KR102037906B1 - 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 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 노광 공정이 수행된 상태로 반입된 기판으로 현상액을 공급하는 제1공정 챔버; 상기 기판을 초임계 유체를 통해 처리 하는 제2공정 챔버; 상기 제1공정챔버에서 상기 제2공정챔버로 기판을 반송하는 이송 로봇; 그리고 상기 제1공정챔버에서 공급된 현상액이 상기 기판에 잔류한 상태로 상기 기판을 상기 제2공정챔버로 반송하도록 상기 이송 로봇을 제어하는 제어기를 을 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Substrate treating apparatus and substrate treating method}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 또는 액정 디스플레이를 제조하기 위해서, 기판에 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막 증착, 그리고 세정 등의 다양한 공정들이 수행된다. 이 중 사진 공정은 기판 상에 원하는 회로 패턴을 형성하기 위한 공정으로, 도포 공정, 노광 공정, 그리고 현상 공정가 순차적으로 진행된다. 도포 공정에는 기판 상에 포토 레지스트와 같은 감광액을 도포하고, 노광 공정에는 감광막이 형성된 기판 상에 회로 패턴을 노광하며, 현상 공정에는 기판 상에 노광 처리된 영역을 선택적으로 현상 처리한다. 이후, 기판은 현상 공정에서 사용된 현상액을 기판에서 제거한 후, 기판을 건조 시킨다.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 포토리소그라피에서 초임계 유체를 통한 세정 및 건조가 수행되는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 노광 공정이 수행된 상태로 반입된 기판으로 현상액을 공급하는 제1공정 챔버; 상기 기판을 초임계 유체를 통해 처리 하는 제2공정 챔버; 상기 제1공정챔버에서 상기 제2공정챔버로 기판을 반송하는 이송 로봇; 그리고 상기 제1공정챔버에서 공급된 현상액이 상기 기판에 잔류한 상태로 상기 기판을 상기 제2공정챔버로 반송하도록 상기 이송 로봇을 제어하는 제어기를 을 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 기판은 네거티브 감광액이 도포된 후 상기 노광 공정이 수행된 상태로 제공되고, 상기 현상액은 n-부틸아세테이트일 수 있다.
또한, 상기 기판은 상기 노광 공정 후 현상 공정, 건조 공정이 수행된 상태로 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판을 처리하는 방법에 있어서, 노광 처리된 기판에 현상액을 공급하여 현상 처리하고 이후에 상기 기판을 건조하는 제1처리 단계와; 상기 제1처리 단계 이후에 상기 기판에 현상액을 공급하고 상기 기판 상에 현상액이 잔류한 상태에서 상기 기판으로 초임계 유체를 공급하여 상기 기판을 처리하는 제2처리 단계를 가지는 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1처리단계에서 현상액과 상기 제2처리단계에서 현상액은 동일할 수 있다.
또한, 상기 제2처리단계는 상기 초임계 유체로 처리되는 과정에서 현상, 세정, 그리고 건조 공정이 수행될 수 있다.
또한, 상기 제2처리단계에서 상기 기판으로 현상액이 공급되는 제1 공정 챔버와 상기 초임계 유체로 상기 기판을 처리하는 제2 공정 챔버는 서로 상이하며, 상기 제1 공정 챔버에서 상기 현상액이 공급된 직후에 상기 기판은 상기 제2 공정 챔버로 이송될 수 있다.
또한, 상기 기판은 네거티브 감광액이 도포된 후 상기 노광 처리가 수행될 수 있다.
또한, 상기 현상액은 n-부틸아세테이트일 수 있다.
또한, 상기 초임계 유체는 이산화탄소를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기판을 처리하는 방법에 있어서, 노광 처리된 기판에 현상액을 공급하고, 상기 현상액에 의해 기판 상에 도포된 감광액이 현상 처리되기 전에 초임계 유체를 상기 기판에 공급하여 현상 공정을 수행하는 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 기판은 네거티브 감광액이 도포된 후 상기 노광 처리가 수행되고, 상기 현상액은 n-부틸아세테이트일 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기판을 처리하는 방법에 있어서, 노광 처리된 기판에 공정 유체를 공급하고, 상기 기판이 상기 공정 유체로 젖은 상태에서 초임계 유체를 상기 기판에 공급하여 상기 기판을 처리하되, 상기 기판이 포지티브 감광액이 도포되고, 상기 노광 처리된 상태로 제공되면 상기 공정 유체는 헥세인이고, 상기 기판이 네거티브 감광액이 도포되고, 상기 노광 처리된 상태로 제공되면 상기 공정 유체는 n-부틸아세테이트인 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 포토리소그라피에서 초임계 유체를 통한 세정 및 건조가 수행되는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명에 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 제1공정 챔버의 단면도이다.
도 3은 도 1의 제2공정 챔버의 일 실시예의 단면도이다.
도 4는 기판이 처리되는 과정을 나타내는 도면이다.
도 5는 종래 공정에 따라 형성된 기판의 패턴을 나타내는 도면이다.
도 6은 도 4의 공정에 따라 처리된 기판의 패턴을 나타내는 도면이다.
도 7은 다른 실시 예에 따라 기판이 처리되는 과정을 나타내는 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 과장되었다.
이하에서는 본 발명에 따른 기판 처리 장치(100)를 설명한다.
기판 처리 장치(100)는 초임계 유체를 이용하여 기판(S)을 처리하는 초임계 공정을 수행한다.
여기서, 기판(S)은 반도체 소자나 평판 디스플레이(FPD: flat panel display) 및 그 밖에 박막에 회로패턴이 형성된 물건의 제조에 이용되는 기판을 모두 포함하는 포괄적인 개념이다. 이러한 기판(S)의 예로는, 실리콘 웨이퍼, 유리기판, 유기기판 등이 있다. 기판(S)은 감광액 도포 공정, 노광 공정이 수행된 상태이다.
도 1은 본 발명에 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 인덱스 모듈(1000)과 공정 모듈(2000)을 포함한다.
인덱스 모듈(1000)은 외부로부터 기판(S)을 반송 받아 공정 모듈(2000)로 기판(S)을 반송한다. 공정모듈(2000)은 초임계 세정 공정을 수행한다.
인덱스 모듈(1000)은 설비 전방 단부 모듈(EFEM: equipment front end module)로서, 로드포트(1100)와 이송 프레임(1200)을 포함한다.
로드포트(1100)에는 기판(S)이 수용되는 용기(C)가 놓인다. 용기(C)로는 전면 개방 일체형 포드(FOUP: front opening unified pod)가 사용될 수 있다. 용기(C)는 오버헤드 트랜스퍼(OHT: overhead transfer)에 의해 외부로부터 로드포트(1100)로 반입되거나 로드포트(1100)로부터 외부로 반출될 수 있다.
이송 프레임(1200)은 로드포트(1100)에 놓인 용기(C)와 공정 모듈(2000) 간에 기판(S)을 전달한다. 이송 프레임(1200)은 인덱스 로봇(1210)과 인덱스 레일(1220)을 포함한다. 인덱스 로봇(1210)은 인덱스 레일(1220) 상에서 이동하며 기판(S)을 반송할 수 있다.
공정 모듈(2000)은 버퍼 챔버(2100), 이송 챔버(2200), 제1공정 챔버(3000) 그리고 제2공정 챔버(4000)를 포함한다.
버퍼 챔버(2100)는 인덱스 모듈(1000)과 공정 모듈(2000) 간에 반송되는 기판(S)이 임시로 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 챔버(2100)에는 버퍼 슬롯이 제공될 수 있다. 버퍼 슬롯에는 기판(S)이 놓인다. 예를 들어, 인덱스 로봇(1210)은 기판(S)을 용기(C)로부터 인출하여 버퍼 슬롯에 놓을 수 있다. 이송 챔버(2200)의 이송 로봇(2210)은 버퍼 슬롯에 놓인 기판(S)을 인출하여 이를 제1공정 챔버(3000)나 제2공정 챔버(4000)로 이송할 수 있다. 버퍼 챔버(2100)에는 복수의 버퍼 슬롯이 제공되어 복수의 기판(S)이 놓일 수 있다.
이송 챔버(2200)는 그 둘레에 배치된 버퍼 챔버(2100), 제1공정 챔버(3000) 그리고 제2공정 챔버(4000)간에 기판(S)을 전달한다. 이송 챔버(2200)는 이송 로봇(2210)과 이송 레일(2220)을 포함한다. 이송 로봇(2210)은 이송 레일(2220) 상에서 이동하며 기판(S)을 반송할 수 있다.
제1공정 챔버(3000)와 제2공정 챔버(4000)는 노광 공정이 수행된 기판을 처리 한다. 제1공정 챔버(3000)와 제2공정 챔버(4000)는 이송 챔버(2200)의 측면에 배치된다. 예를 들어, 제1공정 챔버(3000)와 제2공정 챔버(4000)는 이송 챔버(2200)의 다른 측면에 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
공정 모듈(2000)에는 제1공정 챔버(3000)와 제2공정 챔버(4000)가 복수로 제공될 수 있다. 복수의 공정 챔버들(3000, 4000)은 이송 챔버(2200)의 측면에 일렬로 배치되거나, 상하로 적층되어 배치되거나, 또는 이들의 조합에 의해 배치될 수 있다.
제1공정 챔버(3000)와 제2공정 챔버(4000)의 배치는 상술한 예로 한정되지 않으며, 기판 처리 장치(100)의 풋프린트나 공정효율 등을 고려하여 변경될 수 있다. 기판 처리 장치(100)는 제어기(도 2의 5000)에 의해 제어될 수 있다.
도 2는 도 1의 제1공정 챔버의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 제1공정 챔버(3000)는 지지 부재(3100), 노즐 부재(3200) 그리고 회수 부재(3300)를 포함한다.
제1공정 챔버(3000)는 노광 처리된 상태의 기판(S)을 처리한다.
지지 부재(3100)는 기판(S)을 지지한다. 지지 부재(3100)는 지지된 기판(S)을 회전시킬 수 있다. 지지 부재(3100)는 지지 플레이트(3110), 회전 축(3120) 그리고 회전 구동기(3130)를 포함한다.
지지 플레이트(3110)는 기판(S)과 동일 또는 유사한 형상의 상면을 가진다. 지지 플레이트(3110)의 상면에는 지지 핀(3111)과 척 핀(3112)이 형성된다. 지지 핀(3111)은 기판(S)의 저면을 지지한다. 척 핀(3112)은 지지된 기판(S)을 고정할 수 있다.
지지 플레이트(3110)의 하부에는 회전 축(3120)이 연결된다. 회전 축(3120)은 회전 구동기(3130)로부터 회전력을 전달받아 지지 플레이트(3110)를 회전시킨다. 이에 따라 지지 플레이트(3110)에 안착된 기판(S)이 회전할 수 있다. 척 핀(3112)은 기판(S)이 정 위치를 이탈하는 것을 방지한다.
노즐 부재(3200)는 기판(S)에 공정 유체를 분사한다. 노즐 부재(3200)는 노즐(3210), 노즐 바(3220), 노즐 축(3230) 그리고 노즐 축 구동기(3240)를 포함한다.
노즐(3210)은 지지 플레이트(3110)에 안착된 기판(S)에 공정 유체를 분사한다. 노즐(3210)은 노즐 바(3220)의 일단 저면에 형성된다. 노즐 바(3220)는 노즐 축(3230)에 결합된다. 노즐 축(3230)은 승강 또는 회전할 수 있도록 제공된다. 노즐 축 구동기(3240)는 노즐 축(3230)을 승강 또는 회전시켜 노즐(3210)의 위치를 조절할 수 있다.
회수 부재(3300)는 기판(S)에 공급된 공정 유체를 회수한다. 노즐 부재(3200)에 의해 기판(S)에 공정 유체가 공급되면, 지지 부재(3100)는 기판(S)을 회전시켜 기판(S)의 전 영역에 공정 유체가 균일하게 공급되도록 할 수 있다. 기판(S)이 회전하면 기판(S)으로부터 공정 유체가 비산한다. 비산하는 공정 유체는 회수 부재(3300)에 의해 회수될 수 있다.
회수 부재(3300)는 회수통(3310), 회수 라인(3320), 승강바(3330) 그리고 승강 구동기(3340)를 포함한다.
회수통(3310)은 지지 플레이트(3110)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 회수통(3310)은 복수로 제공될 수 있다. 복수의 회수통(3310)은 상부에서 볼 때 차례로 지지 플레이트(3110)로부터 멀어지는 링 형상으로 제공된다. 지지 플레이트(3110)로부터 먼 거리에 있는 회수통(3310)일수록 그 높이가 높게 제공된다. 회수통(3310) 사이의 공간에는 기판(S)으로부터 비산되는 유체가 유입되는 회수구(3311)가 형성된다. 회수통(3310)의 하면에는 회수 라인(3320)이 형성된다.
승강바(3330)는 회수통(3310)에 연결된다. 승강바(3330)는 승강 구동기(3340)로부터 동력을 전달받아 회수통(3310)을 상하로 이동시킨다. 승강바(3330)는 회수통(3310)이 복수인 경우 최외곽에 배치된 회수통(3310)에 연결될 수 있다. 승강 구동기(3340)는 승강바(3330)를 통해 회수통(3310)을 승강시켜 복수의 회수구(3311) 중 비산하는 공정 유체가 유입되는 회수구(3311)를 조절할 수 있다.
도 3은 도 1의 제2공정 챔버의 일 실시예의 단면도이다.
도 3을 참조하면, 제2공정 챔버(4000)는 하우징(4100), 승강 유닛(4200), 지지 유닛(4300), 가열 부재(4400), 유체 공급 유닛(4500), 차단 부재(4600), 배기 부재(4700) 그리고 교반 유닛(4800)을 포함한다. 제2공정 챔버(4000)는 초임계 유체를 이용하여 기판을 처리하는 공정을 수행하다.
하우징(4100)은 내부에 초임계 세정 및 건조공정이 수행되는 처리 공간을 제공한다. 하우징(4100)은 임계압력 이상의 고압을 견딜 수 있는 재질로 제공된다.
하우징(4100)은 상체(4110)과 하체(4120)을 포함한다. 하체(4120)는 상체(4110)의 아래에서 상체(4110)와 결합되어 제공된다. 상체(4110)와 하체(4120)의 조합으로 생성된 공간은 기판 처리 공정을 수행하는 처리 공간으로 제공된다.
상체(4110)는 외부 구조물에 고정되게 설치된다. 하체(4120)는 상체(4110)에 대해 승강 가능하게 제공된다. 하체(4120)는 하강하여 상체(4110)로부터 이격되면 제2공정 챔버(4000)의 내부에 처리 공간이 개방된다. 개방된 처리 공간으로 기판(S)이 제2공정 챔버(4000)의 내부 공간으로 반입되거나 내부 공간으로부터 반출될 수 있다. 여기서, 제2공정 챔버(4000)로 반입되는 기판(S)은 제1공정 챔버(3000)에서 도포된 공정 유체가 잔류하는 상태이다.
하체(4120)가 상승하여 상체(4110)에 밀착되면 제2공정 챔버(4000)의 내부에 처리 공간이 밀폐된다. 밀페된 처리 공간에서는 초임계 유체를 통해 기판이 처리될 수 있다. 상술한 예와 달리 하우징(4100)에서 하체(4120)가 고정 설치되고, 상체(4110)가 승강되는 구조로 제공될 수도 있다.
승강 유닛(4200)는 하체(4120)를 승강시킨다. 승강 유닛(4200)은 승강 실린더(4210)와 승강 로드(4220)을 포함한다. 승강 실린더(4210)는 하체(4120)에 결합되어 상하 방향의 구동력을 발생시킨다. 승강 실린더(4210)는 초임계 유체를 이용한 기판 처리가 수행되는 동안 제2공정 챔버(4000) 내부의 임계압력 이상의 고압을 이기고, 상체(4110)과 하체(4120)를 밀착시켜 제2공정 챔버(4000)를 밀폐시킬 수 있는 정도의 구동력을 발생시킨다. 승강로드(4220)는 그 일단이 승강 실린더(4210)에 삽입되어 수직상방으로 연장되어 타단이 상체(4110)에 결합된다. 승강 실린더(4210)에서 구동력 발생 시, 승강 실린더(4210)와 승강 로드(4220)가 상대적으로 승강되어 승강 실린더(4210)에 결합된 하체(4120)가 승강될 수 있다. 승강 실린더(4210)에 의해 하체(4120)가 승강하는 동안 승강 로드(4220)는 상체(4110)과 하체(4120)가 수평방향으로 움직이는 것을 방지하고, 승강 방향을 안내하여, 상체(4110)와 하체(4120)가 서로 정위치에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
지지 유닛(4300)은 하우징(4100)의 처리 공간에 위치하며 기판(S)을 지지한다. 지지 유닛(4300)은 상체(4110)에 결합된다. 지지 유닛(4300)은 수직부(4320)와 수평부(4310)를 포함한다.
수직부(4320)는 하우징(4100)의 상부벽으로부터 아래로 연장되어 제공된다. 수직부(4320)는 상체(4110)의 하면에 설치된다. 수직부(4320)는 상체(4110)의 아래쪽으로 연장되어 제공된다. 수직부(4320)의 끝단은 수평부(4310)와 수직으로 결합된다. 수평부(4310)는 수직부(4320)의 끝단에서 하우징(4100)의 안쪽으로 연장되어 제공된다. 수평부(4310)에는 기판(S)이 놓인다. 수평부(4310)는 기판(S)의 가장자리 영역 저면을 지지한다.
지지 유닛(4300)이 기판(S)의 가장자리 영역에 접촉하여 기판(S)을 지지하여 기판(S) 상면 전체영역과 하면의 대부분의 영역에 대해서 초임계 유체를 통한 기판 처리가 수행될 수 있다. 여기서, 기판(S)은 그 상면이 패턴면이고, 하면이 비패턴면일 수 있다.
지지 유닛(4300)은 상체(4110)에 설치된다. 지지 유닛(4300)은 하체(4120)가 승강하는 동안 안정적으로 기판(S)을 지지할 수 있다.
지지 유닛(4300)이 설치되는 상체(4110)에는 수평 조정 부재(4111)가 설치된다. 수평 조정 부재(4111)는 상체(4110)의 수평도를 조정한다. 상체(4110)의 수평도가 조정되어, 상체(4110)에 설치된 지지 유닛(4300)에 위치된 기판(S)의 수평이 조절된다. 상체(4110)가 승강되고 하체(4120)가 고정되어 설치되거나, 지지 유닛(4300)이 하체(4120)에 설치되는 경우에는 수평 조정 부재(4111)는 하체(4120)에 설치될 수도 있다.
가열 부재(4400)는 제2공정 챔버(4000)의 내부를 가열한다. 가열 부재(4400)는 제2공정 챔버(4000) 내부에 공급된 초임계 유체를 임계온도 이상으로 가열하여 초임계 유체 상으로 유지한다. 가열 부재(4400)는 초임계 유체가 액화된 경우에는 다시 초임계 유체가 되도록 초임계 유체를 가열할 수 있다. 가열 부재(4400)는 상체(4110) 및 하체(4120) 중 적어도 하나의 벽 내에 매설되어 설치된다. 가열 부재(4400)는 외부로부터 전원을 받아 열을 발생시킨다. 일 예로 가열 부재(4400)은 히터로 제공 될 수 있다.
유체 공급 유닛(4500)는 제2공정 챔버(4000)로 유체를 공급한다. 공급되는 유체는 초임계 유체일 있다. 일 예로 공급되는 초임계 유체는 이산화 탄소일 수 있다.
유체 공급 유닛(4500)은 상부 유체 공급부(4510), 하부 유체 공급부(4520), 공급 라인(4550) 그리고 밸브(4551,4553)를 포함한다.
상부 유체 공급부(4510)는 기판(S)의 상면에 직접 초임계 유체를 공급한다. 상부 유체 공급부(4510)는 상체(4110)에 연결되어 제공된다. 상부 유체 공급 부(4510)는 기판(S)의 중앙 상면에 대향되는 상체(4110)에 연결되어 제공된다.
하부 유체 공급부(4520)는 기판(S)의 하면에 초임계 유체를 공급한다. 하부 유체 공급부(4520)는 하체(4120)에 연결되어 제공된다. 하부 유체 공급부(4520)는 기판(S)의 중앙 하면에 대향되는 하체(4120)에 연결되어 제공된다.
상부 유체 공급부(4510)와 하부 유체 공급부(4520)에서 분사되는 초임계 유체는 기판(S)의 중앙영역으로 도달하여 가장자리 영역으로 퍼지면서 기판(S)의 전 영역에 균일하게 제공된다.
공급 라인(4550)은 상부 유체 공급부(4510)와 하부 유체 공급부(4520)와 연결된다. 공급 라인은 외부에 별도의 초임계 유체 저장부(4560)에서 초임계 유체를 공급 받아 상부 유체 공급부(4510)와 하부 유체 공급부(4520)에 초임계 유체를 공급한다.
밸브(4551,4553)는 공급 라인(4550)에 설치된다. 밸브(4551,4553)는 공급 라인에 복수 개 제공 될 수 있다. 각각의 밸브(4551,4553)는 상부 유체 공급부(4510)와 하부 유체 공급부(4520)에 공급되는 초임계 유체의 유량을 조절한다. 밸브(4551,4553)는 제어기(5000)에 의해서 하우징(4100) 내부로 공급되는 유량 조절이 가능하다.
유체 공급 유닛(4500)은 먼저 하부 유체 공급부(4520)에서 초임계 유체를 공급할 수 있다. 이 후, 상부 유체 공급부(4510)가 초임계 유체를 공급할 수 있다. 초임계 건조공정은 초기에 제2공정 챔버(4000)의 내부가 임계압력에 미달한 상태에서 진행될 수 있다. 제2공정 챔버(4000) 내부가 임계얍력 미달시 내부로 공급되는 초임계 유체는 액화될 수 있다. 초임계 유체가 액화되면 중력에 의해 기판(S)으로 낙하하여 기판(S)을 손상시킬 수 있다.
따라서, 하부 유체 공급부(4520)에서 먼저 초임계 유체를 공급한다. 제2공정 챔버(4000)로 초임계 유체가 공급되고 난 후 내부 압력은 임계 압력에 도달한다. 제2공정 챔버(4000)의 내부 압력이 임계압력에 도달하고 난 후 상부 유체 공급부(4510)에서 초임계 유체를 공급한다. 하부 유체 공급부(4520)에서 상부 유체 공급부(4510)보다 먼저 초임계 유체를 공급하여 초임계 유체가 액화되어 기판(S)으로 낙하하는 것을 방지할 수 있다.
차단 부재(4600)는 유체 공급 유닛(4500)에서 공급되는 초임계 유체가 기판(S)의 하면에 직접 분사되는 것을 방지한다. 차단 부재(4600)는 차단 플레이트(4610)와 지지대(4620)를 포함한다.
차단 플레이트(4610)는 하우징(4100)내부에 처리 공간에 위치한다. 차단 플레이트(4610)는 지지 유닛(4300)과 하부 유체 공급부(4520) 사이에 배치된다. 차단 플레이트(4610)는 기판(S)에 대응되는 형상으로 제공된다. 일 예로, 차단 플레이트(4610)는 원형의 판 형상으로 제공될 수 있다. 차단 플레이트(4610)의 반경은 기판(S)과 유사하거나 더 크게 제공될 수 있다. 차단 플레이트(4610)는 지지 유닛(4300)에 놓이는 기판(S)의 하면에 위치하여 하부 유체 공급부(4520)를 통해 공급되는 초임계 유체가 기판(S)의 하면에 직접적으로 분사되는 것을 방지할 수 있다. 차단 플레이트(4610)의 반경이 기판(S)과 유사하거나 더 크게 제공되는 경우에는 초임계 유체가 기판(S)에 직접 분사되는 것을 완벽히 차단할 수 있다.
이와는 달리 차단 플레이트(4610)의 반경은 기판(S)보다 작게 제공될 수도 있다. 이 경우 초임계 유체가 기판(S)에 직접 분사되는 것을 차단한다. 또한, 초임계 유체의 유속을 최소한으로 저하시켜 기판(S)에 초임계 유체가 비교적 쉽게 도달할 수 있게 한다. 차단 플레이트(4610)의 반경이 기판(S)보다 작게 제공되는 경우 기판(S)에 대한 초임계 세정 및 건조공정이 효과적으로 진행될 수 있다.
지지대(4620)는 차단 플레이트(4610)를 지지한다. 지지대(4620)는 차단 플레이트(4610)의 후면을 지지한다. 지지대(4620)는 하우징(4100)의 하부벽에 설치되어 수직으로 제공된다. 지지대(4620)와 차단 플레이트(4610)는 별도의 결합 없이 차단 플레이트(4610)의 중력에 의해 지지대(4620)에 놓여지도록 설치될 수 있다.
이와 달리, 지지대(4620)와 차단 플레이트(4610)가 너트나 볼트 등의 결합수단에 의해 결합될 수 있다. 또는 지지대(4620)와 차단 플레이트(4610)는 일체로 제공될 수도 있다.
배기 부재(4700)는 제2공정 챔버(4000)로부터 초임계 유체를 배기한다. 배기 부재(4700)는 초임계 유체를 배기하는 배기 라인(4750)에 연결될 수 있다. 이때, 배기 부재(4700)에는 배기 라인(4750)으로 배기하는 초임계 유체의 유량을 조절하는 밸브(미도시)가 설치될 수 있다. 배기 라인(4750)을 통해 배기되는 초임계 유체는 대기 중으로 방출되거나 또는 초임계 유체 재생 시스템(미도시)로 공급될 수 있다. 배기 부재(4700)는 하체(4120)에 결합될 수 있다.
초임계 유체를 통한 기판 처리 공정의 후기에는 제2공정 챔버(4000)로부터 초임계 유체가 배기되어 그 내부압력이 임계압력 이하로 감압되어 초임계 유체가 액화될 수 있다. 액화된 초임계 유체는 중력에 의해 하체(4120)에 형성된 배기 부재(4700)를 통해 배출될 수 있다.
도 4는 기판이 처리되는 과정을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 반입된 기판(S)에는 공정 유체가 공급된다(S100). 기판(S)은 감광액 도포 공정, 노광 공정, 현상액 도포 공정 및 건조 공정이 수행된 상태로 제공된다. 기판(S)에 도포된 감광액은 네거티브 감광액이고, 현상액은 네거티브 감광액에 맞는 것이 선택될 수 있다. 기판(S)에 도포된 현상액은 n-부틸아세테이트(n-butyl acetate)일 수 있다. 공정 유체는 현상액과 동일하게 n-부틸아세테이트로 제공된다. 공정 유체의 도포는 제1공정 챔버(3000)에서 수행된다.
이후, 기판(S)은 공정 유체가 잔류하는 상태로 제2공정 챔버(4000)로 반입되어 초임계 유체에 의해 처리 된다(S110).
도 5는 종래 공정에 따라 형성된 기판의 패턴을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 감광액 도포 공정, 노광 공정, 현상액 도포 공정 및 건조 공정이 수행된 기판에는 패턴이 형성된다. 감광액은 노광에 의해 화학적 성질이 변하게 된다. 이 후 현상액이 도포되면, 노광 공정에서 빛에 노출되지 않은 부분은 기판에서 제거된다. 기판에 형성되는 패턴이 미세화 됨에 따라, 인접한 패턴 사이의 간격은 점점 작아지고 있다. 이에 따라, 현상액 도포 공정에서 기판에 도포된 현상액이 인접한 패턴 사이로 충분히 공급되지 못하는 현상이 발생된다. 이에 따라, 현상액에 의해 제거 가능한 상태로 변경된 후 제거 되어야 할 부분이 충분이 제거되지 않게 된다. 이로 인해, 완성된 패턴을 살펴보면 패턴 면이 균일하지 못하거나, 인접한 패턴 사이에서 일부 영역이 서로 붙어 버리는 패턴 브리징(bridging) 현상이 발생된다. 이 같이 완성된 패턴의 결함은 이 후 공정에서 기판 처리 품질을 악화시키는 요인이 된다.
도 6은 도 4의 공정에 따라 처리된 기판의 패턴을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따라 처리되어, 포토리소그라피 공정이 완료된 기판(S)은, 패턴 사이에 공정 처리 과정에서 발생된 잔류 물질이 효과적으로 제거되어, 패턴 면이 균일하고, 인접한 패턴 사이에 패턴 브리징이 없다. 기판(S)은 공정 유체가 도포된 상태로 초임계 상태의 유체에 의해 처리된다. n-부틸아세테이트인 공정 유체는, 초임계 상태인 이산화 탄소와 같은, 초임계 유체에 높은 용해성을 갖는다. 따라서, 공정 유체는 초임계 유체에 용해되는 과정에서 높은 침투성을 가지고 패턴과 패턴 사이에 침투되어 기판(S)을 처리한다. 이 때, 공정 유체는 기판(S)을 현상 처리 가능한 화학적 성질을 가짐에 따라 패턴 사이의 물질과 효과적으로 반응할 수 있다. 그에 따라 패턴 사이의 물질은 플라즈마에 용해된 공정 유체에 의해 효과적으로 세정될 수 있다. 또한, 기판(S)을 세정한 공정 유체는 플라즈마에 용해된 후 배출되어, 기판(S)은 세정과 함께 건조 공정이 수행된다.
또 다른 실시 예로, 공정 처리에 제공되는 기판(S)은 감광액 도포 공정, 노광 공정이 수행된 상태일 수 있다. 기판(S)에 도포된 감광액은 네거티브 감광액이다. 공정 처리에 제공된 기판(S)은 이후 공정 유체가 도포된 후, 공정 유체로 젖은 상태로 초임계 유체에 의해 처리된다. 공정 유체는 n-부틸아세테이트(n-butyl acetate)로 제공될 수 있다. 이 때, 기판(S)은 공정 유체가 공급된 후, 공정 유체에 의해 기판(S)이 현상되기 전에 초임계 유체를 통한 처리가 개시될 수 있다. 따라서, 기판(S)은 초임계 유체로 처리되는 과정에서, 현상 처리, 세정 처리 및 건조 처리가 이루어 질 수 있다.
도 7은 다른 실시 예에 따라 기판이 처리되는 과정을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 기판 처리 장치(100)는 현상액이 도포된 기판(S)을 설정 과정에 따라 처리 한다. 기판(S)은 포지티브 감광액이 도포되고 노광된 후, 포지티브 감광액에 맞는 현상액이 도포된 상태로 제공된다. 일 예로, 기판(S)에 도포된 현상액은 수산화테트라메틸암모늄(TMAH, Tetramethylammonium hydroxide)일 수 있다. 수산화테트라메틸암모늄과 같이, 포지티브 감광액의 현상에 사용된 현상액은 초임계 유체에 용해되지 않는다.
기판(S)에는 제1공정 유체가 공급된다(S200). 제1공정 유체는 현상액이 도포된 상태의 기판(S)을 린스 처리 할 수 있다. 제1공정 유체는 순수 일 수 있다.
이후, 기판(S)에는 제2공정 유체가 공급된다(S210). 제2공정 유체는 소수성 유기 용매와 계면활성제의 혼합액으로 제공된다. 소수성 유기용매는 헥세인(hexane) 등일 수 있다. 제2공정 유체가 계면활성제를 포함함에 따라, 기판(S)에 도포된 친수성의 제1공정 유체는 소수성 유기 용매를 포함한 제2공정 유체로 원활히 대체된다.
이후, 기판(S)에는 제3공정 유체가 공급된다(S220). 제3공정 유체는 소수성 유기 용매로 제공된다. 소수성 유기용매는 헥세인(hexane) 등일 수 있다. 제2공정 유체의 공급에서 제3공정 유체의 공급으로의 전환은 연속적으로 이루어 질 수 있다. 예를 들어, 계면활성제를 포함한 소수성 유기 용매를 공급하는 과정에서, 소수성 유기 용매와 혼합되는 계면활성제를 차단하는 방법으로 제2공정 유체의 공급에서 제3공정 유체의 공급으로 전환될 수 있다. 이때, 계면활성제는 설정량 소수성 유기 용매와 혼합되어 공급되다 단속적으로 공급이 중단될 수 있다. 또한, 계면활성제는 제2고정 유체가 공급되는 동안 소수성 유기 용매에 포함되는 양이 감소할 수 도 있다. 또한, 제2공정 유체의 공급과 제3공정 유체의 공급은 단속적으로 이루어 질 수 도 있다.
제1공정 유체에서 제3공정 유체의 도포는 제1공정 챔버(3000)에서 이루어 질 수 있다.
이후 기판(S)은 제3공정 유체가 잔류하는 상태로 제2공정 챔버(4000)로 반입된다. 기판(S)이 반입되면, 제2공정 챔버(4000)는 초임계 유체를 공급하여, 기판(S)에서 제3공정 유체를 제거한다(S230).
본 발명에 따르면, 현상액이 도포된 상태의 기판(S)은 초임계를 이용하여 처리되어, 현상액 도포 후 기판(S)을 처리, 건조 하는 과정에서 패턴이 붕괴는 것이 방지될 수 있다. 또한, 이소프로필알코올(IPA) 등과 같은 친수성 유기 용매의 경우, 초임계 유체와 반응하는 과정에서 패턴을 형성하는 감광액에 손상을 준다. 반면, 본 발명은 기판(S)이 초임계 유체에 노출 될 때, 친수성 유기 용매가 없어 패턴이 손상되는 것이 방지된다.
다른 실시 예로, 제1공정 유체가 공급된 후, 기판(S)에 공급되는 제2공정 유체는 친수성 유기 용매일 수 있다. 예를 들어, 친수성 유기 용매는 IPA일 수 있다. 제2공정 유체는 친수성 유기 용매로 제공됨에 따라 기판에 도포된 제1공정 유체를 효과적으로 대체 할 수 있다.
이후, 위와 유사하게 기판에는 소수성 유기 용매인 제3공정 유체가 공급된 후, 초임계에 의해 건조된다. 제3공정 유체는 제2공정 유체와 유사하게 유기 용매로 제공됨에 따라, 효과적으로 제2공정 유체를 치환 할 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. 저술한 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.
100: 기판 처리 장치 1000: 인덱스 모듈
2000: 공정 모듈 3000: 제1공정 챔버
4000: 제2공정 챔버 4100: 하우징
4200: 승강 유닛 4300: 지지 유닛
4400: 가열 부재 4500: 유체 공급 유닛
4600: 차단 부재 4700: 배기 부재

Claims (13)

  1. 노광 공정이 수행된 상태로 반입된 기판으로서, 상기 노광 공정 후 현상 공정 및 건조 공정이 순차로 수행되어 패턴이 형성된 상태로 제공된 상기 기판에 대하여 현상액을 공급하는 제1공정 챔버;
    상기 기판을 초임계 유체를 통해 처리 하는 제2공정 챔버;
    상기 제1공정챔버에서 상기 제2공정챔버로 기판을 반송하는 이송 로봇; 그리고
    상기 제1공정챔버에서 공급된 상기 현상액이 상기 기판에 잔류한 상태로, 상기 기판을 상기 제2공정챔버로 반송하도록 상기 이송 로봇을 제어하는 제어기를 을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 네거티브 감광액이 도포된 후 상기 노광 공정이 수행된 상태로 제공되고,
    상기 현상액은 n-부틸아세테이트인 기판 처리 장치.
  3. 삭제
  4. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    노광 처리된 기판에 현상액을 공급하여 현상 처리하고 이후에 상기 기판을 건조하여 패턴을 형성하는 제1처리 단계와;
    상기 제1처리 단계 이후에 상기 기판에 상기 현상액을 공급하고 상기 기판 상에 상기 현상액이 잔류한 상태에서 제2 공정 유체에 의해 기판이 현상되기 전에 상기 기판으로 초임계 유체를 공급하여 상기 기판을 처리하는 제2처리 단계를 가지며,
    상기 제2처리 단계에서 상기 현상액은 상기 초임계 유체에 용해되며 상기 패턴 사이의 물질과 반응하는 기판 처리 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제2처리단계에서 상기 기판으로 현상액이 공급되는 제1 공정 챔버와 상기 초임계 유체로 상기 기판을 처리하는 제2 공정 챔버는 서로 상이하며, 상기 제1 공정 챔버에서 상기 현상액이 공급된 직후에 상기 기판은 상기 제2 공정 챔버로 이송 되는 기판 처리 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 기판은 네거티브 감광액이 도포된 후 상기 노광 처리가 수행되는 기판 처리 방법.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 현상액은 n-부틸아세테이트인 기판 처리 방법.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 초임계 유체는 이산화탄소를 포함하는 기판 처리 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    노광 처리된 기판에 제1 공정 유체를 공급하고, 상기 기판이 상기 제1 공정 유체로 상기 기판을 현상하고, 현상된 상기 기판을 건조한 후, 상기 기판 상에 패턴을 형성하고, 상기 기판에 제2 공정 유체를 공급하여, 상기 기판이 상기 제2 공정 유체로 젖은 상태에서 상기 제2 공정 유체에 의해 기판이 현상되기 전에 초임계 유체를 상기 기판에 공급하여 상기 기판을 처리하되,
    상기 기판이 포지티브 감광액이 도포되고, 상기 노광 처리된 상태로 제공되면 상기 제1 공정 유체는 헥세인이고,
    상기 기판이 네거티브 감광액이 도포되고, 상기 노광 처리된 상태로 제공되면 상기 제1 공정 유체는 n-부틸아세테이트이며,
    상기 제2 공정 유체는 소수성 유기 용매이고,
    공정 유체에 의해 상기 제2 공정 유체는 상기 초임계 유체에 용해되며 상기 패턴 사이의 물질과 반응하는 기판 처리 방법.
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