KR102533055B1 - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는, 처리 공간을 가지는 하우징; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지판을 가지는 기판 지지 유닛; 및 상기 지지판의 상부에서 상기 기판에 처리액을 공급하는 액 공급 유닛;을 포함하되, 상기 액 공급 유닛은, 상기 처리액이 토출되는 토출구를 가지는 노즐 부재; 상기 노즐 부재를 이동시키는 구동 부재; 및 상기 구동 부재를 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 처리액 토출시 상기 기판의 종류에 따라 상기 토출구의 상기 지지판의 상면으로부터의 높이를 상이하도록 조절하는 제어기;를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판을 액 처리하는 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 HMDS(Hexamethyl disilazane) 공정, 도포공정, 베이크 공정, 그리고 현상 공정을 순차적 또는 선택적으로 수행한다.
도 1 및 도 2는 일반적인 기판 처리 장치의 노즐이 기판으로 처리액을 토출하는 모습을 나타낸 도면들이다. 도 1 및 도 2을 참고하면, 현상 공정을 수행하는 기판 처리 장치 등 기판 상에 처리액을 공급하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치의 경우, 특히, 서로 상이한 각도로 액을 토출하는 복수개의 노즐(11, 13)이 제공된 경우, 각각의 노즐(11, 13)의 토출구에서 토출되는 액이 기판(21) 상에 도달된 위치 간의 거리(15, 17)를 서로 일정하게 유지하기 위해 노즐의 높이는 처리액 토출 시 일정 높이로 제공된다. 그러나, 기판(21)은 막(23) 형성 여부 또는 복수개의 층으로 제공되었는지 여부 등에 따라 종류 별로 서로 상이한 두께를 가지게 되고, 기판을 지지하는 지지판(19) 상에 서로 상이한 두께의 기판(21)이 제공되는 경우, 각각의 노즐(11, 13)의 토출구에서 토출되는 액이 기판 상에 도달된 위치 간의 거리(15, 17) 또한 서로 상이해지는 문제가 있다.
본 발명은 기판의 종류에 따라 처리액을 토출하는 토출구의 높이를 조절할 수 있는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 복수개의 노즐의 토출구에서 토출되는 액이 기판 상에 도달된 위치 간의 거리를 서로 일정하게 유지할 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 따르면, 기판 처리 장치는 기판 처리 장치에 있어서, 처리 공간을 가지는 하우징; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지판을 가지는 기판 지지 유닛; 및 상기 지지판의 상부에서 상기 기판에 처리액을 공급하는 액 공급 유닛;을 포함하되, 상기 액 공급 유닛은, 상기 처리액이 토출되는 토출구를 가지는 노즐 부재; 상기 노즐 부재를 이동시키는 구동 부재; 및 상기 구동 부재를 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 처리액 토출시 상기 기판의 종류에 따라 상기 지지판의 상면으로부터 상기 토출구의 높이가 상이하도록 상기 구동 부재를 제어하는 제어기;를 포함한다.
상기 제어기는 각각의 상기 기판의 상면으로부터 상기 토출구의 높이가 일정하도록 조절한다.
상기 노즐 부재는 서로 다른 처리액을 상기 지지판에 놓인 기판으로 토출하는 제 1 노즐 및 제 2 노즐을 포함한다
상기 제 1 노즐은 상기 제 2 노즐보다 상기 기판의 중심에 더 인접하도록 처리액을 토출하되, 상기 제 1 노즐은 상기 기판을 향해 수직으로 처리액을 토출하고, 상기 제 2 노즐은 상기 기판의 중심을 향해 경사지는 방향으로 처리액을 토출한다.
상기 제 1 노즐 및 상기 제 2 노즐은 하나의 아암에 고정되게 제공된다.
상기 기판 처리 장치는 상기 하우징의 외부에 제공되고, 기판이 수납된 카세트가 놓이는 재치대;를 더 포함하되, 상기 카세트에는 상기 카세트 내에 수납된 기판의 종류를 나타내는 기판 식별기가 제공되고, 상기 재치대에는 상기 기판 식별기를 판독하여 판독 결과를 상기 제어기로 전달하는 기판 식별 판독기가 제공된다.
상기 제 1 노즐은 현상액을 토출하는 노즐이고, 상기 제 2 노즐은 린스액을 토출하는 노즐일 수 있다.
상기 지지판은 기판을 회전시키는 스핀 헤드로 제공될 수 있다.
상기 제어기는 상기 지지판에 제 1 기판이 놓인 경우 기판의 상면으로부터의 상기 토출구의 높이와 상기 지지판에 상기 제 1 기판과 두께가 상이한 제 2 기판이 놓인 경우 기판의 상면으로부터의 상기 토출구의 높이를 동일하게 조절한다.
또한, 본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다. 일 실시 예에 따르면, 지지판에 지지된 기판 상에 처리액을 공급하여 기판을 처리하는 기판 처리 방법은, 처리액 토출시 상기 지지판에 지지된 기판의 종류에 따라 처리액이 토출되는 토출구의 높이를 상이하도록 조절한다.
상기 높이의 조절은 상기 지지판의 상면으로부터의 높이를 상이하도록 조절하는 것을 포함한다.
상기 높이의 조절은 상기 지지판에 제 1 기판이 놓인 경우 기판의 상면으로부터의 상기 토출구의 높이와 상기 지지판에 상기 제 1 기판과 두께가 상이한 제 2 기판이 놓인 경우 기판의 상면으로부터의 상기 토출구의 높이를 동일하게 조절하는 것을 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 본 발명의 장치 및 방법은 기판의 종류에 따라 처리액을 토출하는 토출구의 높이를 조절할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 본 발명의 장치 및 방법은 복수개의 노즐의 토출구에서 토출되는 액이 기판 상에 도달된 위치 간의 거리를 서로 일정하게 유지할 수 있다.
도 1 및 도 2는 일반적인 기판 처리 장치의 노즐이 기판으로 처리액을 토출하는 모습을 나타낸 도면들이다.
도 3은 기판 처리 장치(1)를 상부에서 바라본 도면이다.
도 4는 도 3의 기판 처리 장치(1)를 A-A 방향에서 바라본 도면이다.
도 5는 도 3의 기판 처리 장치(1)를 B-B 방향에서 바라본 도면이다.
도 6은 도 3의 현상 챔버를 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 3의 현상 챔버를 나타낸 측면도이다.
도 8은 도 6의 노즐 부재를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 6의 액 공급 유닛을 나타낸 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 실시 예의 기판 처리 장치는 반도체 웨이퍼 또는 평판 표시 패널과 같은 기판에 대해 포토리소그래피 공정을 수행하는 데 사용된다. 특히 본 실시 예의 기판 처리 장치는 기판에 대해 도포 공정, 현상 공정을 수행하는 데 사용된다. 아래에서는 기판으로 웨이퍼가 사용된 경우를 예로 들어 설명한다
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(1)를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 3은 기판 처리 장치(1)를 상부에서 바라본 도면이고, 도 4는 도 3의 기판 처리 장치(1)를 A-A 방향에서 바라본 도면이고, 도 5는 도 3의 기판 처리 장치(1)를 B-B 방향에서 바라본 도면이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400) 그리고 인터페이스 모듈(700)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.
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) 그리고 인터페이스 모듈(700)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 3에서는 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 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 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. 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 버퍼 로봇(360)이 하우징(331) 내 지지대(332)에 웨이퍼(W)을 반입 또는 반출할 수 있도록 인덱스 로봇(220)이 제공된 방향과 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 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.
버퍼 로봇(360)은 제 1 버퍼(320)와 제 2 버퍼(330) 간에 웨이퍼(W)를 이송시킨다. 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. 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), 베이크 챔버(420), 그리고 반송 챔버(430)를 가진다. 레지스트 도포 챔버(410), 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), 기판 지지 유닛(412), 그리고 액 공급 유닛(413)을 가진다. 또한, 레지스트 도포 챔버(410)는 포토 레지스트가 도포된 웨이퍼(W) 표면을 세정하기 위해 탈이온수와 같은 세정액을 공급하는 노즐(414)을 더 포함할 수 있다.
하우징(411)은 상부가 개방된 컵 형상을 가진다. 하우징(411)은 그 내부에 처리 공간을 가진다.
기판 지지 유닛(412)은 하우징(411) 내에 위치되며, 웨이퍼(W)를 지지한다. 기판 지지 유닛(412)은 회전 가능하게 제공된다.
액 공급 유닛(413)은 기판 지지 유닛의 상부에서 기판 지지 유닛(412)에 놓인 웨이퍼(W) 상으로 처리액을 공급한다. 예를 들면, 처리액은 극성 물질을 포함하는 포토 레지스트로 제공된다. 극성 물질은 솔벤트(Solvent)로 제공될 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(500), 베이크 챔버(470), 그리고 반송 챔버(480)를 가진다. 현상 챔버(500), 베이크 챔버(470), 그리고 반송 챔버(480)는 제 2 방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 따라서 현상 챔버(500)와 베이크 챔버(470)는 반송 챔버(480)를 사이에 두고 제 2 방향(14)으로 서로 이격되게 위치된다. 현상 챔버(500)는 복수 개가 제공되며, 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 베이크 챔버(470)는 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(500), 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(500)은 모두 동일한 구조를 가진다. 다만, 각각의 현상 챔버(500)에서 사용되는 현상액의 종류는 서로 상이할 수 있다. 현상 챔버(500)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. 도 6은 도 3의 현상 챔버를 나타낸 평면도이다. 도 7은 도 3의 현상 챔버를 나타낸 측면도이다. 도 7에는 도면 편의상 세정 노즐은 생략하였다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 현상 챔버(500)는 하우징(510), 처리 용기(520), 기판 지지 유닛(530), 액 공급 유닛(540), 세정 노즐 부재(550), 팬필터유닛(560) 및 승강 유닛(600)을 포함한다.
하우징(510)은 밀폐된 처리 공간을 제공하며, 상부에는 팬필터유닛(560)이 설치된다. 팬필터유닛(560)은 처리 공간에 수직기류를 발생시킨다. 하우징(510)은 일면(511)에 기판 출입구(512)가 형성된다.
팬필터유닛(560)은 필터와 공기공급팬이 하나의 유니트로 모듈화된 것으로, 청정공기를 필터링하여 하우징(510) 내부로 공급해주는 장치이다. 청정공기는 팬 필터유닛(560)을 통과하여 하우징(510) 내부로 공급되어 수직기류를 형성하게 된다. 이러한 공기의 수직기류는 기판 상부에 균일한 기류를 제공하게 된다. 처리 공간내에서 처리 공정에 의해 발생된 기체 부산물은 수직 기류에 의해 배기 라인(525)을 통해 용이하게 배출된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 하우징(510)은 베이스(900)에 의해 공정 영역(PA)과 유틸리티 영역(UA)으로 구획된다. 베이스(900)에는 처리 용기(520)와 세정 노즐 부재(550) 그리고 액 공급 유닛(540)이 설치된다. 도면에는 일부만 도시하였지만, 유틸리티 영역(UA)에는 처리 용기(520)와 연결되는 배출라인(524), 배기라인(525) 이외에도 승강 유닛(600)의 구동기(532)와, 세정 노즐 부재(550) 및 액 공급 유닛(540)과 연결되는 각종 배관들이 위치되는 공간으로, 공정 영역(PA)은 고청정도를 유지하기 위해 유틸리티 영역(UA)으로부터 격리되는 것이 바람직하다.
처리 용기(520)는 베이스(900)에 설치된다. 처리 용기(520)는 상부가 개구된 원통 형상을 갖고, 웨이퍼(W)를 처리하기 위한 공정 공간을 제공한다. 처리 용기(520)의 개구된 상면은 웨이퍼(W)의 반출 및 반입 통로로 제공된다. 처리 용기(520)는 기판 지지 유닛(530) 주위를 둘러싸도록 설치된다. 처리 용기(520)는 기판(W)의 현상 및 세정 그리고 건조 공정이 진행되는 동안 회전되는 기판(W)상에서 비산되는 유체(현상액, 세정액, 건조가스 등)를 유입 및 모으기 위한 것이다. 이것에 의해 외부의 다른 장치나 주위가 오염되는 것이 방지될 뿐만 아니라, 현상액 회수 및 기판 상부의 균일한 기류 흐름을 제공한다.
처리 용기(520)는 외측 공간(a), 내측 공간(b), 커버(526), 외측 벽(521) 및 차단 부재(527)를 포함한다. 외측 공간(a)은 웨이퍼(W)로부터 비산되는 현상액과 기체가 유입되는 공간으로 외측벽(521)과 수직격벽(522)에 의해 정의되며, 그 바닥면(523)에는 현상액을 드레인하기 위한 배출라인(524)이 연결된다. 그리고 처리 용기(520)의 내측 공간(b) 바닥면에는 기체 배기를 위한 배기 라인(525)이 연결된다.
커버(526)는 기판 지지 유닛(530)의 측면을 둘러싸도록 제공된다. 커버(526)는 상부에서 바라볼 때 환형으로 제공된다. 커버(526)는 기판 지지 유닛(530)의 측면을 둘러쌈으로써, 기판(W) 상에서 비산되는 유체가 처리 용기(520)의 외부로 비산되는 것을 방지한다. 커버(526)는 외측벽(521)의 내측 면을 따라 승강 가능하게 제공된다. 커버(526)는 웨이퍼(W)를 스핀 헤드(531) 상으로 반입하거나, 처리가 끝난 기판을 반출할 수 있도록 승강 유닛(600)에 의해 승강된다. 커버(526)는 승강 유닛(600)에 의해 기판보다 높은 업 위치와, 기판보다 낮은 다운 위치로 승강된다.
외측벽(521)은 커버(526)의 하부 외측면을 둘러싸도록 제공된다. 외측벽(521)은 하우징(510)의 하부에 고정되게 제공된다. 외측벽(521)은 수직격벽(522)과 함께 외측 공간(a)을 정의한다.
승강 유닛(600)은 커버(526)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 커버(526)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(531)에 대한 처리 용기(520)의 상대 높이가 변경된다. 웨이퍼(W)가 스핀 헤드(531)에 로딩 또는 스핀 헤드(531)로부터 언로딩될 때 스핀 헤드(531)가 처리 용기(520)의 상부로 돌출되도록 커버(526)는 하강한다.
기판 지지 유닛(530)은 처리 용기(520)의 처리 공간에 위치된다. 공정 진행 중 웨이퍼(W)를 지지하며, 공정이 진행되는 동안 필요에 따라 후술할 구동기(532)에 의해 회전될 수 있다. 기판 지지 유닛(530)은 웨이퍼(W)가 놓여지는 평평한 상부면을 가지는 지지판(531)를 가진다. 지지판(531)은 공정 진행 중 웨이퍼(W)를 지지하며, 공정이 진행되는 동안 필요에 따라 후술할 구동기(532)에 의해 기판을 회전시키는 스핀 헤드(531)로 제공될 수 있다. 스핀 헤드(531)는 기판이 원심력에 의해 스핀 헤드(531)로부터 이탈되지 않도록 내부에 형성된 진공라인(미도시됨)을 통해 기판을 직접 진공 흡착할 수 있다. 상술한 구조와 달리 기판 지지 유닛(530)은 스핀 헤드(531)에 설치되는 척킹핀들을 통해 기판의 측면으로부터 기판의 가장자리(edge)를 기계적으로 고정할 수 있다. 스핀 헤드(531)의 하부면에는 스핀들(533)이 고정 결합되며, 스핀들(533)은 구동기(532)에 의해 회전 가능하게 제공된다. 도시하지 않았지만, 구동기(532)는 회전력을 제공하기 위한 모터, 벨트 및 풀리 등을 구비한다.
세정 노즐 부재(550)와 액 공급 유닛(540)은 처리 용기(520)의 외측에 위치된다. 세정 노즐 부재(550)는 스윙 동작되며, 기판상에 기판 세정을 위한 세정액을 토출한다.
액 공급 유닛(540)은 기판 지지 유닛(530)의 상부에서 처리액을 기판으로 공급한다. 처리액은 현상액일 수 있다. 액 공급 유닛(540)은 노즐 부재(541), 노즐 부재(541)를 이동시키는 구동 부재(543) 및 제어기(549)를 포함한다. 액 공급 유닛(540)은 기판에 접액하면서 스캔하는 것이 아니고, 기판 상면에 일정한 높이에서 회전되는 기판으로 현상액을 토출하면서 스캔하는 방식으로 현상액을 도포할 수 있다. 이러한 방식은 기판에 접액시 발생하는 노즐 오염을 방지할 수 있고, 전체적인 프로세스 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다. 또한, 기판 위에 현상을 위한 액그릇(PUDDLE)을 형성하지 않아 약액 소모량을 획기적으로 줄일 수 있다. 액 공급 유닛(540)는 노즐(541)이 홈 위치에서 대기할 때, 노즐(541)을 세정하는 노즐 배스(bath)(545)를 갖는다. 노즐 배스(545)에서는 질소가스 및 세정액을 이용하여 노즐 끝단에 묻어 있는 약액 등을 제거하게 된다.
도 8은 도 6의 노즐 부재를 나타낸 도면이다. 도 9는 도 6의 액 공급 유닛을 나타낸 도면이다. 도 8 및 도 9를 참고하면, 노즐 부재(541)에는 처리액이 토출되는 토출구(541c, 541d)가 형성된다.
제어기(549)는 구동 부재(543)를 제어한다. 제어기(549)는 처리액 토출 시, 기판의 종류에 따라 지지판(531)의 상면으로부터 토출구(541c, 541d)의 높이가 상이하도록 구동 부재(543)를 제어한다. 일 실시 예에 따르면, 제어기(549)는 각각의 기판(W)의 상면으로부터 토출구(541c, 541d)의 높이가 일정하도록 조절한다. 예를 들면, 제어기(549)는 지지판(531)에 제 1 기판이 놓인 경우 기판의 상면으로부터의 토출구(541c, 541d)의 높이와 지지판(531)에 제 1 기판과 두께가 상이한 제 2 기판이 놓인 경우 기판의 상면으로부터의 토출구(541c, 541d)의 높이를 동일하게 조절한다.
일 실시 예에 따르면, 하우징(510)의 외부에 제공된 재치대(120)에 놓이고, 기판(W)이 수납된 카세트(20)에는 기판 식별기가 제공된다. 기판 식별기(21)는 카세트(20) 내에 수납된 기판의 종류를 나타낸다. 그리고, 재치대(120)에는 기판 식별기(21)를 판독하여 판독 결과를 제어기(549)로 전달하는 기판 식별 판독기가 제공된다. 이 경우, 제어기는 기판 식별 판독기(121)로부터 전달된 판독 결과에 따라 토출구(541c, 541d)의 높이를 조절한다. 예를 들면, 기판 식별기(21)는 고주파 식별기(RFID: Radio Frequenc Identification)로 제공되고, 기판 식별 판독기(121)는 고주파 식별기 판독기로 제공될 수 있다. 이와 달리, 사용자가 직접 입력한 기판의 종류를 제어기(549)로 전달하는 인터페이스 부재(미도시)가 제공될 수 있다.
기판(W)의 상면과 토출구(541c, 541d) 사이의 거리가 변동이 기판(W) 처리 공정에 영향을 미칠 수 있는 경우, 예를 들면, 노즐 부재(541)는 서로 다른 처리액을 지지판(531)에 놓인 기판(W)으로 토출하는 제 1 노즐(541a) 및 제 2 노즐(541b)을 포함할 수 있다. 제 1 노즐(541a)은 현상액을 토출하는 노즐이고, 제 2 노즐(541b)은 린스액을 토출하는 노즐일 수 있다. 제 1 노즐(541a)은 제 2 노즐(541b)보다 기판(W)의 중심에 더 인접하도록 처리액을 토출한다. 제 1 노즐(541a)은 기판(W)을 향해 수직으로 처리액을 토출한다. 제 2 노즐(541b)은 기판(W)의 중심을 향해 경사지는 방향으로 처리액을 토출한다. 제 1 노즐(541a) 및 제 2 노즐(541b)은 하나의 아암(542)에 고정되게 제공된다. 이 경우, 제 1 노즐(541a)의 토출구(541c) 및 제 2 노즐(541b)의 토출구(541d)에서 토출되는 각각의 처리액이 기판(W) 상에 도달된 위치 간의 거리(l)는 기판을 처리하기에 최적의 거리로 유지되어야 하나, 기판(W)의 상면으로부터의 토출구(541c, 541d)의 높이에 의해 변동된다. 따라서, 상술한 바와 같이, 기판의 종류에 따라 토출구(541c, 541d)의 높이를 조절하는 경우, 기판(W)의 상면과 토출구(541c, 541d) 사이의 거리가 변동이 공정에 미치는 영향을 방지할 수 있다.
다시 도 3 내지 도 5를 참고하면, 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 도포 및 현상 모듈(400) 및 노광 장치(900) 간에 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 레지스트 도포 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 도포 및 현상 모듈(400)으로 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)이 하우징(721) 내로 지지대(722)에 웨이퍼(W)를 반입 또는 반출할 수 있도록 개구(미도시)를 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.
이상의 상세한 설명은 감광액을 도포하는 공정에 사용되는 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치를 예를 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 예에 한정되지 않으며, 기판의 종류에 따라 처리액을 토출하는 토출구의 높이의 조절이 요구되는 장치에 모두 적용 가능하다.
20: 카세트 21: 기판 식별기
100: 로드 포트 121: 기판 식별 판독기
200: 인덱스 모듈 300: 버퍼 모듈
400: 도포 및 현상 모듈 401: 도포 모듈
402: 현상 모듈 500: 현상 챔버
510: 하우징 520: 처리 용기
521: 외측벽 526: 커버
530: 기판 지지 유닛 531: 지지판
540: 액 공급 유닛 541: 노즐 부재
541c, 541d: 토출구 543: 구동 부재
549: 제어기 560: 팬필터유닛
600: 승강 부재 700: 인터페이스 모듈

Claims (16)

  1. 기판 처리 장치에 있어서,
    처리 공간을 가지는 하우징;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지판을 가지는 기판 지지 유닛; 및
    상기 지지판의 상부에서 상기 기판에 처리액을 공급하는 액 공급 유닛;을 포함하되,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 처리액이 토출되는 토출구를 가지는 노즐 부재;
    상기 노즐 부재를 이동시키는 구동 부재; 및
    상기 구동 부재를 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 제어기는 처리액 토출시 상기 기판의 두께에 따라 상기 지지판의 상면으로부터 상기 토출구의 높이가 상이하도록 상기 구동 부재를 제어하고,
    각각의 상기 기판의 상면으로부터 상기 토출구의 높이가 일정하도록 조절하는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐 부재는 서로 다른 처리액을 상기 지지판에 놓인 기판으로 토출하는 제 1 노즐 및 제 2 노즐을 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 노즐은 상기 제 2 노즐보다 상기 기판의 중심에 더 인접하도록 처리액을 토출하되,
    상기 제 1 노즐은 상기 기판을 향해 수직으로 처리액을 토출하고,
    상기 제 2 노즐은 상기 기판의 중심을 향해 경사지는 방향으로 처리액을 토출하는 기판 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 노즐 및 상기 제 2 노즐은 하나의 아암에 고정되게 제공되는 기판 처리 장치.
  6. 제 1 항, 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는 상기 하우징의 외부에 제공되고, 기판이 수납된 카세트가 놓이는 재치대;를 더 포함하되,
    상기 카세트에는 상기 카세트 내에 수납된 기판의 종류를 나타내는 기판 식별기가 제공되고,
    상기 재치대에는 상기 기판 식별기를 판독하여 판독 결과를 상기 제어기로 전달하는 기판 식별 판독기가 제공되는 기판 처리 장치.
  7. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 제 1 노즐은 현상액을 토출하는 노즐이고,
    상기 제 2 노즐은 린스액을 토출하는 노즐인 기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 지지판은 기판을 회전시키는 스핀 헤드로 제공되는 기판 처리 장치.
  9. 기판 처리 장치에 있어서,
    처리 공간을 가지는 하우징;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지판을 가지는 기판 지지 유닛; 및
    상기 지지판의 상부에서 상기 기판에 처리액을 공급하는 액 공급 유닛;을 포함하되,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 처리액이 토출되는 토출구를 가지는 노즐 부재;
    상기 노즐 부재를 이동시키는 구동 부재; 및
    상기 구동 부재를 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 제어기는 처리액 토출시 상기 기판의 두께에 따라 상기 토출구의 높이를 상이하도록 조절하고,
    상기 지지판에 제 1 기판이 놓인 경우 기판의 상면으로부터의 상기 토출구의 높이와 상기 지지판에 상기 제 1 기판과 두께가 상이한 제 2 기판이 놓인 경우 기판의 상면으로부터의 상기 토출구의 높이를 동일하게 조절하는 기판 처리 장치.
  10. 삭제
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 노즐 부재는 서로 다른 처리액을 상기 지지판에 놓인 기판으로 토출하는 제 1 노즐 및 제 2 노즐을 포함하되,
    상기 제 1 노즐은 상기 제 2 노즐보다 상기 기판의 중심에 더 인접하도록 처리액을 토출하고,
    상기 제 1 노즐은 상기 기판을 향해 수직으로 처리액을 토출하고,
    상기 제 2 노즐은 상기 기판의 중심을 향해 경사지는 방향으로 처리액을 토출하는 기판 처리 장치.
  12. 제 9 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는 상기 하우징의 외부에 제공되고, 기판이 수납된 카세트가 놓이는 재치대;를 더 포함하되,
    상기 카세트에는 상기 카세트 내에 수납된 기판의 종류를 나타내는 기판 식별기가 제공되고,
    상기 재치대에는 상기 기판 식별기를 판독하여 판독 결과를 상기 제어기로 전달하는 기판 식별 판독기가 제공되는 기판 처리 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 지지판은 기판을 회전시키는 스핀 헤드로 제공되는 기판 처리 장치.
  14. 지지판에 지지된 기판 상에 처리액을 공급하여 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    처리액 토출시 상기 지지판에 지지된 기판의 두께에 따라 처리액이 토출되는 토출구의 높이를 상이하도록 조절하고,
    상기 높이의 조절은 상기 지지판에 제 1 기판이 놓인 경우 기판의 상면으로부터의 상기 토출구의 높이와 상기 지지판에 상기 제 1 기판과 두께가 상이한 제 2 기판이 놓인 경우 기판의 상면으로부터의 상기 토출구의 높이를 동일하게 조절하는 것을 포함하는 기판 처리 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 높이의 조절은 상기 지지판의 상면으로부터의 높이를 상이하도록 조절하는 것을 포함하는 기판 처리 방법.
  16. 삭제
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