KR20180013337A - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20180013337A
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additive
liquid
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김희환
이영훈
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법은, 유기 용제에 첨가제를 혼합한 혼합액을 기판 상에 공급하는 혼합액 공급 단계와; 이후에, 초임계 유체를 기판에 공급하여 상기 혼합액을 상기 초임계 유체에 용해시켜 상기 기판으로부터 상기 혼합액을 제거하는 혼합액 건조 단계를 포함하되, 상기 첨가제는 상기 유기 용제보다 표면 장력이 낮고, 끓는 점이 낮게 제공된다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하기 위해서, 기판에 사진, 식각, 애싱, 이온주입, 그리고 박막 증착등의 다양한 공정들을 통해 원하는 패턴을 기판에 형성한다. 각각의 공정에는 다양한 처리액들이 사용되며, 공정 진행 중에는 오염물 및 파티클이 생성된다. 이를 해결하기 위해 각각의 공정 전후에는 오염물 및 파티클을 세정 처리하기 위한 세정 공정이 필수적으로 수행된다.
일반적으로 세정 공정은 기판을 케미칼 및 린스액으로 처리한 후에 건조 처리한다. 건조 처리 단계에는 기판 상에 잔류된 린스액을 건조하기 위한 공정으로, 이소프로필알코올(IPA)과 같은 유기 용제로 기판을 건조 처리한다. 그러나 기판에 형성된 패턴과 패턴과의 거리(CD:Critical Dimension)가 미세화됨에 따라, 그 패턴들의 사이 공간에 유기 용제가 잔류된다.
최근에는 기판 상에 잔류된 유기 용제를 제거하기 위해, 초임계 처리 공정을 수행한다. 초임계 처리 공정은 초임계 유체의 특정 조건을 만족하기 위해 외부로부터 밀폐된 공간에서 진행된다.
이러한 초임계 처리 공정 시 공정 시간을 단축시키기 위해, 일반적으로 초임계 공정이 수행되는 공간의 부피를 축소시키거나, 이소프로필알코올의 공급량을 줄이는 방법이 사용되었으나, 공정의 최적화를 고려할 때, 상기 공간의 축소 또는 이소프로필알코올의 공급량을 줄이는 방법에는 한계가 존재한다.
본 발명은 초임계 처리 공정 시간을 단축시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 기판 처리 방법을 제공한다. 일 실시 예에 의하면, 기판 처리 방법은, 유기 용제에 첨가제를 혼합한 혼합액을 기판 상에 공급하는 혼합액 공급 단계와; 이후에, 초임계 유체를 기판에 공급하여 상기 혼합액을 상기 초임계 유체에 용해시켜 상기 기판으로부터 상기 혼합액을 제거하는 혼합액 건조 단계를 포함하되, 상기 첨가제는 상기 유기 용제보다 표면 장력이 낮고, 끓는 점이 낮게 제공된다.
상기 첨가제는 상기 유기 용제에 대한 용해도가 핵산(Hexane)보다 높게 제공된다.
상기 유기 용제는 이소프로필 알코올(IPA: Isopropyl Alcohol)일 수 있다.
상기 초임계 유체는 이산화탄소(CO2)일 수 있다.
상기 첨가제는 불화 알코올(Fluorinated Alcohol) 계, 알코올(Alcohol) 계, 불화 에테르(Fluorinated Ether) 계, 에테르(Ether) 계, 불화 케톤(Fluorinated Ketone) 계 및 케톤(Ketone) 계 중 하나의 계열에 속하는 유체를 포함할 수 있다.
또한, 기판 처리 방법은, 유기 용제에 첨가제를 혼합한 혼합액을 기판 상에 공급하는 혼합액 공급 단계와; 이후에, 초임계 유체를 기판에 공급하여 상기 혼합액을 상기 초임계 유체에 용해시켜 상기 기판으로부터 상기 혼합액을 제거하는 혼합액 건조 단계를 포함하되, 상기 첨가제는 상기 유기 용제보다 상기 초임계 유체에 대한 용해도가 더 높게 제공될 수 있다.
상기 첨가제는 상기 유기 용제보다 상기 초임계 유체에 대한 확산 속도가 더 빠르게 제공된다.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 기판 처리 장치를 제공한다. 일 실시 예에 의하면, 기판 처리 장치는, 기판을 액처리하는 액처리 챔버와; 기판을 건조처리하는 건조 챔버와; 상기 액처리 챔버와 상기 건조 챔버 간에 기판을 반송하는 반송 유닛을 포함하되, 상기 액처리 챔버는 유기 용제에 첨가제를 혼합한 혼합액으로 기판을 액처리하고, 상기 건조 챔버는 상기 기판에 초임계 유체를 공급하여 상기 혼합액을 상기 초임계 유체에 용해시켜 상기 기판으로부터 상기 혼합액을 제거하고, 상기 첨가제는 상기 유기 용제보다 표면 장력이 낮고, 끓는 점이 낮게 제공된다.
상기 첨가제는 상기 유기 용제에 대한 용해도가 핵산(Hexane)보다 높게 제공된다.
또한, 기판 처리 장치는, 기판을 액처리하는 액처리 챔버와; 기판을 건조처리하는 건조 챔버와; 상기 액처리 챔버와 상기 건조 챔버 간에 기판을 반송하는 반송 유닛을 포함하되, 상기 액처리 챔버는 유기 용제에 첨가제를 혼합한 혼합액으로 기판을 액처리하고, 상기 건조 챔버는 상기 기판에 초임계 유체를 공급하여 상기 혼합액을 상기 초임계 유체에 용해시켜 상기 기판으로부터 상기 혼합액을 제거하고, 상기 첨가제는 상기 유기 용제보다 상기 초임계 유체에 대한 용해도가 더 높게 제공된다.
상기 첨가제는 상기 유기 용제보다 상기 초임계 유체에 대한 확산 속도가 더 빠르게 제공된다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 본 발명의 장치 및 방법은 초임계 처리 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 제1공정 챔버에서 기판을 세정 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 1의 제2공정 챔버에서 기판을 건조 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3의 기판 지지 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 순서도이다.
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 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 발명은 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다. 도 1을 참조하면, 기판처리설비(1)는 기판에 대해 처리를 수행하는 장치로 제공된다. 기판처리설비(1)는 인덱스모듈(10)과 공정처리모듈(20)을 가지고, 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 제 1 방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제 1 방향(12)과 수직한 방향을 제 2 방향(14)이라 하며, 제 1 방향(12)과 제 2 방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제 3 방향(16)이라 칭한다.
로드포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(18)가 안착된다. 로드포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제 2 방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 2에서는 네 개의 로드포트(120)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드포트(120)의 개수는 공정처리모듈(20)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(18)에는 기판의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제 3 방향(16)을 복수 개가 제공되고, 기판은 제 3 방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어 내에 위치된다. 캐리어(18)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정처리모듈(20)은 버퍼유닛(220), 반송 챔버(240), 제1공정챔버(260), 그리고 제2공정챔버(280)를 가진다. 반송 챔버(240)는 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 평행하게 배치된다. 제 2 방향(14)를 따라 반송 챔버(240)의 일측에는 제1공정챔버들(260)이 배치되고, 반송 챔버(240)의 타측에는 제2공정챔버들(280)이 배치된다. 제1공정챔버들(260)과 제2공정챔버들(280)은 반송 챔버(240)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공될 수 있다. 제1공정챔버(260)들 중 일부는 반송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 제1공정챔버(260)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 반송 챔버(240)의 일측에는 제1공정챔버(260)들이 A X B(A와 B는 각각 1이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제 1 방향(12)을 따라 일렬로 제공된 제1공정챔버(260)의 수이고, B는 제 3 방향(16)을 따라 일렬로 제공된 제2공정챔버(260)의 수이다. 반송 챔버(240)의 일측에 제1공정 챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 제1공정챔버들(260)은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 제1공정챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 제2공정챔버들(280)도 제1공정챔버들(260)과 유사하게 M X N(M과 N은 각각 1 이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기에서 M, N은 각각 A, B와 동일한 수일 수 있다. 상술한 바와 달리, 제1공정챔버(260)와 제2공정챔버(280)은 모두 반송 챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 제1공정챔버(260)와 제2공정챔버(280)은 각각 반송 챔버(240)의 일측 및 타측에 단층으로 제공될 수 있다. 선택적으로, 반송 챔버(240)의 일측에 제1공정챔버들(260)이 적층되고, 타측에 제2공정챔버들(280)이 적층되도록 위치될 수 있다. 또한, 제1공정챔버(260)와 제2공정챔버(280)는 상술한 바와 달리 다양한 배치로 제공될 수 있다.
버퍼유닛(220)은 이송프레임(140)과 반송 챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 반송 챔버(240)와 이송프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼유닛(220)은 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제 3 방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개 제공된다. 버퍼유닛(220)에서 이송프레임(140)과 마주보는 면과 반송 챔버(240)와 마주보는 면 각각이 개방된다.
이송프레임(140)은 로드포트(120)에 안착된 캐리어(18)와 버퍼유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송프레임(140)에는 인덱스레일(142)과 인덱스로봇(144)이 제공된다. 인덱스레일(142)은 그 길이 방향이 제 2 방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스로봇(144)은 인덱스레일(142) 상에 설치되며, 인덱스레일(142)을 따라 제 2 방향(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 제 3 방향(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 제 3 방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정처리모듈(20)에서 캐리어(18)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(18)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.
반송 챔버(240)는 내부에 버퍼유닛(220), 제1공정챔버(260), 그리고 제2공정챔버(280) 간에 기판(W)을 반송하는 반송 영역을 가진다. 반송 챔버(240)에는 가이드레일(242)과 반송 유닛(244)이 제공된다. 가이드레일(242)은 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 나란하도록 배치된다. 반송 유닛(244)은 버퍼유닛(220), 제1공정챔버(260), 그리고 제2공정챔버(280) 간에 기판(W)을 반송한다. 반송 유닛(244)은 가이드레일(242) 상에 설치되고, 가이드레일(242) 상에서 제 1 방향(12)을 따라 직선 이동된다.
제1공정챔버(260)와 제2공정챔버(280)는 하나의 기판(W)에 대해 순차적으로 공정을 수행하도록 제공될 수 있다. 예컨대, 기판(W)은 제1공정챔버(260)는 케미칼 공정, 린스 공정 등 처리액을 공급하여 기판(W)을 처리하는 액처리 공정 그리고 1차 건조 공정이 수행되는 액처리 챔버일 수 있고, 제2공정챔버(260)는 기판(W)에 대해 2차 건조 공정이 수행되는 건조 챔버일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 1차 건조 공정은 처리액으로서 유기용제에 첨가제를 혼합한 혼합액을 기판에 공급함으로써 액처리하는 공정이고, 2차 건조 공정은 기판(W)에 초임계 유체를 공급하여 혼합액을 초임계 유체에 용해시켜 기판(W)으로부터 기판(W) 상의 혼합액을 제거하는 공정일 수 있다. 유기 용제로는 이소프로필 알코올(IPA) 액이 사용되고, 초임계 유체로는 이산화탄소(CO2)가 사용될 수 있다. 반송 유닛(244)은 제1공정챔버(260)에서 공급된 혼합액이 기판(W) 상에 잔류한 상태에서 기판(W)을 제1공정챔버(260)에서 제2공정챔버(280)로 반송한다.
아래에서는 제1공정 챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)에 대해 설명한다. 도 2는 도 1의 제1공정 챔버(260)에서 기판을 세정 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 도 1의 제1공정 챔버(260)에서 기판을 세정 처리하는 장치로 제공될 수 있다. 기판 처리 장치(300)는 처리 용기(320), 스핀헤드(340), 승강유닛(360), 그리고 액 공급 유닛(380)를 가진다.
처리 용기(320)는 기판처리공정이 수행되는 공간을 제공하며, 그 상부는 개방된다. 처리 용기(320)는 내부회수통(322), 중간회수통(324), 그리고 외부회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322, 324, 326)은 공정에 사용된 처리액 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부회수통(322)은 스핀헤드(340)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 중간회수통(324)은 내부회수통(322)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부회수통(326)은 중간회수통(324)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부회수통(322)의 내측공간(322a), 내부회수통(322)과 중간회수통(324)의 사이 공간(324a) 그리고 중간회수통(324)과 외부회수통(326)의 사이 공간(326a)은 각각 내부회수통(322), 중간회수통(324), 그리고 외부회수통(326)으로 처리액이 유입되는 유입구로서 기능한다. 각각의 회수통(322,324,326)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수라인(322b, 324b, 326b)이 연결된다. 각각의 회수라인(322b, 324b, 326b)은 각각의 회수통(322, 324, 326)을 통해 유입된 처리액을 배출한다. 배출된 처리액은 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.
스핀헤드(340)는 처리 용기(320) 내에 배치되고 기판(W)을 지지하는 기판 지지 유닛(340)으로서 제공된다. 스핀헤드(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 스핀헤드(340)는 몸체(342), 지지핀(334), 척핀(346), 그리고 지지축(348)을 가진다. 몸체(342)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 몸체(342)의 저면에는 모터(349)에 의해 회전가능한 지지축(348)이 고정결합된다. 지지핀(334)은 복수 개 제공된다. 지지핀(334)은 몸체(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 몸체(342)에서 상부로 돌출된다. 지지핀들(334)은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지핀(334)은 몸체(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판의 후면 가장자리를 지지한다. 척핀(346)은 복수 개 제공된다. 척핀(346)은 몸체(342)의 중심에서 지지핀(334)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척핀(346)은 몸체(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 몸체(342)의 반경 방향을 따라 대기위치와 지지위치 간에 직선 이동 가능하도록 제공된다. 대기위치는 지지위치에 비해 몸체(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 스핀헤드(340)에 로딩 또는 언 로딩시에는 척핀(346)은 대기위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행시에는 척핀(346)은 지지위치에 위치된다. 지지위치에서 척핀(346)은 기판(W)의 측부와 접촉된다. 반송 유닛(244)은 스핀헤드(340)으로 기판(W)을 로딩 또는 언로딩 한다.
승강유닛(360)은 처리 용기(320)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(320)가 상하로 이동됨에 따라 스핀헤드(340)에 대한 처리 용기(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다. 브라켓(362)은 처리 용기(320)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀헤드(340)에 놓이거나, 스핀헤드(340)로부터 들어올려 질 때 스핀헤드(340)가 처리 용기(320)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(320)는 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(360)으로 유입될 수 있도록 처리 용기(320)의 높이가 조절한다. 예컨대, 제1처리액으로 기판(W)을 처리하고 있는 동안에 기판(W)은 내부회수통(322)의 내측공간(322a)과 대응되는 높이에 위치된다. 또한, 제2처리액, 그리고 제3처리액으로 기판(W)을 처리하는 동안에 각각 기판(W)은 내부회수통(322)과 중간회수통(324)의 사이 공간(324a), 그리고 중간회수통(324)과 외부회수통(326)의 사이 공간(326a)에 대응되는 높이에 위치될 수 있다. 상술한 바와 달리 승강유닛(360)은 처리 용기(320) 대신 스핀헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
액 공급 유닛(380)은 스핀헤드(340) 상에 놓인 기판(W) 상에 처리액을 공급한다. 액 공급 유닛(380)은 노즐 지지대(382), 노즐(384), 지지축(386), 구동기(388) 그리고 액 공급 부재(281)를 가진다. 지지축(386)은 그 길이 방향이 제 3 방향(16)을 따라 제공되고, 지지축(386)의 하단에는 구동기(388)가 결합된다. 구동기(388)는 지지축(386)을 회전 및 승강 운동시킨다. 노즐 지지대(382)는 구동기(388)와 결합된 지지축(386)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(384)은 노즐 지지대(382)의 끝단 저면에 설치된다. 노즐(384)은 구동기(388)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐(384)이 처리 용기(320)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐(384)이 처리 용기(320)의 수직 상부로부터 벗어난 위치로 정의한다. 액 공급 유닛(380)은 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 액 공급 유닛(380)이 복수 개 제공되는 경우, 처리액으로서 케미칼, 린스액, 그리고 혼합액 각각은 서로 상이한 액 공급 유닛(380)을 통해 제공될 수 있다. 케미칼은 강산 또는 강염기의 성질을 가지는 액일 수 있다. 린스액은 순수일 수 있다. 유기 용제와 혼합되는 첨가제는 제2공정 챔버(260)에서 공급되는 초임계 유체에 대한 용해도 및 초임계 유체에 용해된 상태에서 확산 속도가 유기 용제보다 더 높은 유체로 제공된다. 따라서, 혼합액은 첨가제의 작용에 의해 유기 용제만 기판에 공급된 경우에 비해 초임계 유체에 의해 건조되는 속도가 빠르다. 유기 용제보다 표면 장력이 낮고, 끓는 점이 낮은 유체는 초임계 유체에 대한 용해도 및 초임계 유체에 용해된 상태에서 확산 속도가 유기 용제보다 더 높은 성질을 가진다. 또한, 첨가제는 유기 용제와 혼합되어 혼합액을 형성해야 하므로, 유기 용제에 대해 용이하게 용해되는 유체로 제공된다. 일 실시 예에 따르면, 첨가제는 유기 용제에 대한 용해도가 핵산(Haxane) 보다 높은 유체로 제공된다. 예를 들면, 첨가제는 불화 알코올(Fluorinated Alcohol) 계, 알코올(Alcohol) 계, 불화 에테르(Fluorinated Ether) 계, 에테르(Ether) 계, 불화 케톤(Fluorinated Ketone) 계 및 케톤(Ketone) 계 중 하나의 계열에 속하는 유체로 제공될 수 있다. 이와 달리, 첨가제는 초임계 유체에 대한 용해도 및 초임계 유체에 용해된 상태에서 확산 속도가 유기 용제보다 더 높고, 유기 용제에 대한 용해도가 핵산(Haxane) 보다 높은 다양한 종류의 유체로 제공될 수 있다. 액 공급 유닛(380)은 스핀헤드(340) 상에 놓인 기판(W) 상에 혼합액을 공급한다.
일 실시 예에 따르면, 노즐(384)에는 액 공급 부재(381)에 의해 혼합액이 공급된다. 예를 들면, 액 공급 부재(381)는 유기 용제 저장부(381a), 첨가제 저장부(381b), 혼합부(381c) 및 제어기(381d)를 포함한다.
유기 용제 저장부(381a)에는 유기 용제가 저장된다. 첨가제 저장부(381b)에는 첨가제가 저장된다. 혼합부(381c)에서는 유기 용제 저장부(381a)로부터 공급되는 유기 용제와 첨가제 저장부(381b)로부터 공급되는 첨가제가 혼합된다. 노즐(384), 혼합부(381c), 유기 용제 저장부(381a) 및 첨가제 저장부(381b)를 서로 연결하는 연결라인에는 각각 밸브가 제공된다. 제어기(381d)는 벨브를 제어하여 혼합액의 공급 여부 및 혼합액에 혼합된 유기 용제와 첨가제 간의 비율을 조절한다. 유기 용제와 첨가제 간의 비율은 시뮬레이션 또는 시험 가동에 의한 데이터로부터 적절한 비율로 결정될 수 있다.
제2공정 챔버(280)에는 기판의 2차 건조 공정이 수행되는 기판 처리 장치(400)가 제공된다. 기판 처리 장치(400)는 제1공정 챔버에서 1차 건조 처리된 기판(W)을 2차 건조 처리한다. 기판 처리 장치(400)는 초임계 유체를 이용하여 기판(W)을 건조 처리할 수 있다. 도 3은 도 1의 제2공정 챔버(280)에서 기판을 건조 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(400)는 도 1의 제2공정 챔버(280)에서 기판을 건조 처리하는 장치로 제공될 수 있다. 기판 처리 장치(400)는 하우징(410), 기판 지지 유닛(440), 승강 부재(450), 가열 부재(460), 유체 공급 유닛(470), 차단 부재(480), 실링 유닛(490)을 포함한다.
하우징(410)은 내부에 기판(W)을 처리하는 처리 공간(412)이 제공된다. 하우징(410)은 기판(W)을 처리하는 동안에 그 처리 공간(412)을 외부로부터 밀폐한다. 하우징(410)은 하부 하우징(420) 및 상부 하우징(430)를 포함한다. 하부 하우징(420)은 상부가 개방된 원형의 컵 형상을 가진다. 하부 하우징(420)의 내측 저면에는 배기 포트(426)가 형성된다. 상부에서 바라볼 때 배기 포트(426)는 하부 하우징(420)의 중심축을 벗어난 위치에 형성될 수 있다. 배기 포트(426)에는 감압 부재가 연결되어 처리 공간(412)에 발생된 파티클을 배기할 수 있다. 또한 처리 공간(412)은 배기 포트(426)를 통해 그 내부 압력을 조절할 수 있다.
상부 하우징(430)은 하부 하우징(420)과 조합되어 내부에 처리 공간(412)을 형성한다. 상부 하우징(430)은 하부 하우징(420)의 위에 위치된다. 상부 하우징(430)은 원형의 판 형상으로 제공된다. 예컨대, 상부 하우징(430)은 하부 하우징(420)과 중심축이 서로 일치하는 위치에서, 그 저면이 하부 하우징(420)의 상단과 마주보는 크기의 직경을 가질 수 있다.
기판 지지 유닛(440)은 처리 공간(412)에서 기판(W)을 지지한다. 도 4는 도 3의 기판 지지 유닛(440)을 보여주는 사시도이다. 도 4를 참조하면, 기판 지지 유닛(440)은 기판(W)의 처리면이 위를 향하도록 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(440)은 지지대(442) 및 기판 유지대(444)를 포함한다. 지지대(442)는 상부 하우징(430)의 저면으로부터 아래로 연장된 바 형상으로 제공된다. 지지대(442)는 복수 개로 제공된다. 예컨대, 지지대(442)는 4 개일 수 있다. 기판 유지대(444)는 기판(W)의 저면 가장자리 영역을 지지한다. 기판 유지대(444)는 복수 개로 제공되며, 각각은 기판(W)의 서로 상이한 영역을 지지한다. 예컨대, 기판 유지대(444)는 2 개일 수 있다. 상부에서 바라볼 때 기판 유지대(444)는 라운드진 플레이트 형상으로 제공된다. 상부에서 바라볼 때 기판 유지대(444)는 지지대의 내측에 위치된다. 각각의 기판 유지대(444)는 서로 조합되어 링 형상을 가지도록 제공된다. 각각의 기판 유지대(444)는 서로 이격되게 위치된다.
다시 도 3을 참조하면, 승강 부재(450)는 상부 하우징(430) 및 하부 하우징(420) 간에 상대 위치를 조절한다. 승강 부재(450)는 상부 하우징(430) 및 하부 하우징(420) 중 하나를 이동시킨다. 본 실시 예에는 상부 하우징(430)의 위치가 고정되고, 하부 하우징(420)을 이동시켜 상부 하우징(430)과 하부 하우징(420) 간에 거리를 조절하는 것으로 설명한다. 선택적으로, 고정된 하부 하우징(420)에 기판 지지 유닛(440)이 설치되고, 상부 하우징(430)이 이동될 수 있다. 승강 부재(450)는 상부 하우징(430) 및 하부 하우징(420) 간에 상대 위치가 개방 위치 및 폐쇄 위치로 이동되도록 하부 하우징(420)을 이동시킨다. 여기서 개방 위치는 처리 공간(412)이 외부와 서로 통하도록 상부 하우징(430) 및 하부 하우징(420)이 서로 이격되는 위치이고, 폐쇄 위치는 상부 하우징(430) 및 하부 하우징(420)이 서로 접촉되어 이들에 의해 처리 공간(412)을 외부로부터 폐쇄하는 위치로 정의한다. 승강 부재(450)는 하부 하우징(420)을 승하강시켜 처리 공간(412)을 개방 또는 폐쇄시킨다. 승강 부재(450)는 상부 하우징(430) 및 하부 하우징(420)을 서로 연결하는 복수 개의 승강 축들(452)을 포함한다. 승강 축들(452)은 하부 하우징(420)의 상단과 상부 하우징(430) 사이에 위치된다. 승강 축들(452)은 하부 하우징(420)의 상단의 원주 방향을 따라 배열되게 위치된다. 각각의 승강 축(452)은 상부 하우징(430)를 관통하여 하부 하우징(420)의 상단에 고정 결합될 수 있다. 승강 축들(452)이 승강 또는 하강 이동함에 따라 하부 하우징(420)의 높이가 변경되고, 상부 하우징(430)와 하부 하우징(420) 간에 거리를 조절할 수 있다.
가열 부재(460)는 처리 공간(412)을 가열한다. 가열 부재(460)는 처리 공간(412)에 공급된 초임계 유체를 임계온도 이상으로 가열하여 초임계 유체 상으로 유지한다. 가열 부재(460)는 상부 하우징(430) 및 하부 하우징(420) 중 적어도 하나의 벽 내에 매설되어 설치될 수 있다. 예를 들어, 가열 부재(460)는 외부로부터 전원을 받아 열을 발생시키는 히터로 제공될 수 있다.
유체 공급 유닛(470)은 처리 공간(412)에 초임계 유체를 공급한다. 유체 공급 유닛(470)은 상부 공급 포트(472) 및 하부 공급 포트(474)를 포함한다. 상부 공급 포트(472)는 상부 하우징(430)에 형성되고, 하부 공급 포트(474)는 하부 하우징(420)에 형성된다. 상부 공급 포트(472) 및 하부 공급 포트(474)는 상하 방향으로 서로 대향되게 위치된다. 상부 공급 포트(472) 및 하부 공급 포트(474)는 처리 공간(412)의 중심축에 일치하도록 위치된다. 상부 공급 포트(472) 및 하부 공급 포트(474) 각각에는 동일한 종류의 초임계 유체가 공급된다. 일 예에 의하면, 기판(W)의 비 처리면과 대향되는 공급 포트로부터 초임계 유체가 공급되고, 이후에 기판(W)의 처리면과 대향되는 공급 포트로부터 초임계 유체가 공급될 수 있다. 따라서 하부 공급 포트(474)로부터 초임계 유체가 공급되고, 이후에 상부 공급 포트(472)로부터 초임계 유체가 공급될 수 있다. 이는 초기에 공급되는 유체가 임계 압력 또는 임계 온도에 미도달된 상태에서 기판(W)에 공급되는 것을 방지하기 위함이다.
차단 부재(480)는 하부 공급 포트(474)로부터 공급되는 유체가 기판(W)의 비처리면에 직접적으로 공급되는 것을 방지한다. 차단 부재(480)는 차단 플레이트(482) 및 지지대(484)를 포함한다. 차단 플레이트(482)는 하부 공급 포트(474)와 기판 지지 유닛(440) 사이에 위치된다. 차단 플레이트(482)는 원형의 판 형상을 가지도록 제공된다. 차단 플레이트(482)는 하부 하우징(420)의 내경보다 작은 직경을 가진다. 상부에서 바라볼 때 차단 플레이트(482)는 하부 공급 포트(474) 및 배기 포트(426)를 모두 가리는 직경을 가진다. 예컨대, 차단 플레이트(482)는 기판(W)의 직경과 대응되거나, 이보다 큰 직경을 가지도록 제공될 수 있다. 지지대(484)는 차단 플레이트(482)를 지지한다. 지지대(484)는 복수 개로 제공되며, 차단 플레이트(482)의 원주 방향을 따라 배열된다. 각각의 지지대(484)는 서로 일정 간격으로 이격되게 배열된다.
실링 유닛(490)은 처리 공간(412)이 외부로부터 밀폐되도록 폐쇄 위치에 위치된 상부 하우징(430) 및 하부 하우징(420) 간에 틈을 밀폐한다.
다음은 도 1의 기판 처리 설비(1)를 이용하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 순서도이다. 도 1 및 도 5를 참조하면, 기판 처리 방법은 혼합액 공급 단계(S10), 반송 단계(S20) 및 혼합액 건조 단계(S30)를 포함한다. 혼합액 공급 단계(S10), 반송 단계(S20) 및 혼합액 건조 단계(S30)는 순차적으로 수행된다.
혼합액 공급 단계(S10)에서는 액처리 챔버(260)에서 기판(W)을 액처리 한다. 혼합액 공급 단계(S10)에서는 액 처리 챔버(260) 내에서 유기 용제에 첨가제를 혼합한 혼합액을 기판(W) 상에 공급하여 기판(W)을 액처리한다.
반송 단계(S20)는 액 처리 단계(S10) 및 건조 단계(S30) 사이에 수행된다. 반송 단계(S20)에서 반송 유닛(244)은 액처리 챔버(260)와 건조 챔버(280) 간에 기판(W)을 반송한다. 반송 단계(S20)에서 반송 유닛(244)은 액 처리 단계(S10)에서 공급된 혼합액이 기판(W) 상에 잔류한 상태에서 기판(W)을 반송한다.
혼합액 공급 단계(S30)에서는 건조 챔버(280) 내에서 초임계 유체를 기판(W)에 공급하여, 혼합액 공급 단계(S30)에서 공급된 혼합액을 초임계 유체에 용해시켜 기판(W)으로부터 혼합액을 제거하는 건조 처리를 수행한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예는 유기 용제와 첨가제를 혼합한 혼합액을 공급한 후, 초임계 유체를 이용한 건조 공정을 수행함으로써, 유기 용제만 기판에 공급된 경우에 비해 초임계 유체에 의한 건조 속도가 빨라지는 효과를 가진다. 따라서, 유기 용제만 기판에 공급되는 경우에 비해 초임계 처리 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
1: 기판 처리 설비 W: 기판
240: 반송 챔버 244: 반송 유닛
260: 액처리 챔버 280: 건조 챔버

Claims (20)

  1. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    유기 용제에 첨가제를 혼합한 혼합액을 기판 상에 공급하는 혼합액 공급 단계와;
    이후에, 초임계 유체를 기판에 공급하여 상기 혼합액을 상기 초임계 유체에 용해시켜 상기 기판으로부터 상기 혼합액을 제거하는 혼합액 건조 단계를 포함하되,
    상기 첨가제는 상기 유기 용제보다 표면 장력이 낮고, 끓는 점이 낮은 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 첨가제는 상기 유기 용제에 대한 용해도가 핵산(Hexane)보다 높은 기판 처리 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유기 용제는 이소프로필 알코올(IPA: Isopropyl Alcohol)인 기판 처리 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 초임계 유체는 이산화탄소(CO2)인 기판 처리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 첨가제는 불화 알코올(Fluorinated Alcohol) 계, 알코올(Alcohol) 계, 불화 에테르(Fluorinated Ether) 계, 에테르(Ether) 계, 불화 케톤(Fluorinated Ketone) 계 및 케톤(Ketone) 계 중 하나의 계열에 속하는 유체를 포함하는 기판 처리 방법.
  6. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    유기 용제에 첨가제를 혼합한 혼합액을 기판 상에 공급하는 혼합액 공급 단계와;
    이후에, 초임계 유체를 기판에 공급하여 상기 혼합액을 상기 초임계 유체에 용해시켜 상기 기판으로부터 상기 혼합액을 제거하는 혼합액 건조 단계를 포함하되,
    상기 첨가제는 상기 유기 용제보다 상기 초임계 유체에 대한 용해도가 더 높은 기판 처리 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 첨가제는 상기 유기 용제보다 상기 초임계 유체에 대한 확산 속도가 더 빠른 기판 처리 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 유기 용제는 이소프로필 알코올(IPA: Isopropyl Alcohol)인 기판 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 초임계 유체는 이산화탄소(CO2)인 기판 처리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 첨가제는 불화 알코올(Fluorinated Alcohol) 계, 알코올(Alcohol) 계, 불화 에테르(Fluorinated Ether) 계, 에테르(Ether) 계, 불화 케톤(Fluorinated Ketone) 계 및 케톤(Ketone) 계 중 하나의 계열에 속하는 유체를 포함하는 기판 처리 방법.
  11. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판을 액처리하는 액처리 챔버와;
    기판을 건조처리하는 건조 챔버와;
    상기 액처리 챔버와 상기 건조 챔버 간에 기판을 반송하는 반송 유닛을 포함하되,
    상기 액처리 챔버는 유기 용제에 첨가제를 혼합한 혼합액으로 기판을 액처리하고,
    상기 건조 챔버는 상기 기판에 초임계 유체를 공급하여 상기 혼합액을 상기 초임계 유체에 용해시켜 상기 기판으로부터 상기 혼합액을 제거하고,
    상기 첨가제는 상기 유기 용제보다 표면 장력이 낮고, 끓는 점이 낮은 기판 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 첨가제는 상기 유기 용제에 대한 용해도가 핵산(Hexane)보다 높은 기판 처리 장치.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 유기 용제는 이소프로필 알코올(IPA: Isopropyl Alcohol)인 기판 처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 초임계 유체는 이산화탄소(CO2)인 기판 처리 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 첨가제는 불화 알코올(Fluorinated Alcohol) 계, 알코올(Alcohol) 계, 불화 에테르(Fluorinated Ether) 계, 에테르(Ether) 계, 불화 케톤(Fluorinated Ketone) 계 및 케톤(Ketone) 계 중 하나의 계열에 속하는 유체를 포함하는 기판 처리 장치.
  16. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판을 액처리하는 액처리 챔버와;
    기판을 건조처리하는 건조 챔버와;
    상기 액처리 챔버와 상기 건조 챔버 간에 기판을 반송하는 반송 유닛을 포함하되,
    상기 액처리 챔버는 유기 용제에 첨가제를 혼합한 혼합액으로 기판을 액처리하고,
    상기 건조 챔버는 상기 기판에 초임계 유체를 공급하여 상기 혼합액을 상기 초임계 유체에 용해시켜 상기 기판으로부터 상기 혼합액을 제거하고,
    상기 첨가제는 상기 유기 용제보다 상기 초임계 유체에 대한 용해도가 더 높은 기판 처리 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 첨가제는 상기 유기 용제보다 상기 초임계 유체에 대한 확산 속도가 더 빠른 기판 처리 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 유기 용제는 이소프로필 알코올(IPA: Isopropyl Alcohol)인 기판 처리 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 초임계 유체는 이산화탄소(CO2)인 기판 처리 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 첨가제는 불화 알코올(Fluorinated Alcohol) 계, 알코올(Alcohol) 계, 불화 에테르(Fluorinated Ether) 계, 에테르(Ether) 계, 불화 케톤(Fluorinated Ketone) 계 및 케톤(Ketone) 계 중 하나의 계열에 속하는 유체를 포함하는 기판 처리 장치.
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