KR20220146791A - 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 현상액과 감광막의 불필요한 추가 반응을 억제하고, 추가 반응으로 발생하는 감광막 잔여물이 생성되지 않도록 하는 기판 처리 장치 및 방법을 제공한다. 상기 기판 처리 장치는 노광 처리된 기판이 반입되고, 상기 기판에 현상액 및 린스액이 차례로 도포되는 제1 공정 챔버; 상기 린스액이 잔류된 기판을 상기 제1 공정 챔버에서 제2 공정 챔버로 이송하는 이송 챔버; 및 상기 린스액이 잔류된 기판이 반입되고, 초임계 유체를 이용해 상기 기판 상의 상기 린스액이 건조되는 제2 공정 챔버를 포함하고, 상기 린스액은 하기 일반식(1)으로 표시되는 유기 용매를 포함하고,
Figure pat00006
(1), 상기 일반식(1)에서, 상기 R, 및 상기 R'은 각각 탄소 원자수 4 내지 20의 알킬(alkyl)기를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법{SUBSTRATE TREATING APPARATUS AND SUBSTRATE TREATING METHOD USING THE SAME}
본 발명은 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 장치 또는 디스플레이 장치를 제조할 때에는, 사진, 식각, 애싱, 이온주입, 박막증착, 세정 등 다양한 공정이 실시된다. 여기서, 사진공정은 도포, 노광, 그리고 현상 공정을 포함한다. 기판 상에 감광액을 도포하고(즉, 도포 공정), 감광막이 형성된 기판 상에 회로 패턴을 노광하며(즉, 노광 공정), 기판의 노광처리된 영역을 선택적으로 현상한다(즉, 현상 공정). 이후, 현상 공정에서 사용된 현상액을 기판에서 제거한 후, 기판을 건조시킨다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 현상액과 감광막의 불필요한 추가 반응을 억제하고, 추가 반응으로 발생하는 감광막 잔여물이 생성되지 않도록 하는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치의 일 면(aspect)은, 노광 처리된 기판이 반입되고, 상기 기판에 현상액 및 린스액이 차례로 도포되는 제1 공정 챔버; 상기 린스액이 잔류된 기판을 상기 제1 공정 챔버에서 제2 공정 챔버로 이송하는 이송 챔버; 및 상기 린스액이 잔류된 기판이 반입되고, 초임계 유체를 이용해 상기 기판 상의 상기 린스액이 건조되는 제2 공정 챔버를 포함하고, 상기 린스액은 하기 일반식(1)으로 표시되는 유기 용매를 포함하고,
Figure pat00001
(1), 상기 일반식(1)에서, 상기 R, 및 상기 R'은 각각 탄소 원자수 4 내지 20의 알킬(alkyl)기를 포함한다.
상기 린스액의 증기압은 1.413Kpa 보다 낮고, 상기 린스액의 점도는 0.69cp 보다 높은 비극성 용매이다.
상기 린스액은 C10H22O 또는 C8H18O의 분자식을 갖는다.
상기 제1 공정 챔버는 상기 현상액을 도포하는 제1 노즐과, 상기 린스액을 도포하는 제2 노즐을 포함하고, 상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은 하나의 암(arm)에 설치된다.
상기 현상액은 유기 용매를 포함하고, 상기 제1 공정 챔버 내에서 상기 현상액을 도포한 후, 바로 이어서 상기 린스액을 도포한다.
상기 현상액은 수계 용매를 포함하고, 상기 제1 공정 챔버 내에서, 상기 현상액을 도포한 후 상기 린스액을 도포하기 전에, 상기 기판에 상기 현상액을 용해하는 계면활성 성분을 포함하는 치환액을 도포한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 방법의 일 면은, 노광 처리된 기판이 제1 공정 챔버로 반입되고, 상기 제1 공정 챔버 내에서, 상기 기판을 현상액 및 린스액을 차례로 도포하고, 이송 챔버를 이용하여 상기 린스액이 잔류된 기판을 상기 제1 공정 챔버에서 상기 제2 공정 챔버로 이송시키고, 상기 제2 공정 챔버 내에서, 초임계 유체를 이용하여 상기 린스액을 건조하는 것을 포함하고, 상기 린스액은 하기 일반식(1)으로 표시되는 유기 용매를 포함하고,
Figure pat00002
(1), 상기 일반식(1)에서, 상기 R, 및 상기 R'은 각각 탄소 원자수 4 내지 20의 알킬(alkyl)기를 포함한다.
상기 린스액의 증기압은 1.413Kpa 보다 낮고, 상기 린스액의 점도는 0.69cp 보다 높은 비극성 용매이다.
상기 현상액은 유기 용매를 포함하고, 상기 제1 공정 챔버 내에서 상기 현상액을 도포한 후, 바로 이어서 상기 린스액을 도포한다.
상기 현상액은 수계 용매를 포함하고, 상기 제1 공정 챔버 내에서, 상기 현상액을 도포한 후 상기 린스액을 도포하기 전에, 상기 기판에 상기 현상액을 용해하는 계면활성 성분을 포함하는 치환액을 도포한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 도 1의 제1 공정 챔버를 설명하기 위한 예시적인 단면도이다.
도 3은 도 1의 제1 공정 챔버의 일 예를 설명하기 위한 예시적인 개념도이다.
도 4는 도 3의 노즐 구조체를 설명하기 위한 예시적인 사시도이다.
도 5는 도 1의 제2 공정 챔버를 설명하기 위한 예시적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 회전수에 따른 에터 계열의 용매 A의 젖음량과 액막유지시간을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 회전수에 따른 n-부틸아세테이트의 젖음량과 액막유지시간을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 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.
이하에서, 도 1 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 1을 참고하면, 기판 처리 장치는 인덱스 모듈(1000) 및 공정 모듈(2000)을 포함할 수 있다.
인덱스 모듈(1000)은 외부로부터 기판을 반송받아 공정 모듈(2000)로 기판을 반송한다. 공정 모듈(2000)은 현상액과 린스액을 이용한 세정 공정과 초임계 유체를 이용한 건조 공정을 수행할 수 있다. 인덱스 모듈(1000)은 설비 전방 단부 모듈(EFEM: equipment front end module)일 수 있다. 인덱스 모듈(1000)은 로드포트(1100) 및 이송 프레임(1200)을 포함할 수 있다.
로드 포트(1100)는 기판을 수용할 수 있다. 기판은 로드 포트(1100) 내의 용기에 놓일 수 있다. 용기로는 전면개방 일체형 포드(FOUP: front opening unified pod)가 사용될 수 있다. 용기는 오버헤드 트랜스퍼(OHT: overhead transfer)에 의해 외부로부터 로드 포트(1100)로 반입될 수 있다. 용기는 오버헤드 트랜스퍼에 의해 로드 포트(1100)로부터 외부로 반출될 수 있다. 이송 프레임(1200)은 로드 포트(1100)에 놓은 용기와 공정 모듈(2000) 간에 기판을 반송할 수 있다.
공정 모듈(2000)은 실제로 공정을 수행하는 모듈일 수 있다. 공정 모듈(2000)은 버퍼 챔버(2100), 이송 챔버(2200), 제1 공정 챔버(3000) 및 제2 공정 챔버(4000)를 포함할 수 있다.
버퍼 챔버(2100)는 인덱스 모듈(1000)과 공정 모듈(2000) 간에 반송되는 기판이 임시로 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 챔버(2100)는 기판이 놓이는 버퍼슬롯을 제공할 수 있다. 이송 챔버(2200)의 이송 로봇(2210)은 버퍼슬롯에 놓인 기판을 인출하여 제1 공정 챔버(3000) 또는 제2 공정 챔버(4000)로 반송할 수 있다. 버퍼 챔버(2100)는 복수의 버퍼슬롯을 제공할 수 있다.
이송 챔버(2200)는 그 둘레에 배치된 버퍼 챔버(2100), 제1 공정 챔버(3000) 및 제2 공정 챔버(4000) 간에 기판을 반송한다. 이송 챔버(2200)는 이송 로봇(2100) 및 이송 레일(2220)을 포함할 수 있다. 이송 로봇(2210)은 이송 레일(2220) 상에서 이동하며 기판을 반송할 수 있다.
제1 공정 챔버(3000)와 제2 공정 챔버(4000)는 세정 공정을 수행할 수 있다. 세정 공정은 제1 공정 챔버(3000)와 제2 공정 챔버(4000)에서 순차적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1 공정 챔버(3000)에서는 세정 공정이 수행되고, 제2 공정 챔버(4000)에서는 건조 공정이 수행될 수 있다.
제1 공정 챔버(3000)는 이송 챔버(2200)의 일측에 배치될 수 있다. 제2 공정 챔버(4000)는 이송 챔버(2200)의 타측에 배치될 수 있다. 즉, 제1 공정 챔버(3000)와 제2 공정 챔버(4000)는 이송 챔버(2200)의 다른 측면에 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
공정 모듈(2000)에는 제1 공정 챔버(3000)와 제2 공정 챔버(4000)가 복수로 제공될 수 있다. 복수의 제1 공정 챔버(3000)는 이송 챔버(2200)의 일측에 일렬로 배열될 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 공정 챔버(3000)와 제2 공정 챔버(4000)의 배치는 상술한 예로 한정되지 않으며, 기판 처리 장치의 풋프린트나 공정효율 등을 고려하여 변경될 수 있다.
제1 공정 챔버(3000)에서, 기판은 유기 용매 현상액(예를 들어, n-부틸아세테이트(nBA, n-butyl acetate)) 또는 수계 용매 현상액(예를 들어, 테트라 메틸 암모늄 하이드록시드(TMAH))에 의해서 현상되고, 그 후 현상액이 린스액으로 치환된다. 이어서, 제2 공정 챔버(4000)에서, 린스액은 초임계 유체에 의하여 건조된다. 구체적인 공정은 도 6 내지 도 9를 이용하여 후술한다.
기판은 린스액이 잔류된 상태로 제1 공정 챔버(3000)에서 제2 공정 챔버(4000)로 이송된다. 제2 공정 챔버(4000)에서, 기판 상에 잔류된 린스액이 건조된다. 린스액은 초임계 유체를 이용하여 건조될 수 있다.
도 2는 도 1의 제1 공정 챔버를 설명하기 위한 예시적인 단면도이다.
도 2를 참고하면, 제1 공정 챔버(3000)는 지지 유닛(110), 노즐 구조체(120) 및 회수 유닛(130)을 포함할 수 있다.
지지 유닛(110)은 기판(W)을 지지할 수 있다. 지지 유닛(110)은 지지된 기판(W)을 회전시킬 수 있다. 지지 유닛(110)은 지지 플레이트(111), 지지 핀(113), 척 핀(115), 회전축(117), 및 회전 구동기(119)를 포함할 수 있다.
지지 플레이트(111)는 기판(W)과 동일 또는 유사한 형상의 상면을 가진다. 지지 플레이트(111)의 상면에는 지지 핀(113)과 척 핀(115)이 형성된다. 지지 핀(113)은 기판(W)의 저면을 지지한다. 척 핀(115)은 지지된 기판(W)을 고정할 수 있다.
지지 플레이트(111)의 하부에는 회전축(117)이 연결된다. 회전축(117)은 회전 구동기(119)로부터 회전력을 전달받아 지지 플레이트(111)를 회전시킨다. 이에 따라 지지 플레이트(111)에 지지된 기판(W)이 회전될 수 있다. 척 핀(115)은 기판(W)이 정위치를 이탈하는 것을 방지한다.
노즐 구조체(120)는 기판(W)에 현상액 및/또는 린스액을 공급할 수 있다. 노즐 구조체(120)는 암(arm)(123)과 노즐 유닛(121)을 포함할 수 있다. 노즐 구조체(120)는 노즐 축(125)과 노즐 축 구동기(127)를 포함할 수 있다.
노즐 유닛(121)은 기판(W)에 현상액 및/또는 린스액을 분사한다. 노즐 유닛(121)은 암(123)에 연결되어 기판(W)의 표면을 향하도록 배치될 수 있다. 암(123)은 노즐 축(125)에 결합된다. 노즐 축(125)은 승강 또는 회전할 수 있도록 제공된다. 노즐 축 구동기(127)는 노즐 축(125)을 승강 또는 회전시켜 노즐 유닛(121)의 위치를 조절할 수 있다.
회수 유닛(130)은 기판(W)에 공급된 현상액 및/또는 린스액을 회수한다. 노즐 구조체(120)에 의해 기판(W)에 현상액 및/또는 린스액이 공급되면, 지지 유닛(110)은 기판(W)을 회전시켜 기판(W)의 전 영역에 현상액 및/또는 린스액이 균일하게 공급되도록 할 수 있다. 기판(W)이 회전하면 기판(W)으로부터 현상액 및/또는 린스액이 비산된다. 비산되는 현상액 및/또는 린스액은 회수 유닛(130)에 의해 회수될 수 있다.
회수 유닛(130)은 회수통(131), 회수구(132), 회수 라인(133), 승강바(135), 및 승강 구동기(137)를 포함한다. 회수통(131)은 지지 플레이트(111)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 회수통(131)은 복수로 제공될 수 있다. 지지 플레이트(111)로부터 먼 거리에 있는 회수통(131) 일수록 그 높이가 높게 제공된다. 회수통(131) 사이의 공간에는 기판(W)으로부터 비산되는 현상액 및/또는 린스액이 유입되는 회수구(132)가 형성된다. 회수통(131)의 하면에는 회수 라인(133)이 형성된다.
승강바(135)는 회수통(131)의 하면에 연결된다. 승강바(135)는 승강 구동기(137)로부터 동력을 전달받아 회수통(131)을 상하로 이동시킨다. 승강 구동기(137)는 승강바(135)를 통해 회수통(131)을 승강시켜 비산하는 현상액 및/또는 린스액이 유입되는 회수구(132)의 위치를 조절할 수 있다.
도 3은 도 1의 제1 공정 챔버의 일 예를 설명하기 위한 예시적인 개념도이다. 도 4는 도 3의 노즐 구조체를 설명하기 위한 예시적인 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 지지 유닛(110) 상에 놓인 기판(W) 상에, 노즐 구조체(120)가 위치한다.
노즐 구조체(120)는 기판(W)의 표면을 향해 현상액 및/또는 린스액을 공급할 수 있다. 현상액은 유기 용매일 수도 있고, 수계 용매일 수도 있다.
유기 용매 현상액은 예를 들어, n-부틸아세테이트(nBA, n-butyl acetate)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 유기 용매 현상액은 네거티브 감광막(NTD)을 현상시킬 수 있는 물질이면 어떤 것이든 가능하다.
수계 용매 현상액은 예를 들어, 테트라 메틸 암모늄 하이드록시드(TMAH)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 수계 용매 현상액은 파지티브 감광막(PTD)을 현상시킬 수 있는 물질이면 어떤 것이든 가능하다.
린스액은 비극성 유기 용매일 수 있다. 린스액은 에터(ether) 계열의 용매인, 다이프로필 에터(dipropyl ether), 다이부틸 에터(DBE; dibutyl ether), 다이펜틸 에터(dipentyl ether), 및 C10H22O의 분자식을 갖는 용매 A 중 적어도 하나일 수 있다. 즉, 린스액은 하기 일반식(1)로 표시되는 유기 용매일 수 있다.
Figure pat00003
(1)
상기 일반식(1)에서, 상기 R, 및 상기 R'은 각각 탄소 원자수 4 내지 20의 알킬(alkyl)기를 포함할 수 있다. 린스액은 C10H22O 또는 C8H18O의 분자식을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 린스액은 C10H22O의 분자식을 갖는 용매 A일 수 있다. 다만, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니다.
노즐 구조체(120)는 예를 들어, 공급 위치와 대기 위치 사이를 회동할 수 있다. 노즐 구조체(120)가 공급 위치에 있을 때에는 현상액 및/또는 린스액을 기판(W)에 공급할 수 있다. 예를 들어, 기판(W)이 제1 공정 챔버(3000) 내로 인입/인출되는 동안에는, 노즐 구조체(120)는 대기 위치에 있을 수 있다.
이러한 노즐 구조체(120)는 암(arm)(123)과, 현상액 및/또는 린스액을 공급하는 노즐 유닛(121)을 포함할 수 있다. 노즐 유닛(121)은 현상액을 공급하는 제1 노즐(121_1)과, 린스액을 공급하는 제2 노즐(121_2)을 포함할 수 있다. 제1 노즐(121_1)과 제2 노즐(121_2)이 하나의 노즐 구조체(120)(즉, 암(123))에 형성되어 있기 때문에, 현상액과 린스액을 연속적으로 기판(W)상에 공급할 수 있다.
제1 노즐(121_1)은 현상액을 저장하는 제1 저장부(121_1a)와 유체적으로 연결된다. 제1 밸브(121_1b)는 제1 노즐(121_1)과 제1 저장부(121_1a) 사이에 배치되고, 제어부(미도시)에 의해서 온/오프 제어될 수 있다. 제2 노즐(121_2)은 린스액을 저장하는 제2 저장부(121_2a)와 유체적으로 연결된다. 제2 밸브(121_2b)는 제2 노즐(121_2)과 제2 저장부(121_2a) 사이에 배치되고, 제어부(미도시)에 의해서 온/오프 제어될 수 있다.
도 5는 도 1의 제2 공정 챔버를 설명하기 위한 예시적인 단면도이다.
도 5를 참고하면, 제2 공정 챔버(4000)는 챔버(210), 승강 유닛(220), 가열 부재(230), 유체 공급 유닛(240), 배기 부재(250)를 포함한다. 제2 공정 챔버(4000)는 초임계 유체를 이용하여 기판(W)을 건조하는 공정을 수행한다. 구체적으로, 초임계 유체를 이용하여 기판(W)에 잔류된 린스액이 건조된다.
챔버(210)는 내부에 초임계 건조 공정이 수행되는 처리 공간을 제공한다. 챔버(210)는 임계압력 이상의 고압을 견딜 수 있는 재질로 제공된다. 챔버(210)는 상부 챔버(211)와 하부 챔버(213)를 포함한다. 하부 챔버(213)는 상부 챔버(211)의 아래에서 상부 챔버(211)와 결합되어 제공된다. 상부 챔버(211)와 하부 챔버(213)의 조합으로 생성된 공간은 건조 공정을 수행하는 처리 공간으로 제공된다.
상부 챔버(211)는 외부 구조물에 의하여 고정될 수 있다. 하부 챔버(213)는 상부 챔버(211)에 대해 승강 가능하게 제공될 수 있다. 하부 챔버(213)가 하강하여 상부 챔버(211)로부터 이격되면, 제2 공정 챔버(4000) 내부의 처리 공간이 개방된다. 개방된 처리 공간으로 기판(W)이 반입될 수 있다. 제2 공정 챔버(4000)로 반입되는 기판(W)은 린스액이 잔류된 기판일 수 있다. 예를 들어, 제1 공정 챔버(3000) 내에서 기판(W)에 린스액이 도포되고, 린스액이 잔류된 기판(W)이 제2 공정 챔버(4000)로 이송될 수 있다. 린스액이 잔류된 기판(W)은 이송 챔버(예를 들어, 도 1의 2200)를 이용하여 제2 공정 챔버(4000)로 이송될 수 있다.
승강 유닛(220)은 승강 실린더(223)와 승강 로드(221)를 포함할 수 있다. 승강 실린더(223)는 초임계 유체를 이용한 기판 건조 공정이 수행되는 동안 제2 공정 챔버(4000) 내부의 압력을 임계압력 이상의 고압을 이기고, 제2 공정 챔버(4000)를 밀폐시킬 수 있는 정도의 구동력을 발생시킬 수 있다.
가열 부재(230)는 제2 공정 챔버(4000) 내부를 가열한다. 가열 부재(230)는 제2 공정 챔버(4000) 내부에 공급된 초임계 유체를 임계온도 이상으로 가열할 수 있다.
유체 공급 유닛(240)은 제2 공정 챔버(4000)로 초임계 유체를 공급할 수 있다. 유체 공급 유닛(240)은 유체 공급 포트(241), 공급 라인(243), 및 밸브(243a)를 포함할 수 있다.
배기 부재(250)는 제2 공정 챔버(4000)로부터 초임계 유체를 배기한다. 배기 부재(250)는 하부 챔버(213)에 결합될 수 있다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 노광 처리된 네거티브 감광막이 형성된 기판이 처리되는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6을 참고하면, 노광 처리된 네거티브 감광막(NTD)이 형성된 기판이 제1 공정 챔버(도 1의 3000)로 인입될 수 있다(S110).
이어서, 제1 공정 챔버(3000)에서, 기판(W)에 현상액이 도포된다(S120).
이때 현상액은 유기 용매일 수 있다. 구체적으로, 유기 용매 현상액(예를 들어, n-부틸아세테이트(nBA, n-butyl acetate))이 기판(W) 상에 공급된다. 현상액을 이용하여 노광 처리된 감광막을 현상시킨다. 네거티브 감광막을 사용하였기 때문에, 노광 공정에서 광에 노출되지 않은 부분이 현상액과 반응하여 용해된다.
이어서, 제1 공정 챔버(3000)에서, 기판(W)에 린스액이 도포된다(S130).
구체적으로, 린스액은 에터(ether) 계열의 용매인, 다이프로필 에터(dipropyl ether), 다이부틸 에터(DBE; dibutyl ether), 다이펜틸 에터(dipentyl ether) 및 C10H22O의 분자식을 갖는 용매 A 중 적어도 하나일 수 있다. 현상액이 린스액으로 치환되었기 때문에, 더 이상 현상이 진행되지 않는다. 린스액은 감광막과 반응하지 않기 때문이다.
이어서, 기판(W)이 제1 공정 챔버(3000)에서, 제2 공정 챔버(4000)로 이송된다(S140).
이 때, 기판(W)은 린스액이 잔류된 상태일 수 있다. 구체적으로, 이송 챔버(2200)의 이송 로봇이, 린스액이 잔류하는 상태의 기판(W)을 제1 공정 챔버(3000)에서 제2 공정 챔버(4000)로 이동시킨다. 린스액은 감광막과 반응하지 않기 때문에 린스액이 기판(W)에 잔류한 상태에서 이동시키더라도, 과도한 현상이 진행되지 않는다.
린스액이 잔류하는 상태(즉, 기판(W)이 젖은 상태)로 이동시키는 이유는, 이동하는 동안에 기판(W)이 마르지 않도록 하기 위함이다. 기판(W)이 마른 상태에서 이동하게 되면, 기판(W) 상에 이물질이 떨어져서 결함(defect)이 생길 수도 있고, 약한 충격에도 감광막 또는 피식각막이 손상될 수 있기 때문이다(즉, 부스럼 방지).
만약, 현상액을 린스액으로 치환하는 단계(즉, S130)가 없다면, 현상액이 잔류하는 상태의 기판(W)을 제1 공정 챔버(3000)에서 제2 공정 챔버(4000)로 이동시키게 된다. 이동되는 동안 현상액은 감광막과 지속적으로 반응하게 된다. 따라서, 과도한 현상이 진행되고, 목표(target)로 하는 감광막 패턴을 형성할 수 없다. 과도한 현상으로 인해서 감광막 무너짐(PR leaning) 현상이 발생될 수 있다. 또한, 감광막은 고분자로서 무거운 특성을 갖기 때문에, 현상시 생성된 감광막 찌꺼기(PR residue)가 패턴과 패턴 사이에 남아 있을 수 있다. 이러한 감광막 찌꺼기는 결함(defect)을 유발한다.
반면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 방법에서는, 현상액을 린스액으로 치환하였기 때문에, 과도한 현상을 방지하고 목표로 하는 감광막 패턴을 정확하게 형성할 수 있다.
이어서, 제2 공정 챔버(4000)에서, 기판(W) 상의 린스액을 초임계 유체로 건조한다(S150).
구체적으로, 초임계 유체를 이용하여 기판(W)에 잔류된 린스액을 건조시킬 수 있다. 초임계 유체(예를 들어, 초임계 상태의 이산화탄소)는 높은 침투성을 가지고 있어, 패턴과 패턴 사이에 남아 있는 린스액을 효과적으로 제거할 수 있다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 노광 처리된 파지티브 감광막(PTD)이 형성된 기판이 처리되는 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 설명의 편의상 도 6을 이용하여 설명한 것과 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 7을 참고하면, 노광 처리된 파지티브 감광막(PTD)이 형성된 기판이 제1 공정 챔버(도 1의 3000)로 인입될 수 있다(S110).
이어서, 제1 공정 챔버(3000)에서, 기판(W)에 현상액이 도포된다(S220).
이때 현상액은 수계 용매일 수 있다. 구체적으로, 수계 용매 현상액(예를 들어, 테트라 메틸 암모늄 하이드록시드(TMAH))이 기판(W) 상에 공급된다. 현상액을 이용하여 노광 처리된 감광막을 현상시킨다. 파지티브 감광막을 사용하였기 때문에, 노광 공정에서 광에 노출된 부분이 현상액과 반응하여 용해된다.
이어서, 제1 공정 챔버(3000)에서, 기판(W)에 치환액이 도포된다(S230).
치환액은 계면활성 성분을 포함할 수 있다. 현상액이 수계 용매이고, 린스액은 비극성 유기 용매이기 때문에, 현상액은 린스액에 용해되지 않는다. 치환액은 후에 린스액을 도포하였을 때, 현상액이 린스액에 용해될 수 있게 도와주는 역할을 수행할 수 있다.
이어서, 제1 공정 챔버(3000)에서, 기판(W)에 린스액이 도포된다(S240).
구체적으로, 린스액은 에터(ether) 계열의 용매인, 다이프로필 에터(dipropyl ether), 다이부틸 에터(DBE; dibutyl ether), 다이펜틸 에터(dipentyl ether), 및 C10H22O의 분자식을 갖는 용매 A 중 적어도 하나일 수 있다. 현상액이 린스액으로 치환되었기 때문에, 더 이상 현상이 진행되지 않는다. 린스액은 감광막과 반응하지 않기 때문이다.
이어서, 기판(W)이 제1 공정 챔버(3000)에서, 제2 공정 챔버(4000)로 이송된다(S250).
이어서, 제2 공정 챔버(4000)에서, 기판(W) 상의 린스액을 초임계 유체로 건조한다(S260).
이하에서, 도 1, 도 5, 도 6, 도 7, 및 도 8을 이용하여 린스액으로서 에터(ether) 계열의 용매 중 하나인 용매 A를 사용하는지를 구체적으로 설명한다.
도 8은 회전수에 따른 에터 계열의 용매 A의 젖음량(wetting volume)과 액막유지시간을 설명하기 위한 도면이다. 도 9는 회전수에 따른 n-부틸아세테이트의 젖음량과 액막유지시간을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참고하면, x축에는 회전수(RPM)가 표시되고, y축은 젖음량(단위: g)과 액막유지시간(단위: sec)가 표시된다.
D1은 용매 A의 건조 시간을 나타내는 그래프이다. W1은 용매 A의 젖음량을 나타내는 그래프이다.
예를 들어, 약 180sec의 액막유지시간이 필요하다고 가정하자. 전술한 것과 같이, 이송 챔버(2200)의 이송 로봇이 제1 공정 챔버(3000)에서 기판(W)을 꺼내고 제2 공정 챔버(4000)로 이동한 후 제2 공정 챔버(4000)내로 기판(W)을 투입한다. 제2 공정 챔버(4000)에서 초임계 유체로 처리되기 전까지, 기판(W)은 젖은 상태를 유지하여야 한다. 즉, 기판(W) 상에는 액막이 유지되어 있어야 한다. 약 180sec의 시간은 이송 챔버(2200)의 이송 로봇이 기판(W)을 꺼내기 시작하여, 초임계 유체에 의해 처리되기 전까지의 시간일 수 있다.
D1을 참고하면, 약 180sec의 액막유지시간을 만들기 위해서는 기판(W)의 회전속도(R1)는 약 400RPM이어야 한다.
W1을 참고하면, 기판(W)의 회전속도(R1)가 약 400RPM이면, 용매 A의 젖음량(WT1)은 약 0.6g이 된다.
정리하면, 기판(W)을 400RPM으로 회전시키면서 용매 A를 기판(W) 상에 공급하고, 그 결과 기판(W) 상에는 약 0.6g의 용매 A가 액막을 유지하면서 남게 된다. 약 0.6g의 용매 A는 약 180sec 동안 액막을 유지하게 된다.
도 9를 참고하면, x축에는 회전수(RPM)가 표시되고, y축은 젖음량(단위: g)과 액막유지시간(단위: sec)가 표시된다.
반면, D2은 n-부틸아세테이트의 건조 시간을 나타내는 그래프이다. W2은 n-부틸아세테이트의 젖음량을 나타내는 그래프이다.
D2을 참고하면, 약 180sec의 액막유지시간을 만들기 위해서는 기판(W)의 회전속도(R2)는 약 50RPM이어야 한다.
W2을 참고하면, 기판(W)의 회전속도(R2)가 약 50RPM이면, n-부틸아세테이트의 젖음량(WT2)은 약 7g이 된다.
정리하면, 기판(W)을 50 RPM으로 회전시키면서 n-부틸아세테이트를 기판(W) 상에 공급하고, 그 결과 기판(W) 상에는 약 7g의 n-부틸아세테이트가 액막을 유지하면서 남게 된다. 약 7g의 n-부틸아세테이트가 약 180sec 동안 액막을 유지하게 된다.
도 8 및 도 9를 참고하면, 린스액으로서 사용되는 용매 A는, 약 0.5g만으로도 약 180sec의 액막유지시간을 만들 수 있다. 즉, 용매 A는 n-부틸아세테이트에 비해서 아주 소량으로도, 약 180sec의 액막유지시간을 만들 수 있다. 또한, 초임계 유체에 의해서 제거되어야 하는 용매 A의 양이 매우 작음을 알 수 있다. 따라서, 초임계 유체에 의한 처리 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
용매 A가 이러한 특성을 갖는 이유는, n-부틸아세테이트에 비해서 증기압이 작고 및/또는 점도가 높기 때문이다. n-부틸아세테이트의 증기압은 1.413KPa 인 반면, 용매 A의 증기압은 0.18 KPa이다. n-부틸아세테이트의 점도는 0.69cP 인 반면, 용매 A의 점도는 1.4 cP이다. 용매 A의 증기압은 상대적으로 작고 및/또는 용매 A의 점도는 상대적으로 높기 때문에, n-부틸아세테이트에 비해서 건조가 천천히 되어서 액막 유지에 유리하다.
이러한 용매 A와 유사한 특성을 갖는 에터 용매는, 다이부틸 에터(DBE; dibutyl ether) 등이 있다. 예를 들어, 다이부틸 에터(DBE; dibutyl ether)의 증기압은 0.733 Kpa이고, 점도는 0.69 cP이다. 따라서, 용매 A 대신에 다이부틸 에터(DBE; dibutyl ether)가 사용될 수 있다.
이러한 점들을 고려하여, 용매 A 및 다이부틸 에터(DBE; dibutyl ether) 중 적어도 하나를, 현상액과 치환되는 린스액으로 사용한다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110: 지지 유닛 120: 노즐 구조체
121: 노즐 유닛 121_1: 제1 노즐
121_2: 제2 노즐 1000: 인덱스 모듈
1100: 로드 포드 1200: 이송 프레임
2000: 공정 모듈 2100: 버퍼 챔버
2200: 이송 챔버 3000: 제1 공정 챔버
4000: 제2 공정 챔버

Claims (10)

  1. 노광 처리된 기판이 반입되고, 상기 기판에 현상액 및 린스액이 차례로 도포되는 제1 공정 챔버;
    상기 린스액이 잔류된 기판을 상기 제1 공정 챔버에서 제2 공정 챔버로 이송하는 이송 챔버; 및
    상기 린스액이 잔류된 기판이 반입되고, 초임계 유체를 이용해 상기 기판 상의 상기 린스액이 건조되는 제2 공정 챔버를 포함하고,
    상기 린스액은 하기 일반식(1)으로 표시되는 유기 용매를 포함하고,
    Figure pat00004
    (1)
    상기 일반식(1)에서, 상기 R, 및 상기 R'은 각각 탄소 원자수 4 내지 20의 알킬(alkyl)기를 포함하는, 기판 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 린스액의 증기압은 1.413Kpa 보다 낮고, 상기 린스액의 점도는 0.69cp 보다 높은 비극성 용매인, 기판 처리 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 린스액은 C10H22O 또는 C8H18O의 분자식을 갖는, 기판 처리 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 공정 챔버는 상기 현상액을 도포하는 제1 노즐과, 상기 린스액을 도포하는 제2 노즐을 포함하고,
    상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은 하나의 암(arm)에 설치되는, 기판 처리 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 현상액은 유기 용매를 포함하고,
    상기 제1 공정 챔버 내에서 상기 현상액을 도포한 후, 바로 이어서 상기 린스액을 도포하는, 기판 처리 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 현상액은 수계 용매를 포함하고,
    상기 제1 공정 챔버 내에서, 상기 현상액을 도포한 후 상기 린스액을 도포하기 전에, 상기 기판에 상기 현상액을 용해하는 계면활성 성분을 포함하는 치환액을 도포하는, 기판 처리 장치.
  7. 노광 처리된 기판이 제1 공정 챔버로 반입되고,
    상기 제1 공정 챔버 내에서, 상기 기판을 현상액 및 린스액을 차례로 도포하고,
    이송 챔버를 이용하여 상기 린스액이 잔류된 기판을 상기 제1 공정 챔버에서 제2 공정 챔버로 이송시키고,
    상기 제2 공정 챔버 내에서, 초임계 유체를 이용하여 상기 린스액을 건조하는 것을 포함하고,
    상기 린스액은 하기 일반식(1)으로 표시되는 유기 용매를 포함하고,
    Figure pat00005
    (1)
    상기 일반식(1)에서, 상기 R, 및 상기 R'은 각각 탄소 원자수 4 내지 20의 알킬(alkyl)기를 포함하는, 기판 처리 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 린스액의 증기압은 1.413Kpa 보다 낮고, 상기 린스액의 점도는 0.69cp 보다 높은 비극성 용매인, 기판 처리 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 현상액은 유기 용매를 포함하고,
    상기 제1 공정 챔버 내에서 상기 현상액을 도포한 후, 바로 이어서 상기 린스액을 도포하는, 기판 처리 방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 현상액은 수계 용매를 포함하고,
    상기 제1 공정 챔버 내에서, 상기 현상액을 도포한 후 상기 린스액을 도포하기 전에, 상기 기판에 상기 현상액을 용해하는 계면활성 성분을 포함하는 치환액을 도포하는, 기판 처리 방법.
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