KR101856611B1 - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 내부에 서로 조합되어 처리 공간을 제공하는 상부 하우징 및 하부 하우징을 가지는 하우징과; 상기 처리 공간을 외부로부터 밀폐하도록 상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징 사이를 밀폐하는 실링 유닛을 포함하되, 상기 실링 유닛은, 상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징 사이에 제공되는 제 1 실링 부재와; 상기 제 1 실링 부재를 감싸도록 상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징 사이에 제공되고, 상기 제 1 실링 부재와 상이한 재질의 제 2 실링 부재를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{Apparatus and method for treating substrate}

본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체소자를 제조하기 위해서, 기판에 사진, 식각, 애싱, 이온주입, 그리고 박막 증착등의 다양한 공정들을 통해 원하는 패턴을 기판에 형성한다. 각각의 공정에는 다양한 처리액들이 사용되며, 공정 진행 중에는 오염물 및 파티클이 생성된다. 이를 해결하기 위해 각각의 공정 전후에는 오염물 및 파티클을 세정 처리하기 위한 세정 공정이 필수적으로 수행된다.

일반적으로 세정 공정은 기판을 케미칼 및 린스액으로 처리한 후에 건조 처리한다. 건조 처리 단계에는 기판 상에 잔류된 린스액을 건조하기 위한 공정으로, 이소프로필알코올(IPA)과 같은 유기 용제로 기판을 건조 처리한다. 그러나 기판에 형성된 패턴과 패턴과의 거리(CD:Critical Dimension)가 미세화됨에 따라, 그 패턴들의 사이 공간에 유기 용제가 잔류된다.

최근에는 기판 상에 잔류된 유기 용제를 제거하기 위해, 초임계 처리 공정을 수행한다. 초임계 처리 공정은 초임계 유체의 특정 조건을 만족하기 위해 외부로부터 밀폐된 공간에서 진행된다.

도 1은 일반적인 초임계 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 1을 참고하면, 초임계 처리 공정을 수행하는 기판 처리 장치(2)는 상부 하우징(3) 및 하부 하우징(4)의 조합에 의해 형성되고, 내부에서 기판(S)에 대한 처리가 수행되는 처리 공간(5)을 가진다. 처리 공간(5)을 밀폐 시키기 위해, 상부 하우징(3) 및 하부 하우징(4)의 사이에 링 형상의 실링 부재(6)를 제공한다. 일반적으로, 실링 부재(6)는 처리 공간(5)에 공급되는 초임계 유체에 의한 스웰링(Swelling) 현상이 적게 발생되고, 공급되는 초임계 유체에 대한 내화학성을 가지는 등의 공급되는 초임계 유체에 대한 내성, 내열성이 좋은 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE: PolyTetraFluoroEthylene) 재질로 제공될 수 있다. 폴리테트라 플루오로에틸렌은 초임계 유체에 대한 내성 및 내열성이 좋으므로, 초임계 유체에 의한 실링 부재(6)의 손상으로 인한 파티클 생성을 최소화할 수 있다.

그러나, 폴리테트라 플루오로에틸렌으로 제공된 실링 부재(6)는 충분한 탄성을 가지고 있지 않으므로 실링 부재(6)는 소성 변형이 용이하다. 따라서, 실링 부재(6)의 소성 변형으로 인해 초임계 유체의 유출이 발생될 수 있고, 그로 인해 유출 시 처리 중인 기판이 손상될 수 있다. 또한, 실링 부재(6)의 교체 주기가 짧아지는 문제점이 있다.

본 발명은 유체의 유출을 방지할 수 있는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 실링 부재의 교체 주기를 늘릴 수 있는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 유체의 유출로 인한 기판의 손상을 방지할 수 있는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 일 실시 예에 의하면, 기판 처리 장치는 내부에 서로 조합되어 처리 공간을 제공하는 상부 하우징 및 하부 하우징을 가지는 하우징과; 상기 처리 공간을 외부로부터 밀폐하도록 상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징 사이를 밀폐하는 실링 유닛을 포함하되, 상기 실링 유닛은, 상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징 사이에 제공되는 제 1 실링 부재와; 상기 제 1 실링 부재를 감싸도록 상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징 사이에 제공되고, 상기 제 1 실링 부재와 상이한 재질의 제 2 실링 부재를 포함한다.

상기 제 1 실링 부재는 상기 제 2 실링 부재보다 상기 처리 공간에서 기판 처리에 사용되는 유체에 대해 내성이 더 강한 재질로 제공된다.

상기 제 2 실링 부재는 상기 제 1 실링 부재보다 탄성이 더 우수한 재질로 제공된다.

상기 상부 하우징 또는 상기 하부 하우징에는 상기 제 1 실링 부재와 상기 제 2 실링 부재 사이의 사이 공간과 연통된 배기홀이 형성된다.

상기 실링 유닛은 상기 배기홀과 연결된 압력계를 더 포함한다.

상기 실링 유닛은, 상기 배기홀과 연결되고, 상기 사이 공간의 유체를 배출시키는 배출 펌프와; 상기 압력계에 의해 측정된 압력이 기 설정된 임계 압력 이상인 경우, 상기 사이 공간의 유체를 배출시도록 상기 배출 펌프를 제어하는 제어기;를 더 포함한다.

상기 장치는 상기 처리 공간에 초임계 유체를 공급하는 유체 공급 유닛을 더 포함한다.

또한, 본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다. 일 실시 예에 의하면, 상부 하우징 및 하부 하우징이 서로 조합되어 제공된 처리 공간내에서 유체를 공급하여 기판을 처리하는 기판 처리 방법은, 상기 처리 공간을 외부로부터 밀폐하는 밀폐 단계와; 상기 처리 공간으로부터 상기 유체가 유출되는 것을 방지하는 유출 방지 단계와; 상기 처리 공간에 유체를 공급하여 기판을 처리 하는 처리 단계;를 포함하되, 상기 상부 하우징 및 상기 하부 하우징 사이에는 제 1 실링 부재와 상기 제 1 실링 부재를 감싸며 상기 제 1 실링 부재와 상이한 재질의 제 2 실링 부재가 제공되고, 상기 유출 방지 단계는, 상기 제 1 실링 부재 및 상기 제 2 실링 부재 사이의 사이 공간의 압력을 측정하는 압력 측정 단계와; 상기 압력 측정 단계에서 측정된 압력이 기 설정된 임계 압력 이상인 경우, 상기 사이 공간 내의 유체를 배출시키는 배출 단계를 포함한다.

상기 유체는 초임계 유체를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 의하면, 본 발명의 장치 및 방법은 유체의 유출을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 본 발명의 장치 및 방법은 실링 부재의 교체 주기를 늘릴 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 본 발명의 장치 및 방법은 유체의 유출로 인한 기판의 손상을 방지할 수 있다.

도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 제1공정 챔버에서 기판을 세정 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 2의 제2공정 챔버에서 기판을 건조 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 4의 기판 지지 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 4의 하부 하우징을 상부에서 바라본 평면도이다.
도 7은 도 4의 실링 유닛을 보여주는 부분 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.

본 발명은 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다. 도 2를 참조하면, 기판처리설비(1)는 인덱스모듈(10)과 공정처리모듈(20)을 가지고, 인덱스모듈(10)은 로드포트(120) 및 이송프레임(140)을 가진다. 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정처리모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정처리모듈(20)이 배열된 방향을 제 1 방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제 1 방향(12)과 수직한 방향을 제 2 방향(14)이라 하며, 제 1 방향(12)과 제 2 방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제 3 방향(16)이라 칭한다.

로드포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(18)가 안착된다. 로드포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제 2 방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 2에서는 네 개의 로드포트(120)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드포트(120)의 개수는 공정처리모듈(20)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(18)에는 기판의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제 3 방향(16)을 복수 개가 제공되고, 기판은 제 3 방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어 내에 위치된다. 캐리어(18)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.

공정처리모듈(20)은 버퍼유닛(220), 이송챔버(240), 제1공정챔버(260), 그리고 제2공정챔버(280)를 가진다. 이송챔버(240)는 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 평행하게 배치된다. 제 2 방향(14)를 따라 이송챔버(240)의 일측에는 제1공정챔버들(260)이 배치되고, 이송챔버(240)의 타측에는 제2공정챔버들(280)이 배치된다. 제1공정챔버들(260)과 제2공정챔버들(280)은 이송챔버(240)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공될 수 있다. 제1공정챔버(260)들 중 일부는 이송챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 제1공정챔버(260)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송챔버(240)의 일측에는 제1공정챔버(260)들이 A X B(A와 B는 각각 1이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제 1 방향(12)을 따라 일렬로 제공된 제1공정챔버(260)의 수이고, B는 제 3 방향(16)을 따라 일렬로 제공된 제2공정챔버(260)의 수이다. 이송챔버(240)의 일측에 제1공정 챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 제1공정챔버들(260)은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 제1공정챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 제2공정챔버들(280)도 제1공정챔버들(260)과 유사하게 M X N(M과 N은 각각 1 이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기에서 M, N은 각각 A, B와 동일한 수일 수 있다. 상술한 바와 달리, 제1공정챔버(260)와 제2공정챔버(280)은 모두 이송챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 제1공정챔버(260)와 제2공정챔버(280)은 각각 이송챔버(240)의 일측 및 타측에 단층으로 제공될 수 있다. 선택적으로, 이송챔버(240)의 일측에 제1공정챔버들(260)이 적층되고, 타측에 제2공정챔버들(280)이 적층되도록 위치될 수 있다. 또한, 제1공정챔버(260)와 제2공정챔버(280)는 상술한 바와 달리 다양한 배치로 제공될 수 있다.

버퍼유닛(220)은 이송프레임(140)과 이송챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송챔버(240)와 이송프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼유닛(220)은 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제 3 방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개 제공된다. 버퍼유닛(220)에서 이송프레임(140)과 마주보는 면과 이송챔버(240)와 마주보는 면 각각이 개방된다.

이송프레임(140)은 로드포트(120)에 안착된 캐리어(18)와 버퍼유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송프레임(140)에는 인덱스레일(142)과 인덱스로봇(144)이 제공된다. 인덱스레일(142)은 그 길이 방향이 제 2 방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스로봇(144)은 인덱스레일(142) 상에 설치되며, 인덱스레일(142)을 따라 제 2 방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제 3 방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(144c)들은 제 3 방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정처리모듈(20)에서 캐리어(18)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(18)에서 공정처리모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스로봇(144)이 기판(W)을 반입 및 반출하는 과정에서 공정 처리 전의 기판(W)으로부터 발생된 파티클이 공정 처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.

이송챔버(240)는 버퍼유닛(220), 제1공정챔버(260), 그리고 제2공정챔버(280) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송챔버(240)에는 가이드레일(242)과 메인로봇(244)이 제공된다. 가이드레일(242)은 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인로봇(244)은 가이드레일(242) 상에 설치되고, 가이드레일(242) 상에서 제 1 방향(12)을 따라 직선 이동된다.

제1공정챔버(260)와 제2공정챔버(280)는 하나의 기판(W)에 대해 순차적으로 공정을 수행하도록 제공될 수 있다. 예컨대, 기판(W)은 제1공정챔버(260)에서 케미칼 공정, 린스 공정, 그리고 1차 건조 공정이 수행되고, 제2공정챔버(260)에서 2차 건조 공정이 수행될 수 있다. 이 경우, 1차 건조 공정은 유기용제에 의해 이루어지고, 2차 건조 공정은 초임계 유체에 의해 이루어질 수 있다. 유기 용제로는 이소프로필 알코올(IPA) 액이 사용되고, 초임계 유체로는 이산화탄소(CO₂)가 사용될 수 있다. 이와 달리 제1공정챔버(260)에서 1차 건조 공정은 생략될 수 있다.

아래에서는 제1공정챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)에 대해 설명한다. 도 3은 도 2의 제1공정 챔버(260)에서 기판을 세정 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 도 2의 제1공정 챔버(260)에서 기판을 세정 처리하는 장치로 제공될 수 있다. 기판 처리 장치(300)는 처리 용기(320), 스핀헤드(340), 승강유닛(360), 그리고 분사부재(380)를 가진다. 처리 용기(320)는 기판처리공정이 수행되는 공간을 제공하며, 그 상부는 개방된다. 처리 용기(320)는 내부회수통(322), 중간회수통(324), 그리고 외부회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,324,326)은 공정에 사용된 처리액 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부회수통(322)은 스핀헤드(340)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 중간회수통(324)은 내부회수통(322)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부회수통(326)은 중간회수통(324)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부회수통(322)의 내측공간(322a), 내부회수통(322)과 중간회수통(324)의 사이 공간(324a) 그리고 중간회수통(324)과 외부회수통(326)의 사이 공간(326a)은 각각 내부회수통(322), 중간회수통(324), 그리고 외부회수통(326)으로 처리액이 유입되는 유입구로서 기능한다. 각각의 회수통(322,324,326)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수라인(322b, 324b, 326b)이 연결된다. 각각의 회수라인(322b, 324b, 326b)은 각각의 회수통(322,324,326)을 통해 유입된 처리액을 배출한다. 배출된 처리액은 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.

스핀헤드(340)는 처리 용기(320) 내에 배치된다. 스핀헤드(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 스핀헤드(340)는 몸체(342), 지지핀(334), 척핀(346), 그리고 지지축(348)을 가진다. 몸체(342)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 몸체(342)의 저면에는 모터(349)에 의해 회전가능한 지지축(348)이 고정결합된다. 지지핀(334)은 복수 개 제공된다. 지지핀(334)은 몸체(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 몸체(342)에서 상부로 돌출된다. 지지핀들(334)은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지핀(334)은 몸체(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판의 후면 가장자리를 지지한다. 척핀(346)은 복수 개 제공된다. 척핀(346)은 몸체(342)의 중심에서 지지핀(334)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척핀(346)은 몸체(342)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척핀(346)은 스핀헤드(340)가 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척핀(346)은 몸체(342)의 반경 방향을 따라 대기위치와 지지위치 간에 직선 이동 가능하도록 제공된다. 대기위치는 지지위치에 비해 몸체(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 스핀헤드(340)에 로딩 또는 언 로딩시에는 척핀(346)은 대기위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행시에는 척핀(346)은 지지위치에 위치된다. 지지위치에서 척핀(346)은 기판(W)의 측부와 접촉된다.

승강유닛(360)은 처리 용기(320)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(320)가 상하로 이동됨에 따라 스핀헤드(340)에 대한 처리 용기(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다. 브라켓(362)은 처리 용기(320)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀헤드(340)에 놓이거나, 스핀헤드(340)로부터 들어올려 질 때 스핀헤드(340)가 처리 용기(320)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(320)는 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(360)으로 유입될 수 있도록 처리 용기(320)의 높이가 조절한다. 예컨대, 제1처리액으로 기판(W)을 처리하고 있는 동안에 기판(W)은 내부회수통(322)의 내측공간(322a)과 대응되는 높이에 위치된다. 또한, 제2처리액, 그리고 제3처리액으로 기판(W)을 처리하는 동안에 각각 기판(W)은 내부회수통(322)과 중간회수통(324)의 사이 공간(324a), 그리고 중간회수통(324)과 외부회수통(326)의 사이 공간(326a)에 대응되는 높이에 위치될 수 있다. 상술한 바와 달리 승강유닛(360)은 처리 용기(320) 대신 스핀헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.

분사부재(380)는 기판(W) 상에 처리액을 공급한다. 분사부재(380)는 노즐 지지대(382), 노즐(384), 지지축(386), 그리고 구동기(388)를 가진다. 지지축(386)은 그 길이 방향이 제 3 방향(16)을 따라 제공되고, 지지축(386)의 하단에는 구동기(388)가 결합된다. 구동기(388)는 지지축(386)을 회전 및 승강 운동한다. 노즐지지대(382)는 구동기(388)와 결합된 지지축(386)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(384)은 노즐지지대(382)의 끝단 저면에 설치된다. 노즐(384)은 구동기(388)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐(384)이 처리 용기(320)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐(384)이 처리 용기(320)의 수직 상부로부터 벗어난 위치로 정의한다. 분사부재(380)는 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 분사부재(380)가 복수 개 제공되는 경우, 케미칼, 린스액, 그리고 유기용제 각각은 서로 상이한 분사부재(380)를 통해 제공될 수 있다. 케미칼은 강산 또는 강염기의 성질을 가지는 액일 수 있다. 린스액은 순수일 수 있다. 유기용제는 이소프로필 알코올 증기와 비활성 가스의 혼합물이거나 이소프로필 알코올(IPA) 액일 수 있다.

제2공정 챔버(280)에는 기판의 2차 건조 공정이 수행되는 기판 처리 장치(400)가 제공된다. 기판 처리 장치(400)는 제1공정 챔버에서 1차 건조 처리된 기판(W)을 2차 건조 처리한다. 기판 처리 장치(400)는 초임계 유체를 이용하여 기판(W)을 건조 처리할 수 있다. 도 4는 도 2의 제2공정 챔버(280)에서 기판을 건조 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다. 도 4를 참조하면, 기판 처리 장치(400)는 도 2의 제2공정 챔버(280)에서 기판을 세정 처리하는 장치로 제공될 수 있다. 기판 처리 장치(400)는 하우징(410), 기판 지지 유닛(440), 승강 부재(450), 가열 부재(460), 유체 공급 유닛(470), 차단 부재(480), 실링 유닛(490)을 포함한다.

하우징(410)은 내부에 기판(W)을 처리하는 처리 공간(412)이 제공된다. 하우징(410)은 기판(W)을 처리하는 동안에 그 처리 공간(412)을 외부로부터 밀폐한다. 하우징(410)은 하부 하우징(420) 및 상부 하우징(430)를 포함한다. 하부 하우징(420)은 상부가 개방된 원형의 컵 형상을 가진다. 하부 하우징(420)의 내측 저면에는 배기 포트(426)가 형성된다. 상부에서 바라볼 때 배기 포트(426)는 하부 하우징(420)의 중심축을 벗어난 위치에 형성될 수 있다. 배기 포트(426)에는 감압 부재가 연결되어 처리 공간(412)에 발생된 파티클을 배기할 수 있다. 또한 처리 공간(412)은 배기 포트(426)를 통해 그 내부 압력을 조절할 수 있다.

상부 하우징(430)은 하부 하우징(420)과 조합되어 내부에 처리 공간(412)을 형성한다. 상부 하우징(430)은 하부 하우징(420)의 위에 위치된다. 상부 하우징(430)은 원형의 판 형상으로 제공된다. 예컨대, 상부 하우징(430)은 하부 하우징(420)과 중심축이 서로 일치하는 위치에서, 그 저면이 하부 하우징(420)의 상단과 마주보는 크기의 직경을 가질 수 있다.

기판 지지 유닛(440)은 처리 공간(412)에서 기판(W)을 지지한다. 도 5는 도 4의 기판 지지 유닛(440)을 보여주는 사시도이다. 도 5를 참조하면, 기판 지지 유닛(440)은 기판(W)의 처리면이 위를 향하도록 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(440)은 지지대(442) 및 기판 유지대(444)를 포함한다. 지지대(442)는 상부 하우징(430)의 저면으로부터 아래로 연장된 바 형상으로 제공된다. 지지대(442)는 복수 개로 제공된다. 예컨대, 지지대(442)는 4 개일 수 있다. 기판 유지대(444)는 기판(W)의 저면 가장자리 영역을 지지한다. 기판 유지대(444)는 복수 개로 제공되며, 각각은 기판(W)의 서로 상이한 영역을 지지한다. 예컨대, 기판 유지대(444)는 2 개일 수 있다. 상부에서 바라볼 때 기판 유지대(444)는 라운드진 플레이트 형상으로 제공된다. 상부에서 바라볼 때 기판 유지대(444)는 지지대의 내측에 위치된다. 각각의 기판 유지대(444)는 서로 조합되어 링 형상을 가지도록 제공된다. 각각의 기판 유지대(444)는 서로 이격되게 위치된다.

다시 도 4를 참조하면, 승강 부재(450)는 상부 하우징(430) 및 하부 하우징(420) 간에 상대 위치를 조절한다. 승강 부재(450)는 상부 하우징(430) 및 하부 하우징(420) 중 하나를 이동시킨다. 본 실시 예에는 상부 하우징(430)의 위치가 고정되고, 하부 하우징(420)을 이동시켜 상부 하우징(430)과 하부 하우징(420) 간에 거리를 조절하는 것으로 설명한다. 선택적으로, 고정된 하부 하우징(420)에 기판 지지 유닛(440)이 설치되고, 상부 하우징(430)이 이동될 수 있다. 승강 부재(450)는 상부 하우징(430) 및 하부 하우징(420) 간에 상대 위치가 개방 위치 및 폐쇄 위치로 이동되도록 하부 하우징(420)을 이동시킨다. 여기서 개방 위치는 처리 공간(412)이 외부와 서로 통하도록 상부 하우징(430) 및 하부 하우징(420)이 서로 이격되는 위치이고, 폐쇄 위치는 상부 하우징(430) 및 하부 하우징(420)이 서로 접촉되어 이들에 의해 처리 공간(412)을 외부로부터 폐쇄하는 위치로 정의한다. 승강 부재(450)는 하부 하우징(420)을 승하강시켜 처리 공간(412)을 개방 또는 폐쇄시킨다. 승강 부재(450)는 상부 하우징(430) 및 하부 하우징(420)을 서로 연결하는 복수 개의 승강 축들(452)을 포함한다. 승강 축들(452)은 하부 하우징(420)의 상단과 상부 하우징(430) 사이에 위치된다. 승강 축들(452)은 하부 하우징(420)의 상단의 원주 방향을 따라 배열되게 위치된다. 각각의 승강 축(452)은 상부 하우징(430)를 관통하여 하부 하우징(420)의 상단에 고정 결합될 수 있다. 승강 축들(452)이 승강 또는 하강 이동함에 따라 하부 하우징(420)의 높이가 변경되고, 상부 하우징(430)와 하부 하우징(420) 간에 거리를 조절할 수 있다.

가열 부재(460)는 처리 공간(412)을 가열한다. 가열 부재(460)는 처리 공간(412)에 공급된 초임계 유체를 임계온도 이상으로 가열하여 초임계 유체 상으로 유지한다. 가열 부재(460)는 상부 하우징(430) 및 하부 하우징(420) 중 적어도 하나의 벽 내에 매설되어 설치될 수 있다. 예를 들어, 가열 부재(460)는 외부로부터 전원을 받아 열을 발생시키는 히터로 제공될 수 있다.

유체 공급 유닛(470)은 처리 공간(412)에 초임계 유체를 공급한다. 유체 공급 유닛(470)은 상부 공급 포트(472) 및 하부 공급 포트(474)를 포함한다. 상부 공급 포트(472)는 상부 하우징(430)에 형성되고, 하부 공급 포트(474)는 하부 하우징(420)에 형성된다. 상부 공급 포트(472) 및 하부 공급 포트(474)는 상하 방향으로 서로 대향되게 위치된다. 상부 공급 포트(472) 및 하부 공급 포트(474)는 처리 공간(412)의 중심축에 일치하도록 위치된다. 상부 공급 포트(472) 및 하부 공급 포트(474) 각각에는 동일한 종류의 초임계 유체가 공급된다. 일 예에 의하면, 기판(W)의 비 처리면과 대향되는 공급 포트로부터 초임계 유체가 공급되고, 이후에 기판(W)의 처리면과 대향되는 공급 포트로부터 초임계 유체가 공급될 수 있다. 따라서 하부 공급 포트(474)로부터 초임계 유체가 공급되고, 이후에 상부 공급 포트(472)로부터 초임계 유체가 공급될 수 있다. 이는 초기에 공급되는 유체가 임계 압력 또는 임계 온도에 미도달된 상태에서 기판(W)에 공급되는 것을 방지하기 위함이다.

차단 부재(480)는 하부 공급 포트(474)로부터 공급되는 유체가 기판(W)의 비처리면에 직접적으로 공급되는 것을 방지한다. 차단 부재(480)는 차단 플레이트(482) 및 지지대(484)를 포함한다. 차단 플레이트(482)는 하부 공급 포트(474)와 기판 지지 유닛(440) 사이에 위치된다. 차단 플레이트(482)는 원형의 판 형상을 가지도록 제공된다. 차단 플레이트(482)는 하부 하우징(420)의 내경보다 작은 직경을 가진다. 상부에서 바라볼 때 차단 플레이트(482)는 하부 공급 포트(474) 및 배기 포트(426)를 모두 가리는 직경을 가진다. 예컨대, 차단 플레이트(482)는 기판(W)의 직경과 대응되거나, 이보다 큰 직경을 가지도록 제공될 수 있다. 지지대(484)는 차단 플레이트(482)를 지지한다. 지지대(484)는 복수 개로 제공되며, 차단 플레이트(482)의 원주 방향을 따라 배열된다. 각각의 지지대(484)는 서로 일정 간격으로 이격되게 배열된다.

도 6은 도 4의 하부 하우징을 상부에서 바라본 평면도이다. 도 4 및 도 6을 참고하면, 실링 유닛(490)은 처리 공간(412)이 외부로부터 밀폐되도록 폐쇄 위치에 위치된 상부 하우징(430) 및 하부 하우징(420) 간에 틈을 밀폐한다. 실링 유닛(490)은 제 1 실링 부재(491), 제 2 실링 부재(492), 압력계(493), 배출 펌프(494) 그리고 제어기(495)를 포함한다.

제 1 실링 부재(491)는 상부 하우징(430)과 하부 하우징(420) 사이에 제공된다. 일 실시 예에 따르면, 제 1 실링 부재(491)는 하부 하우징(420)의 측벽 상단에 고정 설치될 수 있다. 제 1 실링 부재(491)는 환형의 링 형상을 가지도록 제공된다.

제 2 실링 부재(492)는 제 1 실링 부재(491)를 감싸도록 상부 하우징(430)과 하부 하우징(420) 사이에 제공된다. 일 실시 예에 따르면, 제 2 실링 부재(492)는 제 1 실링 부재(491)를 감싸도록 하부 하우징(420)의 측벽 상단에 고정 설치될 수 있다. 제 2 실링 부재(492)는 환형의 링 형상을 가지도록 제공된다.

제 1 실링 부재(491)와 제 2 실링 부재(492)는 서로 상이한 재질로 제공된다. 일 실시 예에 따르면, 제 1 실링 부재(491)는 제 2 실링 부재(492)보다 처리 공간(412)에서 기판 처리에 사용되는 유체에 대해 내성이 더 강한 재질로 제공된다. 상기 내성이란 기판 처리에 사용되는 유체가 초임계 상태의 이산화탄소인 경우, 초임계 상태의 이산화탄소로 인해 고압 상태에서 발생되는 스웰링(Swelling) 현상이 적게 발생되는 성질 및 초임계 상태의 이산화탄소에 대해 내 화학성을 가지는 성질 등 초임계 상태의 이산화탄소에 의해 손상되어 파티클(Particle)을 발생시키는 현상이 적게 발생되는 성질을 의미한다. 따라서, 기판 처리 공정 시, 공급된 초임계 유체와 직접 접촉될 수 있는 제 1 실링 부재(491)를 그 유체에 대한 내성이 더 강한 재질로 제공함으로써, 기판의 공정에 영향을 미칠 수 있는 파티클의 발생이 억제된다. 예를 들면, 제 1 실링 부재(491)는 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE: PolyTetraFluoroEthylene) 등의 불소 수지를 포함하는 재질로 제공될 수 있다.

또한, 제 2 실링 부재(492)는 제 1 실링 부재(491)보다 탄성이 더 우수한 재질로 제공된다. 상술한 바와 같이, 제 1 실링 부재(491)가 유체에 대해 내성을 가진 재질로 제공되는 경우, 재질의 특성에 따라 제 1 실링 부재(491)가 충분한 탄성을 가지지 못할 수 있다. 따라서, 상부 하우징(430) 및 하부 하우징(420)을 밀폐 시키는 상하 방향의 힘 및 공정 처리시 처리 공간(412) 내외부간의 압력차에 의해 제 1 실링 부재(491)가 용이하게 소성 변형되어 처리 공간(412) 내의 유체가 유출될 수 있다. 이는 처리 공간(412) 내에서 처리 중인 기판 손상의 원인이 될 수 있다. 따라서, 제 2 실링 부재(492)를 제 1 실링 부재(491)보다 탄성이 더 우수한 재질로 제공하는 경우, 제 1 실링 부재(491)에서 유체의 유출이 발생하더라도 제 2 실링 부재(492)에 의해 유출이 방지된다. 또한, 제 2 실링 부재(492)는 제 1 실링 부재(491)보다 탄성이 우수한 재질로 제공됨으로서, 소성 변형이 발생될 가능성이 낮으므로, 제 2 실링 부재(492)에서 처리 공간(412) 내의 유체가 유출될 확률은 낮아진다. 예를 들면, 제 2 실링 부재(492)는 고탄성의 고분자 재질로 제공될 수 있다. 제 2 실링 부재(492)는 칼레즈, 켐라즈, 바이톤, 실리콘 등 고탄성 재질로 제공될 수 있다.

도 7은 도 4의 실링 유닛(490)을 보여주는 부분 단면도이다. 도 4 및 도 7을 참고하면, 상부 하우징(430) 또는 하부 하우징(420)에는 제 1 실링 부재(491)와 제 2 실링 부재(492) 사이의 사이 공간(496)과 연통된 배기홀(497)이 형성된다. 본 실시 예에서는 배기홀(497)은 하부 하우징(420)에 형성된 것으로 설명한다. 선택적으로, 배기홀(497)은 상부 하우징(430)에 형성될 수 있다.

압력계(493)는 사이 공간(496)의 압력을 측정한다. 일 실시 예에 따르면, 압력계(493)는 배기홀(497)과 연결되도록 제공된다.

배출 펌프(494)는 배기홀(497)과 연결된다. 배출 펌프(494)는 배기홀(497)을 통해 사이 공간(496)의 유체를 배출시킨다.

제어기(495)는 압력계(493)에 의해 측정된 압력이 기 설정된 임계 압력 이상인 경우, 사이 공간(496)의 유체를 배출시키도록 배출 펌프(494)를 제어한다.

다음은 상술한 제2공정 챔버(280)의 기판 처리 장치(400)를 이용하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 설명한다. 도 4, 도 6 및 도 7을 참고하면, 기판 처리 방법은 처리 공간(412) 내에서 유체를 공급하여 기판(W)을 처리한다. 기판 처리 방법은 밀폐 단계(S10), 유출 방지 단계(S20) 및 처리 단계(S30)를 포함한다.

밀폐 단계(S10)에서는 처리 공간(412)을 외부로부터 밀폐한다. 밀폐 단계(S10)에서는 승강 부재(450)는 상부 하우징(430) 및 하부 하우징(420) 간에 상대 위치가 개방 위치 및 폐쇄 위치로 이동되도록 하부 하우징(420)을 이동시킨다.

유출 방지 단계(S20)에서는 제 1 실링 부재(491)에 유체가 유출되는지 여부를 판단하고, 처리 공간(412)으로부터의 유체의 유출을 방지한다. 유출 방지 단계(S20)는 압력 측정 단계(S21)와 배출 단계(S22)를 포함한다. 유출 방지 단계(S20)는 밀폐 단계(S10) 이후에 수행된다. 유출 방지 단계(S20)는 처리 단계(S30)가 수행되는 동안 수행됨으로써, 처리 단계(S30) 수행 시 처리 공간(412)으로부터 유체가 유출되는 것을 방지한다.

압력 측정 단계(S21)에서는 압력계(493)가 사이 공간(496)의 압력을 측정한다. 밀폐 단계(S10) 이후, 처리 단계(S30)가 수행되는 동안 제 1 실링 부재(491)에 유체의 유출이 발생되는 경우, 제 2 실링 부재(492)에 의해 밀폐된 사이 공간(496)의 압력은 증가하게 된다. 따라서, 사이 공간(496)의 압력을 측정함으로써, 제 1 실링 부재(491)에 유체의 유출이 발생했는지 여부를 판단할 수 있다.

배출 단계(S22)에서는 제어기(495)는 압력 측정 단계(S21)에서 압력계(493)에 의해 측정된 사이 공간(496)의 압력이 기 설정된 임계 압력 이상인 경우 사이 공간(496) 내의 유체를 배출시키도록 배출 펌프(494)를 제어한다. 따라서, 제 1 실링 부재(491)로부터 유출된 유체는 배출 펌프(494)에 의해 사이 공간(496)으로부터 별도의 공간으로 배출된다. 따라서, 제 2 실링 부재(492) 또한 소성 변형이 발생하여 유출이 발생될 수 있는 상태라 하더라도 처리 공간(412)으로부터 유체가 유출되는 것이 최소화 된다.

처리 단계(S30)에서는 처리 공간(412)에 유체를 공급하여 기판(W)을 처리한다. 일 실시 예에 따르면, 처리 단계(S30)에서의 기판의 처리는 상술된 제2처리 챔버(280)에서의 기판의 처리와 동일할 수 있다.

상술한 바와 같이, 서로 상이한 재질의 제 1 실링 부재(491) 및 제 2 실링 부재(492)를 제공하고, 제 1 실링 부재(491) 및 제 2 실링 부재(492) 사이의 사이 공간(496)에 유출된 유체를 배출함으로써, 본 발명의 장치 및 방법은 유체의 유출을 방지할 수 있고, 이로 인해, 유체의 유출로 인한 기판의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 장치 및 방법은 제 2 실링 부재(492)를 탄성이 우수한 재질로 제공함으로써, 제 2 실링 부재(492)의 교체 주기를 늘릴 수 있다.

400: 기판 처리 장치 410: 하우징
412: 처리 공간 420: 하부 하우징
430: 상부 하우징 470: 유체 공급 유닛
490: 실링 유닛 491: 제 1 실링 부재
492: 제 2 실링 유닛 493: 압력계
494: 배출 펌프 495: 제어기
496: 사이 공간 497: 배기홀

Claims (11)

1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
   내부에 서로 조합되어 처리 공간을 제공하는 상부 하우징 및 하부 하우징을 가지는 하우징과;
   상기 처리 공간에 유체를 공급하고, 상기 처리 공간을 상압보다 높은 고압으로 형성시키는 유체 공급 유닛과;
   상기 처리 공간을 외부로부터 밀폐하도록 상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징 사이를 밀폐하는 실링 유닛을 포함하되,
   상기 실링 유닛은,
   상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징 사이에 제공되는 제 1 실링 부재와;
   상기 제 1 실링 부재를 감싸도록 상기 처리 공간으로부터 상기 실링 부재보다 먼 위치에 위치되게 상기 상부 하우징과 상기 하부 하우징 사이에 제공되고, 상기 제 1 실링 부재와 상이한 재질의 제 2 실링 부재를 포함하고,
   상기 상부 하우징 또는 상기 하부 하우징에는 상기 제 1 실링 부재와 상기 제 2 실링 부재 사이의 사이 공간과 연통된 배기홀이 형성되며,
   상기 실링 유닛은,
   상기 배기홀과 연결된 압력계와;
   상기 배기홀과 연결되고, 상기 사이 공간의 유체를 배출시키는 배출 펌프와;
   상기 압력계에 의해 측정된 압력이 기 설정된 임계 압력 이상인 경우, 상기 사이 공간의 유체를 배출시키도록 상기 배출 펌프를 제어하는 제어기;를 더 포함하고,
   상기 제 1 실링 부재는 상기 제 2 실링 부재보다 상기 처리 공간에서 기판 처리에 사용되는 유체에 대해 내성이 더 강한 재질이고,
   상기 제 2 실링 부재는 상기 제 1 실링 부재보다 탄성이 더 우수한 재질인 기판 처리 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 장치는 유체는 상기 처리 공간에서 초임계 상태로 제공되는 기판 처리 장치..
8. 상부 하우징 및 하부 하우징이 서로 조합되어 제공된 처리 공간 내에 유체를 공급하여 기판을 처리하는 기판 처리 방법에 있어서,
   상기 처리 공간을 외부로부터 밀폐하는 밀폐 단계와;
   상기 처리 공간으로부터 상기 유체가 유출되는 것을 방지하는 유출 방지 단계와;
   상기 처리 공간에 유체를 공급하여 기판을 처리 하는 처리 단계;를 포함하되,
   상기 상부 하우징 및 상기 하부 하우징 사이에는 제 1 실링 부재와 상기 제 1 실링 부재를 감싸도록 상기 처리 공간으로부터 상기 실링 부재보다 먼 위치에 위치되고 상기 제 1 실링 부재와 상이한 재질의 제 2 실링 부재가 제공되고,
   상기 처리 공간은 상압보다 높은 고압으로 제공되며,
   상기 유출 방지 단계는,
   상기 제 1 실링 부재 및 상기 제 2 실링 부재 사이의 사이 공간의 압력을 측정하는 압력 측정 단계와;
   상기 압력 측정 단계에서 측정된 압력이 기 설정된 임계 압력 이상인 경우, 상기 사이 공간 내의 유체를 배출시키는 배출 단계를 포함하고,
   상기 제 1 실링 부재는 상기 제 2 실링 부재보다 상기 처리 공간에서 기판 처리에 사용되는 유체에 대해 내성이 더 강한 재질이고,
   상기 제 2 실링 부재는 상기 제 1 실링 부재보다 탄성이 더 우수한 재질인 기판 처리 방법.
9. 삭제
10. 삭제
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 유체는 초임계 유체를 포함하는 기판 처리 방법.
    

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