KR20230083005A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20230083005A
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김태신
김주원
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최병두
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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 기판을 처리하는 방법은 표면에 형성된 포토레지스트 층을 포함하여 복수의 박막층이 형성된 기판을 가열하되, 상기 복수의 박막층 중 금속을 포함하는 제1박막층에 대해 광을 조사하여 상기 제1박막층을 가열할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND METHOD FOR PROCESSING A SUBSTRATE}
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 기판을 처리하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판을 가열하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 세정, 증착, 사진, 식각, 그리고 이온 주입과 같은 다양한 공정이 수행된다. 이러한 공정들 중 사진 공정은 기판의 표면에 포토 레지스트와 같은 감광액을 도포하여 막을 형성하는 도포 공정, 기판에 형성된 막에 회로 패턴을 전사하는 노광 공정, 노광 처리된 영역 또는 그 반대 영역에서 선택적으로 기판 상에 형성된 막을 제거하는 현상 공정(developing process)을 포함한다.
현상 공정에서는 기판에 형성된 박막층을 열 처리하는 공정이 수행된다. 일반적인 열 처리 공정은 일반적으로 기판의 하부에 구비된 가열 플레이트를 이용하여 기판 상에 형성된 박막층에 간접적으로 열을 전달한다. 이와 같은 방식은 기판에 간접적으로 열이 전달되므로, 기판에 형성된 박막층에 열이 전달되는 균일도를 제어하기 어렵다.
또한, 기판의 상부에서 수직으로 열원을 조사하여 기판에 형성된 박막층을 직접적으로 가열한다. 이와 같은 방식은 기판 상에 수직으로 열원이 조사되므로 기판의 하부에 형성된 패턴에 데미지를 줄 수 있다. 또한, 열원의 세기를 정밀하게 제어하지 않는 경우, 복수의 박막층 중 특정 박막층에 대한 선택적인 가열을 수행하기 어렵다.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판에 형성된 박막층을 선택적으로 가열할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판에 형성된 박막층을 가열할 때, 박막층에 형성된 패턴에 데미지를 최소화할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판에 형성된 박막층 중 특정 층을 가열함으로써, 특정 층을 열원으로 활용할 수 있는 기판 처리 장치 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 방법을 제공한다. 기판을 처리하는 방법은 표면에 형성된 포토레지스트 층을 포함하여 복수의 박막층이 형성된 기판을 가열하되, 상기 복수의 박막층 중 금속을 포함하는 제1박막층에 대해 광을 조사하여 상기 제1박막층을 가열할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 광은 레이저 광일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 레이저 광은 상기 제1박막층의 상면에 대해 경사지게 입사될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1박막층은 상기 포토레지스트 층의 아래에 형성된 층일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1박막층은 상기 포토레지스트 층일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 레이저 광이 상기 제1박막층으로 조사되는 영역은 상기 레이저 광이 상기 제1박막층에 조사되는 동안에 변경될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 레이저 광의 조사 영역 변경은 상기 레이저 광이 조사되는 동안에 상기 기판이 이동하여 이루어질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 레이저 광이 조사되는 영역이 변경되는 동안에, 상기 레이저 광의 입사각은 동일하게 유지될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 가열 처리는 기판에 대해 노광 처리 이후 수행될 수 있다.
또한, 본 발명은 기판에 포토레지스트를 도포하는 도포 공정, 상기 기판에 빛을 조사하는 노광 공정, 그리고 상기 기판에 현상액을 공급하는 현상 공정을 포함하는 사진 공정에서 상기 기판을 가열하는 방법을 제공한다. 가열 방법은 표면에 형성된 포토레지스트 층을 포함하여 복수의 박막층이 형성된 상기 기판을 가열하고, 상기 복수의 박막층 중 금속을 포함하는 제1박막층에 대해 레이저 광을 조사하여 상기 제1박막층을 가열할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 레이저 광은 상기 제1박막층의 상면에 대해 경사지게 입사될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1박막층은 상기 포토레지스트 층의 아래에 형성된 층일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1박막층은 상기 포토레지스트 층일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 레이저 광이 상기 제1박막층으로 조사되는 영역은 상기 레이저 광이 상기 제1박막층에 조사되는 동안에 변경되고, 상기 레이저 광의 조사 영역 변경은 상기 레이저 광이 조사되는 동안에 상기 기판이 이동하여 이루어질 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 가열 처리는 상기 노광 공정 이후에 수행될 수 있다.
또한, 본 발명은 표면에 형성된 포토레지스트 층을 포함하여 복수의 박막층이 형성된 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는 처리 공간을 가지는 하우징, 상기 처리 공간 내에 위치하고, 상기 기판을 지지하는 지지 유닛 및 상기 기판을 가열하는 가열 유닛을 포함하되, 상기 가열 유닛은 상기 복수의 박막층 중 금속을 포함하는 제1박막층에 대해 레이저 광을 조사하여 상기 제1박막층을 가열하도록 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 레이저 광은 상기 제1박막층의 상면에 대해 경사지게 입사될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1박막층은 상기 포토레지스트 층의 아래에 형성된 층일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1박막층은 상기 포토레지스트 층일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 장치는 상기 지지 유닛을 제어하는 제어기를 포함하고, 상기 지지 유닛은 상기 기판을 지지하는 지지부 및 상기 지지부의 위치를 변경시키는 이동 스테이지부를 포함하고, 상기 제어기는 상기 레이저 광이 상기 제1박막층에 조사되는 동안에, 상기 레이저 광이 상기 제1박막층으로 조사되는 영역이 변경되도록 상기 이동 스테이지부를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 기판에 형성된 박막층을 선택적으로 가열할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 기판에 형성된 박막층을 가열할 때, 박막층에 형성된 패턴에 데미지를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 기판에 형성된 박막층 중 특정 층을 가열함으로써, 특정 층을 열원으로 활용할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부한 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 도포 블록 또는 현상 블록을 보여주는 기판 처리 장치의 정면도이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 4는 도 3의 반송 챔버에 제공되는 핸드의 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 3의 제1열 처리 챔버의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 6은 도 3의 제2열 처리 챔버의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 7은 도 3의 액 처리 챔버의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법의 플로우 차트이다.
도 9는 도 8의 노광 공정이 완료된 기판을 정면에서 바라본 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 10은 도 8의 포스트 베이크 공정에서 제1박막층에 레이저 광을 조사하는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 11은 도 10의 제1박막층에서 열원이 전달되는 모습을 보여주는 A 부분에 대한 확대도이다.
도 12는 도 8의 포스트 베이크 공정의 시점을 보여주는 도면이다.
도 13은 도 8의 포스트 베이크 공정의 종점을 보여주는 도면이다.
도 14는 도 8의 포스트 베이크 공정에서 포토레지스트 층에 레이저 광을 조사하는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
이하, 도 1 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다. 도 2는 도 1의 도포 블록 또는 현상 블록을 보여주는 기판 처리 장치의 정면도이다. 도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 인덱스 모듈(10, index module), 처리 모듈(20, treating module), 그리고 인터페이스 모듈(50, interface module)을 포함한다. 일 실시예에 의하면, 인덱스 모듈(10), 처리 모듈(20), 그리고 인터페이스 모듈(50)은 순차적으로 일렬로 배치된다. 이하, 인덱스 모듈(10), 처리 모듈(20), 그리고 인터페이스 모듈(50)이 배열된 방향을 제1방향(2)이라 하고, 상부에서 바라볼 때 제1방향(2)과 수직한 방향을 제2방향(4)이라 하고, 제1방향(2) 및 제2방향(4)에 모두 포함한 평면에 수직한 방향을 제3방향(6)이라 정의한다.
인덱스 모듈(10)은 기판(W)이 수납된 용기(F)로부터 기판(W)을 처리하는 처리 모듈(20)로 기판(W)을 반송한다. 인덱스 모듈(10)은 처리 모듈(20)에서 처리가 완료된 기판(W)을 용기(F)로 수납한다. 인덱스 모듈(10)의 길이 방향은 제2방향(4)으로 제공된다. 인덱스 모듈(10)은 로드 포트(120)와 인덱스 프레임(140)을 가진다.
로드 포트(120)에는 기판(W)이 수납된 용기(F)가 안착된다. 로드 포트(120)는 인덱스 프레임(140)을 기준으로 처리 모듈(20)의 반대 측에 위치한다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공될 수 있다. 복수의 로드 포트(120)는 제2방향(4)을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 로드 포트(120)의 개수는 처리 모듈(20)의 공정 효율 및 풋 프린트 조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수 있다.
용기(F)에는 기판(W)들을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯(미도시)이 형성된다. 용기(F)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unifed Pod;FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다. 용기(F)는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 이송 수단(미도시)이나 작업자에 의해 로드 포트(120)에 놓일 수 있다.
인덱스 프레임(140)의 내부에는 인덱스 레일(142)과 인덱스 로봇(144)이 제공된다. 인덱스 레일(142)은 인덱스 프레임(140) 내에 그 길이 방향이 제2방향(4)을 따라 제공된다. 인덱스 로봇(144)은 기판(W)을 반송할 수 있다. 인덱스 로봇(144)은 로드 포트(120), 그리고 후술할 버퍼 챔버(240) 사이에 기판(W)을 반송할 수 있다. 인덱스 로봇(144)은 인덱스 핸드(1440)를 포함할 수 있다.
인덱스 핸드(1440)에는 기판(W)이 놓일 수 있다. 인덱스 핸드(1440)는 인덱스 베이스(1442)와 인덱스 지지부(1444)를 포함할 수 있다. 인덱스 베이스(1442)는 원주의 일부가 대칭되게 절곡된 환형의 링 형상을 가질 수 있다. 인덱스 지지부(1444)는 인덱스 베이스(1442)를 이동시킬 수 있다. 인덱스 핸드(1440)의 구성은 후술하는 반송 핸드(2240)의 구성과 동일 또는 유사하다.
인덱스 핸드(1440)는 인덱스 레일(142) 상에서 제2방향(4)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 이에, 인덱스 핸드(1440)는 인덱스 레일(142)을 따라 전진 및 후진 이동이 가능하다. 또한, 인덱스 핸드(1440)는 제3방향(6)을 축으로 한 회전, 그리고 제3방향(6)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다.
제어기(8)는 기판 처리 장치(1)를 제어할 수 있다. 제어기(8)는 기판 처리 장치(1)의 제어를 실행하는 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 프로세스 컨트롤러와, 오퍼레이터가 기판 처리 장치(1)를 관리하기 위해서 커맨드 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 기판 처리 장치(1)의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 유저 인터페이스와, 기판 처리 장치(1)에서 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(8)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 수행할 수 있도록 기판 처리 장치(1)를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어기(8)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 수행할 수 있도록 제1열 처리 챔버(270)에 제공되는 구성들을 제어할 수 있다.
처리 모듈(20)은 용기(F)에 수납된 기판(W)을 전달받아 기판(W)에 대해 도포 공정 및 현상 공정을 수행한다. 처리 모듈(20)은 도포 블록(20a) 및 현상 블록(20b)을 가진다. 도포 블록(20a)은 기판(W)에 대해 도포 공정(Coating process)을 수행한다. 현상 블록(20b)은 기판(W)에 대해 현상 공정(Developing process)을 수행한다.
도포 블록(20a)은 복수 개가 제공되며, 도포 블록(20a)들은 서로 적층되게 제공된다. 현상 블록(20b)은 복수 개가 제공되며, 현상 블록(20b)들은 서로 적층되게 제공된다. 일 실시예에 의하면, 도포 블록(20a)은 2개가 제공되고, 현상 블록(20b)은 2개가 제공될 수 있다. 도포 블록(20a)들은 현상 블록(20b)들의 아래에 배치될 수 있다. 일 실시예에 의하면, 2개의 도포 블록(20a)들은 서로 동일한 공정을 수행하며, 서로 동일한 구조로 제공될 수 있다. 또한 2개의 현상 블록(20b)들은 서로 동일한 공정을 수행하며, 서로 동일한 구조로 제공될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 도포 블록(20a)과 현상 블록(20b)의 개수 및 배치는 다양하게 변형되어 제공될 수 있다.
도 3을 참조하면, 도포 블록(20a)은 반송 챔버(220), 버퍼 챔버(240), 열 처리 챔버(260), 그리고 액 처리를 수행하는 액 처리 챔버(290)를 가질 수 있다. 현상 블록(20b)은 반송 챔버(220), 버퍼 챔버(240), 열 처리 챔버(260), 그리고 액 처리를 수행하는 액 처리 챔버(290)를 가질 수 있다.
반송 챔버(220)는 버퍼 챔버(240)와 열 처리 챔버(260) 간에, 버퍼 챔버(240)와 액 처리 챔버(290) 간에, 그리고 열 처리 챔버(260)와 액 처리 챔버(290) 간에 기판(W)을 반송하는 공간을 제공한다. 버퍼 챔버(240)는 현상 블록(20b) 내로 반입되는 기판(W)과 현상 블록(20b)으로부터 반출되는 기판(W)이 일시적으로 머무르는 공간을 제공한다. 열 처리 챔버(260)는 기판(W)에 대해 열 처리 공정을 수행한다. 열 처리 공정은 가열 공정 및/또는 냉각 공정을 포함할 수 있다. 액 처리 챔버(290)는 기판(W) 상에 현상액을 공급하여 기판(W)을 현상 처리하는 현상 공정(developing process)을 수행한다.
도포 블록(20a)의 반송 챔버(220), 버퍼 챔버(240), 열 처리 챔버(260), 그리고 액 처리 챔버(290)는 현상 블록(20b)의 반송 챔버(220), 버퍼 챔버(240), 열 처리 챔버(260), 그리고 액 처리 챔버(290)와 대체로 유사한 구조 및 배치로 제공된다. 다만, 도포 블록(20a)의 액 처리를 수행하는 액 처리 챔버(260)는 기판(W) 상에 액을 공급하여 액막을 형성한다. 액막은 포토레지스트막 일 수 있다. 선택적으로, 액막은 포토레지스트막 또는 반사 방지막일 수 있다. 일 예에 의하면, 도포 블록(20a)에서 기판(W)에 공급되는 액막은 EUV(극 자외선)용 포토레지스트막일 수 있다. 도포 블록(20a)은 현상 블록(20b)과 대체로 유사한 구조 및 배치로 제공되므로, 이에 대한 설명은 생략한다. 이하에서는 현상 블록(20b)에 대해서 설명한다.
반송 챔버(220)는 길이 방향이 제1방향(2)으로 제공될 수 있다. 반송 챔버(220)에는 가이드 레일(222)과 반송 로봇(224)이 제공된다. 가이드 레일(222)은 길이 방향이 제1방향(2)으로 제공된다. 반송 로봇(224)은 가이드 레일(222) 상에서 제1방향(2)을 따라 직선 이동 가능하게 제공될 수 있다. 반송 로봇(224)은 버퍼 챔버(240)와 열 처리 챔버(260) 간에, 버퍼 챔버(240)와 액 처리 챔버(290) 간에, 그리고 열 처리 챔버(260)와 액 처리 챔버(290) 간에 기판(W)을 반송한다.
일 예에 의하면, 반송 로봇(224)은 기판(W)이 놓이는 반송 핸드(2240)를 가진다. 반송 핸드(2240)는 전진 및 후진 이동, 제3방향(6)을 축으로 한 회전, 그리고 제3방향(6)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다.
도 4는 도 3의 반송 챔버에 제공되는 핸드의 일 실시예를 보여주는 도면이다. 도 4를 참조하면, 반송 핸드(2240)는 베이스(2242) 및 지지 돌기(2244)를 가진다. 베이스(2242)는 원주의 일부가 절곡된 환형의 링 형상을 가질 수 있다. 베이스(2242)는 원주의 일부가 대칭되게 절곡된 링 형상을 가질 수 있다. 베이스(2242)는 기판(W)의 직경보다 큰 내경을 가진다. 지지 돌기(2244)는 베이스(2242)로부터 내측으로 연장된다. 지지 돌기(2244)는 복수 개가 제공되며, 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 일 예에 의하면, 지지 돌기(2244)는 등 간격으로 4개가 제공될 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 버퍼 챔버(240)는 복수 개로 제공된다. 버퍼 챔버(240)들 중 일부는 인덱스 모듈(10)과 반송 챔버(220) 사이에 배치된다. 이하, 이들 버퍼 챔버를 전단 버퍼(242, front buffer)로 정의한다. 전단 버퍼(242)들은 복수 개로 제공되며, 상하 방향을 따라 서로 적층되게 위치된다. 버퍼 챔버(240)들 중 다른 일부는 반송 챔버(220)와 인터페이스 모듈(50) 사이에 배치된다. 이하, 이들 버퍼 챔버를 후단 버퍼(244, rear buffer)로 정의한다. 후단 버퍼(244)들은 복수 개로 제공되며, 상하 방향을 따라 서로 적층되게 위치된다.
전단 버퍼(242)들 및 후단 버퍼(244)들 각각은 복수의 기판(W)들을 일시적으로 보관한다. 전단 버퍼(242)에 보관된 기판(W)은 인덱스 로봇(144) 및 반송 로봇(224)에 의해 반입 또는 반출된다. 후단 버퍼(244)에 보관된 기판(W)은 반송 로봇(224) 및 후술할 제1로봇(5820)에 의해 반입 또는 반출된다.
버퍼 챔버(240)의 일 측에는 버퍼 로봇(2420, 2440)이 제공될 수 있다. 버퍼 로봇(2420, 2440)은 전단 버퍼 로봇(2420)과 후단 버퍼 로봇(2440)을 포함할 수 있다. 전단 버퍼 로봇(2420)은 전단 버퍼(242)의 일 측에 제공될 수 있다. 후단 버퍼 로봇(2440)은 후단 버퍼(244)의 일 측에 제공될 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니고, 버퍼 로봇(2420, 2440)은 버퍼 챔버(240)의 양 측에 제공될 수 있다.
전단 버퍼 로봇(2420)은 전단 버퍼(242)들 간에 기판(W)을 반송할 수 있다. 전단 버퍼 로봇(2420)은 전단 버퍼 핸드(2422)를 포함할 수 있다. 전단 버퍼 핸드(2422)는 제3방향(6)을 따라 상하 방향으로 이동될 수 있다. 전단 버퍼 핸드(2422)는 회전될 수 있다. 후단 버퍼 로봇(2440)은 후단 버퍼(244)들 간에 기판(W)을 반송할 수 있다. 후단 버퍼 로봇(2440)은 후단 버퍼 핸드(2442)를 포함할 수 있다. 후단 버퍼 핸드(2442)의 구성은 전단 버퍼 핸드(2422)의 구성과 동일 또는 유사하다. 이에, 중복되는 후단 버퍼 핸드(2442)에 대한 설명은 생략한다.
열 처리 챔버(260)는 복수 개로 제공된다. 열 처리 챔버(260)들은 제1방향(2)을 따라 배치된다. 열 처리 챔버(260)들은 반송 챔버(220)의 일 측에 위치한다. 열 처리 챔버(260)는 기판(W)에 대해 열 처리 공정을 수행할 수 있다. 열 처리 챔버(260)는 기판(W)에 대해 냉각 처리 및/또는 가열 처리를 수행할 수 있다.
열 처리 챔버(260)는 제1열 처리 챔버(270)와 제2열 처리 챔버(280)를 포함할 수 있다. 일 예로, 제1열 처리 챔버(270)는 기판(W)을 가열하는 가열 처리를 수행할 수 있다. 제1열 처리 챔버(270)에서는 노광 장치(60)에서 기판(W)에 대한 노광 공정이 완료된 이후 수행되는 포스트 베이크(Post Exposure Bake, PEB) 처리를 수행할 수 있다. 일 예로, 제2열 처리 챔버(280)는 기판(W)을 냉각 및 가열하는 처리를 수행할 수 있다. 제2열 처리 챔버(280)에서는 후술하는 액 처리 챔버(290)에서 기판(W) 상에 현상액을 공급하여 현상 공정을 수행한 이후 기판(W)을 가열 및/또는 냉각하는 하드 베이크(Hard Bake) 처리를 수행할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 제1열 처리 챔버(270)는 포스트 베이크 및 하드 베이크를 모두 수행할 수도 있다. 또한, 제2열 처리 챔버(280)는 포스트 베이크 및 하드 베이크를 모두 수행할 수도 있다.
도 5는 도 3의 제1열 처리 챔버의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 제1열 처리 챔버(270)는 하우징(2710), 지지 유닛(2730), 그리고 가열 유닛(2750)을 포함할 수 있다.
하우징(2710)은 내부에 처리 공간을 가진다. 하우징(2710)의 처리 공간은 기판(W)에 대한 열 처리가 수행되는 공간일 수 있다. 하우징(2710)의 측벽에는 기판(W)이 출입되는 출입구(미도시)가 형성된다. 하우징(2710)의 내부에는 지지 유닛(2730)과 가열 유닛(2750)이 위치할 수 있다.
지지 유닛(2730)은 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(2730)은 기판(W)을 지지하는 척일 수 있다. 지지 유닛(2730)은 지지부(2732)와 이동 스테이지부(2734)를 포함할 수 있다. 지지부(2732)는 기판(W)을 지지하는 상면을 가질 수 있다. 지지부(2732)에는 흡착 홀(미도시)이 형성되어 진공 흡착 방식으로 기판(W)을 척킹(Chucking)할 수 있다. 선택적으로, 지지부(2732)는 정전 핀(미도시)이 제공되어 정전기를 이용한 정전 흡착 방식으로 기판(W)을 척킹할 수 있다. 선택적으로, 지지부(2732)의 상면에는 기판(W)의 하면을 지지하는 지지 핀(미도시)들이 제공될 수 있다. 지지 핀(미도시)과 기판(W)은 서로 물리적으로 접촉될 수 있다.
이동 스테이지부(2734)는 지지부(2732)의 하단에 결합될 수 있다. 이동 스테이지부(2734)는 지지부(2732)를 이동시킬 수 있다. 이동 스테이지부(2734)가 지지부(2732)를 이동시킴으로써, 지지부(2732)에 지지된 기판(W)도 이동될 수 있다. 일 예로, 이동 스테이지부(2734)는 지지부(2732)를 제1방향(2)으로 이동시킬 수 있다. 또한, 이동 스테이지부(2734)는 지지부(2732)를 제2방향(4)으로 이동시킬 수 있다. 이동 스테이지부(2734)는 도시되지 않은 구동부로부터 동력을 전달받아 지지부(2732)를 제1방향(2) 및 제2방향(4)으로 이동시킬 수 있다. 도시되지 않은 구동기는 구동력을 발생시키는 모터, 공압 실린더, 유압 실린더, 또는 솔레노이드 등 동력을 발생시키는 공지된 장치 중 어느 하나로 제공될 수 있다.
가열 유닛(2750)은 기판(W)을 열 처리할 수 있다. 일 예로, 가열 유닛(2750)은 지지 유닛(2730)에 지지된 기판(W)을 가열할 수 있다. 가열 유닛(2750)은 기판(W)에 형성된 특정 층을 타겟팅하여 가열할 수 있다. 가열 유닛(2750)은 표면에 형성된 포토레지스트 층(PR)을 포함하여 복수의 박막층(DL)이 형성된 기판(W)에서, 복수의 박막층(DL) 중 특정 층을 가열할 수 있다. 일 예로, 가열 유닛(2750)은 레이저 광(L)을 조사하는 레이저 모듈일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 유닛(2750)은 포토레지스트 층(PR)을 포함하는 복수의 박막층(DL) 중에서 금속을 포함하는 제1박막층(TL)에 레이저 광을 조사할 수 있다.
가열 유닛(2750)은 레이저 조사부(2752), 빔 익스팬더(2754), 틸팅 부재(2756), 그리고 고정 부재(2758)를 포함할 수 있다. 레이저 조사부(2752)는 레이저 광(L)을 조사한다. 레이저 조사부(2752)는 직진성을 가지는 레이저 광(L)을 조사할 수 있다. 레이저 조사부(2752)는 후술하는 틸팅 부재(2756)에 의해 지면에 대해 경사지게 배치될 수 있다. 레이저 조사부(2752)는 지지 유닛(2730)에 지지된 기판(W)의 상면으로부터 경사지게 배치될 수 있다. 예컨대, 도 5와 같이, 레이저 조사부(2752)로부터 조사되는 직진성을 가지는 레이저 광(L)은 기판(W)의 상면에 경사지게 입사될 수 있다. 또한, 레이저 조사부(2752)로부터 조사되는 레이저 광(L)은 기판(W)에 형성된 금속을 포함하는 제1박막층(TL)의 상면에 대해 경사지게 입사될 수 있다.
빔 익스팬더(2754)는 레이저 조사부(2752)에서 조사된 레이저 광(L)의 특성을 제어할 수 있다. 빔 익스팬더(2754)는 레이저 조사부(2752)에서 조사된 레이저 광(L)의 형상을 조정할 수 있다. 또한, 빔 익스팬더(2754)는 레이저 조사부(2752)로부터 조사된 레이저 광(L)의 프로파일을 조정할 수 있다. 예컨대, 레이저 조사부(2752)로부터 조사된 레이저 광(L)은 빔 익스팬더(2754)에서 직경, 파장, 또는 주파수 등이 변경될 수 있다.
틸팅 부재(2756)는 레이저 조사부(2752)와 결합될 수 있다. 틸팅 부재(2756)는 레이저 조사부(2752)의 각도를 조절할 수 있다. 이에, 틸팅 부재(2756)는 레이저 조사부(2752)를 지면에 대해 경사지게 위치시킬 수 있다. 틸팅 부재(2756)에 의해 레이저 조사부(2752)로부터 조사되는 레이저 광(L)은 기판(W)의 상면에 대해 경사지게 입사될 수 있다. 고정 부재(2758)는 하우징(2710)의 측벽에 결합될 수 있다. 고정 부재(2758)의 일단은 하우징(2710)의 일 측벽과 결합되고, 고정 부재(2758)의 타단은 틸팅 부재(2756)와 결합될 수 있다. 상술한 바와 달리, 샤프트, 그리고 샤프트에 결합된 구동기에 의해 가열 유닛(2750)의 레이저 조사부(2752)를 수평 이동, 수직 이동, 또는 회전 이동될 수도 있다.
도 6은 도 3의 제2열 처리 챔버의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 제2열 처리 챔버(280)는 하우징(2620), 냉각 유닛(2640), 가열 유닛(2660), 그리고 반송 플레이트(2680)를 포함할 수 있다.
하우징(2620)은 대체로 직육면체의 형상으로 제공된다. 하우징(2620)은 내부에 공간을 제공한다. 하우징(2620)의 측벽에는 기판(W)이 출입되는 출입구(미도시)가 형성된다. 출입구는 개방된 상태로 유지될 수 있다. 선택적으로 출입구를 개폐하도록 도어(미도시)가 제공될 수 있다. 하우징(2620)의 내부 공간에는 냉각 유닛(2640), 가열 유닛(2660), 그리고 반송 플레이트(2680)가 제공된다.
냉각 유닛(2640)과 가열 유닛(2660)은 제2방향(4)을 따라 나란히 제공된다. 일 예에 의하면 냉각 유닛(2640)은 가열 유닛(2660)보다 상대적으로 반송 챔버(220)에 더 가깝게 위치할 수 있다. 냉각 유닛(2640)은 냉각 플레이트(2642)를 포함한다. 냉각 플레이트(2642)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형의 형상을 가질 수 있다. 냉각 플레이트(2642)에는 냉각 부재(2644)가 제공된다. 일 예에 의하면, 냉각 부재(2644)는 냉각 플레이트(2642)의 내부에 형성되며, 냉각 유체가 흐르는 유로로 제공될 수 있다.
가열 유닛(2660)은 가열 플레이트(2661), 히터(2663), 커버(2665), 그리고 구동기(2667)를 포함한다. 가열 플레이트(2661)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형의 형상을 가진다. 가열 플레이트(2661)는 기판(W)보다 큰 직경을 가진다. 가열 플레이트(2661)에는 히터(2663)가 설치된다. 히터(2663)는 전류가 인가되는 발열 저항체로 제공될 수 있다. 가열 플레이트(2661)에는 제3방향(6)을 따라 상하 방향으로 구동 가능한 리프트 핀(2669)들이 제공된다. 리프트 핀(2669)은 가열 유닛(2660) 외부의 반송 수단으로부터 기판(W)을 인수받아 가열 플레이트(2661) 상에 내려놓거나 가열 플레이트(2661)로부터 기판(W)을 들어올려 가열 유닛(2660) 외부의 반송 수단으로 인계한다. 커버(2665)는 내부에 하부가 개방된 공간을 가진다. 커버(2665)는 가열 플레이트(2661)의 상부에 위치되며 구동기(2667)에 의해 상하 방향으로 이동된다. 커버(2665)가 이동되어 커버(2665)와 가열 플레이트(2661)가 형성하는 공간은 기판(W)을 가열하는 가열 공간으로 제공된다.
반송 플레이트(2680)는 대체로 원판 형상으로 제공되고, 기판(W)과 대응되는 직경을 가진다. 반송 플레이트(2680)는 반송 핸드(2240)와 기판(W)을 인수 또는 인계할 수 있다. 반송 플레이트(2680)는 가이드 레일(2692) 상에 장착되고, 구동기(2694)에 의해 가이드 레일(2692)을 따라 냉각 유닛(2640)의 상부와 가열 유닛(2660)의 상부를 이동할 수 있다. 냉각 플레이트(2642)와 기판(W) 간에 열 전달이 잘 이루어지도록 반송 플레이트(2680)는 열 전도성이 높은 재질로 제공된다. 일 예에 의하면, 반송 플레이트(2680)는 금속 재질로 제공될 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 액 처리를 수행하는 액 처리 챔버(290)는 복수 개로 제공된다. 액 처리 챔버(290)들 중 일부는 서로 적층되도록 제공될 수 있다. 액 처리 챔버(290)들은 반송 챔버(220)의 일 측에 배치된다. 액 처리 챔버(290)들은 제1방향(2)을 따라 나란히 배열된다.
도 7은 도 3의 액 처리 챔버의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 7을 참조하면, 액 처리 챔버(290)는 하우징(2910), 처리 용기(2920), 지지 유닛(2930), 승강 유닛(2940), 그리고 액 공급 유닛(2950)을 포함할 수 있다.
하우징(2910)은 내부에 공간을 제공한다. 하우징(2910)은 대체로 직육면체 형상으로 제공된다. 하우징(2910)의 일 측에는 개구(미도시)가 형성될 수 있다. 개구는 기판(W)이 내부 공간으로 반입되거나, 내부 공간에서 기판(W)이 반출되는 출입구로 기능한다. 또한, 출입구를 선택적으로 밀폐시키기 위해, 출입구와 인접한 영역에는 도어(미도시)가 설치될 수 있다. 도어는 내부 공간에 반입된 기판(W)에 대한 처리 공정이 수행되는 동안 출입구를 차단하여 내부 공간을 밀폐할 수 있다. 처리 용기(2920), 지지 유닛(2930), 승강 유닛(2940), 그리고 액 공급 유닛(2950)은 하우징(2910) 내에 배치된다.
처리 용기(2920)는 상부가 개방된 처리 공간을 가질 수 있다. 처리 용기(2920)는 처리 공간을 가지는 바울(bowl)일 수 있다. 내부 공간은 처리 공간을 감싸도록 제공될 수 있다. 처리 용기(2920)는 상부가 개방된 컵 형상을 가질 수 있다. 처리 용기(2920)가 가지는 처리 공간은 후술하는 지지 유닛(2930)이 기판(W)을 지지, 그리고 회전시키는 공간일 수 있다. 처리 공간은 후술하는 액 공급 유닛(2950)이 유체를 공급하여 기판(W)이 처리되는 공간일 수 있다.
일 예에 의하면, 처리 용기(2920)는 내측 컵(2922)과 외측 컵(2924)을 포함할 수 있다. 외측 컵(2924)은 지지 유닛(2930)의 둘레를 감싸도록 제공되고, 내측 컵(2922)은 외측 컵(2924)의 내측에 위치할 수 있다. 내측 컵(2922) 및 외측 컵(2924) 각각은 상부에서 바라볼 때 환형의 링 형상을 가질 수 있다. 내측 컵(2922) 및 외측 컵(2924)의 사이 공간은 처리 공간으로 유입된 유체가 회수되는 회수 경로로 제공될 수 있다.
내측 컵(2922)은 상부에서 바라볼 때, 후술하는 지지 유닛(2930)의 지지 축(2932)을 감싸는 형상으로 제공될 수 있다. 예를 들어 내측 컵(2922)은 상부에서 바라볼 때 지지 축(2932)을 감싸는 원형의 판 형상으로 제공될 수 있다.
외측 컵(2924)은 지지 유닛(2930) 및 내측 컵(2922)을 감싸는 컵 형상으로 제공될 수 있다. 외측 컵(2924)은 바닥부, 측부, 그리고 경사부로 형성될 수 있다. 외측 컵(2924)의 바닥부는 중공을 가지는 판 형상을 가질 수 있다. 외측 컵(2924)의 바닥부에는 회수 라인(2970)이 연결될 수 있다. 회수 라인(2970)은 기판(W) 상에 공급된 처리 매체를 회수할 수 있다. 회수 라인(2970)에 의해 회수된 처리 매체는 외부의 재생 시스템(미도시)에 의해 재사용 될 수 있다.
외측 컵(2924)의 측부는 지지 유닛(2930)을 감싸는 환형의 링 형상을 가질 수 있다. 외측 컵(2924)의 경사부는 링 형상을 가지도록 제공될 수 있다. 외측 컵(2924)의 경사부는 측부의 상단으로부터 외측 컵(2924)의 중심 축을 향하는 방향으로 연장될 수 있다. 외측 컵(2924)의 경사부의 내측면은 지지 유닛(2930)에 가까워지도록 상향 경사지게 형성될 수 있다. 또한, 외측 컵(2924)의 경사부의 상단은 기판(W) 처리 공정 진행 중에는 지지 유닛(2930)에 지지된 기판(W)보다 높게 위치될 수 있다.
지지 유닛(2930)은 기판(W)을 처리 공간 내에서 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 지지 유닛(2930)은 기판(W)을 지지하고 회전시키는 척일 수 있다. 지지 유닛(2930)은 몸체(2931), 지지 축(2932), 그리고 구동부(2933)를 포함할 수 있다. 몸체(2931)는 기판(W)이 안착되는 상부면을 가질 수 있다. 몸체(2931)의 상부면은 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공된다. 몸체(2931)의 상부면은 기판(W)보다 작은 직경을 갖도록 제공될 수 있다.
지지 축(2932)은 몸체(2931)와 결합한다. 지지 축(2932)은 몸체(2931)의 하면과 결합할 수 있다. 지지 축(2932)은 길이 방향이 상하 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 지지 축(2932)은 구동부(2933)로부터 동력을 전달받아 회전 가능하도록 제공된다. 지지 축(2932)이 구동부(2933)의 회전에 의해 회전함으로써 몸체(2931)를 회전시킨다. 구동부(2933)는 지지 축(2932)의 회전 속도를 가변할 수 있다. 구동부(2933)는 구동력을 제공하는 모터일 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 구동력을 제공하는 공지된 장치로 다양하게 변형될 수 있다.
승강 유닛(2940)은 처리 용기(2920)와 지지 유닛(2930) 간의 상대 높이를 조절한다. 승강 유닛(2940)은 처리 용기(2920)를 제3방향(6)으로 직선 이동시킨다. 승강 유닛(2940)은 내측 승강 부재(2942), 그리고 외측 승강 부재(2944)를 포함할 수 있다. 내측 승강 부재(2942)는 내측 컵(2922)을 승강 이동시킬 수 있다. 외측 승강 부재(2944)는 외측 컵(2924)을 승강 이동시킬 수 있다.
액 공급 유닛(2950)은 지지 유닛(2830)에 지지된 기판(W)으로 액을 공급할 수 있다. 액 공급 유닛(2950)이 기판(W)으로 공급하는 액은 현상액일 수 있다. 또한, 액 공급 유닛(2950)이 기판(W)으로 공급하는 액은 탈이온수(DIW)일 수 있다. 또한, 액 공급 유닛(2950)은 기판(W)으로 질소(N2)를 공급할 수도 있다. 도 7에는 단일의 액 공급 유닛(2950)이 제공되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고, 액 공급 유닛(2950)은 복수 개로 제공될 수 있다.
기류 공급 유닛(2860)은 하우징(2810) 상부에 설치될 수 있다. 기류 공급 유닛(2860)은 하우징(2810)의 내부 공간으로 기류를 공급한다. 기류 공급 유닛(2860)은 내부 공간으로 하강 기류를 공급할 수 있다. 기류 공급 유닛(2860)은 온도 및/또는 습도가 조절된 기류를 내부 공간으로 공급할 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 인터페이스 모듈(50)은 처리 모듈(20)과 외부의 노광 장치(60)를 연결한다. 인터페이스 모듈(50)은 인터페이스 프레임(520), 부가 액 처리 챔버(540), 인터페이스 버퍼(560), 그리고 반송 부재(580)를 포함할 수 있다.
인터페이스 프레임(520)은 내부 공간을 제공한다. 인터페이스 프레임(520)의 상단에는 내부 공간에 하강 기류를 형성하는 팬 필터 유닛이 제공될 수 있다. 인터페이스 프레임(520)의 내부 공간에 부가 액 처리 챔버(540), 인터페이스 버퍼(560), 그리고 반송 부재(580)가 제공된다.
부가 액 처리 챔버(540)는 도포 블록(20a)에서 공정이 완료된 기판(W)이 노광 장치(60)로 반입되기 전에 소정의 부가 공정을 수행할 수 있다. 선택적으로, 부가 액 처리 챔버(540)는 노광 장치(60)에서 공정이 완료된 기판(W)이 현상 블록(20b)으로 반입되기 전에 소정의 부가 공정을 수행할 수 있다. 일 예에 의하면, 부가 공정은 기판(W)의 에지 영역을 노광하는 에지 노광 공정, 또는 기판(W)의 상면을 세정하는 상면 세정 공정, 또는 기판(W)의 하면을 세정하는 하면 세정 공정일 수 있다.
부가 액 처리 챔버(540)는 복수 개가 제공되고, 이들은 서로 적층되도록 제공될 수 있다. 부가 액 처리 챔버(540)는 모두 동일한 공정을 수행하도록 제공될 수 있다. 선택적으로, 부가 액 처리 챔버(540)들 중 일부는 서로 다른 공정을 수행하도록 제공될 수 있다.
인터페이스 버퍼(560)는 도포 블록(20a), 부가 액 처리 챔버(540), 노광 장치(60), 그리고 현상 블록(20b) 간에 반송되는 기판(W)이 반송 도중 일시적으로 머무르는 공간을 제공한다. 인터페이스 버퍼(560)는 복수 개가 제공되고, 복수의 인터페이스 버퍼(560)들은 서로 적층되게 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 반송 챔버(220)의 길이 방향의 연장선을 기준으로 일 측면에는 부가 액 처리 챔버(540)가 배치되고, 다른 측면에는 인터페이스 버퍼(560)가 배치될 수 있다.
반송 부재(580)는 도포 블록(20a), 부가 액 처리 챔버(540), 노광 장치(60), 그리고 현상 블록(20b) 간에 기판(W)을 반송한다. 반송 부재(580)는 1개 또는 복수 개의 로봇으로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 반송 부재(580)는 제1로봇(5820)과 제2로봇(5840)을 포함한다. 제1로봇(5820)은 도포 블록 또는 현상 블록(20a, 20b), 부가 액 처리 챔버(540), 그리고 인터페이스 버퍼(560) 간에 기판(W)을 반송한다. 제2로봇(5840)은 인터페이스 버퍼(560)와 노광 장치(60) 간에 기판(W)을 반송한다.
제1로봇(5820)과 제2로봇(5840)은 각각 기판(W)이 놓이는 핸드를 포함한다. 핸드는 전진 및 후진 이동, 제3방향(6)에 평행한 축을 기준으로 한 회전, 그리고 제3방향(6)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 제1로봇(5820)과 제2로봇(5840)의 핸드는 모두 반송 로봇(224)의 반송 핸드(2240)와 동일 또는 유사한 형상으로 제공될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법에 대해 상세히 설명한다. 이하에서 설명하는 기판 처리 방법은 제1열 처리 챔버(270)가 수행할 수 있다. 또한, 제어기(8)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 제1열 처리 챔버(270)가 수행할 수 있도록, 제1열 처리 챔버(270)가 가지는 구성들을 제어할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법의 플로우 차트이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은 전처리 공정(S10), 도포 공정(S20), 소프트 베이크 공정(S30), 노광 공정(S40), 포스트 베이크 공정(S50), 현상 공정(S60), 그리고 하드 베이크 공정(S70)을 포함할 수 있다. 전처리 공정(S10), 도포 공정(S20), 그리고 소프트 베이크 공정(S30)은 도포 블록(20a)에서 수행될 수 있다. 노광 공정(S40)은 노광 장치(60)에서 수행될 수 있다. 포스트 베이크 공정(S50), 현상 공정(S60), 그리고 하드 베이크 공정(S70)은 현상 블록(20b)에서 수행될 수 있다.
전처리 공정(S10)은 기판(W)을 액 처리할 수 있다. 전 처리 공정(S10)은 도포 블록(20a)의 액 처리 챔버(290)에서 수행될 수 있다. 예컨대, 전처리 공정(S10)에서는 기판(W)의 표면에 부착된 유기물, 이온, 또는 금속 불순물 등을 세정할 수 있다. 또한, 전처리 공정(S10)에서는 기판(W)의 표면을 소수화하기 위해 기판(W) 상에 HMDS(Hexamethyldisilazane)을 공급할 수 있다. 이에, 전처리 공정(S10)에서 기판(W)을 소수화시켜 기판(W)과 포토레지스트와의 접착성을 향상시킬 수 있다.
전처리 공정(S10)이 완료된 이후, 기판(W)을 가열하는 프리 베이크(Pre-Bake) 공정이 수행될 수 있다. 프리 베이크 공정에서는 전처리 공정(S10) 진행 과정 중에 기판(W) 상에 존재하는 수분 및/도는 유기물을 제거할 수 있다. 프리 베이크 공정은 도포 블록(20a)의 열 처리 챔버(260)에서 수행될 수 있다. 프리 베이크 공정에서는 기판(W)을 가열한 이후, 기판(W)을 냉각할 수 있다. 프리 베이크 공정을 완료한 이후, SiO2, Si3N4, 및/또는 Poly-Si 등의 산화층, 금속을 포함하는 제1박막층(TL), 유전층, 또는/및 하드 마스크 층 등의 박막층을 기판(W) 상에 형성할 수 있다. 상술한 예와 달리, 전처리 공정(S10) 이후에 프리 베이크 공정이 수행되지 않고, 곧바로 기판(W) 상에 박막층을 증착하고 도포 공정(S20)을 수행할 수도 있다.
도포 공정(S20)은 도포 블록(20a)의 액 처리 챔버(290)에서 수행될 수 있다. 도포 공정(S20)은 기판(W) 상에 포토레지스트를 공급한다. 도포 공정(S20)에서 기판(W) 상에 공급되는 포토레지스트는 EUV(극 자외선)용 포토레지스트일 수 있다. 일 실시예에 따른 EUV용 포토레지스트은 화학 증폭형 포토레지스트 또는 금속이 포함되는 성분을 가지는 포토레지스트로 제공될 수 있다. 도포 공정(S20)에서 기판(W) 상에 포토레지스트를 공급함으로써, 기판(W)의 표면에는 포토레지스트 층(PR)이 형성될 수 있다. 즉, 도포 공정(S20)이 완료된 기판에는 표면에 포토레지스트 층(PR)이 형성되고, 포토레지스트 층(PR)의 아래에는 복수의 박막층(DL)이 형성될 수 있다.
소프트 베이크 공정(S30)은 도포 블록(20a)의 열 처리 챔버(260)에서 수행될 수 있다. 소프트 베이크 공정(S30)은 기판(W)에 대해 열 처리를 수행할 수 있다. 소프트 베이크 공정(S30)은 표면에 포토레지스트 층이 형성된 기판(W)을 열 처리할 수 있다. 소프트 베이크 공정(S30)은 기판(W)을 가열하여 포토레지스트 층(PR) 내에 존재하는 유기 용매를 제거할 수 있다. 소프트 베이크 공정(S30)은 기판(W)을 가열한 이후, 기판(W)을 냉각할 수 있다.
노광 공정(S40)은 노광 장치(60)에서 수행될 수 있다. 노광 공정(S40)은 기판(W)의 표면에 형성된 포토레지스트 층(PR)에 빛을 조사하여 포토레지스트의 성질을 변화시킬 수 있다. 노광 공정(S40)을 수행하기 이전에, 기판(W)에 대해 노광을 수행할 때 포토레지스트 층(PR)을 보호하기 위해 보호액을 도포할 수 있다. 보호액은 발포성 재료 또는 불소계 용제를 포함할 수 있다. 또한, 노광 공정(S40)을 수행하기 전후에 기판(W)의 상면 및/또는 하면을 세정하는 세정 공정을 더 수행할 수 있다. 또한, 노광 공정(S40)을 수행하기 전후에 기판(W)의 에지 영역을 노광하는 에지 노광 공정이 더 수행될 수도 있다.
포스트 베이크 공정(S50, Post Exposure Bake;PEB)은 기판(W)에 대한 노광 이후 열 처리를 수행하는 공정이다. 포스트 베이크 공정(S50)은 노광 공정(S40)이 완료된 기판(W)을 가열할 수 있다. 포스트 베이크 공정(S50)에서는 기판(W)에 레이저 광을 조사하여 기판(W)을 가열할 수 있다. 또한, 포스트 베이크 공정(S50)에서는 기판(W)에 형성된 복수의 박막층(DL) 중에서 금속을 포함하는 제1박막층(TL)을 타겟팅하여 가열할 수 있다.
포스트 베이크 공정(S50)은 기판(W)에 레이저 광을 조사하여 노광 공정(S40)에서 요구되는 노광 에너지를 보충함으로써, 노광 공정(S40)에서 요구되는 노광 에너지를 낮출 수 있다. 또한, 포스트 베이크 공정(S50)에서는 화학 증폭형 EUV용 포토레지스트 층(PR)이 기판(W)의 표면에 도포된 경우, 포토레지스트 층(PR)을 간접적으로 가열함으로써 포토레지스트 층(PR)의 화학 반응을 활성화시킬 수 있다. 또한, 포스트 베이크 공정(S50)에서는 금속이 포함된 EUV용 포토레지스트 층(PR)이 기판(W)의 표면에 도포된 경우, 포토레지스트 층(PR)을 직접적으로 가열함으로써, 포토레지스트 층(PR)을 베이킹 할 수 있다. 포스트 베이크 공정(S50)은 본 발명의 일 실시예에 따른 현상 블록(20b)의 열 처리 챔버(260)에서 수행될 수 있다. 예컨대, 포스트 베이크 공정(S50)은 제1열 처리 챔버(270)에서 수행될 수 있다. 제1열 처리 챔버(270)에서 수행되는 포스크 베이크 공정(S50)에 대한 상세한 설명은 후술한다.
현상 공정(S60)은 기판(W)에 처리액을 공급하여 포토레지스트 층(PR)을 제거한다. 일 예로, 양성 포토레지스트 층(PR)이 기판(W)에 도포되고 이를 노광 처리한 경우, 기판(W)에 현상액을 공급하여 노광된 포토레지스트 층(PR)은 제거되고, 노광되지 않은 포토레지스트 층(PR)은 제거되지 않을 수 있다. 선택적으로, 음성 포토레지스트 층(PR)이 기판(W)에 도포되고 이를 노광 처리한 경우, 기판(W)에 현상액을 공급하여 노광된 포토레지스트 층(PR)은 제거되지 않고, 노광되지 않은 포토레지스트 층(PR)은 제거될 수 있다. 현상 공정(S60)은 현상 블록(20b)의 액 처리 챔버(290)에서 수행될 수 있다.
하드 베이크 공정(S70)은 현상 공정(S60)이 완료된 기판(W)을 열 처리한다. 일 예로, 하드 베이크 공정(S70)은 기판(W)을 가열하고, 냉각할 수 있다. 하드 베이크 공정(S70)은 일 실시예에 따른 현상 블록(20b)의 제2열 처리 챔버(280)에서 수행될 수 있다. 하드 베이크 공정(S70)에서는 기판(W)을 가열하여 잔여 현상액 및/또는 유기용매를 제거하고, 포토레지스트 층(PR)의 접착력을 향상시킬 수 있다. 또한, 하드 베이크 공정(S70)에서는 기판(W)을 가열한 이후 냉각할 수 있다.
도 9는 도 8의 노광 공정이 완료된 기판을 정면에서 바라본 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 9를 참조하면, 기판(W)은 표면에 포토레지스트 층(PR)이 형성된다. 또한, 기판(W)의 포토레지스트 층(PR)의 하부에는 박막층(DL)이 형성될 수 있다. 박막층(DL)은 복수 개로 형성될 수 있다. 박막층(DL)은 SiO2, Si3N4, 및/또는 Poly-Si 등의 산화층, 금속을 포함하는 제1박막층(TL), 유전층, 또는 하드 마스크 층 중에서 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
이하에서는. 설명의 편의를 위해 박막층(DL)은 포토레지스트 층(PR), 제1박막층(TL), 제2박막층(DL2), 제3박막층(DL3), 그리고 제4박막층(DL4)을 포함하는 것을 예로 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 포토레지스트 층(PR)의 하부에 형성되는 박막층(DL)의 개수 및 종류는 다양하게 변경될 수 있다.
제1박막층(TL), 제2박막층(DL2), 제3박막층(DL3), 그리고 제4박막층(DL4)은 모두 포토레지스트 층(PR)의 하부에 위치한다. 이하에서 설명하는 포토레지스트 층(PR)은 화학 증폭형 EUV용 포토레지스트 층(PR)일 수 있다. 제1박막층(TL)은 금속을 포함할 수 있다. 일 예에 의하면, 제1박막층(TL)은 박막층(DL)에 형성된 트랜지스터 셀로 전원을 공급하는 파워 레일(Power Rail)로 기능할 수 있다. 제1박막층(TL)의 하부에는 제2박막층(DL2)이 배치될 수 있다. 또한, 제1박막층(TL)의 상부에는 순차적으로 제3박막층(DL3)과 제4박막층(DL4)이 배치될 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해 박막층(DL) 중 제1박막층(TL)에만 금속이 포함된 것을 예로 들어 설명한다.
포스트 베이크 공정(S50)에서는 복수의 층으로 적층된 박막층(DL) 중 금속을 포함하는 층에 대해서만 레이저 광(L)을 조사한다. 예컨대, 포스트 베이크 공정(S50)에서는 기판(W)에 형성된 박막층(DL) 중 제1박막층(TL)을 타겟팅하여 레이저 광(L)을 조사할 수 있다.
도 10은 도 8의 포스트 베이크 공정에서 제1박막층에 레이저 광을 조사하는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 11은 도 10의 제1박막층에서 열원이 전달되는 모습을 보여주는 A 부분에 대한 확대도이다. 도 10 및 도 11을 참조하면, 제1열 처리 챔버(270)의 내부 공간에서는 기판(W)이 가열될 수 있다. 가열 유닛(2750)은 기판(W)에 형성된 박막층(DL) 중 제1박막층(TL)에 대해 레이저 광(L)을 조사할 수 있다. 가열 유닛(2750)으로부터 조사된 레이저 광(L)은 제1박막층(TL)의 상부에 형성되고, 금속을 포함하지 않는 제3박막층(DL3), 제4박막층(DL4), 그리고 포토레지스트 층(PR)에는 흡수되지 않는다. 이에, 가열 유닛(2750)으로부터 조사된 레이저 광(L)은 포토레지스트 층(PR), 제4박막층(DL4), 그리고 제3박막층(DL3)을 순차적으로 통과하여 금속을 포함하는 제1박막층(TL)으로 조사될 수 있다.
가열 유닛(2750)으로부터 조사된 레이저 광(L)은 제1박막층(TL)의 상면에 대해 경사지게 입사될 수 있다. 가열 유닛(2750)으로부터 조사된 레이저 광(L)의 경사는 틸팅 부재(2756)의 각도를 변경하여 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 도 11과 같이, 제1박막층(TL)으로 경사지게 입사된 레이저 광(L)은 제1박막층(TL) 내부에서 반사될 수 있다. 제1박막층(TL)은 금속을 포함하므로, 제1박막층(TL) 내부에서 레이저 광(L)이 가지는 열 에너지는 흡수된다. 이에, 레이저 광(L)이 제1박막층(TL)의 내부에서 반사되고, 유동함으로써 제1박막층(TL)에 균일하게 열 에너지를 전가할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면 기판(W) 상에 적층된 박막층(DL) 중 제1박막층(TL)의 상하부에 적층된 층(예컨대, 제2박막층(DL2)과 제3박막층(DL3))은 금속을 포함하지 않는다. 이에, 제1박막층(TL)에 입사된 레이저 광(L)이 제1박막층(TL) 내부에서 굴절되어 제2박막층(DL2)과 제3박막층(DL3)으로 입사되더라도, 제2박막층(DL2)과 제3박막층(DL3)에 흡수되지 않아 제2박막층(DL2)과 제3박막층(DL3)에 영향을 주지 않는다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 포스트 베이크 공정(S50)에서 기판(W)을 가열할 때, 금속을 포함하는 특정 층(예컨대, 제1박막층(TL))에 대해서만 선택적으로 가열할 수 있다.
도 12는 도 8의 포스트 베이크 공정의 시점을 보여주는 도면이다. 도 13은 도 8의 포스트 베이크 공정의 종점을 보여주는 도면이다. 도 12와 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포스트 베이크 공정(S50)에서는 기판(W)에 형성된 박막층(DL) 중 금속을 포함하는 제1박막층(TL)을 타겟팅 하여 레이저 광을 경사지게 조사할 수 있다. 또한, 포스트 베이크 공정(S50)에서 가열 유닛(2750)이 레이저 광(L)을 조사할 때, 지지 유닛(2730)은 이동할 수 있다. 제어기(8)는 포스트 베이크 공정(S50)을 수행하는 동안 이동 스테이지부(2734)를 제어할 수 있다. 일 예로, 제어기(8)는 가열 유닛(2750)이 제1박막층(TL)에 대해 레이저 광(L)을 조사하는 동안, 레이저 광(L)이 제1박막층(TL)으로 조사되는 영역이 변경되도록 이동 스테이지부(2734)를 제어할 수 있다.
도 12와 같이, 제어기(8)는 포스트 베이크 공정(S50)을 수행하기 위해 가열 유닛(2750)이 제1박막층(TL)으로 레이저 광(L)을 조사하는 시점(Start Point)에서, 제1박막층(TL)의 일단으로 레이저 광(L)을 조사하도록 이동 스테이지부(2734)를 제어한다. 즉, 제어기(8)는 이동 스테이지부(2734)에 결합된 지지부(2732)의 상면에 지지된 기판(W)의 일단으로 레이저 광(L)이 조사되도록 이동 스테이지부(2734)를 제어할 수 있다.
도 13과 같이, 제어기(8)는 가열 유닛(2750)이 제1박막층(TL)으로 레이저 광(L)이 조사되는 종점(End Point)에서, 제1박막층(TL)의 일단과 대향되는 타단으로 레이저 광(L)이 조사되도록 이동 스테이지부(2734)를 제어한다. 즉, 제어기(8)는 포스트 베이크 공정(S50)을 수행하는 동안, 제1박막층(TL)으로 입사되는 레이저 광(L)이 상부에서 바라볼 때, 제1박막층(TL)의 일단으로부터 타단까지 이동되도록 이동 스테이지부(2734)를 제어할 수 있다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 포스트 베이크 공정(S50)을 수행하는 경우, 레이저 광(L)이 금속을 포함하는 제1박막층(TL)을 스캔하며 입사될 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 포스트 베이크 공정(S50)에 따르면, 가열 유닛(2750)으로부터 조사된 레이저 광(L)이 경사지게 제1박막층(TL)으로 입사시키고, 금속을 포함하는 제1박막층(TL)에 대해서만 선택적으로 레이저 광(L)을 조사하여 가열함으로써, 제1박막층(TL)의 상하부에 적층된 다른 박막층(DL)에 레이저 광(L)으로 인한 데미지를 최소화할 수 있다.
또한, 가열 유닛(2750)으로부터 조사된 레이저 광(L)이 경사지게 제1박막층(TL)으로 입사됨으로써, 제1박막층(TL)의 내부에서 레이저 광(L)이 반사되며 유동할 수 있다. 제1박막층(TL)의 내부에서 균일한 열 전달이 가능하다. 이에, 제1박막층(TL) 내부의 패턴 밀도를 국부적으로 조절함으로써, 박막층(DL)에 형성된 다양한 칩(Chip)의 균일도를 조절할 수 있다. 즉, 제1박막층(TL)이 소위 열 전달 층의 역할을 수행할 수 있다. 이에, 균일한 열 전달이 이루어진 제1박막층(TL)에 의해 기판(W)의 표면에 형성된 포토레지스트 층(PL)에 대한 열 전달이 원활히 수행될 수 있다. 즉, 화학 증폭형 EUV용 포토레지스트 층(PL)에 대한 화학 반응을 활성화시킬 수 있다. 또한, 노광 공정(S40)에서 요구되는 노광 에너지를 낮출 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 포스트 베이크 공정(S50)에서는 별도의 열원(에컨대, 히터)을 이용하지 않고, 레이저 광(L)을 금속을 포함하는 층에 입사시킴으로써, 기판(W)에 형성된 박막층(DL)에 균일하게 열 에너지를 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 포스트 베이크 공정(S50)이 수행되는 동안 제어기(8)에 의해 이동 스테이지부(2734)의 이동이 조절됨으로써, 기판(W)에 형성된 금속을 포함하는 제1박막층(TL)의 전 영역에 대해 레이저 광(L)을 균일하게 입사시킬 수 있다. 이에, 제1박막층(TL)의 내부에 효율적으로 레이저 광(L)이 가지는 열 에너지를 전달할 수 있다.
도 14는 도 8의 포스트 베이크 공정에서 포토레지스트 층에 레이저 광을 조사하는 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포스트 베이크 공정(S50)에서는 기판(W)에 형성된 박막층(DL) 중에서 금속을 포함하는 포토레지스트 층(PR)을 가열할 수 있다. 도 14와 같이, 가열 유닛(2750)은 금속을 포함하는 EUV용 포토레지스트 층(PR)에 레이저 광(L)을 조사할 수 있다. 이에, 금속을 포함하는 포토레지스트 층(PR)이 가열되어 베이킹 될 수 있다.
또한, 상술한 바와 달리, 가열 유닛(2750)에서 조사되는 레이저 광(L)은 제1박막층(TL)을 타겟팅 하여 조사될 수 있다. 제1박막층(TL)에 레이저 광(L)이 조사되는 과정에서, 기판(W)의 표면에 형성된 금속을 포함하는 EUV용 포토레지스트 층(PR)에도 입사될 수 있다. 이에, EUV용 포토레지스트 층(PR)을 베이킹하는 동시에, 금속을 포함하는 제1박막층(TL)을 직접적으로 가열하여 EUV용 포토레지스트 층(PR)에 간접적으로 열을 전달할 수도 있다.
상술한 본 발명의 실시예들에서는 본 발명의 포스트 베이크 공정(S50)에서 레이저 광(L)을 박막층(DL)에 대해 경사지게 입사하여 가열하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예에 따르면, 본 발명의 제1열 처리 챔버(270)에서는 하드 베이크 공정(S70)이 수행될 수 있다. 또한, 본 발명의 제1열 처리 챔버(270)는 도포 블록(20a)의 열 처리 챔버(260)에도 제공될 수 있고, 소프트 베이크 공정(S30) 또한 제1열 처리 챔버(270)에서 수행될 수도 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 범위 내에서 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.
10 : 인덱스 모듈
20 : 처리 모듈
20a : 도포 블록
20b : 현상 블록
50 : 인터페이스 모듈
60 : 노광 장치
260 : 열 처리 챔버
270 : 제1열 처리 챔버
280 : 제2열 처리 챔버
290 : 액 처리 챔버
2730 : 지지 유닛
2750 : 가열 유닛

Claims (20)

  1. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    표면에 형성된 포토레지스트 층을 포함하여 복수의 박막층이 형성된 기판을 가열하되,
    상기 복수의 박막층 중 금속을 포함하는 제1박막층에 대해 광을 조사하여 상기 제1박막층을 가열하는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광은 레이저 광인 기판 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레이저 광은,
    상기 제1박막층의 상면에 대해 경사지게 입사되는 기판 처리 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1박막층은,
    상기 포토레지스트 층의 아래에 형성된 층인 기판 처리 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1박막층은,
    상기 포토레지스트 층인 기판 처리 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 레이저 광이 상기 제1박막층으로 조사되는 영역은,
    상기 레이저 광이 상기 제1박막층에 조사되는 동안에 변경되는 기판 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 레이저 광의 조사 영역 변경은 상기 레이저 광이 조사되는 동안에 상기 기판이 이동하여 이루어지는 기판 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 레이저 광이 조사되는 영역이 변경되는 동안에, 상기 레이저 광의 입사각은 동일하게 유지되는 기판 처리 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 가열 처리는 기판에 대해 노광 처리 이후 수행되는 기판 처리 방법.
  10. 기판에 포토레지스트를 도포하는 도포 공정, 상기 기판에 빛을 조사하는 노광 공정, 그리고 상기 기판에 현상액을 공급하는 현상 공정을 포함하는 사진 공정에서 상기 기판을 가열하는 방법에 있어서,
    표면에 형성된 포토레지스트 층을 포함하여 복수의 박막층이 형성된 상기 기판을 가열하고,
    상기 복수의 박막층 중 금속을 포함하는 제1박막층에 대해 레이저 광을 조사하여 상기 제1박막층을 가열하는 가열 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 레이저 광은,
    상기 제1박막층의 상면에 대해 경사지게 입사되는 가열 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 제1박막층은,
    상기 포토레지스트 층의 아래에 형성된 층인 가열 방법.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 제1박막층은,
    상기 포토레지스트 층인 가열 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 레이저 광이 상기 제1박막층으로 조사되는 영역은,
    상기 레이저 광이 상기 제1박막층에 조사되는 동안에 변경되고,
    상기 레이저 광의 조사 영역 변경은 상기 레이저 광이 조사되는 동안에 상기 기판이 이동하여 이루어지는 가열 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 가열 처리는 상기 노광 공정 이후에 수행되는 가열 방법.
  16. 표면에 형성된 포토레지스트 층을 포함하여 복수의 박막층이 형성된 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    처리 공간을 가지는 하우징;
    상기 처리 공간 내에 위치하고, 상기 기판을 지지하는 지지 유닛; 및
    상기 기판을 가열하는 가열 유닛을 포함하되,
    상기 가열 유닛은,
    상기 복수의 박막층 중 금속을 포함하는 제1박막층에 대해 레이저 광을 조사하여 상기 제1박막층을 가열하도록 제공되는 기판 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 레이저 광은,
    상기 제1박막층의 상면에 대해 경사지게 입사되는 기판 처리 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1박막층은,
    상기 포토레지스트 층의 아래에 형성된 층인 기판 처리 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1박막층은,
    상기 포토레지스트 층인 기판 처리 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 장치는 상기 지지 유닛을 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 지지 유닛은,
    상기 기판을 지지하는 지지부; 및
    상기 지지부의 위치를 변경시키는 이동 스테이지부를 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 레이저 광이 상기 제1박막층에 조사되는 동안에, 상기 레이저 광이 상기 제1박막층으로 조사되는 영역이 변경되도록 상기 이동 스테이지부를 제어하는 기판 처리 장치.
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