KR101621485B1 - 기판 처리 장치, 그리고 기판 처리 장치를 이용한 재생 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는 초임계유체로 제공되는 유체를 이용하여 기판 상의 유기용제를 용해하여 상기 기판을 건조시키는 공정챔버, 상기 공정챔버로부터 배출된 유체로부터 상기 유기용제를 분리하여 상기 유체를 재생하는 재생 유닛, 상기 공정 챔버와 상기 재생 유닛을 연결하고 상기 유체를 순환시키는 순환 라인 그리고 상기 재생된 유체에 함유된 상기 유기용제의 농도를 측정하는 농도 측정 유닛을 포함하되, 상기 농도 측정 유닛은, 상기 순환라인으로부터 분기되는 측정 배관, 상기 측정 배관에 연결되는 농도 계측기, 상기 측정 배관에 설치된 밸브, 그리고 상기 농도 계측기를 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 상기 농도를 측정할 때 상기 유체가 상기 농도 계측기로 설정시간 동안 흐른 이후에 농도 측정을 시작하도록 상기 농도 계측기를 제어할 수 있다.

Description

기판 처리 장치, 그리고 기판 처리 장치를 이용한 재생 방법{SUBSTRATE TREATING APPARATUS AND RECYCLING METHOD}
본 발명은 기판 처리 장치, 그리고 기판 처리 장치를 이용한 재생 방법에 관한 것이다.
반도체소자는 실리콘웨이퍼 등의 기판 상에 회로패턴을 형성하는 포토리소그래피(photolithography) 공정을 비롯한 다양한 공정을 거쳐 제조된다. 이러한 제조과정 중에는 파티클(particle), 유기오염물, 금속불순물 등의 다양한 이물질이 발생한다. 이러한 이물질들은 기판에 결함(defect)을 유발하게 되므로, 반도체소자의 수율에 직접적인 영향을 미치는 요인으로 작용한다. 따라서, 반도체 제조공정에서는 이러한 이물질을 제거하기 위한 세정공정이 필수적으로 수반된다.
일반적인 세정공정에서는 세정제로 기판 상의 이물질을 제거하고, 순수(DI-water: deionized water)로 기판을 세척한 후, 이소프로필알코올(IPA: isopropyl alcohol)을 이용하여 기판을 건조한다. 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 있다.
본 발명은 초임계유체를 효율적으로 재생시키는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 초임계유체의 재생 효율을 정확히 측정할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 그리고 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 기판 처리 장치는 초임계유체로 제공되는 유체를 이용하여 기판 상의 유기용제를 용해하여 상기 기판을 건조시키는 공정챔버, 상기 공정챔버로부터 배출된 유체로부터 상기 유기용제를 분리하여 상기 유체를 재생하는 재생 유닛, 그리고 상기 재생된 유체에 함유된 상기 유기용제의 농도를 측정하는 농도 측정 유닛을 포함하되, 상기 농도 측정 유닛은, 상기 유체가 흐르는 주 배관으로부터 분기되는 측정 배관, 상기 측정 배관에 연결되는 농도 계측기, 상기 측정 배관에 설치된 밸브, 그리고 상기 농도 계측기를 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 상기 농도를 측정할 때 상기 유체가 상기 농도 계측기로 설정시간 동안 흐른 이후에 농도 측정을 시작하도록 상기 농도 계측기를 제어할 수 있다.
상기 측정 배관 상에 설치되고, 상기 측정 배관을 흐르는 상기 유체에 함유된 상기 유기용제의 상기 측정 배관 내 흡착을 방지하는 제 1 히터 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 농도 계측기와 연결되며, 상기 농도 계측기에서 사용된 상기 유체를 외부로 배출하는 제 1 배출 배관을 더 포함할 수 있다.
상기 제 1 히터 부재와 상기 농도 계측기 사이의 상기 측정 배관 상에 설치되고, 상기 유체를 감압시키는 레귤레이터, 및 상기 레귤레이터의 동결을 방지하는 제 2 히터 부재를 더 포함할 수 있다.
상기 레귤레이터와 상기 농도 계측기 사이의 상기 측정 배관에 연결되는 퍼지 가스 공급라인을 더 포함할 수 있다.
상기 농도 계측기보다 상기 측정 배관의 상류에서 분기되고, 상기 유체를 외부로 배출시키는 제 2 배출 배관을 더 포함할 수 있다.
상기 제어기는, 상기 제 2 배출 배관의 밸브를 반복하여 온/오프 작동시킬 수 있다.
상기 제어기는, 상기 농도 계측기의 밸브는 닫고, 상기 측정 배관, 상기 퍼지 가스 공급라인, 그리고 상기 제 2 배출 배관을 열어 상기 퍼지 가스를 공급하여 내부에 상기 유기용제의 흡착을 방지할 수 있다.
상기 유기용제는 이소프로필알코올(IPA)이고, 상기 유체는 이산화탄소(CO2)일 수 있다.
상기 재생 유닛은 상기 유기용제를 흡착하는 흡착제를 제공하는 컬럼을 갖는 재생기를 포함할 수 있다.
상기 흡착제는 지오라이트(zeolite)일 수 있다.
상기 재생 유닛은, 상기 공정 챔버와 상기 재생기 사이에 위치하는 분리기를 더 포함하고, 상기 분리기는, 상기 공정챔버로부터 배출된 유체를 냉각시켜 유기용제를 분리시키고 상기 유체를 상기 재생기로 공급할 수 있다.
상기 컬럼은 복수 개이고, 상기 복수의 컬럼은 서로 병렬로 연결될 수 있다.
상기 제어기는 상기 농도 계측기로 측정한 농도값이 기설정된 설정값을 초과할 경우, 상기 컬럼을 상기 복수 개의 상기 컬럼 중 어느 하나로 교체되도록 제어할 수 있다.
상기 측정 배관은 상기 재생기와 상기 공정 챔버 사이의 상기 주 배관에서 분기될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 초임계 유체를 효율적으로 재생시키는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 초임계유체의 재생 효율을 정확히 측정할 수 있는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 그리고 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 초임계유체의 순환계에 관한 도면이다.
도 4는 도 1의 제2공정챔버의 일 실시예의 단면도이다.
도 5은 농도 측정 유닛의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 6 내지 도 10은 도 5의 농도 측정 유닛으로 농도를 측정하는 과정을 순차적으로 보여주는 도면이다.
도 11은 농도 측정 유닛의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도 12는 농도 측정 유닛의 또 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
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 그리고 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)을 포함한다. 인덱스모듈(1000)은 외부로부터 기판(S)을 반송받아 공정모듈(2000)로 기판(S)을 제공한다. 공정모듈(2000)은 기판(S)에 대한 세정공정을 수행한다.
인덱스모듈(1000)은 설비전방단부모듈(EFEM: equipment front end module)로서, 로드포트(1100)와 이송프레임(1200)을 포함한다. 로드포트(1100), 이송프레임(1200) 그리고 공정모듈(2000)은 순차적으로 일렬로 배치될 수 있다. 여기서, 로드포트(1100), 이송프레임(1200) 그리고 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 기판처리장치들 간에 반송될 수 있다. 선택적으로, 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)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, 슬롯은 제3방향(Z)에 따라 서로 이격되어 형성될 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. 이를 통해 캐리어(C)의 내부에 수용된 기판(S)이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
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)의 직선 이동을 안내한다. 인덱스레일(1220)은 그 길이방향이 제2방향(Y)에 나란하게 제공될 수 있다.
인덱스로봇(1210)은 기판(S)을 반송한다. 인덱스로봇(1210)은 베이스(1211), 바디(1212) 그리고 암(1213)을 가질 수 있다.
베이스(1211)는 인덱스레일(1220) 상에 설치된다. 베이스(1211)는 인덱스레일(1220)을 따라 이동할 수 있다. 바디(1212)는 베이스(1211)에 결합되고, 베이스(1211) 상에서 제3방향(Z)을 따라 이동하거나 또는 제3방향(Z)을 축으로 회전할 수 있다. 암(1213)은 바디(1212)에 설치되고, 전진 그리고 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 제공된다. 복수의 암(1213)이 제공되는 경우에는, 서로 제3방향(Z)에 따라 바디(1212)에 적층되어 배치될 수 있다. 이 때, 각각의 암(1213)은 개별적으로 구동될 수 있다.
이에 따라 인덱스로봇(1210)은 인덱스레일(1220) 상에서 베이스(1211)가 제2방향(Y)에 따라 이동하며, 바디(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.
이와 달리, 이송프레임(1200)에는 인덱스레일(1220)이 생략되고, 인덱스로봇(1210)이 이송프레임(1200)에 고정되어 설치될 수도 있다. 이 때에는 인덱스로봇(1210)이 이송프레임(1200)의 중앙부에 배치될 수 있다.
공정모듈(2000)은 기판(S)에 대하여 세정공정을 수행한다. 공정모듈(2000)은 버퍼챔버(2100), 이송챔버(2200), 제1공정챔버(2300) 그리고 제2공정챔버(2500)를 포함한다. 버퍼챔버(2100)와 이송챔버(2200)는 제1방향(X)을 따라 배치되고, 이송챔버(2200)는 그 길이방향이 제1방향(X)에 나란하도록 배치된다. 공정챔버들(2300, 2500)은 이송챔버(2200)의 측면에 배치된다. 제 1 공정챔버(2300), 이송챔버(2200), 그리고 제 2 공정챔버(2500)는 제2방향(Y)를 따라 순차적으로 배치될 수 있다.
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 있다. 제1공정챔버(2300)가 복수일 경우, 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 있다. 제2공정챔버(2500)가 복수일 경우, 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 배치된다. 버퍼챔버(2100)는 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 안착될 수 있다. 또한, 버퍼슬롯에는 이송로봇(2210)에 의해 공정챔버들(2300, 2500)로부터 반출된 기판(S)이 안착될 수 있다. 또한, 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 버퍼챔버(2100), 제 1 공정챔버(2300), 제 2 공정챔버(2500) 간에 기판(S)을 반송한다. 이송챔버(2200)는 이송레일(2220) 그리고 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), 바디(2212) 그리고 암(2213)을 포함할 수 있다. 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 바디(2212) 그리고 암(2213)의 작동에 의해 버퍼챔버(2100), 제1공정챔버(2300) 그리고 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 그리고 제1건조공정이 수행되고, 제2공정챔버(2500)에서는 제1공정의 후속공정으로 제2건조공정이 수행될 수 있다. 여기서, 제1건조공정은 유기용제를 이용하여 수행되는 건조공정이고, 제2건조공정은 초임계유체를 이용하여 수행되는 초임계건조공정일 수 있다.
이하에서는 제1공정챔버(2300)에 관하여 설명한다. 도 2는 도 1의 제1공정챔버(2300)의 단면도이다.
제1공정챔버(2300)에서는 제1공정이 수행된다. 제1공정챔버(2300)는 하우징(2310) 그리고 공정유닛(2400)을 포함한다. 하우징(2310)은 제1공정챔버(2300)의 외벽을 형성한다. 공정유닛(2400)은 하우징(2310)의 내부에 위치하고, 제1공정을 수행한다.
공정유닛(2400)은 스핀헤드(2410), 유체공급부재(2420), 회수통(2430) 그리고 승강부재(2440)를 포함할 수 있다.
스핀헤드(2410)에는 기판(S)이 안착된다. 스핀헤드(2410)는 공정이 진행되는 중에 기판(S)을 회전시킨다. 스핀헤드(2410)는 지지플레이트(2411), 지지핀(2412), 척킹핀(2413), 회전축(2414) 그리고 모터(2415)를 포함할 수 있다.
지지플레이트(2411)는 그 상부가 대체로 기판(S)과 유사한 형상을 가진다. 예를 들어, 기판이 원형의 웨이퍼인 경우, 지지플레이트(2411)는 원형을 가지도록 제공될 수 있다. 지지플레이트(2411)의 상부에는 복수의 지지핀(2412)과 복수의 척킹핀(2413)이 제공된다. 복수의 지지핀(2412)에는 기판(S)이 놓인다. 복수의 척킹핀(2413)은 기판(S)을 고정한다. 지지플레이트(2411)의 하면에는 회전축(2414)이 고정되어 결합된다. 회전축(2414)은 모터(2415)에 의해 회전된다. 모터(2415)는 회전력을 발생시켜 회전축(2414)을 통해 지지플레이트(2411)를 회전시킨다. 이에 따라 스핀헤드(2410)에 기판(S)이 안착되고, 제1공정 진행 중에 기판(S)을 회전시킬 수 있다.
복수의 지지핀(2412)은 지지플레이트(2411)의 상면에 제3방향(Z)으로 돌출된다. 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 돌출된다. 척킹핀(2413)은 지지플레이트(2411)의 중심으로부터 지지핀(2412)보다 멀리 떨어진 위치에 배치된다. 척킹핀들(2413)은 지지플레이트(2411)의 반경방향을 따라 지지위치와 대기위치 간에 이동할 수 있다. 지지위치는 지지플레이트(2411)의 중심으로부터 기판(S)의 반경에 대응되는 거리만큼 떨어진 위치이다. 대기위치는 지지위치보다 지지플레이트(2411)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 척킹핀(2413)은 기판(S)이 스핀헤드(2410)에 로딩될 때와 스핀헤드(2410)로부터 언로딩될 때에는 대기위치에 위치한다. 또한, 척킹핀(2413)은 공정 진행시에는 지지위치로 이동한다. 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) 그리고 구동기(2424)를 포함한다. 지지축(2423)은 그 길이 방향이 제3방향(Z)에 따라 제공된다. 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 지지축(2423)의 회전 그리고 승강에 의해 지지위치와 대기위치 간에서 이동할 수 있다. 지지위치는 노즐(2421)이 지지플레이트(2411)의 수직 상부에 배치된 위치이다. 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. 세정제는 과산화수소(H2O2), 암모니아(NH4OH), 염산(HCl), 황산(H2SO4), 불산(HF) 또는 이들의 혼합 용액 등이 사용된다. 린스제로는 순수가 사용되며, 유기용제로는 이소프로필알코올이 사용된다. 선택적으로 유기용제로는 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 지지위치로 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 회전하여 기판(S)의 상면에 유체가 골고루 제공되도록 할 수 있다.
회수통(2430)은 제1공정이 수행되는 공간을 제공하고, 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)이 제공된 경우를 예를 들어 설명한다. 다만, 회수통(2430)의 수는 사용되는 유체의 수 그리고 제1공정의 조건에 따라 이와 상이하게 선택될 수도 있다.
제1회수통(2430a), 제2회수통(2430b) 그리고 제3회수통(2430c)은 각각 스핀헤드(2410)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 제1회수통(2430a), 제2회수통(2430b), 제3회수통(2430c)은 순차적으로 스핀헤드(2410)의 중심으로부터 멀어지면서 배치된다. 제1회수통(2430a)은 스핀헤드(2410)를 감싸고, 제2회수통(2430b)은 제1회수통(2430a)을 감싸고, 제3회수통(2430c)은 제2회수통(2430b)을 감싸도록 제공된다.
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. 제1유입구(2431a), 제2유입구(2431b), 제3유입구(2431c)는 순차적으로 아래에서 위를 향하는 순서로 제 3방향(Z)을 따라 배열된다. 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, 브라켓(2441), 승강축(2442) 그리고 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 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.
또한, 승강부재(2440)는 제1공정이 진행되는 동안, 회수통(2430)을 제3방향(Z)으로 이동시켜 회수통(2430)의 유입구(2431)가 기판(S)과 대응되는 높이에 위치하도록 조절한다. 이에 따라, 기판(S)의 회전에 의해 기판(S)으로부터 튕겨나는 유체가 회수될 수 있다. 예를 들어, 제1공정으로 케미컬공정, 린스제에 의한 세척공정, 그 후 유기용제에 의한 제1건조공정이 순차적으로 진행되는 경우, 승강부재(2440)는 제1유입구(2431a), 제2유입구(2431b), 제3유입구(2431c)를 각각 순차적으로 이동시킨다. 이에 따라, 제1회수통(2430a), 제2회수통(2430b), 제3회수통(2430c)이 각각의 유체를 회수할 수 있다.
한편, 승강부재(2440)는 회수통(2430)을 이동시키는 대신 스핀헤드(2410)를 제3방향(Z)으로 이동시킬 수 있다.
이하에서는 제2공정챔버(2500)에 관하여 설명한다.
제2공정챔버(2500)에서는 제2공정이 수행된다. 여기서, 제2공정은 초임계유체를 이용하여 기판(S)을 건조시키는 제2건조공정일 수 있다.
이하에서는 이산화탄소(CO2)의 초임계유체를 기준으로 설명한다. 다만, 초임계유체의 종류가 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 도 1의 제2공정챔버(2500)의 일 실시예의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 제2공정챔버(2500)는 하우징(2510), 승강부재(2516), 지지부재(2530), 가열부재(2520), 공급포트(2540), 차단부재(2546) 및 배기포트(2550)를 포함할 수 있다.
하우징(2510)은 초임계건조공정이 수행되는 공간을 제공한다. 하우징(2510)은 임계압력 이상의 고압을 견딜 수 있는 재질로 제공된다.
하우징(2510)은 상부하우징(2512)과 상부하우징(2512)의 하부에 배치되는 하부하우징(2514)을 구비하여 상하부로 구분되는 구조로 제공될 수 있다.
상부하우징(2512)은 고정되어 설치되며, 하부하우징(2514)은 승강할 수 있다. 하부하우징(2514)이 하강하여 상부하우징(2512)으로부터 이격되면 제2공정챔버(2500)의 내부공간이 개방되고, 기판(S)이 제2공정챔버(2500)의 내부공간으로 반입되거나 내부공간으로부터 반출될 수 있다. 여기서, 제2공정챔버(2500)로 반입되는 기판(S)은 제1공정챔버(3000)에서 유기용제공정을 거쳐 유기용제가 잔류하는 상태일 수 있다. 또 하부하우징(2514)이 상승하여 상부하우징(2512)에 밀착되면 제2공정챔버(2500)의 내부공간이 밀폐되고, 그 내부에서 초임계건조공정이 수행될 수 있다. 물론, 상술한 예와 달리 하우징(2510)에서 하부하우징(2514)이 고정되어 설치되고, 상부하우징(2512)이 승강되는 구조로 제공될 수도 있을 것이다.
승강부재(2516)는 하부하우징(2514)을 승강시킨다. 승강부재(2516)는 승강실린더(2517) 및 승강로드(2518)를 포함할 수 있다. 승강실린더(2517)는 하부하우징(2514)에 결합되어 상하방향의 구동력, 즉 승강력(乘降力)을 발생시킨다. 승강실린더(2517)는 초임계건조공정이 수행되는 동안 제2공정챔버(2500) 내부의 임계압력 이상의 고압을 이기고, 상부하우징(2512)과 하부하우징(2514)을 밀착시켜 제2공정챔버(2500)를 밀폐시킬 수 있는 정도의 구동력을 발생시킨다. 승강로드(2518)는 그 일단이 승강실린더(2517)에 삽입되어 수직상방으로 연장되어 타단이 상부하우징(2512)에 결합된다. 이러한 구조에 따라 승강실린더(2517)에서 구동력이 발생하면, 승강실린더(2517)와 승강로드(2518)가 상대적으로 승강되어 승강실린더(2517)에 결합된 하부하우징(2514)이 승강될 수 있다. 또한 승강실린더(2517)에 의해 하부하우징(2514)이 승강하는 동안 승강로드(2518)는 상부하우징(2512)과 하부하우징(2514)이 수평방향으로 움직이는 것을 방지하고, 승강방향을 안내하여, 상부하우징(2512)과 하부하우징(2514)이 서로 정위치에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
지지부재(2530)는 상부하우징(2512)과 하부하우징(2514)의 사이에 기판(S)을 지지한다. 지지부재(2530)는 상부하우징(2512)의 하면에 설치되어 수직하방으로 연장되고, 그 하단에서 수평방향으로 수직하게 절곡되는 구조로 제공될 수 있다. 이에 따라 지지부재(2530)는 기판(S)의 가장자리 영역을 지지할 수 있다. 이처럼 지지부재(2530)가 기판(S)의 가장자리 영역에 접촉하여 기판(S)을 지지하므로 기판(S) 상면 전체영역과 하면의 대부분의 영역에 대해서 초임계건조공정이 수행될 수 있다. 여기서, 기판(S)은 그 상면이 패턴면이고, 하면이 비패턴면일 수 있다. 또, 지지부재(2530)는 고정되어 설치되는 상부하우징(2512)이 설치되므로 하부하우징(2514)이 승강하는 동안 비교적 안정적으로 기판(S)을 지지할 수 있다.
이처럼 지지부재(2530)가 설치되는 상부하우징(2512)에는 수평조정부재(2532)이 설치될 수 있다. 수평조정부재(2532)는 상부하우징(2512)의 수평도(水平度)을 조정한다. 상부하우징(2512)의 수평도가 조정되면 그에 따라 상부하우징(2512)에 설치된 지지부재(2530)에 안착된 기판(S)의 수평이 조절될 수 있다. 초임계건조공정에서 기판(S)이 기울면, 기판(S)에 잔류하는 유기용제가 경사면을 타고 흘러 기판(S)의 특정부분이 건조되지 않거나 과건조(過乾燥)되어 기판(S)이 손상될 수 있다. 수평조정부재(2532)는 기판(S)의 수평을 맞추어 이러한 문제점을 방지할 수 있다. 물론, 상부하우징(2512)이 승강되고 하부하우징(2514)이 고정되어 설치되거나 지지부재(2530)가 하부하우징(2514)에 설치되는 경우에는 수평조정부재(2532)는 하부하우징(2514)에 설치될 수도 있을 것이다.
가열부재(2520)는 제2공정챔버(2500)의 내부를 가열한다. 가열부재(2520)는 제2공정챔버(2500) 내부에 공급된 초임계유체를 임계온도 이상으로 가열하여 초임계유체 상으로 유지하거나 또는 액화된 경우에 다시 초임계유체가 되도록 할 수 있다. 가열부재(2520)는 상부하우징(2512) 및 하부하우징(2514) 중 적어도 하나의 벽 내에 매설되어 설치될 수 있다. 이러한 가열부재(2520)는 예를 들어, 외부로부터 전원을 받아 열을 발생시키는 히터로 제공될 수 있다.
공급포트(2540)는 제2공정챔버(2500)로 초임계유체를 공급한다. 공급포트(2540)는 공급유닛(2560)에 연결될 수 있다. 이때, 공급포트(2540)에는 공급유닛(2560)으로부터 공급되는 초임계유체의 유량을 조절하는 밸브가 설치될 수 있다.
공급포트(2540)는 상부공급포트(2542) 및 하부공급포트(2544)를 포함할 수 있다. 상부공급포트(2542)는 상부하우징(2512)에 형성되어 지지부재(2530)에 의해 지지되는 기판(S)의 상면으로 초임계유체를 공급한다. 하부공급포트(2544)는 하부하우징(2514)에 형성되어 지지부재(2530)에 의해 지지되는 기판(S)의 하면으로 초임계유체를 공급한다.
공급포트들(2550)은 기판(S)의 중앙영역으로 초임계유체를 분사할 수 있다. 예를 들어, 상부공급포트(2542)는 지지부재(2530)에 의해 지지되는 기판(S)의 중앙으로부터 연직상방에 위치할 수 있다. 또, 하부공급포트(2544)는 지지부재(2530)에 의해 지지되는 기판(S)의 중앙으로부터 연지하방에 위치할 수 있다. 이에 따라 공급포트(2540)로 분사되는 초임계유체가 기판(S)의 중앙영역으로 도달하여 가장자리 영역으로 퍼지면서 기판(S)의 전 영역에 균일하게 제공될 수 있을 것이다.
이러한 상부공급포트(2542)와 하부공급포트(2544)에서는 먼저 하부공급포트(2544)가 초임계유체를 공급하고, 나중에 상부공급포트(2542)가 초임계유체를 공급할 수 있다. 초임계건조공정은 초기에 제2공정챔버(2500)의 내부가 임계압력에 미달한 상태에서 진행될 수 있기 때문에 제2공정챔버(2500)의 내부로 공급되는 초임계유체는 액화될 수 있다. 따라서, 초임계건조공정의 초기에 상부공급포트(2542)로 초임계유체가 공급되는 경우에는 초임계유체가 액화되어 중력에 의해 기판(S)으로 낙하하여 기판(S)을 손상시킬 수 있다. 상부공급포트(2542)는 하부공급포트(2544)를 통해 제2공정챔버(2500)로 초임계유체가 공급되어 제2공정챔버(2500)의 내부압력이 임계압력에 도달하면 초임계유체의 공급을 시작하여, 공급되는 초임계유체가 액화되어 기판(S)으로 낙하하는 것을 방지할 수 있다.
차단부재(2546)는 공급포트(2540)를 통해 공급되는 초임계유체가 기판(S)에 바로 분사되는 것을 차단한다. 차단부재(2546)는 차단플레이트(2547)와 지지대(2548)를 포함할 수 있다.
차단플레이트(2547)는 공급포트(2540)와 지지부재(2530)에 의해 지지되는 기판(S)의 사이에 배치된다. 예를 들어, 차단플레이트(2547)는 하부공급포트(2544)와 지지부재(2530)의 사이에 배치되어, 기판(S)의 하방에 위치할 수 있다. 이러한 차단플레이트(2547)는 하부공급포트(2544)를 통해 공급되는 초임계유체가 기판(S)의 하면에 직접적으로 분사되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 차단플레이트(2547)는 그 반경이 기판(S)과 유사하거나 더 크게제공될 수 있다. 이러한 경우에는 차단플레이트(2547)가 초임계유체가 기판(S)에 직접 분사되는 것을 완벽히 차단할 수 있을 것이다. 한편, 차단플레이트(2547)는 그 반경이 기판(S)보다 작게 제공될 수도 있다. 이 경우에는 초임계유체가 기판(S)에 직접 분사되는 것을 차단하면서도 초임계유체의 유속을 최소한으로 저하시켜 기판(S)에 초임계유체가 비교적 쉽게 도달하여 기판(S)에 대한 초임계건조공정이 효과적으로 진행될 수 있을 것이다.
지지대(2548)는 차단플레이트(2547)를 지지한다. 즉, 차단플레이트(2547)는 지지대(2548)의 일단에 놓여질 수 있다. 이러한 지지대(2548)는 하우징(2510)의 하면으로부터 연직상방으로 연장될 수 있다. 지지대(2548)와 차단플레이트(2547)는 별도의 결합없이 단순히 차단플레이트(2547)가 중력에 의해 지지대(2548)에 놓여지도록 설치될 수 있다. 지지대(2548)와 차단플레이트(2547)가 너트나 볼트 등의 결합수단에 의해 결합되는 경우에는, 침투력이 뛰어난 초임계유체가 그 사이에 침투한 뒤 오염물질을 발생시킬 수 있다. 물론, 지지대(2548)와 차단플레이트(2547)는 일체로 제공될 수도 있을 것이다.
초임계건조공정의 초기에 하부공급포트(2544)를 통해 초임계유체가 공급되는 경우에는, 하우징(2510)의 내부기압이 낮은 상태이므로 공급되는 초임계유체가 빠른 속도로 분사될 수 있다. 이처럼 빠른 속도로 분사되는 초임계유체가 기판(S)에 직접적으로 도달하게 되면, 초임계유체의 물리적인 압력에 의해 초임계유체가 기판(S) 중 직접 분사되는 부분이 휘어 리닝현상이 발생할 수 있다. 또한, 초임계유체의 분사력에 의해 기판(S)이 요동하여 기판(S)에 잔류하는 유기용제가 흘러 기판(S)의 회로패턴에 손상이 발생할 수도 있다.
따라서, 하부공급포트(2544)와 지지부재(2530)의 사이에 배치된 차단플레이트(2547)는 초임계유체가 기판(S)에 직접 분사되는 것을 차단하여 초임계유체의 물리적 힘에 의해 기판(S)에 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 공정 진행 후, 초임계유체는 배기포트(2550)를 통해 재생 유닛(2570)으로 배기된다.
제2공정챔버(2500)는, 초임계유체를 이용하여 제2건조공정을 수행한다. 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. 이하, 제2공정챔버(2500)를 건조챔버(2500)라 칭한다. 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 기판(S)의 패턴 상면에 잔류하는 유기용제가 초임계유체에 의해 용해된다. 유기용제가 충분히 용해되면, 배출구를 통해 초임계유체가 배출된다. 이후 다시 공급유닛(2560)으로 공급된다. 즉, 공급유닛(2560)은 상술한 건조챔버(2500)로 초임계유체를 공급하고, 재생 유닛(2570)은 건조챔버(2500)에서 사용된 초임계유체를 재생하여 이를 공급유닛(2560)으로 공급한다.
도 4는 초임계유체의 계(supply system)에 관한 도면이다. 기판 처리 장치(100)는 건조챔버(2500), 공급유닛(2560), 재생 유닛(2570), 순환라인(2600), 그리고 농도 측정 유닛(2580)을 가진다. 건조 챔버(2500)에서는 상술한 건조 공정을 진행 후, 초임계유체를 배기포트(2550)를 통해 재생 유닛(2570)으로 배기한다. 재생 유닛(2570)은 건조챔버(2500)에서 사용된 초임계유체를 재생하여 이를 공급유닛(2560)으로 공급한다. 공급 유닛(2560)은 상술한 건조챔버(2500)로 초임계유체를 다시 공급한다.
공급유닛(2560)은 응축기(2562), 펌프(2564), 그리고 급수탱크(2566)를 포함할 수 있다. 응축기(2562)는 이산화탄소를 액화시킨다. 외부 또는 재생 유닛(2570)으로부터 공급되는 이산화탄소는 기체 상태이며, 응축기(2562)는 이산화탄소를 액체 상태로 만들어 급수탱크(2566)에 공급한다. 응축기(2562)와 급수탱크(2566) 사이에는 펌프(2564)가 설치될 수 있다. 이 때, 펌프(2564)는 응축기(2562)와 급수탱크(2566) 사이의 순환라인 상에 설치될 수 있다. 펌프(2564)는 액상의 이산화탄소를 급수탱크(2566)로 공급한다. 급수탱크(2566)는 응축기(2562)에서 액화된 이산화탄소를 제공받아 이를 초임계유체로 만든다. 급수탱크(2566)는 공급받은 이산화탄소를 임계온도 이상으로 가열하여 초임계유체로 만들고, 건조챔버(2500)로 공급한다.
재생 유닛(2570)은 분리기(2572)와 재생기(2574)를 가질 수 있다. 재생 유닛(2570)은 건조챔버(2500)에서 제2건조공정에 사용되어 유기용제를 함유하는 초임계유체를 재생하여 이를 공급유닛(2560)으로 공급한다. 분리기(2572)는 이산화탄소를 냉각시켜 이산화탄소에 함유된 유기용제를 액화시킴으로써 이산화탄소로부터 유기용제를 1차로 분리한다. 재생기(2574)는 이산화탄소를 유기용제를 흡수하는 흡착제(A)가 제공되는 공간을 통과시켜 이산화탄소로부터 유기용제를 2차로 분리한다.
재생 유닛(2570)은 분리기(2572), 재생기(2574), 그리고 액화탱크(2576)를 가진다. 재생 유닛(2570)은 건조챔버(2500)에서 사용되어 유기용제를 함유하는 초임계유체를 재생하여 이를 공급유닛(2560)으로 공급한다. 분리기(2572)는 이산화탄소를 냉각시켜 이산화탄소에 함유된 유기용제를 액화시킴으로써 이산화탄소로부터 유기용제를 1차로 분리한다. 재생기(2574)는 이산화탄소를 유기용제를 흡수하는 흡착제(A)가 제공되는 공간을 통과시켜 이산화탄소로부터 유기용제를 2차로 분리한다. 흡착제(A)는 다공을 가지며, 다공 내에 유기용제를 흡착한다. 예를 들어, 흡착제(A)는 지오라이트(zeolite)일 수 있다. 액화탱크(2576)는 재생기(2574)를 통과한 이산화탄소를 액화시킨다.
재생 유닛(2570)은 복수의 분리기(2572)을 가질 수 있다. 이때, 각각의 분리기(2572)는 서로 직렬로 연결된다. 예를 들어, 제1분리기는 일차로 이산화탄소와 유기용제를 분리한다. 이어 제2분리기는 제1분리기에 연결되어, 이차로 이산화탄소와 유기용제를 분리한다. 이에 따라 유기용제의 분리가 복수 회에 거쳐 수행되어 더욱 순수한 이산화탄소를 획득할 수 있다.
또한, 재생 유닛(2570)은 복수의 재생기(2574)을 가질 수 있다. 재생기(2574)는 각각 병렬로 연결될 수도 있다. 제1재생기(2574a), 제2재생기(2574b)가 각각 분리기(2572)에 연결되어, 이산화탄소로부터 유기용제를 걸러낸 후, 이를 공급유닛(2560)에 제공할 수 있다. 복수의 재생기(2574)를 병렬로 배치하면, 다량의 이산화탄소를 빠른 시간 내에 재생할 수 있다. 또한, 각각의 재생기(2574)는 서로 직렬로 연결될 수 있다. 제1재생기(2574a)는 분리기(2572)에 연결되어, 1차로 이산화탄소로부터 유기용제를 걸러낸다. 다시 제2재생기(2574b)은 제1재생기(2574a)에 연결되어, 2차로 이산화탄소로부터 유기용제를 걸러낸다. 재생기(2574)에 의한 이산화탄소와 유기용제의 분리가 복수 회로 수행될 수 있다.
순환라인(2600)은 건조 챔버(2500), 재생 유닛(2570), 그리고 공급 유닛(2560)을 순차적으로 연결한다. 순환라인(2600)은 이산화탄소를 순환시킨다. 순환라인(2600)은 건조 챔버(2500)와 재생 유닛(2570)을 연결하는 순환라인(2601), 재생 유닛(2570) 내부를 연결하는 순환라인들(2602a, 2602b), 재생 유닛(2570)과 공급 유닛(2560)을 연결하는 순환라인(2603), 공급 유닛(2560) 내부를 연결하는 순환라인들(2604a, 2604b), 공급 유닛(2560)과 건조 챔버(2500)를 연결하는 순환라인(2605)을 가진다. 각 순환라인(2600) 상에는 펌프가 설치될 수 있다.
도 5은 농도 측정 유닛(2580)의 일 실시예를 보여준다. 농도 측정 유닛(2580)은 측정 배관(2582), 농도 계측기(2590), 제 1 배출 배관(2592), 그리고 제 2 배출 배관(2594), 퍼지 가스 공급원(2596), 퍼지 가스 공급라인(2595), 그리고 제어기(2598)를 가진다.
측정 배관(2582)은 이산화탄소가 흐르는 주 배관으로부터 분기된다. 일 예로, 측정 배관(2582)은 재생기(2574)와 액화탱크(2576) 사이의 순환라인(2602b) 상에서 분기될 수 있다. 측정 배관(2582) 상에는 제 1 히터 부재(2584), 레귤레이터(2586), 그리고 제 2 히터 부재(2588)가 제공된다. 측정 배관(2582)은 농도 계측기(2590)에 연결된다. 제 1 히터 부재(2584)는 측정 배관(2582)의 온도를 조절하여, 측정 배관(2582) 내 유기용제의 흡착을 방지한다. 레귤레이터(2586)는 이산화탄소를 감압시킨다. 레귤레이터(2586)를 지난 이산화탄소는 고온, 저압 상태가 된다. 레귤레이터(2586)는 제 1 히터 부재(2584)와 농도 계측기(2590) 사이에 배치된다. 제 2 히터 부재(2588)는 레귤레이터(2586)가 이산화탄소를 감압시킬 때, 레귤레이터(2586)의 온도 저하로 인한 동결을 방지한다. 제 2 히터 부재(2588)는 레귤레이터(2586)의 상류에 배치될 수 있다. 선택적으로, 제 2 히터 부재(2588)는 레귤레이터(2586)을 둘러싸도록 제공되거나, 레귤레이터(2586)의 하류에 배치될 수 있다.
농도 계측기(2590)는 측정 배관(2582)을 흐르는 이산화탄소의 농도를 측정한다. 농도 계측기(2590)로 농도를 측정하여, 이산화탄소의 재생 효율을 측정할 수 있다.
제 1 배출 배관(2592)은 농도 계측기(2590)와 연결된다. 제 1 배출 배관(2592)은 농도 계측기(2590)를 지난 이산화탄소를 외부로 배출시킨다. 농도가 측정된 이산화탄소가 독립적인 제 1 배출 배관(2592)을 통해 배출되어, 이산화탄소 배출시 배출 배관끼리의 간섭에 의한 역류 현상을 방지할 수 있다. 제 2 배출 배관(2594)은 측정 배관(2582)에서 분기된다. 일 예로, 제 2 배출 배관(2594)은 농도 계측기(2590)보다 상류에서 분기될 수 있다. 측정 배관(2582)을 흐르는 이산화탄소 중 일부는 농도 계측을 위해 농도 계측기(2590)를 지나 제 1 배출 배관(2592)으로 배출되고, 나머지 일부는 제 2 배출 배관(2594)으로 벤트된다. 이 때, 농도 계측기(2590)로 공급되는 이산화탄소의 양은, 제 2 배출 배관(2594)으로 공급되는 이산화탄소의 양보다 적을 수 있다. 제 2 배출 배관(2594)으로 다량의 이산화탄소가 배출되어, 농도 계측기(2590)에서 이산화탄소의 농도 측정 소요 시간으로 인한 공정 지연을 방지할 수 있다.
퍼지 가스 공급라인(2595)은 측정 배관(2582)에 연결된다. 일 예로, 퍼지 가스 공급라인(2595)은 레귤레이터(2586)와 농도 계측기(2590) 사이의 측정 배관(2582)에 연결될 수 있다. 퍼지 가스 공급라인(2595)은 퍼지 가스 공급원(2596)과 측정 배관(2582)을 연결한다. 퍼지 가스 공급라인(2595)은 측정 배관(2582)으로 퍼지 가스를 공급한다. 일 예로, 퍼지 가스는 질소 가스(N2)일 수 있다. 퍼지 가스로 인해, 측정 배관(2582) 내 유기용제 흡착을 방지할 수 있다. 또한, 퍼지 가스로 인해 유기용제 흡착을 방지하여, 농도 측정의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
제어기(2598)는 농도 측정 유닛(2580)을 제어한다. 제어기(2598)는 농도 계측기(2590)에 설정 시간 동안 이산화탄소가 흐른 이후에, 농도 측정을 시작하도록 농도 계측기(2590)를 제어할 수 있다. 일 예로, 설정 시간은 약 30초 내지 약 90초 사이의 시간일 수 있다. 또한, 제어기(2598)는 제 2 배출 배관(2594)을 온/오프시킬 수 있다. 이로 인해, 제 2 배출 배관(2594) 내부의 온도 변화를 최소화할 수 있어, 측정 배관(2582) 내의 유기용제 흡착을 방지할 수 있다. 제어기(2598)는 퍼지 가스 공급라인(2595)으로 퍼지 가스를 공급시킨 후, 측정 배관(2582) 및 제 2 배출 배관(2594)을 열어 그 내부의 유기용제 흡착을 방지할 수 있다. 이 때, 제어기(2598)는 농도 계측기(2590)로 공급되는 측정 배관(2582)의 밸브(2582b)를 닫아, 농도 계측기(2590)에 영향을 미치지 않을 수 있다. 제어기(2598)는 농도 계측기(2590)으로 측정된 농도값이 기설정된 설정값을 초과하는 경우, 재생 유닛(2570)을 새로운 재생 유닛으로 교체시킬 수 있다.
이하, 도 6 내지 도 10을 참조하여 도 5의 농도 측정 유닛(2580)으로 농도를 측정하는 과정을 설명한다. 도 6 내지 도 10은 도 5의 농도 측정 유닛(2580)으로 농도를 측정하는 과정을 순차적으로 보여주는 도면이다. 실선의 화살표는 유체의 흐름을 나타낸다. 점선의 화살표는 가스의 흐름을 나타낸다. 밸브의 내부가 채워진 것은 밸브가 닫혀있는 것이고, 밸브의 내부가 비워있는 것은 밸브가 개방되어 있는 것을 의미한다.
처음에, 주 배관으로부터 분기된 측정 배관(2582)을 통해 이산화탄소를 흘려보낸다. 설정 시간 동안 이산화탄소를 흘려 제 1 배출 배관(2592)으로 내보낸 후, 농도 계측기(2590)로 이산화탄소의 농도를 측정한다. 제어기(2598)는 농도 계측기(2590)으로 측정된 농도값이 기설정된 설정값을 초과하는 경우, 재생 유닛(2570)을 새로운 재생 유닛으로 교체시킬 수 있다. 농도 측정 후, 농도 측정된 이산화탄소는 제 1 배출 배관(2592)으로 배출된다. 측정이 완료되면, 제어기(2598)는 제 2 배출 배관(2594)으로 이산화탄소를 벤트시킨다. 이 때, 제어기(2598)는 제 2 배출 배관(2594)을 온/오프 작동시킴으로써 배관 내 유기용제의 흡착을 방지할 수 있다. 또한, 농도 계측기(2590)로 공급되는 이산화탄소의 유량이 적기 때문에, 제 2 배출 배관(2594)으로 다량의 이산화탄소를 배출시켜 공정 지연을 방지할 수 있다. 벤트가 완료되면, 제어기(2598)는 퍼지가스 공급라인(2595)의 밸브(2595a)를 열어 측정 배관(2582) 내로 퍼지 가스를 공급한다. 이 때, 농도 계측기(2590)로 연결되는 측정 배관(2582) 상의 밸브(2582b)는 닫는다. 퍼지 가스는 측정 배관(2582)과 제 2 배출 배관(2594)을 통해 공급되어 유기용제 흡착을 방지한 후, 제 2 배출 배관(2594)으로 다시 배출된다. 퍼지 가스 공급이 완료되면, 측정 배관(2582)은 다른 측정 포인트를 찾아 다른 주 배관에 연결되고, 농도 측정 과정이 반복된다.
도 11은 다른 실시예에 따른 농도 측정 유닛(3580)을 보여준다. 도 12는 또 다른 실시예에 따른 농도 측정 유닛(4580)을 보여준다. 도 11의 농도 측정 유닛(3580)은 도 4의 농도 측정 유닛(2580)과 대체로 동일 또는 유사한 형상 및 기능을 가진다. 다만, 농도 측정 유닛(3580)은 액화 유닛(2576)과 공급 유닛(3560) 사이의 순환라인(3603) 상에서 분기될 수 있다. 도 12의 농도 측정 유닛(4580)은 도 4의 농도 측정 유닛(2580)과 대체로 동일 또는 유사한 형상 및 기능을 가진다. 다만, 농도 측정 유닛(4580)은 재생기(4574)와 액화 유닛(4576) 사이의 순환라인(4602b) 및 액화 유닛(4576)과 공급 유닛(4560) 사이의 순환라인(3603) 복수 곳에서 분기될 수 있다.
이상에서는 재생 유닛(2570)에서는 재생기(2574)가 분리기(2572)에 연결되는 것으로 설명하였으나, 이와 달리, 분리기(2572)는 생략될 수 있다. 재생 유닛(2570)에 분리기(2572)가 생략되는 경우에는 재생기(2574)가 제2공정챔버(2500)에 직접 연결되는 것도 가능하다.
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.
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 그리고 변형이 가능하므로 상술한 실시예 그리고 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 2500: 건조 챔버
2570: 재생 유닛 2572: 분리기
2574: 재생기 2576: 액화 유닛
2580: 농도 측정 유닛 2582: 측정 배관
2584: 제 1 히터 부재 2586: 레귤레이터
2588: 제 2 히터 부재 2590: 농도 측정기
2592: 제 1 배출 배관 2594: 제 2 배출 배관
2596: 퍼지 가스 공급원 2598: 제어기

Claims (17)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    초임계 상태의 유체를 공급하여 기판 상의 유기용제를 제거하는 공정을 수행하는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버로부터 배출된 상기 유체로부터 상기 유체에 함유된 상기 유기용제를 제거하고 상기 유체를 재생시키는 재생 유닛;
    상기 공정 챔버와 상기 재생 유닛을 연결하고 상기 유체를 순환시키는 순환 라인; 그리고
    상기 재생된 유체에 함유된 상기 유기용제의 농도를 측정하는 농도 측정 유닛을 포함하되,
    상기 농도 측정 유닛은,
    상기 순환라인으로부터 분기되는 측정 배관;
    상기 측정 배관에 연결되는 농도 계측기;
    상기 측정 배관에 설치된 밸브; 그리고
    상기 농도 측정 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 제어기는 상기 농도를 측정할 때 상기 유체가 상기 농도 계측기로 설정시간 동안 흐른 이후에 농도 측정을 시작하도록 상기 농도 계측기를 제어하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정 배관 상에 설치되고, 상기 측정 배관을 흐르는 상기 유체에 함유된 상기 유기용제의 상기 측정 배관 내 흡착을 방지하는 제 1 히터 부재를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 재생 유닛은,
    상기 유체를 1차 재생시키는 분리기;
    상기 재생된 유체를 2차 재생시키는 재생기; 그리고
    상기 재생된 유체를 액화시키는 액화 유닛을 포함하되,
    상기 측정 배관은 상기 재생기와 상기 공정 챔버 사이의 상기 순환라인에서 분기되는 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 농도 계측기와 연결되며, 상기 농도 계측기에서 사용된 상기 유체를 외부로 배출하는 제 1 배출 배관을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 히터 부재와 상기 농도 계측기 사이의 상기 측정 배관 상에 설치되고, 상기 유체를 감압시키는 레귤레이터; 및
    상기 레귤레이터의 동결을 방지하는 제 2 히터 부재를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 히터 부재는 상기 레귤레이터보다 상기 측정 배관의 상류에 배치되는 기판 처리 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 측정 배관에 연결되고, 상기 측정 배관으로 퍼지 가스를 공급하는 퍼지 가스 공급라인을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 퍼지 가스 공급라인은 상기 레귤레이터와 상기 농도 계측기 사이의 상기 측정 배관으로 연결되는 기판 처리 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 농도 계측기보다 상기 측정 배관의 상류에서 분기되고, 상기 유체를 외부로 배출시키는 제 2 배출 배관을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 측정 배관을 흐르는 상기 유체 중 일부는 상기 제 1 배출 배관으로 배출시키고, 나머지 일부는 상기 제 2 배출 배관으로 배출시키되, 상기 제 1 배출 배관으로 배출시키는 양은 상기 제 2 배출 배관으로 배출시키는 양보다 적은 기판 처리 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 제 2 배출 배관의 밸브를 반복하여 온/오프 작동시키는 기판 처리 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 퍼지 가스 공급라인 상의 밸브를 열어 상기 측정 배관으로 퍼지 가스를 공급하되, 상기 농도 계측기로 연결되는 상기 측정 배관 상의 밸브는 닫도록 제어하는 기판 처리 장치.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유기용제는 이소프로필알코올(IPA)이고,
    상기 유체는 이산화탄소(CO2)인, 기판 처리 장치.
  14. 제 3 항에 있어서,
    상기 재생기에는 흡착제가 제공되고,
    상기 흡착제는 지오라이트(zeolite)인, 기판 처리 장치.
  15. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 농도 계측기로 측정한 농도값이 기설정된 설정값을 초과할 경우, 상기 재생 유닛을 새로운 재생 유닛으로 교체하도록 제어하는 기판 처리 장치.
  16. 유기용제가 포함된 초임계 유체로 제공되는 유체로부터 상기 유기용제를 분리하여 재생하는 방법에 있어서, 상기 유체를 재생 유닛을 통해 재생시킨 후 상기 유체의 농도를 측정하되, 상기 유체가 농도 계측기로 설정시간 동안 흐른 이후에 농도 측정을 시작하고, 상기 유체의 측정된 농도값이 기설정된 설정값을 초과하는 경우, 상기 재생 유닛을 새로운 재생 유닛으로 교체하는 재생 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 유기용제는 이소프로필알코올(IPA)이고,
    상기 유체는 이산화탄소(CO2)인, 재생 방법.
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