KR20110080845A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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KR20110080845A
KR20110080845A KR1020100001263A KR20100001263A KR20110080845A KR 20110080845 A KR20110080845 A KR 20110080845A KR 1020100001263 A KR1020100001263 A KR 1020100001263A KR 20100001263 A KR20100001263 A KR 20100001263A KR 20110080845 A KR20110080845 A KR 20110080845A
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Abstract

기판 처리 장치는 초임계 유체를 이용하여 기판을 처리하는 처리 공정이 진행되는 챔버, 상기 챔버와 연결되며, 상기 챔버 내부로 상기 초임계 유체를 공급하는 초임계 유체 공급 유닛, 상기 챔버와 연결되며, 상기 처리 공정 중 상기 챔버 내부의 상기 초임계 유체 중 일부 및 상기 처리 공정 완료 후 상기 챔버 내부의 초임계 유체 전부를 드레인시키는 드레인 유닛 및 상기 처리 공정 중 상기 챔버 내부의 상기 초임계 유체 중 나머지를 순환시키는 순환 유닛을 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Apparatus for processing a substrate and method of processing a substrate}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 기판 상에 잔류하는 약액을 제거하기 위하여 초임계 유체를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 식각액을 이용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 식각 공정, 세정액을 이용하여 기판 상에 잔류하는 불순물을 제거하는 세정 공정 등에서 사용된 세식각액 및 세정액 등과 같은 약액으로 처리된 기판에 이소프로필알코올(IPA)과 질소(N2)와의 혼합가스를 제공하여 기판을 건조한다. 그러나, 기판 상에 형성된 패턴이 미세화됨에 따라, 상기 기판 건조시 상기 패턴 사이의 약액을 건조하기가 어렵다. 따라서, 상기 패턴 사이의 약액을 효과적으로 건조하기 위해 초임계 유체를 이용한 건조 기술이 제안된다. 상기 초임계 유체를 이용한 건조 기술은 약액 처리된 기판을 압력 용기 내에 반입하고, 액체 이산화탄소를 장치 내에 도입하여 기판 표면의 약액을 치환하고, 압력을 상승시켜 액체 이산화탄소를 초임계 상태로 상변화시켜서 초임계 건조 처리를 진행한 후 감압한다.
이때, 상기 압력 용기 내에 상기 초임계 유체로 기판을 건조하기 할 경우, 상기 초임계 유체가 상기 압력 용기 내에서의 흐름이 제한될 수 있다. 따라서 상기 초임계 유체가 상기 약액을 용해시키기 위한 용해도가 상대적으로 낮아 상기 기판 처리 공정이 지연되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 약액이 용해된 초임계 유체를 드레인하는 데 상대적으로 많은 시간이 소용될 수 있다.
본 발명은 기판 상에 잔류하는 약액을 효과적으로 제거할 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명은 기판 상에 잔류하는 약액을 효과적으로 제거할 수 있는 기판 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 초임계 유체를 이용하여 기판을 처리하는 처리 공정이 진행되는 챔버, 상기 챔버와 연결되며, 상기 챔버 내부로 상기 초임계 유체를 공급하는 초임계 유체 공급 유닛, 상기 챔버와 연결되며, 상기 처리 공정 중 상기 챔버 내부의 상기 초임계 유체 중 일부 및 상기 처리 공정 완료 후 상기 챔버 내부의 초임계 유체 전부를 드레인시키는 드레인 유닛 및 상기 처리 공정 중 상기 챔버 내부의 상기 초임계 유체 중 나머지를 순환시키는 순환 유닛을 포함한다. 여기서, 상기 드레인 유닛은, 상기 처리 공정 진행 중 상기 초임계 유체 중 일부를 제1 유량으로 배출시키는 제1 드레인부 및 상기 처리 공정 완료 후 상기 초임계 유체 전부를 상기 제1 유량보다 높은 제2 유량으로 배출시키는 제2 드레인부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 초임계 유체 공급 유닛은, 상기 초임계 유체용 가스를 공급하는 가스 공급부, 상기 가스 공급부와 연결되며 상기 가스를 액체로 변환시키는 액체 변환부, 상기 액체 변환부로부터 상기 액체가 흐르는 액체 공급 라인, 상기 액체 공급 라인에 의하여 상기 액체 변환부와 연결되며, 상기 액체를 가압하여 상기 초임계 유체로 전환시키기 위해 제1 펌프, 상기 제1 펌프에 연결되며 상기 초임계 유체를 저장하는 탱크 및 상기 제1 펌프, 상기 탱크 및 상기 챔버를 상호 연결시키며 상기 초임계 유체를 유동하는 유로를 제공하는 초임계 유체 공급 라인을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 순환 유닛은, 상기 챔버 및 상기 초임계 공급 라인과 연통되어 상기 챔버 내부의 초임계 유체를 순환시키는 순환 라인, 상기 초임계 유체 공급 라인 상에 배치되며, 상기 초임계 유체를 가압하는 제2 펌프, 상기 순환 라인 상에 배치되며, 상기 순환 라인을 통하여 순환하는 상기 초임계 유체의 온도를 유지하는 히터 및 상기 순환 라인 상에 배치되며, 상기 순환 라인으로 흐르는 상기 초임계 유체의 유압을 제어하는 정압 레귤레이터를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 처리 공정을 수행하기 위해 챔버 내로 젖음 상태의 기판을 로딩하고, 상기 챔버 내부로 초임계 유체를 공급한다. 상기 처리 공정 중 상기 챔버 내부의 상기 초임계 유체 중 일부를 순환시키고, 상기 처리 공정 진행 중 상기 챔버 내부의 상기 초임계 유체 중 나머지를 제1 유량으로 드레인시키고, 상기 챔버 내부로 초임계 유체를 추가적으로 공급한다. 상기 처리 공정 완료 후 상기 챔버 내부의 초임계 유체 전부를 제2 유량으로 드레인시킨다. 여기서, 상기 제2 유량은 상기 제1 유량보다 높을 수 있다. 또한, 상기 초임계 유체 중 일부를 순환시킬 때 상기 초임계 유체 중 일부를 가열할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법은 순환 유닛을 통하여 상기 챔버내의 초임계 유체를 원활하게 순환시킬 수 있다. 따라서 챔버 내의 초임계 유체를 순환시킴으로써 초임계 유체 내에 약액이 효과적으로 초임계 유체로 용해될 수 있다. 나아가, 상기 순환 유닛에 포함된 히터는 상기 챔버 내의 초임계 유체의 온도를 제어할 수 있다. 한편, 상기 기판 처리 장치는 처리 공정 중 초임계 유체의 일부를 챔버 외부로 배출하고 순수한 초임계 유체를 추가적으로 공급함으로써 초임계 유체에 용해된 상기 약액의 농도를 감소시켜서 상기 순환 공정 중 상기 약액이 초임계 유체에 용해되는 용해량이 증대될 수 있도록 한다. 더구나, 드레인 유닛이 배출되는 초임계 유체의 유량을 조절할 수 있음으로써, 처리 공정 종료 후 초임계 유체가 챔버로부터 상대적으로 빠르게 배출될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는 챔버(110), 초임계 유체 공급 유닛(120), 드레인 유닛(180) 및 순환 유닛(165)을 포함한다. 상기 기판 처리 장치(100)는 챔버(110) 내에 로딩된 기판 상에 잔류하는 약액을 제거하여 기판을 처리한다. 상기 기판은 반도체 소자를 형성하기 위한 웨이퍼 또는 평판 표시 소자를 형성하기 위한 유리 기판일 수 있다.
상기 챔버(110)는 상기 기판을 처리하기 위한 공정을 진행하기 위한 공간을 제공한다. 상기 챔버(110)는 하부 용기(미도시) 및 상부 용기(미도시)를 포함한다.
상기 초임계 유체 공급 유닛(120)은 상기 처리 공정을 진행하기 위하여 상기 챔버(110) 내부에 초임계 유체를 공급한다. 상기 초임계 유체는 임계온도(Tc) 및 임계압력(Pc) 이상의 영역에 있는 유체로서 기체와 액체의 구별이 모호해져 임계압력 이상의 압력을 가하여도 액화가 되지 않는 비응축성 특성을 가진다. 즉, 초임계 유체의 물성은 액체적인 성질과 기체적인 성질을 모두 가지고 있어서, 기체와 같은 확산도와 점성, 액체와 같은 용해능력을 가지고 있다. 상기 초임계 유체의 예로는 초임계 이산화탄소, 초임계 산소, 초임계 아르곤, 초임계 크립톤, 초임계 제논, 초임계 암모니아 등을 들 수 있다. 참고적으로, 초임계 이산화탄소는 임계온도가 31℃ 이고, 임계압력이 72.8 기압(atm) 정도로서 임계영역(35℃, 75atm)에서의 점성은 0.03cP, 표면장력은 0 dyne(S)/cm, 밀도는 300kg/㎥의 물성을 가진다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 초임계 유체 공급 유닛(120)은 가스 공급부(130), 액체 변환부(140) 및 초임계 유체 변환부(150)를 포함할 수 있다.
상기 가스 공급부(130)는 상기 초임계 유체를 형성하기 위한 건조용 가스를 공급한다. 예를 들면, 상기 건조용 가스는 이산화탄소 가스를 포함할 수 있다.
상기 액체 변환부(140)는 상기 가스 공급부(130)와 연결된다. 상기 액체 변환부(140)는 상기 가스 공급부(130)로부터 상기 건조용 가스를 공급받아 상기 건조용 가스를 액체 상태로 상변화시킨다. 예를 들면, 상기 액체 변환부(140)는 부스터(141) 및 콘덴서(142)를 포함할 수 있다. 상기 부스터(141)는 상기 건조용 가스의 압력을 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 건조용 가스의 압력은 50 내지 60bar로 조절될 수 있다. 이어서, 상기 콘덴서(142)는 상기 증가된 압력을 갖는 건조용 가스를 냉각되어 액체로 상변화시킬 수 있다. 따라서 상기 콘덴서(142)로부터 유출되는 유체 상태는 액체일 수 있다.
상기 초임계 유체 변환부(150)는 상기 액체 변환부(140) 및 상기 챔버(110)를 상호 연결시킨다. 상기 초임계 유체 변환부(150)는 상기 액체 변환부(140)로부터 유출된 액체를 초임계 유체로 상변화시킨다. 상기 초임계 유체 변환부(150)는 상변화된 상기 초임계 유체를 상기 챔버(110)에 공급한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 초임계 유체 변환부(150)는 액체 공급 라인(151), 제1 펌프(153), 초임계 유체 공급 라인(155) 및 탱크(157)를 포함할 수 있다.
상기 액체 공급 라인(151)은 상기 액체 변환부(140) 및 상기 제1 펌프(153)를 상호 연결시킨다. 상기 액체 공급 라인(151)은 상기 액체를 상기 액체 변환부(140)로부터 상기 제1 펌프(153)로 흐르는 유로를 제공한다.
상기 제1 펌프(153)는 상기 액체 변환부(140) 및 상기 탱크(157) 사이에 배치된다. 상기 제1 펌프(153)는 상기 액체의 압력 및 온도를 제어함으로써 상기 액체를 상기 초임계 유체로 변환시킨다.
상기 초임계 유체 공급 라인(155)은 제1 펌프(153) 및 챔버(110) 사이에 상기 초임계 유체가 흐르는 유로를 제공한다.
상기 탱크(157)는 상기 초임계 유체 공급 라인(155) 상에 배치된다. 상기 탱크(157)는 상기 제1 펌프(153)에 의하여 변환된 상기 초임계 유체를 상기 제1 초임계 유체 공급 라인(155)으로 통하여 공급받아 상기 초임계 유체를 저장한다. 상기 탱크(157)는 상기 초임계 유체의 상태를 유지하기 위하여 그 내부의 압력 및 온도가 제어될 수 있다. 예를 들면, 상기 초임계 유체가 이산화탄소일 경우, 상기 탱크는 300bar 의 압력 및 60℃의 온도로 조절될 수 있다.
상기 순환 유닛(165)은 상기 챔버(110) 및 상기 초임계 유체 공급 라인(155)의 일부를 상호 연결된다. 상기 순환 유닛(165)은 내부에 제공된 상기 초임계 유체를 순환시킨다. 상기 챔버(110) 내의 상기 초임계 유체가 순환함에 따라 상기 챔버(110)내에 상기 초임계 유체의 유동이 원활하게 된다. 따라서, 상기 초임계 유체가 상기 순환 유닛(165)을 통하여 순환하기 때문에 상기 초임계 유체 내에 상기 기판 상에 잔류하는 약액이 효율적으로 용해될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 순환 유닛(165)은 순환 라인(166), 제2 펌프(161), 제1 밸브(167), 히터(168) 및 제1 정압 레귤레이터(169)를 포함한다.
상기 순환 라인(166)은 상기 탱크(157) 및 상기 제2 펌프(161) 사이의 상기 초임계 유체 공급 라인(155)으로부터 분기되어 상기 챔버(110)까지 연장된다. 상기 순환 라인(166)은 상기 챔버(110)로부터 상기 초임계 유체 공급 라인(155)으로 상기 초임계 유체를 순환시키는 유로를 제공한다.
상기 제2 펌프(161)는 상기 초임계 유체 공급 유닛(120) 및 상기 챔버(110)를 상호 연결시키는 초임계 유체 공급 라인(155)상에 배치된다. 상기 제2 펌프(161)는 초임계 유체 공급 라인(155)으로 흐르는 상기 초임계 유체를 가압하여 상기 챔버(110)에 공급한다. 이때 상기 초임계 유체가 그 초임계 상태를 유지할 수 있도록 상기 제2 펌프(161)가 상기 초임계 유체를 가압하여 상기 챔버(110) 내부에 상기 초임계 유체를 공급할 수 있다. 또한, 상기 챔버(110) 내부의 압력이 감소할 경우, 상기 제2 펌프(161)는 상기 챔버(110) 내부로 상기 초임계 유체를 추가적으로 공급할 수 있다. 또한, 상기 제2 펌프(161)는 상기 챔버(110)로부터 상기 초임계 유체가 상기 순환 라인(166)을 통하여 순환할 수 있도록 가압된 유체를 상기 챔버(110)에 제공할 수 있다.
상기 제2 밸브(167)는 상기 순환 라인(166) 상에 배치된다. 상기 제2 밸브(167)는 상기 챔버(110)로부터 상기 초임계 유체 공급 라인(155)으로 상기 초임계 유체의 흐름을 제어할 수 있다. 예를 들면, 상기 챔버(110)가 상기 초임계 유체로 채워져 기판 처리 공정을 진행할 경우, 상기 순환 라인(155)에 배치된 상기 제2 밸브(167)가 개방되어 상기 순환 라인(166)을 통하여 상기 챔버(110)에 공급된 초임계 유체를 순환시킬 수 있다. 이와 다르게, 챔버(110) 내의 공정이 종료된 후 차후 공정이 진행되기 전까지 상기 제2 밸브(167)는 클로징 된다.
상기 히터(168)는 순환 라인(166) 상에 흐르는 상기 초임계 유체의 온도를 제어할 수 있다. 상기 히터(168)는 순환 라인(166) 상에 흐르는 상기 초임계 유체의 온도를 제어함으로써, 상기 초임계 유체의 상변화를 억제할 수 있다.
상기 제1 정압 레귤레이터(169)는 상기 순환 라인(166) 상에 흐르는 초임계 유체의 유압을 조절할 수 있다. 따라서, 상기 제1 정압 레귤레이터(169)는 유압으로 초임계 유체가 상기 순환 라인(166)을 통하여 공급될 수 있도록 한다.
상기 드레인 유닛(180)은 상기 초임계 유체를 이용하여 기판을 건조시킨 후 약액이 용해된 상기 초임계 유체를 상기 챔버(110)로부터 배출시킨다. 상기 드레인 유닛(180)은 상기 처리 공정 진행 중 순환되는 챔버(110) 내부의 초임계 유체를 제외한 나머지 초임계 유체를 배출시킬 수 있다. 또한, 상기 드레인 유닛(180)은 상기 처리 공정 완료후 챔버(110) 내부의 초임계 유체 전부를 배출시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 드레인 유닛(180)은 상기 처리 공정 진행중 챔버(110) 내의 상기 초임계 유체 중 일부를 제1 유량으로 배출시키는 제1 드레인부(181) 및 상기 처리 공정 완료 상기 챔버(110) 내의 초임계 유체 전부를 제2 유량으로 배출시키는 제2 드레인부(186)를 포함할 수 있다.
상기 제1 드레인부(181)는 제1 드레인 라인(182), 제2 정압 레귤레이터(183) 및 제2 밸브(184)를 포함할 수 있다.
상기 제1 드레인 라인(182)은 상기 처리 공정 진행 중 챔버(110) 내의 상기 초임계 유체 중 일부를 상기 챔버(110)로부터 배출할 수 있는 유로를 제공한다. 상기 제2 정압 레귤레이터(183)는 상기 제1 드레인 라인(182) 상에 배치된다. 상기 제2 정압 레귤레이터(183)는 상기 챔버(110)로부터 배출할 수 있는 상기 초임계 유체의 유압을 균일하게 할 수 있다. 상기 제2 밸브(184)는 상기 챔버(110)로부터 배출되는 초임계 유체의 흐름을 제어한다. 예를 들면, 상기 제2 밸브(184)는 온/오프 밸브를 포함할 수 있다. 상기 제1 드레인부(181)는 제1 유량으로 초임계 유체를 배출할 수 있다.
상기 제2 드레인부(186)는 제1 드레인 라인(187), 제2 정압 레귤레이터(188) 및 제3 밸브(189)를 포함할 수 있다.
상기 제2 드레인 라인(187)은 상기 처리 공정 완료 후 상기 챔버(110) 내의 상기 초임계 유체 중 전부를 상기 챔버(110)로부터 배출할 수 있는 유로를 제공한다. 상기 제3 정압 레귤레이터(188)는 상기 제2 드레인 라인(187) 상에 배치된다. 상기 제3 정압 레귤레이터(188)는 상기 챔버(110)로부터 배출할 수 있는 상기 초임계 유체의 유압을 균일하게 할 수 있다. 또한 상기 제2 드레인부(186)는 제2 유량으로 상기 초임계 유체를 배출할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 드레인부(186)는 상기 제2 유량으로 상기 초임계 유체를 배출할 수 있도록 유량 제어기를 포함할 수 있다.
상기 제2 드레인부는 제2 유량은 상기 제1 유량보다 높도록 설정됨으로써, 공정 완료후 상대적으로 높은 유량으로 제2 드레인부가 상기 초임계 유체를 드레인시킬 수 있다. 따라서 기판 처리 공정이 완료된 후 초임계 유체가 챔버로부터 상대적으로 빠르게 배출될 수 있다.
상기 제3 밸브(189)는 상기 챔버(110)로부터 배출되는 초임계 유체의 흐름을 제어한다. 예를 들면, 상기 제3 밸브(189)는 온/오프 밸브를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 드레인 유닛(180)은 상기 제1 및 제2 드레인부들(181, 186)과 연결되며, 초임계 유체에 용해된 상기 약액을 상기 초임계 유체로부터 분리하는 분리기(185)를 더 포함할 수 있다. 상기 분리기(185)에 의해 분리된 초음계 유체는 액체로 상변화되어 상기 상변화된 액체는 배출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 기판 처리 장치(100)는 약액 공급 유닛(170)을 더 포함할 수 있다.
상기 약액 공급 유닛(170)은 챔버(110) 내에 약액을 공급함으로써, 상기 챔버(110) 내에 로딩된 기판의 젖음 상태를 유지시킨다. 상기 약액은 상대적으로 낮은 표면 장력을 갖는 물질, 예를 들면 이소프로필알코올을 포함할 수 있다. 상기 기판을 젖음 상태로 유지시킴에 따라 기판이 자연적으로 건조되어 기판 상에 얼룩, 반점 등이 발생하는 현상이 억제될 수 있다.
상기 약액 공급 유닛(170)은 약액 공급 라인(171), 제4 정압 레귤레이터(173) 및 제4 밸브(175)를 포함할 수 있다.
상기 약액 공급 라인(171)은 기판이 상기 챔버에 로딩되고 상기 처리 공정을 진행하기 전, 상기 약액을 상기 챔버(110)로 공급할 수 있는 유로를 제공한다. 상기 제4 정압 레귤레이터(173)는 상기 약액 공급 라인(171) 상에 배치된다. 상기 제4 정압 레귤레이터(173)는 상기 약액 공급 라인(171)을 통하여 챔버(110)로 공급되는 약액의 유압을 균일하게 할 수 있다. 상기 제4 밸브(175)는 상기 챔버(110)로 공급되는 약액의 흐름을 제어한다. 예를 들면, 상기 제4 밸브(175)는 온/오프 밸브를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법에 있어서, 먼저 젖음 상태가 유지된 기판을 챔버(110) 내부로 공급한다(S110). 상기 기판 상에는 예를 들면 이소프로필알코올을 도포한 습식 이송 방식으로 이송될 수 있다. 따라서 기판 이송중 상기 기판에 형성된 패턴이 기울어지는 것이 억제될 수 있다.
이어서, 초임계 유체를 상기 챔버(110) 내부로 공급한다.(S120) 따라서, 상기 챔버(110) 내부를 상기 초임계 유체로 채워서 기판 처리 공정을 진행한다. 상기 제2 펌프(161)는 상기 초임계 유체를 가압하여 상기 챔버(110)에 공급한다. 따라서 상기 챔버(110) 내에는 초임계 유체의 상태를 유지할 수 있도록 온도 및 압력이 제어될 수 있다. 또한, 상기 제2 펌프(161)는 상기 챔버(110) 내에 상기 기판을 처리하는 처리 공정 진행 중에 상기 챔버(110) 내로 초임계 유체를 제공할 수 있다.
이후, 상기 처리 공정 중 챔버(110) 내의 초임계 유체의 일부를 순환시킨다(S130). 상기 제1 밸브(167)는 개방되어 순환 라인(166)을 통하여 초임계 유체가 순환할 수 있다. 나아가, 상기 제2 펌프(161)는 상기 챔버(110) 내에 상기 초임계 유체를 공급함으로써 유압을 증가시켜 상기 챔버(110) 내에 상기 초임계 유체를 순환시킨다.
또한, 상기 처리 공정 중 챔버(110) 내에 초임계 유체의 나머지를 제1 유량으로 드레인시킨다(S140). 이때 상기 초임계 유체에는 상기 기판 상에 잔류하는 약액이 함께 용해되어 배출될 수 있다. 본 단계 S140은 제1 드레인부(181)를 통하여 진행될 수 있다.
상기 처리 공정 중 챔버 내에 초임계 유체를 추가적으로 공급한다(S150). 상기 챔버(110) 내로부터 배출된 초임계 유체의 나머지의 유량으로 상기 초임계 유체가 추가적으로 공급될 수 있다. 상기 제2 펌프(161)는 탱크(157)로부터 상기 챔버(110)에 상기 초임계 유체를 공급할 수 있다. 따라서, 상기 챔버(110) 내의 상기 초임계 유체의 흐름이 원활해져서 상기 초임계 유체의 유동 중 상기 기판 상에 잔류하는 약액이 효과적으로 상기 초임계 유체에 의하여 용해될 수 있다.
이어서, 기설정된 공정 시간에 따라 처리 공정이 완료되었는지를 확인한다(S160). 상기 처리 공정이 완료되기 전에는 상기 기판 처리 공정에 대한 상기 단계 S130 내지 단계 S160을 반복한다.
상기 처리 공정이 완료된 경우, 상기 처리 공정 중 챔버(110) 내에 초임계 유체의 전부를 제2 유량으로 드레인시킨다(S170). 이때 상기 초임계 유체에는 상기 기판 상에 잔류하는 약액이 함께 용해되어 배출될 수 있다. 본 단계 S170은 제2 드레인부(186)를 통하여 진행될 수 있다. 상기 제2 유량은 상기 제1 유량보다 상대적으로 높아 빠르게 초임계 유체가 챔버로부터 배출될 수 있다.
상술한 바와 같이 기판 처리 장치는 순환 유닛을 통하여 상기 챔버내의 초임계 유체를 원활하게 순환시킬 수 있다. 따라서 챔버 내의 초임계 유체를 순환시킴으로써 초임계 유체 내에 약액이 효과적으로 초임계 유체로 용해될 수 있다. 나아가, 상기 순환 유닛에 포함된 히터는 상기 챔버 내의 초임계 유체의 온도를 제어할 수 있다. 한편, 상기 기판 처리 장치는 처리 공정 중 초임계 유체의 일부를 챔버외부로 배출하고 순수한 초임계 유체를 추가적으로 공급함으로써 초임계 유체에 용해된 상기 약액의 농도를 감소시켜서 상기 순환 공정 중 충분하게 상기 약액이 초임계 유체에 용해될 수 있도록 한다. 더구나, 드레인 유닛이 배출되는 초임계 유체의 유량을 조절할 수 있음으로써, 처리 공정 종료후 초임계 유체가 챔버로부터 상대적으로 빠르게 배출될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 기판 건조 장치 및 기판 건조 방법은 평판 표시 장치의 건조 공정 및 반도체 장치의 건조 공정을 수행하기 위한 건조 장치에 적용될 수 있을 것이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 기판 처리 장치 110 : 챔버
120 : 초임계 유체 공급 유닛 130 : 가스 공급부
140 : 액체 변환부 150 : 초임계 유체 변환부
161 : 제1 펌프 165 : 순환부
170 : 약액 공급부 180 : 드레인부

Claims (7)

  1. 초임계 유체를 이용하여 기판을 처리하는 처리 공정이 진행되는 챔버;
    상기 챔버와 연결되며, 상기 챔버 내부로 상기 초임계 유체를 공급하는 초임계 유체 공급 유닛;
    상기 챔버와 연결되며, 상기 처리 공정 중 상기 챔버 내부의 상기 초임계 유체 중 일부 및 상기 처리 공정 완료 후 상기 챔버 내부의 초임계 유체 전부를 드레인시키는 드레인 유닛; 및
    상기 처리 공정 중 상기 챔버 내부의 상기 초임계 유체 중 나머지를 순환시키는 순환 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 초임계 유체를 이용한 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 드레인 유닛은,
    상기 처리 공정 진행 중 상기 초임계 유체 중 일부를 제1 유량으로 배출시키는 제1 드레인부; 및
    상기 처리 공정 완료 후 상기 초임계 유체 전부를 상기 제1 유량보다 높은 제2 유량으로 배출시키는 제2 드레인부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초임계 유체를 이용한 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 초임계 유체 공급 유닛은,
    상기 초임계 유체용 가스를 공급하는 가스 공급부;
    상기 가스 공급부와 연결되며 상기 가스를 액체로 변환시키는 액체 변환부;
    상기 액체 변환부로부터 상기 액체가 흐르는 액체 공급 라인;
    상기 액체 공급 라인에 의하여 상기 액체 변환부와 연결되며, 상기 액체를 가압하여 상기 초임계 유체로 전환시키기 위해 제1 펌프;
    상기 제1 펌프에 연결되며 상기 초임계 유체를 저장하는 탱크; 및
    상기 제1 펌프, 상기 탱크 및 상기 챔버를 상호 연결시키며 상기 초임계 유체를 유동하는 유로를 제공하는 초임계 유체 공급 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 초임계 유체를 이용한 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 순환 유닛은,
    상기 챔버 및 상기 초임계 공급 라인과 연통되어 상기 챔버 내부의 초임계 유체를 순환시키는 순환 라인;
    상기 초임계 유체 공급 라인 상에 배치되며, 상기 초임계 유체를 가압하는 제2 펌프;
    상기 순환 라인 상에 배치되며, 상기 순환 라인을 통하여 순환하는 상기 초임계 유체의 온도를 유지하는 히터; 및
    상기 순환 라인 상에 배치되며, 상기 순환 라인으로 흐르는 상기 초임계 유체의 유압을 제어하는 정압 레귤레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 초임계 유체를 이용한 기판 처리 장치.
  5. 처리 공정을 수행하기 위해 챔버 내로 젖음 상태의 기판을 로딩하는 단계;
    상기 챔버 내부로 초임계 유체를 공급하는 단계;
    상기 처리 공정 중 상기 챔버 내부의 상기 초임계 유체 중 일부를 순환시키는 단계;
    상기 처리 공정 진행 중 상기 챔버 내부의 상기 초임계 유체 중 나머지를 제1 유량으로 드레인시키는 단계;
    상기 챔버 내부로 초임계 유체를 추가적으로 공급하는 단계; 및
    상기 처리 공정 완료 후 상기 챔버 내부의 초임계 유체 전부를 제2 유량으로 드레인시키는 단계를 포함하는 초임계 유체를 이용한 기판 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 유량은 상기 제1 유량보다 높은 것을 특징으로 하는 초임계 유체를 이용한 기판 처리 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 초임계 유체 중 일부를 순환시키는 단계는 상기 초임계 유체 중 일부를 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 초임계 유체를 이용한 기판 처리 방법.
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