KR20170133694A - 유체 공급 유닛, 이를 가지는 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

유체 공급 유닛, 이를 가지는 기판 처리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 유체를 공급하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 기판의 처리가 이루어지는 처리 유닛 및 상기 처리 유닛으로 유체를 공급하는 유체 공급 유닛을 포함하되, 상기 유체 공급 유닛은 상기 유체가 저장되는 공급 탱크, 상기 공급 탱크로부터 상기 처리 유닛으로 상기 유체가 공급되도록 상기 공급 탱크와 상기 처리 유닛을 연결하는 공급 라인, 상기 공급 라인 상에 설치된 필터, 그리고 상기 공급 라인으로부터 분기되는 배기 라인을 포함하되, 상기 공급 라인에서 상기 배기 라인의 분기 지점은 상기 필터보다 상류에 위치된다. 이로 인해 필터를 기준으로 하여 유체를 양방향으로 이동시켜 필터에 누적된 오염물을 세정 처리할 수 있다.

Description

유체 공급 유닛, 이를 가지는 기판 처리 장치 및 방법{Unit for supplying fluid, Apparatus and Method for treating substrate with the unit}
본 발명은 기판을 유체 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체를 공급하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하기 위해서, 기판에 사진, 식각, 애싱, 이온주입, 그리고 박막 증착등의 다양한 공정들을 통해 원하는 패턴을 기판에 형성한다. 각각의 공정에는 다양한 처리액들이 사용되며, 공정 진행 중에는 오염물 및 파티클이 생성된다. 이를 해결하기 위해 각각의 공정 전후에는 오염물 및 파티클을 세정 처리하기 위한 세정 공정이 필수적으로 수행된다.
일반적으로 세정 공정은 기판을 케미칼 및 린스액으로 처리한 후에 건조 처리한다. 건조 처리 단계에는 기판 상에 잔류된 린스액을 건조하기 위한 공정으로, 이소프로필알코올(IPA)과 같은 유기 용제로 기판을 건조 처리한다. 그러나 기판에 형성된 패턴과 패턴과의 거리(CD:Critical Dimension)가 미세화됨에 따라, 그 패턴들의 사이 공간에 유기 용제가 잔류된다.
잔류 유기 용제를 제거하기 위해서는 초임계 처리 공정을 수행한다. 초임계 처리 공정은 챔버 내에 위치된 기판으로 초임계 유체를 공급하여 기판을 처리한다. 초임계 처리 공정은 임계 압력 및 임계 온도 이상의 분위기에서 진행된다. 도 1은 일반적인 초임계 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 유체는 공급 라인(4)을 통해 챔버(2)로 공급된다. 유체는 챔버(2)로 공급되기 전에, 필터(8)에 의해 필터링되며, 유체는 일정 수준의 청정도를 유지할 수 있다.
초임계 처리 공정이 완료되면, 챔버(2)의 내부 분위기는 공급 라인(4)에 연결된 배기 라인(6)을 통해 배기된다. 배기 라인(6)의 연결 지점은 필터(8)의 하류에 위치된다. 이에 따라 내부 분위기는 배기되는 과정에서 필터(8)에 큰 영향을 미치지 않는 반면, 필터(8)는 사용 횟수가 증가될수록 오염물이 누적된다.
한국 공개 특허 제10-2011-0101045호
본 발명은 유체 공급 라인에 설치된 필터의 수명을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 별도의 메인터넌스 작업없이 필터에 누적된 오염물을 세정 처리할 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 유체를 공급하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 기판의 처리가 이루어지는 처리 유닛 및 상기 처리 유닛으로 유체를 공급하는 유체 공급 유닛을 포함하되, 상기 유체 공급 유닛은 상기 유체가 저장되는 공급 탱크, 상기 공급 탱크로부터 상기 처리 유닛으로 상기 유체가 공급되도록 상기 공급 탱크와 상기 처리 유닛을 연결하는 공급 라인, 상기 공급 라인 상에 설치된 필터, 그리고 상기 공급 라인으로부터 분기되는 배기 라인을 포함하되, 상기 공급 라인에서 상기 배기 라인의 분기 지점은 상기 필터보다 상류에 위치된다.
상기 유체 공급 유닛은 상기 배기 라인 상에 설치되며, 상기 배기 라인을 감압하는 감압 부재 및 상기 배기 라인 상에 설치되는 밸브를 제어하는 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 처리 유닛에서 기판의 처리가 이루어지는 중에 상기 배기 라인을 닫고, 상기 처리 유닛에서 기판의 처리가 완료되면 상기 배기 라인이 개방되도록 상기 밸브를 제어할 수 있다. 상기 처리 유닛은 내부에 처리 공간을 가지는 하우징 및 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 부재를 포함하되, 상기 처리 공간은 상기 기판의 처리가 이루어지는 중에 외부로부터 밀폐될 수 있다. 상기 처리 유닛은 초임계 유체로 기판을 처리하는 유닛이고, 상기 유체는 초임계 상태의 이산화탄소(CO2)를 포함할 수 있다.
유체를 공급하는 유닛은 상기 유체가 저장되는 공급 탱크, 상기 공급 탱크로부터 상기 처리 유닛으로 상기 유체가 공급되도록 상기 공급 탱크와 상기 처리 유닛을 연결하는 공급 라인, 상기 공급 라인 상에 설치된 필터, 그리고 상기 공급 라인으로부터 분기되는 배기 라인을 포함하되, 상기 공급 라인에서 상기 배기 라인의 분기 지점은 상기 필터보다 상류에 위치된다.
상기 유닛은 상기 배기 라인 상에 설치되며, 상기 배기 라인을 감압하는 감압 부재 및 상기 배기 라인 상에 설치되는 밸브를 제어하는 제어기를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 필터를 기준으로 상기 유체가 양방향으로 이동되도록 상기 밸브를 제어할 수 있다.
기판을 처리하는 방법으로는 공급 라인에 설치된 필터에 의해 필터링된 유체를 처리 유닛에 공급하여 기판을 처리하되, 상기 유체는 상기 공급 라인에서 상기 필터를 기준으로 양방향으로 이동된다.
상기 유체가 양방향으로 이동되는 것은 상기 유체가 상기 필터로부터 일방향으로 이동되어 상기 처리 유닛으로 공급되는 공정 처리 단계 및 상기 공정 처리 단계 이후에 상기 유체가 상기 일방향과 반대 방향인 역방향으로 이동되는 후처리 단계를 포함할 수 있다. 상기 후처리 단계에는 상기 유체가 상기 공급 라인에서 상기 필터보다 상류 지점으로부터 분기되는 배기 라인을 통해 배기될 수 있다. 상기 유체는 초임계 상태의 이산화탄소(CO2)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 배기 라인의 분기 지점은 유체의 공급 방향에 대해 필터의 상류에 위치된다. 이로 인해 필터를 기준으로 하여 유체를 양방향으로 이동시켜 필터에 누적된 오염물을 세정 처리할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 필터에 누적된 오염물을 세정 처리하여 필터의 수명을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 초임계 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 제1공정 챔버에서 기판을 세정 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 2의 제2공정 챔버에서 기판을 건조 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다.
도 5는 도 4의 기판 지지 유닛을 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 4의 유체 공급 유닛을 보여주는 도면이다.
도 7 및 도 8은 도 6의 유체 공급 유닛을 이용하여 기판을 처리하는 과정을 보여주는 도면들이다.
본 발명의 실시예는 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.
본 발명은 도 2 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 2를 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), 제1공정 챔버(260), 그리고 제2공정 챔버(280)를 가진다. 이송 챔버(240)는 그 길이 방향이 제1방향(12)과 평행하게 배치된다. 제2방향(14)를 따라 이송 챔버(240)의 일측에는 제1공정 챔버들(260)이 배치되고, 이송 챔버(240)의 타측에는 제2공정 챔버들(280)이 배치된다. 제1공정 챔버들(260)과 제2공정 챔버들(280)은 이송 챔버(240)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공될 수 있다. 제1공정 챔버들(260) 중 일부는 이송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한 제1공정 챔버들(260) 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송 챔버(240)의 일측에는 제1공정 챔버들(260)이 A X B(A와 B는 각각 2 이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 제1공정 챔버(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 제1공정 챔버(260)의 수이다. 이송 챔버(240)의 일측에 제1공정 챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 제1공정 챔버들(260)은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 제1공정 챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 제2공정 챔버들(280)은 제1공정 챔버들(260)과 유사하게 M X N(M과 N은 각각 1 이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기에서 M, N은 각각 A, B와 동일한 수일 수 있다. 상술한 바와 달리, 제1공정 챔버(260)와 제2공정 챔버(280)은 모두 이송 챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 제1공정 챔버(260)와 제2공정 챔버(280)은 각각 이송 챔버(240)의 일측 및 타측에 단층으로 제공될 수 있다. 상술한 바와 달리, 제1공정 챔버(260)와 제2공정 챔버(280)는 다양한 배치로 제공될 수 있다.
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), 제1공정 챔버(260), 그리고 제2공정 챔버(280) 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.
제1공정 챔버(260)와 제2공정 챔버(280)는 하나의 기판(W)에 대해 순차적으로 공정을 수행하도록 제공될 수 있다. 예컨대, 기판(W)은 제1공정 챔버(260)에서 케미칼 공정, 린스 공정, 그리고 1차 건조 공정이 수행되고, 제2공정 챔버(260)에서 2차 건조 공정이 수행될 수 있다. 이 경우, 1차 건조 공정은 유기 용제에 의해 이루어지고, 2차 건조 공정은 초임계 유체에 의해 이루어질 수 있다. 유기 용제로는 이소프로필 알코올(IPA) 액이 사용되고, 초임계 유체로는 이산화탄소가 사용될 수 있다. 이와 달리 제1공정 챔버(260)에서 1차 건조 공정은 생략될 수 있다.
다음은 제1공정 챔버(260)에 제공된 장치(300)에 대해 설명한다. 도 3은 도 2의 제1공정 챔버에서 기판을 세정 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 기판 세정 장치(300)는 처리 용기(320), 스핀 헤드(340), 승강 유닛(360), 그리고 분사 부재(380)를 가진다. 처리 용기(320)는 기판 처리 공정이 수행되는 공간을 제공하며, 그 상부는 개방된다. 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 내부 회수통(322)과 외부 회수통(326)의 사이 공간(326a)은 각각의 회수통(322,326)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 배출한다. 배출된 처리액은 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.
스핀 헤드(340)는 처리 용기(320) 내에 배치된다. 스핀 헤드(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 스핀 헤드(340)는 몸체(342), 지지핀(334), 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(334)은 복수 개 제공된다. 지지핀(334)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(334)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(334)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)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(360)으로 유입될 수 있도록 처리 용기(320)의 높이가 조절한다. 예컨대, 처리액으로 기판(W)을 처리하고 있는 동안에 기판(W)은 내부 회수통(322)의 내측 공간(322a)과 대응되는 높이에 위치된다. 또한, 린스액으로 기판(W)을 처리하는 동안에 기판(W)은 내부 회수통(322)과 외부 회수통(326)의 사이 공간(326a)에 대응되는 높이에 위치될 수 있다. 상술한 바와 달리 승강 유닛(360)은 처리 용기(320) 대신 스핀 헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
분사 부재(380)는 기판(W) 상에 다양한 종류의 처리액을 공급한다. 분사 부재(380)는 아암(382), 노즐(399), 지지축(386), 그리고 구동기(388)를 가진다. 지지축(386)은 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 제공되고, 지지축(386)의 하단에는 구동기(388)가 결합된다. 구동기(388)는 지지축(386)을 회전 및 승강 운동한다. 아암(382)은 구동기(388)와 결합된 지지축(386)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(399)은 아암(382)의 끝단 저면에 설치된다. 노즐(399)은 구동기(388)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐(399)이 처리 용기(320)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐(399)이 처리 용기(320)의 수직 상부로부터 벗어난 위치로 정의한다. 분사 부재(380)는 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 예컨대 처리액은 케미칼, 린스액, 그리고 유기 용제를 포함할 수 있다. 케미칼은 강산 또는 강염기의 성질을 가지는 액일 수 있다. 린스액은 순수일 수 있다. 유기용제는 이소프로필 알코올 액(IPA)일 수 있다.
제2공정 챔버(280)에는 기판(W)의 2차 건조 공정이 수행하는 기판 처리 장치(400)가 제공된다. 기판 처리 장치(400)는 제1공정 챔버(260)에서 1차 건조 처리된 기판(W)을 2차 건조 처리한다. 기판 처리 장치(400)는 초임계 유체를 이용하여 기판(W)을 건조 처리할 수 있다. 도 4는 도 2의 제2공정 챔버에서 기판을 건조 처리하는 장치를 보여주는 단면도이다. 도 4를 참조하면, 기판 처리 장치(400)는 처리 유닛(400) 및 유체 공급 유닛(500)을 포함한다. 처리 유닛(400)에는 기판(W)의 처리 공정이 진행되고, 유체 공급 유닛(500)은 처리 유닛(400)에 유체를 공급한다.
처리 유닛(400)은 하우징(410), 기판 지지 부재(440), 바디 승강 부재(450), 가열 부재(460), 차단 부재(480)를 포함한다.
하우징(410)은 내부에 기판(W)을 처리하는 처리 공간(412)을 형성한다. 하우징(410)은 기판(W)을 처리하는 동안에 처리 공간(412)을 외부로부터 밀폐한다. 하우징(410)은 하부 바디(420) 및 상부 바디(430)를 포함한다. 하부 바디(420)는 상부가 개방된 원형의 컵 형상을 가진다. 하부 바디(420)의 저면에는 배기 포트(426) 및 하부 공급 포트(422)가 형성된다. 상부에서 바라볼 때 하부 공급 포트(422)는 하부 바디(420)의 중심축에 일치되게 위치될 수 있다. 배기 포트(426)는 하부 바디(420)의 중심축을 벗어나게 위치될 수 있다. 배기 포트(426)에는 감압 부재가 연결된다. 감압 부재는 기판을 처리하는 중에 처리 공간(412)의 압력을 조절한다. 배기 포트(426)에는 압력을 측정 가능한 압력 측정 센서(428)가 설치될 수 있다. 또한 기판 처리 중에 발생된 파티클은 배기 포트(426)를 통해 배기될 수 있다.
상부 바디(430)는 하부 바디(420)와 조합되어 내부에 처리 공간(412)을 형성한다. 상부 바디(430)는 하부 바디(420)의 위에 위치된다. 상부 바디(430)는 원형의 판 형상으로 제공된다. 상부 바디(430)의 내측 천장면에는 상부 공급 포트(432)가 형성된다. 하부에서 바라볼 때 상부 공급 포트(432)는 상부 바디(430)의 중심축에 일치되게 위치될 수 있다. 하부 공급 포트(422) 및 상부 공급 포트(432) 각각에는 동일한 종류의 유체가 공급된다. 유체의 공급에 의해 처리 공간은 임계 압력 이상으로 가압된다. 일 예에 의하면, 상부 바디(430) 및 하부 바디(420) 각각은 금속 재질로 제공될 수 있다.
기판 지지 부재(440)는 처리 공간(412)에서 기판(W)을 지지한다. 도 5는 도 4의 기판 지지 부재를 보여주는 사시도이다. 도 5를 참조하면, 기판 지지 부재(440)는 기판(W)의 처리면이 위를 향하도록 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 부재(440)는 지지대(442) 및 기판 유지대(444)를 포함한다. 지지대(442)는 상부 바디(430)의 내측 천장면으로부터 아래로 연장된 바 형상으로 제공된다. 지지대(442)는 복수 개로 제공된다. 예컨대, 지지대(442)는 4 개일 수 있다. 기판 유지대(444)는 기판(W)의 저면 가장자리 영역을 지지한다. 기판 유지대(444)는 복수 개로 제공되며, 각각은 기판(W)의 서로 상이한 영역을 지지한다. 예컨대, 기판 유지대(444)는 2 개일 수 있다. 상부에서 바라볼 때 기판 유지대(444)는 라운드진 블레이드 형상으로 제공된다. 상부에서 바라볼 때 기판 유지대(444)는 지지대(442)의 내측에 위치된다. 각각의 기판 유지대(444)는 서로 조합되어 링 형상을 가지도록 제공된다. 각각의 기판 유지대(444)는 서로 이격되게 위치된다.
다시 도 4를 참조하면, 바디 승강 부재(450)는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420) 간에 상대 위치를 조절한다. 바디 승강 부재(450)는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420) 중 하나를 이동시킨다. 본 실시예에는 상부 바디(430)의 위치가 고정되고, 하부 바디(420)을 이동시켜 상부 바디(430)와 하부 바디(420) 간에 거리를 조절하는 것으로 설명한다. 선택적으로, 고정된 하부 바디(420)에 기판 지지 유닛(440)이 설치되고, 상부 바디(430)가 이동될 수 있다. 바디 승강 부재(450)는 바디 승강 부재(450)는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420) 간에 상대 위치가 개방 위치 및 폐쇄 위치로 이동되도록 하부 바디(420)를 이동시킨다. 여기서 개방 위치는 처리 공간(412)이 외부와 서로 통하도록 상부 바디(430) 및 하부 바디(420)가 서로 이격되는 위치이고, 폐쇄 위치는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420)가 서로 접촉되어 이들에 의해 처리 공간(412)을 외부로부터 폐쇄하는 위치로 정의한다. 바디 승강 부재(450)는 하부 바디(420)를 승하강시켜 처리 공간(412)을 개방 또는 폐쇄시킨다. 바디 승강 부재(450)는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420)를 서로 연결하는 복수 개의 승강 축들(452)을 포함한다. 승강 축들(452)은 하부 바디(420)의 상단과 상부 바디(430) 사이에 위치된다. 승강 축들(452)은 하부 바디(420)의 상단의 원주 방향을 따라 배열되게 위치된다. 각각의 승강 축(452)은 상부 바디(430)를 관통하여 하부 바디(420)의 상단에 고정 결합될 수 있다. 승강 축들(452)이 승강 또는 하강 이동함에 따라 하부 바디(420)의 높이가 변경되고, 상부 바디(430)와 하부 바디(420) 간에 거리를 조절할 수 있다.
가열 부재(460)는 처리 공간(412)을 가열한다. 가열 부재(460)는 처리 공간(412)을 임계 온도 이상으로 가열한다. 여기서 임계 온도는 처리 공간에 공급된 유체가 초임계 상태를 유지할 수 있는 온도이다. 가열 부재(460)는 상부 바디(430) 및 하부 바디(420) 중 적어도 하나의 벽 내에 매설되어 설치될 수 있다. 예를 들어, 가열 부재(460)는 외부로부터 전원을 받아 열을 발생시키는 히터(460)로 제공될 수 있다.
차단 부재(480)는 하부 공급 포트(422)로부터 공급되는 유체가 기판(W)의 비처리면에 직접적으로 공급되는 것을 방지한다.
유체 공급 유닛(500)은 처리 공간(412)에 유체를 공급한다. 도 6은 도 4의 유체 공급 유닛을 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 유체 공급 유닛(500)은 공급 탱크(520), 공급 라인(540), 필터(580), 배기 라인(560), 그리고 제어기(590)를 포함한다. 공급 탱크(520)에는 내부에 유체가 저장된다. 일 예에 의하면, 유체는 이산화탄소(CO2)일 수 있다. 공급 탱크(520)에 채워진 유체는 공급 라인(540)을 통해 처리 공간으로 공급된다. 공급 라인(540)은 공급 탱크(520) 및 하우징을 연결한다. 공급 라인(540)은 상부 라인(542) 및 하부 라인(544)을 가진다. 상부 라인(542)은 공급 탱크(520)와 상부 공급 포트(432)를 연결한다. 하부 라인(544)은 상부 라인(542)으로부터 분기되어 하부 공급 포트(422)에 연결된다. 따라서 유체는 상부 공급 포트(432) 및 하부 공급 포트(422) 각각을 통해 처리 공간으로 공급 가능하다.
필터(580)는 공급 라인(540)을 통해 흐르는 유체의 청정도를 일정 수준으로 유지한다. 필터(580)는 유체에 포함된 이물을 필터링한다. 필터(580)는 상부 라인(542)에 설치된다. 필터(580)는 유체의 공급 방향에 대해 하부 라인(544)이 분기되는 지점(D1:이하, 제1지점)보다 상류에 위치된다.
배기 라인(560)은 상부 라인(542)으로부터 분기된다. 배기 라인(560)이 분기되는 지점(D2:이하, 제2지점)은 유체의 공급 방향에 대해 필터(580)보다 상류에 위치된다. 즉 필터(580)는 상부 라인(542)에서 제1지점(D1)과 제2지점(D2) 사이에 위치된다. 배기 라인(560)에는 감압 부재(562)가 설치된다. 감압 부재(562)는 배기 라인(560)을 감압한다. 기판(W)의 처리 공정이 완료된 처리 공간은 감압 부재(562)에 의해 감압될 수 있다. 따라서 처리 공간의 압력은 공급 라인(540) 및 배기 라인(560)을 순차적으로 통해 감압될 수 있다.
제어기(590)는 배기 라인(560)에 설치된 밸브(564)를 제어한다. 밸브(564)가 개폐됨에 따라 처리 공간에서 기판(W)의 건조 처리가 이루어지는 중에 배기 라인(560)을 닫고, 기판(W)의 건조 처리가 완료되면 배기 라인(560)이 개방된다.
다음은 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판(W)을 처리하는 과정을 설명한다. 처리 공간(412)이 외부로부터 개방되면, 제1공정 챔버(300)에서 처리된 기판(W)은 하우징(410) 내에 반입된다. 기판(W)은 처리면에 유기 용제가 잔류된 상태로 반입된다. 기판(W)이 기판 지지 부재(440)에 로딩되면, 처리 공간(412)은 외부로부터 밀폐되고, 공정 처리 단계 및 후처리 단계가 순차적으로 진행된다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 공정 처리 단계는 기판(W) 상에 잔류된 유기 용제를 제거하는 단계이다. 공정 처리 단계에는 유체 공급 유닛(500)으로부터 공급된 유체가 처리 공간(412)으로 공급된다. 유체는 필터(580)에 의해 이물이 필터(580)링되어, 처리 유닛을 향하는 일 방향으로 공급된다. 유체는 기판(W)의 비처리면과 대향되는 하부 공급 포트(422)로 우선 공급된다. 이후에 유체는 기판(W)의 처리면과 대향되는 상부 공급 포트(432) 및 하부 공급 포트(422) 각각으로부터 공급된다. 이는 초기에 공급되는 유체가 임계 압력 도는 임계 온도에 미도달된 상태에서 기판(W)에 공급되는 것을 방지하기 위함이다. 기판(W)의 건조 처리 공정이 완료되면, 후처리 단계가 진행된다.
후처리 단계는 처리 공간(412)을 상압으로 낮추고, 필터(580)를 세정 처리하는 단계이다. 후처리 단계에는 배기 라인(560)을 통해 처리 공간(412)의 분위기를 배기한다. 배기 라인(560)은 개방되고, 처리 공간(412)의 분위기는 공급 라인(540) 및 배기 라인(560)을 순차적으로 통해 배기된다. 이때 처리 공간(412)의 분위기는 유체의 공급 방향인 일 방향과 반대 방향인 역방향으로 이동된다. 처리 공간(412)의 분위기는 역방향으로 이동되는 동시에 필터(580)를 통과한다. 이때 필터(580)에 누적된 오염물은 역방향을 따라 역세정된다. 필터(580)에 누적된 오염물은 처리 공간(412)의 분위기와 함께 배기 라인(560)으로 배기된다.
후처리 단계가 완료되면, 하부 바디(420)는 하강되고 처리 공간(412)을 개방된다. 2차 건조 처리가 완료된 기판(W)은 처리 유닛(400)으로부터 반출된다.
상술한 실시예에는 공급 라인(540)에 흐르는 유체가 필터(580)를 기준으로 양방향 이동된다. 이로 인해 유체는 공급 방향인 일 방향으로 이동되어 필터(580)에 의해 필터링되고, 역방향으로 이동되어 필터(580)를 역세정할 수 있다.
400: 처리 유닛 500: 유체 공급 유닛
520: 공급 탱크 540: 공급 라인
560: 배기 라인 580: 필터

Claims (10)

  1. 기판의 처리가 이루어지는 처리 유닛과;
    상기 처리 유닛으로 유체를 공급하는 유체 공급 유닛을 포함하되,
    상기 유체 공급 유닛은,
    상기 유체가 저장되는 공급 탱크와;
    상기 공급 탱크로부터 상기 처리 유닛으로 상기 유체가 공급되도록 상기 공급 탱크와 상기 처리 유닛을 연결하는 공급 라인과;
    상기 공급 라인 상에 설치된 필터와;
    상기 공급 라인으로부터 분기되는 배기 라인을 포함하되,
    상기 공급 라인에서 상기 배기 라인의 분기 지점은 상기 필터보다 상류에 위치되는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유체 공급 유닛은,
    상기 배기 라인 상에 설치되며, 상기 배기 라인을 감압하는 감압 부재와;
    상기 배기 라인 상에 설치되는 밸브를 제어하는 제어기를 더 포함하되,
    상기 제어기는 상기 처리 유닛에서 기판의 처리가 이루어지는 중에 상기 배기 라인을 닫고, 상기 처리 유닛에서 기판의 처리가 완료되면 상기 배기 라인이 개방되도록 상기 밸브를 제어하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 처리 유닛은,
    내부에 처리 공간을 가지는 하우징과;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 부재를 포함하되,
    상기 처리 공간은 상기 기판의 처리가 이루어지는 중에 외부로부터 밀폐되는 기판 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 유닛은 초임계 유체로 기판을 처리하는 유닛이고,
    상기 유체는 초임계 상태의 이산화탄소(CO2)를 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 유체를 공급하는 유닛에 있어서,
    상기 유체가 저장되는 공급 탱크와;
    상기 공급 탱크로부터 상기 처리 유닛으로 상기 유체가 공급되도록 상기 공급 탱크와 상기 처리 유닛을 연결하는 공급 라인과;
    상기 공급 라인 상에 설치된 필터와;
    상기 공급 라인으로부터 분기되는 배기 라인을 포함하되,
    상기 공급 라인에서 상기 배기 라인의 분기 지점은 상기 필터보다 상류에 위치되는 유체 공급 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유닛은,
    상기 배기 라인 상에 설치되며, 상기 배기 라인을 감압하는 감압 부재와;
    상기 배기 라인 상에 설치되는 밸브를 제어하는 제어기를 더 포함하되,
    상기 제어기는 상기 필터를 기준으로 상기 유체가 양방향으로 이동되도록 상기 밸브를 제어하는 유체 공급 유닛.
  7. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    공급 라인에 설치된 필터에 의해 필터링된 유체를 처리 유닛에 공급하여 기판을 처리하되,
    상기 유체는 상기 공급 라인에서 상기 필터를 기준으로 양방향으로 이동되는 기판 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유체가 양방향으로 이동되는 것은,
    상기 유체가 상기 필터로부터 일방향으로 이동되어 상기 처리 유닛으로 공급되는 공정 처리 단계와;
    상기 공정 처리 단계 이후에 상기 유체가 상기 일방향과 반대 방향인 역방향으로 이동되는 후처리 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 후처리 단계에는,
    상기 유체가 상기 공급 라인에서 상기 필터보다 상류 지점으로부터 분기되는 배기 라인을 통해 배기되는 기판 처리 방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유체는 초임계 상태의 이산화탄소(CO2)를 포함하는 기판 처리 방법.

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