KR20210003975A - 노즐 장치, 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판을 액 처리하는 장치를 제공한다. 액처리 장치는 처리 공간을 가지는 하우징과; 상기 처리 공간에서 기판을 지지 및 회전시키는 기판 지지 유닛과; 중심 토출구와 상기 중심 토출구를 동심원으로 하는 링 형상의 제1외곽 토출구가 다중으로 형성되고, 각각의 토출구를 통해 기판 상으로 서로 다른 처리 유체를 공급하는 노즐 장치를 갖는 액 공급 유닛과; 상기 액 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함할 수 있다.

Description

노즐 장치, 기판 처리 장치 및 방법{Nozzle Apparatus, Apparatus and method for treating substrate}
본 발명은 기판을 액 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정 중 사진 공정(photo-lithography process)은 웨이퍼 상에 원하는 패턴을 형성시키는 공정이다. 사진 공정은 보통 노광 설비가 연결되어 도포공정, 노광 공정, 그리고 현상 공정을 연속적으로 처리하는 스피너(spinner local) 설비에서 진행된다. 이러한 스피너 설비는 HMDS(Hexamethyl disilazane) 공정, 도포공정, 베이크 공정, 그리고 현상 공정을 순차적 또는 선택적으로 수행한다.
여기서 도포공정은 기판의 표면에 감광액을 도포하는 공정으로써, 감광액을 도포하는 노즐은 홈 포트(home port)에서 대기시 주기적으로 더미 디스펜스 및 솔벤트에 의한 노즐 표면 세정이 이루어진다.
그러나, 노즐이 홈 포트에서 대기시 노즐 표면에 솔벤트를 분사하여 세정하고 있으나 미세하게 티칭 위치가 달리지면서 노즐 마다 세정 상태가 상이한 문제가 발생되고 있다.
그리고, 도 1에 도시된 바와 같이 감광액 도포시 비정상 비산에 따른 노즐 표면 오염 및 노즐 표면에서의 정전기 발생으로 인한 오염 등이 발생되고 있으며, 지속 사용에 따른 오염 사이즈 증가로 인한 결함(Defect)가 발생되면서 PM 주기가 짧아지고 있다.
본 발명은 노즐의 오염을 방지할 수 있는 노즐 장치, 기판 처리 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 감광액의 분사 형태에 대한 균일성을 향상시킬 수 있는 노즐 장치, 기판 처리 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명은 PM 주기를 증가시킬 수 있는 노즐 장치, 기판 처리 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 중심 토출구를 갖는 제1노즐; 및 상기 중심 토출구를 동심원으로 하는 링 형상의 제1 외곽 토출구를 갖는 제2노즐을 포함하는 노즐 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 중심 토출구와 상기 제1 외곽 토출구는 그 토출 높이가 상이하도록 제공될 수 있다.
또한, 상기 중심 토출구는 상기 제1외곽 토출구보다 상기 기판 처리면에 가깝게 위치되도록 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1노즐로부터 토출되는 제1처리유체와 상기 제2노즐로부터 토출되는 제2처리유체는 서로 상이할 수 있다.
또한, 상기 제1처리유체는 감광액을 포함하고, 상기 제2처리유체는 솔벤트(solvent)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1노즐과 상기 제2노즐을 제어하는 노즐 제어부를 더 포함하되; 상기 노즐 제어부는 상기 제1노즐에서의 상기 제1처리유체 토출전 상기 제2처리유체로 상기 제1노즐의 표면을 세정할 수 있도록 상기 제2노즐을 제어할 수 있다.
또한, 상기 노즐 제어부는 상기 제1노즐에서의 상기 제1처리유체 토출시 기판 표면상에서의 상기 제1처리유체 흐름성 강화를 위해 상기 제2처리유체가 상기 제1처리유체과 함께 토출할 수 있도록 상기 제1노즐과 상기 제2노즐을 제어할 수 있다.
또한, 상기 노즐 제어부는 상기 제2처리유체가 상기 제1처리유체의 토출 시작 시점보다 먼저 토출되고 상기 제2처리유체의 토출 종료 시점보다 나중에 토출이 종료되도록 상기 제2노즐을 제어할 수 있다.
또한, 상기 중심 토출구를 동심원으로 하는 링 형상의 제2 외곽 토출구를 갖는 제3노즐을 더 포함하되; 상기 제3노즐은 상기 제2노즐을 감싸도록 제공될 수 있다.
또한, 상기 제2외곽 토출구는 상기 제1외곽 토출구보다 상기 기판 처리면에서 멀어지도록 제공될 수 있다.
또한, 상기 제3노즐로부터 토출되는 제3처리유체는 건조 유체를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1노즐이 상기 기판 상에 제1처리유체을 공급하는 액 공급 단계와; 상기 액 공급 단계 이후에, 상기 기판 상에 형성되는 액막의 두께를 조절하는 두께 조절 단계를 포함하되, 상기 액 공급 단계에는 상기 제1노즐이 상기 제1처리유체을 토출하기 전에 제2노즐이 제2처리유체으로 상기 제1노즐의 표면을 세정하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 액 공급 단계에는 상기 제1처리유체이 상기 기판 상으로 공급될 때 상기 제2처리유체도 함께 상기 기판 상으로 공급될 수 있다.
또한, 상기 액 공급 단계는 상기 제2처리유체의 토출 시작 시점은 상기 제1처리유체의 토출 시작 시점보다 빠르고, 상기 제1처리유체의 토출 종료 시점은 상기 제2처리유체의 토출 종료 시점보다 빠를 수 있다.
또한, 상기 방법은, 상기 액 공급 단계 이전에, 상기 기판의 표면을 젖음 상태로 전환시키는 프리 웨팅 단계; 및 상기 두께 조절 단계 이후에, 상기 기판 상에 액막을 건조시키는 건조 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 프리 웨팅 단계에는 상기 제2노즐로부터 상기 제2처리유체을 상기 기판 상에 공급할 수 있다.
또한, 상기 제1처리유체은 감광액을 포함하고, 상기 제2처리유체은 솔벤트(solvent)를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 처리 공간을 가지는 하우징과; 상기 처리 공간에서 기판을 지지 및 회전시키는 기판 지지 유닛과; 중심 토출구와 상기 중심 토출구를 동심원으로 하는 링 형상의 제1외곽 토출구가 다중으로 형성되고, 각각의 토출구를 통해 기판 상으로 서로 다른 처리 유체를 공급하는 노즐 장치를 갖는 액 공급 유닛과; 상기 액 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 중심 토출구와 상기 제1 외곽 토출구는 그 토출 높이가 서로 상이하도록 제공될 수 있다.
또한, 상기 중심 토출구는 상기 제1외곽 토출구보다 상기 기판 처리면에 가깝게 위치되도록 제공될 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 중심 토출구에서 제1처리유체를 토출하기 전에 상기 중심 토출구 주변을 세정할 수 있도록 상기 제1외곽 토출구를 통해 제2처리유체가 토출되도록 상기 액 공급 유닛을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 중심 토출구에서 제1처리유체를 토출할 때 기판 표면상에서의 상기 제1처리유체 흐름성 강화를 위해 상기 제1외곽 토출구를 통해 제2처리유체가 상기 제1처리유체과 함께 토출할 수 있도록 상기 액 공급 유닛을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 제2처리유체의 토출 시작 시점이 상기 제1처리유체의 토출 시작 시점보다 빠르고, 상기 제1처리유체의 토출 종료 시점이 상기 제2처리유체의 토출 종료 시점보다 빠르도록 상기 액 공급 유닛을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제1처리유체는 감광액을 포함하고, 상기 제2처리유체는 솔벤트(solvent)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 노즐 장치는 상기 중심 토출구를 동심원으로 상기 제1외곽 토출구를 감싸는 링 형상의 제2 외곽 토출구를 더 포함하되; 상기 제2외곽 토출구는 상기 제1외곽 토출구보다 상기 기판 처리면에서 멀어지도록 단차지게 제공될 수 있다.
또한, 상기 제2외곽 토출구로부터 토출되는 제3처리유체는 건조 유체를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 노즐의 오염을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 감광액의 분사 형태에 대한 균일성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, PM 주기를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 도포 공정에 사용되는 노즐의 오염을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 기판 처리 설비의 평면도이다.
도 3은 도 2의 설비를 A-A 방향에서 바라본 단면도이다.
도 4는 도 2의 설비를 B-B 방향에서 바라본 단면도이다.
도 5는 도 2의 설비를 C-C 방향에서 바라본 단면도이다.
도 6은 도 2의 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다.
도 7은 도 2의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 노즐 장치의 단면도이다.
도 9는 도 8에 표시된 D-D 방향에서 바라본 노즐 장치의 저면도이다.
도 10은 노즐 장치에서 제1노즐이 제2노즐에 의해 표면이 세정되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 제1노즐 표면에 형성된 솔벤트 막을 보여주는 도면이다.
도 12는 노즐 장치의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 13은 액막을 형성하는 과정에서 각 공정 단계에서 감광액과 솔벤트 공급을 보여주는 그래프이다.
도 14는 감광액 흐름성 강화를 위해 솔벤트가 감광액과 함께 토출되는 것을 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 2 내지 도 11을 통해 본 발명의 기판 처리 설비를 설명한다.
도 2는 기판 처리 설비를 상부에서 바라본 도면이고, 도 3은 도 2의 설비를 A-A 방향에서 바라본 도면이고, 도 4는 도 2의 설비를 B-B 방향에서 바라본 도면이고, 도 5은 도 2의 설비를 C-C 방향에서 바라본 도면이다.
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(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.
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 도포하는 기판 처리 장치로 제공된다. 기판 처리 장치(800)는 액 도포 공정이 수행되며, 이에 대한 상세한 설명은 다음 도 6 내지 도 7을 참고하여 설명하기로 한다.
다시 도 2 내지 도 5를 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 웨이퍼를 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 웨이퍼들(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 웨이퍼들(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 웨이퍼들(W)이 현상 모듈(402)로 운반되기 전에 웨이퍼들(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 웨이퍼들(W)은 추가된 버퍼에 일시적으로 보관된 후 현상 모듈(402)로 운반될 수 있다.
노광 전후 처리 모듈(600)은, 노광 장치(1000)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(1000) 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(1000) 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(1000)로 이동되기 전에 이들을 일시적으로 보관한다. 그리고 제 2 버퍼(730)는 노광 장치(1000)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 웨이퍼에 대해 소정의 공정을 수행하는 챔버의 제공 없이 상술한 바와 같이 버퍼들 및 로봇만 제공될 수 있다.
도 6은 도 2의 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이고, 도 7은 도 2의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 기판 처리 장치(800)는 하우징(810), 기판 지지 유닛(830), 처리 용기(850), 승강 유닛(890), 액 공급 유닛(840), 그리고 제어기(880)를 포함한다.
하우징(810)은 내부에 처리 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 처리 공간(812)을 밀폐한다. 하우징(810)의 하부면에는 내측 배기구(814) 및 외측 배기구(816)가 형성된다. 하우징(810) 내에 형성된 기류는 내측 배기구(814) 및 외측 배기구(816)를 통해 외부로 배기된다. 일 예에 의하면, 처리 용기(850) 내에 제공된 기류는 내측 배기구(814)를 통해 배기되고, 처리 용기(850)의 외측에 제공된 기류는 외측 배기구(816)를 통해 배기될 수 있다.
기판 지지 유닛(830)은 하우징(810)의 처리 공간(812)에서 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. 회전 구동 부재(834,836)는 기판 처리 단계에 따라 스핀척(832)을 서로 상이한 회전 속도로 회전시킬 수 있다.
처리 용기(850)는 하우징(810)의 처리 공간(812)에 위치된다. 처리 용기(850)는 기판 지지 유닛(830)을 감싸도록 제공한다. 처리 용기(850)는 상부가 개방된 컵 형상을 가지도록 제공된다. 처리 용기(850)는 내측 컵(852) 및 외측 컵(862)을 포함한다.
내측 컵(852)은 회전축(834)을 감싸는 원형의 컵 형상으로 제공된다. 상부에서 바라볼 때 내측 컵(852)은 내측 배기구(814)와 중첩되도록 위치된다. 상부에서 바라볼 때 내측 컵(852)의 상면은 그 외측 영역과 내측 영역 각각이 서로 상이한 각도로 경사지도록 제공된다. 일 예에 의하면, 내측 컵(852)의 외측 영역은 기판 지지 유닛(830)으로부터 멀어질수록 하향 경사진 방향을 향하며, 내측 영역은 기판 지지 유닛(830)으로부터 멀어질수록 상향 경사진 방향을 향하도록 제공된다. 내측 컵(852)의 외측 영역과 내측 영역이 서로 만나는 지점은 기판(W)의 측단부와 상하 방향으로 대응되게 제공된다. 내측 컵(852)의 상면 외측 영역은 라운드지도록 제공된다. 내측 컵(852)의 상면 외측 영역은 아래로 오목하게 제공된다. 내측 컵(852)의 상면 외측 영역은 처리액이 흐르는 영역으로 제공될 수 있다.
외측 컵(862)은 기판 지지 유닛(830) 및 내측 컵(852)을 감싸는 컵 형상을 가지도록 제공된다. 외측 컵(862)은 바닥벽(864), 측벽(866), 상벽(870), 그리고 경사벽(870)을 가진다. 바닥벽(864)은 중공을 가지는 원형의 판 형상을 가지도록 제공된다. 바닥벽(864)에는 회수 라인(865)이 형성된다. 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. 측벽(866)은 기판 지지 유닛(830)을 감싸는 원형의 통 형상을 가지도록 제공된다. 측벽(866)은 바닥벽(864)의 측단으로부터 수직한 방향으로 연장된다. 측벽(866)은 바닥벽(864)으로부터 위로 연장된다.
경사벽(870)은 측벽(866)의 상단으로부터 외측 컵(862)의 내측 방향으로 연장된다. 경사벽(870)은 위로 갈수록 기판 지지 유닛(830)에 가까워지도록 제공된다. 경사벽(870)은 링 형상을 가지도록 제공된다. 경사벽(870)의 상단은 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 제1처리유체, 제2처리유체 그리고 제3처리유체를 선택적으로 공급한다. 액 공급 유닛(840)은 복수의 가이드 부재(846)와 아암(848), 노즐 장치(900)를 포함한다.
가이드 부재(846)는 아암(848)을 수평 방향으로 이동시키는 가이드 레일(846)을 포함한다. 가이드 레일(846)은 처리 용기의 일측에 위치된다. 가이드 레일(846)은 그 길이 방향이 수평 방향을 향하도록 제공된다. 가이드 레일(846)에는 아암(848)이 설치된다. 아암(848)은 가이드 레일(846)의 내부에 제공된 리니어 모터에 의해 이동될 수 있다. 아암(848)은 상부에서 바라볼 때 가이드 레일(846)과 수직한 길이 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 아암(848)의 일단은 가이드 레일(846)에 장착된다. 또 다른 예로, 아암(848)은 길이 방향이 제3방향을 향하는 회전축에 결합되어 스윙 회전될 수 있다.
노즐 장치(900)는 아암(848)의 타단 저면에 설치될 수 있다. 노즐 장치(900)는 기판(W) 상에 제1처리유체와 제2처리유체(또는 제3처리유체)를 선택적으로 공급할 수 있다.
예컨대, 제1처리유체는 포토 레지스트와 같은 감광액일 수 있다. 제2처리유체는 기판(W)의 표면 성질을 변화시킬 수 있는 액일 수 있다. 제2처리유체는 기판(W)의 표면을 소수성 성질로 변화시킬 수 있는 프리 웨팅액일 수 있다. 제2처리유체는 솔벤트를 포함하는 신나(Thinner)일 수 있으며, 제3처리유체는 불활성가스를 포함하는 건조 유체일 수 있다.
도 8은 도 7에 도시된 노즐 장치의 단면도이고, 도 9는 도 8에 표시된 D-D 방향에서 바라본 노즐 장치의 저면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 노즐 장치(900)는 동축의 다중 노즐들을 포함할 수 있다. 일 예로, 노즐 장치(900)는 감광액을 토출하는 제1노즐(910)과 솔벤트 또는 건조 유체를 선택적으로 토출하는 제2노즐(920)을 포함할 수 있다. 노즐 장치(900)는 기판(W)의 중앙 위치에서 솔벤트 및 감광액을 기판 상으로 공급한다.
제1노즐(910)은 그 단면이 원형인 중심 토출구(912)를 가지며, 노즐 장치(900)의 몸체 중앙에 위치될 수 있다. 제2노즐(920)은 중심 토출구(912)를 동심원으로 하는 링 형상의 제1 외곽 토출구(922)를 가질 수 있다.
중심 토출구(912)와 제1 외곽 토출구(922)는 그 토출 높이가 상이하도록 제공되는데, 중심 토출구(912)는 제1외곽 토출구(922)보다 기판 처리면에 가깝게 위치되도록 제공될 수 있다. 중심 토출구(912)와 연결된 제1노즐(910)의 제1유로(914)는 감광액 공급부(972)와 연결되고, 제1외곽 토출구(922)와 연결된 제2노즐(920)의 제2유로(924)는 솔벤트 공급부(974) 및 건조 유체(질소가스) 공급부(976)와 연결될 수 있다.
제1노즐(910)은 그 토출구(912)가 수직한 아래 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 제2노즐(920)은 그 토출구(922)가 제1노즐(910)의 노출된 표면을 향하도록 제1노즐의 노출된 표면과 평행하게 제공될 수 있다. 본 실시예에서 제1노즐(910)의 노출된 표면은 경사지게 제공됨으로써, 제1외곽 토출구(922)는 제1노즐(910)의 노출된 표면과 평행하도록 경사지게 제공될 수 있다.
제어기(880)는 제1노즐(910)에서의 감광액 토출전 솔벤트로 제1노즐(910)의 표면을 세정할 수 있도록 제2노즐(920)을 제어할 수 있다.
도 10의 좌측 도면은 제1노즐(910)의 중심 토출구(912) 주변의 표면이 감광액 도포시 비정상적 비산에 따라 오염된 상태를 보여준다. 그러나, 이렇게 오염된 제1노즐(910)의 표면은 도 10의 우측 도면에서와 같이 감광액 도포 공정 전에 제2노즐(920)을 통해 솔벤트가 제1외곽 토출구(922)를 통해 분사되면서, 솔벤트가 제1노즐(910)의 표면(중심 토출구 주변)을 따라 흘러내려 제1노즐(910)의 표면 세정이 이루어지게 된다. 이러한 제1노즐(910)의 표면 세정은 기판 상에 솔벤트를 공급하여 기판의 표면을 젖음 상태로 전환시키는 프리 웨팅 단계에서 이루어질 수 있다.
즉, 본 발명은 별도로 노즐을 세정하는 공정을 추가로 진행하는 것이 아니라, 감광액 도포 전 실시하는 프리 웨팅 단계에서 웨팅액으로 사용할 솔벤트를 제2노즐(920)을 통해 공급함으로써 제1노즐(910) 표면 세정과 웨팅 처리를 동시에 수행할 수 있게 된다. 참고로, 제1노즐(910) 표면의 파티클로 인한 기판 오염을 방지하기 위해 프리 웨팅 단계에서 초기에 공급되는 솔벤트는 빠르게 기판 표면에서 제거되도록 기판을 빠른 속도로 회전시키는 것이 바람직하다.
도 11에서와 같이, 프리 웨팅 단계에서 제1노즐(910) 표면(특히 중앙 토출구의 끝단)에는 제2노즐(920)의 제1외곽 토출구(922)를 통해 토출되는 솔벤트에 의해 솔벤트 막(SS)이 형성될 수 있다. 중앙 토출구(912)의 끝단에 형성되는 솔벤트 막(SS)은 액 공급 단계에서 컷 오프(Cut Off)를 개선시킬 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
도 12는 노즐 장치의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 12의 실시예를 설명함에 있어서 앞서 설명한 실시예와 동일하거나 상응하는 구성요소에 대한 중복되는 설명은 생략될 수 있다.
도 12의 실시예에 따른 노즐 장치(900a)는 제3노즐(930)과 제4노즐(940)을 더 포함한다는 점에서 앞서 설명한 실시예와 차이가 있다. 제3노즐(930)은 중심 토출구(912)를 동심원으로 하는 링 형상의 제2 외곽 토출구(932)를 가지며, 제4노즐(940)은 중심 토출구(912)를 동심원으로 하는 링 형상의 제3 외곽 토출구(942)를 가질 수 있다. 제3노즐(930)의 제2외곽 토출구(932)는 제1외곽 토출구(922)보다 기판 처리면으로부터 멀게 위치되고, 제4노즐(940)의 제3외곽 토출구(942)는 제2외곽 토출구(932)보다 기판 처리면으로부터 멀게 위치되도록 제공될 수 있다.
이와 같이, 노즐 장치(900a)는 공정 진행시 사용될 처리 유체에 따라 노즐을 다중으로 구현할 수 있다.
다음은 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판(W) 상에 액막을 형성하는 과정을 설명한다.
도 13은 액막을 형성하는 과정에서 각 공정 단계에서 감광액과 솔벤트 공급을 보여주는 그래프이다.
도 13을 참조하면, 기판(W) 상에 액막을 형성하는 방법으로는 파티클 제거 단계(S10), 프리 웨팅 단계(S20), 액 공급 단계(S30), 두께 조절 단계(S40), 기판 가장자리의 오염제어를 위한 EBR(Edge Bead Removal)단계(S50), 그리고 건조 단계(S60)가 순차적으로 진행된다.
여기서, 가장 중요한 프리 웨팅 단계(S20)와 액 공급 단계(S30)에 대해서만 설명하며, 나머지 단계에 대한 설명은 생략한다.
프리 웨팅 단계(S20)에는 기판(W) 상에 솔벤트(웨팅액)을 공급하여 기판(W)의 표면을 젖음 상태로 전환시킨다. 솔벤트는 기판(W)의 표면을 소수화시킨다. 기판(W)은 프리 속도로 회전될 수 있다. 솔벤트는 노즐 장치의 제2노즐을 통해 기판 상으로 공급된다. 이 과정에서 감광액을 토출하는 제1노즐 표면이 세정처리된다. 프리 웨팅 단계(S20)가 완료되면, 액 공급 단계(S30)가 진행된다.
액 공급 단계(S30)에는 기판(W) 상에 감광액을 공급하여 액막(PR막)을 형성한다. 감광액은 제1노즐을 통해 기판 표면으로 공급된다. 액 공급 단계(S30)가 완료되면, 두께 조절 단계(S40)가 진행된다.
한편, 감광액이 고점도 감광액인 경우에는 솔벤트와 감광액을 동시에 토출할 수 있다.
즉, 액 공급 단계(S30)에서 제1노즐(910)에서의 감광액 토출시 기판 표면상에서의 감광액 흐름성 강화를 위해 솔벤트가 감광액과 함께 토출할 수 있도록 제어기(880)가 제1노즐(910)과 제2노즐(920)을 제어할 수 있다. 그래프에서와 같이, 솔벤트의 토출 시작 시점이 감광액의 토출 시작 시점보다 빠르고, 감광액의 토출 종료 시점은 솔벤트의 초출 종료 시점보다 빠른것이 바람직하다.
고정도 감광액의 경우 디스펜스하여 기판 중심에서 가장자리로 확산시 감광액 내의 솔벤트 휘발로 인하여 가장자리까지 원활한 확산이 되지 않지만, 본 발명에서와 같이 솔벤트를 함께 분사하면, 고정도 감광액 외연을 감싸는 솔벤트에 의해 유동성이 확대되면서 기판 가장자리까지 원활한 확산이 이루어질 수 있다.
이렇게 액 공급 단계(S30)에서 솔벤트와 감광액을 토출하게 되면, 도 14에서와 같이 감광막에 솔벤트막이 형성될 수 있다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
810: 하우징 820: 기류 제공 유닛
830: 기판 지지 유닛 840: 액 공급 유닛
850: 처리 용기 880: 제어기
885: 배기 유닛 890: 승강 유닛
900 : 노즐 장치 910 : 제1노즐
920 : 제2노즐

Claims (26)

  1. 기판 처리면으로 처리유체를 토출하는 노즐 장치에 있어서
    중심 토출구를 갖는 제1노즐; 및
    상기 중심 토출구를 동심원으로 하는 링 형상의 제1 외곽 토출구를 갖는 제2노즐을 포함하는 노즐 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중심 토출구와 상기 제1 외곽 토출구는 그 토출 높이가 상이하도록 제공되는 노즐 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 중심 토출구는 상기 제1외곽 토출구보다 상기 기판 처리면에 가깝게 위치되도록 제공되는 노즐 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1노즐로부터 토출되는 제1처리유체와 상기 제2노즐로부터 토출되는 제2처리유체는 서로 상이한 노즐 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1처리유체는 감광액을 포함하고, 상기 제2처리유체는 솔벤트(solvent)를 포함하는 노즐 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1노즐과 상기 제2노즐을 제어하는 노즐 제어부를 더 포함하되;
    상기 노즐 제어부는
    상기 제1노즐에서의 상기 제1처리유체 토출전 상기 제2처리유체로 상기 제1노즐의 표면을 세정할 수 있도록 상기 제2노즐을 제어하는 노즐 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 노즐 제어부는
    상기 제1노즐에서의 상기 제1처리유체 토출시 기판 표면상에서의 상기 제1처리유체 흐름성 강화를 위해 상기 제2처리유체가 상기 제1처리유체과 함께 토출할 수 있도록 상기 제1노즐과 상기 제2노즐을 제어하는 노즐 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 노즐 제어부는
    상기 제2처리유체가 상기 제1처리유체의 토출 시작 시점보다 먼저 토출되고 상기 제2처리유체의 토출 종료 시점보다 나중에 토출이 종료되도록 상기 제2노즐을 제어하는 노즐 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 중심 토출구를 동심원으로 하는 링 형상의 제2 외곽 토출구를 갖는 제3노즐을 더 포함하되;
    상기 제3노즐은 상기 제2노즐을 감싸도록 제공되는 노즐 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2외곽 토출구는 상기 제1외곽 토출구보다 상기 기판 처리면에서 멀어지도록 제공되는 노즐 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제3노즐로부터 토출되는 제3처리유체는 건조 유체를 포함하는 노즐 장치.
  12. 기판 상에 액막을 형성하는 방법에 있어서,
    제1노즐이 상기 기판 상에 제1처리유체을 공급하는 액 공급 단계와;
    상기 액 공급 단계 이후에, 상기 기판 상에 형성되는 액막의 두께를 조절하는 두께 조절 단계를 포함하되,
    상기 액 공급 단계에는
    상기 제1노즐이 상기 제1처리유체을 토출하기 전에 제2노즐이 제2처리유체으로 상기 제1노즐의 표면을 세정하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 액 공급 단계에는
    상기 제1처리유체이 상기 기판 상으로 공급될 때 상기 제2처리유체도 함께 상기 기판 상으로 공급되는 기판 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 액 공급 단계는
    상기 제2처리유체의 토출 시작 시점은 상기 제1처리유체의 토출 시작 시점보다 빠르고,
    상기 제1처리유체의 토출 종료 시점은 상기 제2처리유체의 토출 종료 시점보다 빠른 기판 처리 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 액 공급 단계 이전에, 상기 기판의 표면을 젖음 상태로 전환시키는 프리 웨팅 단계; 및
    상기 두께 조절 단계 이후에, 상기 기판 상에 액막을 건조시키는 건조 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 프리 웨팅 단계에는
    상기 제2노즐로부터 상기 제2처리유체을 상기 기판 상에 공급하는 기판 처리 방법.
  17. 제 12 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 제1처리유체은 감광액을 포함하고,
    상기 제2처리유체은 솔벤트(solvent)를 포함하는 기판 처리 방법.
  18. 처리 공간을 가지는 하우징과;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지 및 회전시키는 기판 지지 유닛과;
    중심 토출구와 상기 중심 토출구를 동심원으로 하는 링 형상의 제1외곽 토출구가 다중으로 형성되고, 각각의 토출구를 통해 기판 상으로 서로 다른 처리 유체를 공급하는 노즐 장치를 갖는 액 공급 유닛과;
    상기 액 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하는 기판 처리 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 중심 토출구와 상기 제1 외곽 토출구는 그 토출 높이가 서로 상이하도록 제공되는 기판 처리 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 중심 토출구는 상기 제1외곽 토출구보다 상기 기판 처리면에 가깝게 위치되도록 제공되는 기판 처리 장치.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 중심 토출구에서 제1처리유체를 토출하기 전에 상기 중심 토출구 주변을 세정할 수 있도록 상기 제1외곽 토출구를 통해 제2처리유체가 토출되도록 상기 액 공급 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 중심 토출구에서 제1처리유체를 토출할 때 기판 표면상에서의 상기 제1처리유체 흐름성 강화를 위해 상기 제1외곽 토출구를 통해 제2처리유체가 상기 제1처리유체과 함께 토출할 수 있도록 상기 액 공급 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 제2처리유체의 토출 시작 시점이 상기 제1처리유체의 토출 시작 시점보다 빠르고,
    상기 제1처리유체의 토출 종료 시점이 상기 제2처리유체의 토출 종료 시점보다 빠르도록 상기 액 공급 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 제1처리유체는 감광액을 포함하고, 상기 제2처리유체는 솔벤트(solvent)를 포함하는 기판 처리 장치.
  25. 제 18 항에 있어서,
    상기 노즐 장치는
    상기 중심 토출구를 동심원으로 상기 제1외곽 토출구를 감싸는 링 형상의 제2 외곽 토출구를 더 포함하되;
    상기 제2외곽 토출구는 상기 제1외곽 토출구보다 상기 기판 처리면에서 멀어지도록 단차지게 제공되는 기판 처리 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 제2외곽 토출구로부터 토출되는 제3처리유체는 건조 유체를 포함하는 기판 처리 장치.
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