KR20210040201A - 기판 처리 설비 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 설비 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판을 처리하는 장치는, 공정 유체를 이용하여 기판을 처리하는 공정이 수행되는 처리 공간이 제공되는 고압 챔버와; 상기 고압 챔버로 상기 공정 유체를 제공하는 유체 공급원과; 상기 고압 챔버의 상기 처리 공간으로 상기 공정 유체를 공급하는 유체 공급 유닛과; 상기 고압 챔버 내의 상기 공정 유체를 배기하는 배기 유닛과; 상기 공급 라인의 내부에 잔존하는 공정 유체를 벤트하는 프리 벤트 유닛을 포함하되, 상기 유체 공급 유닛은, 상기 고압 챔버와 상기 유체 공급원을 잇는 공급 라인과; 상기 공급 라인에 설치된 공급 밸브와; 상기 공급 라인에 제공되는 라인 히터를 포함하고, 상기 배기 유닛은, 상기 고압 챔버에 연결되는 배기 라인과; 상기 배기 라인에 설치된 배기 밸브를 포함하고, 상기 프리 벤트 유닛은, 일단이 상기 유체 공급 유닛의 상기 공급 라인과 연결되고 타단은 벤트되는 제1 프리 벤트 라인과; 상기 제1 프리 벤트 라인에 설치된 제1 프리 벤트 밸브를 포함한다.

Description

기판 처리 설비 및 기판 처리 방법{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 설비 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 공정은 기판 상에 박막, 이물질, 파티클 등을 세정하는 공정을 포함한다. 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 감소함에 따라 식각공정이나 세정공정과 같은 습식 공정이 완료된 후 약액을 건조하는 과정에서 약액의 표면장력에 의해 패턴이 붕괴(collapse)되거나 인접한 패턴끼리 달라붙는 브리지(bridge) 불량이 빈번하게 발생한다. 또한, 패턴 사이에 깊숙이 존재하는 미세 파티클은 기판의 불량을 야기한다.
최근에는 기판을 세정하는 공정에 초임계가 사용된다. 일 예에 의하면, 기판에 처리액을 공급하여 기판을 액처리하는 액처리 챔버와 액처리 후에 초임계 상태의 유체를 이용하여 기판으로부터 처리액을 제거하는 고압 챔버가 각각 제공되고, 액처리 챔버에서 처리가 완료된 기판은 반송 로봇에 의해 고압 챔버로 반입된다.
본 발명자들은 초임계 유체를 이용한 초임계 공정에서 투입된 기판 중 첫 번째 기판의 두 번째 이후 기판과 비교하여 디텍트가 발생하는 것을 발견하고, 이를 해결하고자 본 발명을 도출하였다.
본 발명은 초임계 유체를 이용하여 기판을 처리시 처리 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 설비 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 초임계 유체를 이용하여 기판을 처리시 기판에 공급되는 파티클이 저감된 기판 처리 설비 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은, 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판을 처리하는 장치는, 공정 유체를 이용하여 기판을 처리하는 공정이 수행되는 처리 공간이 제공되는 고압 챔버와; 상기 고압 챔버로 상기 공정 유체를 제공하는 유체 공급원과; 상기 고압 챔버의 상기 처리 공간으로 상기 공정 유체를 공급하는 유체 공급 유닛과; 상기 고압 챔버 내의 상기 공정 유체를 배기하는 배기 유닛과; 상기 공급 라인의 내부에 잔존하는 공정 유체를 벤트하는 프리 벤트 유닛을 포함하되, 상기 유체 공급 유닛은, 상기 고압 챔버와 상기 유체 공급원을 잇는 공급 라인과; 상기 공급 라인에 설치된 공급 밸브와; 상기 공급 라인에 제공되는 히터를 포함하고, 상기 배기 유닛은, 상기 고압 챔버에 연결되는 배기 라인과; 상기 배기 라인에 설치된 배기 밸브를 포함하고, 상기 프리 벤트 유닛은, 일단이 상기 유체 공급 유닛의 상기 공급 라인과 연결되고 타단은 벤트되는 제1 프리 벤트 라인과; 상기 제1 프리 벤트 라인에 설치된 제1 프리 벤트 밸브를 포함한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프리 벤트 유닛은, 일단이 상기 배기 라인과 연결되고 타단은 상기 제1 프리 벤트 라인과 연결되는 제2 프리 벤트 라인과; 상기 제2 프리 벤트 라인에 설치된 제2 프리 벤트 밸브를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 프리 벤트 라인은, 구경이 상기 제1 프리 벤트 라인의 상기 제2 프리 벤트 라인과 연결되는 부분의 구경보다 작게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 프리 벤트 라인은 상기 배기 밸브의 상류에서 상기 배기 라인과 연결된 것일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 프리 벤트 라인은 상기 제1 프리 벤트 밸브의 하류에서 상기 제1 프리 벤트 라인과 연결된 것일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 프리 벤트 라인의 상기 제2 프리 벤트 라인과 연결되는 부분의 구경은 상기 제2 프리 벤트 라인과 연결되는 부분의 상류의 구경보다 작게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 고압 챔버에 기판이 반입되고 상기 고압 챔버가 폐쇄된 이후, 상기 공급 밸브와, 상기 제1 프리 벤트 밸브와, 상기 제2 프리 벤트 밸브를 개방할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 프리 벤트 라인은 상기 공급 라인에서 상기 공급 밸브의 상류에 연결된 것일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 공급 라인은, 상기 고압 챔버의 상부에 연결되는 상부 공급 라인과; 상기 고압 챔버의 하부에 연결되는 하부 공급 라인을 포함하고,상기 제1 프리 벤트 라인은 상기 하부 공급 라인에 연결된 것일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 공급 밸브는, 상기 유체 공급원에서 상기 상부 공급 라인과 상기 하부 공급 라인의 분기 지점 사이에 설치된 제1 공급 밸브와, 상기 상부 공급 라인에 설치된 제2 공급 밸브와; 상기 하부 공급 라인에 설치된 제3 공급 밸브를 포함하고, 상기 제1 프리 벤트 라인은 상기 제2 공급 밸브의 상류에서 상기 하부 공급 라인과 연결된 것일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프리 벤트 라인은 상기 히터의 하류에서 상기 공급 라인과 연결될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프리 벤트 라인은 상기 히터의 하류에서 상기 공급 라인과 연결될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프리 벤트 유닛은, 일단이 상기 배기 라인과 연결되고 타단은 상기 제1 프리 벤트 라인과 연결되는 제2 프리 벤트 라인과; 상기 제2 프리 벤트 라인에 설치된 제2 프리 벤트 밸브를 더 포함하고, 상기 고압 챔버에 기판이 반입되고 상기 고압 챔버가 폐쇄된 이후, 제2 프리 벤트 밸브를 더 개방할 수 있다.
또한, 본 발명은, 다른 관점에 따른 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판에 처리액을 공급하여 기판을 액처리하는 액처리 챔버와; 초임계 상태의 공정 유체를 이용하여 기판을 처리하는 공정이 수행되는 초임계 챔버와; 상기 상기 액처리 챔버 및 초임계 챔버 간에 기판을 반송하는 반송 로봇과; 제어기를 포함하고, 상기 액처리 챔버는, 기판을 지지하는 지지 유닛과; 기판 상에 처리액을 공급하는 노즐과; 상기 지지 유닛을 둘러싸고 처리 공간을 제공하는 컵을 포함하고; 상기 초임계 챔버는, 공정 유체를 이용하여 기판을 처리하는 공정이 수행되는 처리 공간이 제공되는 고압 챔버와; 상기 고압 챔버로 상기 공정 유체를 제공하는 유체 공급원과; 상기 고압 챔버와 상기 유체 공급원을 잇는 공급 라인과; 상기 공급 라인에 설치된 공급 밸브와; 상기 공급 라인에 제공되는 히터와; 상기 고압 챔버 내의 상기 공정 유체를 배기하는 배기 라인과; 상기 공급 라인의 내부에 잔존하는 공정 유체를 벤트하는 프리 벤트 유닛을 포함하되, 상기 프리 벤트 유닛은, 일단이 상기 공급 라인과 연결되고 타단은 벤트되는 제1 프리 벤트 라인과; 상기 제1 프리 벤트 라인에 설치된 제1 프리 벤트 밸브를 포함할 수 있다.
본 발명은, 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 상기 제어기는, 상기 액처리 챔버에 의해 기판 처리가 진행 되는 중에 상기 제1 프리 벤트 밸브를 개방하여 상기 초임계 챔버의 상기 공급 라인에 대한 프리 벤트를 시작할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어기는, 상기 고압 챔버에 상기 액처리 챔버에서 액처리된 기판이 반입되기 전, 상기 초임계 챔버의 상기 공급 밸브와 상기 제1 프리 벤트 밸브를 개방할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프리 벤트 유닛은, 일단이 상기 배기 라인과 연결되고 타단은 상기 제1 프리 벤트 라인과 연결되는 제2 프리 벤트 라인과; 상기 제2 프리 벤트 라인에 설치된 제2 프리 벤트 밸브를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 고압 챔버에 기판이 반입되고 상기 고압 챔버가 폐쇄된 이후, 제2 프리 벤트 밸브를 더 개방할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제2 프리 벤트 라인은, 구경이 상기 제1 프리 벤트 라인보다 작게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 프리 벤트 라인의 상기 제2 프리 벤트 라인과 연결되는 부분의 구경은 상기 제2 프리 벤트 라인과 연결되는 부분의 상류의 구경보다 작게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 처리액은 리닝방지액일 수 있다.
또한, 본 발명은, 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 제공한다. 일 실시 예에 임ㅆ어서, 상기 고압 챔버에 기판이 반입되기 전, 상기 공급 밸브와 상기 제1 프리 벤트 밸브를 개방한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 프리 벤트 유닛은, 일단이 상기 배기 라인과 연결되고 타단은 상기 제1 프리 벤트 라인과 연결되는 제2 프리 벤트 라인과; 상기 제2 프리 벤트 라인에 설치된 제2 프리 벤트 밸브를 더 포함하고, 상기 고압 챔버에 기판이 반입되고 상기 고압 챔버가 폐쇄된 이후, 제2 프리 벤트 밸브를 더 개방할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 초임계 유체를 이용한 초임계 공정에서 투입된 첫 번째 기판의 디텍트 발생이 낮다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 초임계 유체를 이용하여 기판을 처리시 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 초임계 유체를 이용하여 기판을 처리시 기판에 공급되는 파티클이 감소될 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 고압 챔버(500)의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 개략도이다.
도 4는 제1 프리 벤트 라인(571)와 제2 프리 벤트 라인(572)가 연결되는 부분을 도시한 도면이다.
도 5는 처리될 기판이 챔버로 반입되기 전 본 발명의 일 실시 예에 따른 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 기판이 고압 챔버에 반입되고, 고압 챔버가 폐쇄된 시점에서 본 발명의 일 실시 예에 따른 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 기판을 처리하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 작동 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 기판의 처리 방법을 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 처리 단계를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 처리 단계를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장된 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 설비를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 설비는 인덱스 모듈(10), 처리 모듈(20), 그리고 제어기(미도시)를 포함한다. 일 실시예에 의하면, 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)은 일 방향을 따라 배치된다. 이하, 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)이 배치된 방향을 제1 방향(92)이라 하고, 상부에서 바라볼 때 제1 방향(92)과 수직한 방향을 제2 방향(94)이라 하고, 제1방향(92) 및 제2 방향(94)에 모두 수직한 방향을 제3 방향(96)이라 한다.
인덱스 모듈(10)은 기판(W)이 수납된 용기(80)로부터 기판(W)을 처리 모듈(20)로 반송하고, 처리 모듈(20)에서 처리가 완료된 기판(W)을 용기(80)로 수납한다. 인덱스 모듈(10)의 길이 방향은 제2 방향(94)으로 제공된다. 인덱스 모듈(10)은 로드포트(12, Loadport)와 인덱스 프레임(14)을 가진다. 인덱스 프레임(14)을 기준으로 로드포트(12)는 처리 모듈(20)의 반대 측에 위치된다. 기판(W)들이 수납된 용기(80)는 로드포트(12)에 놓인다. 로드포트(12)는 복수 개가 제공될 수 있으며, 복수의 로드포트(12)는 제2 방향(94)을 따라 배치될 수 있다.
용기(80)로는 전면 개방 일체 식 포드(Front Open Unified Pod; FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다. 용기(80)는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 이송 수단(도시되지 않음)이나 작업자에 의해 로드포트(12)에 놓일 수 있다.
인덱스 프레임(14)에는 인덱스 로봇(120)이 제공된다. 인덱스 프레임(14) 내에는 길이 방향이 제2방향(94)으로 제공된 가이드 레일(140)이 제공되고, 인덱스 로봇(120)은 가이드 레일(140) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 인덱스 로봇(120)은 기판(W)이 놓이는 핸드(122)를 포함하며, 핸드(122)는 전진 및 후진 이동, 제3 방향(96)을 축으로 한 회전, 그리고 제3 방향(96)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 핸드(122)는 복수 개가 상하 방향으로 이격되게 제공되고, 핸드(122)들은 서로 독립적으로 전진 및 후진 이동할 수 있다.
처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(200), 반송 챔버(300), 액처리 챔버(400), 그리고 고압 챔버(500)를 포함한다.
버퍼 유닛(200)은 처리 모듈(20)로 반입되는 기판(W)과 처리 모듈(20)로부터 반출되는 기판(W)이 일시적으로 머무르는 공간을 제공한다.
액처리 챔버(400)는 기판(W) 상에 액을 공급하여 기판(W)을 액처리하는 액처리 공정을 수행한다.
고압 챔버(500)는 기판(W) 상에 잔류하는 액을 제거하는 건조 공정을 수행한다.
반송 챔버(300)는 버퍼 유닛(200), 액처리 챔버(400), 그리고 고압 챔버(500) 간에 기판(W)을 반송한다. 반송 챔버(300)는 그 길이 방향이 제1방향(92)으로 제공될 수 있다.
버퍼 유닛(200)은 인덱스 모듈(10)과 반송 챔버(300) 사이에 배치될 수 있다. 액처리 챔버(400)와 고압 챔버(500)는 반송 챔버(300)의 측부에 배치될 수 있다. 액처리 챔버(400)와 반송 챔버(300)는 제2 방향(94)을 따라 배치될 수 있다. 고압 챔버(500)와 반송 챔버(300)는 제2 방향(94)을 따라 배치될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 반송 챔버(300)의 일단에 위치될 수 있다.
일 예에 의하면, 액처리 챔버(400)들은 반송 챔버(300)의 양측에 배치되고, 고압 챔버(500)들은 반송 챔버(300)의 양측에 배치되며, 액처리 챔버(400)들은 고압 챔버(500)들보다 버퍼 유닛(200)에 더 가까운 위치에 배치될 수 있다. 반송 챔버(300)의 일측에서 액처리 챔버(400)들은 제1 방향(92) 및 제3 방향(96)을 따라 각각 A X B(A, B는 각각 1 또는 1보다 큰 자연수) 배열로 제공될 수 있다. 또한, 반송 챔버(300)의 일측에서 고압 챔버(500)들은 제1 방향(92) 및 제3 방향(96)을 따라 각각 C X D(C, D는 각각 1 또는 1보다 큰 자연수)개가 제공될 수 있다. 상술한 바와 달리, 반송 챔버(300)의 일측에는 액처리 챔버(400)들만 제공되고, 그 타측에는 고압 챔버(500)들만 제공될 수 있다.
반송 챔버(300)는 반송 로봇(320)을 가진다. 반송 챔버(300) 내에는 길이 방향이 제1 방향(92)으로 제공된 가이드 레일(340)이 제공되고, 반송 로봇(320)은 가이드 레일(340) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 반송 로봇(320)은 기판(W)이 놓이는 핸드(322)를 포함하며, 핸드(322)는 전진 및 후진 이동, 제3 방향(96)을 축으로 한 회전, 그리고 제3 방향(96)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 핸드(322)는 복수 개가 상하 방향으로 이격되게 제공되고, 핸드(322)들은 서로 독립적으로 전진 및 후진 이동할 수 있다.
버퍼 유닛(200)은 기판(W)이 놓이는 버퍼(220)를 복수 개 구비한다. 버퍼(220)들은 제3방향(96)을 따라 서로 간에 이격되도록 배치될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 전면(front face)과 후면(rear face)이 개방된다. 전면은 인덱스 모듈(10)과 마주보는 면이고, 후면은 반송 챔버(300)와 마주보는 면이다. 인덱스 로봇(120)은 전면을 통해 버퍼 유닛(200)에 접근하고, 반송 로봇(320)은 후면을 통해 버퍼 유닛(200)에 접근할 수 있다.
도 2는 도 1의 고압 챔버(500)의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 일 실시예에 의하면, 고압 챔버(500)는 초임계 유체를 이용하여 기판(W) 상의 액을 제거한다. 고압 챔버(500)는 바디(520), 기판 지지 유닛(미도시), 유체 공급 유닛(560), 그리고 차단 플레이트(미도시)를 가진다.
바디(520)는 건조 공정이 수행되는 처리 공간(502)을 제공한다. 바디(520)는 상체(522, upper body)와 하체(524, lower body)를 가지며, 상체(522)와 하체(524)는 서로 조합되어 상술한 처리 공간(502)을 제공한다. 상체(522)는 하체(524)의 상부에 제공된다. 상체(522)는 그 위치가 고정되고, 하체(524)는 실린더와 같은 구동부재(590)에 의해 승하강될 수 있다. 하체(524)가 상체(522)로부터 이격되면 처리 공간(502)이 개방되고, 이 때 기판(W)이 반입 또는 반출된다. 공정 진행시에는 하체(524)가 상체(522)에 밀착되어 처리 공간(502)이 외부로부터 밀폐된다. 고압 챔버(500)는 히터(570)를 가진다. 일 예에 의하면, 히터(570)는 바디(520)의 벽 내부에 위치된다. 히터(570)는 바디(520)의 내부공간 내로 공급된 유체가 초임계 상태를 유지하도록 바디(520)의 처리 공간(502)을 가열한다.
한편, 도면에 도시되지는 않았지만, 처리 공간(502) 내부에는 기판(W)을 지지하는 기판 지지 유닛(미도시)이 마련될 수 있다. 기판 지지 유닛(미도시)은 바디(520)의 처리 공간(502) 내에서 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(미도시)은 하체(524)에 설치되어 기판(W)을 지지할 수 있다. 이 경우 기판 지지 유닛(미도시)은 기판(W)을 들어올려 지지하는 형태일 수 있다. 또는 기판 지지 유닛(미도시)은 상체(522)에 설치되어 기판(W)을 지지할 수 있다. 이 경우 기판 지지 유닛(미도시)은 기판(W)을 매달아 지지하는 형태일 수 있다.
배기 유닛(550)은 배기 라인(551)을 포함한다. 배기 라인(551)은 하체(524)에 결합될 수 있다. 바디(520)의 처리 공간(502) 내의 초임계 유체는 배기 라인(551)을 통해서 바디(520)의 외부로 배기된다.
유체 공급 유닛(560)은 바디(520)의 처리 공간(502)으로 공정 유체를 공급한다. 일 예에 의하면, 공정 유체는 초임계 상태로 처리 공간(502)으로 공급될 수 있다. 이와 달리 공정 유체는 가스 상태로 처리 공간(502)으로 공급되고, 처리 공간(502) 내에서 초임계 상태로 상변화될 수 있다. 공정 유체는 건조용 유체일 수 있다.
일 예에 의하면, 유체 공급 유닛(560)은 상부 공급 라인(563)과 하부 공급 라인(565)을 가진다. 상부 공급 라인(563)과 하부 공급 라인(563)은 기판 지지 유닛(미도시)에 놓인 기판(W)의 상부에서 공정 유체를 공급한다. 일 예에 의하면, 상부 공급 라인(563)은 상체(522)에 결합된다. 나아가 상부 공급 라인(563)은 상체(522)의 중앙에 결합될 수 있다.
하부 공급 라인(565)은 하체(524)에 결합될 수 있다. 상부 공급 라인(563)에는 제2 공급 밸브(582)가 설치되고. 하부 공급 라인(565)에는 제3 공급 밸브(583)이 설치될 수 있다.
하부 공급 라인(565)이 하체(524)와 결합되는 경우, 바디(520)의 처리 공간(502) 내에는 차단 플레이트(미도시)(blocking plate)가 배치될 수 있다. 차단 플레이트(미도시)는 원판 형상으로 제공될 수 있다. 차단 플레이트(미도시)는 바디(520)의 저면으로부터 상부로 이격되도록 지지대(미도시)에 의해 지지된다. 지지대(미도시)는 로드 형상으로 제공되고, 서로 간에 일정 거리 이격되도록 복수 개가 배치된다. 하부 공급 라인(565)의 토출구와 배기 라인(551)의 유입구는 서로 간섭되지 않는 위치에 마련될 수 있다. 차단 플레이트(미도시)는 하부 분기 라인(미도시)을 통해서 공급된 공정 유체가 기판(W)을 향해 직접 토출되어 기판(W)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 개략도이다. 도 3을 참조하여, 유체 공급 유닛(560)과 프리 벤트 유닛(570)에 대하여 상세히 설명한다.
유체 공급 유닛(560)은 유체 공급원(610)과 공급 라인(561)을 포함한다.
유체 공급원(610)은 고압 챔버(500)로 제공되는 공정 유체를 저장한다. 예컨대 유체 공급원(610)은 저장 탱크, 또는 레저버 탱크이다. 예컨대 공정 유체는 이산화탄소이다. 유체 공급원(610)에서 공급된 공정 유체는 고압 챔버(500)에 초임계 상으로 제공된다.
공급 라인(561)은 고압 챔버(500)와 유체 공급원(610)을 잇는다. 공급 라인(561)은 유체 공급원(610)에 저장된 공정 유체를 고압 챔버(500)로 공급한다. 공급 라인(561)은 일 지점에서 상부 공급 라인(563)과 하부 공급 라인(565)으로 분기된다. 상부 공급 라인(563)은 고압 챔버(500)의 상체(522)에 연결되고, 하부 공급 라인(565)은 고압 챔버(500)의 하체(524)에 연결된다. 공급 라인(561)은 분기 전에 제1 공급 밸브(581)가 마련된다. 상부 공급 라인(563)에는 제2 공급 밸브(582)가 마련된다. 하부 공급 라인(565)에는 제3 공급 밸브(583)가 마련된다.
공급 라인(561)의 제1 공급 밸브(581)에서 분기 지점 전에는 상류에서 하류 방향으로 필터(591)와 제1 라인 히터(592)가 마련될 수 있다.
상부 공급 라인(563)은 제2 공급 밸브(582)의 상류에 제2 라인 히터(593)가 마련될 수 있다. 하부 공급 라인(565)은 제3 공급 밸브(583)의 상류에 제3 라인 히터(594)가 마련될 수 있다.
하부 공급 라인(565)은 공급 라인의 내부에 잔존하는 공정 유체를 벤트하는 프리 벤트 유닛(570)이 연결된다. 프리 벤트 유닛(570)은 제1 프리 벤트 라인(571)을 포함한다.
하부 공급 라인(565)에는 제1 프리 벤트 라인(571)가 분기된다. 제1 프리 벤트 라인(571)에는 제1 프리 벤트 밸브(585)가 마련된다. 제1 프리 벤트 밸브(585)의 하류는 벤트된다.. 제1 프리 벤트 라인(571)은 하부 공급 라인(565)에 마련된 제3 라인 히터(594)와 제3 공급 밸브(583)의 사이에서 하부 공급 라인(565)와 연결된다.
프리 벤트 유닛(570)은 제2 프리 벤트 라인(572)을 더 포함한다. 제2 프리 벤트 라인(572)은 일단은 배기 라인(551)과 연결되고, 타단은 제1 프리 벤트 라인(571)와 연결된다. 제2 프리 벤트 라인(572)에는 제2 프리 벤트 밸브(586)가 마련된다.배기 라인(551)에는 배기 밸브(584)가 마련된다. 배기 밸브(584)가 개방되면 고압 챔버(500)의 내부의 공정 유체가 고압 챔버(500)의 외부로 배출된다. 제2 프리 벤트 라인(572)은 배기 밸브(584)의 상류에서 배기 라인(551)과 연결된다. 또한, 제2 프리 벤트 라인(572)은 제1 프리 벤트 밸브(585)의 하류에서 제1 프리 벤트 라인(571)와 연결된다.
도 4는 제1 프리 벤트 라인(571)와 제2 프리 벤트 라인(572)가 연결되는 부분을 도시한 도면이다.
제1 프리 벤트 라인(571)의 제2 프리 벤트 라인(572)과 연결되는 부분(552a)의 구경(D1)은 제2 프리 벤트 라인(572)과 연결되는 부분의 상류의 구경(D2)보다 작게 제공된다. 또한, 제2 프리 벤트 라인(572)의 구경(D3)은 제1 프리 벤트 라인(571)의 제2 프리 벤트 라인(572)과 연결되는 부분(552a)의 구경(D1)보다 작게 제공된다.
도 5는 처리될 기판이 챔버로 반입되기 전 본 발명의 일 실시 예에 따른 작동 상태를 나타낸 도면이다. 도 5를 참조하면, 기판이 고압 챔버(500)의 내부로 반입되기 전에 제1 공급 밸브(521)와 제1 프리 벤트 밸브(585)을 개방하고, 제2 공급 밸브(582)와 제3 공급 밸브(583)와 배기 밸브(584)와 제2 프리 벤트 밸브(586)를 폐쇄상태로 할 수 있다. 각 밸브들의 제어는 제어기(미도시)에 의해 제어될 수 있다.
도 6은 기판이 고압 챔버에 반입되고, 고압 챔버가 폐쇄된 시점에서 본 발명의 일 실시 예에 따른 작동 상태를 나타낸 도면이다. 도 6을 참조하면, 기판이 고압 챔버(500) 내부로 반입되어 고압 챔버(500)가 폐쇄된 이후에 계속해서 제2 프리 벤트 밸브(586)을 개방한다. 이때, 제2 공급 밸브(582)와 제3 공급 밸브(583)와 배기 밸브(584)는 계속 닫힌 상태일 수 있다. 이때, 제2 프리 벤트 라인(572)의 구경(D3)이 제1 프리 벤트 라인(571)의 보다 작고, 제1 프리 벤트 라인(571)의 상기 제2 프리 벤트 라인과 연결되는 부분의 구경(D2))보다 작기 때문에, 벤추리 효과를 얻을 수 있으며, 이로 인해 고압 챔버(500) 내부의 처리 공간(502)이 기판을 수용하기 위해 개방됨에 따라, 유입된 수증기등 파티클들을 고압 챔버(500) 내부의 진공도를 높임으로써 제거할 수 있다.
도 7 및 도 8은 기판을 처리하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치의 작동 상태를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 고압 챔버(500)의 내부에 로딩된 기판(W1)을 처리하기 위하여 고압 챔버(500)에 공정 유체를 공급한다. 최초의 공급은 하부 공급 라인(565)의 제3 공급 밸브(583)와 공급 라인(591)의 제1 공급 밸브(521)만을 개방하여 진행될 수 있다. 제2 공급 밸브(582)와 제1 프리 벤트 밸브(585)과 제2 프리 벤트 밸브(586)와 배기 밸브(584)는 폐쇄될 수 있다. 이로 인해 고압 챔버(500)의 내부 압력은 설정 압력으로 높아진다.
고압 챔버(500)의 내부 압력이 설정 압력에 도달하면, 도 8과 같이 제2 공급 밸브(582)를 개방하고, 배기 밸브(584)는 필요에 따라 개방하거나 폐쇄한다. 기판에 대한 처리는 일정 압력 범위 내에서 공정 유체의 공급과 배기를 반복하며 진행될 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 기판의 처리 방법을 도시한다.
기판은 액 처리 챔버(400)는 지지 유닛(410)과, 노즐(420)과, 컵(430)을 포함한다.
지지 유닛(410)은 기판을 지지한다. 지지 유닛(410)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 컵(430)은 지지 유닛(410)을 둘러싸고 처리 공간을 제공한다. 노즐(420)은 기판에 처리액을 공급한다.
노즐(420)은 노즐 지지대, 지지축, 그리고 구동기에 연결될 수 있다. 노즐(420)은 공정 위치와 대기 위치 사이로 이동될 수 있다. 공정 위치는 노즐(420)이 컵(430)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐(420)이 컵(430)의 수직 상부로부터 벗어난 위치로 정의한다.
노즐(420)은 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 노즐(420)이 복수 개 제공되는 경우, 처리액으로서 케미칼, 린스액, 그리고 유기용제 각각은 서로 상이한 노즐(420)을 통해 제공될 수 있다. 케미칼은 강산 또는 강염기의 성질을 가지는 액일 수 있다. 린스액은 순수일 수 있다. 유기용제는 이소프로필 알코올 증기와 비활성 가스의 혼합물이거나 이소프로필 알코올(IPA) 액일 수 있다. 이소프로필 알코올(IPA)은 챔버와 챔버간에 반송되는 과정에서 기판 패턴의 리닝을 방지하는 리닝방지액일 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 기판(W)에 공급된 처리액은 이소프로필 알코올(IPA)이다. 액 처리 챔버(400)에서는 기판(W)의 패턴면에 이소프로필 알코올(IPA)를 공급한다. 기판(W)은 기판의 패턴면에 이소프로필 알코올(IPA)이 잔류하는 채로 고압 챔버(500)로 반송된다. 반송은 반송 로봇(320)에 의한다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 처리 단계를 도시한 도면이다. 도 10을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 처리 단계를 설명하면, 액 처리 챔버(500)에서 기판의 액처리가 시작된다(S101). 액처리가 시작되고 소정 시간이 경과한 후 고압 챔버(400)의 프리 벤트 유닛(570)에 의한 프리 벤트를 시작한다(S202). S102단계에서 프리 벤트는 제1 프리 벤트 라인(571)의 제1 프리 벤트 밸브(585)을 개방하는 것과, 제2 프리 벤트 라인(572)의 제2 프리 벤트 밸브(586)을 개방하는 것을 모두 포함한다.
액처리가 종료(S103)되는 동시에 또는 소정 시간 경과 후 프리벤트를 종료한다(S104). 이후 초임계 공정이 시작된다(S105). 일 실시 예에 따르면, S104단계에서 프리 벤트는 제1 프리 벤트 라인(571)의 제1 프리 벤트 밸브(585)을 폐쇄하는 것과, 제2 프리 벤트 라인(572)의 제2 프리 벤트 밸브(586)을 폐쇄하는 것을 모두 포함한다.
다른 실시 예에 따르면, S102단계에서 프리 벤트는 제1 프리 벤트 라인(571)의 제1 프리 벤트 밸브(585)을 개방하는 것만을 포함한다. 액처리가 종료되고(S103), 기판이 고압 챔버(500)에 반입된 이후 고압 챔버(500)가 클로즈되면, 제2 프리 벤트 라인(572)의 제2 프리 벤트 밸브(586)를 더 개방한다. 소정시간 제2 프리 벤트 밸브(586)의 개방에 따라 제2 프리 벤트 라인(572)에 의해 처리 공간(502)의 내부의 진공도가 형성되면 제2 프리 벤트 밸브(586)을 폐쇄하고, 초임계 공정을 시작(S105)하는 것을 포함한다.
도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 처리 단계를 도시한 도면이다. 도 11을 참조하여, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 처리 단계를 설명하면, 제1 기판에 대한 초임계 공정이 완료되면(S201), 반송 로봇(320)이 제1 기판을 고압 챔버(500)에서 반출한다(S202). 그리고 제1 공급 밸브(521)와 제1 프리 벤트 밸브(585)을 개방한다(S203). 이로 인해 공급 라인(561)에 머무르는 공정 유체를 소정량 벤트할 수 있다. 이에 따라, 첫번째 투입되는 기판과 두번째 투입되는 기판에 대한 공정 유체의 온도 편차를 개선할 수 있다. 제1 프리 벤트 라인(571)을 개방함으로써, 주입되는 공정 유체의 온도를 일정하게 유지 할 수 있다.
반송 로봇(320)이 제2 기판을 고압 챔버(500)의 내부로 반입하고 고압 챔버(500)를 클로즈하고 나면(S204), 제2 프리 벤트 밸브(586)을 개방한다(S205). 이로 인해 고압 챔버(500) 내부의 진공도를 높일 수 있다. 고압 챔버(500)의 내부가 소정 진공도에 도달하면 제1 프리 벤트 밸브(585)과 제2 프리 벤트 밸브(586)을 폐쇄한다(S206). 이후 제3 공급 밸브(583)를 개방하여 처리 공간(502)의 내부를 초임계 분위기로 만들고(S207), 제2 공급 밸브(582)을 개방하여 초임계 공정을 진행한다(S208). 배기 밸브(584)는 필요에 따라 개방하거나 폐쇄한다(S209). 기판에 대한 처리는 일정 압력 범위 내에서 공정 유체의 공급과 배기를 반복하며 진행될 수 있다. 제2 기판에 대한 초임계 공정이 완료(S210)되면, 상술한 과정을 반복하면서 제3 기판에 대한 처리를 진행할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다 른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
571: 제1 프리 벤트 라인
585: 제1 프리 벤트 밸브
572: 제2 프리 벤트 라인
586: 제2 프리 벤트 밸브

Claims (21)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    공정 유체를 이용하여 기판을 처리하는 공정이 수행되는 처리 공간이 제공되는 고압 챔버와;
    상기 고압 챔버로 상기 공정 유체를 제공하는 유체 공급원과;
    상기 고압 챔버의 상기 처리 공간으로 상기 공정 유체를 공급하는 유체 공급 유닛과;
    상기 고압 챔버 내의 상기 공정 유체를 배기하는 배기 유닛과;
    상기 공급 라인의 내부에 잔존하는 공정 유체를 벤트하는 프리 벤트 유닛을 포함하되,
    상기 유체 공급 유닛은,
    상기 고압 챔버와 상기 유체 공급원을 잇는 공급 라인과;
    상기 공급 라인에 설치된 공급 밸브와;
    상기 공급 라인에 제공되는 라인 히터를 포함하고,
    상기 배기 유닛은,
    상기 고압 챔버에 연결되는 배기 라인과;
    상기 배기 라인에 설치된 배기 밸브를 포함하고,
    상기 프리 벤트 유닛은,
    일단이 상기 유체 공급 유닛의 상기 공급 라인과 연결되고 타단은 벤트되는 제1 프리 벤트 라인과;
    상기 제1 프리 벤트 라인에 설치된 제1 프리 벤트 밸브를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 프리 벤트 유닛은,
    일단이 상기 배기 라인과 연결되고 타단은 상기 제1 프리 벤트 라인과 연결되는 제2 프리 벤트 라인과;
    상기 제2 프리 벤트 라인에 설치된 제2 프리 벤트 밸브를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 프리 벤트 라인은,
    구경이 상기 제1 프리 벤트 라인의 상기 제2 프리 벤트 라인과 연결되는 부분의 구경보다 작게 제공되는 기판 처리 장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 프리 벤트 라인은 상기 배기 밸브의 상류에서 상기 배기 라인과 연결된 것인 기판 처리 장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 제2 프리 벤트 라인은 상기 제1 프리 벤트 밸브의 하류에서 상기 제1 프리 벤트 라인과 연결된 것인 기판 처리 장치.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 프리 벤트 라인의 상기 제2 프리 벤트 라인과 연결되는 부분의 구경은 상기 제2 프리 벤트 라인과 연결되는 부분의 상류의 구경보다 작게 제공되는 기판 처리 장치.
  7. 제2 항에 있어서,
    제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 고압 챔버에 기판이 반입되고 상기 고압 챔버가 폐쇄된 이후,
    상기 공급 밸브와, 상기 제1 프리 벤트 밸브와, 상기 제2 프리 벤트 밸브를 개방하는 기판 처리 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 프리 벤트 라인은 상기 공급 라인에서 상기 공급 밸브의 상류에 연결된 것인 기판 처리 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 공급 라인은,
    상기 고압 챔버의 상부에 연결되는 상부 공급 라인과;
    상기 고압 챔버의 하부에 연결되는 하부 공급 라인을 포함하고,
    상기 제1 프리 벤트 라인은 상기 하부 공급 라인에 연결된 것인 기판 처리 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 공급 밸브는,
    상기 유체 공급원에서 상기 상부 공급 라인과 상기 하부 공급 라인의 분기 지점 사이에 설치된 제1 공급 밸브와,
    상기 상부 공급 라인에 설치된 제2 공급 밸브와;
    상기 하부 공급 라인에 설치된 제3 공급 밸브를 포함하고,
    상기 제1 프리 벤트 라인은 상기 제2 공급 밸브의 상류에서 상기 하부 공급 라인과 연결된 것인 기판 처리 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 프리 벤트 라인은 상기 라인 히터의 하류에서 상기 공급 라인과 연결되는 기판 처리 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 프리 벤트 라인은 상기 라인 히터의 하류에서 상기 공급 라인과 연결되는 기판 처리 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 프리 벤트 유닛은,
    일단이 상기 배기 라인과 연결되고 타단은 상기 제1 프리 벤트 라인과 연결되는 제2 프리 벤트 라인과;
    상기 제2 프리 벤트 라인에 설치된 제2 프리 벤트 밸브를 더 포함하고,
    상기 고압 챔버에 기판이 반입되고 상기 고압 챔버가 폐쇄된 이후,
    제2 프리 벤트 밸브를 더 개방하는 기판 처리 장치.
  14. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판에 처리액을 공급하여 기판을 액처리하는 액처리 챔버와;
    초임계 상태의 공정 유체를 이용하여 기판을 처리하는 공정이 수행되는 초임계 챔버와;
    상기 액처리 챔버 및 초임계 챔버 간에 기판을 반송하는 반송 로봇과;
    제어기를 포함하고,
    상기 액처리 챔버는,
    기판을 지지하는 지지 유닛과;
    기판 상에 처리액을 공급하는 노즐과;
    상기 지지 유닛을 둘러싸고 처리 공간을 제공하는 컵을 포함하고;
    상기 초임계 챔버는,
    공정 유체를 이용하여 기판을 처리하는 공정이 수행되는 처리 공간이 제공되는 고압 챔버와;
    상기 고압 챔버로 상기 공정 유체를 제공하는 유체 공급원과;
    상기 고압 챔버와 상기 유체 공급원을 잇는 공급 라인과;
    상기 공급 라인에 설치된 공급 밸브와;
    상기 공급 라인에 제공되는 라인 히터와;
    상기 고압 챔버 내의 상기 공정 유체를 배기하는 배기 라인과;
    상기 공급 라인의 내부에 잔존하는 공정 유체를 벤트하는 프리 벤트 유닛을 포함하되,
    상기 프리 벤트 유닛은,
    일단이 상기 공급 라인과 연결되고 타단은 벤트되는 제1 프리 벤트 라인과;
    상기 제1 프리 벤트 라인에 설치된 제1 프리 벤트 밸브를 포함하는 기판 처리 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 액처리 챔버에 의해 기판 처리가 진행 되는 중에 상기 제1 프리 벤트 밸브를 개방하여 상기 초임계 챔버의 상기 공급 라인에 대한 프리 벤트를 시작하는 기판 처리 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 고압 챔버에 상기 액처리 챔버에서 액처리된 기판이 반입되기 전,
    상기 초임계 챔버의 상기 공급 밸브와 상기 제1 프리 벤트 밸브를 개방하는 기판 처리 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 프리 벤트 유닛은,
    일단이 상기 배기 라인과 연결되고 타단은 상기 제1 프리 벤트 라인과 연결되는 제2 프리 벤트 라인과;
    상기 제2 프리 벤트 라인에 설치된 제2 프리 벤트 밸브를 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 고압 챔버에 기판이 반입되고 상기 고압 챔버가 폐쇄된 이후,
    제2 프리 벤트 밸브를 더 개방하는 기판 처리 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제2 프리 벤트 라인은,
    구경이 상기 제1 프리 벤트 라인보다 작게 제공되는 기판 처리 장치.
  19. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 프리 벤트 라인의 상기 제2 프리 벤트 라인과 연결되는 부분의 구경은 상기 제2 프리 벤트 라인과 연결되는 부분의 상류의 구경보다 작게 제공되는 기판 처리 장치.
  20. 제1 항의 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 고압 챔버에 기판이 반입되기 전,
    상기 공급 밸브와 상기 제1 프리 벤트 밸브를 개방하는 기판 처리 방법.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 프리 벤트 유닛은,
    일단이 상기 배기 라인과 연결되고 타단은 상기 제1 프리 벤트 라인과 연결되는 제2 프리 벤트 라인과;
    상기 제2 프리 벤트 라인에 설치된 제2 프리 벤트 밸브를 더 포함하고,
    상기 고압 챔버에 기판이 반입되고 상기 고압 챔버가 폐쇄된 이후,
    제2 프리 벤트 밸브를 더 개방하는 기판 처리 방법.
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