브(124)를 오픈시켜 배출라인(122)을 통해 하우징(110) 내 초임계유체를 배출시킴으로써, 하우징(110) 내부 압력을 감소시킨다. 그리고, 하우징(110) 내 압력이 다시 290bar 이하로 내려가면 유량조절밸브(124)가 클로우즈된다.
또한, 애싱 공정시, 배기부재(120)의 유량조절부재(124)는 공정시 하우 징(110) 내부에서 초임계유체의 흐름을 조절할 수 있다. 예컨대, 유량조절부재(124)는 공정시 배출라인(122)를 통해 하우징(110) 내 초임계유체를 배출시켜, 하우징(110) 내부를 이동하는 초임계유체가 배출통로(112c)를 통해 배출되도록 함으로써, 애싱 공정시 하우징(110) 내부에서 초임계유체가 공급통로(114a)로부터 배출통로(112c)로 일정한 속도로 이동되면서 웨이퍼(W) 표면의 감광액을 제거하도록 할 수 있다.
웨이퍼(W) 표면에 감광액이 제거되면, 웨이퍼(W)의 언로딩(unloading)이 수행된다(S500). 즉, 도 7e 및 7f를 참조하면, 밸브(V1, V2, V3)가 클로우즈되어 초임계유체의 공급이 중단된다. 고정부재(150)의 구동기(154)는 고정블럭(152)을 고정위치(p1)로부터 대기위치(p2)로 이동시킨다. 그리고, 구동부재(140)의 승강기(142)는 업/다운 플레이트(144)를 하강시켜 지지부재(130)를 공정위치(a)로부터 대기위치(b)로 이동시킨다. 지지부재(130)가 대기위치(b)에 위치되면, 로봇암(미도시됨)은 지지부재(130)로부터 웨이퍼(W)를 언로딩시킨 후 후속 공정이 수행되는 설비로 반출한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 공정시 하우징(110) 내부를 완전히 밀폐시킬 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는 지지부재(130)를 웨이퍼(W)의 지지를 위한 기능과 함께, 공정시 하우징(110)을 밀폐시키는 기능을 수행하여, 공정시 하우징(110)의 기밀성을 향상시킨다.
또한, 본 발명은 하우징(110)에 지지부재(130)을 완전히 고정시킬 수 있는 고정부재(150)를 구비한다. 따라서, 기판을 고압 분위기 상태에서 처리하는 공정을 수행하는 경우에 하우징(110) 내 고압에 의해 지지부재(130)의 위치가 변경되는 것을 방지하여, 안정적으로 고압 공정을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 일정 농도를 만족하는 초임계유체를 안정적으로 생성하여 공정챔버(100)로 공급하는 초임계유체 공급장치(10)를 구비한다. 즉, 초임계유체 공급장치(10)는 처리가스를 가압하여 혼합부재(16)로 공급하는 처리가스 공급부재(12) 및 일정량만큼의 처리액을 혼합부재(16)로 공급하는 처리액 공급부재(14)를 구비함으로써, 일정 농도를 만족하는 초임계유체를 안정적으로 생성한다.
또한, 본 발명은 기판 표면의 이물질(감광액) 제거 효율을 향상시킨다. 즉, 감광액 제거 공정시 하우징(110) 내부는 외부와 통하도록 개방된다. 따라서, 공정시 공정챔버(100)로 공급되는 초임계유체는 하우징(110)의 일측으로부터 타측으로 일정한 유량으로 이동되면서 웨이퍼(W) 표면의 감광액을 제거하므로, 감광액을 제거하는 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 가압된 초임계유체를 하우징(110) 내부로 바로 공급해줌으로써, 하우징(110) 내부 압력을 신속하게 기설정된 압력에 도달되도록 할 수 있어 하우징(110) 내부 압력 조절에 따른 시간을 감소시켜, 기판 처리 공정 시간을 단축시킨다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 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 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 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.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 공정챔버를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 공정챔버를 보여주는 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 공정 과정을 보여주는 순서도이다.
도 6, 그리고 도 7a 내지 도 7f는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 공정 과정들을 설명하기 위한 도면들이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*
1 : 기판 처리 설비
10 : 초임계유체 공급장치
20 : 공정장치
100 : 공정챔버
110 : 하우징
120 : 배기부재
130 : 지지부재
140 : 구동부재
150 : 고정부재

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 내부에 기판을 처리하는 공정을 수행하는 공간을 제공하는, 그리고, 측벽에 기판 출입구가 제공되고 하부가 개방된 하우징과,
    기판을 지지하는, 그리고 상기 하우징의 개방된 하부에 삽입되는 지지부재,
    상기 지지부재를 상하로 구동하여 상기 공간이 밀폐되도록 상기 지지부재의 상부면이 상기 기판 출입구보다 높게 위치되는 공정위치 및 상기 공간이 개방되도록 상기 지지부재의 상부면이 상기 기판 출입구보다 낮게 위치되는 대기 위치 상호간에 상기 지지부재를 이동시키는 구동부재, 그리고
    상기 지지부재가 상기 공정위치에 위치되었을 때, 상기 하우징에 상기 지지부재를 물리적으로 고정시키는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정챔버.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고정부재는,
    상기 지지부재에 제공되며, 공정시 상기 하우징의 내측면에 형성되는 홈에 삽입되는 고정블럭과,
    상기 지지부재가 상기 공정위치에 위치되었을 때 상기 고정블럭을 상기 홈에 삽입시키는 고정위치 및 상기 고정블럭을 상기 홈에 삽입시키기 전에 대기시키는 대기위치 상호간에 상기 고정블럭을 이동시키는 구동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정챔버.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 공정챔버는,
    공정시 상기 하우징 내 가스를 외부로 배출시키는 배출라인과,
    상기 배출라인에 설치되는 유량조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정챔버.
  5. 삭제
  6. 기판을 처리하는 설비에 있어서,
    기판 처리 공정을 수행하는 공정챔버와,
    초임계유체를 생성하여 상기 공정챔버로 생성된 초임계유체를 공급하는 초임계유체 공급장치를 포함하되,
    상기 공정챔버는,
    내부에 기판을 처리하는 공정을 수행하는 공간을 제공하는, 그리고, 측벽에 기판 출입구가 제공되고 하부가 개방된 하우징과,
    기판을 지지하는, 그리고 상기 하우징의 개방된 하부에 삽입되는 지지부재,
    상기 지지부재를 상하로 구동하여 상기 공간이 밀폐되도록 상기 지지부재의 상부면이 상기 기판 출입구보다 높게 위치되는 공정위치 및 상기 공간이 개방되도록 상기 지지부재의 상부면이 상기 기판 출입구보다 낮게 위치되는 대기 위치 상호간에 상기 지지부재를 이동시키는 구동부재, 그리고
    상기 지지부재가 상기 공정위치에 위치되었을 때, 상기 하우징에 상기 지지부재를 물리적으로 고정시키는 고정부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 고정부재는,
    공정시 상기 하우징의 내측면에 형성되는 홈에 삽입되는 고정블럭과,
    상기 지지부재가 상기 공정위치에 위치되었을 때 상기 고정블럭을 상기 홈에 삽입시키는 고정위치 및 상기 고정블럭을 상기 홈에 삽입시키기 전에 대기시키는 대기위치 상호간에 상기 고정블럭을 이동시키는 구동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 공정챔버는,
    공정시 상기 하우징 내 가스를 외부로 배출시키는 배출라인과,
    상기 배출라인에 설치되는 유량조절밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 초임계유체 공급장치는,
    처리가스를 공급하는 처리가스 공급부재와,
    처리액을 공급하는 처리액 공급부재, 그리고
    상기 처리가스 공급부재 및 상기 처리액 공급부재 각각으로부터 처리가스 및 처리액을 공급받는 혼합부재를 포함하되,
    상기 혼합부재는,
    내부에 초임계유체를 생성하는 공간을 제공하는 생성용기와,
    상기 하우징을 가열하는 히터, 그리고
    상기 하우징 내 처리가스 및 처리액을 혼합시키는 교반기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 처리액 공급부재는,
    처리액을 저장하는 처리액 공급원과,
    상기 처리액 공급원으로부터 상기 생성용기로 처리액을 공급하는 처리액 공급라인, 그리고
    상기 처리액 공급라인에 설치되어 상기 처리액 공급라인을 따라 이동되는 처리액을 가압하는 제2 가압부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
  11. 내부에 기판을 처리하는 공정을 수행하는 공간을 제공하는 하우징, 기판을 지지하는 상기 하우징의 개방된 하부에 삽입되며 상하로 이동가능한 지지부재를 구비하여 기판을 처리하되,
    상기 하우징의 내부 압력으로 인해 상기 지지부재가 상기 하우징으로부터 밀리는 것을 방지하도록, 상기 하우징에 상기 지지부재를 물리적으로 고정시켜 공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 지지부재의 물리적 고정은,
    상기 하우징의 내측면에 홈을 형성시키고, 공정시 상기 지지부재의 이동방향과 수직하는 방향으로 이동가능한 고정블럭을 상기 홈에 삽입시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 기판 처리 방법은,
    상기 지지부재에 기판을 로딩시키는 단계와,
    상기 하우징에 상기 지지부재를 고정시키는 단계와,
    초임계유체를 생성한 후 생성된 초임계유체를 상기 하우징으로 공급하여 기판 표면의 감광액을 제거하는 단계와,
    상기 지지부재의 고정을 해제하는 단계, 그리고
    상기 지지부재로부터 기판을 언로딩시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 초임계유체의 생성은,
    상기 감광액을 제거하기 위한 처리액을 기설정된 압력으로 추진시키고, 상기 추진된 처리액을 기설정된 온도로 가열하여 이루어지되,
    상기 처리액의 추진은,
    상기 처리액 및 상기 처리액을 가압하는 처리가스를 공급받아 상기 초임계유체를 생성하는 생성용기에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 감광액 제거 단계는,
    공정시 상기 하우징 내 압력이 기설정된 압력을 초과하면, 상기 하우징 내 초임계유체를 배출시켜 상기 하우징 내부 압력을 조절하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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