KR20190011854A - 기판 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 기판에 처리액을 공급하여 기판 상에 처리액의 액막을 형성하는 방법 및 장치을 제공한다. 기판 처리 방법은 상기 기판 상에 처리액을 공급하여 상기 기판 상에 상기 처리액의 액막을 형성하는 도포 단계 및 상기 기판 상에 형상된 액막의 두께를 조절하는 두께 조절 단계를 포함하되, 상기 두께 조절 단계에는 상기 기판으로 가스를 공급하여 상기 액막의 두께를 조절한다. 이로 인해 가스가 공급되는 기판 상의 특정 영역의 액막의 두께를 조절할 수 있다.

Description

기판 처리 방법 및 장치{Method and Apparatus for treating substrate}
본 발명은 기판에 처리액을 공급하여 기판 상에 처리액의 액막을 형성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 세정, 증착, 사진, 식각, 그리고 이온주입 등과 같은 다양한 공정이 수행된다. 이러한 공정들 중 사진 공정은 도포, 노광, 그리고 현상 단계를 순차적으로 수행한다. 도포 공정은 기판의 표면에 레지스트와 같은 감광액을 도포하는 공정이고, 노광 공정은 감광막이 형성된 기판 상에 회로 패턴을 노광하는 공정이며, 현상 공정은 기판의 노광 처리된 영역 또는 그 반대 영역을 선택적으로 제거하는 공정이다.
일반적으로 도포 공정은 회전되는 기판의 중심에 감광액을 공급하고, 공급된 감광액은 원심력에 의해 기판의 전체 영역으로 확산된다.
도포 공정 후 기판 상에 도포된 감광액의 액막의 두께는 기판의 전체 영역에서 균일하게 제공되어야 하나, 일반적으로 회전에 의해서만 감광액을 확산시키는 경우 기판의 가장자리 영역은 다른 영역에 비해 두께가 상이하게 된다. 예컨대, 도 1과 같이 기판의 가장자리 영역에서 감광액의 액막은 다른 영역보다 더 두껍거나, 도 2와 같이 기판의 가장자리 영역에서 감광액의 액막은 다른 영역보다 더 얇다.
한국 공개 특허 2014-0035252
본 발명은 기판 상에 감광액을 도포한 후에 기판 상의 특정 영역에서 감광액의 액막 두께를 조절할 수 있는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 기판의 전체 영역에서 감광액의 액막의 두께를 균일하게 제공할 수 있는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 기판에 처리액을 공급하여 기판 상에 처리액의 액막을 형성하는 방법 및 장치을 제공한다.
기판 처리 방법은 상기 기판 상에 처리액을 공급하여 상기 기판 상에 상기 처리액의 액막을 형성하는 도포 단계 및 상기 기판 상에 형상된 액막의 두께를 조절하는 두께 조절 단계를 포함하되, 상기 두께 조절 단계에는 상기 기판으로 가스를 공급하여 상기 액막의 두께를 조절한다.
상기 두께 조절 단계에서 상기 가스는 상기 기판의 중심에서 가장자리 영역을 향하는 방향으로 하향 경사지게 토출될 수 있다. 상기 가스가 공급되는 토출 영역은 상기 기판의 가장자리 영역일 수 있다. 상기 토출 영역은 상기 기판의 반경 방향을 따라 왕복으로 변경될 수 있다.
상기 도포 단계 이후에 상기 처리액의 공급을 중단하고 상기 도포 단계에서 상기 기판의 회전속도보다 더 빠른 속도로 상기 기판을 회전시켜 상기 기판 상의 액막을 상기 기판의 전역에 확산시키는 확산 단계를 더 포함하되, 상기 확산 단계 동안에 상기 두께 조절 단계가 수행될 수 있다.
상기 가스는 상온보다 높은 온도의 가스일 수 있다. 상기 도포 단계 이후에 상기 처리액의 공급을 중단하고 상기 도포 단계에서 상기 기판의 회전속도보다 더 빠른 속도로 상기 기판을 회전시켜 상기 기판 상의 액막을 상기 기판의 전역에 확산시키는 확산 단계를 더 포함하되, 상기 두께 조절 단계는 상기 확산 단계 동안에 수행될 수 있다. 상기 두께 조절 단계는 상기 확산 단계 이후에 계속 수행될 수 있다.
또한 기판을 처리하는 방법은 상기 기판 상에 감광액을 공급하여 상기 기판 상에 상기 감광액의 액막을 형성하는 도포 단계 및 상기 감광액의 공급을 중단하고, 상기 기판의 중심에서 가장자리를 향하는 방향으로 하향 경사지게 상기 기판으로 가스를 공급하여 상기 가스가 공급된 영역에서 상기 액막의 두께를 증가시키는 두께 조절 단계를 포함한다.
상기 도포 단계 이후에 상기 처리액의 공급을 중단하고 상기 도포 단계에서 기판의 회전속도보다는 느린 속도로 상기 기판을 회전시키는 리플로우 단계 및 상기 리플로우 단계 이후에 상기 처리액의 공급을 중단하고 상기 도포 단계에서 상기 기판의 회전속도보다 더 빠른 속도로 상기 기판을 회전시켜 상기 기판 상의 액막을 상기 기판의 전역에 확산시키는 확산 단계를 더 포함하되, 상기 두께 조절 단계는 상기 확산 단계 동안에 수행될 수 있다. 상기 가스가 공급되는 토출 영역은 상기 기판의 가장자리 영역일 수 있다. 상기 가스는 상온으로 상기 기판에 공급될 수 있다.
기판을 처리하는 방법은 상기 기판 상에 감광액을 공급하여 상기 기판 상에 상기 감광액의 액막을 형성하는 도포 단계 및 상기 감광액의 공급을 중단하고, 상기 기판으로 상온보다 높은 온도의 가스를 상기 기판으로 공급하여 상기 가스가 공급된 영역에서 상기 액막의 두께를 감소시키는 두께 조절 단계를 포함한다.
상기 도포 단계 이후에 상기 처리액의 공급을 중단하고 상기 도포 단계에서 상기 기판의 회전속도보다 더 빠른 속도로 상기 기판을 회전시켜 상기 기판 상의 액막을 상기 기판의 전역에 확산시키는 확산 단계를 더 포함하되, 상기 두께 조절 단계는 상기 확산 단계 동안에 수행될 수 있다. 상기 두께 조절 단계는 상기 확산 단계 이후에 계속 수행될 수 있다. 상기 가스가 공급되는 토출 영역은 상기 기판의 가장자리 영역일 수 있다.
기판 상에 액막을 형성하는 장치는 기판을 지지 및 회전시키는 기판 지지 유닛, 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 액을 공급하는 액 공급 유닛, 그리고 상기 액 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 액 공급 유닛은 처리액을 공급하는 처리액 노즐 및 가스를 공급하는 가스 노즐을 포함하되, 상기 제어기는 기판 상에 처리액을 도포하여 액막을 형성하는 도포 단계 및 상기 기판 상에 형상된 액막의 두께를 조절하는 두께 조절 단계가 수행되도록 상기 액 공급 유닛을 제어한다.
상기 가스 노즐의 토출구는 하향 경사진 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 상기 액 공급 유닛은 상기 가스 노즐에 가스를 공급하는 가스 공급 라인 및 상기 가스 공급 라인에 설치되며 가스를 가열하는 히터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기판 상에 감광액을 공급한 이후에 기판 상의 특정 영역으로 가스를 공급하여 그 영역에서 감광액의 액막의 두께를 조절할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 기판 상에 감광액을 공급한 이후에 기판 상에서 액막이 확산되는 방향으로 가스를 공급하여 기판 상에 감광액의 액막의 두께를 더 두껍게 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 기판 상에 감광액을 공급한 이후에 기판 상의 특정 영역에 가열된 가스를 공급하여 기판 상에 감광액의 액막의 두께를 더 얇게 제공할 수 있다.
도 1 및 도 2는 일반적으로 기판 상에 형성된 액막의 두께를 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비의 평면도이다.
도 4는 도 3의 설비를 A-A 방향에서 바라본 단면도이다.
도 5는 도 3의 설비를 B-B 방향에서 바라본 단면도이다.
도 6은 도 3의 설비를 C-C 방향에서 바라본 단면도이다.
도 7은 도 3의 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다.
도 8은 도 7의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 9 내지 도 11은 도 7의 장치를 이용하여 액막을 형성하는 과정을 보여주는 도면들이다.
도 12는 도 9 내지 도 11의 과정에서 기판의 회전 속도 및 기판 상에 공급되는 유체를 보여주는 표이다.
도 13은 도 11의 두께 조절 단계의 제2실시예를 보여주는 도면이다.
도 14는 도 11의 두께 조절 단계의 제3실시예를 보여주는 도면이다.
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 3 내지 도 14를 통해 본 발명의 기판 처리 설비를 설명한다.
도 3은 기판 처리 설비를 상부에서 바라본 도면이고, 도 4는 도 3의 설비를 A-A 방향에서 바라본 도면이고, 도 4는 도 3의 설비를 B-B 방향에서 바라본 도면이고, 도 6은 도 3의 설비를 C-C 방향에서 바라본 도면이다.
도 3 내지 도 6을 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 도포 유닛(410), 베이크 챔버(420), 그리고 반송 챔버(430)를 가진다. 도포 유닛(410), 베이크 챔버(420), 그리고 반송 챔버(430)는 제 2 방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 따라서 도포 유닛(410)과 베이크 챔버(420)는 반송 챔버(430)를 사이에 두고 제 2 방향(14)으로 서로 이격되게 위치된다. 도포 유닛(410)은 복수 개가 제공되며, 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 도면에서는 6개의 도포 유닛(410)이 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), 도포 유닛들(410), 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.
도포 유닛들(410)은 모두 동일한 구조를 가진다. 다만, 각각의 도포 유닛(410)에서 사용되는 포토 레지스트의 종류는 서로 상이할 수 있다. 일 예로서 포토 레지스트로는 화학 증폭형 레지스트(chemical amplification resist)가 사용될 수 있다. 본 실시예에 도포 유닛은 기판 상에 액막을 형성하는 기판 처리 장치로 설명한다. 도 7은 도 3의 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이고, 도 8은 도 7의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 도포 유닛(410)는 하우징(810), 기판 지지 유닛(830), 처리 용기(850), 승강 유닛(890), 액 공급 유닛(840), 제어기를 포함한다.
하우징(810)은 내부에 공간(812)을 가지는 직사각의 통 형상으로 제공된다. 하우징(810)의 일측에는 개구(미도시)가 형성된다. 개구는 기판(W)이 반출입되는 입구로 기능한다. 개구에는 도어가 설치되며, 도어는 개구를 개폐한다. 도어는 기판 처리 공정이 진행되면, 개구를 차단하여 하우징(810)의 내부 공간(812)을 밀폐한다. 하우징(810)의 바닥면에는 배기구(814)가 형성되고, 천장면에는 공급구가 형성된다. 하우징(810) 내에는 공급구를 통해 하강 기류가 형성되고, 형성된 기류는 배기구(814)를 통해 외부로 배기된다. 공급구에는 에어 공급 유닛이 연결되며, 에어 공급 유닛은 공급구에 청정 에어를 공급한다. 배기구(814)는 내부 공간(812)이 분위기를 배기한다.
기판 지지 유닛(830)은 하우징(810)의 내부 공간에서 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(830)은 기판(W)을 회전시킨다. 기판 지지 유닛(830)은 스핀척(832), 회전축(834), 그리고 구동기(836)를 포함한다. 스핀척(832)은 기판을 지지하는 기판 지지 부재(832)로 제공된다. 스핀척(832)은 원형의 판 형상을 가지도록 제공된다. 스핀척(832)의 상면에는 기판(W)이 접촉한다. 스핀척(832)은 기판(W)보다 작은 직경을 가지도록 제공된다. 일 예에 의하면, 스핀척(832)은 기판(W)을 진공 흡입하여 기판(W)을 척킹할 수 있다. 선택적으로, 스핀척(832)은 정전기를 이용하여 기판(W)을 척킹하는 정전척으로 제공될 수 있다. 또한 스핀척(832)은 기판(W)을 물리적 힘으로 척킹할 수 있다.
회전축(834) 및 구동기(836)는 스핀척(832)을 회전시키는 회전 구동 부재(834,836)로 제공된다. 회전축(834)은 스핀척(832)의 아래에서 스핀척(832)을 지지한다. 회전축(834)은 그 길이방향이 상하방향을 향하도록 제공된다. 회전축(834)은 그 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 제공된다. 구동기(836)는 회전축(834)이 회전되도록 구동력을 제공한다. 예컨대, 구동기(836)는 회전축의 회전 속도를 가변 가능한 모터일 수 있다.
처리 용기(850)는 하우징(810)의 내부 공간(812)에 위치된다. 처리 용기(850)는 상부가 개방된 컵 형상을 가지도록 제공된다. 처리 용기(850)는 내부에 처리 공간을 제공한다. 처리 용기(850)는 기판 지지 유닛(830)의 둘레를 감싸도록 제공된다. 즉, 기판 지지 유닛(830)은 처리 공간에 위치된다. 처리 용기(850)는 외측컵(862) 및 내측컵(852)을 포함한다. 외측컵(862)은 기판 지지 유닛(830)의 둘레를 감싸도록 제공되고, 내측컵(852)은 외측컵(862)의 내측에 위치된다. 외측컵(862) 및 내측컵(852) 각각은 환형의 링 형상으로 제공된다. 외측컵(862)과 내측컵(852)의 사이 공간은 액이 회수되는 회수 경로(851)로 기능한다.
내측컵(852)은 회전축(834)을 감싸는 원형의 판 형상으로 제공된다. 상부에서 바라볼 때 내측컵(852)은 배기구(814)와 중첩되도록 위치된다. 내측컵은 내측부 및 외측부를 가진다. 내측부와 외측부 각각의 상면은 서로 상이한 각도로 경사지도록 제공된다. 상부에서 바라볼 때 내측부는 스핀척과 중첩되게 위치된다. 내측부는 회전축(836)과 마주하게 위치된다. 내측부는 회전축(836)으로부터 멀어질수록 상향 경사진 방향을 향하고, 외측부는 내측부로부터 외측 방향으로 연장된다. 외측부는 회전축(836)으로부터 멀어질수록 하향 경사진 방향을 향한다. 내측부의 상단은 기판(W)의 측단부와 상하 방향으로 일치될 수 있다. 일 예에 의하면, 외측부와 내측부가 만나는 지점은 내측부의 상단보다 낮은 위치일 수 있다. 내측부와 외측부가 서로 만나는 지점은 라운드지도록 제공될 수 있다. 외측부는 외측컵(862)과 조합되어 처리액이 회수되는 회수 경로(851)를 형성할 수 있다.
외측컵(862)은 기판 지지 유닛(830) 및 내측컵(852)을 감싸는 컵 형상을 가지도록 제공된다. 외측컵(862)은 바닥부(864), 측부(866), 그리고 경사부(870)을 가진다. 바닥부(864)는 중공을 가지는 원형의 판 형상을 가지도록 제공된다. 바닥부(864)에는 회수 라인(865)이 연결된다. 회수 라인(865)은 기판(W) 상에 공급된 처리액을 회수한다. 회수 라인(865)에 의해 회수된 처리액은 외부의 액 재생 시스템에 의해 재사용될 수 있다. 측부(866)는 기판 지지 유닛(830)을 감싸는 환형의 링 형상을 가지도록 제공된다. 측부(866)는 바닥부(864)의 측단으로부터 수직한 방향으로 연장된다. 측부(866)는 바닥부(864)으로부터 위로 연장된다.
경사부(870)는 측부(866)의 상단으로부터 외측컵(862)의 중심축을 향하는 방향으로 연장된다. 경사부(870)의 내측면(870a)은 기판 지지 유닛(830)에 가까워지도록 상향 경사지게 제공된다. 경사부(870)은 링 형상을 가지도록 제공된다. 기판의 액 처리 공정 중에는 경사부(870)의 상단이 기판 지지 유닛(830)에 지지된 기판(W)보다 높게 위치된다.
승강 유닛(890)은 내측 컵(852) 및 외측 컵(862)을 각각 승강 이동시킨다. 승강 유닛(890)은 내측 이동 부재(892) 및 외측 이동 부재(894)를 포함한다. 내측 이동 부재(892)는 내측 컵(852)을 승강 이동 시키고, 외측 이동 부재(894)는 외측 컵(862)을 승강 이동시킨다.
액 공급 유닛(840)은 기판(W) 상에 액을 공급한다. 액 공급 유닛(840)은 제1공급 부재(1100) 및 제2공급 부재(1300)를 포함한다. 제1공급 부재(1100)는 기판(W) 상에 웨팅액 및 처리액을 공급한다. 제1공급 부재(1100)는 제1이동 부재(1120), 웨팅 노즐(1140), 그리고 처리액 노즐(1160)을 포함한다. 제1이동 부재(1120)는 웨팅 노즐(1140) 및 처리액 노즐(1160)을 수평 방향으로 이동시킨다. 제1이동 부재(1120)는 웨팅 노즐(1140) 및 처리액 노즐(1160)을 제1공정 위치 또는 대기 위치로 이동시킨다. 여기서 제1공정 위치는 웨팅 노즐(1140) 및 처리액 노즐(1160)이 액을 기판(W)의 중심으로 토출 가능한 위치이고, 대기 위치는 웨팅 노즐(1140) 및 처리액 노즐(1160)이 기판(W)과 마주하지 않는 위치로 제공된다. 제1이동 부재(1120)는 제1이동 레일(1122) 및 제1아암(1124)을 포함한다. 제1이동 레일(1122)은 처리 용기(850)의 일측에 위치된다. 제1이동 레일(1122)은 그 길이 방향이 수평 방향을 향하도록 제공된다. 일 예에 의하면, 제1이동 레일(1122)의 길이 방향을 제1방향과 평행한 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 제1이동 레일(1122)에는 제1아암(1124)이 설치된다. 제1아암(1124)은 제1이동 레일(1122)의 내부에 제공된 리니어 모터에 의해 이동될 수 있다. 제1아암(1124)은 상부에서 바라볼 때 제1이동 레일(1122)과 수직한 길이 방향을 향하도록 제공된다. 제1아암(1124)의 일단은 제1이동 레일(1122)에 장착된다. 제1아암(1124)의 타단 저면에는 웨팅 노즐(1140) 및 처리액 노즐(1160)이 각각 설치된다. 상부에서 바라볼 때 웨팅 노즐(1140) 및 처리액 노즐(1160)은 제1이동 레일(1122)의 길이 방향과 평행한 방향으로 배열된다.
웨팅 노즐(1140)은 기판(W) 상에 웨팅액을 공급하고, 처리액 노즐(1160)은 기판(W) 상에 처리액을 공급한다. 예컨대, 웨팅액은 기판(W)의 표면 성질을 변화시킬 수 있는 액일 수 있다. 웨팅액은 기판(W)의 표면을 소수성 성질로 변화시킬 수 있다. 웨팅액은 신나(Thinner)이고, 처리액은 포토 레지스트와 같은 감광액일 수 있다.
제2공급 부재(1300)는 기판(W) 상에 가스를 공급한다. 제2공급 부재(1300)는 제2이동 부재(1320), 제거액 노즐(1340), 그리고 가스 노즐(1360)을 포함한다. 제2이동 부재(1320)는 제거액 노즐(1340) 및 가스 노즐(1360)을 수평 방향으로 이동시킨다. 제2이동 부재(1320)는 제거액 노즐(1340) 및 가스 노즐(1360)을 제2공정 위치 또는 상기 대기 위치로 이동시킨다. 여기서 제2공정 위치는 제거액 노즐(1340) 및 가스 노즐(1360)이 액 또는 가스를 기판(W)의 가장자리 영역으로 토출 가능한 위치로 제공된다. 제2이동 부재(1320)는 제2이동 레일(1322) 및 제2아암(1324)을 포함한다. 제2이동 레일(1322)은 처리 용기(850)의 일측에 위치된다. 제2이동 레일(1322) 및 제2아암(1324)은 제1이동 레일(1122) 및 제1아암(1124)과 동일한 형상을 가지므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 제거액 노즐(1340) 및 가스 노즐(1360)은 제2이동 레일(1322)의 길이 방향과 평행한 방향으로 배열되도록 제2아암(1324)에 설치된다. 예컨대 제1이동 레일(1122) 및 제2이동 레일(1322)은 서로 평행한 길이 방향을 가질 수 있다.
제거액 노즐(1340)은 기판(W) 상에 제거액을 공급하고, 가스 노즐(1360)은 기판(W) 상에 가스를 공급한다. 제거액 노즐(1340) 및 가스 노즐(1360)는 각각 그 토출구가 하향 경사진 방향을 향하도록 제공된다. 일 예에 의하면, 제거액 노즐(1340)은 제거액이 기판(W)의 중심에서 가장자리 영역을 향하는 방향으로 흐르도록 하향 경사진 방향으로 토출하고, 가스 노즐(1360)은 가스가 기판(W)의 중심에서 가장자리 영역을 향하는 방향으로 흐르도록 하향 경사진 방향으로 토출할 수 있다. 가스 노즐(1360)은 이에 연결되는 가스 공급 라인(1382)으로부터 가스를 공급받는다. 예컨대, 제거액은 액막과 화학적으로 반응하여 액막을 제거할 수 있는 액일 수 있다. 가스는 비활성 가스일 수 있다. 가스는 질소 가스(N2)일 수 있다.
제어기는 액 공급 유닛을 제어한다. 제어기에 의해 웨팅액 공급 단계, 처리액 공급 단계, 리플로우 단계, 그리고 확산 단계는 순차적으로 수행될 수 있다. 여기서 웨팅액 공급 단계는 기판(W) 상에 웨팅액을 공급하여 기판(W)의 표면 상태를 젖음 상태로 전환시키는 단계이고, 도포 단계는 기판(W) 상에 처리액을 도포하여 액막을 형성하는 단계이다. 또한 리플로우 단계는 기판(W)의 회전 속도를 감속시켜 액막을 가장자리 영역에서 중심을 향하는 방향으로 이동시키는 단계이고, 확산 단계는 기판(W)의 회전 속도를 가속시켜 액막을 중심에서 가장자리 영역을 향하는 방향으로 이동시키는 단계일 수 있다. 제어기는 확산 단계가 수행되는 동안에 액막 두께 조절 단계가 함께 수행되도록 액 공급 유닛을 제어한다. 두께 조절 단계는 기판(W)의 가장자리 영역으로 가스를 공급하여 기판(W) 상에 형성된 액막의 두께를 조절하는 단계로써, 하향 경사된 방향으로 토출되는 가스는 액막에 타력을 발생시키고, 가장자리 영역의 액막 두께는 두꺼워질 수 있다.
다음은 상술한 장치를 이용하여 기판(W)을 처리하는 과정을 설명한다. 도 9 내지 도 11은 도 7의 장치를 이용하여 액막을 형성하는 과정을 보여주는 도면들이고, 도 12는 도 9 내지 도 11의 과정에서 기판의 회전 속도의 변화를 보여주는 도면이다. 도 9 내지 도 12를 참조하면, 웨팅액 공급 단계, 처리액 공급 단계, 리플로우 단계, 그리고 확산 단계는 순차적으로 진행된다. 웨팅액 공급 단계에는 도 9와 같이, 기판(W)의 중심으로 웨팅액을 공급한다. 웨팅액은 기판(W)의 중심으로부터 가장자리 영역으로 확산된다. 기판(W)의 표면은 젖음 상태로 전환되며, 처리액과 동일 또는 유사한 성질을 가지도록 변화된다. 웨팅액 공급 단계가 완료되면, 처리액 공급 단계가 진행된다.
처리액 공급 단계에는 도 10과 같이, 기판(W)의 중심으로 처리액을 공급한다. 기판(W)은 제1속도(V₁)로 회전되고, 처리액은 원심력에 의해 기판(W)의 중심으로부터 가장자리 영역으로 확산된다. 처리액은 확산되는 중에 기판(W)의 표면에 도포된다. 처리액 공급 단계가 완료되면, 액막 두께 조절 단계가 진행된다.
리플로우 단계에는 처리액의 공급을 중단하고, 기판(W)을 제1속도(V₁)보다 느린 제2속도(V₂)로 회전시킨다. 이에 따라 액막은 기판(W)의 중심을 향하는 방향으로 이동되며, 두께 조절 단계는 수행되지 않는다. 예컨대 리플로우 단계는 확산 단계에 비해 짧은 시간동안 수행될 수 있다. 리플로우 단계는 0.5 내지 2초 동안 수행될 수 있다.
확산 단계에는 기판(W)을 제1속도(V₁)보다 빠른 제3속도(V₃)로 회전시킨다. 이에 따라 액막은 기판(W)의 가장자리 영역을 향하는 방향으로 이동된다. 제1실시예에 의하면, 두께 조절 단계는 확산 단계와 함께 수행된다. 두께 조절 단계에는 기판(W)의 가장자리 영역의 액막 두께를 증가시킨다. 도 11과 같이, 두께 조절 단계에는 가스가 하향 경사진 방향으로 공급되며, 액막은 가스에 의해 타력이 발생된다. 이에 따라 가장자리 영역의 액막 두께는 두꺼워진다.
또한 제2실시예에 의하면, 두께 조절 단계에는 기판(W)의 가장자리 영역의 액막 두께를 감소시킬 수 있다. 두께 조절 단계는 확산 단계 동안에 수행될 수 있다. 도 13과 같이, 가스 노즐(1360)의 토출구는 수직한 아래 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 가스 공급 라인(1382)에는 히터(1380)가 설치되며, 히터(1380)는 가스를 상온보다 높은 온도로 가열할 수 있다. 이에 따라 가열된 가스는 액막에 포함된 휘발성 물질을 휘발을 촉진시키며, 가장자리 영역의 액막 두께는 감소된다.
선택적으로, 두께 조절 단계는 확산 단계가 완료된 후에도 계속적으로 진행될 수 있다.
본 발명의 제3실시예에 의하면, 액막 두께 조절 단계에는 가스의 토출 영역이 변경될 수 있다. 가스 노즐(1360)은 가스의 토출 영역이 기판(W)의 가장자리 영역을 포함하되, 그 토출 영역이 변경되도록 이동될 수 있다. 예컨대, 토출 영역은 기판(W)의 반경 방향을 따라 왕복으로 변경될 수 있다. 이에 따라 액막은 가스의 타력에 의해 가장자리 영역으로 이동되어 가장자리 영역의 액막 두께를 증가시킬 수 있다.
다시 도 3 내지 도 6을 참조하면, 베이크 챔버(420)는 기판(W)을 열처리한다. 예컨대, 베이크 챔버들(420)은 포토 레지스트를 도포하기 전에 기판(W)을 소정의 온도로 가열하여 기판(W) 표면의 유기물이나 수분을 제거하는 프리 베이크(prebake) 공정이나 포토레지스트를 기판(W) 상에 도포한 후에 행하는 소프트 베이크(soft bake) 공정 등을 수행하고, 각각의 가열 공정 이후에 기판(W)을 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(460), 베이크 챔버(470), 그리고 반송 챔버(480)를 가진다. 현상 챔버(460), 베이크 챔버(470), 그리고 반송 챔버(480)는 제 2 방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 따라서 현상 챔버(460)와 베이크 챔버(470)는 반송 챔버(480)를 사이에 두고 제 2 방향(14)으로 서로 이격되게 위치된다. 현상 챔버(460)는 복수 개가 제공되며, 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 도면에서는 6개의 현상 챔버(460)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(460), 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(460)은 모두 동일한 구조를 가진다. 다만, 각각의 현상 챔버(460)에서 사용되는 현상액의 종류는 서로 상이할 수 있다. 현상 챔버(460)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.
현상 챔버(460)는 용기(461), 지지 플레이트(462), 그리고 노즐(463)을 가진다. 용기(461)는 상부가 개방된 컵 형상을 가진다. 지지 플레이트(462)는 용기(461) 내에 위치되며, 기판(W)을 지지한다. 지지 플레이트(462)는 회전 가능하게 제공된다. 노즐(463)은 지지 플레이트(462)에 놓인 기판(W) 상으로 현상액을 공급한다. 노즐(463)은 원형의 관 형상을 가지고, 기판(W)의 중심으로 현상액 공급할 수 있다. 선택적으로 노즐(463)은 기판(W)의 직경에 상응하는 길이를 가지고, 노즐(463)의 토출구는 슬릿으로 제공될 수 있다. 또한, 현상 챔버(460)에는 추가적으로 현상액이 공급된 기판(W) 표면을 세정하기 위해 탈이온수와 같은 세정액을 공급하는 노즐(464)이 더 제공될 수 있다.
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 기판들(W)이 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 중앙 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 중앙 영역으로 세정액을 공급한다. 선택적으로 기판(W)이 회전되는 동안 노즐(663)은 기판(W)의 중앙 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 기판들(W)이 노광 장치(900)로 이동되기 전에 이들을 일시적으로 보관한다. 그리고 제 2 버퍼(730)는 노광 장치(900)에서 공정이 완료된 기판들(W)이 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(4531)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.
840: 액 공급 유닛 1100: 제1공급 부재
1140: 웨팅 노즐 1160: 처리액 노즐
1300: 제2공급 부재 1360: 가스 노즐
1380: 히터

Claims (19)

  1. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    상기 기판 상에 처리액을 공급하여 상기 기판 상에 상기 처리액의 액막을 형성하는 도포 단계와;
    상기 기판 상에 형상된 액막의 두께를 조절하는 두께 조절 단계를 포함하되,
    상기 두께 조절 단계에는 상기 기판으로 가스를 공급하여 상기 액막의 두께를 조절하는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 두께 조절 단계에서 상기 가스는 상기 기판의 중심에서 가장자리 영역을 향하는 방향으로 하향 경사지게 토출되는 기판 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가스가 공급되는 토출 영역은 상기 기판의 가장자리 영역인 기판 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 토출 영역은 상기 기판의 반경 방향을 따라 왕복으로 변경되는 기판 처리 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도포 단계 이후에 상기 처리액의 공급을 중단하고 상기 도포 단계에서 상기 기판의 회전속도보다 더 빠른 속도로 상기 기판을 회전시켜 상기 기판 상의 액막을 상기 기판의 전역에 확산시키는 확산 단계를 더 포함하되,
    상기 확산 단계 동안에 상기 두께 조절 단계가 수행되는 기판 처리 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가스는 상온보다 높은 온도의 가스인 기판 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 도포 단계 이후에 상기 처리액의 공급을 중단하고 상기 도포 단계에서 상기 기판의 회전속도보다 더 빠른 속도로 상기 기판을 회전시켜 상기 기판 상의 액막을 상기 기판의 전역에 확산시키는 확산 단계를 더 포함하되,
    상기 두께 조절 단계는 상기 확산 단계 동안에 수행되는 기판 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 두께 조절 단계는 상기 확산 단계 이후에 계속 수행되는 기판 처리 방법.
  9. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    상기 기판 상에 감광액을 공급하여 상기 기판 상에 상기 감광액의 액막을 형성하는 도포 단계와;
    상기 감광액의 공급을 중단하고, 상기 기판의 중심에서 가장자리를 향하는 방향으로 하향 경사지게 상기 기판으로 가스를 공급하여 상기 가스가 공급된 영역에서 상기 액막의 두께를 증가시키는 두께 조절 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 도포 단계 이후에 상기 처리액의 공급을 중단하고 상기 도포 단계에서 기판의 회전속도보다는 느린 속도로 상기 기판을 회전시키는 리플로우 단계와;
    상기 리플로우 단계 이후에 상기 처리액의 공급을 중단하고 상기 도포 단계에서 상기 기판의 회전속도보다 더 빠른 속도로 상기 기판을 회전시켜 상기 기판 상의 액막을 상기 기판의 전역에 확산시키는 확산 단계를 더 포함하되,
    상기 두께 조절 단계는 상기 확산 단계 동안에 수행되는 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가스가 공급되는 토출 영역은 상기 기판의 가장자리 영역인 기판 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가스는 상온으로 상기 기판에 공급되는 기판 처리 방법.
  13. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    상기 기판 상에 감광액을 공급하여 상기 기판 상에 상기 감광액의 액막을 형성하는 도포 단계와;
    상기 감광액의 공급을 중단하고, 상기 기판으로 상온보다 높은 온도의 가스를 상기 기판으로 공급하여 상기 가스가 공급된 영역에서 상기 액막의 두께를 감소시키는 두께 조절 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 도포 단계 이후에 상기 처리액의 공급을 중단하고 상기 도포 단계에서 상기 기판의 회전속도보다 더 빠른 속도로 상기 기판을 회전시켜 상기 기판 상의 액막을 상기 기판의 전역에 확산시키는 확산 단계를 더 포함하되,
    상기 두께 조절 단계는 상기 확산 단계 동안에 수행되는 기판 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 두께 조절 단계는 상기 확산 단계 이후에 계속 수행되는 기판 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 가스가 공급되는 토출 영역은 상기 기판의 가장자리 영역인 기판 처리 방법.
  17. 기판 상에 액막을 형성하는 장치에 있어서,
    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,
    처리액을 공급하는 처리액 노즐과;
    가스를 공급하는 가스 노즐을 포함하되,
    상기 제어기는 기판 상에 처리액을 도포하여 액막을 형성하는 도포 단계 및
    상기 기판 상에 형상된 액막의 두께를 조절하는 두께 조절 단계가 수행되도록 상기 액 공급 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 가스 노즐의 토출구는 하향 경사진 방향을 향하도록 제공되는 기판 처리 장치.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 가스 노즐에 가스를 공급하는 가스 공급 라인과;
    상기 가스 공급 라인에 설치되며 가스를 가열하는 히터를 더 포함하는 기판 처리 장치.





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