KR20210036454A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20210036454A
KR20210036454A KR1020190118365A KR20190118365A KR20210036454A KR 20210036454 A KR20210036454 A KR 20210036454A KR 1020190118365 A KR1020190118365 A KR 1020190118365A KR 20190118365 A KR20190118365 A KR 20190118365A KR 20210036454 A KR20210036454 A KR 20210036454A
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박귀수
이영훈
최영섭
오승훈
우종현
제진모
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 고압 분위기에서 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 하우징 내에 배치되고, 서로 조합되어 내부에 처리 공간을 제공하는 상부 바디와 하부 바디를 가지는 공정 챔버; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 하부 바디를 상기 상부 바디에 대해 이격되는 열림 위치 또는 밀착되는 닫힘 위치로 승하강시키는 승강 부재; 및 상기 승강 부재에 의해 상기 하부 바디의 이동으로 상기 상부 바디에 가해지는 충격을 비접촉 방식으로 완화시키는 완충 부재를 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치{Apparatus for treating substrate}
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로 더 상세하게는 고압 분위기에서 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하기 위해서, 기판에 사진, 식각, 애싱, 이온주입, 그리고 박막 증착등의 다양한 공정들을 통해 원하는 패턴을 기판에 형성한다. 각각의 공정에는 다양한 처리액들이 사용되며, 공정 진행 중에는 오염물 및 파티클이 생성된다. 이를 제거하기 위해 각각의 공정 전후에는 오염물 및 파티클을 세정 처리하기 위한 세정 공정이 필수적으로 수행된다.
일반적으로 세정 공정은 기판을 케미칼 및 린스액으로 처리한 후에 건조 처리한다. 건조 처리 단계는 기판 상에 잔류된 린스액을 건조하기 위한 공정으로, 이소프로필알코올(IPA)과 같이 표면 장력이 린스액보다 낮은 유기 용제로 기판 상의 린스액을 치환하고, 이후에 유기 용제를 제거한다. 그러나 기판에 형성된 패턴과 패턴과의 거리(CD:Critical Dimension)가 미세화됨에 따라, 그 패턴들의 사이 공간에 잔류하는 유기 용제의 제거가 용이하지 않다.
최근에는 초임계 유체를 이용하여 기판 상에 잔류된 유기 용제를 제거하는 공정을 수행한다. 초임계 처리 공정은 초임계 유체의 특정 조건을 만족하기 위해 외부로부터 밀폐된 고압의 공간에서 진행된다.
도 1은 일반적인 초임계 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 초임계 처리 공정을 수행하는 공정 챔버는 상부 바디(2) 및 하부 바디(4)를 가진다. 하부 바디(4)는 상부가 개방된 컵 형상으로 제공되며, 상부 바디(2)는 판 형상으로 제공된다. 상부 바디(2) 및 하부 바디(4)는 서로 조합되어 내부에 처리 공간을 형성한다. 고압의 조건에서도 처리 공간을 밀폐하게 위해, 실린더는 상부 바디(2)와 하부 바디(4)를 밀착시키는 방향으로 계속적으로 강한 힘을 제공한다.
그러나 실린더(6)가 공정 진행 중에 계속적으로 강한 힘을 제공함에 따라 실린더(6)에는 스트레스가 가해진다. 이로 인해 실린더(6)가 손상될 우려가 있으며, 처리 공간 내 분위기는 처리 공간의 고압으로 인해 외부로 유출되는 불량이 발생된다.
한국 공개 특허 번호 제10-2011-0117699호
본 발명은 공정 진행 중에 처리 공간 내 분위기를 외부로부터 안정적으로 밀폐시킬 수 있는 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 복수의 바디들을 밀착시키는 과정에서 일부 장치가 손상되는 것을 방지할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 하우징 내에 배치되고, 서로 조합되어 내부에 처리 공간을 제공하는 상부 바디와 하부 바디를 가지는 공정 챔버; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 상기 하부 바디를 상기 상부 바디에 대해 이격되는 열림 위치 또는 밀착되는 닫힘 위치로 승하강시키는 승강 부재; 및 상기 승강 부재에 의해 상기 하부 바디의 이동으로 상기 상부 바디에 가해지는 충격을 비접촉 방식으로 완화시키는 완충 부재를 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 ㅇ있다.
또한, 상기 완충 부재는 상기 상부 바디의 상면에 장착되는 제1영구자석; 및
상기 상부 바디의 상면과 마주하는 상기 하우징의 천정면에 상기 제1영구자석과 대향되게 장착되는 제2영구자석을 포함하되; 상기 제1영구자석과 상기 제2영구자석은 서로간에 반발력이 작용하도록 제공될 수 있다.
또한, 일단은 상기 하우징의 천정면에 지지되고 하단은 상기 상부 바디에 고정되어 상기 상부 바디를 상기 하우징의 천정면 상에서 지지하는 지지부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 완충 부재는 상기 지지부재에 인접하게 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 공정 진행 중에는 상부 바디 및 하부 바디가 클램핑 부재에 의해 클램핑된다. 이로 인해 처리 공간 내 분위기를 외부로부터 안정적으로 밀폐시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 하부 바디를 상부 바디에 밀착시키는 과정에서 발생되는 충격을 비접촉 방식인 영구자석의 반발력으로 완화시킬 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래의 초임계 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 제1공정 유닛에서 기판을 세정 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 2의 제2공정 유닛에서 기판을 건조 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 완충 부재를 설명하기 위한 요부 확대도이다.
도 6은 도 4의 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스 모듈(10)과 공정 처리 모듈(20)을 가지고, 인덱스 모듈(10)은 로드 포트(120) 및 이송 프레임(140)을 가진다. 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하며, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 칭한다.
로드 포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(18)가 안착된다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드 포트(120)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드 포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(20)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(18)에는 기판의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)을 따라 복수 개가 제공되고, 기판은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어(18) 내에 위치된다. 캐리어(18)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(220), 이송 챔버(240), 제1공정 유닛(260), 그리고 제2공정 유닛(280)를 가진다. 이송 챔버(240)는 그 길이 방향이 제1방향(12)과 평행하게 배치된다. 이송 챔버(240)의 일측에는 제2방향(14)를 따라 제1공정 유닛들(260)이 배치되고, 이송 챔버(240)의 타측에는 제2방향(14)를 따라 제2공정 유닛들(280)이 배치된다. 제1공정 유닛들(260)과 제2공정 유닛들(280)은 이송 챔버(240)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공될 수 있다. 제1공정 유닛들(260) 중 일부는 이송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 제1공정 유닛들(260) 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송 챔버(240)의 일측에는 제1공정 유닛들(260)이 A X B(A와 B는 각각 1이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 제1공정 유닛(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 제2공정 유닛(260)의 수이다. 이송 챔버(240)의 일측에 제1공정 유닛(260)이 4개 또는 6개 제공되는 경우, 제1공정 유닛들(260)은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 제1공정 유닛(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 제2공정 유닛들(280)도 제1공정 유닛들(260)과 유사하게 M X N(M과 N은 각각 1 이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기에서 M, N은 각각 A, B와 동일한 수일 수 있다. 상술한 바와 달리, 제1공정 유닛(260)과 제2공정 유닛(280)은 모두 이송 챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 제1공정 유닛(260)과 제2공정 유닛(280)은 각각 이송 챔버(240)의 일측 및 타측에 단층으로 제공될 수 있다. 또한, 제1공정 유닛(260)과 제2공정 유닛(280)은 상술한 바와 달리 다양한 배치로 제공될 수 있다.
버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140)과 이송 챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송 챔버(240)와 이송 프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(220)은 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개 제공된다. 버퍼 유닛(220)에서 이송 프레임(140)과 마주보는 면과 이송 챔버(240)와 마주보는 면 각각이 개방된다.
이송 프레임(140)은 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(18)와 버퍼 유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 프레임(140)에는 인덱스레일(142)과 인덱스로봇(144)이 제공된다. 인덱스레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스로봇(144)은 인덱스레일(142) 상에 설치되며, 인덱스레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(144c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정 처리 모듈(20)에서 캐리어(18)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(18)에서 공정 처리 모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스로봇(144)이 기판(W)을 반입 및 반출하는 과정에서 공정 처리 전의 기판(W)으로부터 발생된 파티클이 공정 처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이송 챔버(240)는 버퍼 유닛(220), 제1공정 유닛(260), 그리고 제2공정 유닛(280) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 챔버(240)에는 가이드 레일(242)과 메인 로봇(244)이 제공된다. 가이드 레일(242)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인 로봇(244)은 가이드 레일(242) 상에 설치되고, 가이드 레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다.
제1공정 유닛(260)과 제2공정 유닛(280)은 하나의 기판(W)에 대해 순차적으로 공정을 수행하도록 제공될 수 있다. 예컨대, 기판(W)은 제1공정 유닛(260)에서 케미칼 공정, 린스 공정, 그리고 1차 건조 공정이 수행되고, 제2공정 유닛(260)에서 2차 건조 공정이 수행될 수 있다. 이 경우, 1차 건조 공정은 유기 용제에 의해 이루어지고, 2차 건조 공정은 초임계 유체에 의해 이루어질 수 있다. 유기 용제로는 이소프로필 알코올(IPA) 액이 사용되고, 초임계 유체로는 이산화탄소(CO2)가 사용될 수 있다. 이와 달리 제1공정 유닛(260)에서 1차 건조 공정은 생략될 수 있다.
아래에서는 제1공정 유닛(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)에 대해 설명한다.
도 3은 도 2의 제1공정 유닛에서 기판을 세정 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 처리 용기(320), 스핀 헤드(340), 승강 유닛(360), 그리고 분사 부재(380)를 가진다. 처리 용기(320)는 기판처리공정이 수행되는 공간을 제공하며, 그 상부는 개방된다. 처리 용기(320)는 내부 회수통(322) 및 외부 회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,326)은 공정에 사용된 처리액 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부 회수통(322)은 스핀 헤드(340)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부 회수통(326)은 내부 회수통(322)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부 회수통(322)의 내측공간(322a) 및 외부 회수통(326)과 내부 회수통(322)의 사이 공간(326a)은 각각 내부 회수통(322) 및 외부 회수통(326)으로 처리액이 유입되는 유입구로서 기능한다. 각각의 회수통(322,326)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수라인(322b,326b)이 연결된다. 각각의 회수라인(322b,326b)은 각각의 회수통(322,326)을 통해 유입된 처리액을 배출한다. 배출된 처리액은 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.
스핀 헤드(340)는 처리 용기(320) 내에 배치된다. 스핀 헤드(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 스핀 헤드(340)는 몸체(342), 지지핀(334), 척핀(346), 그리고 지지축(348)을 가진다. 몸체(342)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 몸체(342)의 저면에는 모터(349)에 의해 회전가능한 지지축(348)이 고정결합된다. 지지핀(334)은 복수 개 제공된다. 지지핀(334)은 몸체(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 몸체(342)에서 상부로 돌출된다. 지지핀들(334)은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지핀(334)은 몸체(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판의 후면 가장자리를 지지한다. 척핀(346)은 복수 개 제공된다. 척핀(346)은 몸체(342)의 중심에서 지지핀(334)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척핀(346)은 몸체(342)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척핀(346)은 스핀 헤드(340)가 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척핀(346)은 몸체(342)의 반경 방향을 따라 대기위치와 지지위치 간에 직선 이동 가능하도록 제공된다. 대기위치는 지지위치에 비해 몸체(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 로딩 또는 언 로딩시에는 척핀(346)은 대기위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행시에는 척핀(346)은 지지위치에 위치된다. 지지위치에서 척핀(346)은 기판(W)의 측부와 접촉된다.
승강 유닛(360)은 처리 용기(320)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(320)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(340)에 대한 처리 용기(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다. 브라켓(362)은 처리 용기(320)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 놓이거나, 스핀 헤드(340)로부터 들어올려 질 때 스핀 헤드(340)가 처리 용기(320)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(320)는 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(360)으로 유입될 수 있도록 처리 용기(320)의 높이가 조절한다.
상술한 바와 달리 승강 유닛(360)은 처리 용기(320) 대신 스핀 헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
분사 부재(380)는 기판(W) 상에 처리액을 공급한다. 분사 부재(380)는 노즐 지지대(382), 노즐(384), 지지축(386), 그리고 구동기(388)를 가진다. 지지축(386)은 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 제공되고, 지지축(386)의 하단에는 구동기(388)가 결합된다. 구동기(388)는 지지축(386)을 회전 및 승강 운동한다. 노즐지지대(382)는 구동기(388)와 결합된 지지축(386)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(384)은 노즐지지대(382)의 끝단 저면에 설치된다. 노즐(384)은 구동기(388)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐(384)이 처리 용기(320)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐(384)이 처리 용기(320)의 수직 상부로부터 벗어난 위치로 정의한다. 분사 부재(380)는 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 분사 부재(380)가 복수 개 제공되는 경우, 케미칼, 린스액, 그리고 유기 용제 각각은 서로 상이한 분사 부재(380)를 통해 제공될 수 있다. 케미칼은 강산 또는 강염기의 성질을 가지는 액일 수 있다. 린스액은 순수일 수 있다. 유기 용제는 이소프로필 알코올 증기와 비활성 가스의 혼합물이거나 이소프로필 알코올 액일 수 있다.
제2공정 유닛(280)에는 기판(W)의 2차 건조 공정이 수행하는 기판 처리 장치(400)가 제공된다. 기판 처리 장치(400)는 제1공정 유닛(260)에서 1차 건조 처리된 기판(W)을 2차 건조 처리한다. 기판 처리 장치(400)는 유기 용제가 잔류된 기판(W)을 건조 처리한다. 기판 처리 장치(400)는 초임계 유체를 이용하여 기판(W)을 건조 처리할 수 있다.
도 4는 도 2의 제2공정 유닛에서 기판을 건조 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 기판 처리 장치(400)는 하우징(402), 공정 챔버(410), 기판 지지 유닛(미도시됨), 승강 부재(450), 배기 유닛(470), 유체 공급 유닛(490), 완충 부재(700)를 포함할 수 있다.
하우징(402)은 직육면체 형상으로 제공될 수 있다. 하우징(402) 내부에는 공정 챔버(410) 및 승강부재(450)가 위치될 수 있다.
공정 챔버(410)는 내부에 기판(W)을 처리하는 처리 공간(412)을 가진다. 공정 챔버(410)는 기판(W)을 처리하는 동안에 그 처리 공간(412)을 외부로부터 밀폐한다. 공정 챔버(410)는 하부 바디(420), 상부 바디(430), 그리고 실링 부재(414)를 포함한다. 예컨대, 하부 바디(420)는 대체로 원통 형상으로 제공될 수 있다. 하부 바디(420)는 승강 부재(450)에 의해 승하강 이동이 가능하다. 하부 바디(420)의 저면에는 하부 공급 포트 및 배기 포트가 형성될 수 있다. 상부에서 바라볼 때 하부 공급 포트는 하부 바디(420)의 중심축을 벗어나게 위치될 수 있다. 하부 공급 포트는 처리 공간(412)에 초임계 유체를 공급하는 유로로 기능할 수 있다.
상부 바디(430)는 하부 바디(420)와 조합되어 내부에 처리 공간(412)을 형성한다. 상부 바디(430)는 복수의 지지부재(438)들에 의해 하우징(402)의 천정면에 지지된다. 지지부재(438)는 하우징의 천정면(403)에 형성된 관통공(403a)을 통해 상부 바디(430)에 체결된다. 지지부재(438)는 일단이 하우징의 천정면(403)에 지지되고 하단은 상부 바디(430)의 나사홀(439)에 체결될 수 있다.
상부 바디(430)는 하부 바디(420)의 위에 위치된다. 예컨대. 상부 바디(430)는 대체로 원통 형상으로 제공될 수 있다. 상부 바디(430)에는 상부 공급 포트(미도시됨)가 형성된다. 상부 공급 포트는 처리 공간(412)에 초임계 유체가 공급되는 유로로 기능한다. 상부 공급 포트는 상부 바디(430)의 중심에 일치되게 위치될 수 있다. 일 예에 의하면, 상부 바디(430) 및 하부 바디(420) 각각은 금속 재질로 제공될 수 있다.
실링 부재(414)는 상부 바디(430)와 하부 바디(420) 간에 틈을 실링한다. 실링 부재(414)는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420)의 사이에 위치된다. 실링 부재(414)는 환형의 링 형상을 가진다. 예컨대, 실링 부재(414)는 오링(O-ring, 414)으로 제공될 수 있다. 실링 부재(414)는 상부 바디(430)의 하단면 또는 하부 바디(420)의 상단면에 제공된다. 본 실시예에는 실링 부재(414)가 하부 바디(420)의 상단면에 제공되는 것으로 설명한다. 하부 바디의 상단면에는 실링 부재(414)가 삽입되는 실링홈이 형성된다. 실링 부재(414)의 일부는 실링홈에 삽입되게 위치되고, 다른 일부는 실링홈으로부터 돌출되게 위치된다. 실링 부재(414)는 탄성을 포함하는 재질로 제공될 수 있다.
기판 지지 유닛(미도시됨)은 처리 공간(412)에서 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛은 기판(W)의 처리면이 위를 향하도록 기판(W)을 지지할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 승강 부재(450)는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420) 간에 상대 위치를 조절한다. 승강 부재(450)는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420) 중 어느 하나가 다른 하나에 대해 이격 또는 밀착되도록 승하강시킨다. 승강 부재(450)는 공정 챔버(410)가 열림 위치 또는 닫힘 위치로 이동되도록 상부 바디(430) 및 하부 바디(420) 중 어느 하나를 승하강시킨다. 여기서 열림 위치는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420)가 서로 이격되는 위치이고, 닫힘 위치는 서로 마주하는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420)의 밀착면이 서로 밀착되어 접촉되는 위치이다. 즉 열림 위치에서 처리 공간(412)은 외부로부터 개방되고, 닫힘 위치에서 처리 공간(412)이 외부로부터 밀폐된다. 본 실시예에는 승강 부재(450)가 하부 바디(420)를 승하강시키고, 상부 바디(430)는 위치가 고정되는 것으로 설명한다. 선택적으로, 하부 바디(420)는 고정되고, 상부 바디(430)가 하부 바디(420)에 대해 승하강 이동될 수 있다.
승강 부재(450)는 지지판(452), 승강축(454), 그리고 구동기(456)를 포함한다. 지지판(452)은 하부 바디(420)를 지지한다. 지지판(452)에는 하부 바디(420)가 고정 결합된다. 지지판(452)은 원형의 판 형상으로 제공된다. 승강축(454)은 하부 공간(408b)에서 지지판(452)의 저면을 지지한다. 승강축(454)은 지지판(452)에 고정 결합된다. 승강축(454)은 복수 개로 제공된다. 승강축(454)들은 원주 방향을 따라 배열되게 위치된다. 구동기(456)는 각각의 승강축(454)을 승하강시킨다. 구동기(456)는 복수 개로 제공되며, 승강축(454)과 일대일 대응되게 결합된다. 구동기(456)에 구동력이 제공되면, 하부 바디(420) 및 승강축(454)은 승강 이동되고, 상부 바디(430) 및 하부 바디(420)는 처리 공간이 밀폐되는 닫힘 위치로 이동된다. 닫힘 위치에서 구동기(456)의 구동력이 해제되면, 상부 바디(430) 및 하부 바디(420)는 닫힘 위치를 유지할 수 있다. 각각의 구동기(456)는 동일하게 구동력이 제공되거나, 구동력이 동일하게 해제된다. 이에 따라 복수의 승강축(454)들은 승하강 중에 동일 높이에 위치되며, 지지판(452) 및 하부 바디(420)는 수평을 유지한 채로 승하강이 가능하다. 예컨대, 구동기(456)은 실린더 또는 모터일 수 있다.
선택적으로 닫힘 위치에서 구동기(456)의 구동력이 해제되면, 하부 바디(420) 및 승강축(454)은 하강 이동되고, 상부 바디(430) 및 하부 바디(420)는 처리 공간이 개방되는 열림 위치로 이동될 수 있다.
도시하지 않았지만, 가열 부재는 처리 공간(412)을 가열한다. 가열 부재는 처리 공간(412)에 공급된 초임계 유체를 임계온도 이상으로 가열하여 초임계 유체 상으로 유지한다. 가열 부재는 복수 개의 히터들을 포함한다. 히터들은 서로 평행한 길이 방향을 가지는 바 또는 봉 형상으로 제공된다. 히터들은 클램프들(510,520)이 이동되는 방향과 수직한 길이 방향을 가진다. 예컨대, 히터들은 각 바디(420,430)가 이동되는 방향과 평행한 길이 방향을 가진다. 이는 각 바디(420,430)의 측부가 클램핑되므로, 히터를 각 바디(420,430)의 측면에서부터 삽입시키는 것이 불가능하다. 상부 바디(430) 및 하부 바디(420) 중 적어도 하나의 벽 내에 매설되어 설치될 수 있다. 예를 들어, 히터는 외부로부터 전원을 받아 열을 발생시킬 수 있다.
배기 유닛(470)은 처리 공간(412)의 분위기를 배기한다. 처리 공간(412)에 발생된 공정 부산물은 배기 유닛(470)을 통해 배기된다. 배기는 자연 배기 또는 강제 배기일 수 있다. 또한 배기 유닛(470)은 공정 부산물을 배기하는 동시에, 처리 공간(412)의 압력을 조절 가능하다. 배기 유닛(470)은 배기 라인 및 압력 측정 부재를 포함할 수 있다. 배기 라인에 설치된 배기 밸브는 처리 공간(412)의 배기량을 조절 가능하다. 압력 측정 부재는 배기 라인에 설치되며, 배기 라인의 압력을 측정한다. 압력 측정 부재는 배기 방향에 대해 배기 밸브보다 상류에 위치된다. 배기 유닛(470)에 의해 처리 공간(412)은 상압 또는 공정 챔버(410)의 외부에 대응되는 압력으로 감압될 수 있다.
유체 공급 유닛(490)은 처리 공간(412)에 처리 유체를 공급한다. 처리 유체는 임계 온도 및 임계 압력에 의해 초임계 상태로 공급된다. 유체 공급 유닛(490)은 상부 공급 라인 및 하부 공급 라인을 포함한다. 상부 공급 라인은 상부 공급 포트에 연결된다. 처리 유체는 상부 공급 라인 및 상부 공급 포트를 순차적으로 거쳐 처리 공간(412)에 공급된다. 상부 공급 라인에는 상부 밸브가 설치된다. 상부 밸브는 상부 공급 라인을 개폐한다. 하부 공급 라인은 상부 공급 라인과 하부 공급 포트를 서로 연결한다. 하부 공급 라인은 상부 공급 라인으로부터 분기되어 하부 공급 포트에 연결된다. 즉, 상부 공급 라인 및 하부 공급 라인 각각으로부터 공급되는 처리 유체는 동일한 종류의 유체일 수 있다. 처리 유체는 하부 공급 라인 및 하부 공급 포트를 순차적으로 거쳐 처리 공간(412)에 공급된다.
일 예에 의하면, 기판(W)의 비 처리면과 대향되는 하부 공급 포트로부터 처리 유체가 공급되고, 이후에 기판(W)의 처리면과 대향되는 상부 공급 포트로부터 처리 유체가 공급될 수 있다. 따라서 처리 유체는 하부 공급 라인을 통해 처리 공간(412)으로 공급되고, 이후에 상부 공급 라인을 통해 처리 공간(412)으로 공급될 수 있다. 이는 초기에 공급되는 처리 유체가 임계 압력 또는 임계 온도에 미도달된 상태에서 기판(W)에 공급되는 것을 방지하기 위함이다.
도 5는 도 4에 도시된 완충 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 완충 부재(700)는 상부 바디(430)가 하우징(402)에 가하는 충격을 완화시킨다. 완충 부재(700)는 상부 바디(430)가 하우징(402)의 천장면(403)에 가하는 충격을 미접촉 방식으로 완화시킨다. 일 예로, 완충 부재(700)는 상부 바디(430)의 상면에 장착되는 제1영구자석(720) 및 상부 바디(430)의 상면과 마주하는 하우징(402)의 천정면(403)에 제1영구자석(720)과 대향되게 장착되는 제2영구자석(710)을 포함할 수 있다. 제1영구자석(720)과 제2영구자석(710)은 서로간에 반발력이 작용하도록 제공될 수 있다. 완충 부재(700)는 지지부재(438)에 인접하게 위치될 수 있다.
다음은 상술한 기판 처리 장치(400)를 이용하여 기판을 처리하는 방법을 설명한다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 기판 처리 방법은 챔버 밀폐 단계, 기판 처리 단계, 그리고 챔버 개방 단계를 포함한다. 챔버 밀폐 단계는 공정 챔버(410) 내에 기판(W)이 반입되면, 처리 공간을 밀폐하는 과정 단계이다. 챔버 개방 단계는 공정 챔버(410)로부터 기판(W)을 반출하기 위해, 처리 공간(412)을 개방하는 과정의 단계이다. 기판 처리 단계는 밀폐된 처리 공간에서 기판(W)을 초임계 처리하는 단계이다.
[챔버 밀폐 단계] 공정 챔버(410)는 열림 위치에 위치된 상태에서 기판(W)이 반입된다. 기판(W)이 반입되어 기판 지지 유닛(미도시됨)에 안착되면, 실린더(456)는 가압된다. 이에 따라 하부 바디(420)는 승강 이동되고, 공정 챔버(410)는 닫힘 위치로 이동된다.
[기판 처리 단계] 처리 유체가 하부 공급 포트를 통해 공급되고, 처리 공간(412)을 임계 온도 및 임계 압력으로 유지한다. 처리 공간(412)이 임계 온도 및 임계 압력에 도달되면, 하부 공급 포트의 공급을 중지하고, 상부 공급 포트를 통해 처리 유체를 공급한다. 처리 공간은 처리 유체에 의해 가압되어 상압보다 높은 고압 분위기를 가진다.
기판 처리 단계가 완료되면, 실린더(456)의 가압은 해제되고, 하부 바디(420)는 하강 이동된다. 처리 공간(412)이 개방되면, 기판(W)은 공정 챔버(410)로부터 반출된다.
상술한 실시예에 의하면, 상부 바디(430)가 승강 이동 시 상부 바디(430)가 하우징의 천장면(403)에 가해지는 충격은 완충 부재(700)에 의해 완화된다. 이로 인해 몸체가 변형 및 파손되는 것을 방지할 수 있다.
402: 하우징 410: 공정 챔버
450: 승강 부재
460: 가열 부재 470: 배기 유닛
490: 유체 공급 유닛
700: 완충 부재

Claims (4)

  1. 하우징 내에 배치되고, 서로 조합되어 내부에 처리 공간을 제공하는 상부 바디와 하부 바디를 가지는 공정 챔버;
    상기 하부 바디를 상기 상부 바디에 대해 이격되는 열림 위치 또는 밀착되는 닫힘 위치로 승하강시키는 승강 부재; 및
    상기 승강 부재에 의해 상기 하부 바디의 이동으로 상기 상부 바디에 가해지는 충격을 비접촉 방식으로 완화시키는 완충 부재를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 완충 부재는
    상기 상부 바디의 상면에 장착되는 제1영구자석; 및
    상기 상부 바디의 상면과 마주하는 상기 하우징의 천정면에 상기 제1영구자석과 대향되게 장착되는 제2영구자석을 포함하되;
    상기 제1영구자석과 상기 제2영구자석은 서로간에 반발력이 작용하도록 제공되는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    일단은 상기 하우징의 천정면에 지지되고 하단은 상기 상부 바디에 고정되어 상기 상부 바디를 상기 하우징의 천정면 상에서 지지하는 지지부재를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 완충 부재는 상기 지지부재에 인접하게 배치되는 기판 처리 장치.
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