KR102378335B1 - 약액 공급 장치 및 기판 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 약액 공급 장치 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 약액 공급 장치에 있어서, 내부에 수용 공간을 가지는 용기와; 상기 수용 공간 내에 설치되며 상기 수용 공간을 액이 수용되는 상부의 액 수용 공간과 하부의 가스 도입공간으로 구획하고, 상기 가스 내 버블을 분쇄하는 미공이 상하 방향으로 형성된 분쇄 플레이트와; 상기 가스 도입공간으로 상기 가스를 공급하는 가스 공급관과; 상기 액 수용 공간과 연결되어 상기 가스에 의해 기화된 상기 약액을 외부로 공급하는 증기 배출관을 포함한다.
Description
본 발명은 약액 공급 장치 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 중 사진 공정(photo-lithography process)은 웨이퍼 상에 원하는 패턴을 형성시키는 공정이다. 사진 공정은 보통 노광 설비가 연결되어 도포공정, 노광 공정, 그리고 현상 공정을 연속적으로 처리하는 스피너(spinner local) 설비에서 진행된다. 이러한 스피너 설비는 헥사메틸다이사이레인(Hexamethyl disilazane, 이하 HMDS) 도포 공정, 감광액 도포공정, 베이크 공정, 그리고 현상 공정을 순차적 또는 선택적으로 수행한다. 여기서, HMDS 공정은 감광액(PR:Photo-resist)의 도포 효율을 상승시키기 위한 약품을 웨이퍼 상에 공급하는 공정이고, 베이크 공정은 웨이퍼 상에 형성된 감광액막을 강화시키기 위해, 또는 웨이퍼의 온도가 기설정된 온도로 조절되기 위해 웨이퍼를 가열 및 냉각시키는 공정이다.
도 1은 HMDS 공정에 사용되는 일반적인 용기(10)이다. 용기(10)는 하우징(11)과 캐리어 가스 유입관(12), 그리고 가스 공급관(13)을 포함하고, 용기(10)의 내부에는 액상의 HMDS(14)가 저장된다. 일반적으로 캐리어 가스로는 질소 기체가 사용된다. HMDS(14)는 기판에 기체 형태로 공급되며, 이를 위해 캐리어 가스 유입관(12)으로부터 공급받은 질소가스는 용기(10) 내부에 HMDS(14)에 제공된다. 질소 가스는 가스 유입관(12)으로부터 용기(10) 내부에 배출될 때, 버블 형태로 배출된다. 다만, 이러한 버블 형태의 캐리어 가스 공급은 공급받는 주위에만 버블이 형성되어 전체영역의 액상의 HMDS(14)에 고루 공급되지 못한다. 이러한 이유로 가스 공급관(13)을 통해서 공급되는 HMDS 가스의 농도가 낮아져 전체 공정에 영향을 미치는 문제점이 있다.
본 발명은 액상의 약액을 효율적으로 기화시키기 위한 약액 공급 장치 및 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 기판에 공급되는 약액의 농도를 높일 수 있는 약액 공급 장치 및 기판 처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 약액 공급 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 내부에 수용 공간을 가지는 용기와; 상기 수용 공간 내에 설치되며 상기 수용 공간을 액이 수용되는 상부의 액 수용 공간과 하부의 가스 도입공간으로 구획하고, 상기 가스 내 버블을 분쇄하는 미공이 상하 방향으로 형성된 분쇄 플레이트와; 상기 가스 도입공간으로 상기 가스를 공급하는 가스 공급관과; 상기 액 수용 공간과 연결되어 상기 가스에 의해 기화된 상기 약액을 외부로 공급하는 증기 배출관을 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 분쇄 플레이트를 고정하는 고정 부재를 더 포함하고, 상기 용기는, 상기 공간을 가지는 바디와; 상기 바디의 상부를 덮는 커버 부재를 포함하되, 상기 고정부재는 상기 커버 부재 및 상기 분쇄 플레이트에 결합되어 상기 분쇄 플레이트를 고정한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 증기 배출관은 상기 커버 부재에 결합된다.
일 실시 예에 따르면, 상기 미공은 복수로 제공되고, 상기 복수의 미공은 상기 분쇄 플레이트의 전 영역에 걸쳐 형성된다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가스 공급관은 상기 가스 도입공간에 삽입되며 상부를 향하는 방향으로 토출구가 형성된 가스 토출라인을 더 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 약액은 헥사메틸다이사이레인(Hexamethyl disilazane)으로 제공된다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가스는 비활성 가스이다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 처리 공간을 가지는 하우징;과 상기 하우징 내부에 위치하며 기판이 놓이는 기판 지지 유닛;과 상기 기판 지지 유닛 상부에서 기판에 가스를 분사하는 분사 부재;와 그리고 상기 분사 부재에 액을 공급하는 약액 공급 장치를 포함하고, 상기 약액 공급 장치는, 내부에 수용 공간을 가지는 용기와; 상기 수용 공간 내에 설치되며 상기 수용 공간을 액이 수용되는 상부의 액 수용 공간과 하부의 가스 도입공간으로 구획하고, 상기 가스 내 버블을 분쇄하는 미공이 상하 방향으로 형성된 분쇄 플레이트와; 상기 가스 도입공간으로 상기 가스를 공급하는 가스 공급관과; 상기 액 수용 공간과 연결되어 상기 가스에 의해 기화된 상기 약액을 외부로 공급하는 증기 배출관을 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 약액 공급 장치는, 상기 분쇄 플레이트를 고정하는 고정부재를 더 포함하고, 상기 용기는, 상기 공간을 가지는 바디와; 상기 바디의 상부를 덮는 커버 부재를 포함하되, 상기 고정부재는 상기 커버 부재 및 상기 분쇄 플레이트에 결합되어 상기 분쇄 플레이트를 고정한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 증기 배출관은 상기 커버 부재에 결합된다.
일 실시 예에 따르면, 상기 미공은 복수로 제공되고, 상기 복수의 미공은 상기 분쇄 플레이트의 전 영역에 걸쳐 형성된다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가스 공급관은 상기 가스 도입공간에 삽입되며 상부를 향하는 방향으로 토출구가 형성된 가스 토출라인을 더 포함한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 액은 헥사메틸다이사이레인(Hexamethyl disilazane)으로 제공된다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가스는 비활성 가스이다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판 처리 장치는 도포 공정에 제공되는 액을 기화시켜 공급할 때, 공급되는 약액의 농도를 향상시키는 효과가 있다.
또한 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 캐리어 가스를 용기의 전체 영역에 고르게 공급하여, 약액의 기화를 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 HMDS 공급 용기를 나타낸 도면이다.
도 2는 기판 처리 장치의 일 실시예를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치를 A-A 방향에서 바라본 도면이다.
도 4는 도 2의 기판 처리 장치를 B-B 방향에서 바라본 도면이다.
도 5는 열처리 챔버의 일 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 6은 약액 공급 장치의 일 실시예를 보여주는 사시도이다.
도 7은 약액 공급 장치의 일 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 8 내지 도 9는 약액 공급 장치의 변형예들을 보여주는 단면도이다.
도 10은 약액 공급 장치에 제공되는 분쇄 플레이트의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 가스의 공급을 보여주는 도면이다.
도 12는 도 1의 HMDS 공급 용기에서 캐리어 가스의 버블을 보여주는 도면이다.
도 13은 도 6의 약액 공급 장치에 의한 캐리어 가스의 버블을 보여주는 도면이다.
도 2는 기판 처리 장치의 일 실시예를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치를 A-A 방향에서 바라본 도면이다.
도 4는 도 2의 기판 처리 장치를 B-B 방향에서 바라본 도면이다.
도 5는 열처리 챔버의 일 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 6은 약액 공급 장치의 일 실시예를 보여주는 사시도이다.
도 7은 약액 공급 장치의 일 실시예를 보여주는 단면도이다.
도 8 내지 도 9는 약액 공급 장치의 변형예들을 보여주는 단면도이다.
도 10은 약액 공급 장치에 제공되는 분쇄 플레이트의 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 캐리어 가스의 공급을 보여주는 도면이다.
도 12는 도 1의 HMDS 공급 용기에서 캐리어 가스의 버블을 보여주는 도면이다.
도 13은 도 6의 약액 공급 장치에 의한 캐리어 가스의 버블을 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 과장되었다.
본 실시예의 설비는 반도체 웨이퍼 또는 평판 표시 패널과 같은 기판에 대해 포토리소그래피 공정을 수행하는 데 사용된다. 특히 본 실시예의 설비는 기판에 대해 도포 공정, 현상 공정을 수행하는 데 사용된다. 아래에서는 기판으로 웨이퍼가 사용된 경우를 예로 들어 설명한다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 2는 기판 처리 장치(1)를 상부에서 바라본 도면이고, 도 3는 도 2의 장치(1)를 A-A 방향에서 바라본 도면이고, 도 4는 도 2의 기판 처리 장치(1)를 B-B 방향에서 바라본 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 인터페이스 모듈(700), 그리고 퍼지 모듈(800)을 포함한다. 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400) 그리고 인터페이스 모듈(700)은 순차적으로 일 방향으로 일렬로 배치된다. 퍼지 모듈(800)은 인터페이스 모듈(700) 내에 제공될 수 있다. 이와 달리 퍼지 모듈(800)은 인터페이스 모듈(700) 후단의 노광 장치가 연결되는 위치 또는 인터페이스 모듈(700)의 측부 등 다양한 위치에 제공될 수 있다.
이하, 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 그리고 인터페이스 모듈(700)이 배치된 방향을 제 1 방향(12)이라 한다. 상부에서 바라볼 때 제 1 방향(12)과 수직한 방향을 제 2 방향(14)이라 하고, 제 1 방향(12) 및 제 2 방향(14)과 각각 수직한 방향을 제 3 방향(16)이라 한다.
웨이퍼(W)는 카세트(20) 내에 수납된 상태로 이동된다. 카세트(20)는 외부로부터 밀폐될 수 있는 구조를 가진다. 일 예로 카세트(20)로는 전방에 도어를 가지는 전면 개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod; FOUP)가 사용될 수 있다.
이하에서는 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 인터페이스 모듈(700), 그리고 퍼지 모듈(800)에 대해 설명한다.
로드 포트(100)는 웨이퍼들(W)이 수납된 카세트(20)가 놓여지는 재치대(120)를 가진다. 재치대(120)는 복수개가 제공되며, 재치대들(120)은 제 2 방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 2에서는 4개의 재치대(120)가 제공된다.
인덱스 모듈(200)은 로드 포트(100)의 재치대(120)에 놓인 카세트(20)와 버퍼 모듈(300) 간에 웨이퍼(W)를 이송한다. 인덱스 모듈(200)은 프레임(210), 인덱스 로봇(220), 그리고 가이드 레일(230)을 포함한다. 프레임(210)은 대체로 내부가 빈 직육면체의 형상으로 제공되며, 로드 포트(100)와 버퍼 모듈(300) 사이에 배치된다. 인덱스 모듈(200)의 프레임(210)은 후술하는 버퍼 모듈(300)의 프레임(310)보다 낮은 높이로 제공될 수 있다. 인덱스 로봇(220)과 가이드 레일(230)은 프레임(210) 내에 배치된다. 인덱스 로봇(220)은 웨이퍼(W)를 직접 핸들링하는 핸드(221)가 제 1 방향(12), 제 2 방향(14), 제 3 방향(16)으로 이동 가능하고 회전될 수 있도록 4축 구동이 가능한 구조이다. 인덱스 로봇(220)은 핸드(221), 아암(222), 지지대(223), 그리고 받침대(224)를 포함한다. 핸드(221)는 아암(222)에 고정 설치된다. 아암(222)은 신축 가능한 구조 및 회전 가능한 구조로 제공된다. 지지대(223)는 그 길이 방향이 제 3 방향(16)을 따라 배치된다. 아암(222)은 지지대(223)를 따라 이동 가능하도록 지지대(223)에 결합된다. 지지대(223)는 받침대(224)에 고정결합된다. 가이드 레일(230)은 그 길이 방향이 제 2 방향(14)을 따라 배치되도록 제공된다. 받침대(224)는 가이드 레일(230)을 따라 직선 이동 가능하도록 가이드 레일(230)에 결합된다. 또한, 도시되지는 않았지만, 프레임(210)에는 카세트(20)의 도어를 개폐하는 도어 오프너가 더 제공된다.
버퍼 모듈(300)은 프레임(310), 제 1 버퍼(320), 제 2 버퍼(330), 냉각 챔버(350), 그리고 제 1 버퍼 로봇(360)을 포함한다. 프레임(310)은 내부가 빈 직육면체의 형상으로 제공되며, 인덱스 모듈(200)과 도포 및 현상 모듈(400) 사이에 배치된다. 제 1 버퍼(320), 제 2 버퍼(330), 냉각 챔버(350), 그리고 제 1 버퍼 로봇(360)은 프레임(310) 내에 위치된다. 냉각 챔버(350), 제 2 버퍼(330), 그리고 제 1 버퍼(320)는 순차적으로 아래에서부터 제 3 방향(16)을 따라 배치된다. 제 1 버퍼(320)는 후술하는 도포 및 현상 모듈(400)의 도포 모듈(401)과 대응되는 높이에 위치되고, 제 2 버퍼(330)와 냉각 챔버(350)는 후술하는 도포 및 현상 모듈(400)의 현상 모듈(402)과 대응되는 높이에 제공된다. 제 1 버퍼 로봇(360)은 제 2 버퍼(330), 냉각 챔버(350), 그리고 제 1 버퍼(320)와 제 2 방향(14)으로 일정 거리 이격되게 위치된다.
제 1 버퍼(320)와 제 2 버퍼(330)는 각각 복수의 웨이퍼들(W)을 일시적으로 보관한다. 제 2 버퍼(330)는 하우징(331)과 복수의 지지대들(332)을 가진다. 지지대들(332)은 하우징(331) 내에 배치되며, 서로 간에 제 3 방향(16)을 따라 이격되게 제공된다. 각각의 지지대(332)에는 하나의 웨이퍼(W)가 놓인다. 하우징(331)은 인덱스 로봇(220)과 제 1 버퍼 로봇(360)이 하우징(331) 내 지지대(332)에 웨이퍼(W)을 반입 또는 반출할 수 있도록 인덱스 로봇(220)이 제공된 방향과 제 1 버퍼 로봇(360)이 제공된 방향에 개구(도시되지 않음)를 가진다. 제 1 버퍼(320)는 제 2 버퍼(330)와 대체로 유사한 구조를 가진다. 다만, 제 1 버퍼(320)의 하우징(321)에는 제 1 버퍼 로봇(360)이 제공된 방향 및 도포 모듈(401)에 위치된 도포부 로봇(432)이 제공된 방향에 개구를 가진다. 제 1 버퍼(320)에 제공된 지지대(322)의 수와 제 2 버퍼(330)에 제공된 지지대(332)의 수는 동일하거나 상이할 수 있다. 일 예에 의하면, 제 2 버퍼(330)에 제공된 지지대(332)의 수는 제 1 버퍼(320)에 제공된 지지대(322)의 수보다 많을 수 있다.
제 1 버퍼 로봇(360)은 제 1 버퍼(320)와 제 2 버퍼(330) 간에 웨이퍼(W)를 이송시킨다. 제 1 버퍼 로봇(360)은 핸드(361), 아암(362), 그리고 지지대(363)를 포함한다. 핸드(361)는 아암(362)에 고정 설치된다. 아암(362)은 신축 가능한 구조로 제공되어, 핸드(361)가 제 2 방향(14)을 따라 이동 가능하도록 한다. 아암(362)은 지지대(363)를 따라 제 3 방향(16)으로 직선 이동 가능하도록 지지대(363)에 결합된다. 지지대(363)는 제 2 버퍼(330)에 대응되는 위치부터 제 1 버퍼(320)에 대응되는 위치까지 연장된 길이를 가진다. 지지대(363)는 이보다 상부 또는 하부 방향으로 더 길게 제공될 수 있다. 제 1 버퍼 로봇(360)은 핸드(361)가 제 2 방향(14) 및 제 3 방향(16)을 따른 2축 구동만 되도록 제공될 수 있다.
냉각 챔버(350)는 각각 웨이퍼(W)를 냉각한다. 냉각 챔버(350)는 하우징(351)과 냉각 플레이트(352)를 포함한다. 냉각 플레이트(352)는 웨이퍼(W)가 놓이는 상면 및 웨이퍼(W)를 냉각하는 냉각 수단(353)을 가진다. 냉각 수단(353)으로는 냉각수에 의한 냉각이나 열전 소자를 이용한 냉각 등 다양한 방식이 사용될 수 있다. 또한, 냉각 챔버(350)에는 웨이퍼(W)를 냉각 플레이트(352) 상에 위치시키는 리프트 핀 어셈블리가 제공될 수 있다. 하우징(351)은 인덱스 로봇(220) 및 현상 모듈(402)에 제공된 현상부 로봇이 냉각 플레이트(352)에 웨이퍼(W)를 반입 또는 반출할 수 있도록 인덱스 로봇(220)이 제공된 방향 및 현상부 로봇이 제공된 방향에 개구를 가진다. 또한, 냉각 챔버(350)에는 상술한 개구를 개폐하는 도어들이 제공될 수 있다.
도포 모듈(401)은 웨이퍼(W)에 대해 포토레지스트와 같은 감광액을 도포하는 공정 및 레지스트 도포 공정 전후에 웨이퍼(W)에 대해 가열 및 냉각과 같은 열처리 공정을 포함한다. 도포 모듈(401)은 레지스트 도포 챔버(410), 열처리 챔버(500), 베이크 챔버(420), 그리고 반송 챔버(430)를 가진다. 레지스트 도포 챔버(410), 열처리 챔버(500), 베이크 챔버(420), 그리고 반송 챔버(430)는 제 2 방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 레지스트 도포 챔버(410)는 복수 개가 제공되며, 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 베이크 챔버(420)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다.
반송 챔버(430)는 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 1 버퍼(320)와 제 1 방향(12)으로 나란하게 위치된다. 반송 챔버(430) 내에는 도포부 로봇(432)과 가이드 레일(433)이 위치된다. 반송 챔버(430)는 대체로 직사각의 형상을 가진다. 도포부 로봇(432)은 베이크 챔버들(420), 레지스트 도포 챔버들(410), 그리고 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 1 버퍼(320)간에 웨이퍼(W)를 이송한다. 가이드 레일(433)은 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 나란하도록 배치된다. 가이드 레일(433)은 도포부 로봇(432)이 제 1 방향(12)으로 직선 이동되도록 안내한다. 도포부 로봇(432)은 핸드(434), 아암(435), 지지대(436), 그리고 받침대(437)를 가진다. 핸드(434)는 아암(435)에 고정 설치된다. 아암(435)은 신축 가능한 구조로 제공되어 핸드(434)가 수평 방향으로 이동 가능하도록 한다. 지지대(436)는 그 길이 방향이 제 3 방향(16)을 따라 배치되도록 제공된다. 아암(435)은 지지대(436)를 따라 제 3 방향(16)으로 직선 이동 가능하도록 지지대(436)에 결합된다. 지지대(436)는 받침대(437)에 고정 결합되고, 받침대(437)는 가이드 레일(433)을 따라 이동 가능하도록 가이드 레일(433)에 결합된다.
레지스트 도포 챔버들(410)은 모두 동일한 구조를 가진다. 다만, 각각의 레지스트 도포 챔버(410)에서 사용되는 포토 레지스트의 종류는 서로 상이할 수 있다. 일 예로서 포토 레지스트로는 화학 증폭형 레지스트(chemical amplification resist)가 사용될 수 있다. 레지스트 도포 챔버(410)는 웨이퍼(W) 상에 포토 레지스트를 도포한다. 레지스트 도포 챔버(410)는 하우징(411), 지지 플레이트(412), 그리고 노즐(413)을 가진다. 하우징(411)은 상부가 개방된 컵 형상을 가진다. 지지 플레이트(412)는 하우징(411) 내에 위치되며, 웨이퍼(W)를 지지한다. 지지 플레이트(412)는 회전 가능하게 제공된다. 노즐(413)은 지지 플레이트(412)에 놓인 웨이퍼(W) 상으로 포토 레지스트를 공급한다. 노즐(413)은 원형의 관 형상을 가지고, 웨이퍼(W)의 중심으로 포토 레지스트를 공급할 수 있다. 선택적으로 노즐(413)은 웨이퍼(W)의 직경에 상응하는 길이를 가지고, 노즐(413)의 토출구는 슬릿으로 제공될 수 있다. 또한, 추가적으로 레지스트 도포 챔버(410)에는 포토 레지스트가 도포된 웨이퍼(W) 표면을 세정하기 위해 탈이온수와 같은 세정액을 공급하는 노즐(414)이 더 제공될 수 있다.
열처리 챔버(500)는 기판의 상면에 약액을 공급한다. 일 예로 약액은 헥사메틸다이사이레인(Hexamethyl disilazane)일 수 있다. 본 실시예에서는 열처리 챔버(500)는 가열 수단을 가진 것을 예시로 제공한다. 다만, 이와 달리 열처리 챔버(500)는 냉각 플레이트 또는 가열 플레이트를 포함하여 제공할 수 있다. 냉각 플레이트에는 냉각수 또는 열전 소자와 같은 냉각 수단이 제공된다. 또한 가열 플레이트에는 열선 또는 열전 소자와 같은 가열 수단이 제공될 수 있다. 냉각 플레이트와 가열 플레이트는 하나의 열처리 챔버(500) 내에 각각 제공될 수 있다. 선택적으로 열처리 챔버(500)들 중 일부는 냉각 플레이트만을 구비하고, 다른 일부는 가열 플레이트만을 구비할 수 있다.
베이크 챔버(420)는 웨이퍼(W)를 열처리한다. 예컨대, 베이크 챔버들(420)은 포토 레지스트를 도포하기 전에 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 가열하여 웨이퍼(W) 표면의 유기물이나 수분을 제거하는 프리 베이크(prebake) 공정이나 포토레지스트를 웨이퍼(W) 상에 도포한 후에 행하는 소프트 베이크(soft bake) 공정 등을 수행하고, 각각의 가열 공정 이후에 웨이퍼(W)를 냉각하는 냉각 공정 등을 수행한다. 베이크 챔버(420)는 냉각 플레이트(421) 또는 가열 플레이트(422)를 가진다. 냉각 플레이트(421)에는 냉각수 또는 열전 소자와 같은 냉각 수단(423)이 제공된다. 또한 가열 플레이트(422)에는 열선 또는 열전 소자와 같은 가열 수단(424)이 제공된다. 베이크 챔버(420)들 중 일부는 냉각 플레이트(421)만을 구비하고, 다른 일부는 가열 플레이트(422)만을 구비할 수 있다. 선택적으로 냉각 플레이트(421)와 가열 플레이트(422)는 하나의 베이크 챔버(420) 내에 각각 제공될 수 있다.
현상 모듈(402)은 웨이퍼(W) 상에 패턴을 얻기 위해 현상액을 공급하여 포토 레지스트의 일부를 제거하는 현상 공정, 및 현상 공정 전후에 웨이퍼(W)에 대해 수행되는 가열 및 냉각과 같은 열처리 공정을 포함한다. 현상모듈(402)은 현상 챔버(460), 베이크 챔버(470), 그리고 반송 챔버(480)를 가진다. 현상 챔버(460), 베이크 챔버(470), 그리고 반송 챔버(480)는 제 2 방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 따라서 현상 챔버(460)와 베이크 챔버(470)는 반송 챔버(480)를 사이에 두고 제 2 방향(14)으로 서로 이격되게 위치된다. 현상 챔버(460)는 복수 개가 제공되며, 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다.
반송 챔버(480)는 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 2 버퍼(330)와 제 1 방향(12)으로 나란하게 위치된다. 반송 챔버(480) 내에는 현상부 로봇(482)과 가이드 레일(483)이 위치된다. 반송 챔버(480)는 대체로 직사각의 형상을 가진다. 현상부 로봇(482)은 베이크 챔버들(470), 현상 챔버들(460), 그리고 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 2 버퍼(330)와 냉각 챔버(350) 간에 웨이퍼(W)를 이송한다. 가이드 레일(483)은 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 나란하도록 배치된다. 가이드 레일(483)은 현상부 로봇(482)이 제 1 방향(12)으로 직선 이동되도록 안내한다. 현상부 로봇(482)은 핸드(484), 아암(485), 지지대(486), 그리고 받침대(487)를 가진다. 핸드(484)는 아암(485)에 고정 설치된다. 아암(485)은 신축 가능한 구조로 제공되어 핸드(484)가 수평 방향으로 이동 가능하도록 한다. 지지대(486)는 그 길이 방향이 제 3 방향(16)을 따라 배치되도록 제공된다. 아암(485)은 지지대(486)를 따라 제 3 방향(16)으로 직선 이동 가능하도록 지지대(486)에 결합된다. 지지대(486)는 받침대(487)에 고정 결합된다. 받침대(487)는 가이드 레일(483)을 따라 이동 가능하도록 가이드 레일(483)에 결합된다.
현상 챔버들(460)은 모두 동일한 구조를 가진다. 다만, 각각의 현상 챔버(460)에서 사용되는 현상액의 종류는 서로 상이할 수 있다. 현상 챔버(460)는 웨이퍼(W) 상의 포토 레지스트 중 광이 조사된 영역을 제거한다. 이때, 보호막 중 광이 조사된 영역도 같이 제거된다. 선택적으로 사용되는 포토 레지스트의 종류에 따라 포토 레지스트 및 보호막의 영역들 중 광이 조사되지 않은 영역만이 제거될 수 있다.
현상 챔버(460)는 하우징(461), 지지 플레이트(462), 그리고 노즐(463)을 가진다. 하우징(461)은 상부가 개방된 컵 형상을 가진다. 지지 플레이트(462)는 하우징(461) 내에 위치되며, 웨이퍼(W)를 지지한다. 지지 플레이트(462)는 회전 가능하게 제공된다. 노즐(463)은 지지 플레이트(462)에 놓인 웨이퍼(W) 상으로 현상액을 공급한다. 노즐(463)은 원형의 관 형상을 가지고, 웨이퍼(W)의 중심으로 현상액 공급할 수 있다. 선택적으로 노즐(463)은 웨이퍼(W)의 직경에 상응하는 길이를 가지고, 노즐(463)의 토출구는 슬릿으로 제공될 수 있다. 또한, 현상 챔버(460)에는 추가적으로 현상액이 공급된 웨이퍼(W) 표면을 세정하기 위해 탈이온수와 같은 세정액을 공급하는 노즐(464)이 더 제공될 수 있다.
베이크 챔버(470)는 웨이퍼(W)를 열처리한다. 예컨대, 베이크 챔버들(470)은 현상 공정이 수행되기 전에 웨이퍼(W)를 가열하는 포스트 베이크 공정 및 현상 공정이 수행된 후에 웨이퍼(W)를 가열하는 하드 베이크 공정 및 각각의 베이크 공정 이후에 가열된 웨이퍼를 냉각하는 냉각 공정 등을 수행한다. 베이크 챔버(470)는 냉각 플레이트(471) 또는 가열 플레이트(472)를 가진다. 냉각 플레이트(471)에는 냉각수 또는 열전 소자와 같은 냉각 수단(473)이 제공된다. 또는 가열 플레이트(472)에는 열선 또는 열전 소자와 같은 가열 수단(474)이 제공된다. 베이크 챔버(470)들 중 일부는 냉각 플레이트(471)만을 구비하고, 다른 일부는 가열 플레이트(472)만을 구비할 수 있다. 선택적으로 냉각 플레이트(471)와 가열 플레이트(472)는 하나의 베이크 챔버(470) 내에 각각 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이 도포 및 현상 모듈(400)에서 도포 모듈(401)과 현상 모듈(402)은 서로 간에 분리되도록 제공된다. 또한, 상부에서 바라볼 때 도포 모듈(401)과 현상 모듈(402)은 동일한 챔버 배치를 가질 수 있다.
인터페이스 모듈(700)은 웨이퍼(W)를 이송한다. 인터페이스 모듈(700)은 프레임(710), 제 1 버퍼(720), 제 2 버퍼(730), 그리고 인터페이스 로봇(740)를 포함한다. 제 1 버퍼(720), 제 2 버퍼(730), 그리고 인터페이스 로봇(740)은 프레임(710) 내에 위치된다. 제 1 버퍼(720)와 제 2 버퍼(730)는 서로 간에 일정거리 이격되며, 서로 적층되게 배치된다. 제 1 버퍼(720)는 제 2 버퍼(730)보다 높게 배치된다.
인터페이스 로봇(740)은 제 1 버퍼(720) 및 제 2 버퍼(730)와 제 2 방향(14)으로 이격되게 위치된다. 인터페이스 로봇(740)은 제 1 버퍼(720), 제 2 버퍼(730), 그리고 노광 장치(900) 간에 웨이퍼(W)를 운반한다.
제 1 버퍼(720)는 공정이 수행된 웨이퍼(W)들이 노광 장치(900)로 이동되기 전에 이들을 일시적으로 보관한다. 그리고 제 2 버퍼(730)는 노광 장치(900)에서 공정이 완료된 웨이퍼(W)들이 이동되기 전에 이들을 일시적으로 보관한다. 제 1 버퍼(720)는 하우징(721)과 복수의 지지대들(722)을 가진다. 지지대들(722)은 하우징(721) 내에 배치되며, 서로 간에 제 3 방향(16)을 따라 이격되게 제공된다. 각각의 지지대(722)에는 하나의 웨이퍼(W)가 놓인다. 하우징(721)은 인터페이스 로봇(740) 및 전처리 로봇(632)이 하우징(721) 내로 지지대(722)에 웨이퍼(W)를 반입 또는 반출할 수 있도록 인터페이스 로봇(740)이 제공된 방향 및 전처리 로봇(632)이 제공된 방향에 개구를 가진다. 제 2 버퍼(730)는 제 1 버퍼(720)와 유사한 구조를 가진다. 인터페이스 모듈에는 웨이퍼에 대해 소정의 공정을 수행하는 챔버의 제공 없이 상술한 바와 같이 버퍼들 및 로봇만 제공될 수 있다.
도 5는 HMDS 공정을 수행하는 열처리 챔버의 단면도이다. 도 5를 참조하면, 열처리 챔버(500)는 하우징(510), 지지 유닛(520), 분사 부재(530), 구동기(540) 그리고 약액 공급 장치(600)를 포함한다.
하우징(510)은 HMDS 공정을 수행하는 공간을 제공한다. 하우징(510)은 커버 부재(511)와 받침대(512)을 포함한다. 커버 부재(511)는 기판의 출입을 할 때, 상부로 이동한다. 커버 부재(511)는 HMDS 공정이 수행될 때는 하부로 이동해 받침대(512)와 마주한다.
지지 유닛(520)은 지지판(521)과 히터(522)을 포함한다. 지지판(521)은 HMDS공정시 기판이 놓인다. 히터(522)는 HMDS 공정시 기판을 가열한다. 히터(522)는 지지판(521)의 내부에 위치한다. 히터(522)는 복수개가 제공될 수 있다.
분사 부재(530)는 약액 공급 장치(600)으로부터 공급받은 가스를 기판의 상면에 공급한다. 분사부재(530)는 커버 부재(511)에 고정 결합된다.
도 6은 약액 공급 장치을 보여주는 사시도이고, 도 7은 약액 공급 장치의 단면도이다. 도 6과 도 7을 참조하면, 약액 공급 장치(600)는 용기(610), 분쇄 플레이트(620), 가스 공급관(630), 증기 배출관(640), 커버 부재(650), 고정 부재(660), 지지 부재(662) 그리고 약액 공급관(670)을 포함한다.
용기(610)는 기판에 공급되는 약액을 보관한다. 용기(610)는 원통형의 형상을 가진다. 용기(610)는 상부가 개방되어 있다. 일 예로 약액은 헥사메틸다이사이레인(Hexamethyldisilazane, HMDS)일 수 있다.
가스 공급관(630)은 용기(610)에 캐리어 가스를 공급한다. 가스 공급관(630)은 연결관(631)과 가스 토출 라인(632)을 포함한다. 가스 토출 라인(632)은 가스 도입공간(602)에 위치한다. 가스 토출 라인(632)은 그 길이 방향이 분쇄 플레이트(620)와 평행하게 제공된다. 가스 토출 라인(632)에는 캐리어 가스를 토출하는 토출구(633)가 형성된다. 토출구(633)는 가스 토출 라인(632)의 길이방향으로 복수개가 제공된다. 도 7과 같이 토출구는 가스 토출 라인(632)의 상부 및 하부를 향하는 방향으로 형성될 수 있다. 또는 도 8과 같이, 토출구(633)는 가스 토출 라인(632)의 상부를 향하는 방향으로 형성될 수 있다. 또는, 도 9와 같이 토출구(633)는 가스 토출 라인(632)의 하부를 향하는 방향으로 형성될 수 있다.
도 10은 분쇄 플레이트를 보여주는 평면도이다. 도 6 내지 도 8을 참조하면, 분쇄 플레이트(620)는 용기(610)에 내부에 위치한다. 분쇄 플레이트(620)는 용기(610)내 공간을 상부와 하부로 구획한다. 상부의 공간은 액상의 약액이 수용되는 액 수용 공간(601)으로 제공된다. 하부의 공간은 캐리어 가스가 도입되는 가스 도입 공간(602)으로 제공된다. 분쇄 플레이트(620)는 상하 방향으로 미공(621)이 형성된다. 일 예로, 미공(621)의 크기는 토출구(633)의 크기와 동일하게 제공될 수 있다. 미공(621)은 복수개가 형성된다. 미공(621)은 분쇄 플레이트(620)의 전체영역에 고르게 제공될 수 있다. 미공(621)은 가스 공급관(630)에서 공급된 캐리어 가스를 액과 접촉하게 하여 액의 기화를 효과적으로 할 수 있게 한다.
연결관(631)은 외부로부터 캐리어 가스를 공급한다. 연결관(631)은 수직으로 제공된다. 연결관(631)은 가스 토출 라인(632)로부터 연장되어 커버 부재(650)에 고정결합된다. 일 예로 공급되는 캐리어 가스는 비활성 가스일 수 있다. 캐리어 가스는 질소 가스일 수 있다. 이와는 달리 연결관(631)은 가스 도입공간(602)에 제공되는 가스 토출 라인(632)과 그 길이 방향으로 연결되어 제공될 수 있다.
증기 배출관(640)은 기화된 액이 기판의 상면에 공급되는 통로로 제공된다. 증기 배출관(640)에는 캐리어 가스 및 기화된 약액이 혼합된 혼합 가스가 흐른다. 증기 배출관(640)은 용기(610)의 상벽에 결합될 수 있다. 일 예로, 증기 배출관(640)은 후술하는 커버 부재(650)에 결합될 수 있다.
커버 부재(650)는 용기(610)의 상부에 제공된다. 커버 부재(650)에는 연결관(631), 증기 배출관(640), 그리고 후술하는 약액 공급관(670)이 고정 결합될 수 있다. 증기 배출관(640)은 커버 부재(650)의 중심에 결합될 수 있다.
고정 부재(660)는 분쇄 플레이트(620)를 고정한다. 고정 부재(660)는 분쇄 플레이트(620)가 수용 공간 내의 특정 위치에서 고정되도록 한다. 일 예로, 고정 부재(660)는 분쇄 플레이트(620) 및 커버 부재(650)에 결합되어 분쇄 플레이트(620)를 고정할 수 있다. 고정 부재(660)는 상하 방향으로 제공되는 원기둥 형상일 수 있다. 고정 부재(660)의 일단은 커버 부재(650)에 결합하고, 타단은 분쇄 플레이트(620)의 중심부에 결합할 수 있다. 일 예로, 고정 부재(660)의 일단은 지지 부재(662)를 통해 커버 부재(650)에 결합할 수 있다. 고정 부재(660)가 분쇄 플레이트(620)를 고정하는 방식은 이에 한하지 않고, 용기 내의 수용 공간에서 분쇄 플레이트(620)가 고정될 수 있는 것이라면 어떠한 방식이든 무방하다.
약액 공급관(670)은 용기(610)의 내부로 액상의 약액을 공급한다. 약액은 헥사메틸다이사이레인(Hexamethyl disilazanen HMDS)일 수 있다. 약액 공급관(670)은 액 수용 공간(601)과 연결된다. 약액 공급관(670)은 커버 부재(650)에 결합될 수 있다.
아래에서는, 약액 공급 장치에서 액이 기화되어 기판에 공급되는 방법을 설명한다.
도 11은 일 실시예에 따른 캐리어 가스의 공급을 보여주는 도면이고, 도 12는 일반적인 HMDS 공급 용기에서 캐리어 가스의 버블을 보여주는 도면이고, 도 13에서는 일 실시예에 따른 캐리어 가스의 버블을 보여주는 도면이다.
약액 공급관(670)을 통해 용기의 수용 공간에 액을 공급한다. 캐리어 가스는 가스 토출 라인(632)의 토출구(633)를 통해서 액에 공급된다. 토출구(633)를 빠져나온 캐리어 가스는 버블 형태가 된다. 도 12를 참조하면, 일반적인 HMDS 용기에서는 버블이 가스 유입관(12)의 출구 주위에서만 발생하고, HDMS를 충분히 기화시키지 못한다. 그러나, 도 13을 참조하여, 일 실시예에 의하면 버블은 분쇄 플레이트(620)의 미공(621)을 통과하면서 분쇄된다. 미공(621)을 통과한 후에는 미공(621)을 통과하기 전보다 버블의 크기가 작아지고, 버블의 수는 더욱 많아진다. 따라서, 총 버블의 표면적이 넓어진다. 또한, 미공(621)이 분쇄 플레이트(620)의 전체 영역에 고르게 퍼져 있으므로, 버블이 미공(621)을 통과하면서 약액에 고르게 퍼질 수 있다. 따라서, 약액의 기화를 촉진하여 더욱 많은 양의 액상의 약액을 기화시킬 수 있다. 기화된 약액은 증기 배출관(640)으로 유입되어 분사 부재(530)를 통해 기판에 공급된다.
상술한 실시예에서는 HMDS 공정에 사용되는 액을 캐리어 가스를 이용해 기화하여 공급하는 열처리 챔버를 예를 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 예에 한정되지 않으며, 캐리어 가스를 공급하여 액을 기화해 공급하는 장치에 모두 적용 가능하다.
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.
1: 기판 처리 장치 600: 약액 공급 장치
610: 용기 620: 분쇄 플레이트
621: 미공 630: 가스 공급관
640: 증기 배출관 650: 커버 부재
610: 용기 620: 분쇄 플레이트
621: 미공 630: 가스 공급관
640: 증기 배출관 650: 커버 부재
Claims (14)
- 약액을 공급하는 장치에 있어서,
내부에 수용 공간을 가지는 용기와;
상기 용기의 상부를 덮는 커버 부재와;
상기 수용 공간 내에 설치되며 상기 수용 공간을 액이 수용되는 상부의 액 수용 공간과 하부의 가스 도입공간으로 구획하고, 상기 가스 내 버블을 분쇄하는 미공이 상하 방향으로 형성된 분쇄 플레이트와;
상기 커버 부재 및 상기 분쇄 플레이트에 결합되어 상기 분쇄 플레이트를 고정하는 고정 부재와;
상기 가스 도입공간으로 상기 가스를 공급하는 가스 공급관과;
상기 액 수용 공간과 연결되어 상기 가스에 의해 기화된 상기 약액을 외부로 공급하는 증기 배출관을 포함하는 약액 공급 장치.
- 제1항에 있어서,
고정상기 가스 공급관은,
상기 커버 부재의 상측에서 삽입되어 상기 분쇄 플레이트를 관통하는 연결관과;
상기 연결관에 연결되어 상기 분쇄 플레이트의 하부에서 가스를 토출하는 가스 토출 라인을 포함하는 약액 공급 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 증기 배출관은,
상기 커버 부재에 결합되고, 상부에서 바라보았을 때 상기 고정 부재와 중첩되게 위치하며,
상기 고정 부재는,
상기 커버 부재로부터 일정 거리 이격된 위치에서 지지 부재를 통해 상기 커버 부재에 결합되는 약액 공급 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미공은 복수로 제공되고,
상기 복수의 미공은 상기 분쇄 플레이트의 전 영역에 걸쳐 형성되는 약액 공급 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 공급관은 상기 가스 도입공간에 삽입되며 상부를 향하는 방향으로 토출구가 형성된 가스 토출라인을 더 포함하는 약액 공급 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 약액은 헥사메틸다이사이레인(Hexamethyl disilazane)으로 제공되는 약액 공급 장치.
- 제6항에 있어서,
상기 가스는 비활성 가스인 약액 공급 장치.
- 기판을 처리하는 장치에 있어서,
처리 공간을 가지는 하우징;과
상기 하우징 내부에 위치하며 기판이 놓이는 기판 지지 유닛;과
상기 기판 지지 유닛 상부에서 기판에 가스를 분사하는 분사 부재;와 그리고
상기 분사 부재에 액을 공급하는 약액 공급 장치를 포함하고,
상기 약액 공급 장치는,
내부에 수용 공간을 가지는 용기와;
상기 용기의 상부를 덮는 커버 부재와;
상기 수용 공간 내에 설치되며 상기 수용 공간을 액이 수용되는 상부의 액 수용 공간과 하부의 가스 도입공간으로 구획하고, 상기 가스 내 버블을 분쇄하는 미공이 상하 방향으로 형성된 분쇄 플레이트와;
상기 커버 부재 및 상기 분쇄 플레이트에 결합되어 상기 분쇄 플레이트를 고정하는 고정 부재와;
상기 가스 도입공간으로 상기 가스를 공급하는 가스 공급관과;
상기 액 수용 공간과 연결되어 상기 가스에 의해 기화된 상기 약액을 외부로 공급하는 증기 배출관을 포함하는 기판 처리 장치.
- 제8항에 있어서,
상기 가스 공급관은,
상기 커버 부재의 상측에서 삽입되어 상기 분쇄 플레이트를 관통하는 연결관과;
상기 연결관에 연결되어 상기 분쇄 플레이트의 하부에서 가스를 토출하는 가스 토출 라인을 포함하는 기판 처리 장치.
- 제9항에 있어서,
상기 커버 부재에 결합되고, 상부에서 바라보았을 때 상기 고정 부재와 중첩되게 위치하며,
상기 고정 부재는,
상기 커버 부재로부터 일정 거리 이격된 위치에서 지지 부재를 통해 상기 커버 부재에 결합되는 기판 처리 장치.
- 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 미공은 복수로 제공되고,,
상기 복수의 미공은 상기 분쇄 플레이트의 전 영역에 걸쳐 형성되는 기판 처리 장치.
- 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 공급관은 상기 가스 도입공간에 삽입되며 상부를 향하는 방향으로 토출구가 형성된 가스 토출라인을 더 포함하는 기판 처리 장치.
- 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 약액은 헥사메틸다이사이레인(Hexamethyl disilazane)으로 제공되는 기판 처리 장치.
- 제13항에 있어서,
상기 가스는 비활성 가스인 기판 처리 장치.
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