KR20140017315A - 기판 건조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 기판 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판을 건조하는 장치에 관한 것이다.
본 발명 기판 건조 장치의 일 실시예는 본 발명의 일 측면에 따르면, 세정 공정이 수행되는 공간을 제공하는 하우징, 상기 하우징의 내부에 제공되어 기판을 지지하는 기판 지지 부재, 상기 하우징으로 공정 유체를 공급하는 유체 공급 부재, 상기 유체 공급 부재와 상기 기판 지지 부재 사이에 배치되어 상기 공정 유체가 상기 기판에 직접 분사되는 것을 차단하는 제1 차단 부재, 상기 제1 차단 부재와 상기 유체 공급 부재 사이에 상기 제1 차단 부재와 이격되게 배치되는 제2 차단 부재 및 상기 하우징으로부터 상기 공정 유체를 배기하는 배기 부재를 포함하되, 상기 제1 차단 부재와 상기 제2 차단 부재는 상기 공정 유체의 일부가 상기 제1 차단 부재와 상기 제2 차단 부재 사이의 공간으로 이동되고, 나머지 일부가 상기 제2 차단 부재와 상기 유체 공급 부재가 연결된 상기 하우징 사이의 공간으로 이동되도록 제공된다.

Description

기판 건조 장치 {APPARATUS FDR DRYING SUBSTRATES}

본 발명은 반도체 기판 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판을 건조하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자는, 실리콘 웨이퍼와 같은 기판에 대해 사진 공정(photo process), 식각 공정(etching process), 이온 주입 공정(ion implantation process) 그리고 증착 공정(Deposition process) 등과 같은 다양한 공정을 통해 형성된다.

그리고, 각각의 공정을 수행하는 과정에서 파티클(particle), 유기오염물, 금속불순물 등의 다양한 이물질이 발생하게 된다. 이러한 이물질들은 기판에 결함(defect)을 일으켜 반도체소자의 성능 및 수율에 직접적인 영향을 미치는 요인으로 작용하므로, 반도체소자의 제조공정에는 이러한 이물질을 제거하기 위한 세정공정이 필수적으로 수반된다.

세정 공정은 약액(chemical)으로 기판상에 오염물질을 제거하는 약액 처리 공정, 순수(pure water)로 기판 상에 잔류하는 약액을 제거하는 세척 공정(wet cleaning process), 그리고 건조 유체를 공급하여 기판 표면에 잔류하는 순수를 건조하는 위한 건조 공정(drying process)을 포함한다.

과거에는 순수가 남아 있는 기판 상으로 가열된 질소가스를 공급하여 건조 공정을 수행하였다. 그러나 기판 상에 형성된 패턴의 선폭이 좁아지고 종횡비가 커짐에 따라 패턴 사이에 순수의 제거가 잘 이루어지지 않는다. 이를 위해 최근에는 순수에 비해 휘발성이 크고 표면장력이 낮은 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)과 같은 액상의 유기용제로 기판 상에서 순수를 치환하고, 이후에 가열된 질소 가스를 공급하여 기판을 건조하고 있다.

그러나 비극성인 유기용제와 극성인 순수가 혼합이 잘 이루어지지 않으므로, 순수를 액상의 유기용제로 치환하기 위해서는 장시간 동안 많은 양의 액상의 유기용제를 공급하여야 한다.

종래의 건조공정은 기판 상의 순수를 비교적 표면장력이 작은 이소프로필 알코올 등의 유기용제로 치환한 뒤 이를 증발시키는 방식으로 이루어져왔다.

그러나, 이러한 건조방식은 유기용제를 이용하더라도 선폭 30nm 이하의 미세한 회로패턴을 가지는 반도체소자에 대해서는 여전히 도괴현상(pattern collapse)을 유발하기 때문에, 최근 이러한 문제점을 극복할 수 있는 초임계 건조 공정(supercritical drying process)가 기존의 건조공정을 대체해 나가고 있는 추세이다.

본 발명의 일 과제는, 초임계 유체를 이용하여 기판의 패턴면은 물론 비패턴면을 균일하게 건조시키는 것이다.

본 발명의 다른 과제는, 초임계 공정에서 기판의 리닝(leaning)현상을 방지하는 것이다.

본 발명의 또 다른 과제는, 본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 기판 건조 장치를 제공한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 세정 공정이 수행되는 공간을 제공하는 하우징, 상기 하우징의 내부에 제공되어 기판을 지지하는 기판 지지 부재, 상기 하우징으로 공정 유체를 공급하는 유체 공급 부재, 상기 유체 공급 부재와 상기 기판 지지 부재 사이에 배치되어 상기 공정 유체가 상기 기판에 직접 분사되는 것을 차단하는 제1 차단 부재, 상기 제1 차단 부재와 상기 유체 공급 부재 사이에 상기 제1 차단 부재와 이격되게 배치되는 제2 차단 부재 및 상기 하우징으로부터 상기 공정 유체를 배기하는 배기 부재를 포함하되, 상기 제1 차단 부재와 상기 제2 차단 부재는 상기 공정 유체의 일부가 상기 제1 차단 부재와 상기 제2 차단 부재 사이의 공간으로 이동되고, 나머지 일부가 상기 제2 차단 부재와 상기 유체 공급 부재가 연결된 상기 하우징 사이의 공간으로 이동되도록 제공될 수 있다.

상기 유체 공급 부재는 상기 하우징의 하면에 제공되는 하부 유체 공급 부재를 포함하되, 상기 제1 차단 부재와 상기 제2 차단 부재는 상기 기판 지지 부재와 상기 하부 유체 공급 부재 사이에 배치될 수 있다.

상기 유체 공급 부재는 상기 하우징의 상면에 제공되어 상기 공정 유체를 분사하는 상부 유체 공급 부재를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 차단 부재는 중앙부에 상기 공정 유체가 통과하는 홀이 제공되고, 상기 제1 차단 부재는 상부에서 바라볼 때 상기 홀과 중첩되게 제공될 수 있다.

상기 제1 차단 부재의 반경은 상기 기판의 반경보다 크게 제공될 수 있다.

상기 제1 차단 부재는 상기 제2 차단 부재와 중첩된 영역에서 상기 공정 유체가 통과할 수 있는 홀을 가지지 않도록 제공될 수 있다.

상기 제2 차단 부재는 중앙부에 리세스가 형성되고, 상기 제1 차단 부재는 상기 리세스 내에 위치할 수 있다.

상기 상기 리세스는 상기 제2 차단 부재의 중심에서 멀어질수록 상향 경사되도록 형성되어, 상기 공정 유체를 상부로 이동되도록 유도할 수 있다.

상기 공정 유체는 초임계 유체(supercritical fluid)로 제공될 수 있다.

상기 기판 지지 부재는 상기 기판의 저면 가장자리 영역을 지지하도록 제공될 수 있다.

본 발명에 의하면, 기판의 상면과 하면의 양면으로 초임계 유체를 분사하여 기판의 전체영역을 건조시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 차단 부재가 초임계 유체가 기판에 직접 분사되는 것을 차단하여 초임계 유체에 의해 기판에 리닝현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 의하면, 차단 부재가 초임계 유체의 이동경로를 복수개로 분리하여 하우징 내부에 초임계 유체의 압력을 분산시키고, 초임계 유체를 기판에 방사형으로 분사함으로써 기판을 균일하게 건조시킬 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 이산화탄소의 상변화에 관한 그래프이다.
도 2는 기판 세정 장치의 일 실시예의 평면도이다.
도 3은 도 2의 제1 공정 챔버의 단면도이다.
도 4는 도 2의 제2 공정 챔버의 일 실시예의 단면도이다.
도 5는 기판 세정 방법의 일 실시예의 순서도이다.
도 6은 기판 건조 방법의 일 실시예의 순서도이다.
도 7 내지 도 11은 도 6의 기판 건조 방법의 동작도이다.

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.

이하에서는 본 발명에 따른 기판 세정 장치(100)에 관하여 설명한다.

기판 세정 장치(100)는 초임계 유체를 공정 유체로 이용하여 기판(S)을 처리하는 초임계 공정을 수행할 수 있다.

여기서, 기판(S)은 반도체 소자나 평판 디스플레이(FPD: flat panel display) 및 그 밖에 박막에 회로패턴이 형성된 물건의 제조에 이용되는 기판을 모두 포함하는 포괄적인 개념이다. 이러한 기판(S)의 예로는, 실리콘 웨이퍼를 비롯한 다양한 웨이퍼, 유리기판, 유기기판 등이 있다.

초임계 유체란 임계온도와 임계압력을 초과한 초임계 상태에 도달하면 형성되는 기체와 액체의 성질을 동시에 가지는 상(phase)를 의미한다. 초임계 유체는 분자밀도는 액체에 가깝고, 점성도는 기체에 가까운 성질을 가지며, 이에 따라 확산력, 침투력, 용해력이 매우 뛰어나 화학반응에 유리하고, 표면장력이 거의 없어 미세구조에 계면장력을 가하지 아니하는 특성을 가진다.

초임계 공정은 이러한 초임계 유체의 특성을 이용하여 수행되는데, 그 대표적인 예로는, 초임계 건조공정과 초임계 식각공정이 있다. 이하에서는 초임계 공정에 관하여 초임계 건조공정을 기준으로 설명하기로 한다. 다만, 이는 설명의 용이를 위한 것에 불과하므로, 기판 세정 장치(100)는 초임계 건조공정 이외의 다른 초임계 공정을 수행할 수 있다.

초임계 건조공정은 초임계 유체로 기판(S)의 회로패턴에 잔류하는 유기용제를 용해하여 기판(S)을 건조시키는 방식으로 수행될 수 있으며, 건조효율이 우수할 뿐 아니라 도괴현상을 방지할 수 있는 장점이 있다. 초임계 건조공정에 이용되는 초임계 유체로는 유기용제와 혼화성(混和性)이 있는 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 초임계 이산화탄소(scCO2: supercritical carbon dioxide)가 초임계 유체로 사용될 수 있다.

도 1은 이산화탄소의 상변화에 관한 그래프이다.

이산화탄소는 임계온도가 31.1℃이고, 임계압력이 7.38Mpa로 비교적 낮아 초임계 상태로 만들기 쉽고, 온도와 압력을 조절하여 상변화를 제어하기 용이하며 가격이 저렴한 장점이 있다. 또한, 이산화탄소는 독성이 없어 인체에 무해하고, 불연성, 비활성의 특성을 지니며, 초임계 이산화탄소는 물이나 기타 유기용제와 비교하여 10~100배 가량 확산계수(diffusion coefficient)가 높아 침투가 빨라 유기용제의 치환이 빠르고, 표면장력이 거의 없어 미세한 회로패턴을 가지는 기판(S)의 건조에 이용하기 유리한 물성을 가진다. 뿐만 아니라, 이산화탄소는 다양한 화학반응의 부산물로 생성되는 것을 재활용할 수 있는 동시에 초임계 건조공정에 사용한 후 이를 기체로 전환시켜 유기용제를 분리하여 재사용하는 것이 가능해 환경오염의 측면에서도 부담이 적다.

이하에서는 본 발명에 따른 기판 세정 장치(100)의 일 실시예에 관하여 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치(100)는 초임계 건조공정을 포함하여 세정공정을 수행할 수 있다.

도 2는 기판 세정 장치의 일 실시예의 평면도이다.

도 2를 참조하면, 기판 세정 장치(100)는 인덱스 모듈(1000) 및 공정 모듈(2000)을 포함한다.

인덱스 모듈(1000)은 외부로부터 기판(S)을 반송받아 공정 모듈(2000)로 기판(S)을 반송하고, 공정모듈(2000)은 초임계 건조공정을 수행할 수 있다.

인덱스 모듈(1000)은 설비 전 방단부 모듈(EFEM: equipment front end module)로서, 로드포트(1100) 및 이송 프레임(1200)을 포함한다.

로드포트(1100)에는 기판(S)이 수용되는 용기(C)가 놓인다. 용기(C)로는 전면 개방 일체형 포드(FOUP: front opening unified pod)가 사용될 수 있다. 용기(C)는 오버헤드 트랜스퍼(OHT: overhead transfer)에 의해 외부로부터 로드포트(1100)로 반입되거나 로드포트(1100)로부터 외부로 반출될 수 있다.

이송 프레임(1200)은 로드포트(1100)에 놓인 용기(C)와 공정 모듈(2000) 간에 기판(S)을 반송한다. 이송 프레임(1200)은 인덱스 로봇(1210) 및 인덱스 레일(1220)을 포함한다. 인덱스 로봇(1210)은 인덱스 레일(1220) 상에서 이동하며 기판(S)을 반송할 수 있다.

공정 모듈(2000)은 실제로 공정을 수행하는 모듈로서, 버퍼 챔버(2100), 이송 챔버(2200), 제1 공정 챔버(3000) 및 제2 공정 챔버(4000)를 포함한다.

버퍼 챔버(2100)는 인덱스 모듈(1000)과 공정 모듈(2000) 간에 반송되는 기판(S)이 임시로 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 챔버(2100)에는 기판(S)이 놓이는 버퍼 슬롯이 제공될 수 있다. 예를 들어, 인덱스 로봇(1210)은 기판(S)을 용기(C)로부터 인출하여 버퍼 슬롯에 놓을 수 있고, 이송 챔버(2200)의 이송 로봇(2210)은 버퍼슬롯에 놓인 기판(S)을 인출하여 이를 제1 공정 챔버(3000)나 제2 공정 챔버(4000)로 반송할 수 있다. 버퍼 챔버(2100)에는 복수의 버퍼 슬롯이 제공되어 복수의 기판(S)이 놓일 수 있다.

이송 챔버(2200)는 그 둘레에 배치된 버퍼 챔버(2100), 제1 공정 챔버(3000) 및 제2 공정 챔버(4000) 간에 기판(S)을 반송한다. 이송 챔버(2200)는 이송 로봇(2210) 및 이송 레일(2220)을 포함할 수 있다. 이송 로봇(2210)은 이송 레일(2220) 상에서 이동하며 기판(S)을 반송할 수 있다.

제1 공정 챔버(3000)와 제2 공정 챔버(4000)는 세정 공정을 수행할 수 있다. 이때, 세정 공정은 제1 공정 챔버(3000)와 제2 공정 챔버(4000)에서 순차적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1 공정 챔버(3000)에서는 세정 공정 중 케미컬 공정, 린스 공정 및 유기용제 공정이 수행되고, 뒤이어 제2 공정 챔버(4000)에서는 초임계 건조 공정이 수행될 수 있다.

이러한 제1 공정 챔버(3000)와 제2 공정 챔버(4000)는 이송 챔버(2200)의 측면에 배치된다. 예를 들어, 제1 공정 챔버(3000)와 제2 공정 챔버(4000)는 이송 챔버(2200)의 다른 측면에 서로 마주보도록 배치될 수 있다.

또한, 공정 모듈(2000)에는 제1 공정 챔버(3000)와 제2 공정 챔버(4000)가 복수로 제공될 수 있다. 복수의 공정 챔버들(3000, 4000)은 이송 챔버(2200)의 측면에 일렬로 배치되거나 또는 상하로 적층되어 배치되거나 또는 이들의 조합에 의해 배치될 수 있다.

물론, 제1 공정 챔버(3000)와 제2 공정 챔버(4000)의 배치는 상술한 예로 한정되지 않고, 기판 세정 장치(100)의 풋프린트나 공정효율 등과 같은 다양한 요소를 고려하여 적절히 변경될 수 있다.

이하에서는 제1 공정 챔버에 관하여 설명한다.

도 3은 도 2의 제1 공정 챔버의 단면도이다.

제1 공정 챔버(3000)는 케미컬 공정, 린스 공정 및 유기용제 공정을 수행할 수 있다. 물론, 제1 공정 챔버(3000)는 이들 공정 중 일부의 공정만을 선택적으로 수행할 수도 있다. 여기서, 케미컬 공정은 기판(S)에 세정제를 제공하여 기판(S) 상의 이물질을 제거하는 공정이고, 린스 공정은 가판에 린스제를 제공하여 기판(S) 상에 잔류하는 세정제를 세척하는 공정이며, 유기용제 공정은 기판(S)에 유기용제를 제공하여 기판(S)의 회로패턴 사이에 잔류하는 린스제를 표면장력이 낮은 유기용제로 치환하는 공정이다.

도 3을 참조하면, 제1 공정 챔버(3000)는 지지 부재(3100), 노즐 부재(3200) 및 회수 부재(3300)를 포함한다.

지지 부재(3100)는 기판(S)을 지지하고, 지지된 기판(S)을 회전시킬 수 있다. 지지 부재(3100)는 지지 플레이트(3110), 지지 핀(3111), 처킹 핀(3112), 회전 축(3120) 및 회전 구동기(3130)를 포함할 수 있다.

지지 플레이트(3110)는 기판(S)과 동일 또는 유사한 형상의 상면을 가지며, 지지 플레이트(3110)의 상면에는 지지 핀(3111)과 처킹 핀(3112)이 형성된다. 지지 핀(3111)은 기판(S)을 지지하고, 처킹 핀(3112)은 지지된 기판(S)을 고정할 수 있다.

지지 플레이트(3110)의 하부에는 회전 축(3120)이 연결된다. 회전 축(3120)은 회전 구동기(3130)로부터 회전력을 전달받아 지지 플레이트(3110)를 회전시킨다. 이에 따라 지지 플레이트(3110)에 안착된 기판(S)이 회전할 수 있다. 이때, 처킹 핀(3112)은 기판(S)이 정위치를 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

노즐 부재(3200)는 기판(S)에 약제를 분사한다. 노즐 부재(3200)는 노즐(3210), 노즐 바(3220), 노즐 축(3230) 및 노즐 축 구동기(3240)를 포함한다.

노즐(3210)은 지지 플레이트(3110)에 안착된 기판(S)에 약제를 분사한다. 약제는 세정제, 린스제 또는 유기용제일 수 있다. 여기서, 세정제로는 과산화수소(H2O2)용액이나 과산화수소용액에 암모니아(NH4OH), 염산(HCl) 또는 황산(H2SO4)를 혼합한 용액 또는 불산(HF)용액 등이 사용될 수 있다. 또, 린스제로는 순수가 사용될 수 있다. 또, 유기용제로는 이소프로필알코올을 비롯하여 에틸글리콜(ethyl glycol), 1-프로파놀(propanol), 테트라하이드로프랑(tetra hydraulic franc), 4-하이드록시(hydroxyl), 4-메틸(methyl), 2-펜타논(pentanone), 1-부타놀(butanol), 2-부타놀, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), n-프로필알코올(n-propyl alcohol), 디메틸에틸(dimethylether)의 용액이나 가스가 사용될 수 있다.

이러한 노즐(3210)은 노즐 바(3220)의 일단 저면에 형성된다. 노즐 바(3220)는 노즐 축(3230)에 결합되며, 노즐 축(3230)은 승강 또는 회전할 수 있도록 제공된다. 노즐 축 구동기(3240)는 노즐 축(3230)을 승강 또는 회전시켜 노즐(3210)의 위치를 조절할 수 있다.

회수 부재(3300)는 기판(S)에 공급된 약제를 회수한다. 노즐 부재(3200)에 의해 기판(S)에 약제가 공급되면, 지지 부재(3100)는 기판(S)을 회전시켜 기판(S)의 전 영역에 약제가 균일하게 공급되도록 할 수 있다. 기판(S)이 회전하면 기판(S)으로부터 약제가 비산하는데, 비산하는 약제는 회수 부재(3300)에 의해 회수될 수 있다.

회수 부재(3300)는 회수통(3310), 회수 라인(3320), 승강바(3330) 및 승강 구동기(3340)를 포함할 수 있다.

회수통(3310)은 지지 플레이트(3110)를 감싸는 환형 링 형상으로 제공된다. 회수통(3310)은 복수일 수 있는데, 복수의 회수통(3310)은 상부에서 볼 때 차례로 지지 플레이트(3110)로부터 멀어지는 링 형상으로 제공되며, 지지 플레이트(3110)로부터 먼 거리에 있는 회수통(3310)일수록 그 높이가 높도록 제공된다. 이에 따라 회수통(3310) 사이의 공간에 기판(S)으로부터 비산되는 약제가 유입되는 회수구(3311)가 형성된다.

회수통(3310)의 하면에는 회수 라인(3320)이 형성된다. 회수 라인(3320)은 회수통(3310)으로 회수된 약제를 재생하는 약제재생시스템(미도시)로 공급한다.

승강바(3330)는 회수통(3310)에 연결되어 승강 구동기(3340)로부터 동력을 전달받아 회수통(3310)을 상하로 이동시킨다. 승강바(3330)는 회수통(3310)이 복수인 경우 최외곽에 배치된 회수통(3310)에 연결될 수 있다. 승강 구동기(3340)는 승강바(3330)를 통해 회수통(3310)을 승강시켜 복수의 회수구(3311) 중 비산하는 약제가 유입되는 회수구(3311)를 조절할 수 있다.

이하에서는 제2 공정 챔버(4000)에 관하여 설명한다.

제2 공정 챔버(4000)는 초임계 유체를 이용하여 초임계 건조공정을 수행할 수 있다. 물론, 상술한 바와 같이, 제2 공정 챔버(4000)에서 수행되는 공정은 초임계 건조공정 이외에 다른 초임계 공정일 수도 있으며, 나아가, 제2 공정 챔버(4000)는 초임계 유체 대신 다른 공정유체를 이용하여 공정을 수행할 수도 있을 것이다.

이하에서는 제2 공정 챔버의 일 실시예에 관하여 설명한다.

도 4는 도 2의 제2 공정 챔버의 일 실시예의 단면도이다.

도 4를 참조하면, 제2 공정 챔버(4000)는 하우징(4100), 승강 부재(4200), 기판 지지 부재(4300), 가열 부재(4400), 유체 공급 부재(4500), 제1 차단 부재(4610), 제2 차단 부재(4620) 및 배기 부재(4700)를 포함할 수 있다.

하우징(4100)은 초임계 건조공정이 수행되는 공간을 제공한다. 하우징(4100)은 임계압력 이상의 고압을 견딜 수 있는 재질로 제공된다.

하우징(4100)은 상부 하우징(4110)과 상부 하우징(4110)의 하부에 배치되는 하부 하우징(4120)을 구비하여 상하부로 구분되는 구조로 제공될 수 있다.

상부 하우징(4110)은 고정되어 설치되며, 하부 하우징(4120)은 승강할 수 있다. 하부 하우징(4120)이 하강하여 상부 하우징(4110)으로부터 이격되면 제2 공정 챔버(4000)의 내부공간이 개방되고, 기판(S)이 제2 공정 챔버(4000)의 내부공간으로 반입되거나 내부공간으로부터 반출될 수 있다. 여기서, 제2 공정 챔버(4000)로 반입되는 기판(S)은 제1 공정 챔버(3000)에서 유기용제 공정을 거쳐 유기용제가 잔류하는 상태일 수 있다. 또 하부 하우징(4120)이 상승하여 상부 하우징(4110)에 밀착되면 제2 공정 챔버(4000)의 내부공간이 밀폐되고, 그 내부에서 초임계 건조공정이 수행될 수 있다. 물론, 상술한 예와 달리 하우징(4100)에서 하부 하우징(4120)이 고정되어 설치되고, 상부 하우징(4110)이 승강되는 구조로 제공될 수도 있을 것이다.

승강 부재(4200)는 하부 하우징(4120)을 승강시킨다. 승강 부재(4200)는 승강 실린더(4210) 및 승강 로드(4220)를 포함할 수 있다. 승강 실린더(4210)는 하부 하우징(4120)에 결합되어 상하방향의 구동력, 즉 승강력(乘降力)을 발생시킨다. 승강 실린더(4210)는 초임계 건조공정이 수행되는 동안 제2 공정 챔버(4000) 내부의 임계압력 이상의 고압을 이기고, 상부 하우징(4110)과 하부 하우징(4120)을 밀착시켜 제2 공정 챔버(4000)를 밀폐시킬 수 있는 정도의 구동력을 발생시킨다. 승강로드(4220)는 그 일단이 승강 실린더(4210)에 삽입되어 수직상방으로 연장되어 타단이 상부 하우징(4110)에 결합된다. 이러한 구조에 따라 승강 실린더(4210)에서 구동력이 발생하면, 승강 실린더(4210)와 승강 로드(4220)가 상대적으로 승강되어 승강 실린더(4210)에 결합된 하부 하우징(4120)이 승강될 수 있다. 또한 승강 실린더(4210)에 의해 하부 하우징(4120)이 승강하는 동안 승강 로드(4220)는 상부 하우징(4110)과 하부 하우징(4120)이 수평방향으로 움직이는 것을 방지하고, 승강방향을 안내하여, 상부 하우징(4110)과 하부 하우징(4120)이 서로 정위치에서 이탈하는 것을 방지할 수 있다.

다른 실시예에 의하면 하우징(4100)은 일측에 개구가 형성되는 단일한 하우징(4100)으로 제공될 수 있다. 하우징(4100)은 도어(미도시)를 더 포함한다. 도어(미도시)는 상하방향으로 승강하여 개구를 개폐하고, 하우징을 밀폐할 수 있다.

기판 지지 부재(4300)는 상부 하우징(4110)과 하부 하우징(4120)의 사이에 기판(S)을 지지한다. 기판 지지 부재(4300)는 상부 하우징(4110)의 하면에 설치되어 수직하방으로 연장되고, 그 하단에서 수평방향으로 수직하게 절곡되는 구조로 제공될 수 있다. 이에 따라 기판 지지 부재(4300)는 기판(S)의 가장자리 영역을 지지할 수 있다. 이처럼 기판 지지 부재(4300)가 기판(S)의 가장자리 영역에 접촉하여 기판(S)을 지지하므로 기판(S) 상면 전체영역과 하면의 대부분의 영역에 대해서 초임계 건조공정이 수행될 수 있다. 여기서, 기판(S)은 그 상면이 패턴면이고, 하면이 비패턴면일 수 있다. 또, 기판 지지 부재(4300)는 고정되어 설치되는 상부 하우징(4110)에 설치되므로 하부 하우징(4120)이 승강하는 동안 비교적 안정적으로 기판(S)을 지지할 수 있다.

이처럼 기판 지지 부재(4300)가 설치되는 상부 하우징(4110)에는 수평 조정 부재(4111)이 설치될 수 있다. 수평 조정 부재(4111)는 상부 하우징(4110)의 수평도(水平度)을 조정한다. 상부 하우징(4110)의 수평도가 조정되면 그에 따라 상부 하우징(4111)에 설치된 기판 지지 부재(4300)에 안착된 기판(S)의 수평이 조절될 수 있다. 초임계 건조공정에서 기판(S)이 기울면, 기판(S)에 잔류하는 유기용제가 경사면을 타고 흘러 기판(S)의 특정부분이 건조되지 않거나 과건조(過乾燥)되어 기판(S)이 손상될 수 있다. 수평 조정 부재(4111)는 기판(S)의 수평을 맞추어 이러한 문제점을 방지할 수 있다. 물론, 상부 하우징(4110)이 승강되고 하부 하우징(4120)이 고정되어 설치되거나 기판 지지 부재(4300)가 하부 하우징(4120)에 설치되는 경우에는 수평 조정 부재(4111)는 하부 하우징(4120)에 설치될 수도 있을 것이다.

가열 부재(4400)는 제2 공정 챔버(4000)의 내부를 가열한다. 가열 부재(4400)는 제2 공정 챔버(4000) 내부에 공급된 초임계 유체를 임계온도 이상으로 가열하여 초임계 유체 상으로 유지하거나 또는 액화된 경우에 다시 초임계 유체가 되도록 할 수 있다. 가열 부재(4400)는 상부 하우징(4110) 및 하부 하우징(4120) 중 적어도 하나의 벽 내에 매설되어 설치될 수 있다. 이러한 가열 부재(4400)는 예를 들어, 외부로부터 전원을 받아 열을 발생시키는 히터로 제공될 수 있다.

유체 공급 부재(4500)는 제2 공정 챔버(4000)로 초임계 유체를 공급한다. 유체 공급 부재(4500)는 초임계 유체를 공급하는 공급 라인(4550)에 연결될 수 있다. 이때, 유체 공급 부재(4500)에는 공급 라인(4550)으로부터 공급되는 초임계 유체의 유량을 조절하는 밸브가 설치될 수 있다.

유체 공급 부재(4500)는 하우징 상면에 연결된 상부 유체 공급 부재(4510) 및 하우징 하면에 연결된 하부 유체 공급 부재(4520)를 포함할 수 있다. 상부 유체 공급 부재(4510)는 상부 하우징(4110)에 형성되어 기판 지지 부재(4300)에 의해 지지되는 기판(S)의 상면으로 초임계 유체를 공급한다. 하부 유체 공급 부재(4520)는 하부 하우징(4120)에 형성되어 기판 지지 부재(4300)에 의해 지지되는 기판(S)의 하면으로 초임계 유체를 공급한다.

유체 공급 부재(4500)는 기판(S)의 중앙영역으로 초임계 유체를 분사할 수 있다. 예를 들어, 상부 유체 공급 부재(4510)는 기판 지지 부재(4300)에 의해 지지되는 기판(S)의 중앙으로부터 연직상방에 위치할 수 있다. 또, 하부 유체 공급 부재(4520)는 기판 지지 부재(4300)에 의해 지지되는 기판(S)의 중앙으로부터 연직하방에 위치할 수 있다. 이에 따라 유체 공급 부재(4500)로 분사되는 초임계 유체가 기판(S)의 중앙영역으로 도달하여 가장자리 영역으로 퍼지면서 기판(S)의 전 영역에 균일하게 제공될 수 있을 것이다.

이러한 상부 유체 공급 부재(4510) 및 하부 유체 공급 부재(4520)에서는 먼저 하부 유체 공급 부재(4520)가 초임계 유체를 공급하고, 나중에 상부 유체 공급 부재(4510)가 초임계 유체를 공급할 수 있다. 초임계 건조공정은 초기에 제2 공정 챔버(4000)의 내부가 임계압력에 미달한 상태에서 진행될 수 있기 때문에 제2 공정 챔버(4000)의 내부로 공급되는 초임계 유체는 액화될 수 있다. 따라서, 초임계 건조공정의 초기에 상부 유체 공급 부재(4510)로 초임계 유체가 공급되는 경우에는 초임계 유체가 액화되어 중력에 의해 기판(S)으로 낙하하여 기판(S)을 손상시킬 수 있다. 상부 유체 공급 부재(4510)는 하부 유체 공급 부재(4520)를 통해 제2 공정 챔버(4000)로 초임계 유체가 공급되어 제2 공정 챔버(4000)의 내부압력이 임계압력에 도달하면 초임계 유체의 공급을 시작하여, 공급되는 초임계 유체가 액화되어 기판(S)으로 낙하하는 것을 방지할 수 있다.

차단 부재(4600)는 제1 차단 부재(4610)와 제2 차단 부재(4620)을 포함한다. 제1 차단 부재(4610)는 유체 공급 부재(4500)를 통해 공급되는 초임계 유체가 기판(S)에 바로 분사되는 것을 차단한다. 제1 차단 부재(4610)는 제1 차단 플레이트(4611)와 제1 지지대(4612)를 포함할 수 있다.

제1 차단 플레이트(4611)는 유체 공급 부재(4500)와 기판 지지 부재(4300)에 의해 지지되는 기판(S)의 사이에 배치된다. 예를 들어, 제1 차단 플레이트(4611)는 하부 유체 공급 부재(4520)와 기판 지지 부재(4300)의 사이에 배치되어, 기판(S)의 하방에 위치할 수 있다. 이러한 제1 차단 플레이트(4611)는 하부 유체 공급 부재(4520)를 통해 공급되는 초임계 유체가 기판(S)의 하면에 직접적으로 분사되는 것을 방지할 수 있다.

이러한 제1 차단 플레이트(4611)는 그 반경이 기판(S)과 유사하거나 더 크게 제공될 수 있다. 이러한 경우에는 제1 차단 플레이트(4611)가 초임계 유체가 기판(S)에 직접 분사되는 것을 완벽히 차단할 수 있을 것이다. 한편, 제1 차단 플레이트(4611)는 그 반경이 기판(S)보다 작게 제공될 수도 있다. 이 경우에는 초임계 유체가 기판(S)에 직접 분사되는 것을 차단하면서도 초임계 유체의 유속을 최소한으로 저하시켜 기판(S)에 초임계 유체가 비교적 쉽게 도달하여 기판(S)에 대한 초임계 건조공정이 효과적으로 진행될 수 있을 것이다.

제1 지지대(4612)는 제1 차단 플레이트(4611)를 지지한다. 즉, 제1 차단 플레이트(4611)는 제1 지지대(4612)의 일단에 놓여질 수 있다. 이러한 제1 지지대(4612)는 하우징(4100)의 하면으로부터 연직상방으로 연장될 수 있다. 제1 지지대(4612)와 제1 차단 플레이트(4611)는 별도의 결합없이 단순히 제1 차단 플레이트(4611)가 중력에 의해 제1 지지대(4612)에 놓여지도록 설치될 수 있다. 제1 지지대(4612)와 제1 차단 플레이트(4611)가 너트나 볼트 등의 결합수단에 의해 결합되는 경우에는, 침투력이 뛰어난 초임계 유체가 그 사이에 침투한 뒤 오염물질을 발생시킬 수 있다. 물론, 제1 지지대(4612)와 제1 차단 플레이트(4611)는 일체로 제공될 수도 있을 것이다.

제2 차단 부재(4620)는 제1 차단 부재(4610)을 우회하는 초임계 유체의 이동경로를 복수개로 유도한다. 제2 차단 부재(4620)는 제2 차단 플레이트(4621)와 제2 지지대(4622)를 포함할 수 있다.

제2 차단 플레이트(4621)는 유체 공급 부재(4500)와 제2 차단 부재(4620)의 사이에 배치된다. 이러한 제2 차단 플레이트(4621)는 반경이 제1 차단 플레이트(4611)보다 크게 제공되고, 중앙부에는 제2 차단 부재(4620)의 반경보다 반경이 작은 홀이 제공된다. 또한 제2 차단 플레이트(4621)는 중앙부에 리세스가 형성된다. 제1 차단 플레이트(4611)는 제2 차단 플레이트(4621)의 리세스 내에 위치할 수 있다. 유체 공급 부재(4500)에서 공급된 초임계 유체가 제2 차단 플레이트(4621) 중앙부의 홀을 통하여 제1 차단 플레이트(4611)로 직접 이동되나, 제1 차단 플레이트(4611)를 통과하지 못하고 우회하게 된다. 이후 제1 차단 플레이트(4611)를 우회하는 초임계 유체가 그중 일부는 제2 차단 플레이트(4621)의 상측으로, 나머지 일부는 제2 차단 플레이트(4621)의 하측으로 이동할 수 있다. 이러한 경우 제2 차단 플레이트(4621)의 상측으로 이동하는 초임계 유체는 제2 차단 플레이트(4621)의 리세스 가장자리의 경사면을 따라 상측으로 이동된다. 제2 차단 플레이트(4621)의 하측으로 이동하는 초임계 유체는 하우징 내벽을 따라 상승하여 제2 차단 플레이트(4621)의 상측으로 이동하는 초임계 유체보다 더 상측으로 이동될 수 있다. 제2 차단 플레이트(4621)를 통해 초임계 유체의 이동경로를 복수개로 유도함으로써, 초임계 유체의 압력이 분산되고 이로써 기판(S)의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 이동경로가 분리된 초임계 유체가 기판(S)에 방사형으로 균일하게 분사됨으로써, 기판(S) 전체 영역이 균일하게 건조될 수 있다.

제2 지지대(4622)는 제2 차단 플레이트(4621)를 지지한다. 즉, 제2 차단 플레이트(4621)는 제2 지지대(4622)의 일단에 놓여질 수 있다. 이러한 제2 지지대(4622)는 하우징(4100)의 하면으로부터 연직상방으로 연장될 수 있다. 제2 지지대(4622)를 통해 제2 차단 플레이트(4621)가 하우징(4100) 하면과 제1 차단 플레이트(4611)로부터 일정한 간격으로 이격되어 초임계 유체가 이동할 수 있는 공간이 마련된다. 제2 지지대(4622)와 제2 차단 플레이트(4621)는 별도의 결합없이 단순히 제2 차단 플레이트(4621)가 중력에 의해 제2 지지대(4622)에 놓여지도록 설치될 수 있다. 제2 지지대(4622)와 제2 차단 플레이트(4610)가 너트나 볼트 등의 결합수단에 의해 결합되는 경우에는, 침투력이 뛰어난 초임계 유체가 그 사이에 침투한 뒤 오염물질을 발생시킬 수 있다. 물론, 제2 지지대(4622)와 제2 차단 플레이트(4621)는 일체로 제공될 수도 있을 것이다.

초임계 건조공정의 초기에 하부 유체 공급 부재(4520)를 통해 초임계 유체가 공급되는 경우에는, 하우징(4500)의 내부기압이 낮은 상태이므로 공급되는 초임계 유체가 빠른 속도로 분사될 수 있다. 이처럼 빠른 속도로 분사되는 초임계 유체가 기판(S)에 직접적으로 도달하게 되면, 초임계 유체의 물리적인 압력에 의해 초임계 유체가 기판(S) 중 직접 분사되는 부분이 휘어 리닝현상이 발생할 수 있다. 또한, 초임계 유체의 분사력에 의해 기판(S)이 요동하여 기판(S)에 잔류하는 유기용제가 흘러 기판(S)의 회로패턴에 손상이 발생할 수도 있다.

따라서, 하부 유체 공급 부재(4520)와 기판 지지 부재(4300)의 사이에 배치된 제1 차단 플레이트(4611)는 초임계 유체가 기판(S)에 직접 분사되는 것을 차단하여 초임계 유체의 물리적 힘에 의해 기판(S)에 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한 제2 차단 플레이트(4621)는 초임계 유체의 이동경로를 복수로 하여 초임계 유체의 압력을 낮추고, 초임계 유체를 기판(S)전체 영역에 균일하게 제공함으로써 초임계 건조공정이 효과적으로 진행될 수 있다.

물론, 차단 플레이트(4611, 4621)의 위치가 하부 유체 공급 부재(4520)와 기판 지지 부재(4300)의 사이로 한정되는 것은 아니다.

다만, 차단 플레이트(4611, 4621)들이 유체 공급 부재(4500)에서 분사되는 초임계 유체가 기판(S)에 도달하는 경로 상에 배치되는 경우에는 초임계 유체가 기판(S)에 도달하는 효율이 저하되므로, 차단 플레이트(4611, 4621)들을 배치하는 위치는 초임계 유체에 의해 기판(S)이 손상되는 정도와 초임계 유체가 기판(S)에 전달되어 기판(S)이 건조되는 정도를 고려하여 설치할 수 있다.

특히, 제2 공정 챔버(4000)에 복수의 유체 공급 부재(4500)가 제공되는 경우에는 초임계 건조공정의 초기에 초임계 유체를 공급하는 유체 공급 부재(4500)에서 분사되는 초임계 유체가 직접 기판(S)에 분사되는 이동경로 상에 차단 플레이트(4611, 4621)들을 배치하는 것이 유리할 수 있다.

배기 부재(4700)는 제2 공정 챔버(4000)로부터 초임계 유체를 배기한다. 배기 부재(4700)는 초임계 유체를 배기하는 배기 라인(4750)에 연결될 수 있다. 이때, 배기 부재(4700)에는 배기 라인(4750)으로 배기하는 초임계 유체의 유량을 조절하는 밸브가 설치될 수 있다. 배기 라인(4750)을 통해 배기되는 초임계 유체는 대기 중으로 방출되거나 또는 초임계 유체 재생 시스템(미도시)로 공급될 수 있다.

배기 부재(4700)는 하부 하우징(4120)에 형성될 수 있다. 초임계 건조공정의 후기에는 제2 공정 챔버(4000)로부터 초임계 유체가 배기되어 그 내부압력이 임계압력 이하로 강압되어 초임계 유체가 액화될 수 있다. 액화된 초임계 유체는 중력에 의해 하부 하우징(4120)에 형성된 배기 부재(4700)를 통해 배출될 수 있다.

이상에서는 본 발명에 따른 기판 세정 장치(100)가 기판(S)에 초임계 유체를 공급하여 기판을 처리하는 것으로 설명하였으나, 본 발명에 따른 기판 세정 장치(100)가 반드시 이러한 초임계 공정을 수행하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 따라서, 기판 세정 장치(100)의 제2 공정 챔버(4000)는 유체 공급 부재(4500)로 초임계 유체를 대신 다른 공정 유체를 공급하여 기판(S)을 처리할 수도 있을 것이다. 이러한 경우에는, 공정 유체로 초임계 유체 대신 유기용제나 그 밖의 다양한 성분의 가스, 플라즈마 가스, 불활성 가스 등이 사용될 수 있을 것이다.

또한, 기판 세정 장치(100)는 그 구성요소를 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 가열 부재(4400)를 제어하여 하우징(4100)의 내부온도를 조절할 수 있다. 다른 예를 들어, 제어기는 노즐 부재(2320), 공급 라인(4550)이나 배기 라인(4750)에 설치된 밸브를 제어하여 약제나 초임계 유체의 유량을 조절할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 제어기는 승강 부재(4200)나 가압 부재(4800)를 제어하여 하우징(4100)을 개방하거나 밀폐할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 제어기는 상부 유체 공급 부재(4110)과 하부 유체 공급 부재(4120) 중 어느 하나가 먼저 초임계 유체를 공급하기 시작한 뒤 제2 공정 챔버(4000)의 내부압력이 미리 설정된 압력에 도달하면, 다른 하나가 초임계 유체를 공급하기 시작하도록 제어할 수도 있다.

이러한 제어기는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다.

하드웨어적으로 제어기는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 마이크로콘트롤러(micro-controllers), 마이크로프로세서(microprocessors)나 이들과 유사한 제어기능을 수행하는 전기적인 장치로 구현될 수 있다.

또 소프트웨어적으로 제어기는 하나 이상의 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어코드 또는 소프트웨어어플리케이션에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어는 하드웨어적으로 구현된 제어부에 의해 실행될 있다. 또 소프트웨어는 서버 등의 외부기기로부터 상술한 하드웨어적인 구성으로 송신됨으로써 설치될 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 기판 건조 방법에 관하여 상술한 기판 세정 장치(100)를 이용하여 설명한다. 다만, 이는 설명의 용이를 위한 것에 불과하므로, 기판 건조 방법은 상술한 기판 세정 장치(100) 이외에도 이와 동일 또는 유사한 다른 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 기판 세정 방법은 이를 수행하는 코드 또는 프로그램의 형태로 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장될 수 있다.

이하에서는 기판 세정 방법의 일 실시예에 관하여 설명한다. 기판 세정 방법의 일 실시예는 세정공정 전반에 관한 것이다.

도 5는 기판 세정 방법의 일 실시예의 순서도이다.

기판 세정 방법의 일 실시예는 제1 공정 챔버(3000)로 기판(S)을 반입하는 단계(S110), 케미컬 공정을 수행하는 단계(S120), 린스 공정을 수행하는 단계(S130), 유기용제 공정을 수행하는 단계(S140), 제2 공정 챔버(4000)로 기판(S)을 반입하는 단계(S150), 초임계 건조공정을 수행하는 단계(S160) 및 로드포트(1100)에 놓인 용기(C)에 기판(S)을 수납하는 단계(S170)를 포함한다. 한편, 상술한 단계는 반드시 설명된 순서로 실행되어야만 하는 것은 아니며, 나중에 설명된 단계가 먼저 설명된 단계에 앞서 수행될 수도 있다. 이는 후술할 기판 세정 방법의 다른 실시예에서도 마찬가지이다. 이하에서는 각 단계에 관하여 설명한다.

제1 공정 챔버(3000)로 기판(S)을 반입한다(S110). 먼저 오버헤드트랜스퍼 등의 반송장치 등이 기판(S)이 수납된 용기(C)를 로드포트(1100)에 놓는다. 용기(C)가 놓이면 인덱스 로봇(1210)이 용기(C)로부터 기판(S)을 인출하여 이를 버퍼 슬롯에 적재한다. 버퍼 슬롯에 적재된 기판(S)은 이송 로봇(2210)에 의해 인출되어 제1 공정 챔버(3000)로 반입되며, 지지 플레이트(3110)에 안착된다.

제1 공정 챔버(3000)에 기판(S)이 반입되면, 케미컬 공정을 수행한다(S120). 지지 플레이트(3110)에 기판(S)이 놓이면, 노즐 축 구동기(3240)에 의해 노즐 축(3230)이 이동 및 회전하여 노즐(3210)이 기판(S)의 상부에 위치하게 된다. 노즐(3210)은 기판(S)의 상면으로 세정제를 분사한다. 세정제가 분사되면 기판(S)으로부터 이물질이 제거된다. 이때, 회전 구동기(3130)는 회전 축(3120)을 회전시켜 기판(S)을 회전시킬 수 있다. 기판(S)이 회전되면, 세정제가 기판(S)에 균일하게 공급되고, 또한 기판(S)으로부터 비산된다. 비산되는 세정제는 회수통(3310)으로 유입되고, 회수 라인(3320)을 통해 유체재생시스템(미도시)로 보내어진다. 이때, 승강 구동기(3340)는 승강바(3330)를 통해 복수의 회수통(3310) 중 어느 하나로 비산되는 세정제가 유입되도록 회수통(3310)을 승강시킨다.

기판(S) 상의 이물질이 충분히 제거되면, 린스 공정을 수행한다(S130). 케미컬 공정이 종료되면, 기판(S)에는 이물질이 제거되고, 세정제가 잔류하게 된다. 복수의 노즐(3210) 중 세정제를 분사한 노즐(3210)은 기판(S)의 상부로부터 이탈하고, 다른 노즐(3210)이 기판(S)의 상부로 이동하여 기판(S)의 상면으로 린스제를 분사한다. 기판(S)에 린스제가 공급되면, 기판(S)에 잔류하는 세정제가 세척된다. 린스 공정 중에도 기판(S)의 회전과 약제의 회수가 이루어질 수 있다. 승강 구동기(3340)는 세정제를 회수한 회수통(3310)과 다른 회수통(3310)으로 린스제가 유입되도록 회수통(3310)의 높이를 조절한다.

기판(S)이 충분히 세척되면, 유기용제 공정을 수행한다(S140). 린스공정이 종료되면, 또 다른 노즐(3210)이 기판(S)의 상부로 이동하여 유기용제를 분사한다. 유기용제가 공급되면, 기판(S) 상의 린스제가 유기용제로 치환된다. 한편, 유기용제 공정 중에는 기판(S)을 회전시키지 않거나 저속으로 회전시킬 수 있다. 기판(S) 상에서 유기용제가 바로 증발하게 되면, 유기용제의 표면장력에 의해 회로패턴에 계면장력이 작용하여 회로패턴이 도괴될 수 있기 때문이다.

제1 공정 챔버(3000)에서 유기용제 공정이 종료되면, 제2 공정 챔버(4000)로 기판(S)을 반입하고(S150), 제2 공정 챔버(4000)가 초임계 건조공정을 수행한다. 단계 S150과 단계 S160에 대해서는 후술할 기판 세정 방법의 다른 실시예에서 상세하게 설명하도록 한다.

초임계 건조공정이 종료되면, 기판(S)을 로드포트(1100)에 놓인 용기(C)에 수납한다(S170). 제2 공정 챔버(4000)가 개방되면, 이송 로봇(2210)이 기판(S)을 인출한다. 기판(S)은 버퍼 챔버(2100)로 이동하고, 인덱스 로봇(1110)에 의해 버퍼 챔버(2100)로부터 인출되어 용기(C)에 수납될 수 있다.

이하에서는 기판 건조 방법의 일 실시예에 관하여 설명한다. 기판 건조 방법의 일 실시예는 제2 공정 챔버가 초임계 건조공정을 수행하는 방법에 관한 것이다.

도 6은 기판 건조 방법의 일 실시예의 순서도이다.

기판 건조 방법의 일 실시예는 제2 공정 챔버(4000)에 기판(S)을 반입하는 단계(S210), 하우징(4100)을 밀폐하는 단계(S220), 하부유체 공급 부재(4520)로 초임계 유체를 공급하는 단계(S230), 초임계 유체가 기판(S)에 직접 분사되는 것을 차단하는 단계(S240), 초임계 유체의 이동경로를 분리하는 단계(S250), 상부유체 공급 부재(4510)로 초임계 유체를 공급하는 단계(S260), 초임계 유체를 배기하는 단계(S270), 하우징(4100)을 개방하는 단계(S280) 및 제2 공정 챔버(4000)로부터 기판(S)을 반출하는 단계(S290)를 포함한다. 이하에서는 각 단계에 관하여 설명한다.

도 7 내지 도 11은 도 6의 기판 건조 방법의 동작도이다.

제2 공정 챔버(4000)에 기판(S)을 반입한다(S210). 이송 로봇(2210)이 제2 공정 챔버(4000)의 기판 지지 부재(4300)에 기판(S)을 놓는다. 이송 로봇(2210)은 제1 공정 챔버(3000)로부터 유기용제가 잔류하는 상태로 기판(S)을 인출하여 이를 기판 지지 부재(4300)에 안착시킬 수 있다.

도 7을 참조하면, 상하부구조의 제2 공정 챔버(4000)인 경우에는, 하우징(4100)은 상부 하우징(4110)과 하부 하우징(4120)이 분리되어 개방된 상태이며, 이송 로봇(2210)은 그 기판 지지 부재(4300)에 기판(S)을 놓는다.

다른 실시예에 의하면, 도어(미도시)가 수평방향으로 움직이는 슬라이드 구조의 제2 공정 챔버(4000)의 경우에는 도어(미도시)가 개구로부터 이격되어 있는 상태에서 이송 로봇(2210)이 기판 지지 부재(4300)에 기판(S)을 놓는다. 기판(S)이 안착되면, 도어(미도시)가 하우징(4100)의 내부로 이동하여 기판(S)이 제2 공정 챔버(4000)로 반입될 수 있다. 도어 플레이트(미도시)가 도어 구동기(미도시)에 의해 이동하는 구조의 제2 공정 챔버(4000)의 경우에는 이송 로봇(2210)이 하우징(4100) 내로 이동하여 기판 지지 부재(4300)에 기판(S)을 안착시킬 수 있다.

기판(S)이 반입되면, 하우징(4100)을 밀폐한다(S220).

도 8을 참조하면, 상하부구조의 제2 공정 챔버(4000)인 경우에는, 승강 부재(4200)가 하부 하우징(4120)을 상승시켜 상부 하우징(4110)과 하부 하우징(4120)을 밀착시켜 하우징(4100), 즉 제2 공정 챔버(4000)를 밀폐할 수 있다.

다른 실시예에 의하면, 슬라이드 구조의 제2 공정 챔버(4000)의 경우에는 가압 부재(미도시)이 도어(미도시)를 수평 이동시켜 개구와 밀착시켜 하우징(4100)을 밀폐한다. 또는 도어 구동기(미도시)가 도어 플레이트(미도시)가 개구를 닫도록 한다.

제2 공정 챔버(4000)가 밀폐되면, 하부 유체 공급 부재(4520)로 초임계 유체를 공급한다(S230). 초임계 유체가 처음으로 유입될 때에는 하우징(4100) 내부의 압력이 아직 임계압력 이하인 상태이므로, 초임계 유체가 액화될 수 있다. 기판(S)의 상부로 초임계 유체가 공급되는 경우에는 초임계 유체가 액화되어 중력에 의해 기판(S)의 상부로 낙하할 수 있으며, 이에 따라 기판(S)에 손상이 생길 수 있다. 따라서, 먼저 하부 유체 공급 부재(4520)를 통해 초임계 유체를 공급하고, 나중에 상부 유체 공급 부재(4510)를 통해 초임계 유체를 공급할 수 있다. 한편, 이러한 과정에서 가열 부재(4300)는 하우징(4100)의 내부를 가열할 수 있다.

초임계 유체가 기판(S)에 직접 분사되는 것을 차단한다(S240). 다시 도 8을 참조하면, 하부 유체 공급 부재(4520)와 기판 지지 부재(4300)의 사이에 배치된 제1 차단 플레이트(4611)는 하부 유체 공급 부재(4520)를 통해 분사되는 초임계 유체가 기판(S)에 직접 분사되는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라 기판(S)에 초임계 유체의 물리력이 전달되지 않으므로, 기판(S)에 리닝이 발생하지 않는다. 하부 유체 공급 부재(4520)에서 연직상방으로 분사된 초임계 유체는 제1 차단 플레이트(4611)에 부딪힌 후 수평방향으로 이동하여 제1 차단 플레이트(4611)를 우회하여 기판(S)에 제공될 수 있다.

제1 차단 플레이트(4611)를 우회하는 초임계 유체는 제2 차단 플레이트(4621)로 인해 이동경로가 복수개로 유도된다.

도 9를 참조하면, 제1 차단 플레이트(4611)를 우회하는 초임계 유체는 하우징의 가장자리 영역에 위치한 제2 차단 플레이트(4621)와 만난다. 제2 차단 플레이트(4621)로 인해 초임계 유체 중 일부는 제1 차단 플레이트(4611)와 제2 차단 플레이트(4621)사이의 공간으로, 나머지 일부는 제2 차단 플레이트(4621)와 하우징 바닥면 사이의 공간으로 분리되어 이동된다. 제1 차단 플레이트(4611)와 제2 차단 플레이트(4621)사이의 공간으로 이동되는 초임계 유체는 제2 차단 플레이트(4621)의 리세스 가장자리 영역의 경사면을 따라 상측으로 이동된다. 제2 차단 플레이트(4621)와 하우징 바닥면 사이의 공간으로 이동되는 초임계 유체는 하우징 내벽을 따라 상측으로 이동된다. 제2 차단 플레이트(4621)로 인해 초임계 유체의 이동경로가 분리됨으로써, 초임계 유체의 압력이 낮아지게 된다. 이로 인해 기판이 초임계 유체의 초기 가압으로 인한 기판의 손상을 방지할 수 있다. 또한 이동경로가 분리된 초임계 유체가 기판(S)에 방사형으로 균일하게 분사됨으로써, 기판(S) 전체 영역이 균일하게 건조될 수 있다.

도 10을 참조하면, 상부 유체 공급 부재(4510)로 초임계 유체를 공급한다(S260). 하부 유체 공급 부재(4510)를 통해 초임계 유체가 지속적으로 유입되면, 하우징(4100) 내부압력이 임계압력 이상으로 상승하고, 가열 부재(4200)에 의해 하우징(4100) 내부가 가열되면, 하우징(4100) 내부온도가 임계온도 이상으로 상승하여, 하우징(4100) 내부에 초임계 분위기가 형성될 수 있다. 상부 유체 공급 부재(4510)는 하우징(4100) 내부가 초임계 상태가 된 때에 초임계 유체의 공급을 시작할 수 있다. 즉, 제어기는 하우징(4100)의 내부압력이 임계압력 이상이 된 때에 상부 유체 공급 부재(4510)를 통해 초임계 유체를 공급할 수 있다.

이때, 상부 유체 공급 부재(4510)로 분사되는 초임계 유체는 차단 부재(4600)에 의해 차단되지 않을 수 있다. 하우징(4100) 내부가 이미 임계압력을 초과한 고압상태이므로, 유체 공급 부재(4500)로 공급되는 초임계 유체의 유속은 하우징(4100) 내에서 급격히 저하되므로, 기판(S)에 도달할 때에는 리닝현상을 유발시킬 정도의 속도를 상실하게 된다.

한편, 상부 유체 공급 부재(4510)로 분사되는 초임계 유체는 제1 차단 부재(4610)에 의해 차단되지 않으므로, 기판(S)의 상면은 보다 더 잘 건조될 수 있다. 일반적으로 기판(S)의 상면이 패턴면이 되므로 상부 유체 공급 부재(4510)와 기판 지지 부재(4300)의 사이에는 제1 차단 부재(4610)를 배치하지 않아 기판(S)에 초임계 유체가 잘 전달되도록 하여 기판(S)의 회로패턴 사이의 유기용제가 효과적으로 건조되도록 할 수 있다. 물론, 공정환경을 종합적으로 고려하여 상부 유체 공급 부재(4510)와 기판 지지 부재(4300) 사이에 제1 차단 부재(4610)를 배치하여 기판(S)의 상면으로 분사되는 초임계 유체가 기판(S)에 직접 분사되는 것을 차단하는 것도 가능하다.

초임계 유체에 의해 기판(S)에 잔류하는 유기용제가 용해되어 기판(S)이 충분히 건조되면, 초임계 유체를 배기한다(S270). 배기 부재(4700)가 초임계 유체를 제2 공정 챔버(4000)로부터 배기한다. 한편, 상술한 초임계 유체의 공급 및 배기는 제어기가 각 공급 라인(4550) 및 배기 라인(4750)을 제어하여 그 유량을 조절함으로써 수행될 수 있다. 배기되는 초임계 유체는 배기 라인(4750)을 통해 대기 중으로 방출되거나 초임계 유체 재생시스템(미도시)로 제공될 수 있다.

배기를 통해 제2 공정 챔버(4000)의 내부압력이 충분히 낮아지면, 예를 들어 상압이 되면, 하우징(4100)을 개방한다(S280). 도 11을 참조하면, 승강부재(4200)가 하부 하우징(4120)을 하강시켜 하우징(4100)을 개방한다.

다른 실시예에 의하면, 도어(미도시)가 수평방향으로 움직이는 슬라이드 구조의 제2 공정 챔버(4000)의 경우에는 가압 부재(미도시)가 도어(미도시)를 개구로부터 이격시켜 하우징(4100)을 개방할 수 있다. 또 도어 플레이트(미도시)가 도어 구동기(미도시)에 의해 이동하는 구조의 제2 공정 챔버(4000)의 경우에는 도어 구동기(미도시)가 도어 플레이트(미도시)를 이동시켜 하우징(4100)을 개방한다.

제2 공정 챔버(4000)로부터 기판(S)을 반출한다(S290). 하우징(4100)이 개방되면 이송 로봇(2210)이 제2 공정 챔버(4000)로부터 기판(S)을 반출한다.

이상에서 언급된 본 발명의 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 기재된 것이므로, 본 발명이 상술한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

따라서, 본 발명은 상술한 실시예 및 그 구성요소를 선택적으로 조합하거나 공지의 기술을 더해 구현될 수 있으며, 나아가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 치환 및 변경이 가해진 수정예, 변형예를 모두 포함한다.

또한, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 발명은 모두 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

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.

100: 기판 세정 장치 3000: 제1 공정 챔버 4000: 제2 공정 챔버
4100: 하우징 4200: 승강 부재 4300: 기판 지지 부재
4400: 가열 부재 4500: 유체 공급 부재 4610: 제1 차단 부재
4620: 제2 차단 부재 4700: 배기 부재

Claims (2)

1. 세정 공정이 수행되는 공간을 제공하는 하우징;
   상기 하우징의 내부에 제공되어 기판을 지지하는 기판 지지 부재;
   상기 하우징으로 공정 유체를 공급하는 유체 공급 부재;
   상기 유체 공급 부재와 상기 기판 지지 부재 사이에 배치되어, 상기 공정 유체가 상기 기판에 직접 분사되는 것을 차단하는 제1 차단 부재;
   상기 제1 차단 부재와 상기 유체 공급 부재 사이에 상기 제1 차단 부재와 이격되게 배치된 제2 차단 부재; 및
   상기 하우징으로부터 상기 공정 유체를 배기하는 배기 부재;를 포함하되,
   상기 제1 차단 부재와 상기 제2 차단 부재는 상기 공정 유체의 일부가 상기 제1 차단 부재와 상기 제2 차단 부재 사이의 공간으로 이동되고, 나머지 일부가 상기 제2 차단 부재와 상기 유체 공급 부재가 연결된 상기 하우징 사이의 공간으로 이동되도록 제공되는 기판 건조 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 유체 공급 부재는,
   상기 하우징의 하면에 제공되는 하부 유체 공급 부재;를 포함하되,
   상기 제1 차단 부재와 상기 제2 차단 부재는, 상기 기판 지지 부재와 상기 하부 유체 공급 부재 사이에 배치되는 기판 건조 장치.

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