KR20160008719A - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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    • H01L21/67051—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing using mainly spraying means, e.g. nozzles

Abstract

본 발명은 기판을 액 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 내부에 처리공간을 제공하는 하우징, 상기 처리공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛, 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판과 상기 하우징 간의 상대 위치를 제1위치 및 제2위치 간에 변경시키는 승강 유닛, 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 케미칼 및 린스액을 공급하는 액 공급 유닛, 그리고 상기 승강 유닛 및 상기 액 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 상기 제1위치인 상태에서 케미칼을 공급하는 케미칼 처리 단계 및 상기 상대 위치가 상기 제1위치에서 상기 제2위치로 변경시키는 상태에서 린스액을 공급하는 이동 단계를 가지는 중간 처리 단계를 포함한다. 이로 인해 하우징의 메인터넌스에 소요되는 시간을 줄이고, 세정 공정의 쓰루풋을 향상시킬 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{Apparatus and Method for treating substrate}
본 발명은 기판을 액 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체소자 또는 액정 디스플레이를 제조하기 위해서, 기판에 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막 증착, 그리고 세정 등의 다양한 공정들이 수행된다. 이 중 세정 공정은 각 공정이 수행되기 전후에 진행되어 기판 상에 부착된 파티클을 제거한다.
일반적으로 세정공정은 케미칼 처리 단계, 린스 처리 단계, 그리고 건조 단계를 포함한다. 케미칼 처리 단계는 기판 상에 케미칼을 공급하는 단계이다. 린스 처리 단계는 기판 상에 린스액을 공급하여 잔류된 케미칼을 린스 처리하는 단계이다. 케미칼과 린스액은 서로 상이한 노즐로부터 공급되며, 사용된 액들을 분리 배출한다. 도 1은 일반적인 세정공정을 수행하는 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 장치는 하우징(2), 스핀 헤드(4), 케미칼 노즐(6), 그리고 린스 노즐(8)을 포함한다. 하우징(2) 내에 위치된 스핀 헤드(4)에는 기판이 놓여지고, 기판 상에는 각각의 처리액이 공급된다.
특히 케미칼 처리 단계에서 사용되는 케미칼은 기판 상에 부착된 이물이나 기판 상에 형성된 박막을 제거하기 위해 강산 또는 강염기와 같은 액이 사용된다. 이에 따라 케미칼 처리 단계에는 다량의 퓸이 발생되며, 퓸은 하우징(2)의 내측 영역을 오염시킨다. 오염된 하우징(2)을 세정하기 위해서는 기판의 세정 공정이 완료된 후에 메인터넌스가 진행된다.
그러나 하우징(2)에 부착된 퓸은 시간이 지남에 따라 고형화가 진행되며, 고형화된 퓸은 메인터넌스를 통해 제거하는 것이 어렵다. 이로 인해 하우징(2)의 내측 영역을 세정하기 위해서 많은 시간이 소모되며, 이는 세정 공정의 쓰루풋에 악영향을 끼친다.
특허문헌: 한국 특허 공개번호 제2008-0060787호
본 발명은 기판의 세정 공정의 쓰루풋을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 하우징에 부착된 퓸을 신속하게 제거할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 기판을 액 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 내부에 처리공간을 제공하는 하우징, 상기 처리공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛, 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판과 상기 하우징 간의 상대 위치를 제1위치 및 제2위치 간에 변경시키는 승강 유닛, 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 케미칼 및 린스액을 공급하는 액 공급 유닛, 그리고 상기 승강 유닛 및 상기 액 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 상기 제1위치인 상태에서 케미칼을 공급하는 케미칼 처리 단계 및 상기 상대 위치가 상기 제1위치에서 상기 제2위치로 변경시키는 상태에서 린스액을 공급하는 이동 단계를 가지는 중간 처리 단계를 포함한다.
상기 중간 처리 단계는 상기 이동 단계 이전에 상기 제1위치인 상태에서 린스액을 공급하는 고정 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제어기는 상기 중간 처리 단계 이후에 상기 제2위치인 상태에서 린스액을 공급하는 최종 처리 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판을 기준으로 상기 제1위치에 위치된 상기 하우징은 상기 제2위치에 위치된 상기 하우징보다 높은 높이로 제공될 수 있다. 상기 하우징은 상기 기판 지지 유닛을 감싸며, 내측 공간에 제1유입구가 형성되는 내부 회수통 및 상기 내부 회수통을 감싸며, 상기 내부 회수통과의 사이 공간에 제2유입구가 형성되는 외부 회수통을 포함하되, 상기 제1위치는 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판이 상기 제1유입구에 대응되는 위치이고, 상기 제2위치는 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판이 상기 제2유입구에 대응되는 위치로 제공되며, 상기 제2유입구는 상기 제1유입구에 비해 높게 위치될 수 있다. 기판 지지 유닛은 기판을 지지하는 스핀헤드, 상기 스핀헤드에 결합되는 회전축, 그리고 상기 회전축을 회전시키는 구동부를 포함하되, 상기 제어기는 상기 중간 처리 단계에서 상기 스핀헤드에 지지된 기판의 회전 속도가 변경되도록 상기 구동부를 제어할 수 있다. 가스를 분사하는 가스 노즐을 가지는 상기 가스 공급 유닛을 더 포함하되, 상기 가스 공급 유닛은 상기 가스 노즐은 상기 회전축에 설치될 수 있다. 상기 액 공급 유닛은 제1토출홀 및 제2토출홀을 가지는 액 노즐, 상기 액 노즐을 이동시키는 노즐 이동 부재, 상기 제1토출홀에 케미칼을 공급하는 케미칼 공급 라인, 그리고 상기 제2토출홀에 린스액을 공급하는 린스액 공급 라인을 포함할 수 있다. 상기 제어기는 상기 케미칼 처리 단계에서 상기 제1토출홀이 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판의 중심축과 대응되도록 상기 액 노즐을 이동시키고, 상기 중간 처리 단계에서 상기 제2토출홀이 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판의 중심축과 대응되도록 상기 액 노즐을 이동시킬 수 있다. 상기 액 공급 유닛은 상기 린스액을 가열하도록 상기 린스액 공급 라인 상에 설치되는 가열부재를 더 포함할 수 있다.
하우징 내에 위치된 기판 상에 처리액을 공급하여 상기 기판을 처리하는 방법으로는, 상기 하우징과 상기 기판 간의 상대 위치가 제1위치에 위치된 상태에서 상기 기판 상에 케미칼을 공급하는 케미칼 처리 단계 및 상기 기판 상에 린스액을 공급하는 린스액 처리 단계를 포함하되, 상기 린스액 처리 단계는 상기 하우징과 상기 기판 간의 상대 위치가 변경되는 중에 린스액을 공급하는 이동 단계를 가지는 중간 처리 단계를 포함할 수 있다.
상기 중간 처리 단계는 상기 이동 단계 이전에 상기 제1위치인 상태에서 상기 기판 상에 린스액을 공급하는 고정 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 린스액 처리 단계는 상기 이동 단계 이후에 상기 제1위치와 상이한 높이를 가지는 제2위치에서 상기 기판 상에 린스액을 공급하는 최총 처리 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 이동 단계는 상기 상대 위치가 상기 제1위치와 상기 제2위치 간에 변경되는 중에 진행될 수 있다. 상기 제1위치는 상기 기판이 상기 하우징의 내측에 위치된 제1유입구와 대응되는 높이이고, 상기 제2위치는 상기 기판이 상기 하우징의 내측에 위치된 제2유입구와 대응되는 높이이며, 상기 제2유입구는 상기 제1유입구보다 높게 위치될 수 있다. 상기 최종 처리 단계에는 상기 제1유입구에 가스를 분사할 수 있다. 상기 기판을 지지하는 기판 지지 유닛은 상기 케미칼 처리 단계 및 상기 린스액 처리 단계 각각에서 상기 기판을 회전시키되, 상기 기판 지지 유닛은 상기 린스액 처리 단계의 중간 처리 단계에서 상기 기판을 회전 속도로 변경시킬 수 있다. 상기 케미칼은 인산을 포함하고, 상기 케미칼 처리 단계는 상기 기판 상에 형성된 질화막을 식각 처리하는 단계로 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기판을 액 처리하는 과정 중에 기판으로부터 비산된 액을 이용하여 하우징을 세정 처리한다. 이로 인해 하우징의 메인터넌스에 소요되는 시간을 줄이고, 세정 공정의 쓰루풋을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 케미칼을 린스액으로 치환하는 중에 하우징을 세정 처리 한다. 이로 인해 케미칼로부터 발생된 퓸이 고형화되기 전에 그 퓸을 세정 처리할 수 있고, 이는 퓸을 보다 신속하게 제거할 수 있다.
도 1은 일반적인 세정공정을 수행하는 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리설비를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 기판처리장치를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3의 액 공급 유닛의 노즐을 보여주는 단면도이다.
도 5 내지 도 8은 기판 상에 공급되는 케미칼을 린스액으로 치환하는 과정을 보여주는 단면도들이다.
도 9는 도 3의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 단면도들이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 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 실시예에는 기판을 케미칼 및 린스 처리하는 세정 공정을 일 예로 설명한다. 본 실시예의 세정 공정은 기판 상에 형성된 질화막을 식각 처리하는 식각 공정이 적용된다. 그러나 본 실시예는 세정 공정에 식각 공정에 한정되지 않고, 애싱 공정, 현상 공정 등, 처리액을 이용하여 기판을 처리하는 공정에 적용 가능하다.
이하, 도 2 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판처리설비를 보여주는 평면도이다. 도 2를 참조하면, 기판처리설비(1)는 인덱스모듈(10)과 공정처리모듈(20)을 가진다. 인덱스모듈(10)은 로드포트(120) 및 이송프레임(140)을 가진다. 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정처리모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정처리모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하며, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 칭한다.
로드포트(140)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(130)가 안착된다. 로드포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 로드포트(120)의 개수는 공정처리모듈(20)의 공정효율 및 풋 프린트조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(130)에는 기판(W)들을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯(미도시)이 형성된다. 캐리어(130)로는 전면개방일체형포드(Front Opening Unifed Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정처리모듈(20)은 버퍼유닛(220), 이송챔버(240), 그리고 공정챔버(260)를 가진다. 이송챔버(240)는 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 평행하게 배치된다. 이송챔버(240)의 양측에는 각각 공정챔버들(260)이 배치된다. 이송챔버(240)의 일측 및 타측에서 공정챔버들(260)은 이송챔버(240)를 기준으로 대칭되도록 제공된다. 이송챔버(240)의 일측에는 복수 개의 기판처리부(260)들이 제공된다. 공정챔버들(260) 중 일부는 이송챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정챔버들(260) 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송챔버(240)의 일측에는 공정챔버들(260)이 A X B의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(260)의 수이다. 이송챔버(240)의 일측에 공정챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정챔버(260)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 공정챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼유닛(220)은 이송프레임(140)과 이송챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송챔버(240)와 이송프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼유닛(220)의 내부에는 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공된다. 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개가 제공된다. 버퍼유닛(220)은 이송프레임(140)과 마주보는 면 및 이송챔버(240)와 마주보는 면이 개방된다.
이송프레임(140)은 로드포트(120)에 안착된 캐리어(130)와 버퍼유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송프레임(140)에는 인덱스레일(142)과 인덱스로봇(144)이 제공된다. 인덱스레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스로봇(144)은 인덱스레일(142) 상에 설치되며, 인덱스레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(144c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정처리모듈(20)에서 캐리어(130)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 이의 다른 일부는 캐리어(130)에서 공정처리모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스로봇(144)이 기판(W)을 반입 및 반출하는 과정에서 공정 처리 전의 기판(W)으로부터 발생된 파티클이 공정 처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이송챔버(240)는 버퍼유닛(220)과 공정챔버(260) 간에, 그리고 공정챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송챔버(240)에는 가이드레일(242)과 메인로봇(244)이 제공된다. 가이드레일(242)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인로봇(244)은 가이드레일(242) 상에 설치되고, 가이드레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 그리고 메인암(244c)을 가진다. 베이스(244a)는 가이드레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(244b)는 베이스(244a)에 결합된다. 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 몸체(244b)에 결합되고, 이는 몸체(244b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인암(244c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다.
공정챔버(260)는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행하는 기판처리장치(300)가 제공된다. 기판처리장치(300)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 이와 달리 각각의 공정챔버(260) 내의 기판처리장치(300)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정챔버(260)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정챔버(260) 내에 기판처리장치(300)들은 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 공정챔버(260) 내에 기판처리장치(300)의 구조는 서로 상이하게 제공될 수 있다.
기판처리장치(300)는 기판(W) 상에 잔류된 공정 부산물을 세정 처리한다. 도 3은 도 2의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 하우징(320), 기판 지지 유닛(340), 승강유닛(360), 액 공급 유닛, 그리고 제어기를 포함한다.
하우징(320)은 상부가 개방된 통 형상을 가진다. 하우징(320)은 내부회수통(322) 및 외부회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,326)은 공정에 사용된 처리액들 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부회수통(322)은 기판 지지 유닛(340)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부회수통(326)은 내부회수통(326)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부회수통(322)의 내측공간(322a) 및 내부회수통(322)은 내부 회수통(322)으로 처리액이 유입되는 제1유입구(322a)로서 기능한다. 내부 회수통(322)과 외부회수통(326)의 사이공간(326a)은 외부회수통(326)으로 처리액이 유입되는 제2유입구(326a)로서 기능한다. 일 예에 의하면, 각각의 유입구(322a,326a)는 서로 상이한 높이에 위치될 수 있다. 각각의 회수통(322,326)의 저면 아래에는 회수라인(322b,326b)이 연결된다. 각각의 회수통(322,326)에 유입된 처리액들은 회수라인(322b,326b)을 통해 외부의 처리액재생시스템(미도시)으로 제공되어 재사용될 수 있다.
기판 지지 유닛(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 기판 지지 유닛(340)은 스핀 헤드(342), 지지핀(344), 척핀(346), 지지축(348), 그리고 구동부(349)를 포함한다. 스핀 헤드(342)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 스핀 헤드(342)의 저면에는 구동부(349)에 의해 회전가능한 지지축(348)이 고정결합된다.
지지핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지핀(344)은 스핀 헤드(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 스핀 헤드(342)에서 상부로 돌출된다. 지지 핀(344)들은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지핀(344)은 스핀 헤드(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 후면 가장자리를 지지한다.
척핀(346)은 복수 개 제공된다. 척핀(346)은 스핀 헤드(342)의 중심에서 지지핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척핀(346)은 스핀 헤드(342)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척핀(346)은 스핀헤드(340)가 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척핀(346)은 스핀 헤드(342)의 반경 방향을 따라 대기위치와 지지위치 간에 직선 이동이 가능하도록 제공된다. 대기위치는 지지위치에 비해 스핀 헤드(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 스핀헤드(340)에 로딩 또는 언로딩 시 척핀(346)은 대기위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행 시 척 핀(346)은 지지위치에 위치된다. 지지위치에서 척핀(346)은 기판(W)의 측부와 접촉된다.
승강유닛(360)은 하우징(320)을 상하 방향으로 직선이동시킨다. 하우징(320)이 상하로 이동됨에 따라 스핀헤드(340)에 대한 하우징(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다. 브라켓(362)은 하우징(320)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 놓이거나, 스핀헤드(340)로부터 들어올려 질 때 스핀헤드(340)가 하우징(320)의 상부로 돌출되도록 하우징(320)은 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 유입구(322a,326a)로 유입될 수 있도록 하우징(320)의 높이가 조절한다. 선택적으로, 승강유닛(360)은 스핀 헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
액 공급 유닛(380)은 기판(W) 상으로 처리액을 공급한다. 액 공급 유닛(380)은 복수 개로 제공되며, 각각은 서로 상이한 종류의 처리액들을 공급한다. 액 공급 유닛(380)은 노즐 이동 부재(381), 액 노즐(390), 그리고 가열 부재(403)를 포함한다. 노즐 이동 부재(381)는 액 노즐(390)을 공정 위치 및 대기 위치로 이동시킨다. 여기서 공정 위치는 액 노즐(390)이 기판 지지 유닛(340)에 지지된 기판(W)과 대향되는 위치이고, 대기 위치는 액 노즐(390)이 공정 위치를 벗어난 위치이다. 노즐 이동 부재(381)는 지지축(386), 아암(382), 그리고 구동기(388)를 포함한다. 지지축(386)은 하우징(320)의 일측에 위치된다. 지지축(386)은 그 길이방향이 제3방향을 향하는 로드 형상을 가진다. 지지축(386)은 구동기(388)에 의해 회전 가능하도록 제공된다. 아암(382)은 지지축(386)의 상단에 결합된다. 아암(382)은 지지축(386)으로부터 수직하게 연장된다. 아암(382)의 끝단에는 액 노즐(390)이 고정 결합된다. 지지축(386)이 회전됨에 따라 액 노즐(390)은 아암(382)과 함께 스윙 이동 가능하다. 액 노즐(390)은 스윙 이동되어 공정 위치 및 대기 위치로 이동될 수 있다. 상부에서 바라볼 때 액 노즐(390)은 스윙 이동되어 기판(W)의 중심축과 일치되도록 이동될 수 있다. 선택적으로, 지지축(386)은 승강 이동이 가능하도록 제공될 수 있다. 또한 아암(382)은 그 길이방향을 향해 전진 및 후진 이동이 가능하도록 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 처리액은 케미칼, 린스액, 그리고 건조유체를 포함할 수 있다. 케미칼은 인산(P2O5) 또는 황산(H2SO4)을 포함하는 강산의 용액일 수 있다. 린스액은 순수일 수 있다. 건조 유체는 이소프로필 알코올(IPA)일 수 있다. 케미칼 및 린스액은 제1액 공급 유닛(380a)에서 공급하고, 건조 유체는 제2액 공급 유닛(미도시)에서 공급할 수 있다.
액 노즐(390)은 기판(W) 상에 처리액을 토출한다. 도 4는 도 3의 액 공급 유닛의 액 노즐을 보여주는 단면도이다. 액 노즐(390)은 바디(400)를 포함한다. 바디(400)는 내부에 제1유로(401a) 및 제2유로(402b)가 형성된다. 제1유로(401a)는 제1처리액이 공급되는 통로로 제공된다. 제1유로(401a)에는 제1공급 라인(401c)이 연결된다. 제1처리액은 제1공급 라인(401c)을 통해 제1유로(401a)로 공급된다. 제1공급 라인(401c)에는 제1밸브(401d)가 설치되며, 제1밸브(401d)는 제1공급 라인(401c)을 개폐한다. 제2유로(402b)는 제2처리액이 공급되는 통로로 제공된다. 제2유로(402b)는 제1유로(401a)와 독립된 통로로 제공된다. 제2유로(402b)에는 제2공급 라인(402c)이 연결된다. 제2처리액은 제2공급 라인(402c)을 통해 제2유로(402b)로 공급된다. 제2공급 라인(402c)에는 제2밸브(402d)가 설치되며, 제2밸브(402d)는 제2공급 라인(402c)을 개폐한다.
바디(400)의 저면에는 제1토출홀(401b) 및 제2토출홀(402b)이 형성된다. 제1토출홀(401b)은 제1유로(401a)로부터 연장된 홀로 제공된다. 제1유로(401a)를 통해 공급된 제1처리액은 제1토출홀(401b)을 통해 토출된다. 제2토출홀(402b)은 제2유로(402b)로부터 연장된 개구로 제공된다. 제2유로(402b)를 통해 공급된 제2처리액은 제2토출홀(402b)을 통해 토출된다. 제2토출홀(402b)은 제1토출홀(401b)과 독립된 개구로 제공된다. 바디(400)는 노즐 이동 부재(381)에 의해 제1공정위치 및 제2공정위치로 이동된다. 여기서 제1공정위치는 제1토출홀(401b)이 기판(W)의 중심축과 일치되는 위치이고, 제2공정위치는 제2토출홀(402b)이 기판(W)의 중심축과 일치되는 위치로 제공된다. 예컨대, 제1처리액은 케미칼이고, 제2처리액은 린스액일 수 있다.
가열 부재(403)는 제2공급 라인(402c) 상에 설치된다. 가열 부재(403)는 제2공급 라인(402c)을 통해 공급되는 제2처리액을 가열 처리한다. 예컨대, 가열 부재(403)는 히터일 수 있다. 선택적으로 가열 부재(403)는 제2처리액이 저장되며, 제2공급 라인(402c)과 연결되는 제2처리액 저장 탱크(미도시)에 설치될 수 있다.
제어기(420)는 하우징(320)과 기판(W) 간의 상대 위치를 조절하여 제1처리액 및 제2처리액이 기판(W) 상에 공급되도록 승강 유닛 및 액 공급 유닛(380)을 제어한다. 제어기(420)는 하우징(320)과 기판(W) 간의 상대 위치를 케미칼 처리 단계 및 린스액 처리 단계에 따라 상이하게 제어한다. 케미칼 처리 단계는 기판(W) 상에 제1처리액을 공급하는 단계로 제공된다. 케미칼 처리 단계는 기판(W)의 상대 위치가 내부 회수통(322)의 제1유입구(322a)에 대응된 위치(이하 제1위치)에서 진행된다. 케미칼 처리 단계에는 액 노즐(390)이 제1공정 위치로 이동되어 기판(W) 상에 제1처리액을 공급한다.
린스액 처리 단계는 기판(W) 상에 제2처리액을 공급하는 단계로 제공된다. 린스액 처리 단계는 중간 처리 단계 및 최종 처리 단계를 포함한다. 중간 처리 단계는 고정 단계 및 이동 단계를 포함한다. 고정 단계에는 하우징(320)과 기판(W) 간에 상대 위치가 제1위치로 고정된 상태에서 진행된다. 이동 단계에는 하우징(320)과 기판(W) 간에 상대 위치가 변경되는 상태에서 진행된다. 이동 단계는 하우징(320)과 기판(W) 간에 상대 위치가 제1위치에서 기판(W)이 외부 회수통(326)의 제2유입구(326a)에 대응된 위치(이하 제2위치)로 이동되는 중에 진행된다. 최종 처리 단계는 하우징(320)과 기판(W) 간에 상대 위치가 제2위치로 고정된 상태에서 진행된다. 일 예에 의하면, 고정단계, 이동 단계, 그리고 최종 처리 단계가 진행되는 중에는 액 노즐(390)이 지속적으로 제2처리액을 공급할 수 있다.
다음은 상술한 기판 처리 장치(300)를 이용하여 기판(W) 상에 제1처리액 및 제2처리액을 공급하는 과정을 설명한다. 도 5 내지 도 8은 기판 상에 공급되는 제1처리액을 제2처리액으로 치환하는 과정을 보여주는 단면도들이다. 도 5 내지 도 8을 참조하면, 케미칼 처리 단계 및 린스액 처리 단계는 순차적으로 진행된다. 케미칼 처리 단계가 진행되면, 기판(W)과 하우징(320) 간의 상대 위치가 제1위치에 위치되도록 하우징(320)은 이동되고, 기판(W)은 회전된다. 액 노즐(390)은 제1토출홀(401b)이 기판(W)의 중심축과 일치되도록 이동된다. 액 노즐(390)은 제1처리액을 기판(W) 상에 공급한다. 제1처리액(L1)의 공급이 완료되면, 린스액 처리 단계의 중간 단계가 진행된다. 액 노즐(390)은 제1처리액(L1)의 공급을 중지하고, 제2토출홀(402b)이 기판(W)의 중심축과 일치되도록 이동된다. 제2토출홀(402b)이 기판(W)의 중심축에 일치되면, 액 노즐(390)은 제2처리액을 기판(W) 상에 공급한다. 이후 기판(W)과 하우징(320) 간의 상대 위치가 제1위치에서 제2위치로 이동되도록 하우징(320)은 이동된다. 하우징(320)과 기판(W) 간의 상대 위치가 이동되는 중에 액 노즐(390)은 제2처리액(L2)을 계속적으로 공급한다. 기판(W)과 하우징(320) 간의 상대 위치가 제2위치에 위치되면, 하우징(320)은 정지된다. 제2처리액(L2)의 공급이 완료되면, 액 노즐(390)은 대기 위치로 이동된다. 이후 건조 유체를 공급하는 제2액 공급 유닛(미도시)은 공정위치로 이동되어 기판(W) 상에 건조 유체를 공급한다.
상술한 실시예에 의하면, 린스액 처리 단계의 중간 처리 단계는 최종 처리 단계가 진행되기 전에 기판(W) 상에 린스액을 공급한다. 이에 따라 중간 처리 단계는 기판(W)을 프리 린스하는 단계로 기능할 수 있다.
또한 린스액 처리 단계의 중간 처리 단계는 기판(W)으로부터 비산된 린스액을 이용해 하우징(320)의 내측 영역을 세정 처리하는 단계로 기능할 수 있다. 케미칼 처리 단계에서 발생된 퓸은 하우징(320)의 내측 영역에 부착되고, 최종 처리 단계가 진행되기 전에 그 퓸을 린스액을 세정 처리할 수 있다.
다른 실시예에 의하면, 기판 처리 장치(300)는 가스 공급 유닛(430)을 더 포함할 수 있다. 가스 공급 유닛(430)은 하우징(320)에 잔류된 제2처리액을 건조 처리할 수 있다. 가스 공급 유닛(430)은 기판(W)과 하우징(320) 간의 상대 위치가 제2위치에 위치된 상태에서 내부 회수통(322)의 건조 처리할 수 있다. 도 9를 참조하면, 기판 지지 유닛(340)의 지지축(386)은 내축(434) 및 외축(436)을 포함할 수 있다. 내축(434)은 중심축을 중심으로 회전 가능한 회전축으로 기능한다. 내축(434)은 스핀헤드의 저면에 고정 결합될 수 있다. 외축(436)은 내축(434)을 감싸는 중공의 통 형상으로 제공될 수 있다. 가스 공급 유닛(430)은 복수 개의 가스 노즐(432)로 제공될 수 있다. 복수 개의 가스 노즐들(432)은 외축(436)에 각각 고정 설치될 수 있다. 가스 노즐(432)들은 외축(436)의 원주방향을 따라 설치될 수 있다. 각각의 가스 노즐(432)의 토출구는 외축(436)으로부터 멀어지는 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 가스 노즐(432)과 기판(W) 간의 높이 차는 제1유입구(322a)와 제2유입구(326a) 간의 높이 차에 대응되도록 제공될 수 있다. 이에 따라 기판(W)으로부터 비산된 제2처리액이 제2유입구(326a)로 유입되는 동안, 가스 노즐(432)은 내부 회수통(322)에 가스를 분사하고, 내부 회수통(322)에 잔류된 린스액을 건조 처리할 수 있다. 선택적으로, 린스액 처리 단계가 완료되면, 하우징(320)은 가스 노즐(432)과 제2유입구(326a)가 대응되도록 이동되고, 가스 노즐(432)은 외부 회수통(326)를 건조 처리할 수 있다.
또한 제어기(420)는 케미칼 처리 단계와 린스액 처리 단계에서 기판(W)의 회전 속도가 서로 상이하도록 기판 지지 유닛(340)의 구동부를 제어할 수 있다. 제어기(420)는 케미칼 처리 단계에서 기판(W)을 고정 속도로 회전시키고, 린스액 처리 단계에서 기판(W)을 가변 속도로 회전시킬 수 있다. 제어기(420)는 린스액 처리 단계에서 기판(W)의 회전 속도를 가변시켜 하우징(320)의 내측 영역에 린스액이 제공되는 영역을 확장시킬 수 있다. 제어기(420)는 기판(W)의 회전 속도를 가변시켜 하우징(320)의 내측 전체 영역에 린스액을 균일하게 제공할 수 있다.
또한 액 노즐(390)은 하나의 바디(400)에 복수 개의 토출홀들이 형성되고, 각각의 토출홀로부터 서로 상이한 종류의 처리액을 공급하는 것으로 설명하였다. 그러나 액 노즐(390)은 복수 개의 바디(400)를 포함할 수 있다. 액 노즐(390)은 제1바디(400) 및 제2바디(400)를 포함할 수 있다. 제1바디(400) 및 제2바디(400)는 아암(382)에 각각 결합될 수 있다. 제1바디(400)에는 제1토출홀(401b)이 형성되고, 제2바디(400)에는 제2토출홀(402b)이 형성될 수 있다. 제1바디(400)는 제1처리액을 기판(W) 상에 공급하고, 제2바디(400)는 제2처리액을 기판(W) 상에 공급할 수 있다.
320: 하우징 340: 기판 지지 유닛
360: 승강 유닛 380: 액 공급 유닛
390: 액 노즐 403: 가열부재
420: 제어기 430: 가스 공급 유닛

Claims (18)

  1. 내부에 처리공간을 제공하는 하우징과;
    상기 처리공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판과 상기 하우징 간의 상대 위치를 제1위치 및 제2위치 간에 변경시키는 승강 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 케미칼 및 린스액을 공급하는 액 공급 유닛과;
    상기 승강 유닛 및 상기 액 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 제어기는,
    상기 제1위치인 상태에서 케미칼을 공급하는 케미칼 처리 단계와;
    상기 상대 위치가 상기 제1위치에서 상기 제2위치로 변경시키는 상태에서 린스액을 공급하는 이동 단계를 가지는 중간 처리 단계를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중간 처리 단계는,
    상기 이동 단계 이전에 상기 제1위치인 상태에서 린스액을 공급하는 고정 단계를 더 포함하는 기판 처리 장치,
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 중간 처리 단계 이후에 상기 제2위치인 상태에서 린스액을 공급하는 최종 처리 단계를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판을 기준으로 상기 제1위치에 위치된 상기 하우징은 상기 제2위치에 위치된 상기 하우징보다 높은 높이로 제공되는 기판 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징은,
    상기 기판 지지 유닛을 감싸며, 내측 공간에 제1유입구가 형성되는 내부 회수통과;
    상기 내부 회수통을 감싸며, 상기 내부 회수통과의 사이 공간에 제2유입구가 형성되는 외부 회수통을 포함하되,
    상기 제1위치는 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판이 상기 제1유입구에 대응되는 위치이고,
    상기 제2위치는 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판이 상기 제2유입구에 대응되는 위치로 제공되며,
    상기 제2유입구는 상기 제1유입구에 비해 높게 위치되는 기판 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    기판 지지 유닛은,
    기판을 지지하는 스핀헤드와;
    상기 스핀헤드에 결합되는 회전축과;
    상기 회전축을 회전시키는 구동부를 포함하되,
    상기 제어기는 상기 중간 처리 단계에서 상기 스핀헤드에 지지된 기판의 회전 속도가 변경되도록 상기 구동부를 제어하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    가스를 분사하는 가스 노즐을 가지는 상기 가스 공급 유닛을 더 포함하되,
    상기 가스 공급 유닛은,
    상기 가스 노즐은 상기 회전축에 설치되는 기판 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    제1토출홀 및 제2토출홀을 가지는 액 노즐과;
    상기 액 노즐을 이동시키는 노즐 이동 부재와;
    상기 제1토출홀에 케미칼을 공급하는 케미칼 공급 라인과;
    상기 제2토출홀에 린스액을 공급하는 린스액 공급 라인을 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 케미칼 처리 단계에서 상기 제1토출홀이 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판의 중심축과 대응되도록 상기 액 노즐을 이동시키고, 상기 중간 처리 단계에서 상기 제2토출홀이 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판의 중심축과 대응되도록 상기 액 노즐을 이동시키는 기판 처리 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 린스액을 가열하도록 상기 린스액 공급 라인 상에 설치되는 가열부재를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  11. 하우징 내에 위치된 기판 상에 처리액을 공급하여 상기 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    상기 하우징과 상기 기판 간의 상대 위치가 제1위치에 위치된 상태에서 상기 기판 상에 케미칼을 공급하는 케미칼 처리 단계와;
    상기 기판 상에 린스액을 공급하는 린스액 처리 단계를 포함하되,
    상기 린스액 처리 단계는,
    상기 하우징과 상기 기판 간의 상대 위치가 변경되는 중에 린스액을 공급하는 이동 단계를 가지는 중간 처리 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 중간 처리 단계는,
    상기 이동 단계 이전에 상기 제1위치인 상태에서 상기 기판 상에 린스액을 공급하는 고정 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 린스액 처리 단계는,
    상기 이동 단계 이후에 상기 제1위치와 상이한 높이를 가지는 제2위치에서 상기 기판 상에 린스액을 공급하는 최총 처리 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이동 단계는
    상기 상대 위치가 상기 제1위치와 상기 제2위치 간에 변경되는 중에 진행되는 기판 처리 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 제1위치는 상기 기판이 상기 하우징의 내측에 위치된 제1유입구와 대응되는 높이이고,
    상기 제2위치는 상기 기판이 상기 하우징의 내측에 위치된 제2유입구와 대응되는 높이이며,
    상기 제2유입구는 상기 제1유입구보다 높게 위치되는 기판 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 최종 처리 단계에는,
    상기 제1유입구에 가스를 분사하는 기판 처리 방법.
  17. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판을 지지하는 기판 지지 유닛은 상기 케미칼 처리 단계 및 상기 린스액 처리 단계 각각에서 상기 기판을 회전시키되,
    상기 기판 지지 유닛은 상기 린스액 처리 단계의 중간 처리 단계에서 상기 기판을 회전 속도로 변경시키는 기판 처리 방법.
  18. 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케미칼은 인산을 포함하고,
    상기 케미칼 처리 단계는 상기 기판 상에 형성된 질화막을 식각 처리하는 단계로 제공되는 기판 처리 방법.

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