KR102096954B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 장치 셋업 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 기판을 액 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 기판 상에 액을 공급하여 기판을 액 처리하는 액 처리 유닛, 기판 상에 잔류되는 액의 무게를 측정하는 무게 측정 유닛, 그리고 상기 액 처리 유닛 및 상기 무게 측정 유닛 간에 기판을 반송하는 반송 유닛을 포함한다. 이로 인해 잔류 액의 무게 측정을 보다 신속하게 수행할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 장치 셋업 방법{A apparatus for treating substrate, and the apparatus set up method}
본 발명은 기판을 액 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 수행된다.
일반적으로 세정 공정은 액 처리 공정 및 건조 처리 공정을 수행한다. 액 처리 공정은 기판 상에 처리액을 공급하고, 건조 처리 공정은 기판 상에 잔류된 액을 제거한다. 액 처리 공정은 기판을 케미칼 처리하고, 기판 상에 잔류된 액을 유기용제로 치환하는 단계를 포함한다. 기판의 처리면이 유기 용제로 치환되면, 이를 제거하기 위한 건조 처리 공정이 수행된다.
건조 처리 공정은 액 처리 공정과 다른 챔버에서 진행된다. 이로 인해 액 처리 공정이 완료된 기판은 액 처리 챔버에서 건조 챔버로 반송된다. 이때 기판 상에 잔류되는 유기 용제가 기설정 범위보다 많은 경우에는 유기 용제가 파티클로 작용하여 주변 장치를 오염시킨다. 이와 달리, 유기 용제가 기설정 범위보다 적을 경우에는 패턴의 리닝 현상으로 인해 공정 불량이 발생된다.
또한 일반적으로 사용되는 유기 용제는 휘발성이 강한 물질로 제공되며, 기판이 반송되는 중에 일부가 휘발될 수 있다.
이로 인해 기판 처리 설비를 셋업하는 과정에는 기판 상에 잔류되는 유기용제가 기설정 범위에 포함되도록 기판의 무게를 측정한다.
기판의 무게 측정은 기판의 액 처리 공정이 완료되면, 작업자가 기판 처리 설비로부터 기판을 직접 꺼내어 기판의 무게를 측정하고, 이를 다시 기판 처리 설비에 반입한다.
그러나 기판 처리 설비는 내부와 외부가 서로 다른 환경을 가진다. 이로 인해 외부에서 측정된 기판의 무게가 기설정 범위에 포함될지라도, 실제 공정 중에는 잔류 액의 무게가 기설정 범위를 벗어나는 경우가 발생된다.
또한 작업자가 기판 처리 설비로부터 기판을 직접 반출 및 반입하는 과정에서 많은 시간이 소요된다.
또한 작업자가 설비로부터 기판을 꺼내는 과정 중에 잔류 액이 휘발되고, 작업자는 이에 노출되어 인체에 유해할 수 있다.
본 발명은 기판 처리 설비의 셋업을 신속하게 수행할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 실제 기판 처리 환경에서 기판 상에 잔류되는 액의 무게를 측정할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 잔류 액의 무게를 측정하는 과정에서 작업자에게 잔류 액이 노출되는 것을 방지할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 기판을 액 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 기판 상에 액을 공급하여 기판을 액 처리하는 액 처리 유닛, 기판 상에 잔류되는 액의 무게를 측정하는 무게 측정 유닛, 그리고 상기 액 처리 유닛 및 상기 무게 측정 유닛 간에 기판을 반송하는 반송 유닛을 포함한다.
상기 기판 처리 장치는 기판이 일시적으로 보관되는 버퍼 유닛을 더 포함하되, 상기 무게 측정 유닛은 상기 버퍼 유닛에 제공될 수 있다. 상기 버퍼 유닛은 내부에 기판이 수용 가능한 버퍼 공간을 가지는 버퍼 챔버를 포함하되, 상기 무게 측정 유닛과 상기 버퍼 챔버는 서로 적층되게 위치될 수 있다. 상기 액은 이소프로필알코올(IPA)을 포함할 수 있다. 상기 기판 처리 장치는 상기 반송 유닛을 제어하는 제어기를 더 포함하되 상기 제어기는 상기 액 처리 유닛에 반입되기 전에 기판을 상기 무게 측정 유닛으로 반송하고, 상기 액 처리 유닛에서 액 처리된 기판을 상기 무게 측정 유닛으로 반송하도록 상기 반송 유닛을 제어할 수 있다. 상기 제어기는 상기 액 처리 유닛에 반입되기 전에 기판의 처리전 무게 및 상기 액 처리 유닛에서 반출된 기판의 처리후 무게를 각각을 상기 무게 측정 유닛으로부터 전달받고, 상기 처리전 무게 및 상기 처리후 무게 간에 차이값을 근거로 기판 상에 잔류되는 액의 무게를 산출할 수 있다. 상기 제어기는 산출된 상기 액의 무게가 기설정 값을 벗어나면, 상기 액의 무게가 상기 기설정 값에 포함되도록 상기 액 처리 유닛으로부터 공급되는 액의 유량을 조절할 수 있다.
기판을 처리하는 방법은 액 처리 유닛에서 상기 기판을 액 처리하는 액 처리 단계 및 상기 기판 상에 잔류되는 액의 무게를 측정하는 무게 측정 단계를 포함한다.
상기 액의 무게를 측정하는 것은 기판이 일시적으로 보관되는 버퍼 유닛에 제공되는 무게 측정 유닛에서 수행될 수 있다. 상기 기판을 액 처리하는 것은 상기 기판 상에 처리액을 공급하는 것을 포함하되, 상기 처리액은 이소프로필 알코올(IPA)을 포함할 수 있다. 상기 무게 측정 단계는 상기 액 처리 단계 이전에, 상기 기판의 처리전 무게를 측정하는 처리전 측정 단계 및 상기 액 처리 단계 이후에, 상기 기판의 처리후 무게를 측정하는 처리후 측정 단계를 포함할 수 있다.
상기 기판 처리 방법은 상기 처리후 측정 단계 이후에, 상기 처리전 무게 및 상기 처리후 무게 간에 차이값을 근거로 상기 잔류되는 액의 무게를 산출하는 무게 산출 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 무게 산출 단계 이후에, 산출된 상기 액의 무게가 기설정 값을 벗어나면, 상기 액의 무게가 상기 기설정 값에 포함되도록 상기 액 처리 챔버에서 상기 기판으로 공급되는 액의 유량을 조절하는 유량 조절 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 기판 처리 장치는 기판 상에 액을 공급하여 기판을 액 처리하는 액 처리 유닛, 상기 액 처리 유닛에서 액처리된 기판을 건조 처리하는 건조 유닛, 기판 상에 잔류되는 액의 무게를 측정하는 무게 측정 유닛, 상기 액 처리 유닛, 상기 건조 유닛, 그리고 상기 무게 측정 유닛 간에 기판을 반송하는 반송 유닛을 포함한다.
기판이 일시적으로 보관되는 버퍼 유닛를 더 포함하되, 상기 무게 측정 유닛은 상기 버퍼 유닛에 제공될 수 있다. 상기 기판 처리 장치는 상기 반송 유닛을 제어하는 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 액 처리 유닛에 반입되기 전에 기판을 상기 무게 측정 유닛으로 반송하고, 상기 액 처리 유닛에서 액 처리된 기판을 상기 무게 측정 유닛으로 반송하도록 상기 반송 유닛을 제어할 수 있다. 상기 제어기는 상기 액 처리 유닛에 반입되기 전에 기판의 처리전 무게 및 상기 액 처리 유닛에서 반출된 기판의 처리후 무게를 각각을 상기 무게 측정 유닛으로부터 전달받고, 상기 처리전 무게 및 상기 처리후 무게 간에 차이값을 근거로 기판 상에 잔류되는 액의 무게를 산출할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 잔류 액의 무게 측정은 반송 유닛에 의해 반송되는 무게 측정 유닛에서 수행된다. 이로 인해 잔류 액의 무게 측정을 보다 신속하게 수행할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 잔류 액의 무게 측정은 기판을 장치의 외부로 반출없이, 장치 내에서 진행된다. 이로 인해 장치 외부 환경에 의한 영향없이 잔류 액의 무게를 측정 가능하다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 잔류 액의 무게 측정은 기판을 장치의 외부로 반출없이, 장치 내에서 진행된다. 이는 작업자에 잔류 액이 노출되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 버퍼 유닛 및 무게 측정 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 2의 버퍼 유닛 및 무게 측정 유닛을 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 1의 제1공정 챔버에서 기판을 세정 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 1의 제2공정 챔버에서 기판을 건조 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 5의 기판 지지 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 1의 기판 처리 설비를 셋업하는 과정을 보여주는 플로우 차트이다.
도 8 내지 도 10은 도 1의 기판 처리 설비를 셋업하는 중에 기판이 반송되는 과정을 보여주는 도면들이다.
도 11은 도 1의 기판 처리 설비의 다른 실시예를 보여주는 평면도이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
본 발명은 도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스 모듈(10)과 공정 처리 모듈(20)을 가지고, 인덱스 모듈(10)은 로드 포트(120) 및 이송 프레임(140)을 가진다. 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하며, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 칭한다.
로드 포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(18)가 안착된다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드 포트(120)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드 포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(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 제3방향(16)을 복수 개가 제공되고, 기판은 제3방향(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.
이송 프레임(140)은 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(18)와 버퍼 유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 프레임(140)에는 인덱스 레일(142)과 인덱스 로봇(144)이 제공된다. 인덱스 레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(144)은 인덱스 레일(142) 상에 설치되며, 인덱스 레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스 레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(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 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정 처리 모듈(20)에서 캐리어(18)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(18)에서 공정 처리 모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스 로봇(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.
공정 처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(220), 무게 측정 유닛(500), 반송 유닛(240), 제1공정 챔버(260), 제2공정 챔버(280), 그리고 제어기(600)를 포함한다.
버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140)과 반송 유닛 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 반송 유닛와 이송 프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 도 2는 도 1의 버퍼 유닛 및 무게 측정 유닛을 보여주는 사시도이고, 도 3은 도 2의 버퍼 유닛 및 무게 측정 유닛을 보여주는 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 버퍼 유닛(220)은 버퍼 챔버(222) 및 슬롯 부재(228)를 포함한다. 버퍼 챔버(222)는 서로 마주보는 양 측면이 개방되는 직육면체 형상을 가진다. 버퍼 챔버(222)는 내부에 기판(W)이 임시 보관되는 버퍼 공간(224)을 가진다. 버퍼 챔버(222)의 개방된 측면들은 기판(W)이 반입출입되는 입구로 기능한다. 버퍼 챔버(222)의 개방된 일측면은 이송 프레임(140)과 마주보는 면이고, 버퍼 챔버(222)의 개방된 타측면은 반송 유닛(240)와 마주보는 면으로 제공된다.
슬롯 부재(228)는 버퍼 공간(224)에서 기판을 지지한다. 슬롯 부재(228)는 복수 개로 제공되며, 상하 방향을 따라 서로 이격되게 배열된다. 슬롯 부재(228)는 각 핸드를 합한 개수 또는 그 이상으로 제공된다. 슬롯 부재(228)는 기판(W)을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 복수 개의 지지 슬롯(226)으로 제공된다. 예컨대, 슬롯 부재(228)는 서로 마주보는 2 개의 지지 슬롯(226)을 포함할 수 있다. 서로 마주보는 지지 슬롯(226)은 버퍼 챔버(222)의 양 내측면에 각각 위치된다. 버퍼 공간(224)의 상부 영역에 위치되는 슬롯 부재들(이하 상부 슬롯 부재들)은 서로 간에 동일한 간격으로 제1간격으로 이격되게 위치된다. 버퍼 공간(224)의 하부 영역에 위치되는 슬롯 부재들(이하, 하부 슬롯 부재)은 서로 간에 동일한 제1간격으로 이격되게 위치된다. 상부 슬롯 부재(228) 중 최하단의 지지 슬롯(226)과 하부 슬롯 부재(228)중 최상단의 슬롯 부재 간에는 제1간격보다 큰 제2간격으로 이격되게 위치된다. 일 예에 의하면, 상부 슬롯 부재 및 하부 슬롯 부재 중 하나는 반송 유닛(240)으로부터 버퍼 공간(224)에 기판(W)을 반입하기 위한 슬롯 부재이고, 다른 하나는 버퍼 공간(224)에 보관되는 기판(W)을 반송 유닛(240)이 반출하기 위한 슬롯 부재로 제공될 수 있다.
무게 측정 유닛(500)은 기판(W)의 무게를 측정한다. 무게 측정 유닛(500)은 하우징(510) 및 측정 부재(520)를 포함한다. 하우징(510)은 내부에 측정 공간(512)을 가지는 통 형상으로 제공된다. 하우징(510)은 버퍼 챔버(222)에 적층되게 위치된다. 하우징(510)은 버퍼 챔버(222)의 위에 위치될 수 있다. 예컨대. 하우징(510)은 직육면체 형상으로 제공될 수 있다. 하우징(510)의 일측면에는 개구가 형성된다. 일측면은 제1방향을 향하는 일면으로 제공된다. 일측면은 반송 챔버와 마주보는 일면으로 제공된다. 개구(502)는 기판(W)이 측정 공간(512)으로 반입 가능한 입구로 기능한다. 개구(502)는 슬릿 형상으로 제공된다.
측정 부재(520)는 측정 공간(512)에 위치된다. 측정 부재(520)는 측정 공간(512)에 반입되는 기판(W)의 무게를 측정한다. 측정 부재(520)에 의해 측정되는 무게 정보는 제어기(600)로 전달된다. 일 예에 의하면, 측정 부재(520)는 전자 저울(520)일 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 반송 유닛(240)은 버퍼 유닛(220), 제1공정 챔버들(260), 그리고 제2공정 챔버들(280) 간에 기판(W)을 반송한다. 반송 유닛(240)은 반송 챔버(242) 및 반송 로봇(250)을 포함한다. 반송 챔버(242)는 제1방향(12)을 향하는 길이 방향을 가진다. 반송 챔버(242)의 내부에는 기판(W)을 반송하기 위한 반송 공간에 제공된다. 반송 공간에는 반송 레일(244)이 설치된다. 반송 레일(244)은 반송 챔버(242)와 평행한 길이 방향을 가진다.
반송 챔버(242)의 일측에는 제2방향(14)를 따라 제1공정 챔버들(260)이 배치되고, 타측에는 제2공정 챔버들(280)이 배치된다. 제1공정 챔버들(260)과 제2공정 챔버들(280)은 반송 챔버(242)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공될 수 있다. 제1공정 챔버들(260) 중 일부는 반송 챔버(242)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 제1공정 챔버들(260) 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 반송 챔버(242)의 일측에는 제1공정 챔버들(260)이 A X B(A와 B는 각각 1이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 제1공정 챔버(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 제1공정 챔버(260)의 수이다. 반송 챔버의 일측에 제1공정 챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 제1공정 챔버들(260)은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 제1공정 챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 제2공정 챔버들(280)도 제1공정 챔버들(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, 제1공정 챔버(260)와 제2공정 챔버(280)은 모두 반송 챔버(242)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 제1공정 챔버(260)와 제2공정 챔버(280)은 각각 반송 유닛의 일측 및 타측에 단층으로 제공될 수 있다. 또한, 제1공정 챔버(260)와 제2공정 챔버(280)는 상술한 바와 달리 다양한 배치로 제공될 수 있다.
반송 로봇(250)은 기판(W)을 반송한다. 반송 로봇(250)은 반송 레일(244)의 길이 방향으로 직선 왕복 이동 가능하다. 반송 로봇(250)은 복수 개의 핸드(252)를 가지며, 각 핸드(252)는 독립 구동이 가능하다. 기판(W)은 핸드(252)에 수평 상태로 안착될 수 있다. 반송 로봇(250)은 상하 방향으로 승강 이동 및 수직축을 중심으로 회전 가능하다. 또한 각 핸드(252)는 전진 이동 및 후진 이동이 가능하다. 예컨대, 핸드(252)는 4 개이며, 핸드들(252) 중 일부는 공정 처리 전의 기판(W)을 반송하고, 다른 일부는 공정 처리 후의 기판(W)을 반송할 수 있다.
제1공정 챔버(260)와 제2공정 챔버(280)는 하나의 기판(W)에 대해 순차적으로 공정을 수행하도록 제공될 수 있다. 제1공정 챔버(260)은 기판을 액 처리하는 액 처리 유닛으로 제공되고, 제2공정 챔버(280)는 기판 상에 잔류되는 액을 제거하는 건조 유닛으로 제공될 수 있다. 예컨대, 기판(W)은 제1공정 챔버(260)에서 케미칼 공정, 린스 공정, 그리고 치환 공정이 수행되고, 제2공정 챔버(260)에서 건조 공정이 수행될 수 있다. 이 경우, 치환 공정은 유기 용제에 의해 이루어지고, 건조 공정은 초임계 유체에 의해 이루어질 수 있다. 유기 용제로는 이소프로필 알코올(IPA) 액이 사용되고, 초임계 유체로는 이산화탄소(CO2)가 사용될 수 있다.
아래에서는 제1공정 챔버(260)에 제공된 액 처리 장치(300)에 대해 설명한다. 도 4는 도 1의 제1공정 챔버에서 기판을 세정 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다. 도 4를 참조하면, 액 처리 장치(300)는 처리 용기(320), 스핀 헤드(340), 승강 유닛(360), 그리고 분사 부재(380)를 가진다. 처리 용기(320)는 액 처리 공정이 수행되는 공간을 제공하며, 그 상부는 개방된다. 처리 용기(320)는 내부 회수통(322) 및 외부 회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,326)은 공정에 사용된 처리액 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부 회수통(322)은 스핀 헤드(340)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부 회수통(326)은 내부 회수통(322)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부 회수통(322)의 내측공간(322a) 및 외부 회수통(326)과 내부 회수통(322)의 사이 공간(326a)은 각각 내부 회수통(322) 및 외부 회수통(326)으로 처리액이 유입되는 유입구로서 기능한다. 각각의 회수통(322,326)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수라인(322b,326b)이 연결된다. 각각의 회수라인(322b,326b)은 각각의 회수통(322,326)을 통해 유입된 처리액을 배출한다. 배출된 처리액은 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.
스핀 헤드(340)는 처리 용기(320) 내에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛(340)으로 제공된다. 스핀 헤드(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 스핀 헤드(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 기판(W)의 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 스핀 헤드(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 스핀 헤드(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.
승강 유닛(360)은 처리 용기(320)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(320)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(340)에 대한 처리 용기(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(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 스핀 헤드(340)에 놓이거나, 스핀 헤드(340)로부터 들어올려 질 때 스핀 헤드(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.
상술한 바와 달리 승강 유닛(360)은 처리 용기(320) 대신 스핀 헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
분사 부재(380)는 기판(W) 상에 처리액을 공급한다. 분사 부재(380)는 복수 개로 제공될 수 있다. 각각의 분사 부재(380)는 서로 상이한 종류의 처리액을 공급할 수 있다. 분사 부재(380)는 노즐 지지대(382), 노즐(384), 지지축(386), 그리고 구동기(388)를 가진다. 지지축(386)은 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 제공되고, 지지축(386)의 하단에는 구동기(388)가 결합된다. 구동기(388)는 지지축(386)을 회전 및 승강 운동한다. 노즐 지지대(382)는 구동기(388)와 결합된 지지축(386)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(384)은 노즐 지지대(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. 예컨대, 처리액은 케미칼, 린스액, 그리고 유기 용제을 포함할 수 있다. 케미칼은 강산 또는 강염기의 성질을 가지는 액일 수 있다. 린스액은 순수일 수 있다. 유기 용제는 이소프로필 알코올 액(IPA)일 수 있다.
제2공정 챔버에는 기판의 건조 공정이 수행하는 건조 처리 장치(400)가 제공된다. 건조 처리 장치(400)는 액 처리 장치에서 유기 용제로 치환 처리된 기판(W)을 건조 처리한다. 건조 처리 장치(400)는 유기 용제가 잔류된 기판(W)을 건조 처리한다. 건조 처리 장치(400)는 초임계 유체를 이용하여 기판(W)을 건조 처리할 수 있다. 도 5는 도 1의 제2공정 챔버에서 기판을 건조 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다. 도 5를 참조하면, 건조 처리 장치(400)는 고압 챔버(410), 기판 지지 유닛(440), 바디 승강 부재(450), 가열 부재(460), 차단 부재(480), 배기 유닛(470), 그리고 유체 공급 유닛(490)을 포함한다.
고압 챔버(410)는 내부에 기판(W)을 처리하는 처리 공간(412)을 형성한다. 고압 챔버(410)는 기판(W)을 처리하는 동안에 그 처리 공간(412)을 외부로부터 밀폐한다. 고압 챔버(410)는 하부 바디(420) 및 상부 바디(430)를 포함한다. 하부 바디(420)는 상부가 개방된 사각의 컵 형상을 가진다. 하부 바디(420)의 내측 저면에는 하부 공급 포트(422) 및 배기 포트(426)가 형성된다. 상부에서 바라볼 때 하부 공급 포트(422)는 하부 바디(420)의 중심축을 벗어나게 위치될 수 있다. 하부 공급 포트(422)는 처리 공간(412)에 초임계 유체를 공급하는 유로로 기능한다.
상부 바디(430)는 하부 바디(420)와 조합되어 내부에 처리 공간(412)을 형성한다. 상부 바디(430)는 하부 바디(420)의 위에 위치된다. 상부 바디(430)는 사각의 판 형상으로 제공된다. 상부 바디(430)에는 상부 공급 포트(432)가 형성된다. 상부 공급 포트(432)는 처리 공간(412)에 초임계 유체가 공급되는 유로로 기능한다. 상부 공급 포트(432)는 상부 바디(430)의 중심에 일치되게 위치될 수 있다. 상부 바디(430)는 하부 바디(420)와 중심축이 서로 일치하는 위치에서, 그 하단이 하부 바디(420)의 상단과 마주보도록 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 상부 바디(430) 및 하부 바디(420) 각각은 금속 재질로 제공될 수 있다.
기판 지지 유닛(440)은 처리 공간(412)에서 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(440)은 기판(W)의 처리면이 위를 향하도록 기판(W)을 지지한다. 도 6는 도 5의 기판 지지 유닛을 보여주는 사시도이다. 도 5를 참조하면, 기판 지지 유닛(440)은 지지대(442) 및 기판 유지대(444)를 포함한다. 지지대(442)는 상부 바디(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 5를 참조하면, 바디 승강 부재(450)는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420) 간에 상대 위치를 조절한다. 바디 승강 부재(450)는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420) 중 하나를 상하 바향으로 이동시킨다. 본 실시예에는 상부 바디(430)의 위치가 고정되고, 하부 바디(420)을 이동시켜 상부 바디(430)와 하부 바디(420) 간에 거리를 조절하는 것으로 설명한다. 선택적으로, 고정된 하부 바디(420)에 기판 지지 유닛(440)이 설치되고, 상부 바디(430)가 이동될 수 있다. 바디 승강 부재(450)는 바디 승강 부재(450)는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420) 간에 상대 위치가 개방 위치 및 밀폐 위치로 이동되도록 하부 바디(420)를 이동시킨다. 여기서 개방 위치는 처리 공간(412)이 외부와 서로 통하도록 상부 바디(430) 및 하부 바디(420)가 서로 이격되는 위치이고, 밀폐 위치는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420)가 서로 접촉되어 이들에 의해 처리 공간(412)을 외부로부터 밀폐하는 위치로 정의한다. 바디 승강 부재(450)는 하부 바디(420)를 승하강시켜 처리 공간(412)을 개방 또는 밀폐시킨다. 바디 승강 부재(450)는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420)를 서로 연결하는 복수 개의 승강 축들(452)을 포함한다. 승강 축들(452)은 하부 바디(420)의 상단과 상부 바디(430) 사이에 위치된다. 승강 축들(452)은 하부 바디(420)의 상단의 가장 자리를 따라 배열되게 위치된다. 각각의 승강 축(452)은 상부 바디(430)를 관통하여 하부 바디(420)의 상단에 고정 결합될 수 있다. 승강 축들(452)이 승강 또는 하강 이동함에 따라 하부 바디(420)의 높이가 변경되고, 상부 바디(430)와 하부 바디(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 바디(430) 및 하부 바디(420) 중 적어도 하나의 벽 내에 매설되어 설치될 수 있다. 예를 들어, 가열 부재(460)는 외부로부터 전원을 받아 열을 발생시키는 히터(460)로 제공될 수 있다.
차단 부재(480)는 하부 공급 포트(474)로부터 공급되는 초임계 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 바디(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.
배기 유닛(470)은 처리 공간(412)의 분위기를 자연 배기한다. 처리 공간(412)에 발생된 공정 부산물은 배기 유닛(470)을 통해 배기된다. 또한 배기 유닛(470)은 공정 부산물을 배기하는 동시에, 처리 공간(412)의 압력을 조절 가능하다. 배기 유닛(470)은 배기 라인(472) 및 압력 측정 부재(474)를 포함한다. 배기 라인(472)은 배기 포트(426)에 연결된다. 배기 라인(472)에 설치된 배기 밸브(476)는 처리 공간(412)의 배기량을 조절 가능하다. 압력 측정 부재(474)는 배기 라인(472)에 설치되며, 배기 라인(472)의 압력을 측정한다. 압력 측정 부재(474)는 배기 방향에 대해 배기 밸브(476)보다 상류에 위치된다.
유체 공급 유닛(490)은 처리 공간(412)에 처리 유체를 공급한다. 처리 유체는 임계 온도 및 임계 압력에 의해 초임계 상태로 공급된다. 유체 공급 유닛(490)은 상부 공급 라인(492) 및 하부 공급 라인(494)을 포함한다. 상부 공급 라인(492)은 상부 공급 포트(432)에 연결된다. 처리 유체는 상부 공급 라인(492) 및 상부 공급 포트(432)를 순차적으로 거쳐 처리 공간(412)에 공급된다. 상부 공급 라인(492)에는 상부 밸브(493)가 설치된다. 상부 밸브(493)는 상부 공급 라인(492)을 개폐한다. 하부 공급 라인(494)은 상부 공급 라인(492)과 하부 공급 포트(422)를 서로 연결한다. 하부 공급 라인(494)은 상부 공급 라인(492)으로부터 분기되어 하부 공급 포트(422)에 연결된다. 즉, 상부 공급 라인(492) 및 하부 공급 라인(494) 각각으로부터 공급되는 처리 유체는 동일한 종류의 유체일 수 있다. 처리 유체는 하부 공급 라인(494) 및 하부 공급 포트(422)를 순차적으로 거쳐 처리 공간(412)에 공급된다. 하부 공급 라인(494)에는 하부 밸브(495)가 설치된다. 하부 밸브(495)는 하부 공급 라인(494)을 개폐한다.
제어기(600)는 반송 유닛(240)을 제어한다. 제어기(600)는 반송 유닛(240)으로부터 기판(W)의 무게 정보를 전달받아 기판(W) 상에 잔류되는 액의 무게를 산출한다. 제어기(600)는 제1공정 챔버(260)에 반입되기 전의 측정되는 기판(W)의 처리전 무게를 전달받는다. 이후, 제어기(600)는 제1공정 챔버(260)에서 액 처리된 기판(W)의 처리후 무게를 전달받는다. 제어기(600)는 기판(W)의 처리전 무게 및 처리후 무게 간에 차이값을 근거로 기판(W) 상에 잔류되는 액의 무게를 산출한다. 제어기(600)는 산출된 액의 무게가 기설정 범위를 벗어나면, 액의 무게가 기설정 범위에 포함되도록 유기 용제의 토출 유량을 조절할 수 있다. 예컨대, 기설정 범위는 6 내지 16g 일 수 있다.
다음은 상술한 기판 처리 장치를 셋업하는 과정을 설명한다. 장치의 셋업은 기판(W)의 액 무게를 측정하는 과정을 포함한다. 도 7은 도 1의 기판 처리 설비를 셋업하는 과정을 보여주는 플로우 차트이고, 도 8 내지 도 10은 도 1의 기판 처리 설비를 셋업하는 중에 기판이 반송되는 과정을 보여주는 도면들이다. 도 7 내지 도 10을 참조하면, 기판(W) 상에 잔류되는 액의 무게를 측정하는 과정으로는 액 처리 단계 및 무게 측정 단계를 포함한다. 액 처리 단계는 기판(W) 상에 처리액을 공급하는 단계이고, 무게 측정 단계는 기판(W)의 무게를 측정하는 단계이다. 무게 측정 단계는 처리전 측정 단계 및 처리후 측정 단계를 포함한다. 처리전 단계는 액 처리 단계 이전에 기판(W)의 무게를 측정하는 단계이고, 처리후 단계는 액 처리 단계 이후에 기판(W)의 무게를 측정하는 단계이다.
캐리어(18)에 수납된 기판(W)은 인덱스 로봇(144)에 의해 버퍼 공간(224)으로 반송(S10)된다. 기판(W)이 슬롯 부재(226)에 놓여지면, 반송 로봇(250)은 이를 꺼내어 무게 측정 유닛(500)으로 반송(S20)한다. 무게 측정 유닛(500)에 기판(W)이 반입되면, 처리전 단계(S30)가 수행된다.
처리전 단계(S30)에는 기판(W)의 처리전 무게를 측정한다. 측정된 처리전 무게는 제어기(600)로 전달된다. 기판(W)의 무게 측정이 완료되면, 반송 로봇(250)은 무게 측정 유닛(500)으로부터 기판(W)을 꺼내어 제1공정 챔버(260)로 반송(S40)되어 액처리 단계가 수행된다.
액 처리 단계에는 기판(W) 상에 케미칼, 린스액, 그리고 유기 용제를 순차적으로 공급한다. 액 처리 단계가 진행되면, 반송 유닛(240)은 기판(W)을 스핀 헤드(340)에 로딩한다. 로딩된 기판(W)은 스핀 헤드(340)에 의해 회전된다. 케미칼은 기판(W)을 세정 처리하고, 린스액은 기판(W) 상에 잔류되는 케미칼을 린스 처리한다. 기판(W) 상에 잔류되는 린스액은 유기 용제로 치환된다. 액 처리 단계가 완료되면, 반송 로봇(250)은 기판(W)을 무게 측정 유닛(500)으로 반송(S50)한다. 무게 측정 유닛(500)에 기판(W)이 반입되면, 처리후 단계(S60)가 수행된다.
처리후 단계(S60)에는 기판(W)의 무게를 측정한다. 측정된 처리후 무게는 제어기(600)에 전달되고, 처리전 무게 및 처리후 무게 간에 차이값을 통해 기판(W) 상에 잔류되는 유기 용제의 무게를 산출(S70)한다.
산출된 유기 용제의 무게가 기설정 범위를 벗어나면, 분사 부재의 유기 용제 유량을 조절한다. 예컨대, 잔류 액의 무게가 기설정 범위보다 크면, 유기 용제의 유량을 줄이고, 기설정 범위보다 작으면, 유기 용제의 유량을 늘릴 수 있다. 선택적으로, 기판(W) 처리 설비 내부의 분위기를 조절할 수 있다. 여기서 내부 분위기는 온도 및 습도를 포함할 수 있다.
상술한 실시예에 의하면, 기판(W)의 무게 측정은 기판 처리 설비 내에서 진행된다. 이로 인해 기판(W)을 처리하는 실제 공정 분위기에서 기판(W)의 무게를 측정하고, 공정 진행 중에 잔류 액의 적정량을 감지 가능하다. 이로 인해 액의 부족 및 과다로 인해 공정 불량을 방지할 수 있다.
또한 잔류 액의 무게 측정은 작업자없이 자동화가 가능하므로, 측정 속도가 보다 신속하며, 액의 노출로 인해 작업자의 인체에 악영향을 끼치는 것을 방지할 수 있다.
상술한 실시예에는 무게 측정 유닛(500)이 버퍼 유닛(220)에 적층되게 위치되는 것으로 설명하였다. 그러나 도 11과 같이, 무게 측정 유닛(500)은 반송 챔버(242)를 사이에 두고, 버퍼 유닛(220)과 마주보도록 위치될 수 있다.
220: 버퍼 유닛 240: 반송 유닛
260: 제1공정 챔버 280; 제2공정 챔버
500: 무게 측정 유닛 600: 제어기

Claims (9)

  1. 기판 상에 린스액과 유기 용제를 공급하여 기판에 린스 공정 및 치환 공정을 수행하는 제1공정 챔버와;
    상기 제1공정 챔버에서 상기 치환 공정이 수행된 기판에 초임계 유체를 공급하여 건조 공정을 수행하는 제2공정 챔버와;
    기판이 일시적으로 보관되는 버퍼 유닛과;
    기판의 무게를 측정하여 기판 상에 잔류되는 상기 유기 용제의 무게를 측정하는 무게 측정 유닛과;
    상기 제1공정 챔버, 상기 제2공정 챔버, 상기 버퍼 유닛, 그리고 상기 무게 측정 유닛 간에 기판을 반송하는 반송 유닛과;
    제어기를 포함하되,
    상기 버퍼 유닛은,
    내부에 기판이 수용 가능한 버퍼 공간을 가지는 버퍼 챔버를 포함하고,
    상기 무게 측정 유닛은,
    내부에 측정 공간을 가지고, 상기 버퍼 챔버에 적층되게 위치되는 하우징과;
    상기 측정 공간에 위치되며, 상기 측정 공간에 반입되는 기판의 무게를 측정하는 측정 부재를 포함하고,
    상기 유기 용제는 이소프로필알코올(IPA)을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징에는 상기 반송 유닛과 마주보는 일측면에 개구가 형성되는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 제1공정 챔버에 반입되기 전에 기판을 상기 무게 측정 유닛으로 반송하고, 상기 제1공정 챔버에서 상기 유기 용제가 공급된 기판을 상기 무게 측정 유닛으로 반송하도록 상기 반송 유닛을 제어하고,
    상기 제1공정 챔버에 반입되기 전에 기판의 처리 전 무게 및 상기 제1공정 챔버에서 반출된 기판의 처리 후 무게를 각각을 상기 무게 측정 유닛으로부터 전달받고, 상기 처리 전 무게 및 상기 처리 후 무게 간에 차이값을 근거로 기판 상에 잔류되는 상기 유기 용제의 무게를 산출하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어기는,
    산출된 상기 유기 용제의 무게가 기설정 값을 벗어나면, 상기 유기 용제의 무게가 상기 기설정 값에 포함되도록 상기 제1공정 챔버에서 기판으로 공급되는 상기 유기 용제의 유량을 조절하는 기판 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항의 기판 처리 장치를 셋업하는 방법에 있어서,
    상기 제1공정 챔버에서 상기 기판을 액 처리하는 액 처리 단계와;
    상기 무게 측정 유닛에서 상기 기판의 무게를 측정하여 상기 기판 상에 잔류되는 상기 유기 용제의 무게를 측정하는 무게 측정 단계를 포함하되,
    상기 무게 측정 단계는.
    상기 액 처리 단계 이전에, 상기 기판의 처리 전 무게를 측정하는 처리 전 측정 단계와;
    상기 액 처리 단계 이후에, 상기 기판의 처리 후 무게를 측정하는 처리 후 측정 단계를 포함하는 기판 처리 장치 셋업 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 처리 후 측정 단계 이후에, 상기 처리 전 무게 및 상기 처리 후 무게 간에 차이 값을 근거로 상기 잔류되는 유기 용제의 무게를 산출하는 무게 산출 단계를 더 포함하는 기판 처리 장치 셋업 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 무게 산출 단계에서 산출된 상기 유기 용제의 무게가 기설정 값을 벗어나면, 상기 유기 용제의 무게가 상기 기설정 값에 포함되도록 상기 제1공정 챔버에서 기판으로 공급되는 유기 용제의 유량을 조절하는 기판 처리 장치 셋업 방법.
  9. 삭제
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