KR101236808B1 - 기판처리장치 및 기판처리방법 - Google Patents

기판처리장치 및 기판처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초임계유체를 이용하여 기판을 처리하는 기판처리장치 및 이를 이용한 기판처리방법에 관한 것이다. 본 발명은, 초임계유체로 제공되는 유체를 이용하여 기판 상의 유기용제를 용해하여 상기 기판을 건조시키는 공정챔버; 및 상기 공정챔버로부터 배출된 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하여 상기 유체를 재생하는 재생유닛;을 포함하는 기판처리장치를 제공한다.

Description

기판처리장치 및 기판처리방법{APPARATUS AND MOTHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초임계유체를 이용하여 기판을 처리하는 기판처리장치 및 이를 이용한 기판처리방법에 관한 것이다.
반도체소자는 실리콘웨이퍼 등의 기판 상에 회로패턴을 형성하는 포토리소그래피(photolithography) 공정을 비롯한 다양한 공정을 거쳐 제조되는데, 이러한 제조과정 중에는 파티클(particle), 유기오염물, 금속불순물 등의 다양한 이물질이 발생하게 된다. 이러한 이물질들은 기판에 결함(defect)을 유발하게 되므로, 반도체소자의 수율에 직접적인 영향을 미치는 요인으로 작용하게 된다. 따라서, 반도체 제조공정에서는 이러한 이물질을 제거하기 위한 세정공정이 필수적으로 수반된다.
일반적으로 종래의 세정공정에서는 세정제로 기판 상의 이물질을 제거하고, 순수(DI-water: deionized water)로 기판을 세척한 후, 이소프로필알코올(IPA: isopropyl alcohol)을 이용하여 이를 건조시켜 왔다. 그러나, 이러한 건조처리는 반도체소자의 회로패턴이 미세한 경우에는 건조효율이 낮을 뿐 아니라 건조과정 중에 회로패턴이 손상되는 도괴현상(pattern collapse)이 빈번하게 발생하기 때문에, 선폭 30nm 이하의 반도체소자에 대해서는 적합하지 않다.
따라서, 최근에는 이러한 단점을 보완할 수 있는 초임계유체(supercritical fluid)를 이용하여 기판을 건조하는 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는 실정이다.
본 발명의 일 과제는, 초임계유체를 이용하여 기판을 건조시키는 기판처리장치 및 이를 이용하는 기판처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 과제는, 기판의 건조에 이용된 초임계유체를 재생하는 기판처리장치 및 이를 이용하는 기판처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판처리장치를 제공한다.
본 발명의 기판처리장치의 일 양상은, 초임계유체로 제공되는 유체를 이용하여 기판 상의 유기용제를 용해하여 상기 기판을 건조시키는 공정챔버; 및 상기 공정챔버로부터 배출된 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하여 상기 유체를 재생하는 재생유닛;을 포함한다.
상기 재생유닛은, 상기 유기용제가 용해된 유체를 냉각시켜 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하는 분리모듈;을 포함할 수 있다.
상기 분리모듈은, 복수 개이고, 상기 복수의 분리모듈은, 서로 직렬로 연결될 수 있다.
상기 분리모듈은, 상기 공정챔버로부터 배출된 유체가 유입되는 분리탱크; 상기 분리탱크를 냉각하는 냉각부재; 상기 분리탱크의 하부에 형성되고, 액화되어 상기 유체로부터 분리된 유기용제가 배출되는 드레인관; 및 상기 분리탱크의 상부에 형성되고, 상기 유기용제가 분리된 상기 유체가 배출되는 제1배기관;을 포함할 수 있다.
상기 분리모듈은, 상기 분리탱크의 하부로 상기 공정챔버로부터 배출된 유체를 공급하는 유입관;을 더 포함할 수 있다.
상기 분리모듈은, 상기 제1배기관에 설치되어 상기 분리탱크의 내부압력을 유지하는 역압력조절기;를 더 포함할 수 있다.
상기 재생유닛은, 상기 분리모듈로부터 배출된 유체에 상기 유기용제를 흡수하는 흡착제를 제공하여 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하는 컬럼모듈;을 더 포함할 수 있다.
상기 컬럼모듈은, 복수 개이고, 상기 복수의 컬럼모듈은, 서로 직렬로 연결될 수 있다.
상기 컬럼모듈은, 복수 개이고, 상기 복수의 컬럼모듈은, 서로 병렬로 연결될 수 있다.
상기 컬럼모듈은, 상기 분리모듈로부터 배출된 유체에 상기 흡착제를 제공하는 흡착컬럼; 상기 흡착컬럼의 내부온도를 유지하는 온도유지부재; 및 상기 흡착제에 의해 상기 유기용제가 분리된 유체가 배출되는 제2배기관;을 포함할 수 있다.
상기 컬럼모듈은, 상기 제2배기관에 설치되어 상기 제2배기관으로 배출되는 유체에 함유된 상기 유기용제의 농도를 측정하는 농도센서;를 더 포함할 수 있다.
상기 흡착제는, 지오라이트(zeolite)일 수 있다.
상기 재생유닛은, 상기 공정챔버로부터 배출된 유체에 상기 유기용제를 흡수하는 흡착제를 제공하여 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하는 컬럼모듈;을 포함할 수 있다.
본 발명의 기판처리방법의 일 양상은, 초임계유체로 제공되는 유체를 이용하여 기판 상의 유기용제를 용해하여 상기 기판을 건조시키는 단계; 및 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하여 상기 유체를 재생하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 재생하는 단계는, 상기 유기용제가 용해된 유체를 냉각하여 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 재생하는 단계는, 상기 유체에 상기 유기용제를 흡수하는 흡착제를 제공하여 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 기판처리장치의 다른 양상은, 초임계유체로 제공되는 유체를 이용하여 기판 상의 유기용제를 용해하여 상기 기판을 건조시키는 공정챔버; 상기 유체가 액체상태로 저장되는 저장탱크; 상기 저장탱크로부터 상기 유체를 공급받아 상기 초임계유체로 만들어 상기 공정챔버로 제공하는 급수탱크; 및 상기 공정챔버로부터 배출된 유체로부터 상기 유기용제를 분리하여 상기 유체를 재생하고, 상기 재생된 유체를 상기 저장탱크에 공급하는 재생유닛;을 포함할 수 있다.
상기 재생유닛은, 상기 유기용제가 용해된 유체를 냉각하여 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하는 분리모듈;을 포함할 수 있다.
상기 재생유닛은, 상기 분리모듈에서 배출된 유체에 상기 유기용제를 흡수하는 흡착제를 제공하여 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하는 컬럼모듈;을 더 포함할 수 있다.
상기 기판처리장치는, 상기 재생유닛으로부터 배출되는 기체상태의 유체를 액체상태로 만들어 상기 저장탱크에 공급하는 제1콘덴서;를 더 포함할 수 있다.
상기 저장탱크로부터 배출된 기체상태의 상기 유체를 액체상태로 만드는 제2콘덴서; 및 상기 제2콘덴서로부터 상기 액체상태의 유체를 공급받아 상기 급수탱크에 공급하는 펌프;를 더 포함하고, 상기 급수탱크는, 상기 펌프에 의해 임계압력 이상의 가압된 상기 유체를 임계온도 이상으로 가열하여 상기 초임계유체로 만들 수 있다.
본 발명의 기판처리방법의 다른 양상은, 유체를 액체상태로 저장탱크에 저장하는 단계; 상기 저장된 유체를 초임계유체로 만드는 단계; 상기 초임계유체로 제공되는 유체를 이용하여 기판 상의 유기용제를 용해하여 상기 기판을 건조시키는 단계; 상기 유기용제가 용해된 유체로부터 상기 유기용제를 분리하여 상기 유체를 재생하는 단계; 및 상기 재생된 유체를 액체상태로 만들어 상기 저장탱크에 공급하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 재생하는 단계는, 상기 유기용제가 용해된 유체를 냉각시켜 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하는 제1재생단계;를 포함할 수 있다.
상기 재생하는 단계는, 상기 제1재생단계를 거친 유체에 상기 유기용제를 흡수하는 흡착제를 제공하여 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하는 제2재생단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 초임계유체를 이용하여 기판을 건조시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 초임계유체를 이용하여 기판을 건조시킴으로써, 건조공정이 효율적으로 수행되고, 기판의 손상이 발생하지 않는다.
본 발명에 의하면, 건조공정에 사용된 초임계유체를 재생할 수 있다.
본 발명에 의하면, 초임계유체를 냉각시켜 이로부터 유기용제를 분리할 수 있다.
본 발명에 의하면, 유기용제를 흡수하는 흡착제를 이용하여 초임계유체로 제공되는 유체로부터 유기용제를 분리할 수 있다.
본 발명에 의하면, 재생되는 초임계유체를 다시 건조공정에 재활용할 수 있어 기판의 생산단가가 절감되고, 환경오염을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 기판처리장치의 일 실시예의 평면도이다.
도 2는 도 1의 제1공정챔버의 단면도이다.
도 3은 이산화탄소의 상변화(phase transition)에 관한 도면이다.
도 4는 도 1의 제2공정챔버의 일 실시예의 단면도이다.
도 5는 도 1의 제2공정챔버의 다른 실시예의 단면도이다.
도 6은 초임계유체의 순환에 관한 도면이다.
도 7은 도 6의 재생유닛의 일 실시예의 구성도이다.
도 8은 도 6의 재생유닛의 다른 실시예의 구성도이다.
도 9는 도 7의 분리모듈의 단면도이다.
도 10은 도 6의 컬럼모듈의 단면도이다.
도 11은 기판처리방법의 일 실시예의 순서도이다.
도 12는 제1공정의 순서도이다.
도 13은 제2공정의 순서도이다.
도 14는 초임계유체의 공급 및 배기에 관한 도면이다.
도 15는 기판처리방법의 다른 실시예의 순서도이다.
도 16은 분리유닛의 효율에 관한 도면이다.
도 17은 분리유닛에 효율에 관한 표이다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 기판처리장치(100)는 기판(S)에 대하여 세정공정을 수행하는 장치이다.
여기서, 기판(S)은 실리콘웨이퍼를 비롯한 다양한 웨이퍼, 유리기판, 유기기판 등을 포함하는 것은 물론 상술한 예 이외에도 반도체소자, 디스플레이 및 그 외의 박막에 회로가 형성된 물건의 제조에 이용되는 기판을 모두 포함하는 포괄적인 개념으로 해석되어야 한다.
이하에서는 기판처리장치(100)의 일 실시예에 관하여 설명한다.
도 1은 기판처리장치(100)의 일 실시예의 평면도이다.
기판처리장치(100)는 인덱스모듈(1000), 공정모듈(2000), 초임계유체공급유닛(3000) 및 재생유닛(4000)을 포함한다. 인덱스모듈(1000)은 외부로부터 기판(S)을 반송받아 공정모듈(2000)로 기판(S)을 제공하고, 공정모듈(2000)은 기판(S)에 대한 세정공정을 수행한다. 초임계유체공급유닛(3000)은 세정공정에 이용되는 초임계유체를 공급하고, 재생유닛(4000)은 세정공정에 사용된 초임계유체를 재생한다.
인덱스모듈(1000)은 설비전방단부모듈(EFEM: equipment front end module)로서, 로드포트(1100)와 이송프레임(1200)을 포함한다. 로드포트(1100), 이송프레임(1200) 및 공정모듈(2000)은 순차적으로 일렬로 배치될 수 있다. 여기서, 로드포트(1100), 이송프레임(1200) 및 공정모듈(2000)이 배열된 방향을 제1방향(X)으로 지칭한다. 또한, 상부에서 바라볼 때 제1방향(X)에 수직인 방향을 제2방향(Y)으로 지칭하고, 제1방향(X)과 제2방향(Y)에 수직인 방향을 제3방향(Z)으로 지칭하기로 한다.
인덱스모듈(1000)에는 하나 또는 복수의 로드포트(1100)가 제공될 수 있다. 로드포트(1100)는 이송프레임(1200)의 일측에 배치된다. 로드포트(1100)가 복수인 경우에는, 로드포트(1100)는 제2방향(Y)에 따라 일렬로 배치될 수 있다. 로드포트(1100)의 수와 배치는 상술한 예로 한정되지 아니하며, 기판처리장치(100)의 풋 프린트, 공정효율, 다른 기판처리장치(100)와의 배치 등의 다양한 요소를 고려하여 적절히 선택될 수 있다.
로드포트(1100)에는 기판(S)이 수용되는 캐리어(C)가 놓인다. 캐리어(C)는 외부로부터 반송되어 로드포트(1100)에 로딩되거나 또는 로드포트(1100)로부터 언로딩되어 외부로 반송된다. 예를 들어, 캐리어(C)는 오버헤드트랜스퍼(OHT: overhead hoist transfer) 등의 반송장치에 의해 기판처리장치(100)들 간에 반송될 수 있다. 여기서, 기판(S)의 반송은 오버헤드트랜스퍼 대신 자동안내차량(automatic guided vehicle), 레일안내차량(rail guided vehicle) 등의 다른 반송장치 또는 작업자에 의해 수행될 수 있다.
캐리어(C)에는 기판(S)이 수용된다. 캐리어(C)로는 전면개방일체형포드(FOUP: front opening unified pod)가 사용될 수 있다.
캐리어(C)의 내부에는 기판(S)의 가장자리를 지지하는 슬롯이 하나 이상 형성된다. 슬롯이 복수인 경우에는, 제3방향(Z)에 따라 서로 이격되어 형성될 수 있다. 이에 따라 캐리어(C)의 내부에 기판(S)이 놓일 수 있다. 예를 들어, 캐리어(C)는 25장의 기판(S)을 수납할 수 있다.
캐리어(C)는 내부는 개폐가능한 도어에 의해 외부와 격리되어 밀폐될 수 있다. 이에 따라 캐리어(C)의 내부에 수용된 기판(S)이 오염되는 것이 방지된다.
이송프레임(1200)은 로드포트(1100)에 안착된 캐리어(C)와 공정모듈(2000) 간에 기판(S)을 반송한다. 이송프레임(1200)은 인덱스로봇(1210)과 인덱스레일(1220)을 포함한다.
인덱스레일(1220)은 인덱스로봇(1210)이 이동하는 경로를 제공한다. 인덱스레일(1220)은 그 길이방향이 제2방향(Y)에 나란하게 제공될 수 있다.
인덱스로봇(1210)은 기판(S)을 반송한다. 인덱스로봇(1210)은 베이스(1211), 보디(1212) 및 암(1213)을 가질 수 있다.
베이스(1211)는 인덱스레일(1220) 상에 설치되며, 인덱스레일(1220)을 따라 이동할 수 있다. 보디(1212)는 베이스(1211)에 결합되며, 베이스(1211) 상에서 제3방향(Z)을 따라 이동하거나 또는 제3방향(Z)을 축으로 회전할 수 있다. 암(1213)은 보디(1212)에 설치되며, 전진 및 후진을 하여 이동할 수 있다. 암(1213)의 일단에는 핸드가 구비되어 기판(S)을 집거나 놓을 수 있다. 인덱스로봇(1210)에는 하나 또는 복수의 암(1213)이 제공되는데, 복수의 암(1213)이 제공되는 경우에는 서로 제3방향(Z)에 따라 보디(1212)에 적층되어 배치되며, 각각의 암(1213)은 개별적으로 구동될 수 있다.
이에 따라 인덱스로봇(1210)은 인덱스레일(1220) 상에서 베이스(1211)가 제2방향(Y)에 따라 이동하며, 보디(1212)와 암(1213)의 동작에 따라 캐리어(C)로부터 기판(S)을 인출하여 이를 공정모듈(2000)로 반입하거나 또는 공정모듈(2000)로부터 기판(S)을 인출하여 캐리어(C)에 수납할 수 있다.
한편, 이송프레임(1200)에는 인덱스레일(1220)이 생략되고, 인덱스로봇(1210)이 이송프레임(1200)에 고정되어 설치될 수도 있다. 이 경우에 인덱스로봇(1210)이 이송프레임(1200)의 중앙부에 배치될 수 있다.
공정모듈(2000)은 인덱스모듈(1000)로부터 기판(S)을 반송받아 기판(S)에 대하여 세정공정을 수행한다. 공정모듈(2000)은 버퍼챔버(2100), 이송챔버(2200), 제1공정챔버(2300) 및 제2공정챔버(2500)를 포함한다. 버퍼챔버(2100)와 이송챔버(2200)는 제1방향(X)에 따라 배치되며, 이송챔버(2200)는 그 길이방향이 제1방향(X)에 나란하도록 배치된다. 공정챔버들(2300, 2500)은 이송챔버(2200)의 제2방향(Y)의 측면에 배치될 수 있다.
여기서, 제1공정챔버(2300)는 이송챔버(2200)의 제2방향(Y)의 일측에 배치되고, 제2공정챔버(2500)는 제1공정챔버(2300)가 배치된 반대방향의 타측에 배치될 수 있다. 제1공정챔버(2300)는 하나 또는 복수일 수 있으며, 복수인 제1공정챔버(2300)는 이송챔버(2200)의 일측에 제1방향(X)에 따라 배치되거나 제3방향(Z)에 따라 적층되거나 또는 이들의 조합에 의해 배치될 수 있다. 마찬가지로 제2공정챔버(2500)도 하나 또는 복수일 수 있으며, 복수의 제2공정챔버(2500)는 이송챔버(2200)의 타측에 제1방향(X)에 따라 배치되거나, 제3방향(Z)에 따라 적층되거나 또는 이들의 조합에 의해 배치될 수 있다.
다만, 공정모듈(2000)에서 각 챔버들의 배치가 상술한 예로 한정되는 것은 아니며, 공정효율을 고려하여 적절하게 변형될 수 있다. 예를 들어, 필요에 따라 제1공정챔버(2300)와 제2공정챔버(2500)가 이송모듈의 같은 측면에 제1방향(X)에 따라 배치되거나 또는 서로 적층되어 배치되는 것도 가능하다.
버퍼챔버(2100)는 이송프레임(1200)과 이송챔버(2200)의 사이에 배치되어 인덱스모듈(1000)과 공정모듈(2000) 간에 반송되는 기판(S)이 임시로 머무르는 버퍼공간을 제공한다. 버퍼챔버(2100)의 내부에는 기판(S)이 놓이는 버퍼슬롯이 하나 또는 복수 개 제공된다. 버퍼슬롯이 복수인 경우에는 제3방향(Z)을 따라 서로 이격될 수 있다.
버퍼슬롯에는 인덱스로봇(1210)에 의해 캐리어(C)로부터 인출된 기판(S)이 안착되거나 또는 이송챔버(2200)의 이송로봇(2210)에 의해 공정챔버들(2300, 2500)로부터 반출된 기판(S)이 안착될 수 있으며, 반대로 인덱스로봇(1210)이나 이송로봇(2210)은 버퍼슬롯으로부터 기판(S)을 반출하여 캐리어(C)에 수용하거나 공정챔버들(2300, 2500)로 반송할 수 있다.
이송챔버(2200)는 그 둘레에 배치되는 챔버들(2100, 2300, 2500) 간에 기판(S)을 반송한다. 이송챔버(2200)의 제1방향(X)의 일측에는 버퍼챔버(2100)가 배치되며, 이송챔버(2200)의 제2방향(Y)의 일측 또는 양측에는 공정챔버들(2300, 2500)이 배치될 수 있는데, 이에 따라 이송챔버(2200)는 버퍼챔버(2100), 제1공정챔버(2300) 및 제2공정챔버(2500) 간의 기판(S)의 반송을 수행하게 된다.
이송챔버(2200)는 이송레일(2220) 및 이송로봇(2210)을 포함한다. 이송레일(2220)은 이송로봇(2210)이 이동하는 경로를 제공한다. 이송레일(2220)은 제1방향(X)에 나란하게 제공될 수 있다. 이송로봇(2210)은 기판(S)을 반송한다. 이송로봇(2210)은 베이스(2211), 보디(2212) 및 암(2213)을 포함하며, 이송로봇(2210)의 각 구성요소는 인덱스로봇(1210)의 구성요소와 유사하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 이송로봇(2210)은 베이스(2211)가 이송레일(2220)을 따라 이동하면서 보디(2212) 및 암(2213)의 작동에 의해 버퍼챔버(2100), 제1공정챔버(2300) 및 제2공정챔버(2500) 간에 기판(S)을 반송한다.
제1공정챔버(2300)와 제2공정챔버(2500)는 각각 기판(S)에 대하여 상이한 공정을 수행한다. 여기서, 제1공정챔버(2300)에서 수행되는 제1공정과 제2공정챔버(2500)에서 수행되는 제2공정은 서로 순차적으로 수행되는 공정일 수 있다. 예를 들어, 제1공정챔버(2300)에서는, 케미컬공정, 세척공정 및 제1건조공정이 수행되고, 제2공정챔버(2500)에서는 제1공정의 후속공정으로 제2건조공정이 수행될 수 있다. 여기서, 제1건조공정은 유기용제를 이용하여 수행되는 습식건조공정이고, 제2건조공정은 초임계유체를 이용하여 수행되는 초임계건조공정일 수 있다. 제1건조공정과 제2건조공정은 경우에 따라 선택적으로 어느 하나의 건조공정만이 수행될 수도 있다.
이하에서는 제1공정챔버(2300)에 관하여 설명한다. 도 2는 도 1의 제1공정챔버(2300)의 단면도이다.
제1공정챔버(2300)에서는 제1공정이 수행된다. 여기서, 제1공정은 케미컬공정, 세척공정 및 제1건조공정 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 이 중 제1건조공정은 생략될 수도 있다.
제1공정챔버(2300)는 하우징(2310) 및 공정유닛(2400)을 포함한다. 하우징(2310)은 제1공정챔버(2300)의 외벽을 형성하고, 공정유닛(2400)은 하우징(2310)의 내부에 위치하여 제1공정을 수행한다.
공정유닛(2400)은 스핀헤드(2410), 유체공급부재(2420), 회수통(2430) 및 승강부재(2440)를 포함할 수 있다.
스핀헤드(2410)에는 기판(S)이 안착되며, 공정이 진행되는 중에 기판(S)을 회전시킨다. 스핀헤드(2410)는 지지플레이트(2411), 지지핀(2412), 척킹핀(2413), 회전축(2414) 및 모터(2415)를 포함할 수 있다.
지지플레이트(2411)는 상부가 대체로 기판(S)과 유사한 형상, 즉 원형을 가지도록 제공된다. 지지플레이트(2411)의 상부에는 기판(S)이 놓이는 복수의 지지핀(2412) 및 기판(S)을 고정하는 복수의 척킹핀(2413)이 형성된다. 지지플레이트(2411)의 하면에는 모터(2415)에 의해 회전되는 회전축(2414)이 고정되어 결합된다. 모터(2415)는 외부전원을 이용하여 회전력을 발생시켜 회전축(2414)을 통해 지지플레이트(2411)를 회전시킨다. 이에 따라 스핀헤드(2410)에 기판(S)이 안착되고, 제1공정이 진행되는 중에 지지플레이트(2411)가 회전하여 기판(S)을 회전시킬 수 있다.
지지핀(2412)은 지지플레이트(2411)의 상면에 제3방향(Z)으로 돌출되며, 복수의 지지핀(2412)은 서로 미리 정해진 간격으로 이격되어 배치된다. 상부에서 바라볼 때 전체적인 지지핀들(2412)의 배치는 환형의 링 형상을 이룰 수 있다. 지지핀(2412)에는 기판(S)의 후면이 올려지게 된다. 이에 따라 기판(S)은 지지핀(2412)에 의해 지지플레이트(2411)의 상면으로부터 지지핀(2412)이 돌출된 거리로 이격되어 안착된다.
척킹핀(2413)은 지지플레이트(2411)의 상면에 제3방향(Z)으로 지지핀(2412)보다 더 길게 돌출되며, 지지플레이트(2411)의 중심으로부터 지지핀(2412)보다 멀리 떨어진 위치에 배치된다. 척킹핀들(2413)은 지지플레이트(2411)의 반경방향을 따라 고정위치와 픽업위치 간에 이동할 수 있다. 여기서, 고정위치는 지지플레이트(2411)의 중심으로부터 기판(S)의 반경에 대응되는 거리만큼 떨어진 위치이며, 픽업위치는 고정위치보다 지지플레이트(2411)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 척킹핀(2413)은 이송로봇(2210)에 의해 스핀헤드(2410)에 기판(S)이 로딩될 때는 픽업위치에 위치하며, 기판(S)이 로딩되어 공정이 진행되면 고정위치로 이동하여 기판(S)의 측면에 접촉하여 기판(S)을 정위치에 고정시키고, 공정이 종료되어 이송로봇(2210)이 기판(S)을 픽업하여 기판(S)이 언로딩될 때에는 다시 픽업위치로 이동할 수 있다. 이에 따라 척킹핀(2413)은 스핀헤드(2410)가 회전할 때 회전력에 의해 기판(S)이 정위치에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
유체공급부재(2420)는 기판(S)에 유체를 공급한다. 유체공급부재(2420)는 노즐(2421), 지지대(2422), 지지축(2423) 및 구동기(2424)를 포함할 수 있다. 지지축(2423)은 그 길이 방향이 제3방향(Z)에 따라 제공되며, 지지축(2423)의 하단에는 구동기(2424)가 결합된다. 구동기(2424)는 지지축(2423)을 회전시키거나 제3방향(Z)에 따라 상하로 이동시킨다. 지지축(2423)의 상부에는 지지대(2422)가 수직하게 결합된다. 노즐(2421)은 지지대(2422)의 일단의 저면에 설치된다. 노즐(2421)은 구동기(2424)에 의한 지지축(2423)의 회전 및 승강에 의해 공정위치와 대기위치 간에서 이동할 수 있다. 여기서, 공정위치는 노즐(2421)이 지지플레이트(2411)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기위치는 노즐(2421)이 지지플레이트(2411)의 수직 상부에서 벗어난 위치이다.
공정유닛(2400)에는 하나 또는 복수의 유체공급부재(2420)가 제공될 수 있다. 유체공급부재(2420)가 복수인 경우에는, 각 유체공급부재(2420)는 서로 상이한 유체를 공급한다. 예를 들어, 복수의 유체공급부재(2420)는 각각 세정제, 린스제 또는 유기용제를 공급할 수 있다. 여기서, 세정제는 과산화수소(H2O2) 용액이나 과산화수소용액에 암모니아(NH4OH), 염산(HCl) 또는 황산(H2SO4)를 혼합한 용액 또는 불산(HF) 용액 등이 사용되고, 린스제로는 주로 순수가 사용되며, 유기용제로는 이소프로필알코올을 비롯하여 에틸글리콜(ethyl glycol), 1-프로파놀(propanol), 테트라하이드로프랑(tetra hydraulic franc), 4-하이드록시(hydroxyl), 4-메틸(methyl), 2-펜타논(pentanone), 1-부타놀(butanol), 2-부타놀, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), n-프로필알코올(n-propyl alcohol), 디메틸에틸(dimethylether) 등이 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1유체공급부재(2420a)는 암모니아과산화수소용액을 분사하고, 제2유체공급부재(2420b)는 순수를 분사하고, 제3유체공급부재(2420c)는 이소프로필알코올용액을 분사할 수 있다. 다만, 유기용제는 액체가 아닌 기체상태로 제공될 수도 있으며, 기체상태의 증기로 제공될 때에는 불활성기체와 혼합되어 제공될 수 있다.
상술한 유체공급부재(2420)는 스핀헤드(2410)에 기판(S)이 안착되면 대기위치로부터 공정위치로 이동하여 기판(S)의 상부로 상술한 유체를 공급할 수 있다. 예를 들어, 유체공급부가 세정제, 린스제, 유기용제를 공급함에 따라 각각 케미컬공정, 세척공정, 제1건조공정이 수행될 수 있다. 이와 같이 공정이 수행되는 동안 스핀헤드(2410)는 모터(2415)에 의해 회전하여 기판(S)의 상면에 유체가 골고루 제공되도록 할 수 있다.
회수통(2430)은 제1공정이 수행되는 공간을 제공하며, 이 과정에서 사용되는 유체를 회수한다. 회수통(2430)은 상부에서 바라볼 때 스핀헤드(2410)를 둘러싸도록 그 둘레에 배치되며, 상부가 개방된다. 공정유닛(2400)에는 하나 또는 복수의 회수통(2430)이 제공될 수 있다. 이하에서는 제1회수통(2430a), 제2회수통(2430b), 제3회수통(2430c)의 세 개의 회수통(2430)을 가지는 공정유닛(2400)을 기준으로 설명한다. 다만, 회수통(2430)의 수는 사용되는 유체의 수 및 제1공정의 조건에 따라 이와 상이하게 선택될 수도 있다.
제1회수통(2430a), 제2회수통(2430b) 및 제3회수통(2430c)은 각각 스핀헤드(2410)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되며, 제1회수통(2430a), 제2회수통(2430b), 제3회수통(2430c)의 순으로 스핀헤드(2410)의 중심으로부터 멀어지면서 배치된다. 즉, 제1회수통(2430a)은 스핀헤드(2410)를 감싸고, 제2회수통(2430b)은 제1회수통(2430a)을 감싸고, 제3회수통(2430c)은 제2회수통(2430b)을 감싸도록 제공된다. 이에 따라 각 유입구(2431)는 제3방향(Z)으로 배열되게 된다.
제1회수통(2430a)에는 제1회수통(2430a)의 내측공간에 의해 제1유입구(2431a)가 제공된다. 제2회수통(2430b)에는 제1회수통(2430a)과 제2회수통(2430b) 사이의 공간에 의해 제2유입구(2431b)가 제공된다. 제3회수통(2430c)에는, 제2회수통(2430b)과 제3회수통(2430c) 사이의 공간에 의해 제3유입구(2431c)가 제공된다. 각각의 회수통(2430a, 2430b, 2430c) 의 저면에는 제3방향(Z)에 따라 아래로 연장되는 회수라인(2432)이 연결된다. 각 회수라인들(2432a, 2432b, 2433c)은 각각의 회수통(2430a, 2430b, 2430c)에 회수된 유체를 배출하여 외부의 유체재생시스템(미도시)에 공급한다. 유체재생시스템(미도시)은 회수된 유체를 재사용할 수 있도록 재생할 수 있다.
승강부재(2440)는 회수통(2430)을 제3방향(Z)으로 이동시킨다. 이에 따라 회수통(2430)의 스핀헤드(2410)에 대한 상대 높이가 변경되어, 회수통(2430)인 복수인 경우에는, 어느 하나의 회수통(2430)의 유입구(2431)가 스핀헤드(2410)에 안착된 기판(S)의 수평면 상에 위치하도록 선택적으로 조절할 수 있다.
승강부재(2440)는, 브라켓(2441), 승강축(2442) 및 승강기(2443)를 포함한다. 브라켓(2441)은 회수통(2430)에 고정되어 설치되며, 브라켓(2441)의 일단에는 승강기(2443)에 의해 제3방향(Z)으로 이동되는 승강축(2442)이 고정되어 결합된다. 회수통(2430)이 복수인 경우에는, 브라켓(2441)은 최외곽의 회수통(2430)에 결합될 수 있다.
승강부재(2440)는 기판(S)이 스핀헤드(2410)에 로딩되거나 스핀헤드(2410)로부터 언로딩될 때 회수통(2430)이 기판(S)을 반송하는 이송로봇(2210)의 경로를 간섭하지 않도록 회수통(2430)을 아래로 이동시킬 수 있다.
또한, 승강부재(2440)는 유체공급부에 의해 유체가 공급되고 스핀헤드(2410)가 회전하여 제1공정이 진행되는 동안, 기판(S)의 회전에 따라 원심력에 의해 기판(S)으로부터 튕겨나는 유체가 회수되도록 회수통(2430)을 제3방향(Z)으로 이동시켜 회수통(2430)의 유입구(2431)가 기판(S)과 동일한 수평면 상에 위치하도록 조절할 수 있다. 예를 들어, 제1공정이 세정제에 의한 케미컬공정이 수행되고, 이어 린스제에 의한 세척공정이 수행된 후, 유기용제에 의한 제1건조공정의 순서로 진행되는 경우, 세정제 공급 시에는 제1유입구(2431a)를, 린스제 공급 시에는 제2유입구(2431b)를, 유기용제 공급 시에는 제3유입구(2431c)를 기판(S)의 수평면으로 이동시켜, 제1회수통(2430a), 제2회수통(2430b), 제3회수통(2430c)이 각각의 유체를 회수하도록 할 수 있다. 이처럼, 사용한 유체를 회수하면, 환경오염이 예방되고, 또한 고가의 유체들을 재활용할 수 있게 되므로 반도체제조비용이 절감되는 장점이 있다.
한편, 승강부재(2440)는 회수통(2430)을 이동시키는 대신 스핀헤드(2410)를 제3방향(Z)으로 이동시키는 구성을 가질 수도 있다.
이하에서는 제2공정챔버(2500)에 관하여 설명한다.
제2공정챔버(2500)에서는 제2공정이 수행된다. 여기서, 제2공정은 초임계유체를 이용하여 기판(S)을 건조시키는 제2건조공정일 수 있다.
초임계유체란, 물질이 임계온도와 임계압력을 초과한 상태에 즉 임계상태에 도달하여 액체와 기체를 구분할 수 없는 상태의 유체를 의미한다. 초임계유체는 분자밀도는 액체에 가깝지만, 점성도는 기체에 가까운 성질을 가진다. 이러한 초임계유체는 확산력, 침투성, 용해력이 매우 높아 화학반응에 유리하며, 표면장력이 매우 낮아 미세구조에 계면장력을 가하지 않으므로, 반도체소자의 건조공정 시 건조효율이 우수하고 도괴현상을 회피할 수 있어 유용하게 사용될 수 있다.
이하에서는 기판(S)의 건조에 주로 사용되는 이산화탄소(CO2)의 초임계유체를 기준으로 설명한다. 다만, 초임계유체의 성분 및 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 이산화탄소의 상변화에 관한 도면이다. 이산화탄소는 온도가 31.1℃ 이상, 압력이 7.38Mpa 이상이 되면 초임계상태가 된다. 이산화탄소는 독성이 없고, 불연성이며, 비활성인 특징을 지니며, 초임계이산화탄소는 다른 유체에 비해 임계온도와 임계압력이 낮아 온도와 압력을 조절하여 그 용해력을 제어하기 용이하고, 물이나 기타 유기용제와 비교하여 10~100배 가량 확산계수가 낮고 표면 장력이 극히 작은 등 건조공정에 이용하기 유리한 물성을 가진다. 또한, 이산화탄소는 다양한 화학반응의 부산물로 생성된 것을 재활용하여 사용할 수 있을 뿐 아니라 건조공정에 사용된 초임계이산화탄소를 순환하여 재이용할 수 있어 환경에 부담을 주지 않고 사용할 수 있다.
도 4는 도 1의 제2공정챔버(2500)의 일 실시예의 단면도이다. 제2공정챔버(2500)의 일 실시예는 하우징(2510), 가열부재(2520), 지지부재(2530), 초임계유체공급관(2540) 및 배출관(2550)을 포함한다.
하우징(2510)의 내부는 외부로부터 밀폐되며 기판(S)을 건조하는 공간을 제공한다. 하우징(2510)은 고압에 충분히 견딜 수 있는 재질로 제공된다. 하우징(2510)의 내벽과 외벽 사이에는 하우징(2510)의 내부를 가열하는 가열부재(2520)가 설치될 수 있다. 물론, 가열부재(2520)의 위치는 이에 한정되지 않으며 이와 상이한 위치에 설치될 수 있다.
지지부재(2530)는 기판(S)을 지지한다. 지지부재(2530)는 하우징(2510) 내부에 고정되어 설치될 수 있다. 또는 지지부재(2530)는 고정되는 대신 회전이 가능한 구조로 제공되어 지지부재(2530)에 안착된 기판(S)을 회전시킬 수 있다.
초임계유체공급관(2540)은 하우징(2510) 내부에 초임계유체를 공급한다. 초임계유체공급관(2540)은 상부공급관(2540a)과 하부공급관(2540b) 중 적어도 하나를 포함한다. 상부공급관(2540a)은 하우징(2510)의 상부 및 초임계유체공급유닛(3000)에 연결된다. 하부공급관(2540b)은 하우징(2510)의 하부 및 초임계유체공급유닛(3000)에 연결된다. 상부공급관(2540a) 및 하부공급관(2540b)에는 각각 유량을 조절하는 밸브(V)가 설치될 수 있다. 이러한 밸브(V)는 개폐밸브 또는 유량조절밸브일 수 있다. 이에 따라 초임계유체는 제2건조공정의 진행에 따라 상부공급관(2540a) 및 하부공급관(2540b) 중 어느 하나 또는 둘 모두를 통해 하우징(2510) 내부에 공급될 수 있다. 여기서, 하부공급관(2540b)은 상부공급관(2540a)으로부터 분기되는 형태로 제공되어, 상부공급관(2540a)과 하부공급관(2540b)이 동일한 초임계유체공급유닛(3000)에 연결될 수 있다. 또는 상부공급관(2540a)과 하부공급관(2540b)은 서로 별개의 초임계유체공급유닛(3000)에 연결될 수도 있다.
배출관(2550)은 하우징(2510)의 내부의 초임계유체를 외부로 배출한다. 배출관(2550)에는 밸브(V)가 설치될 수 있다. 배출관(2550)은 하우징(2510)의 하부에 배치될 수 있다. 또는 선택적으로 배출관(2550)은 하우징(2510)의 상부에 배치될 수 있다.
도 5는 도 1의 제2공정챔버(2500)의 다른 실시예의 단면도이다. 제2공정챔버(2500)의 다른 실시예는 기체공급관(2560)을 더 포함할 수 있다.
기체공급관(2560)은 하우징(2510) 내부에 불활성기체를 공급한다. 여기서, 불활성기체로는 질소(N2)를 비롯한 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar) 등이 사용될 수 있다. 기체공급관(2560)은 하우징(2510)과 기체공급원(G)에 연결된다. 기체공급관(2560)은 하우징(2510)의 상부에 연결될 수 있다. 기체공급관(2560)에는 유량을 조절하는 밸브(V)가 설치될 수 있다.
한편, 제2공정챔버(2500)에 기체공급관(2560)이 제공되는 경우에는, 배출관(2550)을 통해 불활성기체가 배출될 수도 있다. 이를 위하여 제2공정챔버(2500)에는 2개의 배출관(2550a, 2550b)이 제공될 수도 있다. 이때, 제1배출관(2550a)으로는 초임계유체가 배출되고, 제2배출관(2550b)으로는 불활성기체가 배출될 수 있다.
상술한 제2공정챔버(2500)에서, 초임계유체공급관(2540), 기체공급관(2560), 배출관(2550)의 수와 배치는 공정효율, 풋 프린트 등을 고려하여 변경될 수 있다. 예를 들어, 초임계유체공급관(2540)이나 배출관(2550)은 하우징(2510)의 측면에 배치될 수 있을 것이다. 다른 예를 들어, 제1배출관(2550a)은 하우징(2510)의 하부에 연결되고, 제2배출관(2550b)은 하우징(2510)의 상부에 연결될 수 있다.
이러한 제2공정챔버(2500)는, 초임계유체를 이용하여 제2건조공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제2공정챔버(2500)는 제1공정챔버(2300)에서 케미컬공정, 세척공정, 유기용제에 의한 제1건조공정이 순서대로 처리된 기판(S)에 대하여 초임계유체를 이용하여 제2건조공정을 수행할 수 있다. 이송로봇(2210)에 의해 기판(S)이 지지부재(2530)에 안착되면, 가열부재(2520)가 하우징(2510) 내부를 가열하고, 초임계유체공급관(2540)을 통해 초임계유체가 공급된다. 이로써, 하우징(2510) 내부에 초임계분위기가 형성된다. 초임계분위기가 형성되면 초임계유체가 제1공정챔버(2300)에서 마지막으로 수행된 제1건조공정에서 이용된 뒤 건조가 완벽히 이루어지지 않아 기판(S)에 잔류하는 유기용제를 용해한다. 유기용제가 충분히 용해되고 기판(S)이 건조되면, 배출구를 통해 초임계유체가 배출되고, 이송로봇(2210)에 의해 기판(S)이 지지부재(2530)로부터 언로딩되어 반출된다.
초임계유체공급유닛(3000)은 상술한 제2공정챔버(2500)로 초임계유체를 공급하고, 재생유닛(4000)은 제2공정챔버(2500)에서 사용된 초임계유체를 재생하여 이를 초임계유체공급유닛(3000)으로 공급한다. 초임계유체공급유닛(3000)과 재생유닛(4000)은 각각 기판처리장치(100)와 독립된 별개의 장치로 구현되거나 또는 그 전부 또는 일부가 기판처리장치(100)의 일 구성요소로 포함되도록 제공될 수 있다.
이하에서는 이산화탄소의 초임계유체를 기준으로 설명한다. 다만, 이는 용이하게 설명을 하기 위한 것에 불과하므로, 초임계유체의 성분은 이와 상이할 수 있다.
도 6은 초임계유체의 순환에 관한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이 초임계유체는 초임계유체공급유닛(3000), 제2공정챔버(2500) 및 재생유닛(4000)을 순환하면서 재활용될 수 있다.
초임계유체공급유닛(3000)은, 저장탱크(3100), 급수탱크(3200), 제1콘덴서(3300), 제2콘덴서(3400) 및 펌프(3500)를 포함할 수 있다.
저장탱크(3100)에는 이산화탄소가 액체상태로 저장된다. 이산화탄소는 외부 또는 재생유닛(4000)으로부터 공급되어 저장탱크(3100)에 저장될 수 있다. 이때, 외부 또는 재생유닛(4000)으로부터 공급되는 이산화탄소는 기체상태일 수 있는데, 제1콘덴서(3300)는 이를 액체상태로 만들어 저장탱크(3100)에 공급한다. 액상의 이산화탄소는 기상인 경우보다 부피가 매우 작으므로 저장탱크(3100)에는 대량의 이산화탄소가 저장될 수 있다.
급수탱크(3200)는 저장탱크(3100)로부터 이산화탄소를 제공받아 이를 초임계유체로 만들고, 초임계유체를 공정모듈(2000)의 제2공정챔버(2500)에 제공한다. 저장탱크(3100)에 저장된 이산화탄소는 저장탱크(3100)와 급수탱크(3200)를 잇는 라인에 설치된 밸브(V)가 열리면 기체상태로 변하면서 급수탱크(3200)로 이동한다. 여기서, 저장탱크(3100)와 급수탱크(3200)를 잇는 라인에는 제2콘덴서(3400)와 펌프(3500)가 설치될 수 있다. 제2콘덴서(3400)는 기체상태의 이산화탄소를 액상으로 변화시키고, 펌프(3500)는 액상의 이산화탄소를 임계압력 이상으로 가압된 기체로 만들어 급수탱크(3200)에 공급한다. 급수탱크(3200)는 공급받은 이산화탄소를 임계온도 이상으로 가열하여 초임계유체로 만들고, 제2공정챔버(2500)로 보낸다. 이때, 급수탱크(3200)에서 나오는 이산화탄소의 압력은 100~150bar로 가압된 상태일 수 있다. 한편, 제2공정챔버(2500)에서 공정의 진행에 따라 액상이나 기상의 이산화탄소가 요구되는 경우가 있을 수 있는데, 이때에는 급수탱크(3200)가 액상 또는 기상의 이산화탄소를 제2공정챔버(2500)에 제공할 수도 있다.
도 7은 도 6의 재생유닛(4000)의 일 실시예의 구성도이고, 도 8은 도 6의 재생유닛(4000)의 다른 실시예의 구성도이다.
재생유닛(4000)은 제2공정챔버(2500)에서 제2건조공정에 사용되어 유기용제를 함유하는 초임계유체를 재생하여 이를 초임계유체공급유닛(3000)으로 공급한다. 재생유닛(4000)은 분리모듈(4100) 및 컬럼모듈(4200) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
분리모듈(4100)은 이산화탄소를 냉각시켜 이산화탄소에 함유된 유기용제를 액화시킴으로써 이산화탄소로부터 유기용제를 분리한다. 컬럼모듈(4200)은 이산화탄소를 유기용제를 흡수하는 흡착제(A)가 제공되는 공간을 통과시켜 이산화탄소로부터 유기용제를 분리한다.
재생유닛(4000)에는 복수의 분리모듈(4100)이 제공될 수 있다. 이때, 각각의 분리모듈(4100)은 서로 직렬로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1분리모듈(4100a)은 제2공정챔버(2500)에 연결되어, 일차로 이산화탄소와 유기용제를 분리한다. 다시 제2분리모듈(4100b)은 제1분리모듈(4100a)에 연결되어, 이차로 이산화탄소와 유기용제를 분리한다. 이에 따라 분리모듈(4100)에 의해 이산화탄소와 유기용제의 분리가 복수 회에 거쳐 수행되어 더욱 순수한 이산화탄소를 획득할 수 있다.
또한, 재생유닛(4000)에는 복수의 컬럼모듈(4200)이 제공될 있다. 이때, 각각의 컬럼모듈(4200)은 서로 직렬로 연결될 수 있다. 이때에도 컬럼모듈(4200)에 의한 이산화탄소와 유기용제의 분리가 복수 회로 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1컬럼모듈(4200a)은 분리모듈(4100)에 연결되어, 일차로 이산화탄소로부터 유기용제를 걸러낸다. 다시 제2컬럼모듈(4200b)은 제1컬럼모듈(4200a)에 연결되어, 이차로 이산화탄소로부터 유기용제를 걸러낸다.
또는 컬럼모듈(4200)은 서로 병렬로 연결될 수도 있다. 컬럼모듈(4200)에 의한 유기용제의 분리에는 시간이 많이 소요되며, 컬럼모듈(4200)은 한번에 많은 양의 이산화탄소를 처리하기 힘든데, 복수의 컬럼모듈(4200)을 병렬로 배치하면, 다량의 이산화탄소를 처리할 수 있다. 예를 들어, 제1컬럼모듈(4200a), 제2컬럼모듈(4200b), 제3컬럼모듈(4200c)이 각각 분리모듈(4100)에 연결되어, 이산화탄소로부터 유기용제를 걸러내고, 이를 초임계유체공급유닛(3000)에 제공한다.
도 9는 도 8의 분리모듈(4100)의 단면도이다. 분리모듈(4100)은 분리탱크(4110), 냉각부재(4120), 유입관(4130), 배기관(4140), 드레인관(4150) 및 압력조절기(4160)를 포함할 수 있다.
분리탱크(4110)는 이산화탄소와 유기용제의 분리가 수행되는 공간을 제공한다. 냉각부재(4120)는 분리탱크(4110)의 내벽과 외벽의 사이에 설치되어 분리탱크(4110)를 냉각시킨다. 냉각부재(4120)는 냉각수가 흐르는 파이프라인으로 구현될 수 있다.
유입관(4130)으로는 제2공정챔버(2500)에서 배출된 이산화탄소가 유입된다. 분리모듈(4100)에 복수인 경우에는, 앞선 분리모듈(4100)로부터 배출된 이산화탄소가 유입될 수도 있다. 유입관(4130)은 일단이 분리탱크(4110)의 하부로 이산화탄소를 제공하도록 제공될 수 있다. 분리탱크(4110)의 하부로 제공되는 이산화탄소는 냉각부재(4120)에 의해 냉각된다. 이에 따라 이산화탄소에 함유된 유기용제가 액화되어 이산화탄소로부터 분리된다.
분리된 이산화탄소는 분리탱크(4110)의 상부에 연결된 배기관(4140)을 통해 배출되고, 액상의 유기용제는 분리탱크(4110)의 하부에 연결된 드레인관(4150)을 통해 배출된다. 유입관(4130), 배기관(4140) 및 드레인관(4150)에는 각각 밸브(V)가 설치되어 유입 및 배출여부가 조절될 수 있다.
압력조절기(4160)는 분리탱크(4110)의 내부압력을 조절한다. 예를 들어, 압력조절기(4160)는 배기관(4140)에 설치되는 역압력조절기일 수 있다.
도 10은 도 6의 컬럼모듈(4200)의 단면도이다. 컬럼모듈(4200)은 흡착컬럼(4210), 온도유지부재(4220), 유입관(4230), 배기관(4240) 및 농도센서(4250)를 포함할 수 있다.
흡착컬럼(4210)은 이산화탄소로부터 유기용제가 분리되는 공간을 제공한다. 흡착컬럼(4210)의 내부에는 흡착제(A)가 제공된다. 여기서, 흡착제(A)는 유기용재를 흡수하는 재질로 제공될 수 있다. 예를 들어, 흡착제(A)는 지오라이트(zeolite)일 수 있다. 이산화탄소는 유입관(4230)을 통해 흡착컬럼(4210)에 유입된다. 유입관(4230)은 분리모듈(4100)에 연결되거나 컬럼모듈(4200)이 직렬로 복수 개 제공되는 경우에는 앞선 컬럼모듈(4200)에 연결될 수 있다. 이산화탄소는 흡착컬럼(4210)을 통과하여 배기관(4240)으로 배출된다.
이산화탄소가 흡착컬럼(4210)을 통과하는 동안 이산화탄소에는 흡착제(A)가 제공되는데, 흡착제(A)는 이산화탄소로부터 유기용제를 흡수한다. 이에 따라 이산화탄소에 함유된 유기용제가 제거되면서 이산화탄소가 재생된다. 이산화탄소와 유기용제가 분리되는 과정은 발열과정인데, 온도유지부재(4220)는 이러한 과정에서 이산화탄소로부터 유기용제가 잘 빠져나오도록 흡착컬럼(4210) 내부의 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
농도센서(4250)는 흡착컬럼(4210)에서 배출되는 이산화탄소의 유기용제의 농도를 감지할 수 있다. 농도센서(4250)는 배기관에 설치된다. 복수의 흡착모듈이 직렬로 제공되는 경우에는 마지막 흡착모듈에만 농도센서(4250)를 설치할 수 있다. 물론, 각 흡착모듈에 모두 농도센서(4250)를 설치할 수도 있다. 흡착제(A)가 흡수할 수 있는 유기용제의 양에는 한계가 있으므로, 농도센서(4250)를 통해 배출되는 이산화탄소에 함유된 유기용제의 농도가 미리 정해진 수치 이상이 되는 경우에는, 흡착제(A)를 교체할 수 있다. 컬럼모듈(4200)로부터 배기되는 이산화탄소는 초임계유체공급부로 제공된다.
이상에서는 재생유닛(4000)에서는 컬럼모듈(4200)이 분리모듈(4100)에 연결되는 것으로 설명하였으나, 재생유닛(4000)에 분리모듈(4100)이 생략되는 경우에는 컬럼모듈(4200)이 직접 제2공정챔버(2500)에 연결되는 것도 가능하다.
이하에서는 본 발명에 따른 기판처리방법에 관하여 본 발명에 따른 기판처리장치(100)를 이용하여 설명한다.
이는 설명을 용이하게 하기 위한 것에 불과하므로, 본 발명에 따른 기판처리방법이 상술한 기판처리장치(100)에 의하여 한정되는 것은 아니며, 이와 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 다른 장치를 이용하여 수행될 수 있다.
도 11은 기판처리방법의 일 실시예의 순서도이다. 기판처리방법의 일 실시예는 초임계유체를 이용한 세정공정에 관한 것이다.
기판처리방법의 일 실시예는 로드포트(1100)에 안착된 캐리어(C)로부터 버퍼챔버(2100)로 기판(S)을 반송하는 단계(S110), 버퍼챔버(2100)로부터 제1공정챔버(2300)로 기판(S)을 반송하는 단계(S120), 제1공정을 수행하는 단계(S130), 제1공정챔버(2300)로부터 제2공정챔버(2500)로 기판(S)을 반송하는 단계(S140), 제2공정을 수행하는 단계(S150), 제2공정챔버(2500)로부터 버퍼챔버(2100)로 기판(S)을 반송하는 단계(S160) 및 버퍼챔버(2100)로부터 캐리어(C)로 기판(S)을 반송하는 단계(S170)을 포함한다. 이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 설명한다.
인덱스로봇(1210)이 캐리어(C)로부터 버퍼챔버(2100)로 기판(S)을 반송한다(S110).
로드포트(1100)에는 외부로부터 반송되어 온 기판(S)이 수용된 캐리어(C)가 놓인다. 캐리어오프너(미도시) 또는 인덱스로봇(1210)은 캐리어(C)의 도어를 열고, 인덱스로봇(1210)이 캐리어(C)로부터 기판(S)을 인출한다. 인덱스로봇(1210)은 인출한 기판(S)을 버퍼챔버(2100)로 반송한다.
이송로봇(2210)이 버퍼챔버(2100)로부터 제1공정챔버(2300)로 기판(S)을 반송한다(S120).
인덱스로봇(1210)에 의해 버퍼챔버(2100)의 버퍼슬롯에 기판(S)이 놓이면, 이송로봇(2210)이 버퍼슬롯으로부터 기판(S)을 인출한다. 이송로봇(2210)은 이를 제1공정챔버(2300)로 반송한다.
제1공정챔버(2300)가 제1공정을 수행한다(S130). 도 12는 제1공정의 일 실시예의 순서도이다.
기판(S)은 이송로봇(2210)에 의해 지지핀(2412)에 올려져 스핀헤드(2410)에 로딩된다(S131). 기판(S)이 지지핀(2412)에 놓여지면, 척킹핀(2413)이 픽업위치로부터 고정위치로 이동하여 기판(S)을 고정시킬 수 있다. 기판(S)이 안착되면, 유체공급부재(2420)가 기판(S)에 유체를 공급한다(S132). 여기서, 기판(S)에 유체가 공급되는 동안 스핀헤드(2410)가 회전하여 기판(S)을 회전시킬 수 있다. 이에 따라 기판(S)의 전체면적에 적절히 유체가 공급될 수 있다. 또한, 회수통(2430)이 상하로 이동하여 기판(S)에 공급된 후 기판(S)의 회전에 의해 기판(S)으로부터 튕겨나는 유체를 회수할 수 있다.
구체적으로, 기판(S)이 안착되면 제1유체공급부재(2420a)가 대기위치로부터 공정위치로 이동하고, 기판(S)에 제1세정제를 분사한다(S132a, 제1케미컬공정). 이에 따라 기판(S) 상에 존재하는 파티클, 유기오염물, 금속불순물 등의 이물질이 제거될 수 있다. 여기서, 제1회수통(2430a)의 제1유입구(2431a)가 기판(S)과 수평면 상으로 이동하여 제1세정제를 회수할 수 있다.
다음으로, 제1유체공급부재(2420a)가 대기위치로 이동하고, 제2유체공급부재(2420b)가 대기위치로부터 공정위치로 이동하여 린스제를 분사한다(S132b, 제1세척공정). 이에 따라 기판(S) 상에 잔류하는 제1세정제의 잔류물을 세척할 수 있다. 여기서, 제2회수통(2430b)의 제2유입구(2431b)가 기판(S)과 수평면 상으로 이동하여 린스제를 회수할 수 있다.
다음으로, 제2유체공급부재(2420b)는 대기위치로 돌아가고 제3유체공급부재(2420c)가 대기위치로부터 공정위치로 이동하여 유기용제를 분사한다(S132c, 제1건조공정). 이에 따라 기판(S) 상에 잔류하는 린스제가 유기용제로 치환된다. 여기서, 제3회수통(2430c)의 제3유입구(2431c)가 기판(S)과 수평면 상으로 이동하여 유기용제를 회수할 수 있다. 또한, 유기용제는 건조가 용이하도록 상온 이상으로 가열된 상태로 제공되거나 또는 가열된 증기형태로 제공될 수 있다. 또한 단계 S132c에서는 유기용제의 분사가 종료된 후에도 유기용제가 건조되기 쉽도록 스핀헤드(2410)가 기판(S)을 회전시킬 수 있다.
한편, 단계 S132b와 단계 S132c 사이에는 제4유체공급부재(2420d)가 제2세정제를 분사하는 단계(제2케미컬공정)와 다시 제2유체공급부재(2420b)가 린스제를 분사하는 단계(제2세척공정)가 추가될 수 있다. 이때, 제1세정제와 제2세정제는 서로 상이한 성분으로 서로 다른 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 단계 S132c는 경우에 따라서 생략될 수도 있다.
기판(S)에 유체를 분사하는 단계가 종료되면, 스핀헤드(2410)의 회전이 종료되고, 척킹핀(2413)이 고정위치로부터 픽업위치로 이동할 수 있다. 기판(S)은 이송로봇(2210)에 의해 픽업되어 스핀헤드(2410)로부터 언로딩된다(S133).
이송로봇(2210)이 제1공정챔버(2300)로부터 제2공정챔버(2500)로 기판(S)을 반송한다(S140).
이송로봇(2210)은 스핀헤드(2410)에 안착된 기판(S)을 픽업하여 제1공정챔버(2300)로부터 기판(S)을 인출한다. 이송로봇(2210)은 이를 제2공정챔버(2500)로 반송한다. 제2공정챔버(2500)로 반송되는 기판(S)은 지지부재(2530)에 안착된다.
제2공정챔버(2500)가 제2공정을 수행한다(S150). 도 13은 제2공정의 일 실시예의 순서도이다.
기판(S)은 제2공정챔버(2500)의 지지부재(2530)에 로딩된다(S151). 기판(S)이 로딩된 후 또는 기판(S)의 로딩 전에 하우징(2510) 내부에 임계상태를 조성한다(S152). 여기서, 임계상태란 온도와 압력이 각각 임계온도와 임계압력을 초과한 상태를 의미할 수 있다.
임계상태를 조성하기 위해 먼저 가열부재(2520)가 하우징(2510)의 내부에 열을 가한다(S152a). 이에 따라 하우징(2510) 내부의 온도가 임계온도 이상으로 상승할 수 있다. 다음으로 기체공급관(2560)을 통해 하우징(2510) 내로 불활성기체가 유입된다(S152b). 이에 따라 하우징(2510) 내부에 불활성기체가 채워지면서 압력이 임계압력 이상으로 상승할 수 있다.
임계상태가 조성되면, 초임계유체공급관(2540)을 통해 하우징(2510) 내부에 초임계유체를 공급한다(S153). 단계 S153은 예를 들어, 다음과 같이 수행될 수 있다.
먼저 하부공급관(2540b)을 통해 초임계유체가 하우징(2510)의 하부로부터 공급될 수 있다(S153a). 이때 불활성기체는 배출관(2550)을 통해 외부로 배출될 수 있다(S153b).
초임계유체가 지속적으로 공급되고, 불활성기체가 배출됨에 따라 최종적으로 하우징(2510)의 내부가 초임계유체로만 차게 되며 이에 따라 초임계분위기가 형성된다.
초임계분위기가 형성되면, 하부공급관(2540b)을 통한 초임계유체의 공급을 중단하고(S153c), 상부공급관(2540a)을 통해 초임계유체를 공급할 수 있다(S153d). 이에 따라 초임계유체에 의한 기판(S)의 건조가 신속하게 수행될 수 있다. 이 과정 중에 하우징(2510)의 내부는 이미 임계 상태 이상이므로 초임계유체가 기판(S)에 직접 고속으로 분사되더라도 기판(S)이 상대적으로 덜 손상되거나 손상되지 않는다.
기판(S)의 건조가 이루어지면, 초임계유체를 배출한다(S154). 이때, 하우징(2510)에 불활성기체를 공급함으로써 초임계유체를 배출시킬 수 있다.
경우에 따라서는 상술한 단계 S153에서 기판(S)이 충분히 건조되지 않을 수 있으므로, 필요에 따라 단계 S153과 단계 S154를 반복하여 수행할 수 있다. 도 14는 초임계유체의 공급 및 배기에 관한 도면이다. 얘를 들어, 단계153에서 초임계유체를 공급하여 하우징(2510) 내부가 150bar가 될 때까지 초임계유체를 공급한 뒤, 다시 하우징(2510)의 내부가 100bar가 될 때까지 초임계유체를 배출한다.
또는, 실험에 따르면 초임계분위기에서 기판(S)의 건조를 장시간 지속하는 경우에 비하여 초임계분위기와 불활성분위기를 반복하면서 기판(S)을 건조시키는 경우에 기판(S)의 회로패턴에 있는 이소프로필알코올의 제거율이 대폭 향상되는 것이 관찰되었기 때문에 상기 두 단계를 반복 수행하는 것에 의해 건조효율을 크게 증가시킬 수 있다. 물론 단계 S153을 장시간 지속하여 기판(S)을 건조시키는 것도 가능하다.
초임계유체의 배출이 완료되면 불활성기체를 배출하여 하우징(2510)의 내부압력을 감소시킨다(S155).
한편, 이상에서는 불활성기체를 이용하여 제2건조공정을 수행하는 것으로 설명하였으나, 경우에 따라서는 불활성기체의 도움없이 초임계유체만 가지고 제2건조공정을 진행할 수도 있다. 구체적으로, 최초에는 액상의 이산화탄소가 공급되며, 지속적으로 가열을 하여 이를 기상으로 변화시킨 후, 지속적으로 이산화탄소를 공급하여 가압함으로써 초임계분위기를 조성할 수도 있을 것이다.
이와 같이 초임계유체를 이용하여 기판(S)을 건조시키면, 이소프로필알코올을 이용한 제1건조공정이나 기판(S)을 회전시키는 스핀건조(spin dry)에서 문제되는 파티클 발생, 정전기 발생, 도괴현상 등을 해결할 수 있으며, 기판(S) 표면에 워터마크가 남지 않아 반도체소자의 성능과 수율이 향상된다.
이송로봇(2210)이 제2공정챔버(2500)로부터 버퍼챔버(2100)로 기판(S)을 반송한다(S160). 제2공정이 종료되면, 이송로봇(2210)이 지지부재(2530)로부터 기판(S)을 언로딩하여 제2공정챔버(2500)에서 기판(S)을 인출하고, 이를 버퍼챔버(2100)의 버퍼슬롯에 적재한다.
한편, 단계 S120, 단계 S140 및 단계 S160에서 기판(S)의 반송은 일부 또는 전부가 상이한 이송로봇(2210)의 암(2213)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 각 단계에서는 모두 다른 이송로봇(2210)의 암(2213)에 의해 기판(S)이 반송되거나 또는 단계 S120과 단계 S140는 동일한 암(2213)에 의해 수행되고, 단계 S160은 상이한 암(2213)에 의해 수행될 수 있다. 이는 각 단계에서 기판(S)의 상태가 전부 상이하여 기판(S)에 의해 암(2213)의 핸드가 오염되어 다른 단계에서 반송되는 기판(S)이 오염된 암(2213)에 의해 이차적으로 오염되는 것을 방지하기 위함이다. 구체적으로, 단계 S120에서 반송되는 기판(S)은 아직 세정공정이 처리되기 전의 기판(S)이며, 단계 S140에서는 아직 건조되지 않은 기판(S)이기 때문에 각각의 기판(S)에는 이물질이나, 세정제, 린스제 또는 유기용제 등이 묻어 있으며 이에 따라 암(2213)의 핸드에도 이러한 물질로 오염될 수 있다. 따라서, 이러한 물질이 묻은 암(2213)으로 제2공정에 의해 처리된 기판(S)을 픽업하는 경우에는 다시 기판(S)이 오염될 수가 있다.
인덱스로봇(1210)이 버퍼챔버(2100)로부터 캐리어(C)로 기판(S)을 반송한다(S170). 인덱스로봇(1210)은 버퍼슬롯에 적재된 기판(S)을 잡아 이를 캐리어(C)의 슬롯에 적재한다. 이때에도, 단계 S110에서 사용되는 암(1213)과 다른 암(1213)을 이용하여 단계 S190을 수행할 수 있다. 이에 따라 상술한 바와 같이 기판(S)의 오염을 방지할 수 있다. 기판(S)이 모두 수납되면 캐리어(C)는 오버헤드트랜스퍼 등에 의해 외부로 반송될 것이다.
도 15는 기판처리방법의 다른 실시예의 순서도이다. 기판처리방법의 다른 실시예는 초임계유체의 재생에 관한 것이다.
기판처리방법의 다른 실시예는, 이산화탄소를 저장하는 단계(S210), 이산화탄소를 초임계유체로 만드는 단계(S220), 초임계유체를 이용하여 건조공정을 수행하는 단계(S230), 이산화탄소를 재생하는 단계(S240) 및 재생된 이산화탄소를 저장하는 단계(S250)를 포함한다. 이하에서는 상술한 각 단계에 관하여 설명한다.
저장탱크(3100)에 이산화탄소를 저장한다(S210). 이산화탄소는 외부의 이산화탄소공급원(F) 또는 재생유닛(4000)으로부터 이산화탄소를 공급받아 이산화탄소를 액상으로 저장한다. 이때에 이산화탄소가 기체로 공급될 수 있는데, 제1콘덴서(3300)가 이를 액상으로 바꾸어 저장탱크(3100)에 공급할 수 있다.
급수탱크(3200)가 이산화탄소를 초임계유체로 만든다(S220). 급수탱크(3200)는 저장탱크(3100)로부터 이산화탄소를 공급받아 이를 초임계유체로 만들 수 있다. 구체적으로, 저장탱크(3100)에서 이산화탄소가 배출되어 급수탱크(3200)로 이동한다. 이때, 이산화탄소는 압력의 변화에 의해 기체상태로 변할 수 있다. 저장탱크(3100)와 급수탱크(3200)를 잇는 라인 상에는 제2콘덴서(3400)와 펌프(3500)가 설치되는데, 제2콘덴서(3400)가 기체상태의 이산화탄소를 응축하여 액상으로 변화시키고, 펌프(3500)는 이를 고압의 기체로 변화시켜 급수탱크(3200)로 공급한다. 급수탱크(3200)는 고압의 이산화탄소 기체를 가열하여 초임계유체로 만든다. 급수탱크(3200)는 초임계유체를 제2공정챔버(2500)에 제공한다.
제2공정챔버(2500)가 초임계유체를 이용하여 건조공정을 수행한다(S230). 제2공정챔버(2500)는 급수탱크(3200)로부터 초임계유체를 받아 이를 이용해 기판(S)을 건조시킨다. 여기서 수행되는 건조공정은 상술한 제2건조공정일 수 있다. 제2공정챔버(2500)는 건조공정 중 또는 종료 후 초임계유체를 배출한다.
재생유닛(4000)은 이산화탄소를 재생한다(S240).
분리모듈(4100)은 배출된 초임계유체를 냉각시켜 유기용제를 분리한다(S241). 분리탱크(4110)에 초임계유체가 들어오면, 냉각부재(4120)가 이를 냉각시키고 이에 따라 초임계유체에 용해된 유기용제가 액화되어 분리된다. 유기용제는 하부의 드레인관(4150)을 통해 배출되고, 유기용제와 분리된 이산화탄소는 상부의 배기관(4140)을 통해 분리된다. 이러한 냉각을 통해 분리에서는 분리탱크(4110) 내부의 온도가 중요하다.
도 16은 분리유닛(4100)의 효율에 관한 그래프이고, 도 17은 분리유닛(4100)에 효율에 관한 표이다. 도 16 및 도 17에는, 분리탱크(4110) 내부의 온도가 섭씨 10, 20, 30도인 경우에 각각 드레인되는 유기용제의 양과 효율이 도시되어 있다. 이에 도시된 바와 같이, 단계 S241을 섭씨 10도에서 진행한 경우에는 비해 섭씨 30도에서 진행한 경우에 약 10%의 분리효율이 향상되는 것을 확인할 수 있다.
컬럼모듈(4200)은 분리모듈(4100)에 의해 일차적으로 유기용제가 분리된 이산화탄소로부터 다시 한번 유기용제를 분리한다(S242). 초임계유체 또는 기체상태의 이산화탄소가 유입관(4230)을 통해 유입되고, 흡착컬럼(4210)을 통과하여 배기관(4240)으로 배출된다. 이때, 이산화탄소는 흡착제(A)를 거치는데 이 과정에서 이산화탄소에 녹아있는 유기용제게 흡착제(A)에 흡수된다. 이에 따라 유기용제가 분리되고, 순수한 이산화탄소가 배기관(4240)을 통해 배출된다. 이러한 과정에 의해 이산화탄소가 재생되는 것이다.
재생유닛(4000)은 저장탱크(3100)에 재생된 이산화탄소를 제공한다(S250). 재생이 종료되면 재생된 이산화탄소는 저장탱크(3100)로 이동하여 저장된다. 이때 재생유닛(4000)에서 배출되는 이산화탄소는 기체상태이므로 제1콘덴서(3300)을 통해 액상으로 변하여 저장탱크(3100)로 이동하게 된다.
상술한 본 발명에 따른 기판처리방법에 있어서, 각 실시예를 구성하는 단계는 필수적인 것은 아니며, 따라서 각 실시예는 상술한 단계를 선택적으로 포함할 수 있다. 나아가, 각 실시예들은 서로 개별적으로 또는 조합되어 이용될 수 있으며, 각 실시예를 구성하는 단계들도 다른 실시예를 구성하는 단계들과 개별적으로 또는 조합되어 이용될 수 있다.
또한, 각 실시예를 구성하는 각 단계는 반드시 설명된 순서에 따라 수행되어야 하는 것은 아니며, 나중에 설명된 단계가 먼저 설명된 단계보다 먼저 수행될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판처리방법은, 이를 수행하는 코드 또는 프로그램의 형태로 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 수정, 치환 및 변형이 가능하므로 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 설명된 실시예들은 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
100: 기판처리장치
1000: 인덱스모듈 1100: 로드포트 1200: 이송프레임
2000: 공정모듈 2100: 버퍼챔버 2200: 이송챔버
2300: 제1공정챔버 2500: 제2공정챔버 2510: 하우징
2520: 가열부재 2530: 지지부재 2540: 초임계유체공급관
2550: 배출관 2560: 기체공급관
3000: 초임계유체공급유닛
3100: 저장탱크 3200: 급수탱크 4000: 재생유닛
4100: 분리모듈 4200: 컬럼모듈
S: 기판 C: 캐리어 G: 기체공급원
F: 유체공급원 X: 제1방향 Y: 제2방향
Z: 제3방향 A: 흡착제 V: 밸브

Claims (24)

  1. 초임계유체로 제공되는 유체를 이용하여 기판 상의 유기용제를 용해하여 상기 기판을 건조시키는 공정챔버; 및
    상기 공정챔버로부터 배출된 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하여 상기 유체를 재생하는 재생유닛;을 포함하는
    기판처리장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 재생유닛은, 상기 유기용제가 용해된 유체를 냉각시켜 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하는 분리모듈;을 포함하는
    기판처리장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분리모듈은, 복수 개이고,
    상기 복수의 분리모듈은, 서로 직렬로 연결되는
    기판처리장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 분리모듈은,
    상기 공정챔버로부터 배출된 유체가 유입되는 분리탱크;
    상기 분리탱크를 냉각하는 냉각부재;
    상기 분리탱크의 하부에 형성되고, 액화되어 상기 유체로부터 분리된 유기용제가 배출되는 드레인관; 및
    상기 분리탱크의 상부에 형성되고, 상기 유기용제가 분리된 상기 유체가 배출되는 제1배기관;을 포함하는
    기판처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 분리모듈은, 상기 분리탱크의 하부로 상기 공정챔버로부터 배출된 유체를 공급하는 유입관;을 더 포함하는
    기판처리장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 분리모듈은, 상기 제1배기관에 설치되어 상기 분리탱크의 내부압력을 유지하는 역압력조절기;를 더 포함하는
    기판처리장치.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재생유닛은, 상기 분리모듈로부터 배출된 유체에 상기 유기용제를 흡수하는 흡착제를 제공하여 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하는 컬럼모듈;을 더 포함하는
    기판처리장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 컬럼모듈은, 복수 개이고,
    상기 복수의 컬럼모듈은, 서로 직렬로 연결되는
    기판처리장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 컬럼모듈은, 복수 개이고,
    상기 복수의 컬럼모듈은, 서로 병렬로 연결되는
    기판처리장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 컬럼모듈은,
    상기 분리모듈로부터 배출된 유체에 상기 흡착제를 제공하는 흡착컬럼;
    상기 흡착컬럼의 내부온도를 유지하는 온도유지부재; 및
    상기 흡착제에 의해 상기 유기용제가 분리된 유체가 배출되는 제2배기관;을 포함하는
    기판처리장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 컬럼모듈은, 상기 제2배기관에 설치되어 상기 제2배기관으로 배출되는 유체에 함유된 상기 유기용제의 농도를 측정하는 농도센서;를 더 포함하는
    기판처리장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 흡착제는, 지오라이트(zeolite)인
    기판처리장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 재생유닛은, 상기 공정챔버로부터 배출된 유체에 상기 유기용제를 흡수하는 흡착제를 제공하여 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하는 컬럼모듈;을 포함하는
    기판처리장치.
  14. 초임계유체로 제공되는 유체를 이용하여 기판 상의 유기용제를 용해하여 상기 기판을 건조시키는 단계; 및
    상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하여 상기 유체를 재생하는 단계;를 포함하는
    기판처리방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 재생하는 단계는,
    상기 유기용제가 용해된 유체를 냉각하여 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하는 단계;를 포함하는
    기판처리방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 재생하는 단계는,
    상기 유체에 상기 유기용제를 흡수하는 흡착제를 제공하여 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하는 단계;를 더 포함하는
    기판처리방법.
  17. 초임계유체로 제공되는 유체를 이용하여 기판 상의 유기용제를 용해하여 상기 기판을 건조시키는 공정챔버;
    상기 유체가 액체상태로 저장되는 저장탱크;
    상기 저장탱크로부터 상기 유체를 공급받아 상기 초임계유체로 만들어 상기 공정챔버로 제공하는 급수탱크; 및
    상기 공정챔버로부터 배출된 유체로부터 상기 유기용제를 분리하여 상기 유체를 재생하고, 상기 재생된 유체를 상기 저장탱크에 공급하는 재생유닛;을 포함하는
    기판처리장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 재생유닛은, 상기 유기용제가 용해된 유체를 냉각하여 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하는 분리모듈;을 포함하는
    기판처리장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 재생유닛은, 상기 분리모듈에서 배출된 유체에 상기 유기용제를 흡수하는 흡착제를 제공하여 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하는 컬럼모듈;을 더 포함하는
    기판처리장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 기판처리장치는, 상기 재생유닛으로부터 배출되는 기체상태의 유체를 액체상태로 만들어 상기 저장탱크에 공급하는 제1콘덴서;를 더 포함하는
    기판처리장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 저장탱크로부터 배출된 기체상태의 상기 유체를 액체상태로 만드는 제2콘덴서; 및
    상기 제2콘덴서로부터 상기 액체상태의 유체를 공급받아 상기 급수탱크에 공급하는 펌프;를 더 포함하고,
    상기 급수탱크는, 상기 펌프에 의해 임계압력 이상의 가압된 상기 유체를 임계온도 이상으로 가열하여 상기 초임계유체로 만드는
    기판처리장치.
  22. 유체를 액체상태로 저장탱크에 저장하는 단계;
    상기 저장된 유체를 초임계유체로 만드는 단계;
    상기 초임계유체로 제공되는 유체를 이용하여 기판 상의 유기용제를 용해하여 상기 기판을 건조시키는 단계;
    상기 유기용제가 용해된 유체로부터 상기 유기용제를 분리하여 상기 유체를 재생하는 단계; 및
    상기 재생된 유체를 액체상태로 만들어 상기 저장탱크에 공급하는 단계;를 포함하는
    기판처리방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 재생하는 단계는, 상기 유기용제가 용해된 유체를 냉각시켜 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하는 제1재생단계;를 포함하는
    기판처리방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 재생하는 단계는, 상기 제1재생단계를 거친 유체에 상기 유기용제를 흡수하는 흡착제를 제공하여 상기 유체로부터 상기 유기용제를 분리하는 제2재생단계;를 더 포함하는
    기판처리방법.
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