KR102643365B1 - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 기판 처리 방법은, 초임계 챔버 내로 제1기판을 반입하여 초임계 챔버 내에서 제1기판을 초임계 처리하는 제1초임계 처리 단계와; 제1기판을 초임계 챔버로부터 반출한 뒤에 초임계 챔버를 개방하여 초임계 챔버 내의 온도가 기 설정된 온도가 될 때까지 제1시간 동안 초임계 챔버를 빈 상태로 유지하는 휴지 단계와; 초임계 챔버 내로 제2기판을 반입하여 초임계 챔버 내에서 제2기판을 초임계 처리하는 제2초임계 처리 단계를 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 초임계 유체를 이용하여 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 웨이퍼와 같은 기판으로부터 제조한다. 구체적으로, 반도체 소자는 증착 공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정 등을 수행하여 기판의 상부면에 미세한 회로 패턴을 형성하여 제조된다.
상기의 공정들을 수행하면서 상기 회로 패턴이 형성된 기판의 상부면에 각종 이물질이 부착되므로, 상기 공정들 사이에 기판 상의 이물질을 제거하는 세정 공정이 수행된다.
일반적으로 세정 공정은 케미칼을 기판에 공급하여 기판 상의 이물질을 제거하는 케미칼 처리, 순수를 기판에 공급하여 기판 상에 잔류하는 케미칼을 제거하는 린스 처리, 그리고 기판 상에 잔류하는 순수를 제거하는 건조 처리를 포함한다.
기판의 건조 처리를 위해 초임계 유체가 사용된다. 일 예에 의하면, 기판 상의 순수를 유기용제로 치환한 다음, 고압 챔버 내에서 초임계 유체를 기판의 상부면에 공급하여 기판 상에 남아있는 유기용제를 초임계 유체에 용해시켜 기판으로부터 제거한다. 유기용제로 이소프로필알코올(isopropyl alcohol; 이하, IPA)이 사용되는 경우, 초임계 유체로는 임계 온도 및 임계 압력이 상대적으로 낮고, IPA가 잘 용해되는 이산화탄소(CO2)가 사용된다.
초임계 유체를 이용한 기판의 처리는 다음과 같다. 기판이 고압 챔버 내로 반입되면, 고압 챔버 내로 초임계 상태의 이산화탄소가 공급되어 고압 챔버 내부를 가압하고, 이후 초임계 유체의 공급 및 고압 챔버 내의 배기를 반복하면서 초임계 유체로 기판을 처리한다. 그리고 기판의 처리가 완료되면, 고압 챔버 내부를 배기하여 감압한다.
다만, 고온 고압의 초임계 유체로 수 매의 선행 기판들을 연속적으로 처리할 경우, 고압 챔버의 온도가 과열되어 후행 기판의 초임계 처리에 악영향을 미칠 수 있다.
본 발명은 초임계 유체를 이용하여 수매의 기판을 연속적으로 처리할 시에 초임계 챔버의 과열을 방지하는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 초임계 유체를 이용하여 수매의 기판을 연속적으로 처리할 시에 각 기판을 동일한 온도 조건으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 기판 처리 방법은, 초임계 챔버 내로 제1기판을 반입하여 초임계 챔버 내에서 제1기판을 초임계 처리하는 제1초임계 처리 단계와; 제1기판을 초임계 챔버로부터 반출한 뒤에 초임계 챔버를 개방하여 초임계 챔버 내의 온도가 기 설정된 온도가 될 때까지 제1시간 동안 초임계 챔버를 빈 상태로 유지하는 휴지 단계와; 초임계 챔버 내로 제2기판을 반입하여 초임계 챔버 내에서 제2기판을 초임계 처리하는 제2초임계 처리 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1시간은, 제2초임계 처리 단계에서 제2기판을 처리하기 위한 초기 설정 온도를 기반으로 설정될 수 있다.
일 실시예에서, 제2초임계 처리 단계는, 초임계 챔버 내로 제1온도의 유체를 공급하여 유체를 가압하는 가압 단계와; 유체로 기판을 처리하는 처리 단계를 포함하되, 초기 설정 온도는 제1온도와 같거나 그보다 낮은 온도로 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 제1초임계 처리 단계 이전에, 액처리 챔버 내에서 액처리된 제1기판을 초임계 챔버로 반송하는 반송 단계를 더 포함하고, 반송 단계가 기 설정된 시간 보다 지연될 경우, 초임계 챔버 내의 온도를 상승시키는 온도 보정 단계를 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 온도 보정 단계는, 초임계 챔버 내부의 온도가 초기 설정 온도가 되기 위한 시간 동안 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 온도 보정 단계는, 초임계 챔버 내로 제1온도의 유체를 공급하여 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 온도 보정 단계 이후에, 휴지 단계가 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 기판 처리 방법은, 일 실시예에서, 액 처리 챔버 내에서 기판을 액처리한 이후에 기판을 고압의 초임계 챔버로 반송하여 초임계 챔버 내에서 초임계 처리하되, 반송이 기 설정된 시간보다 지연되는 경우 초임계 챔버의 내부 온도를 보정하는 온도 보정 단계가 수행되고, 온도 보정 단계는, 초임계 챔버 내부의 온도가 초임계 챔버 내에서 기판을 처리하기 위한 초기 설정 온도가 되기 위한 시간 동안 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 온도 보정 단계는, 초임계 챔버 내로 고온의 유체를 공급하여 이루어질 수 있다.
일 실시예에서, 온도 보정 단계에서 고온의 유체로 초임계 챔버 내부를 세정할 수 있다.
일 실시예에서, 초임계 처리는, 초임계 챔버 내로 제1온도의 유체를 공급하여 유체를 가압하는 가압 단계와; 유체로 기판을 처리하는 처리 단계를 포함하되, 초기 설정 온도는 제1온도와 같거나 그보다 낮은 온도로 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 온도 보정 단계에서, 초임계 챔버 내로 제1온도의 유체를 공급할 수 있다.
일 실시예에서, 초임계 처리는, 초임계 챔버 내로 제1기판을 반입하여 초임계 챔버 내에서 제1기판을 초임계 처리하는 제1초임계 처리 단계와; 제1기판을 초임계 챔버로부터 반출한 뒤에 초임계 챔버를 개방하여 초임계 챔버 내의 온도가 기 설정된 온도가 될 때까지 제1시간 동안 초임계 챔버를 빈 상태로 유지하는 휴지 단계와; 초임계 챔버 내로 제2기판을 반입하여 초임계 챔버 내에서 제2기판을 초임계 처리하는 제2초임계 처리 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 온도 보정 단계 이후에 휴지 단계가 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 제1시간은, 제2초임계 처리 단계에서 제2기판을 처리하기 위한 초기 설정 온도를 기반으로 설정될 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 일 실시예에서, 기판 처리 장치는, 내부에서 기판을 액 처리하는 액처리 챔버와; 내부에서 기판을 초임계 처리하는 초임계 챔버와; 액처리 챔버 내의 기판을 초임계 챔버로 반송하는 반송 수단; 및 액처리 챔버, 초임계 챔버 그리고 반송 수단을 제어하는 제어기를 포함하고, 초임계 챔버는, 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지유닛과; 처리 공간으로 유체를 공급하는 유체 공급유닛; 및 유체를 가열하는 가열 수단을 포함하고, 제어기는, 반송 수단이 액 처리 챔버로부터 초임계 챔버로 기판을 반송하는 시간이 기 설정된 시간보다 지연되는 경우 처리 공간으로 고온의 유체를 공급하여 초임계 챔버의 내부 온도를 제1온도까지 상승시키는 온도 보정 단계가 기 설정된 시간 동안 수행되도록 초임계 챔버를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 제1온도는 기판을 처리하기 위한 초기 설정 온도일 수 있다.
일 실시예에서, 제어기는, 초임계 챔버 내로 제1기판을 반입하여 초임계 챔버 내에서 제1기판을 초임계 처리한 이후에, 제1기판을 초임계 챔버로부터 반출한 뒤에 초임계 챔버를 개방하여 초임계 챔버 내의 온도가 기 설정된 온도가 될 때까지 제1시간 동안 초임계 챔버를 빈 상태로 유지하고, 이후에 초임계 챔버 내로 제2기판을 반입하여 초임계 챔버 내에서 제2기판을 초임계 처리하도록 초임계 챔버를 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 제1시간은, 제2초임계 처리 단계에서 제2기판을 처리하기 위한 초기 설정 온도를 기반으로 설정될 수 있다.
일 실시예에서, 가열 수단은 하우징 외부에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 초임계 유체를 이용하여 수매의 기판을 연속적으로 처리할 시에 초임계 챔버의 과열을 방지할 수 있다.
본 발명은 초임계 유체를 이용하여 수매의 기판을 연속적으로 처리할 시에 각 기판을 동일한 온도 조건으로 처리할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 액처리 챔버의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 초임계 챔버의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 초임계 유체를 공급하는 제1유체 공급유닛 및 제2유체 공급유닛의 일 예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예 따른 기판 처리 방법의 순서도를 보여주는 도면이다.
도 6은 가압단계에서 도 4의 제1유체 공급 유닛이 공정챔버에 유기용제가 용해된 초임계 유체를 공급하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 7은 처리단계에서 도 4의 제2유체 공급 유닛이 공정챔버에 유기용제가 용해되지 않은 초임계 유체를 공급하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 8은 배기단계에서 도 4의 배기 유닛이 공정챔버를 배기하는 모습을 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 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장된 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 시스템은 인덱스 모듈(10), 처리 모듈(20), 그리고 제어기(미도시)를 포함한다. 일 실시예에 의하면, 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)은 일방향을 따라 배치된다. 이하, 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)이 배치된 방향을 제1방향(92)이라 하고, 상부에서 바라볼 때 제1방향(92)과 수직한 방향을 제2방향(94)이라 하고, 제1방향(92) 및 제2방향(94)에 모두 수직한 방향을 제3방향(96)이라 한다.
인덱스 모듈(10)은 기판(W)이 수납된 용기(80)로부터 기판(W)을 처리 모듈(20)로 반송하고, 처리 모듈(20)에서 처리가 완료된 기판(W)을 용기(80)로 수납한다. 인덱스 모듈(10)의 길이 방향은 제2방향(94)으로 제공된다. 인덱스 모듈(10)은 로드포트(12, loadport)와 인덱스 프레임(14)을 가진다. 인덱스 프레임(14)을 기준으로 로드포트(12)는 처리 모듈(20)의 반대 측에 위치된다. 기판(W)들이 수납된 용기(80)는 로드포트(12)에 놓인다. 로드포트(12)는 복수 개가 제공될 수 있으며, 복수의 로드포트(12)는 제2방향(94)을 따라 배치될 수 있다.
용기(80)로는 전면 개방 일체 식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다. 용기(80)는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 이송 수단(도시되지 않음)이나 작업자에 의해 로드포트(12)에 놓일 수 있다.
인덱스 프레임(14)에는 인덱스 로봇(120)이 제공된다. 인덱스 프레임(14) 내에는 길이 방향이 제2방향(94)으로 제공된 가이드 레일(140)이 제공되고, 인덱스 로봇(120)은 가이드 레일(140) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 인덱스 로봇(120)은 기판(W)이 놓이는 핸드(122)를 포함하며, 핸드(122)는 전진 및 후진 이동, 제3방향(96)을 축으로 한 회전, 그리고 제3방향(96)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 핸드(122)는 복수 개가 상하 방향으로 이격되게 제공되고, 핸드(122)들은 서로 독립적으로 전진 및 후진 이동할 수 있다.
처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(200), 반송 수단(300), 액처리 챔버(400), 그리고 초임계 장치(500)를 포함한다. 버퍼 유닛(200)은 처리 모듈(20)로 반입되는 기판(W)과 처리 모듈(20)로부터 반출되는 기판(W)이 일시적으로 머무르는 공간을 제공한다. 액처리 장치(400)는 기판(W) 상에 액을 공급하여 기판(W)을 액 처리하는 액 처리 공정을 수행한다. 초임계 장치(500)는 기판(W) 상에 잔류하는 액을 제거하는 건조 공정을 수행한다. 반송 수단(300)는 버퍼 유닛(200), 액처리 장치(400), 그리고 초임계 장치(500) 간에 기판(W)을 반송한다.
반송 수단(300)는 그 길이 방향이 제1방향(92)으로 제공될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 인덱스 모듈(10)과 반송 수단(300) 사이에 배치될 수 있다. 액처리 장치(400)와 초임계 장치(500)는 반송 수단(300)의 측부에 배치될 수 있다. 액처리 장치(400)와 반송 수단(300)는 제2방향(94)을 따라 배치될 수 있다. 초임계 장치(500)와 반송 수단(300)는 제2방향(94)을 따라 배치될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 반송 수단(300)의 일단에 위치될 수 있다.
일 예에 의하면, 액처리 장치(400)들은 반송 수단(300)의 양측에 배치되고, 초임계 장치(500)들은 반송 수단(300)의 양측에 배치되며, 액처리 장치(400)들은 초임계 장치(500)들보다 버퍼 유닛(200)에 더 가까운 위치에 배치될 수 있다. 반송 수단(300)의 일측에서 액처리 장치(400)들은 제1방향(92) 및 제3방향(96)을 따라 각각 A X B(A, B는 각각 1 또는 1보다 큰 자연수) 배열로 제공될 수 있다. 또한, 반송 수단(300)의 일측에서 초임계 장치(500)들은 제1방향(92) 및 제3방향(96)을 따라 각각 C X D(C, D는 각각 1 또는 1보다 큰 자연수)개가 제공될 수 있다. 상술한 바와 달리, 반송 수단(300)의 일측에는 액처리 장치(400)들만 제공되고, 그 타측에는 초임계 장치(500)들만 제공될 수 있다.
반송 수단(300)는 반송 로봇(320)을 가진다. 반송 수단(300) 내에는 길이 방향이 제1방향(92)으로 제공된 가이드 레일(340)이 제공되고, 반송 로봇(320)은 가이드 레일(340) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 반송 로봇(320)은 기판(W)이 놓이는 핸드(322)를 포함하며, 핸드(322)는 전진 및 후진 이동, 제3방향(96)을 축으로 한 회전, 그리고 제3방향(96)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 핸드(322)는 복수 개가 상하 방향으로 이격되게 제공되고, 핸드(322)들은 서로 독립적으로 전진 및 후진 이동할 수 있다.
버퍼 유닛(200)은 기판(W)이 놓이는 버퍼(220)를 복수 개 구비한다. 버퍼(220)들은 제3방향(96)을 따라 서로 간에 이격되도록 배치될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 전면(front face)과 후면(rear face)이 개방된다. 전면은 인덱스 모듈(10)과 마주보는 면이고, 후면은 반송 수단(300)와 마주보는 면이다. 인덱스 로봇(120)은 전면을 통해 버퍼 유닛(200)에 접근하고, 반송 로봇(320)은 후면을 통해 버퍼 유닛(200)에 접근할 수 있다.
도 2는 도 1의 액처리 장치(400)의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 액처리 장치(400)는 액처리 챔버(410), 컵(420), 지지 유닛(440), 액 공급 유닛(460), 승강 유닛(480) 및 제어기(40)를 가진다. 제어기(40)는 액 공급 유닛(460), 지지 유닛(440) 및 승강 유닛(480)의 동작을 제어한다. 액처리 챔버(410)은 대체로 직육면체 형상으로 제공된다. 컵(420), 지지 유닛(440), 그리고 액 공급 유닛(460)은 액처리 챔버(410) 내에 배치된다.
컵(420)은 상부가 개방된 처리공간을 가지고, 기판(W)은 처리공간 내에서 액 처리된다. 지지 유닛(440)은 처리공간 내에서 기판(W)을 지지한다. 액 공급 유닛(460)은 지지 유닛(440)에 지지된 기판(W) 상으로 액을 공급한다. 액은 복수 종류로 제공되고, 기판(W) 상으로 순차적으로 공급될 수 있다. 승강 유닛(480)은 컵(420)과 지지 유닛(440) 간의 상대 높이를 조절한다.
일 예에 의하면, 컵(420)은 복수의 회수통(422, 424, 426)을 가진다. 회수통들(422, 424, 426)은 각각 기판 처리에 사용된 액을 회수하는 회수 공간을 가진다. 각각의 회수통들(422, 424, 426)은 지지 유닛(440)을 감싸는 링 형상으로 제공된다. 액 처리 공정이 진행시 기판(W)의 회전에 의해 비산되는 전 처리액은 각 회수통(422, 424, 426)의 유입구(422a, 424a, 426a)를 통해 회수 공간으로 유입된다. 일 예에 의하면, 컵(420)은 제1회수통(422), 제2회수통(424), 그리고 제3회수통(426)을 가진다. 제1회수통(422)은 지지 유닛(440)을 감싸도록 배치되고, 제2회수통(424)은 제1회수통(422)을 감싸도록 배치되고, 제3회수통(426)은 제2회수통(424)을 감싸도록 배치된다. 제2회수통(424)으로 액을 유입하는 제2유입구(424a)는 제1회수통(422)으로 액을 유입하는 제1유입구(422a)보다 상부에 위치되고, 제3회수통(426)으로 액을 유입하는 제3유입구(426a)는 제2유입구(424a)보다 상부에 위치될 수 있다.
지지 유닛(440)은 지지판(442)과 구동축(444)을 가진다. 지지판(442)의 상면은 대체로 원형으로 제공되고 기판(W)보다 큰 직경을 가질 수 있다. 지지판(442)의 중앙부에는 기판(W)의 후면을 지지하는 지지핀(442a)이 제공되고, 지지핀(442a)은 기판(W)이 지지판(442)으로부터 일정 거리 이격되도록 그 상단이 지지판(442)으로부터 돌출되게 제공된다. 지지판(442)의 가장자리부에는 척핀(442b)이 제공된다.
척핀(442b)은 지지판(442)으로부터 상부로 돌출되게 제공되며, 기판(W)이 회전될 때 기판(W)이 지지 유닛(440)으로부터 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 구동축(444)은 구동기(446)에 의해 구동되며, 기판(W)의 저면 중앙과 연결되며, 지지판(442)을 그 중심축을 기준으로 회전시킨다.
일 예에 의하면, 액 공급 유닛(460)은 제1노즐(462), 제2노즐(464), 그리고 제3노즐(466)을 가진다. 제1노즐(462)은 제1액을 기판(W) 상으로 공급한다. 제1액은 기판(W) 상에 잔존하는 막이나 이물을 제거하는 액일 수 있다. 제2노즐(464)은 제2액을 기판(W) 상으로 공급한다. 제2액은 제3액에 잘 용해되는 액일 수 있다. 예컨대, 제2액은 제1액에 비해 제3액에 더 잘 용해되는 액일 수 있다. 제2액은 기판(W) 상에 공급된 제1액을 중화시키는 액일 수 있다. 또한, 제2액은 제1액을 중화시키고 동시에 제1액에 비해 제3액에 잘 용해되는 액일 수 있다.
일 예에 의하면, 제2액은 물일 수 있다. 제3노즐(466)은 제3액을 기판(W) 상으로 공급한다. 제3액은 초임계 장치(500)에서 사용되는 초임계 유체에 잘 용해되는 액일 수 있다. 예컨대, 제3액은 제2액에 비해 초임계 장치(500)에서 사용되는 초임계 유체에 잘 용해되는 액일 수 있다. 일 예에 의하면, 제3액은 유기용제일 수 있다. 유기용제는 이소프로필알코올(IPA)일 수 있다. 일 예에 의하면, 초임계 유체는 이산화탄소일 수 있다.
제1노즐(462), 제2노즐(464), 그리고 제3노즐(466)은 서로 상이한 아암(461)에 지지되고, 이들 아암(461)들은 독립적으로 이동될 수 있다. 선택적으로 제1노즐(462), 제2노즐(464), 그리고 제3노즐(466)은 동일한 아암에 장착되어 동시에 이동될 수 있다.
승강 유닛(480)은 컵(420)을 상하 방향으로 이동시킨다. 컵(420)의 상하 이동에 의해 컵(420)과 기판(W) 간의 상대 높이가 변경된다. 이에 의해 기판(W)에 공급되는 액의 종류에 따라 전 처리액을 회수하는 회수통(422, 424, 426)이 변경되므로, 액들을 분리회수할 수 있다. 상술한 바와 달리, 컵(420)은 고정 설치되고, 승강 유닛(480)은 지지 유닛(440)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
도 3은 도 1의 초임계 장치(500)의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 일 실시예에 의하면, 초임계 장치(500)는 초임계 유체를 이용하여 기판(W) 상의 액을 제거한다. 일 실시예에 따르면, 기판(W) 상의 액은 이소프로필 알코올(IPA)이다. 초임계 장치(500)는 초임계 유체를 기판 상에 공급하여 기판(W) 상의 IPA를 초임계 유체에 용해시켜 기판(W)으로부터 IPA를 제거한다. 일 예에서, 초임계 유체는 초임계 상태의 이산화탄소이다.
초임계 장치(500)는 내부에 초임계 챔버(520), 유체 공급유닛(560), 지지 유닛(580), 가열 수단(미도시) 그리고 배기 라인(550)을 포함한다.
초임계 챔버(520)은 초임계 처리가 수행되는 처리공간(502)을 제공한다. 초임계 챔버(520)는 상부 하우징(522)과 하부 하우징(524)을 가지며, 상부 하우징(522)과 하부 하우징(524)는 서로 조합되어 상술한 처리공간(502)을 제공한다. 상부 하우징(522)은 하부 하우징(524)의 상부에 제공된다.
일 예에서, 상부 하우징(522)은 그 위치ㅋ가 고정되고, 하부 하우징(524)은 실린더와 같은 구동부재(590)에 의해 승하강될 수 있다. 선택적으로, 하부 하우징(524)은 그 위치가 고정되고, 상부 하우징이 실린더와 같은 구동부재에 의해 승하강될 수 있다. 하부 하우징(524)이 상부 하우징(522)으로부터 이격되면 처리공간(502)이 개방되고, 이 때 기판(W)이 반입 또는 반출된다.
공정 진행시에는 하부 하우징(524)이 상부 하우징(522)에 밀착되어 처리공간(502)이 외부로부터 밀폐된다.
지지 유닛(580)는 초임계 챔버(520)의 처리공간(502) 내에서 기판(W)을 지지한다. 초임계 챔버(520)의 처리공간(502)으로 반입된 기판(W)은 지지 유닛(580)에 놓인다. 일 예에 의하면, 기판(W)은 패턴면이 상부를 향하도록 지지 유닛(580)에 의해 지지된다.
유체 공급유닛(560)은 초임계 챔버(520)의 처리공간(502)으로 기판 처리를 위한 초임계 유체를 공급한다. 일 예에 의하면, 유체 공급유닛(560)은 메인 공급 라인(562), 상부 공급 라인(564) 그리고 하부 공급 라인(566)을 가진다. 상부 공급 라인(564)과 하부 공급 라인(566)은 메인 공급 라인(562)으로부터 분기된다. 상부 공급 라인(564)은 상부 하우징(522)의 중앙에 결합될 수 있다. 일 예에 의하면, 하부 공급 라인(566)은 하부 하우징(524)에 결합될 수 있다. 또한, 하부 하우징(524)에는 배기 라인이 결합된다. 초임계 챔버(520)의 처리공간(502) 내의 유체는 배기 라인을 통해서 초임계 챔버(520)의 외부로 배기된다.
가열 수단(미도시)은 초임계 챔버(520) 내로 공급되는 유체를 가열한다. 일 예에서, 가열 수단(미도시)은 메인 공급 라인(562), 상부 공급 라인(564), 하부 공급 라인(566) 중 적어도 어느 하나 이상에 설치되는 히터로 제공된다. 이와 달리 가열 수단(미도시)은, 초임계 챔버(520)의 내벽에 설치되는 히터일 수 있다.
가열 수단(미도시)은, 처리공간(502)으로 공급되는 유체를 가열하여 초임계 유체 상태로 만든다. 일 예에서, 가열 수단(미도시)은 상부 공급 라인(564)과 하부 공급 라인(566)에 설치된 히터로 제공되어 처리공간(502) 외부에서 유체를 제1온도로 가열하여 처리공간(502)으로 공급한다. 일 예에서, 제1온도는 유체의 임계점 보다 낮은 온도로 제공된다. 제1온도의 유체는 일정 시간동안 처리공간(502)을 가압하여 이후에 초임계 상태로 전환된다.
이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 기판 처리 방법에 대해 설명한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예 따른 기판 처리 방법의 순서도를 보여주는 도면이다. 제어기는 본 발명의 기판 처리 방법을 수행하기 위해 기판 처리 장치를 제어한다. 일 예에서, 처리 공간(502)으로 공급되는 유체는 이산화탄소이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 기판 처리 방법은, 제1초임계 처리 단계(S10), 휴지 단계(S20) 그리고 제2초임계 처리 단계(S30)를 포함한다. 제1초임계 처리 단계(S10)에서, 도 5에 도시된 바와 같이, 초임계 챔버(520) 내로 제1기판(W1)을 반입하여 초임계 챔버(520) 내에서 제1기판(W1)을 초임계 처리한다. 이후에, 도 6에 도시된 바와 같이 휴지 단계(S20)에서 제1기판(W1)을 초임계 챔버(520)로부터 반출한 뒤에 초임계 챔버(520)를 개방하여 초임계 챔버(520) 내의 온도가 기 설정된 온도가 될 때까지 제1시간 동안 초임계 챔버(520)를 빈 상태로 유지한다. 휴지 단계(S20)가 완료되면 도 7에 도시된 바와 같이 제2초임계 처리 단계(S30)에서, 초임계 챔버(520) 내로 제2기판(W2)을 반입하여 초임계 챔버(520) 내에서 제2기판(W2)을 초임계 처리한다. 설명의 편의를 위해 제1초임계 처리 단계(S10)와 제2초임계 처리 단계(S30)만을 명시하였으나, 초임계 챔버(520) 내에서 2매 이상에 해당하는 수 매의 기판을 순차적으로 초임계 처리하고 각각의 초임계 처리 단계 사이에는 휴지 단계(S20)를 포함할 수 있다.
일 예에서, 각각의 초임계 처리 단계는 가압단계와 처리 단계를 포함한다. 가압 단계에서 처리 공간(502)으로 제1온도의 이산화탄소가 공급되어 처리 공간(502)을 가압한다. 가압은 처리 공간(502)의 내부가 이산화탄소가 초임계 유체가 되는 임계 압력 또는 그 이상이 될 때까지 이루어진다. 이후에, 처리 단계에서 기판을 초임계 상태의 이산화탄소로 처리한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 휴지 단계(S20)(T1, T2)가 수행되는 시점을 나타내는 스케줄링 표이다. 일 예에서, 순차적으로 초임계 챔버(520) 내에서 수 매의 기판이 초임계 처리되되, 각각의 기판은 동일한 공정 조건에서 초임계 처리가 수행된다. 그러나, 반복적으로 고온의 이산화탄소를 처리 공간(502) 내로 공급하여 기판을 처리함에 따라 처리 공간(502)의 온도는 필요 이상으로 과열된다. 이를 방지하기 위해 본원 발명은, 제1초임계 처리 단계(S10)와 제2초임계 처리 단계(S30) 사이에 휴지 단계(S20)가 제공된다. 휴지 단계(S20)는 제1초임계 처리 단계(S10)에서 가열된 초임계 챔버(520)를 자연 냉각하여 초임계 챔버(520)가 과열되는 것을 방지한다.
일 예에서, 휴지 단계(S20)는 기 설정된 제1시간 동안 수행된다. 각 초임계 처리 단계와 휴지 단계(S20)에서 초임계 챔버(520)의 내부 또는 외부의 온도를 별도로 측정하지 않고, 휴지 단계(S20)를 정해진 시간 동안 수행한다. 예컨대, 제1초임계 처리 단계(S10) 이후에 기판을 초임계 챔버(520)를 개방하여 처리 공간(502)으로부터 반출하고, 초임계 챔버(520)를 개방한 상태로 유지할 경우 시간과 초임계 챔버(520) 내부의 온도 하강의 관계에 관한 데이터를 미리 저장한다. 그리고 해당 데이터를 기반으로, 휴지 단계(S20)를 얼마의 시간동안 수행할지를 설정한다. 일 예에서, 휴지 단계(S20)를 수행하는 제1시간은, 제2초임계 처리 단계(S30)에서 제2기판(W2)을 처리하기 위한 초기 설정 온도를 기반으로 설정될 수 있다. 예컨대, 초기 설정 온도는 각 기판을 초임계 처리하기 위해 요구되는 챔버 내의 초기 온도이다. 일 예에서, 초기 설정 온도는 가압 단계에서 처리 공간(502)으로 공급되는 유체의 온도와 동일하거나 낮게 제공될 수 있다. 즉, 휴지 단계(S20)는 초임계 챔버(520)의 내부 온도가 제1온도 또는 이보다 낮은 온도가 되는 시간 동안 수행되고 가압 단계에서 제1온도의 이산화탄소가 처리 공간(502)으로 공급될 수 있다. 초임계 챔버(520)의 내부 온도가 후행 기판을 처리하기 위한 온도 또는 그 이하까지 낮춰짐에 따라 후행 기판을 처리할 시에, 처리 공간(502)의 과열에 따른 문제를 방지할 수 있다. 또한, 각각의 기판을 동일한 공정 온도로 처리할 수 있어 동일한 컨디션의 공정 결과물을 얻을 수 있다.
다만, 초임계 처리를 할 시에 초임계 챔버(520)로 기판을 투입하는 시간을 조절하더라도, 초임계 챔버(520)로 전달되어야 하는 기판이 제시간에 초임계 챔버(520)로 도달하지 못한다면 휴지 단계(S20)가 종료된 이후, 적절한 시간에 후행 기판이 초임계 처리될 수 없다. 이 경우, 오히려 처리 공간(502)의 온도가 지나치게 낮아져 공정에 영향을 미칠 수 있다. 이를 방지하기 위해 본원 발명은 온도 보정 단계를 포함한다.
일 예에서, 기판을 초임계 처리하기 이전에, 액처리 챔버(400) 내에서 기판을 액처리하고 반송 수단(300)이 기판을 액처리 챔버(400)로부터 초임계 챔버(520)로 반송한다. 그러나, 액처리 챔버(400) 또는 반송 수단(300)에 문제가 생겨 초임계 챔버(520)로 기판을 반송할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 기 설정된 반송 시간을 초과하여 기판의 반송이 지연되는 경우 처리 공간(502)의 온도가 지나치게 낮아질 수 있는 바 온도 보정 단계가 수행된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 온도 보정 단계가 수행되는 모습을 나타낸다. 제1초임계 처리 단계(S10)가 수행되고 난 이후에, 기 설정된 시간 동안 휴지 단계(S20)가 수행된다. 휴지 단계(S20)가 수행되고 난 이후에 기 설정된 시간 안에 제2기판(W2)이 초임계 챔버(520)로 투입되지 않으면 온도 보정 단계가 수행된다. 일 예에서, 온도 보정 단계는, 초임계 챔버(520) 내부의 온도가 초기 설정 온도가 되기 위한 시간 동안 수행될 수 있다. 예컨대, 초기 설정 온도는 각 기판을 초임계 처리하기 위해 요구되는 챔버 내의 초기 온도이다.
일 예에서, 온도 보정 단계는, 초임계 챔버(520) 내로 제1온도의 유체를 공급하여 이루어질 수 있다. 온도 보정 단계에서는, 가압 단계에서와 마찬가지로 유체 공급 유닛을 통해 처리 공간(502)으로 제1온도의 이산화탄소를 공급할 수 있다. 일 실시예에서, 온도 보정 단계에서 고온의 유체로 초임계 챔버(520) 내부를 세정할 수 있다. 온도 보정 단계에서 가압 단계에서와 마찬가지로 제1온도의 이산화탄소를 처리 공간(502)으로 공급함에 따라, 처리 공간(502)의 온도를 후행 기판을 처리하기 위한 적합한 온도로 맞춰주는 이점이 있다.
일 예에서, 온도 보정 단계는, 휴지 단계(S20)와 마찬가지로 초임계 챔버(520)의 내부 또는 외부의 온도를 측정하지 않고 수행될 수 있다. 예컨대, 처리 공간(502) 내로 제1온도의 유체를 공급하는 경우 시간과 초임계 챔버(520) 내부의 온도 상승의 관계에 관한 데이터를 미리 저장한다. 그리고 해당 데이터를 기반으로 온도 보정 단계를 얼마의 시간동안 수행할지를 설정한다.
일 실시예에서, 온도 보정 단계 이후에, 휴지 단계(S20)가 수행될 수 있다. 예컨대, 온도 보정 단계가 수행되는 동안에도 기판이 초임계 챔버(520) 내로 투입될 준비가 되지 않은 경우, 휴지 단계(S20)를 수행하여 처리 공간(502)이 과열되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 초임계 챔버(520) 내부의 온도가 과열되거나 지나치게 냉각되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 초임계 챔버(520) 내에서 수 매의 기판을 연속적으로 각각 처리할 시에, 각각의 기판을 동일한 온도에서 처리할 수 있다.
상술한 예에서는, 초임계 챔버(520)의 내부 또는 외부의 온도를 측정하는 수단이 없이 각 단계가 수행되는 것으로 설명하였다. 그러나, 이와 달리 각 단계는 초임계 챔버(520)의 내부 또는 외부의 온도를 측정하고 이를 기반으로 수행될 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.

Claims (20)

  1. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    초임계 챔버 내로 제1기판을 반입하여 상기 초임계 챔버 내에서 제1기판을 초임계 처리하는 제1초임계 처리 단계와;
    상기 제1기판을 상기 초임계 챔버로부터 반출한 뒤에 상기 초임계 챔버를 개방하여 상기 초임계 챔버 내의 온도가 기 설정된 온도가 될 때까지 제1시간 동안 상기 초임계 챔버를 빈 상태로 유지하는 휴지 단계와;
    상기 초임계 챔버 내로 제2기판을 반입하여 상기 초임계 챔버 내에서 상기 제2기판을 초임계 처리하는 제2초임계 처리 단계를 포함하고,
    상기 제1시간은,
    상기 제2초임계 처리 단계에서 상기 제2기판을 처리하기 위한 초기 설정 온도를 기반으로 설정되고,
    상기 제2초임계 처리 단계는,
    상기 초임계 챔버 내로 제1온도의 유체를 공급하여 상기 유체를 가압하는 가압 단계와;
    상기 유체로 상기 제2기판을 처리하는 처리 단계를 포함하되,
    상기 초기 설정 온도는 상기 제1온도와 같거나 그보다 낮은 온도로 제공되는 기판 처리 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1초임계 처리 단계 이전에,
    액처리 챔버 내에서 액처리된 상기 제1기판을 상기 초임계 챔버로 반송하는 반송 단계를 더 포함하고,
    상기 반송 단계가 기 설정된 시간 보다 지연될 경우,
    상기 초임계 챔버 내의 온도를 상승시키는 온도 보정 단계를 수행하는 기판 처리 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 온도 보정 단계는,
    상기 초임계 챔버 내부의 온도가 상기 초기 설정 온도가 되기 위한 시간 동안 수행되는 기판 처리 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 온도 보정 단계는,
    상기 초임계 챔버 내로 상기 제1온도의 유체를 공급하여 이루어지는 기판 처리 방법.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 온도 보정 단계 이후에,
    상기 휴지 단계가 수행되는 기판 처리 방법.
  8. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    액 처리 챔버 내에서 기판을 액처리한 이후에 상기 기판을 고압의 초임계 챔버로 반송하여 상기 초임계 챔버 내에서 초임계 처리하되,
    상기 반송이 기 설정된 시간보다 지연되는 경우 상기 초임계 챔버의 내부 온도를 보정하는 온도 보정 단계가 수행되고,
    상기 온도 보정 단계는,
    상기 초임계 챔버 내부의 온도가 상기 초임계 챔버 내에서 상기 기판을 처리하기 위한 초기 설정 온도가 되기 위한 시간 동안 수행되는 기판 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 온도 보정 단계는,
    상기 초임계 챔버 내로 고온의 유체를 공급하여 이루어지는 기판 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 온도 보정 단계에서 상기 고온의 유체로 상기 초임계 챔버 내부를 세정하는 기판 처리 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초임계 처리는,
    상기 초임계 챔버 내로 제1온도의 유체를 공급하여 상기 유체를 가압하는 가압 단계와;
    상기 유체로 상기 기판을 처리하는 처리 단계를 포함하되,
    상기 초기 설정 온도는 상기 제1온도와 같거나 그보다 낮은 온도로 제공되는 기판 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 온도 보정 단계에서,
    상기 초임계 챔버 내로 상기 제1온도의 유체를 공급하는 기판 처리 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 초임계 처리는,
    초임계 챔버 내로 제1기판을 반입하여 상기 초임계 챔버 내에서 제1기판을 초임계 처리하는 제1초임계 처리 단계와;
    상기 제1기판을 상기 초임계 챔버로부터 반출한 뒤에 상기 초임계 챔버를 개방하여 상기 초임계 챔버 내의 온도가 기 설정된 온도가 될 때까지 제1시간 동안 상기 초임계 챔버를 빈 상태로 유지하는 휴지 단계와;
    상기 초임계 챔버 내로 제2기판을 반입하여 상기 초임계 챔버 내에서 상기 제2기판을 초임계 처리하는 제2초임계 처리 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 온도 보정 단계 이후에 상기 휴지 단계가 수행되는 기판 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1시간은,
    상기 제2초임계 처리 단계에서 상기 제2기판을 처리하기 위한 초기 설정 온도를 기반으로 설정되는 기판 처리 방법.
  16. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에서 상기 기판을 액 처리하는 액처리 챔버와;
    내부의 처리공간에서 상기 기판을 초임계 처리하는 초임계 챔버와;
    상기 액처리 챔버 내의 상기 기판을 상기 초임계 챔버로 반송하는 반송 수단; 및
    상기 액처리 챔버, 상기 초임계 챔버 그리고 상기 반송 수단을 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 초임계 챔버는,
    상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지유닛과;
    상기 처리 공간을 제공하는 하우징;
    상기 처리 공간으로 유체를 공급하는 유체 공급유닛; 및
    상기 유체를 가열하는 가열 수단을 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 반송 수단이 상기 액 처리 챔버로부터 상기 초임계 챔버로 상기 기판을 반송하는 시간이 기 설정된 시간보다 지연되는 경우 상기 처리 공간으로 고온의 상기 유체를 공급하여 상기 초임계 챔버의 내부 온도를 제1온도까지 상승시키는 온도 보정 단계가 기 설정된 시간 동안 수행되도록 상기 초임계 챔버를 제어하는 기판 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1온도는 상기 기판을 처리하기 위한 초기 설정 온도인 기판 처리 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제어기는,
    초임계 챔버 내로 제1기판을 반입하여 상기 초임계 챔버 내에서 제1기판을 초임계 처리한 이후에,
    상기 제1기판을 상기 초임계 챔버로부터 반출한 뒤에 상기 초임계 챔버를 개방하여 상기 초임계 챔버 내의 온도가 기 설정된 온도가 될 때까지 제1시간 동안 상기 초임계 챔버를 빈 상태로 유지하고,
    이후에 상기 초임계 챔버 내로 제2기판을 반입하여 상기 초임계 챔버 내에서 상기 제2기판을 초임계 처리하도록 상기 초임계 챔버를 제어하는 기판 처리 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1시간은,
    상기 제2기판을 초임계 처리하기 위한 초기 설정 온도를 기반으로 설정되는 기판 처리 장치.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열 수단은 상기 하우징 외부에 제공되는 기판 처리 장치.

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