KR20180124202A - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판을 액 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 내부에 처리 공간이 형성되는 처리 용기, 상기 처리 공간에서 기판을 지지 및 회전시키는 기판 지지 유닛, 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되, 상기 액 공급 유닛은 기판 상에 현상액을 공급하는 현상액 노즐, 기판 상에 린스액을 스프레이 방식으로 분사하도록 제공되는 린스액 노즐, 그리고 기판 상에 수막 형성을 위한 커버액을 물줄기(stream) 방식으로 공급하는 커버액 노즐을 포함한다. 이로 인해 린스액의 타력으로 인해 기판의 패턴에 손상되는 것을 방지할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{Apparatus and Method for treating a 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 공정에는 기판 상에 현상액을 공급하여 노광 처리 영역을 선택적으로 제거한다. 현상액에 의해 제거된 공정 부산물은 린스액에 의해 린스 처리된다.
최근에는 기술에 발전에 의해 패턴과 패턴 간에 간격인 임계치수(Critical Dimension, CD)가 20nm 이하로 줄었으며, 패턴과 패턴 사이 공간이 매우 협소하다. 이로 인해 현상 공정의 린스 처리 시 린스액을 스트림 방식으로 공급 시 패턴과 패턴 사이 공간에 잔류되는 공정 부산물은 완전히 린스 처리되지 않는다.
이를 해결하고자, 현상 공정의 린스 처리 시에는 스프레이 방식의 린스액이 기판에 공급된다. 그러나 도 1과 같이 노즐(2)로부터 토출되는 린스액의 타력으로 인해 기판(W)의 패턴은 손상되며, 이는 공정 불량을 야기한다.
본 발명은 기판의 패턴 손상없이 공정 부산물을 린스 처리할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 기판을 액 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 내부에 처리 공간이 형성되는 처리 용기, 상기 처리 공간에서 기판을 지지 및 회전시키는 기판 지지 유닛, 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하되, 상기 액 공급 유닛은 기판 상에 현상액을 공급하는 현상액 노즐, 기판 상에 린스액을 스프레이 방식으로 분사하도록 제공되는 린스액 노즐, 그리고 기판 상에 수막 형성을 위한 커버액을 물줄기(stream) 방식으로 공급하는 커버액 노즐을 포함한다.
상기 장치는 상기 액 공급 유닛을 제어하는 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 현상액을 공급하는 현상 처리 단계와 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판을 린스 처리하는 린스 처리단계를 순차 수행하도록 상기 액 공급 유닛을 제어하되, 상기 린스 처리 단계에는 커버액이 공급되는 커버액 공급 단계 및 린스액을 스프레이 방식으로 공급하는 린스액 공급 단계가 순차적으로 수행될 수 있다. 상기 제어기는 상기 린스액 공급 단계에서 커버액과 린스액이 함께 공급되도록 상기 액 공급 유닛을 제어할 수 있다.
상기 커버액 노즐은 상기 처리 용기에 고정 결합되도록 제공되고, 상기 린스액 노즐은 이동 가능하게 제공될 수 있다. 상기 제어기는 상기 린스 노즐이 대기 위치에서 공정 위치로 이동되는 중에 커버액 공급 단계가 수행되도록 상기 액 공급 유닛을 제어하되, 상기 공정 위치는 상기 린스 노즐이 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판과 마주하는 위치이고, 상기 대기 위치는 상기 린스 노즐이 상기 공정 위치를 벗어난 위치를 포함할 수 있다.
상기 장치는 내부에 상기 처리 용기 및 상기 액 공급 유닛이 위치되는 내부 공간을 가지며, 일측면에 기판이 반출입되는 개구가 형성되는 하우징 및 상기 상기 린스 노즐 부재를 제1방향으로 직선 이동시키는 린스 이동 부재를 더 포함하되, 상기 기판 지지 유닛의 중심축을 지나는 상기 제1방향의 평행선을 기준으로, 상기 개구는 상기 평행선의 일측에 위치되고, 상기 린스 이동 부재 및 상기 커버 노즐은 상기 평행선의 타측에 위치될 수 있다.
기판을 액 처리하는 방법은 상기 기판 상에 현상액을 공급하는 현상 처리 단계 및 상기 기판 상에 잔류되는 현상액을 린스 처리하는 린스 처리 단계를 포함하되, 상기 린스 처리 단계에는 기판에 물줄기 방식으로 커버액을 공급하는 상태에서 상기 기판에 제1린스액을 스프레이 방식으로 공급한다.
상기 커버액은 상기 제1린스액보다 먼저 공급될 수 있다. 상기 커버액의 토출 위치는 고정되고, 상기 제1린스액의 토출 위치는 상기 기판의 중심 영역과 가장자리 영역 간에 이동될 수 있다. 상기 커버액은 기판을 감싸도록 제공되는 처리 용기에 고정설치된 노즐로부터 분사되고, 상기 제1린스액은 상기 기판의 중심 영역과 가장자라 영역 간에 이동되는 노즐로부터 분사될 수 있다.
상기 린스 처리 단계는 상기 제1린스액 공급 단계 이후에 상기 기판 상에 제2린스액을 스트림 방식으로 공급하는 제2린스액 공급 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 커버액, 상기 제1린스액, 그리고 상기 제2린스액은 동일한 액으로 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기판 상에 커버액이 잔류되는 상태에서 스프레이 방식으로 린스액이 공급된다. 이로 인해 린스액의 타력으로 인해 기판의 패턴에 손상되는 것을 방지할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 커버액 공급 단계는 린스 노즐 부재가 대기 위치에서 공정 위치로 이동되는 중에 수행된다. 이로 인해 커버액 공급 단계는 린스 노즐 부재의 이동시간에 포함되며, 린스 처리 단계에 소요 시간을 단축시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 기판의 린스 처리 단계는 린스액을 스프레이 방식으로 1차 공급하고, 스트림 방식으로 2차 공급한다. 이로 인해 린스액의 스프레이 방식 및 스트림 방식 각각의 단점을 보완할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 기판 지지 유닛의 중심축을 지나는 선을 기준으로, 개구는 일측에 위치되고, 린스 이동 부재 및 커버 노즐은 타측에 위치된다. 이로 인해 린스 이동 부재 및 커버 노즐이 기판의 반입 경로에 간섭되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 린스액을 스프레이 방식으로 공급 시 기판의 패턴을 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비의 평면도이다.
도 3은 도 1의 설비를 A-A 방향에서 바라본 단면도이다.
도 4는 도 1의 설비를 B-B 방향에서 바라본 단면도이다.
도 5는 도 1의 설비를 C-C 방향에서 바라본 단면도이다.
도 6은 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 7은 도 6의 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다.
도 8은 도 7의 처리 노즐 부재를 보여주는 사시도이다.
도 9는 도 7의 린스 노즐 부재를 보여주는 사시도이다.
도 10은 도 6의 액 공급 유닛을 이용하여 기판을 액 처리하는 과정을 보여주는 플로우 차트이다.
도 11 내지 도 14은 도 6의 액 공급 유닛을 이용하여 기판을 린스 처리하는 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 현상 공정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 그러나 본 실시예는 이에 한정되지 않으며, 기판을 액 처리하는 공정이라면 다양하게 적용 가능하다. 또한 본 실시예에서는 기판으로 웨이퍼가 사용된 경우를 예로 들어 설명한다.
이하 도 2 내지 도 14를 통해 본 발명의 기판 처리 설비를 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비의 평면도이고, 도 3은 도 1의 설비를 A-A 방향에서 바라본 단면도이며, 도 4는 도 1의 설비를 B-B 방향에서 바라본 단면도이고, 도 5는 도 1의 설비를 C-C 방향에서 바라본 단면도이다.
도 2 내지 도 5를 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 6은 도 2의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이고, 도 7은 도 5의 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 기판 처리 장치(800)는 하우징(802), 팬 필터 유닛(808), 기판 지지 유닛(810), 처리 용기(820), 승강 유닛(840), 액 공급 유닛(850), 그리고 제어기(890)를 포함한다.
하우징(802)은 내부 공간을 가지며, 천장면에는 팬 필터 유닛(808)이 설치된다. 팬 필터 유닛(808)은 하우징(802)의 내부 공간에 하강 기류를 발생시킨다. 하우징(802)은 일측벽에 개구(806)가 형성된다. 개구(806)는 처리 용기(820)와 마주하게 위치되도록 형성된다. 개구(806)는 하우징(802)의 내부 공간에 기판(W)이 반출입 가능한 기판 출입구(806)로 기능한다. 개구(806)는 도어(804)에 의해 개폐된다.
팬 필터 유닛(808)은 필터와 공기 공급 팬이 하나의 유니트로 모듈화된 것으로, 청정 공기를 필터링하여 하우징(802) 내부로 공급해주는 장치이다. 청정 공기는 팬 필터유닛을 통과하여 하우징(802) 내부로 공급되어 수직 하강 기류를 형성하게 된다. 이러한 공기의 하강 기류는 기판(W)의 상부에 균일한 기류를 제공하게 된다. 처리 공간 내에서 처리 공정에 의해 발생된 기체 부산물은 하강 기류에 의해 배기 라인(525)을 통해 용이하게 배출된다.
기판 지지 유닛(810)은 기판(W)을 지지 및 회전시킨다. 기판 지지 유닛(810)은 지지 플레이트(812), 회전축(814), 그리고 구동기(815)를 포함한다. 지지 플레이트(812)는 기판을 지지한다. 지지 플레이트(812)는 원형의 판 형상을 가지도록 제공된다. 지지 플레이트(812)는 기판(W)보다 작은 직경을 가질 수 있다. 지지 플레이트(812)의 지지면에는 흡착홀(816)이 형성되며, 흡착홀(816)에는 음압에 제공된다. 기판(W)은 음압에 의해 지지면에 진공 흡착될 수 있다. 회전축(814)은 그 길이 방향이 상하 방향을 향하는 통 형상을 가지도록 제공된다. 회전축(814)은 지지 플레이트(812)의 저면에 결합된다. 구동기(815)는 회전축(814)에 회전력을 전달한다. 회전축(814)은 구동기(815)로부터 제공된 회전력에 의해 중심축을 중심으로 회전 가능하다. 지지 플레이트(812)는 회전축(814)과 함께 회전 가능하다. 회전축(814)은 구동기(815)에 의해 그 회전 속도가 조절되어 기판(W)의 회전 속도를 조절 가능하다. 예컨대, 구동기(815)는 모터일 수 있다.
처리 용기(820)는 내부에 현상 공정이 수행되는 처리 공간을 제공한다. 처리 용기(820)는 현상 공정에서 사용된 액을 회수한다. 처리 용기(820)는 상부가 개방된 컵 형상으로 제공된다. 처리 용기(820)는 내부 회수통(822) 및 외부 회수통(826)을 포함한다. 각각의 회수통(822,826)은 공정에 사용된 액 중 서로 상이한 종류의 액을 회수한다. 내부 회수통(822)은 기판 지지 부재(810)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부 회수통(826)은 내부 회수통(822)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부 회수통(822)의 내측 공간(822a) 및 외부 회수통(826)과 내부 회수통(822)의 사이 공간(826a) 각각은 내부 회수통(822) 및 외부 회수통(826) 각각으로 액이 유입되는 유입구로서 기능한다. 각각의 회수통(822,826)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수 라인(822b,826b)이 연결된다. 각각의 회수라인(822b,826b)은 각각의 회수통(822,826)을 통해 유입된 액을 배출한다. 배출된 액은 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 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 실린더 또는 모터일 수 있다.
액 공급 유닛(850)은 기판 지지 유닛(810)에 지지된 기판(W) 상에 다양한 종류의 액을 공급한다. 액 공급 유닛(850)은 처리액 공급 유닛(852), 린스액 공급 유닛(1000), 그리고 커버액 공급 유닛(880)을 포함한다.
처리액 공급 유닛(852)은 기판(W) 상에 처리액 및 웨팅액을 공급한다. 처리액 공급 유닛(852)은 제1이동 부재(860) 및 처리 노즐 부재(870)를 포함한다. 제1이동 부재(860)는 처리 노즐 부재(870)를 공정 위치와 대기 위치로 이동시킨다. 여기서 공정 위치는 처리 노즐 부재(870)가 기판(W)과 상하 방향으로 마주하는 위치이고, 대기 위치는 처리 노즐 부재(870)가 공정 위치를 벗어난 위치이다. 제1이동 부재(860)는 처리 노즐 부재(870)를 제1방향으로 직선 이동시킨다. 제1이동 부재(860)는 제1가이드 레일(862) 및 제1아암(864)을 포함한다. 제1가이드 레일(862)은 처리 용기(820)의 일측에 위치된다. 기판 지지 유닛(810)의 중심축을 지나는 제1방향(12)의 평행선을 기준으로, 평행선의 일측에는 개구(806)가 위치되고, 제1가이드 레일(862)은 평행선의 타측에 위치된다. 예컨대, 제1가이드 레일(862)의 길이 방향은 제1방향(12)과 평행한 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 상부에서 바라볼 때 제1아암(864)은 제1가이드 레일(862)과 수직한 길이 방향을 가지도록 제공된다. 예컨대. 제1아암(864)의 길이 방향은 제2방향(14)과 평행한 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 제1아암(864)의 일단에는 처리 노즐 부재(870)가 결합된다. 제1아암(864)의 타단은 제1가이드 레일(862)에 설치된다. 따라서 제1아암(864) 및 처리 노즐 부재(870)는 제1가이드 레일(862)의 길이 방향을 따라 함께 이동 가능하다.
처리 노즐 부재(870)는 처리액 및 웨팅액을 토출한다. 도 8은 도 6의 처리 노즐 부재를 보여주는 사시도이다. 도 8을 참조하면, 처리 노즐 부재(870)는 처리 바디(872), 웨팅 노즐(874), 제1처리 노즐(876), 그리고 제2처리 노즐(878)을 포함한다. 처리 바디(872)는 웨팅 노즐(874), 제2처리 노즐(878), 그리고 제1처리 노즐(876)을 지지한다. 처리 바디(872)는 제1아암(864)(864)의 일단 저면에 고정 결합된다. 처리 바디(872)의 저면에는 웨팅 노즐(874), 제1처리 노즐(876), 그리고 제2처리 노즐(878) 각각이 고정 결합된다.
제1처리 노즐(876)은 물줄기(stream) 방식으로 처리액을 토출한다. 제1처리 노즐(876)은 원 형상의 스트림 토출구를 가진다. 스트림 토출구는 수직한 아래 방향을 향하도록 제공된다.
제2처리 노즐(878)은 액 커튼 방식으로 처리액을 토출한다. 처리 노즐(878)은 슬릿 형상의 슬릿 토출구를 가진다. 슬릿 토출구는 가이드 레일(862)과 평행한 길이 방향을 가진다. 슬릿 토출구는 제1방향(12)을 향하는 길이 방향을 가질 수 있다. 슬릿 토출구는 하향 경사진 방향을 향하도록 제공된다. 제2처리 노즐(878)은 제1처리 노즐(876)과 동일 지점에 액이 토출되도록 하향 경사지게 제공될 수 있다. 슬릿 토출구는 기판(W)의 반경보다 짧은 길이를 가지도록 제공된다. 일 예에 의하면, 슬릿 토출구는 제2처리 노즐(878)에서 제1처리 노즐(876)에 가까워질수록 하향 경사진 방향을 향하게 제공될 수 있다. 제2처리 노즐(878)은 제1처리 노즐(876)의 일측에 위치된다. 제2처리 노즐(878)은 제1처리 노즐(876)에 대향되게 위치된다. 상부에서 바라볼 때 제2처리 노즐(878)과 제1처리 노즐(876)은 제2방향(14)을 따라 배열될 수 있다. 예컨대, 제2처리 노즐(878)과 제1처리 노즐(876)이 토출하는 처리액은 동일한 종류의 액일 수 있다. 처리액은 현상액일 수 있다.
웨팅 노즐(874)은 스트림 방식으로 웨팅액을 토출한다. 웨팅 노즐(874)은 제1처리 노즐(876) 및 제2처리 노즐(878)에 인접하게 위치된다. 상부에서 바라볼 때 웨팅 노즐(874)과 제2처리 노즐(878)은 제1방향(12)을 따라 배열될 수 있다. 웨팅 노즐(874)은 원 형상의 스트림 토출구를 가진다. 스트림 토출구는 하향 경사진 방향을 향하도록 제공된다. 일 예에 의하면, 웨팅 노즐(874)의 스트림 토출구는 슬릿 토출구와 동일한 방향으로 하향 경사지게 제공될 수 있다. 예컨대, 웨팅액은 순수(DIW)일 수 있다. 웨팅액은 현상액이 공급되기 전에 기판(W)의 표면 성질을 친수성으로 변화시킬 수 있다.
린스액 공급 유닛(1000)은 기판(W) 상에 린스액 및 건조 가스를 공급한다. 린스액 공급 유닛(1000)은 제2이동 부재(1100) 및 린스 노즐 부재(1300)를 포함한다. 도 9는 도 6의 린스 노즐 부재(1300)를 보여주는 사시도이다. 도 7 및 도 9를 참조하면, 제2이동 부재(1100)는 린스 노즐 부재(1300)를 공정 위치 및 대기 위치로 이동시킨다. 여기서 공정 위치는 린스 노즐 부재(1300)가 기판(W)과 상하 방향으로 마주하는 위치이고, 대기 위치는 린스 노즐 부재(1300)가 공정 위치를 벗어난 위치이다. 제2이동 부재(1100)는 처리 용기(820)의 일측에 위치된다. 제2이동 부재(1100)는 기판 지지 유닛(810)의 중심축을 지나는 제1방향(12)의 평행선을 기준으로, 평행선의 타측에 위치된다. 제2이동 부재(1100)는 제1이동 부재(860)와 동일한 형상을 가지므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
린스 노즐 부재(1300)는 린스액을 스프레이 방식 및 스트림 방식으로 각각 토출 가능하다. 또한 린스 노즐 부재(1300)는 건조 가스를 토출한다. 린스 노즐 부재(1300)는 제1바디(1320) 및 제2바디(1340)를 포함한다.
제1바디(1320)에는 제1토출구(1322)가 형성된다. 제1토출구(1322)는 수직한 아래 방향을 향하도록 제공된다. 스프레이 방식의 린스액은 제1토출구(1322)를 통해 토출된다. 일 예에 의하면, 제1바디(1320)는 린스액과 가스가 혼합된 혼합 유체를 토출하는 린스액 노즐일 수 있다. 스프레이 방식의 린스액은 혼합 유체일 수 있다. 제1바디(1320)는 이류체 노즐일 수 있다.
제2바디(1340)에는 제2토출구(1342) 및 가스 토출구(1344)가 형성된다. 제2바디(1340)는 제1바디(1320)의 일측에 결합된다. 제2토출구(1342)는 하향 경사진 방향을 향하도록 제공되며, 가스 토출구(1344)는 수직한 아래 방향을 향하도록 제공된다. 스트림 방식의 린스액은 제2토출구(1342)를 통해 토출된다.
이하, 제1토출구(1322)를 통해 스프레이 방식으로 토출되는 린스액을 제1린스액으로 칭하고, 제2토출구(1342)를 통해 스트림 방식으로 토출되는 린스액을 제2린스액으로 칭한다. 린스 노즐 부재(1300)는 제1린스액을 1차 토출하고, 제2린스액을 2차 토출할 수 있다. 제2린스액의 공급 영역과 건조 가스의 공급 영역은 서로 인접하게 위치될 수 있다. 예컨대, 제1린스액 및 제2린스액은 순수(DIW)이고, 가스는 비활성 가스일 수 있다. 가스는 질소 가스(N2)일 수 있다.
커버액 공급 유닛(880)은 기판(W) 상에 커버액을 공급한다. 커버액 공급 유닛(880)은 커버 노즐(884) 및 브라켓(882)을 포함한다. 커버 노즐(884)은 커버액을 기판(W) 상에 공급한다. 커버 노즐(884)은 브라켓(882)에 의해 처리 용기(820)에 고정 결합된다. 커버 노즐(884)은 처리 용기(820)의 상단에 고정 결합될 수 있다. 커버 노즐(884)로부터 토출되는 커버액은 포물선 형태로 토출될 수 있다. 커버 노즐(884)은 기판(W)의 중심 영역에 커버액이 공급되도록 토출 유량 및 토출각이 고정될 수 있다. 커버액은 제1린스액과 동일한 종류의 액일 수 있다.
제어기(890)는 현상 처리 단계 및 린스 처리 단계(S20)가 순차적으로 진행되도록 액 공급 유닛(850)을 제어한다. 현상 처리 단계에는 프리 웨팅액 및 현상액이 순차 공급되고, 린스 처리 단계(S20)에는 커버액, 제1린스액, 제2린스액, 그리고 건조 가스가 공급된다. 제2린스액은 제1린스액이 공급된 후에 공급될 수 있다.
다음은 상술한 기판 처리 장치(800)를 이용하여 기판(W)을 현상 처리하는 과정에 대해 설명한다. 도 10은 도 6의 액 공급 유닛을 이용하여 기판을 액 처리하는 과정을 보여주는 플로우 차트이다. 도 10을 참조하면, 기판(W)의 액 처리 방법은 현상 처리 단계 및 린스 처리 단계(S20)를 포함한다. 현상 처리 단계는 프리 웨팅 단계(S11), 제1처리 단계(S12), 그리고 제2처리 단계(S13)를 포함한다. 프리 웨팅 단계(S11), 제1처리 단계(S12), 그리고 제2처리 단계(S13)는 순차적으로 진행된다.
프리 웨팅 단계(S11)에는 웨팅 노즐이 기판(W)의 중심 영역으로 웨팅액을 공급한다. 기판(W) 상에는 웨팅액이 확산되어 기판(W)의 표면을 젖음 상태로 전환시킨다. 기판(W)의 표면은 웨팅액에 의해 현상액과 동일한 친수성 성질을 가지도록 변화된다.
제1처리 단계(S12)에는 제1처리 노즐(876)이 기판(W)의 중심 영역에 처리액을 스트림 방식으로 공급한다. 제1처리 단계(S12)에 의해 기판(W)의 상면에는 제1처리액막이 형성된다.
제2처리 단계(S13)에는 제2처리 노즐(878)이 기판(W) 상에 처리액을 액 커튼 방식으로 공급한다. 제2처리 노즐(878)은 제1방향(12)으로 직선 이동하면서 처리액을 공급하여 기판(W)을 2차 처리한다. 처리액은 기판(W)의 중심 영역에서 가장자리 영역으로 공급된다. 제2처리 단계(S13)에 의해 기판(W)의 상면에는 제2처리액막이 형성된다. 제2처리액막은 제1처리액막보다 두꺼운 두께를 가진다.
린스 처리 단계(S20)는 커버액 공급 단계(S21), 제1린스액 공급 단계(S22), 제2린스액 공급 단계(S23), 그리고 가스 공급 단계(S24)를 포함한다. 도 11 내지 도 14은 도 6의 액 공급 유닛을 이용하여 기판을 린스 처리하는 과정을 보여주는 도면들이다. 도 11 내지 도 14를 참조하면, 커버액 공급 단계(S21), 제1린스액 공급 단계(S22), 제2린스액 공급 단계(S23), 그리고 가스 공급 단계(S24)는 순차적으로 진행된다.
커버액 공급 단계(S21)에는 커버 노즐(884)이 기판(W)의 중심 영역으로 커버액을 공급한다. 커버액에 의해 기판(W)의 상면에는 커버액막이 형성된다. 일 예에 의하면, 커버액 공급 단계(S21)가 진행되는 중에 린스 노즐 부재(1300)는 대기 위치에서 공정 위치로 이동된다. 린스 노즐 부재(1300)가 기판(W)의 중심 영역과 마주하는 위치로 이동되면, 커버액 공급 단계(S21)는 종료되고, 제1린스액 공급 단계(S22)가 진행된다.
제1린스액 공급 단계(S22)에는 커버액 및 스프레이 방식의 제1린스액이 함께 공급된다. 커버액은 커버액 공급 단계(S21)가 시작되는 시점부터 제1린스액 공급 단계(S22)가 종료되는 시점까지 계속적으로 공급된다. 기판(W) 상에는 커버액막이 형성되므로, 제1린스액의 타력으로 인한 기판(W) 손상을 최소화할 수 있다. 커버액은 기판(W)의 중심 영역으로 공급되고, 제1린스액은 공급 영역이 기판(W)의 중심 영역에서 가장자리 영역으로 이동된다. 이에 따라 기판(W) 상에 잔류되는 공정 부산물의 부착력을 약화시킨다. 제1린스액 공급 단계(S22)가 완료되면, 제2린스액 공급 단계(S23)가 진행된다.
제2린스액 공급 단계(S23)에는 스트림 방식의 제2린스액을 기판(W)의 중심 영역으로 공급한다. 제2린스액에 의해 부착력이 약화된 공정 부산물을 제거된다. 공정 부산물은 제2린스액과 함께 처리 용기(820)로 회수된다. 제2린스액 공급 단계(S23)가 완료되면, 가스 공급 단계(S24)가 진행된다.
가스 공급 단계(S24)에는 제2린스액과 건조 가스가 함께 공급된다. 가스 공급 단계(S24)에는 제2린스액의 공급 영역이 기판(W)의 중심 영역에서 가장자리 영역으로 이동된다. 상부에서 바라볼 때 제2린스액의 이동 방향에 대해 제2린스액이 전단에 위치되고, 건조 가스가 후단에 위치된다. 이에 따라 기판(W) 상에 잔류되는 제2린스액을 제거할 수 있다.
상술한 실시예에는 제1린스액 공급 단계(S22) 이후에 제2린스액 공급 단계(S23) 및 가스 공급 단계(S24)가 수행되는 것으로 설명하였다. 그러나 제2린스액 공급 단계(S23)는 생략될 수 있다.
또한 린스 노즐 부재(1300)가 공정 위치로 이동되는 중에 커버액이 공급되는 것으로 설명하였다. 그러나 커버액의 공급이 중지된 후에 린스 노즐 부재(1300)가 공정 위치로 이동되어 제1린스액 공급 단계(S22)를 수행할 수 있다.
다시 도 2 내지 도 5를 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.
870: 처리 노즐 부재 880: 커버액 공급 유닛
884: 커버 노즐 890: 제어기
1300: 린스 노즐 부재

Claims (12)

  1. 내부에 처리 공간이 형성되는 처리 용기와;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지 및 회전시키는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 액을 공급하는 액 공급 유닛과;
    상기 액 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 액 공급 유닛은,
    기판 상에 현상액을 공급하는 현상액 노즐과;
    기판 상에 린스액을 스프레이 방식으로 분사하도록 제공되는 린스액 노즐과;
    기판 상에 수막 형성을 위한 커버액을 물줄기(stream) 방식으로 공급하는 커버액 노즐을 포함하는 기판 처리 장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 커버액 노즐은 상기 처리 용기에 고정 결합되도록 제공되고,
    상기 린스액 노즐은 이동 가능하게 제공되는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 현상액을 공급하는 현상 처리 단계와 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판을 린스 처리하는 린스 처리단계를 순차 수행하도록 상기 액 공급 유닛을 제어하되,
    상기 린스 처리 단계에는 커버액이 공급되는 커버액 공급 단계 및 린스액을 스프레이 방식으로 공급하는 린스액 공급 단계가 순차적으로 수행되는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 린스액 공급 단계에서 커버액과 린스액이 함께 공급되도록 상기 액 공급 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 린스 노즐이 대기 위치에서 공정 위치로 이동되는 중에 커버액 공급 단계가 수행되도록 상기 액 공급 유닛을 제어하되,
    상기 공정 위치는 상기 린스 노즐이 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판과 마주하는 위치이고,
    상기 대기 위치는 상기 린스 노즐이 상기 공정 위치를 벗어난 위치를 포함하는 기판 처리 장치.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는,
    내부에 상기 처리 용기 및 상기 액 공급 유닛이 위치되는 내부 공간을 가지며, 일측면에 기판이 반출입되는 개구가 형성되는 하우징과;
    상기 린스 노즐 부재를 제1방향으로 직선 이동시키는 린스 이동 부재를 더 포함하되,
    상기 기판 지지 유닛의 중심축을 지나는 상기 제1방향의 평행선을 기준으로, 상기 개구는 상기 평행선의 일측에 위치되고, 상기 린스 이동 부재 및 상기 커버 노즐은 상기 평행선의 타측에 위치되는 기판 처리 장치.
  7. 기판을 액 처리하는 방법에 있어서,
    상기 기판 상에 현상액을 공급하는 현상 처리 단계와;
    상기 기판 상에 잔류되는 현상액을 린스 처리하는 린스 처리 단계를 포함하되,
    상기 린스 처리 단계에는,
    기판에 물줄기 방식으로 커버액을 공급하는 상태에서 상기 기판에 제1린스액을 스프레이 방식으로 공급하는 기판 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 커버액의 토출 위치는 고정되고, 상기 제1린스액의 토출 위치는 상기 기판의 중심 영역과 가장자리 영역 간에 이동되는 기판 처리 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 커버액은 상기 제1린스액보다 먼저 공급되는 기판 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 커버액은 기판을 감싸도록 제공되는 처리 용기에 고정설치된 노즐로부터 분사되고,
    상기 제1린스액은 상기 기판의 중심 영역과 가장자라 영역 간에 이동되는 노즐로부터 분사되는 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 린스 처리 단계는,
    상기 제1린스액 공급 단계 이후에 상기 기판 상에 제2린스액을 물줄기 방식으로 공급하는 제2린스액 공급 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 커버액, 상기 제1린스액, 그리고 상기 제2린스액은 동일한 액으로 제공되는 기판 처리 방법.
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