KR20220084543A - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20220084543A
KR20220084543A KR1020200174112A KR20200174112A KR20220084543A KR 20220084543 A KR20220084543 A KR 20220084543A KR 1020200174112 A KR1020200174112 A KR 1020200174112A KR 20200174112 A KR20200174112 A KR 20200174112A KR 20220084543 A KR20220084543 A KR 20220084543A
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최기훈
김응수
허필균
성진영
최해원
커랴킨
원준호
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 내부에 처리 공간이 형성되는 챔버; 상기 처리 공간에서 상기 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 공급용 개폐 밸브가 설치되고 상기 챔버에 결합되어 상기 처리 공간으로 처리 유체를 공급하는 공급 라인; 제1배기용 개폐 밸브가 설치되고, 상기 처리 공간에 결합되어 상기 처리 공간 내의 분위기를 배기하는 제1배기 라인; 제2배기용 개폐 밸브가 설치되고, 상기 공급 라인으로부터 분기되어 상기 공급 라인 내의 처리 유체를 외부로 배기하는 제2배기 라인; 및 상기 공급용 개폐 밸브, 상기 제1배기용 개폐 밸브 및 상기 제2배기용 개폐 밸브를 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 처리 공간에서 기판에 대해 처리 공정을 진행하기 전에, 상기 공급 라인으로 공급되는 처리 유체가 상기 제2배기 라인을 통해 배기되도록 상기 공급용 개폐 밸브, 상기 제1배기용 개폐 밸브 및 상기 제2배기용 개폐 밸브를 제어하는 기판을 처리하는 장치에 관한 것이다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 증착, 사진, 식각, 세정 등과 같은 다양한 공정이 수행된다. 이 중 사진 공정은 도포 공정, 노광 공정, 그리고 현상 공정을 포함한다. 도포 공정은 기판 상에 포토레지스트와 같은 감광액을 도포하는 공정이다. 노광 공정은 도포된 포토레지스트막 위에 포토 마스크를 통해 광원의 빛을 노출시켜 기판 상에 회로 패턴을 노광하는 공정이다. 그리고 현상 공정은 기판의 노광 처리된 영역을 선택적으로 현상하는 공정이다.
현상 공정은 일반적으로 현상액 공급 단계, 린스액 공급 단계, 그리고 건조 단계를 포함한다. 건조 단계에는 기판을 지지하는 스핀척을 회전시키고, 스핀척이 기판에 가하는 원심력을 이용하여 기판에 잔류하는 현상액 또는 린스액을 건조하는 스핀 건조를 수행한다.
최근, 기판에 형성된 패턴과 패턴과의 거리(CD:Critical Dimension)가 미세화됨에 따라, 상술한 스핀 건조를 수행하는 경우 패턴들이 무너지거나 휘어지는 리닝(Leaning) 현상이 발생된다. 이러한 문제는 기존 사진 공정을 수행하는 설비의 한계로 지적된다.
본 발명은 현상 처리를 효율적으로 수행할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 패턴들이 무너지거나 휘어지는 리닝(Leaning) 현상을 방지할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 현상 공정 그리고 초임계 공정을 효율적으로 수행할 수 있는 기판 처리 장치의 플랫폼(Platform)을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 기판의 비패턴면 세정이 가능한 기판 처리 장치의 플랫폼을 제공하고자 한다.
또한, 초임계 처리 공정에서 공급되는 초임계 유체의 온도를 보상할 수 있는 기판 처리 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 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 내부에 처리 공간이 형성되는 챔버; 상기 처리 공간에서 상기 기판을 지지하는 기판 지지 유닛; 공급용 개폐 밸브가 설치되고 상기 챔버에 결합되어 상기 처리 공간으로 처리 유체를 공급하는 공급 라인; 제1배기용 개폐 밸브가 설치되고, 상기 처리 공간에 결합되어 상기 처리 공간 내의 분위기를 배기하는 제1배기 라인; 제2배기용 개폐 밸브가 설치되고, 상기 공급 라인으로부터 분기되어 상기 공급 라인 내의 처리 유체를 외부로 배기하는 제2배기 라인; 및 상기 공급용 개폐 밸브, 상기 제1배기용 개폐 밸브 및 상기 제2배기용 개폐 밸브를 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 처리 공간에서 기판에 대해 처리 공정을 진행하기 전에, 상기 공급 라인으로 공급되는 처리 유체가 상기 제2배기 라인을 통해 배기되도록 상기 공급용 개폐 밸브, 상기 제1배기용 개폐 밸브 및 상기 제2배기용 개폐 밸브를 제어할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 공급 라인은 상기 공급 라인 상에 설치되는 히터를 더 포함하고, 상기 제2배기 라인은 상기 공급 라인으로부터 분기되고, 상기 제2배기 라인이 상기 공급 라인으로부터 분기되는 분기점은, 상기 히터와 상기 공급용 개폐 밸브 사이에 위치할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1배기 라인은 상기 챔버의 하벽에 연결되고, 상기 제2배기 라인은 상기 제1배기 라인에 연결될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2배기 라인이 상기 제1배기 라인과 합류되는 합류점은, 상기 제1배기용 개폐 밸브보다 하류에 위치할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 공급 라인은 상기 공급 라인 상에 설치되는 필터를 더 포함하고, 상기 분기점은 상기 필터와 상기 공급용 개폐 밸브 사이에 위치할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 처리 유체의 온도가 설정 온도로 승온될 때까지 상기 처리 유체를 상기 제2배기 라인을 통해 배기되도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 공급 라인은 상기 챔버의 상벽에 연결되는 상부 라인과, 상기 챔버의 하벽에 연결되는 하부 라인을 포함하고, 상기 제어기는, 상기 처리 공간에서 기판에 대해 처리 공정을 진행하기 전에, 상기 처리 유체가 상기 상부 라인과 상기 하부 라인에 동시에 공급되도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 처리 유체는 초임계 상태의 유체일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 처리 유체가 상기 제2배기 라인으로 배기되는 동안 상기 기판은 상기 처리 공간으로 반입될 수 있다.
본 발명은 상기 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 일 실시예에 의하면, 처리 유체를 상기 제2배기 라인을 통해 배출하는 프리 배출 단계; 상기 처리 유체를 상기 처리 공간으로 공급하여 기판을 처리하는 기판 처리 단계; 상기 처리 공간을 열고 상기 기판을 반출하는 반출 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 기판 처리 단계는 상기 처리 유체가 상기 프리 배출 단계에서 설정 온도 이상으로 가열된 후에 수행될 수 있다.
본 발명은 현상 처리를 효율적으로 수행할 수 있는 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 패턴들이 무너지거나 휘어지는 리닝(Leaning) 현상을 방지할 수 있는 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 현상 공정 그리고 초임계 공정을 효율적으로 수행할 수 있는 기판 처리 장치의 플랫폼(Platform)을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판의 비패턴면 세정이 가능한 기판 처리 장치의 플랫폼을 제공할 수 있다.
또한, 기판의 비패턴면에 오염물로 인한 역오염의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 초임계 처리 공정에서 공급되는 초임계 유체의 온도를 보상할 수 있는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도포 공정이 수행되는 기판 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 공정이 수행되는 기판 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 현상 공정이 수행되는 기판 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 4는 도 3의 기판 처리 장치를 일 방향에서 바라본 단면도이다.
도 5는 도 3의 기판 처리 장치를 일 방향의 반대 방향에서 바라본 단면도이다.
도 6은 도 3의 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 7은 도 6의 반송 로봇의 핸드의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 열처리 챔버의 일 예를 개략적으로 보여주는 평단면도이다.
도 9은 도 8의 열처리 챔버의 정단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 이면 세정 챔버를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 초임계 챔버를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 습식 처리 챔버를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 초임계 챔버를 도시한 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.
제어기(미도시)는 기판 처리 장치의 전체 동작을 제어할 수 있다. 제어기(미도시)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있다. CPU는 이들의 기억 영역에 저장된 각종 레시피에 따라, 후술되는 액처리, 건조 처리 등의 원하는 처리를 실행한다. 레시피에는 프로세스 조건에 대한 장치의 제어 정보인 프로세스 시간, 프로세스 압력, 프로레스 온도, 각종 가스 유량 등이 입력되어 있다. 한편, 이들 프로그램이나 처리 조건을 나타내는 레시피는, 하드 디스크나 반도체 메모리에 기억되어도 좋다. 또한, 레시피는 CD-ROM, DVD 등의 가반성(可搬性)의 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 수용된 상태로 기억 영역의 소정 위치에 세트하도록 해도 좋다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도포 공정이 수행되는 기판 처리 장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노광 공정이 수행되는 기판 처리 장치를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 현상 공정이 수행되는 기판 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명은 도포 공정, 노광 공정 및 현상 공정은 각각 서로 다른 장치에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 도 1의 도포 공정이 수행되는 기판 처리 장치에서 기판(W) 상에 포토 레지스트를 도포하여 액막을 형성할 수 있다. 도포 공정이 수행되는 기판 처리 장치에서는, 기판(W) 상에 액막을 형성하기 전후에 기판을 베이크 처리하는 베이크 공정이 진행될 수 있다. 베이크 공정은 밀폐된 공간에서 기판(W)을 공정 온도 또는 그 이상으로 가열 처리하는 공정일 수 있다. 기판(W) 상에 막을 형성한 이후에 수행되는 베이크 공정은 기판 상에 도포된 포토레지스트 막 등을 가열하고 휘발시켜 막 두께를 설정 두께로 조절할 수 있다. 도포 공정 이후에는, 기판(W)은 도 2의 노광 공정이 수행되는 기판 처리 장치로 반송될 수 있다. 노광 공정은 포토레지스트 막이 형성된 기판(W) 상에 회로 패턴을 노광하는 공정일 수 있다. 노광 공정에서는 기판(W) 상에 노광 빔을 조사하여 수행될 수 있다. 노광 공정은 기판(W)의 중심부를 노광하는 공정과, 기판(W)의 엣지를 노광하는 엣지 노광 공정이 수행될 수 있다. 노광 공정이 수행된 이후에, 기판(W)은 도 3의 현상 공정이 수행되는 기판 처리 장치로 반송될 수 있다. 현상 공정은 기판(W)의 노광 처리된 영역을 선택적으로 현상하는 공정일 수 있다. 이하에서는, 현상 공정이 수행되는 기판 처리 장치에 대하여 도면을 참고하여 보다 상세히 설명한다.
도 4는 도 3의 기판 처리 장치를 일 방향에서 바라본 단면도이고, 도 5는 도 3의 기판 처리 장치를 일 방향의 반대 방향에서 바라본 단면도이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 인덱스 모듈(20,index module), 처리 모듈(30, treating module)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 인덱스 모듈(20), 처리 모듈(30)은 순차적으로 일렬로 배치될 수 있다. 이하, 인덱스 모듈(20), 처리 모듈(30)이 배열된 방향을 X축 방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때 X축 방향(12)과 수직한 방향을 Y축 방향(14)이라 하고, X축 방향(12) 및 Y축 방향(14)에 모두 수직한 방향을 Z축 방향(16)이라 한다.
인덱스 모듈(20)은 기판(W)이 수납된 용기(10)로부터 기판(W)을 처리 모듈(30)로 반송하고, 처리가 완료된 기판(W)을 용기(10)로 수납할 수 있다. 인덱스 모듈(20)의 길이 방향은 Y축 방향(14)으로 제공될 수 있다. 인덱스 모듈(20)은 로드포트(22)와 인덱스 프레임(24)을 포함할 수 있다. 인덱스 프레임(24)을 기준으로 로드포트(22)는 처리 모듈(30)의 반대 측에 위치될 수 있다. 기판(W)들이 수납된 용기(10)는 로드포트(22)에 놓일 수 있다. 로드포트(22)는 복수 개가 제공될 수 있으며, 복수의 로드포트(22)는 Y축 방향(14)을 따라 배치될 수 있다.
용기(10)로는 전면 개방 일체 식 포드(Front Open Unified Pod, FOUP)와 같은 밀폐용 용기(10)가 사용될 수 있다. 용기(10)는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic GuidedVehicle)과 같은 이송 수단(도시되지 않음)이나 작업자에 의해 로드포트(22)에 놓일 수 있다.
인덱스 프레임(24)의 내부에는 인덱스 로봇(2200)이 제공될 수 있다. 인덱스 프레임(24) 내에는 길이 방향이 Y축 방향(14)으로 제공된 가이드 레일(2300)이 제공되고, 인덱스 로봇(2200)은 가이드 레일(2300) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 인덱스 로봇(2200)은 기판(W)이 놓이는 핸드(2220)를 포함하며, 핸드(2220)는 전진 및 후진 이동, Z축 방향(16)을 축으로 한 회전, 그리고 Z축 방향(16)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 처리 모듈(30)은 기판(W)에 대하여 처리 공정을 수행할 수 있다. 예컨대, 처리 모듈(30)은 기판(W)에 대해 습식 처리 공정, 열처리 공정, 이면 세정 공정 그리고 초임계 공정을 수행할 수 있다.
처리 모듈(30)은 처리 블록(30a)을 포함한다. 처리 블록(30a)은 기판(W)에 대해 처리 공정을 수행할 수 있다. 처리 블록(30a)은 복수개가 제공되며, 이들은 서로 적층되게 제공될 수 있다. 도 3의 실시 예에 의하면, 처리 블록(30a)들은 3개가 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 3개의 처리 블록(30a)들은 서로 동일한 공정을 수행할 수 있으며, 서로 동일한 구조로 제공될 수 있다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 처리 블록(30a)은 반송 챔버(3100), 습식 처리 챔버(3200), 이면 세정 챔버(3300), 열처리 챔버(3400), 초임계 챔버(3500), 그리고 버퍼 챔버(3600)를 포함할 수 있다.
반송 챔버(3100)는 처리 블록(30a) 내에서 습식 처리 챔버(3200), 이면 세정 챔버(3300), 열처리 챔버(3400), 초임계 챔버(3500) 간에 기판(W)을 반송할 수 있다. 반송 챔버(3100)는 그 길이 방향이 X축 방향(12)과 평행하게 제공될 수 있다. 반송 챔버(3100)에는 반송 유닛(3120)이 제공될 수 있다. 반송 유닛(3120)은 습식 처리 챔버(3200), 이면 세정 챔버(3300), 열처리 챔버(3400), 초임계 챔버(3500) 간에 기판(W)을 반송할 수 있다. 일 예에 의하면, 반송 유닛(3120)은 기판(W)이 놓이는 핸드(A)를 가지며, 핸드(A)는 전진 및 후진 이동, Z축 방향(16)을 축으로 한 회전, 그리고 Z축 방향(16)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 반송 챔버(3100) 내에는 그 길이 방향이 X축 방향(12)과 평행하게 제공되는 가이드 레일(3140)이 제공되고, 반송 유닛(3140)은 가이드 레일(3300) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다.
도 7은 도 6의 반송 로봇의 핸드의 일 예를 보여주는 도면이다. 도 7을 참조하면, 핸드(A)는 베이스(3128) 및 지지 돌기(3129)를 포함할 수 있다. 베이스(3128)는 원주의 일부가 절곡된 환형의 링 형상을 가질 수 있다. 베이스(3128)는 기판(W)의 직경보다 큰 내경을 가질 수 있다. 지지 돌기(3129)는 베이스(3128)로부터 그 내측으로 연장될 수 있다. 지지 돌기(3129)는 복수 개가 제공되며, 기판(W)의 가장자리 영역을 지지할 수 있다. 일 예에 의하며, 지지 돌기(3129)는 등 간격으로 4개가 제공될 수 있다.
습식 처리 챔버(3200)는 처리액을 공급하여 기판(W)에 대하여 액처리 공정을 수행할 수 있다. 습식 처리 챔버(3200)는 기판(W)에 대해 현상 공정을 수행할 수 있다. 이때, 습식 처리 챔버(3200)에서 토출되는 처리액은 현상액일 수 있다. 습식 처리 챔버(3200)는 기판(W)의 패턴면에 대하여 현상액을 토출할 수 있다.
습식 처리 챔버(3200)는 반송 챔버(3100)의 일측에 배치될 수 있다. 습식 처리 챔버(3200)는 복수의 습식 처리 챔버(3200)를 포함할 수 있다. 복수의 습식 처리 챔버(3200)는 서로 적층되어 배치될 수 있다. 습식 처리 챔버(3200)는 반송 챔버(3100)를 사이에 두고 이면 세정 챔버(3300) 또는 열처리 챔버(3400)과 마주하게 배치될 수 있다. 습식 처리 챔버(3200)는 인덱스 모듈(20)과 초임계 챔버(3500) 사이에 배치될 수 있다. 습식 처리 챔버(3200)는 초임계 챔버(3500)와 대응되는 수로 제공될 수 있다. 습식 처리 챔버(3200)는 이면 세정 챔버(3300) 보다 많은 수로 제공될 수 있다. 습식 처리 챔버(3200)는 열처리 챔버(3400) 보다 많은 수로 제공될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 장치의 풋 프린트, 공정 효율 등을 고려하여 변경될 수 있다.
앞서 설명한 내용을 참고하면, 습식 처리 챔버(3200)에서 현상 처리된 기판(W)에 대하여 세정 처리 없이 초임계 챔버(3500)에서 건조 처리되는 것으로 설명하였다. 그러나, 변형례로써, 습식 처리 챔버(3200)는 기판(W)의 비패턴면을 세정하는 세정액을 공급하는 세정액 공급 부재를 더 포함할 수 있다. 이때, 세정액은 신너(Thinner)를 포함할 수 있다. 이 경우, 초임계 챔버(3500)는 기판(W) 상 잔류하는 신너를 건조 처리할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 습식 처리 챔버를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 12를 참고하면, 습식 처리 챔버(3200)는 기판(W)에 대하여 현상액을 도포하여 기판(W)을 현상 처리할 수 있다. 하우징(미도시), 지지 유닛(3210), 처리액 공급 부재(3220), 회수 부재(3230)를 포함할 수 있다. 습식 처리 챔버(3200)는 하우징은 내부에 기판(W)이 처리되는 처리 공간을 제공할 수 있다.
지지 유닛(3210)는 기판(W)을 지지할 수 있다. 지지 부재(3100)는 지지된 기판(S)을 회전시킬 수 있다. 지지 유닛(3210)은 지지 플레이트(3211), 지지 핀(3212), 척 핀(3213), 회전축(3214), 그리고 회전 구동기(3215)를 포함할 수 있다. 지지 플레이트(3211)는 기판(W)과 동일 또는 유사한 형상의 상면을 가질 수 있다. 지지 플레이트(3211)의 상면에는 지지 핀(3212)과 척 핀(3213)이 제공될 수 있다. 지지 핀(3212)은 기판(W)의 저면을 지지할 수 있다. 지지 핀(3212)은 지지 플레이트(3211)의 상면으로부터 위로 돌출될 수 있다. 척 핀(3213)은 지지된 기판(W)을 고정할 수 있다. 척 핀(3213)은 지지된 기판(W)의 측부를 지지할 수 있다. 이를 통해, 회전하는 기판(W)이 회전력에 의해 측 방향으로 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 지지 플레이트(3212)의 하부에는 회전축(3214)이 연결될 수 있다. 회전축(3214)은 회전 구동기(3215)로부터 회전력을 전달받아 지지 플레이트(3211)를 회전시킬 수 있다. 이에 따라 지지 플레이트(3211)에 안착된 기판(W)이 회전될 수 있다. 척 핀(3213)은 기판(W)이 정 위치를 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
공급 부재(3220)는 기판(W)에 처리액을 분사할 수 있다. 처리액은 현상액을 포함할 수 있다. 공급 부재(3220)는 노즐(3221), 노즐 바(3222), 노즐 축(3223) 그리고 노즐 축 구동기(3224)를 포함할 수 있다. 노즐(3221)은 지지 플레이트(3211)에 안착된 기판(W)에 현상액을 공급할 수 있다. 노즐(3221)은 노즐 바(3222)의 일단의 저면에 형성될 수 있다. 노즐 바(3222)는 노즐 축(3223)에 결합될 수 있다. 노즐 축(3223)은 승강 또는 회전할 수 있도록 제공될 수 있다. 노즐 축 구동기(3224)는 노즐 축(3223)을 승강 또는 회전시켜 노즐(3221)의 위치를 조절할 수 있다. 노즐(3221)은 현상액 공급 라인(미도시)과 연결될 수 있다. 현상액 공급 라인은 현상액 공급원(미도시)에 연결될 수 있다. 현상액 공급 라인에는 밸브가 설치될 수 있다.
회수 부재(3230)는 회수통(3231), 회수 라인(3232), 승강바(3233) 그리고 승강 구동기(3234)를 포함할 수 있다. 회수통(3231)은 지지 플레이트(3211)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공될 수 있다. 회수통(3231)은 복수로 제공될 수 있다. 복수의 회수통(3231)은 상부에서 볼 때 차례로 지지 플레이트(3211)로부터 멀어지는 링 형상으로 제공될 수 있다. 지지 플레이트(3211)로부터 먼 거리에 있는 회수통(3231)일수록 그 높이가 높게 제공될 수 있다. 회수통(3231) 사이의 공간에는 기판(W)으로부터 비산되는 현상액이 유입되는 회수구(323ㅈ)가 형성될 수 있다. 회수통(3231)의 하면에는 회수 라인(3233)이 형성될 수 있다. 승강바(3234)는 회수통(3231)에 연결될 수 있다. 승강바(3231)는 승강 구동기(3235)로부터 동력을 전달받아 회수통(3231)을 상하로 이동시킬 수 있다. 승강바(3233)는 회수통(3231)이 복수인 경우 최외곽에 배치된 회수통(3231)에 연결될 수 있다. 승강 구동기(3235)는 승강바(3234)를 통해 회수통(3231)을 승강시켜 복수의 회수구(3232) 중 비산하는 처리액이 유입되는 회수구(3232)를 조절할 수 있다.
다른 실시예로, 습식 처리 챔버(3200)는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행할 수 있다. 이때, 습식 처리 챔버(3200)에서 토출되는 처리액은 세정액일 수 있다. 세정액은 케미컬(chemical), 순수(DIW), 그리고 유기 용제를 포함할 수 있다. 유기 용제는 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol, IPA)을 포함할 수 있다. 이 경우, 습식 처리 챔버(3200)의 노즐 부재(3220)는 케미컬 공급 부재, 순수 공급 부재, 유기 용제 공급 부재를 각각 포함할 수 있다. 습식 처리 챔버(3200)에서는 기판(W)의 패턴면을 세정할 수 있다. 이 경우, 기판 처리 장치는 열처리 챔버(3400)를 포함하지 않는다. 따라서, 습식 처리 챔버(3200)와 이면 세정 챔버(3300)는 서로 대응되는 수로 제공될 수 있다.
이면 세정 챔버(3300)는 기판(W)의 비패턴면을 세정할 수 있다. 이면 세정 챔버(3300)는 반송 챔버(3100)의 일측에 배치될 수 있다. 이면 세정 챔버(3300)는 복수의 이면 세정 챔버(3300)를 포함할 수 있다. 이면 세정 챔버(3300)는 열처리 챔버(3400)과 상하 방향으로 적층될 수 있다. 이면 세정 챔버(3300)는 반송 챔버(3100)를 사이에 두고 습식 처리 챔버(3200)와 마주하게 배치될 수 있다. 이면 세정 챔버(3300)는 인덱스 모듈(20)과 초임계 챔버(3500) 사이에 배치될 수 있다. 이면 세정 챔버(3300)는 초임계 챔버(3500)보다 적은 수로 제공될 수 있다. 이면 세정 챔버(3300)는 습식 처리 챔버(3200) 보다 적은 수로 제공될 수 있다. 이면 세정 챔버(3300)는 열처리 챔버(3400)와 대응되는 수로 제공될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 장치의 풋 프린트, 공정 효율 등을 고려하여 변경될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 이면 세정 챔버를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 10을 참조하면, 이면 세정 챔버(3300)는 하우징(3310), 처리 용기(3320), 기판 지지 유닛(3330), 반전 유닛(3340), 세정 유닛(3350)을 포함할 수 있다.
하우징(3310)은 내부에 기판(W)의 비패턴면이 세정되는 처리 공간을 제공할 수 있다. 처리 용기(3320)은 하우징(3310) 내부에 배치될 수 있다. 처리 용기(3320)는 상부가 개구된 원통 형상을 갖고, 기판(W)을 처리하기 위한 처리 공간을 제공할 수 있다. 처리 용기(3320)의 개구된 상면은 기판(W)의 반출 및 반입 통로로 제공될 수 있다. 처리 용기(3320) 내측에는 기판 지지 유닛(3330)이 위치될 수 있다. 기판 지지 유닛(3330)은 공정 진행시 기판(W)을 지지하고, 기판을 회전시킬 수 있다.
기판 지지 유닛(3330)은 처리 용기(3320)의 내측에 설치될 수 있다. 기판 지지 유닛(3330)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지할 수 있다. 기판 지지 유닛(3330)은 공정이 진행되는 동안 후술할 구동부(3332)에 의해 회전될 수 있다. 기판 지지 유닛(3330)는 스핀 헤드(3334), 지지축(3336), 구동부(3332)를 포함할 수 있다.
스핀 헤드(3334)는 원형의 상부면을 포함할 수 있다. 스핀 헤드(3334)의 하부에는 스핀 헤드(3334)를 지지하는 지지축(3336)이 연결될 수 있다. 지지축(3336)은 그 하단에 연결된 구동부(3332)에 의해 회전될 수 있다. 구동부(3332)는 모터 등으로 마련될 수 있다. 지지축(3336)이 회전함에 따라 스핀 헤드(3334) 및 기판(W)이 회전될 수 있다.
반전 유닛(3340)은 처리 용기(3320)의 상부에 위치될 수 있다. 반전 유닛(3340)은 기판의 비패턴면이 위를 향하도록 기판(W)을 반전해서 스핀 헤드(3334)에 로딩시킬 수 있다. 반전 유닛(3340)은 피처리체인 기판(W)이 로딩되는 홀딩부(3342), 홀딩부(3342)를 반전시키기 위한 반전부(3344), 반전부(3344)를 승강시키기 위한 승강부(3346)를 포함할 수 있다. 이때, 반전부(3344)는 홀딩부(3342)를 180도 반전시키기 위한 것으로 모터와 같은 구동 장치(3348)가 사용될 수 있다. 승강부(3346)는 반전부(3344)를 수직 방향(지지축(3336)의 축방향과 나란한 방향)으로 승강시키기 위한 것으로, 실린더 또는 리니어 모터, 모터를 이용한 리드 스크류와 같은 직선 구동 장치가 사용될 수 있다.
반전 유닛(3340)의 홀딩부(3342)에는 반전하고자 하는 기판(W)뿐만 아니라 일시적으로 대기하고자 하는 기판(W)이 놓여질 수 있는 버퍼 기능을 동시에 수행할 수 있다.
세정 유닛(3350)은 반전 유닛(3340)에 의해 비패터면이 상부로 노출된 기판(W)에 대하여 세정 유체를 공급할 수 있다. 세정 유닛(3350)은 기판(W)의 비패턴면을 향하여 세정 유체를 토출할 수 있다. 다른 예로, 세정 유닛(3350)은 기판(W)의 비패턴면에 브러쉬 등을 사용하여 물리적 세정을 수행할 수 있다. 세정 유닛(3350)은 세정 유체를 토출하는 노즐(3352), 노즐(3352)을 지지하는 노즐 암(3354), 노즐 암(3354)을 지지하고 노즐암(3354)을 이동시키는 지지축(3356), 지지축(3356)에 구동력을 인가하는 구동부(3258)을 포함할 수 있다.
열처리 챔버(3400)는 기판(W)에 대해 열처리 공정을 수행할 수 있다. 열처리 챔버(3400)는 반송 챔버(3100)의 일측에 배치될 수 있다. 열처리 챔버(3400)는 복수의 열처리 챔버(3400)를 포함할 수 있다. 열처리 챔버(3400)는 이면 세정 챔버(3300)과 상하 방향으로 적층될 수 있다. 열처리 챔버(3400)는 반송 챔버(3100)를 사이에 두고 습식 처리 챔버(3200)와 마주하게 배치될 수 있다. 열처리 챔버(3400)는 인덱스 모듈(20)과 초임계 챔버(3500) 사이에 배치될 수 있다. 열처리 챔버(3400)는 초임계 챔버(3500)보다 적은 수로 제공될 수 있다. 이면 세정 챔버(3300)는 습식 처리 챔버(3200) 보다 적은 수로 제공될 수 있다. 열처리 챔버(3400)는 이면 세정 챔버(3300)와 대응되는 수로 제공될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 장치의 풋 프린트, 공정 효율 등을 고려하여 변경될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 열처리 챔버의 일 예를 개략적으로 보여주는 평단면도이고, 도 9은 도 8의 열처리 챔버의 정단면도이다. 도 8과 도 9를 참조하면, 열처리 챔버(3400)는 하우징(3410), 냉각 유닛(3420), 가열 유닛(3430), 그리고 반송 플레이트(3440)를 포함할 수 있다. 열처리 챔버(3400)는 기판(W)에 대해 열처리 공정을 수행할 수 있다. 열처리 공정은 냉각 공정 및 가열 공정을 포함할 수 있다.
하우징(3410)은 대체로 직육면체의 형상으로 제공될 수 있다. 하우징(3410)의 측벽에는 기판(W)이 출입되는 반입구(도시되지 않음)가 형성될 수 있다. 반입구는 개방된 상태로 유지될 수 있다. 선택적으로 반입구를 개폐하도록 도어(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 냉각 유닛(3420), 가열 유닛(3430), 그리고 반송 플레이트(3440)는 하우징(3410) 내에 제공될 수 있다. 냉각 유닛(3420) 및 가열 유닛(3430)은 Y축 방향(14)을 따라 나란히 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 냉각 유닛(3420)은 가열 유닛(3430)에 비해 반송 챔버(3100)에 더 가깝게 위치될 수 있다.
냉각 유닛(3420)은 냉각판(3422)을 포함할 수 있다. 냉각판(3422)은 상부에서 바라볼 때 대체로 원형의 형상을 가질 수 있다. 냉각판(3422)에는 냉각부재(3424)가 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 냉각부재(3424)는 냉각판(3422)의 내부에 형성되며, 냉각 유체가 흐르는 유로로 제공될 수 있다.
가열 유닛(3430)은 가열판(3432), 커버(3434), 그리고 히터(3433)를 포함할 수 있다. 가열판(3432)은 상부에서 바라볼 때 대체로 원형의 형상을 포함할 수 있다. 가열판(3432)은 기판(W)보다 큰 직경을 포함할 수 있다. 가열판(3432)에는 히터(3433)가 설치될 수 있다. 히터(3433)는 전류가 인가되는 발열저항체로 제공될 수 있다. 가열판(3432)에는 Z축 방향(16)을 따라 상하 방향으로 구동 가능한 리프트 핀(3438)들이 제공될 수 있다. 리프트 핀(3438)은 가열 유닛(3430) 외부의 반송 수단으로부터 기판(W)을 인수받아 가열판(3432) 상에 내려놓거나 가열판(3432)으로부터 기판(W)을 들어올려 가열 유닛(3430) 외부의 반송 수단으로 인계할 수 있다. 일 예에 의하면, 리프트 핀(3438)은 3개가 제공될 수 있다. 커버(3434)는 내부에 하부가 개방된 공간을 포함할 수 있다. 커버(3434)는 가열판(3432)의 상부에 위치되며 구동기(3436)에 의해 상하 방향으로 이동될 수 있다. 커버(3434)가 가열판(3432)에 접촉되면, 커버(3434)와 가열판(3432)에 의해 둘러싸인 공간은 기판(W)을 가열하는 가열 공간으로 제공될 수 있다.
반송 플레이트(3440)는 대체로 원판 형상을 제공되고, 기판(W)과 대응되는 직경을 포함할 수 있다. 반송 플레이트(3440)의 가장자리에는 노치(3444)가 형성될 수 있다. 노치(3444)는 상술한 반송 로봇(3120)의 핸드(A)에 형성된 돌기(3129)와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 또한, 노치(3444)는 핸드(A)에 형성된 돌기(3129)와 대응되는 수로 제공되고, 돌기(3129)와 대응되는 위치에 형성될 수 있다. 핸드(A)와 반송 플레이트(3440)가 상하 방향으로 정렬된 위치에서 핸드(A)와 반송 플레이트(3440)의 상하 위치가 변경하면 핸드(A)와 반송 플레이트(3440) 간에 기판(W)의 전달이 이루어질 수 있다. 반송 플레이트(3440)는 가이드 레일(3449) 상에 장착되고, 구동기(3446)에 의해 가이드 레일(3449)을 따라 이동될 수 있다. 반송 플레이트(3440)에는 슬릿 형상의 가이드 홈(3442)이 복수 개 제공될 수 있다. 가이드 홈(3442)은 반송 플레이트(3440)의 끝단에서 반송 플레이트(3440)의 내부까지 연장될 수 있다. 가이드 홈(3442)은 그 길이 방향이 Y축 방향(14)을 따라 제공되고, 가이드 홈(3442)들은 X축 방향(12)을 따라 서로 이격되게 위치될 수 있다. 가이드 홈(3442)은 반송 플레이트(3440)와 가열 유닛(3430) 간에 기판(W)의 인수 인계가 이루어질 때 반송 플레이트(3440)와 리프트 핀이 서로 간섭되는 것을 방지할 수 있다.
기판(W)의 가열은 기판(W)이 가열 유닛(3430) 상에 직접 놓인 상태에서 이루어지고, 기판(W)의 냉각은 기판(W)이 놓인 반송 플레이트(3440)가 냉각판(3222)에 접촉된 상태에서 이루어진다. 냉각판(3422)과 기판(W) 간에 열전달이 잘 이루어지도록 반송 플레이트(3440)는 열전달율이 높은 재질로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 반송 플레이트(3440)는 금속 재질로 제공될 수 있다.
초임계 챔버(3500)는 기판(W)에 초임계 유체를 공급하여 기판(W)을 처리한다. 일 예로, 초임계 챔버(3500)는 기판(W)에 초임계 유체를 공급하여 기판(W)을 건조 처리할 수 있다. 초임계 챔버(3500)는 습식 처리 챔버(3200)에서 처리된 기판(W)에대 건조 공정을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 초임계 챔버(3500)는 습식 처리 챔버(3200)에서 현상 처리된 기판(W)에 대해 건조 공정을 수행할 수 있다. 이때, 초임계 챔버(3500)에서는 기판(W)에 잔류된 현상액을 건조할 수 있다. 일 실시예에서, 초임계 챔버(3500)는 습식 처리 챔버(3200)에서 세정 처리된 기판(W)에 대해 건조 공정을 수행할 수 있다. 이때, 초임계 챔버(3500)에서는 기판(W)에 잔류하는 유기 용제를 건조할 수 있다.
초임계 챔버(3500)는 반송 챔버(3100)의 양측에 배치될 수 있다. 초임계 챔버(3500)는 복수의 초임계 챔버(3500)를 포함할 수 있다. 복수의 초임계 챔버(3500)는 서로 상하 방향으로 적층될 수 있다. 초임계 챔버(3500)는 제2방향(14)으로 습식 처리 챔버(3200), 이면 세정 챔버(3300), 열처리 챔버(3400)보다 외측에 배치될 수 있다. 반송 챔버(3100)의 일측 및 타측에 각각 배치되는 초임계 챔버(3500)는 상부에서 바라볼 때 반송 챔버(3100)를 기준으로 서로 대향되게 배치될 수 있다. 다만, 이에 제한되는 것은 아니며, 장치의 풋 프린트, 공정 효율 등을 고려하여 변경될 수 있다.
종래에는 현상 처리 이후 기판(W)을 건조하는 경우, 기판(W)을 회전시켜 건조하는 스핀 건조 방식을 사용하였다. 그러나, 기판에 형성되는 패턴이 미세해짐에 따라, 기존의 스핀 건조 방식은 패턴들이 무너지거나 휘어지는 리닝(Leaning) 현상을 발생시킨다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판(W)에 대하여 현상 처리를 수행한 이후, 곧바로 기판(W)에 현상액 또는 세정액이 잔류한 상태로 초임계 챔버(3500)로 기판(W)이 반송된다. 초임계 챔버(3500)에서는 초임계 유체를 기판에 공급하여 건조 처리하므로, 상술한 리닝(Leaning) 현상을 최소화할 수 있다. 또한, 기판(W)에 현상액 또는 세정액이 잔류된 상태로 기판(W)이 반송되므로, 기판이 반송되는 도중 건조되어 품질이 저하되는 문제점을 방지할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 초임계 챔버를 개략적으로 도시한 도면이다.
초임계 챔버(3500)는 초임계 유체를 이용하여 기판(W) 상의 액을 제거한다. 초임계 챔버(3500)는 바디(3520), 지지체(3540), 유체 공급 유닛(4000)(3560), 그리고 차단 플레이트(3580)를 가진다. 바디(3520)는 건조 공정이 수행되는 내부 공간(3502)을 제공한다. 바디(3520)는 상체(3522, upper body)와 하체(3524, lower body)를 가지며, 상체(3522)와 하체(3524)는 서로 조합되어 상술한 내부 공간(3502)을 제공한다. 상체(3522)는 하체(3524)의 상부에 제공된다. 상체(3522)는 그 위치가 고정되고, 하체(3524)는 실린더와 같은 구동부재(3590)에 의해 승하강될 수 있다. 하체(3524)가 상체(3522)로부터 이격되면 내부 공간(3502)이 개방되고, 이 때 기판(W)이 반입 또는 반출된다. 공정 진행시에는 하체(3524)가 상체(3522)에 밀착되어 내부 공간(3502)이 외부로부터 밀폐된다. 건조 챔버(3500)는 히터(3570)를 가진다. 일 예에 의하면, 히터(3570)는 바디(3520)의 벽 내부에 위치된다. 히터(3570)는 바디(3520)의 내부공간 내로 공급된 유체가 초임계 상태를 유지하도록 바디(3520)의 내부 공간(3502)을 가열한다. 지지체(3540)는 바디(3520)의 내부 공간(3502) 내에서 기판(W)을 지지한다. 지지체(3540)는 고정 로드(3542)와 거치대(3544)를 가진다. 고정 로드(3542)는 상체(3522)의 저면으로부터 아래로 돌출되도록 상체(3522)에 고정 설치된다. 고정 로드(3542)는 그 길이방향이 상하 방향으로 제공된다. 고정 로드(3542)는 복수 개 제공되며 서로 이격되게 위치된다. 고정 로드(3542)들은 이들에 의해 둘러싸인 공간으로 기판(W)이 반입 또는 반출될 때, 기판(W)이 고정 로드(3542)들과 간섭하지 않도록 배치된다. 각각의 고정 로드(3542)에는 거치대(3544)가 결합된다. 거치대(3544)는 고정 로드(3542)의 하단으로부터 고정 로드(3542)들에 의해 둘러싸인 공간을 향하는 방향으로 연장된다. 상술한 구조로 인해, 바디(3520)의 내부 공간(3502)으로 반입된 기판(W)은 그 가장자리 영역이 거치대(3544) 상에 놓이고, 기판(W)의 상면 전체 영역, 기판(W)의 저면 중 중앙 영역, 그리고 기판(W)의 저면 중 가장자리 영역의 일부는 내부 공간(3502)으로 공급된 건조용 유체에 노출된다. 유체 공급 유닛(4000)(3560)은 바디(3520)의 내부 공간(3502)으로 건조용 유체를 공급한다. 일 예에 의하면, 건조용 유체는 초임계 상태로 내부 공간(3502)으로 공급될 수 있다. 이와 달리 건조용 유체는 가스 상태로 내부 공간(3502)으로 공급되고, 내부 공간(3502) 내에서 초임계 상태로 상변화될 수 있다. 일 예에 의하면, 유체 공급 유닛(4000)(3560)은 메인 공급 라인(3562), 상부 분기 라인(3564), 그리고 하부 분기 라인(3566)을 가진다. 상부 분기 라인(3564)과 하부 분기 라인(3566)은 메인 공급 라인(3562)으로부터 분기된다. 상부 분기 라인(3564)은 상체(3522)에 결합되어 지지체(3540)에 놓인 기판(W)의 상부에서 건조용 유체를 공급한다. 일 예에 의하면, 상부 분기 라인(3564)은 상체(3522)의 중앙에 결합된다. 하부 분기 라인(3566)은 하체(3524)에 결합되어 지지체(3540)에 놓인 기판(W)의 하부에서 건조용 유체를 공급한다. 일 예에 의하면, 하부 분기 라인(3566)은 하체(3524)의 중앙에 결합된다. 하체(3524)에는 배기 라인(3550)이 결합된다. 바디(3520)의 내부 공간(3502) 내의 초임계 유체는 배기 라인(3550)을 통해서 바디(3520)의 외부로 배기된다. 바디(3520)의 내부 공간(3502) 내에는 차단 플레이트(3580)(blocking plate)가 배치될 수 있다. 차단 플레이트(3580)는 원판 형상으로 제공될 수 있다. 차단 플레이트(3580)는 바디(3520)의 저면으로부터 상부로 이격되도록 지지대(3582)에 의해 지지된다. 지지대(3582)는 로드 형상으로 제공되고, 서로 간에 일정 거리 이격되도록 복수 개가 배치된다. 상부에서 바라볼 때 차단 플레이트(3580)는 하부 분기 라인(3566)의 토출구 및 배기 라인(3550)의 유입구와 중첩되도록 제공될 수 있다. 차단 플레이트(3580)는 하부 분기 라인(3566)을 통해서 공급된 건조용 유체가 기판(W)을 향해 직접 토출되어 기판(W)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
버퍼 챔버(3600)는 복수 개로 제공될 수 있다. 버퍼 챔버들(3600) 중 일부는 인덱스 모듈(20)과 반송 챔버(3100) 사이에 배치될 수 있다. 이하, 이들 버퍼 챔버를 전단 버퍼(3602)(front buffer)라 칭한다. 전단 버퍼들(3602)은 복수 개로 제공되며, 상하 방향을 따라 서로 적층되게 위치된다. 버퍼 챔버들(3602, 3604) 중 다른 일부는 반송 챔버(3100)보다 제2방향(12)으로 외측에 배치될 수 있다 이하. 이들 버퍼 챔버를 후단 버퍼(3604)(rear buffer)라 칭한다. 후단 버퍼들(3604)은 복수 개로 제공되며, 상하 방향을 따라 서로 적층되게 위치될 수 있다. 전단 버퍼들(3602) 및 후단 버퍼들(3604) 각각은 복수의 기판들(W)을 일시적으로 보관할 수 있다. 전단 버퍼(3602)에 보관된 기판(W)은 인덱스 로봇(2200) 및 반송 로봇(3120)에 의해 반입 또는 반출될 수 있다. 후단 버퍼(3804)에 보관된 기판(W)은 반송 로봇(3120)에 의해 반입 또는 반출될 수 있다.
기판 처리 장치는 반송 유닛을 제어하는 제어기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제어기는 기판(W)이 습식 처리 챔버(3200)로 반입된 후 초임계 챔버(3500)로 반입되도록 반송 유닛을 제어할 수 있다. 기판(W)은 습식 처리 챔버(3200)에서 현상액에 의해 현상 처리되고, 기판(W)은 초임계 챔버(3500)에서 기판(W) 상에 잔류하는 현상액이 제거될 수 있다.
다른 실시예에서, 제어기는 제어기는 기판(W)이 습식 처리 챔버(3200)로 반입된 후 초임계 챔버(3500)로 반입되도록 반송 유닛을 제어할 수 있다. 이 경우, 기판(W)은 습식 처리 챔버(3200)에서 기판(W)의 패턴면이 세정 처리되고, 기판(W)은 초임계 처리 챔버(3500)에서 기판(W) 상에 잔류하는 유기 용제가 제거될 수 있다.
이하에서는, 도면을 참조하며 본 발명에 따른 초임계 챔버에 관해 보다 상세히 설명한다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 도면이다.
도 13 및 14를 참고하면, 기판 처리 장치는 초임계 챔버(3500) 내부의 처리 공간(3502)으로 처리 유체를 공급하는 공급 유닛(4000)과, 초임계 챔버(3500) 내부의 분위기를 배기하는 제1배기 유닛(6000)과, 공급 유닛(4000)으로부터 분기되어 처리 유체를 배출하는 제2배기 유닛(7000)과, 공급 유닛(4000), 제1 및 제2배기 유닛(7000)을 제어하는 제어기(8000)를 포함할 수 있다.
공급 유닛(4000)은 처리 유체가 저장된 공급원(미도시)과, 공급원에 연결되는 메인 공급 라인(4100)과, 메인 공급 라인(4100)으로부터 분기되어 챔버(3500)의 상벽에 연결되는 상부 라인(4200)과, 메인 공급 라인(4100)으로부터 분기되어 챔버(3500)의 하벽에 연결되는 하부 라인(4300)을 포함할 수 있다. 이때, 공급원을 향하는 방향을 상류라 하고, 상류의 반대 방향을 하류라 칭한다. 또한, 공급 유닛(4000)은, 상부 라인(4200) 상에 설치되어 처리 유체를 가열하는 상부 히터(4210)와, 상부 온도 센서(4220)와, 상부 필터(4230)와, 공급용 상부 개폐 밸브(4240)를 포함할 수 있다. 이때, 상부 히터(4210), 상부 온도 센서(4220), 상부 필터(4230) 및 공급용 상부 개폐 밸브(4240)는 상류에서 하류를 향하는 방향으로 순서대로 설치될 수 있다. 또한, 공급 유닛(4000)은, 하부 라인(4300) 상에 설치되어 처리 유체를 가열하는 하부 히터(4310)와, 하부 온도 센서(4320)와, 하부 필터(4330)와, 공급용 하부 개폐 밸브(4340))와, 압력 센서(4350)를 포함할 수 있다. 하부 히터(4310)와, 하부 온도 센서(4320)와, 하부 필터(4330)와, 하부 개폐 밸브(4340)와 및 압력 센서(4350)는 상류에서 하류를 향하는 방향으로 순서대로 배치될 수 있다.
제1배기 유닛(6000)은, 챔버(3500)의 하벽에 결합되는 제1배기 라인(6100)과, 제1배기 라인(6100) 상에 설치되는 제1개폐 밸브(6200)와, 제1압력 센서(6300)와, 제1온도 센서(6400)와 배출구(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 제1개폐 밸브(6200)와, 제1압력 센서(6300)와, 제1온도 센서(6400)와 배출구는 챔버(3500)에서 멀어지는 방향으로 순서대로 설치될 수 있다. 즉, 제1개폐 밸브(6200)와, 제1압력 센서(6300)와, 제1온도 센서(6400)와 배출구는 챔버(3500)에서 배출구를 향하는 방향으로 순서대로 설치될 수 있다. 제1배기 라인(6100)은 챔버(3500)의 하벽에 연결될 수 있다. 제1배기 라인(6100)에는 제2배기 라인(7100, 7200)이 연결될 수 있다. 구체적으로, 제1배기 라인(6100)에는 후술하는 상부 배기 라인(7100)과 하부 배기 라인(7200)이 연결될 수 있다. 이를 통해, 상부 라인(4200)으로부터 분기되는 상부 배기 라인(7200) 및 하부 라인(4300)으로부터 분기되는 하부 배기 라인(7200)을 흐르는 처리 유체는 챔버(3500)를 통과하지 않고 외부로 배출될 수 있다.
제1배기 유닛(6000)은 챔버(3500) 내부의 처리 유체를 외부로 배출할 수 있다. 챔버(3500) 내부의 처리 유체는 제1배기 라인(6200)을 통해 외부로 배출될 수 있다. 제1개폐 밸브(6200)는 제1배기 라인을 흐르는 처리 유체의 유량을 조절하여 배기 유량을 제어할 수 있다. 제1압력 센서(6300)는 제1배기 라인(6100)을 흐르는 처리 유체의 압력을 센싱하여 제어기(8000)에 센싱된 값을 전송할 수 있다. 제1온도 센서(6400)는 제1배기 라인(6100)을 흐르는 처리 유체의 온도를 센싱할 수 있다.
제2배기 유닛(7000)은 공급 라인으로부터 분기되는 제2배기 라인(7100, 7200)을 포함할 수 있다. 제2배기 라인(7100, 7200)은 상부 라인(4200)으로부터 분기되는 상부 배기 라인(7100)과, 하부 라인(4300)으로부터 분기되는 하부 배기 라인(7200)을 포함할 수 있다. 상부 배기 라인(7100)과 하부 배기 라인(7200) 각각에는 배기용 상부 개폐 밸브(7120)와 배기용 하부 개폐 밸브(7220)가 설치될 수 있다. 배기용 상부 개폐 밸브(7120)는 상부 배기 라인(7100)을 흐르는 처리 유체의 유량을 조절할 수 있다. 배기용 하부 개폐 밸브(7220)는 하부 배기 라인(7200)을 흐르는 처리 유체의 유량을 조절할 수 있다.
제2배기 라인(7100, 7200)이 공급 라인으로부터 분기되는 분기점(7102, 7202)은, 공급 유닛(4000)의 히터(4210, 4220)와 공급용 개폐 밸브(4240, 4340) 사이에 위치할 수 있다. 분기점(7201, 7102)은 공급 유닛(4000)의 필터(4230, 4330)와 공급용 개폐 밸브(4240, 4340) 사이에 위치할 수 있다. 보다 상세히, 상부 배기 라인(7100)이 상부 라인(4200)으로부터 분기되는 분기점(7102)은 상부 히터(4210)과 공급용 상부 개폐 밸브(4240) 사이에 위치할 수 있다. 상부 배기 라인(7100)이 상부 라인(4200)으로부터 분기되는 분기점(7102)은 상부 필터(4230)과 공급용 상부 개폐 밸브(4240) 사이에 위치할 수 있다. 하부 배기 라인(7200)이 하부 라인(4300)으로부터 분기되는 분기점(7202)은 하부 히터(4310)과 공급용 하부 개폐 밸브(4340) 사이에 위치할 수 있다. 하부 배기 라인(7200)이 하부 라인(4300)으로부터 분기되는 분기점(7202)은 하부 필터(4330)과 공급용 하부 개폐 밸브(4340) 사이에 위치할 수 있다.
제2배기 라인(7100, 7200)은 제1배기 라인(6100)에 연결될 수 있다. 제2배기 라인(7100, 7200)이 제1배기 라인과(6100) 합류되는 합류점(7104, 7204)은, 제1개폐 밸브(6200)보다 하류에 위치할 수 있다. 상부 배기 라인(7100)과 제1배기 라인(6100) 사이의 합류점(7104)은, 하부 배기 라인(7200)과 제1배기 라인(6100) 사이의 합류점(7204)과 동일한 위치에 형성될 수 있다.
처리 유체는 초임계 유체를 포함할 수 있다. 구체적으로, CO2, SCCO2를 포함할 수 있다. 처리 유체는 메인 공급 라인(4100), 상부 라인(4200), 하부 라인(4300)를 통해 챔버(3500)의 처리 공간(3502)으로 공급될 수 있다. 상부 히터(4210)는 상부 라인(4200)를 통과하는 처리 유체를 가열할 수 있다. 상부 온도 센서(4220)는 상부 히터(4210)에 의해 가열된 처리 유체의 온도를 센싱할 수 있다. 상부 온도 센서(4220)는 센싱한 처리 유체의 온도를 제어기(8000)에 전송할 수 있다. 상부 필터(4230)는 상부 라인(4200)를 통과하는 처리 유체를 필터링할 수 있다. 상부 필터(4230)는 상부 라인(4200)를 통과하는 처리 유체의 함유된 이물질, 분순물을 제거할 수 있다. 상부 필터(4230)는 상부 히터(4210)와 공급용 개폐 밸브(4240) 사이에 설치될 수 있다. 공급용 개폐 밸브(4240)는 챔버(3500)의 상벽의 유입구를 통해 유입되는 처리 유체의 유량을 조절할 수 있다.
하부 히터(4310)는 하부 라인(4300)를 통과하는 처리 유체를 가열할 수 있다. 하부 온도 센서(4320)는 하부 히터(4310)에 의해 가열된 처리 유체의 온도를 센싱할 수 있다. 하부 온도 센서(4320)는 센싱한 처리 유체의 온도를 제어기(8000)에 전송할 수 있다. 하부 필터(4330)는 하부 라인(4300))를 통과하는 처리 유체를 필터링할 수 있다. 하부 필터(4330)는 하부 라인(4300)를 통과하는 처리 유체의 함유된 이물질, 분순물을 제거할 수 있다. 하부 필터(4330)는 하부 히터(4310)와 공급용 하부 개폐 밸브(4340) 사이에 설치될 수 있다. 공급용 하부 개폐 밸브(4340)는 챔버(3500)의 하벽의 유입구를 통해 유입되는 처리 유체의 유량을 조절할 수 있다. 압력 센서(4350)는 하부 라인(4300)을 흐르는 처리 유체의 압력을 센싱할 수 있다. 압력 센서(4350)는 센싱한 압력을 제어기(8000)에 전송할 수 있다.
제어기(8000)는 처리 공간에서 기판(W)에 대해 처리 공정을 진행하기 전에, 공급 라인으로 공급되는 처리 유체가 제2배기 라인(7100, 7200)을 통해 배기되도록 공급용 상부 개폐 밸브(4240), 공급용 하부 개폐 밸브(4340), 배기용 상부 개폐 밸브(7120) 및 배기용 하부 개폐 밸브(7220)를 제어할 수 있다. 이때, 제어기(8000)는 처리 공간(3502)에 기판(W)이 투입되기 전에, 가열된 처리 유체를 공급 및 배기하도록 공급용 상부 개폐 밸브(4240), 공급용 하부 개폐 밸브(4340)를 제어할 수 있다. 제어기(8000)는 기판(W)의 처리 공정이 진행되기 전에, 공급용 상부 개폐 밸브(4240)와 공급용 하부 개폐 밸브(4340)가 동시에 개폐되도록 제어할 수 있다. 이 경우, 처리 유체는 기판 처리 공정이 시작되기 전에 상부 라인(4200)과 하부 라인(4300)으로 동시에 공급될 수 있다. 상부 라인(4200) 및 하부 라인(4300)으로 공급된 처리 유체는, 공급 라인과 제2배기 라인(7100, 7200)의 합류점에서 제2배기 라인(7100, 7200)을 통해 배기될 수 있다. 이때, 제어기(8000)는 분기점(7102. 7104)보다 하류에 설치된 공급용 개폐 밸브(4240, 4340)가 닫혀 있도록 제어할 수 있다. 제어기(8000)는, 처리 공간(3502)에서 기판(W)에 대해 처리 공정을 진행하기 전에, 처리 유체가 상부 라인(4200)과 하부 라인(4300)에 동시에 공급되도록 제어할 수 있다. 제어기(8000)는 처리 유체가 제2배기 라인(7100, 7200)으로 배기되는 동안 기판(W)은 상기 처리 공간으로 반입되도록 제어할 수 있다.
제어기(8000)는 처리 유체의 온도가 설정 온도로 승온될 때까지 처리 유체를 제2배기 라인(7100, 7200)을 통해 배기되도록 제어할 수 있다. 제어기(8000)는 처리 유체가 설정 온도 이상으로 가열된 경우 기판 처리 공정이 시작되도록 제어할 수 있다. 이때, 설정 온도는 처리 유체가 초임계 상태로 변화되기 시작하는 온도인 임계 온도보다 낮은 온도일 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 기판 처리 방법에 대해 상세히 설명한다.
도 13을 참고하면, 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 처리 유체를 제2배기 라인(7100, 7200)을 통해 배출하는 프리 배출 단계, 처리 유체를 처리 공간(3502)으로 공급하여 기판(W)을 처리하는 기판 처리 단계, 처리 공간(3502)을 열고 기판(W)을 반출하는 반출 단계를 포함할 수 있다.
프리 배출 단계에서는, 기판 처리 공정이 시작되기 전에 제2배기 라인(7100, 7200)을 통해 가열된 처리 유체가 배기될 수 있다. 이때, 처리 공간(3502)에는 기판(W)이 투입되어 있는 상태일 수 있다. 또는, 처리 공간(3502)에는 기판(W)이 투입되지 않은 상태일 수 있다. 프리 배출 단계는 처리 유체가 설정 온도로 승온될 때까지 진행될 수 있다. 또한, 프리 배출 단계에서 처리 유체가 상부 배기 라인(7100)과 하부 배기 라인(7200)에 동시에 공급되도록 제어될 수 있다.
처리 유체가 프리 배출 단계를 통해 설정 온도 이상으로 가열된 경우, 기판(W)에 대해 처리 공정이 수행되는 기판 처리 단계가 수행될 수 있다. 기판(W)에 대한 처리가 완료된 경우 처리 공간(3502)을 열고 기판을 반출하는 반출 단계가 진행될 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법은 상기 방법은, 복수의 기판(W)에 대하여 기판 처리 공정을 수행할 수 있다. 이때, 복수의 기판(W) 각각에 대하여 프리 배출 단계, 기판 처리 단계 및 기판 배출 단계가 수행될 수 있다. 즉, 처리 대상이 되는 복수의 기판 각각에 대하여 프리 공급 단계를 수행할 수 있다.
종래의 초임계 처리 장치에서는, 초임계 유체의 온도를 승온시키기 위해 공급 라인 상에 히터를 구비하고 있다. 그러나, 초임계 챔버의 고압 특성상 초임계 유체를 순환시켜 유체의 온도가 충분히 승온되지 않은 상태에서 기판 처리 공정이 진행되처 공정 불량 현상이 야기된다. 나아가, 순환 구조가 아니기 때문에 초임계 유체가 정체되면 유체의 온도가 저하되는 현상이 발생되어 공정 불량이 야기되는 문제가 있다. 또한, 복수의 기판 사이의 투입 간격이 다를 경우, 투입되는 기판마다 처리 유체의 온도가 상이하여 균일한 처리가 어려운 문제가 있다.
그러나, 본 발명에 따르면, 기판 처리 공정이 진행되기 전에 초임계 유체를 챔버(3500) 제2배기 라인(7100, 7200)을 통과하여 배기되도록 하여, 공급 라인을 흐르는 유체의 온도를 충분히 승온시킨 상태에서 기판을 투입 및 처리 공정 진행할 수 있어 상술한 문제를 해소할 수 있다. 또한, 초임계 유체의 프리 순환을 위해 별도의 드레인 라인을 설치하지 않더라도, 챔버에 연결된 공급 라인을 이용하여 초임계 유체를 선 공급하여 유체의 온도는 충분히 승온시킬 수 있어 장치의 간소화가 가능한 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 현상 처리를 효율적으로 수행할 수 있는 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 패턴들이 무너지거나 휘어지는 리닝(Leaning) 현상을 방지할 수 있는 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 현상 공정 그리고 초임계 공정을 효율적으로 수행할 수 있는 기판 처리 장치의 플랫폼(Platform)을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 기판의 비패턴면 세정이 가능한 기판 처리 장치의 플랫폼을 제공할 수 있다. 또한, 기판의 비패턴면에 오염물로 인한 역오염의 발생을 방지할 수 있다.
이상 상세한 설명은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 바탕으로 상세히 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 예에 한정되지 않으며, 기판을 처리하는 모든 장치에 적용 가능하다.

Claims (11)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간이 형성되는 챔버;
    상기 처리 공간에서 상기 기판을 지지하는 기판 지지 유닛;
    공급용 개폐 밸브가 설치되고 상기 챔버에 결합되어 상기 처리 공간으로 처리 유체를 공급하는 공급 라인;
    제1배기용 개폐 밸브가 설치되고, 상기 처리 공간에 결합되어 상기 처리 공간 내의 분위기를 배기하는 제1배기 라인;
    제2배기용 개폐 밸브가 설치되고, 상기 공급 라인으로부터 분기되어 상기 공급 라인 내의 처리 유체를 외부로 배기하는 제2배기 라인; 및
    상기 공급용 개폐 밸브, 상기 제1배기용 개폐 밸브 및 상기 제2배기용 개폐 밸브를 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 처리 공간에서 기판에 대해 처리 공정을 진행하기 전에, 상기 공급 라인으로 공급되는 처리 유체가 상기 제2배기 라인을 통해 배기되도록 상기 공급용 개폐 밸브, 상기 제1배기용 개폐 밸브 및 상기 제2배기용 개폐 밸브를 제어하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공급 라인은 상기 공급 라인 상에 설치되는 히터를 더 포함하고,
    상기 제2배기 라인은 상기 공급 라인으로부터 분기되고,
    상기 제2배기 라인이 상기 공급 라인으로부터 분기되는 분기점은, 상기 히터와 상기 공급용 개폐 밸브 사이에 위치하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1배기 라인은 상기 챔버의 하벽에 연결되고,
    상기 제2배기 라인은 상기 제1배기 라인에 연결되는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2배기 라인이 상기 제1배기 라인과 합류되는 합류점은, 상기 제1배기용 개폐 밸브보다 하류에 위치하는 기판 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 공급 라인은 상기 공급 라인 상에 설치되는 필터를 더 포함하고,
    상기 분기점은 상기 필터와 상기 공급용 개폐 밸브 사이에 위치하는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 처리 유체의 온도가 설정 온도로 승온될 때까지 상기 처리 유체를 상기 제2배기 라인을 통해 배기되도록 제어하는 기판 처리 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 공급 라인은 상기 챔버의 상벽에 연결되는 상부 라인과, 상기 챔버의 하벽에 연결되는 하부 라인을 포함하고,
    상기 제어기는, 상기 처리 공간에서 기판에 대해 처리 공정을 진행하기 전에, 상기 처리 유체가 상기 상부 라인과 상기 하부 라인에 동시에 공급되도록 제어하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제7항에 있어서,
    상기 처리 유체는 초임계 상태의 유체인 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 처리 유체가 상기 제2배기 라인으로 배기되는 동안 상기 기판은 상기 처리 공간으로 반입되는 기판 처리 장치.
  10. 제1항의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    처리 유체를 상기 제2배기 라인을 통해 배출하는 프리 배출 단계;
    상기 처리 유체를 상기 처리 공간으로 공급하여 기판을 처리하는 기판 처리 단계;
    상기 처리 공간을 열고 상기 기판을 반출하는 반출 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기판 처리 단계는 상기 처리 유체가 상기 프리 배출 단계에서 설정 온도 이상으로 가열된 후에 수행되는 기판 처리 방법.
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