KR20120008134A

KR20120008134A - 기판처리방법

Info

Publication number: KR20120008134A
Application number: KR1020100068802A
Authority: KR
Inventors: 오래택; 김우영; 김태호
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2010-07-16
Filing date: 2010-07-16
Publication date: 2012-01-30

Abstract

본 발명은 초임계유체를 이용하여 기판을 건조하는 기판처리장치 및 방법이다. 본 발명에 의하면 기판이 처리되는 하우징의 내부를 초임계유체의 분위기로 형성한 후, 유체를 공급한다.

Description

기판처리방법{METHOD FOR TREATING A SUBSTRATE}

본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판으로 초임계유체를 공급하여 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.

반도체소자를 제조하기 위해서, 기판에 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 그리고 박막증착등의 다양한 공정들을 통해 원하는 패턴을 기판에 형성된다. 각각의 공정은 다양한 처리액이 사용되며 이로 인해 오염물 및 파티클이 생성된다. 종래에는 기판을 세정액과 탈이온수로 습식처리하고, 이를 다시 이소프로필알코올(IPA)과 질소(N2)와의 혼합가스를 공급하여 기판을 건조시켰다. 그러나 기판에 형성된 패턴과 패턴과의 거리(CD:Critical Dimension)가 30nm 혹은 그 이하로 작아짐에 따라, 기존의 방법으로는 기판에 잔류된 탈이온수등을 건조하기 어렵다. 최근에는 초임계유체를 이용한 건조처리기술이 개발되고 있으며, 이는 일본공개특허공보 평8-250464호에 개시된 바 있다. 그러나 초임계상태를 유지하기 위해선 처리실 내부가 일정이상의 온도와 압력을 가지는 것이 필요하므로 초기에 기판으로 공급되는 초임계유체는 초임계상태를 상태를 유지하지 못해 건조불량이 발생된다.

본 발명은 기판을 효율적으로 건조할 수 있는 기판처리장치를 제공한다.

본 발명은 초기에 초임계상태를 유지하지 못하는 초임계유체로 인해 기판에 건조불량이 발생하는 것을 최소화할 수 있는 기판처리장치 및 방법을 제공한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 기판처리장치를 제공한다. 본 발명에 있어서, 기판처리장치는 하우징과; 상기 하우징 내에서 기판을 지지하는 지지판과; 상기 하우징 내에 유체를 배출하는 유체배출유닛과; 상기 하우징 내에 유체를 공급하는 유체분사유닛을 포함한다. 상기 유체분사유닛은 상기 지지판의 상면보다 높은 위치에서 상기 하우징에 결합되어 상기 지지판에 놓인 기판으로 유체를 공급하는 상부공급라인과; 상기 상부공급라인으로부터 분기되고, 상기 지지판의 상면보다 낮은 위치에서 상기 하우징에 결합되어 상기 하우징 내로 유체를 공급하는 하부공급라인과; 상기 유체가 상부공급라인 또는 하부공급라인에 선택적으로 공급되도록 조절하는 밸브를 포함한다.

상기 상부공급라인은 상기 하부공급라인이 분기되기 전 위치에서 상기 유체가 초임계 상태가 되도록 상기 유체를 가열하는 히터를 더 포함한다.

또한, 본 발명은 기판처리방법을 제공한다. 본 발명에 있어서, 초임계유체를 이용하여 기판을 건조하는 기판처리방법은 초임계 상태의 유체를 하우징 내로 공급하되, 초기에는 기판보다 낮은 위치에서 상기 초임계유체를 상기 하우징로 공급하여 상기 하우징 내부를 초임계 분위기로 형성하는 분위기형성단계와; 상기 기판보다 높은 위치에서 상기 하우징 내로 상기 초임계유체를 공급하여 상기 기판을 건조하는 건조단계를 포함한다.

상기 건조단계는 상기 초임계유체를 기판의 표면으로 직접 분사하는 것이다.

상기 분위기형성단계는 상기 건조단계에서 초임계유체를 공급하는 공급라인으로부터 분기된 공급라인으로 초임계유체를 상기 하우징 내로 공급하는 것이다.

본 발명에 의하면, 초임계유체를 이용하여 기판을 효율적으로 건조할 수 있다.

도 1은 기판처리시스템을 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 인덱스로봇을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 3은 도 1의 버퍼부를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 1의 메인이송로봇을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 1의 세정공정을 수행하는 기판처리장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 1의 초임계 건조공정을 수행하는 기판처리장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 예에 따른 기판처리장치에 있어서 순수한 유체의 압력-온도(PT)선도를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 기판건조과정을 보여주는 순서도이다.
도 9a 내지 도 9c는 도 8의 기판건조과정을 순차적으로 보여주는 도면들이다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어 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 9b를 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도1를 참조하면, 본 발명의 기판처리시스템(1000)는 인덱스부(10)와 공정처리부(20)를 포함할 수 있다. 인덱스부(10)와 공정처리부(20)는 일렬로 배치된다. 이하, 인덱스부(10)와 공정처리부(20)가 배열된 방향을 제1방향(1)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1방향(1)의 수직인 방향을 제2방향(2)이라 하며, 제1방향(1)과 제2방향(2)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(3)이라 정의한다.

인덱스부(10)는 기판처리시스템(1000)의 제1방향(1)의 전방에 배치된다. 인덱스부(10)는 로드포트(100) 및 이송프레임(200)을 포함한다.

로드포트(100)는 제1방향(1)으로 인덱스부(10)의 전방에 배치된다. 로드포트(100a, 100b, 100c, 100d)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(2)을 따라 배치된다. 로드포트(100a, 100b, 100c, 100d)의 개수는 기판처리시스템(1000)의 공정 효율 및 풋 프린트 조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 로드포트(100)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(120a, 120b, 120c, 120d)가 안착된다. 캐리어(120a, 120b, 120c, 120d)로는 풉(FOUP)이 사용될 수 있다. 캐리어(120a, 120b, 120c, 120d)에는 기판(W)들을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯이 형성된다.

이송프레임(200)은 로드포트(100)와 이웃하여 제1방향으로 배치된다. 이송프레임(200)은 로드포트(100)와 공정처리부(20)의 버퍼부(300) 사이에 배치된다. 이송프레임(200)은 인덱스레일(210)과 인덱스로봇(220)을 포함한다. 인덱스레일(210)은 인덱스로봇(220)이 안착되며, 인덱스로봇(220)을 제2방향(2)에 따라 이송된다.

도 2는 인덱스로봇(220)을 나타낸 사시도이다. 도 2를 참조하면, 인덱스로봇(220)은 버퍼부(300)와 캐리어(120a, 120b, 120c, 120d)간에 기판(W)을 이송한다. 인덱스로봇(220)은 베이스(221),연결부(222) 그리고 인덱스암(223)을 포함한다. 베이스(221)는 인덱스레일(210) 상에 제3방향으로 마주하도록 배치된다. 베이스(221)는 인덱스레일(210)을 따라 제2방향으로 직선 이동하거나, 제3방향을 축으로 하여 회전한다. 베이스(221)는 인덱스암(223)을 구동시키는 구동부를 포함한다. 연결부(222)는 베이스(221)와 각각의 인덱스암(223)을 연결한다. 인덱스암(223)은 복수 개 제공되며, 각각 개별 구동이 가능하다. 각각의 인덱스암(223)은 제3방향으로 서로 마주하게 배치된다. 인덱스암(223)은 버퍼부(300)에 공정처리 전의 기판을 적재하는 소스암부(SA,223c,223d)와 버퍼부(300)로부터 공정 처리 후의 기판을 인출하는 처리암부(PA:223a,223b)을 구분하여 운용된다. 이 경우, 인덱스암 중 소스암부(SA:223c,223d)들은 하단에 배치하고, 처리암부(PA,223a,223b)들은 상단에 배치할 수 있다. 이는 인덱스로봇(220)이 기판을 인입 및 인출하는 과정에서 공정 처리 전의 기판(W)으로부터 발생된 파티클이 공정 처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.

인덱스로봇(220)은 다수의 인덱스암(223a, 223b, 223c, 223d)에 의해 다수의 기판(W)을 동시에 처리할 수 있으며, 이때 인덱스로봇(220)이 동시에 이송할 수 있는 기판(W)의 개수는 인덱스로봇(220)이 구비하는 인덱스암(223)의 개수에 따라 증가할 수 있다.

공정처리부(20)는 인덱스부(10)에 이웃하여 제1방향(1)을 따라 기판처리시스템(1000)의 후방에 배치된다. 공정처리부(20)는 버퍼부(300), 이동통로(400), 메인이송로봇(500) 그리고 공정챔버(600)를 포함한다. 공정챔버(600)는 복수 개 제공되며, 제2방향을 따라 이동통로(400)를 중심으로 양측에 배치된다.

도 3은 도 1의 버퍼부(300)를 개략적으로 보여주는 사시도이다. 도 3을 참조하면, 버퍼부(300)는 제1방향(1)을 따라 공정처리부(20)의 전방에 배치된다. 버퍼부(300)는 인덱스로봇(220)에 의해 이송되기 전에 공정에 제공될 기판(W) 또는 메인이송로봇(500)에 의해 이송되기 전에 공정처리가 완료된 기판(W)이 일시적으로 수납되어 대기하는 장소이다. 버퍼부(300)는 본체(310)와 제1 및 제2지지대(320,330)를 포함한다.

본체(310)는 밑판(311), 밑판(311) 상에 결합되어 제3방향(3)으로 연장된 제1 및 제2측벽(312,313) 그리고 제1 및 제2측벽(312,313)의 상단에 결합된 상판(314)을 포함할 수 있다. 본체(310)는 기판의 출입을 위해 인덱스로봇(220)과 마주하는 전방과 메인이송 로봇(500)과 마주하는 후방이 개방된다. 이에, 인덱스로봇(220)과 메인이송로봇(500)은 버퍼부(300)로부터 기판(W)을 인입 및 인출하기가 용이하다.

제1 및 제2지지대(320,330)는 본체(310)의 내부에 형성된다. 제1지지대(320)는 제1측벽(312)에 결합되고, 제2지지대(320)는 제2측벽(313)에 결합된다. 제1 및 제2지지대(320,330)는 복수 개 제공되며, 서로 일대일 대응된다. 기판(W)은 서로 대응되는 제1지지대(320)와 제2지지대(330)에 의해 기판(W)의 단부가 지지되어 버퍼부(300)에 수납된다.

버퍼부(300)는 공정처리 전의 기판(W)이 안착되는 영역(OA)과 공정처리 후의 기판이 안착되는 영역(IA)을 구분하여 사용할 수 있다. 제1 및 제2 지지대 중 공정처리 전의 기판(W)이 안착되는 영역(OA)은 하단에 배치하고, 공정처리 후의 기판(W)이 안착되는 영역(IA)은 상단에 배치할 수 있다. 이는 버퍼부(300)는 기판(W)을 인입 및 인출하는 과정에서 공정처리 전의 기판(W)으로부터 발생된 파티클이 공정처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.

이동통로(400)는 버퍼부(300)와 대응되게 배치된다. 이동통로(400)는 그 길이방향이 제1방향(1)에 따라 나란하게 배치된다. 이동통로(400)은 메인이송로봇(500)이 이동하는 통로를 제공한다. 이동통로(400)의 양측에는 공정챔버(600)들이 서로 마주보며 제1방향(1)을 따라 배치된다. 이동통로(400)에는 메인이송로봇(500)이 제1방향(1)을 따라 이동하며, 공정챔버(600)의 상하층, 그리고 버퍼부(300)의 상하층으로 승강할 수 있는 이동레일이 설치된다.

도 4는 도 1의 메인이송로봇(500)을 개략적으로 보여주는 사시도이다. 도 4를 참조하면, 메인이송로봇(500)은 이동통로(400)에 설치되며, 공정챔버(600) 및 버퍼부(300) 간에 또는 각 공정챔버(600) 간에 기판(W)을 이송한다. 메인 이송 로봇(500)은 핸드 베이스(510) 및 핸드부(520)를 포함한다.

핸드베이스(510)는 이동통로(400) 상에 제3방향(3)으로 마주하도록 배치된다. 핸드베이스(510)는 이동통로(400)을 따라 제2방향(2)으로 직선 이동하거나, 제3방향(3)을 축으로 하여 회전한다. 핸드베이스(510)는 핸드부(520)을 구동시키는 구동부를 포함한다.

핸드부(520)는 복수 개 제공되며, 각각 개별 구동이 가능하다. 핸드부(520)는 제3방향(3)으로 서로 마주하게 배치된다. 핸드부(520)는 버퍼부(300)로부터 공정처리 전의 기판을 픽업하는 소스핸드부(SH:523,524)와 버퍼부(300)에 공정 처리 후의 기판을 적재하는 처리핸드부(PH:521,522)를 구분하여 사용될 수 있다. 핸드부(520) 중 소스핸드부(SH:523,524)들은 하단에 배치하고, 처리핸드부(PH:521,522)들은 상단에 배치할 수 있다. 이는, 메인이송로봇(500)은 기판(W)을 인입 및 인출하는 과정에서 공정처리 전의 기판(W)으로부터 발생된 파티클이 공정처리 후의 기판에 부착되는 것을 방지할 수 있다.

공정챔버(600)는 메인이송로봇(500)이 설치되는 이동통로(400)를 중심으로 양측에 배치된다. 기판처리시스템(1000)은 상하층으로 된 다수 개의 공정챔버(600)를 구비한다. 예컨대, 상하층의 공정챔버(600)가 3×2 또는 2×2로 제공될 수 있다. 공정챔버(600)의 개수는 기판처리시스템(1000)의 공정효율 및 풋 프린트 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 각각의 공정챔버(600)는 독립적인 하우징(710, 810)으로 구성되며, 이에 각각의 공정챔버(600) 내에서는 독립적인 형태로 기판(W)을 처리하는 공정이 이루어질 수 있다.

일 예에 의하면, 공정챔버(600)는 밀폐된 공간을 제공하며, 공정챔버(600)는 세정공정을 수행하는 기판처리장치(700)가 제공된 공정챔버(600a)와 초임계유체에 의한 건조공정을 수행하는 기판처리장치가 제공된 공정챔버(600b)를 포함한다. 메인이송로봇(500)이 설치된 이동통로(400)를 중심으로 일측에는 공정챔버(600a)가 배치되고, 이의 타측에는 공정챔버(600b)가 배치된다. 그러나 공정챔버(600)는 이동통로(400)를 중심으로 양측 모두 세정공정을 수행하는 기판처리장치(700)가 제공된 공정챔버(600a)일 수 있다.

도 5는 공정챔버(600a)와 그 내부의 기판처리장치(700)를 나타낸 단면도이다. 도 5를 참조하면, 기판처리장치(700)는 하우징(710), 스핀 헤드(720), 승강 유닛(730) 그리고 분사 부재(740)를 포함한다.

하우징(710)은 기판 처리 공정이 수행되는 공간을 가지며, 하우징(710)의 상부는 개방된다. 하우징(710)은 내부 회수통(711), 중간 회수통(712) 그리고 외부 회수통(713)을 포함한다.

각각의 회수통(711, 712, 713)은 공정에 사용된 처리액 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부회수통(711)은 스핀헤드(720)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 중간회수통(712)은 내부회수통(711)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되며, 외부회수통(713)은 중간회수통(712)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다.

내부회수통(711)의 내측공간(732), 내부회수통(711)과 중간회수통(712) 사이공간(734), 그리고 중간회수통(712)과 외부회수통(713) 사이공간(736)은 각각 내부회수통(711), 중간회수통(712) 그리고 외부회수통(713)으로 처리액이 유입되는 유입구로서 기능한다.

각각의 회수통(711, 712, 713)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수라인(711a, 712a, 713a)이 연결된다. 각각의 회수라인(711a, 712a, 713a)은 회수통을 통해 유입된 처리액을 배출한다. 배출된 처리액은 외부의 처리액 재생 시스템을 통해 재사용될 수 있다.

스핀헤드(720)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 스핀헤드(720)는 몸체(721), 지지핀(722), 척핀(723) 그리고 지지축(724)을 포함한다.

몸체(721)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 지지핀(722)은 복수 개 제공된다. 지지핀(722)은 몸체(721)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 몸체(722)에서 제3방향(3)으로 돌출된다. 지지핀(722)은 몸체(721)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 후면 가장자리를 지지한다. 척핀(723)은 복수 개로 제공되며, 지지핀(722)의 외측에 배치되며, 몸체(721)에서 제3방향(3)으로 돌출되도록 구비된다. 척핀(723)은 스핀헤드(720)가 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 지지축(724)은 몸체(721)의 저면을 지지하며, 구동장치에 의해 회전함에 따라 몸체(721)와 기판(W)을 회전시킨다.

승강유닛(730)은 하우징(710)을 상하방향으로 직선 이동시킨다. 하우징(710)이 상하로 이동됨에 따라 스핀헤드(720)에 대한 하우징(710)의 상대 높이가 변경된다. 승강유닛(730)은 브라켓(731), 이동축(732), 그리고 구동기(733)를 포함한다. 브라켓(731)은 하우징(710)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(731)에는 구동기(733)에 의해 상하방향으로 이동되는 이동축(732)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀헤드(720)에 놓이거나, 스핀헤드(720)로부터 들어올려 짐으로써 스핀헤드(720)가 하우징(710)의 상부로 돌출되도록 하우징(710)은 하강한다. 또한, 공정이 진행시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(730)으로 유입될 수 있도록 하우징(710)의 높이가 조절한다. 상술한 바와 반대로, 승강 유닛(750)은 스핀 헤드(720)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.

분사부재(740)는 기판처리공정 시 처리액공급장치(미도시)으로부터 처리액을 공급받아 기판(W)의 처리면으로 처리액을 분사한다. 분사부재(740)는 지지축(741), 구동기(742), 노즐 지지대(743) 그리고 노즐(744)을 포함한다.

지지축(741)은 그 길이방향이 제3방향(3)으로 제공되며, 지지축(741)의 하단은 구동기(742)와 결합된다. 구동기(742)는 지지축(741)을 회전 및 승강 운동한다. 노즐 지지대(743)는 구동기(742)와 결합된 지지축(741)의 끝단의 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(744)은 노즐 지지대(743)의 끝단 저면에 설치된다. 노즐(744)은 구동기(742)에 의해 공정위치(a)와 대기위치(b)로 이동된다. 공정위치(a)는 노즐(744)이 하우징(710)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기위치(b)는 노즐(744)이 하우징(710)의 수직 상부로부터 벗어난 위치이다.

도 6은 초임계 건조공정을 수행하는 기판처리장치(800)를 개략적으로 보여주는 단면도이다. 도 6을 참조하면, 기판처리장치(800)는 하우징(810), 지지판(820), 히터(830), 초임계유체공급유닛(840), 그리고 유체배출라인(850)을 포함한다.

하우징(810)은 건조공정이 진행되는 공간(811)을 제공한다. 하우징(810)은 상체(812)와 하체(814)를 포함한다. 상체(812)과 하체(814)는 상부에서 바라볼 때 원 형상으로 제공된다. 상체(812)는 고정되고, 하체(814)는 지지축(816)에 의해 상하이동하여 상체(812)와 결합 및 분리될 수 있다. 하체(814)와 상체(812)가 분리된 상태에서 기판(W)이 로딩 및 언로딩되고, 결합된 상태에서 하우징(810) 내부가 외부로부터 밀폐되어 공정이 수행된다. 이와 달리, 상체(812)와 하체(814)는 일체로 제공되어 하우징(810)의 측벽에는 기판(W)이 반입/반출되는 개구가 형성되고, 상기 개구는 도어에 의해 개폐될 수 있다.

지지판(820)은 기판(W)이 놓이는 얇은 판 형상을 가진다. 지지판(820)은 하우징(810)의 내부에서 하체(814)의 하단과 고정결합된다. 지지판(820)의 상면에는 기판(W)이 로딩되어 기판(W)을 지지한다. 선택적으로 지지판(820)은 회전가능하게 제공될 수 있다.

히터(830)는 상체(812)와 하체(812)의 내측벽에 위치한다. 초임계유체가 하우징(810)의 내부로 공급될 시 초임계상태를 유지할 수 있도록 하우징(810)을 가열한다. 이와 달리 히터(830)는 지지판(820)의 내부에 제공될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 예에 따른 기판처리장치(800)에 있어서 순수한 유체의 압력-온도(PT)선도를 도시한 그래프이다. 도 7을 참조하면, 순수한 유체는 삼중점(2)까지 온도를 올리면서 고체의 증기압을 측정한다. 삼중점(2) 이상에서 순수 액체의 증기압을 측정하면 승화곡선(1-2선) 및 기화곡선(2-C선)과 같은 압력-온도(PT)곡선을 그릴 수 있다. 여기서, 용융곡선(2-3선)은 고체-액체의 평형관계를 나타낸다. 초임계 유체는 임계온도(Tc) 및 임계압력(Pc) 이상의 영역에 있는 유체다. 이는 기체와 액체의 구별이 모호해져 임계압력과 임계온도 이상으로 압력과 온도를 가하여도 상 변화가 일어나지 않는 비응측성 특성을 가진다. 즉, 초임계유체의 물성은 액체적인 성질과 기체적인 성질을 모두 가지고 있어서, 기체와 같은 확산도와 점성, 액체와 같은 용해능력을 가지고 있다. 본 발명의 일 예에서는 초임계 이산화탄소(Super critical CO2)를 건조용 유체로 채택한다. 참고적으로 초임계 이산화탄소가 될 수 있는 조건은 임계온도 31.13℃와 임계압력 73.75bar 이상이다. 또한, 초임계 이산화탄소는 점성 0.03cp, 표면장력 0dynes/cm, 그리고 밀도 300kg/㎥의 물성을 가진다.

다시 도 6을 참조하면, 초임계유체공급유닛(840)은 상부공급라인(841), 하부공급라인(842), 밸브(843a, 843b, 843c), 히터(844), 펌프(845)를 가진다.

상부공급라인(841)은 상체(812)의 상면에 결합된다. 상부공급라인(841)은 기판(W)보다 높은 위치에서 기판(W)의 상면으로 초임계유체를 공급한다. 상부공급라인(841)은 초임계유체를 기판(W)으로 공급하여 기판(W)을 건조한다. 하부공급라인(842)은 하우징(810)의 외부에서 상부공급라인(841)으로부터 분기된다. 하부공급라인(842)은 기판(W)보다 낮은 위치에서 하체(814)와 결합된다. 또한 하부공급라인(842)은 초임계유체를 하우징(810) 내로 공급한다.

하부공급라인(842)과 상부공급라인(841)에는 각각 밸브(843a, 843b)가 설치된다. 또한 밸브(843c)는 하부공급라인(842)이 분기되기 전의 위치에서 상부공급라인(841) 상에 설치되어 하부공급라인(842)과 상부공급라인(841)에 공급되는 초임계유체를 조절할 수 있다. 제어기는 초임계유체가 하부공급라인(842) 또는 상부공급라인(841)으로 선택적으로 공급될 수 있도록 밸브(843a, 843b, 843c)를 제어한다.

히터(844)는 하부공급라인(842)이 상부공급라인(841)으로부터 분기 전의 위치에서 상부공급라인(841) 상에 설치된다. 히터(844)는 상부공급라인(841)으로 공급되는 초임계유체가 상부공급라인(841)의 내부에서 초임계상태로 상 변화할 수 있도록 유체를 임계온도 이상으로 가열한다.

펌프(845)는 히터(844)가 설치되기 전의 위치에서 상부공급라인(841) 상에 설치되어 상부공급라인(841)의 내부압력을 유체의 임계압력 이상으로 올린다.

초임계유체는 건조공정 초기에 하우징(810)의 내부가 초임계온도 및 압력 상태로 도달하기 전까지 하부공급라인(842)을 통해 하우징으로 공급된다. 초임계유체를 공급한다. 이후, 하우징(810)의 내부가 초임계온도 및 압력 상태로 도달하면 초임계유체는 상부공급라인(841)을 통해 하우징으로 공급된다.

하우징(810)의 상체(812)에는 유체배출라인(850)이 결합된다. 유체배출라인(850)은 기판(W)의 건조공정 중 또는 종료 후, 하우징(810) 내에 잔류하는 유체를 배출한다.

상술한 바와 같은 구성을 가지는 기판처리장치(800)를 이용하여 기판을 건조하는 과정은 다음과 같다.

공정처리 전의 기판(W)은 풉(FOUP)에 수납되고 풉(FOUP)은 로드포트(100)에 안착된다. 인덱스로봇(220)은 풉(FOUP)에 적재된 기판(W)을 버퍼부(300)로 이송한다. 메인이송로봇(500)은 버퍼부(300)에 적재된 기판(W)을 공정챔버(600a)로 이송한다.

공정챔버(600a)에서 기판(W)은 케미칼(chemical)에 의해 처리되고, 이는 탈이온수에 세정된다. 이후, 이소프로필아코올액(IPA)에 의해 추가적으로 세정될 수 있다. 이후 기판(W)은 메인이송로봇(500)에 의해 공정챔버(600b)로 이송된다.

도 8은 본 발명에 따른 기판건조과정을 보여주는 순서도이고, 도 9a와 도9b는 도 8의 기판건조과정을 순차적으로 보여주는 도면들이다. 도 8, 도 9a, 그리고 도 9b를 참조하면, 메인이송로봇(500)에 의해 기판(W)은 공정챔버(600b) 내부에 설치된 하우징(810)으로 로딩되어 건조공정을 시작된다.(S10) 기판(W)이 로딩된 후, 공정챔버(600b)는 밀폐된다. 초임계유체는 하우징(810) 내로 공급되기 전, 임계온도와 임계압력 이상으로 가열 및 가압된다. 그러나 초기에 하우징(810)의 내부는 기판(W)이 로딩/언로딩됨에 따라 초임계유체가 초임계상태로 유지될 수 있는 분위기가 형성되지 않는다. 초기에 공급되는 초임계유체는 하부공급라인(842)을 통해 하우징(810) 내로 공급된다.(S20) 하우징(810)의 내부가 초임계유체상태로 유지할 수 있는 분위기가 형성되면, 하부공급라인(842)은 초임계유체의 공급을 중단하고, 상부공급라인(841)은 초임계유체는 기판(W)보다 높은 위치에서 기판(W)의 표면에 직접적으로 공급하여 기판(W)을 건조한다.(S30) 기판을 건조하는 공정에 있어서, 유체배출라인(850)은 하우징(810)의 내부압력을 조절한다.(S50) 건조공정이 종료 후, 메인이송로봇(500)은 기판(W)을 하우징(810) 내에서 언로딩한다.(S60)

메인이송로봇(500)은 버퍼부(300)로 기판(W)을 이송한다. 버퍼부(300)에 적재된 기판(W)은 인덱스로봇(500)을 통해 풉(FOUP)으로 이송된다.

10 : 인덱스부 20 : 공정처리부
600a, 600b : 공정챔버 710, 810 : 하우징
820 : 지지판 830 : 히터
840 : 초임계공급유닛 850 : 유체배출라인

Claims

초임계유체를 이용하여 기판을 건조하는 기판처리방법에 있어서,
초임계상태의 유체를 하우징 내로 공급하되, 초기에는 기판보다 낮은 위치에서 상기 초임계유체를 상기 하우징으로 공급하여 상기 하우징 내부를 초임계 분위기로 형성하는 분위기형성단계와; 상기 기판보다 높은 위치에서 상기 하우징 내로 상기 초임계유체를 공급하여 상기 기판을 건조하는 건조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
제1항에 있어서,
상기 건조단계는 상기 초임계유체를 상기 기판의 표면으로 직접 분사하고, 상기 분위기형성단계는 상기 건조단계에서 초임계유체를 공급하는 공급라인으로부터 분기된 공급라인으로 초임계유체를 상기 하우징 내로 공급하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.