KR20240034713A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20240034713A
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조민희
송준호
사윤기
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 처리 공간을 가지는 챔버와; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하고 회전시키는 지지 유닛과; 상기 지지 유닛에 지지된 기판 상으로 처리액을 토출하는 액 토출 유닛과; 상기 액 토출 유닛으로 처리액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하고, 상기 액 공급 유닛은, 상기 처리액이 상기 액 토출 유닛에 의해 상기 기판 상으로 공급되기 전에 상기 처리액을 상기 처리액의 비등점 이상의 온도로 가열하는 제1가열유닛을 포함하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{AN APPARATUS FOR TREATING A SUBSTRATE AND METHOD FOR TREATING A SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판으로 액을 공급하여 기판을 액 처리하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 사진, 증착, 애싱, 식각, 그리고 이온주입 등과 같은 다양한 공정이 수행된다. 또한 이러한 공정들이 수행되기 전후에는 기판 상에 잔류된 파티클을 세정 처리하는 세정 공정이 수행된다.
세정 공정은, 스핀 헤드에 지지되어 회전하는 기판으로 케미칼을 공급하는 공정, 기판으로 탈이온수(Deionized Water, DIW) 등과 같은 세정액을 공급하여 기판 상에서 케미칼을 제거하는 공정, 이후에 세정액 보다 표면장력이 낮은 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol, IPA)액과 같은 유기용제를 기판에 공급하여 기판 상의 세정액을 유기용제로 치환하는 공정, 그리고 치환된 유기용제를 기판 상에서 제거하는 건조 공정을 포함한다.
이때, 기판 상으로 공급되는 이소프로필알코올은 비등점 미만의 온도도 가열되어 제공되는데, 가열된 이소프로필알코올이 이동 라인을 따라 이송되는 과정에서 온도가 저하됨으로써 기판의 건조 작업이 신뢰성 있게 진행되지 않는 문제가 있다.
또한, 이송 과정에서 온도가 저하됨으로써 이소프로필알코올 내 용해되어 있던 용존 기체가 이송관 내에서 기포로 분리되는 공동 현상이 발생하는 문제가 있다.
또한, 분리된 기포가 이소프로필알코올과 함께 기판으로 공급될 경우, 기판 표면에 파티클로 잔류되는 문제가 있다.
본 발명은 기판으로 공급되는 유기용제 내 용존 기체량이 감소된 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 개시한다.
기판 처리 장치는 처리 공간을 가지는 챔버와; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하고 회전시키는 지지 유닛과; 상기 지지 유닛에 지지된 기판 상으로 처리액을 토출하는 액 토출 유닛과; 상기 액 토출 유닛으로 처리액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하고, 상기 액 공급 유닛은, 상기 처리액이 상기 액 토출 유닛에 의해 상기 기판 상으로 공급되기 전에 상기 처리액을 상기 처리액의 비등점 이상의 온도로 가열하는 제1가열유닛을 포함한다.
일 실시예에 의하면, 상기 액 공급 유닛은, 비등점 이상의 온도로 가열된 처리액을 상기 비등점보다 낮은 온도로 가열하여 상기 액 토출 유닛에 공급하는 제2가열유닛을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1가열유닛은, 탱크에 수용된 처리액을 순환시키는 순환라인과; 상기 순환라인 상에 설치되어 상기 순환라인의 내부를 이동하는 처리액을 상기 비등점 이상의 온도로 가열시키는 제1히터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 제2가열유닛은, 상기 액 토출 유닛과 연결되는 공급라인과; 상기 공급라인 상에 설치되어 상기 공급라인의 내부를 이동하는 처리액을 상기 비등점 보다 낮은 온도로 가열시키는 제2히터를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 액 공급 유닛은, 상기 처리액이 수용되는 탱크와;
상기 탱크 내부에 설치되는 제3히터와; 상기 제1 내지 제3히터의 온도를 제어하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 처리액이 상기 제1가열유닛에 의해 가열될 때에는 상기 제3히터가 상기 제1히터와 같은 온도를 갖도록 제어하고, 처리액이 상기 제2가열유닛에 의해 가열될 때에는 상기 제3히터가 상기 제2히터와 같은 온도를 갖도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 액 토출 유닛에 의해 상기 기판 상으로 공급되는 처리액은 상기 비등점 보다 낮은 온도로 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 처리액은 유기용제를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 유기용제는 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol, IPA)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 비등점 보다 낮은 온도는 65℃ 내지 75℃일 수 있다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 개시한다.
기판 처리 장치는 처리 공간을 가지는 챔버와; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하고 회전시키는 지지 유닛과; 상기 지지 유닛에 지지된 기판 상으로 처리액을 토출하는 액 토출 유닛과; 상기 액 토출 유닛으로 처리액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하고, 상기 액 공급 유닛은, 탱크에 수용된 처리액을 순환시키는 순환라인을 포함하는 제1가열유닛과; 처리액을 상기 액 토출 유닛으로 공급하는 공급라인을 포함하는 제2가열유닛을 포함하고, 상기 제1가열유닛은 상기 처리액은 제1온도로 가열하고 상기 제2가열유닛은 상기 처리액을 제2온도로 가열하되, 상기 제1온도는 상기 제2온도보나 높다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1온도는 상기 처리액의 비등점보다 높은 온도이고, 상기 제2온도는 상기 처리액의 비등점 보다 낮은 온도일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 공급라인은 상기 탱크에서 상기 액 토출 유닛으로 직접 연결되거나 또는 상기 순환라인으로부터 분기되어 상기 액 토출 유닛으로 연결될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 액 토출 유닛에 의해 상기 기판 상으로 공급되는 처리액은 상기 제2온도로 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 처리액은 이소프로필알코올을 포함하고, 상기 비등점 보다 높은 온도는 83℃ 이상이고, 상기 비등점 보다 낮은 온도는 65℃ 내지 75℃일 수 있다.
본 발명은 기판을 처리하는 방법을 개시한다.
기판 처리 방법은 기판에 처리액을 공급하여 기판을 처리하되, 상기 처리액을 기판에 공급하기 전에 상기 처리액의 비등점 이상의 온도로 상기 처리액을 가열하여 상기 처리액에서 기포를 탈기하고, 이후에 비등점 아래의 온도를 가진 상기 처리액을 상기 기판에 공급한다.
일 실시예에 의하면, 상기 처리액의 비등점 이상의 온도로 상기 처리액을 가열하는 것은 공급탱크에 연결된 순환라인을 통해 상기 처리액을 순환시키는 도중에 이루어지는 기판 처리 방법.
일 실시예에 의하면, 상기 처리액으로부터 상기 기포의 탈기 후, 상기 처리액이 상기 기판으로 공급되는 도중에 상기 처리액을 2차 가열하되, 상기 2차 가열은 상기 처리액의 비등점보다 낮은 온도로 상기 처리액을 가열할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 처리액은 유기용제를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 처리액은 이소프로필알코올를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 2차 가열은 약 65 내지 75 ℃로 상기 처리액을 가열할 수 있다.
본 발명은 유기용제를 비등점 이상으로 가열하여 인위적 끓음을 통해 유기용제 내부의 용존 기체를 탈기하는 것을 통해 기판으로 공급되는 유기용제 내 용존 기체량을 최소화할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 2은 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 액 공급 유닛을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4 및 도 5은 도 3의 액 공급 유닛을 흐르는 처리액의 이동 과정을 보여주는 도면이다.
도 6은 도 3의 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 보여주는 플로우 차트이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액 공급 유닛을 개략적으로 보여주는 도면이다.
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 실시 예를 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 '포함한다'는 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 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.
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.
용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
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, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장된 것이다.
본 실시예의 장치는 원형 기판에 대해 사진 공정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 특히 본 실시예의 장치는 노광장치에 연결되어 기판에 대해 도포 공정 및 현상 공정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 않고, 기판을 회전시키면서 기판에 처리액을 공급하는 다양한 종류의 공정에 사용될 수 있다. 아래에서는 기판으로 웨이퍼가 사용된 경우를 예로 들어 설명한다.
이하에서는, 도 1 내지 도 7 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스 모듈(10)과 공정 처리 모듈(20)을 가지고, 인덱스 모듈(10)은 로드 포트(120) 및 이송 프레임(140)을 가진다. 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하며, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 칭한다.
로드 포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(18)가 안착된다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드 포트(120)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드 포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(20)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(18)에는 기판의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)을 복수 개가 제공되고, 기판은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어 내에 위치된다. 캐리어(18)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(220), 이송 챔버(240), 그리고 공정 챔버(260,280)를 가진다. 이송 챔버(240)는 그 길이 방향이 제1방향(12)과 평행하게 배치된다. 제2방향(14)를 따라 이송 챔버(240)의 양측에는 공정 챔버들(260,280)이 배치된다. 공정 챔버들(260)은 이송 챔버(240)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공될 수 있다. 공정 챔버들(260,280) 중 일부는 이송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정 챔버들(260,280) 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송 챔버(240)의 양측에는 공정 챔버들(260,280)이 A X B(A와 B는 각각 1 이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260,280)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260,280)의 수이다. 이송 챔버(240)의 양측 각각에 공정 챔버(260,280)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정 챔버들(260,280)은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정 챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다.
상술한 바와 달리, 공정 챔버(260)는 이송 챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한 공정 챔버(260,280)는 이송 챔버(240)의 일측 및 타측에 단층으로 제공될 수 있다. 또한, 공정 챔버(260,280)는 상술한 바와 달리 다양한 배치로 제공될 수 있다.
본 실시예는 공정 챔버들(260,280) 중 이송 챔버(240)의 일측에는 기판을 액 처리 공정을 수행하고, 타측(280)에는 액 처리 공정이 수행된 기판을 건조 처리하는 공정을 수행하는 것으로 설명한다.
버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140)과 이송 챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송 챔버(240)와 이송 프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(220)은 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개 제공된다. 버퍼 유닛(220)에서 이송 프레임(140)과 마주보는 면과 이송 챔버(240)와 마주보는 면 각각이 개방된다.
이송 프레임(140)은 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(18)와 버퍼 유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 프레임(140)에는 인덱스레일(142)과 인덱스로봇(144)이 제공된다. 인덱스레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스로봇(144)은 인덱스레일(142) 상에 설치되며, 인덱스레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(144c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정 처리 모듈(20)에서 캐리어(18)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(18)에서 공정 처리 모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스로봇(144)이 기판(W)을 반입 및 반출하는 과정에서 공정 처리 전의 기판(W)으로부터 발생된 파티클이 공정 처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이송 챔버(240)는 버퍼 유닛(220) 및 공정 챔버들(260) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 챔버(240)에는 가이드 레일(242)과 메인 로봇(244)이 제공된다. 가이드 레일(242)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인 로봇(244)은 가이드 레일(242) 상에 설치되고, 가이드 레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다.
아래에서는 공정 챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)에 대해 설명한다. 본 실시예에는 기판 처리 장치(300)이 기판에 대해 액 처리 공정을 수행하는 것을 일 예로 설명한다. 액 처리 공정은 기판을 세정 처리하는 공정을 포함한다.
도 2은 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 챔버(310), 처리 용기(320), 스핀 헤드(340), 승강 유닛(360), 액 토출 유닛(400), 기류 형성 유닛(500), 액 공급 유닛(600), 그리고 제어기(700)를 포함한다. 챔버(310)는 내부에 기판(W)을 처리하는 공정이 수행되는 처리 공간(312)을 제공한다.
처리 용기(320)는 처리 공간(312)에 위치되며, 상부가 개방된 컵 형상으로 제공된다. 상부에서 바라볼 때 처리 용기(320) 배기관과 중첩되도록 위치된다. 처리 용기(320)는 내부 회수통(322) 및 외부 회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,326)은 공정에 사용된 처리액 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부 회수통(322)은 스핀 헤드(340)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부 회수통(326)은 내부 회수통(322)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부 회수통(322)의 내측공간(322a) 및 외부 회수통(326)과 내부 회수통(322)의 사이 공간(326a)은 각각 내부 회수통(322) 및 외부 회수통(326)으로 처리액이 유입되는 유입구로서 기능한다. 각각의 회수통(322,326)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수라인(322b,326b)이 연결된다. 각각의 회수라인(322b,326b)은 각각의 회수통(322,326)을 통해 유입된 처리액을 배출하는 배출관으로 기능한다. 배출된 처리액은 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.
스핀 헤드(340)는 기판(W)을 지지 및 회전시키는 기판 지지 유닛으로 제공된다. 스핀 헤드(340)는 처리 용기(320)의 내에 배치된다. 스핀 헤드(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 스핀 헤드(340)는 몸체(342), 지지핀(344), 척핀(346), 그리고 지지축(348)을 가진다. 몸체(342)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 몸체(342)의 저면에는 모터(349)에 의해 회전가능한 지지축(348)이 고정결합된다. 지지핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지핀(344)은 몸체(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 몸체(342)에서 상부로 돌출된다. 지지핀들(334)은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지핀(344)은 몸체(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판의 후면 가장자리를 지지한다. 척핀(346)은 복수 개 제공된다. 척핀(346)은 몸체(342)의 중심에서 지지핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척핀(346)은 몸체(342)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척핀(346)은 스핀 헤드(340)가 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척핀(346)은 몸체(342)의 반경 방향을 따라 대기위치와 지지위치 간에 직선 이동 가능하도록 제공된다. 대기위치는 지지위치에 비해 몸체(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 로딩 또는 언 로딩시에는 척핀(346)은 대기위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행시에는 척핀(346)은 지지위치에 위치된다. 지지위치에서 척핀(346)은 기판(W)의 측부와 접촉된다.
승강 유닛(360)은 처리 용기(320)와 스핀 헤드(340) 간에 상대 높이를 조절한다. 승강 유닛(360)은 처리 용기(320)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(320)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(340)에 대한 처리 용기(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다. 브라켓(362)은 처리 용기(320)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 놓이거나, 스핀 헤드(340)로부터 들어올려 질 때 스핀 헤드(340)가 처리 용기(320)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(320)는 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(322,326)으로 유입될 수 있도록 처리 용기(320)의 높이를 조절한다.
상술한 바와 달리 승강 유닛(360)은 처리 용기(320) 대신 스핀 헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
액 토출 유닛(400)은 기판(W) 상에 다양한 종류의 액들을 공급한다. 액 토출 유닛(400)은 복수의 노즐들(410 내지 430)을 포함한다. 각각의 노즐들은 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 여기서 공정 위치는 노즐들(410 내지 430)이 처리 용기(320) 내에 위치된 기판(W) 상에 액을 토출 가능한 위치이고, 대기 위치는 노즐들(410 내지 430)이 공정 위치를 벗어나 대기되는 위치로 정의한다. 일 예에 의하면, 공정 위치는 노즐들(410 내지 430)이 기판(W)의 중심으로 액을 공급할 수 있는 위치일 수 있다. 예컨대, 상부에서 바라볼 때 노즐들(410 내지 430)은 직선 이동 또는 축 이동되어 공정 위치와 대기 위치 간에 이동될 수 있다. 액 토출 유닛(400)에서 기판(W)으로 토출되는 처리액은 액상의 처리액일 수 있다.
복수의 노즐들(410 내지 430)은 서로 다른 종류의 액을 토출한다. 노즐들(410 내지 430)로부터 토출되는 액은 케미칼, 린스액, 그리고 건조 유체를 포함할 수 있다. 도 2의 실시예를 참조하면, 제1노즐(410)은 케미칼을 토출하는 노즐일 수 있다. 제2노즐(420)은 린스액을 토출하는 노즐일 수 있다. 제3노즐(430)은 건조 유체를 토출하는 노즐일 수 있다. 예컨대, 케미칼은 기판(W) 상의 형성된 막을 식각 처리하거나, 기판(W) 상에 잔류된 파티클을 제거할 수 있는 액일 수 있다. 케미칼은 강산 또는 강염기의 성질을 가지는 액일 수 있다. 케미칼은 황산, 불산, 또는 암모니아를 포함할 수 있다. 린스액은 기판(W) 상에 잔류된 케미칼을 린스 처리할 수 있는 액일 수 있다. 예컨대, 린스액은 순수일 수 있다. 건조 유체는 기판(W) 상의 잔류 린스액을 치환할 수 있는 액으로 제공될 수 있다. 건조 유체는 린스액에 비해 표면 장력이 낮은 액일 수 있다. 건조 유체는 유기 용제일 수 있다. 건조 유체는 이소프로필알코올(IPA)일 수 있다. 제3노즐(430)은 후술하는 액 공급 유닛(600)과 연결될 수 있다.
기류 형성 유닛(500)은 처리 공간(312)에 하강 기류를 형성한다. 기류 형성 유닛(500)은 챔버(310)의 상부에서 기류를 공급하고, 챔버(310)의 하부에서 기류를 배기한다. 기류 형성 유닛(500)은 기류 공급 유닛(520)과 배기 유닛(540)을 포함한다. 기류 공급 유닛(520)과 배기 유닛(540)은 상하로 서로 마주하게 위치된다.
기류 공급 유닛(520)은 아래 방향을 향해 가스를 공급한다. 기류 공급 유닛(520)으로부터 공급되는 가스는 불순물이 제거된 에어일 수 있다. 기류 공급 유닛(520)은 팬(522), 기류 공급 라인(524), 공급 밸브(528) 그리고 필터(526)를 포함한다. 팬(522)은 챔버(310)의 천장면에 설치된다. 상부에서 바라볼 때 팬(522)은 처리 용기와 마주하게 위치된다. 팬(522)은 처리 용기 내에 위치된 기판(W)을 향해 에어를 공급하도록 위치될 수 있다. 기류 공급 라인(524)은 팬(522)에 에어를 공급하도록 팬(522)에 연결된다. 공급 밸브(528)는 기류 공급 라인(524)에 설치되어 기류의 공급량을 조절한다. 필터(526)는 기류 공급 라인(524)에 설치되어 에어를 필터링한다. 예컨대, 필터(526)는 에어에 포함된 파티클 및 수분을 제거할 수 있다.
배기 유닛(540)은 처리 공간(312)을 배기한다. 배기 유닛(540)은 배기관(542), 감압 부재(546), 그리고 배기 밸브(548)를 포함한다. 배기관(542)은 챔버(310)의 바닥면에 설치되며, 처리 공간(312)을 배기하는 관으로 제공된다. 배기관(542)은 배기구가 위를 향하도록 위치된다. 배기관(542)은 배기구가 처리 용기의 내부와 연통되도록 위치된다. 즉 배기관(542)의 상단은 처리 용기 내에 위치된다. 이에 따라 처리 용기 내에 형성된 하강 기류는 배기관(542)을 통해 배기된다.
감압 부재(546)는 배기관(542)을 감압한다. 감압 부재(546)에 의해 배기관(542)에는 음압을 형성되고, 이는 처리 용기를 배기한다. 배기 밸브(548)는 배기관(542)에 설치되며, 배기관(542)의 배기구를 개폐한다. 배기 밸브(548)는 배기량을 조절한다.
도 3은 도 2의 액 공급 유닛(600)을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3을 참조하면, 액 공급 유닛(600)은 제1탱크유닛(610), 제2탱크유닛(620), 제1가열유닛(640), 제2가열유닛(660)을 포함한다. 액 공급 유닛(600)은 액 토출 유닛(400)에 연결된다. 보다 상세히, 액 공급 유닛(600)은 액 토출 유닛(400)의 제3노즐(430)과 연결되어 제3노즐(430)에 유기 용제를 공급한다.
제1탱크유닛(610)은 제1탱크(612)를 포함한다. 제1탱크(612)는 내부에 수용공간(612a)이 형성되는 통 형상으로 형성된다. 제1탱크(612)의 내부에는 유기 용제가 수용된다. 제1탱크(612)의 수용공간(612a)에는 이소프로필알코올이 수용된다. 제1탱크(612)에는 후술하는 순환라인(641)이 연결된다. 제1탱크(612)에는 후술하는 공급라인(661)이 연결될 수 있다.
제1탱크유닛(610)은 히터(614)를 포함한다. 히터(614)는 제1탱크(612)의 수용공간(612a)에 설치된다. 히터(614)는 제1탱크(612)에 수용된 유기 용매에 잠기도록 설치될 수 있다. 제3히터(614)는 제1탱크(612)에 수용된 유기 용매의 온도를 조절할 수 있다. 일 예로, 히터(614)는 제1탱크(612)에 수용된 유기 용매의 온도를 유기 용매의 비등점 이상의 온도까지 가열하거나, 비등점 보다 낮은 온도로 가열할 수 있다. 히터(614)는 후술하는 제1히터(642) 또는 제2히터(662)와 동일한 온도를 갖도록 설정될 수 있다.
제1탱크유닛(610) 진공펌프(616)를 포함한다. 진공펌프(616)은 제1탱크(612)에 설치된다. 진공펌프(616)는 제1탱크(612)와 연결되는 진공라인(615) 상에 설치될 수 있다. 일 예로, 진공라인(615)는 제1탱크(612)의 상벽에 연결될 수 있다. 진공펌프(616)는 제1탱크(612)와 연결되는 진공라인(615)을 통해 수용공간(612a)에 진공압을 제공한다. 진공펌프(616)는 제1탱크(612)와 연결되는 진공라인(615)을 통해 수용공간(612a)에 음압을 제공한다. 진공펌프(616)는 제1탱크(612)의 수용공간(612a)를 음압 분위기로 유지시킬 수 있다. 이를 통해, 수용공간(612a)에 잔존하는 용존 기체가 제1가열유닛(640)을 통해 기포가 탈기된 유기용매에 침투되는 것을 방지할 수 있다.
제1탱크유닛(610)은 배출유닛(617)을 포함한다. 배출유닛(617)은 제1탱크(612) 내 수용된 유기용제를 외부로 배출한다. 일 예로, 배출유닛(617)은 제1탱크(612) 내 수용된 유기용제가 오염되거나, 유기용제의 교체시기에 유기용제를 외부로 배출할 수 있다. 배출유닛(617)은 배출라인(617a)과, 배출라인(617a) 상에 설치되는 개폐밸브(617b)을 포함한다. 배출라인(617a)은 제1탱크(612)의 하벽에 연결될 수 있다. 배출라인(617a)은 외부로 배출되는 처리액의 이동 통로이다. 개폐밸브(617b)는 배출라인(617a) 상에 설치되어 제1탱크(612)에 수용된 유기용제의 배출량을 조절한다. 일 예로, 제1탱크(612)에 수용된 유기용제의 배출이 필요하지 않은 경우에 개폐밸브(617b)는 닫힌 상태로 유지되고, 제1탱크(612)에 수용된 유기용제가 배출될 경우에 개폐밸브(617b)는 열린 상태로 유지될 수 있다.
제2탱크유닛(620)은 제1탱크유닛(610)과 동일한 구조를 가질수 있다. 제2탱크유닛(620)과 제1탱크유닛(610)에는 동일한 처리액이 수용될 수 있다. 구체적으로, 제2탱크유닛(620)은 수용공간(622a)를 갖는 제2탱크(622), 수용공간(622a) 내 설치되는 히터(624), 진공라인(625) 상에 설치되는 진공펌프(626), 배출라인(627a)과 개폐밸프(627b)를 포함하는 배출유닛(627)을 포함한다. 이하에서는 제2탱크유닛(620)은 제1탱크유닛(610)과 동일한 구조 및 기능을 가지므로, 제2탱크유닛(620)의 각 구성에 대하여 자세한 설명은 생략하며, 필요시 제1탱그유닛(610)의 설명을 참조할 수 있다.
제1가열유닛(640)은 순환라인(641)을 포함한다. 순환라인(641)은 제1탱크(612)에 연결되어 제1탱크(612) 내 수용된 유기용제를 순환시킨다. 순환라인(641)은 제2탱크(622)에 연결되어 제2탱크(622) 내 수용된 유기용제를 순환시킨다. 순환라인(641)은 제1탱크(612)의 상벽에 연결되는 제1순환라인(641a)과, 제1탱크(612)의 하벽에 연결되는 제2순환라인(641b)과, 제1순환라인(641c)과 제2순환라인(641b)을 연결하는 제3순환라인(641c)을 포함한다. 또한, 순환라인(641)은 제2탱크(622)의 상벽에 연결되는 제4순환라인(641d)과, 제2탱크(622)의 하벽에 연결되는 제5순환라인(641e)을 포함한다. 이때, 제3순환라인(641c)은 제4순환라인(641d)과 제5순환라인(641e)을 연결한다. 제1순환라인(641a), 제3순환라인(641c) 및 제4순환라인(641d)은 제1지점(P1)에서 합류되고, 제2순환라인(641b), 제3순환라인(641c) 및 제5순환라인(641e)은 제2지점(P2)에서 합류된다. 즉, 제3순환라인(641c)은 제1지점(P1)과 제2지점(P2) 사이를 연결하는 라인일 수 있다.
제1순환라인(641a), 제2순환라인(641b), 제4순환라인(641d) 및 제5순환라인(641e) 각각에는 개폐밸브(644)가 설치된다. 각각의 개폐밸브(644)는 선택적으로 온 또는 오프되어 후술하는 유기용제의 순환경로를 형성할 수 있다. 제1순환라인(641a), 제2순환라인(641b) 및 제3순환라인(641c)은 제1탱크(621)의 수용공간(621a)에 수용된 유기용제가 순환되는 제1순환경로를 형성한다. 제3순환라인(641c), 제4순환라인(641d) 및 제5순환라인(641e)은 제2탱크(622)의 수용공간(621a)에 수용된 유기용제가 순환되는 제2순환경로를 형성한다. 제1탱크(621)에 수용된 유기용제가 제1순환경로를 통해 순환될 때에는, 제2탱크(622)에 수용된 유기용제는 제2순환경로를 통해 순환되지 않는다. 이 경우, 제1 및 제2순환라인(641a, 641b) 상에 설치된 개폐밸브(644)는 열리도록 제어되고, 제4 및 제5순환라인(641d, 641e) 상에 설치된 개폐밸브(644)는 닫히도록 제어될 수 있다. 반대로, 제1탱크(612)에 수용된 유기용제가 제1순환경로를 통해 순환되지 않고 제2탱크(622)에 수용된 유기용제는 제2순환경로를 통해 순환될 때에는, 제4 및 제5순환라인(641d, 641e) 상에 설치된 개폐밸브(644)는 열리도록 제어되고, 제1 및 제2순환라인(641a, 641b) 상에 설치된 개폐밸브(644)는 닫히도록 제어될 수 있다.
제1가열유닛(640)은 제1히터(642)를 포함한다. 제1히터(642)는 제3순환라인(641c) 상에 설치된다. 제1히터(642)는 순환라인(641) 내부를 흐르는 유기용제를 가열시킨다. 제1히터(642)는 순환라인(641) 내부를 흐르는 유기용제를 유기용제의 비등점 이상의 온도로 가열시킬 수 있다. 일 예로, 유기용제가 이소프로필알코올일(IPA) 경우, 제1히터(642)는 이소프로필알코올(IPA)를 이소프로필알코올(IPA)의 비등점인 83℃ 이상의 온도로 가열시킬 수 있다. 이때, 이소프로필알코올(IPA)는 비등점 이상으로 가열됨에 따라 끓게되고, 이 과정에서 이소프로필알코올(IPA) 내에 용해되어 있던 용존 기체들이 기포로 탈기되어 배출될 수 있다. 이 경우, 순환라인(641)을 통한 순환을 통해 비등점 이상으로 가열된 이소프로필알코올(IPA)의 용존 기체량은 매우 적은 상태로 유지되며, 이후 공급라인(661)을 통해 공급되는 과정에서 관경의 변화, 수두차, 저항체 통과, 또는 관내 표면 조도 등에 따른 국부적 압력 변화로부터 발생되는 기포를 최소화할 수 있다. 이를 통해, 이소프로필알코올(IPA)이 기판(W) 상으로 토출될 때, 기포가 이소프로필알코올(IPA)과 함께 기판(W)으로 떨어질 가능성을 현저히 낮출수 있으며, 이는 곧 기판(W) 상의 파티클(Particles)의 감소 효과를 가져올 수 있다.
한편, 제1히터(642)는 순환라인(641)의 내부를 흐르는 유기용제를 일정 시간동안 비등점 이상의 온도로 가열할 수 있다. 이때, 일정 시간은 비등점 가열을 통한 인위적 끓음으로 인해 용액의 양이 현저히 줄어들지 않을 정도의 소정 시간일 수 있다. 또한, 일정 시간은 순환라인(641)의 내부를 흐르는 용액의 종류마다 상이할 수 있다.
제1가열유닛(640)은 펌프(643)를 포함한다. 펌프(643)는 제1탱크(612) 또는 제2탱크(622)에 수용된 유기용제가 순환라인(641) 내부를 이동할 수 있도록 동력을 제공한다. 일 예로, 펌프(643)은 감압펌프일 수 있다. 펌프(643)는 제3순환라인(641c) 상에 제공될 수 있다. 이 경우, 제1탱크(612) 내에 수용된 유기용제가 제1순환경로를 따라 순환될 때 또는 제2탱크(622) 내에 수용된 유기용제가 제2순환경로를 따라 순환될 때 모두 하나의 펌프(643)를 통해 순환이 가능하여 구조의 단순화가 가능한 효과가 있다.
제2가열유닛(660)은 공급라인(661)을 포함한다. 공급라인(661)은 제1탱크(612)에 연결되어 제1탱크(612) 내 수용된 유기용제를 기판(W) 상으로 공급한다. 공급라인(661)은 제2탱크(622)에 연결되어 제2탱크(622) 내 수용된 유기용제를 기판(W) 상으로 공급한다. 공급라인(661)은 제1탱크(612)의 상벽에 연결되는 제1공급라인(661a)과, 제1탱크(612)의 하벽에 연결되는 제2공급라인(661b)과, 제2탱크(622)의 상벽에 연결되는 제3공급라인(661c)과, 제2탱크(622)의 하벽에 연결되는 제4공급라인(661d)을 포함한다. 이때, 제1공급라인(661a)와 제3공급라인(661c)는 제3지점(P3)에서 합류하고, 제2공급라인(661b)와 제4공급라인(661d)는 제4지점(P4)에서 합류한다. 또한, 공급라인(661)은 제3지점(P3)에서 제1 및 제3공급라인(661a, 661c)과 연결되는 제5공급라인(661e)과, 제4지점(P4)에서 제2 및 제4공급라인(661b, 661d)과 연결되는 제6공급라인(661f)를 포함한다. 제5공급라인(661e)과 제6공급라인(661f)은 일 지점에서 합류되어 노즐(430)과 연결된다.
제1공급라인(661a), 제2공급라인(661b) 제3공급라인(661c) 및 제4공급라인(661d) 각각에는 개폐밸브(669)가 설치된다. 각각의 개폐밸브(669)는 선택적으로 온 또는 오프되어 후술하는 유기용제의 공급경로를 형성할 수 있다. 제1공급라인(661a), 제2공급라인(661b), 제5공급라인(661e) 및 제6공급라인(661f)는 제1탱크(612)에 수용된 유기용제가 노즐(430)을 통해 기판(W) 상으로 공급되는 제1공급경로를 형성한다. 제3공급라인(661c), 제4공급라인(661d), 제5공급라인(661e) 및 제6공급라인(661f)는 제2탱크(622)에 수용된 유기용제가 노즐(430)을 통해 기판(W) 상으로 공급되는 제2공급경로를 형성한다. 제1탱크(621)에 수용된 유기용제가 제1공급경로를 통해 공급될 때에는, 제2탱크(622)에 수용된 유기용제는 제2공급경로를 통해 공급되지 않는다. 이 경우, 제1 및 제2공급라인(661a, 661b) 상에 설치된 개폐밸브(669)는 열리도록 제어되고, 제3 및 제4공급라인(661d, 662e) 상에 설치된 개폐밸브(669)는 닫히도록 제어될 수 있다. 반대로, 제1탱크(612)에 수용된 유기용제가 제1공급경로를 통해 공급되지 않고 제2탱크(622)에 수용된 유기용제는 제2공급경로를 통해 공급될 때에는, 제3 및 제4공급라인(661c, 661d) 상에 설치된 개폐밸브(649)는 열리도록 제어되고, 제1 및 제2공급라인(661a, 661b) 상에 설치된 개폐밸브(669)는 닫히도록 제어될 수 있다.
또한, 제1탱크(612) 내에 수용된 유기용제가 제1순환경로를 통해 순환될 때에는, 제1공급경로 상에 설치된 개폐밸브(669)는 닫히도록 제어되고, 제2공급경로 상에 설치된 개폐밸브(669)가 열리도록 제어된다. 반대로, 제2탱크(622) 내에 수용된 유기용제가 제2순환경로를 통해 순환될 때에는, 제1공급경로 상에 설치된 개폐밸브(669)는 열리도록 제어되고, 제2공급경로 상에 설치된 개폐밸브(669)는 닫히도록 제어된다. 즉, 제1순환경로와 제2공급경로가 함께 작동되고, 제2순환경로와 제1공급경로 함께 작동된다. 이를 통해, 제1탱크(612) 내의 유기용제가 제1순환경로를 순환하면서 용해된 용존기체를 기포로 탈기하는 동안, 제2탱크(622) 내의 유기용제는 기판(W)상으로 공급된다. 이때, 제2탱크(622) 내의 유기용제는 이미 순환을 통해 비등점 이상으로 가열되어 기포가 탈기된 상태일 수 있다. 제2탱크(622) 내의 유기용제가 모두 소진되면, 제1탱크(612) 내에 수용된 기포가 탈기된 유기용제가 기판(W) 상으로 공급되고, 제2탱크(622)는 유기용제가 채워진 후 제2순환경로를 따라 순환하면서 용존기체를 기포로 탈기하는 과정을 수행할 수 있다.
제2가열유닛(660)은 제2히터(662)를 포함한다. 제2히터(662)는 공급라인(661) 내부를 흐르는 유기용제를 가열시킨다. 제2히터(662)는 공급라인(661) 내부를 흐르는 유기용제를 유기용제의 비등점보다 낮은 온도로 가열시킨다. 일 예로, 유기용제가 이소프로필알코올일(IPA) 경우, 제2히터(662)는 이소프로필알코올(IPA)를 이소프로필알코올(IPA)의 비등점인 83℃ 보다 낮은 온도로 가열시킬 수 있다. 바람직하게는, 65℃ 내지 75 ℃로 가열시켜 기판(W)상으로 공급되게 할 수 있다. 이 경우, 제1가열유닛(640)을 통해 비등점 이상으로 가열되어 용존 기체가 기포로 탈기된 유기용제는 제2가열유닛(660)에 의해 비등점보다 낮은 온도를 유지한 상태로 공급라인(661)을 따라 노즐(430) 통해 기판(W) 상으로 공급될 수 있다. 이를 통해, 용존 기체가 이미 탈기된 유기용제는 공급라인(661)을 통한 흐름에 있어서 관경의 변화, 수두채, 저항체 통과 또는 관내 표면 조도 등에 따른 국부적 압력 변화에도 버블, 기포의 생성이 억제되며, 기판(W) 상의 파티클 저감 효과를 볼 수 있다.
제2히터(662)는 제6공급라인(661f) 상에 설치된다. 도 3을 참고하면, 제2히터(662)는 제5공급라인(661e)와 제6공급라인(661f)의 합류점을 기준으로 상류에 설치될 수 있다. 이때, 상류는 제1탱크(612) 또는 제2탱크(622)로부터 처리액이 공급의 시작되는 토출구과 인접합 위치를 의미하고, 하류는 그 반대의 위치를 의미한다. 즉, 상류에서 하류를 향하는 방향이란, 처리액이 탱크(612, 622)로부터 토출퇴어 노즐(430)로 공급되는 방향을 의미하며, 탱크(612, 622)의 토출구로부터 멀어지는 방향을 의미한다. 제1탱크(612)의 토출구는 제2공급라인(661b)가 연결되는 제1탱크(612)의 하벽에 형성되고, 제2탱크(622)의 토출구는 제4공급라인(661d)가 연결되는 제2탱크(622)의 하벽에 형성된다. 또한, 상류란, 제2공급라인(661b)와 제4공급라인(661d)의 합류점인 제4지점(P4)과 인접한 위치를 의미할 수 있다.
제2가열유닛(660)은 펌프(663)을 포함한다. 제1탱크(612) 또는 제2탱크(622)에 수용된 유기용제가 공급라인(661) 내부를 이동할 수 있도록 동력을 제공한다. 일 예로, 펌프(663)은 감압펌프일 수 있다. 펌프(663)은 제6공급라인(661f) 상에 설치될 수 있다. 이 경우, 제1탱크(612) 내에 수용된 유기용제가 제1공급경로를 따라 공급될 때 또는 제2탱크(622) 내에 수용된 유기용제가 제2공급경로를 따라 순환될 때 모두 하나의 펌프(663)를 통해 순환이 가능하여 구조의 단순화가 가능한 효과가 있다.
제2가열유닛(660)은 제1압력센서(664)를 포함한다. 제1압력센서(664)는 제6공급라인(661f) 상에 제공된다. 제1압력센서(664)는 제5공급라인(661e)와 제6공급라인(661f)의 합류점을 기준으로 상류에 설치된다. 제1압력센서(664)는 노즐(430)에 공급되기 전 유기용제의 유동 압력을 센싱할 수 있다. 제1압력센서(664)는 제6공급라인(661f)의 내부를 지나는 유기용제의 유량 변화를 감지할 수 있다. 또는, 제1압력센서(664)는 제6공급라인(661f)을 유동하는 유기용제의 압력 변화를 감지할 수 있다.
제2가열유닛(660)은 필터(665)을 포함한다. 필터(665)는 제6공급라인(661f) 상에 제공된다. 필터(665)는 제5공급라인(661e)와 제6공급라인(661f)의 합류점을 기준으로 상류에 설치된다. 필터(665)는 유기용제가 노즐(430)로 공급되기 전에 유기용제 내에 잔류하는 잔여 오염물, 파티클 등을 여과한다.
제2가열유닛(660)은 유량계(666)를 포함한다. 유량계(666)는 제6공급라인(661f) 상에 제공된다. 유량계(666)는 제5공급라인(661e)와 제6공급라인(661f)의 합류점을 기준으로 상류에 설치된다. 유량계(666)는 공급라인(661)을 흐르는 유기용제의 유량을 측정한다. 일 예로, 유량계(666)는 제6공급라인(661f)를 흐르는 유기용제의 시간당 단위면적의 변화 또는 질량의 변화를 측정하여 유량을 측정할 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 공급라인(661)을 흐르는 유량을 측정하기 위한 다양한 방식이 적용될 수 있다.
상술한 제6공급라인(661f) 상에 설치되는 펌프(663), 제2히터(662), 제1압력센서(664), 필터(665) 및 유량계(666)는 상류에서 하류는 향하는 방향으로 순차로 설치될 수 있다. 다만, 이에 제한되지 않으며, 이 중 일부 구성은 생략된 채로 실시 가능하다. 또한, 필터(665)와 유량계(666) 사이에는 유체 내 잔존하는 기포를 제거하는 버블 커터(도면 미도시)가 추가로 설치될 수 있다.
제2가열유닛(660)은 제2압력센서(667)를 포함한다. 제2압력센서(667)는 제5공급라인(661e) 상에 설치된다. 제2압력센서(667)은 제5 및 제6공급라인(661e, 661f)의 합류점 보다 하류에 설치된다. 제2압력센서(667)은 제6공급라인(661f)을 따라 노즐(430)로 공급되고 남은 유기용제가 제5공급라인(661e)의 내부를 유동할 때의 압력을 측정한다.
제2가열유닛(660)은 정압 레귤레이터(668)을 포함한다. 정압 레귤레이터(668)는 제5공급라인(661e) 상에 설치된다. 정압 레귤레이터(668)은 제5 및 제6공급라인(661e, 661f)의 합류점 보다 하류에 설치된다. 정압 레귤레이터(668)는 제5공급라인(661e) 상에서 제2압력센서(667)보다 하류에 설치된다. 정압 레귤레이터(668)은 제2압력센서(667)에 의해 측정된 압력값과 제1압력센서(664)에 의해 측정된 압력값을 토대로 전체 공급라인(661) 내의 압력은 일정하게 유지하도록 조정할 수 있다.
기판 처리 장치(300)는 제어기(700)를 포함한다. 제어기(700)는 순환라인(641) 상에 제공된 복수의 개폐밸브(644) 각각을 제어한다. 제어기(700)는 공급라인(661) 상에 제공된 복수의 개폐밸브(669) 각각을 제어한다. 제어기(700)는 제1순환경로 상에 제공되는 개폐밸브(644)와, 제2순환경로 상에 제공되는 개폐밸브(644)와, 제1공급경로 상에 제공되는 개폐밸브(669)와, 제2공급경로 상에 제공되는 개폐밸브(669)를 각각 제어한다. 제어기(700)는 제1순환경로 상에 제공된 개폐밸브(664)와 제2공급경로 상에 제공된 개폐밸브(669)가 동시에 열리거나 닫히도록 제어하고, 제2순환경로 상에 제공된 개폐밸브(664)와 제1공급경로 상에 제공된 개폐밸브(669)가 동시에 열리거나 닫히도록 제어한다. 제어기(700)는 제1순환경로와 제2공급경로 상에 제공된 개폐밸브가 열리도록 제어할 경우, 제2순환경로와 제1공급경로 상에 제공된 개폐밸브는 닫히도록 제어한다. 반대로, 제어기(700)는 제2순환경로와 제1공급경로 상에 제공된 개폐밸브가 열리도록 제어할 경우, 제1순환경로와 제2공급경로 상에 제공된 개폐밸브가 닫히도록 제어한다.
이하에서는, 도 4 및 도 5를 참조하여 액 공급 유닛(600)에서 처리액이 흐르는 이동 과정에 대해 상세히 설명한다.
도 4 및 도 5은 도 3의 액 공급 유닛을 흐르는 처리액의 이동 과정을 보여주는 도면이다. 더욱 상세히, 도 4는 액 공급 유닛(600)에서 처리액이 제1순환경로 및 제2공급경로로 흐르는 과정을 도시한 도면이고, 도 5는 액 공급 유닛(600)에서 처리액이 제2순환경로 및 제1공급결로로 흐르는 과정을 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 제1순환라인(641a), 제2순환라인(641b) 및 제3순환라인(641c)은 제1탱크(621)의 수용공간(621a)에 수용된 유기용제가 순환되는 제1순환경로를 형성한다. 제3순환라인(641c), 제4순환라인(641d) 및 제5순환라인(641e)은 제2탱크(622)의 수용공간(621a)에 수용된 유기용제가 순환되는 제2순환경로를 형성한다. 또한, 제1공급라인(661a), 제2공급라인(661b), 제5공급라인(661e) 및 제6공급라인(661f)은 제1공급경로를 형성한다. 제3공급라인(661c), 제4공급라인(661d), 제5공급라인(661e) 및 제6공급라인(661f)은 제2공급경로를 형성한다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 제1탱크(612) 내의 유기용제는 제1순환경로를 따라 순환하면서 비등점 이상의 온도로 가열되고, 이 과정에서 유기용제 내 용존 기체들이 기포로 탈기되어 배출된다. 제1순환경로를 통한 기포 탈기 과정은 일정 시간동안 지속되며, 탈기 과정이 완료된 유기용제는 제1탱크(612) 내에 수용된다. 제1탱크(612)는 진공펌프(626)에 의해 수용공간(612a)가 진공 분위기로 형성되고, 이를 통해 기포가 탈기된 유기용제에 다른 기체가 다시 용해되는 현상을 방지한다. 제2탱크(622) 내의 유기용제는 제2공급경로를 따라 노즐(430)을 통해 기판(W)으로 공급된다. 이때, 제2탱크(622) 내에 수용되는 유기용제는 기포가 탈기된 상태의 유기용제일 수 있다. 제2탱크(622) 내의 유기용제는 제2히터(662)에 의해 비등점 보다 낮는 온도를 유지한 채로 기판(W)으로 공급된다. 유기용제가 공급라인(661)를 따라 이동되는 과정에서 겪는 국부적인 압력변화(일 예로, 압력 강하)가 발생하더라도, 이미 기포가 탈기된 상태의 유기용제는 그렇지 않은 유기용제보다 상대적으로 적은 기포가 발생된다. 이 경우, 기포의 발생량이 적기 때문에, 유기용제가 기판(W) 상으로 공급되더라도 기판(W) 상 파티클 감소 효과로 이어질 수 있다. 제2탱크(622) 내 수용된 유기용제가 모두 기판(W) 상으로 공급된 이후에는, 제1탱크(612)에서 기포가 탈기된 상태로 대기하고 있는 유기용제가 제1공급경로를 통해 기판(W)으로 공급된다. 비워진 제2탱크(622)에는 다시 유기용제가 공급되고, 제2순환경로를 통해 기포 탈기 과정이 진행된다. 제2순환경로에 의한 기포 탈기 과정은, 제1순환경로에 의한 기포 탈기 과정과 동일하게 진행된다. 이때 제어기(700)는 제1순환경로 상에 제공된 개폐밸브(644)가 닫히도록 제어하고, 제2순환경로 상에 제공된 개폐밸브(644)가 열리도록 제어한다. 또한, 제어기(700)는 제1공급경로 상에 제공된 개폐밸브(669)가 열리도록 제어하고, 제2공급경로 상에 제공된 개폐밸브(669)가 닫히도록 제어한다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 6은 도 3의 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 보여주는 플로우 차트이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은 케미칼 공급 단계(S100), 린스 단계(S200), 치환 단계(S300) 및 건조 단계(S400)을 포함한다.
케미칼 공급 단계(S100)에서는 제1노즐(410)을 통해 기판(W) 상으로 케미칼을 토출하여 기판(W) 상에 잔류하는 금속 이물질, 유기 물질 또는 파티클 등을 제거한다. 예컨대, 케미칼은 기판(W) 상의 형성된 막을 식각 처리하거나, 기판(W) 상에 잔류된 파티클을 제거할 수 있는 액일 수 있다. 케미칼은 강산 또는 강염기의 성질을 가지는 액일 수 있다. 케미칼은 황산, 불산, 또는 암모니아를 포함할 수 있다. 린스액은 기판(W) 상에 잔류된 케미칼을 린스 처리할 수 있는 액일 수 있다. 린스 단계(S200) 에서는 제2노즐(420)을 통해 기판(W) 상으로 순수(DIW)를 토출하여 기판(W) 상에 잔류하는 케미칼을 제거한다. 치환 단계(S300) 에서는 제3노즐(430)을 통해 기판(W) 상으로 유기용제를 공급하여 기판(W) 상에 잔류하는 린스액을 유기용제로 치환한다. 유기용제는 린스액 보다 표면장력이 낮는 액일 수 있다. 일 예로, 유기용제는 이소프로필알코올(IPA)일 수 있다.
치환 단계(S300)는 제1가열단계(S320)와 제2가열단계(S340)을 포함한다. 제1가열단계(S320)는 유기용제를 기판에 공급하기 전에 유기용제의 비등점 이상의 온도로 유기용제를 가열하여 유기용제로부터 기포를 탈기한다. 이때, 유기용제의 비등점 이상의 온도로 유기용제를 가열하는 것은 탱크(612, 622)에 연결된 순환라인(641)을 통해 유기용제를 순환시키는 도중에 이루어진다.
제2가열단계(S340)는 제1가열단계(S320) 이후에 비등점 아래의 온도를 가진 유기용제를 기판에 공급한다. 제2가열단계(S340)는 유기용제로부터 기포의 탈기 후, 유기용제가 기판으로 공급되는 도중에 유기용제를 2차 가열하되, 2차 가열은 유기용제의 비등점보다 낮은 온도로 유기용제를 가열한다.
유기용제는 이소프로필알코올를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1차 가열 단계(S320) 에서는 이소프로필알코올의 비등점인 83℃ 이상의 온도로 이소프로필알코올을 가열하고 제2차 가열 단계(S340)에서는 이소프로필알코올의 비등점보다 낮은 온도로 이소프로필알코올을 가열한다. 이때, 제2차 가열 단계(S340)에서의 가열 온도는 65 내지 75 ℃인 것이 바람직하다.
이하에서는, 도면은 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 액 공급 유닛을 개략적으로 보여주는 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치는 일 실시예에 다른 기판 처리 장치에서 액 공급 유닛(600)의 구성 외의 다른 구성은 대략적으로 일치되게 구현된다. 또한, 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 액 공급 유닛(600)는 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 액 공급 유닛(600)에서 제2탱크 유닛(620) 및 제1탱크 유닛(620)과 연결되는 순환라인과 공급라인이 생략되었다.
이하에서는, 중복된 설명은 생략하고 차이점을 위주로 설명한다.
다른 실시예에 따른 기판 처리 장치는 액 공급 유닛(600)을 포함한다. 액 공급 유닛(600)은 제1탱크 유닛(610), 제1가열유닛(640) 및 제2가열유닛(660)을 포함한다.
제1가열유닛(640)은 일단이 제1탱크(612)의 하벽에 연결되고 타단이 제1탱크(612)의 상벽에 연결되는 순환라인(641)을 포함한다. 순환라인(641) 상에는 제1히터(642)가 설치된다. 제1히터(642)는 순환라인(641)의 내부를 흐르는 유기용제를 비등점 이상의 온도로 가열한다. 순환라인(641) 상에는 제1히터(642)외에도 펌프(643)와 개폐밸브(644)가 추가로 설치될 수 있다. 다른 실시예에 따른 제1가열유닛(640)은 일 실시예에 따른 액 공급 유닛(600)의 제1가열유닛(640)과 대체로 일치되게 구성되며, 설명이 생략된 부분에 대하여는 필요에 따라 일 실시예에 따른 제1가열유닛(640)의 설명을 참조할 수 있다.
제2가열유닛(660)은 제1탱크(612)에 연결되는 공급라인(661)을 포함한다. 공급라인(661)은 제1탱크(612)의 상벽에 연결되는 상부 공급라인과, 제1탱크(612)의 하벽에 연결되는 하부 공급라인을 포함한다. 또한, 공급라인(661)은 상부 공급라인과 하부 공급라인의 합류점(P5)에 연결되어 상, 하부 공급라인을 지나는 유기용제를 노즐(430)에 연결하는 통합 공급라인을 포함한다. 하부 공급라인 상에는 제2히터(662)가 설치된다. 제2히터(662)는 공급라인(661)을 흐르는 유기용제를 유기용제의 비등점 보다 낮은 온도로 가열시킨다. 하부 공급라인 상에는 제2히터(662) 외에도 펌프(663), 제1압력센서(664), 필터(665), 유량계(666)가 설치될 수 있다. 상부 공급라인 상에는 제2압력센서(667), 정압 레귤레이터(668) 및 개폐밸브(669)가 설치될 수 있다. 다른 실시예에 따른 제2가열유닛(660)은 일 실시예에 따른 액 공급 유닛(600)의 제2가열유닛(660)과 대체로 일치되게 구성되며, 설명이 생략된 부분에 대하여는 필요에 따라 일 실시예에 따른 제2가열유닛(660)의 설명을 참조할 수 있다.
다른 실시예에 따른 액 공급 유닛(600)에서는, 유기용제가 제1가열유닛(640)에 의해 먼저 순화되면서 비등점 이상의 온도로 가열되며 용액 내 용해된 기체를 기포로 탈기한 후에, 제2가열유닛(660)을 통해 비등점 보다 낮은 온도를 유지한 상태로 기판(W) 상에 공급된다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 처리액은 처리액의 비등점 이상의 온도로 1차 가열하여 인위적 끓음을 형성하고 이를 통해 용액 내부의 기체를 탈기하는 과정을 거친 이후에, 처리액을 처리액의 비등점 보다 낮은 온도로 기판상에 공급함으로써, 공급 순환 계통을 통한 흐름에 있어서 관경의 변화, 수두차, 저항체 통과 또는 관내 표면 조도 등에 따른 국부적인 압력 변동 구간에 대해 국부적 위치에서의 정압이 처리액의 온도에 해당하는 증기압 이하로 되어 처리액 내 용입되어 있던 기체가 낮은 압력으로 인하여 기포로 발생하는 현상(공동 현상)을 억제할 수 있다.
반면, 본 발명과 같이 비등점 이상의 온도를 통한 끓음 없이 처리액의 비등점 미만의 온도로 가열하여 기판상으로 공급할 경우, 고온의 처리액은 순환계 경로를 따라 흐르면서 배관 직경의 변화, 수두차, 저항체 통과, 배관 내면의 표면 조도 등에 따른 국부적 압력 변동에 의해 압력 강하게 크게 일어나는 구간에서 용액 내 용해되어 있는 기체가 분리되어 기포가 발생되며, 그 기포는 순환계통을 타고 흐르는 면서 기판(W) 상에 떨어질 확률이 높다. 이와 같이, 기판(W)에 떨어진 기포는 파티클로 잔류되며, 기판 결합으로 이어지게 되는 문제가 있다.
본 발명은 유기용제를 비등점 이상으로 가열하여 인위적 끓음을 통해 유기용제 내부의 용존 기체를 탈기하는 것을 통해 기판으로 공급되는 유기용제 내 용존 기체량을 최소화할 수 있으며, 이를 통해 기판으로 떨어지는 기포 발생의 최소화 및 기판 결함을 최소화할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 상술한 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.
310: 챔버 320: 처리 용기
340: 스핀 헤드 360: 승강 유닛
400: 액 토출 유닛 500: 기류 형성 유닛
600: 액 공급 유닛 700: 제어기

Claims (6)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    처리 공간을 가지는 챔버와;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지하고 회전시키는 지지 유닛과;
    상기 지지 유닛에 지지된 기판 상으로 처리액을 액상으로 토출하는 액 토출 유닛과;
    상기 액 토출 유닛으로 처리액을 공급하는 액 공급 유닛; 및
    제어기;를 포함하고,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 처리액이 상기 액 토출 유닛에 의해 상기 기판 상으로 공급되기 전에 상기 처리액을 상기 처리액의 비등점 이상의 온도로 가열하는 제1가열유닛;
    비등점 이상의 온도로 가열된 처리액을 상기 비등점보다 낮은 온도로 가열하여 상기 액 토출 유닛에 공급하는 제2가열유닛; 및
    상기 처리액이 수용되는 탱크; 를 포함하고
    상기 제1가열유닛은,
    상기 탱크에 수용된 처리액을 순환시키는 순환라인과;
    상기 순환라인 상에 설치되어 상기 순환라인의 내부를 이동하는 처리액을 상기 비등점 이상의 온도로 가열시키는 제1히터를 포함하고,
    상기 제2가열유닛은,
    상기 액 토출 유닛과 연결되는 공급라인과;
    상기 공급라인 상에 설치되어 상기 공급라인의 내부를 이동하는 처리액을 상기 비등점 보다 낮은 온도로 가열시키는 제2히터를 포함하며,
    상기 탱크 내부에는 제3히터가 설치되고,
    상기 제어기는 처리액이 상기 제1가열유닛에 의해 가열될 때에는 상기 제3히터가 상기 제1히터와 같은 온도를 갖도록 제어하고, 처리액이 상기 제2가열유닛에 의해 가열될 때에는 상기 제3히터가 상기 제2히터와 같은 온도를 갖도록 제어하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액 토출 유닛에 의해 상기 기판 상으로 공급되는 처리액은 상기 비등점 보다 낮은 온도로 제공되는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비등점 보다 낮은 온도는 65℃ 내지 75℃인 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 처리액은 유기용제를 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 유기용제는 이소프로필알코올(Isopropyl alcohol, IPA)을 포함하는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2히터의 가열 온도는 상기 제1히터의 가열 온도보다 낮은 기판 처리 장치.
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