KR20160105645A - 액 공급 유닛, 이를 가지는 기판 처리 장치, 그리고 기판 처리 방법 - Google Patents

액 공급 유닛, 이를 가지는 기판 처리 장치, 그리고 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 기판을 액 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 기판을 지지하는 기판 지지 유닛 및 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 처리액을 토출하는 액 공급 유닛을 포함하되, 상기 액 공급 유닛은 원 형상의 스트림 토출구를 가지고, 스트림 방식으로 처리액을 토출하는 스트림 노즐 및 슬릿 형상의 슬릿 토출구를 가지고, 액 커튼 방식으로 처리액을 토출하는 슬릿 노즐을 가진다. 이에 따라 스트림 노즐 및 슬릿 노즐 각각을 이용하여 액 처리 시 발생되는 단점을 상호 보완할 수 있다.

Description

액 공급 유닛, 이를 가지는 기판 처리 장치, 그리고 기판 처리 방법{Unit for supplying liquid, Apparatus for treating substrate with the unit, and Method for treating substrate}
본 발명은 기판을 액 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 및 평판표시패널의 제조를 위해 사진, 식각, 애싱, 박막 증착, 그리고 세정 공정 등 다양한 공정들이 수행된다. 이러한 공정들 중 사진 공정은 도포, 노광, 그리고 현상 단계를 순차적으로 수행한다. 도포 공정은 기판의 표면에 레지스트와 같은 감광액을 도포하는 공정이다. 노광 공정은 감광막이 형성된 기판 상에 회로 패턴을 노광하는 공정이다. 현상 공정에는 기판의 노광 처리된 영역을 선택적으로 현상하는 공정이다.
일반적으로 현상 공정은 노즐로부터 기판 상에 현상액을 공급하여 노광 처리 영역을 선택적으로 현상 처리한다. 현상 공정에 사용되는 노즐은 크게 스트림 노즐 및 슬릿 노즐 중 하나가 사용된다. 스트림 노즐은 원형의 토출구를 가지며, 슬릿 노즐은 슬릿 형상의 토출구를 가진다.
각각의 노즐을 이용하여 기판을 액 처리하는 경우에는 서로 상반된 단점이 나타난다. 스트림 노즐을 이용하여 기판을 액 처리하는 경우에는 슬릿 노즐에 비해 현상액의 액막을 얇게 형성한다. 이로 인해 스트림 노즐을 이용하는 경우에는 슬릿 노즐에 비해 그 현상 공정의 소모 시간이 길다. 또한 슬릿 노즐을 이용하여 기판을 액 처리하는 경우에는 스트림 노즐에 비해 기판의 얼룩이 더 형성된다. 이로 인해 슬릿 노즐을 이용하는 경우에는 스트림 노즐에 비해 그 현상 효율이 떨어질 수 있다.
본 발명은 기판의 액 처리 공정의 효율을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 스트림 노즐 및 슬릿 노즐을 이용하여 기판을 액 처리하는 경우에 발생되는 각각의 단점을 보완할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 기판을 액 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 기판을 지지하는 기판 지지 유닛 및 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 처리액을 토출하는 액 공급 유닛을 포함하되, 상기 액 공급 유닛은 원 형상의 스트림 토출구를 가지고, 스트림 방식으로 처리액을 토출하는 스트림 노즐 및 슬릿 형상의 슬릿 토출구를 가지고, 액 커튼 방식으로 처리액을 토출하는 슬릿 노즐을 가진다.
상기 액 공급 유닛은 상기 스트림 노즐 및 상기 슬릿 노즐이 장착되는 지지 바디를 더 포함할 수 있다. 상기 슬릿 토출구는 제1방향을 향하는 길이 방향을 가지며, 상기 슬릿 노즐 및 상기 스트림 노즐은 상부에서 바라볼 때 상기 제1방향과 수직한 제2방향을 따라 배치될 수 있다. 상기 액 공급 유닛은 웨팅액을 토출하며, 상기 스트림 노즐에 대해 상기 제1방향을 따라 배치되도록 상기 지지 바디에 지지되는 웨팅 노즐을 더 포함할 수 있다. 상기 슬릿 토출구의 길이는 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판의 반경보다 짧을 수 있다. 상기 슬릿 토출구는 상기 스트림 노즐을 향하는 방향으로 하향 경사지게 제공될 수 있다. 상기 슬릿 토출구의 끝단은 상기 스트림 토출구의 끝단보다 높게 위치될 수 있다. 상기 액 공급 유닛은 제1밸브가 설치되며, 상기 스트림 노즐에 처리액을 공급하는 제1액 공급 라인 및 제2밸브가 설치되며, 상기 슬릿 노즐에 처리액을 공급하는 제2액 공급 라인을 더 포함하고, 상기 기판 처리 장치는 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 제어하는 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 스트림 노즐로부터 처리액을 토출시키고, 이후에 상기 슬릿 노즐로부터 처리액을 토출시킬 수 있다. 상기 액 공급 유닛은 제3밸브가 설치되며, 상기 웨팅 노즐에 웨팅액을 공급하는 제3액 공급 라인을 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 스트림 노즐이 처리액을 토출하기 이전에, 상기 웨팅 노즐로부터 웨팅액을 토출시킬 수 있다.
기판을 액 처리하는 방법으로는 스트림 노즐이 상기 기판 상에 스트림 방식으로 상기 처리액을 공급하는 전 처리 단계 및 슬릿 노즐이 상기 기판 상에 액 커튼 방식으로 상기 처리액을 공급하는 메인 처리 단계를 포함한다.
상기 전 처리 단계에는 상기 처리액을 수직 아래 방향으로 토출하고, 상기 메인 처리 단계에는 상기 처리액을 하향 경사진 방향을 토출할 수 있다. 상기 전 처리 단계 및 상기 메인 처리 단계 각각에는 상기 기판의 동일 지점에 처리액을 토출할 수 있다. 상기 전 처리 단계가 진행되기 전에는 웨팅 노즐이 상기 기판 상에 웨팅액을 공급하는 프리 웨팅 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 프리 웨팅 단계에는 상기 기판 상에 웨팅액에 의한 웨팅 액막을 형성하고, 상기 전 처리 단계에는 상기 웨팅 액막이 위치된 영역으로 처리액을 토출하여 웨팅액과 처리액의 혼합액을 상기 기판 상에 확산시킬 수 있다. 상기 프리 웨팅 단계에는 상기 기판을 제1속도로 회전시키고, 상기 전 처리 단계에는 상기 기판을 제2속도로 회전시키며, 상기 메인 처리 단계에는 상기 기판을 제3속도로 회전시키되, 상기 제2속도는 상기 제1속도 및 상기 제3속도에 비해 빠른 속도로 제공될 수 있다. 상기 제3속도는 상기 제2속도에 비해 빠른 속도로 제공될 수 있다.
기판을 현상 처리하는 방법으로는, 스트림 노즐이 상기 기판 상에 스트림 방식으로 상기 현상액을 공급하는 전 처리 단계 및 슬릿 노즐이 상기 기판 상에 액 커튼 방식으로 상기 현상액을 공급하는 메인 처리 단계를 포함한다.
상기 전 처리 단계에는 상기 처리액을 수직 아래 방향으로 토출하고, 상기 메인 처리 단계에는 상기 처리액을 하향 경사진 방향을 토출할 수 있다. 상기 전 처리 단계가 진행되기 전에는, 웨팅 노즐이 상기 기판 상에 웨팅액을 공급하는 프리 웨팅 단계를 더 포함하되, 상기 프리 웨팅 단계에는 상기 기판 상에 웨팅액에 의한 웨팅 액막을 형성하고, 상기 전 처리 단계에는 상기 웨팅 액막이 위치된 영역으로 처리액을 토출하여 웨팅액과 처리액의 혼합액을 상기 기판 상에 확산시킬 수 있다.
기판 상에 액을 공급하는 액 공급 유닛은 원 형상의 스트림 토출구를 가지고, 스트림 방식으로 처리액을 토출하는 스트림 노즐 및 슬릿 형상의 슬릿 토출구를 가지고, 액 커튼 방식으로 처리액을 토출하는 슬릿 노즐을 가질 수 있다.
상기 스트림 노즐 및 상기 슬릿 노즐이 장착되는 지지 바디를 더 포함하되, 상기 슬릿 토출구는 제1방향을 향하는 길이 방향을 가지며, 상기 슬릿 노즐 및 상기 스트림 노즐은 상부에서 바라볼 때 상기 제1방향과 수직한 제2방향을 따라 배치될 수 있다. 상기 슬릿 토출구는 상기 스트림 노즐을 향하는 방향으로 하향 경사지게 제공될 수 있다. 웨팅액을 토출하며, 상기 스트림 노즐에 대해 상기 제1방향으로 배치되도록 상기 지지 바디에 지지되는 웨팅 노즐을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 스트림 노즐의 스트림 방식으로 기판을 액 처리한 후에 슬릿 노즐의 액 커튼 방식으로 기판을 액 처리한다. 이에 따라 스트림 노즐 및 슬릿 노즐 각각을 이용하여 액 처리 시 발생되는 단점을 상호 보완할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 액 커튼 방식으로 기판을 액 처리하기 이전에, 스트림 방식으로 기판을 액 처리하여 액막을 형성한다. 이로 인해 액 커튼 방식으로 기판을 액 처리하는 중에 기판에 얼룩이 발생되는 것을 최소화할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 액막이 형성된 기판 상에 액 커튼 방식으로 기판을 액 처리한다. 이로 인해 기판 상에는 스트림 방식보다 두꺼운 액막을 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비의 평면도이다.
도 2는 도 1의 설비를 A-A 방향에서 바라본 단면도이다.
도 3은 도 1의 설비를 B-B 방향에서 바라본 단면도이다.
도 4는 도 1의 설비를 C-C 방향에서 바라본 단면도이다.
도 5는 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 5의 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다.
도 7은 도 5의 노즐 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 8은 도 5의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 보여주는 플로우 차트이다.
도 9 내지 도 11은 도 8의 기판 처리 과정을 보여주는 도면들이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 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 실시예의 설비는 반도체 웨이퍼 또는 평판 표시 패널과 같은 기판에 대해 포토리소그래피 공정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 특히 본 실시예의 설비는 노광장치에 연결되어 기판에 대해 도포 공정 및 현상 공정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 아래에서는 기판으로 웨이퍼가 사용된 경우를 예로 들어 설명한다.
이하 도 1 내지 도 11을 통해 본 발명의 기판 처리 설비를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비의 평면도이고, 도 2는 도 1의 설비를 A-A 방향에서 바라본 도면이며, 도 3은 도 1의 설비를 B-B 방향에서 바라본 도면이고, 도 4는 도 1의 설비를 C-C 방향에서 바라본 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 제 1 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 제 2 버퍼 모듈(500), 노광 전후 처리 모듈(600), 그리고 인터페이스 모듈(700)을 포함한다. 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 제 1 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 제 2 버퍼 모듈(500), 노광 전후 처리 모듈(600), 그리고 인터페이스 모듈(700)은 순차적으로 일 방향으로 일렬로 배치된다.
이하, 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 제 1 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 제 2 버퍼 모듈(500), 노광 전후 처리 모듈(600), 그리고 인터페이스 모듈(700)이 배치된 방향을 제 1 방향(12)이라 칭하고, 상부에서 바라볼 때 제 1 방향(12)과 수직한 방향을 제 2 방향(14)이라 칭하고, 제 1 방향(12) 및 제 2 방향(14)과 각각 수직한 방향을 제 3 방향(16)이라 칭한다.
기판(W)은 카세트(20) 내에 수납된 상태로 이동된다. 이때 카세트(20)는 외부로부터 밀폐될 수 있는 구조를 가진다. 예컨대, 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), 제 1 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 제 2 버퍼 모듈(500), 노광 전후 처리 모듈(600), 그리고 인터페이스 모듈(700)에 대해 상세히 설명한다.
로드 포트(100)는 기판들(W)이 수납된 카세트(20)가 놓여지는 재치대(120)를 가진다. 재치대(120)는 복수개가 제공되며, 재치대들(200)은 제 2 방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 2에서는 4개의 재치대(120)가 제공되었다.
인덱스 모듈(200)은 로드 포트(100)의 재치대(120)에 놓인 카세트(20)와 제 1 버퍼 모듈(300) 간에 기판(W)을 이송한다. 인덱스 모듈(200)은 프레임(210), 인덱스 로봇(220), 그리고 가이드 레일(230)을 가진다. 프레임(210)은 대체로 내부가 빈 직육면체의 형상으로 제공되며, 로드 포트(100)와 제 1 버퍼 모듈(300) 사이에 배치된다. 인덱스 모듈(200)의 프레임(210)은 후술하는 제 1 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 기판(W)을 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 구조를 가진다. 인덱스 로봇(220)은 핸드(221), 아암(222), 지지대(223), 그리고 받침대(224)를 가진다. 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.
제 1 버퍼 모듈(300)은 프레임(310), 제 1 버퍼(320), 제 2 버퍼(330), 냉각 챔버(350), 그리고 제 1 버퍼 로봇(360)을 가진다. 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 제 1 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 위치된다. 제 1 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 기판들(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 기판(W)이 놓인다. 하우징(331)은 인덱스 로봇(220), 제 1 버퍼 로봇(360), 그리고 후술하는 현상 모듈(402)의 현상부 로봇(482)이 하우징(331) 내 지지대(332)에 기판(W)을 반입 또는 반출할 수 있도록 인덱스 로봇(220)이 제공된 방향, 제 1 버퍼 로봇(360)이 제공된 방향, 그리고 현상부 로봇(482)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 제 1 버퍼 로봇(360)이 제공된 방향 및 후술하는 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.
제 1 버퍼 로봇(360)은 제 1 버퍼(320)와 제 2 버퍼(330) 간에 기판(W)을 이송시킨다. 제 1 버퍼 로봇(360)은 핸드(361), 아암(362), 그리고 지지대(363)를 가진다. 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 위 또는 아래 방향으로 더 길게 제공될 수 있다. 제 1 버퍼 로봇(360)은 단순히 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 기판(W)을 냉각한다. 냉각 챔버(350)는 하우징(351)과 냉각 플레이트(352)를 가진다. 냉각 플레이트(352)는 기판(W)이 놓이는 상면 및 기판(W)을 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 기판(W)을 냉각 플레이트(352) 상에 위치시키는 리프트 핀 어셈블리(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 하우징(351)은 인덱스 로봇(220) 및 후술하는 현상 모듈(402)에 제공된 현상부 로봇(482)이 냉각 플레이트(352)에 기판(W)을 반입 또는 반출할 수 있도록 인덱스 로봇(220)이 제공된 방향 및 현상부 로봇(482)이 제공된 방향에 개구(도시되지 않음)를 가진다. 또한, 냉각 챔버(350)에는 상술한 개구를 개폐하는 도어들(도시되지 않음)이 제공될 수 있다.
도포 및 현상 모듈(400)은 노광 공정 전에 기판(W) 상에 포토 레지스트를 도포하는 공정 및 노광 공정 후에 기판(W)을 현상하는 공정을 수행한다. 도포 및 현상 모듈(400)은 대체로 직육면체의 형상을 가진다. 도포 및 현상 모듈(400)은 도포 모듈(401)과 현상 모듈(402)을 가진다. 도포 모듈(401)과 현상 모듈(402)은 서로 간에 층으로 구획되도록 배치된다. 일 예에 의하면, 도포 모듈(401)은 현상 모듈(402)의 상부에 위치된다.
도포 모듈(401)은 기판(W)에 대해 포토레지스트와 같은 감광액을 도포하는 공정 및 레지스트 도포 공정 전후에 기판(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. 따라서 레지스트 도포 챔버(410)와 베이크 챔버(420)는 반송 챔버(430)를 사이에 두고 제 2 방향(14)으로 서로 이격되게 위치된다. 레지스트 도포 챔버(410)는 복수 개가 제공되며, 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 도면에서는 6개의 레지스트 도포 챔버(410)가 제공된 예가 도시되었다. 베이크 챔버(420)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 도면에서는 6개의 베이크 챔버(420)가 제공된 예가 도시되었다. 그러나 이와 달리 베이크 챔버(420)는 더 많은 수로 제공될 수 있다.
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(400), 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 1 버퍼(320), 그리고 후술하는 제 2 버퍼 모듈(500)의 제 1 냉각 챔버(520) 간에 기판(W)을 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 기판(W) 상에 포토 레지스트를 도포한다. 레지스트 도포 챔버(410)는 하우징(411), 지지 플레이트(412), 그리고 노즐(413)을 가진다. 하우징(411)은 상부가 개방된 컵 형상을 가진다. 지지 플레이트(412)는 하우징(411) 내에 위치되며, 기판(W)을 지지한다. 지지 플레이트(412)는 회전 가능하게 제공된다. 노즐(413)은 지지 플레이트(412)에 놓인 기판(W) 상으로 포토 레지스트를 공급한다. 노즐(413)은 원형의 관 형상을 가지고, 기판(W)의 중심으로 포토 레지스트를 공급할 수 있다. 선택적으로 노즐(413)은 기판(W)의 직경에 상응하는 길이를 가지고, 노즐(413)의 토출구는 슬릿으로 제공될 수 있다. 또한, 추가적으로 레지스트 도포 챔버(410)에는 포토 레지스트가 도포된 기판(W) 표면을 세정하기 위해 탈이온수와 같은 세정액을 공급하는 노즐(414)이 더 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. 냉각 플레이트(421)와 가열 플레이트(422)는 하나의 베이크 챔버(420) 내에 각각 제공될 수 있다. 선택적으로 베이크 챔버(420)들 중 일부는 냉각 플레이트(421)만을 구비하고, 다른 일부는 가열 플레이트(422)만을 구비할 수 있다.
현상 모듈(402)은 기판(W) 상에 패턴을 얻기 위해 현상액을 공급하여 포토 레지스트의 일부를 제거하는 현상 공정, 및 현상 공정 전후에 기판(W)에 대해 수행되는 가열 및 냉각과 같은 열처리 공정을 포함한다. 현상모듈(402)은 현상 챔버(800), 베이크 챔버(470), 그리고 반송 챔버(480)를 가진다. 현상 챔버(800), 베이크 챔버(470), 그리고 반송 챔버(480)는 제 2 방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 따라서 현상 챔버(800)와 베이크 챔버(470)는 반송 챔버(480)를 사이에 두고 제 2 방향(14)으로 서로 이격되게 위치된다. 현상 챔버(800)는 복수 개가 제공되며, 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 도면에서는 6개의 현상 챔버(800)가 제공된 예가 도시되었다. 베이크 챔버(470)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 도면에서는 6개의 베이크 챔버(470)가 제공된 예가 도시되었다. 그러나 이와 달리 베이크 챔버(470)는 더 많은 수로 제공될 수 있다.
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(800), 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 2 버퍼(330)와 냉각 챔버(350), 그리고 제 2 버퍼 모듈(500)의 제 2 냉각 챔버(540) 간에 기판(W)을 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(800)은 모두 동일한 구조를 가진다. 다만, 각각의 현상 챔버(800)에서 사용되는 현상액의 종류는 서로 상이할 수 있다. 현상 챔버(800)는 기판을 현상 처리하는 장치로 제공된다. 현상 챔버(800)는 기판(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. 본 실시예에는 현상 챔버(800)가 기판(W)을 액 처리하는 기판 처리 장치(800)로 제공된다. 도 5는 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이고, 도 6은 도 5의 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 기판 처리 장치(800)는 기판 지지 유닛(810), 처리 용기(820), 승강 유닛(840), 액 공급 유닛(850), 그리고 제어기(890)를 포함한다.
기판 지지 유닛(810)은 기판(W)을 지지 및 회전시킨다. 기판 지지 유닛(810)은 지지 플레이트(813), 회전축(814), 그리고 구동 부재(815)를 포함한다. 지지 플레이트(813)의 상면에는 기판(W)을 지지하는 핀 부재들(811,812)이 결합된다. 핀 부재의 일부(811)는 기판(W)의 저면을 지지하고, 다른 일부(812)는 기판(W)의 측면을 지지한다. 회전축(814)은 그 길이방향이 상하방향을 향하는 원통 형상을 가지도록 제공된다. 회전축(814)은 지지 플레이트(813)의 저면에 결합된다. 구동 부재(815)는 회전축(814)에 회전력을 제공한다. 회전축(814)은 구동 부재(815)에 의해 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 제공된다. 지지 플레이트(813)는 회전축(814)과 함께 회전 가능하다. 회전축(814)은 구동 부재(815)에 의해 그 회전 속도가 조절되어 기판(W)의 회전 속도를 조절 가능하다. 예컨대, 구동 부재(815)는 모터일 수 있다.
처리 용기(820)는 내부에 현상 공정이 수행되는 처리 공간을 제공한다. 처리 용기(820)는 현상 공정에서 사용된 처리액을 회수한다. 처리 용기(820)는 회수통(822) 및 회수 라인(830)을 포함한다. 회수통(822)은 수직벽(824), 바닥벽(826), 그리고 경사벽(828)을 포함한다. 수직벽(824)은 기판 지지 유닛(810)을 감싸는 환형의 링 형상을 가지도록 제공된다. 수직벽(824)은 기판 지지 유닛(810)과 이격되는 직경을 가지도록 제공된다. 수직벽(824)은 기판 지지 유닛(810)과 그 중심축이 일치하도록 위치된다. 바닥벽(826)은 수직벽(824)의 하단으로부터 연장된다. 바닥벽(826)은 기판 지지 유닛(810)의 중심축을 향하는 수평 방향을 향하도록 제공된다. 경사벽(828)은 수직벽(824)의 상단으로부터 연장된다. 경사벽(828)은 기판 지지 유닛(810)의 중심축과 가까워질수록 상향 경사진 방향을 향하도록 제공된다. 선택적으로, 경사벽(828)은 수평 방향을 향하도록 제공될 수 있다.
회수 라인(830)은 처리 공간으로 회수된 처리액을 외부로 배출한다. 회수 라인(830)은 바닥벽(826)에 연결된다. 배출된 처리액은 회수 라인(830)을 통해 외부의 재생 시스템으로 제공될 수 있다.
승강 유닛(840)은 처리 용기(820)와 기판 지지 유닛(810) 간의 상대 높이를 조절한다. 승강 유닛(840)은 처리 용기(820)를 상하 방향으로 이동시킨다. 승강 유닛(840)은 브라켓(842), 이동축(844), 그리고 구동기(846)를 포함한다. 브라켓(842)은 처리 용기(820)와 이동축(844)을 연결한다. 브라켓(842)은 처리 용기(820)의 수직벽(822)에 고정 설치된다. 이동축(844)은 그 길이방향이 상하 방향을 향하도록 제공된다. 이동축(844)의 상단은 브라켓(842)에 고정 결합된다. 이동축(844)은 구동기(846)에 의해 상하 방향으로 이동되고, 처리 용기(820)는 이동축(844)과 함께 승강 이동이 가능하다. 예컨대, 구동기(846)는 모터일 수 있다.
액 공급 유닛(850)은 기판 지지 유닛(810)에 지지된 기판(W) 상에 처리액을 공급한다. 액 공급 유닛(850)은 이동 유닛(860) 및 노즐 유닛(870)을 포함한다. 이동 유닛(860)은 노즐 유닛(870)을 일 방향으로 직선 이동시킨다. 일 예에 의하면, 이동 유닛(860)은 노즐 유닛(870)을 제1방향(12)으로 직선 이동시킬 수 있다. 이동 유닛(860)은 노즐 유닛(870)을 공정 위치와 대기 위치로 이동시킨다. 여기서 공정 위치는 노즐 유닛(870)이 기판 지지 유닛(810)에 지지된 기판(W)과 대향되는 위치이고, 대기 위치는 공정 위치를 벗어난 위치이다. 이동 유닛(860)은 가이드 레일(862) 및 지지 아암(864)을 포함한다. 가이드 레일(862)은 처리 용기의 일측에 위치된다. 가이드 레일(862)은 노즐 유닛(870)의 이동 방향과 평행한 길이 방향을 가지도록 제공된다. 예컨대, 가이드 레일(862)의 길이 방향은 제1방향(12)을 향하도록 제공될 수 있다. 지지 아암(864)은 노즐 유닛(870)을 지지한다. 지지 아암(864)은 바 형상을 가지도록 제공된다. 상부에서 바라볼 때 지지 아암(864)은 가이드 레일(862)과 수직한 길이 방향을 가지도록 제공된다. 예컨대. 지지 아암(864)의 길이 방향은 제2방향(14)을 향하도록 제공될 수 있다. 지지 아암(864)의 일단에는 노즐 유닛(870)이 결합된다. 지지 아암(864)의 타단은 가이드 레일(862)에 설치된다. 따라서 지지 아암(864) 및 노즐 유닛(870)은 가이드 레일(862)의 길이 방향을 따라 함께 이동 가능하다.
노즐 유닛(870)은 다양한 종류의 액을 토출한다. 도 7은 도 5의 노즐 유닛을 보여주는 사시도이다. 도 7을 참조하면, 노즐 유닛(870)은 지지 바디(872), 웨팅 노즐(874), 전 처리 노즐(876), 그리고 메인 노즐(878)을 포함한다. 지지 바디(872)는 웨팅 노즐(874), 전 처리 노즐(876), 그리고 메인 노즐(878)을 지지한다. 지지 바디(872)는 지지 아암(864)의 일단 저면에 고정 결합된다. 지지 바디(872)의 저면에는 웨팅 노즐(874), 전 처리 노즐(876), 그리고 메인 노즐(878) 각각이 고정 결합된다.
전 처리 노즐(876)은 스트림 방식으로 처리액을 토출한다. 전 처리 노즐(876)은 제1밸브(876a)가 설치된 제1액 공급 라인(876b)에 연결된다. 전 처리 노즐(876)은 제1액 공급 라인(876b)으로부터 처리액을 공급받아 처리액을 토출한다. 전 처리 노즐(876)은 원 형상의 스트림 토출구를 가진다. 스트림 토출구는 수직한 아래 방향을 향하도록 제공된다. 일 예에 의하면, 전 처리 노즐(876)은 스트림 노즐(876)일 수 있다. 처리액은 현상액일 수 있다.
메인 노즐(878)은 액 커튼 방식으로 처리액을 토출한다. 메인 노즐(878)은 전 처리 노즐(876)의 일측에 위치된다. 메인 노즐(878)은 전 처리 노즐(876)에 대향되게 위치된다. 메인 노즐(878)은 제2밸브(878a)가 설치된 제2액 공급 라인(878b)에 연결된다. 제2액 공급 라인(878b)은 제1액 공급 라인(876b)으로부터 분기된 라인으로 제공된다. 메인 노즐(878)은 제2액 공급 라인(878b)으로부터 처리액을 공급받아 처리액을 토출한다. 메인 노즐(878)은 슬릿 형상의 슬릿 토출구를 가진다. 슬릿 토출구는 가이드 레일(862)과 평행한 길이 방향을 가진다. 슬릿 토출구는 제1방향(12)을 향하는 방향을 가질 수 있다. 슬릿 토출구는 메인 노즐(878)에서 전 처리 노즐(876)을 향하는 방향으로 하향 경사지게 제공된다. 슬릿 토출구는 기판(W)의 반경보다 짧은 길이를 가지도록 제공된다. 슬릿 토출구의 끝단은 스트림 토출구의 끝단에 비해 높게 위치된다. 일 예에 의하면, 메인 노즐(878) 및 전 처리 노즐(876)은 제2방향(14)을 따라 배치될 수 있다. 메인 노즐(878)은 전 처리 노즐(876)과 동일 지점에 처리액이 토출되도록 하향 경사진 슬릿 토출구를 가질 수 있다. 메인 노즐(878)은 슬릿 노즐로 제공될 수 있다.
웨팅 노즐(874)은 스트림 방식으로 웨팅액을 토출한다. 웨팅 노즐(874)은 전 처리 노즐(876) 및 메인 노즐(878)에 인접하게 위치된다. 웨팅 노즐(874)은 전 처리 노즐(876)에 대해 제1방향(12)을 따라 배치된다. 웨팅 노즐(874)에는 제3밸브(874a)가 설치된 제3액 공급 라인(874b)이 연결된다. 웨팅 노즐(874)은 제3액 공급 라인(874b)으로부터 웨팅액을 공급받아 웨팅액을 토출한다. 웨팅 노즐(874)은 원 형상의 토출구를 가진다. 웨팅 노즐(874)의 토출구는 수직한 아래 방향을 향하도록 제공된다. 일 예에 의하면, 웨팅액은 순수일 수 있다.
제어기(890)는 구동 부재(814), 제1밸브(876a), 제2밸브(878a), 그리고 제3밸브(874a)를 제어한다. 제어기(890)는 기판(W) 상에 웨팅액 및 처리액이 순차적으로 공급되도록 각 밸브를 독립 제어한다. 제어기(890)는 전 처리 노즐(876) 및 메인 노즐(878)이 순차적으로 처리액을 토출하도록 제1밸브(876a) 및 제2밸브(878a)를 독립 제어한다. 또한 제어기(890)는 기판(W) 상에 공급되는 액의 종류에 따라 기판(W)의 회전 속도가 상이하도록 구동 부재(814)를 제어한다. 일 예에 의하면, 제어기(890)는 웨팅 노즐(874)로부터 웨팅액이 공급되는 중에 기판(W)을 제1속도로 회전시키고, 전 처리 노즐(876)로부터 처리액이 공급되는 중에 기판(W)을 제2속도로 회전시키며, 메인 노즐(878)로부터 처리액이 공급되는 중에 기판(W)을 제3속도로 회전시킬 수 있다. 제2속도는 제1속도 및 제3속도보다 빠른 속도일 수 있다. 제3속도는 제1속도보다 빠른 속도일 수 있다. 제1속도는 10RPM이고, 제2속도는 20RPM이며, 제3속도는 15RPM일 수 있다. 선택적으로, 제1속도 및 제3속도는 제2속도보다 느리면서, 서로 동일한 속도로 제공될 수 있다.
다음은 상술한 기판 처리 장치(800)를 이용하여 기판(W)을 액 처리하는 방법을 설명한다. 기판(W)의 액 처리 방법은 크게 프리 웨팅 단계, 전 처리 단계, 그리고 메인 처리 단계를 포함한다. 프리 웨팅 단계, 전 처리 단계, 그리고 메인 처리 단계는 순차적으로 진행된다. 도 8 내지 도 11을 참조하면, 기판 지지 유닛(810)에 기판(W)이 로딩되면, 노즐 유닛(870)은 대기 위치에서 공정 위치로 이동된다. 프리 웨팅 단계가 진행되면, 기판(W)은 제1속도로 회전되고, 웨팅 노즐(874)은 웨팅액을 기판(W)의 상면 중앙 영역에 토출한다. 토출된 웨팅액은 기판(W)의 상면 중앙 영역에 웨팅 액막을 형성한다. 본 실시예에는 웨팅 액막이 기판(W)의 중앙 영역에 형성되는 것으로 설명하였으나, 기판(W)의 전체 영역에 형성될 수 있다. 이에 따라 기판(W)은 웨팅액에 의해 젖음 상태로 전환된다. 프리 웨팅 단계가 완료되면, 전 처리 단계가 진행된다. 전 처리 단계가 진행되면, 기판(W)을 제2속도로 회전시킨다. 전 처리 노즐(876)은 웨팅 액막이 형성된 기판(W)의 중앙 영역으로 처리액을 토출한다. 토출된 처리액은 웨팅 액막과 혼합되어 기판(W)의 전체 영역으로 확산된다. 기판(W)의 상면 전체 영역에 제1두께를 가지는 처리액 액막이 형성된다. 이후 전 처리 단계가 완료되면, 메인 액 처리 단계가 진행된다. 전 처리 노즐(876)은 처리액 토출을 중단하고, 기판(W)은 제3속도로 회전된다. 메인 노즐(878)은 기판(W)의 상면 중앙 영역에 처리액을 공급한다. 기판(W)의 상면 전체 영역에는 제1두께보다 두꺼운 제2두께를 가지는 처리액 액막이 형성된다.
상술한 실시예에는 메인 처리 단계가 진행되기 전에 전 처리 단계를 진행한다. 전 처리 단계에는 기판(W) 상에는 스트림 방식으로 처리액이 공급되며, 처리액 액막을 형성한다. 이로 인해 메인 처리 단계에서 액 커튼 방식으로 처리액을 공급하는 중에 얼룩이 발생되는 것을 최소화할 수 있다.
또한 메인 처리 단계에는 액 커튼 방식을 이용하여 전 처리 단계보다 두꺼운 처리액 액막을 형성한다. 따라서 기판(W) 상에는 전 처리 단계보다 다량의 처리액이 제공되며, 이는 기판(W)의 액 처리 과정에 대한 소요 시간을 단축시킬 수 있다.
다시 도 1 내지 도 4를 참조하면, 현상모듈(402)의 베이크 챔버(470)는 기판(W)을 열처리한다. 예컨대, 베이크 챔버들(470)은 현상 공정이 수행되기 전에 기판(W)을 가열하는 포스트 베이크 공정 및 현상 공정이 수행된 후에 기판(W)을 가열하는 하드 베이크 공정 및 각각의 베이크 공정 이후에 가열된 기판(W)을 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. 냉각 플레이트(471)와 가열 플레이트(472)는 하나의 베이크 챔버(470) 내에 각각 제공될 수 있다. 선택적으로 베이크 챔버(470)들 중 일부는 냉각 플레이트(471)만을 구비하고, 다른 일부는 가열 플레이트(472)만을 구비할 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.
제 2 버퍼 모듈(500)은 도포 및 현상 모듈(400)과 노광 전후 처리 모듈(600) 사이에 기판(W)이 운반되는 통로로서 제공된다. 또한, 제 2 버퍼 모듈(500)은 기판(W)에 대해 냉각 공정이나 에지 노광 공정 등과 같은 소정의 공정을 수행한다. 제 2 버퍼 모듈(500)은 프레임(510), 버퍼(520), 제 1 냉각 챔버(530), 제 2 냉각 챔버(540), 에지 노광 챔버(550), 그리고 제 2 버퍼 로봇(560)을 가진다. 프레임(510)은 직육면체의 형상을 가진다. 버퍼(520), 제 1 냉각 챔버(530), 제 2 냉각 챔버(540), 에지 노광 챔버(550), 그리고 제 2 버퍼 로봇(560)은 프레임(510) 내에 위치된다. 버퍼(520), 제 1 냉각 챔버(530), 그리고 에지 노광 챔버(550)는 도포 모듈(401)에 대응하는 높이에 배치된다. 제 2 냉각 챔버(540)는 현상 모듈(402)에 대응하는 높이에 배치된다. 버퍼(520), 제 1 냉각 챔버(530), 그리고 제 2 냉각 챔버(540)는 순차적으로 제 3 방향(16)을 따라 일렬로 배치된다. 상부에서 바라볼 때 버퍼(520)은 도포 모듈(401)의 반송 챔버(430)와 제 1 방향(12)을 따라 배치된다. 에지 노광 챔버(550)는 버퍼(520) 또는 제 1 냉각 챔버(530)와 제 2 방향(14)으로 일정 거리 이격되게 배치된다.
제 2 버퍼 로봇(560)은 버퍼(520), 제 1 냉각 챔버(530), 그리고 에지 노광 챔버(550) 간에 기판(W)을 운반한다. 제 2 버퍼 로봇(560)은 에지 노광 챔버(550)와 버퍼(520) 사이에 위치된다. 제 2 버퍼 로봇(560)은 제 1 버퍼 로봇(360)과 유사한 구조로 제공될 수 있다. 제 1 냉각 챔버(530)와 에지 노광 챔버(550)는 도포 모듈(401)에서 공정이 수행된 기판들(W)에 대해 후속 공정을 수행한다. 제 1 냉각 챔버(530)는 도포 모듈(401)에서 공정이 수행된 기판(W)을 냉각한다. 제 1 냉각 챔버(530)는 제 1 버퍼 모듈(300)의 냉각 챔버(350)과 유사한 구조를 가진다. 에지 노광 챔버(550)는 제 1 냉각 챔버(530)에서 냉각 공정이 수행된 기판들(W)에 대해 그 가장자리를 노광한다. 버퍼(520)는 에지 노광 챔버(550)에서 공정이 수행된 기판(W)들이 후술하는 전처리 모듈(601)로 운반되기 전에 기판(W)을 일시적으로 보관한다. 제 2 냉각 챔버(540)는 후술하는 후처리 모듈(602)에서 공정이 수행된 기판들(W)이 현상 모듈(402)로 운반되기 전에 기판들(W)을 냉각한다. 제 2 버퍼 모듈(500)은 현상 모듈(402)와 대응되는 높이에 추가된 버퍼를 더 가질 수 있다. 이 경우, 후처리 모듈(602)에서 공정이 수행된 기판들(W)은 추가된 버퍼에 일시적으로 보관된 후 현상 모듈(402)로 운반될 수 있다.
노광 전후 처리 모듈(600)은, 노광 장치(900)가 액침 노광 공정을 수행하는 경우, 액침 노광시에 기판(W)에 도포된 포토레지스트 막을 보호하는 보호막을 도포하는 공정을 처리할 수 있다. 또한, 노광 전후 처리 모듈(600)은 노광 이후에 기판(W)을 세정하는 공정을 수행할 수 있다. 또한, 화학증폭형 레지스트를 사용하여 도포 공정이 수행된 경우, 노광 전후 처리 모듈(600)은 노광 후 베이크 공정을 처리할 수 있다.
노광 전후 처리 모듈(600)은 전처리 모듈(601)과 후처리 모듈(602)을 가진다. 전처리 모듈(601)은 노광 공정 수행 전에 기판(W)을 처리하는 공정을 수행하고, 후처리 모듈(602)은 노광 공정 이후에 기판(W)을 처리하는 공정을 수행한다. 전처리 모듈(601)과 후처리 모듈(602)은 서로 간에 층으로 구획되도록 배치된다. 일 예에 의하면, 전처리 모듈(601)은 후처리 모듈(602)의 상부에 위치된다. 전처리 모듈(601)은 도포 모듈(401)과 동일한 높이로 제공된다. 후처리 모듈(602)은 현상 모듈(402)과 동일한 높이로 제공된다. 전처리 모듈(601)은 보호막 도포 챔버(610), 베이크 챔버(620), 그리고 반송 챔버(630)를 가진다. 보호막 도포 챔버(610), 반송 챔버(630), 그리고 베이크 챔버(620)는 제 2 방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 따라서 보호막 도포 챔버(610)와 베이크 챔버(620)는 반송 챔버(630)를 사이에 두고 제 2 방향(14)으로 서로 이격되게 위치된다. 보호막 도포 챔버(610)는 복수 개가 제공되며, 서로 층을 이루도록 제 3 방향(16)을 따라 배치된다. 선택적으로 보호막 도포 챔버(610)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공될 수 있다. 베이크 챔버(620)는 복수 개가 제공되며, 서로 층을 이루도록 제 3 방향(16)을 따라 배치된다. 선택적으로 베이크 챔버(620)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공될 수 있다.
반송 챔버(630)는 제 2 버퍼 모듈(500)의 제 1 냉각 챔버(530)와 제 1 방향(12)으로 나란하게 위치된다. 반송 챔버(630) 내에는 전처리 로봇(632)이 위치된다. 반송 챔버(630)는 대체로 정사각 또는 직사각의 형상을 가진다. 전처리 로봇(632)은 보호막 도포 챔버들(610), 베이크 챔버들(620), 제 2 버퍼 모듈(500)의 버퍼(520), 그리고 후술하는 인터페이스 모듈(700)의 제 1 버퍼(720) 간에 기판(W)을 이송한다. 전처리 로봇(632)은 핸드(633), 아암(634), 그리고 지지대(635)를 가진다. 핸드(633)는 아암(634)에 고정 설치된다. 아암(634)은 신축 가능한 구조 및 회전 가능한 구조로 제공된다. 아암(634)은 지지대(635)를 따라 제 3 방향(16)으로 직선 이동 가능하도록 지지대(635)에 결합된다.
보호막 도포 챔버(610)는 액침 노광 시에 레지스트 막을 보호하는 보호막을 기판(W) 상에 도포한다. 보호막 도포 챔버(610)는 하우징(611), 지지 플레이트(612), 그리고 노즐(613)을 가진다. 하우징(611)은 상부가 개방된 컵 형상을 가진다. 지지 플레이트(612)는 하우징(611) 내에 위치되며, 기판(W)을 지지한다. 지지 플레이트(612)는 회전 가능하게 제공된다. 노즐(613)은 지지 플레이트(612)에 놓인 기판(W) 상으로 보호막 형성을 위한 보호액을 공급한다. 노즐(613)은 원형의 관 형상을 가지고, 기판(W)의 중심으로 보호액을 공급할 수 있다. 선택적으로 노즐(613)은 기판(W)의 직경에 상응하는 길이를 가지고, 노즐(613)의 토출구는 슬릿으로 제공될 수 있다. 이 경우, 지지 플레이트(612)는 고정된 상태로 제공될 수 있다. 보호액은 발포성 재료를 포함한다. 보호액은 포토 레지스터 및 물과의 친화력이 낮은 재료가 사용될 수 있다. 예컨대, 보호액은 불소계의 용제를 포함할 수 있다. 보호막 도포 챔버(610)는 지지 플레이트(612)에 놓인 기판(W)을 회전시키면서 기판(W)의 중심 영역으로 보호액을 공급한다.
베이크 챔버(620)는 보호막이 도포된 기판(W)을 열처리한다. 베이크 챔버(620)는 냉각 플레이트(621) 또는 가열 플레이트(622)를 가진다. 냉각 플레이트(621)에는 냉각수 또는 열전 소자와 같은 냉각 수단(623)이 제공된다. 또는 가열 플레이트(622)에는 열선 또는 열전 소자와 같은 가열 수단(624)이 제공된다. 가열 플레이트(622)와 냉각 플레이트(621)는 하나의 베이크 챔버(620) 내에 각각 제공될 수 있다. 선택적으로 베이크 챔버들(620) 중 일부는 가열 플레이트(622) 만을 구비하고, 다른 일부는 냉각 플레이트(621) 만을 구비할 수 있다.
후처리 모듈(602)은 세정 챔버(660), 노광 후 베이크 챔버(670), 그리고 반송 챔버(680)를 가진다. 세정 챔버(660), 반송 챔버(680), 그리고 노광 후 베이크 챔버(670)는 제 2 방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 따라서 세정 챔버(660)와 노광 후 베이크 챔버(670)는 반송 챔버(680)를 사이에 두고 제 2 방향(14)으로 서로 이격되게 위치된다. 세정 챔버(660)는 복수 개가 제공되며, 서로 층을 이루도록 제 3 방향(16)을 따라 배치될 수 있다. 선택적으로 세정 챔버(660)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공될 수 있다. 노광 후 베이크 챔버(670)는 복수 개가 제공되며, 서로 층을 이루도록 제 3 방향(16)을 따라 배치될 수 있다. 선택적으로 노광 후 베이크 챔버(670)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공될 수 있다.
반송 챔버(680)는 상부에서 바라볼 때 제 2 버퍼 모듈(500)의 제 2 냉각 챔버(540)와 제 1 방향(12)으로 나란하게 위치된다. 반송 챔버(680)는 대체로 정사각 또는 직사각의 형상을 가진다. 반송 챔버(680) 내에는 후처리 로봇(682)이 위치된다. 후처리 로봇(682)은 세정 챔버들(660), 노광 후 베이크 챔버들(670), 제 2 버퍼 모듈(500)의 제 2 냉각 챔버(540), 그리고 후술하는 인터페이스 모듈(700)의 제 2 버퍼(730) 간에 기판(W)을 운반한다. 후처리 모듈(602)에 제공된 후처리 로봇(682)은 전처리 모듈(601)에 제공된 전처리 로봇(632)과 동일한 구조로 제공될 수 있다.
세정 챔버(660)는 노광 공정 이후에 기판(W)을 세정한다. 세정 챔버(660)는 하우징(661), 지지 플레이트(662), 그리고 노즐(663)을 가진다. 하우징(661)는 상부가 개방된 컵 형상을 가진다. 지지 플레이트(662)는 하우징(661) 내에 위치되며, 기판(W)을 지지한다. 지지 플레이트(662)는 회전 가능하게 제공된다. 노즐(663)은 지지 플레이트(662)에 놓인 기판(W) 상으로 세정액을 공급한다. 세정액으로는 탈이온수와 같은 물이 사용될 수 있다. 세정 챔버(660)는 지지 플레이트(662)에 놓인 기판(W)을 회전시키면서 기판(W)의 중심 영역으로 세정액을 공급한다. 선택적으로 기판(W)이 회전되는 동안 노즐(663)은 기판(W)의 중심 영역에서 가장자리 영역까지 직선 이동 또는 회전 이동할 수 있다.
노광 후 베이크 챔버(670)는 원자외선을 이용하여 노광 공정이 수행된 기판(W)을 가열한다. 노광 후 베이크 공정은 기판(W)을 가열하여 노광에 의해 포토 레지스트에 생성된 산(acid)을 증폭시켜 포토 레지스트의 성질 변화를 완성시킨다. 노광 후 베이크 챔버(670)는 가열 플레이트(672)를 가진다. 가열 플레이트(672)에는 열선 또는 열전 소자와 같은 가열 수단(674)이 제공된다. 노광 후 베이크 챔버(670)는 그 내부에 냉각 플레이트(671)를 더 구비할 수 있다. 냉각 플레이트(671)에는 냉각수 또는 열전 소자와 같은 냉각 수단(673)이 제공된다. 또한, 선택적으로 냉각 플레이트(671)만을 가진 베이크 챔버가 더 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이 노광 전후 처리 모듈(600)에서 전처리 모듈(601)과 후처리 모듈(602)은 서로 간에 완전히 분리되도록 제공된다. 또한, 전처리 모듈(601)의 반송 챔버(630)와 후처리 모듈(602)의 반송 챔버(680)는 동일한 크기로 제공되어, 상부에서 바라볼 때 서로 간에 완전히 중첩되도록 제공될 수 있다. 또한, 보호막 도포 챔버(610)와 세정 챔버(660)는 서로 동일한 크기로 제공되어 상부에서 바라볼 때 서로 간에 완전히 중첩되도록 제공될 수 있다. 또한, 베이크 챔버(620)와 노광 후 베이크 챔버(670)는 동일한 크기로 제공되어, 상부에서 바라볼 때 서로 간에 완전히 중첩되도록 제공될 수 있다.
인터페이스 모듈(700)은 노광 전후 처리 모듈(600), 및 노광 장치(900) 간에 기판(W)을 이송한다. 인터페이스 모듈(700)은 프레임(710), 제 1 버퍼(720), 제 2 버퍼(730), 그리고 인터페이스 로봇(740)를 가진다. 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 적층되도록 배치된다. 제 1 버퍼(720)는 제 2 버퍼(730)보다 높게 배치된다. 제 1 버퍼(720)는 전처리 모듈(601)과 대응되는 높이에 위치되고, 제 2 버퍼(730)는 후처리 모듈(602)에 대응되는 높이에 배치된다. 상부에서 바라볼 때 제 1 버퍼(720)는 전처리 모듈(601)의 반송 챔버(630)와 제 1 방향(12)을 따라 일렬로 배치되고, 제 2 버퍼(730)는 후처리 모듈(602)의 반송 챔버(630)와 제 1 방향(12)을 따라 일렬로 배치되게 위치된다.
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 기판(W)을 운반한다. 인터페이스 로봇(740)은 제 2 버퍼 로봇(560)과 대체로 유사한 구조를 가진다.
제 1 버퍼(720)는 전처리 모듈(601)에서 공정이 수행된 기판(W)들이 노광 장치(900)로 이동되기 전에 이들을 일시적으로 보관한다. 그리고 제 2 버퍼(730)는 노광 장치(900)에서 공정이 완료된 기판(W)들이 후처리 모듈(602)로 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 기판(W)이 놓인다. 하우징(721)은 인터페이스 로봇(740) 및 전처리 로봇(632)이 하우징(721) 내로 지지대(722)에 기판(W)을 반입 또는 반출할 수 있도록 인터페이스 로봇(740)이 제공된 방향 및 전처리 로봇(632)이 제공된 방향에 개구(도시되지 않음)를 가진다. 제 2 버퍼(730)는 제 1 버퍼(720)와 대체로 유사한 구조를 가진다. 다만, 제 2 버퍼(730)의 하우징(731)에는 인터페이스 로봇(740)이 제공된 방향 및 후처리 로봇(682)이 제공된 방향에 개구(도시되지 않음)를 가진다. 인터페이스 모듈에는 기판(W)에 대해 소정의 공정을 수행하는 챔버의 제공 없이 상술한 바와 같이 버퍼들 및 로봇만 제공될 수 있다.
850: 액 공급 유닛 860: 이동 유닛
870: 노즐 유닛 874: 웨팅 노즐
876: 전 처리 노즐 878: 메인 노즐

Claims (23)

  1. 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 처리액을 토출하는 액 공급 유닛을 포함하되,
    상기 액 공급 유닛은,
    원 형상의 스트림 토출구를 가지고, 스트림 방식으로 처리액을 토출하는 스트림 노즐과;
    슬릿 형상의 슬릿 토출구를 가지고, 액 커튼 방식으로 처리액을 토출하는 슬릿 노즐을 가지는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 스트림 노즐 및 상기 슬릿 노즐이 장착되는 지지 바디를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슬릿 토출구는 제1방향을 향하는 길이 방향을 가지며,
    상기 슬릿 노즐 및 상기 스트림 노즐은 상부에서 바라볼 때 상기 제1방향과 수직한 제2방향을 따라 배치되는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    웨팅액을 토출하며, 상기 스트림 노즐에 대해 상기 제1방향을 따라 배치되도록 상기 지지 바디에 지지되는 웨팅 노즐을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 슬릿 토출구의 길이는 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판의 반경보다 짧은 기판 처리 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 슬릿 토출구는 상기 스트림 노즐을 향하는 방향으로 하향 경사지게 제공되는 기판 처리 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 슬릿 토출구의 끝단은 상기 스트림 토출구의 끝단보다 높게 위치되는 기판 처리 장치.
  8. 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    제1밸브가 설치되며, 상기 스트림 노즐에 처리액을 공급하는 제1액 공급 라인과;
    제2밸브가 설치되며, 상기 슬릿 노즐에 처리액을 공급하는 제2액 공급 라인을 더 포함하고,
    상기 기판 처리 장치는 상기 제1밸브 및 상기 제2밸브를 제어하는 제어기를 더 포함하되,
    상기 제어기는 상기 스트림 노즐로부터 처리액을 토출시키고, 이후에 상기 슬릿 노즐로부터 처리액을 토출시키는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    제3밸브가 설치되며, 상기 웨팅 노즐에 웨팅액을 공급하는 제3액 공급 라인을 더 포함하되,
    상기 제어기는 상기 스트림 노즐이 처리액을 토출하기 이전에, 상기 웨팅 노즐로부터 웨팅액을 토출시키는 기판 처리 장치.
  10. 기판을 액 처리하는 방법에 있어서,
    스트림 노즐이 상기 기판 상에 스트림 방식으로 상기 처리액을 공급하는 전 처리 단계와;
    슬릿 노즐이 상기 기판 상에 액 커튼 방식으로 상기 처리액을 공급하는 메인 처리 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전 처리 단계에는 상기 처리액을 수직 아래 방향으로 토출하고,
    상기 메인 처리 단계에는 상기 처리액을 하향 경사진 방향을 토출하는 기판 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전 처리 단계 및 상기 메인 처리 단계 각각에는 상기 기판의 동일 지점에 처리액을 토출하는 기판 처리 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전 처리 단계가 진행되기 전에는,
    웨팅 노즐이 상기 기판 상에 웨팅액을 공급하는 프리 웨팅 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 프리 웨팅 단계에는 상기 기판 상에 웨팅액에 의한 웨팅 액막을 형성하고,
    상기 전 처리 단계에는 상기 웨팅 액막이 위치된 영역으로 처리액을 토출하여 웨팅액과 처리액의 혼합액을 상기 기판 상에 확산시키는 기판 처리 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 프리 웨팅 단계에는 상기 기판을 제1속도로 회전시키고,
    상기 전 처리 단계에는 상기 기판을 제2속도로 회전시키고,
    상기 메인 처리 단계에는 상기 기판을 제3속도로 회전시키되,
    상기 제2속도는 상기 제1속도 및 상기 제3속도에 비해 빠른 속도로 제공되는 기판 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제3속도는 상기 제2속도에 비해 빠른 속도로 제공되는 기판 처리 방법.
  17. 기판을 현상 처리하는 방법에 있어서,
    스트림 노즐이 상기 기판 상에 스트림 방식으로 상기 현상액을 공급하는 전 처리 단계와;
    슬릿 노즐이 상기 기판 상에 액 커튼 방식으로 상기 현상액을 공급하는 메인 처리 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 전 처리 단계에는 상기 처리액을 수직 아래 방향으로 토출하고,
    상기 메인 처리 단계에는 상기 처리액을 하향 경사진 방향을 토출하는 기판 처리 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 전 처리 단계가 진행되기 전에는,
    웨팅 노즐이 상기 기판 상에 웨팅액을 공급하는 프리 웨팅 단계를 더 포함하되,
    상기 프리 웨팅 단계에는 상기 기판 상에 웨팅액에 의한 웨팅 액막을 형성하고,
    상기 전 처리 단계에는 상기 웨팅 액막이 위치된 영역으로 처리액을 토출하여 웨팅액과 처리액의 혼합액을 상기 기판 상에 확산시키는 기판 처리 방법.
  20. 기판 상에 액을 공급하는 액 공급 유닛에 있어서,
    원 형상의 스트림 토출구를 가지고, 스트림 방식으로 처리액을 토출하는 스트림 노즐과;
    슬릿 형상의 슬릿 토출구를 가지고, 액 커튼 방식으로 처리액을 토출하는 슬릿 노즐을 가지는 액 공급 유닛.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 스트림 노즐 및 상기 슬릿 노즐이 장착되는 지지 바디를 더 포함하되,
    상기 슬릿 토출구는 제1방향을 향하는 길이 방향을 가지며,
    상기 슬릿 노즐 및 상기 스트림 노즐은 상부에서 바라볼 때 상기 제1방향과 수직한 제2방향을 따라 배치되는 액 공급 유닛.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 슬릿 토출구는 상기 스트림 노즐을 향하는 방향으로 하향 경사지게 제공되는 액 공급 유닛.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서,
    웨팅액을 토출하며, 상기 스트림 노즐에 대해 상기 제1방향으로 배치되도록 상기 지지 바디에 지지되는 웨팅 노즐을 더 포함하는 액 공급 유닛.




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