KR20220128750A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 기판을 처리하는 방법은, 가압 단계와; 유동 단계와; 그리고, 감압 단계를 포함하고, 상기 가압 단계는, 바디의 내부 공간에 반입된 기판의 하부 영역으로 처리 유체를 공급하여 상기 내부 공간의 압력을 높이는 하부 공급 공정과; 그리고, 상기 내부 공간에 반입된 상기 기판의 상부 영역으로 상기 처리 유체를 공급하여 상기 내부 공간의 압력을 높이는 상부 공급 공정을 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TREATING A SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서, 웨이퍼 등의 기판에 사진, 식각, 애싱, 이온 주입, 그리고 박막 증착 등의 다양한 공정들을 통해 원하는 패턴을 기판 상에 형성한다. 각각의 공정에는 다양한 처리 액, 처리 가스들이 사용된다. 또한, 기판을 처리하는데 사용되는 사용되는 처리 액을 기판으로부터 제거하기 위해 기판에 대하여 건조 공정을 수행한다. 일반적으로, 기판으로부터 처리 액을 제거하기 위한 건조 공정은 기판을 고속으로 회전시키고, 기판의 회전에 의한 원심력으로 기판 상에 잔류하는 처리 액을 제거하는 회전 건조 공정을 포함한다. 그러나, 이러한 회전 건조 방식은 기판 상에 형성된 패턴에 리닝(Leaning) 현상이 발생될 위험이 크다. 이에, 최근에는 초임계 건조 공정이 이용되고 있다. 초임계 건조 공정은 고압, 그리고 고온의 분위기를 유지할 수 있는 챔버로 기판을 반입하고, 이후 기판 상에 초임계 상태의 이산화탄소를 공급하여 기판 상에 잔류하는 처리 액(예컨대, 유기 용제, 현상액 용매 등)을 제거한다. 초임계 상태의 이산화탄소는 높은 용해력과 침투성을 가진다. 이에, 기판 상에 초임계 상태의 이산화탄소가 공급되면, 이산화탄소는 기판 상의 패턴으로 쉽게 침투한다. 이에, 기판에 형성된 패턴과 패턴 사이에 잔류하는 처리 액을 기판으로부터 용이하게 제거할 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 초임계 건조 공정을 수행시 챔버 내 압력 변화를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 일반적인 초임계 건조 공정은 가압 단계(S100), 건조 단계(S200), 그리고 감압 단계(S300)를 포함한다. 가압 단계(S100)는 챔버 내로 이산화탄소를 공급하여 챔버 내 압력을 목표 압력인 제1압력(CP1)까지 상승시킨다. 제1압력(CP1)은 일반적으로 이산화탄소가 초임계 상태를 유지할 수 있는 임계 압력보다 높은 압력이다. 공정 단계(S200)에는 챔버 내 공간으로부터 이산화탄소를 배출, 그리고 챔버 내 공간으로 이산화탄소의 공급을 반복한다. 이에, 챔버 내 압력은 제1압력(CP1) 및 제2압력(CP2) 사이에서 변화한다. 감압 단계(S300)에는 챔버 내 공간으로부터 이산화탄소를 배출하여, 챔버 내 압력을 상압 정도까지 낮춘다. 상술한 바와 같이 일반적인 초임계 건조 공정은 공정 단계(S200)에서 챔버 내 압력을 반복하여 변경(분압 차에 의한 압력 스윙)함으로써 기판 상의 처리 액을 기판으로부터 제거한다.
일반적으로 가압 단계(S100)에는 도 2에 도시된 바와 같이 기판(W)의 하부 영역으로 이산화탄소(F)를 공급하여 챔버 내 공간의 압력을 높인다. 이는, 챔버 내 공간의 압력이 상술한 임계 압력에 이르지 못한 상태에서 기판(W)의 상부 영역으로 이산화탄소(F)가 공급되면 기판(W) 상면에 잔류하는 처리 액(L)이 형성하는 액막이 깨지거나, 처리 액(L)에 불균일한 건조가 발생할 수 있기 때문이다. 그러나, 기판 상에 잔류하는 처리 액(L)은, 가압 단계(S100)에서부터 증발이 시작된다. 즉, 상술한 바와 같이 기판(W)의 하부 영역으로 이산화탄소(F)가 공급되면, 공급된 이산화탄소(F)는 전체적으로 상승 기류를 형성한다. 상승 기류는 기판(W) 상의 처리 액(L)이 형성하는 액막을 봉긋한 형상으로 바꾼다. 상승 기류는 기판(W) 상에 많은 수의 디펙트(Defect)와 불균일한 건조 자국을 유발한다. 건조 자국은 액막의 두께가 상대적으로 얇은, 기판(W)의 가장자리 영역에서 빠르게 전파된다. 이와 같이 기판(W) 상에 발생된 건조 자국은 공정 단계(S200)에서 챔버 내 공간의 압력을 추가로 변동시키거나, 이산화탄소의 공급 유량 또는 공급 속도를 증가시키더라도 개선되지 않는다.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판에 대한 건조 처리 효율을 높일 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판 상에 잔류하는 처리 액을 효과적으로 제거할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판 상에 잔류하는 현상 액을 효과적으로 제거할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판에 대한 건조 공정을 수행하면서 기판 상에 건조 자국이 발생하는 것을 최소화 할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 기판을 처리하는 방법은, 챔버의 내부 공간으로 상기 기판을 반입한 이후, 상기 내부 공간으로 처리 유체를 공급하여 상기 내부 공간의 압력을 높이는 가압 단계와; 상기 내부 공간으로 상기 처리 유체를 공급하거나, 상기 내부 공간에서 상기 처리 유체를 배출하여 상기 처리 유체를 유동시키는 유동 단계와; 그리고, 상기 내부 공간에서 상기 처리 유체를 배출하여 상기 내부 공간의 압력을 낮추는 감압 단계를 포함하고, 상기 가압 단계는, 상기 내부 공간에 반입된 상기 기판의 하부 영역으로 상기 처리 유체를 공급하여 상기 내부 공간의 압력을 높이는 하부 공급 공정과; 그리고, 상기 내부 공간에 반입된 상기 기판의 상부 영역으로 상기 처리 유체를 공급하여 상기 내부 공간의 압력을 높이는 상부 공급 공정을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 상부 공급 공정은, 상기 하부 공급 공정 이후에 수행될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 가압 단계는, 상기 상부 공급 공정 이후, 상기 내부 공간에 공급된 상기 처리 유체를 배출하는 배출 공정을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 배출 공정은, 상기 상부 공급 공정과 연속적으로 수행될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 배출 공정은, 상기 내부 공간에 공급된 상기 처리 유체를 아래를 향하는 방향으로 상기 내부 공간으로부터 배출할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 상부 공급 공정은, 상기 처리 유체를 상기 기판의 상면을 향해 공급할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 가압 단계에는, 상기 내부 공간의 압력을 기 설정 압력까지 높이되, 상기 상부 공급 공정, 그리고 상기 배출 공정은, 상기 내부 공간의 압력이 상기 기 설정 압력에 이르기 전에 수행될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 상부 공급 공정, 그리고 상기 배출 공정에 의해 변동되는 상기 내부 공간의 압력 범위의 하한은, 상기 처리 유체가 초임계 상태로 상 변화하는 임계 압력보다 높을 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 상부 공급 공정, 그리고 상기 배출 공정에 의해 변동되는 상기 내부 공간의 압력 범위에는, 상기 처리 유체가 초임계 상태로 상 변화하는 임계 압력이 포함될 수 있다.
또한, 본 발명은 초임계 상태의 처리 유체를 이용하여 기판을 건조하는 기판 처리 방법을 제공한다. 기판 처리 방법은, 상면이 처리 액에 의해 웨팅(Wetting)된 상태의 상기 기판을 챔버의 내부 공간으로 반입하는 반송 단계와; 상기 반송 단계 이후, 상기 내부 공간으로 상기 처리 유체를 공급하여 상기 내부 공간의 압력을 설정 압력까지 높이는 가압 단계와; 상기 내부 공간으로 상기 처리 유체를 공급 및/또는 상기 내부 공간으로부터 상기 처리 유체를 배출하여 상기 처리 액을 상기 기판으로부터 제거하는 처리 단계를 포함하고, 상기 가압 단계는, 상기 내부 공간에 반입된 상기 기판의 상부 영역으로 상기 처리 유체를 공급하여 상기 내부 공간의 압력을 높이는 상부 공급 공정과; 그리고, 상기 내부 공간에 공급된 상기 처리 유체를 배출하는 배출 공정을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 가압 단계는, 상기 내부 공간에 반입된 상기 기판의 하부 영역으로 상기 처리 유체를 공급하여 상기 내부 공간의 압력을 높이는 하부 공급 공정을 더 포함하고, 상기 상부 공급 공정은, 상기 하부 공급 공정보다 더 늦은 시기에 수행될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 상부 공급 공정에서 공급되는 상기 처리 유체는, 아래를 향하는 방향으로 상기 기판의 상면에 공급될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 처리 유체는,이산화탄소(CO2)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 처리 액은, 현상 액일 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 현상 액은, N-부틸 아세트산(N-Butyl Acetate)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는, 내부 공간을 가지는 바디와; 상기 내부 공간에서 기판을 지지하는 지지 부재와; 상기 내부 공간으로 상기 기판을 건조하는 처리 유체를 공급하는 유체 공급 유닛과; 상기 내부 공간으로부터 상기 처리 유체를 배출하는 유체 배출 유닛과; 그리고, 상기 유체 공급 유닛, 그리고 상기 유체 배출 유닛을 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 유체 공급 유닛은, 상기 지지 부재에 지지된 상기 기판의 상부 영역으로 상기 처리 유체를 공급하는 상부 공급 라인과; 그리고, 상기 지지 부재에 지지된 상기 기판의 하부 영역으로 상기 처리 유체를 공급하는 하부 공급 라인을 포함하고, 상기 제어기는, 상기 내부 공간에 상기 기판이 반입된 이후, 상기 내부 공간의 압력을 설정 압력까지 높이는 가압 단계를 수행하는 동안, 상기 상부 공급 라인의 상기 처리 유체의 공급 및 상기 유체 배출 유닛의 상기 처리 유체의 배출이 각각 적어도 1회 이상 수행되도록 상기 유체 공급 유닛, 그리고 상기 유체 배출 유닛을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 가압 단계를 수행하는 동안 상기 하부 공급 라인의 상기 처리 유체의 공급이 수행되고, 상기 상부 공급 라인의 상기 처리 유체의 공급 시점이 상기 하부 공급 라인의 상기 처리 유체의 공급 시점보다 늦도록 상기 유체 공급 유닛을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 상부 공급 라인은, 상기 처리 유체의 공급이 상기 지지 부재에 지지된 상기 기판의 상면을 향하도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 유체 배출 유닛은, 상기 내부 공간과 연통하는 유체 배출 라인과; 그리고, 상기 유체 배출 라인에 설치되는 배출 밸브를 포함하고, 상기 유체 배출 라인은, 상기 처리 유체를 배출시 상기 처리 유체가 상기 내부 공간의 위에서 아래를 향하는 방향으로 흐르도록 구성될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 장치는, 상기 내부 공간에 공급된 상기 처리 유체가 초임계 상태로 전환 또는 상기 초임계 상태를 유지할 수 있도록 상기 내부 공간의 온도를 높이는 가열 부재를 더 포함하되, 상기 유체 공급 유닛이 공급하는 상기 처리 유체는, 이산화탄소(CO2)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판에 대한 건조 처리 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판 상에 잔류하는 처리 액을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판 상에 잔류하는 현상 액을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판에 대한 건조 공정을 수행하면서 기판 상에 건조 자국이 발생하는 것을 최소화 할 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 일반적인 초임계 건조 공정을 수행시 챔버 내 압력 변화를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 가압 단계에서 발생하는 상승 기류 및 가압 단계에서 기판 상에 형성된 액막의 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 3의 액 처리 챔버의 일 실시 예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 도 3의 건조 챔버의 일 실시 예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 플로우 차트이다.
도 7은 도 6의 액 처리 단계를 수행하는 액 처리 챔버의 모습을 보여주는 도면이다.
도 8은 도 6의 건조 단계에 대한 상세 플로우 차트이다.
도 9는 본 발명의 건조 단계를 수행하는 동안 바디의 내부 공간의 압력 변화의 일 예를 보여주는 그래프이다.
도 10은 도 8, 그리고 도 9의 하부 공급 공정을 수행하는 건조 챔버의 모습을 보여주는 도면이다.
도 11은 도 8, 그리고 도 9의 배출 공정을 수행하는 건조 챔버의 모습을 보여주는 도면이다.
도 12는 도 8, 그리고 도 9의 상부 공급 공정을 수행하는 건조 챔버의 모습을 보여주는 도면이다.
도 13은 본 발명의 건조 단계를 수행하는 동안 바디의 내부 공간의 압력 변화의 다른 예를 보여주는 그래프이다.
도 14는 본 발명의 건조 단계를 수행하는 동안 바디의 내부 공간의 압력 변화의 다른 예를 보여주는 그래프이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는 도 3 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 3을 참조하면, 기판 처리 장치는 인덱스 모듈(10), 처리 모듈(20), 그리고 제어기(30)를 포함한다. 상부에서 바라볼 때, 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)은 일 방향을 따라 배치된다. 이하, 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)이 배치된 방향을 제1방향(X)이라 하고, 상부에서 바라볼 때 제1방향(X)과 수직한 방향을 제2방향(Y)이라 하고, 제1방향(X) 및 제2방향(Y)에 모두 수직한 방향을 제3방향(Z)이라 한다.
인덱스 모듈(10)은 기판(W)이 수납된 용기(C)로부터 기판(W)을 처리 모듈(20)로 반송하고, 처리 모듈(20)에서 처리가 완료된 기판(W)을 용기(C)로 수납한다. 인덱스 모듈(10)의 길이 방향은 제2방향(Y)으로 제공된다. 인덱스 모듈(10)은 로드포트(12)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(C)는 로드포트(12)에 놓인다. 로드포트(12)는 복수 개가 제공될 수 있으며, 복수의 로드포트(12)는 제2방향(Y)을 따라 배치될 수 있다.
용기(C)로는 전면 개방 일체 식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다. 용기(C)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(Y)으로 제공된 가이드 레일(124)이 제공되고, 인덱스 로봇(120)은 가이드 레일(124) 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, 제3방향(Z)을 축으로 한 회전, 그리고 제3방향(Z)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 핸드(122)는 복수 개가 상하 방향으로 이격되게 제공되고, 핸드(122)들은 서로 독립적으로 전진 및 후진이동할 수 있다.
제어기(30)는 기판 처리 장치를 제어할 수 있다. 제어기(30)는 기판 처리 장치의 제어를 실행하는 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 프로세스 컨트롤러와, 오퍼레이터가 기판 처리 장치를 관리하기 위해서 커맨드 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 기판 처리 장치의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 유저 인터페이스와, 기판 처리 장치에서 실행되는 처리를 프로세스 컨트롤러의 제어로 실행하기 위한 제어 프로그램이나, 각종 데이터 및 처리 조건에 따라 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉 처리 레시피가 저장된 기억부를 구비할 수 있다. 또한, 유저 인터페이스 및 기억부는 프로세스 컨트롤러에 접속되어 있을 수 있다. 처리 레시피는 기억 부 중 기억 매체에 기억되어 있을 수 있고, 기억 매체는, 하드 디스크이어도 되고, CD-ROM, DVD 등의 가반성 디스크나, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리 일 수도 있다.
제어기(30)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 수행할 수 있도록 기판 처리 장치를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어기(30)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 수행할 수 있도록 유체 공급 유닛(530), 유체 배출 유닛(550)을 제어할 수 있다.
처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(200), 반송 챔버(300), 액 처리 챔버(400), 그리고 건조 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. 액 처리 챔버(400)는 기판(W) 상에 액을 공급하여 기판(W)을 액 처리하는 액 처리 공정을 수행한다. 건조 챔버(500)는 기판(W) 상에 잔류하는 액을 제거하는 건조 공정을 수행한다. 반송 챔버(300)는 버퍼 유닛(200), 액 처리 챔버(400), 그리고 건조 챔버(500) 간에 기판(W)을 반송한다.
반송 챔버(300)는 그 길이 방향이 제1방향(X)으로 제공될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 인덱스 모듈(10)과 반송 챔버(300) 사이에 배치될 수 있다. 액 처리 챔버(400)와 건조 챔버(500)는 반송 챔버(300)의 측부에 배치될 수 있다. 액 처리 챔버(400)와 반송 챔버(300)는 제2방향(Y)을 따라 배치될 수 있다. 건조 챔버(500)와 반송 챔버(300)는 제2방향(Y)을 따라 배치될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 반송 챔버(300)의 일단에 위치될 수 있다.
일 예에 의하면, 액 처리 챔버(400)들은 반송 챔버(300)의 양측에 배치되고, 건조 챔버(500)들은 반송 챔버(300)의 양측에 배치되며, 액 처리 챔버(400)들은 건조 챔버(500)들보다 버퍼 유닛(200)에 더 가까운 위치에 배치될 수 있다. 반송 챔버(300)의 일측에서 액 처리 챔버(400)들은 제1방향(X) 및 제3방향(Z)을 따라 각각 A X B(A, B는 각각 1 또는 1보다 큰 자연수) 배열로 제공될 수 있다. 또한, 반송 챔버(300)의 일측에서 건조 챔버(500)들은 제1방향(X) 및 제3방향(Z)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 액 처리 챔버(400)들만 제공되고, 그 타측에는 건조 챔버(500)들만 제공될 수 있다.
반송 챔버(300)는 반송 로봇(320)을 가진다. 반송 챔버(300) 내에는 길이 방향이 제1방향(X)으로 제공된 가이드 레일(324)이 제공되고, 반송 로봇(320)은 가이드 레일(324) 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, 제3방향(Z)을 축으로 한 회전, 그리고 제3방향(Z)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 핸드(322)는 복수 개가 상하 방향으로 이격되게 제공되고, 핸드(322)들은 서로 독립적으로 전진 및 후진이동할 수 있다.
버퍼 유닛(200)은 기판(W)이 놓이는 버퍼(220)를 복수 개 구비한다. 버퍼(220)들은 제3방향(Z)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 4는 도 1의 액 처리 챔버의 일 실시 예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 액 처리 챔버(400)는 하우징(410), 컵(420), 지지 유닛(440), 액 공급 유닛(460), 그리고 승강 유닛(480)을 가진다.
하우징(410)은 기판(W)이 처리되는 내부 공간을 가질 수 있다. 하우징(410)은 대체로 육면체의 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 하우징(410)은 직육면체의 형상을 가질 수 있다. 또한, 하우징(410)에는 기판(W)이 반입되거나, 반출되는 개구(미도시)가 형성될 수 있다. 또한, 하우징(410)에는 개구를 선택적으로 개폐하는 도어(미도시)가 설치될 수 있다.
컵(420)은 상부가 개방된 통 형상을 가질 수 있다. 컵(420)은 처리 공간을 가지고, 기판(W)은 처리 공간 내에서 액 처리 될 수 있다. 지지 유닛(440)은 처리 공간에서 기판(W)을 지지한다. 액 공급 유닛(460)은 지지 유닛(440)에 지지된 기판(W) 상으로 처리 액을 공급한다. 처리 액은 복수 종류로 제공되고, 기판(W) 상으로 순차적으로 공급될 수 있다. 승강 유닛(480)은 컵(420)과 지지 유닛(440) 간의 상대 높이를 조절한다.
일 예에 의하면, 컵(420)은 복수의 회수통(422, 424, 426)을 가진다. 회수통들(422, 424, 426)은 각각 기판 처리에 사용된 액을 회수하는 회수 공간을 가진다. 각각의 회수통들(422, 424, 426)은 지지 유닛(440)을 감싸는 링 형상으로 제공된다. 액 처리 공정이 진행시 기판(W)의 회전에 의해 비산되는 처리 액은 각 회수통(422, 424, 426)의 유입구(422a, 424a, 426a)를 통해 회수 공간으로 유입된다. 일 예에 의하면, 컵(420)은 제1회수통(422), 제2회수통(424), 그리고 제3회수통(426)을 가진다. 제1회수통(422)은 지지 유닛(440)을 감싸도록 배치되고, 제2회수통(424)은 제1회수통(422)을 감싸도록 배치되고, 제3회수통(426)은 제2회수통(424)을 감싸도록 배치된다. 제2회수통(424)으로 액을 유입하는 제2유입구(424a)는 제1회수통(422)으로 액을 유입하는 제1유입구(422a)보다 상부에 위치되고, 제3회수통(426)으로 액을 유입하는 제3유입구(426a)는 제2유입구(424a)보다 상부에 위치될 수 있다.
지지 유닛(440)은 지지판(442)과 구동축(444)을 가진다. 지지판(442)의 상면은 대체로 원형으로 제공되고 기판(W)보다 큰 직경을 가질 수 있다. 지지판(442)의 중앙부에는 기판(W)의 후면을 지지하는 지지핀(442a)이 제공되고, 지지핀(442a)은 기판(W)이 지지판(442)으로부터 일정 거리 이격되도록 그 상단이 지지판(442)으로부터 돌출되게 제공된다. 지지판(442)의 가장자리부에는 척핀(442b)이 제공된다. 척핀(442b)은 지지판(442)으로부터 상부로 돌출되게 제공되며, 기판(W)이 회전될 때 기판(W)이 지지 유닛(440)으로부터 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 구동축(444)은 구동기(446)에 의해 구동되며, 기판(W)의 저면 중앙과 연결되며, 지지판(442)을 그 중심축을 기준으로 회전시킨다.
일 예에 의하면, 액 공급 유닛(460)은 노즐(462)을 포함할 수 있다. 노즐(462)은 기판(W)으로 처리 액을 공급할 수 있다. 처리 액은 케미칼, 린스 액 또는 유기 용제일 수 있다. 케미칼은 강산 또는 강염기의 성질을 가지는 케미칼일 수 있다. 또한, 린스 액은 순수 일 수 있다. 또한, 유기 용제는 이소프로필알코올(IPA)일 수 있다. 또한, 액 공급 유닛(460)이 공급하는 처리 액은 용매 일 수 있다. 예컨대, 액 공급 유닛(460)이 공급하는 처리 액은 현상 액일 수 있다. 예컨대, 액 공급 유닛(460)이 공급하는 현상 액은 N-부틸 아세트산(N-Butyl Acetate)을 포함할 수 있다.
또한, 액 공급 유닛(460)은 복수의 노즐(462)들을 포함할 수 있고, 각각의 노즐(462)들에서는 서로 상이한 종류의 처리 액을 공급할 수 있다. 예컨대, 노즐(462)들 중 어느 하나에서는 케미칼을 공급하고, 노즐(462)들 중 다른 하나에서는 린스 액을 공급하고, 노즐(462)들 중 또 다른 하나에서는 유기 용제를 공급할 수 있다. 또한, 제어기(30)는 노즐(462)들 중 다른 하나에서 기판(W)으로 린스 액을 공급한 이후, 노즐(462)들 중 또 다른 하나에서 유기 용제를 공급하도록 액 공급 유닛(460)을 제어할 수 있다. 이에, 기판(W) 상에 공급된 린스 액은 표면 장력이 작은 유기 용제로 치환될 수 있다. 또한, 노즐(462)들 중 어느 하나에서는 현상 액을 공급할 수 있다.
승강 유닛(480)은 컵(420)을 상하 방향으로 이동시킨다. 컵(420)의 상하 이동에 의해 컵(420)과 기판(W) 간의 상대 높이가 변경된다. 이에 의해 기판(W)에 공급되는 액의 종류에 따라 처리액을 회수하는 회수통(422, 424, 426)이 변경되므로, 액들을 분리회수할 수 있다. 상술한 바와 달리, 컵(420)은 고정 설치되고, 승강 유닛(480)은 지지 유닛(440)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
도 5는 도 3의 건조 챔버의 일 실시 예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 건조 챔버(500)는 초임계 상태의 처리 유체(F)를 이용하여 기판(W) 상에 잔류하는 처리 액을 제거할 수 있다. 제거되는 처리 액은 상술한 케미칼, 린스 액, 유기 용제, 그리고 현상 액 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 처리 유체(F)는 이산화탄소(CO2)를 포함할 수 있다. 예컨대, 건조 챔버(500)는 초임계 상태의 이산화탄소(CO2)를 이용하여 기판(W) 상에 잔류하는 N-부틸 아세트산인 현상 액을 기판(W)으로부터 제거할 수 있다.
건조 챔버(500)는 바디(510), 가열 부재(520), 유체 공급 유닛(530), 지지 부재(540), 유체 배출 유닛(550), 그리고 승강 부재(560)를 포함할 수 있다.
바디(510)는 기판(W)이 처리되는 내부 공간(511)을 가질 수 있다. 바디(510)는 기판(W)이 처리되는 내부 공간(511)을 제공할 수 있다. 바디(510)는 초임계 상태의 처리 유체(F)에 의해 기판(W)이 건조 처리되는 내부 공간(511)을 제공할 수 있다. 바디(510)는 챔버(Chamber)로도 지칭될 수 있다.
바디(510)는 상부 바디(512), 그리고 하부 바디(514)를 포함할 수 있다. 상부 바디(512), 그리고 하부 바디(514)는 서로 조합되어 상기 내부 공간(511)을 형성할 수 있다. 상부 바디(512), 그리고 하부 바디(514) 중 어느 하나는 승강 부재(560)와 결합되어 상하 방향으로 이동될 수 있다. 예컨대, 하부 바디(514)는 승강 부재(560)와 결합되어, 승강 부재(560)에 의해 상하 방향으로 이동될 수 있다. 이에, 바디(510)의 내부 공간(511)은 선택적으로 밀폐 될 수 있다. 상술한 예에서는 하부 바디(514)가 승강 부재(560)와 결합되어 상하 방향으로 이동하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상부 바디(512)가 승강 부재(560)와 결합되어 상하 방향으로 이동할 수도 있다.
가열 부재(520)는 내부 공간(511)으로 공급되는 처리 유체(F)를 가열할 수 있다. 가열 부재(520)는 바디(510)의 내부 공간(511) 온도를 높일 수 있다. 가열 부재(520)가 내부 공간(511)의 온도를 높이므로써, 내부 공간(511)에 공급된 처리 유체(F)는 초임계 상태로 전환되거나, 초임계 상태를 유지할 수 있다.
또한, 가열 부재(520)는 바디(510) 내에 매설될 수 있다. 예컨대, 가열 부재(520)는 상부 바디(512), 그리고 하부 바디(514) 중 어느 하나에 매설될 수 있다. 예컨대, 가열 부재(520)는 하부 바디(514) 내에 제공될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고 가열 부재(520)는 내부 공간(511)의 온도를 승온시킬 수 있는 다양한 위치에 제공될 수 있다. 또한, 가열 부재(520)는 히터 일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 가열 부재(520)는 내부 공간(511)의 온도를 승온시킬 수 있는 공지된 장치로 다양하게 변형될 수 있다.
유체 공급 유닛(530)은 바디(510)의 내부 공간(511)으로 처리 유체(F)를 공급할 수 있다. 유체 공급 유닛(530)이 공급하는 처리 유체(F)는 이산화탄소(CO2)를 포함할 수 있다. 유체 공급 유닛(530)은 유체 공급원(531), 제1공급 라인(533), 제1공급 밸브(535), 제2공급 라인(537), 그리고 제2공급 밸브(539)를 포함할 수 있다.
유체 공급원(531)은 바디(510)의 내부 공간(511)으로 공급되는 처리 유체(F)를 저장하고 또는 내부 공간(511)으로 처리 유체(F)를 공급 할 수 있다. 유체 공급원(531)은 제1공급 라인(533) 및/또는 제2공급 라인(537)을 매개로 내부 공간(511)에 처리 유체(F)를 공급할 수 있다. 또한, 제1공급 라인(533)에는 제1공급 밸브(535)가 설치될 수 있다. 또한, 제2공급 라인(537)에는 제2공급 밸브(539)가 설치될 수 있다. 제1공급 밸브(535)와 제2공급 밸브(539)는 온/오프 밸브, 예컨대 개폐 밸브일 수 있다. 선택적으로, 제1공급 밸브(535)와 제2공급 밸브(539)는 유량 제어 밸브일 수도 있다. 제1공급 밸브(535)와 제2공급 밸브(539)의 개폐에 따라, 제1공급 라인(533) 또는 제2공급 라인(537)에 선택적으로 처리 유체(F)가 흐를 수 있다.
제1공급 라인(533)은 일 단이 내부 공간(511)과 연통할 수 있다. 제1공급 라인(533)은 바디(510)의 내부 공간(511)의 상부에서 건조용 가스인 처리 유체(F)를 공급하는 상부 공급 라인일 수 있다. 제1공급 라인(533) 중 적어도 일부는 상부 바디(512)에 제공될 수 있다. 또한, 제1공급 라인(533)은 처리 유체(F)의 공급이 지지 부재(540)에 지지된 기판(W)의 상면을 향하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제1공급 라인(533)으로부터 공급되는 처리 유체(F)는 기판(W)의 상면으로 공급될 수 있다. 제1공급 라인(533)으로부터 공급되는 처리 유체(F)는 위에서 아래를 향하는 방향으로 흐를 수 있다. 예컨대, 제1공급 라인(533)으로부터 공급되는 처리 유체(F)는 내부 공간(511)에서 지지된 기판(W)의 상부 영역으로부터 기판(W)의 하부 영역을 향하는 방향으로 흐를 수 있다.
제2공급 라인(537)은 일단이 내부 공간(511)과 연통할 수 있다. 제2공급 라인(537)은 바디(510)의 내부 공간(511)의 하부에서 건조용 가스인 처리 유체(F)를 공급하는 하부 공급 라인일 수 있다. 제2공급 라인(537) 중 적어도 일부는 하부 바디(514)에 제공될 수 있다. 또한, 제2공급 라인(537)는 처리 유체(F)의 공급이 지지 부재(540)에 지지된 기판(W)의 하부 영역을 향하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 제2공급 라인(537)으로부터 공급되는 처리 유체(F)는 아래에서 위를 향하는 방향으로 흐를 수 있다. 예컨대, 제2공급 라인(537)으로부터 공급되는 처리 유체(F)는 내부 공간(511)에서 지지된 기판(W)의 하부 영역으로부터 기판(W)의 상부 영역을 향하는 방향으로 흐를 수 있다.
상술한 예에서는 하나의 유체 공급원(531)에 제1공급 라인(533), 그리고 제2공급 라인(537)이 연결되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 유체 공급원(531)은 복수로 제공되고, 제1공급 라인(533)은 복수의 유체 공급원(531) 중 어느 하나와 연결되고, 제2공급 라인(537)은 유체 공급원(531)들 중 다른 하나와 연결될 수도 있다.
또한, 상술한 예에서 언급한 제1공급 라인(533), 제2공급 라인(537), 또는 제1공급 라인(533)과 제2공급 라인(537)이 연결되는 지점과 유체 공급원(531) 사이의 라인에는 압력 센서, 온도 센서, 유량 조절 밸브, 오리피스, 히터 등의 기재가 다양하게 설치 및 배치될 수 있다.
지지 부재(540)는 내부 공간(511)에서 기판(W)을 지지할 수 있다. 지지 부재(540)는 내부 공간(511)에서 기판(W)의 가장자리 영역을 지지할 수 있도록 구성될 수 있다. 예컨대, 지지 부재(540)는 내부 공간(511)에서 기판(W)의 가장자리 영역 하면을 지지할 수 있도록 구성될 수 있다.
유체 배출 유닛(550)은 바디(510)의 내부 공간(511)으로부터 처리 유체(F)를 외부로 배출할 수 있다. 유체 배출 유닛(550)은 유체 배출 라인(551), 그리고 배출 밸브(553)를 포함할 수 있다. 유체 배출 라인(551)은 일 단이 내부 공간(511)과 연통할 수 있다. 유체 배출 라인(551)의 적어도 일부는 하부 바디(514)에 제공될 수 있다. 유체 배출 라인(551)은 처리 유체(F)를 내부 공간(511)으로부터 배출시, 처리 유체(F)가 내부 공간(511)의 위에서 아래를 향하는 방향으로 흐르도록 구성될 수 있다.
또한, 유체 배출 라인(551)에는 배출 밸브(553)가 설치될 수 있다. 배출 밸브(553)는 온/오프 밸브, 예컨대 개폐 밸브일 수 있다. 배출 밸브(553)는 유량 조절 밸브일 수도 있다. 유체 배출 라인(551)에는 오리피스, 압력 센서, 온도 센서, 펌프 등의 기재가 다양하게 설치 및 배치될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법에 대하여 설명한다. 이하에서 설명하는 기판 처리 방법은 기판 처리 장치가 수행할 수 있다. 상술한 바와 같이 제어기(30)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 기판 처리 장치가 수행할 수 있도록, 기판 처리 장치를 제어할 수 있다.
도 6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 플로우 차트이다. 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법은 액 처리 단계(S10), 반송 단계(S20), 그리고 건조 단계(S30)를 포함할 수 있다.
액 처리 단계(S10)는 기판(W)으로 처리 액을 공급하여 기판(W)을 액 처리 하는 단계이다. 액 처리 단계(S10)는 액 처리 챔버(400)에서 수행될 수 있다. 예컨대, 액 처리 단계(S10)에는 회전하는 기판(W)으로 처리 액(L)을 공급하여 기판(W)을 액 처리 할 수 있다(도 7 참조). 액 처리 단계(S10)에서 공급되는 처리 액(L)은 상술한 케미칼, 린스 액, 유기 용제, 그리고 현상 액 중 적어도 어느 하나 이상일 수 있다. 예컨대, 액 처리 단계(S10)에서는 회전하는 기판(W)으로 린스 액을 공급하여 기판(W)을 린스 처리 할 수 있다. 이후, 회전하는 기판(W)으로 유기 용제를 공급하여 기판(W) 상에 잔류하는 린스 액을 유기 용제로 치환할 수 있다. 또한, 예컨대, 액 처리 단계(S10)에서는 회전하는 기판(W)으로 현상 액을 공급하여 기판(W)을 현상 처리 할 수 있다.
반송 단계(S20)는 기판(W)을 반송하는 단계이다. 반송 단계(S20)는 액 처리가 수행된 기판(W)을 건조 챔버(500)로 반송하는 단계 일 수 있다. 예컨대, 반송 단계(S20)에는 반송 로봇(320)이 기판(W)을 액 처리 챔버(400)에서 건조 챔버(500)의 내부 공간(511)으로 기판(W)을 반송할 수 있다. 반송 단계(S20)의 반송 대상인 기판(W) 상에는 처리 액(L)이 잔류할 수 있다. 예컨대, 기판(W) 상에는 유기 용제가 잔류할 수 있다. 예컨대, 기판(W) 상에는 현상 액이 잔류할 수 있다. 즉, 기판(W)은, 그 상면이 현상 액 또는 유기 용제에 웨팅(Wetting)된 상태로 건조 챔버(500)로 반송될 수 있다. 이와 같이 기판(W)이 웨팅(Wetting)된 상태로 건조 챔버(500)로 반송되어 기판(W) 상에 형성된 패턴(Pattern)에 리닝(Leaning) 현상이 발생하는 것을 최소화 할 수 있다.
건조 단계(S30)는 내부 공간(511)에 기판(W)이 반입된 이후, 초임계 상태의 처리 유체(F)를 이용하여 기판(W)을 건조하는 단계이다. 건조 단계(S30)는 건조 챔버(500)에서 수행될 수 있다. 건조 단계(S30)에서는 바디(510)의 내부 공간(511)에서 기판(W)으로 처리 유체(F)를 공급하여 기판(W)을 건조할 수 있다. 예컨대, 건조 단계(S30)에는 내부 공간(511)으로 초임계 상태의 처리 유체(F)가 기판(W)으로 전달될 수 있다. 기판(W)으로 전달된 초임계 상태의 처리 유체(F)는 기판(W)의 상면에 잔류하는 처리 액(L)과 혼합된다. 그리고 처리 액(L)과 혼합된 처리 유체(F)가 내부 공간(511)으로부터 배출되면서, 처리 액(L)은 기판(W)으로부터 제거될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 건조 단계(S30)에 대하여 보다 상세히 설명한다. 도 8은 도 6의 건조 단계에 대한 상세 플로우 차트이고, 도 9는 본 발명의 건조 단계를 수행하는 동안 바디의 내부 공간의 압력 변화의 일 예를 보여주는 그래프이다. 도 8, 그리고 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 건조 단계(S30)는 가압 단계(S31), 유동 단계(S32), 그리고 감압 단계(S33)를 포함할 수 있다. 가압 단계(S31), 유동 단계(S32), 그리고 감압 단계(S33)는 순차적으로 수행될 수 있다.
가압 단계(S31)는 내부 공간(511)의 압력을 기 설정 압력, 예컨대 제1압력(P1)까지 높이는 단계일 수 있다. 가압 단계(S31)는 내부 공간(511)에 기판(W)이 반입된 이후 수행될 수 있다. 가압 단계(S31)에는 내부 공간(511)으로 처리 유체(F)를 내부 공간(511)으로 공급하여 내부 공간(511)의 제1압력(P1)까지 높일 수 있다.
가압 단계(S31)는 하부 공급 공정(S31-1), 배출 공정(S31-2), 그리고 상부 공급 공정(S31-3)을 포함할 수 있다.
하부 공급 공정(S31-1)은 기판(W)의 하부 영역으로 처리 유체(F)를 공급하여 내부 공간(511)의 압력을 높이는 공정일 수 있다. 하부 공급 공정(S31-1)에는 제2공급 라인(537)이 기판(W)의 하부 영역으로 처리 유체(F)를 공급할 수 있다(도 10 참조). 하부 공급 공정(S31-1)시 제1공급 밸브(535)는 오프(Off)되고, 제2공급 밸브(539)는 온(On)되고, 배출 밸브(553)는 오프(Off)될 수 있다. 또한, 하부 공급 공정(S31-1) 시, 하부 공급 라인인 제2공급 라인(537)이 처리 유체(F)를 내부 공간(511)의 아래에서 위를 향하는 방향으로 공급하므로 내부 공간(511)에는 상승 기류가 발생할 수 있다. 이러한 상승 기류로 인하여 기판(W)의 상면에 처리 액(L)에 의해 형성된 액막은 위로 봉긋한 형상을 가질 수 있다.
배출 공정(S31-2)은 하부 공급 공정(S31-1) 이후에 수행될 수 있다. 배출 공정(S31-2)에는 배출 라인(551)이 내부 공간(511)으로부터 처리 유체(F)를 배출할 수 있다(도 11 참조). 배출 공정(S31-2)시 제1공급 밸브(535)는 오프(Off)되고, 제2공급 밸브(539)는 오프(Off)되고, 배출 밸브(553)는 온(On)될 수 있다. 즉, 배출 공정(S31-2)은 내부 공간(511)의 압력을 낮추는 공정일 수 있다. 또한, 배출 공정(S31-2) 시, 배출 라인(551)이 내부 공간(511)의 위에서 아래를 향하는 방향으로 처리 유체(F)를 배출하므로 내부 공간(511)에는 하강 기류가 발생할 수 있다. 이러한 하강 기류로 인하여 기판(W)의 상면에 처리 액(L)에 의해 형성된 액막은 아래를 향하는 방향으로 눌려질 수 있다. 즉, 기판(W) 상에 형성된 액막이 평탄해 질 수 있다.
상부 공급 공정(S31-3)은 기판(W)의 상부 영역으로 처리 유체(F)를 공급하여 내부 공간(511)의 압력을 높이는 공정일 수 있다. 상부 공급 공정(S31-3)에는 기판(W)의 상면으로 처리 유체(F)를 공급할 수 있다. 상부 공급 공정(S31-3)에는 제1공급 라인(533)이 기판(W)의 하부 영역으로 처리 유체(F)를 공급할 수 있다(도 12 참조). 상부 공급 공정(S31-3)시 제1공급 밸브(535)는 온(On)되고, 제2공급 밸브(539)는 오프(Off)되고, 배출 밸브(553)는 오프(Off)될 수 있다. 또한, 상부 공급 공정(S31-3) 시, 상부 공급 라인인 제1공급 라인(533)이 처리 유체(F)를 내부 공간(511)의 위에서 아래를 향하는 방향으로 공급하므로 내부 공간(511)에는 하강 기류가 발생할 수 있다. 이러한 하강 기류로 인하여 기판(W)의 상면에 처리 액(L)에 의해 형성된 액막은 아래를 향하는 방향으로 눌려질 수 있다. 즉, 기판(W) 상에 형성된 액막이 평탄해 질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가압 단계(S31)에는 하부 공급 공정(S31-1)이 수행된 이후에, 상부 공급 공정(S31-3) 및 배출 공정(S31-2)이 각각 적어도 1회 이상 반복하여 수행될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가압 단계(S31)는 분압 차에 의해 압력이 변동하는 압력 펄싱 구간(t1~t6)을 포함할 수 있다. 하부 공급 공정(S31-1) 만으로 내부 공간(511)의 압력을 목표한 제1압력(P1)까지 높이게 되면, 상승 기류에 의해 기판(W) 상에 잔류하는 처리 액(L)은 위로 봉긋한 형상으로 변화하고, 또한 기판(W)의 가장자리 영역에 건조 자국, 또는 다수의 디펙트(Defect)들이 발생할 수 있다.
그러나, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상술한 상부 공급 공정(S31-3), 그리고 배출 공정(S31-2)을 내부 공간(511)의 압력이 기 설정된 압력인 제1압력(P1)에 이르기 전(유동 단계(S32)에 진입하기 전)에 수행할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예는 가압 단계(S31)에서 하강 기류를 형성하는 상부 공급 공정(S31-3) 및 배출 공정(S31-2)이 각각 적어도 1회 이상 반복하여 수행됨으로써, 가압 단계(S31)에서 기판(W) 상에 잔류하는 처리 액(L)의 퍼짐을 균일하게 퍼뜨릴 수 있다. 즉, 액막의 두께를 안정화 시킬 수 있다. 다시 말해, 액막의 두께를 비교적 평탄하게 만들 수 있다. 이에, 처리 액(L)의 불균일한 증발이 최소화 될 수 있다. 이에, 가압 단계(S31)에서 상술한 건조 자국 또는 다수의 디펙트(Defect)들이 발생할 위험을 최소화 할 수 있다. 또한, 배출 공정(S31-2)과 상부 공급 공정(S31-3)에 대하여 연속적으로 수행될 수 있다. 이 경우, 내부 공간(511)에서의 하강 기류가보다 강하게 발생하여 기판(W) 상에 잔류하는 처리 액(L)의 퍼짐이 보다 효율적으로 발생할 수 있다. 또한, 압력 펄싱 구간(t1 ~ t6)에서 처리 액(L)의 액막이 반복하여 유동하게 되므로, 처리 액(L)의 액막이 경화되는 것 또한 최소화 할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 압력 펄싱 구간(t1 ~ t6)의 내부 공간(511)의 압력 범위의 하한은 처리 유체(F)가 초임계 상태로 전환되는 임계 압력(CP, 예컨대, 약 73.8 Bar) 이상, 보다 구체적으로는 임계 압력(CP)보다 높을 수 있다. 다시 말해, 상부 공급 공정(S31-3), 그리고 배출 공정(S31-2)에 의해 변동되는 내부 공간(511)의 압력 범위의 하한은 임계 압력(CP)보다 높을 수 있다. 또한, 상부 공급 공정(S31-3), 그리고 배출 공정(S31-2)에 의해 변동되는 내부 공간(511)의 압력 범위의 상한은 약 73.8 Bar 내지 약 93.8 Bar 정도일 수 있다.
즉, 본 발명의 압력 펄싱 구간(t1 ~ t6)은 처리 액(L)과 초임계 상태의 처리 유체(F)의 혼합이 진행될 때(즉, 처리 액(L)의 표면 장력이 크지 않을 때) 실행되어 기판(W)의 표면과 처리 액(L)의 간의 부착이 최소화 될 수 있다. 이에, 기판(W) 상의 파티클 및 부산물에 의한 디펙트(Defect)를 최소화 할 수 있다.
유동 단계(S32)는 가압 단계(S31) 이후에 수행될 수 있다. 유동 단계(S32)에는 내부 공간(511)으로 처리 유체(F)를 공급하거나, 내부 공간(511)에서 처리 유체(F)를 배출할 수 있다. 예컨대, 유동 단계(S32)에서 내부 공간(511)으로 처리 유체(F)를 공급하는 동안에는 내부 공간(511)에서 처리 유체(F)의 배출이 이루어지지 않을 수 있다. 또한, 유동 단계(S32)에서 내부 공간(511)으로부터 처리 유체(F)를 배출하는 동안에는 내부 공간(511)으로 처리 유체(F)의 공급이 이루어지지 않을 수 있다. 즉, 유동 단계(S32)에는 내부 공간(511)의 압력이 분압 차에 의해 변동될 수 있다. 유동 단계(S32)에는 내부 공간(511)의 압력이 제1압력(P1)과 제2압력(P2) 사이에서 반복하여 펄싱(Pulsing)될 수 있다. 제2압력(P2)은 제1압력(P1)보다 낮은 압력일 수 있다. 제1압력(P1)은 약 180 Bar일 수 있다. 제2압력(P2)은 약 80 Bar일 수 있다.
유동 단계(S32)에는 내부 공간(511)에 공급된 처리 유체(F)에 유동이 발생하여 기판(W) 상에 잔류하는 처리 액(L)은 기판(W)으로부터 보다 효과적으로 제거될 수 있다. 유동 단계(S32)는 처리 단계로 지칭될 수도 있다.
감압 단계(S33)는 유동 단계(S33) 이후에 수행될 수 있다. 감압 단계(S33)에는 바디(510)의 내부 공간(511)의 압력을 낮출 수 있다. 예컨대, 감압 단계(S33)에는 바디(510)의 내부 공간(511)의 압력을 상압으로 낮출 수 있다.
상술한 예에서는, 압력 펄싱 구간(t1 ~ t6)의 내부 공간(511)의 압력 범위의 하한이 처리 유체(F)가 초임계 상태로 전환되는 임계 압력(CP) 이상, 구체적으로는 임계 압력(CP)보다 높은 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 13에 도시된 바와 같이 가압 단계(S31)가 포함하는 압력 펄싱 구간의 압력 범위의 하한은 임계 압력(CP)보다 낮을 수 있다. 즉, 상부 공급 공정(S31-3), 그리고 배출 공정(S31-2)에 의해 변동되는 내부 공간(511)의 압력 범위에 임계 압력(CP)이 포함될 수 있다. 이와 달리, 압력 펄싱 구간의 압력 범위의 상한 및 하한은 모두 임계 압력(CP)보다 낮을 수 있다. 즉, 압력 펄싱 구간의 압력 범위는 기판(W)으로 공급되는 처리 액(L)의 종류, 그리고 처리 액(L)이 기판(W) 상에 잔류하는 양, 기판(W) 상에 형성되는 패턴의 형상에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
상술한 예에서는, 압력 펄싱 구간(t1 ~ t6)에서 압력의 상승 및 하강이 대체로 동일한 폭으로 이루어지는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 14에 도시된 바와 같이 압력 펄싱 구간에서의 압력의 하강 폭이, 압력 펄싱 구간에서의 압력 상승 폭보다 작을 수 있다. 이 경우, 보다 빠른 시간 내에 기 설정된 제1압력(P1)에 이를 수 있는 이점에 있을 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 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
건조 챔버 : 500
바디 : 510
상부 바디 : 512
하부 바디 : 514
가열 부재 : 520
유체 공급 유닛 : 530
제1공급 라인 : 533
제1공급 밸브 : 535
제2공급 라인 : 537
제2공급 밸브 : 539
유체 배출 유닛 : 550
배출 라인: 551
배출 밸브 : 553
건조 단계 : S30
가압 단계 : S31
하부 공급 공정 : S31-1
배출 공정 : S31-2
상부 공급 공정 : S31-3
유동 단계 : S32
감압 단계 : S33

Claims (20)

  1. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    챔버의 내부 공간으로 상기 기판을 반입한 이후, 상기 내부 공간으로 처리 유체를 공급하여 상기 내부 공간의 압력을 높이는 가압 단계와;
    상기 내부 공간으로 상기 처리 유체를 공급하거나, 상기 내부 공간에서 상기 처리 유체를 배출하여 상기 처리 유체를 유동시키는 유동 단계와; 그리고,
    상기 내부 공간에서 상기 처리 유체를 배출하여 상기 내부 공간의 압력을 낮추는 감압 단계를 포함하고,
    상기 가압 단계는,
    상기 내부 공간에 반입된 상기 기판의 하부 영역으로 상기 처리 유체를 공급하여 상기 내부 공간의 압력을 높이는 하부 공급 공정과; 그리고,
    상기 내부 공간에 반입된 상기 기판의 상부 영역으로 상기 처리 유체를 공급하여 상기 내부 공간의 압력을 높이는 상부 공급 공정을 포함하는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부 공급 공정은,
    상기 하부 공급 공정 이후에 수행되는 기판 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가압 단계는,
    상기 상부 공급 공정 이후, 상기 내부 공간에 공급된 상기 처리 유체를 배출하는 배출 공정을 더 포함하는 기판 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배출 공정은,
    상기 상부 공급 공정과 연속적으로 수행되는 기판 처리 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 배출 공정은,
    상기 내부 공간에 공급된 상기 처리 유체를 아래를 향하는 방향으로 상기 내부 공간으로부터 배출하는 기판 처리 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 공급 공정은,
    상기 처리 유체를 상기 기판의 상면을 향해 공급하는 기판 처리 방법.
  7. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가압 단계에는,
    상기 내부 공간의 압력을 기 설정 압력까지 높이되,
    상기 상부 공급 공정, 그리고 상기 배출 공정은,
    상기 내부 공간의 압력이 상기 기 설정 압력에 이르기 전에 수행되는 기판 처리 방법.
  8. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 공급 공정, 그리고 상기 배출 공정에 의해 변동되는 상기 내부 공간의 압력 범위의 하한은,
    상기 처리 유체가 초임계 상태로 상 변화하는 임계 압력보다 높은 기판 처리 방법.
  9. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 공급 공정, 그리고 상기 배출 공정에 의해 변동되는 상기 내부 공간의 압력 범위에는,
    상기 처리 유체가 초임계 상태로 상 변화하는 임계 압력이 포함되는 기판 처리 방법.
  10. 초임계 상태의 처리 유체를 이용하여 기판을 건조하는 기판 처리 방법에 있어서,
    상면이 처리 액에 의해 웨팅(Wetting)된 상태의 상기 기판을 챔버의 내부 공간으로 반입하는 반송 단계와;
    상기 반송 단계 이후, 상기 내부 공간으로 상기 처리 유체를 공급하여 상기 내부 공간의 압력을 설정 압력까지 높이는 가압 단계와;
    상기 내부 공간으로 상기 처리 유체를 공급 및/또는 상기 내부 공간으로부터 상기 처리 유체를 배출하여 상기 처리 액을 상기 기판으로부터 제거하는 처리 단계를 포함하고,
    상기 가압 단계는,
    상기 내부 공간에 반입된 상기 기판의 상부 영역으로 상기 처리 유체를 공급하여 상기 내부 공간의 압력을 높이는 상부 공급 공정과; 그리고,
    상기 내부 공간에 공급된 상기 처리 유체를 배출하는 배출 공정을 포함하는 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가압 단계는,
    상기 내부 공간에 반입된 상기 기판의 하부 영역으로 상기 처리 유체를 공급하여 상기 내부 공간의 압력을 높이는 하부 공급 공정을 더 포함하고,
    상기 상부 공급 공정은,
    상기 하부 공급 공정보다 더 늦은 시기에 수행되는 기판 처리 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 상부 공급 공정에서 공급되는 상기 처리 유체는,
    아래를 향하는 방향으로 상기 기판의 상면에 공급되는 기판 처리 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 유체는,
    이산화탄소(CO2)를 포함하는 기판 처리 방법.
  14. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 액은,
    현상 액인 기판 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 현상 액은,
    N-부틸 아세트산(N-Butyl Acetate)를 포함하는 기판 처리 방법.
  16. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부 공간을 가지는 바디와;
    상기 내부 공간에서 기판을 지지하는 지지 부재와;
    상기 내부 공간으로 상기 기판을 건조하는 처리 유체를 공급하는 유체 공급 유닛과;
    상기 내부 공간으로부터 상기 처리 유체를 배출하는 유체 배출 유닛과; 그리고,
    상기 유체 공급 유닛, 그리고 상기 유체 배출 유닛을 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 유체 공급 유닛은,
    상기 지지 부재에 지지된 상기 기판의 상부 영역으로 상기 처리 유체를 공급하는 상부 공급 라인과; 그리고,
    상기 지지 부재에 지지된 상기 기판의 하부 영역으로 상기 처리 유체를 공급하는 하부 공급 라인을 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 내부 공간에 상기 기판이 반입된 이후, 상기 내부 공간의 압력을 설정 압력까지 높이는 가압 단계를 수행하는 동안, 상기 상부 공급 라인의 상기 처리 유체의 공급 및 상기 유체 배출 유닛의 상기 처리 유체의 배출이 각각 적어도 1회 이상 수행되도록 상기 유체 공급 유닛, 그리고 상기 유체 배출 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 가압 단계를 수행하는 동안 상기 하부 공급 라인의 상기 처리 유체의 공급이 수행되고,
    상기 상부 공급 라인의 상기 처리 유체의 공급 시점이 상기 하부 공급 라인의 상기 처리 유체의 공급 시점보다 늦도록 상기 유체 공급 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 상부 공급 라인은,
    상기 처리 유체의 공급이 상기 지지 부재에 지지된 상기 기판의 상면을 향하도록 구성되는 기판 처리 장치.
  19. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 유체 배출 유닛은,
    상기 내부 공간과 연통하는 유체 배출 라인과; 그리고,
    상기 유체 배출 라인에 설치되는 배출 밸브를 포함하고,
    상기 유체 배출 라인은,
    상기 처리 유체를 배출시 상기 처리 유체가 상기 내부 공간의 위에서 아래를 향하는 방향으로 흐르도록 구성되는 기판 처리 장치.
  20. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 내부 공간에 공급된 상기 처리 유체가 초임계 상태로 전환 또는 상기 초임계 상태를 유지할 수 있도록 상기 내부 공간의 온도를 높이는 가열 부재를 더 포함하되,
    상기 유체 공급 유닛이 공급하는 상기 처리 유체는,
    이산화탄소(CO2)를 포함하는 기판 처리 장치.
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