KR101770144B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR101770144B1
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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 기판을 처리하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 기판을 지지하는 지지 유닛과 상기 지지 유닛을 감싸도록 제공되며 상부가 개방된 내부 공간을 가지는 컵과 상기 컵 내에 배기 압력을 제공하는 압력 조절 부재와 상기 지지 유닛과 상기 컵의 상대 높이를 조절하는 승강 구동기와 상기 내부 공간보다 상부에 제공되며 상기 내부 공간으로 제1가스를 하강기류를 형성하여 공급하는 제1가스 공급 유닛과 상기 지지 유닛과 상하 방향으로 대향되는 위치에 제공되며, 상기 기판의 상부 영역으로 제2가스를 공급하는 제2가스 공급 유닛과 그리고 상기 승강 구동기, 상기 압력 조절 부재, 상기 제2가스 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되 상기 컵은 제1유입구와 연결된 제1유로를 가지는 제1컵과 상기 제1유입구보다 상부에 위치된 제2유입구와 연결된 제2유로를 가지는 제2컵을 포함하고 상기 압력 조절 부재는 상기 제1유로 내부에 배기 압력을 제공하는 제1압력 부재와 상기 제2유로 내부에 배기 압력을 제공하는 제2압력 부재를 포함하고 상기 제어기는 상기 제2가스 공급 유닛으로부터 상기 제2가스가 공급되는 동안에 상기 제2유로에 제공되는 배기압은 상기 제1유로에 제공되는 배기압보다 크도록 상기 압력 조절 부재를 제어하는 기판 처리 장치를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Apparatus and Method for treating a substrate}
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 기판을 처리하는 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 또는 액정 디스플레이를 제조하기 위해서, 기판에 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 그리고 박막 증착 등의 다양한 공정들이 수행된다. 이 같은 공정이 진행되기 전 또는 후에는 각각의 공정에서 생성된 오염물 및 파티클을 제거하기 위해 기판을 세정하는 세정공정이 실시된다.
일반적으로 세정공정은 케미칼 처리 단계, 린스 처리 단계, 그리고 건조 처리 단계를 수행한다. 각각의 처리 단계는 하우징의 내부 공간에서 진행되며, 내부 공간에는 공정 진행 시 하강 기류가 형성된다. 하강 기류는 일반적으로 팬과 필터를 구비한 기류 공급 장치에 의해 제공한다.
다만, 세정 공정 시 기판에 하강 기류가 직접 공급되는 경우 하강 기류로 인해서 기판의 세정 공정에 영향을 미치는 경우가 있다. 그래서, 공정에 따라, 기판의 상부에 외부 공기의 접촉을 차단하기 위해 기판의 상부 영역에 불활성 기체 또는 건조 공기 등의 특정 기체로 커버하는 경우가 있다.
본 발명은 기판을 세정하는 공정의 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 기판을 세정 공정 시 기판의 상부 영역에 외부 공기가 아닌 다른 가스를 공급하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 기판을 지지하는 지지 유닛과 상기 지지 유닛을 감싸도록 제공되며 상부가 개방된 내부 공간을 가지는 컵과 상기 컵 내에 배기 압력을 제공하는 압력 조절 부재와 상기 지지 유닛과 상기 컵의 상대 높이를 조절하는 승강 구동기와 상기 내부 공간보다 상부에 제공되며 상기 내부 공간으로 제1가스를 하강기류를 형성하여 공급하는 제1가스 공급 유닛과 상기 지지 유닛과 상하 방향으로 대향되는 위치에 제공되며, 상기 기판의 상부 영역으로 제2가스를 공급하는 제2가스 공급 유닛과 그리고 상기 승강 구동기, 상기 압력 조절 부재, 상기 제2가스 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되 상기 컵은 제1유입구와 연결된 제1유로를 가지는 제1컵과 상기 제1유입구보다 상부에 위치된 제2유입구와 연결된 제2유로를 가지는 제2컵을 포함하고 상기 압력 조절 부재는 상기 제1유로 내부에 배기 압력을 제공하는 제1압력 부재와 상기 제2유로 내부에 배기 압력을 제공하는 제2압력 부재를 포함하고 상기 제어기는 상기 제2가스 공급 유닛으로부터 상기 제2가스가 공급되는 동안에 상기 제2유로에 제공되는 배기압은 상기 제1유로에 제공되는 배기압보다 크도록 상기 압력 조절 부재를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2가스 공급유닛은 상기 지지 유닛에 지지된 기판보다 작은 크기의 저면을 가지는 바디를 포함하고 상기 바디에는 그 가장자리영역에 외측을 향하는 방향으로 상기 제2가스를 토출하도록 토출구가 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 토출구는 링 형상을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 토출구는 복수개 제공되며, 복수의 상기 토출구들은 서로 조합되어 링 형상을 이룰 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2가스가 공급되는 동안 상기 기판은 상기 제1유입구와 대향되는 높이에 위치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 기판을 처리하는 공정이 진행되는 동안, 상기 제2가스 공급 유닛은 상기 제1가스 공급 유닛보다 아래에 위치할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어기는 상기 제1가스는 상기 제2유로를 통해 배기되고, 상기 제2가스가 공급되는 동안 상기 제2가스의 공급량의 50% 이상이 상기 제1유로를 통해 배기되도록 상기 제1유로 및 상기 제2유로에 제공되는 배기압을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1가스는 공기이고, 팬필터 유닛에 의해 상기 내부 공간으로 공급되며, 상기 제2가스는 비활성 가스 또는 클린 드라이 에어(CDA: Clean Dry Air)로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2가스 공급 유닛은 상기 바디의 상부와 결합되며, 상하로 이동 가능하게 제공되는 지지대를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 지지대는 텔레스코프 구조로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2가스 공급 유닛은 상기 바디와 결합되며, 상기 지지 유닛의 내측 상부 영역과 상기 지지 유닛의 외측 상부 영역을 스윙 이동 가능한 바디암을 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛을 더 포함하며, 상기 처리액 공급 유닛은 노즐과 상기 노즐과 연결되는 노즐 지지대와 그리고 상기 노즐 지지대를 스윙 이동시키는 노즐 구동기를 포함하며 상기 바디는 상기 노즐을 감싸도록 제공될 수 있다.
본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 기판 처리 방법은 상기 기판을 처리하는 처리 공간에 하강 기류를 형성하도록 제1가스를 공급하고, 상기 기판의 상부 영역에 제2가스를 공급하며, 상기 기판을 둘러싸며 위치하며, 제1유입구를 가지는 제1유로와 상기 제1유입구보다 상부에 위치하는 제2유입구를 가지는 제2유로를 통해서 상기 처리 공간을 배기하되, 상기 제2가스가 공급되는 동안에 상기 제2유로에 제공되는 배기압은 상기 제1유로에 제공되는 배기압보다 크게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1가스는 팬필터 유닛에 의해서 제공되고 상기 제2가스는 제2가스 공급 유닛에 의해서 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 기판을 처리하는 공정이 진행되는 동안 상기 팬필터 유닛은 상기 제2가스 공급 유닛보다 상부에 위치할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2가스는 상기 기판의 중심에서 멀어지는 방향으로 하향 경사지게 공급될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 처리 공간을 배기 시 상기 제1유입구는 상기 기판과 동일한 높이에 위치 할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1가스는 상기 제2가스의 흐름에 의해 상기 기판 상의 영역에 유입되지 않고 상기 제2유로를 통해 배기될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2가스가 공급되는 동안 상기 제2가스의 공급량의 50% 이상이 상기 제1유로를 통해 배기될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1가스는 공기로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2가스는 비활성 가스 또는 클린 드라이 에어(CDA: Clean Dry Air)로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2가스는 상기 기판에 유기 용제를 공급하고 난 뒤 상기 유기 용제 건조 공정 동안에 공급될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 처리하는 공정 중 제1가스와 제2가스를 공급하여 기판 세정 공정에 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판 처리 공정 중 제2가스를 공급하여 기판 상에 제1가스가 미치는 영향을 최소화 할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치가 제공된 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 공정 챔버에 제공된 기판 처리 장치의 일 실시 예를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 제2가스 공급 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 2의 제2가스 공급 유닛의 다른 실시 예를 보여주는 사시도이다.
도 5와 도 6은 도 2의 공정 챔베어 제공된 기판 처리 장치의 다른 실시 예를 보여주는 단면도이다.
도 7은 도 6의 제2가스 공급 유닛을 보여주는 단면도이다.
도 8은 도 2의 기판 처리 장치에 기류의 흐름을 개략적으로 보여주는 도면이다.
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 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치가 제공된 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다. 도 1를 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스모듈(10)과 공정처리모듈(20)을 가지고, 인덱스모듈(10)은 로드포트(120) 및 이송프레임(140)을 포함한다. 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정처리모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정처리모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 한다. 그리고 상부에서 바라볼 때 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하고, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 한다.
로드포트(140)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(130)가 안착된다. 로드포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드포트(120)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드포트(120)의 개수는 공정처리모듈(20)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(130)에는 기판(W)의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)을 복수 개가 제공되고, 기판(W)은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어(130) 내에 위치된다. 캐리어(130)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정처리모듈(20)은 버퍼유닛(220), 이송챔버(240), 그리고 공정챔버(260)를 포함한다. 이송챔버(240)는 그 길이 방향이 제1방향(12)과 평행하게 배치된다. 제2방향(14)를 따라 이송챔버(240)의 일측 및 타측에는 각각 공정챔버들(260)이 배치된다. 이송챔버(240)의 일측에 위치한 공정챔버들(260)과 이송챔버(240)의 타측에 위치한 공정챔버들(260)은 이송챔버(240)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공된다. 공정챔버(260)들 중 일부는 이송챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정챔버(260)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송챔버(240)의 일측에는 공정챔버(260)들이 A X B(A와 B는 각각 1이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(260)의 수이다. 이송챔버(240)의 일측에 공정 챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정챔버(260)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 공정챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼유닛(220)은 이송프레임(140)과 이송챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송챔버(240)와 이송프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼유닛(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. 버퍼유닛(220)에서 이송프레임(140)과 마주보는 면과 이송챔버(240)와 마주보는 면 각각이 개방된다.
이송프레임(140)은 로드포트(120)에 안착된 캐리어(130)와 버퍼유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송프레임(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 포함한다. 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 공정처리모듈(20)에서 캐리어(130)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(130)에서 공정처리모듈(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.
이송챔버(240)는 버퍼유닛(220)과 공정챔버(260) 간에, 그리고 공정챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송챔버(240)에는 가이드레일(242)과 메인로봇(244)이 제공된다. 가이드레일(242)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인로봇(244)은 가이드레일(242) 상에 설치되고, 가이드레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 그리고 메인암(244c)을 포함한다. 베이스(244a)는 가이드레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(244b)는 베이스(244a)에 결합된다. 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 몸체(244b)에 결합되고, 이는 몸체(244b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인암(244c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 버퍼유닛(220)에서 공정챔버(260)로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(244c)과 공정챔버(260)에서 버퍼유닛(220)으로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(244c)은 서로 상이할 수 있다.
공정챔버(260) 내에는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치(300)가 제공된다. 각각의 공정챔버(260) 내에 제공된 기판 처리 장치(300)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 각각의 공정챔버(260) 내의 기판 처리 장치(300)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정챔버(260)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)들은 서로 동일한 구조를 가지고, 상이한 그룹에 속하는 공정챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)들은 서로 상이한 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 공정챔버(260)가 2개의 그룹으로 나누어지는 경우, 이송챔버(240)의 일측에는 제1그룹의 공정챔버들(260)이 제공되고, 이송챔버(240)의 타측에는 제2그룹의 공정 챔버들(260)이 제공될 수 있다. 선택적으로 이송챔버(240)의 일측 및 타측 각각에서 하층에는 제1그룹의 공정챔버(260)들이 제공되고, 상층에는 제2그룹의 공정챔버(260)들이 제공될 수 있다. 제1그룹의 공정챔버(260)와 제2그룹의 공정챔버(260)는 각각 사용되는 케미컬의 종류나, 세정 방식의 종류에 따라 구분될 수 있다.
아래에서는 처리액을 이용하여 기판(W)을 세정하는 기판 처리 장치(300)의 일 예를 설명한다. 도 2는 도 1의 공정 챔버에 제공된 기판 처리 장치의 일 실시 예를 보여주는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 하우징(310), 컵(320), 지지 유닛(330), 승강 유닛(340), 처리액 공급 유닛(350), 제1가스 공급 유닛(360), 제2가스 공급 유닛(370), 압력 조절 부재(380) 그리고 제어기(390)를 포함한다.
컵(320)은 기판(W) 처리 공정이 수행되는 공간을 제공하며, 그 상부는 개방된다. 컵(320)은 제1컵(322), 제2컵(324), 그리고 제3컵(326)을 포함한다. 각각의 컵(322,324,326)은 공정에 사용된 처리액 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 제1컵(322)은 지지 유닛(330)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 제2컵(324)은 제1컵(322)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 제3컵(326)은 제2컵(324)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다.
각각의 컵(322,324,326)은 처리액, 제1가스 그리고 제2가스가 유입 가능한 유입구와 유로를 가진다.
제1컵(322)은 제1유입구(322a)와 제1유로(322b)를 가진다. 제1유입구(322a)는 처리액, 제1가스 그리고 제2가스가 유입된다. 제1유입구(322a)에는 제1가스 공급 유닛(360) 또는 제2가스 공급 유닛(370)에서 공급된 제1가스 또는 제2가스가 통과할 수 있다.
제1유로(322b)는 제1컵(322)의 내부에 형성된다. 제1유로(322b)는 지지 유닛(330)을 감싸도록 위치한다. 제1유로(322b)에는 처리액, 제1가스, 그리고 제2가스가 통과할 수 있다. 제1유입구(322a)는 제2가스 공급 유닛(370)에서 제2가스가 공급되는 동안 기판(W)과 대향되는 높이에 위치한다.
제2컵(324)에는 처리액, 제1가스 그리고 제2가스가 유입된다. 제2유입구(324a)는 제1유입구(322a)의 상부에 위치한다. 제2유입구(324a)에는 제1가스 공급 유닛(360) 또는 제2가스 공급 유닛(370)에서 공급된 제1가스 또는 제2가스가 통과할 수 있다.
제2유로(324b)는 제2컵(324)의 내부에 형성된다. 제2유로(324b)는 제1유로(322b)를 감싸도록 위치한다. 제2유로(324b)에는 처리액, 제1가스 그리고 제2가스가 통과할 수 있다.
제3컵(326)에는 제3유입구(326a)와 제3유로(326b)를 가진다. 제3유입구(326a)는 제2유입구(324a)의 상부에 위치한다. 제3유입구(326a)에는 제1가스 공급 유닛(360) 또는 제2가스 공급 유닛(370)에서 공급된 제1가스 또는 제2가스가 통과할 수 있다. 제3유로(326b)는 제3컵(326)의 내부에 형성된다. 제3유로(326b)는 제2유로(324b)를 감싸도록 위치한다. 제3유로(326b)에는 처리액, 제1가스 그리고 제2가스가 통과할 수 있다.
각각의 컵(322,324,326)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수라인(322c,324c,326c)이 연결된다. 각각의 회수라인(322c,324c,326c)은 각각의 컵(322,324,326)을 통해 유입된 처리액을 배출한다. 배출된 처리액은 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.
각각의 컵(322,324,326)에는 각각의 유로(322a,324a,326a)를 거쳐 제1가스 또는 제2가스가 배출되는 배기라인(322d,324d,326d)이 형성된다. 배기라인(322d,324d,326d)은 후술하는 압력 조절 부재(380)에 의해서 처리 공간을 감압하여 내부에 기류를 외부로 배출한다.
지지 유닛(330)은 컵(320)의 내부에 배치된다. 지지 유닛(330)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 지지 유닛(330)은 몸체(332), 지지 핀(334), 척 핀(336), 그리고 지지축(338)을 포함한다. 몸체(332)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 몸체(332)의 저면에는 모터(339)에 의해 회전가능한 지지축(338)이 고정결합된다. 지지 핀(334)은 복수 개 제공된다. 지지 핀(334)은 몸체(332)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 몸체(332)에서 상부로 돌출된다. 지지 핀들(334)은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지 핀(334)은 몸체(332)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 후면 가장자리를 지지한다. 척 핀(336)은 복수 개 제공된다. 척 핀(336)은 몸체(332)의 중심에서 지지 핀(334)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척 핀(336)은 몸체(332)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척 핀(336)은 지지 유닛(330)이 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척 핀(336)은 몸체(332)의 반경 방향을 따라 대기 위치와 지지 위치 간에 직선 이동 가능하도록 제공된다. 대기 위치는 지지 위치에 비해 몸체(332)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 지지 유닛(330)에 로딩 또는 언 로딩시에는 척 핀(336)은 대기 위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행시에는 척 핀(336)은 지지 위치에 위치된다. 지지 위치에서 척 핀(336)은 기판(W)의 측부와 접촉된다.
승강 유닛(340)은 컵(320)을 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 컵(320)이 상하로 이동됨에 따라 지지 유닛(330)에 대한 컵(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(340)은 브라켓(342), 이동축(344), 그리고 승강 구동기(346)를 가진다. 브라켓(342)은 컵(320)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(342)에는 승강 구동기(346)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(344)이 고정결합된다. 승강 구동기(346)는 컵(320)과 지지 유닛(330)의 상대 높이를 조절가능도록 컵(320)을 승하강시킬 수 있다.
기판(W)이 지지 유닛(330)에 놓이거나, 지지 유닛(330)로부터 들어올려 질 때 지지 유닛(330)이 컵(320)의 상부로 돌출되도록 컵(320)은 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 컵(320)으로 유입될 수 있도록 컵(320)의 높이가 조절한다. 예컨대, 제1처리액으로 기판(W)을 처리하고 있는 동안에 기판(W)은 제1컵(322)의 제1유입구(322a)와 대응되는 높이에 위치된다. 또한, 제2처리액, 그리고 제3처리액으로 기판(W)을 처리하는 동안에 각각 기판(W)은 제2유입구(324a) 또는 제3유입구(326a)에 대응되는 높이에 위치될 수 있다. 상술한 바와 달리 승강 유닛(340)은 컵(320) 대신 지지 유닛(330)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
처리액 공급 유닛(350)은 기판(W) 처리 공정 시 기판(W)으로 처리액을 공급한다. 처리액 공급 유닛(350)은 노즐 지지대(352), 노즐(354), 지지축(356), 그리고 노즐 구동기(358)를 포함한다. 지지축(356)은 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 제공되고, 지지축(356)의 하단에는 노즐 구동기(358)가 결합된다. 노즐 구동기(358)는 지지축(356)을 회전 및 승강 운동한다. 노즐지지대(375)(372)는 노즐 구동기(358)와 결합된 지지축(356)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(354)은 노즐 지지대(352)의 끝단 저면에 설치된다. 노즐(354)은 노즐 구동기(358)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐(354)이 컵(320)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐(354)이 컵(320)의 수직 상부로부터 벗어난 위치이다. 처리액 공급 유닛(350)은 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 처리액 공급 유닛(350)이 복수 개 제공되는 경우, 케미칼, 린스액, 또는 유기용제는 서로 상이한 처리액 공급 유닛(350)을 통해 제공될 수 있다. 린스액은 순수일 수 있고, 유기용제는 이소프로필 알코올 증기와 비활성 가스의 혼합물이거나 이소프로필 알코올 액일 수 있다.
제1가스 공급 유닛(360)은 하우징(310) 내부에 하강 기류를 형성하는 제1가스를 공급한다. 제1가스 공급 유닛(360)은 하우징(310)의 상부에 위치한다. 일 예로 제1가스 공급 유닛(360)은 팬과 필터가 결합된 팬 필터 유닛으로 제공될 수 있다. 하우징(310)의 내부로 공급되는 제1가스는 공기 일 수 있다. 제1가스를 공기로 공급하는 경우 공급관(미도시)에 필터를 연결하여 외기의 공기를 정화하여 공급할 수 있다.
도 3은 도 2의 제2가스 공급 유닛을 보여주는 사시도이다. 도 2와 도 3을 참고하면, 제2가스 공급 유닛(370)은 기판(W)의 상부 영역으로 제2가스를 공급한다. 제2가스 공급 유닛(370)은 지지 유닛(330)과 상하 방향으로 대향되게 위치한다. 일 예로 제2가스 공급 유닛(370)은 하우징(310)의 상벽에 설치될 수 있다. 기판(W)을 처리하는 공정이 진행되는 동안 제2가스 공급 유닛(370)은 제1가스 공급 유닛(360)보다 아래에 위치한다.
일 예로 제2가스는 비활성 가스 또는 클린 드라이 에어(CDA: Clean Dry Air)로 제공된다. 비활성 가스는 질소 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스를 포함한다. 클린 드라이 에어는 저습도 가스로 제공될 수 있다.
제2가스 공급 유닛(370)은 바디(371)와 지지대(375)를 포함한다. 바디(371)는 원뿔대 형상으로 제공될 수 있다. 바디(371)는 기판(W)의 상부 영역에 위치한다. 바디(371)는 내부에 제2가스가 통과 가능하도록 공간을 제공한다. 바디(371)에는 토출구(373)가 형성된다. 토출구(373)는 기판(W)의 가장자리 영역 외측을 향하는 방향으로 제2가스를 토출하도록 바디(371)의 외측면에 형성된다. 토출구(373)는 링 형상을 제공될 수 있다. 이와는 달리, 도 4와 같이 토출구(373)는 바디(371)의 외측면에 원형의 형상으로 제공될 수 있다. 토출구(373)는 복수개 제공되며, 서로 조합되어 링 형상을 이루도록 배치될 수 있다.
지지대(375)는 하우징(310)의 상벽에 고정설치된다. 지지대(375)의 하부에는 바디(371)가 결합된다. 지지대(375)는 상하로 이동 가능하게 제공될 수 있다. 일 예로 지지대(375)는 텔레스코프 구조로 제공될 수 있다.
도 5와 도 2의 공정 챔버에 제공된 기판 처리 장치의 다른 실시 예를 보여주는 단면도이다. 도 5를 참고하면, 제2가스 공급 유닛(370a)은 바디(371a), 바디암(372a) 그리고 바디 구동기(375a)를 포함한다.
제2가스 공급 유닛(370a)의 바디(371a)와 토출구(373a)는 도 2의 제2가스 공급 유닛(370)의 바디(371)와 토출구(373)와 대체로 동일하게 제공된다.
바디(371a)는 바디암(372a)의 끝단 저면에 설치된다. 바디암(372a)은 바디 구동기(375a)에 의해 스윙 이동 가능하다. 바디 구동기(375a)는 공정에 따라 바디(371)를 컵(320)의 수직 상부 또는 컵(320)의 외측으로 이동시킬 수 있다.
도 6은 도 2의 공정 챔버에 제공된 기판 처리 장치의 다른 실시 예를 보여주는 단면도이고, 도 7은 도 6의 제2가스 공급 유닛을 보여주는 단면도이다. 도 6과 도 7을 참고하면, 제2가스 공급 유닛(370b)은 노즐 지지대(375)에 결합되어 제공될 수 있다. 제2가스 공급 유닛(370b)은 바디(371b)와 토출구(373b)를 가진다. 바디(371)는 노즐 지지대(352)의 끝단 저면에 결합된다. 바디(371b)의 내부 공간에는 노즐(354)이 제공된다. 노즐(354)은 바디(371b)의 내부 공간의 중앙 영역에 위치한다. 바디(371b)에는 토출구(373b)가 형성된다. 토출구(373b)는 노즐(354)을 감싸도록 위치한다. 바디(371b)는 노즐 구동기(358)에 의해 컵(320)의 중앙 상부 또는 컵(320)의 외측으로 스윙 이동 가능하다.
다시 도 2를 참고하면, 압력 조절 부재(380)는 컵(320) 내에 배기 압력을 제공한다. 압력 조절 부재(380)는 제1압력 부재(381), 제2압력 부재(383), 그리고 제3압력 부재(385)를 포함한다.
제1압력 부재(381)는 제1컵(322) 내에 배기 압력을 제공한다. 제1압력 부재(381)는 제1유로(322b) 내부에 배기 압력을 제공하여, 제1가스 또는 제2가스를 외부로 배출한다. 제1압력 부재(381)는 제1배기라인(322d)과 연결된다. 제1배기라인(322d)에는 제1밸브(322e)가 설치된다. 제1밸브(322e)는 제1컵(322)에 배기 압력을 제공 시 개방될 수 있다. 일 예로 제1압력 부재(381)는 펌프로 제공될 수 있다.
제2압력 부재(383)는 제2컵(324) 내에 배기 압력을 제공한다. 제2압력 부재(383)는 제2유로(324b) 내부에 배기 압력을 제공하여, 제1가스 또는 제2가스를 외부로 배출한다. 제2압력 부재(383)는 제2배기라인(324d)과 연결된다. 제2배기라인(324d)에는 제2밸브(324e)가 설치된다. 제2밸브(324e)는 제2컵(324)에 배기 압력을 제공 시 개방될 수 있다. 일 예로 제2압력 부재(383)는 펌프로 제공될 수 있다.
제3압력 부재(385)는 제3컵(326) 내에 배기 압력을 제공한다. 제3압력 부재(385)는 제3유로(326b) 내부에 배기 압력을 제공하여, 제1가스 또는 제2가스를 외부로 배출한다. 제3압력 부재(385)는 제3배기라인(326d)과 연결된다. 제3배기라인(326d)에는 제3밸브(326e)가 설치된다. 제3밸브(326e)는 제3컵(326)에 배기 압력을 제공 시 개방될 수 있다. 일 예로 제3압력 부재(385)는 펌프로 제공될 수 있다.
제어기(390)는 승강 구동기(346), 압력 조절 부재(380) 그리고 제2가스 공급 유닛(370)을 제어한다. 제어기(390)는 공정을 진행 시 제1가스와 제2가스가 공급되는 동안 제1유입구(322a)가 기판(W)과 대향되게 위치하도록 승강 구동기를 제어하여 컵을 이동시킨다. 제어기(390)는 제2가스 공급 유닛(370)으로부터 제2가스가 공급되는 동안에 제2유로(324b)에 제공되는 배기압을 제1유로(322b)에 제공되는 배기압보다 크도록 압력 조절 부재(380)를 제어한다.
제어기(390)는 제1가스는 제2유로(324b)를 통해서 배기되고 제2가스가 공급되는 동안 제2가스의 공급량이 50%이상이 제1유로(322b)를 통해서 배기되도록 제1유로(322b) 및 제2유로(324b)에 제공되는 배기압을 제어할 수 있다. 제어기(390)가 배기압을 제어하여 제1가스의 대부분이 제2유로(324b)를 통해서 배출된다.
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 설명한다.
도 8은 도 2의 기판 처리 장치에 기류의 흐름을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 8을 참고하면, 지지 유닛(330)에 놓인 기판(W)은 처리액 공급 유닛으로부터 처리액을 공급받아 처리된다. 기판(W)을 처리하는 공정은 세정 공정일 수 있다. 기판(W)이 처리되는 동안 기판(W)을 처리하는 처리 공간에 하강 기류를 형성하도록 제1가스를 공급한다. 이와 동시에, 기판(W)의 상부 영역에서는 제2가스를 공급한다. 제2가스는 기판(W)에 유기 용제를 공급하고 난 뒤 유기 용제의 건조 공정 진행 시 공급될 수 있다.
제1가스와 제2가스는 제1유입구(322a) 또는 제2유입구(324a)를 통해서 제1컵(322) 또는 제2컵(324)으로 유입된다. 제1컵(322) 또는 제2컵(324)에 유입된 제1가스 또는 제2가스는 제1유로(322b) 또는 제2유로(324b)를 지나서 외부로 배출된다. 처리 공간을 배기 시에는 제1유입구(322a)는 기판(W)과 동일한 높이에 위치한다.
제2가스는 기판(W)의 중심에서 멀어지는 방향으로 하향경사지게 공급된다. 제2가스는 기판(W)의 상부 영역에서 공급되어 기판(W)의 가장 자리를 향해서 공급된다. 제2가스의 공급으로 기판(W)의 상부에는 제2가스로 이루어지는 커튼층을 형성한다. 제2가스를 통해서 형성된 커튼층은 제1가스를 통해서 형성된 하강 기류에 영향을 최소화하여 기판(W) 건조 공정이 진행될 수 있도록 한다.
이 과정에서 압력 조절 부재(380)는 제2유로(324b)에 제공되는 배기압을 제1유로(322b)에 제공되는 배기압보다 크게 제공한다. 제1가스는 제2가스로 형성된 커튼층과 제2유로(324b)에 배기압으로 제2유로(324b)를 통해서 외부로 빠져나간다. 제2가스는 제2가스가 공급되는 동안 제2가스의 공급량의 50%이상이 제1유로(322b)를 통해서 배기된다.
이로 인해서 제1가스는 기판(W) 상의 영역에 유입되지 않아, 기판(W)의 상단에 영향을 주지 않으며, 나머지 공간의 반응 분산물 등의 이물질을 외부로 빠져 나가도록 한다. 또한, 제1가스의 흐름으로 인해서 제2가스는 안정적으로 커튼층을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이 제2가스가 기판(W)의 상부 영역에 공급되어, 기판(W) 상부에 커튼층을 형성하여 처리 공간에 하강 기류를 형성하는 제1가스의 영향을 최소화하여 기판(W) 처리 공정에 효율을 향상시킬 수 있다.
상술한 예에서는 제1유로(322b)와 제2유로(324b)을 통해서 제1가스와 제2가스가 배기되는 것을 예로 들었으나, 이와는 달리, 제2유로(324b)와 제3유로(326b)를 통해서 배기 될 수 있다. 이와는 달리, 제1가스와 제2가스는 제1유로(322b), 제2유로(324b) 그리고 제3유로(326b)를 통해서 배기될 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.
320: 컵 330: 지지 유닛
340: 승강 유닛 350: 처리액 공급 유닛
360: 제1가스 공급 유닛 370: 제2가스 공급 유닛
380: 압력 조절 부재 390: 제어기

Claims (22)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판을 지지하는 지지 유닛과;
    상기 지지 유닛을 감싸도록 제공되며 상부가 개방된 내부 공간을 가지는 컵과;
    상기 컵 내에 배기 압력을 제공하는 압력 조절 부재와;
    상기 지지 유닛과 상기 컵의 상대 높이를 조절하는 승강 구동기와;
    상기 내부 공간보다 상부에 제공되며 상기 내부 공간으로 제1가스를 하강기류를 형성하여 공급하는 제1가스 공급 유닛과;
    상기 지지 유닛과 상하 방향으로 대향되는 위치에 제공되며, 상기 기판의 상부 영역으로 제2가스를 공급하는 제2가스 공급 유닛과; 그리고
    상기 승강 구동기, 상기 압력 조절 부재, 상기 제2가스 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 컵은,
    제1유입구와 연결된 제1유로를 가지는 제1컵과;
    상기 제1유입구보다 상부에 위치된 제2유입구와 연결된 제2유로를 가지는 제2컵을 포함하고,
    상기 압력 조절 부재는,
    상기 제1유로 내부에 배기 압력을 제공하는 제1압력 부재와;
    상기 제2유로 내부에 배기 압력을 제공하는 제2압력 부재를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 제2가스 공급 유닛으로부터 상기 제2가스가 공급되는 동안에 상기 제2유로에 제공되는 배기압은 상기 제1유로에 제공되는 배기압보다 크도록 상기 압력 조절 부재를 제어하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2가스 공급 유닛은 상기 지지 유닛에 지지된 기판보다 작은 크기의 저면을 가지는 바디를 포함하고,
    상기 바디에는 그 가장자리 영역에 외측을 향하는 방향으로 상기 제2가스를 토출하도록 토출구가 제공되는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 토출구는 링 형상을 가지는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 토출구는 복수개 제공되며, 복수의 상기 토출구들은 서로 조합되어 링 형상을 이루는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2가스가 공급되는 동안 상기 기판은 상기 제1유입구와 대향되는 높이에 위치되는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    기판을 처리하는 공정이 진행되는 동안, 상기 제2가스 공급 유닛은 상기 제1가스 공급 유닛보다 아래에 위치하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제1가스는 상기 제2유로를 통해 배기되고, 상기 제2가스가 공급되는 동안 상기 제2가스의 공급량의 50% 이상이 상기 제1유로를 통해 배기되도록 상기 제1유로 및 상기 제2유로에 제공되는 배기압을 제어하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1가스는 공기이고, 팬필터 유닛에 의해 상기 내부 공간으로 공급되며,
    상기 제2가스는 비활성 가스 또는 클린 드라이 에어(CDA: Clean Dry Air)로 제공되는 기판 처리 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 제2가스 공급 유닛은
    상기 바디의 상부와 결합되며, 상하로 이동 가능하게 제공되는 지지대를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지지대는 텔레스코프 구조로 제공되는 기판 처리 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제2가스 공급 유닛은
    상기 바디와 결합되며, 상기 지지 유닛의 내측 상부 영역과 상기 지지 유닛의 외측 상부 영역을 스윙 이동 가능한 바디암을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는 기판에 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛을 더 포함하며,
    상기 처리액 공급 유닛은,
    노즐과
    상기 노즐과 연결되는 노즐 지지대와 그리고
    상기 노즐 지지대를 스윙 이동시키는 노즐 구동기를 포함하며,
    상기 바디는 상기 노즐을 감싸도록 제공되는 기판 처리 장치.
  13. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    상기 기판을 처리하는 처리 공간에 하강 기류를 형성하도록 제1가스를 공급하고, 상기 기판의 상부 영역에 제2가스를 공급하며,
    상기 기판을 둘러싸며 위치하며, 제1유입구를 가지는 제1유로와 상기 제1유입구보다 상부에 위치하는 제2유입구를 가지는 제2유로를 통해서 상기 처리 공간을 배기하되,
    상기 제2가스가 공급되는 동안에 상기 제2유로에 제공되는 배기압은 상기 제1유로에 제공되는 배기압보다 크게 제공되는 기판 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1가스는 팬필터 유닛에 의해서 제공되고,
    상기 제2가스는 제2가스 공급 유닛에 의해서 제공되는 기판 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기판을 처리하는 공정이 진행되는 동안 상기 팬필터 유닛은 상기 제2가스 공급 유닛보다 상부에 위치하는 기판 처리 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제2가스는 상기 기판의 중심에서 멀어지는 방향으로 하향 경사지게 공급되는 기판 처리 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 처리 공간을 배기 시 상기 제1유입구는 상기 기판과 동일한 높이에 위치하는 기판 처리 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 제1가스는 상기 제2가스의 흐름에 의해 상기 기판 상의 영역에 유입되지 않고 상기 제2유로를 통해 배기되는 기판 처리 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2가스가 공급되는 동안 상기 제2가스의 공급량의 50% 이상이 상기 제1유로를 통해 배기되는 기판 처리 방법.
  20. 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1가스는 공기로 제공되는 기판 처리 방법.
  21. 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2가스는 비활성 가스 또는 클린 드라이 에어(CDA: Clean Dry Air)로 제공되는 기판 처리 방법.
  22. 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2가스는 상기 기판에 유기 용제를 공급하고 난 뒤 상기 유기 용제 건조 공정 동안에 공급되는 기판 처리 방법.

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