KR101910041B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명에 의한 기판 처리 장치는, 기판을 지지하는 지지유닛과; 상기 지지유닛 상에 지지된 기판으로 유기용제를 토출하는 분사 유닛과; 상기 분사 유닛으로 대기압에서 상기 유기용제의 끓는점보다 높은 온도로 액상의 상기 유기용제를 공급하는 용제 공급 유닛을 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING A SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는, 실리콘 웨이퍼와 같은 기판에 대해 사진 공정(photo process), 식각 공정(etching process), 이온 주입 공정(ion implantation process) 그리고 증착 공정(Deposition process) 등과 같은 다양한 공정을 통해 형성된다. 그리고, 각각의 공정을 수행하는 과정에서 파티클(particle), 유기오염물, 금속불순물 등의 다양한 이물질이 발생하게 된다. 이러한 이물질들은 기판에 결함(defect)을 일으켜 반도체소자의 성능 및 수율에 직접적인 영향을 미치는 요인으로 작용하므로, 반도체소자의 제조공정에는 이러한 이물질을 제거하기 위한 세정공정이 필수적으로 수반된다.
세정 공정은 약액(chemical)으로 기판상에 오염물질을 제거하는 약액 처리 공정, 순수(pure water)로 기판 상에 잔류하는 약액을 제거하는 세척 공정(wet cleaning process), 그리고 건조 유체를 공급하여 기판 표면에 잔류하는 순수를 건조하는 위한 건조 공정(drying process)을 포함한다.
과거에는 순수가 남아 있는 기판 상으로 질소가스를 공급하여 건조 공정을 수행하였다. 그러나 기판 상에 형성된 패턴의 선폭이 좁아지고 종횡비가 커짐에 따라 패턴 사이에 순수의 제거가 잘 이루어지지 않는다. 이를 위해 최근에는 순수에 비해 휘발성이 크고 비교적 표면장력이 낮은 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)과 같은 액상의 유기용제로 기판 상에서 순수를 치환하고, 이후에 가열된 질소 가스를 공급하여 기판을 건조하고 있다.
그러나, 이러한 건조방식은 유기용제를 이용하더라도 선폭 30nm 이하의 미세한 회로패턴을 가지는 반도체소자에 대해서는 여전히 리닝(leaning) 현상과 같은 도괴현상(pattern collapse)을 유발한다. 이것은 유기용제가 가지는 표면장력으로 인한 것이다. 표면장력이 클수록 리닝 현상이 더욱 커진다. 따라서, 최근에는 기판 상의 패턴이 더욱 미세화되면서 공정 유체의 표면장력을 감소시키는 것이 더욱 중요하다.
도 1은 이소프로필 알코올의 온도별 표면장력의 크기를 보여주는 그래프이다. 도 1을 참조하면, 액상의 이소프로필 알코올은 온도가 올라갈수록 표면장력이 감소한다. 따라서, 이소프로필 알코올을 가급적이면 높은 온도로 가열한 상태로 기판에 공급하는 것이 바람직하다.
한편, 종래에는 이소프로필 알코올을 대기압에서 기판 상으로 공급하였다. 또한, 기판 상에 잔류하는 순수를 치환하기 위해 공급되는 이소프로필 알코올은 액상이어야 한다. 따라서, 기판에 액상으로 이소프로필 알코올을 공급하는 온도는 대기압에서의 이소프로필 알코올의 끓는점 이하의 온도일 수밖에 없었다.
즉, 이소프로필 알코올의 표면장력을 낮추기 위해 이소프로필 알코올을 승온시킬 때, 대기압에서의 이소프로필 알코올의 끓는점은 약 80℃에서 형성되므로, 그 이상의 온도로 가열하게 되면 이소프로필 알코올이 기화된다. 따라서, 액상의 이소프로필 알코올을 공급하지 못하게 되므로, 대기압에서의 끓는점(약 80℃) 이상으로 가열하지 못한다. 이와 같이, 기판 상에 공급되는 액상의 이소프로필 알코올의 표면 장력을 낮추는 것에 한계가 있었다. 이로 인해, 기판 패턴 상의 리닝 현상을 방지하는데에 어려움이 있었다.
본 발명은 유기용제를 대기압에서의 끓는점 이상으로 가열하여 종래보다 표면 장력을 더 낮춘 유기용제로 기판을 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 기판 패턴의 손상을 방지할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판을 지지하는 지지유닛과; 상기 지지유닛 상에 지지된 기판으로 유기용제를 토출하는 분사 유닛과; 상기 분사 유닛으로 대기압에서 상기 유기용제의 끓는점보다 높은 온도로 액상의 상기 유기용제를 공급하는 용제 공급 유닛을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 용제 공급 유닛은, 상기 유기용제가 수용되는 내부공간을 가지는 탱크와; 상기 탱크에 수용된 상기 유기용제를 가열하는 가열 부재와; 상기 내부공간의 압력을 조절하는 가압 부재와; 상기 탱크와 상기 분사 유닛을 연결하는 연결관을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 용제 공급 유닛은, 상기 가압 부재 및 상기 가열 부재를 제어하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 유기용제의 온도가 대기압에서 끓는점보다 높은 목표온도로 가열되도록 상기 가열 부재를 제어하고, 상기 유기용제가 상기 목표온도에서 액상으로 유지되도록 상기 가압 부재를 제어한다.
일 실시예에 따르면, 상기 가압 부재는 상기 내부공간으로 가스를 공급하는 가스공급관을 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 탱크는 그 내부에 수용된 액을 순환시키는 순환 라인을 포함하되, 상기 가열 부재는 상기 순환 라인에 제공된다.
일 실시예에 따르면, 상기 유기용제는 이소프로필알코올이다.
일 실시예에 따르면, 상기 가스는 불활성 가스이다.
본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판으로 액상의 유기용제를 공급하여 상기 기판을 처리하되, 상기 유기용제는 대기압에서 상기 유기용제의 끓는점보다 높은 온도로 공급한다.
일 실시예에 따르면, 탱크의 내부공간에 상기 유기용제를 공급하는 유기용제 공급 단계; 상기 내부공간의 압력을 상승시키는 가압 단계; 및 상기 내부공간에 수용된 상기 유기용제를 대기압에서의 끓는점보다 높은 목표온도로 가열하는 가열 단계;를 포함하되, 상기 가열 단계에서는 상기 목표온도에서 상기 내부공간에 수용된 유기용제가 액상을 유지하도록 가열한다.
일 실시예에 따르면, 상기 유기용제 공급 단계에서는 상기 유기용제를 상기 내부공간의 일부에 공급하고, 상기 가압 단계에서는, 상기 내부공간의 압력이 대기압보다 높아지도록 상기 내부공간의 잔부에 가스를 공급한다.
일 실시예에 따르면, 상기 가압 단계에서는, 상기 유기용제를 상기 내부공간에 공급하되, 상기 내부공간의 압력이 대기압보다 높은 상태를 유지하도록 한다.
일 실시예에 따르면, 상기 가스는 불활성 가스이다.
일 실시예에 따르면, 상기 유기용제는 이소프로필 알코올이다.
일 실시예에 따르면, 상기 기판의 처리는 기판 상의 액을 상기 유기 용제로 치환하는 공정이다.
일 실시예에 따르면, 상기 기판 상의 액은 순수이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 유기용제를 대기압에서의 끓는점 이상으로 가열하여 종래보다 표면 장력을 더 낮춘 유기용제로 기판을 처리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판 패턴의 손상을 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 이소프로필 알코올의 온도에 따른 표면 장력을 보여주는 그래프이다.
도 2는 기판 처리 설비를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3의 기판 처리 장치의 용제 공급 유닛을 보여주는 도면이다.
도 5 내지 도 8는 본 발명에 의한 기판 처리 공정을 순차적으로 보여주는 도면이다.
도 9은 본 발명에 의한 기판 처리 공정의 순서를 보여주는 플로우 차트이다.
도 10은 탱크 내부를 가압하는 변형예를 보여주는 도면이다.
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 과장된 것이다.
이하, 도 2 내지 도 9을 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 2은 기판 처리 설비(1)를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 2을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스 모듈(100)과 공정 처리 모듈(200)을 포함한다. 인덱스 모듈(100)은 로드포트(120) 및 이송프레임(140)을 포함한다. 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(200)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(200)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 한다. 그리고 상부에서 바라볼 때 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하고, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 한다.
로드포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(130)가 놓인다. 로드포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드포트(120)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(200)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(130)에는 기판(W)의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)으로 복수 개가 제공된다. 기판(W)은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어(130)내에 위치된다. 캐리어(130)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(200)은 버퍼유닛(220), 이송챔버(240), 그리고 공정챔버(260)를 포함한다. 이송챔버(240)는 그 길이 방향이 제1방향(12)과 평행하게 배치된다. 제2방향(14)를 따라 이송챔버(240)의 일측 및 타측에는 각각 공정챔버들(260)이 배치된다. 이송챔버(240)의 일측에 위치한 공정챔버들(260)과 이송챔버(240)의 타측에 위치한 공정챔버들(260)은 이송챔버(240)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공된다. 공정챔버(260)들 중 일부는 이송챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정챔버(260)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송챔버(240)의 일측에는 공정챔버(260)들이 A X B(A와 B는 각각 1이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(260)의 수이다. 이송챔버(240)의 일측에 공정챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정챔버(260)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 공정챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측 및 양측에 단층으로 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 제3방향(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(130)와 버퍼유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송프레임(140)에는 인덱스레일(142)과 인덱스로봇(144)이 제공된다. 인덱스레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스로봇(144)은 인덱스레일(142) 상에 설치되며, 인덱스레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스로봇(144)은 베이스(144a), 바디(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 바디(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 바디(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 바디(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 바디(144b)에 결합되고, 바디(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(144c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정 처리 모듈(200)에서 캐리어(130)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(130)에서 공정 처리 모듈(200)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 입자이 공정 처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이송챔버(240)는 버퍼유닛(220)과 공정챔버(260) 간에, 그리고 공정챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송챔버(240)에는 가이드레일(242)과 메인로봇(244)이 제공된다. 가이드레일(242)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인로봇(244)은 가이드레일(242) 상에 설치되고, 가이드레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인로봇(244)은 베이스(244a), 바디(244b), 그리고 메인암(244c)을 가진다. 베이스(244a)는 가이드레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 바디(244b)는 베이스(244a)에 결합된다. 바디(244b)는 베이스(244a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 바디(244b)는 베이스(244a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 바디(244b)에 결합되고, 이는 바디(244b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인암(244c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 버퍼유닛(220)에서 공정챔버(260)로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(244c)과 공정챔버(260)에서 버퍼유닛(220)으로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(244c)은 서로 상이할 수 있다.
공정챔버(260) 내에는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치(300)가 제공된다. 각각의 공정챔버(260) 내에 제공된 기판 처리 장치(300)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 각각의 공정챔버(260) 내의 기판 처리 장치(300)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정챔버(260)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)들은 서로 동일한 구조를 가지고, 상이한 그룹에 속하는 공정챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)들은 서로 상이한 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 공정챔버(260)가 2개의 그룹으로 나누어지는 경우, 이송챔버(240)의 일측에는 제1그룹의 공정챔버들(260)이 제공되고, 이송챔버(240)의 타측에는 제2그룹의 공정챔버들(260)이 제공될 수 있다. 선택적으로 이송챔버(240)의 일측 및 타측 각각에서 하층에는 제1그룹의 공정챔버(260)들이 제공되고, 상층에는 제2그룹의 공정챔버(260)들이 제공될 수 있다. 제1그룹의 공정챔버(260)와 제2그룹의 공정챔버(260)는 각각 사용되는 케미컬의 종류나, 세정 방식의 종류에 따라 구분될 수 있다.
아래에서는 기판(W)을 처리하는 기판 처리 장치(300)의 일 예를 설명한다. 도 3는 기판 처리 장치(300)의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3를 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 챔버(310), 컵(320), 지지 유닛(340), 승강 유닛(360), 분사 유닛(380), 그리고 용제 공급 유닛(500)을 포함한다.
챔버(310)는 내부에 공간을 제공한다. 컵(320)은 챔버(310) 내 공간에 위치한다. 컵(320)은 기판 처리 공정이 수행되는 공간을 제공하며, 그 상부는 개방된다. 컵(320)은 내부회수통(322), 중간회수통(324), 그리고 외부회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,324,326)은 공정에 사용된 약액 중 서로 상이한 약액를 회수한다. 내부회수통(322)은 지지 유닛(340)을 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 약액가 유입되는 유입구(410)로서 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 약액를 배출한다. 배출된 약액는 외부의 약액 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.
지지 유닛(340)은 컵(320)의 처리 공간 내에 배치된다. 지지 유닛(340)은 공정 진행 중 기판을 지지하고 기판을 회전시킨다. 지지 유닛(340)은 스핀 헤드(342), 지지핀(344), 척핀(346), 구동축(348) 그리고 구동부(349)를 가진다. 스핀 헤드(342)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 스핀 헤드(342)의 저면에는 구동부(349)에 의해 회전가능한 구동축(348)이 고정결합된다. 구동축(348)이 회전하면 스핀헤드(342)가 회전된다. 스핀 헤드(342)는 기판을 지지할 수 있도록, 지지핀(344)과 척핀(346)을 포함한다. 지지핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지핀(344)은 스핀 헤드(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 스핀 헤드(342)에서 상부로 돌출된다. 지지핀들(344)은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지핀(344)은 스핀 헤드(342)의 상부면으로부터 기판이 일정거리 이격되도록 기판의 저면 가장자리를 지지한다. 척핀(346)은 복수 개 제공된다. 척핀(346)은 스핀 헤드(342)의 중심에서 지지핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척핀(346)은 스핀 헤드(342)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척핀(346)은 지지 유닛(340)이 회전될 때 기판이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판의 측면을 지지한다. 척핀(346)은 스핀 헤드(342)의 반경 방향을 따라 대기 위치와 지지 위치 간에 직선 이동 가능하도록 제공된다. 대기 위치는 지지 위치에 비해 스핀 헤드(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판이 지지 유닛(340)에 로딩 또는 언 로딩시에는 척핀(346)은 대기 위치에 위치되고, 기판에 대해 공정 수행시에는 척핀(346)은 지지 위치에 위치된다. 지지 위치에서 척핀(346)은 기판의 측부와 접촉된다.
승강 유닛(360)은 컵(320)을 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 승강 유닛(360)은 컵(320)의 복수의 회수통(322, 324, 326)을 이동시킬 수 있다. 또는 도시하지는 않았으나, 각각의 회수통을 개별적으로 이동시킬 수 있다. 컵(320)이 상하로 이동됨에 따라 지지 유닛(340)에 대한 컵(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다. 브라켓(362)은 컵(320)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정결합된다. 기판(W)이 지지 유닛(340)에 놓이거나, 지지 유닛(340)으로부터 들어올려 질 때 지지 유닛(340)이 컵(320)의 상부로 돌출되도록 컵(320)은 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 약액의 종류에 따라 약액가 기설정된 회수통(360)으로 유입될 수 있도록 컵(320)의 높이가 조절한다. 예컨대, 제1약액로 기판을 처리하고 있는 동안에 기판은 내부회수통(322)의 내측공간(322a)과 대응되는 높이에 위치된다. 또한, 제2약액, 그리고 제3약액으로 기판을 처리하는 동안에 각각 기판은 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 승강 유닛(360)은 컵(320) 대신 지지 유닛(340)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 컵(320)은 단일의 회수통(322)을 가질 수 있다.
분사 유닛(380)은 기판(W)에 약제를 공급한다. 약제는 세정제, 린스제 또는 유기용제일 수 있다. 여기서, 세정제로는 과산화수소(H2O2)용액이나 과산화수소용액에 암모니아(NH4OH), 염산(HCl) 또는 황산(H2SO4)를 혼합한 용액 또는 불산(HF)용액 등이 사용될 수 있다. 린스제는 세정제를 린스(Rinse)한다. 린스제로는 순수가 사용될 수 있다. 린스제를 토출한 이후에는 유기용제를 토출할 수 있다. 유기용제는 액상의 린스제를 치환한다. 일 예로, 유기용제는 순수를 치환한다. 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)의 용액이나 가스가 사용될 수 있다.
분사 유닛(380)은 회동이 가능할 수 있다. 분사 유닛(380)은 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 분사 유닛(380)은 노즐 지지대(382), 지지대(386), 구동부(388), 그리고 노즐(400)을 가진다. 지지대(386)는 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 제공되고, 지지대(386)의 하단에는 구동부(388)가 결합된다. 구동부(388)는 지지대(386)를 회전 및 승강 운동한다. 노즐지지대(382)는 구동부(388)와 결합된 지지대(386)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(400)은 노즐지지대(382)의 끝단 저면에 설치된다. 노즐(400)은 구동부(388)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐(400)이 컵(320)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐(400)이 컵(320)의 수직 상부로부터 벗어난 위치이다.
도 4는 도 3의 기판 처리 장치의 용제 공급 유닛을 보여주는 도면이다.
용제 공급 유닛(500)은 액상의 유기 용제를 분사 유닛(380)으로 공급한다. 용제 공급 유닛(500)은 중앙 공급관(510), 탱크(520), 가열 부재(530), 가압 부재(540), 연결관(550) 그리고 제어기(600)를 포함한다.
중앙 공급관(510)은 중앙 공급 장치(미도시)로부터 탱크(520)에 유기 용제를 공급한다. 유기 용제가 공급되는 압력은 대기압(P1)보다 크게 제공될 수 있다. 일 예로, 유기용제 공급 압력은 7기압(atm) 내지 8기압(atm)일 수 있다. 중앙 공급관(510)에는 밸브(512)가 제공될 수 있다. 밸브(512)는 탱크(520) 내에 공급되는 유기 용제를 제어한다. 일 예로, 탱크(520)의 내부 공간의 일부에 유기용제가 공급되면 밸브(512)를 폐쇄할 수 있다. 또는 이와 달리, 탱크(520)의 내부 공간 전부에 유기용제를 공급될 때까지 밸브(512)를 폐쇄하지 않을 수 있다.
탱크(520)는 하우징(522)과 순환 라인(524)을 포함한다. 탱크(520)의 내부 공간에는 유기 용제가 수용된다. 순환 라인(524)은 일단 및 타단이 탱크(520)와 연결되어 탱크(520) 내부의 유기 용제를 순환시킨다.
가열 부재(530)는 탱크(520) 내부에 수용된 유기 용제를 가열한다. 가열 부재(530)는 순환 라인(524) 상에 제공될 수 있다. 가열 부재(530)는 순환 라인(524)을 따라 순환하는 액상의 유기 용제를 가열한다. 가열 부재(530)는 대기압(P1)에서의 유기 용제의 끓는점(Tb)보다 더 높은 온도로 유기 용제를 가열한다. 일 예로, 유기 용제가 이소프로필 알코올인 경우에는 대기압(P1)에서의 이소프로필 알코올의 끓는점(Tb)인 약 80℃보다 더 높은 목표온도(Tt)로 가열한다. 일 예로, 목표온도(Tt)는 85℃일 수 있다. 목표온도(Tt)는 유기용제가 기화되지 않고 액상을 유지할 수 있는 온도이다. 가열 부재(530)는 이러한 목표온도(Tt) 범위 내에서만 유기 용제를 가열한다. 즉, 가열 부재(530)는 유기용제가 기화되지 않는 온도 범위 내에서만 가열한다. 목표온도(Tt) 설정은 탱크(520) 내부의 압력을 고려하여 설정한다. 이와 관련하여서는 가압 부재(540)와 관련하여 후술한다.
가압 부재(540)는 탱크(520) 내부 공간의 압력을 조절한다. 가압 부재(540)는 탱크(520) 내부 공간의 압력을 상승시킨다. 가압 부재(540)는 가스 공급관(542)을 포함한다. 가스 공급관(542)은 탱크(520)의 내부공간으로 가스를 공급한다. 가스 공급관(542)에는 가스 공급을 조절하는 가스 밸브(544)가 제공될 수 있다. 가스가 공급되는 압력은 대기압(P1)보다 크게 제공될 수 있다. 장치의 안정성을 위해 가스는 유기 용제와 반응성이 없는 가스일 수 있다. 일 예로, 가스는 불활성 가스일 수 있다. 가스는 질소(N2) 가스일 수 있다.
일 예로, 중앙 공급관(510)으로부터 공급되는 유기용제는 탱크(520)의 내부 공간 중 일부를 채우고, 이후 잔부에는 가스 공급관(542)을 통해 탱크(520) 내부 공간으로 가스가 공급된다. 가스가 탱크(520)의 내부 공간을 채우면서 탱크(520) 내부 공간의 압력은 상승한다. 상승된 내부 압력은 대기압(P1)보다 높은 압력(P2)으로 유지된다. 일 예로, 1.3 기압 내지 1.5 기압으로 유지할 수 있다.
연결관(550)은 탱크(520)와 분사 유닛(380)을 연결한다. 탱크(520) 내부 공간의 유기용제는 연결관(550)을 통해 분사유닛(380)으로 이동한다. 연결관(550)에는 목표온도(Tt)로 가열된 액상의 유기용제가 흐른다. 이동된 유기용제는 분사유닛(380)을 통해 기판 상으로 토출된다.
제어기(600)는 가압 부재(540) 및 가열 부재(530)를 제어한다. 제어기(600)는 유기용제의 온도가 대기압(P1)에서의 끓는점(Tb)보다 높은 목표온도(Tt)로 가열되도록 가열 부재(530)를 제어하되, 유기용제가 목표온도(Tt)에서 액상으로 유지되도록 가압 부재(540)를 제어한다. 즉, 제어기(600)는 탱크(520) 내부의 압력과 그에 따른 유기용제의 끓는점을 고려하여, 유기용제가 기화되지 않고 액상으로 유지될 수 있도록 목표온도(Tt)를 설정한다. 그리고 그 목표온도(Tt) 내에서 유기용제를 가열한다.
아래에서는 도 5 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 설명한다. 화살표는 유기용제의 흐름을 나타낸다.
본 발명에 의한 기판 처리 방법은 유기용제 공급 단계(S100), 가압 단계(S200), 가열 단계(S300), 그리고 토출 단계(S400)를 포함한다(도 9참조).
도 5를 참조하면, 유기용제 공급 단계(S100)에서는 중앙 공급 장치로부터 중앙 공급관(510)을 통해 탱크(520)의 내부 공간으로 유기용제가 공급된다. 공급되는 유기용제는 탱크(520) 내부 공간의 일부만을 채울 수 있다.
도 6을 참조하면, 가압 단계(S200)에서는 가스 공급관(542)을 통해 탱크(520) 내부 공간으로 가스를 공급한다. 중앙 공급관(510)으로부터 유기용제가 소정량 채워진 후, 밸브(512)를 닫고, 가스 공급관(542)을 통해 가스를 공급한다. 가스는 유기용제와 반응성이 없는 불활성 가스일 수 있다. 가스는 질소(N2)가스 일 수 있다. 탱크(520) 내부 공간의 잔부에 가스가 채워지면서 내부 공간의 압력(P2)이 대기압(P1)보다 높도록 한다. 이로 인해, 유기용제의 끓는점은 대기압(P1)에서의 끓는점(Tb)보다 상승한다. 따라서, 대기압(P1)에서의 끓는점(Tb)보다 더 높은 온도로 가열하여도 액상을 유지할 수 있게 된다.
도 7을 참조하면, 가열 단계(S300)에서는 탱크(520) 내부 공간의 유기용제를 가열한다. 압력이 대기압(P1)보다 높아진 상태에서 순환 라인(524)을 통해 유기용제를 순환시키면서 가열한다. 순환 라인(524)에 제공되는 히터와 같은 가열 부재(530)를 통해 유기용제는 가열된다. 가열하는 목표온도(Tt)는 유기용제의 대기압(P1)에서의 끓는점(Tb)보다 높은 온도이다. 다만, 대기압(P1)보다 상승된 탱크(520) 내부 압력에 따른 유기용제의 끓는점을 고려하여, 액상의 유기용제가 기화되지 않는 목표온도(Tt)를 설정하고, 그 목표온도(Tt) 범위 내에서 가열한다.
도 8을 참조하면, 토출 단계(S400)에서는, 분사 유닛으로 목표온도(Tt)로 가열된 액상의 유기용제를 기판에 공급한다. 기판 상에는 순수와 같은 린스제가 기판에 잔류하고 있다. 액상의 유기용제는 순수를 치환한다. 치환된 유기용제는 후속 처리 공정을 통해 건조된다. 토출된 액상의 유기용제는 종래보다 더 높은 온도이므로, 종래보다 표면 장력이 더 낮다. 따라서, 리닝(leaning)과 같은 기판 패턴의 손상을 최소화하면서 기판을 세정할 수 있다.
상술한 실시예에서는 탱크 내부 공간의 일부에 유기용제를 채우고, 잔부에는 가스를 공급하는 방법으로 탱크 내부 공간의 압력을 상승시키는 것으로 설명하였다. 그러나 반드시 이에 안하는 것은 아니고, 탱크 내부 공간의 압력을 상승시키는 것이라면 어떠한 방법이든 무방하다.
예를 들어, 도 10을 참조하면, 중앙 공급관(1510)을 통해 대기압(P1)보다 높은 압력(P2)으로 유기용제를 공급하되, 유기용제를 탱크(1520) 내부 공간에 모두 채울 수 있다. 이때에는 가스 공급관이 생략될 수 있다. 이와 같이 탱크(1520) 내부 공간의 압력을 대기압(P1)보다 높은 압력(P2)으로 유지할 수 있다.
구체적으로, 가압 단계(S200)에서는 중앙 공급관(1510)으로부터 유기용제를 중단없이 계속적으로 공급하여 유기용제가 탱크(1520) 내부 공간에 가득 채워지도록 한다. 밸브는 생략될 수 있다. 이때, 탱크(1520) 내부의 공간은 대기압(P1)보다 높은 압력이 되도록 한다. 일 예로, 유기용제가 공급되는 압력(P2)이 탱크(1520) 내부에 그대로 전달될 수 있도록 한다. 즉, 탱크(1520) 내부의 공급 압력이 유기용제가 공급되는 압력(P2)에 도달하도록 한다.
상술한 실시예에서는 가열 부재가 순환 라인에 제공되는 것으로 설명하였으나, 반드시 이에 한하는 것은 아니고, 탱크 내부의 유기용제를 가열하는 방법이라면 어느 것이나 무방하다. 또한, 순환 라인이 생략될 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 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 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 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.
380: 분사 유닛 400: 노즐
500: 용제 공급 유닛 510: 중앙 공급관
520: 탱크 530: 가열 부재
540: 가압 부재 550: 연결관
600: 제어기

Claims (21)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판을 지지하는 지지유닛과;
    상기 지지유닛 상에 지지된 기판으로 유기용제를 토출하는 분사 유닛과;
    상기 분사 유닛으로 상기 유기용제를 공급하는 용제 공급 유닛을 포함하되,
    상기 용제 공급 유닛은,
    상기 유기용제가 수용되는 내부공간을 가지는 탱크와;
    상기 탱크에 수용된 상기 유기용제를 가열하는 가열 부재와;
    상기 내부공간의 압력을 조절하는 가압 부재와;
    상기 탱크와 상기 분사 유닛을 연결하는 연결관과;
    상기 가압 부재 및 상기 가열 부재를 제어하는 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는 상기 유기용제의 온도가 대기압에서 끓는점보다 높은 목표온도로 가열되도록 상기 가열 부재를 제어하고, 상기 유기용제가 상기 목표온도에서 액상으로 유지되도록 상기 가압 부재를 제어하여,
    상기 분사 유닛으로 상기 유기용제의 대기압 조건에서 끓는점보다 높은 온도로 가열된 액상의 상기 유기용제를 공급하는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가압 부재는 상기 내부공간으로 가스를 공급하는 가스공급관을 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탱크는 그 내부에 수용된 액을 순환시키는 순환 라인을 포함하되, 상기 가열 부재는 상기 순환 라인에 제공되는 기판 처리 장치.
  6. 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기용제는 이소프로필알코올인 기판 처리 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 가스는 불활성 가스인 기판 처리 장치.
  8. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    기판으로 유기용제를 공급하여 기판을 처리하되, 상기 유기용제는 대기압보다 높은 공급 압력으로 가압되고, 상기 유기용제는 상기 유기용제가 상기 공급 압력에서의 끓는점보다 낮은 온도이면서, 상기 유기용제가 대기압에서의 끓는점보다 높은 목표 온도로 가열되어 액상으로 공급되는 기판 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    탱크의 내부공간에 유기용제를 공급하는 유기용제 공급 단계;
    상기 내부공간의 압력을 상기 공급 압력으로 상승시키는 가압 단계; 및
    상기 내부공간에 수용된 상기 유기용제를 상기 목표온도로 가열하는 가열 단계;를 포함하는 기판 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유기용제 공급 단계에서는, 상기 유기용제를 상기 내부공간의 일부에 공급하고,
    상기 가압 단계에서는, 상기 내부공간의 압력이 상기 공급 압력에 도달하도록 상기 내부공간의 잔부에 가스를 공급하는 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가스는 불활성 가스인 기판 처리 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 가압 단계에서는, 상기 유기용제를 상기 내부공간에 공급하되, 상기 내부 공간의 압력이 대기압보다 높은 상기 유기용제의 공급 압력에 도달하게 하는 기판 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가압 단계에서는, 상기 유기용제를 계속적으로 공급하여 상기 탱크의 내부 공간 전부에 상기 유기용제가 채워진 상태를 유지하게 하는 기판 처리 방법.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기용제는 이소프로필 알코올인 기판 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기판의 처리는 기판 상의 액을 상기 유기 용제로 치환하는 공정인 기판 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 기판 상의 액은 순수인 기판 처리 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
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